(57)【要約】  懐中電灯が点灯されたときのランプフィラメントを流れる電流の初期のサージを低減する回路を有する、懐中電灯のような携帯用電子装置を提供する。回路は、点灯時に電球に加わるストレスを低減し、それにより、電球の平均寿命を延長する。１１％より小さいデューティサイクルの光を生成する点滅モードを備える懐中電灯もまた開示されている。
2009529758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）電源を含む主電力回路と、
ｂ）光源と、
ｃ）電子パワースイッチと、
ｄ）前記電子パワースイッチに電気的に接続され、制御信号に応じて前記電子パワースイッチを通して流れる電流を調節するのに適した電力制御回路と、
ｅ）前記電力制御回路に接続された出力を含むマイクロプロセッサとを含み、
該マイクロプロセッサは、前記電力制御回路に前記制御信号を提供し、前記電力制御回路は、前記電子パワースイッチを通して流れる電流を１７．２％より小さいデューティサイクルで変化させる携帯用照明装置。
【請求項２】
前記デューティサイクルは、３．６％である請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項３】
前記サイクルの周期は、約１．３８秒である請求項２に記載の携帯用照明装置。
【請求項４】
前記デューティサイクルは、１．４％から１７．２％の間である請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項５】
前記サイクルの周期は、５秒未満である請求項４に記載の携帯用照明装置。
【請求項６】
前記電力制御回路は、該携帯用照明装置が点灯されたとき、前記主電力回路が定常状態に達する前に、前記主電力回路を流れるピーク電流を制限するために前記電子パワースイッチを調節する請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項７】
前記電力制御回路は、前記制御信号を修正し、前記修正した制御信号を前記電子パワースイッチに印加し、前記修正した制御信号の電圧は、時間と共に指数的に増加する電圧を有する請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項８】
前記光源は、フィラメントを含む請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項９】
前記サイクルの「オン」部分は、５０ミリ秒である請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項１０】
前記電源と前記マイクロプロセッサとの間の電路を開閉する機械式スイッチをさらに含み、前記マイクロプロセッサは、前記機械式スイッチから受け取った作動信号に応じて前記電力制御回路に前記制御信号を提供する請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項１１】
懐中電灯であって
ａ）電源を含む主電力回路と、
ｂ）ランプと、
ｃ）電子パワースイッチと、
ｄ）前記電子パワースイッチに電気的に接続され、懐中電灯が点灯している間前記電子パワースイッチに信号を提供するのに適した電力制御回路と、
ｅ）マイクロプロセッサと、
ｆ）前記電源と前記マイクロプロセッサとの間の電路を開閉する機械式スイッチとを含み、
前記主電力回路を流れることができる前記電子パワースイッチの電流値は、前記電子パワースイッチに印加される信号の電圧に依存し、前記電力制御回路は、該懐中電灯が点灯されたとき、所定の周期で前記パワースイッチを通して流れることができる電流の量を増加させるような方法で前記信号の電圧を変化させるように構成され、
前記マイクロプロセッサの出力は、前記電力制御回路に接続され、前記マイクロプロセッサは、前記機械式スイッチから受け取った作動信号に応じて前記電力制御回路に制御信号を提供し、前記電力制御回路は、前記制御信号を修正して前記電子パワースイッチに印加される信号を生成し、前記制御信号の電圧は、デューティサイクルが１７％未満で変化し、前記電子パワースイッチに印加される信号は、ランプが点灯される度に増加する懐中電灯。
【請求項１２】
前記デューティサイクルは１．４％から１７％の間である請求項１１に記載の携帯用照明装置。
【請求項１３】
前記デューティサイクルは３．６％である請求項１２に記載の携帯用照明装置。
【請求項１４】
前記信号の電圧は、時間と共に指数的に増加する電圧を有する請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１５】
前記サイクルの「オン」部分は、５０ミリ秒である請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１６】
前記サイクルの周期は、１．２５〜２．０秒である請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１７】
前記電子パワースイッチは、ＭＯＳＦＥＴであり、前記電力制御回路は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに前記信号を印加する請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１８】
前記ランプはフィラメントを含む請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１９】
ａ）電源、光源、マイクロプロセッサおよび電子パワースイッチを含む主電力回路と、
ｂ）前記電子パワースイッチおよび前記マイクロプロセッサに電気的に接続された電力制御回路であって、前記マイクロプロセッサからの制御信号に応じて前記電子パワースイッチを通して流れる電流を調節するのに適した電力制御回路とを含み、
ｃ）前記電力制御回路は、前記電子パワースイッチを通して流れる電流を調節し、デューティサイクルを１７％未満で変化させる懐中電灯。
【請求項２０】
前記デューティサイクルは、周期が１．３８秒のとき、３．６％である請求項１９に記載の懐中電灯。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２００４年１２月７日に出願した係属中の米国特許出願番号第１１／００７７７１号の一部継続出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明の技術分野は、懐中電灯のような手持ち可能な携帯用照明装置を含む携帯用電子装置、および、それらの回路に関する。
【背景技術】
【０００３】
懐中電灯を含む様々な手持ち可能または携帯可能な照明装置のデザインが従来技術において公知である。懐中電灯は、典型的には、正および負の電極を有する１以上の乾電池を含む。あるデザインでは、電池は、懐中電灯を保持するのに使用できる筒胴またはハウジングの電池室の中に直列に配置される。電気回路は、多くは、電池電極から、電球の電極と電気的に接続された導電手段を通して頻繁に構成される。電球の通過後、電気回路は、導電手段と電気的に接触し、そして、電池の他の電極と電気的に接触する電球の第１の電極を通して延伸する。白熱電球は、電球フィラメントを含む。典型的には、回路は、回路を開閉するスイッチを含む。白熱電球の場合、電気回路を閉じるスイッチの操作は、電球およびフィラメントの電流の通過を可能にし、それにより光を発生する。
【０００４】
従来の懐中電灯は、懐中電灯を切るために、機械式スイッチを使用する。これは、２つの接点を機械的に接続し、電池の正極から電球を通して電池の負極に戻る電流を可能にすることで達成される。機械式スイッチの１つの欠点は、回路を物理的に開閉する構成要素が摩耗、断裂および酸化しやすいことである。機械式スイッチは、また。懐中電灯の入り切りの自動化または調整されたモードを許容しない。
【０００５】
従来の懐中電灯の他の欠点は、スイッチを入れられたとき、瞬時に電池からランプフィラメントを通して大きな電流を許し、フィラメントにストレスを与えることである。この電流の急増は、フィラメントが冷たいときにランプフィラメントの抵抗が非常に低いために発生する。
【０００６】
本質的に、ランプフィラメントは、初期に短絡する１本のワイヤである。フィラメント抵抗は、光が放射される点までフィラメントを加熱する。結果として、フィラメントが最初にオンされるとき、電球が取り扱うように設計されているよりも非常に大きな量の電流がランプを通して流れる。この過渡段階の電流サージは電球の設計限界を超えるが、過渡段階の時間は、電球が電流サージを乗り切る程に十分に短い。しかしながら、経時的に、この電流の急増は、フィラメントにストレスを与えることによりランプに損傷を与え、最終的にランプフィラメントの故障を引き起こす。実際に、この過渡段階の間にランプフィラメントが最終的に故障することが一般的である。
【０００７】
従来の懐中電灯のさらなる他の欠点は、それらが一般にアルカリまたは乾電池を電源とすることである。アルカリまたは乾電池は、消耗したとき、廃棄され、使い切ったものと交換するために新しいものを購入しなければならない。電池の交換は、懐中電灯のユーザにとって不便で追加の出費である。さらに、アルカリまたは乾電池は、重く、それにより懐中電灯の全体重量を増やす。
【０００８】
鉛酸蓄電池は、アルカリおよび乾電池の代替として開発された。これらのタイプの電池は、充電および放電可能で繰り返し使用できる利点を有する。しかしながら、それらは、比較的大きく、一定期間使用した後、液体電解質を補充しなければならない。それらのかさばる大きさと、アルカリ／乾電池より重い重さとにより、鉛酸蓄電池は、通常は、壁に設置される安全照明器具、オートバイ、自動車等に使用されるが、一般に懐中電灯のような携帯照明装置には適さないと考えられている。
【０００９】
ニッケル−カドミウム電池およびニッケル−水素電池が従来の電池に代えて懐中電灯に使用されるようになっている。ニッケル−カドミウムおよびニッケル−水素電池は、軽量で使用に便利であり、繰り返し充電および放電が可能であるといる利点を有する。しかしながら、これらの電池は、重金属汚染をもたらすという欠点がある。さらに、ニッケル−カドミウムおよびニッケル−水素電池は、いわゆるメモリ効果を有する。これにより、電池の寿命短縮を避けるために、充電可能とする前にはこれらの種類の電池のすべての未使用の電力を放出することが必要である。
【００１０】
携帯用電子装置のために改善された再充電可能なエネルギ源は、リチウム−イオン電池である。リチウム−イオン電池は、ニッケル−カドミウムおよびニッケル−水素電池よりも、エネルギ密度が高く、自己放電速度が低い。リチウム−イオン電池は、また、ニッケル−カドミウム電池およびニッケル−水素電池よりも、重量に対するエネルギの割合が大きい。しかしながら、リチウム−イオン電池は、その安全限度を越えて充電された場合、或いは、その端子同士が短絡した場合に、爆発し得る。さらに、リチウム−イオン電池は、過放電すると、リチウム−イオン電池が永久的に損傷し得る。したがって、ほとんどのリチウム−イオン電池は、過充電、過放電および短絡の防止能力を有する内蔵保護回路を含んだ電池パックとして製造される。この電池パック保護回路は、短絡が検出されたとき、リチウム−イオン電池パックから電流が流れることを内部で防止する。このため、電子装置の充電用接点の間に短絡が発生したなら、電池パック保護回路が作動し、電子装置は作動を停止する。
【００１１】
