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CN111256054B - 便携式照明装置 - Google Patents

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CN111256054B CN201911037586.8A CN201911037586A CN111256054B CN 111256054 B CN111256054 B CN 111256054B CN 201911037586 A CN201911037586 A CN 201911037586A CN 111256054 B CN111256054 B CN 111256054B
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Abstract

一种便携式照明装置，该装置包括壳体、由壳体支撑的光源、以及位于壳体内并耦合到所述光源的碱性电池。所述碱性电池被配置为向所述光源提供驱动电流，并且所述光源的强度取决于该驱动电流。所述便携式照明装置还包括位于所述壳体内并耦合到所述光源和所述碱性电池的电子处理器。所述电子处理器被配置为监测所述碱性电池的电压，并执行斜升算法以基于所述碱性电池的所述电压控制所述驱动电流。

Description

便携式照明装置
技术领域
本发明涉及照明装置。更具体地，本发明涉及具有可调光输出的便携式照明装置。
背景技术
现有技术中诸如手电筒的照明装置一般用于照明。这些装置通常包括由电源选择性供电的光源。
发明内容
在一个实施例中，便携式照明装置包括限定中心纵向轴线的壳体、耦合到所述壳体的夹子、由所述壳体支撑的光源、以及位于所述壳体内并耦合到所述光源的电源。所述壳体包括多个纵向延伸的表面，这些表面围绕中心纵向轴线以不同的角度布置，以在搁置在支撑表面上时沿各个方向引导来自光源的光。所述夹子可相对于所述壳体绕所述中心纵向轴线旋转，以在搁置在支撑表面上时用作支架。
在另一实施例中，便携式照明装置包括壳体、由所述壳体支撑的光源、位于所述壳体内并耦合到所述光源的电源、以及位于壳体内并耦合到所述光源和所述电源的控制器。所述控制器可操作以执行斜升算法和/或斜降算法，以基于所述电源中的剩余电荷控制所述光源输出的光强度。
在一个实施例中，便携式照明装置包括壳体、由壳体支撑的光源、以及位于壳体内并耦合到光源的电源。电源被配置为向光源提供驱动电流，并且光源的强度取决于驱动电流。便携式照明装置还可包括位于壳体上的致动器和位于壳体内并连接到光源、电源和致动器的电子处理器。电子处理器被配置为确定致动器已被致动，响应于确定致动器已被致动而确定光源的第一操作模式，测量电源的电压，通过将电源的电压与关联于第一操作模式的预定阈值进行比较而确定是否在第一操作模式中操作光源，并响应于确定电源的电压小于预定阈值而控制驱动电流以在第二操作模式中操作光源，其中第二操作模式的驱动电流小于第一操作模式的驱动电流。第一操作模式可以是高模式，第二操作模式可以是低模式。第一操作模式可以是低模式，第二操作模式可以是关闭模式。电子处理器可以被配置为通过控制脉冲宽度调制(PWM)占空比来控制驱动电流，该占空比控制电源何时向光源提供驱动电流。光源可包括至少一个发光二极管。
在另一实施例中，便携式照明装置包括壳体、由壳体支撑的光源、以及位于壳体内并耦合到光源的电源。电源被配置为向光源提供驱动电流，并且光源的强度取决于驱动电流。便携式照明装置还可包括电子处理器，该电子处理器位于壳体内并耦合到光源和电源。电子处理器可以被配置为测量电源的电压，确定电源的电压小于第一预定阈值，控制驱动电流以低电流操作模式操作光源，确定是否电源的电压大于第二预定阈值，其中第二预定阈值低于第一预定阈值，响应于确定电源电压大于第二预定阈值而增加驱动电流，确定驱动电流是否增加到大于或等于光源的高电流操作模式的驱动电流，并且响应于确定驱动电流已增加到大于或等于光源的高电流操作模式的驱动电流，控制驱动电流以在高电流操作模式下操作光源。电子处理器还可以被配置为响应于确定驱动电流没有增加到大于或等于光源的高电流操作模式的驱动电流，重复以下步骤：延迟预定时间段，确定电源电压是否大于第二预定阈值，响应于确定电源电压大于第二预定阈值而进一步增加驱动电流，以及确定驱动电流是否增加为大于或等于光源的高电流操作模式的驱动电流。电子处理器可以被配置为响应于确定电源的电压小于第二预定阈值，控制驱动电流以在低电流操作模式下操作光源而不增加驱动电流。便携式照明设备可以包括位于壳体上并且耦合到电子处理器的致动器，其中电子处理器可以被配置为响应于确定致动器已被致动而确定光源的选定操作模式。电子处理器可以被配置为通过控制脉冲宽度调制(PWM)占空比来控制驱动电流，该占空比控制电源何时向光源提供驱动电流。电源可包括至少一个碱性电池。
在另一实施例中，便携式照明装置包括壳体、由壳体支撑的光源、以及位于壳体内并耦合到光源的电源。电源可以被配置为向光源提供驱动电流，并且光源的强度取决于驱动电流。便携式照明装置可包括位于壳体内并耦合到光源和电源的电子处理器。电子处理器可以被配置为测量电源的电压，基于电源的电压确定驱动电流阈值，将驱动电流控制为第一值，确定驱动电流是否大于驱动电流阈值，并且响应于确定驱动电流小于驱动电流阈值，重复以下步骤：增加驱动电流，延迟预定时间段，并确定驱动电流的增加后的值是否大于驱动电流阈。电子处理器还可以被配置为响应于确定驱动电流的增加后的值大于驱动电流阈值，停止增加驱动电流并控制驱动电流为增加后的值以操作光源。驱动电流的第一值可以对应于光源的低电流操作模式和光源的关闭模式之一。电子处理器可以被配置为通过控制脉冲宽度调制(PWM)占空比来控制驱动电流，该占空比控制电源何时向光源提供驱动电流。
