CN202841637U - 一种适用灯 - Google Patents

Abstract

一种适用灯，属于电子技术领域，主要用于对LED灯的控制。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。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。本实用新型是由整流单元，光控单元，声控单元，灯亮时间控制元件，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，本实用新型实施后的特点一是功能全面，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，本实用新型共实施了技术措施9项，设计科学有好的效果。

Description

一种适用灯

技术领域

本发明属于电子技术，应用于灯具应用领域。

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义务与责任，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，容易发生中风或骨拆等情况。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：

第一类情况是功能仅是部分，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。

第二类情况是只有近似功能，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。

第三类情况是设计不够科学。

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、一种适用灯是由整流单元，光控单元，声控单元，灯亮时间控制元件，亮度控制单元，灯具共同组成，其中：

光控单元由一个PNP与NPN三极管组成的电子开关以及外围件组成：

整流输出后，电源端接在了第一个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个NPN三极管的集电极相连；同时在该管的发射极与基极之间连接了一只电阻；该管的集电极接了声控管单元中后级的三极管PNP的发射极；光控单元中的前级NPN三极管的基极与地之间接了一个光敏器件，同时连接了一只电阻到电源；该管的发射极串接了二极管支路接地，该管的集电极串接了一个电阻后与该单元中的PNP管基极相连。

声控单元由一个PNP与NPN三极管组成的电子开关以及外围件组成：

该单元后级的PNP三极管的发射极与光控单元的集电极连接，基极经过一个电阻与二极管串联后与该单元中的前级NPN三极管集极相连，该管集电极输出有两路，之一路连接了亮率控制单元；之二路连接了一支反馈支路，反馈支路是用一个反馈电容的一端连接了PNP管集电极，另一端串联了一支可调电阻与固定电阻后再与二极管串联后连接了该单元中NPN管基极；声控单元中的前级NPN三极管的基极与地之间接了一个声控控器件，该器件包含有声控传感器与接口电路，该管集电极经过一个电阻与该单元后级PNP管基极相连，发射极接地。

亮度控制单元是由一块非门集成电路与一对NPN与PNP三极管组成的电子开关与外围件组成：

非门集成电路内部的第一个非门输出连接了第二个非门的输入，第二非门的输出有两条之路，之一是经过一个电阻后连接了第三个非门的输入，之二是经过一个可调电阻与二极串联后连接了第三个非门的输入，第三个非门的输出连接了第一个非门的输入，第一个非门的输出还连接了一只电容的一端，该电容的另一端连接了第三个非门的输入，该集成电路的电源端连接了声控单元后级PNP三极管的极电极，第个非门的输出作为输出端。

用PNP三极管的发射极连接声控单元PNP三极管集电极，集电极连接灯具电源，基极连接NPN三极管集电极；NPN三极管发射极接地，NPN三极管的基极经过电阻后连接第三个非门的输出端。

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。

1、所用的三极管为高反压大功率三极管。

2、LED是高亮度型。

3、用市电经过串联电容后，再输入到桥式整流输入回路中。

4、光控单元中的NPN三极管对地串联的二极管个数为一个至数个。

5、声控单元的NPN三极管集电极与PNP三极管中的二极管是零个至数个。

6、反馈支路中的电阻是由一只固定电阻与一支可调电阻串联而成。

7、整流器中所采用的二极管是5408

所采用的集成电路是4069。

以上措施的相关意义，进一步解释如下：

1、灯具控制电路动作原理，能满足所要求的完全功能说明。

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111NPN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，光控单元开通，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，集成电路120有电开通工作。该内部的三与非门组成了改进型的环形振荡器，开始振荡，（振荡的原理是，当非门121输出为高位时，对电容通过电阻122充电，非门125输出为低，121输出为高，125输入继续低，直至电容充电结束。之后非门125输入又变为低位，其输出为高，产生相反的逻辑过程。）在振荡过程中电容与电阻123、127共同组成了两个时间常数，其中一条电阻通道是对电容的充时间常数，一条电阻通道是放电时间常数，由于两电阻通道中其中一条串有二极管作导向，所以两时间常数不会紊乱。因而可以调整电阻127而调整出振荡的占空比。因而其输出控制了由118与119组成的电子开关相应动作，产生灯亮的强弱。所以可调电阻127成为了亮度强弱可调。

2、线路的特点分析，能提高多种性能的原因。

（1）、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）光控单元线路提高灵敏度的原因。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，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。其意义对声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：之一，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。之二，将短暂的声响，变为一段时间。之三，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。之四，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）、灯强弱控制单元采用了环形振荡器，比其它电路易起振，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。

（6）、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，让老人活动中不拌倒，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。

