專利名稱：改進(jìn)的led模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及一種包括發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光模塊，具 體地講，本發(fā)明的領(lǐng)域?qū)儆谝环N能夠進(jìn)行能量調(diào)節(jié)、基于LED的熱 穩(wěn)定的模塊，所述模塊用于諸如手電筒之類的手持便攜式發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
LED —直應(yīng)用于多種應(yīng)用領(lǐng)域中，這些應(yīng)用領(lǐng)域包括照明手 表、從遠(yuǎn)程控制發(fā)送信息、以及在巨型電視屏幕上形成圖像。最近， LED已經(jīng)應(yīng)用于便攜式發(fā)光裝置(諸如手電筒)中，這是因?yàn)槌?了別的以外，LED比普遍應(yīng)用于傳統(tǒng)手電筒中的白熾燈能夠更長時(shí) 間地、更高效地產(chǎn)生光，并且能夠更加持久。而且，由于使用白熾燈 的手電筒占大多數(shù)，所以人們?cè)O(shè)計(jì)了 LED模塊(將LED用作其光 源的模塊)以使其能夠被重新裝配到現(xiàn)有的手電筒中。
僅僅簡單地將LED模塊替換現(xiàn)有手電筒的白熾燈的一個(gè)問題在 于LED不能夠在熱穩(wěn)定條件下以其潛在的發(fā)光容量工作。
人們公知，隨著正向電流的增加，LED能夠產(chǎn)生更多光。在可 用電壓充裕的情形下，LED可以被驅(qū)動(dòng)至接近其最大正向電流，從 而產(chǎn)生更多光。然而，當(dāng)可用電壓受到限制或隨著時(shí)間而耗盡時(shí)，例 如，在電池供電的手電筒的情況下，不可能傳送接近LED的最大值 的正向電流。如果包含在現(xiàn)有手電筒中的電池或電池組提供過多的電 壓從而傳送LED的最大正向電流之上的正向電流，結(jié)果對(duì)LED產(chǎn) 生損害，則存在相似的顧慮。簡單地將LED替換現(xiàn)有手電筒的白熾燈的另一個(gè)問題在于不 能夠解決與LED相關(guān)聯(lián)的散熱問題(thermal consequence)。盡管 LED與其相對(duì)的白熾燈相比能夠更高效地產(chǎn)生光，但是LED明顯產(chǎn)
生更多熱量。因此，需要進(jìn)行有效散熱才能將LED溫度維持在其設(shè) 計(jì)限度內(nèi)。在標(biāo)題為"改進(jìn)的LED手電筒"、提交日為2004年8月 20日的共同未決申請(qǐng)10/922,714中^Hf了 一種對(duì)由手電筒中的光源 產(chǎn)生的熱量進(jìn)行耗散的有效方法，該申請(qǐng)以引用的方式并入本文中。然而，在設(shè)計(jì)用于重新裝備的LED模塊的情況下，使用LED 模塊的現(xiàn)有手電筒不能夠充分地將由LED產(chǎn)生的不斷增加的熱量進(jìn) 行耗散。大多數(shù)LED具有預(yù)定的設(shè)計(jì)壽命和流明容量，在該設(shè)計(jì)壽 命和流明容量的條件下，才能夠保持額定的LED工作溫度。如果不 能夠維持這個(gè)溫度，則由LED產(chǎn)生的光的壽命和/或強(qiáng)度會(huì)減小。因 此，如果重新裝備了 LED模塊的現(xiàn)有手電筒在這一方面上不合格， 則LED模塊必須自己控制LED所產(chǎn)生的熱量以確保LED或者可以 控制LED的電子線路不會(huì)受到損害?，F(xiàn)有的LED模塊嘗試通過將傳送到LED的電流限制為其潛在 發(fā)光容量之下的安全水平的連續(xù)值來盡力解決散熱問題。然而，這種 方案不能夠有效地利用LED的發(fā)光容量并且永遠(yuǎn)不會(huì)實(shí)現(xiàn)LED的 全部發(fā)光潛能。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種發(fā)光模塊，該發(fā)光模塊能夠進(jìn)行能量調(diào)節(jié)，在熱 學(xué)上具有自穩(wěn)定的能力，并且能夠被重新裝備到現(xiàn)有的手電筒中。在一個(gè)實(shí)施例中，該發(fā)光模塊包括LED、放大電路、以及微芯 片。該放大電路具有布置為檢測來自LED的熱量的熱敏電阻器。該 微芯片耦合到該放大電路和開關(guān)裝置以調(diào)節(jié)傳送到LED的能量。該 開關(guān)裝置可以是增壓電路、補(bǔ)償電路、或逆變電路的一部分。在第二實(shí)施例中，該發(fā)光模塊包括導(dǎo)電殼體、LED、以及電路 板。該電路板包括電耦合到LED的模塊電路。該電路至少部分地包 含在該殼體的空腔內(nèi)，并且還具有用于檢測來自LED的熱量的熱敏 電阻器。該熱敏電阻器可以耦合到放大電路。該放大電路的增益可以 根據(jù)熱敏電阻器所檢測到的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。該放大電路的輸出還可以
