EA011999B1

EA011999B1 - Усовершенствованный узел светоизлучающего диода (сид)

Info

Publication number: EA011999B1
Application number: EA200800824A
Authority: EA
Inventors: Стейси Х. Вест
Original assignee: Маг Инструмент, Инк.
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2009-06-30
Also published as: US7986112B2; DK1945998T3; US20160262236A1; AU2006292655B2; US20150102725A1; ES2524608T3; EP1945998A4; KR20080058393A; CA2622832A1; IL190189A0; JP5116680B2; EP1945998A2; WO2007035390A2; TW200745480A; US9370070B2; ZA200803090B; SG165377A1; CR9884A; JP2009509301A; US8847520B2

Abstract

Предложен усовершенствованный узел СИД, который является термосамостабилизирующимся и который можно устанавливать в существующий карманный фонарь. В одном варианте осуществления узел СИД включает в себя светоизлучающий диод, усилительную схему и микросхему. Усилительная схема включает в себя термочувствительное устройство для измерения тепла от светоизлучающего диода. Выход усилительной схемы является входом для микросхемы, выходной сигнал которой поступает к коммутирующему устройству, которое регулирует энергию, подводимую к светоизлучающему диоду. Коммутирующее устройство может быть частью повышающей схемы, компенсирующей схемы или инвертирующей схемы.

Description

Настоящее изобретение относится к осветительному узлу, включающему в себя светоизлучающий диод (СИД), и, в частности, к энергорегулирующему, термостационарному узлу на основе СИД для использования в ручных переносных осветительных устройствах, таких как карманные фонари.

Предшествующий уровень техники

СИДы используются в различных применениях, включающих подсвечивание часов, передачу информации от пультов дистанционного управления и формирование изображений на больших телевизионных экранах. В последнее время СИДы используются в переносных осветительных устройствах (таких как карманные фонари), так как по сравнению с другими устройствами СИДы могут дольше работать, вырабатывать свет более эффективно и могут быть более надежными, чем лампы накаливания, широко применяемые в традиционных карманных фонарях. Более того, так как карманные фонари, использующие лампы накаливания, преобладают в данной области, узлы СИД (узел, который использует СИД в качестве своего источника света) были разработаны с возможностью установки в существующих карманных фонарях.

Проблема с простой заменой лампы накаливания существующего карманного фонаря на узел СИД без каких-либо добавлений заключается в том, что фонарь не может работать с СИД на его потенциальных возможностях освещения при термостационарном режиме.

Общеизвестно, что СИДы вырабатывают больше света при повышенной силе прямого электрического тока (т.е. в проводящем направлении). В ситуациях, когда имеющееся напряжение в избытке, СИД может работать при близкой к ее максимальному значению силе прямого электрического тока, чтобы вырабатывать больше света. Однако, когда имеющееся напряжение ограничено или падает со временем, например в случае карманного фонаря, работающего от батарейки, подача прямого электрического тока, близкого к максимальному значению СИД, может быть невозможной. Схожая ситуация имеет место, если батарейка или батарейки в существующем карманном фонаре обеспечивают слишком большое напряжение, тем самым подавая прямой электрический ток, который выше максимального значения напряжения СИД, что приведет к повреждению СИД.

Другая проблема с простой заменой лампы накаливания существующего карманного фонаря на узел СИД заключается в том, что он не в состоянии противостоять выделениям тепла, связанным с СИД. СИДы вырабатывают свет более эффективно, чем их аналоги - лампы накаливания, и выделяют значительно больше тепла. Поэтому эффективное рассеяние тепла является необходимым для поддержания температуры СИД в пределах расчетных границ. Один эффективный способ рассеяния тепла, выделяющегося от источника света в карманном фонаре, раскрыт в находящейся на рассмотрении заявке И8 10/922714 от 20 августа 2004 г.

Однако в случае узла СИД, который предназначен для переоснащения существующего устройства, существующий карманный фонарь, в который устанавливают узел СИД, может быть не способен в достаточной мере рассеивать увеличившееся тепло, вырабатываемое СИД. Большинство СИД обладают проектным сроком службы и осветительной способностью, которые зависят от заданной рабочей температуры СИД. Если эта температура не поддерживается, срок службы и/или сила света, вырабатываемого СИД, уменьшаются. Таким образом, если существующий карманный фонарь, в который устанавливают узел СИД, не удовлетворяет требованиям с этой точки зрения, узел СИД сам должен управлять количеством выделяемого тепла, чтобы гарантировать, что СИД или электронная аппаратура, которая может управлять СИД, не будут повреждены.

Предпринимались попытки решить проблему теплового рассеивания в существующих узлах СИД путем ограничения электрического тока, подводимого к СИД, на постоянное значение безопасного уровня, который намного ниже его потенциальной светоизлучающей способности. Однако подобный подход представляет собой неэффективное использование осветительной способности СИД, и полные потенциальные возможности освещения СИД никогда не достигаются.

