专利名称：带有光源的由电池驱动的动力工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由电池驱动的动力工具，其带有用于对工作区域进行照明的光源。
背景技术：
由电池驱动的动力工具获得了越来越广泛的应用。某些此类工具上设置有用于照亮工作区域的光源。设置光源的一种途径是设置一简单的开关，其用于开启和关闭光源。另一种途径是设置一瞬时接触开关，其与一定时电路相结合，从而，开关瞬时的接通(Assertion)就能将灯光开启，并一直保持点亮状态，直至预定的延迟时间到期为止。采用诸如555集成电路定时器等延时器件的大多数定时电路都需要电池电压在所需延时启动之前和之后均向延时器件供电。定时器所消耗的电力将持续地对电池进行放电，而不论延时电路是否被启动。在经过足够长的时间后，电池将完全放电，导致整个电池失效。
可从下列美国专利获得一些背景信息第6,318,874号、5,473,519号、5,179,325号、以及5,169,225号。第6,318,874号美国专利公开了一种带有发光装置的动力工具。在该专利中，同一个开关使电动机和光灯基本上同时工作，因而，没有办法在不启动电动机的前提下开启光灯。
基于上述的原因，需要设计一种由电池驱动的、并带有光源的动力工具，其能解决电池持续放电的问题，并能克服与其它现有设计形式有关的局限性。
发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种改进的电池驱动动力工具，其采用了一驱动电路，用于对光源实施延时关闭。
为完成上述目的，提供了一种由电池驱动的动力工具。该动力工具包括一壳体、一个布置在壳体中的电动机、一电池、一光源、一驱动电路以及第一和第二物理开关。驱动电路包括一晶体管，其被作为一个开关，用于将电池与光源连接起来。驱动电路还包括一电容器，其被设置为构成一定时器。对电容器的短时充电使得晶体管开关闭合，并将闭合状态保持预定的一段时间，与此同时，电容器至少部分地放电。第一物理开关被设置成这样该开关的接通可向电容器充电。第二物理开关与第一物理开关是独立分开的。第二物理开关被设置成这样该第二物理开关的接通能将电池与电动机连接起来。
可以理解所述光源可以是发光二极管(LED)或其它合适的光源。可以领会驱动电路晶体管可以是双极结晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)或任何其它合适的晶体管。可以理解电容器可按照多种方式进行设置以形成定时器，例如，可以使电容器的放电经过晶体管、电阻器或既经过晶体管也经过电阻器。可以理解对电容器的瞬间充电和随后的放电可按照多种方式进行，具体的方式取决于晶体管的结构(例如npn型BJT、pnp型BJT、n沟道FET、或p沟道FET)。
更为详细地讲，本发明采用了一个齐纳二极管，该齐纳二极管被设置成由其齐纳电压来驱动光源。这就使光源具有恒定的电源驱动，并获得近乎恒定的光强水平。在该优选实施方式中，晶体管是一双极结晶体管(BJT)。更为优选地是，光源被连接到双极结晶体管(BJT)的发射极上，作为相反的情况，还存在其它可能的连接形式—例如连接到集电极上。
通过参照附图阅读下文对优选实施方式的详细描述，能清楚地领会本发明上述的目的以及其它的目的、特征、以及优点。
图1表示了一种根据本发明制成的由电池驱动的动力工具；图2表示了用于将电池与光源连接起来的驱动电路的一种优选实施方式；图3表示了一种用于将电池与电机连接起来的简化电路；图4中的结构框图表示了将一单稳态电路连接在电源与光源之间的结构；图5中的示意图表示了动力工具的优选实施方式，该动力工具带有控制光源供电的单稳态电路。
具体实施例方式
由电池供电的动力工具在图中总体上由标号10指代。动力工具10包括一壳体12和电池14。动力工具10还包括光源16、用于启动光源16的第一开关18、以及用于启动电动机22的第二开关20。
图2中详细地表示了用于将电池14与光源16连接起来的驱动电路，而图3则表示了用于将电池14与电动机22连接起来的电机驱动电路。第一开关18包括电路电平开关元件SW1。光源16包括发出白光的发光二极管(LED)L1。第二开关20包括电路电平开关元件SW2。在图1中，光源16所在位置邻近电池14，以便于将光线照射向工具的工作区域。作为备选方案，也可在动力工具10壳体12的其它区域上设置光源16′，或者可采用多个光源以减小阴影。
继续参见图2，开关SW1是一个单刀-单掷瞬时型开关。开关SW1被偏置向未接通状态，开关SW1的瞬时接通即刻就能闭合/触发开关，以向电容器C1充电，使其达到电池的电压B+(例如为14.4伏直流电)。该电压将使晶体管Q1导通，在图示的情况中，该晶体管优选为达林顿(Darlington)复合晶体管，但并非是必需的。晶体管Q1的发射极电压将驱动带有偏置电阻R2的齐纳管Z1。齐纳管的齐纳电压(例如约为5.1伏直流)将经过电阻器R3而驱动LED L1。齐纳管Z1将维持着LED L1上恒定的驱动电压，从而将光强度保持在近乎恒定的水平上。