輸入到所述微芯片。在另 一 個(gè)實(shí)施例中，該模塊可以具有被配置為基于所檢測到的LED的溫度調(diào)節(jié)傳送到LED的能量的模塊電路。在另一個(gè)實(shí)施例 中，該LED模塊可以具有包括能量調(diào)節(jié)電路以及熱敏放大電路的模 塊電路。


圖IA是電子裝置的主電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖； 圖1B是實(shí)現(xiàn)圖1A的主電路的手電筒的截面圖； 圖2是圖IB的手電筒的前部的放大截面圖； 圖3是模塊電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖； 圖4A是實(shí)現(xiàn)圖3的模塊電路的LED模塊的截面圖 圖4B是實(shí)現(xiàn)圖3的模塊電路的LED模塊的分解圖 圖4C是實(shí)現(xiàn)圖3的模塊電路的LED模塊的透視圖 圖5是模塊電路的第二實(shí)施例的電路圖；以及 圖6是模塊電路的第三實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在對(duì)照附圖，如圖1A所示，電子裝置的主電路70的一個(gè)實(shí) 施例的示圖包括電源2、主開關(guān)4、以及LED模塊40。優(yōu)選的 是，來自電源2的能量驅(qū)動(dòng)LED模塊40，并且主開關(guān)4控制傳送到 LED模塊40的能量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，主開關(guān)4僅僅允許 可用能量從電源2到達(dá)LED模塊40或者不允許可用能量從電源2到 達(dá)LED模塊40。對(duì)照?qǐng)DIB,在手電筒10的一個(gè)實(shí)施例中示出了主電路70。該 手電筒10包括圓筒12、尾蓋組件20、頭部組件30、 LED模塊 40、以及主開關(guān)組件50。在所示的實(shí)施例中，圃筒12包裹了兩節(jié)電 池14和15。優(yōu)選的是，頭部組件30和LED才莫塊40設(shè)置于圃筒12 的前端附近；尾蓋組件20設(shè)置成包圍圓筒12的后端；主開關(guān)組件50夾于LED模塊40與電池14， 15之間。在所示的實(shí)施例中，電池14和15用作主電路70的電源2。在 優(yōu)選實(shí)施例中，電池14和15是堿性干電池。然而，可以使用其它合 適的便攜式電源，包括諸如鋰離子、鎳金屬氫化物或鎳鎘電池之類的 可充電電池。優(yōu)選的是，圓筒12的長度適于容納期望數(shù)目的電池。在所示的 實(shí)施例中，圓筒12的長度適于容納兩節(jié)電池14和15。然而，可以 意料到的是，本發(fā)明包括不同長度的圓筒，以容納一節(jié)或多節(jié)電池。在所示的實(shí)施例中，主開關(guān)組件50用作主電路70的主開關(guān)4。 對(duì)照?qǐng)D2,優(yōu)選的是，從電池14和15到主開關(guān)組件50的能量流過 接觸按鈕16，該接觸按鈕16夾于最前部電池14與主開關(guān)組件50之 間。優(yōu)選的是，主開關(guān)組件50包括用戶接口 68、活塞72、鍋?zhàn)衅?(snap dome) 73、主開關(guān)電路板74、主開關(guān)電池觸點(diǎn)75、主開關(guān) 模塊觸點(diǎn)76、以及開關(guān)殼體77。在所示的實(shí)施例中，最前部電池14 的中心電極通過接觸按鈕16電耦合到主開關(guān)電池觸點(diǎn)75;主開關(guān)電 池觸點(diǎn)75電耦合到主開關(guān)電路板74;并且主開關(guān)電路板74電耦合 到主開關(guān)模塊觸點(diǎn)76。優(yōu)選的是，主開關(guān)組件50是瞬時(shí)開關(guān)。當(dāng)按下用戶接口68時(shí)， 活塞72推動(dòng)鍋?zhàn)衅?3與主開關(guān)電路板74的選擇部分接觸。這種瞬 時(shí)接觸作為信號(hào)由開關(guān)電路板74接收到，然后該開關(guān)電路板74允許 或不允許能量從電池14和15流到主開關(guān)模塊觸點(diǎn)76。這樣，主開 關(guān)組件50可以打開或關(guān)閉手電筒10。主開關(guān)電路板74還可以包括 適合通過影響傳送到光源或所示實(shí)施例中的LED模塊40的電流來給 手電筒10提供諸如閃光(flashing)、降低亮度(dimming)或頻閃 (strobing)之類的功能的電路。其它功能可以包括電子游戲、全 球定位應(yīng)答器、數(shù)字羅盤、或其它商業(yè)期望功能。仍然對(duì)照?qǐng)D2的所示實(shí)施例，主開關(guān)電池觸點(diǎn)75和模塊觸點(diǎn)76 被配置為包括分別抵抗接觸按鈕16和彈簧17的彎曲彈簧或偏壓元
