专利名称：三控灯的制作方法
技术领域：
本发明属于电子技术应用领域。
背景技术：
关注微势群体，关爱老人，特别是关爱空巢老人是中华民族的美德，也是社会应尽的一种力条与责任，本专利主要是为老人们在夜间方便行走的一种灯具。老人们身体普遍的特点:一是尿频，特别是夜晚常常发生。二是眼眼睛与行动不变，在夜间起夜时，更增加了不便。三是如果一旦发生摔倒等意外，后果严重，容易发生中风或骨折等情况。四是老人个体差别大，有的行动较慢，有的较快，等等。为此，这种灯具应满足以下几种条件，第一是这种灯具有自动开灯与自动关灯功能。第二，在白天不工作，以省电，同时增加灯具寿命。而自动功能只能发生在夜间。第三，自动开灯功能的灵敏度要高，老人走路声，咳嗽声，或较小敲打声都应起动。第四是每次灯亮的时间，亮灯的强弱应有个性化，符合本人的习惯，第五是应可靠，耐用。第六是各对应功能的技术参数应高于一般家电产品。查阅资料与目前产品，还存在着差距，情况如下:第一、功能仅是部分不完全。如有的产品只有声控功能，有的只有光控功能，有的虽然同时有光控与声控功能，但又不具有个性化，如有的需要灯暗，以免影响它人睡眠，有的需要灯亮，因眼睛不好；又如有的需灯亮时间长一些，因使用者行动较慢，有的又希望灯熄时间短一些，以免影响他人。第二、只有近似功能，其在性能上也存在差距。有的产品，光控与声控灵敏度不够，声响而灯不亮；有的不可靠，灯亮而不熄；有的易坏，等等。第三、设计不够科学。一是体现在线路复杂，或有源件多，或无源件过多；二是有源件潜能没有充分发挥；三是对有源件的保护未到位等等。由于上述原因，所以易发生灵敏度不够高，或有源件易坏等故障。所以这类产品还应该不断进步，不断优化，产生更丰富的优秀品种供老人们选择，消费。
发明内容本发明的目的是设计一种新型的灯具控制电路与灯具配套，以适合老人们夜间起夜的需要，关爱老人。本发明的具体措施是:1、三控灯是，由整流单元，光控单元，声控单元，亮度控制单元，灯具共同组成，其中:光控单元由第一只PNP与第一只NPN三极管组成的电子开关以及其外围件组成。整流输出后，电源端接在了第一只PNP三极管的发射极；该管的基极经过一只电阻串联后与第一只NPN三极管的集电极相连；同时在第一只PNP三极管的发射极与基极之间连接了一只电阻；该管的集电极连接了声控管单元中后级的第二只PNP三极管的发射极；光控单元中的前级第一只NPN三极管的基极与地之间接了一只光敏器件，同时连接了一只电阻到电源；光敏器件的热端串联了数只二极管后连接了第一只NPN管的基极；该管的集电极串接了一只电阻后与该单元中的第一只PNP管基极相连。声控单元由第二只PNP与第二只NPN三极管组成的电子开关以及其外围件组成。第二只PNP三极管的发射极与第一只PNP管集电极连接，其基极经过一只电阻与二极管串联后与第二只NPN三极管集极相连，该管集电极输出有两路，之一路连接了亮度控制单元；之二路连接了一支反馈支路，反馈支路是用一只反馈电容的一端连接了第二只PNP管集电极，另一端与一电阻一端相联，电阻另一端接地，同时该点还串联了一支可调电阻与固定电阻后，再与二极管串联，最后连接了第二只NPN管基极；第二只NPN三极管的基极与地之间接了一只声控器件，该器件包含有声控传感器与接口电路，该管集电极与第二只PNP管基极电路相连，发射极接地。亮度控制单元是由一块非门集成电路与第三只NPN管与第三只PNP三极管组成的电子开关、振荡单元电路以及其外围件组成。用第三只PNP三极管的发射极连接第二只PNP三极管集电极，集电极连接灯具电源；基极串联一电阻后与第三只NPN三极管集电极连接；第三只NPN三极管发射极接地，第三只NPN三极管的基极连接了振荡单元的输出端。振荡单元电路用含有非门的集成电路及其外围件组成，非门的集成电路及其外围件连接成了一只可以调占空比的振荡器，振荡单元电路即振荡器的的输出连接了第三只NPN三极管的基极，振荡单元电路的火线端与第三只PNP三极管的发射极连接。灯具是用电阻与LED串联支路，LED正极的一端接在亮度控制单元PNP管集电极，负极端接地。