このような不慮の中断を回避するため、再充電可能なリチウム−イオン電池を電源とする携帯用電子装置は、届きにくいまたは隠れた位置に充電用接点を有する。残念なことに、そのような構成は、電池を充電するために、プラグ、特別な挿入具、位置合わせタブまたは複雑なクレードルの使用が必要である。しかしながら、デザイン上の要求が充電用接点またはリングが露出していることを決定づける懐中電灯または他の再充電可能な装置の場合、充電用接点へのアクセスを妨げることは、有益な解決策ではない。
【００１２】
もしも充電用リングが露出した懐中電灯に再充電可能なリチウム−イオン電池が使用され、彼または彼女の自動車キーのような金属物によって露出した充電用接点が偶発的に短絡したなら、短絡を生じさせている金属物が取り除かれるまで、ランプは消灯する。ユーザが灯りのない領域で作業しているとき、特に、警察活動および個人的な緊急時には、そのような不慮の中断は危険である。ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池等の他の再充電可能な電池においては、充電回路の中に単純なダイオードを配置して、充電リングまたは接点間の偶発的な短絡を防止することができるが、そのような解決策は、リチウム−イオン電池パックに対して実行可能ではない。リチウム−イオン電池は、端子電圧を厳格に制御する必要があるのに、ダイオードの順方向電圧降下が大きく変動するために、かかる状況下では、単純なダイオードを使用することはできない。
【００１３】
以上のことを考慮して、再充電可能なリチウム−イオン電池を使用する技術は、再充電可能な懐中電灯のような、充電用接点が露出した携帯用電子装置への使用に採用されていない。そのため、懐中電灯のような、充電用接点が露出した再充電可能な装置において、改善された短絡を防止する手段への要求が存在する。さらに、上述した問題の１つ以上を改善する改良された回路を有する懐中電灯への別の要求も存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、懐中電灯および／または再充電可能な装置に関連して上記の問題の１つ以上を解決または少なくとも改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
それに応じて、本発明の第１の局面では、懐中電灯のような、外部充電用接点および短絡防止回路を有する再充電可能な携帯用電子装置が提供される。短絡防止回路は、充電用接点の間に短絡が生じたとき、一方の露出した充電用接点を装置の再充電可能な電源から電気的に切り離す。充電用接点は、装置の電力回路を開くことなく切り離され、これにより、装置は、充電用接点間が短絡したまま、作動し続けることができる。装置の電源は、再充電可能なリチウム−イオン電池パックであってもよい。
【００１６】
本発明の１つの実施形態おいて、再充電可能な電子装置は、直流電源および電力消費負荷を含む主電力回路と、第１電路を介して電源の第１電極と電気的に接続された第１充電用接点と、第２電路を介して電源の第２電極と電気的に接続された第２充電用接点と、第１充電用接点と第２充電用接点とが互いに短絡したなら、主電力回路の外の位置で第１電路を開くように構成された短絡防止回路とを含む。
【００１７】
短絡防止回路は、好ましくは、主電力回路外の位置で、第１充電用接点と第１電極との間の第１電路に介設されたスイッチを含む。この短絡防止回路は、第１充電用接点と第２充電用接点とが短絡したなら、スイッチを開くように構成されている。スイッチは、例えば、電界効果トランジスタおよびバイポーラトランジスタの両方を含むトランジスタであってもよい。好ましくは、スイッチは、ｐチャネル型金属−酸化膜−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。
【００１８】
短絡防止回路は、さらに、第１入力信号の電圧と第２入力信号の電圧とを比較し、比較結果に基づいて、スイッチを開閉するのに適した比較装置を含んでいてもよい。第１信号の電圧は、第１充電用接点とグランドの間における電圧差に比例してもよく、第２信号の電圧は、上記電源の電圧に比例してもよい。比較装置は、例えば、コンパレータ、オペアンプ、ＡＳＩＣまたはプロセッサで構成されてもよい。第１充電用接点とグランドの間における電圧降下が、電池の電圧にほぼ等しいか、それ以上であるとき、スイッチは、点灯位置にあることを比較装置から命令される。その結果、装置が充電器の中にあれば、エネルギが充電用接点から電源まで流れる。第１充電用接点とグランドの間における電圧降下がゼロであるとき、スイッチは、消灯位置にあるように命令される。これにより、充電用接点の間に短絡が生じた場合、スイッチは消灯位置に切り替わる。結果として、電源は、充電用接点の間のいかなる短絡も防止して、電力消費負荷に電力を供給し続けられる。
【００１９】
再充電可能な装置は、懐中電灯からなってもよく、直流電源は、再充電可能なリチウム−イオン電池パックからなってもよい。充電用接点の間の短絡に際し、短絡防止回路は、リチウム−イオン電池パックに内蔵された短絡防止機能よりも早く短絡を検出して解消するように構成されている。このように、短絡防止回路は、外部充電用接点の間に短絡が生じても、装置の作動が中断されないことを保証する。これは、再充電可能な装置が懐中電灯であるとき、特に有利である。
【００２０】
さらなる実施形態では、電源と、主電力回路を介して電源に電気的に接続されたランプと、第１電路を介して電源の第１電極に電気的に接続された第１充電用接点と、第２電路を介して電源の第２電極に電気的に接続された第２充電用接点と、主電力回路の外の位置において第１電路上に介設されたスイッチを制御する論理回路とを含む再充電可能な懐中電灯が提供される。論理回路は、第１充電用接点と第２充電用接点が互いに短絡したなら、スイッチを開くための信号を送るように構成されている。
【００２１】
本発明の第２の局面によれば、装置のランプを通って流れる電流を調節する回路を含む携帯用照明装置が提供される。回路は、好ましくは、ランプを点灯したとき、ランプを通して流れる初期の電流のサージを低減する。白熱電球を採用する照明装置の場合、そのような回路は、照明装置が点灯されたとき、電球に作用するストレスを減じるために使用され、これにより、電球の平均寿命を伸ばす。
【００２２】
１つの実施形態によれば、照明装置は、電源、光源および電子パワースイッチを含む主電力回路と、電力制御回路とを含む。電力制御回路は、電子パワースイッチに電気的に接続され、制御信号に応じて電子パワースイッチを通して流れる電流を調整するのに適する。電力制御回路は、当該照明装置が点灯されるとき、電子パワースイッチを調整し、主電力回路が定常状態に達する前に、主電力回路を通して流れるピーク電流を制限してもよい。電子パワースイッチは、トランジスタで構成されてもよく、光源は、フィラメントを含んでもよい。好ましくは、電子パワースイッチは、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなり、電力制御回路は修正された制御信号をＭＯＳＦＥＴのゲートに印加する。照明装置は、懐中電灯からなってもよい。
【００２３】
好ましい実施形態では、照明装置は、マイクロプロセッサと、マイクロプロセッサと電源との間の電路を開閉する機械式スイッチとをさらに含む。マイクロプロセッサは、機械式スイッチから受け取った作動信号に応じて、電力制御回路に制御信号を提供し、電力制御回路は、制御信号を修正して、修正された制御信号を電子パワースイッチに入力する。制御信号の電圧は、照明装置が点灯されたとき、ステップ関数に従って変化してもよいが、修正された制御信号の電圧は、照明装置が消灯された後、時間とともに増加してもよい。好ましくは、修正された制御信号の電圧は、照明装置が点灯された後、時間とともに指数関数的に増加する。
【００２４】
他の実施形態では、照明装置は、懐中電灯であって、電源、ランプおよび電子パワースイッチを含む主電力回路と、電子パワースイッチに電気的に接続され、懐中電灯が点灯している間、電子パワースイッチに信号を送るのに適した電力制御回路とを含む。本実施形態では、電子パワースイッチに印加された信号の電圧に依存する量の電子パワースイッチの電流を主電力回路に案内でき、電力制御回路は、懐中電灯が点灯したとき、所定時間の間に電子パワースイッチを通過して流れ得る電流量を増加させるように、信号の電圧を変化させるよう構成されている。
【００２５】
好ましくは、上記所定時間は、懐中電灯が点灯された後、主電力回路が定常状態に達するのに要する時間よりも長く設定される。ランプがフィラメントを含むならば、上記所定時間はフィラメントの熱的時定数よりも長いことが好ましい。典型的には、所定時間は、１０ミリ秒以上、より好ましくは、４０ミリ秒以上である。
【００２６】
１つの実施形態では、電力制御回路は、信号の電圧を指数関数、好ましくは、増加する指数関数に従って変化させる。好ましくは、指数関数の時定数は、電力制御回路に含まれる抵抗およびキャパシタの値によって定められる。
【００２７】
電子パワースイッチは、電界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタのようなトランジスタでからなってもよい。好ましくは、電子パワースイッチは、ＭＯＳＦＥＴからなる。電子パワースイッチが電界効果トランジスタからなるのであれば、信号はトランジスタのゲートに印加される。
【００２８】
懐中電灯は、さらに、マイクロプロセッサと、マイクロプロセッサと上記電源の間の電路を開閉する機械式スイッチと含んでもよい。マイクロプロセッサは、機械式スイッチから受け取った作動信号に応じて、電力制御回路に制御信号を提供し、電力制御回路は、当該制御信号を修正して、電子パワースイッチに印加される信号を生成する。制御信号の電圧は、好ましくは、懐中電灯が点灯されたとき、ステップ関数に従って変化する。電子パワースイッチに印加される信号は、好ましくは、時間とともに指数関数に従って増加する。
【００２９】
本発明の他局面では、懐中電灯は、「点灯」モードにおいて、デューティサイクルを１１％以下に操作する。
【００３０】
本発明のさらに別の局面では、本発明の上記局面の構成要素が組み合わされてもよいものと考えられる。
【００３１】
本発明のさらなる局面、目的、望ましい特徴、および利点は、多くの実施形態が例示の方法として示された添付の図面を参照して行う以下の説明から、より明確に理解されるであろう。しかしながら、図面は単に例示を目的としたものであって、本発明の限定を規定することを意図したものではないことは、明確に理解されなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
説明を容易にするため、１つの図においてある構成要素を示す参照番号は、他のどの図においても同じ構成要素を示す。
【００３３】
本発明の１つの実施形態に係る懐中電灯１０を、図１の斜視図に示す。懐中電灯１０は、多くの本発明の独特の局面を組み入れている。これらの局面はすべて懐中電灯１０に組み入れられているが、本発明がここに記載した懐中電灯１０に限定されるものではないことは明確に理解されるべきである。むしろ、本発明は、以下に説明する懐中電灯のそれぞれの独創的な特徴の個々およびその集合を対象とする。さらに、この開示を読んだ当業者には、本発明の１以上の局面が、携帯電話、携帯ラジオ、玩具、および他の非携帯用の照明装置を含む他の電子装置にも組み入れられてもよいことは自明である。
【００３４】
図１〜４を参照すると、懐中電灯１０は、後端で末尾キャップ２２により、前端でヘッドおよびスイッチアセンブリ２３によって閉じられた筒胴２１を含む。
【００３５】
筒胴２１は、好ましくはアルミニウムからなる。この分野で知られているように、筒胴２１には、その軸方向の範囲において、好ましくは機械加工でギザギザをつけた、ざらざらの表面２７が設けられてもよい。