件。通過將主開關(guān)電池觸點(diǎn)75和模塊觸點(diǎn)76的彎曲彈簧部分抵靠開 關(guān)殼體77布置從而由觸點(diǎn)75和76產(chǎn)生的彈簧力被傳遞到開關(guān)殼體 77，有利的是，主開關(guān)電路板74受到保護(hù)，例如，電池14和15不 會(huì)在主開關(guān)組件50上偏移和擠壓。這樣，在保護(hù)諸如主開關(guān)電路板 74之類的靈敏部件的同時(shí)，還能夠通過偏壓元件保持有效的電連 接。盡管上述的主開關(guān)組件50提供了打開或關(guān)閉手電筒10的結(jié)構(gòu)， 但是其它合適的開關(guān)也可用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，例如簡單的機(jī)械開關(guān)。 然而，有利的是，于此公開的主開關(guān)組件50提供了一種增加、修正 或從手電筒IO刪除功能的靈活結(jié)構(gòu)。另外，所述的主開關(guān)組件50避 免了在經(jīng)常進(jìn)行機(jī)械切換的觸點(diǎn)之間發(fā)生高氧化的問題。仍然對(duì)照?qǐng)D2，優(yōu)選的是，通過彈簧17和容器18 (其設(shè)置于彈 簧17的前端附近)實(shí)現(xiàn)從主開關(guān)組件50到LED模塊40的電流流 動(dòng)，該彈簧17和容器18的一端電連接到主開關(guān)模塊觸點(diǎn)76，另一 端電連接到LED模塊40。彈簧17將容器18推向LED模塊40的正 觸點(diǎn)。在所示的實(shí)施例中，電流在正觸點(diǎn)28處流入LED模塊40， 并且在外殼24處流出LED模塊40。優(yōu)選的是，然后，電能經(jīng)由導(dǎo) 電裝置到達(dá)圓筒12,經(jīng)過尾蓋組件20,然后返回到最后電池15的負(fù) 端。這樣，完成了手電筒10的主電路70。優(yōu)選的是，圃筒12由導(dǎo)電材料形成，最好由鋁形成，從而它可 以用作LED模塊40和電源2 (即電池14和15)之間的主電路70的 電流通路的一部分。然而，可替換的方式是，圓筒12可以由諸如塑 料或橡膠之類的非導(dǎo)電材料形成，并且可以包括電流通路，其中，在 非導(dǎo)電圓筒內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電套管以用作電流通路的一部分來。在授予給 Anthony Maglica的笫4，656，565和笫4，851，974號(hào)美國專利中描述了 這樣一種套管，這兩項(xiàng)專利以引用的方式并入本文中。在另一個(gè)實(shí)施 例中，圓筒內(nèi)的導(dǎo)電帶可以用作電流通路的一部分。在第6,585,391號(hào)美國專利中示出了這樣一種帶。對(duì)照?qǐng)D1B，優(yōu)選的是，尾蓋組件20包括蓋彈簧6和蓋8。該尾
蓋組件20可以是LED模塊40與電源2之間的電流通路的一部分， 并且可以接收通過圃筒12的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電通路可以是 從圓筒12到達(dá)蓋8，到達(dá)蓋彈簧6,然后到達(dá)最后電池15的負(fù)觸 點(diǎn)?；蛘撸撾娡房梢岳@開蓋8并直接經(jīng)由蓋彈簧6從圓筒12流 到電池15。另一個(gè)實(shí)施例可以提供一種電通路，該電通路完全繞開 尾蓋組件20,并且將圓筒12電連接到電池。具有蓋彈簧6的尾蓋組 件20提供了一種用于保持包含在手電筒10內(nèi)的各部件之間的彈簧輔 助電連接(spring assisted electrical connection )的有效結(jié)構(gòu)。如圖IB和圖2所示，該頭部組件30包括頭部31、反射器 33、透鏡35、以及蓋39。如圖2所示，該反射器33和透鏡35夾于 頭部31與蓋39之間。優(yōu)選的是，該反射器33包括反射拋物面，用 于反射從LED模塊40發(fā)出的光。該頭部組件30可以通過螺紋接合 的方式固定到圓筒12。如上所述以及如圖1A中示意性所示，來自電源2的電流在正觸 點(diǎn)28處流入LED模塊40，并且在外殼體24處流出LED模塊40。 對(duì)照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明的LED模塊40的一個(gè)實(shí)施例的示圖一般包括 LED燈22和模塊電路38。對(duì)照?qǐng)D3、 4A、 4B和4C，優(yōu)選的是，該LED燈22是可以市售 得到的，并且包括LED以及與模塊電路38連接的LED引線82和 83。通常，LED根據(jù)可允許的工作條件進(jìn)行定額。例如，LED可以 限制到1000mA的最大額定正向電流以及135。C的最高LED結(jié)溫 度。本發(fā)明的目的在于使得LED燈22在盡可能長的時(shí)間內(nèi)盡可能多 地產(chǎn)生光，而不會(huì)對(duì)LED燈22或組成LED模塊40的電子線路造成 損害。通過調(diào)節(jié)流入LED燈22的電流以及監(jiān)視從LED燈22產(chǎn)生的 熱量來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。在優(yōu)選的實(shí)施例中，溫度檢測裝置設(shè)置于 LED模塊40內(nèi)，用于監(jiān)視LED周圍的條件。當(dāng)檢測到非期望的溫 度上升時(shí)，可以降低傳送到LED燈22的電流以保護(hù)LED和電子線 路不會(huì)受到熱損害。當(dāng)檢測到非期望的溫度下降時(shí)，可以增加傳遞到