2、所用的三极管为高反压大功率三极管。3、LED是高亮度型。4、亮度控制的振荡单元电路是，用第一只非门的输出端连接第二只非门的输入，第二只非门的输出是振荡单元的输出，同时还连接一只电容的一端，电容的另一端连接了三支路，之一是连接了一只二极管与电阻串联支路到第一只非门的输出端；之二是连接了一只电阻到第一只非门的输出端；之三连接了一只电阻到第一只非门的输入端，用第二只非门的输出端向外输出了信号。5、亮度控制的振荡单元中的电容是，用两只电解电容的负极接在一起，所形成的新极电容一端接在第二非门的输出，另一端连接了三支路，之一是连接了一只二极管与电阻串联支路到第一只非门的输出端；之二是连接了一只电阻到第一只非门的输出端；之三连接了一只电阻到第一只非门的输入端，第二非门的输出端向外输出了信号。6、其整流电路是分别用两个二极管正负极相串联成两条支路组成，两支路的正极相连成一点接地线，负极相连成一点向外输出电压，用变压器的低压侧输出的两端点分别连接了两二极管串联支路中的串联点。7、其整流电路采用的二极管是5408。8、灯亮时间的控制元件反馈支路是由一个无极电容与一只固定电阻和一支可调电阻串联而成。9、灯亮时间控制元件反馈支路的无极电容是由两只电解电容的负极连在一起，两只电容的正端为新电容的两端。以上措施的相关意乂，进一步解释如下:1、灯具控制电路动作原理，能满足所要求全部功能的说明。说明书图1中，三极管105NPN与三极管108PNP组成了一对互补型单元放大电路，即光控单元，该单元主要实现灯具在白天关闭、夜晚开通的作用。三极管IllNPN与三极管113PNP组成了另一对互补型单元放大电路，即声控单元，该单元的功能主要是实现在夜晚起夜的开通作用。由集成电路120与对管118，119共同组成了光亮度控制单元。光控与声控形成有顺序控制的原理是:因为光敏器件103接在了 NPN三极管105的基极与地间，在白天时光敏器件电阻小，三极管105基极被钳位，与三极管108PNP形成的放大单元(电子开关)不会开通，声控单元无电，灯不会亮。在夜间时，光弱，光敏器件电阻增大，108PNP基极有电，夜起动开通，形成了灯亮的必要条件。如果声控单元开通，即是对管111，与113开通，则灯亮，反之灯不亮。形成灯亮时间可调节的原理是:灯亮的时间由114、115、116、117所组成的反馈时间而定，时间常数由其中的电容与电阻共定，这时如果调整其电阻115的阻值大小，如果阻大，反馈时间长，由三极管111与113所形成的声控开关的开通时间作用长，灯亮时间长，反之灯亮时间短。所以可调电阻115成为了灯亮的时间调整元件。亮强弱灯亮调整原理:当声控开通后，振荡单元工作，这时可调整振荡单元中的占空比，改变对亮度的控制，便达到了亮度调节的效果。2、线路的特点分析，能提高多种性能的原因。(I)、光控、声控、亮度控制单元三种线路都有很高可靠性的原因。之一是本发明中，由于光控、声控、亮度控制，三级控制成为顺序控制，即是只有前级开通，后级才有电，所以三极管的功耗极小。因为绝大部分时间中所有的有源件均工作在近于截止或完全截止，或功率极小的饱和状态。如在白天，所有三极管均为截止状态。其原因是，白天光敏器件电阻小，对第一管钳位，形成第一管为截止状态，因而第二管基极也无电流，也为截止状态，而光控无输出，所以声控及强弱控制单元(包括由118与119组成的电子开关与控制开关的振荡集成电路)全部无电，所以整个电路中所有有源件，不产生“电磨损”，处于“休眠状态”。而在晚上时，夜间光敏电阻阻值增大，光控第一管工作，但因为开通的电流是第二管的基极电流很小，且又处饱和状态，所以功耗很小。而第二管集电极因声控未开通而处于开路状态，其后的负载强弱控制单元也无电源。只有一个光控中三极管，其功耗极小，其余有源件功耗为零。在声控起动时，有功耗产生，但在灯熄灭后，又恢复为基本无功耗，由于灯亮的整个时间在全天的比例很小，所以多数情况管子处于截止状态。 之二是本发明没有使用易坏件，如可控硅。之三是本发明的三极管全部采用了高反压大功率三极管。