【００３６】
本実施形態では、筒胴２１は、再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０を収容するように構成されている。電池パック６０は、１または２以上のリチウム−イオン電池からなってもよい。好ましくは、電池パック６０は、物理的には直列、または、端部を向かい合わせて電気的には並列に接続されて配置された、少なくとも２つのリチウム−イオン電池からなる。他の実施形態においては、２つの電池を電気的に直列に接続することが望ましい。さらに、筒胴２１は、物理的に並列または横並びに配置されるが、懐中電灯の設計上の要求に応じて電気的に直列または並列に接続される２以上のリチウム−イオン電池からなる電池パック６０を収容するように構成されてもよい。さらに、チウム−イオン電池パック６０は、懐中電灯１０の図示した実施形態の電源に使用されるが、本発明の他の実施形態では、例えば、乾電池および他のタイプの充電式電池を含む他の直流電源が使用されてもよい。
【００３７】
再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０は、図５に最もよく示されるように、好ましくは、短絡防止回路８６を含む。この種類の電池パックは、ＢＹＤ社のような供給業者から市場で容易に入手でき、電池パックの電極が短絡したときは、当該電池パックからの電流を遮断する。
【００３８】
また、末尾キャップ２２は、好ましくはアルミニウムで作られており、この分野で従来からあるように、筒胴２１の内側に形成された咬合ねじと係合するように構成されている。しかしながら、筒胴２１に末尾キャップ２２を取り付ける他の適切な手段を採用してもよい。図２に最もよく示されるように、リップシールのような一方向弁６８が、末尾キャップ２２と筒胴２１の境界部に設けられ、防水シールを提供してもよい。しかしながら、当業者が理解するように、一方向弁６８の代わりに、Ｏリングのような他の形態のシール要素を使用して防水シールを形成してもよい。一方向弁６８は、末尾キャップ２２に形成された周方向溝７０の中に保持されている。さらに、一方向弁６８は、懐中電灯１０内の過剰圧力を大気へと逃がすと同時に、外部から懐中電灯１０内側への流れを防ぐように配向されている。
【００３９】
懐中電灯における一方向弁のデザインおよび使用は、参照してここに組み入れるアンソニー・マグリカに付与された米国特許第５１１３３２６号に詳細に説明されている。
【００４０】
アルミニウムで作ったならば、筒胴２１および末尾キャップ２２の表面は、これらの表面が懐中電灯の電気回路を形成するために、他の金属表面との電気的接触を形成するために使用されるものを除いて、陽極処理されることが好ましい。本実施形態では、電路は、筒胴２１とリチウム−イオン電池パック６０のケース電極６１との間に、導電部材７２およびばね７４によって形成される。ばね７４は、筒胴とケース電極の間の電路を形成することに加えて、電池パック６０の中心電極６３が同保持ボルト５７に支持され、保持ボルト５７内を貫通する、ばね付勢された導体７６の一端に圧接されるように、電池パック６０を前方へ付勢する。
【００４１】
本実施形態のヘッドおよびスイッチアセンブリ２３は、例えば、ヘッド２４、フェースキャップ２５、充電用接点４４、プリント回路基板４６、スリーブ５０、スイッチ５２、および可動ランプアセンブリ１００を含む他の要素が多数設置されてもよい支持構造体２８を含む。生産を容易にするため、支持構造体２８は、好ましくは、射出成型プラスチックで作られる。一方、ヘッド２４、フェースキャップ２５およびスリーブ５０は、好ましくは、陽極処理アルミニウムで作られる。
【００４２】
本実施形態では、支持構造体２８は、前部３１、中間部３３および後部３５からなる中空の支持構造体である。前部３１は、概略カップ状の受入れ領域３７を有する。前部３１から後方に延伸する中間部３３は、概略円筒状の内部表面３９を含む。そして、中間部３３から後方に延伸する後部３５は、ねじが切られた対向する２つのアーチ形フィンガー５５を含む（そのうちの１つだけが、図２〜４の断面図中で視認可能）。
【００４３】
フェースキャップ２５は、支持構造体２８に対して、レンズ２６および反射器３０を保持する。本実施形態では、フェースキャップ２５は、支持構造体２８の前部３１に設けられた外ねじ２９にねじ係合するように構成されている。しかしながら、他の実施形態では、他の取付け形状を採用してもよい。図示したように、反射器３０は、支持構造体２８の前部３１のカップ状の受入れ領域３７中に配置されている。相応の位置決め構造体３２，３４が、反射器３０の外表面および支持構造体２８の内表面に設けられ、それぞれ、反射器３０と支持構造体２８の適切な位置合わせを保証してもよい。
【００４４】
ヘッド２４は、筒胴２１およびスリーブ５０よりも大きい直径を有する。ヘッド２４は、また、筒胴２１およびスリーブ５０の外側を通過するのに適している。ヘッド２４の内表面３６は、ヘッド２４をキャップ２５および支持構造体２８に対して正確に位置決めする選択位置において、支持構造体２８の外表面３８に嵌合するように構成されている。ゴム製のＯリングのような圧縮可能な保持リング４０が、支持構造体２８の外表面３８に周方向に延伸する溝４１の中に配置され、支持構造体２８と、周方向リップ４２のような、ヘッド２４の内表面３６上に配置される造作との間に、締まり嵌めを構成してもよい。圧縮可能な保持リング４０は、また、支持構造体２８とヘッド２４の前端との間から湿気および汚れがヘッドアセンブリの中に入ることを防止する。
【００４５】
外部充電用接点４４および４８は、懐中電灯１０の前方部分に設けられている。充電用接点４４および４８は、本実施形態では、充電リングの形態で設けられ、充電する手順を単純化してるいが、他の実施形態では、接触４４および４８は他の形態をとってもよい。本実施形態では、プリント回路基板４６が、充電用接点４４と４８との間に介設されている。プリント回路基板４６は、充電用接点４４および４８と電気的に連絡するように構成され、同時に、充電用接点４４，４８が互いに短絡することで直接電気に連絡されないように両者を絶縁している。プリント回路基板４６と充電用接点４４，４８との間の電気的な連絡は、プリント回路基板４６と各充電用接点４４，４８との間に形成されたインターフェースに導電配線を形成することで達成されてもよい。
【００４６】
外部充電用接点４４は、好ましくは、支持構造体２８の外表面３８に配置された、好ましくは中間部３３の後端に向かうアルミニウムリングである。筒胴２１が陽極処理アルミニウムで作られていれば、筒胴を部分的に機械加工して、充電用接点４８の位置から陽極処理部をすべて取り除くことによって、或いは、筒胴２１を陽極処理する前に充電用接点４８の位置をマスクすることによって、外部充電用接点４８は、筒胴２１と一体に形成されてもよい。本実施形態では、充電用接点４８は、筒胴２１の前端に配置されている。
【００４７】
上記のように、ヘッドおよびスイッチアセンブリ２３は、好ましくは、スリーブ５０も含む。スリーブ５０は、充電用接点４４からヘッド２４の後エッジ５３の下方位置にまで延伸するように、支持構造体２８の外表面３８の上に配設されている。スリーブ５０は、好ましくは陽極処理アルミニウムで作られているが、他の金属またはプラスチックで作られてもよい。上記構成の結果、本実施形態では、プリント回路基板４６およびスイッチ５２で形成される外表面を除いて、懐中電灯１０の外表面すべてが金属、より好ましくはアルミニウムで作られてもよい。
【００４８】
スリーブ５０は、そこを通してスイッチ５２のスイッチカバー５４が延伸する孔５１が設けられている。スイッチカバー５４を囲むスリーブ５０の外表面は、傾斜して、懐中電灯１０の操作感を向上させてもよい。また、スリーブ５０には、ヘッド２４の後エッジ５３の前方の位置に、その周囲に溝５６が、Ｏリングのような、ヘッド２４とスリーブ５０との間に防水シールを形成するシール要素５８を位置決めするために設けられもよい。同様に、スイッチカバー５４は、好ましくは、型成形されたゴムまたはラテックスで作る。図３および４に最も良く示されるように、スイッチカバー５４は、好ましくは、湿気および汚れが貫通孔５１を通してヘッドおよびスイッチアセンブリ２３に入ることを防ぐように構成される。
【００４９】
本実施形態では、ランプ５９は、ヘッドおよびスイッチアセンブリ２３の中に、反射器３０に形成した中心穴を通して突出するように、着脱可能に取り付けられている。特に、ランプ５９は、支持構造体２８の中間部３３の中にスライド可能に取り付けられた可動ランプアセンブリ１００に取り付けられている。
【００５０】
ランプ５９は光を発する適当な装置で構成することができるが、本実施形態においてランプ５９は、好ましくは白熱電球、より好ましくは２ピン白熱電球である。しかしながら、本発明の他の実施形態では、ランプ５９は、例えばＬＥＤランプまたはアークランプからなってもよい。
【００５１】
本実施形態では、可動ランプアセンブリ１００は、調節可能なボールハウジング１０２と、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４と、エンドキャップ１０６と、保持体１０８と、保持ばね１１０と、ばね付勢された導体１１２と、ばね１１４と、導体ポスト１１６と、カムフォロアアセンブリ１１７とを含んでいる。
【００５２】
図３および４に見られるように、ランプ５９は、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４に保持される。そして、電球ホルダ１０４は、調節可能なボールハウジング１０２の中に設置される。これについて、調節可能なボールハウジング１０２は、その前端において部分的に、壁１０３に囲まれている。壁１０３は、そこにボール形電球ホルダ１０４が調節可能に保持される凹んだ係合面１１８を含む。調節可能なボールハウジング１０２の中でスライド可能な保持体１０８は、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４の反対側にスライド可能に係合するように設計された凹面１２０を含む。エンドキャップ１０６は、調節可能なボールハウジング１０２の後端を取り囲み、それとの関係を固定して設置される。保持ばね１０４は、固定されたエンドキャップ１０６とスライド可能保持体１０８との間に介設され、それにより、凹面１２０がボール形の調節可能な電球ホルダ１０４に当接するまで、保持体１０８を懐中電灯１０の前端に向かって付勢する。結果として、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４は、壁１０３の凹面１１８と保持体１０８の凹面１２０との間に調節可能に保持される。
【００５３】
ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４は、金属部分１２２と、第１端子ホルダ１２４と、第２端子ホルダ１２６とを含む。本実施形態では、金属部分１２２は、貫通孔を備えた球体領域を含む。第１端子ホルダ１２４および第２端子ホルダ１２６は、プラスチックのような非導電性材料からなり、金属部分１２２の貫通孔の中に適当な締まり嵌めを形成するように構成されている。第２端子ホルダ１２６は、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４が、金属部分１２２との組合せによって、実質的に球状の外表面を備えるように、球面の一部をなす形状のヘッド部分を含む。
【００５４】
