CN2741314Y

CN2741314Y - 亮度稳定不变的矿灯

Info

Publication number: CN2741314Y
Application number: CN 200420001131
Authority: CN
Inventors: 陈宜海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2014-01-16

Abstract

本实用新型涉及亮度稳定不变的矿灯，属于照明设备技术领域。本矿灯由电池，及与该电池连接成回路的开关、和光源组成，在回路的开关、和光源组之间还连接有开关电源电路，开关电源电路由脉冲宽度调制电路、逻辑控制电路、开关变换场效应管、升压电感、整流二极管、滤波电容、检测取样电阻、反馈电压比较电路和过压保护电路组成。本实用新型的矿灯能够在使用过程中始终保持高亮度稳定不变，保护眼睛，提高视觉效果，避免发生因亮度原因造成的事故；在负载开路、过压、短路、过流时，能够关闭输出，提供保护，防止发生事故；采用白色发光二极管作为光源时，明显降低功耗，提高电源效率和电池利用率，减小电池容量，节约成本，而且增加可靠性。

Description

亮度稳定不变的矿灯

技术领域

本实用新型属于照明设备技术领域，尤其涉及能够保持亮度稳定不变的矿灯，广泛应用于矿井下、抢险救援和野外照明等领域。

背景技术

目前矿灯大多采用4V直流、0.6~1.05A白炽灯泡作为光源，采用酸或碱电解液蓄电池作为电源；也有部分采用白色发光二极管作为光源，采用镍氢、锂离子、锂聚合物充电电池作为电源。但都存在一个问题，在使用过程中，随着电池放电，电压逐渐下降，电流减小，亮度也跟着下降，点灯开始时和点灯11小时时的照度相差达400Lx，严重影响视觉效果，容易造成工作人员的眼睛疲劳和对眼睛的伤害，甚至发生事故。

由于电源电压在4V左右，白色发光二极管工作电压在3.6V、电流20mA左右，每个都需要串联限流电阻，造成无用功耗；同时，白色发光二极管不发光的截止电压比较高，电池剩余电量无法使用，加大了电池容量，也就加大了成本和重量。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种亮度稳定不变的矿灯，以解决随着电池放电而亮度下降的问题，限流电阻的功耗问题，以及电池剩余容量的利用问题。

本实用新型设计的一种亮度稳定不变的矿灯，由电池，及与该电池连接成回路的开关和光源组成，其特征在于，在所述回路的开关和光源组之间还连接有开关电源电路，所述开关电源电路由脉冲宽度调制电路、逻辑控制电路、开关变换场效应管、升压电感、整流二极管、滤波电容、检测取样电阻、反馈电压比较电路和过压保护电路组成，其连接关系为：逻辑控制电路分别与脉冲宽度调制电路、开关变换场效应管和过压保护电路相连，反馈电压比较电路通过检测取样电阻与滤波电容相连，升压电感与开关变换场效应管相连，整流二极管一端同时与升压电感和开关变换场效应管相连，另一端同时与滤波电容和过压保护电路。

所述脉冲宽度调制电路、逻辑控制电路、开关变换场效应管、整流二极管、反馈电压比较电路和过压保护电路可部分组合或全部集成的集成电路。

所述的光源可为灯泡或白色发光二极管。

所述的电池可为镍氢、锂离子、锂聚合物充电电池或酸或碱电解液蓄电池。

所述的白色发光二极管可采用多个白色发光二极管串联连接后接入所述的开关电源电路。也可采用多个白色发光二极管分成数量相等的两路或多路分别串联后再并联接入所述的开关电源电路。

所述的每一个白色发光二极管可并联一个稳压管。

本实用新型的有益效果是，矿灯能够在使用过程中始终保持高亮度稳定不变，保护眼睛，提高视觉效果，避免发生因亮度原因造成的事故；在负载开路、过压、短路、过流时，能够关闭输出，提供保护，防止发生事故；采用白色发光二极管作为光源时，明显降低功耗，提高电源效率和电池利用率，减小电池容量，节约成本，而且增加可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的电路工作原理图。

图2是本实用新型具体实施方式的电路详细图。

图3是本实用新型具体实施方式的印刷线路板在矿灯灯头内的安装示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图中：1.电池，2.开关，3.开关电源电路，3a.集成电路，3a1.脉冲宽度调制电路，3a2.逻辑控制电路，3a3.开关变换场效应管，3a4.反馈电压比较电路，3a5.过压保护电路，3b.升压电感，3c.整流二极管，3d.滤波电容，3e.检测取样电阻，4.灯泡或白色发光二极管，4a.白色发光二极管，4b.稳压管，5.印刷线路板。

具体实施方式

本实用新型设计的亮度稳定不变的矿灯结合附图及实施例进一步说明如下：

本实用新型的组成及电路工作原理如图2、3所示，本矿灯由锂离子电池1、开关2、开关电源电路3和白色发光二极管4组成；开关电源电路3和白色发光二极管4安装在矿灯灯头内的印刷线路板5上。开关电源电路由集成电路3a、电感3b、整流二极管3c、电容3d、电流检测电阻器3e组成；集成电路3a型号为TPS61042，集成了脉冲宽度调制3a1、逻辑控制电路3a2、开关变换场效应管3a3、反馈电压比较电路3a4和过压保护电路3a5等。各元件的连接关系为：电池1的正极连接开关2的一端，开关2的另一端连接有电感3b的一端和集成电路3a的第3、5管脚，电感3b的另一端连接有整流二极管3c的正极和集成电路3a的第8管脚，整流二极管3c的负极与滤波电容3d的一端、集成电路3a的第7管脚、光源4的正极相连，光源4的负极与集成电路3d的第1管脚相连，电流检测电阻器3e的一端与集成电路3a的第2、4管脚相连，电流检测电阻器3e的另一端与集成电路3a的第7管脚、滤波电容3d的另一端、电池1的负极相连；光源4由14个白色发光二极管4a分成两路各7个分别串联后再并联组成，每一个白色发光二极管4a并联一个稳压管4b。