Краткое изложение сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание осветительного узла, который является энергорегулирующим и термосамостабилизирующимся и который можно устанавливать с целью модернизации в существующий карманный фонарь.

В одном варианте осуществления осветительный узел содержит СИД, усилительную схему и микросхему. Схема имеет терморезистор для измерения тепла от СИД. Микросхема соединена со схемой и коммутирующим устройством для регулирования энергии, подводимой к СИД. Коммутирующее устройство может быть частью повышающей схемы, компенсирующей схемы или инвертирующей схемы.

Во втором варианте осуществления осветительный узел содержит проводящий корпус, СИД и печатную плату. Печатная плата включает в себя схему узла, которая электрически соединена с СИД. Схема, по меньшей мере, частично размещена внутри полости корпуса, а также имеет терморезистор для измерения тепла от СИД. Терморезистор может быть соединен с усилительной схемой. Коэффициент усиления усилительной схемы может регулироваться в соответствии с значениями температуры, измеряемой с помощью терморезистора. Выход усилительной схемы также может являться входом для микросхемы.

- 1 011999

В другом варианте осуществления узел СИД может иметь схему, которая выполнена таким образом, чтобы регулировать энергию, подводимую к СИД, в зависимости от измеряемой температуры СИД. В еще одном варианте осуществления узел СИД может иметь схему узла, которая включает в себя энергорегулирующую схему и термочувствительную усилительную схему.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1А изображает принципиальную схему одного варианта осуществления главной схемы электронного устройства согласно изобретению;

фиг. 1В - карманный фонарь (продольный разрез), имеющий главную схему, согласно изобретению; фиг. 2 - частичный продольный разрез передней части карманного фонаря согласно изобретению;

фиг. 3 - принципиальную электрическую схему одного варианта осуществления схемы узла согласно изобретению;

фиг. 4 А - разрез узла СИД согласно изобретению;

фиг. 4В - общий вид узла СИД, реализующего схему узла на фиг. 3, с разнесением деталей согласно изобретению;

фиг. 4С - общий вид узла СИД согласно изобретению;

фиг. 5 - принципиальную электрическую схему второго варианта осуществления схемы узла согласно изобретению;

фиг. 6 - принципиальную электрическую схему третьего варианта осуществления схемы узла согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Главная схема 70 (фиг. 1А) электронного устройства содержит источник 2 питания, главный выключатель 4 и узел 40 СИД. Энергия от источника питания 2 предпочтительно питает узел 40 СИД, а главный выключатель 4 управляет энергией, которая подводится к узлу 40 СИД. В одном варианте осуществления настоящего изобретения главный выключатель 4 просто позволяет или не позволяет имеющейся энергии от источника питания 2 достичь узла 40 СИД.

На фиг. 1В показана главная схема 70 в одном варианте осуществления карманного фонаря 10. Карманный фонарь 10 содержит корпус 12, сборку задней крышки 20, сборку головки 30, узел 40 СИД и сборку главного выключателя 50. В этом варианте осуществления в корпусе 12 установлены две батарейки 14, 15. Сборка головки 30 и узел 40 СИД предпочтительно расположены рядом у переднего конца корпуса 12, задняя крышка 20 предпочтительно расположена так, чтобы закрывать задний конец корпуса 12, и главный выключатель 50 предпочтительно помещен между узлом 40 СИД и батарейками 14, 15.

В описываемом варианте осуществления батарейки 14, 15 служат в качестве источника 2 питания главной схемы 70 и являются галетными сухими батарейками щелочного типа. Однако могут применяться другие подходящие переносные источники питания, включая батарейки перезаряжаемого типа, такие как литиево-ионные, никель-металлгидридные или кадмиево-никелевые аккумуляторы.

Корпус 12 предпочтительно имеет длину, подходящую для того, чтобы вместить желаемое количество батареек. В этом варианте осуществления корпус 12 имеет длину для размещения двух батареек 14, 15. Однако предполагается, что корпусы, имеющие различные длины, вмещают одну или более батареек.

Главный выключатель 50 служит в качестве главного выключателя 4 главной схемы 70. Энергия предпочтительно передается от батареек 14, 15 (фиг. 2) к главному выключателю 50 через контактную кнопку 16, которая помещена между самой передней батареей 14 и главным выключателем 50.

Главный выключатель 50 предпочтительно имеет поверхность 68 для взаимодействия с пользователем, подвижный элемент 72, защелкивающийся куполообразный элемент 73, главную коммутирующую печатную плату 74, главный коммутирующий контакт 75, главный коммутирующий контакт 76 узла и корпус 77 выключателя. Центральный электрод самой передней батарейки 14 электрически соединен с главным коммутирующим контактом 75 с помощью контактной кнопки 16; главный коммутирующий контакт 75 батарейки электрически соединен с главной коммутирующей печатной платой 74 и главная коммутирующая печатная плата 74 электрически соединена с главным коммутирующим контактом 76 узла.

