用于便携式光源的模块适配器的制作方法

专利名称：用于便携式光源的模块适配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及手电筒、提灯、帽灯和其它便携式光源，并且更具体 地涉及从便携式光源的电源向模块供电的适配器。
背景技术：
使用便携式光源以经由从便携式光源的电源分出的电源为附加的 电气设备或模块供电对于许多应用来说是己知的。
一个实例是使用电池供电的手电筒或提灯上的辅助光源。辅助光 源可为用户提供可替换类型的光，或可提供闪烁的高可见度的光以使 用户可被看到和/或定位。用户当然可以将这样供电的手电筒或提灯的 白炽灯类型中的一个灯泡替换为其它灯泡。然而，如果需要替换除灯 泡以外的辅助光源的功能组件，手电筒或提灯通常没有被配置成易于 替换或修理辅助光源。
另一个实例是在采矿帽灯中。这种灯典型地安装在矿工所戴的安 全帽上，以提供在地下矿井中的照明。这种帽灯在采矿设备工业中是 众所周知的，并且在提供照明的同时能够解放出矿工的双手来执行任 务。帽灯典型地从紧固在用户腰部的电池电源组接收电能。电线从电 源组向头盔上的灯传递电能。 一般地，在每一个工作班次结束时，由 矿工摘下头盔和电源组，并且电源组被置于再充电设备中以使其为未 来班次期间的使用做好准备。
现代矿井通常包括矿工跟踪系统，以便出于安全的目的，可以跟 踪矿工的位置。这样的系统通常包括遍及矿井的传感器。矿工佩戴射频识别(RFID)标签，射频识别(RFID)标签广播包括佩戴RFID标 签的矿工的身份的信号。当矿工经过矿工跟踪系统传感器时，传感器 接收来自RFID标签的信号。传感器与中心计算机通信，中心计算机基 于哪些传感器已经接收到来自矿工RFID标签的信号来跟踪佩戴RFID 标签的矿工的位置。
RFID标签必须接收电能才能工作。传统上，电线已经被焊接到帽 灯电源组的电池终端和RFID标签处，使得RFID标签从帽灯电源组的 电池接收电能。然而，这样的配置的问题在于，这样的更改是非常耗 时的并且很不方便。另外，更重要地，焊接处的质量通常不一致，这 引起可靠性问题，特别是在恶劣的矿井环境中。这种电源分出的电线 也暴露在外，这使得它们更易受到损坏。


图1是根据本发明的第一实施例的从手电筒灯体分离的模块的透 视图2是根据本发明的第一实施例的具有用于接收模块的容器的手 电筒灯体的透视图3是根据本发明的第一实施例的模块的分解视图4是根据本发明的第一实施例的手电筒的容器中的模块的剖面
图5是根据本发明的第一实施例的模块和手电筒的透视图； 图6是适于与本发明的第二实施例一起使用的帽灯的电池电源组 的透视图7是图6的电池电源组在顶盖被去除时的透视图8是本发明的第二实施例中的适配器的一个实施例的透视图9是显示出图8的适配器的剖视图的透视图，以便可以看到正
极和负极接点引线；
图IO示出了根据本发明的第二实施例的在其被安装在图l和2的
电池电源组上时的图8和9的适配器；
图ll示出了根据本发明的第二实施例的完全安装在图l和2的电
池组上的图8、 9和10的适配器。
具体实施例方式
本发明的第一实施例包括具有灯体52的手电筒50,如图1、 2和 5所示。然而，手电筒不限于如图l、 2和5所显示的手电筒，而是可 以是具有任何特定灯体形状、尺寸、配置或组件。另外，尽管图1-5 例示了一种手电筒，但本发明可被应用到包括提灯、聚光灯、采矿帽 灯和其它本领域公知的便携式光源的其它便携式光源。
电源位于手电筒的灯体内。电源可以是任何适当的电源或本领域 公知的设备，诸如，电池。 一种特定优选的电源为锂离子电池。可替 代地，电源可邻接在手电筒的灯体处，而不位于灯体内；例如但不限 于，电源可位于灯体的外表面的邻接处。
以下将更为详细地解释电气设备或模块也从图1-5的手电筒的电 源接收电能。在图l-5的第一实施例中，模块为LED照明模块IO，如 图3和4所示。然而，本发明的模块不限于特定形状、尺寸、配置或 组件。本发明的模块也不限于照明模块。该模块可以执行任何功能， 并且优选地选自包括以下模块的组照明模块、GPS导航模块、跟踪 模块、天然气检测模块和无线电模块。
