一种防强光照射的自动变色镜的制作方法

专利名称：一种防强光照射的自动变色镜的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及防护镜，特别是一种可通过自动变色防止强光照射人眼的防护眼镜。
二背景技术：
人的眼睛耐受强光的照射是有限的，光线太强，轻则产生刺激和眩晕感觉，重则对眼睛造成损伤。为此，人们很早就发明了透光率较低的墨镜，用来防强光对眼的刺激。但墨镜的透光率是固定的，不能随外部光线的变化而变化，因此不适合在一般可视光线下使用。于是，发明一种能随着外部光线的强弱而自动改变透光率的变色眼镜成为必要。
公告号为CN2032333U的中国专利曾披露一种自动调光眼镜，该眼镜的镜片采用液晶玻璃构成，液晶镜片由安装在镜架上的液晶控制器控制，由置于人体上衣口袋内的盒装电池或安装在镜架前方的太阳能电池为液晶控制器提供工作电源，在镜架的上部安装由背景光控制的光敏电阻，前部安装由(对着人眼的)照射光控制的光敏电阻。液晶控制器由双运放电路构成的振荡器产生方波控制电压，该电压通过由光敏电阻等元件构成的调光电路进行分压加给液晶镜片。其调光原理是安装在镜架上部和前部的光敏电阻的阻值分别随着背景光和照射光的强度变化而变化，当照射光的强度与背景光相同时，分压后加在液晶镜片上的电压很低，液晶镜片呈通明状态，当照射光的强度高于背景光时，加在液晶镜片上的电压升高，液晶镜片透光率降低，开始由明变暗，照射光与背景光的强度对比越大，加在液晶镜片上的电压越高，液晶镜片越暗。
上述自动调光眼镜存在三个缺点。第一个缺点是，由于液晶镜片的透光率由照射光与背景光的强度对比来控制，因此，这种眼镜只适宜在夜间或黑暗工作环境下使用，此时背景光是暗的，只要前方出现照射光，就会与背景光形成较大的对比度，液晶镜片变暗，从而对人眼起到保护作用。而在白天，尤其是在较强的日光下，或在大面集的雪地上，以及在某些周围背景光较强的工作环境(如钢水四溅的炼钢炉旁)下，背景光的强度足以使人眼感到刺激，如此时照射光就是背景光(即前方未有其它光线出现)，或照射光强度超过背景光不大，液晶镜片就不会变色或变色很小，此时戴这种眼镜就达不到对眼睛的防护作用。故这种眼镜不适宜在背景光较强的情况下使用，其使用范围是有限的。第二个缺点是，该眼镜的液晶控制器由其电路结构决定了其工作电压和电流较高，电压不可能低于6V，否则达不到分压要求，电流也在mA级，加之在眼镜使用过程中，液晶控制器的输出电压和电流始终处于工作状态，因此整机功耗大，无论是采用太阳能电池还是固定电池作电源，都必须有足够的容量，这就使电源的面积(对太阳能电池而言)或体积(对固定电池而言)不可能做得很小。然而，眼镜本身是一个占有空间十分有限的较小物件，电源的面积或体积大了，就很难与眼镜做成一体，而在眼镜以外另附电源(如该调光镜就是在人体上衣口袋内放置电源)势必造成使用的不方便。第三个缺点是，该眼镜液晶在一定照射光强度下其透明度不可调，不能满足不同人对透光度的不同要求。
正因为该眼镜存在上述三个缺点，导致该专利未见实施形成产品。
三、实用新型内容本实用新型的目的是针对上述调光眼镜的缺点加以改进，提供一种防强光照射的自动变色镜。该变色镜使用范围宽，功耗小，电源和眼镜可做成一体，在一定照射光强度下其透明度可调，当照射光强度在变色的临界值(即液晶镜片由明开始变暗时的照射光强度)上下波动时镜片不会给人造成闪烁感。