ランプ５９の電極は、それぞれ、正負の電極接点が好ましくは摩擦力で係合する（不図示）第１端子ホルダ１２２の中に延伸する。一方の電極接点、本実施形態では負の接点は、第１および第２端子ホルダ１２４，１２６の係合面の間を延伸するように構成されおり、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４を金属部分１２２に対して電気的に接続する。もう一方の電極端子、本実施形態では正の端子は、第１および第２端子ホルダ１２４，１２６を貫通して延伸しており、ばね付勢された導体１１２と係合する表面を含んでいる。
【００５５】
可動ランプアセンブリ１００の構造は、ここに参照して組み入れる２００４年３月１６日に出願された係属中の米国特許出願第１０／８０２２６５号の図６〜１８に関して詳細に説明されている。
【００５６】
ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４の金属部分１２２は、これまた好ましくは金属で作られている調節可能なボールハウジング１０２と電気的に連絡する。そして、調節可能なボールハウジング１０２は、その一部分が、調節可能なボールハウジング１０２の外面とスライド可能に接触する板バネ導体１２８と電気的に連絡する。板バネ導体１２８は、また、プリント回路基板４６上の接触パッド６２において、プリント回路基板４６と電気的に連絡する。
【００５７】
接触ポスト１１６は、エンドキャップ１０６およびスイッチハウジング８０を貫通して延伸する。接触ポスト１１６は、その後端が、ビア６４においてプリント回路基板４６と電気的に連絡するように、摩擦力によってスイッチハウジング８０に保持される。ビア６４は、本実施形態ではプリント回路基板４６の中央を貫通している。接触ポスト１１６は、その前端において、エンドキャップ１０６に形成した貫通孔の中にスライド可能に支持されている。接触ポスト１１６の前端に設けられたカップ状の部分１３０は、ばね１１４の一端を支持するよう構成されているが、ばね１１４の他端は、導体１１２を、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４の第２端子ホルダ１２６を貫通して延伸する電極端子の露出部分に当接させるように、ばね付勢された導体１１２を付勢する。本実施形態においては、ばね付勢された導体１１２もまたカップ状であり、ばね付勢された導体１１２が、カップ状の部分１３０の外周面の上にスライド可能に係合することができ、それらの間にばね１１４が保持されるように、カップ状の部分１３０の直径よりもやや大きい直径を有する。
【００５８】
ヘッドおよびスイッチアセンブリ２３は、支持構造体２８の後部３５を形成するねじの切られた２つのアーチ形フィンガー５５によって、筒胴２１に取り付けられる。２つのアーチ形フィンガー５５は、プリント回路基板４６を貫通して延伸する。両フィンガー５５は、その外面および内面の両方にねじが切られている。フィンガー５５の外ねじは、筒胴２１の前端に形成された内ねじと係合する。一度、ヘッドおよびスイッチアセンブリ２３が筒胴２１に螺合されると、保持ボルト５７は、フィンガー５５の内ねじに螺合される。好ましくは、保持ボルト５７は、アーチ状フィンガー５５を拡げように構成されたテーパ軸５９を含み、これにより、ヘッドおよびスイッチアセンブリ２３が筒胴２１にロックされる。
【００５９】
ばね付勢された導体７６は、保持ボルト５７の中央キャビティ６６の中で、プリント回路基板４６と端壁６７との間に圧縮可能に保持される。ばね付勢された導体７６は、また、プリント回路基板４６上のビア６４を、再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０の中心電極６３に電気的に接続する。
【００６０】
図５は懐中電灯１０の回路図であり、本発明に係る電気回路の好ましい実施形態を概略的に示す。図５に示されるように、懐中電灯１０は、主電力回路４００と、スイッチ５２と、デバウンス回路５００と、マイクロプロセッサ制御回路６００と、電力制御回路７００と、充電用接点４４，４８と、短絡防止回路８００とを含む。本実施形態では、デバウンス回路５００、マイクロプロセッサ制御回路６００、電力制御回路７００、および短絡防止回路８００は、すべてプリント回路基板４６上に形成されている。しかしながら、他の実施形態では、他の配置が可能である。
【００６１】
本実施形態の主電力回路４００は、再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０と、電路４０２と、ランプ５９と、電路４０４と、電子パワースイッチ７０２とを含む。
【００６２】
図５に最もよく示されているように、再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０は、内蔵短絡防止回路８６を含む。内蔵短絡防止回路８６は、リチウム−イオン電池パック６０の中で、リチウム−イオン電池８８と直列に配置されている。図示した実施形態では、短絡防止回路は、リチウム−イオン電池８８の負電極と電池パック６０の負電極との間に配置されている。しかしながら、内蔵短絡防止回路８６は、リチウム−イオン電池８８の正電極と電池パック６０の正電極との間に配置することもできる。
【００６３】
電路４０２は、再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０の中心電極６３をランプ５９の正電極に接続する。図１〜４に示した懐中電灯１０では、電路４０２は次の要素：、ばね付勢された導体７６と、ビア６４と、導体ポスト１１６と、ばね１１４と、ばね付勢された導体１１２と、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４の中に配設された正電極端子とを備える。
【００６４】
電路４０２は、ランプ５９の負電極を再充電可能なリチウム−イオン電池パックのケース電極６１に接続する。さらに、電路４０４は、以下に詳細に説明される電子パワースイッチ７０２によって開閉され、主電力回路４００の形成および遮断を行う。図１〜４に示した懐中電灯１０では、電路４０４は、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４の中に配設された負電極端子と、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４の金属部分１２２と、調節可能なボールハウジング１０２と、板バネ導体１２８と、接触パッド６２と、導電配線４０６と、電子パワースイッチ７０２と、導電配線４０８と、筒胴２１と、末尾キャップ２２の中の導電部材７２と、ばね７４とを含む。
【００６５】
電子パワースイッチ７０２は、本実施形態では、プリント回路基板４６上に配置されているが、懐中電灯１０内の他の位置に配置されてもよい。
【００６６】
電子パワースイッチ７０２は、これまたプリント回路基板４６上に設けられた導電配線４０６を介して、接触パッド６２に電気的に接続される。また、電子パワースイッチ７０２は、電子パワースイッチ７０２からプリント回路基板４６と筒胴２１の境界までプリント回路基板４６上を延伸する導電配線４０８を介して、筒胴２１に電気的に接続される。
【００６７】
電子パワースイッチ７０２以外の電路４０２，４０４の構成要素は、本実施形態の本実施形態に係る電力回路４００の操作において重要ではなく、特定の懐中電灯の構成のための電力回路の電路を形成するのに適切であろう構成要素のいかなる組合せを採用してもよい。
【００６８】
電子パワースイッチ７０２は、ランプ５９とリチウム−イオン電池パック６０のケース電極６１との間の電路４０４を選択的に開閉する。電子パワースイッチ７０２が閉じているとき、電流は主電力回路４００内を流れることができる。
【００６９】
電子パワースイッチ７０２の開閉は、本実施形態では、スイッチ５２、マイクロコントローラ回路６００および電力制御回路７００によって制御される。
【００７０】
スイッチ５２の操作は、電子パワースイッチ７０２が開放または閉鎖、或いは、以下に説明する方法で開閉を繰り返すかを決定する信号を生成する。
【００７１】
本実施形態では、スイッチ５２は瞬時スイッチである。スイッチ５２が押下されたとき、スイッチ５２のプランジャ６９が導体８２のスナップドーム８４を押し込んで導体ポスト１１６と電気的に連絡させる。そして、電池パック６０からの信号は、接触パッド６５を通してプリント回路基板４６に伝達される。この信号がプリント回路基板４６に伝達されたとき、電子パワースイッチ７０２は、電路４０４を開放または閉鎖するための信号が伝えられ、これにより、それに合わせて懐中電灯１０の点灯または消灯が実行される。
【００７２】
公知の機械式スイッチとは異なり、スイッチ５２は、ランプ５９へ電流を通さない。その代わり、スイッチ５２は、単に、作動または停止の信号を提供する。本実施形態では、作動または停止の信号は、マイクロコントローラ回路６００に送られ、そして、マイクロコントローラ回路６００は、電力制御回路７００を介して、電子パワースイッチ７０２に信号を送り、それに応じて開閉する。このように、本実施形態の主電力回路４００は、ユーザによるスイッチ５２の操作によって、間接的に作動または停止させられる。
【００７３】
再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０からランプ５９に向かう電流は、スイッチ５２ではなく電子パワースイッチ７０２を通って流れるので、スイッチ５２は、非常に低い電流下で作動するよう設計されてもよい。
【００７４】
図５に示した実施形態では、スイッチ５２、デバウンス回路５００、マイクロコントローラ回路６００、電力制御回路７００および電子パワースイッチ７０２は、すべて電気的に連絡している。スイッチ５２が最初に押下されると、信号は、デバウンス回路５００を介してマイクロコントローラ回路６００に送られる。マイクロコントローラ回路６００は、これに応じて、電力制御回路７００を介して、電子パワースイッチ７０２に信号を送る。これに応じて、電子パワースイッチ７０２は、所定時間の間に制御された増加率で、電流がリチウム−イオン電池パック６０からランプ５９へと流れることを許す。デバウンス回路５００、マイクロコントローラ回路６００、電力制御回路７００および電子パワースイッチ７０２のさらに詳細な説明は、図６，７および８と関連して以下に検討する。
【００７５】
図６は、本発明に採用されてもよいデバウンス回路５００の１つの実施形態の詳細図である。デバウンス回路５００は、スイッチ５２からマイクロコントローラ回路６００に送られる信号のノイズ、電流および電圧を減じるために使用されてもよい。
【００７６】
ランプ５９を点灯または消灯する信号は、ユーザがプランジャ６９がスナップドーム８４を押して導体ポスト１１６に接触させるようにスイッチ５２を操作したとき、接触パッド６５を通して、デバウンス回路５００に入る。この操作の結果、信号は、接触パッド６５を介してデバウンス回路５００を通過させられる。デバウンス回路５００からの出力は、図７に示したマイクロコントローラ回路６００と電気的に連絡した出力５０７に提供される。
【００７７】
デバウンス回路５００の１つの実施形態では、キャパシタ５０２，５０４，５０５および抵抗５０３は、接触パッド６５および出力５０７と並列に接続されるが、抵抗５０６は、接触パッド６５と出力５０７との間に、好ましくは、キャパシタ５０２および抵抗５０３のための並列分岐よりも下流側に直列に介設されている。
【００７８】
当業者であれば、マイクロコントローラ回路６００への望ましい信号レベルを達成するデバウンス回路５００をどのように設計するかが分かるであろう。しかしながら、図６に示した構成では、抵抗５０６が１０ＫΩの抵抗を有してもよく、抵抗５０３が１ＫΩの抵抗を有してもよく、また、キャパシタ５０２，５０４および５０５がそれぞれ０．１μＦの容量を有してもよい。