在另一实施例中，便携式照明装置包括壳体、由壳体支撑的光源、以及位于壳体内并耦合到光源的电源，其中电源被配置为向光源提供驱动电流。光源的强度取决于驱动电流。便携式照明装置还可包括电子处理器，该电子处理器位于壳体内并连接到光源和电源。电子处理器可以被配置为控制驱动电流以在选定的操作模式下操作光源，监测电源的电压，响应于确定电源电压大于断电阈值，确定电源的电压是否小于断电阈值，重复以下步骤：降低驱动电流，延迟预定时间段，确定电源电压是否小于断电阈值。电子处理器还可以被配置为响应于确定电源的电压小于断电阈值，控制驱动电流以停止向光源提供驱动电流以关闭光源。电子处理器还可以被配置为通过减小控制电源何时向光源提供驱动电流的脉冲宽度调制(PWM)占空比来减小驱动电流。所重复的降低驱动电流、延迟预定时间段以及确定电源电压是否小于断电阈值的步骤可以包括在多个时间阶段上斜降驱动电流，其中电子处理器被配置为减小驱动电流，使得驱动电流在每个时间阶段结束时达到相应的预定值。在多个时间阶段的最后阶段期间，电子处理器可以被配置为控制驱动电流保持在恒定值，直到电源的电压小于断电阈值。在多个时间阶段的最后阶段期间，电子处理器可以被配置为监测由电源提供给光源的驱动电流，控制驱动电流脉冲宽度调制(PWM)占空比保持恒定，直到所监测的驱动电流小于低驱动电流阈值，并且响应于确定所监测的驱动电流小于低驱动电流阈值，控制驱动电流以停止向光源提供驱动电流关掉光源。便携式照明装置还可包括致动器，该致动器位于壳体上并耦合到电子处理器。电子处理器可以被配置为通过以下方式控制驱动电流以在所选择的操作模式下操作光源：控制所述驱动电流以在低电流操作模式下操作光源，延迟预定时间段，基于致动器被致动而确定所选择的光源的操作模式，测量电源的电压，基于所选择的光源的操作模式和电源的电压确定驱动电流的起始值，并控制驱动电流成为起始值。所选择的操作模式可以是高电流操作模式，并且电子处理器可以被配置为通过以下方式控制驱动电流以斜升到高电流操作模式：测量电源的电压，确定电源的电压是小于第一预定阈值，控制驱动电流以在低电流操作模式下操作光源，确定电源的电压是否大于第二预定阈值，其中第二预定阈值低于第一预定阈值，响应于确定电源的电压大于第二预定阈值而增加驱动电流，确定驱动电流是否已增加到大于或等于高电流操作模式的驱动电流，以及响应于确定驱动电流已增加到大于或等于光源的高电流操作模式的驱动电流，控制驱动电流以在高电流操作模式下操作光源。电子处理器可以被配置为响应于确定驱动电流没有增加到大于或等于光源的高电流操作模式的驱动电流，重复以下步骤：延迟预定时间段，确定电源电压是否大于第二预定阈值，响应于确定电源电压大于第二预定阈值，进一步增加驱动电流，并确定驱动电流是否增加为大于或等于光源的高电流操作模式的驱动电流。
在另一实施例中，便携式照明装置包括壳体、由壳体支撑的光源、以及位于壳体内并耦合到光源的碱性电池，其中碱性电池被配置为向光源提供驱动电流，光源的强度取决于驱动电流。便携式照明装置还可包括位于壳体内并耦合到光源和碱性电池的电子处理器。电子处理器可以被配置为监测碱性电池的电压，并且执行斜升算法以基于碱性电池的电压来控制驱动电流。
在另一个实施例中，便携式照明装置包括壳体、由壳体支撑的光源、以及位于壳体内并耦合到光源的碱性电池，其中碱性电池被配置为向光源提供驱动电流，光源的强度取决于驱动电流。便携式照明装置还可包括位于壳体内并耦合到光源和碱性电池的电子处理器。电子处理器可以被配置为监测光源已经操作的时间，并且执行斜降算法以基于光源已经操作的时间来控制驱动电流。
通过考虑详细描述和附图，本公开的其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是包括光源的便携式照明装置的透视图。
图2是移除了电池盖的照明装置的端部透视图。
图3是以第一配置的位于支撑表面上的照明装置的透视图。
图4是以第二配置的位于支撑表面上的照明装置的透视图。
图5是沿图1的剖面线5-5截取的照明装置的剖视图。
图6是移除了光源的透镜的照明装置的透视图。
图7A-7B示出了磁性附接到磁性表面的照明装置的配置。
图8是照明装置的分解图，示出了磁性元件。
图9是照明装置的另一个分解图。
图10是示出操作照明装置的方法的流程图。
图11是示出操作根据一个实施例的照明装置的斜升算法的方法的流程图。
图12是示出操作根据一个实施例的照明设备的斜降算法的方法的流程图。
图13是示出操作照明设备的斜降算法的另一种方法的流程图。
图14是示出在基于所选择的照明设备的操作模式设置初始驱动电流之后操作斜降算法的另一种方法的流程图。
图15是当照明设备在HIGH模式下操作时在执行图14的斜降算法期间的LED电流的曲线图。
图16是当照明设备在LOW模式下操作时在执行图14的斜降算法期间的LED电流的曲线图。
图17是根据一个示例实施例的照明装置的框图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应该理解，本申请不限于以下描述中阐述的或者在以下附图中示出的构造细节和部件布置。该申请能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。而且，应该理解，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应该被认为是限制性的。
本文使用的“包括”和“包含”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目。本文使用的“由......组成”及其变体的使用意味着仅包括其后列出的项目及其等同物。除非另有说明或限制，否则术语“安装”，“连接”，“支撑”和“耦合”及其变型广泛用于包括直接和间接安装，连接，支撑和连接。
如本文所述，诸如“前”，“后”，“侧”，“顶部”，“底部”，“上方”，“下方”，“向上”，“向下”，“向内”的术语。“向外”旨在便于描述本申请的照明装置，并且不旨在将应用的结构限制于任何特定的位置或方向。
图1示出了便携式照明装置100(例如个人泛光灯或手电筒)包括壳体105、光源110、电源按钮115和夹子120。壳体105具有大致细长的立方体形状并且具有矩形或者方形截面。壳体105限定了延伸穿过壳体105的相对端的中心纵向轴线A。在其他实施例中，壳体105可以被配置为其他几何形状。壳体105支撑并包围照明装置100的其他部件。