本实用新型提供的防强光照射的自动变色镜，一种防强光照射的自动变色镜，包括镜架，液晶镜片，电源和安装在镜架上的液晶控制器，其特点是，所说的液晶控制器包括光控电路和由该光控电路控制的振荡器和驱动电路；其中光控电路由安装在镜架前部的光敏三极管BG1、与光敏三极管BG1组成复合管的三极管BG2和与BG2发射极相接的电阻R3构成；振荡器由时基电路IC1和与IC1的脚8、脚1、脚7、短接的2、6脚相接、并由电阻R1、R2、三极管BG3、二极管D和电容C1构成的外部电路构成，IC1的4脚控制端电压由BG2的发射极提供；驱动电路由输入端与IC1的脚3相接的两路反相器IC2a和IC2b构成；两路反相器的工作电压由BG2的发射极通过可调电阻R4提供，可调电阻R4用安装在镜架上的旋钮来调节。所说的电源为安装在镜架侧部的扣式电池或安装在镜架前部的太阳能电池。
本实用新型自动变色镜的优点通过其下述工作原理可得到说明。当前方未有光线照射或照射光强度较低时，光敏三极管BG1不产生光电流或产生的光电流很小，三极管BG2不导通，BG2发射极电压接近0伏，振荡器因控制端电压达不到要求不振荡，无电压输出，液晶镜片无电压驱动，保持透明状态；当有光线照射，并达到一定强度时，光敏三极管BG1产生的光电流使BG2导通，照射光越强，光电流越大，经BG2放大后其发射极电流越大，BG2发射极电压越高，当该电压达到振荡器要求的控制电压(如本实用新型设定为0.7V)时，振荡器开始工作，IC1输出频率和电压幅度恒定的方波脉冲信号，该信号经两路反相器驱动，形成正负叠加的方波电压驱动液晶镜片，使其由透明变暗。由于照射光强度通过三极管BG2同时控制着两反相器的工作电压，故照射光越强，反相器输出的驱动电压越高，液晶镜片的透光率则越低，外观颜色越深。尽管IC1输出的方波脉冲信号电压恒定，不随照射光强度变化而变化，但液晶镜片的透光率，亦即变色幅度却随着照射光强度的变化成线性变化。也就是说，液晶镜片可随着照射光强度由小变大其颜色由浅入深呈逐渐变化状态，而不是简单的一旦照射光强度超过临界值就突然变成一成不变的深暗色。这样，不管照射光强度如何变化，进入人眼瞳孔的光通量总能保持基本不变，这就使该眼镜既可在夜间或暗处使用，也可在白天或较强光线环境下使用。当外界光线强度超过变色的临界值但又不是很强的时候(如在普通日光下)，液晶镜片不会因变得很暗而影响视觉，故这种变色镜的使用范围很宽。同时，当照射光强度在变色的临界值上下波动时，液晶镜片也只是在较浅的颜色下变化，不会给人眼造成频繁闪烁的不适感觉。
在一定的照射光强度下，不同的使用者如根据个人爱好需对液晶镜片的变色深度在小范围内进行调节，可通过旋钮调节电阻R4的阻值、进而调节反相器的工作电压乃至其输出驱动电压来实现。
本实用新型变色镜的液晶控制器在照射光强度达不到变色的临界值时，也就是说液晶镜片不发生变色时，是不工作的，基本上无功率消耗；因驱动电压全部加在液晶镜片上，而不是采用分压形式，故IC1可采用低电压工作的集成电路，加之工作电流较小，使本实用新型变色镜功耗很低，为在镜架上安装小型扣式电池或小面积的太阳能电池，从而使电源与眼镜做成一体成为可能。
四

图1为本实用新型的实施例——采用扣式电池做电源的防强光照射的自动变色镜的立体图；图2为图1中液晶控制器的原理框图；图3为液晶控制器的电路图；图4为液晶控制器的输出电压波形图。
五具体实施方式
