专利名称:照明设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及照明设备，更具体地说，涉及具有一个或多个电池作为电源的照明设备。
背景技术：
便携式照明设备，诸如闪光灯和头灯，一般采用光源，诸如白炽灯或一个或多个发光二极管(LED)；反射器或其他光学件；和电源，所述电源通常采用一个或多个电化学单元电池。一些便携式照明设备适于佩戴在使用者的头部，通常称为头灯，而另一些照明设备可以结构地安装在支撑结构上。
希望提供一种改善光照并改善现场使用特征的便携式照明设备。
发明内容
根据本发明的一个方案，提供了一种照明设备，所述照明设备检测电源的化学成分并根据所确定的化学成分控制所述照明设备的操作。所述照明设备包括光源和向所述光源供应电力的电源，其中所述电源包括化学成分。所述照明设备包括确定所述电源的所述化学成分的化学检测设备。所述照明设备进一步包括控制电路，用于根据所确定的化学成分控制所述照明设备的操作。
根据本发明的另一方面，所述化学检测设备根据所述光源的内阻和操作电压至少其中之一来确定所述电源的所述化学成分。根据本发明进一步的方面，所述控制电路控制供应给所述光源的电力，在确定为高容量的化学成分时，向所述光源供应第一高电力电流； 在确定为低容量的化学成分时，向所述电源供应第二低电力电流。
根据本发明的另一方面，提供过一种根据电源化学成分控制照明设备的方法。所述方法包括步骤提供包括化学成分的电源给照明设备供电。所述方法还包括步骤确定所述电源的内阻，并根据所述确定的内阻和所述电源的操作电压确定所述电源的化学成分。所述方法进一步包括步骤以所确定的化学成分的函数来控制所述照明设备的操作。
根据本发明进一步的方面，提供了一种根据电源电化学成分控制照明设备的方法。所述方法包括步骤提供包括电化学成分的电源给照明设备的光源供电；和确定所述电源的电化学成分。所述方法还包括步骤以所确定的电化学成分的函数控制所述光源的操作，其中在确定为第一容量的电化学成分时，向所述光源提供第一电力；和在确定为第二容量的电化学成分时，向所述光源提供第二电力。
通过参照一下说明书、权利要求
书和附图本，本领域技术人员将进一步理解并领会本发明的上述以及其他特征、优势和目标。
[0014]在附图中
图1是符合本发明一种实施方式的照明设备的正视透视图；
图2是图1所示照明设备的正视透视图；
图3是图1所示照明设备的放大正视透视图；
图4是图3所示照明设备的底视图；
图5是图3所示照明设备的正视图；
图6是图3所示照明设备的后视图；
图7是图3所述照明设备的照明体的分解图；
图8是沿着图5中的线VIII-VIII剖开的照明设备的截面图；
图9是从图8中截取，用于进一步示出光学组件的剖面IX放大截面图；
图10是方块/电路示意图，示出了根据一种实施方式，用来控制照明设备操作的控制电路；
图IlA和IlB是电路图，示出了根据第一实施方式实施的控制电路；
图12是电路图，示出了根据替代的第二实施方式实施的控制电路；
图13是电路图，示出了根据第三实施方式实施的控制电路；
图14是流程图，示出了根据一种实施方式，用于控制无色白光LED的程序；
图15是流程图，示出了根据一种实施方式，用于控制彩色LED的控制程序；
图16是流程图，示出了根据一种实施方式，以照明控制电路控制光照强度的程序；
图17是流程图，示出了根据一种实施方式，用于确定电源化学成分并基于所述化学成分控制照明设备的程序；
图18是根据第二开关实施方式，三位置扳钮开关的原理视图；
图19是根据第二开关实施方式，图18中所述三位置扳钮开关的分解装配图；
图20A至20D是穿过图18所示三位置扳钮开关截取的截面图，示出了处于控制所述照明设备的所述光源的各种位置的所述开关；
图21是曲线图，示出了具有不同电化学成分的电池单元的电量状态相对于电势和内阻的关系的一种示例；
图22是电路图，总体地示出了根据一种实施方式，用于检测电池单元化学成分的测试电路；
图23是流程图，示出了根据另一种实施方式，用于确定电源的化学成分并根据所述化学成分控制所述照明设备的程序；
图M是电路图，总体地示出了根据另一种实施方式，用于检测多个电池单元化学成分的测试电路；
图25A至25B是流程图，示出了根据另一种实施方式，用于确定电源的化学成分并根据所述化学成分控制照明设备的程序；和
图沈是曲线图，示出了根据一种示例，在检测测试期间对于三种电池类型实现的电压变化。
具体实施方式
[0041]在详细描述符合本发明的实施方式之前，应该明白，所述实施方式包括与照明系统及其操作方法有关的方法步骤和设备部件的组合。因此，所述设备部件和方法步骤在适当的情况下以附图中的常规符号所表示，仅示出了那些与理解本发明的实施方式有关的具体细节，以防所公开内容与本领域技术人员容易理解的具有文中所述内容的优势的细节相混淆。此外，描述内容和附图中的类似附图标记指代类似元件。
在本文中，相关术语，诸如第一和第二、顶部和底部等，可以用于将一个实体或动作与另一个实体或动作相区别，而并不必然要求或暗示所述实体或动作之间存在任何实际的所述关系或顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何变体，目的是覆盖非排他性地包含，以便包括列举元件的过程、方法、物品或装置不仅包括所述元件，而且还可以包括其他未明示列出的或所述过程、方法、物品或装置所固有的元件。由“包括……”所引导的元件，在没有更多约束的情况下，并不排除包括所述元件的过程、方法、物品或装置中存在额外的相同元件。
现在参照图1至6，根据本发明的一种实施方式，总体地示出便携式照明设备10为使用者提供照明。照明设备10 —般包括照明体12。照明体12 —般包括容纳照明设备10 的各种电气和光学部件的壳体。在公开的实施方式中，照明体12具有4个光源，即3个面向前方的发光二极管(LED) 14、16和18，和一个面向侧方的LED20。在公开的实施方式中， 中部的面向前方的光源14实施为白光LED，也称为无色LED，适于向前发出无色(白色)的可见光束，根据一种实施方式，所述可见光束的光照一般处于大约420纳米到680纳米波长范围的可见光谱内。光源16实施为红外(IR)LED，用于发射处于可见光谱或不可见顶光谱内的向前投射的红外(IR)光照光束。根据一种实施方式，所述顶光照的波长可以处于一般大约680纳米到大约1. 2微米的范围内的不可见顶光谱中。不可见顶一般对肉眼不可见，但是可以由人通过夜视设备(例如，夜视镜)来观察。光源18实施为彩色LED，用于发射呈彩色光照光束的向前投射的可见彩色光束。根据一种实施方式，彩色光LED18是蓝光 LED，所述蓝光LED照射出一般处于大约400到500纳米波长范围的可见蓝光光谱中的可见
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根据一种实施方式，面向侧方的光源20作为可以包括白光、彩色光或顶的另一个光源。根据一种实施方式，光源20可以间歇性操作，从而提供闪烁信号。
照明体12进一步配置有多个使用者可促动的控制开关，用来控制光源14、16、18 和20的激活和光照。第一按键开关M位于照明体12的顶部抓握部分上，并且可以由使用者通过按压所述按键开关M来促动。开关M控制白色可见光光源14的激活和光照。开关M可以压下从而给白色光源14开启和关断，并且进一步可促动地控制在此所述白色可见光照光束的强度(亮度)。根据一种实施方式，可以重复促动开关对以使光源14开启和关断，并且在多种亮度设置之间，包括高强度、中等强度和低强度设置之间，连续改变由光源14发出的白色光的强度。根据另一种实施方式，通过连续按压来促动开关Μ，以便通过斜坡式地上下调节白色光强以更大的增量设置来调节白光强度。