【００７９】
図７は、マイクロコントローラ回路６００の概略図である。本実施形態では、マイクロコントローラ回路６００は、入力６０２と２つの出力６０４，６０６を有するマイクロコントローラ６０１を含む。さらに、マイクロコントローラ６０１のＧＮＤピンは、直接グランドに接続され、マイクロコントローラ６０１のＶｃｃピンは、導電配線６０８を介して電池パック６０に接続され、導電配線６１２およびキャパシタ６１０を介してグランドに電気的に接続されている。導電配線６０８上で提供された信号は、ダイオードによってフィルタリングされた電池信号であってもよいが、そのようなフィルタリングは必ずしも必要ではない。フィルタリングを行う場合には、以下に説明するような短絡防止回路８００において実行されてもよい。
【００８０】
デバウンス回路５００の出力５０７からの信号は、入力ピン６０２を通ってマイクロコントローラ６０１に入る。マイクロコントローラ６０１は、ユーザが選択可能な異なる機能を提供するためにプログラムされてもよく、その選択は入力ピン６０２が受け取った入力信号の性質によって制御されてもよい。このように、例えば、懐中電灯１０は、消灯状態においてスイッチ５２が押下されて離されたとき、マイクロコントローラ６０１が懐中電灯１０を点灯する信号を出力ピン６０６に提供するようにプログラムされてもよい。また、マイクロコントローラ６０１は、さらに、スイッチ５２の次の押下に際し、懐中電灯１０がスイッチの次の開放まで点灯したままになるようにプラグラムされてもよい。また、他の機能がマイクロコントローラ６０１にプログラムされてもよい。例えば、マイクロコントローラ６０１は、スイッチ５２を押下して２秒間保持することでユーザが節電モードを選択できるように、或いは、スイッチ５２を押下して４秒間保持することでユーザがストロボモードを選択できるように、プログラムされてもよい。マイクロプロセッサ６０１によって実行可能な他の機能モードは、標識灯モードおよび自動消灯モードを含んでもよい。
【００８１】
懐中電灯１０が消灯状態であれば、マイクロコントローラ６０１は、入力ピン６０２を通して受け取った信号に応じて、制御信号を出力ピン６０６から送出する。出力ピン６０６からの制御信号は、電力制御回路７００の入力７０７に与えられ、そこで、制御信号は、配線７０８を通って電子パワースイッチ７０２に供給される前に、電子パワースイッチ７０２が制御信号に応じて徐々に閉じ、それによって初期におけるランプ５９への突入電流を制限するように、所望の方法で修正される。
【００８２】
マイクロコントローラ６０１にプログラムされる他の操作モードに関連して、マイクロコントローラ６０１で生成される制御信号を他の方法で修正することが望ましいかもしれない。したがって、図示された実施形態では、マイクロコントローラ６０１は、また、電力制御回路７００に第２の制御信号を与えるための第２出力６０４を含む。出力ピン６０４からの制御信号は、電力制御回路７００の入力７０９に提供される。出力ピン６０４からの制御信号は、配線７０８を通して電子パワースイッチ７０２へ供給される前に、電子パワースイッチ７０２がマイクロコントローラ６０１の出力ピン６０４に与えられた制御信号に応じて異なる速度で閉じるように、電力制御回路７００内で修正される。
【００８３】
図７は、導電配線７０８を介して電子パワースイッチ７０２に連結された電力制御回路７００の概略図である。電子パワースイッチ７０２は、配線７０８に与えられた異なる信号レベルに応じて、異なるレベルの電流が主電力回路４００内を流れることを許容するように選択される。本実施形態では、電子パワースイッチ７０２は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ７０５からなる。ＭＯＳＦＥＴのゲートは、配線７０８に電気的に接続され、ドレインは、入力７０３を介して電池パック６０の中心電極６３に接続され、ソースは、グランド（例えば、電池パック６０のケース電極６１）に接続されている。ｎチャネルＭＯＳＦＥＴは、その伝達特性により、本発明においてよく機能する。すなわち、ゲート−ソース電圧が約０．７５ボルトよりも小さいとき、ドレイン電流がゼロとなる（つまり、電子パワースイッチ７０２が開放される）。
【００８４】
本実施形態では、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ７０５を採用しているが、本開示から、本発明において他のタイプの電子パワースイッチも使用可能なことが当業者には明かである。例えば、電子パワースイッチ７０２が主電力回路４００よりも高い側に（つまり、ランプ５９の手前に）配置されるなら、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴに代えて、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴが使用可能である。同様に、電子パワースイッチ７０２に、ＪＦＥＴやＤＥ−ＭＯＳＦＥＴのような他の電界効果トランジスタや、バイポーラ接合トランジスタを含む他のタイプのトランジスタを採用してもよい。
【００８５】
上記のように、電力制御回路７００は、マイクロコントローラ６０１の出力ピン６０４，６０６から受け取った制御信号を修正する。特に、電力制御回路７００は、採用された電子パワースイッチ７０２の伝達特性および電子パワースイッチ７０２が閉じられる速度に基づいて、制御信号が時間とともに変化するように制御信号を修正するよう設計されている。好ましくは、電力制御回路７００は、制御信号が電子パワースイッチ７０２に到達したとき、瞬時に閉じられるのではなく、電子パワースイッチ７０２が時間とともに徐々に閉じるように、マイクロコントローラ６０１から受け取った制御信号の少なくとも１つを修正する。
【００８６】
懐中電灯１０が消灯状態であるとき、入力７０７，７０９における信号は、ともにハイインピーダンス信号であり、それ故、それらは、電力制御回路７００の一部でないことが効果的である。さらに、抵抗７０３の値は、懐中電灯１０が消灯状態であるとき、抵抗７０３がＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート電圧を（抵抗７０１を介して）ゼロボルトとし、電子パワースイッチ７０２を開放するように選択される。
【００８７】
電子パワースイッチ７０２が閉じられている度合い、および、それによって主電力回路４００内を流れ得る電流の量は、本実施形態では、キャパシタ７１０にかかる電圧であって、ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧にも対応する電圧によって最適に制御される。制御信号が入力７０７または７０９に与えられたとき、キャパシタ７１０にかかる電圧は、式Ｖｃ＝Ｅ（１−ｅ−ｔ／τ）にしたがって、制御信号の最大電圧に到達するまで、指数関数的に増加する。上記の式において、Ｅは、入力７０７，７０９に与えられる制御信号の電圧であり、τは、回路の時定数であって、式τ＝ＲＣによって決定される。さらに、キャパシタが完全に充電されるまでにほぼ５τの時間を要するが、時間１τの間に、キャパシタ７１０にかかる電圧は、マイクロコントローラ６０１から印加された制御信号の電圧の約６３％に達する。このため、入力７０７，７０９に対応する各回路経路に応じて、ＲおよびＣを適切に選択することによって、ゲート−ソース電圧が増加する速度、および、それにより、マイクロコントローラ６０１から制御信号が与えられた後、電子パワースイッチ７０２がどれだけ早く閉じるかを制御してもよい。
【００８８】
上記のように、懐中電灯１０が最初に点灯したとき、制御信号は、マイクロコントローラ６０１の出力ピン６０６から、電力制御回路７００の入力７０７に与えられる。結果として、その結果、入力７０７の信号は、ハイインピーダンス信号から、瞬間的に、例えば３ボルト信号になる。しかし、キャパシタ７１０にかかる電圧、および、それ故のゲート−ソース電圧は、上記の式に従って３ボルトまで指数関数的に増加する。先述の方法で、配線７０８を通って電子パワースイッチ７０２に到達する制御信号の電圧を徐々に増加させることにより、ランプ５９まで流れる電流を制御された速度で増加させてもよい。したがって、ランプ５９まで流れる電流の量を制御された速度で増加させることによって、ランプ５９は、制御された低速での定常状態抵抗を維持でき、これにより、懐中電灯が点灯されるとき、電池パック６０からの電流の通常の大きな初期サージから、ランプ５９を保護してもよい。
【００８９】
好ましい実施形態では、抵抗７０１は４７０ＫΩの抵抗を有し、抵抗７０３は１ＫΩの抵抗を有し、そして、キャパシタ７１０は０．１μＦの容量を有する。抵抗７０１とキャパシタ７０１とのこの組み合わせは、時定数が４７ミリ秒のローパスフィルタを形成する（４７００００×０．０００００１＝０．０４７秒または４７ミリ秒）。この時間の間に、キャパシタ７１０は、入力７０７に与えられる制御信号の電圧のおよそ６３％まで充電されるであろう（０．６３×５ボルト＝３．１５ボルト）。これは、ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧が、トランジスタのオフ領域から、電流制限領域を経て、線形領域まで達するのに、およそ４７ミリ秒を要することを意味している。この時間の間に、ランプ５９のフィラメントは、突入電流をより望ましいレベルに制限しながら加熱される。
【００９０】
上記のように、マイクロコントローラ６０１の出力６０４に与えられた制御信号は、入力７０７に与えられた制御信号により達成されるのと異なる速度で電子パワースイッチ７０２を閉じることを目的として、入力７０９に与えられる。例えば、抵抗７０４は、キャパシタ７１０が０．１μＦの容量に設定されたままでも、１．０ＫΩに設定されてもよい。この組合は、時定数が０．０００１秒（０．１ミリ秒）のローパスフィルタ回路をもたらす。したがって、この構成の下では、キャパシタ７１０は、０．１ミリ秒で、入力７０９に与えられた制御信号の電圧の約６３％（本実施形態では３．１５ボルト）に充電される。
【００９１】
したがって、電力制御回路７００の入力７０９に与えられる制御信号は、入力７０７に与えられる制御信号よりもずっと高い周波数で、電子パワースイッチ７０２を開閉するために使用される。この特徴は、例えば節電モードのようなユーザが選択可能な一定の機能には望ましいかもしれない。例えば、ユーザがスイッチ５２を適当な時間だけ押下するによって節電モードを選択したなら、マイクロコントローラ６０１は、初期制御信号を出力ピン６０６から入力７０７へ送り、上述のように比較的ゆっくりとランプ５９に電圧をかける。ランプ５９が点灯され、フィラメントが定常状態抵抗に近くなるように加熱された後、マイクロコントローラ６０１は、一例が図１３に示されるような矩形波パルスに変調した制御信号を、出力ピン６０４から電力制御回路７００の入力７０９に送り、そして、制御信号を出力６０６に送るのを停止してもよい。
【００９２】
０．１ミリ秒の時定数に基づいて、マイクロコントローラ６０１の出力ピン６０４から送られたパルス変調信号は、ほぼ５ｋＨｚ〜１００Ｈｚの依然として視認可能な６０Ｈｚの点滅速度よりもずっと高い周波数周波数に変調され得る。さらに、各パルス間のサイクルタイムが短いので、ランプ５９のフィラメントは、オンオフのサイクルが高周波数であることにより、サイクルの間に好ましくないストレスをもたらされるように十分冷却されない。その結果、懐中電灯１０は、ランプ５９が、例えば、半分の電力で作動し、それにより、一定時間の間に通常消費される半分のエネルギ消費をすることを可能にするように、動作させられてもよい。
【００９３】
