用于照明设备的开关装置的制作方法

专利名称：用于照明设备的开关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及便携式电气设备例如手电筒的开关切换。
背景技术：
手电筒通常具有安装在壳体前部的灯泡，其中壳体内安放电池。其中设置有机械 式开关以便当使用者想要打开手电筒时将灯泡连接到电池。通常，手电筒通常在黑暗的恶 劣条件下进行操作，因此希望提供一种具有良好可操作性的开关机构。还希望提供一种电 池不会非故意地放电的手电筒。同时手电筒还需要经得起气候变化。

发明内容
本发明提供一种照明设备，包括第一传感器开关，该第一传感器开关具有近距离 接触装置，该近距离接触装置用于检测该设备何时被使用者触摸、把持或者使用者何时足 够接近第一传感器开关， 一旦检测到，则操作电子开关电路以激活光源。 该第一传感器开关包括第一接触装置，当使用者把持该照明设备时，该第一接触 装置进行操作。 该照明设备还包括第二传感器开关，用于在其被接通之后关断照明开关。 该照明设备还包括第三传感器开关，当第二传感器开关将光源关断之后，用户通
过操作第三传感器开关可以开启光源。 该照明设备包括传感器开关和相关联的控制电路，用于调节通过光源的电流。 其中一个或多个传感器开关包括接触触点。 其中一个或多个传感器开关包括近距离检测元件。 该电子开关电路包括闭锁装置(latch)。 该电子开关电路包括SCR。 该第一传感器开关可被连接以接通SCR。 该SCR可被串联连接到该SCR的第一晶体管开关关断。 该第一晶体管开关可在该SCR接通时被偏压导通。 该第二晶体管开关被连接以关断第一晶体管开关。 该第三传感器开关可被连接以接通第一晶体管开关。 该电子开关包括MOSFET。 该电子开关包括桥接在M0SFET的栅极和漏极之间的电容器，以及该第一传感器开关可 用于通过桥接在第一传感器开关的接触触点之间的使用者皮肤电阻来对该电容器进行充电。
该电子开关包括具有接触触点的放电开关，以便提供通过使用者的皮肤电阻的接地路径，从而释放该电容器的电荷。 该照明设备包括可活动盖，当该近距离触点未使用时，该可活动盖覆盖至少一个 近距离触点。 该可活动盖可以是滑动盖。
该可活动盖可以是弹簧偏置以覆盖触点。
该可活动盖可以是绕枢轴转动的或铰链式的。
该照明设备可具有磁性可激活开关。 在壳体外部设置可活动磁体，以及该开关位于该壳体内部。 该照明设备包括载有磁体的可活动元件，当该可活动元件移动到磁性操作开关的 近距离时，该可活动元件操作该磁性开关。 该照明设备包括载有可活动开关操作部件的可活动元件，该可活动开关操作部件
安装在照明设备的外部，用于通过该设备的壁孔操作壳体内部的开关。 该开关操作部件可通过弹性隔板作用到该开关。 该磁体可以是可活动的，用于操作至少两个磁性开关中的至少一个。 参照下面的具体实施方式
部分、权利要求和附图，本领域技术人员将可以进一步
理解本发明的上述和其他特征、优点和目的。


本发明的实施例将通过下面的附图以示例性方式加以阐述，其中图1示出根据本发明的实施例包括开关装置的手电筒；图2是采用近距离或触摸开关的开关电路的第一电路图；图3是开关电路的第二电路图；图4是图1的手电筒的变型；图5是适用于采用近距离或触摸开关的手电筒的视图；图6示出适用于采用近距离或触摸开关的另一种手电筒；图7示出另一种手电筒；图8示出图7的接触盖；图9是图7的接触盖装置截面图；图10示出另一种接触盖装置的细节图；图11示出和图7的手电筒类似、包括图10的接触盖装置的手电筒；图12示出本发明的另一实施例，其中设置有金属接触布置以便当手电筒未使用
时将电池和电路隔离；
图13示出用于操作磁性开关的装置；图14示出用于操作多位磁性开关的装置；图15示出在基座上设有遮盖式开关的万向灯；以及图16示出图15的灯基座中的开关盖。
具体实施例方式