LED燈22的電流以使得LED燈22產(chǎn)生更多光。對(duì)照?qǐng)D3，優(yōu)選的是，模塊電路38的第一實(shí)施例包括受控的 增壓電路44、熱敏放大電路52、以及感應(yīng)電阻器48。該增壓電路44 被控制，這是因?yàn)樗ㄓ糜谡{(diào)整其輸出的反饋。在驅(qū)動(dòng)LED模塊 40的電源2的最大電壓低于傳送期望正向電流所需的電壓的情形 下，可以使用增壓電路44。例如，普遍公知，在手電筒10包括串聯(lián) 布置的兩節(jié)堿性干電池的情況下，這兩節(jié)電池將具有1.8V到3.0V的 工作范圍。但是，可能需要3.5V的電壓來傳送接近LED最大額定正 向電流的正向電流。在這種情形下，增壓電路44將可用電壓逐漸提 高到近似3.5V從而期望的正向電流可以傳送到LED燈22。當(dāng)電池 的電壓電平隨著時(shí)間下降時(shí)，該增壓電路44還用于保持期望的正向 電流。在優(yōu)選實(shí)施例中，增壓電路44是開關(guān)調(diào)節(jié)器。對(duì)照?qǐng)D3,該增 壓電路44包括微芯片46、開關(guān)MOSFET 54、電感器58、電容器 59、以及二極管61。微芯片46控制開關(guān)MOSFET 54的開關(guān)占空 比。如所示，以本領(lǐng)域才支術(shù)人員>^知的方式布置該開關(guān)MOSFET 54、電感器58、電容器59以及二極管61以形成增壓變換器。微芯 片46通過熱敏放大電路52接收反饋。當(dāng)該反饋在特定調(diào)整范圍之外 時(shí)，該微芯片調(diào)整MOSFET的占空比直到滿足該調(diào)整范圍。于此描述的增壓電路44可以由逐漸提高輸入電壓的其它合適的 電路或裝置構(gòu)成。例如，替代將電感器58用作增壓電路44的能量存 儲(chǔ)元件，還可以使用諸如電容器或變壓器之類的其它合適的能量存儲(chǔ) 元件。另外，可以使用諸如晶體管之類的其它的合適開關(guān)裝置替代開 關(guān)MOSFET 54。仍然對(duì)照?qǐng)D3，電通路將增壓電路44的輸出連接到第一 LED接 收觸點(diǎn)36;該第一LED接收觸點(diǎn)36耦合到第一LED引線82。電流 經(jīng)由耦合到第二 LED接收觸點(diǎn)37的第二 LED引線83從LED燈22 流出。主電能通路經(jīng)過感應(yīng)電阻器48并到達(dá)大地觸點(diǎn)34。該感應(yīng)電 阻器48用于測量通過LED燈22的電流，并且跨越感應(yīng)電阻器48測
量的電壓用作對(duì)微芯片46的反饋。優(yōu)選的是，該感應(yīng)電阻器48非常 小從而使電能浪費(fèi)最少。在優(yōu)選的實(shí)施例中，感應(yīng)電阻器48的值為 0.10歐姆。由于感應(yīng)電阻器48非常小，所以跨越感應(yīng)電阻器48形成的電壓 也是非常小的。因此，在感應(yīng)電阻器的電壓反饋到微芯片46之前， 該電壓由放大器電路52進(jìn)行放大。本發(fā)明的熱穩(wěn)定方面在熱敏放大電路52中實(shí)現(xiàn)。仍然對(duì)照?qǐng)D 3，該放大電路52包括運(yùn)算放大器62、第一電阻器64、第二電阻 器66、以及熱敏電阻器56。該熱敏電阻器56與第二電阻器66并聯(lián) 布置。如該結(jié)構(gòu)所示，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，第一電阻器64、 第二電阻器66以及熱敏電阻器56結(jié)合在一起限定了放大電路52的 增益。該熱敏電阻器56是溫度響應(yīng)電阻器，用于根據(jù)所檢測到的溫 度改變其電阻。因此，當(dāng)所檢測到的LED燈22的溫度改變時(shí)，放大 電路52的增益改變。在優(yōu)選的實(shí)施例中，熱敏電阻器56具有負(fù)電阻/溫度系數(shù)。因 此，當(dāng)LED模塊40的溫度上升時(shí)，該熱敏電阻器的電阻下降，并且 放大器電路52的增益增大。當(dāng)微芯片反饋在調(diào)整范圍之上時(shí)，微芯 片46減小開關(guān)MOSFET 54的占空比，并且減小傳送到LED燈22 的電流。這樣，能夠監(jiān)視LED燈22的溫度效應(yīng)，并且防止對(duì)LED 或控制電子線路造成損害。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該微芯片46被設(shè)置 為這樣當(dāng)熱敏電阻器的檢測溫度在20'C到3(TC之間時(shí)，將傳送到 LED燈22的電流調(diào)節(jié)到在約875mA和930mA之間；當(dāng)熱敏電阻器 的檢測溫度在23。