Главный выключатель 50 предпочтительно является выключателем с самовозвратом. Когда пользователь нажимает на поверхность 68, подвижный элемент 72 вводит защелкивающийся куполообразный элемент 73 в контакт с определенной частью главной коммутирующей печатной платы 74. Этот кратковременный контакт воспринимается как сигнал коммутирующей печатной плате 74, которая, в свою очередь, пропускает или обрывает поток энергии от батареек 14, 15 к главному коммутирующему контакту 76 узла. Таким образом, главный выключатель 50 может включать или выключать карманный фонарь 10. Главная коммутирующая печатная плата 74 может дополнительно включать в себя схемы, подходящие для обеспечения функций карманного фонаря 10, таких как мигание, уменьшение яркости излучения света или стробирование, воздействуя на электрический ток, который подводится к источнику света или, в продемонстрированном варианте осуществления, к узлу 40 СИД. Другие назначения могут включать электронное игровое устройство, транспондер глобального позиционирования, цифровой компас или

- 2 011999 другие назначения, требуемые на рынке.

На фиг. 2 главный коммутирующий контакт 75 батарейки и контакт 76 узла выполнены таким образом, что содержат изогнутые пружинные или смещающиеся элементы, которые упираются в контактную кнопку 16 и пружину 17 соответственно. Посредством изогнутой пружинной части главного коммутирующего контакта 75 батарейки и контакта 76 узла у корпуса 77 выключателя пружинные усилия, создаваемые контактами 75, 76, передаются на корпус 77 выключателя, при этом главная коммутирующая печатная плата 74 предпочтительно защищена от усилия смещения батареек 14, 15 и нажатия на главный выключатель 50. Таким образом, эффективное электрическое соединение может поддерживаться с помощью смещающихся элементов, защищая при этом чувствительные элементы, такие как главная коммутирующая печатная плата 74.

Хотя главный выключатель 50 обеспечивает конструкцию для включения и выключения карманного фонаря 10, другие выключатели могут быть использованы для выполнения этой функции, например простой механический выключатель. Однако главный выключатель 50 предпочтительно обеспечивает гибкую конструкцию с точки зрения добавления, изменения или удаления функций карманного фонаря

10. Также в главном выключателе 50 исключена проблема сильного окисления между контактами, часто возникающая в механических выключателях.

Электрический ток, протекающий от главного выключателя 50 (фиг. 2) к узлу 40 СИД, предпочтительно проходит через пружину 17 и приемник 18 (который расположен рядом с передним концом пружины 17), которые электрически соединены на одном конце с главным коммутирующим контактом 76 узла, а на другом конце - с узлом 40 СИД. Пружина 17 прижимает приемник 18 к положительному контакту узла 40 СИД. В описываемом варианте осуществления электрический ток входит в узел 40 СИД через его положительный контакт 28 и выходит из узла 40 СИД через его внешний корпус 24. Электрическая энергия затем предпочтительно проходит через проводящие средства к корпусу 12, через составную заднюю крышку 20 и возвращается на отрицательный полюс самой задней батарейки 15. Таким образом, главная схема 70 карманного фонаря 10 замкнута.

Корпус 12 предпочтительно выполнен из проводящего материала, предпочтительно алюминия, таким образом, что он может служить как часть линии подачи тока главной схемы 70 между узлом 40 СИД и источником 2 питания, т.е. батарейками 14, 15. Однако альтернативно корпус 12 может быть выполнен из непроводящего материала, такого как пластмасса или резина, и тогда путь движения электрического тока проходит через проводящую втулку внутри непроводящего корпуса, служащую в качестве части линии подачи электрического тока. В альтернативном варианте осуществления в качестве части линии подачи электрического тока может служить проводящая лента внутри корпуса.

Сборка задней крышки 20 (фиг. 1В) предпочтительно включает в себя пружину 6 крышки и крышку

8. Задняя крышка 20 может быть частью линии подачи электрического тока между узлом 40 СИД и источником 2 питания и может получать электрический ток, проходящий через корпус 12. В одном варианте осуществления электрическая линия от корпуса 12 может проходить к крышке 8; к пружине 6 крышки и далее к отрицательному полюсу самой задней батарейки 15. В качестве альтернативы электрическая схема может обходить крышку 8 и непосредственно проходить от корпуса 12 к батарее 15 через пружину 6 крышки. Другой вариант осуществления может предусматривать электрическую схему, которая полностью обходит заднюю крышку 20, и электрически соединять корпус 12 и батарейку. Задняя крышка 20, имеющая пружину 6 крышки, обеспечивает эффективную конструкцию электрического соединения между составными частями карманного фонаря 10.

