CN203851329U - 一种电源优化控制的台灯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种电源优化控制的台灯，包括：电源、第一电压产生电路和第二电压产生电路，第一电压产生电路和第二电压产生电路的输入端连接到电源，第一电压产生电路和第二电压产生电路的输出端分别连接到第一LED阵列和第二LED阵列。本实用新型的电源优化控制的台灯，当电池的电量耗尽或损坏，使得其两端电压低于偏置电路提供的电压水平时，比较器将短接开关导通，从而最小化该电池通路的电阻。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明领域，特别涉及一种台灯。
背景技术
台灯是日常生活所必需的照明装置，学生写作业或者看书读报都需要台灯照明。LED（发光二极管）的出现为台灯带来了飞跃式发展，由于LED是直流供电，工作电压等级低，亮度高，因此，台灯普遍采用LED照明，通过外置电池来给LED供电。
但现有的便携式LED台灯的照明时间受电池自身原因限制，照明时间短，而且调光电路通过传统的串并联电阻器实现分压分流，进而达到调光的目的，这种方式浪费了大量电能，进一步缩短了电池供电时间，而且调光过程中光照跳变，调光性能差。
因此，提供一种供电持续时间长、调光性能好的台灯是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提出一种电源优化控制的台灯，解决了现有的台灯供电时间短、调光性能差的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种电源优化控制的台灯，包括：电源、第一电压产生电路和第二电压产生电路，第一电压产生电路和第二电压产生电路的输入端连接到电源，第一电压产生电路和第二电压产生电路的输出端分别连接到第一LED阵列和第二LED阵列；
所述第一LED阵列包括两列串联连接的LED串，所述第二LED阵列也包括两列串联连接的LED串，四个LED串并排排列，第一LED阵列的LED串设置两边，第二LED阵列的LED串设置在第一LED阵列的中间；
所述第一电压产生电路包括：
变压器，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到所述电源，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端；
第一开关管，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器；
第一开关驱动器，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到电源，第二晶体管的集电极连接到原边地电位；
第一频率发生电路，包括第一锁相环，其连接至晶振；第一低通滤波器，连接至第一锁相环的输出端；第一压控振荡器，连接至第一低通滤波器输出端，其输出端连接至第一放大器，第一放大器的输出端连接到所述第一开关驱动器的控制端；
第一二极管，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到第一电感器的一端；
第一电感器的另一端与第一电容器的公共端连接至第一LED阵列的第一端，第一电容器的另一端连接至副边地电位和第一LED阵列的第二端；
所述第二电压产生电路包括：
第二电感器，其一端连接至所述电源；
第二开关管和第三开关管，第二开关管和第三开关管的源极连接在一起且连接至第二电感器的另一端，第二开关管的漏极连接至副边地电位，第三开关管的漏极连接至第二电容器和第二LED阵列第一端，第二电容器的另一端连接至副边地电位和第二LED阵列第二端；
第二开关驱动器，其为德州仪器公司UC3714芯片，基于控制端输入的时钟信号产生两路互补的开关驱动信号，一路耦接至所述第二开关管栅极，另一路耦接至所述第三开关管栅极；
第二频率发生电路，包括第二锁相环，其连接至晶振；第二低通滤波器，连接至第二锁相环的输出端；第二压控振荡器，连接至第二低通滤波器输出端，其输出端一路通过倍频器电路反馈至第二锁相环，另一路输出至第二放大器，第二放大器的输出端连接到所述第二开关驱动器的控制端；
所述倍频器电路包括并联连接的3倍频器、6倍频器和9倍频器，所述3倍频器、6倍频器和9倍频器分别通过第一调节开关、第二调节开关和第三调节开关连接至第二锁相环；
所述第一调节开关、第二调节开关和第三调节开关与灯座上的按钮相连接；
所述电源为电池组，其电压为10-20V，所述电池组包括n个串联连接的电池；与相应电池并联连接的n个短接开关；以及，与相应电池并联耦接的n个短接控制电路，其中所述每个短接控制电路接收相应电池两端电压，并根据相应电池两端电压提供控制信号，用以将相应短接开关导通或断开；所述短接控制电路包括：比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端；偏置电路，具有正端和负端，其正端耦接至比较器的同相输入端；其中所述电池和短接开关并联耦接在比较器的同相输入端和偏置电路的负端之间，所述短接开关包括耦接至所述比较器输出端的控制端；所述短接开关为MOSFET晶体管。
可选地，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管为MOSFET晶体管。