附图说明

附图1是本发明措施1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、光控放大单元内部交连电阻；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、声控放大单元内部交连电阻；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、亮度电子开关后级三极管；119、亮度电子开关前级管；120、亮度强弱控制集成电路；121、亮度强弱控制集成电路中第一非门；122、亮度强弱控制集成电路中第二非门；123、环形振荡器振荡时间常数中的电阻参数一，124、环形振荡器振荡时间常数中的电容参数； 125、亮度强弱控制集成电路中第三非门；126、亮度强弱控制集成电路中振荡时间常数导向二极管；127、环形振荡器振荡时间常数中的电阻参数二；128、灯具；129、电源。

附图2是本发明措施2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、光控放大单元内部交连电阻；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、声控放大单元内部交连电阻；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、亮度电子开关后级三极管；119、亮度电子开关前级管；120、亮度强弱控制集成电路；121、亮度强弱控制集成电路中第一非门；122、亮度强弱控制集成电路中第二非门；123、环形振荡器振荡时间常数中的电阻参数一，124、环形振荡器振荡时间常数中的电容参数； 125、亮度强弱控制集成电路中第三非门；126、亮度强弱控制集成电路中振荡时间常数导向二极管；127、环形振荡器振荡时间常数中的电阻参数二；128、灯具；129、电源。130、新增的二极串联之路；131、声控单元第一管基极新增的上偏电阻。

附图3是本发明措施3的电路图。

301、市电输入；302、降压电容；303、变压器；304、桥式整流；306、整流电容；129、整流输出。

具体实施方式

图1、2、3表示了一种实施方式。

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焊接。（如需要还需要更高的灵敏度，可按图2焊接）。

3、调试：

（1）、光控调试：调整光控三极管第一级三极管上偏电阻，与发射极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）、声控调试：将光三极管连接基极的导线开路，此时光控单元长期开通，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127，当该电阻增大时，亮度减弱，反之增强。 

Claims (9)

1.一种适用灯，其特征是，由整流单元，光控单元，声控单元，灯亮时间控制元件，亮度控制单元，灯具共同组成，其中：

光控单元由一个PNP与NPN三极管组成的电子开关以及外围件组成：

整流输出后，电源端接在了第一个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个NPN三极管的集电极相连；同时在该管的发射极与基极之间连接了一只电阻；该管的集电极接了声控管单元中后级的三极管PNP的发射极；光控单元中的前级NPN三极管的基极与地之间接了一个光敏器件，同时连接了一只电阻到电源；该管的发射极串接了二极管支路接地，该管的集电极串接了一个电阻后与该单元中的PNP管基极相连；

声控单元由一个PNP与NPN三极管组成的电子开关以及外围件组成：

该单元后级的PNP三极管的发射极与光控单元的集电极连接，基极经过一个电阻与二极管串联后与该单元中的前级NPN三极管集极相连，该管集电极输出有两路，之一路连接了亮率控制单元；之二路连接了一支反馈支路，反馈支路是用一个反馈电容的一端连接了PNP管集电极，另一端串联了一支可调电阻与固定电阻后再与二极管串联后连接了该单元中NPN管基极；声控单元中的前级NPN三极管的基极与地之间接了一个声控控器件，该器件包含有声控传感器与接口电路，该管集电极经过一个电阻与该单元后级PNP管基极相连，发射极接地；

亮度控制单元是由一块非门集成电路与一对NPN与PNP三极管组成的电子开关与外围件组成：

非门集成电路内部的第一个非门输出连接了第二个非门的输入，第二非门的输出有两条之路，之一是经过一个电阻后连接了第三个非门的输入，之二是经过一个可调电阻与二极串联后连接了第三个非门的输入，第三个非门的输出连接了第一个非门的输入，第一个非门的输出还连接了一只电容的一端，该电容的另一端连接了第三个非门的输入，该集成电路的电源端连接了声控单元后级PNP三极管的极电极，第个非门的输出作为输出端；

用PNP三极管的发射极连接声控单元PNP三极管集电极，集电极连接灯具电源，基极连接NPN三极管集电极；NPN三极管发射极接地，NPN三极管的基极经过电阻后连接第三个非门的输出端，

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所述的一种适用灯，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所述的一种适用灯，其特征是：LED是高亮度型。

4.如权利要求1所述的一种适用灯，其特征是：用市电经过串联电容后，再输入到桥式整流输入回路中。

5.如权利要求1所述的一种适用灯，其特征是：光控单元中的NPN三极管对地串联的二极管个数为一个至数个。

6.如权利要求1所述的一种适用灯，其特征是：声控单元的NPN三极管集电极与PNP三极管中的二极管是零个至数个。

7.如权利要求1所述的一种适用灯，其特征是：反馈支路中的电阻是由一只固定电阻与一支可调电阻串联而成。

8.如权利要求1所述的一种适用灯，其特征是：整流器中所采用的二极管是5408。

9.如权利要求1所述的一种适用灯，其特征是：所采用的集成电路是4069。

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