Сборка головки 30 (фиг. 1В и 2) содержит головку 31, отражатель 33, линзу 35 и крышку 39. Отражатель 33 и линза 35 размещены между головкой 31 и крышкой 39 (фиг. 2). Отражатель 33 предпочтительно включает в себя отражающую параболическую поверхность для отражения света, излучающегося от узла 40 СИД. Головка 30 может быть прикреплена к корпусу 12 с помощью резьбового соединения.

Как уже было упомянуто и показано на фиг. 1А, электрический ток от источника 2 питания входит в узел 40 СИД через его положительный контакт 28 и выходит из узла 40 СИД через его внешний корпус 24. На фиг. 3 показан вариант осуществления узла 40 СИД в соответствии с настоящим изобретением, содержащий СИД лампу 22 и схему 38 узла.

СИД лампа 22 (фиг. 3, 4А-4С) является широко доступной и содержит СИД и выводы 82, 83 СИД, к которым подключена схема 38 узла. Обычно СИДы классифицируют в соответствии с допустимыми эксплуатационными режимами. Например, СИД может быть ограничен по максимальному прямому электрическому току, установленному в 1000 мА, и максимальной температуре р-п-перехода СИД, равной 135°С.

Задача настоящего изобретения - получить СИД лампу 22, вырабатывающую как можно больше света, как можно дольше, без повреждения СИД лампы 22 или электронной аппаратуры, которая составляет узел 40 СИД. Эта задача решена путем регулирования силы электрического тока, который подводится к СИД лампе 22, и мониторинга тепла, которое выделяется от СИД лампы 22. В предпочтительном варианте осуществления внутри узла 40 СИД расположено термочувствительное устройство для контроля условий окружающей среды СИД. Когда обнаруживается нежелательное увеличение температуры, сила электрического тока, подводимого к СИД лампе 22, может быть уменьшена для защиты СИД и

- 3 011999 электронной аппаратуры от теплового повреждения. Когда обнаруживается нежелательное уменьшение температуры, сила электрического тока, подводимого к СИД лампе 22, может быть увеличена, чтобы заставить СИД лампу 22 вырабатывать больше света.

На фиг. 3 показан первый вариант осуществления схемы 38 узла, содержащий предпочтительно регулируемую повышающую напряжение схему 44, термочувствительную усилительную схему 52 и чувствительный резистор 48. Повышающая напряжение схема 44 является регулируемой благодаря тому, что она включает в себя обратную связь для регулирования ее выходного сигнала. Повышающая схема 44 полезна в ситуациях, когда источник 2 питания, питающий узел 40 СИД, имеет максимальную разность потенциалов ниже той, которая является необходимой для подачи требуемого прямого электрического тока. Например, в случае, когда карманный фонарь 10 включает в себя две галетные сухие батарейки щелочного типа, установленные последовательно, общеизвестно, что две батарейки будут иметь рабочий диапазон от 1,8 до 3 В. Но 3,5 В могут потребоваться для подачи прямого электрического тока, который является более близким к максимально допустимому значению прямого электрического тока СИД. В подобной ситуации повышающая схема 44 повышает имеющееся напряжение приблизительно до 3,5 В так, что требуемый прямой электрический ток может быть подведен к СИД лампе 22. Повышающая схема 44 также служит для поддерживания требуемого прямого электрического тока, когда значение напряжения батареек со временем падает.

В предпочтительном варианте осуществления повышающая схема 44 представляет собой импульсный стабилизатор. Повышающая схема 44 (фиг. 3) содержит микросхему 46, коммутирующий канальный полевой униполярный МОП-транзистор 54, катушку 58 индуктивности, конденсатор 59 и диод 61. Микросхема 46 управляет коммутационным рабочим циклом коммутирующего канального полевого униполярного МОП-транзистора 54. Как показано, коммутирующий канальный полевой униполярный МОПтранзистор 54, катушка 58 индуктивности, конденсатор 59 и диод 61 скомпонованы общеизвестным для специалистов в данной области образом для образования повышающего преобразователя. Микросхема 46 принимает сигнал обратной связи от термочувствительной усилительной схемы 52. Когда параметр обратной связи находится вне заданного диапазона стабилизации, микросхема регулирует рабочий цикл канального полевого униполярного МОП-транзистора до тех пор, пока параметр обратной связи не будет соответствовать диапазону стабилизации.

Повышающая схема 44 может быть составлена из других подходящих схемных решений или устройств, которые повышают входное напряжение. Например, вместо имеющейся катушки 58 индуктивности, служащей в качестве энергонакопительного элемента повышающей схемы 44, также могут применяться другие подходящие энергонакопительные элементы, такие как конденсатор или трансформатор. Также могут применяться другие подходящие коммутирующие устройства, такие как транзистор, вместо коммутирующего канального полевого униполярного МОП-транзистора 54.

