三控燈的製作方法

2024-02-01 15:45:15

專利名稱：三控燈的製作方法
技術領域：
本發明屬於電子技術應用領域。
背景技術：
關注微勢群體，關愛老人，特別是關愛空巢老人是中華民族的美德，也是社會應盡的一種力條與責任，本專利主要是為老人們在夜間方便行走的一種燈具。老人們身體普遍的特點:一是尿頻，特別是夜晚常常發生。二是眼眼睛與行動不變，在夜間起夜時，更增加了不便。三是如果一旦發生摔倒等意外，後果嚴重，容易發生中風或骨折等情況。四是老人個體差別大，有的行動較慢，有的較快，等等。為此，這種燈具應滿足以下幾種條件，第一是這種燈具有自動開燈與自動關燈功能。第二，在白天不工作，以省電，同時增加燈具壽命。而自動功能只能發生在夜間。第三，自動開燈功能的靈敏度要高，老人走路聲，咳嗽聲，或較小敲打聲都應起動。第四是每次燈亮的時間，亮燈的強弱應有個性化，符合本人的習慣，第五是應可靠，耐用。第六是各對應功能的技術參數應高於一般家電產品。查閱資料與目前產品，還存在著差距，情況如下:第一、功能僅是部分不完全。如有的產品只有聲控功能，有的只有光控功能，有的雖然同時有光控與聲控功能，但又不具有個性化，如有的需要燈暗，以免影響它人睡眠，有的需要燈亮，因眼睛不好；又如有的需燈亮時間長一些，因使用者行動較慢，有的又希望燈熄時間短一些，以免影響他人。第二、只有近似功能，其在性能上也存在差距。有的產品，光控與聲控靈敏度不夠，聲響而燈不亮；有的不可靠，燈亮而不熄；有的易壞，等等。第三、設計不夠科學。一是體現在線路複雜，或有源件多，或無源件過多；二是有源件潛能沒有充分發揮；三是對有源件的保護未到位等等。由於上述原因，所以易發生靈敏度不夠高，或有源件易壞等故障。所以這類產品還應該不斷進步，不斷優化，產生更豐富的優秀品種供老人們選擇，消費。
發明內容本發明的目的是設計一種新型的燈具控制電路與燈具配套，以適合老人們夜間起夜的需要，關愛老人。本發明的具體措施是:1、三控燈是，由整流單元，光控單元，聲控單元，亮度控制單元，燈具共同組成，其中:光控單元由第一隻PNP與第一隻NPN三極體組成的電子開關以及其外圍件組成。整流輸出後，電源端接在了第一隻PNP三極體的發射極；該管的基極經過一隻電阻串聯後與第一隻NPN三極體的集電極相連；同時在第一隻PNP三極體的發射極與基極之間連接了一隻電阻；該管的集電極連接了聲控管單元中後級的第二隻PNP三極體的發射極；光控單元中的前級第一隻NPN三極體的基極與地之間接了一隻光敏器件，同時連接了一隻電阻到電源；光敏器件的熱端串聯了數隻二極體後連接了第一隻NPN管的基極；該管的集電極串接了一隻電阻後與該單元中的第一隻PNP管基極相連。聲控單元由第二隻PNP與第二隻NPN三極體組成的電子開關以及其外圍件組成。第二隻PNP三極體的發射極與第一隻PNP管集電極連接，其基極經過一隻電阻與二極體串聯後與第二隻NPN三極體集極相連，該管集電極輸出有兩路，之一路連接了亮度控制單元；之二路連接了一支反饋支路，反饋支路是用一隻反饋電容的一端連接了第二隻PNP管集電極，另一端與一電阻一端相聯，電阻另一端接地，同時該點還串聯了一支可調電阻與固定電阻後，再與二極體串聯，最後連接了第二隻NPN管基極；第二隻NPN三極體的基極與地之間接了一隻聲控器件，該器件包含有聲控傳感器與接口電路，該管集電極與第二隻PNP管基極電路相連，發射極接地。亮度控制單元是由一塊非門集成電路與第三隻NPN管與第三隻PNP三極體組成的電子開關、振蕩單元電路以及其外圍件組成。用第三隻PNP三極體的發射極連接第二隻PNP三極體集電極，集電極連接燈具電源；基極串聯一電阻後與第三隻NPN三極體集電極連接；第三隻NPN三極體發射極接地，第三隻NPN三極體的基極連接了振蕩單元的輸出端。振蕩單元電路用含有非門的集成電路及其外圍件組成，非門的集成電路及其外圍件連接成了一隻可以調佔空比的振蕩器，振蕩單元電路即振蕩器的的輸出連接了第三隻NPN三極體的基極，振蕩單元電路的火線端與第三隻PNP三極體的發射極連接。