第二按键开关立于照明体12的底部手柄部分上。第二按键开关沈可以由使用者类似地促动，以控制彩色(蓝色)光源18的光照。可以按压开关沈来激活光源18以便蓝色光源18开启和关断，并且可以进一步促动来控制彩色光源18的光强(亮度)。根据一种实施方式，可以重复促动开关沈来让彩色光源18开启和关断，在包括高强度设定、中等强度设定和低强度设定的多种亮度设定之间依次改变光源18发出的彩色光的强度。根据另一种实施方式，可以通过连续按压来进一步促动开关沈，通过斜坡式地上下调节彩色光强来以更大的增量调节彩色光强。
照明体12进一步包括三位置扳钮开关22，图中示出该开关位于照明体12横向侧部。根据一种实施方式，扳钮开关22是具备三种状态的三位置接触式开关，配置成将照明操作限制于一次一个光源，而阻止激活其他光源。特别地，三位置开关22具有激活面向横向侧方的光源20的第一侧光位置；激活面向前方的顶光源16的第二 “IR”位置；和保持第一和第二光源关断并允许彩色或无色可见光源14和18操作的第三“关断”位置。在所述第三“关断”位置，在促动相应的开关M或沈时，三位置开关22允许白色可见光或彩色可见光源14或18操作，并阻止激活顶光源16和另一个光源20。在第二顶位置，三位置开关22激活面向前方的顶LED16，并阻止激活其他光源。在第一侧光位置，三位置开关22 激活面向侧方的光源20。在这个第一开关位置，不激活其他光源。因此，三位置开关22控制激活哪个光源而停用哪个光源，并且阻止同时激活两个或更多个光源20 JR光源16和可见光光源14或18。
参照图7和8，图中示出照明体12的组件进一步具有壳体，所述壳体一般包括主壳体30、前部壳体56和后端盖60，主壳体30具有粘结、二次模制或以其他方式连接的上下夹片31和33。设置在主壳体30内的是大致柱状的电池舱32，用于接收作为电源的一个或多个电池58。在所公开的实施方式中，单一单元电池58用于提供大约1.5伏特的电源电压。 电池58用作电源，提供电力从而为光源和控制电路供电。虽然图中示出并且文中描述了一个1.5伏特的电池作为电源，但是应该明白，各种尺寸、形状、功率和电压配置的一个或多个电池都可以作为电源提供电力。
后端盖60螺纹接合主壳体30的后端部，并用作可拆卸的盖子，可以旋拧上或旋拧下以允许更换电池58。端盖60—般包括设置在端盖60内部的电触头61和63，从而提供与电池58接触的触头和电流路径。触头61具有弹簧67，正如本领域所知的，以弹性偏压电池58与电池58相对端的电触头35和61接触。此外，端盖60连接到系链62，系链顺次连接到照明体12的主体30。系链62可以具有挠性，以便所述系链弯曲并可以在主体30上的保持件中滑动。系链62用来在从壳体30取下端盖60的过程中保持端盖60与照明体12 相连，以允许插入和取出电池58而不会将端盖60放错地方。应该理解，可以在端盖60和壳体30之间设置垫片以便于形成水密封的闭合体。
照明体12进一步包括一个或多个电路板，所述电路板可以实施为LED印刷电路板，所述LED印刷电路板具有电路组件，所述电路组件包括形成于LED印刷电路板上的一个或多个LED、开关和电路迹线和触头，以提供控制电路和电路连接。在所示实施方式中，所示的三块电路板40、42和44设置在主壳体30内。示出的第一电路板40具有连接于其上的开关M的电路触头。
此外，顶光源16连接到第一电路板40的前端。电路迹线设置在第一电路板40 上，以允许开关M和控制电路控制激活顶光源16。根据一种实施方式，IRLED16可以包括从 Globe Technology Component 可商业获得的 No. GB-IR224B31C-015 部件。
此外，还示出面向侧方的光源20连接到第一电路板40。设置在电路板40上的电路也允许激活光源20。光源20延伸通过主壳体30侧部的开口，所述开口在光学透镜23和保护盖板21之后对齐。光源20的照明在可以从侧方观察到的透镜盖板21上提供光斑指
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第二电路板42具有连接于其上的开关沈的电路触头。此外，彩色光源18连接到电路板42的前端。电路板42类似地具有电路，诸如电路迹线，所述电路迹线将开关沈和控制电路耦合到彩色光源18，以允许对其进行控制。大致示出第一和第二电路板40和42 彼此平行并且设置在电池舱32相对的上下外侧部。根据一种实施方式，彩色蓝光LED18可以包括从 Globe Technology Component 可商业获得的 No. GB_33;3B473C-032 部件。
第三电路板44位于壳体30前端，并且与第一和第二电路板40和42正交布置。 主白光LED14安装在电路板44面向前方的侧部。电路板44类似地具有电路，诸如电路迹线，所述电路迹线设置在电路板上，从而给白光LED14供电，并允许激活白光LED14。根据一种实施方式，主白光LED14可以包括从Wiilips Lumiled可商业获得的部件编码为 No.LXML-PffC 1-0100 的 Luxeon Rebel。
白光LED14 —般提供比其他光源16、18和20强度更高的光强输出。根据一种实施方式，白光LED14通常可以利用大约120毫安的电流驱动，以实现大约40流明的照度， 而彩色LED18和侧光LED20通常可以利用大约30毫安的电流驱动，以使每个光源实现大约 10流明的照度，而IRLED16可以利用大约30毫安的电流驱动，以实现大约0. 02瓦特的光功率。应该理解，白光LED14因此作为主光源，以提供最大量的光照。但是，应该理解，根据其他实施方式，每个光源14、16、18和20所实现的照明量可以变化。
靠近电路板44背侧设置的是三位置扳钮开关36。开关36 —般包括组装到电子件框架36B上的PCB顶开关盒36A。扳钮开关36具有从开关盒36A延伸通过主壳体30中的开关开口并组装到促动器构件37上的扳钮臂或销36C。促动器构件37又配合在封盖橡胶靴(overlaying rubber boot) 38内且与其接合，在促动开关36时，橡胶靴38屈曲并提供不透水的密封件以闭合主壳体30中的开关开口。面板盖39铺设在橡胶靴38的顶部周边上。在一种实施方式中，通过施加侧向力来促动三位置开关36，从而将扳钮构件37和销 36C滑入三个接触位置之一。根据另一种实施方式，首先通过按压橡胶靴38和促动器构件 37而按压扳钮构件37，然后施加侧向力将开关36滑动或旋转到三个接触位置之一，由此来促动三位置开关36。
设置在面向前方的光源14、16和18的前部的是光学透镜，用于将每一条相应向前投射的光束汇聚成期望的光束图案。全内反射(TIR)光学透镜50设置在主白光LED14的前部。IlR透镜50可以利用热塑性透明塑料制成，也称为丙烯酸玻璃。适当的丙烯酸玻璃的一种示例是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在示例实施方式中，IlR透镜50可以包括可以注射模制的带有0形圈的TIR勒贝尔(Rebel)透镜。图8和9中示出透镜50利用卡在沟槽 57内的轴环53设置在前部壳体56内。因此，光学透镜50设置在白光LED14前部，并与其隔开一定距离。IlR透镜50 —般为锥形或截头锥形(圆锥的截头体形状)，带有设置在顶角端的凹部，用于接收LED14。IlR透镜50内反射并准直光线，并将光线发射成期望的准直光束图案。在一种示例实施方式中，IlR透镜50具有12毫米(12mm)的最大直径，并且实现至少88%的效率。在特定实施方式中，由LED14产生的50%的光线被TIR透镜发射到士 13度的窗口中。