当开关SW1被释放时，电容器C1立即就开始通过电阻R1和晶体管Q1的基极进行放电。尽管开关SW1已被释放，但在一段时间内，LED将维持恒定的照明亮度，直到齐纳电压开始下降到其齐纳击穿界限以下为止。
如果电容器C1中的电压已被充分放电，则晶体管Q1将不再驱动齐纳管Z1，LED将彻底熄灭。如果LED已被熄灭，则延时电路不再需要从电池输入或汲取电能，由此可阻止电池的放电和电池的失效。
在工作过程中，使用者短瞬地接通开关18(见图1)，使得开关元件SW1即刻被闭合，导致LED L1被驱动预定的时间，以利用灯16和作为备选的灯16′向工具的工作区域照射光线。然后，接通触动开关20，以向工具供电。
下面参见图4、5，图中表示了用于发出光线以照亮动力工具工作区间的LED的定时工作原理。在图4中，当触发电路/元件402允许电能通过单稳态电路403时，就能向LED401输送电能，其中，单稳态电路403中在通过电能之后，能在预定的时间内锁定经开关/电路元件404向LED401输送的电能，由此使得电源对电压调节器405保持接通的状态。一旦电压调节器405获得电能之后，LED401将保持照明状态。在操作者释放了触发电路/元件402的手动开关之后，LED401将维持一段时间的照明，该时间将取决于单稳态电路403中RC(阻容)网络的时间常数。
参见图5，当开关SW1被闭合时，首先向LED501输送电能。电池的电力B+经电阻器R38输送给齐纳二极管ZD1，齐纳二极管确定了可被施加到限流电阻R39与LED501组合电路上的电压，由此实现了向LED501的供电。电阻R38、R39和齐纳二极管ZD1组合起来构成了LED501的电压调节器。
当开关SW1被断开时，只要定时器或单稳态电路510允许晶体管Q3保持导通状态，LED501就将一直保持照明状态，其中，晶体管Q3与开关SW1平行，因而可经过晶体管Q3将电池的电压B+传递给由电阻R39和R38、齐纳二极管ZD1、以及LED501构成的组合电路。
只要在晶体管Q3的基极506上施加了一个低电压、从而将晶体管Q3保持在偏置状态，晶体管Q3就一直保持导通状态。施加到晶体管Q3基极506上的低电压是由晶体管Q1的集电极507提供的。只要晶体管Q1保持在导通状态上，该低电压信号就一直存在。该低电压从电源的B-电压端作用在晶体管Q1的发射极508上。单稳态电路510输出端OUT3通过电阻器RL向晶体管Q1的基极509施加一个高电压，以便于将晶体管Q1保持在导通状态，其中，该高电压比B+大约低零点几伏。当单稳态电路的输出端3变为低值时，Q1可被关断，从而在晶体管Q3的基极506处形成高电压，从而将晶体管Q3和电池电压端B+关闭，而电池电压B+则是向由电阻R38和R39、齐纳二极管ZD1、以及LED501构成的组合电路提供电流的电流源。LED501将不再发光。而且，由于电池的电力B+是通过晶体管Q3输送给单稳态电路510的，所以，当晶体管Q3被关断时，单稳态电路510的电力供应将被切断，电池的电力不再消耗。由于在LED未发光时，不消耗电池的电力，所以这样的设计也被称为装置的零功率待机功能。
单稳态电路510的工作过程与非稳态多谐振荡器的工作过程相同。只要开关SW1保持闭合，单稳态电路510的工作就对动力装置的总体工作没有任何影响。但是，即使在开关SW1保持闭合的期间内，单稳态电路510的输出端OUT3也将在ON位置与OFF位置、或高电平信号与低电平信号之间振荡。该开关动作的时间长短由RC时间常数确定，其中，该时间常数是指由电阻RA、RB以及电容器CT构成的组合电路的RC时间常数。当首先将开关SW1置于ON位置时，电池将向单稳态电路510供应电压B+。在向单稳态电路510输送了电池电力B+之后，输出端OUT3变为高电平，从而将高电平信号施加到晶体管Q1的基极上。将晶体管Q1导通则就允许将接近于电平值B-的低电压被施加到晶体管Q3的基极506上，从而将晶体管Q3打开，并锁定了电池电力B+向单稳态电路510和LED501的供电。一旦开始供电之后，为LED501设置的定时电路就开始计时。假如开关SW1被立即关断，LED也将保持工作状态，直到定时器的定时消完为止。
第一低压信号的时间与构成RC网络的电路元件的组合电路直接相关，其中，电阻RA、RB以及电容器CT构成所述的RC网络，第一低压信号可关闭晶体管Q1，并最终关闭晶体管Q3，该信号是在单稳态电路510的输出端OUT3处产生的。当电容器CT被充电到一个预定的阈值电压时，单稳态电路510被触发，在输出端OUT3处产生一个低电平信号。该低电平信号被施加到晶体管Q1的基极509上，从而关闭晶体管Q1，这样就可在晶体管Q3的基极506处形成一高电平信号，由此将晶体管Q3关断。在开关SW1持续闭合的情况下(这意味着操作者持续地向工具供电)，可持续地向LED501输送电力，使其一直保持点亮的状态。