模块可以邻接到手电筒的灯体的外表面上的任何区域。例如，如 图1-5的第一实施例中所显示，模块可邻接到手电筒的后端。
优选地，模块将被固定或连接到手电筒的灯体的外表面上的任何 区域。该固定或连接可以是永久性的也可以是半永久性的。模块优选 地被可拆卸地固定或连接(在对模块或其被固定或连接到的表面的任 何部分造成或者不造成任何程度的破坏的情况下，优选的是不造成任 何程度的破坏)。可使用本领域中所公知的任何已知连接或固定元件或 技术。优选地，在手电筒包括用于给模块供电的电源(无论是邻接到 手电筒的灯体上还是在其内部)时，使用连接或固定元件或技术，以 便模块通过连接或固定元件或从所使用的特定技术而产生的连接或固 定结构，从电源接收电能。
在可替代实施例中，手电筒可包括多于一个模块。手电筒可包括 例如但不限于，邻接到手电筒后端的第一模块和邻接到手电筒一侧的 第二模块。可替代地，手电筒可包括，作为另一非限制性实例的邻接 到手电筒一侧的至少一个模块和邻接到手电筒另一侧的至少一个附加模块。作为另一实例，手电筒可包括邻接到手电筒后端的至少一个模 块和邻接到手电筒前端的至少一个附加模块(和可选地邻接到手电筒 的至少一侧的至少一个另外的模块)。
在图1-5的第一实施例中，主灯是主灯组件72，如图5所示。手 电筒的灯体的外表面限定了容器或凹进处，并且模块邻接到上述的容 器或凹进处。更具体地，如图2和4所示，外表面限定了被配置成以 大体上配套安装(complementary)的方式来容纳照明模块10的容器或 凹进处60，使得模块邻接到(优选的是固定或连接到，更优选的是可 拆卸地固定或连接到)容器或凹进处。在图1和5中也一般性地显示 出与手电筒50相连的模块10。本文所使用的"容器"或"凹进处"不 包括手电筒的灯体的外表面中的孔或开口。然而，可替代地，手电筒 的灯体的外表面可包括配置成以基本上配套安装的方式来容纳模块的 孔或开口，使得模块邻接(优选的是固定或连接)到孔或开口。
在图3的分解视图中更为详细地显示了模块10。模块IO包括插在 前盖30和后盖32之间的光源20。在本领域中容易理解，前盖30的至 少一部分应该是对光透明的或半透明的。光源20包括连接到电路板24 的至少一个发光二极管(LED) 22。可以使用本领域中公知的其它光 源，诸如白炽灯，来代替LED22和/或电路板24。光源20具有连接到 其上的正负电触点26。然后，光源20被置于前盖30或后盖32之一上。 在本发明的此实施例中，电触点26包括孔28，孔28与后盖32中的安 装孔34相匹配。尽管安装孔34被在该图中被显示为位于盖的底部， 但也可以使用其它位置，诸如，在前盖中。在此实施例中，保持螺母 36或类似连接或安装元件被与电触点26的孔28和安装孔34连接起 来。
为了帮助保持光源20和保持螺母36的处理，后盖32与保持夹38 被显示在图3中，光源30和保持螺母36借助摩擦力被保持在保持夹 38中。通过将前盖30与后盖32密封起来，光源20被保持在其中，来 完成模块10组件。在本发明的一个实施例中，盖30、 32由聚碳酸酯 或其它热塑树脂制成，并通过超声波焊接的方式被焊接在一起。也可 以采用本领域中公知的其它材料和密封或固定技术。作为这样的一个 实例，后盖可以由尼龙制成并且通过螺丝钉将前后盖固定在一起。此外，已经发现在前后盖之一上使用凸缘有助于将两个盖紧密结合在一 起。
参照图2，容器或凹进处60具有多个孔62，该多个孔62在位置 上与安装孔34相对应。在本发明的一个实施例中，如图4中显示，模 块10通过被设置成从灯体部分52内部穿过孔62的下侧、安装孔34、 触电26和保持装置36的紧固螺丝64或类似的紧固件被紧固到手电筒 50的灯体部分52。如图1所示的紧固螺丝64是导电的。从图4中可 见，紧固螺丝64传导电能，并且控制从手电筒50的灯体52 (和组成 部分)通过接触部件54向模块10的电能传导，接触部件54可以是电 线、导电板或本领域所公知的其它类似导体。其中安装有光源10的手 电筒50如图5所示。在本发明的其它实施例中，紧固螺丝64或类似 紧固件可被直接原地铸造在手电筒的灯体52中。