参照图1至图3，本实用新型变色镜的液晶镜片1和镜架2形状同一般眼镜，光敏三极管6(即BG1)镶嵌在镜架的前部两镜片之间，在镜架的一个镜腿上分别安装扣式电池5、预制的液晶控制器芯片4和可调电阻的旋钮3。用两个1.5V扣式电池串联，为液晶控制器提供3V工作电压。液晶控制器由光控电路、振荡器和驱动电路构成。光敏三极管BG1、与光敏三极管BG1组成复合管的三极管BG2和与BG2发射极相接的电阻R3构成光控电路。IC1采用工作电压为3V的555时基电路，其脚8和脚1分别与电源正负极相接，控制端脚4与BG2发射极相接，根据输出电压频率和波形的要求，适当选取电阻R1、R2、三极管BG3、二极管D、电容C1的参数，并按图中所示构成外部电路，分别和IC1的脚8、脚1、脚7及短接的脚2、脚6相接，构成振荡器，输出频率60HZ、占空比为50％(避免液晶镜片在变色后有轻微闪动)的方波脉冲信号。两路反相器IC2a和IC2b的输入端与IC1脚3相接，工作电压接入端通过可调电阻R4与BG2的发射极相接，构成液晶镜片的驱动电路。振荡器输出的方波脉冲信号经两路反相器驱动，输出如图4所示的叠加波，用以驱动与其相接的液晶镜片。IC1脚5通过电容C2与电源负极相接，起抗干扰作用。
该变色镜由于使用低电压，工作时最大电流只有0.26mA，功耗很小，因此可使用容量较小的微型扣式电池。制做控制器时，可将大部分元器件集成封装在一起，和微型扣式电池一起安装在镜腿上，实现电源、液晶控制器和眼镜一体化，携带和使用十分方便。即可作为汽车司机夜间行车防会车灯光眩目，也可用作强日光下的遮阳镜，雪地防雪盲镜，炼钢工人防护镜等等。
需要指出的是，上述液晶控制器中与三极管BG2构成复合管的光敏三极管BG1也可用一个光敏二极管与另外一个三极管的基极相接代替之，可以达到同样的控制效果，只是此时需适当提高电源电压。此种代替也在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种防强光照射的自动变色镜，包括镜架(2)，液晶镜片(1)，电源和安装在镜架上的液晶控制器(4)，其特征在于，所说的液晶控制器(4)包括光控电路和由该光控电路控制的振荡器和驱动电路；其中光控电路由安装在镜架前部的光敏三极管BG1、与光敏三极管BG1组成复合管的三极管BG2和与BG2发射极相接的电阻R3构成；振荡器由时基电路IC1和与IC1的8脚、1脚、7脚、短接的2、6脚相接、并由电阻R1、R2、三极管BG3、二极管D和电容C1构成的外部电路构成，IC1的4脚控制端电压由BG2的发射极提供；驱动电路由输入端与IC1的3脚相接的两路反相器IC2a和IC2b构成，两路反相器的工作电压由BG2的发射极通过可调电阻R4提供，可调电阻R4用安装在镜架上的旋钮(3)来调节。
2.根据权利要求1所述的防强光照射的自动变色镜，其特征在于，所说的电源为安装在镜架(2)侧部的扣式电池(5)。
3.根据权利要求1所述的防强光照射的自动变色镜，其特征在于，所说的电源为安装在镜架前部的太阳能电池。
专利摘要一种防强光照射的自动变色镜，包括镜架(2)，液晶镜片(1)，安装在镜架上的液晶控制器(4)和电源。其中液晶控制器由光控电路、振荡器和驱动电路构成。光控电路可分两路同时控制振荡器和驱动电路工作电压，使液晶镜片的驱动电压可随照射光强度变化成线性变化，从而使该变色镜具有使用范围宽，功耗小，电源和眼镜可做成一体，在一定照射光强度下其透明度可调，当照射光强度在变色的临界值上下波动时镜片不会给人造成闪烁感等特点。
文档编号G02C11/00GK2896321SQ20062008911
公开日2007年5月2日 申请日期2006年1月25日 优先权日2006年1月25日
发明者邓玉阁 申请人:邓玉阁