Электрическая линия прохождения тока соединяет выход повышающей схемы 44 (фиг. 3) с первым принимающим контактом 36 СИД, а первый принимающий контакт 36 СИД соединен с первым выводом 82 СИД. Электрический ток выходит из СИД лампы 22 через второй вывод 83 СИД, который соединен со вторым принимающим контактом 37 СИД. Основная линия прохождения тока проходит через чувствительный резистор 48 к заземляющему контакту 34. Чувствительный резистор 48 применяется для измерения электрического тока, проходящего через СИД лампу 22, при этом напряжение, измеряемое на чувствительном резисторе 48, служит в качестве обратной связи для микросхемы 46. Предпочтительно чувствительный резистор 48 является очень малым для уменьшения до минимума потерь энергии. В предпочтительном варианте осуществления чувствительный резистор 48 обладает величиной сопротивления 0,1 Ом.

Так как чувствительный резистор 48 является очень малым, напряжение, которое создается на чувствительном резисторе 48, также является очень малым. Поэтому, прежде чем напряжение чувствительного резистора подается на микросхему 46, оно усиливается с помощью усилительной схемы 52.

Термостабилизирующий аспект настоящего изобретения реализован в термочувствительной усилительной схеме 52. Усилительная схема 52 (фиг. 3) включает в себя операционный усилитель 62, первый резистор 64, второй резистор 66 и терморезистор 56. Терморезистор 56 подключен параллельно со вторым резистором 66. Будет понятно для специалистов в данной области, что первый резистор 64, второй резистор 66 и терморезистор 56, в комбинации, определяют коэффициент усиления усилительной схемы 52. Терморезистор 56 является термочувствительным резистором, который меняет свое сопротивление в соответствии с измеряемой температурой. Поэтому, когда изменятся измеряемая температура СИД лампы 22, изменятся коэффициент усиления усилительной схемы 52.

В предпочтительном варианте осуществления терморезистор 56 имеет отрицательный коэффициент сопротивление/температура. Следовательно, когда температура узла 40 СИД повышается, сопротивление терморезистора уменьшается, а коэффициент усиления усилительной схемы 52 увеличивается. Когда параметр обратной связи микросхемы выше диапазона стабилизации, микросхема 46 уменьшает рабочий цикл коммутирующего канального полевого униполярного МОП-транзистора 54 и уменьшает силу электрического тока, подводимого к СИД лампе 22. Таким образом, могут контролироваться температурные воздействия СИД лампы 22 и предотвращаться повреждения СИД или управляющей электронной аппа

- 4 011999 ратуры. В предпочтительном варианте осуществления микросхема 46 выполнена таким образом, чтобы регулировать силу электрического тока, подводимого к СИД лампе 22, на величину от около 875 до около 930 мА при определяемой терморезистором температуре от 20 до 30°С; от 880 до 910 мА при температуре от 23 до 27°С и предпочтительно около 900 при 25°С.

При более высокой температуре микросхема 46 предпочтительно предназначена для регулирования силы электрического тока, подводимого к СИД лампе 22, на величину от 330 до 450 мА при определяемой терморезистором температуре от 80 до 100°С; от 330 до 370 мА при от 90 до 100°С и предпочтительно на 330 мА при 100°С.

Хотя было обнаружено, что эти диапазоны температур/сил электрического тока эффективно защищают СИД от теплового повреждения, настоящее изобретение не следует рассматривать в качестве ограниченного на любом конкретном диапазоне температур/сил электрического тока. Точнее, настоящее изобретение направлено на узел СИД, который эксплуатирует СИД на его потенциальных возможностях и который является термически самостабилизирующимся.

Хотя здесь показан терморезистор, обладающий отрицательным коэффициентом сопротивления/температуры, также может применяться терморезистор, обладающий положительным коэффициентом сопротивления/температуры. Более того, вместо терморезистора могут применяться другие подходящие термочувствительные устройства, такие как датчики температуры, имеющие напряжение на выходе.

Кроме того, подходящей микросхемой 46 для этого применения может являться процессор, микропроцессор, контроллер, интегральная схема, специализированная интегральная схема или другие устройства, известные специалистам в данной области.

Таким образом, узел 40 СИД обеспечивает возможность первоначальной эксплуатации карманного фонаря при более высокой мощности на выходе и вырабатывания больше света, при этом защищая электронную аппаратуру от теплового повреждения. Без термостабилизации, как описано выше, питание СИД лампы 22 при 750 мА может вызвать тепловое повреждение СИД. Эксплуатация СИД лампы 22 при меньшей силе электрического тока даст в результате меньше света.