在本发明的可替代实施例中，模块IO在不使用螺丝或类似的非永 久性紧固件的情况下被固定或连接到手电筒50，而是通过包括与手电 筒壳体中的定位装置啮合的模块壳体的盖30、 32的每一个上的金属揿 钮来固定或连接。金属揿钮可兼任电触点，来为手电筒壳体中的模块 供电并保持模块。也可以使用塑料揿钮，同时在模块上设置独立的电 触点。图2中显示的配置可通过将现有紧固螺丝64替换成与公开的螺 丝在相同位置和方向上铸造或紧固到手电筒壳体中的销而容易被转换 成这样的配置。随后在此实施例中模块被修改以产生u形槽部件，以 使上述电触点与上述电接触销啮合。可伸缩杆或弹簧支撑的定位器可 被用来牢固地将模块保持在手电筒壳体的凹进容器的销上。使用这种 容易拆卸的模块配置，用户可提供电能输出线，该电能输出线可以被 插入到手电筒灯体的凹进容器中。该电能输出线将机械地和电气地与 接触销相啮合，从而提供一种为辅助设备(诸如，气体检测器或远程/ 灵活的工作灯或头灯)供电的方法。
本发明的一个优点在于例如在发生损坏的情况下能够容易地将所 安装的模块替换为另一相同模块。在本发明的一个实施例中，当LED 是光源22时，它们可通过连续照明或闪烁、闪光或其它方式来发信号 表明用户的位置。容易替换模块允许用户容易地将一个LED照明模块 替换为具有不同颜色的LED或非照明LED的其它不同模块，或替换为用于除用信号表明用户位置以外的目的的其它类型的照明模块。例 如，可替代的照明模块可以作为在较大区域上投影光的但接近于手电 筒的区域工作灯，以补充主手电筒光线的紧密会聚的主光束。本发明 也适用于其它实施例，可以接受其它非照明模块，诸如无线电、天然
气检测器、跟踪系统、GPS导航系统和电能输出装置，通常任何类型 的模块都具有指定的功能。特别地，能量输出模块可与电池/电源保护 电路组合使用。
手电筒可选择地包括可旋转主光源70，其中主灯组件72是防水 的，并且通过夹住主灯壳体上的灯体/电池室的上半部和下半部之间的 枢轴点而被连接到灯体/电池52室，如图5所示。当在原位置处时，灯 70直接面向前方。主灯组件72可从原位置朝向灯的底部旋转；在一个 实施例中可旋转高达100度。当需要固定的主灯组件时，手电筒可被 配置成具有将主灯组件锁定在原位置的附加组件。另外，主灯组件、 枢轴点穿过具有整体定位装置的可替换枢轴套筒和可替换防磨板而伸 出，其中可替换防磨板用于防止主灯组件自由旋转，从而将头部定位 在多个有用的角度以用于简单的免持使用。其它实用性是通过完整组 件的平衡性获得的，完整组件能够以后端着地站立，通过手电筒的后 表面壁上的若干小突起而保持稳定。
手电筒也可选择地包括手电筒的灯体52上的凹进的钥匙形状的部 件78，如图5所示，以将手电筒锁在充电/存储支架中。与类似的灯相 比，其优点在于，这种钥匙形状的部件允许手电筒的底部为平的，有 助于应急人员使用该灯爬过危险区域(例如，消防员特别经常爬过燃 烧的建筑)。类似的手电筒具有外部突起，该外部突起被设计用于锁定 在充电支架的凹进处中。这些突起通常会由于掉落而受到损坏，并且 在紧急情况下会因遇到瓦砾堆等而受阻。本发明的手电筒的平的底部 允许完全接触防滑橡胶缓冲器76，在免持操作期间在爬行或将手电筒 平衡在不平坦的表面上时提供更大的稳定性。
另外，手电筒可选择地包括电池电量低指示器，其使用微处理器 来解析例如4、 6或8芯锂离子电池组的电池电压、温度效应和负载效 应。低电压信号是通过使用低功率LED 74发出的，如图5所示。该 LED 74将在大约为主灯保留30分钟的运行时间的时候被激活。该指示器为应急人员从远处或危险位置撤离提供了额外的方便性/安全性。 在本发明的第二实施例中，适配器将模块固定在便携式光源上， 使得其可以从便携式光源的电源接收电能。尽管在以下是根据采矿帽 灯的电池电源组来说明本发明的第二实施例，但应该理解，本发明可 被用于任何便携式光源。
采矿帽灯的电池电源组一般性地示出为图6中的110。尽管电池电 源组可包含任何种类的电池，但锂离子电池是优选的。在WHEAT LI-16 Electric Cap Lamp System from Koehler-Bright Star, Inc. of Hanover Township, PA中可以找到这种电池电源组的一个实例。