燈具是用電阻與LED串聯支路，LED正極的一端接在亮度控制單元PNP管集電極，負極端接地。2、所用的三極體為高反壓大功率三極體。3、LED是高亮度型。4、亮度控制的振蕩單元電路是，用第一隻非門的輸出端連接第二隻非門的輸入，第二隻非門的輸出是振蕩單元的輸出，同時還連接一隻電容的一端，電容的另一端連接了三支路，之一是連接了一隻二極體與電阻串聯支路到第一隻非門的輸出端；之二是連接了一隻電阻到第一隻非門的輸出端；之三連接了一隻電阻到第一隻非門的輸入端，用第二隻非門的輸出端向外輸出了信號。5、亮度控制的振蕩單元中的電容是，用兩隻電解電容的負極接在一起，所形成的新極電容一端接在第二非門的輸出，另一端連接了三支路，之一是連接了一隻二極體與電阻串聯支路到第一隻非門的輸出端；之二是連接了一隻電阻到第一隻非門的輸出端；之三連接了一隻電阻到第一隻非門的輸入端，第二非門的輸出端向外輸出了信號。6、其整流電路是分別用兩個二極體正負極相串聯成兩條支路組成，兩支路的正極相連成一點接地線，負極相連成一點向外輸出電壓，用變壓器的低壓側輸出的兩端點分別連接了兩二極體串聯支路中的串聯點。7、其整流電路採用的二極體是5408。8、燈亮時間的控制元件反饋支路是由一個無極電容與一隻固定電阻和一支可調電阻串聯而成。9、燈亮時間控制元件反饋支路的無極電容是由兩隻電解電容的負極連在一起，兩隻電容的正端為新電容的兩端。以上措施的相關意乂，進一步解釋如下:1、燈具控制電路動作原理，能滿足所要求全部功能的說明。說明書圖1中，三極體105NPN與三極體108PNP組成了一對互補型單元放大電路，即光控單元，該單元主要實現燈具在白天關閉、夜晚開通的作用。三極體IllNPN與三極體113PNP組成了另一對互補型單元放大電路，即聲控單元，該單元的功能主要是實現在夜晚起夜的開通作用。由集成電路120與對管118，119共同組成了光亮度控制單元。光控與聲控形成有順序控制的原理是:因為光敏器件103接在了 NPN三極體105的基極與地間，在白天時光敏器件電阻小，三極體105基極被鉗位，與三極體108PNP形成的放大單元(電子開關)不會開通，聲控單元無電，燈不會亮。在夜間時，光弱，光敏器件電阻增大，108PNP基極有電，夜起動開通，形成了燈亮的必要條件。如果聲控單元開通，即是對管111，與113開通，則燈亮，反之燈不亮。形成燈亮時間可調節的原理是:燈亮的時間由114、115、116、117所組成的反饋時間而定，時間常數由其中的電容與電阻共定，這時如果調整其電阻115的阻值大小，如果阻大，反饋時間長，由三極體111與113所形成的聲控開關的開通時間作用長，燈亮時間長，反之燈亮時間短。所以可調電阻115成為了燈亮的時間調整元件。亮強弱燈亮調整原理:當聲控開通後，振蕩單元工作，這時可調整振蕩單元中的佔空比，改變對亮度的控制，便達到了亮度調節的效果。2、線路的特點分析，能提高多種性能的原因。(I)、光控、聲控、亮度控制單元三種線路都有很高可靠性的原因。之一是本發明中，由於光控、聲控、亮度控制，三級控制成為順序控制，即是只有前級開通，後級才有電，所以三極體的功耗極小。因為絕大部分時間中所有的有源件均工作在近於截止或完全截止，或功率極小的飽和狀態。如在白天，所有三極體均為截止狀態。其原因是，白天光敏器件電阻小，對第一管鉗位，形成第一管為截止狀態，因而第二管基極也無電流，也為截止狀態，而光控無輸出，所以聲控及強弱控制單元(包括由118與119組成的電子開關與控制開關的振蕩集成電路)全部無電，所以整個電路中所有有源件，不產生「電磨損」，處於「休眠狀態」。而在晚上時，夜間光敏電阻阻值增大，光控第一管工作，但因為開通的電流是第二管的基極電流很小，且又處飽和狀態，所以功耗很小。而第二管集電極因聲控未開通而處於開路狀態，其後的負載強弱控制單元也無電源。只有一個光控中三極體，其功耗極小，其餘有源件功耗為零。在聲控起動時，有功耗產生，但在燈熄滅後，又恢復為基本無功耗，由於燈亮的整個時間在全天的比例很小，所以多數情況管子處於截止狀態。 之二是本發明沒有使用易壞件，如可控矽。