参见图2，壳体105包括位于照明装置100一端的电池盖125。电池盖125可通过锁定机构130选择性地从壳体105的其余部分移除。在所示实施例中，锁定机构130是卡口式锁定机构，允许电池盖125通过顺时针或逆时针扭转运动(例如，沿箭头135的方向)可拆卸地连接到壳体105。当连接到壳体105的其余部分时，电池盖125包围用于为照明装置100供电的电源145(例如，电池或电池组)。电池盖125还包括偏置元件140。在所示实施例中。但是，偏置元件140是螺旋弹簧，但是也可以或另外使用其他类型的偏置元件。当电池盖125经由锁定机构130联接到壳体105时，偏置元件140压缩并沿着纵向轴线A在电源145上施加力。该力有助于将电源145与壳体105内的电触点保持适当的电连接，以操作光源110。
参见图3，壳体105还包括围绕纵向轴线A布置的多个纵向延伸表面105A、105B、105C、05D。表面105A-105D大致平行于纵向轴线A延伸并在角部区域150处相遇以形成壳体105的细长的长方体形状。在所示的实施例中，角部区域150被配置为沿着四个纵向边缘中的每一个设置在壳体105上的倾斜边缘，所述纵向边缘平行于纵向轴线A。表面105A-105D定向为相对于彼此的不同角度处，以在不同方向上支撑照明装置100。例如，照明装置100可以位于支撑表面(例如，桌子)上，其中表面105A-105D中的不同的一个搁置在支撑表面上，以在各个方向上引导来自光源110的光。尽管图示的壳体105包括以不同角度布置的四个纵向延伸表面105A-105D，但是在其他实施例中，壳体105可包括更少或更多的纵向延伸表面。
图5示出了包括照明装置100的各种内部照明部件。壳体105围绕载体160，载体160容纳电源145。壳体105通过螺纹紧固件180(例如，螺钉)围绕载体160保持在一起。在其他实施例中，其他合适的紧固装置(例如搭扣配合壳体部件和/或粘合剂)可用于组装壳体105。
如图5、6和9所示，光源110由壳体105支撑并且配置成在垂直于纵向轴线A的向外方向上发光。在其他实施例中，光源100可以沿着纵向轴线A或相对于壳体105的各种其他方向发光。光源110包括透镜165和多个发光元件170。在本实施例中，透镜165是透明的注塑成型塑料件，其带有光增强发光元件170发射的光的透射的折射率。在其他实施例中，可以使用其他材料作为透镜165以实现不同的折射率和不同的透射因子。
图示的发光元件170是发光二极管(LED)。在所示实施例中，光源110包括设置在印刷电路板(PCB)175上的五个LED 170(如图6所示)。在其他实施例中，光源110可包括更少或更多的发光元件和/或可以包括不同类型的发光元件(例如，荧光灯泡，白炽灯泡等)。例如，在一些实施例中，照明装置100可以是仅包括一个LED的个人手电筒。在本实施例中，LED170以相对恒定的电流或电压同步驱动。在其他实施例中，LED 170可以单独驱动并且使用可变电流或电压。
PCB 175由电源145供电，并且将来自电源145的可变驱动电流提供给LED 170。在一些实施例中，PCB 175包括配置成产生驱动LED 170的脉冲宽度调制(PWM)信号。控制器可操作以根据用户通过电源按钮115选择的操作模式(例如，HIGH模式，LOW模式等)改变PWM占空比(duty cycle)以调节LED 170的强度。在其他实施例中，PCB或其他合适的电路可以产生不同类型的信号或驱动电流，以在不同模式下为LED 170供电。此外，控制器可操作以实现光优化控制算法，该算法监测电源145中的剩余电压，然后将其用于控制回路中以实现能够由电源145的当前放电状态支持的流明输出(lumen output)。将在以下描述中更详细地描述控制器和控制算法的细节。
图9示出了设置在透镜165和PCB 175之间的反射器235。该反射器会聚或发散由LED 175发射的光，使得照明装置100可以实现期望的强度和输出光束角。在各种实施例中可以改变反射器235的特性以实现不同的光输出特性。
参见图1和9，电源按钮115由壳体105支撑并设置在开关240上方。开关240电耦合在电源145和光源110(更具体地，光源110的PCB 175)之间。当按下电源按钮115时，电源按钮115致动开关240以选择照明装置100的操作模式。然后，所选择的操作模式被电传输并临时存储在PCB 175中。基于存储的操作模式，PCB 175执行控制算法以利用来自电源145的驱动电流驱动LED 175。当按下电源按钮115时，照明装置100在OFF(关闭)模式、HIGH(高)模式、LOW(低)模式和返回到OFF模式之间循环。如果电源按钮115持续按下超过预定时间的延长时间段，则无论操作周期中的当前模式或下一模式如何，照明设备都将退出到OFF模式。
如图3和4所示，夹子120可旋转地连接到壳体105。夹子120可操作以夹到各种物体(例如，带子等)上，以为照明装置100提供附加的便携性和便利性。当壳体105搁置在纵向延伸表面105A-105D中的一个上时(参见图3)，夹子120可围绕纵向轴线A旋转以提供增加的稳定性和结构支撑作为照明装置100的支架。夹子120还具有基本上平坦的部分155，当夹子120(而不是纵向延伸表面105A-105D中的一个)相对于壳体105旋转以搁置在支撑表面上(见图4)时，该部分155用作支架或搁置表面。在该位置，夹子120独立于纵向延伸表面105A-105D支撑照明装置100的整个重量，允许照明装置100在通过夹子120支撑的同时旋转并且从光源110在由用户指定的、由夹子120相对于壳体105的位置确定的不同角度发光。
如图7A、7B和8所示，照明装置100还包括两个磁性元件185A、185B。第一磁性元件185A是设置在壳体105的与光源110相对的一侧上的侧磁体。第二磁性元件185B是设置在电池盖125中的盖磁体。磁性元件185A、185B能够磁化并吸引磁性面190。因此，磁性面185允许照明装置100以各种取向方便地安装到磁性表面190上。在一些实施例中，可以省略第一磁性元件185A、第二磁性元件185B或两者。
图8是照明装置100的磁性元件185A、185B的分解图。第一磁性元件185A包括侧磁体盖205、第一磁体210和侧磁化器215。侧面化器215是在第一磁体210中布置磁畴的永磁体，使得第一磁体210中的磁场增加。侧磁体盖205构造成将第一磁体210和侧磁化器215覆盖并保持在照明装置100的壳体105内。同样，第二磁性元件185B包括盖磁体盖220、第二磁体225和盖磁化器230。盖磁化器230是在第二磁体225中布置磁畴的永磁体，使得第二磁体225中的磁场增加。盖磁体盖220构造成将第二磁体225和盖磁化器230覆盖并保持在照明装置100的电池盖125内。盖205、220可以由比磁体210、225相对更软的材料(例如塑料或弹性材料)制成，使得盖205、220不会损坏磁性元件185A、185B所附着的表面。
