专利名称：自调节发光灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由DC(直流)电源供电的便携式电灯，且包括包含下列部件的 夕卜壳-具有至少一个发光二极管LED的发光模块，-用户控制部件，其电连接到电子控制电路的第一输入，以定义不同的发光模式。
背景技术：
电子电路所控制的LED灯的不同功能传统上是调节功率、调节光束聚焦角度、 通过选择LED调节颜色以及调节发光模式_参数或闪光。这些功能使得用户能够将他 的发光适应他的环境，以管理电池所供应的电功率的消耗。对这些功能之一的有权使用 系统地要求用户的动作，该用户必须或者通过脉冲(按钮)，或者通过绕轴旋转(控制 杆)，或者通过平移(滑动器)来激活手动控制部件。当用户所选的功率最大时，光束到附近物体的突然移动会导致用户的眼睛必须 去习惯的强烈发光。相反地，当用户所选的功率最小时，光束到遥远物体的突然移动会 产生发光不足。根据灯是被定向于近的景像还是远的景像，这会导致必然的视觉不适， 除非如果用户在每次移动时改变手动控制部件的状态。在文献JP9048280中，一旦手靠近，用于车辆内部的自动开关就使得灯发光。根 据文献JP 111193，环境光传感器促使灯发光。通过伺服控制环境光来进行控制。在这 两种情况下，传感器不能调节它感测的光源。文献JP 63046726描述了一种调节表面照明的发光系统。传感器靠近光源外部的
表面放置。文献WO 2005/024898涉及一种固定顶灯，其具有靠近LED布置的集成光传感 器。该传感器测量LED的功率以便根据远程控制确定的设定点(setpoint)来控制发射光。 根据发射光专门地进行伺服控制。这对于文献US2008/0074872的情况也是如此，该文献 US 2008/0074872提及被设计来均衡来自数个发光模块的发光的发光单元。文献US 2007/0133199涉及一种火炬灯，该火炬灯的发光是根据各种参数(电池 电压、发射光)来伺服控制的。
发明内容
本发明的目的包括消除这些缺点以及提供一种调节发光的便携式灯，其能够增 加发光性能，使用户能够获得舒服的视觉，且能够根据环境节省电功率。根据本发明的便携式灯的特征在于，在外壳内靠近发光二极管LED容纳光传感 器，以便传递表示由照明物体的表面反射的光的信号，并且将所述信号发送到控制电路 的第二输入，以根据预定阈值自动地调节LED的功率。光传感 器检测反射光而不是如现有技术中的发射光。由此不需要对环境调节发光的任何手工动作就自动地调节灯发射的光束，同时管理功耗。根据优选实施例，光传感器被选择为对应于响应简档(response profile)和人眼 的灵敏度(450nm和700nm之间包括的可见光中的通带)，并且包括与灯的纵轴平行的光 轴。照明的调节能够通过纵轴上的照明感觉来增加视觉舒适度，而与灯定向的突然变化无关。另一优点是对于每个配有根据本发明的灯的用户组防止任何强光风险。根据第一实施例，所述模拟电路控制包括比较电路，该比较电路具有接收与所 述阈值对应的设定点的第一输入和接收来自光传感器的所述信号的第二输入。所述比较 电路的输出控制开关以便使得与LED串联的电阻器变化。根据第二实施例，所述控制电路包括伺服控制电路，以便借助功率转换器调节 LED的功率以将LED的功率伺服控制为第一手动设定点以及来自光传感器和来自由LED 吸收的电流强度的自动设定点。为此，所述功率转换器具有被下列部件控制的调制输 入第一错误电路，其接收第一手动设定点，第二错误电路，其与光传感器连接，光传感器的信号与对应于期望发光电平的 第二设定点相比较，第三错误电路，其接收第二错误电路的输出信号和在与LED串联的电阻器中流 动的电流强度的测量信号，第三错误电路的输出借助放大器连接到第一错误电路。根据第三实施例，所述数字控制电路包括根据下列步骤操作的微控制器用户激活灯和输入第一设定点，以便定义功率电平或另一期望函数；加载功率参数Pmax、Pmin和第二发光设定点；获取来自光传感器的数据；将所述数据与第二设定点确定的阈值相比较以便调节LED的功率。根据第四实施例，所述发光模块由提供窄光束和宽光束的两个发光二极管组 成。在两个二极管之间通过与三个光传感器关联的微控制器分配总功率，其中的一个光 传感器配有仅感测从灯的纵轴发射的光的光学系统，另外两个光传感器感测由位于两侧 的障碍物反射的光。
从仅为非限制性示例意图给出且附图中描绘的本发明的特定实施例的下列描述 中，其它优点和特征将变得更清晰明了，其中图1描绘了根据本发明的便携式自调节灯的示意图；图2图示了光传感器传递的信号S (单位毫安)相对于接收光L (单位Lux)的图 形；图3是具有光传感器和用户控制部件的灯的正视图；图4示出了施密特触发器型的模拟控制电路的图；图5是图4的电路的变型；
图6描绘了一种控制电路，用于将LED的功率伺服控制为第一手动设定点、以 及来自光传感器和来自LED吸收的电流强度的自动设定点；