之三是本發明的三極體全部採用了高反壓大功率三極體。(2)光控單元提高靈敏度的原因。主要原因是新增加了可調的因素，所以減低了對光敏元件的要求。該因素就是光控單元第一管發射極對地所串聯的二極體支路。可以提高靈敏的原因是，如果沒有該支路，其靈敏度只能調整光敏器件參數與所串聯的上偏電阻，調整範圍受到局限。而增加了門坎調整參數，則放大了調整範圍，使三者之間的關係調整更靈活。其規律是，在其它參數已固定的情況下，如果所串的二極體越少，則越靈敏度越高，反之門坎高時，光敏器件所串的上偏電阻可以小一些。( 3)、聲控單元線路提高靈敏度的原因。主要原因有二，一是增加了正反饋支路；二採用措施2，即是增加NPN管的調整參數。前者參數由電容與電阻及二極體所形成的正反饋支路確定，該支路的增加，大大提高了該單元的放大潛能。後者參數由聲控單元第一管的上偏電阻，以及該管集電極的與後管的交連二極體組成確定。其意義是對聲控靈敏度較低的傳感器，可以採取這樣的方法，增加第一管的上偏電阻，同時在前級與後級的交連件中增加二極體串聯支中，可以把該管調試在剛脫離截止的放大狀態，此時第一管有更強的放大能力，但此時為防止第二管的開通，所增加的二極體串聯支路，成為了後級的的門坎，所以後級(第二管)仍不會開通。該單元第二管發射極與基極之間的電阻起了兩方面的重要作用，一是提供第一管的集電極電流，二是對第二管封門，即是在聲控器件未起動時，第二管集電極不輸出電流。(4)、聲控單元設計了正反饋支路的多重意義:一，大大提高了聲控的靈敏度，更適合老人們起夜時對燈的起動。二，將短暫的聲響，變為一段時間。三，實現自動關燈。其原因是反饋採用了電容微分式反饋，一旦電容充電飽和，反饋終結，該單元關閉。四，調整反饋支路中的電容與電阻所組成的時間常系，可以靈活調整所需要的燈亮時間。反饋支路串聯了二極體的原因是，可以減少對聲控器件的負向影響，更便於調試。(5)、亮燈時間能實現兩種參數控制的原因。反饋支路中的電阻由一隻固定電阻與一隻可調電阻組成，廠家可以調成大眾型，而使用者的可調電阻可以調成自己所需的燈亮時間以個性化。(6)、亮度控制單元採用了由CMS集成電路非門組成的振蕩線路，特點是易起振，不易產生故障，而且外圍件少，對靈敏度與可靠性都有很重要的作用。其振蕩原理是:當門230輸出為高位時，將對電容231，通過電阻233與234充電，當微分結束時電容負極無電，非門229的輸入端為低，輸出為高，又通過電阻234對電容231反方向充電，當反方向充電結束後，非門229的輸入端又將變高，重複第一次振蕩的物理過程。由於有電阻233，234及導向二極體232的存在，所以其頻率與波形佔比均可調整，所以其輸出能實現亮度強弱的控制與調整。(7)、在振蕩電路中採用措施8後，振蕩將變得更穩定，可調的空間會變大。(8)、燈具採用LND的意義之一是，也可以省去易壞件雙向可控矽，之二是省電，是壽命長，之三是在亮度已合乎要求的情況下，以不影響他人為好。本專利實施後有以下突出的優點；1、適合老人起夜用。例如可將本發明的燈放在衛生間或通道上，老人夜間起床時，走路聲響立即開啟燈具，讓老人活動中不會絆倒，當回床休息後，燈自動熄滅，因此老人完全必顧及這，顧及那，十分方便。2、功能不僅全面，而且性能十分優異。一是靈敏度高，且功能可靠，不會產生夜間老人行動時燈不亮，或亮後不熄情況。二是功能個性化好，老人可以根據自己的情況調整燈亮的時間與燈亮的強弱，所以十分適合老人們使用。3、線路科學，各元件不容易損壞。由於採用了多種措施，有源元件不易壞，老人們使用省心。4、燈具採用了高亮度LED，所以燈具壽命長，省電。5、易生產。原因一線路簡單，二是單元線路類似，對稱性強。調試相同。6、豐富了控制燈種類型，特別是關注老人們使用的類型，市場前景好。