图17是根据一个示例实施例的照明装置100的框图。如图17所示，照明装置100包括电子处理器1705、存储器1710、电源145、光源110和开关240。电子处理器1705电耦合到照明装置100的各个部件并包括向照明装置100的部件提供电力、操作控制和保护的电气部件和电子部件。在一些实施例中，除此之外，电子处理器1705包括处理单元230(例如微处理器、微控制器、或者其他合适的可编程设备)、存储器、输入单元和输出单元。此外，电子处理器1705的处理单元尤其可以包括控制单元、算术逻辑单元(“ALU”)和多个寄存器244。在一些实施例中，电子处理器1705在半导体(例如，现场可编程门阵列[“FPGA”]半导体)芯片上部分或全部地实现，该芯片例如为通过寄存器传输级(“RTL”)设计过程开发的芯片。
在一些实施例中，存储器1710包括例如程序存储区域和数据存储区域。程序存储区和数据存储区可以包括不同类型存储器的组合，例如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)(例如，动态RAM[“DRAM”]、同步DRAM[“SDRAM”]等)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、闪存、硬盘、SD卡或其他合适的磁、光、物理或电子存储设备。电子处理器1705电耦合到存储器1710并执行能够存储在存储器1710的RAM中(例如，在执行期间)、存储器1710的ROM(例如，通常永久地)、或另一种非暂时性计算机可读介质(例如另一存储器或磁盘)内的指令。电子处理器1705被配置为从存储器检索并执行与本文描述的控制过程、算法和方法有关的指令等。电子处理器1705还被配置为在存储器1710上存储信息，诸如与照明装置100的各种模式相对应的电流阈值和电压阈值。
在一些实施例中，电源145耦合到电子处理器1705并且向电子处理器1705发送电力。在一些实施例中，电源145包括有源和无源部件的组合(例如，降压控制器、电压转换器、整流器、滤波器等)，以调节或控制提供给电子处理器1705和/或光源110的功率。在一些实施例中，电源145被配置为基于从电子处理器1705接收的用于控制光源110的强度的控制信号而向光源110提供驱动电流。换句话说，光源110的强度取决于从电源145接收的驱动电流(即功率)。例如，电子处理器1705被配置为通过检测开关240的状态的变化来检测电源按钮115的用户致动。基于检测到的用户致动，电子处理器1705确定光源110的操作模式(例如，高电流操作模式、低电流操作模式、关闭模式等)。然后，电子处理器1705控制电源145以向光源提供对应于所选操作模式的驱动电流。在一些实施例中，电子处理器1705被配置为通过控制脉冲宽度调制(PWM)占空比来控制由电源145提供给光源110的驱动电流，该占空比控制电源145何时向光源110提供驱动电流。
在一些实施例中，图17中所示的部件中的一个或多个可以位于PCB 175上。在一些实施例中，图17所示的部件中的一个或多个可以位于照明装置100的壳体105内或其上的其他位置。在一些实施例中，照明装置100包括比图17中所示的部件更多、更少或不同的部件。例如，照明设备100可以另外包括显示器以指示照明设备100的操作模式。作为另一个示例，照明设备100可以包括测量由光源330吸取的电流(即，驱动电流)和/或电源315的电压的电流和/或电压传感器。
图10是示出根据一个示例实施例的由电子处理器1705执行的操作照明装置100的方法300的流程图。当电子处理器1705通过检测到开关240的状态变化来确定电源按钮115已被按下时(框300)，电子处理器1705测量电源145中剩余的电荷(即，电源145的电压)(框310)。然后将测量的剩余电荷与预定阈值进行比较(框315)，以确定照明装置100是否能够在由电源按钮115选择的操作模式下操作(框320)。例如，电源145的剩余电荷可以指示电源145是否能够提供所需量的驱动电流以在所选择的操作模式下操作光源110。如果照明装置100的所选操作模式需要具有超过预定阈值的相应电源电压的驱动电流，则电子处理器1705切换到在操作周期中需要较低驱动电流的下一模式。例如，当电源145中剩余的电荷(即，电源145的电压)不足以支持所选HIGH模式或所选LOW模式的驱动电流时，电子处理器1705从HIGH模式切换到LOW模式或从LOW模式切换到OFF模式。换句话说，电子处理器1705响应于确定(在框315)的电源145的电压小于预定阈值，控制驱动电流以在不同于所选操作模式的较低电流操作模式下操作光源110(在框320)。另一方面，当确定电源145的电压大于或等于对应于所选操作模式的驱动电流的预定阈值时(在框315)，电子处理器1705控制驱动电流以在所选择的操作模式下操作光源110(在框320)。
在一些实施例中，电源145包括由载体160容纳的一个或多个碱性电池(参见图9)。当电池部分耗尽时，碱性化学物质改变并增加电源145的内部阻抗。因此，当试图从部分耗尽的电源145汲取全部功率时，照明装置100会经历大的压降。虽然电源145可能仍然具有例如剩余的50％的电荷，但是由于增加的内部阻抗所产生的大的压降可能导致照明装置100由于电源145中剩余的电荷减少到预定阈值以下而过早地进入LOW模式(参见图10的框315)，这不期望地降低了光源110输出的光的强度并缩短了HIGH模式下的操作时间。
在一些实施例中，代替尝试最初从部分耗尽的电源145汲取全部功率，电子处理器1705执行斜升算法400，如图11所示，当电源145部分耗尽时，递增地增加传送到LED 170的驱动电流。利用这样的布置，光源110输出的光能够基于电源145的剩余电荷而被更有效地控制。这种控制可以延长电源145的寿命并且通过避免光源110输出的光强度的不期望的降低，可以改善照明装置100的性能。