电源脉冲宽度调制电路和逻辑控制电路有很多集成电路可供选择。因矿灯功率比较小，还可以选用集成度比较高的集成电路，比如选用集成有脉冲宽度调制电路3a1、逻辑控制电路3a2、开关变换场效应管3a3、整流二极管3c、反馈电压比较电路3a4和过压保护电路3a5中的一种或多种的部分或全部的集成电路；采用白色发光二极管作为光源时，还可以选用专门为白色发光二极管开发的开关电源集成电路。

本实用新型的电路原理是：在电池1之后的开关2与灯泡或白色发光二极管4之间增加一个开关电源电路3，将电池1输出的电流经过由脉冲宽度调制电路3a1、逻辑控制电路3a2、开关变换场效应管3a3、升压电感3b、整流二极管3c、滤波电容3d、检测取样电阻3e、反馈电压比较电路3a4和过压保护电路3a5组成的开关电源电路，输出灯泡或白色发光二极管4所需要的稳定的电压和电流，实现矿灯亮度输出稳定不变。由于开关电源电路3能够设计在低于放电结束电压下工作，而且升压能力强，所以该电路3能够工作到电池放电结束或放电保护电路工作为止，充分利用电池1的容量。通过调整电流检测取样电阻器3e的反馈电压，而不用调整开关电源电路3的输出电压，将电池1输出的电流经过本电路3变换后变为恒流源。把多个白色发光二极管4a串联连接后接入恒流源，就可以在每个白色发光二极管4a中实现恒定电流，不需要每个白色发光二极管4a串联限流电阻，减小功耗，提高效率。根据对亮度的不同要求选择使用一个或多个白色发光二极管4a，如果白色发光二极管4a量太多，多个白色发光二极管(4a串联后导通电压过高或超过过压保护电压时，应将多个白色发光二极管4a分成数量相等的两路或多路分别串联后再并联接入恒流源。每一个白色发光二极管4a并联一个稳压管4b，稳压值略高于白色发光二极管4a的正向导通电压，可以避免因某个白色发光二极管4a开路故障引起其它白色发光二极管4a不亮的发生，提高本电路3的可靠性。负载开路和过压保护电路3a5是通过在本电路3的整流二极管3c输出端拾取的反馈电压与预先设定的过压值进行比较，如果超过则反馈给逻辑控制电路3a2关闭输出，起到保护作用；白色发光二极管4a并联的稳压管4b也可以起到开路和过压保护作用。在电流检测电阻器3e上拾取的电压通过反馈电压比较电路3a4反馈给脉冲宽度调制电路3a1，用于稳定本电路3输出的电压和电流，如果负载短路、过流，电流检测电阻器3e上拾取到的反馈电压将远大于所需的电压，脉冲宽度调制电路3a1将减少脉宽输出直至关闭输出，起到负载短路和过流的保护作用。

本实用新型印刷线路板在矿灯灯头内的安装具体实施例如图3、4所示，图中，在灯壳内安装一开关电源电路3的印刷线路板，14个白色发光二极管4安装在印刷线路板3上。白色发光二极管4周围安装有曲面反射板，其前方安装有保护透镜。

Claims

1、一种亮度稳定不变的矿灯，由电池，及与该电池连接成回路的开关和光源组成，其特征在于，在所述回路的开关和光源组之间还连接有开关电源电路，所述开关电源电路由脉冲宽度调制电路、逻辑控制电路、开关变换场效应管、升压电感、整流二极管、滤波电容、检测取样电阻、反馈电压比较电路和过压保护电路组成，其连接关系为：逻辑控制电路分别与脉冲宽度调制电路、开关变换场效应管和过压保护电路相连，反馈电压比较电路通过检测取样电阻与滤波电容相连，升压电感与开关变换场效应管相连，整流二极管一端同时与升压电感和开关变换场效应管相连，另一端同时与滤波电容和过压保护电路相连。

2、如权利要求1中所述亮度稳定不变的矿灯，其特征在于，所述脉冲宽度调制电路、逻辑控制电路、开关变换场效应管、整流二极管、反馈电压比较电路和过压保护电路部分组合或全部集成的集成电路。

3、如权利要求1中所述亮度稳定不变的矿灯，其特征在于，所述的光源为灯泡或白色发光二极管。

4、如权利要求1中所述亮度稳定不变的矿灯，其特征在于，所述的电池为镍氢、锂离子、锂聚合物充电电池或酸或碱电解液蓄电池。

5、如权利要求3中所述亮度稳定不变的矿灯，其特征在于，所述的白色发光二极管采用多个白色发光二极管串联连接后接入所述的开关电源电路。

7、如权利要求3中所述亮度稳定不变的矿灯，其特征在于，所述的白色发光二极管采用多个白色发光二极管分成数量相等的两路或多路分别串联后再并联接入所述的开关电源电路。

8、如权利要求5或7中所述亮度稳定不变的矿灯，其特征在于，所述的每一个白色发光二极管并联一个稳压管。