可选地，所述晶振振荡频率为100MHz。
本实用新型的有益效果是：
（1）第一LED阵列为恒亮阵列，提供基本照明，第二LED阵列为调光阵列，通过对频率信号的调节改变第二LED阵列的亮度，进而调节灯组的亮度；
（3）电压产生电路的输出端有电容器，电容器上的电压不能突变，因此灯组的亮度缓慢变化；
（3）当电池的电量耗尽或损坏，使得其两端电压低于偏置电路提供的电压水平时，比较器将短接开关导通，从而最小化该电池通路的电阻。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型电源优化控制的台灯的电路图；
图2为图1中第一LED阵列和第二LED阵列的结构示意图；
图3为图1中电源的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型的一种电源优化控制的台灯，包括：电源1、第一电压产生电路10和第二电压产生电路20，第一电压产生电路10和第二电压产生电路20的输入端连接到电源1，第一电压产生电路10和第二电压产生电路20的输出端分别连接到第一LED阵列80和第二LED阵列90。
具体地，所述第一电压产生电路10包括：变压器11，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到所述电源1，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端；第一开关管12，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器13；第一开关驱动器13，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到电源1，第二晶体管的集电极连接到原边地电位；第一频率发生电路30，包括第一锁相环31，其连接至晶振100；第一低通滤波器32，连接至第一锁相环31的输出端；第一压控振荡器33，连接至第一低通滤波器32输出端，其输出端连接至第一放大器35，第一放大器35的输出端输出第一频率信号f1且连接到所述第一开关驱动器13的控制端。第一二极管14，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到第一电感器15；第一电感器15与第一电容器16的公共端连接至第一LED电路80的第一端，第一电容器16的另一端连接至副边地电位和第一LED阵列80的第二端。
所述第二电压产生电路20包括：第二电感器21，其一端连接至所述电源1；第二开关管22和第三开关管23，第二开关管22和第三开关管23的源极连接在一起且连接至第二电感器21的另一端，第二开关管22的漏极连接至副边地电位，第三开关管23的漏极连接至第二LED阵列90的第一端和第二电容器25，第二电容器25的另一端连接至副边地电位和第二LED阵列90的第二端；第二开关驱动器24，其为德州仪器公司UC3714芯片，基于控制端输入的时钟信号产生两路互补的开关驱动信号，一路耦接至所述第二开关管22栅极，另一路耦接至所述第三开关管23栅极；第二频率发生电路40，包括第二锁相环41，其连接至晶振100；第二低通滤波器42，连接至第二锁相环41的输出端；第二压控振荡器43，连接至第二低通滤波器42输出端，其输出端一路通过倍频器电路反馈至第二锁相环41，另一路输出至第二放大器45，第二放大器45的输出端输出第二频率信号f2且连接到所述第二开关驱动器24的控制端。所述倍频器电路包括并联连接的3倍频器45、6倍频器46和9倍频器47，3倍频器、6倍频器和9倍频器分别通过第一调节开关51、第二调节开关52和第三调节开关53连接至第二锁相环41；所述第一调节开关51、第二调节开关52和第三调节开关53与灯座上的按钮相连接，按钮上标识有亮度值，例如1、2、3档，通过操作灯座的按钮控制相应的调节开关的导通和关断，控制第二频率信号f2，实现第二电压产生电路20输出电压的调节，进而调节第二LED阵列90的温度。
如图2所示，所述第一LED阵列80包括两列串联连接的LED串，所述第二LED阵列90也包括两列串联连接的LED串，四个LED串并排排列，第一LED阵列的LED串设置在两边，第二LED阵列的LED串设置在第一LED阵列的中间。第一LED阵列90连接在第一电压产生电路10和地电位之间，第一频率信号f1为恒定值，第一电压产生电路10的输出电压为恒定值，因此第一LED阵列90为恒亮阵列，提供基本照明；第二LED阵列为调光阵列，通过对频率信号f2的调节改变第二LED阵列的亮度，进而调节灯组的亮度。而且，第一电压产生电路10的输出端有电容器16，第二电压产生电路20的输出端有电容器25，电容器上的电压不能突变，因此灯组的亮度缓慢变化。