(2)光控单元提高灵敏度的原因。主要原因是新增加了可调的因素，所以减低了对光敏元件的要求。该因素就是光控单元第一管发射极对地所串联的二极管支路。可以提高灵敏的原因是，如果没有该支路，其灵敏度只能调整光敏器件参数与所串联的上偏电阻，调整范围受到局限。而增加了门坎调整参数，则放大了调整范围，使三者之间的关系调整更灵活。其规律是，在其它参数已固定的情况下，如果所串的二极管越少，则越灵敏度越高，反之门坎高时，光敏器件所串的上偏电阻可以小一些。( 3)、声控单元线路提高灵敏度的原因。主要原因有二，一是增加了正反馈支路；二采用措施2，即是增加NPN管的调整参数。前者参数由电容与电阻及二极管所形成的正反馈支路确定，该支路的增加，大大提高了该单元的放大潜能。后者参数由声控单元第一管的上偏电阻，以及该管集电极的与后管的交连二极管组成确定。其意义是对声控灵敏度较低的传感器，可以采取这样的方法，增加第一管的上偏电阻，同时在前级与后级的交连件中增加二极管串联支中，可以把该管调试在刚脱离截止的放大状态，此时第一管有更强的放大能力，但此时为防止第二管的开通，所增加的二极管串联支路，成为了后级的的门坎，所以后级(第二管)仍不会开通。该单元第二管发射极与基极之间的电阻起了两方面的重要作用，一是提供第一管的集电极电流，二是对第二管封门，即是在声控器件未起动时，第二管集电极不输出电流。(4)、声控单元设计了正反馈支路的多重意义:一，大大提高了声控的灵敏度，更适合老人们起夜时对灯的起动。二，将短暂的声响，变为一段时间。三，实现自动关灯。其原因是反馈采用了电容微分式反馈，一旦电容充电饱和，反馈终结，该单元关闭。四，调整反馈支路中的电容与电阻所组成的时间常系，可以灵活调整所需要的灯亮时间。反馈支路串联了二极管的原因是，可以减少对声控器件的负向影响，更便于调试。(5)、亮灯时间能实现两种参数控制的原因。反馈支路中的电阻由一只固定电阻与一只可调电阻组成，厂家可以调成大众型，而使用者的可调电阻可以调成自己所需的灯亮时间以个性化。(6)、亮度控制单元采用了由CMS集成电路非门组成的振荡线路，特点是易起振，不易产生故障，而且外围件少，对灵敏度与可靠性都有很重要的作用。其振荡原理是:当门230输出为高位时，将对电容231，通过电阻233与234充电，当微分结束时电容负极无电，非门229的输入端为低，输出为高，又通过电阻234对电容231反方向充电，当反方向充电结束后，非门229的输入端又将变高，重复第一次振荡的物理过程。由于有电阻233，234及导向二极管232的存在，所以其频率与波形占比均可调整，所以其输出能实现亮度强弱的控制与调整。(7)、在振荡电路中采用措施8后，振荡将变得更稳定，可调的空间会变大。(8)、灯具采用LND的意义之一是，也可以省去易坏件双向可控硅，之二是省电，是寿命长，之三是在亮度已合乎要求的情况下，以不影响他人为好。本专利实施后有以下突出的优点；1、适合老人起夜用。例如可将本发明的灯放在卫生间或通道上，老人夜间起床时，走路声响立即开启灯具，让老人活动中不会绊倒，当回床休息后，灯自动熄灭，因此老人完全必顾及这，顾及那，十分方便。2、功能不仅全面，而且性能十分优异。一是灵敏度高，且功能可靠，不会产生夜间老人行动时灯不亮，或亮后不熄情况。二是功能个性化好，老人可以根据自己的情况调整灯亮的时间与灯亮的强弱，所以十分适合老人们使用。3、线路科学，各元件不容易损坏。由于采用了多种措施，有源元件不易坏，老人们使用省心。4、灯具采用了高亮度LED，所以灯具寿命长，省电。5、易生产。原因一线路简单，二是单元线路类似，对称性强。调试相同。6、丰富了控制灯种类型，特别是关注老人们使用的类型，市场前景好。