白光LED14 —般配置为LED封装件，包括接受供电的LED部件14A和主光学透镜14B。主光学透镜14B可以包括有机硅透镜，该透镜为LED部件14A产生的光线提供以期望的光束图案向前行进的光学路径。设置在主光学透镜14B和还被称为副光学透镜的光学透镜50之间的是呈凝胶55形式的光透明介质。光透明介质55设置在主光学透镜14B和副光学透镜50之间，以提高或优化两个透镜14B和50之间的光传输效率。根据一种实施方式，光透明凝胶55可以包括透明硅胶。根据一种示例，硅胶可以是有机硅粘结剂，诸如可以从Dow Corning商业获得的部件编号No. 0E-6450的产品。在该示例中，有机硅粘结剂可以具有大约1毫米的厚度，并且可以不硬化以便其不固结而保持凝胶状态。透明凝胶55可以作为凝胶密封剂应用于LED封装件。应该理解，LED部件14A及其主光学透镜14B连同副光学透镜50和光透明凝胶55为照明设备10提供光学封装件。根据进一步的实施方式，光透明凝胶可以设置在LED部件14A和主光学透镜14B之间，以增强两者之间的光传输。
根据一种示例，主光学透镜14B具有大约1. 6的折射系数，副光学透镜50具有大约1. 5的折射系数，而以空气填充的未占用空间具有大约1. 0的折射系数。光透明凝胶具有与主光学透镜14B和副光学透镜50至少之一的折射系数基本上匹配的折射系数。根据示例实施方式，光透明凝胶阳具有大约1. 54的折射系数。更普遍地说，光透明凝胶55 — 般具有大于1. 0的折射系数，诸如1. 1或更高，并且折射系数一般介于主副光学透镜14B和 50的折射系数之间。根据一种实施方式，光透明凝胶55具有介于1. 0和2. 0之间的折射系数。
通过提高主光学透镜14B和副光学透镜50之间区域的折射系数，消除否则可能发生在主副光学透镜14B和50每一个与否则出现的开放气隙之间界面上的损失，以使光照度更为有效地从主光学透镜14B传输到副光学透镜50。光透明凝胶55减小了从主光学透镜 14B到副光学透镜50的折射系数变化，从而减少了否则可能因折射系数不匹配量较大而发生的界面损失。
光透明凝胶55可以作为流体凝胶注入，从而完全填充主透镜14B和副透镜50之间的空区域，从而基本上消除开放气隙，以便在主光学透镜14B和副光学透镜50的接口区域保持基本上匹配的折射系数。光透明凝胶阳可以作为凝胶诸如液体施加，以便流入主光学透镜14B和副光学透镜50之间的区域。随后，根据一种实施方式，光透明凝胶55可以至少部分固结。使用光透明凝胶阳使得所述气隙基本上被填充，以便凝胶阳遵循主副光学透镜14B和50的表面轮廓。此外，应该理解，光透明凝胶55可以包括着色压模(colored die)，从而为光照提供颜色。
设置在顶光源16前部的是顶光学透镜52。红外透镜可以包括可以从Fresnel Technologies, Inc.商业获得的部件编号为No. 0. 1*的透镜。顶透镜52可以包括菲涅耳透镜，以便将红外辐射准直为期望光束图案。类似地，设置在彩色蓝光光源18前部的是蓝色光学透镜M。蓝色光学透镜M可以包括可以从Fresnel Technologies, Inc.商业获得的部件编号为No. 0. 的菲涅耳透镜。蓝色光学透镜M可以包括菲涅耳透镜，从而将着色蓝光准直为期望光束图案。根据各种实施方式，光学透镜52和M可以是锥形IlR透镜、菲涅耳透镜或者其他透镜。应该进一步理解，根据进一步的实施方式，光透明凝胶55还可以设置在LED16和光学透镜52之间，以及设置在LED18和光学透镜M之间，以进一步改善它们各自之间的光线传输。透镜50、52和M大致定位在设置于前部壳体56面向前方的部分中的对应开口中。[0063]此外，导热构件48 —般接收IlR透镜50并且抵靠前部壳体56的内表面。导热构件48以导热材料制成，用作散热器以耗散白光LED14上的热能(热量)。散热器48还耗散 LED16和18上的热能。通过从光源14、16和18耗散热能，可以实现对光源性能的改善。
一般包括带有上下夹片31和33的主壳体30、前部壳体56和后部端盖60的照明体12的壳体通常以能承受现场恶劣使用的耐冲击材料制成。根据一种实施方式，所述壳体可以利用热塑性材料诸如丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)制成。根据第二实施方式，所述材料可以由尼龙-ABS混合物制成，这种材料提供了刚性和韧性的良好结合。尼龙-ABS混合物的示例包括尼龙66/6，这是一种提供尺寸稳定性和良好耐冲击性的共聚物。尼龙-ABS混合物的示例包括可以从LG Chemical Ltd.商业获得的Lumid Hi_5006A、可以从iTechno Polymer America, Inc.买至Ij的 Excelloy AKl 5 (DRIE)禾口可以从 Toray Resin Company 商业获得的Toyolac SX01。根据另一种实施方式，照明体12的壳体可以以尼龙制成，诸如冲击改性和/或玻璃填充的尼龙，尼龙中混入弹性体以获得优化的韧性。壳体材料的进一步实施方式可以包括聚碳酸酯。
根据一种实施方式，壳体的部件和与其相连的其他部件可以利用粘结剂保持就位。所述粘结剂可以包括来源于以下家族的粘结剂氰基丙烯酸酯、环氧树脂和尿烷。应该理解，前述粘结剂可以从Henkel Corporation根据Loctite⑩品牌买到。根据另一种实施方式，壳体的部件以及与其相连的其他部件可以经由超声焊接而保持在一起。
根据一种实施方式，照明设备10可以用作便携式手持照明设备。根据另一种实施方式，照明设备10可以连接到支撑结构，诸如服装产品(例如，帽子)。为了适应安装到支撑结构，照明设备可以包括连接结构(未示出)。
照明设备10包括控制电路100，用于控制光源14、16、18和20的操作。控制电路 100在图10中总体性示出，并且根据所公开的不同实施方式，特定的控制电路在图IlA至 13中进一步示出。从图10可以看出，控制电路100包括耦合到存储器112的微处理器110。 微处理器112可以包括如文中所述的能够处理开关输入、执行程序并产生控制信号的任意信号处理设备。存储器112可以包括易失性存储设备和非易失性存储器设备，诸如电擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存器或者其他已知存储设备。根据一种实施方式，存储在存储器112中的是多种程序，包括用于控制可见白光光源14的激活和强度的可见白光控制程序200 ；用于控制彩色光源18的激活和强度的彩色光控制程序230 ；用于检测所用的电化学单元电池类型并根据检测到的所用单元的类型来控制照明设备10的电池化学检测和控制程序400 ；和以循环性斜坡模式控制白光或彩色光源14和18的照明强度的斜坡光强控制程序300。
控制电路100进一步包括用于向光源14、16、18和20中的一个或者多个提供基本上恒定电流或基本上恒定电压的升压控制电路，所述光源在图中示出为发光二极管，并且一般连接到三位置开关22。在所公开的特定实施方式中，升压电路包括一般耦合到LED14、 16、18和20的第一 DC/DC转换升压控制电路114，用于控制提供给所述LED的电力。在特定实施方式中，升压控制电路100进一步包括控制提供给微处理器110的电力的第二 DC/DC 转换升压控制电路116。在这种实施方式中，第一升压控制电路114可以关断，以便在照明设备10的全部光源关断时，没有电力提供给所述光源，而可以借助第二升压电路116周期性地或者连续地供应电力。第一和第二升压电路114和116从电池58以电势Vbat接收电力。在所公开的单一电池单元实施方式中，Vbat大约为1.5伏特。但是，随着电池消耗，Vbat 可能下降到1. 0伏特，并且仍然能操作照明。