在本说明书中，术语"近距离传感器"、"近距离开关"、"近距离触点"等是指用于检测用户接触或用户近距离靠近触点的触点装置。该近距离触点装置可以响应于电阻或电 容，并且可以是无源或有源的。 参照图1，示出手电筒100，它具有长形体102和前向透镜壳104。该长形体102适 用于接触电源，该电源例如可以是一个或多个电池或电容器。 该透镜壳104可以包含传统反射器和光源装置。该光源可以是例如LED、氙气灯、 白炽灯或卤素灯。 该手电筒不需要传统机械式开关来接通灯泡。而是它采用第一和第二接触垫106、 108，在使用过程中，使用者用手把持该拉长体102从而抓起手电筒时，使用者的手跨在这 两个接触垫之间。这两个接触垫106、108被绝缘空间110隔开，使用者的手桥接该绝缘空 间，从而使用者的皮肤电阻连接到接触垫106、108。根据一个实施例，第一和第二接触垫 106、108被构造成由导电材料制成的第一和第二触点。在该实施例中，使用者皮肤的接触提 供了电流路径中的电阻，从而将第一和第二触点之间的间隙跨接起来，从而激活光源。
该手电筒包括操作电路，该操作电路适用于响应接触垫106、 108的桥接从而接通 手电筒。 此外，还设置有第三和第四接触触点112、114，它们用于关断手电筒，以及在关断 之后再接通手电筒。根据一个实施例，第三和第四接触触点112U14同样也是由导电材料 制成并且彼此隔离开，还通过绝缘空间和其他触点隔离开。 虽然如图所示第一和第二接触垫为圆形环，但是也可以采用其他形状。优选的， 第一和第二接触垫的形状、尺寸、位置和相对方位可以设置成当抓起手电筒时，接触垫106、 108通过使用者的手被桥接。 因此，当抓起图1的手电筒时，就可以接通手电筒。 图1的手电筒的另一个特征是半透明环118，其中从光源射出的光或者从反射器 反射的光可以通过该半透明环。这样，当手电筒被放置为站立在前端且光源正在发光时，这 使得手电筒能被看到。环118可以是无色或彩色环。该环可以由软塑材料制成，这样在撞 击前缘时可以保护手电筒。 图4的手电筒和图1的手电筒类似，不同之处在于，把持开关触点之间的绝缘间隙 410是凸形的。这有助于防止多个触点106U08的非故意性桥接。
图2示出第一开关电路，它适用于具有接触开关的手电筒。 电池216为电路供电。电池的负极示出为接地，而正极连接到电路的电源导线。
电路200包括第一组接触垫201、202，它们经电阻器206连接到PNP晶体管208的 基极。当触点201、202没有通过使用者接触而桥接时，晶体管208的基极在电容器204的 电压下有效地浮置。晶体管208连接SCR212的阳极和栅极，从而当多个触点201、202因使 用者把持手电筒而被桥接时，晶体管208接通SCR。
例如白色LED214的光源串联连接到SCR212。 NPN晶体管246串联连接到LED214。晶体管246的基极经过电阻器242连接到发 射极，从而晶体管246被偏置导通。因此，当多个触点201、202被使用者激活时，SCR经由 晶体管208而接通，以及来自SCR的电流流过LED214和晶体管246。 因此，当使用者通过把持包含第一接触开关触点201、202的壳体的一部分从而抓 起手电筒时，手电筒将自动接通。
—旦SCR212接通之后，它将继续接通，而与栅极电压无关。因此，SCR212用作接 通的闭锁器。 由于SCR212 —旦接通则不管栅极信号如何而继续接通，因此使用者可以将手电 筒放下，手电筒还会继续接通。 当使用者拿着手电筒并希望关断灯泡时，使用者触摸触点222。由于使用者还触摸 了共用触点201，所以这会接通PNP晶体管226，从而接通PNP晶体管230，并且经过电阻器 240将晶体管246的基极连接到SCR212的阴极。晶体管246的集电极同样经过电阻器244 和晶体管226而连接到SCR212的阴极。电阻器240和242将晶体管246偏置关断。因此， 当使用者接触接触垫222时，晶体管246关断。 当使用者不接触触点222时，晶体管226的基极处于浮置状态。 当晶体管246关断时，SCR212关断。这样便将SCR212的阴极和电源电压216隔离。 电容器218和220经过电阻器210接地。 