参照图11，当电子处理器1705通过检测到开关240的状态变化确定电源按钮115已被按下时(框405)，电子处理器1705执行斜升算法400并在产生PWM信号以向LED 170提供基本恒定的驱动电流/电压之前，测量电源145内的剩余电量(框410)。如果电源145中测量的剩余电荷高于第一电压阈值(例如，2.5V)，则表示在电源145中剩余超过50％的剩余电量(决定415)，LED 170以高驱动电流(例如，820mA)驱动，以使照明设备100在HIGH模式下操作(框420)。斜升算法400重复框410-420以维持在HIGH模式下的操作，直到电源145中测量的剩余电荷不再高于第一电压阈值。当电源145中的剩余电荷下降到低于第一电压阈值或者最初确定为低于第一电压阈值时(在框415处)，电源145被认为是部分耗尽的。响应于电子处理器1705的该确定(框415)，电子处理器1705将由电源145提供给LED 170的驱动电流控制为低驱动电流(例如，165mA)以在“平稳(plateau)”状态下操作(框425)。
在“平稳”状态下，再次测量电源145中的剩余电荷(框430)。如果电源145中测量的剩余电荷不高于低于第一电压阈值的第二阈值(例如，2.3V)(判定435)，则电源145耗尽太多而不能合理地提供高驱动照明装置100在HIGH模式下操作所需的电流。因此，斜升算法400重复框425-430以维持“平稳”状态的操作。另一方面，如果测量的电源145中的剩余电量高于第二电压阈值(判定435)，则驱动电流增加(框440)，并且电子处理器1705控制电源145以增加的驱动电流驱动LED 170(在框443处)。然后，电子处理器1705确定增加的驱动电流是否小于对应于HIGH模式的高驱动电流(在框445)。当驱动电流低于高驱动电流时(框445)，电子处理器1705重复框425至445，直到驱动电流增加到等于或大于高驱动电流(判定445)为止，此时照明设备100在HIGH模式下操作(框420)。换句话说，当确定电源145被部分耗尽时，电子处理器1705将提供给光源110的驱动电流从LOW模式的低驱动电流逐渐增加到HIGH模式的高驱动电流。通过递增地增加部分耗尽的电源145的驱动电流，斜升算法400与电源按钮115的模式选择操作一起工作，以避免上述大的压降并且抑制照明装置100过早地下降从HIGH模式到LOW模式。
在另一个实施例中，照明设备100执行如图12所示的斜升算法500。当电子处理器1705通过检测到开关240的状态变化确定电源按钮115已被按下时(框505)，电子处理器1705将电源145提供到LED 170的驱动电流控制为低驱动电流，而无论电源145中可用的剩余电荷如何，使得照明装置100在LOW模式下操作(框510)。电子处理器1705随后测量电源145中的剩余电荷(框515)。基于测量的剩余电荷，电子处理器1705确定照明设备100可合理地实现的最大光输出，并基于所选择的光输出确定驱动电流阈值(框520)。换句话说，电子处理器1705基于测量的电源145的电压，确定驱动电流阈值(在框520)。例如，电子处理器1705可以访问存储器1710中的查找表，该查找表包括用于电源145的多个电压或电压范围的相应驱动电流阈值。在一些实施例中，查找表包括相应的光源110的多个最大光输出值的驱动电流阈值。作为另一个例子，电子处理器1705可以被编程为使用电源145的测量电压作为存储的公式中的变量，该公式用于计算驱动电流阈值。
继续对方法500的说明，只要提供用于驱动LED 170的当前驱动电流不超过驱动电流阈值(判定525)，斜升算法500就增加当前驱动电流(框530)并且用增加的驱动电流驱动LED 170(框535)，以便增加由照明装置100发射的光的强度。重复判定525和框530-535，直到提供给驱动LED 170的当前驱动电流超过驱动电流阈值(框525)，表示实现了所选择的最大光输出。此时，斜升算法500停止增加驱动电流并用当前驱动电流驱动LED 170以维持所确定的最大光输出(框540)。通过执行方法500，电子处理器1705将提供给光源110的驱动电流从LOW模式的低驱动电流递增地增加到可由电源145基于其测量的剩余电荷合理地提供的更高驱动电流。这种控制可以避免上述的大的压降，并且阻止照明装置100由于电源145部分耗尽而过早地从HIGH模式下降到LOW模式。
在斜升算法500的备选实施例中，图5的框510可以被排除。例如，在最初按下电源按钮115之后(框505)，电源145中的剩余电荷被测量(框515)，并用于选择最大光输出以及在提供驱动电流以驱动LED 170之前确定驱动电流阈值(框520)。.在这样的实施例中，与LOW模式相反，照明装置100允许从OFF模式斜升发射的光强度。
应当理解，在一些实施例中，斜升算法400、500可以以预定数量的步长(例如，十步)递增地增加驱动电流，使得每一步的执行使驱动电流增加预定的安培数(例如，100mA)。在其他实施例中，斜升算法400、500可以执行连续函数增加，使得驱动电流随着时间以零或无限数量的步长连续增加。在斜升算法400、500中增加驱动电流的其他方法可以实现相同的目的，并且在此不详尽地详述。另外，尽管未在图1和图2中的单独的框中示出，参照图12和13，在一些实施例中，电子处理器1705在用增加的驱动电流驱动LED 170(框443和535)和将驱动电流与阈值进行比较(框445和525)之间延迟预定时间段(例如，十毫秒、五十毫秒、五百毫秒等)。
根据一些实施例，照明设备100还可以实现斜降算法。斜降算法可以由电子处理器1705实现，以根据时间、电源145中的剩余电荷、或者根据时间及剩余电荷来缓慢减小驱动电流和光源110的相应流明输出。在设定稳定的驱动电流(例如根据上述的斜升算法400、500中的一个进行设置)并且照明装置100根据稳定的驱动电流操作预定的时间段之后，照明装置100可以执行斜降算法直到达到断电电压阈值。在一些实施例中，照明装置100的断电电压阈值是2.8V。