本実施形態の電力制御回路は、ＲＣ回路を使用して、電子パワースイッチ７０２に与えられる制御信号を修正するものとして説明したが、電力制御回路７００の中に、ＲＬおよびＲＬＣ回路のような時定数を有する他の形態の回路が同様に採用されてもよい。加えて、線形、正弦波状、鋸刃状、或いは三角形の波形を生成する回路も、電力制御回路７００として使用してもよい。さらに、電力制御回路７００の利点は、電力制御回路に供給される制御信号が、マイクロコントローラとは対照的に、機械式スイッチから直接やって来る懐中電灯、或いは、いかなる形態の直流電源が電池パック６０と置き換えられた懐中電灯において、認識されるかもしれない。
【００９４】
図１０Ａは、懐中電灯１０が最初に点灯されたときに、電力制御回路７００がランプ５９に提供する有益な抑制効果を図示する。対照的に、図１０Ｂは、本発明の電力制御回路７００が電子パワースイッチ７０２への信号を制御していない場合、電子パワースイッチ７０２を流れる電流の変化率およびピーク電流が非常に大きいことを図示する。
【００９５】
図１０Ａは、３つのオシロスコープの出力波形１００２，１００４，１００６を示す。図１０Ａのオシロスコープの出力波形は、図８に関して上述したＭＯＳＦＥＴ７０５を含む電子パワースイッチ７０２を駆動する電力制御回路７００を有する懐中電灯から得られた。さらに、抵抗７０１は４７０ＫΩの抵抗値を有し、キャパシタ７１０は０．１μＦの容量値を有していた。したがって、電力制御回路の時定数は、４７ミリ秒であった。
【００９６】
図１０Ｂのオシロスコープの出力波形は、懐中電灯が消灯状態から点灯状態へと移行したときに得られ、（１）懐中電灯が最初に点灯されたとき、懐中電灯のマイクロコントローラ６０１からの制御信号の電圧が時間とともにどのように変化したか、（２）電力制御回路７００からの信号の電圧、および、それによりＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧が、マイクロコントローラの制御信号に応じてどのように変化したか、（３）ＭＯＳＦＥＴ７０５を流れる電流、および、それにより懐中電灯のランプ５９に供給される電流が、電力制御回路からの信号に応じてどのように変化したかをそれぞれ反映する。
【００９７】
図１０ＡのＸ軸は、時間をミリ秒で表し、Ｘ軸と交差する垂直のグリッド線の間隔が４０ミリ秒を表わす。一方、図１０ＡのＹ軸は、どの信号または曲線が参照されるかによって、異なる単位または値を表す。
【００９８】
図１０Ａでは、出力波形１００２は、懐中電灯１０が最初に点灯されたときの、マイクロコントローラ６０１からの制御信号出力の電圧のオシロスコープの出力波形である。Ｙ軸と交差する水平のグリッド線の間隔は、オシロスコープの出力波形１００２に関して２ボルトを表わす。グラフに示されるように、制御信号１００２の電圧は、基本的にステップ波に対応する。それゆえ、制御信号の電圧は、懐中電灯１０が点灯されたとき、０ボルトの低位状態から、３ボルトの高位状態まで変化した。
【００９９】
出力波形１００４は、入力７０７を介して電力制御回路７００を通過した後の、マイクロコントローラ６０１からの制御信号出力の電圧のオシロスコープの出力波形である。このため、これは、ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧に対応する。信号１００２と同様に、Ｙ軸と交差する水平のグリッド線の間隔は、オシロスコープの出力波形１００４に関して２ボルトを表わす。この修正された制御信号の電圧は、上述したように、指数増加関数を示す。電子パワースイッチ７０２に送られた信号の電圧のこの指数関数的増加は、電子パワースイッチ７０２を制御された速度で閉じた。これにより、ＭＯＳＦＥＴ７０５およびランプ５９を通して流れる電流の変化率およびピーク電流が低減された。このことは、ともに以下に説明される図１０Ｂに示される出力波形１００６と出力波形１０１２との比較により見て取れる。
【０１００】
図１０Ａの出力波形１００６は、出力波形１００４で説明したような方法で制御されたゲート−ソース電圧からもたらされる、ＭＯＳＦＥＴ７０５およびそれによりランプ５９を流れる電流のオシロスコープの出力波形である。Ｙ軸と交差するそれぞれのグリッド線の間隔は、出力波形１００６に関して２アンペアを表わす。図１１Ａは、出力波形１００６であるが、時間スケールが拡大されたものを示す。図１１Ａで使用されている時間スケールは、図１０Ａに使用されているよりも１０倍大きく、したがって、図１１Ａの垂直のグリッド線の間隔は、４ミリ秒を表わす。一方、図１１ＡにおけるＹ軸の電流のスケールは、図１０Ａの出力波形１００６に関するのと同じである。
【０１０１】
懐中電灯１０が点灯されたときにランプ５９を流れることを許されたピーク電流は、本発明のこの実施例では、３．７５アンペアと測定された。ピーク電流は、図１０Ａおよび図１１Ａに示されたカーブ１００６において、ベースラインに対するカーブ１００６の高さを計測して測定してもよい。しかしながら、図１１Ａは図１０Ａに示されるよりも大きな時間スケールでＭＯＳＦＥＴ７０５を流れる電流を示すので、図１１Ａからより正確なピーク電流の測定がなされ得る。
【０１０２】
図１０Ｂは、３つのオシロスコープの出力波形１００８，１０１０，１０１２を示す。図１０Ｂの出力波形を得るために使用した懐中電灯は、図１０Ａの出力波形を得るために使用したものと、マイクロプロセッサ６０１からの制御信号が直接ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲートに供給され、これにより、本発明に係る電力制御回路をバイパスしていることを除いて同じ懐中電灯である。図１０Ａと同様に、図１０Ｂに示されたオシロスコープの出力波形は、懐中電灯が消灯状態から点灯状態へ移行したときに測定されたもので、（１）懐中電灯が最初に点灯され、制御信号が直接ＭＯＳＦＥＴのゲートに供給され、それによって電力制御回路７００をバイパスするとき、懐中電灯のマイクロコントローラからの制御信号の電圧が時間とともにどのように変化したか、（２）電力制御回路７００からの信号の電圧、および、それによりＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧が、マイクロコントローラの制御信号に応じてどのように変化したか、（２）そのような状況下において、制御信号の電圧に応じて、ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧がどのように変化したか、（３）電子パワースイッチを通して流れ、それにより懐中電灯のランプに供給された電流が、電子パワースイッチのゲートに与えられた電圧に応じて、どのように変化したかをそれぞれ反映する。
【０１０３】
図１０ＢのＸ軸は、時間をミリ秒単位で表わし、Ｘ軸と交差するそれぞれの垂直のグリッド線の間の距離は、４０ミリ秒を表わす。Ｘ軸は、それ故、図１０Ａに使用されたのと同じスケールを採用する。図１０ＡのＹ軸と同様に、図１０ＢのＹ軸は、どの信号またはカーブが参照されるのかに応じて、異なる単位または値を示す。
【０１０４】
図１０Ｂにおいて、出力波形１００８は、懐中電灯が最初に点灯されたときの、マイクロコントローラ６０１から出力された制御信号の電圧のオシロスコープの出力である。Ｙ軸と交差するそれぞれの水平のグリッド線の間隔は、図１０Ａと同様に、オシロスコープの出力波形１００８に関して、２ボルトを表わす。グラフに示されるように、制御信号１００８の電圧は、基本的にステップ波に対応する。このため、制御信号の電圧は、懐中電灯１０が点灯されたとき、０ボルトの低位状態から、３ボルトの高位状態まで変化した。しかしながら、明らかに、制御信号１００８の前端は、僅かに丸くなっている。これは、懐中電灯が点灯された瞬間に、比較例のランプ５９を通って引き起こされた大きな突入電流の結果である。この突入電流は、電池パックの電圧を瞬間的に低下させた。制御信号の電圧の低下は、カーブ１００２でも同様に観察される。しかしながら、カーブ１００２では、電圧低下は、制御信号の前端から離れた位置に移動させられ、大きくない。これは、本発明に係る電力制御回路７００を採用する懐中電灯では、ランプ５９を流れるピーク電流が遅れて低下するからである。
【０１０５】
出力波形１０１０は、ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧のオシロスコープの出力波形である。信号１００８と同様に、Ｙ軸と交差するそれぞれのグリッド線の間隔は、２ボルトを表わす。この比較例において、ゲート−ソース電圧は、懐中電灯用の電力制御回路がバイパスされたので、マイクロコントローラによって与えられる制御信号１００８の電圧と同じである。マイクロコントローラ６０１と電子パワースイッチ７０２の間に電力制御回路７００が存在しない結果、パワースイッチ７０２は、非導通状態から、主電力回路４００を通して実際に流れるよりも非常に多くの電流がＭＯＳＦＥＴ７０５を通して流れることが可能にするＭＯＳＦＥＴ７０５の伝達特性カーブ上の位置へと瞬間的に駆動された。言い換えると、主電力回路４００を通して流れる電流の流れの変化率およびピーク電流は、懐中電灯を消灯状態から点灯状態へと移行する間、電子パワースイッチ７０２によって制限されなかった。これは、ランプ５９への大きな突入電流と、図１０Ｂの出力波形１０１２中に観測される大きな電流スパイクとをもたらす。
【０１０６】
図１０Ｂの出力波形１０１２は、ゲート−ソース電圧が電力制御回路によって制御されない場合における、ＭＯＳＦＥＴ７０５を流れ、および、これによりランプ５９を流れる電流の時間に対するオシロスコープの出力波形である。Ｙ軸と交差するそれぞれのグリッド線の間隔は、出力波形１０１２に関して２アンペアを表わす。図１１Ｂは、出力波形１０１２であるが、時間スケールが拡大されたものを示す。図１１Ｂに使用された時間スケールは、図１０Ｂに使用されたのより１０倍大きく、このため、垂直のそれぞれのグリッド線の間隔は、図１１Ｂでは４ミリ秒を表わし、図１１Ｂは、図１１Ａと同じ時間スケールである。一方、図１１ＢのＹ軸上の電流スケールは、図１１Ａで出力波形１００６に関するもの、および、図１０Ｂ中で出力波形１０１２に関するものと同じである。
【０１０７】
この比較例において、ＭＯＳＦＥＴ７０５およびランプ５９を流れるピーク電流は、約７．８アンペアであった。図１０Ａおよび１１Ａのカーブ１００６を、図１０Ｂおよび１１Ｂのカーブ１０１２との比較は、本発明の上述の実施例に係る電力制御回路７００が採用され、電子パワースイッチ７０２が閉じる速度を制御するとき、ランプ５９に与えられるピーク電流が、約４．０５アンペアまたは５０％よりも僅かに大きく減少していることを示す。また、カーブ１００６とカーブ１０１２との比較は、カーブ１００６のピーク電流が、カーブ１０１２のピーク電流と比べて、より幅広で穏やかであることを示す。これは、本発明に係る電力制御回路７００を採用する懐中電灯においては、電子パワースイッチ７０２を流れる電流の変化率が著しく減少したという事実に起因する。
【０１０８】
図１０Ａおよび１１Ａに示された電流カーブ１００６は、ランプ５９への電流がどのように制御されてもよいかの単なる例であるということが認識されなければならない。実際、異なる時定数または特徴を備えた電力制御回路７００、異なる伝達特性を備えた電子パワースイッチ７０２、或いは、異なる特徴のランプが採用されたなら、異なるカーブがもたらされ、それにより、抑制効果の量の作用が達成されてもよい。
【０１０９】