如图6所示，电池电源组110包括主体112和可拆卸的顶盖114。 如美国专利第4，481，458号(其内容结合在本文中作为参考)中所示， 顶盖经由电源线应力释放口 116接收电源线，使得作为系统的主灯的 采矿帽灯从位于电源组主体112中的电池接收电能。
如图7所示，在图6的顶盖114被移开时，电源组的正极端120 和负极端122被暴露在外。在前一段落中说明的从电源组的顶盖引出 的电源线与这些端部相连通来为采矿帽灯提供电能。电源组的主体112 上设置有具有孔125和127的一对凸缘123和124。孔125和127接收 一对螺丝钉(未示出)，该一对螺丝钉与顶盖114 (图6)的凸缘129 和131啮合以将顶盖紧固到主体112上。
根据本发明构造的适配器一般性地用图8中的126表示。在以下 将更为详细地说明，适配器126被配置成快速地并且容易地连接到图6 和7的电池电源组。如图8所示，适配器包括底板128，底板128包括 一对间隔开的接触开口 132和134。另外，底板128包括位于相对边缘 上的一对凸缘136和138。凸缘136和138分别具有孔142和144。
壳体148被固定在底板128的后边缘处，并且限定了室150，在室 150中可放置剖视图中的152所示的模块。作为一个实例，模块152 可以是如前文所述的射频识别标签，该射频识别标签可被用作矿工跟 踪系统的一部分。如第一实施例所述，可以使用可替代模块，可替代 模块包括但不限于LED照明模块、GPS导航模块、天然气检测模块 或通信模块。
尽管适配器126可以由多种材料制成并且可以由一个或多个组成部分构成，但为了耐久性、轻便性和制造的经济实惠，其优选地由聚
碳酸酯塑料制成并被铸造成单件。图8的模块152可使用粘合剂紧固 在室150中，或者室150的尺寸可以被制成以可拆卸的方式在插座配 置中接收和容纳该模块。可替代地，可使用螺丝钉或其它紧固件将模 块紧固在室内。可替代地，可以使用本领域中公知的永久的和可拆卸 的其它紧固和定位配置。
如图9所示，适配器的底板128还包括正极接点引线154和负极 接点引线156。这些优选地由金属条形成的导线从接触开口 132和134 引到壳体和室接触部件162和164。接点引线154和156可被铸造在底 板128和壳体148内，或者可替代地，可以使用粘合剂或本领域中公 知的其它方法来固定。
在图10和11中示出了图8和9的适配器126在图6和7的电池 电源组110上的安装情况。首先，电源组的顶盖(图6的114)被移开， 使得电源组处于图7所示的配置。接下来，适配器126的接触开口 132 和134 (图8)与电源组的正极端120和负极端122 (图7)对齐。如 图IO所示，适配器126随后被放置在电源组的主体112的顶部，使得 电源组的正极端120和负极端122被接收在接触开口 134和132中， 并且分别与接触开口 134禾n 132形成电接触。另外，电源组主体凸缘 的孔(图7的125和127)与适配器凸缘的孔(图8的142和144)对 齐。
最后，如图11所示，顶盖114在适配器的底板128上，使得底板 128夹在顶盖114和电源组的主体112之间。螺丝钉穿过主体和适配器 凸缘的对齐的孔，并且进入顶盖的凸缘，使得主体、适配器和顶盖这 三个组成部分被紧固在一起。结果，适配器被紧固到电池电源组。
如图11所示，在适配器126被固定到电源组时，来自电源组内的 电池的电能从接触开口 132和134 (图8)和端子120和122 (图7和 10)通过负极和正极接点引线154和156 (图9)流到室接触部件162 和164 (图9)。室接触部件与模块152的接触部件172和174 (图8) 电气连通，使得模块152从电池接收电能。
在本发明的可替代实施例中，适配器可以设置有另外的室接触部 件，并且可以具有多于一个壳体和/或室，使得适配器可以支持多于一个模块。
本发明的以上描述和附图是说明性的。可在不偏离本发明的保护 范围、精神或技术方案的情况下对本发明做出其它更改和变形。