附图1是本发明措施I的电路图。图中:101、光敏器件；102、三极管上偏电阻；104、光控灵敏度调整二极管支路；105、光控单元前级三极管；106、光控单元内部交连电阻；107、防电余电阻；108、调光控单元后级三极管；109、声控传感器；110、声控单元前级三极管上偏电阻；111、声控单元前级三极管；112、声控单元内部交连电阻；113、声控单元后级三极管；114、反馈电容；115、反馈电阻；116、反馈二极管；117、放电电阻；118、亮度控制单元后级三极管；119、亮度控制单元前级管；120、构成亮度强弱控制的振荡单元；128、灯具；129、电源输入；130、调整二极管；140、振荡单元的电源连接线；150、振荡单元的输出。附图2是振荡单元的连接图。图中:118、亮度控制单元后级三极管；119、亮度控制单元前级管；120、构成亮度强弱控制的振汤单兀；128、灯具；140、振汤单兀电源输入端；150、振汤输出端；229、振汤单元集成电路中第一非门；230、振荡单元集成电路中第二非门；231、振荡时间常数中的调整电容；232、导向二极管；233、振荡时间常数中的电阻一 ；234、振荡时间调节第二电阻。附图3是措施7说明图。图中:119、亮度控制单元前级管；120、构成亮度强弱控制的振荡单元；150、振荡输出端；229、亮度控制单元集成电路中第一非门；230、亮度控制单元集成电路中第二非门；231、振荡时间常数中的调整电容；232、导向二极管；233、振荡时间常数中的电阻一，234、振荡时间调节第二电阻；280、措施7所实施的电容。附图4是措施6所采用的整流部分电路图。图中:129、整流输出；401、市电输入的高压侧；403、变压器；404、桥式整流二极管；406、整流输出积分电容。附图5是措施8与9的说明图。图中:109、声控传感器；110、声控单元前级三极管上偏电阻；111、声控单元前级三极管；112、声控单元内部交连电阻；113、声控单元后级三极管；114、反馈电容；115、反馈电阻；116、反馈二极管；117、放电电阻；130、调整二极管；131、声控三极管111的基极上篇电阻:501、光控输出；502、措施9方案提出的新增电容；503、声控输出。
具体实施方式
图1、2、3、4、5表不了一种实施方式。1、按图1、选件。其中三极管选用高反压大功率管，如3DD15，集成电路选取用六反相门的集成电路如4069。光敏器件选光三极管，声控器件采用压电陶瓷片。2、按图1、图2电路图焊接相关元件。(如还需要更高的稳定度，可按图3与图5焊接)。[0070]3、调试:(I)、光控单元调试:调整光控三极管第一级三极管上偏电阻，与串联在第一 NPN管基极的二极管对地支路个数，使之在有光亮时该单元电子开关不开通，即是第一 PNP管108集电极无电压。当对光敏管遮掩后108管集电极开通，即有电，并达到所需的要求。(2)、声控单元调试:将光三极管连接基极的导线开路，此时夜起动长期开通，108三极管集电极有电。轻轻敲打桌面，此时声控单元开通，即是三极管118集电极有电，灯亮。当声控器件灵敏不够高时，可以增加图2中的电阻131，与130 二极管支路，万用表的黑笔接地，红表笔接三极管集电极，使之电压低于电源电源电压，而三极管118集电极无电压，如果该三极管有电压，则应增加二极管的个数。(3)、灯亮时间长短调试:调整电阻115阻大小，当电阻大时，灯亮时间长，反之时间短。(4)、灯亮强弱调试:调整电阻233，当该电阻增大时，亮度减弱，反之增强。
权利要求1.三控灯，其特征是，由整流单元，光控单元，声控单元，亮度控制单元，灯具共同组成，其中: 光控单元由第一只PNP与第一只NPN三极管组成的电子开关以及其外围件组成:整流输出后，电源端接在了第一只PNP三极管的发射极；该管的基极经过一只电阻串联后与第一只NPN三极管的集电极相连；同时在第一只PNP三极管的发射极与基极之间连接了一只电阻；该管的集电极连接了声控管单元中后级的第二只PNP三极管的发射极；光控单元中的前级第一只NPN三极管的基极与地之间接了一只光敏器件，同时连接了一只电阻到电源；光敏器件的热端串联了数只二极管后连接了第一只NPN管的基极；该管的集电极串接了一只电阻后与该单元中的第一只PNP管基极相连； 