然而，当使用者把持手电筒并且桥接触点201、202时，晶体管208将被偏置导通， 因此当有导通路径有效时SCR212便导通。因此，使用者可以通过接触接触垫234而接通手 电筒。 晶体管238的基极经过电阻器228而连接到SCR212的阴极。因此，晶体管238保 持关断，直到使用者接触接触垫234。这样便将晶体管226的集电极和晶体管230的基极 经过晶体管238而接地，从而使得晶体管230关断，因此改变晶体管246的基极偏压，从而 它经过电阻器242而接地。因此，晶体管242导通，和LED214被激活。SCR212再次保持接 通，直到使用者接触触点222。 参照图3和图5示出可选的手电筒和电路结构。 图5的特征和图1的特征基本相同，不同之处在于只有一个把持开关触点306， 这对应于图3的共用接触触点306，还设置有接通接触触点304和关断触点308，这些也对 应于图3中相同附图标记表示的部件。在图3的实施例中，开关电路300采用M0SFET302。 M0SFET302具有栅极端子320、 漏极端子322和源极端子324。仍然示出为白色LED312的光源和负载电阻器310连接到 M0SFET302的源极/漏极路径中。
电池电源314为电路供电。"接通"接触端304和"关断"接触端308以及共用接触端306都设置在手电筒的 外部上，因此使用者可以接触到这些接触端。优选的，共用端306被设置成把持触点，这样， 当使用者把持手电筒时，接通端304可以容易地接触到，从而桥接接通端304和共用端306。
共用端306连接到M0SFET302的栅极320，并且通过电容器316连接到M0SFET302 的漏极322。 当使用者桥接接通端304和共用端306时，栅极320经过使用者的皮肤电阻连接 到电池电源的正极。电容器316通过跨过端子304、306的两端的使用者的皮肤电阻被充电， 充电电压为跨过LED312和电阻器310的两端的电压。电容器上的电荷控制通过MOSFET源 极/漏极路径的电流。因此，M0SFET302导通。电容器316的两端的电荷电平由使用者桥接触 点304、3Q6的时间来决定。LED亮度将随电容器316上的电荷增加而增大，并且M0SFET302也会更加导电。 因此，LED312的亮度会连续变化。 如果希望减小LED的亮度，则使用者桥接共用端306和关断端308长达一定时间， 以使得电容器316的电荷减小。 通过跨接共用端和关断端308长达足够时间，使得电容器316放电到低于导通 M0SFET302所需电平的电平，则LED312可被关断，或者LED发出的光减小到最小值。LED312 可以具有大约三伏特或更高的足够的导通电压。 漏电流仍然可以流动，促使LED在低至不能使白炽灯发光的电流电平处发光。该 特性可用于为采用LED作为光源的手电筒提供"发现我"特征，因为处于关断状态的LED的 低亮度仍然可以让使用者可以在环境光低的条件下看到手电筒。因此，在手电筒具有半透 明缘(图5的18)的情况下，即使手电筒将该半透明缘作为底座竖立时，该手电筒也能够被 放置。 在低功率下产生可视光的辅助LED(未示出)可以与光源并联使用，以作为低电流 电平下的电流可视指示器。优选的，该辅助LED发射的光为人眼的高敏度区域内的光，例如 橙色或红色LED。优选的，该辅助LED发射光的波长区域为565至600NM。因此，使用者可 以采用辅助LED作为漏电流减小到最小值的指示器。该辅助LED可被设置为与光源串联。 此外，该辅助LED也可以被设置为与光源并联。 当希望最小化或消除通过LED的漏电流时，可以设置附加电路以便将漏电流减小
到几乎为零。此外，还可以提供机械关断或隔离开关。 可以采用4. 5伏特或更高的电源电压214来操作手电筒。 通过接触触点304的导通路径和通过接触触点308的关断路径的时间常数可以通 过改变电容器316的尺寸和/或通过将附加电阻包含在电路中来进行调节。因此，为了增 加关断路径的时间常数，在关断路径中可以在接触触点308和电池电源314的负极导线之 间增加电阻器。 图3的电路提供了部件数量少的有效控制结构。 手电筒壳体可以由任意适合的材料或材料组合制成。优选的，可以选择材料以避 免因静电导致的接触开关的误操作。因此，可以选用防止静电产生的塑料材料。此外，主体 可以由导电材料制成，例如铝或其他导电材料，并且接触触点经过绝缘层和主体隔离。各个 接触触点都是导电的，它们之间相互电绝缘。 在图6中，图1的环触点106U08已经被点状或球状触点602、604所替代。这些 触点可以设置在手电筒600的主体102上，所设置的具体位置将使得触点的意外桥接的可 能性最小化。如图所示，壳体102的弯曲状防止了直线形物体桥接多个触点。
本发明的另一个实施例包括盖，当接触开关未使用时，盖会覆盖至少一个接触触 点，从而防止开关发生意外操作。图7至11适用于保护触点706免于意外操作的盖结构。 触点706设置在凹陷708中，盖710被提供以便在触点未使用时覆盖触点706。在图7所示 的实施例中，盖710可以滑动，当触点需要使用时，则滑动盖以便露出触点。在盖710上设 置凹槽或凹陷712，以便于用手指或拇指推动盖。 图8示出和图7的盖710类似的盖，不同之处在于，图8中还设有弹性部件804，在 这里示出为弹簧。然而，弹性部件804可以是任意合适部件，例如弹性塑料部件。弹性部件
8804用于推动盖710，以便在触点未使用时覆盖触点。因此，为了操作手电筒，使用者仅需推 动盖，露出触点706，并且使用者的手指或拇指还可以在打开盖的同时桥接触点。当手指或 拇指离开时，弹性部件804会自动推动盖，从而覆盖触点706。 图9示出图7的盖结构的实施例的截面图。盖710的边缘902、904可以形成为啮 合到对应的通道、导轨或槽906、908。盖可以具有足够的弹性或挠性，从而可以被压入空腔 和挠曲以便允许边缘902、904啮合通道。盖大致为半球形，从而可以容纳触点706。
图10示出适用于本发明的实施例的另一种触点盖结构1000。
触点706(虚线表示)位于凹陷1004中，盖1002被提供以便在触点未使用时覆盖 触点706。盖1002可以是压配合或搭扣配合到凹陷1004中以保持固定。在凹陷1004的边 缘中可以设置缺口 1006，以方便于提拉盖1002。当提拉盖时，使用者可以桥接触点706，从 而操作手电筒。 盖可以通过任意合适装置连接到手电筒的主体。如图所示，枢轴销1008将盖紧固 定到凹陷1004的内壁中。然而，盖和周围的壳体材料可以具有足够挠性，从而使得盖可以 和周围的壳体集成地形成，而不需枢轴。 图11示出适用于图7的手电筒的、图10的触点盖结构。 图12示出开关和盖结构的侧视图，其中设置有金属触点布置，以当手电筒未使用 时将电池和电路隔离。 如图所示，接触触点706之一位于凹陷1204中。 枢轴盖1202包括开关操作部件，如图12所示为凸起1210，它用于致动具有触点 1216、1218的机械开关，至少是触点1218为弹性的并且被安装以便允许当凸起1210作用到 该触点时它可以偏转。在壳体中设置有孔1220，以使得凸起1210可以通过壳体壁并且操作 触点1218。图12中的致动器适用于在盖1202闭合时打开触点。当盖1202打开时，触点 1218通常是闭合的，从而它会接触触点1216。当盖闭合时，通过凸起1210迫使触点1218 离开触点1216。 虽然图12中示出触点是通常为闭合的触点以及凸起1210打开触点的结构，但是 该结构同样适用于触点通常为打开以及凸起闭合触点的情况。 挠性或弹性盖1222例如隔膜或孔圈或其他合适闭合体可以设置在孔1220d上方， 以提供耐气候特性，同时使得凸起1210可以通过弹性形变该隔膜来操作触点1218。此外， 当盖1202打开时，可以设置插塞来闭合孔1220。 在可选的结构中，致动器可以是在盖的枢轴端处附着的凸轮。 图13示出可选结构，它不需要穿过壳体壁的孔以操作开关触点。在该结构中，设 置磁性簧片开关1311。该开关具有一对触点1316、1318，它们通常是闭合的，并且可以通过 靠近触点的磁体1310来打开。触点1318可以是磁性敏感触点，从而可被吸引到磁体1310 以及弹簧偏置从而闭合触点1318、1316，而触点1316可以是固定触点或非磁性触点。因此， 当磁体足够靠近以便克服弹簧偏置时，触点打开，但是，当磁体移开时，弹簧偏置促使触点 闭合，如虚线所示。 虽然如图所示磁体安装在绕枢轴旋转盖上，但是它也可以安装在任意合适的活动 部件上。例如，磁体可以安装在滑动开关操作机构上。 该磁性开关结构不需要物理访问装置的内部。这就改善了装置的耐气候特性。
图14示出多位磁性开关结构。磁体1404安装在开关凹陷1406中的滑动开关操 作部件1402上，在其中操作部件1402可以滑动。 —对磁性操作开关1410、 1412安装在凹陷1406的下方，从而磁体可以通过使用者 而移动到可操作地邻近于每个开关。如图所示，操作部件1402位于中间位置1414，在该中 间位置磁体的磁性影响不会影响到开关1410或1412。然而，当开关部件1402滑动到左边 时，它操作开关1410，当它滑动到中间位置的右边时，它操作开关1412。
开关1410和1412可以是通常闭合的或通常打开的，这取决于它们在装置内部的 功能。无论怎样，它们都可以设置成磁体可以将它们从通常状态切换到另一种状态。这种 结构是相当通用的，可以设置两个或更多磁体以及两个或更多开关，以便实现多种切换配 置和操作状态。 图15示出采用图10的开关和盖的另一种手电筒。该手电筒具有前向定向灯1502 和区域灯1504，该区域灯包围闭合体1506，在该闭合体中包含例如电池的电源。定向灯 1502可以是LED聚光灯。LED1508、 1510为区域灯1504提供光源。基座1512可以分拆，以 便访问到光分配管1504的内部。这还提供对电池的闭合体1506的内部的访问以便能够更 换电池。 壳体1504是半透明或透明的，它被设计作为光分配器，以便分配从LED1508、1510 发出的光。 承载环1514枢轴连接到基座1512，它被设计成当未使用时可以折平容纳在基座
中，从而手电筒1500可以直立在基座上。 半透明标志1518可以设置在光分配器的表面上。 光分配器和闭合体的形状以及LED的位置可以设置成产生灯光效果，例如光辐射 模式中的暗线。这种结构还可以设置成消除暗线。该手电筒可以提供全方位照明效果。
手电筒1500的"前"端包括带灯泡的聚光灯或者其他光源和反射器，并且还可以 包括巻绕透镜1520以便允许侧面照明。这使得光线可以从巻绕透镜的侧面发出来，因此， 如果手电筒放在桌上用作定向灯，则可以发现它，这样使用者可以关断手电筒，防止电池漏 电。巻绕透镜1520可以形成为具有区域灯1504的单件形式。 开关被包含在基座1512中。如图16所示，开关是具有盖1604的近距离开关，这 和图IO所示的开关类似。设置入口凹陷1606，以便可以轻松拉提盖。将开关设置在基座中 可以简化电气连接，这是因为电池也接触到基座或者紧靠基座。 不论用作何处，用词"具有"都理解为"开放式"含义，S卩，它是"包括"的意思，而不
是限制为"封闭式"含义即"仅仅包含"的意思。相应的意思也适用于对应的用词"包含"、
"所包含的"和"包含"。当采用表示方位的术语时，它们不理解为附图表示的意思，即不是
绝对含义，除非明示了绝对含义或者通过上下文可以理解出绝对含义。 可以理解的是，这里公开和限定的本发明可以适用于申请文本提及或明确的两个
或多个特征的所有可选组合。所有这些组合都构成本发明的多个可选方面。 虽然已经阐述了本发明的特定实施例，但是对于本领域技术人员而言显而易见的
是，本发明可以实现为多种其他具体形式，而不会脱离本发明的本质特征。因此上述实施例
和示例被认为是仅仅阐述性的而非限制性的，对于本领域技术人员而言显而易见的所有变
型因此都落入本发明的范围之内。
权利要求
一种照明设备，其包括第一传感器开关，该第一传感器开关具有近距离接触装置，使用者操作该近距离接触装置以操作电子开关电路从而激活光源，其中该接触装置包括由绝缘空间隔开的第一触点和第二触点，其中使用者桥接第一和第二触点之间的绝缘空间，从而使用者的电阻连接第一和第二触点以便激活光源。
2. 根据权利要求1所述的照明设备，其中第一和第二接触触点位于照明设备的把持柄 上，从而当使用者把持照明设备时激活光源。
3. 根据权利要求1所述的照明设备，还包括第二传感器开关，用于在照明开关接通之 后关闭该照明开关。
4. 根据权利要求3所述的照明设备，还包括第三传感器开关，当第二传感器开关将光 源关断之后，用户通过该第三传感器开关开启光源。
5. 根据权利要求1所述的照明设备，其中该电子开关电路包括闭锁装置。
6. 根据权利要求1所述的照明设备，其中该电子开关电路包括SCR。
7. 根据权利要求6所述的照明设备，其中该第一传感器开关被连接以接通SCR。
8. 根据权利要求7所述的照明设备，还包括串联连接到该SCR的第一晶体管开关，其中 该SCR通过第一晶体管开关关断。
9. 根据权利要求8所述的照明设备，其中该第一晶体管开关在该SCR接通时被偏压导通。
10. 根据权利要求9所述的照明设备，其中该第二晶体管开关被连接以关断第一晶体 管开关。
11. 根据权利要求io所述的照明设备，其中该第三传感器开关被连接以接通第一晶体管开关。
12. 根据权利要求1所述的照明设备，其中该电子开关电路包括M0SFET和桥接在 M0SFET的栅极和漏极的电容器。
13. 根据权利要求1所述的照明设备，还包括电容器，其中该第一传感器开关被布置成 通过桥接第一传感器开关的第一和第二接触触点的使用者皮肤电阻来对该电容器进行充 电。
14. 根据权利要求13所述的照明设备，还包括具有第三触点的放电开关，该放电开关 提供通过使用者的皮肤电阻接地的路径以便减少电容器上的电荷。
15. 根据权利要求1所述的照明设备，还包括辅助LED，其被布置成提供电流电平的可 视指示。
16. 根据权利要求1所述的照明设备，其中该照明设备包括便携手持式照明设备。
17. 根据权利要求1所述的照明设备，还包括可活动盖，用于覆盖第一和第二触点中的 至少一个触点。
18. 根据权利要求17所述的照明设备，其中该可活动盖是滑动盖。
19. 根据权利要求18所述的照明设备，其中该可活动盖被弹簧偏置到覆盖第一和第二 触点中的至少一个触点的位置。
20. 根据权利要求17所述的照明设备，其中该可活动盖是绕枢轴转动的。
21. 根据权利要求1所述的照明设备，其中该绝缘空间包括凸形的表面。
22. 根据权利要求1所述的照明设备，其中第一和第二触点中的至少一个触点包括球状接触垫。
23. 根据权利要求1所述的照明设备，还包括用于覆盖第一和第二触点中的至少一个 触点的盖，用于防止照明设备被意外激活。
24. 根据权利要求23所述的照明设备，其中该盖包括用于激活开关的磁体。
25. 根据权利要求1所述的照明设备，其中使用者的电阻包括皮肤电阻。
26. 根据权利要求1所述的照明设备，其中第一和第二触点包括第一和第二接触垫。
27. —种手电筒形式的便携式照明设备，包括 使用者把持的把手；电源； 光源；以及第一传感器开关，其具有近距离接触装置，使用者操作该近距离接触装置以操作电子 开关电路从而激活光源，其中该近距离接触装置包括由绝缘空间隔开的第一触点和第二触 点，其中使用者桥接第一和第二触点之间的绝缘空间，从而使用者的皮肤电阻连接第一和 第二触点从而激活光源。
28. 根据权利要求27所述的照明设备，其中第一和第二触点包括第一和第二接触垫， 它们位于把手上以形成把持柄开关。
全文摘要
一种照明设备，包括具有接触触点304、306的接触开关，它们位于照明设备的把持柄上，当使用者的手桥接触点时，灯312被接通。电子电路300包括闭锁装置302、316以保持灯开启。通过使用另一个接触触点308可以使灯变暗。
文档编号F21L4/00GK101730816SQ200780027160
公开日2010年6月9日 申请日期2007年5月18日 优先权日2006年5月19日
发明者D·R·达尔顿, P·M·康里克, R·H·巴克 申请人:永备电池有限公司