На фиг. 4А-4С представлена предпочтительная физическая реализация узла 40 СИД. Узел 40 СИД включает в себя СИД лампу 22, внешний корпус 24, схему 60 и патрон 26. Схема 60 предпочтительно закреплена в патроне 26, патрон 26 предпочтительно выполнен внутри внешнего корпуса 24, СИД лампа 22 предпочтительно расположена на переднем конце патрона 26.

Предпочтительно внешний корпус 24 выполнен из проводящего материала. В описываемом варианте осуществления внешний корпус 24 представляет собой держатель, имеющий первый конец 88, второй конец 92 и полость 94. Полость 94 может включать в себя конструктивные элементы, такие как пазы для размещения и выравнивания патрона 26.

Схема 60 содержит печатную плату 32, положительный контакт 28, отрицательный контакт 34 и первый и второй принимающие контакты 36, 37 СИД. Предпочтительно составные части схемы 38 узла, включающей терморезистор 56, смонтированы на печатной плате 32 с необходимыми проводниками, напечатанными на ней. Схема 60 выполнена с возможностью закрепления в патроне 26. Положительный контакт 28 (фиг. 4А) схемы 60 предпочтительно выступает через отверстие 78 в заднем конце патрона 26. Положительный контакт 28 предпочтительно загнут для того, чтобы упираться в задний конец патрона 26 для обеспечения опоры. Отрицательный контакт 34 схемы 60 предпочтительно расположен рядом с передним концом печатной платы 32 и выполнен с возможностью электрического соединения с внешним корпусом 24. Выполненные таким образом составные части, смонтированные на печатной плате 32, предпочтительно защищены от механических усилий, например от пружины 17 и приемника 18.

Выводы 82, 83 (фиг. 4В и 4С) СИД проходят через отверстия в первом конце 88 внешнего корпуса 24 и электрически соединяются с первым и вторым принимающими контактами 36, 37 СИД схемы 60. Предпочтительно электрическое соединение между принимающими контактами 36, 37 СИД и выводами 82, 83 СИД является механическим, или конкретно, посредством трения для облегчения изготовления и снижения производственных затрат. Однако могут применяться любые подходящие способы электрического соединения, такие как пайка.

Выполненные, как описано, составные части схемы 38 узла смонтированы на печатной плате 32 и заключены в узле 40 СИД. Физическая конструкция узла 40 СИД представляет собой один вариант реализации схемы 38 узла и эксплуатации СИД лампы на ее потенциальных возможностях освещения, который обеспечивает защиту электронной аппаратуры от теплового повреждения с помощью контролирования тепла, выделяющегося от СИД, и уменьшения силы электрического тока, подводимого к нему, если необходимо. Наружные размеры узла 40 СИД, а конкретно внешнего корпуса 24, предпочтительно соответствуют электрическим лампам РВ типа. Такой наружный размер облегчает установку узла 40 СИД в существующие карманные фонари, которые используют электрические лампы накаливания РВ типа. Однако настоящее изобретение не ограничивается наружным размером или указанными свойствами. Выгоды и преимущества узла СИД, который имеет СИД на его потенциальных возможностях, т. е. является термосамостабилизирующимся и его можно устанавливать в существующий карманный фонарь, могут быть достигнуты при многочисленных внешних конфигурациях.

- 5 011999

Ниже будет описано протекание энергии через карманный фонарь 10, а конкретно - через узел 40 СИД. Электрический ток от батареек 14, 15 протекает через главный выключатель 50 и в узел СИД через положительный контакт 28. Положительный контакт 28 электрически соединен со схемой 38 узла, установленной на печатной плате 32, и питающая энергия подается к повышающей схеме 44. Выходной сигнал повышающей схемы 44 подается на первый принимающий контакт 36 СИД, далее на вывод 82 СИД и через СИД. Электрический ток выходит из СИД лампы 22 через второй вывод 83 СИД, который соединен со вторым принимающим контактом 37 СИД. Питающая энергия проходит через чувствительный резистор 48 и к отрицательному контакту 34 схемы 60, при этом напряжение чувствительного резистора 48 подается на термочувствительную усилительную схему 52.

Итак, энергия проходит через чувствительный резистор и к отрицательному контакту 34, который соединен с внешним корпусом 24. Внешний корпус 24 соединен с корпусом 12, задней крышкой 20 и с отрицательным полюсом самой задней батарейки 15, чтобы замкнуть главную схему.

Напряжение чувствительного резистора 48 усиливается с помощью термочувствительной усилительной схемы 52 в соответствии с коэффициентом усиления, который является функцией от температуры СИД лампы 22. Выходной сигнал термочувствительной усилительной схемы 52 является обратной связью для микросхемы 46, которая регулирует силу электрического тока, подводимого к СИД лампе 22, с помощью регулирования рабочего цикла коммутирующего канального полевого униполярного МОПтранзистора 54.