図１２のオシロスコープの出力は、図１０Ａを得るのに使用されたのと同じ懐中電灯から得られた。しかしながら、懐中電灯は、図１２のオシロスコープの出力波形１００２，１００４および１００６が記録されたとき、ストロボモードで操作されていた。ストロボモードは、スイッチ５２を押下しておよそ４秒間保持し、これによりマイクロプロセッサ６０１にストロボモードの作動信号を提供することによって選択される。
【０１１０】
図１０Ａと同様に、図１２の出力波形１００２，１００４および１００６は、それぞれ、マイクロプロセッサ６０１の出力ピン６０６からの制御信号の電圧、電力制御回路７００で生成された修正制御信号の電圧、および、ＭＯＳＦＥＴ７０５を流れる電流に対応する。各カーブ１００２，１００４および１００６に関するＹ軸スケールは、図１０Ａの対応するカーブに対するＹ軸スケールに対応する。しかしながら、図１２のＸ軸スケールは、図１０Ａで使用されたスケールの１０分の１であり、このため、図１２のそれぞれの垂直のグリッド線の間隔は、４００ミリ秒に対応する。縮小したスケールは、一連のストロボのサイクルを観察できるように使用されている。
【０１１１】
図１２に示されるように、制御信号１００２の電圧は、ストロボモード操作においては、矩形波に従って調節された。矩形波の各サイクルは、約１．６秒で等しかった。最初の半サイクルの間、制御信号の電圧は約３．６ボルトであったが、後の半サイクルの間、制御信号の電圧は０ボルトであった。各サイクル間の８００ミリ秒という時間は、ランプ５９のフィラメントが冷えるのに必要な時間よりもずっと長く、最初に起動したときの短絡のように再び挙動した。
【０１１２】
出力波形１００４は、入力７０７を介して電力制御回路７００を通過した後の、それ故ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧に一致する、マイクロコントローラ６０１からの制御信号出力の電圧のオシロスコープの出力波形である。この修正された制御信号の電圧は、各パルスの前端での指数的増加関数と、各パルスの後端での指数的減衰関数とを示す。指数的増加関数は、抵抗７０１およびキャパシタ７１０の組合せで構成されるＲＣ回路の４７ミリ秒という時定数による。指数的減衰関数もまた、抵抗７０３が１ＫΩしかないので、４７ミリ秒の時定数を有する。
【０１１３】
電子パワースイッチ７０２に与えられた信号１００４の電圧が、図１０Ａの信号１００４が増加したのと同じように、各パルスの前端において指数関数的に増加したので、電子パワースイッチ７０２は、図１０Ａを参照して説明したのと同じように、制御された速度で閉じられた。実際、図１２の時間スケールが、図１０Ａまたは１１Ａに使用されたのと同じに拡大されたなら、図１２の出力波形１００６に見られる各電流パルスの前端は、図１０Ａまたは１１Ａの出力波形１００６に見られる電流パルスの前端と同じように見えるであろう。そのため、ＭＯＳＦＥＴ７０５およびランプ５９を流れる電流の変化率およびピーク電流の変化率は、ストロボモードの間にランプ５９が通電される度に減じられ、それにより、１サイクル中にランプが通電される度に、ランプ５９のフィラメントに生じるストレスが減少した。これは、やはり、各サイクルの「オフ」の部分において、フィラメントを再度フィラメントに短絡のように振る舞わせる温度まで冷却した。
【０１１４】
本発明に係る電力制御回路を有する懐中電灯では、ランプが通電される度毎にランプのフィラメントに作用するストレスが低減されるので、ランプは平均寿命が延長される。これは、ランプの各パルスと伴にランプのフィラメントにストレスが急速に蓄積されるストロボモードの場合には、特に有益である。
【０１１５】
図１２からは、制御信号１００２が高位状態から低位状態へと切り替わった後、電流がランプ５９を流れ続けることが見て取れる。これは、出力波形１００４の各パルスの後端が、指数的衰退関数を示すからである。このため、電子パワースイッチ７０２は、修正された制御信号の電圧がＭＯＳＦＥＴ７０５の導通を可能にするのに十分なレベル以下に落ちるまで、電流を流し続ける。この例では、電力制御回路７００の衰退経路の時定数が約４７ミリ秒であったので、ＭＯＳＦＥＴ７０５は、制御信号１００２が高位状態から低位状態と切り替わった後に、毎回、約４０〜５０ミリ秒の間、電流を流し続けた。
【０１１６】
図１３は、図示した実施形態の懐中電灯１０の節電モードでの作動を示す。節電モードは、スイッチ５２を押下して約２秒間保持することで選択された。図１３は、３つのオシロスコープの出力波形１０１４，１０１６，１０１８を示す。図１３のオシロスコープの出力波形は、図８を参照して上述した電力制御回路７００有する懐中電灯から、ＭＯＳＦＥＴ７０５からなる電子パワースイッチ７０２を駆動させることで得られた。抵抗７０１は４７０ＫΩの値を有し、抵抗７０３および７０４は１ＫΩの値を有し、キャパシタ７１０は０．１μＦの値を有していた。このため、電力制御回路７００の入力７０７に対応する時定数は４７ミリ秒であったが、入力７０９の時定数は０．１ミリ秒であった。
【０１１７】
図１３のオシロスコープの出力は、懐中電灯が通常の「点灯」状態から節電モードに切り替わったときに得られたものであり（１）図１に示した懐中電灯が節電モードで作動されたとき、懐中電灯のマイクロコントローラ６０１の制御信号の電圧が、時間とともにどのように変化するか、（２）電力制御回路７００からの信号の電圧、および、それによるＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧が、マイクロコントローラからの制御信号に応じてどのように変化するか。（３）ＭＯＳＦＥＴ７０５を通って流れた電流、および、それによって懐中電灯のランプ５９に供給された電流が、電力制御回路からの信号に応じてどのように変化するか、をそれぞれ反映する。
【０１１８】
図１３のＸ軸は、時間をミリ秒で表わし、そして、Ｘ軸と交差する垂直のそれぞれのグリッド線の間の距離は、４０ミリ秒を表わす。しかしながら、図１３のＹ軸は、どの信号またはカーブに関するかに応じて異なる単位または値を表す。
【０１１９】
出力波形１０１４は、懐中電灯１０が通常「点灯」モードから節電モードへと切り替わったときの、マイクロコントローラ６０１の出力ピン６０４から出力された制御信号の電圧のオシロスコープの出力波形である。懐中電灯は、最初に、出力ピン６０６から電力制御回路７００の入力７０７に制御信号を送り、上述のように比較的ゆっくりとランプ５９を通電することで、点灯される。しかしながら、一度ランプが定常状態に達すると、マイクロコントローラは、出力ピン６０６からの制御信号の出力を停止し、出力ピン６０４から電力制御回路７００の入力７０９への制御信号の出力を開始する。図１３のオシロスコープの出力に示した期間は、この遷移が生じた後である。
【０１２０】
出力波形１０１４に関するＹ軸と交差するそれぞれのグリッド線のそれぞれの間の間隔は、２ボルトを表わす。このため、図１３に見られるように、節電モードに移行する前に、制御信号１０１４の電圧は、約３ボルトの定常状態にあった。懐中電灯が節電モードに移行した後、制御信号１０１４の電圧は、矩形波に対応した。矩形波の各サイクルは、約８ミリ秒で一致した。最初の半サイクルの間、制御信号の電圧は約３．６ボルトであったが、他の半サイクルの間、制御信号の電圧は０ボルトであった。
【０１２１】
出力波形１０１６は、入力７０９を介して電力制御回路７００を通過した後の制御信号の電圧のオシロスコープの出力波形である。出力波形１０１６は、また、ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧にも対応する。
【０１２２】
信号１０１４と同様に、Ｙ軸と交差するそれぞれのグリッド線の間の間隔は、出力波形１０１６に関して２ボルトを表わしている。制御信号１０１４が、０．１ミリ秒の非常に小さい時定数を有する電力制御回路７００の部分を通過するので、曲線１０１８で示される修正された制御信号の電圧は、制御信号の電圧と非常に近い。
【０１２３】
図１３の出力波形１０１８は、ＭＯＳＦＥＴ７０５を通過し、それによりランプ５９を流れ、出力波形１０１６により説明した方法で制御されているゲート−ソース電圧からもたらされる電流のオシロスコープの出力波形である。Ｙ軸と交差するそれぞれのグリッド線の間の間隔は、２出力波形１０１６に関して２アンペアを表わす。
【０１２４】
カーブ１０１８から、各サイクル中のオン部分の間、電流スパイクが観察されないことが確認される。むしろ、ＭＯＳＦＥＴ７０５およびランプ５９を流れる電流は、信号１０１６が高位状態となる度に、約１アンペアのレベルの定常状態に戻っている。これは、各サイクルの外で、フィラメントには約４ミリ秒しか通電されないからである。これは、ランプ５９のフィラメントが再度短絡のように挙動する温度まで冷えるには不十分である。ランプは約１２５Ｈｚの周波数で駆動されるので、人間の観者は、ランプ５９のいかなるフリッカも認識できないが、ランプ５９が薄暗いように見えるであろう。
【０１２５】
ランプ５９は、通常の定常状態での電力の半分で作動しているので、薄暗く見えるであろう。節電モードにおける懐中電灯のピーク電力は、懐中電灯が通常モードで操作されている場合のピーク電力と同じである。しかしながら、節電モードの間、ランプは各サイクルの半分にだけ通電されるので、その平均電力は、ピーク電力の半分となる。さらに、ランプは、通常モードで消費するエネルギの半分のエネルギだけ消費する。
【０１２６】
注目すべきは、出力波形１０１６の各パルスの後端は、図１２のパルス１００４に見られるような４７ミリ秒の時定数に対応する指数的衰退関数を示さない。これは、キャパシタ７１０は、懐中電灯が節電モードで作動する時、抵抗７０３を通してドレンが導通されないからである。替わりに、懐中電灯が節電モードで作動するとき、マイクロコントローラ６０１介してグランドへ至る他の経路が提供され、これにより、入力７０９に対して、衰退関数の時定数を約０．１ミリ秒に保持する。このグランドへの代替経路は、この例で使用された抵抗値に基づく抵抗７０１，７０３を介した衰退経路の限界近くであり、ランプ５９が図示した例で実際に駆動された１２５Ｈｚよりもかなり低い約１０Ｈｚを超える周波数でランプ５９を駆動するのが望ましければ、必要である。
【０１２７】
点滅モードについて説明する。懐中電灯は、例えば、スイッチ５２を特定の時間だけ押下して保持、或いは、スイッチ５２を複数回押下し、それにより、マイクロプロセッサ６２に作動信号を提供することで、点滅機能モードに移行してもよい。
【０１２８】
点滅機能モードでは、マイクロコントローラ６０１は、懐中電灯のランプ５９が短い時間点灯し、そして、それより長い時間消灯するようにプログラムされている。マイクロプロセッサ６０１の出力ピン６０６からの制御信号の電圧は、懐中電灯のランプ５９が０．０３−０．０２５秒間点灯し、そして１．２−２秒間消灯するサイクルを繰り返すのを助けるステップ関数であってもよい。代案として、懐中電灯のランプ５９は、５０ミリ秒点灯し、１．３３秒消灯するサイクルを繰り返すこともできる。このように、点滅モードは、例えば、必要なときにレスキューまたは警察官が懐中電灯の所有者である場面で、信号に望ましい人目を引く発光をもたらす。
【０１２９】
点滅モードの間のサイクルの周期は、最長２．２５秒に限定されず、所望のとおりに５秒またはそれ以上であってもよい。開示した実施形態に係る点滅モードでは、サイクルの「点灯」部分の間、制御信号の電圧は高位状態にあるが、サイクルの「消灯」部分の間、制御信号の電圧は０ボルトである。このような制御信号の繰り返しは、電池エネルギの長い持続をもたらす。例えば、懐中電灯が点滅モードで作動されるとき、デューティサイクルは、「点灯」モードが０．０５／１．３８または３．６％である。そのような場合、定常点灯ランプと比べて約９６％のエネルギ消費の低減が達成できる。また、他のデューティサイクルの範囲では、例えば、約１．４％のデューティサイクルまたは３０ミリ秒の「点灯」と２秒の「消灯」、或いは、約１７．２％のデューティサイクルまたは０．２５秒の「点灯」と１．２秒の「消灯」において、エネルギ消費の低減が達成される。当業者は、このエネルギ消費の利点がランプの形式と無関係に達成されてもよいことを認識するであろう。このため、この利点は、光源がＬＥＤであってもフィラメント式ランプであっても実現され得る。