附圖1是本發明措施I的電路圖。圖中:101、光敏器件；102、三極體上偏電阻；104、光控靈敏度調整二極體支路；105、光控單元前級三極體；106、光控單元內部交連電阻；107、防電餘電阻；108、調光控單元後級三極體；109、聲控傳感器；110、聲控單元前級三極體上偏電阻；111、聲控單元前級三極體；112、聲控單元內部交連電阻；113、聲控單元後級三極體；114、反饋電容；115、反饋電阻；116、反饋二極體；117、放電電阻；118、亮度控制單元後級三極體；119、亮度控制單元前級管；120、構成亮度強弱控制的振蕩單元；128、燈具；129、電源輸入；130、調整二極體；140、振蕩單元的電源連接線；150、振蕩單元的輸出。附圖2是振蕩單元的連接圖。圖中:118、亮度控制單元後級三極體；119、亮度控制單元前級管；120、構成亮度強弱控制的振湯單兀；128、燈具；140、振湯單兀電源輸入端；150、振湯輸出端；229、振湯單元集成電路中第一非門；230、振蕩單元集成電路中第二非門；231、振蕩時間常數中的調整電容；232、導向二極體；233、振蕩時間常數中的電阻一 ；234、振蕩時間調節第二電阻。附圖3是措施7說明圖。圖中:119、亮度控制單元前級管；120、構成亮度強弱控制的振蕩單元；150、振蕩輸出端；229、亮度控制單元集成電路中第一非門；230、亮度控制單元集成電路中第二非門；231、振蕩時間常數中的調整電容；232、導向二極體；233、振蕩時間常數中的電阻一，234、振蕩時間調節第二電阻；280、措施7所實施的電容。附圖4是措施6所採用的整流部分電路圖。圖中:129、整流輸出；401、市電輸入的高壓側；403、變壓器；404、橋式整流二極體；406、整流輸出積分電容。附圖5是措施8與9的說明圖。圖中:109、聲控傳感器；110、聲控單元前級三極體上偏電阻；111、聲控單元前級三極體；112、聲控單元內部交連電阻；113、聲控單元後級三極體；114、反饋電容；115、反饋電阻；116、反饋二極體；117、放電電阻；130、調整二極體；131、聲控三極體111的基極上篇電阻:501、光控輸出；502、措施9方案提出的新增電容；503、聲控輸出。
具體實施方式
圖1、2、3、4、5表不了一種實施方式。1、按圖1、選件。其中三極體選用高反壓大功率管，如3DD15，集成電路選取用六反相門的集成電路如4069。光敏器件選光三極體，聲控器件採用壓電陶瓷片。2、按圖1、圖2電路圖焊接相關元件。(如還需要更高的穩定度，可按圖3與圖5焊接)。[0070]3、調試:(I)、光控單元調試:調整光控三極體第一級三極體上偏電阻，與串聯在第一 NPN管基極的二極體對地支路個數，使之在有光亮時該單元電子開關不開通，即是第一 PNP管108集電極無電壓。當對光敏管遮掩後108管集電極開通，即有電，並達到所需的要求。(2)、聲控單元調試:將光三極體連接基極的導線開路，此時夜起動長期開通，108三極體集電極有電。輕輕敲打桌面，此時聲控單元開通，即是三極體118集電極有電，燈亮。當聲控器件靈敏不夠高時，可以增加圖2中的電阻131，與130 二極體支路，萬用表的黑筆接地，紅表筆接三極體集電極，使之電壓低於電源電源電壓，而三極體118集電極無電壓，如果該三極體有電壓，則應增加二極體的個數。(3)、燈亮時間長短調試:調整電阻115阻大小，當電阻大時，燈亮時間長，反之時間短。(4)、燈亮強弱調試:調整電阻233，當該電阻增大時，亮度減弱，反之增強。
權利要求1.三控燈，其特徵是，由整流單元，光控單元，聲控單元，亮度控制單元，燈具共同組成，其中: 光控單元由第一隻PNP與第一隻NPN三極體組成的電子開關以及其外圍件組成:整流輸出後，電源端接在了第一隻PNP三極體的發射極；該管的基極經過一隻電阻串聯後與第一隻NPN三極體的集電極相連；同時在第一隻PNP三極體的發射極與基極之間連接了一隻電阻；該管的集電極連接了聲控管單元中後級的第二隻PNP三極體的發射極；光控單元中的前級第一隻NPN三極體的基極與地之間接了一隻光敏器件，同時連接了一隻電阻到電源；光敏器件的熱端串聯了數隻二極體後連接了第一隻NPN管的基極；該管的集電極串接了一隻電阻後與該單元中的第一隻PNP管基極相連； 