此外，电压Vbat提供给微处理器110。微处理器110还接收来自可见白光开关M 和彩色光开关26的输入。
微处理器110处理来自开关对和沈的输入，并执行存储在存储器112中的程序 200、230、300和400，并且在三位置开关22处于关断位置时，控制可见的白光和蓝光光源14 和18的激活和强度。第一升压控制电路114提供用来给LED14、16、18和20供电的3. 8伏特升压干线电压。根据一种实施方式，微处理器110向每个晶体管(例如，M0SFET)120和 122提供脉宽调制(PWM)输出信号，以控制流过LED14和18的电流，因此控制可见光源14 和18的激活和由可见光源14和18发出的可见光的强度。作为替代，微处理器110可以向第一 DC/DC转换升压电路114的关断输入提供脉宽调制(PWM)输出信号，以控制由可见光源14和18发出的光强，而MOSFET 120和122用于控制哪个光源14和/或18接收电力。 因此，在微处理器110向MOSFET (晶体管)120和122的任何一个输出信号且三位置开关22 处于“关断”位置时，电力根据由微处理器110确定的光强提供给相应的光源14或18，所述光强一般响应开关M或26的相应用户输入促动的激活情况。根据两种公开的实施方式， 微处理器产生的用于控制光源光强的输出可以以预定数量的层级输出，诸如高、中和低强度，或者可以连续的斜坡式上升和下降。
在三位置开关22被促动到“IR”位置时，电流通过顶光源16和电阻R供应，并且接地，以操作光源16，而且在开关22处于该位置时，没有操作其他光源。当开关22被促动到“侧方”位置时，电流通过侧方LED20和电阻R供应并接地，以操作光源20，并且在所述开关处于该位置时，没有操作其他光源。因此，三位置开关22保证了侧光模式、顶模式和可见光照明模式不能同时操作。
参照图IlA和11B，图中示出了升压控制电路100的一个示例，根据第一升压电路实施方式，向光源提供基本上恒定的电流。图中示出控制电路100具有微处理器110，微处理器Iio向晶体管120和122提供输出控制信号，以控制主白光LED14和彩色LED18的激活和光强。晶体管1 用来控制侧向LED20闪烁。根据开关22被促动到顶位置来控制顶 LED 16，以完成干线电压通过IRLED16到地线的电路。开关22的位置由微处理器110感知开关22不处于关断位置或顶位置来检测。微处理器110连接到针脚RCO上的电阻网络 140，而该电阻网络也连接到针脚6处的主升压电路114的Vref输入。主升压电路114因此根据针脚RCO上的微处理器110输出状态来提供一个或多个输出电平。该输出电平允许微处理器110借助软件程序控制主升压电路114的输出电平。所述输出电平可以根据在标记为RA4的针脚3处提供给微处理器110的检测电池化学性质而变化。
根据一种实施方式，以1. 5伏特提供的电池电压Vbat提供给电感器Ll和L2。电感器L2是相互耦合电感，通过给光源14、16、18和20供电的干线上的二极管D4提供基本上恒定的电流。电感器L2与第一升压电路114因此以基本上恒定的电流向干线提供电能。 晶体管Ql用作第一升压电路114的主电力开关。应该理解，电阻器R11、R13、R15和R21以及电容器Cll提供分压器，以监控在主升压转换器114的针脚5处感知到的过压现象。
第二升压电路116 —般耦合到电容器Li，第二升压电路将电池提供的电压从1. 5 伏特提升到大约3.0或3. 3伏特，从而用作电压VDD。第二升压电路116作为电压Vdd的升压器，并向微处理器110提供稳定的操作电压和/或功率。
三位置开关22允许在可见光、顶和侧光位置之间切换。三位置开关22还用作可见白光和蓝光LED 14和18的电流返回地线的返回路径。在开关22处于顶位置时，顶 LED 16也将电流导向地线。
参照图12，示出了一种替代的第二控制电路100向光源14、16、18和20提供基本上恒定电压。在该第二实施方式中，采用单一升压电路配置。控制电路100在图12中一般示为包括微处理器110，微处理器110具有耦合到晶体管120、122、124的输出，分别用于控制白光LED14、彩色LED18和侧光LED20。微处理器110接收线路RBO和RBl上来自开关M 和沈的输入信号，所述输入信号根据用户触发而产生。
控制电路100包括图12中的单一升压电路116，用于提供3. 8伏特的干线电压，作为给光源14、16、18和20供电的基本上恒定的3. 8伏特电压源。此外，升压的3. 8伏特用于给微处理器110供电。单一升压电路116 —般包括耦合到提供大约1. 5伏特电压的电池的电感器L。1.5伏特的电压被电感器L提升到3.8伏特并用作干线电压。耦合在3.8伏特干线供应和每个光源14、16、18和20之间的是电阻器R，该电阻器用作限流电阻器。在三位置开关22处于顶位置时，电流从3. 8伏特的干线通过IRLED16然后通过三位置开关22 流向地线，三位置开关在图中示出具有4个端子，一个端子连接到地线。在三位置开关22 处于侧光位置时，根据晶体管1 的控制，电流从3. 8伏特的干线通过侧向LED20并通过开关22流向地线。在三位置开关22处于关断位置时，根据晶体管120和122的控制，电流可以通过LED14或LED18从3. 8伏特的干线流向地线。
因此，控制电路100的第二实施方式允许使用单一升压电路提供基本上恒定的干线电压，用于给光源14、16、18和20提供电力。为了有效利用电池电源58，应该理解，升压电路和其他控制电路可以周期性地开启和关断，以唤醒模式操作，以便电流不会持续通过电路传输来消耗电池电源58。
参照图13，根据第三实施方式，图中示出控制电路100采用第一和第二升压电路 114和116。图13所示控制电路100采用微处理器110、第一和第二升压电路114和116以形成另一种双重升压电路实施方式。在该实施方式中，第一升压电路114用作电流调节器， 以便利用脉冲频率调制(PFM)向白光LED14提供基本上恒定的电流。因此，升压电路114 提供电流调节，这种电流调节一般通过使用电感器L2来实现，以向强度最高的LED14供电。 在三位置开关22处于关断位置时，白光LED14被开关M激活，而晶体管Q3用于关断白光 LED14。
由第一升压电路114提供的脉冲频率调制(PFM)用于控制白光LED14的激活以及强度。因此，通过对信号进行脉冲频率调制，可以响应于相应用户可促动的开关M的激活而调节白光LED14的强度以便实现期望亮度。虽然在本实施方式中公开了脉冲频率调制， 但是应该理解，可以采用其他形式的强度控制，诸如脉宽调制(PWM)来控制光源14、16、18 和20中的一个或多个的强度。
图中示出第二升压电路116耦合到1. 5伏特的电池电压和电感器Li，以提供3. 6 伏特的干线电压，所述干线电压提供给LED16、18和20。第二升压电路116调节提供给彩色光LED18、侧光LED20*顶LED16的电流。因此，第二升压电路116提供3. 6伏特的干线电压并调节提供给与干线电压相连的三个LED16、18和20的电流。图中示出三位置开关22提供顶位置，用于通过允许电流从3. 6伏特干线经由电阻器R3和LED16流向地线而控制顶LED16激活。在三位置开关22的侧光位置，电流从3. 6伏特的干线通过电阻器R2、 LED20和晶体管Q2流向地线。在三位置开关22处于关断位置时，可以借助晶体管Ql控制蓝光LED18。图中示出控制电路100由提供1.5伏特电压的电池供电，但是应该理解，控制电路100可以操作在各种其他电势，诸如由两个串联的电池单元提供的3. 0伏特。