C到27。C之間時(shí)，將傳送到LED燈22的電流調(diào)節(jié) 到在約880mA和910mA之間；當(dāng)熱敏電阻器的檢測溫度為25°C 時(shí)，將傳送到LED燈22的電流基本上調(diào)節(jié)到約900mA。在較高溫度的情況下，優(yōu)選的是，該微芯片46被配置為這樣 當(dāng)熱敏電阻器的檢測溫度在80。C到100。C之間時(shí)，將傳送到LED燈 22的電流調(diào)節(jié)到在約330mA與450mA之間；當(dāng)熱敏電阻器的檢測 溫度在90。C到100。C之間時(shí)，將傳送到LED燈22的電流調(diào)節(jié)到在約 330mA與370mA之間；以及當(dāng)熱敏電阻器的檢測溫度在100。C時(shí)， 將傳送到LED燈22的電流基本上調(diào)節(jié)到約330mA。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些溫度/電流范圍能夠有效地防止對(duì)LED產(chǎn)生的 熱損害，但是本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為限于任何特定的溫度/電流范圍。 確切地說，本發(fā)明涉及一種LED模塊，該LED模塊以其潛能工 作，并且該LED在熱學(xué)上具有自穩(wěn)定的能力。盡管這里公開了一種具有負(fù)電阻/溫度系數(shù)的熱敏電阻器，但是 還可以使用具有正電阻/溫度系數(shù)的熱敏電阻器。而且，可以使用諸 如電壓輸出溫度檢測器之類的其它合適的溫度檢測裝置替代熱敏電阻 器。另外，對(duì)于本應(yīng)用，合適的微芯片46可以是處理器、微處理 器、控制器、集成電路、ASIC或者本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的其它裝 置。這樣，該LED模塊40允許手電筒以高功率輸出開始工作，并且 傳送更多光，同時(shí)能夠保護(hù)電子線路不受熱損害。在沒有以上所述和 所示的熱穩(wěn)定性能的情況下，以750mA驅(qū)動(dòng)LED燈22可能會(huì)對(duì) LED產(chǎn)生熱損害。該LED燈22以較低電流工作將會(huì)產(chǎn)生較少光?，F(xiàn)在已經(jīng)描述了 LED模塊40的一個(gè)實(shí)施例的示圖，在圖4A、 4B和4C中示出了 LED模塊40的優(yōu)選物理實(shí)施方式。該LED模塊 40包括LED燈22、外殼24、電路組件60、以及保持架26。優(yōu)選 的是，該電路組件60保持在保持架26中；該保持架26布置在外殼 24內(nèi)；該LED燈22設(shè)置于保持架26的前端。優(yōu)選的是，外殼24由導(dǎo)電材料制成。在所示的實(shí)施例中，外殼 24通常是包括第一端88、第二端92以及空腔94的容器。該空腔94 可以包括諸如槽之類的特征，用于在其中接收和對(duì)齊保持架26。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該電路組件60包括電路板32、正觸點(diǎn) 28、負(fù)觸點(diǎn)34、以及第一和第二 LED接收觸點(diǎn)36和37。優(yōu)選的 是，包括熱敏電阻器56的模塊電路38的各部件通過必備的軌線安裝 到電路板32上，其中該軌線印刷在電路板32上。電路組件60被配
置為保持在保持架26內(nèi)。對(duì)照?qǐng)D4A，優(yōu)選的是，電路組件60的正 觸點(diǎn)28延伸穿過保持架26的后端上的開口 78。優(yōu)選的是，正觸點(diǎn) 28被折疊起來以抵抗保持架26的后端，以便支持。優(yōu)選的是，電路 組件60的負(fù)觸點(diǎn)34設(shè)置于電路板32的前端附近，并且布置為電連 接到外殼24。有利的是，通過如此進(jìn)行的布置，安裝在電路板32上 的電路部件可以免受諸如來自彈簧17和容器18的機(jī)械力。對(duì)照?qǐng)D4B和4C， LED引線82和83延伸穿過外殼24的第一端 88附近的開口，并且電耦合到電路組件60的第一和第二 LED接收 觸點(diǎn)36和37。優(yōu)選的是，LED接收觸點(diǎn)36， 37與LED引線82， 83 之間的電連接是機(jī)械電連接，或者具體地講，是借助于摩擦的電連 接，從而易于進(jìn)行制造以及降低生產(chǎn)成本。然而，可以使用諸如焊接 之類的任何電連接方法。如所述進(jìn)行的布置，模塊電路38的各部件安裝到電路板32上并 且容納在LED模塊40內(nèi)。如剛才所述的LED模塊40的物理布置是 一種合適的方法實(shí)現(xiàn)模塊電路38，使LED燈以其發(fā)光潛能工作， 與此同時(shí)，通過監(jiān)^f見由LED產(chǎn)生的熱量以及在需要時(shí)減小流入LED 的電流來防止電子線路受到熱損害。優(yōu)選的是，LED模塊40尤其外 殼24的外部尺寸與PR型光燈泡一致。通過采用這種外部尺寸，便 于將于此描述的LED模塊40重新裝備到接收白熾PR型光燈泡的現(xiàn) 有手電筒中。