图13是说明由电子处理器1705实施的斜降算法600的一个实施例的流程图，该算法600根据时间来减小由电源145提供给光源110的驱动电流。在照明设备100实现由电源按钮115选择的操作模式或者执行加速算法400或500的最高可能流明输出之后，电子处理器1705实现斜降算法600(框605)。电子处理器1705最初将驱动电流保持相对短的预定时间段(例如，四十五秒)(框610)，在此期间，提供给LED 170的PWM信号的占空比根据由先前执行的算法400或500确定的斜升驱动电流而被保持在恒定的高百分比(例如，如果选择并实现HIGH模式，则为100％)。在初始时间段已经过去之后，电子处理器1705通过减小提供给LED170的PWM占空比的百分比来减小驱动电流(框615)。电子处理器1705控制电源145以用减小的驱动电流驱动LED 170(框620)。电子处理器1705测量电源145中的剩余电荷(框625)，并将电源145中的剩余电荷与断电阈值进行比较(判定630)。如果测量的剩余电荷低于断电阈值(例如，2.8V)，则电源145已经耗尽超过合理的操作范围，并且作为响应，电子处理器1705控制电源145停止提供驱动电流，光源110将相应地停止输出光(即，在OFF模式下操作)(框635)。否则，电子处理器1705重复框615-625和判定630，直到电源145中测量的剩余电荷低于断电阈值，并且作为响应，关闭照明装置100(框635)。
通过重复框615-630，电子处理器1705在相对长的时间间隔(例如，五分钟、六十分钟等)内减小提供给光源110的驱动电流，使得光输出的光源110的强度逐渐降低。尽管未在图13中示出，但在一些实施例中，电子处理器1705在利用减小的驱动电流驱动LED 170(框620)与将减小的驱动电流与断电阈值进行比较(框630)之间可延迟预定时间段(例如，30秒、1分钟、5分钟等)。在一些实施例中，电子处理器1705在多个时间阶段(例如如以下示例所述，具有五个时间阶段)上减小提供给光源110的驱动电流(通过重复框615-630)。例如，电子处理器1705被配置为减小驱动电流，使得驱动电流在每个时间阶段结束时达到相应的预定值。继续该示例，电子处理器1705可以在时间段的开始确定当前驱动电流，并且可以在时间段结束时确定期望的减小的驱动电流。然后，电子处理器1705可以确定驱动电流将减少的次数和每次减小驱动电流的量，以在每个时间阶段结束时达到期望的减小的驱动电流。
在斜降算法600的示例实现中，斜降过程被分成五个时间阶段。在第一时间阶段，电子处理器1705将提供的驱动LED 170的驱动电流维持在100％PWM占空比下达90秒的时间段(框610)。换句话说，电子处理器1705控制驱动电流以使光源110在HIGH模式下操作90秒。在第二时间阶段中，驱动电流在3.7分钟的时间间隔内减小到47.0％PWM占空比(框615)，并且LED 170由驱动电流驱动(框620)。例如，电子处理器1705可以每30秒递进地将PWM占空比减小大约11％，直到PWM占空比为47％。在PWM占空比达到47％时，电子处理器1705将PWM占空比保持在47％，直到该时间阶段结束(即，直到3.7分钟已经过去)。作为另一示例，电子处理器1705在时间阶段开始时将PWM占空比从100％减小到47％，并且在第二时间阶段的持续时间内将PWM占空比保持在47％，使得LED 170在3.7分钟内通过47.0％PWM驱动电流被驱动。在该时间间隔期间，电子处理器1705测量电源145中的剩余电荷(框625)并将测量的剩余电荷与2.8V的断电阈值进行比较(判定630)。如果在3.7分钟内任何时间在电源145中测量的剩余电荷降至2.8V以下，则电子处理器1705控制电源145停止向光源110提供驱动电流，这将使照明装置100进入OFF模式(框635)。否则，照明装置100进入第三阶段，其中对于第三时间阶段重复类似于上述第二时间阶段的斜降过程。在第三时间阶段中，驱动电流在20分钟的时间间隔内进一步减小到20.6％PWM占空比(框615)，使得LED 170在第三阶段结束时以20.6％PWM驱动电流驱动或者在第三时间阶段的持续时间内以20.6％PWM驱动电流驱动(框620)。测量电源145中的剩余电荷(框625)并将其与2.8V的断电阈值进行比较(判定630)，以确定照明装置100是否应进入OFF模式(框635)。如果电源145中的剩余电荷在第三时间阶段结束时仍然高于断电阈值(判定630)，则照明装置100进入第四时间阶段。在第四阶段，电子处理器1705在4.8分钟的时间间隔内减小PWM占空比(框615)，直到在第四时间阶段结束时或在第四时间阶段的持续时间内以125mA的驱动电流驱动LED 170(框620)。只要在电源145中测量的剩余电荷(框625)不低于断电阈值(判定630)，电子处理器1705将通过进入第五时间阶段继续执行斜降算法600并保持通电状态。在第五时间阶段，电子处理器1705控制PWM占空比以将驱动电流维持在125mA(框620)，直到测量的剩余电荷达到断电阈值(判定630)，从而关闭照明装置100，作为响应(框635)。应当理解，在斜降算法600的上述示例中详述的时间阶段的数量、PWM百分比和电流值、时间值以及断电阈值是示例，并且在其他实施例中可以变化。
图14示出了另一个斜降算法700，其中在基于时间及所监测的提供给LED 170的驱动电流对驱动电流进行斜降之前，电子处理器1705基于由电源按钮115选择的操作模式确定要传送到LED 170的初始驱动电流。在通过检测开关240的状态变化从电源按钮115的用户输入确定照明设备100的操作模式之后(框705)，电子处理器1705控制驱动电流以通过低电流操作模式(例如，100mA的驱动电流)操作光源110(框710)。在短暂延迟(例如，50毫秒)之后，电子处理器1705测量电源145中的剩余电荷(框715)。基于测量的剩余电荷和照明装置100的所选操作模式，电子处理器1705确定要传送到LED 170的初始驱动电流(框720)。
例如，当通过电源按钮115选择HIGH模式时，如果电源145中测量的剩余电荷大于2.9V，则电子处理器1705将驱动电流控制为820mA(例如，通过控制PWM信号，该PWM信号控制电源145何时向光源110提供电力，如上所述)。如果电源145中测量的剩余电荷在2.8V和2.9V之间，则电子处理器1705将驱动电流控制为500mA。如果电源145中测量的剩余电荷在2.7V和2.8V之间，则电子处理器1705将驱动电流控制为400mA。如果在电源145中测量的剩余电荷在2.5V和2.7V之间，则电子处理器1705将驱动电流控制为300mA。如果电源145中测量的剩余电荷低于2.5V，则电子处理器1705将驱动电流控制为250mA，直到电源145降至断电电压(例如，1.75V)以下，此时电子处理器1705控制照明装置100关闭。