Во втором варианте осуществления узла 40а СИД источник 2 питания, соединенный с узлом 40а СИД, может иметь разность потенциалов выше той, которая является необходимой для подачи требуемого прямого электрического тока. Например, в случае, когда карманный фонарь содержит четыре батарейки, установленные последовательно, он имеет рабочий диапазон от 3,6 до 6,0 В. В этом случае схема 38а узла предпочтительно включает в себя регулируемую компенсирующую напряжение схему 84 вместо повышающей схемы 44. Второй вариант осуществления узла 40а СИД (фиг. 5) включает в себя СИД лампу 22 и схему 38а узла. Схема 38а узла включает в себя регулируемую компенсирующую напряжение схему 84, чувствительный резистор 48 и термочувствительную усилительную схему 52. Компенсирующая напряжение схема 84 является регулируемой благодаря тому, что она включает в себя обратную связь для регулирования ее выходного сигнала. Выходной сигнал компенсирующей схемы 84 управляет СИД лампой 22, схема 84 принимает сигнал обратной связи чувствительного резистора 48 через термочувствительную усилительную схему 52.

Компенсирующая схема 84 (фиг. 5) предпочтительно представляет собой импульсный понижающий стабилизатор или компенсирующую схему и включает в себя микросхему 46а, коммутирующий канальный полевой униполярный МОП-транзистор 54а, катушку 58а индуктивности, конденсатор 59а и диод 61а. Эти составные части скомпонованы общеизвестным для специалистов в данной области образом, чтобы образовать компенсирующую схему.

В третьем варианте осуществления узла 40Ь СИД источник 2 питания, соединенный с узлом 40Ь СИД, может иметь разность потенциалов выше той, которая необходима для подачи требуемого прямого электрического тока в течение первого периода времени и разность потенциалов ниже той, которая необходима, в течение второго периода времени. Например, если карманный фонарь имеет три батарейки, установленные последовательно, его рабочий диапазон составляет от 2,7 до 4,5 В. В этом случае схема 38Ь узла предпочтительно включает в себя регулируемую инвертирующую напряжение схему 86 вместо повышающей схемы 44 или компенсирующей схемы 84. На фиг. 6 показан третий вариант осуществления узла 40Ь СИД, содержащий СИД лампу 22 и схему 38Ь узла. Схема 38Ь узла включает в себя регулируемую инвертирующую напряжение схему 8 6, чувствительный резистор 48 и термочувствительную усилительную схему 52. Инвертирующая схема 86 является регулируемой благодаря тому, что она включает в себя обратную связь для регулирования ее выходного сигнала. Выходной сигнал инвертирующей схемы 86 управляет СИД лампой 22, и схема 86 принимает сигнал обратной связи чувствительного резистора 48 через термочувствительную усилительную схему 52.

Инвертирующая схема 86 (фиг. 6) предпочтительно представляет собой инвертирующий стабилизатор или инвертирующую схему и включает в себя микросхему 46Ь, коммутирующий канальный полевой униполярный МОП-транзистор 54Ь, катушку 58Ь индуктивности, конденсатор 59Ь и диод 61Ь. Эти составные части скомпонованы общеизвестным для специалистов в данной области образом для того, чтобы образовать инвертирующую схему.

Хотя различные варианты осуществления усовершенствованного узла СИД и его соответствующих составных частей были представлены в вышеизложенном описании изобретения, многочисленные модификации, изменения, альтернативные варианты осуществления и альтернативные материалы могут рассматриваться специалистами в данной области и могут применяться при совершенствовании различных аспектов настоящего изобретения. Таким образом, следует четко понимать, что это описание создано только в качестве примера, а не ограничения объема изобретения, как определено в нижеследующей формуле изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Осветительный узел для карманных фонарей, содержащий светоизлучающий диод;