如图3所示，电源1为电池组117，其电压为10-20V，电池组包括n个串联连接的电池（211、221、……、2n1），其中n为自然数；与相应电池并联连接的n个短接开关（212、222、……、2n2）；以及与相应电池并联耦接的n个短接控制电路（213、223、……、2n3），所述每个短接控制电路接收相应电池两端电压，并根据相应电池两端电压提供控制信号，用以将相应短接开关导通或断开，从而在相应电池两端电压很低时将该电池短接。图3中的短接控制电路（213、223、……、2n3）结构相同，短接控制电路213包括：比较器2101，具有同相输入端、反相输入端和输出端；偏置电路2102，具有正端和负端，其正端耦接至比较器2101的同相输入端；其中电池211和短接开关212并联耦接在比较器2101的同相输入端和偏置电路102的负端之间，所述短接开关212包括耦接至所述比较器2101输出端的控制端。在所述电池组电压短接控制电路213运行时，比较器2101比较其电池211两端电压与偏置电路2102提供的电压。当电池211的电源耗尽或损坏，使得其两端电压低于偏置电路2102提供的电压水平时，比较器2101将短接开关212导通，以短接电池211，从而最小化该电池通路的电阻。所述短接开关可以是三极管、MOSFET晶体管等全控型晶体管。
本实用新型中变压器的变比为1:1，实现原副边电气隔离。
优选地，所述第一开关管12、第二开关管22和第三开关管23为MOSFET晶体管。
优选地，所述晶振100的振荡频率为100MHz。
本实用新型的台灯，第一LED阵列为恒亮阵列，提供基本照明，第二LED阵列为调光阵列，通过对频率信号的调节改变第二LED阵列的亮度，进而调节灯组的亮度；电压产生电路的输出端有电容器，电容器上的电压不能突变，因此灯组的亮度缓慢变化；当电池的电量耗尽或损坏，使得其两端电压低于偏置电路提供的电压水平时，比较器将短接开关导通，从而最小化该电池通路的电阻。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种电源优化控制的台灯，其特征在于，包括：电源、第一电压产生电路和第二电压产生电路，第一电压产生电路和第二电压产生电路的输入端连接到电源，第一电压产生电路和第二电压产生电路的输出端分别连接到第一LED阵列和第二LED阵列；
所述第一LED阵列包括两列串联连接的LED串，所述第二LED阵列也包括两列串联连接的LED串，四个LED串并排排列，第一LED阵列的LED串设置两边，第二LED阵列的LED串设置在第一LED阵列的中间；
所述第一电压产生电路包括：
变压器，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到所述电源，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端；
第一开关管，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器；
第一开关驱动器，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到电源，第二晶体管的集电极连接到原边地电位；
第一频率发生电路，包括第一锁相环，其连接至晶振；第一低通滤波器，连接至第一锁相环的输出端；第一压控振荡器，连接至第一低通滤波器输出端，其输出端连接至第一放大器，第一放大器的输出端连接到所述第一开关驱动器的控制端；
第一二极管，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到第一电感器的一端；
第一电感器的另一端与第一电容器的公共端连接至第一LED阵列的第一端，第一电容器的另一端连接至副边地电位和第一LED阵列的第二端；
所述第二电压产生电路包括：
第二电感器，其一端连接至所述电源；
第二开关管和第三开关管，第二开关管和第三开关管的源极连接在一起且连接至第二电感器的另一端，第二开关管的漏极连接至副边地电位，第三开关管的漏极连接至第二电容器和第二LED阵列第一端，第二电容器的另一端连接至副边地电位和第二LED阵列第二端；
第二开关驱动器，其为德州仪器公司UC3714芯片，基于控制端输入的时钟信号产生两路互补的开关驱动信号，一路耦接至所述第二开关管栅极，另一路耦接至所述第三开关管栅极；
第二频率发生电路，包括第二锁相环，其连接至晶振；第二低通滤波器，连接至第二锁相环的输出端；第二压控振荡器，连接至第二低通滤波器输出端，其输出端一路通过倍频器电路反馈至第二锁相环，另一路输出至第二放大器，第二放大器的输出端连接到所述第二开关驱动器的控制端；
所述倍频器电路包括并联连接的3倍频器、6倍频器和9倍频器，所述3倍频器、6倍频器和9倍频器分别通过第一调节开关、第二调节开关和第三调节开关连接至第二锁相环；
所述第一调节开关、第二调节开关和第三调节开关与灯座上的按钮相连接；
所述电源为电池组，其电压为10-20V，所述电池组包括n个串联连接的电池；与相应电池并联连接的n个短接开关；以及，与相应电池并联耦接的n个短接控制电路，其中所述每个短接控制电路接收相应电池两端电压，并根据相应电池两端电压提供控制信号，用以将相应短接开关导通或断开；所述短接控制电路包括：比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端；偏置电路，具有正端和负端，其正端耦接至比较器的同相输入端；其中所述电池和短接开关并联耦接在比较器的同相输入端和偏置电路的负端之间，所述短接开关包括耦接至所述比较器输出端的控制端；所述短接开关为MOSFET晶体管。
2.如权利要求1所述的电源优化控制的台灯，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管为MOSFET晶体管。
3.如权利要求1所述的电源优化控制的台灯，其特征在于，所述晶振振荡频率为100MHz。
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