另一方面，当通过电源按钮115选择LOW模式时，如果电源145中测量的剩余电量大于2.3V，则电子处理器1705将驱动电流控制为300mA。否则，如果电源145中测量的剩余电荷低于2.3V，则电子处理器1705将驱动电流控制为180mA，直到电源145降至断电电压(例如，1.75V)以下，此时电子处理器1705控制照明设备100关闭。
一旦由电子处理器1705确定并设置初始驱动电流(框720)，电子处理器1705就对驱动电流进行斜降(框725)，例如，可根据时间以及所监测的被传递到LED 170驱动电流。在一些实施例中，电子处理器1705以与上面参考图13所述的类似方式对驱动电流进行斜降。例如，当初始驱动电流对应于HIGH模式或LOW模式中的任一个时，电子处理器1705可以在四个时间阶段的过程中使驱动电流斜降。然而，与如上所述基于所监测的电源145的电压关闭照明装置100不同(图13的框630)，在算法700的最后时间阶段期间，电子处理器1705可以保持PWM占空比(其将驱动电流控制在恒定值)，直到监测的驱动电流降低到低驱动电流阈值(例如130mA)以下。在一些情况下，尽管PWM占空比保持在恒定值，但由于电源145的部分耗尽，可能发生驱动电流的这种降低。图15和16示出了根据图14的框725的上述说明的电子处理器1705斜降驱动电流的示例。
图15示出了当照明装置100在HIGH模式下操作时在执行斜降算法700期间的LED电流(即，驱动电流)的曲线图。在第一时间阶段805中，电子处理器1705将所提供的驱动LED170的驱动电流维持在820mA达45秒的时间段。换句话说，电子处理器1705控制驱动电流以使光源110在HIGH模式下操作45秒。在第二时间阶段810中，电子处理器1705在大约5分钟的时间间隔内将提供给LED 170的驱动电流从820mA减小到410mA。在第三时间阶段815中，电子处理器1705在大约16-17分钟的时间间隔内将提供给LED 170的驱动电流从410mA减小到273mA。在第四时间阶段820中，电子处理器1705在大约16-17分钟的时间间隔内将提供给LED 170的驱动电流从273mA减小到205mA。在执行第四时间阶段820之后，电子处理器1705重复计算并监测传送到LED 170的驱动电流。如果电子处理器1705确定传送到LED 170的驱动电流低于低驱动电流阈值(例如，130mA)的点825。电子处理器1705控制电源145停止向光源110提供驱动电流以关闭光源110。
图16类似于图15，但示出了当照明装置100在LOW模式而不是HIGH模式下操作时在执行斜降算法800期间的LED电流的曲线图。在第一时间阶段830中，电子处理器1705将所提供的驱动LED 170的驱动电流维持在300mA达45秒的时间段。换句话说，电子处理器1705控制驱动电流以使光源110以LOW模式操作45秒。在第二时间阶段835中，电子处理器1705在大约63分钟的时间间隔内将提供给LED 170的驱动电流从300mA减小到150mA。在第三时间阶段840中，电子处理器1705在大约63分钟的时间间隔内将提供给LED 170的驱动电流从150mA减小到100mA。在第四时间阶段845中，电子处理器1705在大约97分钟的时间间隔内将提供给LED 170的驱动电流从100mA减小到75mA。在执行第四时间阶段845之后，电子处理器1705重复计算并监测传送到LED 170的驱动电流。如果电子处理器1705确定传送到LED 170的驱动电流低于低驱动电流阈值(例如，50mA)的点850。电子处理器1705控制电源145停止向光源110提供驱动电流以关闭光源110。
在图15和图16的示例中，电子处理器1705可以以与上面关于图13的时间阶段描述的相同方式或类似方式减小每个时间阶段中的驱动电流。也类似于图13的说明，应当理解，在斜降算法700的上述示例中详细描述的时间阶级的数量、PWM百分比和电流值、时间值以及低驱动电流阈值是示例并且可以在其他实施例中变化的。
在本实施例中，特定状态的驱动电流可根据包括先前状态的驱动电流和当前状态期间经过的时间的公式计算。本领域技术人员应该理解，其他公式、计算或斜降间隔可以在本文未详尽公开的其他实施例中实现。
在替代实施例中，电子处理器1705可以以逐步减小的驱动电流驱动LED 170，直到达到指定的“平稳”阈值，之后驱动电流保持恒定。一旦驱动电流达到指定的“平稳”阈值并且不再减小，则连续测量电源145中的剩余电荷并将其与低电压阈值(例如，最大电荷的10％)进行比较。如果测量的剩余电荷低于低电压阈值，则电子处理器1705降低指定的“平稳”阈值并开始再次降低驱动电流直到达到新的“平稳”阈值。随后，驱动电流在该新的“平稳”阈值处保持恒定。再次重复测量电源中的剩余电荷并将其与预定的断电阈值(例如，2.8V)进行比较。如果测量的剩余电量低于断电阈值，则照明装置100将转到OFF模式。断电阈值可以根据诸如照明装置100使用的电源145的特性之类的因素在不同实施例中变化。
应当理解，类似于上面详述的斜升算法400、500，斜降算法600和/或700也可以以预定步数、零步或无限步逐步地减小驱动电流。基于除时间和/或剩余电荷之外的因素来实现斜降算法600的其他方法也可以实现相同的目的，并且在此不详尽地详述。
在一些实施例中，其他类型的电池(例如锂离子电池)可以用作电源145.在这样的实施例中，仍然可以采用类似的斜升算法，即使锂离子化学物质可能不会经历与碱性化学物质一样大的压降。此外，应当理解，可以在上述斜升算法400中使用其他附加电压阈值以进一步控制照明设备100的操作。照明设备100还可以包括在本文中未详尽详述的其他实施例中的附加部件来实现相同的目的，且不会偏离本申请的教导。

Claims (14)

1.一种便携式照明装置，包括：
壳体；
光源，由所述壳体支撑；
电源，位于所述壳体内并耦合到所述光源，其中所述电源被配置为向所述光源提供驱动电流，并且所述光源的强度取决于所述驱动电流；