усилительную схему, включающую в себя терморезистор, предназначенный для определения тепла от светоизлучающего диода; и микросхему, имеющую вход и выход, при этом усилительная схема соединена с указанным входом, а выход соединен с коммутирующим устройством, которое регулирует энергию, подводимую к светоизлучающему диоду.
2. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что указанное коммутирующее устройство является частью повышающей схемы.
3. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что указанное коммутирующее устройство является частью компенсирующей схемы.
4. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что указанное коммутирующее устройство является частью инвертирующей схемы.
5. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что указанное коммутирующее устройство является канальным полевым униполярным МОП-транзистором.
6. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема предназначена для управления коммутирующим устройством так, что от 875 до 930 мА подводятся к светоизлучающему диоду, когда терморезистор определяет температуру от 20 до 30°С.
7. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема предназначена для управления коммутирующим устройством так, что от 880 до 910 мА подводятся к светоизлучающему диоду, когда терморезистор определяет температуру от 23 до 27°С.
8. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема предназначена для управления коммутирующим устройством так, что преимущественно 900 мА подводится к светоизлучающему диоду, когда терморезистор определяет температуру 25°С.
9. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема предназначена для регулирования энергии, подводимой к светоизлучающему диоду, путем регулирования коммутирующего рабочего цикла коммутирующего устройства.
10. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема предназначена для управления коммутирующим устройством так, что от 330 до 450 мА подводятся к светоизлучающему диоду, когда терморезистор определяет температуру от 80 до 100°С.
11. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема предназначена для управления коммутирующим устройством так, что от 330 до 370 мА подводятся к светоизлучающему диоду, когда терморезистор определяет температуру от 90 до 100°С.
12. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема предназначена для управления коммутирующим устройством так, что преимущественно 330 мА подводятся к светоизлучающему диоду, когда терморезистор определяет температуру 100°С.
13. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема является микропроцессором.
14. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема является интегральной схемой.
15. Осветительный узел по п.1, отличающийся тем, что микросхема питается от источника питания, причем энергия от источника питания уменьшается со временем.
16. Осветительный узел для карманного фонаря, содержащий проводящий корпус, имеющий первый конец, второй конец и полость, светоизлучающий диод, расположенный у первого конца указанного проводящего корпуса, и печатную плату, включающую в себя схему узла, которая электрически соединена со светоизлучающим диодом, при этом печатная плата, по меньшей мере, частично размещена внутри полости корпуса, а схема узла имеет терморезистор для определения тепла от светоизлучающего диода.
17. Осветительный узел по п.16, отличающийся тем, что терморезистор соединен с усилительной схемой.
18. Осветительный узел по п.16, отличающийся тем, что схема узла электрически соединена с проводящим корпусом.
19. Осветительный узел по п.16, отличающийся тем, что терморезистор соединен с усилительной схемой, при этом коэффициент усиления усилительной схемы регулируется в соответствии с температурой, определяемой с помощью терморезистора.
20. Осветительный узел по п.19, отличающийся тем, что дополнительно содержит микросхему, предназначенную для регулирования энергии, подводимой к светоизлучающему диоду, причем выход усилительной схемы является входом для указанной микросхемы.
21. Осветительный узел по п.20, отличающийся тем, что указанная микросхема соединена с повышающей схемой.
22. Осветительный узел по п.20, отличающийся тем, что указанная микросхема соединена с компенсирующей схемой.

- 7 011999
23. Осветительный узел по п.20, отличающийся тем, что указанная микросхема соединена с инвертирующей схемой.
24. Узел светоизлучающего диода (СИД) для карманного фонаря, содержащий проводящий корпус, светоизлучающий диод, расположенный на одном конце указанного корпуса, схему узла, размещенную в указанном корпусе, электрически соединенную с СИД, при этом схема узла предназначена для регулирования энергии, подводимой к СИД, в зависимости от измеряемой температуры СИД.
25. Узел СИД по п.24, отличающийся тем, что схема узла включает в себя терморезистор для измерения температуры СИД.
26. Узел СИД по п.24, отличающийся тем, что терморезистор имеет отрицательный коэффициент сопротивления.
27. Узел СИД по п.24, отличающийся тем, что схема узла включает в себя усилительную схему, причем коэффициент усиления указанной усилительной схемы является функцией от измеряемой температуры СИД.
28. Узел СИД по п.27, отличающийся тем, что схема узла включает в себя повышающую схему, которая регулируется в соответствии с коэффициентом усиления усилительной схемы.
29. Узел СИД по п.27, отличающийся тем, что схема узла включает в себя компенсирующую схему, которая регулируется в соответствии с коэффициентом усиления усилительной схемы.
30. Узел СИД по п.27, отличающийся тем, что схема узла включает в себя инвертирующую схему, которая регулируется в соответствии с коэффициентом усиления усилительной схемы.
31. Узел СИД, содержащий проводящий корпус, СИД, расположенный на одном конце указанного корпуса, схему узла, размещенную в указанном корпусе, электрически соединенную с СИД и с проводящим корпусом, при этом схема узла включает в себя энергорегулирующую схему и термочувствительную усилительную схему.
32. Узел СИД по п.31, отличающийся тем, что указанная термочувствительная усилительная схема включает в себя термочувствительное устройство.
33. Узел СИД по п.32, отличающийся тем, что указанное термочувствительное устройство является терморезистором.
34. Узел СИД по п.31, отличающийся тем, что выход термочувствительной усилительной схемы является входом энергорегулирующей схемы.
35. Узел СИД по п.34, отличающийся тем, что энергорегулирующая схема включает в себя микросхему и повышающую схему.
36. Узел СИД по п.34, отличающийся тем, что энергорегулирующая схема включает в себя микросхему и компенсирующую схему.
37. Узел СИД по п.34, отличающийся тем, что энергорегулирующая схема включает в себя микро схему и инвертирующую схему.