然而，于此描述的本發(fā)明不會(huì)受到外部尺寸或所示特征 的限制。通過大量的外部結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)LED模塊的如下益處和優(yōu) 點(diǎn)LED以其潛能工作，并且在熱學(xué)上具有自穩(wěn)定的能力，以及能 夠?qū)ED重新裝備到現(xiàn)有的手電筒中。現(xiàn)在將描述經(jīng)過手電筒10尤其經(jīng)過LED模塊40的能量的流 動(dòng)。來自電池14和15的電流流過主開關(guān)組件50然后在正觸點(diǎn)28處 流入LED模塊。該正觸點(diǎn)28電連接到安裝在電路板32上的模塊電 路38，并且主電能流入增壓電路44。該增壓電路44的輸出流到第一 LED接收觸點(diǎn)36，然后流到LED引線82并且通過LED。該電流經(jīng) 由耦合到第二 LED接收觸點(diǎn)37的第二 LED引線83從LED燈22
流出。主電能通過感應(yīng)電阻器48到達(dá)電路組件60的負(fù)觸點(diǎn)34，同 時(shí)該感應(yīng)電阻器48的電壓被導(dǎo)入到熱敏放大電路52。然后，該主電能通過感應(yīng)電阻器并到達(dá)耦合到外殼24的負(fù)觸點(diǎn) 34。外殼24耦合到圓筒12、尾蓋組件20，最后耦合到最后一節(jié)電池 15的負(fù)端以完成主電路。該感應(yīng)電阻器48的電壓由熱敏放大電路52根據(jù)作為LED燈22 的溫度的函數(shù)的增益進(jìn)行放大。熱敏放大電路52的輸出被反饋到微 芯片46，其中，該微芯片46通過調(diào)整開關(guān)MOSFET 54的占空比來 調(diào)節(jié)傳送到LED燈22的電流。在LED模塊40a的第二實(shí)施例中，耦合到LED模塊40a的電源 2可以具有傳送期望正向電流所需的電壓之上的電壓。例如，在手電 筒包括串聯(lián)布置的四節(jié)電池的例子中，該手電筒將具有3.6V到6.0V 的工作范圍。在這種情況下，優(yōu)選的是，模塊電路38a包括受控的電 壓補(bǔ)償電路84以替代增壓電路44。對(duì)照?qǐng)D5, LED模塊40a的此第 二實(shí)施例的示圖一般包括LED燈22和模塊電路38a。該模塊電路 38a包括受控的電壓補(bǔ)償電路84、感應(yīng)電阻器48、以及熱敏放大 電路52。該電壓補(bǔ)償電路84被控制，這是因?yàn)樗ㄕ{(diào)整其輸出的 反饋。該補(bǔ)償電路84的輸出驅(qū)動(dòng)LED燈22，并且通過熱敏放大電 路52接收感應(yīng)電阻器48的反饋。對(duì)照?qǐng)D5，優(yōu)選的是，該補(bǔ)償電路84是降壓調(diào)節(jié)器或補(bǔ)償電 路，并且包括微芯片46a、開關(guān)MOSFET 54a、電感器58a、電容器 59a、以及二極管61a。這些部件按照本領(lǐng)域4支術(shù)人員^J^知的方式進(jìn) 行布置以形成補(bǔ)償電路。在LED模塊40b的第三實(shí)施例中，耦合到LED模塊40b的電 源2可以具有比第一時(shí)間段內(nèi)傳送期望正向電流所需的電壓高的電壓 和比第二時(shí)間段內(nèi)所需的電壓低的電壓。例如，如果對(duì)手電筒設(shè)置串 聯(lián)布置的三節(jié)電池，則其工作范圍在2.7V到4.5V之間。在這種情況 下，優(yōu)選的是，模塊電路38b包括受控的電壓逆變電路86以替代增 壓電路44或補(bǔ)償電路84。對(duì)照?qǐng)D6， LED模塊40b的第三實(shí)施例的
示圖一般包括LED燈22和模塊電路38b。該模塊電路38b包括受 控的電壓逆變電路86、感應(yīng)電阻器48、以及熱敏放大電路52。該逆 變電路86被控制，這是因?yàn)樗ㄕ{(diào)整其輸出的反饋。該逆變電路 86的輸出驅(qū)動(dòng)該LED燈22,并且通過熱敏放大電路52接收感應(yīng)電 阻器48的反饋。對(duì)照?qǐng)D6，優(yōu)選的是，該逆變電路86是逆變調(diào)節(jié)器或逆變電 路，并且包括微芯片46b、開關(guān)MOSFET 54b、電感器58b、電容器 59b、以及二極管61b。這些部件按照本領(lǐng)域^支術(shù)人員z〉知的方式進(jìn) 行布置以形成逆變電路。盡管已經(jīng)在上述公開內(nèi)容中呈現(xiàn)了改進(jìn)的LED模塊的各個(gè)實(shí)施 例及其各個(gè)部件，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)想到各種變型、修改、替換、替換的實(shí)施例以及替換的材料，并且這些可以用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明 的各個(gè)方面中。因此，應(yīng)該清楚地明白，僅僅以示例的方式進(jìn)行了以 上描述，并且該描述不應(yīng)該作為對(duì)下述所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍的 限制。
