[发明专利]便携式照明装置、控制给负载供电的方法及控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明装置，特别是涉及一种便携式照明装置、控制给负载供电的方法和控制器。 

背景技术

图1所示为现有技术的一种电源系统100的框图。电源系统100包括第一电源（例如，适配器102）和第二电源（例如，电池110）。电源系统100还包括直流-直流（direct-current to direct current，简称DC-DC）转换器104、充电器106、开关103、开关105以及负载（例如，发光二极管，Light Emitting Diode，简称LED108）。适配器102耦合于交流电源（例如，220V市电电压），并将交流电源输出的交流电压转换为直流电压V_AD。 

在操作中，当开关103接通且开关105断开时，电源系统100工作在电池充电过程中。适配器102以直流电压V_AD对电池110充电，并同时对LED108供电。充电器106向电池110提供合适的充电电能。DC-DC转换器104接收直流电压V_AD，并向LED108提供调整后的电能。当开关105闭合，且开关103断开时，电池110经由DC/DC转换器104向LED108供电。 

然而，在电源系统100中存在两条电源链。一条电源链包括充电器106，另一条电源链包括DC-DC转换器104。这两条电源链增加了电源系统100的功耗，进而降低了系统的功率效率。两条电源链也增加了电源系统100的复杂性。此外，由于同时使用了充电器106和DC/DC转换器104，使印制电路版（print circuit board，简称PCB）的尺寸增加，进而增加了电源系统100的成本。 

传统的便携式照明装置，例如，家用手电筒，一般采用白炽灯来照明。近年来，发光二极管（light emitting diode，简称LED）逐渐发展为液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称LCD）背光、家用照明灯具及街灯的光源。由于LED相较于白炽灯具有较佳的发光效率及较长的使用寿命， 故使用LED作为手电筒的光源亦逐渐普遍。 

传统的手电筒需要电池供电。然而，在打开手电筒的瞬间，施加至灯的突波将会损害灯，进而降低灯的使用寿命。最常见的解决方式是在灯与电池间加入限流电阻。然而，新增电阻所增加的功耗会缩短电池寿命。 

LED在导通发光时，通常会有一介于3.2V至4.0V的正向电压。一个家用碱性电池通常提供1.5V电压。因此，需要至少3个碱性电池才能对LED供电。图7A所示为现有技术的一种手电筒的驱动电路700的结构示意图。驱动电路700使用3个串联的碱性电池所形成的电池组710作为驱动电路700的电源。每个碱性电池提供1.5V电压。电池组710通过开关720提供能量以驱动LED730。LED730在导通发光时具有3.2V的正向电压和100mA的导通电流。驱动电路700包括设于LED730与电池组710之间的限流电阻740（例如，13欧姆）。 

在操作中，限流电阻740的功耗约为0.13瓦特，而在LED730的功耗约为0.32W。由此可知，LED730的功耗仅为电池组710提供功率的71%。换言之，电池组710提供的部分能量浪费在了限流电阻740上。因此，电池组710需要供应更多的能量，以维持LED730的亮度，这将缩短电池组710的使用寿命。 

若LED730受制造过程或其他因素影响，在导通时具有4.0V的正向电压，则流经LED730的电流约为38.5mA，约等于额定电流（例如，100mA）的38.5%。相应地，LED730的亮度降为预期亮度（亦即流经LED730的电流等于额定电流）的38.5%。若将该限流电阻740的阻值由13欧姆改为5欧姆，虽然可使正向电压为4.0V的LED730的亮度达到预期亮度（即流经LED730的电流为100mA），但对于其他正向电压较低（例如，3.2V）的LED，则可能产生过流现象，使得流经这些LED的电流增加（例如，约为260mA），由此，缩短了这些LED的使用寿命。 

图7B所示为图7A所示现有技术的驱动电路700的性能图750。现有技术的驱动电路700利用三个1.5V碱性电池配合限流电阻以驱动额定电流为100mA的LED。如性能图750所示，使用现有技术的驱动电路700的电池寿命约为100分钟。