其特征在于，所述便携式照明装置还包括：
电子处理器，位于所述壳体内并耦合到所述光源和所述电源，其中所述电子处理器被配置为：
测量所述电源的电压；
确定所述电源的所述电压大于第一预定阈值；
响应于确定所述电源的所述电压大于所述第一预定阈值，控制所述驱动电流以在高电流操作模式下操作所述光源，其中，所述高电流操作模式下的所述驱动电流被设置为高驱动电流值；
确定所述电源的所述电压小于所述第一预定阈值；
响应于确定所述电源的所述电压小于所述第一预定阈值，控制所述驱动电流，在低电流操作模式下操作所述光源；
确定所述电源的所述电压是否大于第二预定阈值，其中所述第二预定阈值低于所述第一预定阈值；
响应于确定所述电源的所述电压大于所述第二预定阈值，增大所述驱动电流；
确定所述驱动电流是否被增大到大于或等于所述光源的高电流操作模式的所述驱动电流；以及
响应于确定所述驱动电流已增大到大于或等于所述光源的所述高电流操作模式的所述驱动电流，控制所述驱动电流以在所述高电流操作模式下操作所述光源。
2.根据权利要求1所述的便携式照明装置，其中所述电子处理器被配置为：
响应于确定所述驱动电流没有增加到大于或等于所述光源的所述高电流操作模式的所述驱动电流，重复以下步骤：
推迟一段预定的时间；
确定所述电源的所述电压是否大于所述第二预定阈值；
响应于确定所述电源的所述电压大于所述第二预定阈值，进一步增加所述驱动电流；以及
确定所述驱动电流是否被增加到大于或等于所述光源的所述高电流操作模式的所述驱动电流。
3.根据权利要求1所述的便携式照明装置，其中所述电子处理器被配置为：响应于确定所述电源的所述电压小于所述第二预定阈值，控制所述驱动电流在不增加所述驱动电流的情况下以在所述低电流操作模式操作所述光源。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的便携式照明装置，其中，所述电子处理器被配置为通过控制脉冲宽度调制占空比来控制所述驱动电流，所述脉冲宽度调制占空比控制所述电源何时向所述光源提供所述驱动电流。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的便携式照明装置，其中，所述光源包括至少一个发光二极管。
6.一种便携式照明装置，包括：
壳体；
由所述壳体支撑的光源；以及
电源，位于所述壳体内并耦合到所述光源，其中所述电源被配置为向所述光源提供驱动电流，并且所述光源的强度取决于所述驱动电流；
其特征在于，所述便携式照明装置还包括：
电子处理器，位于所述壳体内并耦合到所述光源和所述电源，其中所述电子处理器被配置为：
测量所述电源的电压；
确定所述电源的所述电压小于第一预定阈值；
控制所述驱动电流，在低电流操作模式下操作所述光源；
确定所述电源的所述电压是否大于第二预定阈值，其中所述第二预定阈值低于所述第一预定阈值；
响应于确定所述电源的所述电压大于所述第二预定阈值，增加所述驱动电流；
确定所述驱动电流是否被增加到大于或等于所述光源的高电流操作模式的所述驱动电流；以及
响应于确定所述驱动电流已增加到大于或等于所述光源的所述高电流操作模式的所述驱动电流，控制所述驱动电流以在所述高电流操作模式下操作所述光源。
7.根据权利要求6所述的便携式照明装置，其中所述电子处理器被配置为：
响应于确定所述驱动电流没有增加到大于或等于所述光源的所述高电流操作模式的所述驱动电流，重复以下步骤：
推迟一段预定的时间；
确定所述电源的所述电压是否大于所述第二预定阈值；
响应于确定所述电源的所述电压大于所述第二预定阈值，进一步增加所述驱动电流；以及
确定所述驱动电流是否被增加到大于或等于所述光源的所述高电流操作模式的所述驱动电流。
8.根据权利要求6所述的便携式照明装置，其中所述电子处理器被配置为，响应于确定所述电源的所述电压小于所述第二预定阈值，控制所述驱动电流在不增加所述驱动电流的情况下以在所述低电流操作模式操作所述光源。
9.根据权利要求6所述的便携式照明装置，还包括致动器，所述致动器位于所述壳体上并且耦合到所述电子处理器，其中所述电子处理器被配置为响应于确定所述致动器已经被致动而确定所述光源的所选操作模式。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的便携式照明装置，其中所述电子处理器被配置为通过控制脉冲宽度调制占空比来控制所述驱动电流，所述脉冲宽度调制占空比控制所述电源何时向所述光源提供所述驱动电流。
11.根据权利要求6至9中任一项所述的便携式照明装置，其中所述电源包括至少一个碱性电池。
12.一种便携式照明装置，包括：
壳体；
由所述壳体支撑的光源；以及
电源，位于所述壳体内并耦合到所述光源，其中所述电源被配置为向所述光源提供驱动电流，并且所述光源的强度取决于所述驱动电流，所述光源被配置为HIGH模式和LOW模式，所述HIGH模式下的驱动电流高于所述LOW模式；
其特征在于，所述便携式照明装置还包括：
电子处理器，位于所述壳体内并耦合到所述光源和所述电源，其中所述电子处理器被配置为：
确定所述便携式照明装置的致动器已被致动；
响应于确定所述致动器已被致动，控制所述光源在LOW模式下操作，无需尝试初始控制所述光源在HIGH模式下操作，以及通过以下方式执行斜升算法：测量所述电源的电压；
根据所述电源的所述电压，确定驱动电流阈值；
控制所述驱动电流为第一值；
确定所述驱动电流是否大于所述驱动电流阈值；
响应于确定所述驱动电流小于所述驱动电流阈值，重复以下步骤：
增加所述驱动电流；
延迟预定的时间段；以及
确定所述驱动电流的增加后的值是否大于所述驱动电流阈值，
响应于确定所述驱动电流的所述增加后的值大于所述驱动电流阈值，停止增加所述驱动电流并控制所述驱动电流为增加后的值以操作所述光源。
13.根据权利要求12所述的便携式照明装置，其中所述驱动电流的所述第一值对应于所述光源的LOW模式和所述光源的关闭模式之一。
14.根据权利要求12或13所述的便携式照明装置，其中所述电子处理器被配置为通过控制脉冲宽度调制占空比来控制所述驱动电流，所述脉冲宽度调制占空比控制所述电源何时向所述光源提供所述驱动电流。
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