在单稳态电路510在输出端OUT3的输出保持低电平状态的过程中，单稳态电路510中的一个电路将通过电阻器RB将电容器CT放电到预定的数值，在该数值上，单稳态电路510端口OUT3的输出状态将从低电平转换为高电平。然后，电容器CT利用电阻器RA、RB再次充电，直到再次达到阈值电压为止，这将使得单稳态电路510输出端OUT3的电平从高变为低。这样的操作模式自身就能重复进行—直到开关SW1被放开为止。如果开关SW1被释放，当晶体管Q3的基极506上作用有高电压信号时(这就意味着晶体管Q1的基极509上被施加了一个低电压信号)，循环过程就中止。与此同时，LED将不再发光。
如上所述，电阻RA、RB的阻抗与电容器CT的组合直接影响着用于将电容器CT充电到阈值电压的时间。为了使单稳态电路510输出端OUT3的低电平信号具有较短的持续时间，则就需要电阻器RB的阻值较小。为了使光源(LED)501在开关SW1被置于断开或断路状态之后能长时间地保持发光状态，则就希望电阻器RA具有很大的阻值。为确定LED501维持发光状态的时间，该电阻器RA将成比例地设定最长的时间。另外，电阻器RA、RB阻值之间的比例将直接确定单稳态电路通/断状态的时间比。
本发明的实施方法具有几个优点。首先，延时电路避免了使电池持续放电的问题。另外，为光源和电动机设置了相互独立的第一开关和第二开关。按照这种方式，可与电动机独立地操作光源，可以在开启光源的同时而无需启动电动机。
尽管上文表示并描述了本发明的一些实施方式，但并不意味着这些实施方式表示和描述了本发明所有可能的形式。用在本说明书中的文字是描述性的，而非限制性的，可以理解在不悖离本发明设计思想和保护范围的前提下，存在多种改型形式。
权利要求
1.一种由电池驱动的动力工具，其包括a.一壳体；b.一个布置在壳体中的电动机；c.一电池；d.一光源；e.一驱动电路，其包括一晶体管，其被设计成一个开关，用于将电池与光源连接起来，驱动电路还包括一电容器，其被设置为构成一定时器，从而，电容器的短时充电使得晶体管开关闭合，并将闭合状态保持预定的一段时间，与此同时，电容器至少部分地放电；f.一第一物理开关，第一物理开关被设置成这样该第一物理开关的接通向电容器充电；以及g.一第二物理开关，其与第一物理开关是独立分开的，第二物理开关被设置成这样该第二物理开关的接通将电池与电动机连接。
2.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于还包括一齐纳二极管，该齐纳二极管被设置成由齐纳二极管电压来驱动光源。
3.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于晶体管是一双极结晶体管。
4.根据权利要求3所述的动力工具，其特征在于光源被连接到双极结晶体管的发射极上。
5.一种由电池驱动的动力工具，其包括a.一壳体；b.一个布置在壳体中的电动机；c.一电池；d.一光源；e.一驱动电路，其包括一npn双极结晶体管，其被设计成一个开关，用于将电池与光源连接起来，驱动电路还包括一电容器，其与晶体管的基极相连接，从而，电容器的短时充电使得晶体管开关闭合，并将闭合状态保持预定的一段时间，与此同时，电容器至少部分地放电；f.一第一物理开关，第一物理开关被设置成这样该第一物理开关的接通向电容器充电；以及g.一第二物理开关，其与第一物理开关是独立分开的，第二物理开关被设置成这样该第二物理开关的接通将电池与电动机连接。
6.根据权利要求5所述的动力工具，其特征在于还包括一齐纳二极管，该齐纳二极管被设置成由齐纳二极管电压来驱动光源。
7.根据权利要求5所述的动力工具，其特征在于光源被连接到双极结晶体管的发射极上。
全文摘要
一种由电池驱动的动力工具，该工具包括一壳体、一个布置在壳体中的电动机、一电池、一光源、一驱动电路、以及第一和第二物理开关。驱动电路包括一晶体管，其被设计成为一个开关，用于将电池与光源连接起来。驱动电路还包括一电容器，其被设置为构成一定时器。第一物理开关被设置成这样该开关的接通可将电池与光源连接预定的一段时间。第二物理开关与第一物理开关是独立分开的。第二物理开关被设置成这样该开关的接通能将电池与电动机连接起来。
文档编号B25F5/00GK1757268SQ200480006027
公开日2006年4月5日 申请日期2004年3月3日 优先权日2003年3月3日
发明者菲利普·F·米纳尔格, 高云华 申请人:创科实业有限公司