参照图14，图中示出白光控制程序200用于控制可见白光光源14的操作，以激活或停用光源14并进一步提供三种可用的光强。程序200从步骤202开始，并运行到将白光 LED设置成关断状态。接下来，在判断步骤206中，程序200判断三位置开关22是否设置在关断位置，如否，则阻止激活可见白光光源并返回到步骤204。如果三位置开关设置在关断位置，则程序200运行到步骤208，以判断白光LED开关M是否被按压，如是，则在步骤210 中以高强度给白光LED通电，优选将白光LED设置在最高强度水平。因此，在开启时，白光 LED以最高强度设置通电。
在白光LED设置为高强度水平时，程序200运行到判断步骤212以确定白光LED 开关是否在白光LED以高强度通电的三秒钟内按下，如是，则运行到步骤216，将白光LED设置成下一个最低强度设置，在一种实施方式中该下一个最低强度设置是中等强度设置。如果白光LED在所述三秒钟的时间周期内未被按下，则程序200运行到判断步骤214以确定白光LED开关是否在所述三秒钟的时间周期之后被按下，如是，则返回到步骤204，将白光 LED关断。但是，如果白光LED开关在三秒钟之后未被按下，则白光LED将保持在所述高强度状态。
如果白光LED设置成中等强度设置，则程序200运行到步骤218以判断白光LED 开关是否在将白光LED设置成中等设置的三秒钟时间周期内被按下，如是，则在步骤222中将白光LED设置为下一个最低强度设置，在本实施方式中该下一个最低强度设置是最低强度设置。如果白光LED开关在所述三秒钟时间周期内未被按下，则程序200运行到步骤220 以确定白光LED开关是否在所述三秒钟时间周期之后被按下，如是，则返回步骤204，将白光LED关断。否则，白光LED将保持在所述中等强度设置。
如果白光LED设置成所述低强度设置，则程序200运行到步骤2 以判断白光LED 开关是否在三秒钟时间周期内被按下，如是，则返回步骤210，将白光LED以所述高强度设置通电。如果白光LED开关在所述三秒钟内未被按下，则程序200运行到步骤226以确定白光LED开关是否在三秒钟之后被按下，如是，则在步骤204中将白光LED关断。否则，白光LED将保持在所述低强度设置。
相应地，在LED开关在每次开关按下动作的三秒钟之内被按下，则白光LED的强度将选择性地变化，从高到中等到低强度设置依次切换白光LED，并重复该顺序。应该理解，根据一种实施方式，白光LED光源的强度可以利用脉宽调制(PWM)照明控制来改变。根据另一种实施方式，白光LED的强度可以利用脉冲频率调制(PFM)来控制。
参照图15，图中示出了用来控制可见彩色光光源18的激活并进一步控制其强度的彩色光控制程序230。程序230从步骤232开始并运行到步骤234，将彩色光LED设置为关断状态。接下来，在判断步骤236中，程序230确定三位置开关22是否设置为关断位置， 如否，则阻止激活可见彩色光源并返回到步骤234。如果三位置开关设置为“关断”位置，则程序230运行到步骤238以确定彩色LED开关M是否被按下，如是，则在步骤240中以低强度水平给彩色LED通电，优选将彩色LED设置为最低强度水平。相应地，在通电时，彩色 LED以最低强度水平通电。如果彩色LED设置成低强度水平，则程序230运行到判断步骤 242以确定彩色LED开关是否在彩色LED以低强度设置通电的三秒钟之内被按下，如是，则运行到步骤M6，将彩色LED设置成下一个最高强度设置，在一种实施方式中所述下一个最高强度设置是中等强度设置。如果彩色LED开关在所述三秒钟时间周期内未被按下，则程序230运行到判断步骤M4以判断彩色LED开关是否在所述三秒钟时间周期之后被按下， 如是，则返回步骤234，将彩色LED关断。但是，如果彩色LED开关未在所述三秒钟之后被按下，则彩色LED保持以所述低强度设置通电。
如果彩色LED设置成中等强度设置，则程序230运行到步骤M8以确定彩色LED 开关是否在将彩色LED设置为所述中等强度设置的三秒钟之内被按下，如是，则运行到步骤252，将彩色LED设置为下一个最高强度强度设置，在该实施方式中所述下一个最高强度设置为最高强度设置。如果彩色LED开关未在所述三秒钟的时间窗口中被按下，则程序230 运行到步骤250以确定彩色LED开关是否在所述三秒钟之间周期之后被按下，如是，则返回步骤234，将彩色LED关断。否则，彩色LED保持以所述中等强度设置通电。
如果彩色LED设置成所述高强度设置，则程序230运行到步骤2M以确定彩色LED 开关是否在三秒钟时间周期内被按下，如是，则返回步骤240以将彩色LED的设置调节为所述低强度设置。如果彩色LED开关未在三秒钟之内被按下，则程序200运行到步骤256以确定彩色LED开关是否在三秒钟之后被按下，如是，则在步骤234中将彩色LED关断。否则， 彩色LED保持以所述高强度设置通电。
相应地，如果LED开关在每次按压开关的三秒钟之内被按下，则彩色LED的强度可以选择性地变化，从而从低到中等到高强度设置依次切换LED。应该理解，根据一种实施方式，彩色LED光源的强度可以利用脉宽调制(PWM)来改变。根据另一种实施方式，彩色LED 的强度可以利用脉冲频率调制(PFM)来控制。
可以促动照明设备10的可见白光光源14和彩色光源18并控制其光强，以提供具有期望强度的可见白光光束和彩色光束。照明设备10具有优势地以高强度设置为可见白光光源14通电，而以低强度设置为彩色光源18通电。这样具有优势地一方面让现场中的使用者有能力立即实现来自白光光源14的明亮白光照明，而另一方面，彩色光可以用作低调照明(low profile light)，所述低调照明以低强度通电并不大可能被现场中不希望的观察者发现，特别用于狩猎应用。虽然前述实施方式中公开的光强水平包括高、中等和低强度设置，但是应该理解，可见白光和彩色光源可以以不同的强度水平调节，并且可以包括连续变化或斜坡式变化的光强水平，诸如在以下实施方式中讨论的情形。
参照图16，图中示出了程序300用于为使用者提供针对可见白光光源14和彩色光源18之一进行可选择的光照强度控制。照明控制程序300主要处理开关M和沈的输出信号，并提供受控脉宽调制信号，以增大或减小由相应光源产生的相应光束的强度。脉宽调制信号作为输入提供，给相应LED供电，并且具有受控而改变光束强度的占空比。为了增大光束强度，脉宽调制信号的占空比加长，而为了减小光束的强度，脉宽调制信号的占空比缩短。
根据一种实施方式，微处理器可以采用具有256种输出状态的8位PIC 16F616， 以设置脉宽调制信号的占空比，在该实施方式中，这种微处理器允许脉宽调制信号以1/256的增量递增调节。根据一种示例，在最大光束设置时，提供给相应LED的电力持续，不存在占空比，而在最小光束强度时，占空比设置为大约12.5%，当开关对和沈中的一个被持续按下并且使用可见光时，提供给相应光源14或18的脉宽调制信号的占空比以重复的斜坡循环持续加长和缩短以递增地增大或减小光照强度，直到使用者不再按压相应开关M或 26。此外，当光源14或18接近最大光强时，LED闪烁然后开始减小强度，而当接近最小光强时，LED闪烁然后开始增大强度。因此，随着用户持续按压并保持相应开关M或沈处于闭合触头的“通电”位置，LED14或18的光照强度重复地上下循环。
照明控制程序300，如图16所示，可以实施为由控制器特别是微处理器执行的软件。照明控制程序300从步骤302开始，运行到步骤304，如果使用者可选的开关被接合以使电气开关触头闭合，则运行到步骤306，将光源设置到最大亮度。接下来，方法300运行， 在判断步骤308中确定开关是否被释放以便触头打开，如是，则保持光源的最大亮度设置。 此后，在判断步骤312中，方法300确定开关是否被按压，如是，则在步骤314中关断光源。 当光源14或18关断时，方法300可以进入休眠模式，在该模式中，控制电路不需要功耗或者只需要非常少的功耗。如果开关M或26未被按压，则保持光源的最大亮度。