图7示出了具有由光传感器控制的微控制器和用户控制部件的数字控制电路的 图；图8是管理图7的微控制器的操作流程图；图9描绘 了控制电路的方框图，该控制电路借助三个光传感器对功率的分配进 行放大，其中一个光传感器针对正面光，另外两个光传感器针对左侧光和右侧光。
具体实施例方式在图1到图3中，根据本发明的电灯涉及一种便携式灯10，其包括外壳BT，该 外壳BT容纳发光模块11，该发光模块11具有在正面布置且电连接到电子控制电路P和 电源12的LED。发光模块11可以由单功率发光二极管LED(图3的情况)或者由一连 串二极管LED形成。直流电流源12由或者在外壳BT内部布置或者在单独外壳中在灯的 外部布置的可充电电池或者干电池形成。本发明可应用于具有外壳BT的头灯或火炬灯， 该外壳BT由绝缘或金属材料制成。用户控制部件13电连接到控制电路P的第一输入E1，用以进行接通或断开、以 及发射手动设定点或者输入选择灯10的功能的参数。在灯10的外壳BT中容纳光传感器14和发光模块11。传感器14在物体16上 反射LED发射的光束之后进行感测光的控制。传感器14经由放大器15连接到控制电路 P的第二输入E2。为了示例意图，图2描绘了光传感器14传递的信号S (单位毫安)相 对于光L(单位Lux)的图形。信号S的图形是与感测光L成比例的基本线性函数。光传感器14由光敏接收器(例如光电二极管、光电晶体管、电荷耦合器件 (CCD)或其它类型)形成，其被放置成靠近发光模块11的LED。在图1中要注意，物 体16反射的光线R被光传感器14直接感测。光传感器14的输出信号S因此表示物体 16和其它外部光源照明的图像。该信号S被控制电路P自动地解释并且被用作灯10的 控制输入函数。LED和传感器14的光轴最好基本平行，以便传感器14检测的物体16照明的 图像是最有代表性的。光传感器14的类型被选择为对应于响应简档和人眼的灵敏度 (450-700nm之间包括的可见光内的通带)。与两个瞬间之间的发光物体的视觉运动(例 如，地图读取，然后查看位于一段距离处的路标)无关，通过轴向的发光的感觉，这会 产生最佳的视觉舒适度。这导致光传感器14检测来自它调节的发光模块11的LED的光。由此不需针对 环境调节发光的人工动作自动地调节灯10发射的光束17，同时管理功耗。控制电路P可以以不同的方式来实现，具体地，以模拟或数字电子电路的形式 来实现，为了示例性目的此后将对其进行描述。根据图4中图示的第一实施例，发光模块11的功率由一对电阻器Rl、R2来确 定，该对电阻器Rl、R2利用LED连接到电源12的两端。第一电阻器Rl与LED串联， 而第二电阻器R2通过开关18与电阻器Rl的两端并联，该开关18由具有运算放大器的 施密特触发器型的比较电路19的输出控制。来自光传感器14的控制信号S被施加到比 较电路19的输入E2。另一输入El接收与比较电路19的阈值对应的设定点值。根据来自传感器14的信号S的值是否在比较电路19的阈值之上或之下，开关18断开或闭合以便改变与二极管LED串联的电阻值。这导致LED的发光功率变化，尤其是最大功率和减小功率的变化。图5是图4的替换实施例，两个电阻器Rl和R2与LED串联，并且开关18能够 根据比较电路19的状态分流第二电阻器R2。操作类似于前面所述的操作。在两种情况下，我们会得到由光传感器14自动调节的LED的功率电平，这可能 适合于长距离发光和短距离发光。电子控制电路P可以包括具有不同阈值的若干级的模拟比较电路19，以便得到 LED的若干功率电平。图6的第二实施例描绘了伺服控制电路20的方框图。通过功率转换器21来调 节LED的功率，该功率转换器21具有由用户显示在第一错误电路22中的第一手动设定 点Cl以及与光传感器14的响应关联的自动设定点控制的调制输入。设定点Cl可以对 应于用户期望的某一功率电平。在第二错误电路23中将传感器14传递的信号S与对应 于期望发光电平的第二设定点C2相比较。在放大器24中放大第二错误电路23的输出信 号并且将其施加到第三错误电路25，第三错误电路25接收在与LED串联的电阻器R3中 流动的电流强度的测量信号Si。该第三错误电路25的输出借助放大器26连接到第一错 误电路22。由此LED的功率被伺服控制为第一手动设定点Cl以及来自光传感器14和 来自LED吸收的电流强度的自动设定点。该伺服控制电路20使得能够保持观察到表面 的照明并且通过根据环境的参数调节LED的供应电流来调节电功率。根据图7中描绘的第三实施例，数字控制电路P包括微控制器27，该微控制器 27根据手动设定点Cl和光传感器14的获得物控制LED的功率。流程图如图8中图示 并且包括下列步骤-用户激活灯10和第一设定点Cl的输入，以定义功率电平或另一期望函数；-加载功率参数Pmax、Pmin以及第二发光设定点C2；-从光传感器14获取数据；-将所述数据与第二设定点C2确定的阈值相比较，以便调节LED的功率。