聲控單元由第二隻PNP與第二隻NPN三極體組成的電子開關以及其外圍件組成:第二隻PNP三極體的發射極與第一隻PNP管集電極連接，其基極經過一隻電阻與二極體串聯後與第二隻NPN三極體集極相連，該管集電極輸出有兩路，之一路連接了亮度控制單元；之二路連接了一 支反饋支路，反饋支路是用一隻反饋電容的一端連接了第二隻PNP管集電極，另一端與一電阻一端相聯，電阻另一端接地，同時該點還串聯了一支可調電阻與固定電阻後，再與二極體串聯，最後連接了第二隻NPN管基極；第二隻NPN三極體的基極與地之間接了一隻聲控控器件，該器件包含有聲控傳感器與接口電路，該管集電極與第二隻PNP管基極電路相連，發射極接地； 亮度控制單元是由一塊非門集成電路與第三隻NPN管與第三隻PNP三極體組成的電子開關、振蕩單元電路以及其外圍件組成: 用第三隻PNP三極體的發射極連接第二隻PNP三極體集電極，集電極連接燈具電源；基極串聯一電阻後與第三隻NPN三極體集電極連接；第三隻NPN三極體發射極接地，第三隻NPN三極體的基極連接了振蕩單元的輸出端； 振蕩單元電路用含有非門的集成電路及其外圍件組成，非門的集成電路及其外圍件連接成了一隻可以調佔空比的振蕩器，振蕩單元電路即振蕩器的輸出連接了第三隻NPN三極體的基極，振蕩單元電路的火線端與第三隻PNP三極體的發射極連接； 燈具是用電阻與LED串聯支路，LED正極的一端接在亮度控制單元PNP管集電極，負極端接地。
2.如權利要求1所述的三控燈，其特徵是:所用的三極體為高反壓大功率三極體。
3.如權利要求1所述的三控燈，其特徵是:LED是高亮度型。
4.如權利要求1所述的三控燈，其特徵是:亮度控制的振蕩單元電路是，用第一隻非門的輸出端連接第二隻非門的輸入，第二隻非門的輸出是振蕩單元的輸出，同時還連接一隻電容的一端，電容的另一端連接了三支路，之一是連接了一隻二極體與電阻串聯支路到第一隻非門的輸出端；之二是連接了一隻電阻到第一隻非門的輸出端；之三連接了一隻電阻到第一隻非門的輸入端，用第二隻非門的輸出端向外輸出了信號。
5.如權利要求1所述的三控燈，其特徵是:亮度控制的振蕩單元中的電容是，用兩隻電解電容的負極接在一起，所形成的新的無極電容一端接在第二非門的輸出，另一端連接了三支路，之一是連接了一隻二極體與電阻串聯支路到第一隻非門的輸出端；之二是連接了一隻電阻到第一隻非門的輸出端；之三連接了一隻電阻到第一隻非門的輸入端，第二非門的輸出端向外輸出了信號。
6.如權利要求1所述的三控燈，其特徵是:其整流電路是分別用兩個二極體正負極相串聯成兩條支路組成，兩支路的正極相連成一點接地線，負極相連成一點向外輸出電壓，用變壓器的低壓側輸出的兩端點分別連接了兩二極體串聯支路中的串聯點。
7.如權利要求1所述的三控燈，其特徵是:其整流電路採用的二極體是5408。
8.如權利要求1所述的三控燈，其特徵是:燈亮時間控制元件反饋支路是由一個無極電容與一隻固定電阻和一支可調電阻串聯而成。
9.如權利要求1所述的三控燈，其特徵是:燈亮時間控制元件反饋支路的無極電容是由兩隻電解電容的負極連在一起，兩隻電容`的正端為新電容的兩端。
專利摘要三控燈，屬於電子技術，可以實現對燈具的三種控制。即是光控、聲控、亮控。由整流單元，光控單元，聲控單元，亮度控制單元，燈具共同組成。主要目的是設計一種新型的燈具控制電路與燈具配套，以適合老人們夜間起夜的需要，關愛老人。由於老人們身體普遍的特點一是夜晚常常發生尿頻。二是眼眼睛與行動不變。三是一旦發生意外，後果嚴重。四是老人個體差別大。目前產品與此要求存在差距。而本實用新型設計科學，實施之後，一是功能全面，能滿足老人以上特點的需要，二是線路性能優異，使用個性化強，三是可靠、元件不易損壞，使用省心，四是節約電能，五是使用方便，六是易生產，本實用新型也可廣泛為社會各家庭使用。
文檔編號H05B37/02GK203057598SQ20122059422
公開日2013年7月10日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者鄭敏芝, 鄭建明 申請人:鄭建明