如果在步骤308中确定出开关M或沈未被按压，则方法300运行，在步骤316中等待大约0. 25秒的时间延迟，这提供了充分的时间对初始按压开关来打开照明或关断照明与期望调节光源14或18的亮度之间进行区别。0. 25秒的时间延迟过后，方法300运行到判断步骤320，以确定开关是否被释放。如果开关被释放，则方法300不再降低亮度并将亮度保持在步骤322中设定的水平。对于设定在所述设定水平的亮度，方法300监控开关 24或沈，在判断步骤324中确定开关M或沈是否被按压，如是，则在步骤3 中将光源14 或18关断。否则，亮度保持在所述设定水平。
光源14或18将在步骤318中随着持续按压开关而持续逐渐地降低亮度，直到到达最低亮度。根据一种实施方式，降低光源14或18的亮度可以包括通过改变脉宽调制信号的占空比来逐渐地降低光源14或18的亮度。如果判断步骤320确定开关M或沈已经被释放，则方法300运行到步骤328，以持续降低亮度。在判断步骤330，方法300确定是否已经达到最低亮度，如否，则继续降低光源14或18的亮度。如果已经到达最低亮度，则方法300运行到步骤332，使得光源14或18以最低量度闪烁，因此给使用者提供指示，表示已经到达最低亮度。
一旦到最低亮度并且光源14或18在步骤332中闪烁，则只要相应开关M或沈保持按下状态，光强就开始斜坡上升以提高亮度。在判断步骤334中，方法300监控开关M 或沈是否已经被释放。如果开关M或沈没有被释放，则亮度在步骤336中持续提高，直到开关M或沈被释放或者到达最大亮度水平。在判断步骤344，程序300确定是否已经到达最大亮度，如否，则返回步骤334，以判断开关M或沈是否已经被释放。如果开关M 或沈被释放，则亮度水平保持在步骤338中设定的水平。此后，方法300运行到在步骤340 中，监控开关M或沈是否已经被按下，如是，则在步骤342中将光源14或18关断。
如果开关M或沈未被释放且亮度在提高，并且在判断步骤344中确定已经达到最大亮度，则程序300在步骤346中以最大亮度闪烁光源14或18。应该理解，光源14或18 以最大或最小亮度水平两者闪烁，为使用者提供了指示，表示达到了极限光照强度设置。这种闪烁可以通过将光源14或18关断和通电一次或多次来实现。在步骤346中光源14或18闪烁之后，程序300返回步骤320以确定相应开关M或沈是否已经被释放，如否，则开始重复步骤328以降低光源14或18的亮度。因此，在开关M或沈被持续保持在闭合触头位置时，光照强度重复地循环升高和降低。
因此，照明控制程序300具有优势地允许使用者通过激活相应开关沈以使相应光源14或18开启或关断来控制照明设备10，并进一步调节可见白光光源14和彩色光源18 的光照强度。通过简单地按压相应开关M或26，控制电路能分别循环地提高或降低相应光源14或18的光照强度，因此让用户有能力选择所提供的光束的期望强度水平。
照明设备的电池检测和控制
照明设备10采用电化学单元电池58作为电源，除了给控制电路供电之外，还给光源14、16、18和20中的一个或多个提供电力。照明设备10可以由一种或多种不同类型的电化学单元电池来供电。例如，根据一种实施方式，可以采用单一 AA尺寸的碱性电化学单元电池，这种单元电池的电化学性质为以碱性电解质和一般以锌和二氧化锰(&ι/Μη02)制成的电极作为活性电化学材料。根据另一种实施方式，锂AA尺寸Lii^K2电化学单元也可以用作电源。根据进一步的实施方式，镍金属混合物(NiMH)电化学单元可以用作电源。采用不同化学成分的不同类型的电池单元提供不同的供电能力。本发明的照明设备10具有优势地确定电化学单元电池58的类型，并提供优化控制以根据所确定的电化学单元成分来控制照明设备10。特别地，在确定电源为具有较高容量的电池化学成分时，控制电路可以控制提供给一个或多个光源的电力，而在确定电源具有较低容量的电池化学成分时，可以提供向一个或多个光源供应的较少电力。
根据一种实施方式，控制电路可以改善照明设备10的操作，对于给定的应用场合实现期望的最小操作时间。例如，如果对于给定光源要求提供最少6个小时的操作，则照明设备10可以控制供应给相应光源的电力，以实现6个小时的最少操作时间，同时在该6个小时的时间周期内提供优化或最大光照。例如，如果碱性电池电源供应足够的电力以便光源可以实现6个小时的19流明的光照，而锂电池单元能提供6个小时的大于19流明的光照，则供应给由锂供电的光源的电力可以增大到更高的光照设置，以便在至少6个小时的最小时间周期的照明操作过程中，提供大于19流明的光照。在这种情况下，较之采用碱性电化学单元作为电源的情况，控制电路将以更大的电流驱动锂(Li)供电的电源，以实现更大的光照。
电池电源58可以具有各种电化学成分，其中根据一种实施方式，可以确定所述电化学成分以便控制照明设备14、16、18、20中的一个或多个。典型地，在开启时，每个照明设备14、16、18和20具有与电源电气连通的负载，诸如可见白光LED14与电池电源58电气连通。根据所公开的实施方式，处理器112可以确定特定电池电源的电化学成分。
通过执行如图17所示的软件程序400并通过接收数据来确定照明设备10在针对负载的至少一种操作条件下电池电源58的电势，处理器112可以确定电池电源58的电化学成分。负载可以是已知负载，诸如电阻器或其中一个光源。根据一种实施方式，处理器112 可以确定开路电压、闭路电压和电池电源58提供给负载的电流，并根据操作条件下所确定的电势以及所确定的电流检测电池电源58的电化学成分。
根据一种实施方式，处理器112可以确定开路电压(Voc)和已知负载条件下的闭路电压(Vcc)。根据一种实施方式，已知负载条件可以包括具有已知电阻值的测试负载电阻Rumd应用一定的时间周期，诸如100毫秒，足以获取开路电压、闭路电压和电流。根据一种实施方式，开路电压(Voc)和闭路电压(Vcc)可以相减并除以所确定的提供给所述负载的电流，以便确定电池电源58的内阻(RinteknJ。根据电池电源58的内阻(RINTEEm)，然后可以确定电池电源58的电化学成分。因此，电池电源58的内阻(RINTEEm)可以表示为以下方程
(V -V )
v oc7 cc) =Rinternal
根据另一种实施方式，处理器112根据开路电压、闭路电压和已知负载电阻Rum来确定电池电源58的内阻(RinteenJ，如以下方程所示
rnmfll O — (Kc ~Kc)x Rload LUl U8J ^internal 一--
CC
在该实施方式中，处理器不需要确定电流。相反，可以通过开路电压和闭路电压之差乘以已知电阻Rumd再除以闭路电压Vcc来确定电池电源58的内阻。应该理解，上述内阻确定过程一般适用于确定单一单元电池的内阻。但是，应该理解，也可以确定多个单元诸如两个电池单元的内阻。应该理解，根据其他实施方式，也可以采用其他适当的确定内阻的方法。
然后，处理器112可以利用内阻(RinteknJ、电压幅值(例如，开路电压(Voc)和闭路电压(Vcc))、温度数据(例如，如果可用的话，从温度监控设备接收的数据)、存储的分层校正数据、不同电化学成分已知内阻(RinteknJ值的参照表、或者它们的组合，来确定电池电源58的电化学成分。校正数据可以包括校正值，诸如乘数因子，以补偿可能影响确定内阻和确定化学成分的参数。根据一种实施方式，参照表可以预先确定，或者可以动态调整和更新。通常，参照表数据存储在存储设备中。此外，所确定的开路电压(Voc)可以用作与处理器112的内阻值(RinteknaJ的交叉参照，以确定电池电源58的电化学成分。然后，控制器112 可以根据所确定的电池电源58的电化学成分，控制一个或多个照明设备14、16、18和20的一个或多个操作参数。