權(quán)利要求
1、一種用于手電筒的發(fā)光模塊，所述發(fā)光模塊包括發(fā)光二極管；放大電路，該放大電路包括熱敏電阻器，所述熱敏電阻器被布置為檢測來自所述發(fā)光二極管的熱量；以及微芯片，該微芯片具有輸入和輸出，所述放大電路耦合到所述輸入，所述輸出耦合到開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置調(diào)節(jié)傳送到所述發(fā)光二極管的能量。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述開關(guān)裝置是增壓 電路的一部分。
3、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述開關(guān)裝置是補(bǔ)償 電路的一部分。
4、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述開關(guān)裝置是逆變 電路的一部分。
5、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所迷開關(guān)裝置是 MOSFET。
6、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片被配置為 對(duì)所述開關(guān)裝置進(jìn)行操作，從而當(dāng)所述熱敏電阻器檢測到2(TC到 30。C之間的溫度時(shí)，875mA到930mA的電流被傳送到所述發(fā)光二極 管。
7、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片被配置為 對(duì)所述開關(guān)裝置進(jìn)行操作，從而當(dāng)所述熱敏電阻器檢測到23'C到 27'C之間的溫度時(shí)，880mA到910mA的電流被傳送到所述發(fā)光二極 管。
8、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片被配置為 對(duì)所述開關(guān)裝置進(jìn)行操作，從而當(dāng)所述熱敏電阻器檢測到25。C的溫 度時(shí)，基本上900mA的電流被傳送到所述發(fā)光二極管。
9、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片被配置為通過調(diào)整所述開關(guān)裝置的開關(guān)占空比來調(diào)節(jié)傳送到所述發(fā)光二極管的 能量。
10、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片被配置為 對(duì)所述開關(guān)裝置進(jìn)行操作，從而當(dāng)所述熱敏電阻器檢測到80。C到 IOO'C之間的溫度時(shí)，330mA到450mA的電流被傳送到所述發(fā)光二 極管。
11、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所迷微芯片被配置為 對(duì)所述開關(guān)裝置進(jìn)行操作，從而當(dāng)所述熱敏電阻器檢測到90。C到 100。C之間的溫度時(shí)，330mA到370mA的電流:故傳送到所述發(fā)光二 極管。
12、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片被配置為 對(duì)所述開關(guān)裝置進(jìn)行操作，從而當(dāng)所述熱敏電阻器檢測到100。C的溫 度時(shí)，基本上330mA的電流被傳送到所述發(fā)光二極管。
13.<image>image see original document page 3</image>
14、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片是微處理器。
15、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片是集成電路。
16、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片由電源提 供能量，其中，所述電源的能量隨著時(shí)間而耗盡。
17、 一種用于手電筒的發(fā)光模塊，所述發(fā)光模塊包括 導(dǎo)電殼體，該導(dǎo)電殼體包括第一端、第二端以及空腔； 發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管設(shè)置于所述導(dǎo)電殼體的第一端上；以及電路板，該電路板包括電耦合到所述發(fā)光二極管的模塊電路，所 述電路板至少部分地包含在所述殼體的空腔內(nèi)，所述模塊電路具有用 于檢測來自所述發(fā)光二極管的熱量的熱敏電阻器。
18、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光模塊，其中，所述熱敏電阻器耦 合到放大電路。