在太亮发光状态下，来自光传感器14的获取值高于第二设定点C2。如果这时 LED的功率大于Pmin，则微控制器27将命令LED的功率减小。在不足发光状态下，来自光传感器14的获取值低于第二设定点C2。如果这时 LED的功率低于Pmax，则微控制器27将命令LED的功率增加。光传感器14的存在使得能够与离被点亮物体的距离和方向改变所必需的运动无 关地维持恒定发光。用户的眼睛不必习惯灯原本照顾的样子。根据图9的第四实施例，变焦灯100包括发光模块110，该发光模块110具有分 别提供窄光束和宽光束的两个发光二极管LED1、LED2。根据文献WO 2007/060319中 描述的原理，通过两个发光二极管LEDl、LED2之间的微控制器127的输出Si、S2来分
配可用的总功率。灯100配备有三个光传感器140、141、142，其中一个光传感器配置有仅感测从 灯的纵轴发射的光的光学系统。其它两个传感器141、142感测由位于两侧的障碍物反射 的光。传感器140、141、142所传递的信息调制两个发光二极管LED1、LED2之间的功 率分配，以便保持轴向上接收的光与两侧(左侧和右侧)上接收的光之间的恒定比。
权利要求
1.一种由直流电源供电的便携式电灯，并且包括含有以下部件的外壳(BT)发光模块(11，110)，其具有至少一个发光二极管LED，用户控制部件(13)，其电连接到电子控制电路(P)的第一输入El以定义不同的发光 模式，其特征在于，在外壳(BT)中靠近发光二极管LED容纳至少一个光传感器(14， 140，141，142)，以便传递表示由照明物体(16)的表面反射的光的信号(S)，并且将所 述信号发送到控制电路(P)的第二输入E2以根据预定阈值自动地调节LED的功率。
2.如权利要求1的便携式电灯，其特征在于，所述光传感器(14，140，141，142)被 选择成对应于响应简档和人眼的灵敏度，并且包括与灯的纵轴平行的光轴。
3.如权利要求1或2的便携式电灯，其特征在于，所述模拟控制电路(P)包括比较电 路(19)，该比较电路具有接收与所述阈值对应的设定点的第一输入(El)和接收来自光传 感器(14)的所述信号(S)的第二输入(E2)。
4.如权利要求3的便携式电灯，其特征在于，所述比较电路(19)是施密特触发器。
5.如权利要求3或4的便携式电灯，其特征在于，所述比较电路(19)的输出控制开 关(18)以便使得与LED串联的电阻器(Rl，R2)变化。
6.如权利要求1的便携式电灯，其特征在于，所述控制电路(P)包括伺服控制电路 (20)，以便借助功率转换器(21)调节LED的功率以将LED的功率伺服控制为第一手动 设定点(Cl)以及来自光传感器(14)和来自由LED吸收的电流强度的自动设定点。
7.如权利要求6的便携式电灯，其特征在于，所述功率转换器(21)具有被下列部件 控制的调制输入第一错误电路(22)，其接收第一手动设定点(Cl)，第二错误电路(23)，其与光传感器(14)连接，光传感器(14)的信号(S)与对应于 期望发光电平的第二设定点(C2)相比较，第三错误电路(25)，其接收第二错误电路(23)的输出信号和在与LED串联的电阻器 (R3)中流动的电流强度的测量信号(Si)，第三错误电路(25)的输出借助放大器(26)连 接到第一错误电路(22)。
8.如权利要求1的便携式电灯，其特征在于，所述数字控制电路(P)包括根据下列步 骤操作的微控制器(27)用户激活灯(10)和输入第一设定点(Cl)，以便定义功率电平或另一期望函数；加载功率参数(Pmax，Pmin)和第二发光设定点(C2)；获取来自光传感器(14)的数据；将所述数据与第二设定点(C2)确定的阈值相比较以便调节LED的功率。
9.如权利要求1的便携式电灯，其中所述发光模块(110)由提供窄光束和宽光束的两 个发光二极管(LED1，LED2)组成，其特征在于，在两个发光二极管(LED1，LED2)之间通过与三个光传感器(140， 141，142)关联的微控制器(127)分配总功率，其中的一个光传感器(140)配有仅感测从 灯的纵轴发射的光的光学系统，另外两个传感器(141，142)感测由位于两侧的障碍物反 射的光。
全文摘要
一种便携式电灯，包括LED发光模块11和用户控制组件13，该用户控制组件13连接到用于定义不同发光模式的电子控制电路P。在外壳中靠近发光二极管LED容纳光传感器14，用于将表示由灯引起的发光的信号发送到控制电路P，以便根据预定阈值自动地调节LED的功率。
文档编号H05B33/08GK102017794SQ200980114598
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月16日 优先权日2008年4月24日
发明者保罗·佩策尔, 弗雷德里克·派厄, 斯蒂芬·休格宁 申请人:齐德公司