作为解释而非限制，所确定的电池电源58的电化学成分可以用于确定电池电源 58的电量状态，正如文中进一步详细描述。此外或者作为替代，所确定的电池电源58的电化学成分可以用于结合处理器112从温度监控设备(如果可用)接收的温度数据来改变供应给一个或多个照明设备14、16、18和20的电流。因此，可以利用温度监控设备监控光源 14、16、18和20产生的热量，并且可以根据针对电池电源58的电化学成分而言期望的照明操作温度，控制供应给光源14、16、18和20的电流。
根据一种实施方式，处理器112以时间间隔来确定电池电源58的电化学成分，诸如但不限于每5分钟检测一次电化学成分。通过以预定的时间间隔来检测电池电源58的电化学成分，较之持续检测电池电源58的电化学成分而言，处理器112的功耗以及处理器112 用于电化学成分确定的处理负担受到限制。此外，通过以预定时间间隔检测电池电源58的电化学成分，处理器112可以确认或者纠正先前确定的电化学成分和/或确定新近连接的电池电源58的电化学成分。虽然可以利用时间间隔来确定电池电源58的电化学成分，但是应该理解，根据其他实施方式，其他事件也可以触发检测电池单元化学性质确定过程，这些事件包括照明激活或使用、温度、流明输出、切换模式以及其他事件。[0113]根据一种实施方式，确定电池电源58电化学成分的方法一般在图17中以附图标记400示出。方法400从步骤402开始，并运行到步骤404，在该步骤中，确定开路电压。 在步骤406中，确定闭路电压。典型地，可以针对已知负载来确定闭路电压。然后，方法400 运行到步骤408，在该步骤中，根据开路电压、闭路电压和操作电流来确定电池电源58的内阻(RinteenJ。在步骤410中，根据所述内阻(RintemJ和开路电压与闭路电压来确定电池电源58的电化学成分。
一旦确定了电池电源58的电化学成分，则方法400具有优势地利用所确定的电化学成分来控制照明设备10的一个或多个光源14、16、18和20。运行到步骤412，根据所述公开的实施方式，方法400确定电池单元是否为锂电池单元。如果电池单元被确定的锂电池单元，则方法400运行到步骤414，向一个或多个光源提供第一较高电力，从而从被促动的光源提供较高的光强。而如果电池单元被确定不是锂单元，则方法400运行到步骤416， 向一个或多个照明设备提供第二较低电力，从而以较低光强操作所选照明设备。在该示例中，被确定为不是锂单元的电池单元可以假设为碱性电池单元或者较之锂电池而言具有更为有限的电力容量其他单元。
虽然根据一种实施方式，检测电池化学成分并控制照明设备的方法400根据是否为锂电池单元或非锂电池单元的检测结果来控制照明设备，但是应该理解，根据其他实施方式，方法400可以进一步确定电化学单元电池的其他类型，包括但不限于碳锌碱性单元、 锂单元、锂离子单元和镍金属混合物电化学单元。从而，程序400保证照明设备10以这样的光照充分操作，所述光照以优化的光照实现了所需的最小操作时间周期。根据进一步的实施方式，方法400可以控制照明设备10的各种特征和操作特性，并且可以进一步根据所确定的电化学成分提供可用电量的指示。
根据一种示例，在电源是单一 AA尺寸碱性电化学单元电池时，以大约60毫安的电流驱动白光LED 14以实现20流明的光照，可以控制白光LED14实现6个小时的持续操作。 在电源是单一 AA尺寸锂电池单元时，可以控制白光LED 14，以120毫安的较高电流驱动白光LED14，实现40流明的光照，并持续6个小时。虽然文中描述了 6个小时操作时间的示例，但是应该理解，所需最小操作时间可以包括任何指定的时间周期。
此外，在电池接近充足存储的能量耗尽且接近其寿命终止时，可以控制照明设备 10，以提供最少量的较低光照，足以允许是使用者更换电池。特别地，可以希望提供一定的降低光强的时间周期，诸如半小时，以保证延长至少一些照明的可用性，同时提供足够的时间允许使用者更换电池。如果采用燃料测定设备，则燃料测定可以警告使用者需要更换电池，并且可以根据所确定的化学检测结果来控制照明设备10，以优化光源对于最小需求时间周期的可用性。
如图21所示，电源的百分比放电深度、电势和内阻(RinteknJ随着电源电化学成分不同而不同。典型地，电源的电源电势随着百分比放电深度而以一种变化速率发生变化，而电源的电源内阻(RINTEEm)则随着放电百分比而以第二变化速率发生变化。因此，在确定电源电化学成分时，通过比较电势和内阻(R_)，则可以确定百分比放电深度。
参照图22，根据一种实施方式，图中示出了用于检测电池单元58的化学成分的电化学成分测试电路490。应该理解，测试电路490可以构建在照明设备内部，并且可以作为控制电路的一部分包含在内。作为替代，测试电路490可以是单独的电路。根据一种实施方式，测试电路490采用由5伏特(+5v)电压源供电的微处理器110。应该理解，升压电路可以用于将电池单元58的电压提升到5伏特，以便给微处理器110供电。测试电路包括可以经由开关与电池单元58并联的已知负载电阻Rum，所述开关在图中示为场效应管(FET) Q0根据一种实施方式，负载电路Rum具有已知值2. 2欧姆。与负载电阻Rumd串联的是用于将负载电阻Rumi切入切出带有电池单元58的闭合电路的晶体管Q。开关Q可以实施为由微处理器110的输出所控制的FET晶体管。晶体管Q可以由微处理器110控制，将负载电阻Rum经过电池单元58施加，以允许测量闭路电压和电流，并且可以打开以允许测量电池单元58的开路电压。可以通过耦合到微处理器110的RC电路从电池单元58的正极端 (+)获取电压测量值。
应该理解，根据所示测试电路490，根据一种实施方式，开关SW可以通过按压来促动，以启动化学成分测试。但是，应该理解，测试电路490可以由微处理器110按照时间间隔或者根据其他触发事件诸如激活一个或多个光源或改变(更换)一个或多个电池而自动地实施。此外，图中示出3个LED连接到微处理器110。这三个LED可以包括照明设备的光源，或者可以包括额外的照明指示器，所述照明指示器可以用于指示所确定的电池单元化学成分。例如，第一 LED可以用于指示检测到锂电池单元；第二 LED可以用于指示检测到镍金属混合电池单元，而第三LED可以用于指示检测到碱性电池单元。
参照图23，根据另一种实施方式，确定电池电源58电化学成分的方法一般以附图标记500指代。方法500在步骤502开始，并运行到步骤504，根据一种实施方式，向电池单元58施加大约2. 2欧姆的负载阻抗Rum并持续大约100毫秒的测试时间周期。在化学检测测试期间，方法500在步骤506中确定开路电压Voc，而在步骤508中确定闭路电压Vcc。 在负载未施加到电池单元以便电池电路处于开路且没有电流流入流出电池单元时，确定开路电压Voc，而在已知负载电阻Rum经过电池单元端子施加以便电流流过负载电阻Rum的时候，确定闭路电压Vcc。然后方法500运行到步骤510，在该步骤中，根据开路电压Voc和闭路电压Vcc确定电池单元58的内阻(RintemJ。根据一种实施方式，也可以利用电流来确定电池单元的内阻。根据所述公开的实施方式，内阻值确定为十进制(decimal)等效值，这要根据乘数因子诸如实际阻抗的1/1000来确定。应该理解，根据另一种实施方式，所述内阻可以确定为实际欧姆值。