声控单元由第二只PNP与第二只NPN三极管组成的电子开关以及其外围件组成:第二只PNP三极管的发射极与第一只PNP管集电极连接，其基极经过一只电阻与二极管串联后与第二只NPN三极管集极相连，该管集电极输出有两路，之一路连接了亮度控制单元；之二路连接了一 支反馈支路，反馈支路是用一只反馈电容的一端连接了第二只PNP管集电极，另一端与一电阻一端相联，电阻另一端接地，同时该点还串联了一支可调电阻与固定电阻后，再与二极管串联，最后连接了第二只NPN管基极；第二只NPN三极管的基极与地之间接了一只声控控器件，该器件包含有声控传感器与接口电路，该管集电极与第二只PNP管基极电路相连，发射极接地； 亮度控制单元是由一块非门集成电路与第三只NPN管与第三只PNP三极管组成的电子开关、振荡单元电路以及其外围件组成: 用第三只PNP三极管的发射极连接第二只PNP三极管集电极，集电极连接灯具电源；基极串联一电阻后与第三只NPN三极管集电极连接；第三只NPN三极管发射极接地，第三只NPN三极管的基极连接了振荡单元的输出端； 振荡单元电路用含有非门的集成电路及其外围件组成，非门的集成电路及其外围件连接成了一只可以调占空比的振荡器，振荡单元电路即振荡器的输出连接了第三只NPN三极管的基极，振荡单元电路的火线端与第三只PNP三极管的发射极连接； 灯具是用电阻与LED串联支路，LED正极的一端接在亮度控制单元PNP管集电极，负极端接地。
2.如权利要求1所述的三控灯，其特征是:所用的三极管为高反压大功率三极管。
3.如权利要求1所述的三控灯，其特征是:LED是高亮度型。
4.如权利要求1所述的三控灯，其特征是:亮度控制的振荡单元电路是，用第一只非门的输出端连接第二只非门的输入，第二只非门的输出是振荡单元的输出，同时还连接一只电容的一端，电容的另一端连接了三支路，之一是连接了一只二极管与电阻串联支路到第一只非门的输出端；之二是连接了一只电阻到第一只非门的输出端；之三连接了一只电阻到第一只非门的输入端，用第二只非门的输出端向外输出了信号。
5.如权利要求1所述的三控灯，其特征是:亮度控制的振荡单元中的电容是，用两只电解电容的负极接在一起，所形成的新的无极电容一端接在第二非门的输出，另一端连接了三支路，之一是连接了一只二极管与电阻串联支路到第一只非门的输出端；之二是连接了一只电阻到第一只非门的输出端；之三连接了一只电阻到第一只非门的输入端，第二非门的输出端向外输出了信号。
6.如权利要求1所述的三控灯，其特征是:其整流电路是分别用两个二极管正负极相串联成两条支路组成，两支路的正极相连成一点接地线，负极相连成一点向外输出电压，用变压器的低压侧输出的两端点分别连接了两二极管串联支路中的串联点。
7.如权利要求1所述的三控灯，其特征是:其整流电路采用的二极管是5408。
8.如权利要求1所述的三控灯，其特征是:灯亮时间控制元件反馈支路是由一个无极电容与一只固定电阻和一支可调电阻串联而成。
9.如权利要求1所述的三控灯，其特征是:灯亮时间控制元件反馈支路的无极电容是由两只电解电容的负极连在一起，两只电容`的正端为新电容的两端。
专利摘要三控灯，属于电子技术，可以实现对灯具的三种控制。即是光控、声控、亮控。由整流单元，光控单元，声控单元，亮度控制单元，灯具共同组成。主要目的是设计一种新型的灯具控制电路与灯具配套，以适合老人们夜间起夜的需要，关爱老人。由于老人们身体普遍的特点一是夜晚常常发生尿频。二是眼眼睛与行动不变。三是一旦发生意外，后果严重。四是老人个体差别大。目前产品与此要求存在差距。而本实用新型设计科学，实施之后，一是功能全面，能满足老人以上特点的需要，二是线路性能优异，使用个性化强，三是可靠、元件不易损坏，使用省心，四是节约电能，五是使用方便，六是易生产，本实用新型也可广泛为社会各家庭使用。
文档编号H05B37/02GK203057598SQ20122059422
公开日2013年7月10日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者郑敏芝, 郑建明 申请人:郑建明