19、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光模塊，其中，所述模塊電路電耦合到所述導(dǎo)電殼體。
20、 如權(quán)利要求17所述的發(fā)光模塊，其中，所述熱敏電阻器耦 合到放大電路，其中，所述放大電路的增益根據(jù)所述熱敏電阻器所檢 測到的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
21、 如權(quán)利要求20所述的發(fā)光模塊，所述發(fā)光模塊還包括微芯 片，所述微芯片被配置為調(diào)節(jié)流入所述發(fā)光二極管的能量，其中，所 述放大電路的輸出被輸入到所述微芯片。
22、 如權(quán)利要求21所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片耦合到 增壓電路。
23、 如權(quán)利要求21所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片耦合到 補(bǔ)償電路。
24、 如權(quán)利要求21所述的發(fā)光模塊，其中，所述微芯片耦合到 逆變電路。
25、 一種用于手電筒的LED模塊，包括 導(dǎo)電殼體；LED，該LED設(shè)置于所述殼體的一端上；模塊電路，該模塊電路包含在所述殼體內(nèi)，并且電耦合到所述 LED,所述模塊電路被配置為基于所檢測到的LED的溫度調(diào)節(jié)傳送 到所述LED的能量。
26、 如權(quán)利要求25所述的LED模塊，其中，所述模塊電路包括 檢測所述LED的溫度的熱敏電阻器。
27、 如權(quán)利要求25所述的LED模塊，其中，所述熱敏電阻器具 有負(fù)電阻系數(shù)。
28、 如權(quán)利要求25所述的LED模塊，其中，所述模塊電路包括 放大電路，其中，所述放大電路的增益是所檢測到的LED的溫度的 函數(shù)。
29、 如權(quán)利要求28所述的LED模塊，其中，所述模塊電路包括 增壓電路，所述增壓電路根據(jù)所述放大電路的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。
30、 如權(quán)利要求28所述的LED模塊，其中，所述模塊電路包括補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路根據(jù)所述放大電路的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。
31、 如權(quán)利要求28所述的LED模塊，其中，所述模塊電路包括 逆變電路，所述逆變電路根據(jù)所述放大電路的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)。
32、 一種LED模塊，包括 導(dǎo)電殼體；LED，該LED設(shè)置于所述殼體的一端上；模塊電路，該模塊電路包含在所述殼體內(nèi)，并且電耦合到所述 LED以及所述導(dǎo)電殼體，所述模塊電路包括能量調(diào)節(jié)電路以及熱敏 放大電路。
33、 如權(quán)利要求32所述的LED模塊，其中，所述熱敏放大電路 包括溫度檢測裝置。
34、 如權(quán)利要求33所述的LED模塊，其中，所述溫度檢測裝置 是熱敏電阻器。
35、 如權(quán)利要求32所述的LED模塊，其中，所述熱敏放大電路 的輸出被輸入到所述能量調(diào)節(jié)電路。
36、 如權(quán)利要求35所述的LED模塊，其中，所述能量調(diào)節(jié)電路 包括微芯片和增壓電路。
37、 如權(quán)利要求35所述的LED模塊，其中，所述能量調(diào)節(jié)電路 包括微芯片和補(bǔ)償電路。
38、 如權(quán)利要求35所述的LED模塊，其中，所述能量調(diào)節(jié)電路 包括微芯片和逆變電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的LED模塊，該LED模塊在熱學(xué)上具有自穩(wěn)定的能力，并且能夠被重新裝配到現(xiàn)有的手電筒中。在一個(gè)實(shí)施例中，該LED模塊包括發(fā)光二極管、放大電路以及微芯片。該放大電路包括用于檢測來自該發(fā)光二極管的熱量的溫度檢測裝置。該放大電路的輸出被輸入到微芯片，然后輸出到開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置調(diào)節(jié)傳送到該發(fā)光二極管的能量。該開關(guān)裝置可以是增壓電路、補(bǔ)償電路或逆變電路的一部分。
文檔編號(hào)F21V7/04GK101400942SQ200680042337
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2006年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者S·H·維斯特 申請(qǐng)人:美光工具公司