权利要求
1.一种便携式光源，包括a.主体；b.位于所述主体内的电源；c.与所述电源连通以从所述电源接收电能的主灯；和d.固定在所述主体上并且也从所述电源接收电能的模块。
2. 如权利要求1所述的便携式光源，其中所述主体是电源组的主体。
3. 如权利要求2所述的便携式光源，其中所述主灯是经由电源线与所述电源组连通的帽灯。
4. 如权利要求3所述的便携式光源，其中所述模块是射频识别模块。
5. 如权利要求1所述的便携式光源，其中所述电源是电池。
6. 如权利要求5所述的便携式光源，其中所述电源是锂离子电池。
7. 如权利要求1所述的便携式光源，还包括与所述电源电气连通 的适配器，并且其中所述模块通过所述适配器被固定在所述主体上并 且还经由所述适配器从所述电源接收电能。
8. 如权利要求7所述的便携式光源，其中所述电源是电池，并且 其中所述适配器包括与所述电池的正极端和负极端电气连通的正极和 负极接点引线，所述适配器还包括壳体，该壳体限定了用于在其中放 置所述模块的室，所述室包括与所述正极和负极接点引线以及所述模 块电气连通的室接触部件，以便所述模块从所述电池接收电能。
9. 如权利要求7所述的便携式光源，其中所述模块被可拆卸地安 装在所述适配器上。
10. 如权利要求1所述的便携式光源，其中所述模块是从包括以下 模块的组中选出的照明模块、GPS导航模块、跟踪模块、天然气检 测模块和无线电模块。
11. 一种用于容纳模块并使用便携式光源的电源对该模块进行供电的适配器，包括a. 正极和负极接点引线，每个都具有适于分别与所述电源的正极 端和负极端相连通的第一端；b. 限定适于容纳所述模块的室的壳体；和c. 所述正极和负极接点引线均具有适于与放置在所述室内的模块 电气连通的第二端，以便电能从所述电源被提供给该模块。
12. 如权利要求11所述的适配器，其中，所述电源是电池，并且 还包括固定在所述壳体的底板，并且其特征在于具有适于分别与所述 电池的正极端和负极端相连通的正极接触开口和负极接触开口，所述 底板还支持与所述正极和负极接触开口相连通的所述正极和负极接点 引线。
13. 如权利要求12所述的适配器，其中所述底板和壳体由塑料铸 造制成。
14. 如权利要求13所述的适配器，其中所述底板和壳体被铸造成 单件。
15. 如权利要求12所述的适配器，其中所述正极和负极接点引线 是金属条。
16. 如权利要求11所述的适配器，还包括具有适于与所述便携式 光源的主体的凸缘和孔对齐的孔的凸缘。
17. 如权利要求11所述的适配器，还包括放置于所述室内的模块， 其中所述模块是从包括以下模块的组中选出的照明模块、GPS导航模块、跟踪模块、天然气检测模块和无线电模块。
18. —种帽灯系统，包括a. 帽灯；b. 电源组；C.位于所述电源组中并且与所述帽灯电气连通的电池；和 d.与所述电池电气连通的适配器，所述适配器适于容纳模块并且 为模块提供电能。
19. 如权利要求18所述的帽灯系统，其中所述电池是锂离子电池。
20. 如权利要求18所述的帽灯系统，还包括由所述适配器容纳并 且经由所述适配器从所述电池接收电能的模块，其中所述模块是从包括以下模块的组中选出的照明模块、GPS导航模块、跟踪模块、天然气检测模块和无线电模块。
全文摘要
一种便携式光源的适配器，其允许模块固定便携式光源上并且由便携式光源的电源对该模块供电。在本发明的一个实施例中，电源是电池，并且适配器包括底板和限定了容纳模块的室的壳体。在该实施例中，适配器的底板具有适于接收电池的正极端和负极端并且与电池的正极端和负极端电气连通的正极接触开口和负极接触开口。适配器的底板还包括与接触开口和模块连通的正极接点引线和负极接点引线，使得模块从电池接收电能。
文档编号F21V21/084GK101315150SQ20081010884
公开日2008年12月3日 申请日期2008年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者J·德瓦尼, J·鲍宾, M·德萨 申请人:开利尔辉煌星光有限公司