根据一种实施方式，电池化学检测方法500然后运行到判断步骤512，以比较开路电压Voc与大约1. 65伏特的电压阈值。如果开路电压Voc大于1. 65伏特的电压阈值，则方法500在步骤514中确定电池单元为锂单元，并运行到在步骤516中向被促动时的光源提供第一较高电力，因为锂电池单元在给定示例中具有最高的电池容量。
如果开路电压Voc不大于1. 65伏特，则方法500运行到判断步骤518以确定所述内阻是否小于第一低值89。如果所述内阻值小于所述值89，则方法500在步骤520中确定电池单元是镍金属混合物(NiMH)。在电池单元确定为镍金属混合物单元时，方法500在步骤522中向被促动的光源提供第二中等电力。相应地，在该示例中，镍金属混合物电池被认为是中等电力电池，并且供应给光源的电力受到控制，以提供小于高电力供应但大于低电力供应的中等电力供应。
如果所述内阻值Rintek·大于等于第一低值89，则方法500运行到判断步骤524， 以确定所述内阻值Rintek·是否处于第一低值89和第二高值150之间。如果所述内阻值介于低值89和高值150之间，则方法500在步骤526中确定电池单元为锂单元，并且然后运行到步骤516，为被促动的光源提供所述第一较高电力。应该理解，当锂电池单元部分放电而非完全充满的锂电池单元时，可以确定电池单元为电压小于等于1.65伏特且内阻值介于低值89和高值150之间的锂电池单元。
如果在判断步骤5 中，内阻值I^intek■大于等于第二高值150，则方法500运行到步骤528，以确定电池单元为碱性电池单元。当电池单元确定为碱性电池单元时，方法500 在步骤530中向被促动的光源提供第三较低电力。因此，高内阻值用于确定存在碱性电池单元，从而可以调节光源仅接收较低电力，以便光源可以操作足够长的时间。根据所确定的电池单元成分，一旦以适当的电力水平向光源供应电力，则程序500在步骤532结束。应该理解，方法500可以以选定的间隔或者根据任意数量的触发事件诸如更换电池、促动光源和其他事件而重复。
应该进一步理解，根据进一步的实施方式，可以确定用在照明设备10中的多个单元的内阻值和化学成分。在一种实施方式中，可以测试串联的多个电池单元，来确定每个电池单元的内阻I INTEEm和每个电池单元的电化学成分，如图M中的电路550所示。在这种实施方式中，图中示出多个电池单元58，标记为BATl至BATn串联连接，以便一个电池的正极端子电接触相邻连接的电池的负极端子。每个电池单元58产生电势，并且在串联连接形式中，电势加在一起。图中示出化学检测电路550包括具有多个用来感知电压Vl至Vn的电压感知线路的微处理器110，所述电压感知线路分别测量所述多个电池BATl至BATn的正极端子的电势。所感知的BATl的电压是电压VI，所感知的BAT2的电压是电压V2和Vl 之间的差值，等等。
电池化学检测电路550包括三个开关，图中示为FET晶体管Ql至Qn，每个开关具有从微处理器Iio接收控制信号的控制线。晶体管Ql响应于来自微处理器110的控制信号，将已知负载阻抗Rum切入与第一电池BATl相连的闭合电路。晶体管Q2将负载阻抗Rumd 切入与电池BATl和BAT2相连的闭合电路。晶体管Qn将负载阻抗Rum切入，与电池BATl 至BATn相连。
在晶体管Ql闭合时，负载阻抗R·经过第一电池BATl施加，以便电流流过第一电池BATl和负载阻抗在测试过程中，在负载阻抗Rum未经过电池BATl施加时，测量电势Vl的开路电压，而在负载阻抗1 _经过电池BATl施加时，测量闭路电压Vcc。在晶体管 Q2闭合时，在测试过程中测量电势Vl和V2的开路电压和闭路电压。类似地，在晶体管Qn 闭合时，在测试过程中测量电势Vl至Vn的开路电压和闭路电压。
应该理解，第一电池BATl的开路电压通过感知电压Vl来确定，而第二电池BAT2 的开路电压通过电压V2减去电压Vl来确定，而开路电压ΒΑ ι的开路电压由电压Vn减去电压Vn-I来确定。闭路电压也类似确定。每个电池的内阻可以根据以下方程来确定
权利要求
1.一种照明设备，包括光源；用于给所述光源供应电力的电源，其中所述电源具有化学成分；化学检测设备，其中所述化学检测设备确定所述电源的化学成分；和控制电路，所述控制电路用于根据所确定的化学成分控制所述照明设备的操作。
2.如权利要求
1所述的照明设备，其特征在于，在确定第一容量的化学成分时，所述控制电路控制供应给所述光源的电力，从而提供第一电力，在确定第二容量的化学成分时，向所述光源提供第二电力。
3.如权利要求
2所述的照明设备，其特征在于，所述第一电力小于所述第二电力，并且所述第一容量小于所述第二容量。
4.如权利要求
2所述的照明设备，其特征在于，所述第一电力大于所述第二电力，并且所述第一容量大于所述第二容量。
5.如权利要求
1至4的任一项所述的照明设备，其特征在于，所述化学检测设备根据电压和电流的函数来确定电源的化学成分。
6.如权利要求
5所述的照明设备，其特征在于，所述化学检测设备通过在针对负载的多种操作条件的每一种操作条件下确定所述电源的电势，确定所述电源的所述化学成分； 确定由所述电源供应给所述负载的电流；和根据所述多种操作条件的每一种操作条件下所确定的电势以及所述所确定的电流来检测所述电源的电化学成分。
7.如权利要求
1至4的任一项所述的照明设备，其特征在于，所述化学检测设备根据开路电压和闭路电压确定所述电源的内阻，其中所述化学检测设备根据所述电源的所述内阻确定所述电源的所述化学成分。
8.如权利要求
7所述的照明设备，其特征在于，所述化学检测设备进一步以电流的函数确定所述电源的所述内阻。
9.如权利要求
1至4任一项所述的照明设备，其特征在于，所述光源包括发光二极管。
10.如权利要求
1至4的任一项所述的照明设备，其特征在于，进一步包括燃料测定设备，其中所述燃料测定设备根据所确定的化学成分确定所述电源的电量状态。
11.如权利要求
1至4任一项所述的照明设备，其特征在于，所述电源包括碱性电化学单元和锂电化学单元中的一个。
12.如权利要求
1至4任一项所述的照明设备，其特征在于，所述化学检测设备以所述电源的恢复时间的函数来确定所述电源的所述化学成分。
13.如权利要求
12所述的照明设备，其特征在于，通过向所述电源施加负载并持续一定的时间周期并且监控所述电源恢复电压所需的时间周期，确定所述恢复时间。
14.如权利要求
1至4的任一项所述的照明设备，其特征在于，所述化学检测设备以所述电源恢复时间、所述电源的内阻、所述开路电压和闭路电压的函数来确定所述电源的化学成分。
15.如权利要求
1至4的任一项所述的照明设备，其特征在于，所述控制电路控制供应给所述光源的电力，在确定第一容量的化学成分时，提供第一电力，在确定第二容量的化学成分时，向所述光源提供第二电力，并且在确定第三容量的化学成分时，向所述光源提供第三电力。
16.如权利要求
15所述的照明设备，其特征在于，所述第一容量的化学成分表示锂电池，第二化学成分表示镍金属混合物电池，而第三化学成分表示碱性电池。
专利摘要
总体地示出了具有照明体的照明设备，所述照明体具有面向前方的光源，该光源包括可见白光光源、可见彩色光光源和红外光源。此外，提供面向侧方的光源。所述照明体还包括用于激活所述可见光光源的开关和用来激活所述IR光源和所述面向侧方的光源的三位置开关。可以进一步基于检测到的所述电源的化学成分来控制所述照明设备的所述光源。
文档编号F21V33/00GKCN202274470SQ200990100051
公开日2012年6月13日 申请日期2009年1月22日
发明者亚当·R·雅库比亚克, 弗兰克·F·黄, 彼得·F·霍夫曼, 戴维·A·斯帕尔塔诺, 斯蒂芬·E·奥斯米亚罗维斯基 申请人:永备电池有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan