專利名稱：自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型屬于礦用燈具，特別是涉及到自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)有的礦用帽燈由礦用帽燈頭、電纜線及充電電池組成；電池電源大多是鉛酸電池，燈頭內(nèi)使用普通白熾燈泡。如中國公開的CN 208129U專利“一種少維護鉛酸蓄電池帽用礦燈”。它們體積較大，重量較重，使用壽命短，維護工作量大，特別是在煤礦中使用安全性能還是比較差。
為了減小體積和重量，近年來礦用帽燈開始采用鋰電池。這種新型礦燈實際推廣應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)了許多較嚴重的問題。主要有鋰電池的安全性能較差，盡管加入了保護電路，但是仍出現(xiàn)了電池組燃燒和爆炸的嚴重事故。安全性差，依然是礦用帽燈主要問題。此外，礦燈改用鋰離子電池后，原有的充電架不能對鋰電池礦燈充電，礦山必須更換充電架，造成巨大的資源浪費。另外，由于鋰電池的價格較高，為現(xiàn)有鉛酸電池礦燈的3-4倍。因此大量普及這種新型礦燈的難度很大。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對以上背景技術(shù)存在的問題進行改進，提供自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈。它采用半導(dǎo)體照明燈和鋰電池，加裝過充電、過放電和短路保護電路，不僅保護電池，而且開燈、關(guān)燈甚至外部短路時，都不會產(chǎn)生火花，實現(xiàn)了本質(zhì)安全工作。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，由礦用帽燈頭、電纜線及充電電池三部分組成；礦用帽燈頭包括外殼、外殼內(nèi)裝的燈泡、反射器、以及扣在外殼上的鏡片與扣蓋；充電電池包括底殼、殼內(nèi)的電池、電池上蓋及電纜線卡、用螺釘固定在底殼上部的電池蓋片；其特點是a、所述的燈頭的燈泡為帶散熱片半導(dǎo)體照明燈，其燈前裝有一個聚光罩，并在燈外殼內(nèi)半導(dǎo)體照明燈后裝有充放電控制的電路板；b、所述的充電電池為鋰電池，在底殼內(nèi)蓋片下面裝有過充電、過放電、短路保護電路板。
所述的半導(dǎo)體照明燈是用固定電壓驅(qū)動，或者用恒流源驅(qū)動。恒流源驅(qū)動電路圖4所示，由電阻R8與二極管VD1組成基準(zhǔn)電壓電路；連接分壓電阻R6、R7，并接到運算放大器IC1的同相輸入端3，運算放大器IC1的端腳1串電阻R5接調(diào)整管MOSFET的腳1，MOSFET的腳2與電阻R8之間接半導(dǎo)體照明燈LED；MOSFET的腳3接IC1反相輸入端2，及連接并聯(lián)電阻R1、R2、R3，并接低電位B-及IC1反相輸入端4，二極管VD1與電阻R7并聯(lián)后也接IC1腳4，組成采樣電路；IC1腳8與驅(qū)動電路電阻R8及半導(dǎo)體照明燈LED相接，輸入電壓B+連接基準(zhǔn)電路與運算放大器IC1的電路上有開關(guān)S1；MOSFET的腳2與腳3之間接限流電阻R4；采樣電路的采樣電壓加到運算放大器IC1的反相輸入端2、4，與基準(zhǔn)電壓比較，其誤差經(jīng)運算放大器放大后，驅(qū)動調(diào)壓管MOSFET使半導(dǎo)體照明燈LED發(fā)光；當(dāng)流過半導(dǎo)體照明燈的電流發(fā)生變化時，采樣電壓也發(fā)生變化，運算放大器的輸入誤差電壓變化，運算放大器的輸出電壓也變化，從而使半導(dǎo)體照明燈驅(qū)動電路的電流為恒定。開關(guān)S1不需要照明時，該開關(guān)斷開，恒流驅(qū)動電路的電源中斷，不消耗電池的能量。
所述的充放電控制的電路板的電路為電源負極控制的線性充電電路，由電壓電流基準(zhǔn)電路、電壓調(diào)整電路及電流限制電路組成；它由5V電源供電；電壓電流基準(zhǔn)電路含有電阻R103、R106、R107、R108、R111，電容C103、C104、C105，二極管VD101、穩(wěn)壓二極管VD102；電阻R107接電源+5V，并串聯(lián)電阻R108接至電阻R111及電阻R103上，電阻R111接地，并且在電阻R107上連接穩(wěn)壓管VD102后與電阻R111相連；電阻R106與R7并聯(lián)連接二極管VD101后接地，電容C103與電阻R6及二極管VD101并聯(lián)，電容C104與電阻R7并聯(lián)；電容C105與電阻R111并聯(lián)；電阻R103為電壓電流基準(zhǔn)電路輸出，并接電壓調(diào)整電路中的運算放大器IC1A的反相輸入端2；電壓調(diào)整電路包括電阻R101、R102、R103、R104、電容C106、二極管VD103、運算放大器IC1A、調(diào)整管MOSFET1、半導(dǎo)體照明LED，電阻R101接充電端子B-并與二極管VD103串聯(lián)，組成電壓采樣電路；并且連接電流限制電路運算放大器IC1B輸出端腳7；在電阻R101與二極管VD103抽頭，取電壓信號，接至運算放大器IC1A同相輸入端3，運算放大器IC1A的端腳8接電源+5，端腳4接地gnd，輸出端腳1串聯(lián)電阻R102接調(diào)整管MOSFET1腳1；MOFET1腳2串聯(lián)半導(dǎo)體照明燈LED后接充電端子B-，MOSFET1腳3接采樣三只并聯(lián)電阻R112，其電阻R112的另一端接地gnd；在運算放大器輸出端1上抽頭串聯(lián)電阻R104與電容C106后接至反相輸入端2，將運算放大器的輸出電壓反饋；而電流限制電路包括并聯(lián)電阻R112、R109、R110、電容C107及運算放大器IC1B；電阻R110與三只并聯(lián)電阻R112及調(diào)整管MOSFET1腳3相連，并且與運算放大器IC1B反相輸入端6相接，運算放大器IC1B同相輸入端5與電壓電流基準(zhǔn)電路上的電阻R106與二極管VD101之間的抽頭相接；運算放大器IC1B的輸出端7與電壓調(diào)整電路上的二極管VD103相接，且運算放大器的輸入端腳上連接電容C107電阻R109后接其反相輸入端6，反饋比較電壓信號給運算放大器；所述的充放電控制電路板的電路上二極管VD102的兩端電壓加到運算放大器IC1B的同相輸入端，電阻R112兩端的壓降，加到運算放大器IC1B的反相輸入端，與基準(zhǔn)電壓比較，其差值經(jīng)放大后，又經(jīng)IC1A放大，驅(qū)動調(diào)整管MOSFET1，將鋰電池的充電電流穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)，穩(wěn)定電流在800mA，在鋰電池充電時充足后，電壓調(diào)整電路使充電電路B+、b-端電路輸出恒定電壓4.2V，穩(wěn)壓二極管VD2組成電壓基準(zhǔn)電路及由電阻R101與二極管VD103組成的電壓采樣電路，運算放大器IC1A和調(diào)整管MOSFET1組成調(diào)整電路部分，采樣電壓與基準(zhǔn)電壓經(jīng)運算放大器IC1A比較并放大后，驅(qū)動串聯(lián)的電阻R102、調(diào)整管MOSFET1，使鋰電池的充電電壓穩(wěn)定在4.2V。
所述的過充電、過放電、短路保護電路板的電路，包含鋰電池保護集成電路IC301，充、放電控制管MOSFET2，內(nèi)含兩只N溝道的MOSFET，電阻R301、R302、R303，電容C301、C302；單體鋰電池接在B+和B-之間的兩端子，電池組從P+與P-輸出電壓，B+與P+、B-與P-經(jīng)充電控制管MOSFET后連線相接；在B+與P+的連線上接電阻R301電容C301B-，從電阻R301與電容C301之間抽頭接集成電路IC301的VCC腳5，電容C301至B-之間抽頭接集成電路IC301的GND腳6，其上的CS腳2串聯(lián)電阻R302接P-，在B-與P-之間，B-接充、放電控制管MOSFET2的管腳3，P-接其管腳2，MOSFET2的管腳1接集成電路IC301的OD腳1，MOSFET2的管腳4接集成電路IC301的OC腳3；電阻R303與電容C302并聯(lián)后接B-及集成電路IC301的CS腳2上；充電過程中，鋰電池電壓超過額定值-4.35V時，集成電路IC301的OC腳輸出信號使充電控制管MOSFET2關(guān)斷，鋰電池立即停止充電；放電過程中，鋰電池的電壓降到額定值2.30V時，集成電路IC301的OD腳輸出信號使放電控制管MOSFET2關(guān)斷，鋰電池立即停止放電；集成電路IC301的CS腳為電流檢測腳，輸出短路時，充放電控制管MOSFET2的導(dǎo)通壓降劇增，CS腳電壓迅速升高，其IC301輸出信號使充放電控制管MOSFET2迅速關(guān)斷；從而實現(xiàn)過充電、過放電、過電流保護。
本實用新型提供的自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈與背景技術(shù)相比較；首先，采用了亮度高，用電省的半導(dǎo)體照明燈。半導(dǎo)體照明燈具有高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、易維護等顯著特點，是國際上公認的最有可能進入普通照明領(lǐng)域的新型固態(tài)冷光源。能夠滿足礦燈要求的半導(dǎo)體照明燈所需工作電流約為200～350mA，僅為目前礦燈用白熾燈泡的30％～50％，這樣不僅可以節(jié)約70％～50％的電能，更重要的是可以選用容量更小的蓄電池。滿足11小時照明要求的電池容量可由8Ah減小到4Ah，這樣會使鋰電池組的成本價格可大大下降。另外，在帽燈內(nèi)部加入了充放電控制和保護系統(tǒng)，提高礦燈的安全性能。并且使其能夠利用現(xiàn)有的充電架充電，節(jié)省投資。同時，為了進一步提高鋰電池的安全性能，鋰電池可以選用安全性能較好的聚合物鋰電池。
半導(dǎo)體照明燈是一種新型照明用冷光源。目前，發(fā)光效率已達到25-35lm/w，最高可達到60lm/w，遠遠高于白熾燈，和鹵鎢燈相當(dāng)。這種冷光源照明燈非?？煽?，壽命可達5萬小時，可用12年以上。亮度為普通發(fā)光管的10-20倍。市售功率型半導(dǎo)體照明燈的正向壓降大多為3～3.8V，由于低壓供電，因此無電弧產(chǎn)生，安全性較好。目前，根據(jù)要求的亮度不同，功率型半導(dǎo)體照明燈的正向電流可達到150mA-1000mA。礦用帽燈用的1W半導(dǎo)體照明燈的工作電流只有350mA，只有目前白熾燈的1/2。按礦工每天照明10小時計算，每只礦燈一天節(jié)約能量為350mA×10h＝3500mAh。帽燈工作電壓為4V，因此每只帽燈每天節(jié)約的電能為4V×3500mAh＝14Wh。全國500萬礦工每天節(jié)約的電能將達到14Wh×5000000＝70000kWh。礦燈用半導(dǎo)體照明燈的工作電流約為350mA，兩端承受的電壓約為3.3V，大約有1W功耗。半導(dǎo)體照明燈上加星形散熱器，有效地散去半導(dǎo)體照明燈產(chǎn)生的熱量，確保了半導(dǎo)體照明燈安全工作。
因此，本實用新型自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，具有體積較小，重量輕，使用壽命長，維護工作量小，使用安全等優(yōu)點?？稍诟鞣N礦井內(nèi)使用。
四

圖1是自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈的側(cè)示意圖；圖3是半導(dǎo)體照明礦用帽燈的燈頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是半導(dǎo)體照明燈恒流源驅(qū)動電路示意圖；圖5是電源負極控制的線性充電電路示意圖；圖6是過充電、過放電、短路保護電路板的電路示意圖；圖7和圖8是帶星型散熱器半導(dǎo)體照明燈示意圖；圖9和圖10是聚光罩結(jié)構(gòu)示意圖；圖11和圖12是反射器結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施方式
圖1和圖2所示，自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈。由礦用帽燈頭1、電纜線2及充電電池3三部分組成；圖3所示，礦用帽燈頭包括外殼101，燈泡為帶散熱片半導(dǎo)體照明燈102，反射器103，鏡片104與扣蓋105；以及外殼內(nèi)裝在燈前裝一個聚光罩106，外殼內(nèi)半導(dǎo)體照明燈后裝的充放電控制的電路板107。充電電池為聚合物鋰電池，充電電池包括底殼201，殼內(nèi)的電池202，電池上蓋203，上蓋內(nèi)固定的電纜線卡204，用螺釘固定在底殼上部的電池蓋片205，及在底殼內(nèi)蓋片下面裝的過充電、過放電、短路保護電路板206。
所述的半導(dǎo)體照明燈是用固定電壓驅(qū)動，或者用恒流源驅(qū)動。圖4所示，半導(dǎo)體照明燈恒流源驅(qū)動電路。由電阻R8與二極管VD1組成基準(zhǔn)電壓電路；連接分壓電阻R6、R7，并接到運算放大器IC1的同相輸入端3，運算放大器IC1的端腳1串電阻R5接調(diào)整管MOSFET的腳1，MOSFET的腳2與電阻R8之間接半導(dǎo)體照明燈LED，MOSFET的腳3接IC1反相輸入端2，及連接并聯(lián)電阻R1、R2、R3，并接低電位B-及IC1反相輸入端4，二極管VD1與電阻R7并聯(lián)后也接IC1腳4，組成采樣電路；IC1腳8與驅(qū)動電路電阻R8及半導(dǎo)體照明燈LED相接，輸入電壓B+連接基準(zhǔn)電路與運算放大器IC1的電路上有開關(guān)S1；MOSFET的腳2與腳3之間接限流電阻R4；采樣電路的采樣電壓加到運算放大器IC1的反相輸入端2、腳4，與基準(zhǔn)電壓比較，其誤差經(jīng)運算放大器放大后，驅(qū)動調(diào)壓管MOSFET1使半導(dǎo)體照明燈LED發(fā)光；當(dāng)流過半導(dǎo)體照明燈的電流發(fā)生變化時，采樣電壓也發(fā)生變化，運算放大器的輸入誤差電壓變化，運算放大器的輸出電壓也變化，從而使半導(dǎo)體照明燈驅(qū)動電路的電流為恒定。
聚合物鋰電池具有體積小，重量輕，安全性能較好等優(yōu)點，但是充電要求與原來礦燈的鉛酸電池充電架的特性差別較大。為了利用原有充電架對鋰電池礦燈充電，在礦燈燈頭內(nèi)加裝了電源負極控制的線性充電電路板，即半導(dǎo)體照明燈后裝的充放電控制的電路板107。
圖5所示，電源負極控制的線性充電電路。由電壓電流基準(zhǔn)電路、電壓調(diào)整電路及電流限制電路組成；它由5V電源供電。
電壓電流基準(zhǔn)電路含有電阻R103、R106、R107、R108、R111，電容C103、C104、C105，二極管VD101、穩(wěn)壓二極管VD102；電阻R107接電源+5V，并串聯(lián)電阻R108接至電阻R111及電阻R103上，電阻R111接地，并且在電阻R107上連接穩(wěn)壓管VD102后與電阻R111相連；電阻R106與R107并聯(lián)連接二極管VD101后接地，電容C103與電阻R106及二極管VD101并聯(lián)，電容C104與電阻R107并聯(lián)；電容C105與電阻R111并聯(lián)；電阻R103為電壓電流基準(zhǔn)電路輸出，并接電壓調(diào)整電路中的運算放大器IC1A的反相輸入端2；電壓調(diào)整電路包括電阻R101、R102、R103、R104、電容C106、二極管VD103、運算放大器IC1A、調(diào)整管MOSFET1、半導(dǎo)體照明LED，電阻R101接充電端子B-并與二極管VD103串聯(lián)，組成電壓采樣電路；并且連接電流限制電路運算放大器IC1B輸出端腳7；在電阻R101與二極管VD103抽頭，取電壓信號，接至運算放大器IC1A同相輸入端3，運算放大器IC1A的端腳8接電源+5，端腳4接地gnd，輸出端腳1串聯(lián)電阻R102接調(diào)整管MOSFET1腳1；MOFET1腳2串聯(lián)半導(dǎo)體照明燈LED后接充電端子B-，MOSFET1腳3接采樣三只并聯(lián)電阻R112，其電阻R112的另一端接地gnd；在運算放大器輸出端1上抽頭串聯(lián)電阻R104與電容C106后接至反相輸入端2，將運算放大器的輸出電壓反饋；而電流限制電路包括并聯(lián)電阻R112、R109、R110、電容C107及運算放大器IC1B，電阻R110與三只并聯(lián)電阻R112及調(diào)整管MOSFET1腳3相連，并且與運算放大器IC1B反相輸入端6相接，運算放大器IC1B同相輸入端5與電壓電流基準(zhǔn)電路上的電阻R106與二極管VD101之間的抽頭相接；運算放大器IC1B的輸出端7與電壓調(diào)整電路上的二極管VD103相接，且運算放大器的輸入端腳上連接電容C107電阻R109后接其反相輸入端6，反饋比較電壓信號給運算放大器；所述的充放電控制電路板的電路上二極管VD102的兩端電壓加到運算放大器IC1B的相同輸入端，電阻R112兩端的壓降，加到運算放大器IC1B的反相輸入端，與基準(zhǔn)電壓比較，其差值經(jīng)放大后，又經(jīng)IC1A放大，驅(qū)動調(diào)整管MOSFET1，將鋰電池的充電電流穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)，穩(wěn)定電流在800mA，在鋰電池充電時充足后，電壓調(diào)整電路使充電電路B+、b-端電路輸出恒定電壓4.2V，穩(wěn)壓二極管VD2組成電壓基準(zhǔn)電路電阻R101與二極管VD103組成的電壓采樣電路，運算放大器IC1A和調(diào)整管MOSFET1的調(diào)整電路部分，采樣電壓與基準(zhǔn)電壓經(jīng)運算放大器IC1A比較并放大后，驅(qū)動串聯(lián)調(diào)整管MOSFET1，使鋰電池的充電電壓穩(wěn)定在4.2V。
根據(jù)礦燈充電架國家標(biāo)準(zhǔn)，充電架輸出電壓應(yīng)穩(wěn)定在5V±0.1V。采用半導(dǎo)體照明燈后，最大工作電流只有350mA，達到11小時照明時間所需電池的容量只有4Ah。這樣采用2/10C充電速率時，充電電流只有800mA。選用額定工作電流為5A的MOSFET1作串聯(lián)調(diào)整元件，工作過程中串聯(lián)調(diào)整元件最大壓降較小，不加散熱器，串聯(lián)調(diào)整元件也不會損壞。
圖6所示，過充電、過放電、短路保護電路板的電路。過充電、過放電、短路保護電路包含鋰電池保護集成電路IC301，充、放電控制管MOSFET2，內(nèi)含兩只N溝道的MOSFET，電阻R301、R302、R303，電容C301、C302；單體鋰電池接在B+和B-之間的兩端子，電池組從P+與P-輸出電壓，B+與P+、B-與P-經(jīng)充電控制管MOSFET后連線相接；在B+與P+的連線上接電阻R301電容、C301后接B-，從電阻R301與電容C301之間抽頭接集成電路IC301的VCC腳5，電容C301至B-之間抽頭接集成電路IC301的GND腳6，其上的CS腳2串聯(lián)電阻R302接P-，在B-與P-之間，B-接充、放電控制管MOSFET2的管腳3，P-接其管腳2，MOSFET2的管腳1接集成電路IC301的OD腳1，MOSFET2的管腳4接集成電路IC301的OC腳3；電阻R303與電容C302并聯(lián)后接B-及集成電路IC301的CS腳2上；充電過程中，鋰電池電壓超過額定值-4.35V時，集成電路IC301的OC腳輸出信號使充電控制管MOSFET2關(guān)斷，鋰電池立即停止充電；放電過程中，鋰電池的電壓降到額定值2.30V時，集成電路IC301的OD腳輸出信號使放電控制管MOSFET2關(guān)斷，鋰電池立即停止放電；集成電路IC301的CS腳為電流檢測腳，輸出短路時，充放電控制管MOSFET2的導(dǎo)通壓降劇增，CS腳電壓迅速升高，其IC301輸出信號使充放電控制管MOSFET2迅速關(guān)斷；從而實現(xiàn)過充電、過放電、過電流保護。
圖7和圖8所示，帶星型散熱器半導(dǎo)體照明燈。半導(dǎo)體照明燈102的散熱片為星型散熱器。
礦工采礦時，礦燈必須具有一定的照射角度和照射距離，為了達到一定的照射距離，在半導(dǎo)體照明燈前加了聚光罩。圖9和圖10所示為聚光罩，由罩體1061、罩體上的凸鏡1062組成。在罩體的底部設(shè)有定位的銷1063。此外為了達到更遠的照射距離和一定的照射角度，對原有礦燈的光反射器進行了技術(shù)改進，圖11和圖12所示為反射器，其外形結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有礦用帽燈中的結(jié)構(gòu)基本相同。
本實用新型提供的自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈中采用的鋰電池充電控制電路與鋰電池過充電、過放電、過電流保護電路主要元器件如下1、二極管VD1 IN41482、穩(wěn)壓二極管VD2 TL431C3、二極管VD103 11DQ104、運算放大器IC1A LM3585、運算放大器IC1B LM3586、調(diào)壓管MOSFET1 IRFLML24027、鋰電池保護集成電路IC301 已有專用產(chǎn)品DWO18、充放電控制管MOSFET2 IRF730權(quán)利要求1.一種自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，由燈頭(1)、電纜線(2)及充電電池(3)組成；燈頭包括外殼(101)、外殼內(nèi)裝的燈泡(102)、反射器(103)、以及扣在外殼上的鏡片(104)與扣蓋(105)；充電電池包括底殼(201)、殼內(nèi)的電池(202)、電池上蓋(203)及電纜線卡(204)、用螺釘固定在底殼上部的電池蓋片(205)；其特征在于a、所述的燈頭的燈泡為帶散熱片半導(dǎo)體照明燈，其燈前裝有一個聚光罩(106)，并在燈外殼內(nèi)半導(dǎo)體照明燈后裝有充放電控制的電路板(107)；b、所述的充電電池為鋰電池，在底殼內(nèi)蓋片下面裝有過充電、過放電、短路保護電路板(206)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，其特征在于所述的半導(dǎo)體照明燈是用固定電壓驅(qū)動，或者用恒流源驅(qū)動；由電阻R8與二極管VD1組成基準(zhǔn)電壓電路；連接分壓電阻R6、R7，并接到運算放大器IC1的同相輸入端3，運算放大器IC1的端腳1串電阻R5接調(diào)整管MOSFET的腳1，MOSFET的腳2與電阻R8之間接半導(dǎo)體照明燈LED；MOSFET的腳3接IC1反相輸入端2，及連接并聯(lián)電阻R1、R2、R3，并接低電位B-及IC1反相輸入端4，二極管VD1與電阻R7并聯(lián)后也接IC1腳4，組成采樣電路；IC1腳8與驅(qū)動電路電阻R8及半導(dǎo)體照明燈LED相接，輸入電壓B+連接基準(zhǔn)電路與運算放大器IC1的電路上有開關(guān)S1；MOSFET的腳2與腳3之間接限流電阻R4；采樣電路的采樣電壓加到運算放大器IC1的反相輸入端2、4，與基準(zhǔn)電壓比較，其誤差經(jīng)運算放大器放大后，驅(qū)動調(diào)壓管MOSFET使半導(dǎo)體照明燈LED發(fā)光；當(dāng)流過半導(dǎo)體照明燈的電流發(fā)生變化時，采樣電壓也發(fā)生變化，運算放大器的輸入誤差電壓變化，運算放大器的輸出電壓也變化，從而使半導(dǎo)體照明燈驅(qū)動電路的電流為恒定；開關(guān)S1不需要照明時，該開關(guān)斷開，恒流驅(qū)動電路的電源中斷，不消耗電池的能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，其特征在于所述的充放電控制的電路板的電路為電源負極控制的線性充電電路，由電壓電流基準(zhǔn)電路、電壓調(diào)整電路及電流限制電路組成；它由5V電源供電；電壓電流基準(zhǔn)電路含有電阻R103、R106、R107、R108、R111，電容C103、C104、C105，二極管VD101、穩(wěn)壓二極管VD102；電阻R107接電源+5V，并串聯(lián)電阻R108接至電阻R111及電阻R103上，電阻R111接地，并且在電阻R107上連接穩(wěn)壓管VD102后與電阻R111相連；電阻R106與R107并聯(lián)連接二極管VD101后接地，電容C103與電阻R106及二極管VD101并聯(lián)，電容C104與電阻R107并聯(lián)；電容C105與電阻R111并聯(lián)；電阻R103為電壓電流基準(zhǔn)電路輸出，并接電壓調(diào)整電路中的運算放大器IC1A的反相輸入端2；電壓調(diào)整電路包括電阻R101、R102、R103、R104、電容C106、二極管VD103、運算放大器IC1A、調(diào)整管MOSFET1、半導(dǎo)體照明LED，電阻R101接充電端子B-并與二極管VD103串聯(lián)，組成電壓采樣電路；并且連接電流限制電路運算放大器IC1B輸出端腳7；在電阻R101與二極管VD103抽頭，取電壓信號，接至運算放大器IC1A同相輸入端3，運算放大器IC1A的端腳8接電源+5，端腳4接地gnd，輸出端腳1串聯(lián)電阻R102接調(diào)整管MOSFET1腳1；MOFET1腳2串聯(lián)半導(dǎo)體照明燈LED后接充電端子B-，MOSFET1腳3接采樣三只并聯(lián)電阻R112，其電阻R112的另一端接地gnd；在運算放大器輸出端1上抽頭串聯(lián)電阻R104與電容C106后接至反相輸入端2，將運算放大器的輸出電壓反饋；而電流限制電路包括并聯(lián)電阻R112、R109、R110、電容C107及運算放大器IC1B；電阻R110與三只并聯(lián)電阻R112及調(diào)整管MOSFET1腳3相連，并且與運算放大器IC1B反相輸入端6相接，運算放大器IC1B同相輸入端5與電壓電流基準(zhǔn)電路上的電阻R106與二極管VD101之間的抽頭相接；運算放大器IC1B的輸出端7與電壓調(diào)整電路上的二極管VD103相接，且運算放大器的輸入端腳上連接電容C107電阻R109后接其反相輸入端6，反饋比較電壓信號給運算放大器；所述的充放電控制電路板的電路上二極管VD102的兩端電壓加到運算放大器IC1B的同相輸入端，電阻R112兩端的壓降，加到運算放大器IC1B的反相輸入端，與基準(zhǔn)電壓比較，其差值經(jīng)放大后，又經(jīng)IC1A放大，驅(qū)動調(diào)整管MOSFET1，將鋰電池的充電電流穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)，在鋰電池充電時充足后，電壓調(diào)整電路使充電電路B+、b-端電路輸出恒定電壓4.2V，穩(wěn)壓二極管VD2組成電壓基準(zhǔn)電路及由電阻R101與二極管VD103組成的電壓采樣電路，運算放大器IC1A和調(diào)整管MOSFET1組成調(diào)整電路部分，采樣電壓與基準(zhǔn)電壓經(jīng)運算放大器IC1A比較并放大后，驅(qū)動串聯(lián)的電阻R102、調(diào)整管MOSFET1，使鋰電池的充電電壓穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，其特征在于所述的過充電、過放電、短路保護電路板的電路，包含鋰電池保護集成電路IC301，充、放電控制管MOSFET2，內(nèi)含兩只N溝道的MOSFET，電阻R301、R302、R303，電容C301、C302；單體鋰電池接在B+和B-之間的兩端子，電池組從P+與P-輸出電壓，B+與P+、B-與P-經(jīng)充電控制管MOSFET后連線相接；在B+與P+的連線上接電阻R301電容C301B-，從電阻R301與電容C301之間抽頭接集成電路IC301的VCC腳5，電容C301至B-之間抽頭接集成電路IC301的GND腳6，其上的CS腳2串聯(lián)電阻R302接P-，在B-與P-之間，B-接充、放電控制管MOSFET2的管腳3，P-接其管腳2，MOSFET2的管腳1接集成電路IC301的OD腳1，MOSFET2的管腳4接集成電路IC301的OC腳3；電阻R303與電容C302并聯(lián)后接B-及集成電路IC301的CS腳2上；充電過程中，鋰電池電壓超過額定值-4.35V時，集成電路IC301的OC腳輸出信號使充電控制管MOSFET2關(guān)斷，鋰電池立即停止充電；放電過程中，鋰電池的電壓降到額定值2.30V時，集成電路IC301的OD腳輸出信號使放電控制管MOSFET2關(guān)斷，鋰電池立即停止放電；集成電路IC301的CS腳為電流檢測腳，輸出短路時，充放電控制管MOSFET2的導(dǎo)通壓降劇增，CS腳電壓迅速升高，其IC301輸出信號使充放電控制管MOSFET2迅速關(guān)斷；從而實現(xiàn)過充電、過放電、過電流保護。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，其特征在于所述的帶半導(dǎo)體照明燈(102)的散熱片為星型散熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，其特征在于所述的聚光罩(106)由罩體(1061)、罩體上的凸鏡(1062)組成；在罩體的底部設(shè)有定位的銷(1063)。
專利摘要本實用新型提供了自帶充放電控制與保護系統(tǒng)的半導(dǎo)體照明礦用帽燈，由燈頭1、電纜線2及充電電池3組成；燈頭包括外殼101、外殼內(nèi)裝的燈泡102、反射器103、以及扣在外殼上的鏡片104與扣蓋(105)；充電電池包括底殼201、殼內(nèi)的電池202、電池上蓋203及電纜線卡204、用螺釘固定在底殼上部的電池蓋片205；其特點是a.燈頭的燈泡為帶散熱片半導(dǎo)體照明燈，其燈前裝有一個聚光罩106，并在燈外殼內(nèi)半導(dǎo)體照明燈后裝有充放電控制的電路板107與電路；b.充電電池為鋰電池，在底殼內(nèi)蓋片下面裝有過充電、過放電、短路保護電路板206與電路。具有體積較小，重量輕，使用壽命長，維護工作量小，使用安全等優(yōu)點。可在各種礦井內(nèi)的使用。
文檔編號F21L4/00GK2676015SQ20042000222
公開日2005年2月2日 申請日期2004年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月9日
發(fā)明者許福貴, 王鴻麟, 賈留寶, 范龍來 申請人:山西光宇電源有限公司