[发明专利]用于便携式照明设备的改进电路及便携式可充电电子设备

说明书

本申请是2008年8月7日提交的申请号为200780004912.4的题为“用于便携式照明设备的改进电路及便携式可充电电子设备”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是2004年12月7日递交的在先待审的美国专利申请11/007,771的部分继续申请。

技术领域

本发明涉及一种便携式电子设备，包括如手电筒的手持便携式照明设备及其电路。

背景技术

各种手持或便携式照明设备，包括手电筒的设计，是现有技术中已知的。手电筒通常包括具有正负电极的一节或多节干电池。在某些设计中，电池被串联放置在可用于把持手电筒的筒体或外壳的电池腔内。往往从一个电池电极开始、经由和一个电极或灯泡电耦合的传导装置来形成一个电路。在经过灯泡之后，该电路继续经过与所述传导装置电接触的灯泡的第二个电极，所述传导装置进而与电池的另一个电极电接触。白炽灯泡包括一个灯丝。通常，该电路包括一个用来断开或闭合电路的开关。在采用白炽灯泡的情况下，启动所述开关以闭合该电路能够使电流流过灯泡和灯丝，从而发光。

传统的手电筒使用一个机械开关来“打开”手电。这是通过使两个触点机械连接并允许电流从电池的正极端经由灯泡流回电池的负极端来实现的。机械开关的一个缺点在于，它们容易磨损和破裂，并且以物理方式接通和断开电路的元件容易发生氧化。机械开关也不允许以自动的或受控的模式开启和关闭手电。

传统手电筒的另一个缺点是，当它们被开启时，其立刻使得大量电流从电池流过灯丝，从而对灯丝造成很大压力。这种电涌的发生是由于当灯丝很冷时，灯丝的电阻非常低。

重要的是，灯丝是一段导线，它最初起到短路的作用。当灯丝加热直至达到发光点时，形成了灯丝电阻。因此，当手电筒最初被开启时，电流量比灯泡被设计用来应付流经灯泡的电流所承受的电流量要大得多。尽管在这一短暂阶段的电涌超过了灯泡的设计极限，但该短暂阶段的持续时间非常短，足以使灯泡大体上能够经受住这种电涌。但随着时间的流逝，这种电流的涌动会由于对灯丝施加压力而损坏灯泡，最终导致灯丝的故障。实际上，在这一短暂阶段期间往往会使灯丝最终发生故障。

传统手电筒的另外一个缺点是，它们通常用碱性电池或干电池来供电。碱性电池或干电池当用完时被丢弃，用户不得不再去买新的电池来更换废电池。更换电池不是很方便，并且会给手电筒用户带来附加的开销。此外，碱性电池或干电池很重，因此会增加手电筒的总重量。

已经开发出可充电的铅酸蓄电池来代替碱性电池和干电池。这些电池类型具有可反复充放电以重复使用的优点。但它们相对较大，并且必须在使用一段时间后用电解液来重新填充。由于它们具有很大的体积和重量，甚至比碱性电池/干电池还要重，可充电的铅酸蓄电池通常和安装在墙上的安全照明固定装置、摩托车和汽车一起使用，但一般不会被考虑用于便携式照明设备，如手电筒。

镍镉电池和镍金属氢化物电池已用被用于代替手电筒中的常规电池。镍镉电池和镍金属氢化物电池具有重量轻、便于使用以及可反复充放电的优点。但是，这些电池的缺点是会产生重金属污染。另外，镍镉电池和镍金属氢化物电池具有所谓的电池记忆效应。因此，为了避免缩短电池寿命，需要在这种类型的电池被重新充电之前将未使用的电力放掉。

一种改进的用于便携式电子设备的可充电能源是锂离子电池。锂离子电池比镍镉电池和镍金属氢化物电池具有更高的能量密度和更低的自我放电速度。锂离子电池还比镍镉电池和镍金属氢化物电池具有更高的能量与重量之比。但是，当锂离子电池被充电超过其安全极限或者其端子被短接时可能会爆炸。此外，对锂离子电池过度放电可能会持久地损坏锂离子电池。因此，大多数锂离子电池用在包含内置保护电路的电池组中，所述内置保护电路具有过度充电、过度放电和短路保护功能。当检测到短路时，这种电池组保护电路在内部阻碍了电流从锂离子电池组流出。这样，如果在设备的重复充电触点之间发生了短路，则所述电池组保护电路启动，该电子设备将停止工作。

为了避免这种由于疏忽产生的中断，由可充电的锂离子电池组供电的便携式电子设备的重复充电触点使这些触点位于很难接近或隐蔽的位置。不幸的是，这种配置需要使用插头、专用插入物、对准突出部或复杂的支架来对电池重复充电。但是，在设计上需要使充电触点或充电环暴露出来的手电筒或其他可充电设备的情况下，阻碍接近重复充电触点并不是一项可行的方案。