【０１３０】
点滅モードは、さらに、図８に示したような入力７０７または７０９に接続した出力ピン６０６からの制御信号を有することにより電力制御回路７００で実施されてもよい。点滅モードの「消灯」時間は、懐中電灯のランプ５９が冷えることを可能にするのに十分に長い。このため、例えば、電力制御回路７００を介して電子パワースイッチ７０２に与えられる信号が指数的に増加するような、制御信号の修正は、ランプ５９のフィラメントに加わるストレスを低減する役目を果たす。このように、ランプは、上述のような点滅モードによって有利にも促進されたエネルギ消費の低減に加えて、延長された平均寿命をも有するであろう。
【０１３１】
露出した充電用接点のための改良された短絡防止回路の提供に関する。
【０１３２】
図１および５に最もよく見られるように、充電用接点４４および４８は、懐中電灯１０の充電ユニットと再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０との間のインターフェースの役目を果たす。ここでは図示しないが、充電ユニットのクレードルは、露出した充電用接点４４および４８と電気的に接触させ、充電を行っている間、懐中電灯１０を保持するように構築されるべきであることが理解されるであろう。しかしながら、充電用接点４４および４８は懐中電灯１０の外周全体の周りに延伸するので、シンプルなクレードルのデザインを有する充電ユニットが使用されてもよい。例えば、懐中電灯１０を長手軸に対してあらゆる半径方向の向きで、充電ユニットの中に配置可能とし、それでも、充電ユニット側の充電用接点と懐中電灯１０の充電用接点４４および４８との接触させられるクレードルのデザインが使用されてもよい。これにより、充電ユニットの充電用接点と接触させるために、隠れたプラグまたはタブが懐中電灯の中に挿入され得るように、懐中電灯１０を充電ユニットの中に圧入させる必要はない。
【０１３３】
しかしながら、充電用接点４４および４６が外部に露出しているので、操作中にユーザが手に持つ金属物によって短絡する可能性がある。そのような状況でリチウム−イオン電池パック６０の中に設けられた短絡防止回路８６が作動することを防ぐために、短絡防止回路８００は、充電用接点４４，４８の少なくとも一方と再充電可能なリチウム−イオン電池パック６０との間に電気的に介設されることが好ましい。
【０１３４】
図５に示した実施形態では、充電用接点４４は、電気的に短絡防止回路８００に接続され、そして、短絡防止回路８００は、導体８２１およびビア６４により、電路４０２および電池パック６０の中心電極６３に電気的に接続されている。充電用接点４８は、短絡防止回路８００にも接続されている。加えて、それは、筒胴２１、導電部材７２およびばね７４を介して、電池パック６０のケース電極６１に接続されている。
【０１３５】
本実施形態では、短絡防止回路８００はプリント回路基板４６上に配置されているが、短絡防止回路８００は、懐中電灯１０の中のいかなる好ましい位置にも物理的に配置できる。
【０１３６】
短絡防止回路８００は、充電用接点４４と４８との間に短絡が検出されたなら、電池パック６０と充電用接点４４，４８の少なくとも一方との間に開いた回路を形成するよう作動する。このため、懐中電灯１０は、懐中電灯の操作中の充電用接点４４と４８との不注意な短絡が電池パック６０からランプ５９まで電流を遮断する恐れなく、安全に操作されてもよい。
【０１３７】
短絡防止回路８００の１つの実施形態の詳細な説明は、図９Ａおよび図９Ｂに関連して記載される
【０１３８】
図９Ａに示された短絡防止回路８００は、本質的に、露出した充電用接点４４と電池パック６０との間における自動スイッチとして動作する。
【０１３９】
回路８００は、比較装置８１２により制御されるスイッチ８１６を含む。本実施形態では、スイッチ８１６は、充電用接点４４と電池パック６０の正電極６３との間の電路に介設されている。特に、導体８２０および８２３は、スイッチ８１６の片側を充電用接点４４に接続し、導体８２１および８２４は、スイッチ８１６の反対側を電池パック６０の中心電極に接続する。
【０１４０】
説明した実施形態では、スイッチ８１６はｐチャネルＭＯＳＦＥＴであるが、他の電子式スイッチング装置が採用されてもよい。例えば、バイポーラ接合トランジスタ、並びに、ＪＦＥＴおよびＤＥ−ＭＯＳＦＥＴのような電界効果トランジスタを含む、他の種類のトランジスタが、スイッチ８１６として採用されてもよい。
【０１４１】
本実施形態の比較装置８１２は、電圧コンパレータを含む。しかしながら、オペアンプ、マイクロプロセッサまたは特定用途用集積回路（ＡＳＩＣ）を、比較装置８１２として使用してもよい。
【０１４２】
比較装置８１２のための電力供給回路の一例は、図９Ｂに示される。図９Ｂに示されるように、比較装置８１２のＶｃｃピンは電池パック６０の正端子に接続され、比較装置８１２のＧＮＤピンはグランドに接続されている。必須ではないが、Ｖｃｃピンは、好ましくは、ショットキーダイオード８３０を介して電池パック６０の正端子に接続され、電池からの信号に基本的なフィルタリングを提供する。好ましくは０．１μＦのキャパシタ８３２が、比較装置のＶｃｃピンおよびＧＮＤピンと並列に設けられている。ショットキーダイオード８３０でフィルタリングされた電池信号は、配線６０８を介して、マイクロコントローラ６０１のＶｃｃピンに与えられ、マイクロコントローラに電力を供給する。
【０１４３】
比較装置８１２は、入力８０２に与えられた信号の電圧を、入力８０４に与えられた信号の電圧と比較する。行った比較および比較装置の伝達特性に基づいて、出力信号が制御スイッチ８１６への出力８１７に与えられる。しかしながら、スイッチ８１６が図示した実施形態ではｐチャネルＭＯＳＦＥＴであるため、スイッチ８１６を導通させるためには、負のゲート−ソース電圧が必要である。
【０１４４】
本実施形態では、入力８０４の信号の電圧が入力８０２の信号の電圧より大きければ、比較装置８１２は、出力８１７に実質的に電池パック６０により導体８２４上に生成された電圧以上の正電圧の信号を生成する。その結果、スイッチ８１６からなるＭＯＳＦＥＴは無効化され、充電用接点４４と電池パック６０の中心電極６３との間の回路の電路が開かれる。一方、入力８０２の信号の電圧が、入力８０４の信号の電圧以上であれば、比較装置８１２は、出力８１７に信号を出力しない（または０ボルトの信号を出力）。スイッチ８１６は、この状況下で、ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース電圧が負となるので、充電用接点４４と電池パック６０の中心電極６３との間に電流を流すことができる。
【０１４５】
図９Ａに示した実施形態では、入力８０２の信号の電圧は、充電用接点４４と電池パック６０のケース電極またはグランドとの間に設けられた抵抗８１１における電圧降下に対応する。電池パック６０が完全な充電が達成されることを確実にするため、抵抗８１１は、好ましくは、充電工程の間に抵抗８１０よりも抵抗８１１において大きな電圧降下が発生するように、抵抗８１０より僅かに大きな抵抗を有するものが選択される。好ましくは、抵抗８１１は、抵抗８１０と８１１を組み合わせた全抵抗の５０％よりも大きく、且つ、約６０％以下の抵抗を有する。
【０１４６】
入力８０４に与えられた信号の電圧は、キャパシタ８１５に蓄えられた電圧であり、そして、電路８１９の抵抗８１３および８１４のそれぞれの抵抗値に依存する電圧に対応する。特に、キャパシタ８１５が抵抗８１４と並列に設けられているので、キャパシタ８１５に蓄えられた電圧は、抵抗８１４における電圧降下に等しくなる。好ましくは、抵抗８１３および８１４は、次の平衡キャパシタ８１５が電池パック６０の電圧の約半分に対応する充電電圧を有するように、抵抗値の等しいものを選択してもよい。
【０１４７】
実例として、抵抗８１０，８１３および８１４は、それぞれ１００ＫΩの抵抗値を有してもよく、抵抗８１１は１２０ＫΩの抵抗を有してもよい。キャパシタ８１５は、０．１μＦの容量を有していてもよい。これらの値の場合、入力８０４の信号の電圧は、一度、キャパシタ８１６が充電されて回路平衡が達成されれば、電池パック６０の電圧の約半分になる。一方、抵抗８１１における電圧降下、および、それによる入力８０２の信号の電圧は、充電用接点４４とグランドの間での電圧降下の約５５％になる。
【０１４８】
懐中電灯１０がその充電ユニットの中に配置されたとき、外部の充電用接点４４，４８は、電力が電池パックに流れるように、充電ユニットの対応する充電用接点と接触する。上述の短絡防止回路８００の構成に基づき、充電用接点４４上の電圧が電池パック６０の電圧以上である限り、懐中電灯１０は、充電モードであるように定められ、スイッチ８１６は電流の通過を許す。これは、このような状況では、抵抗８１１における電圧降下がキャパシタ８１５に蓄えられる電圧よりも大きいからである。結果として、本実施形態では電圧コンパレータである比較装置８１２は、スイッチ８１６に閉じるための信号を送り、これによって、エネルギが充電用接点４４から電路８２０，８２３，８２４および８２１に沿って電池パック６０までながれることを可能にし、電池パック６０を再充電する。
【０１４９】
さらに、本実施形態のスイッチ８１６は、一度、懐中電灯が充電クレードルから取り出されると、開いたままになる。これは、充電用接点４４は、スイッチ８１６が開いている限り、中心電極６３と同じ電位になり、これにより、入力８０２の信号の電圧が入力８０４の信号の電圧より大きいままになるからである。
【０１５０】
しかしながら、充電用接点４４と４８が短絡されたなら、充電用接点４４とグランドの間の電圧は、迅速に０ボルトまで降下し、抵抗８１１における電圧降下も同様になる。これに応じて、比較装置８１２は、充電用接点４４が電池よりも低電位にあることを検知し、そして、大きな正電圧を有する信号を出力８１７を介してスイッチ８１６に送ることによって、スイッチ８１６を開く。比較装置８１２は、電池パック６０に内蔵された短絡防止回路８６が短絡を検知して解消するよりも早く、検出した短絡に応じてスイッチ８１６を不能にする。内蔵された短絡防止回路８６はそのような状況では作動しないので、電池パック６０は、組み込まれた短絡防止回路８６によって中断されずに、ランプ５９にエネルギを供給し続けられる。
【０１５１】
本実施形態の短絡防止回路８００では、一度充電用接点４４と４８の間に短絡が検出されると、スイッチ８１６は、その短絡が除去されるまで再度開くことはなく、充電用接点４４とグランドの間の電圧降下は、電池パック６０の電圧にほぼ等しいか、それよりも大きい。換言すると、スイッチ８１６は、懐中電灯１０がそれに対応する充電ユニットの中に配置されるまで、再び開くことはない。
【０１５２】
懐中電灯に加えて、短絡防止回路８００もまた、充電用接点が露出している他の再充電可能な装置に有益に使用されてもよい。さらに、携帯電子装置の電源が再充電可能なリチウム−イオン電池パックである場合に、短絡防止回路８００が特に有益であるが、短絡防止回路８００は、他の再充電可能な直流電源で駆動される再充電可能な装置にも有益に使用されてもよい。
【０１５３】
改善された懐中電灯およびその各構成要素の様々な実施形態が先の開示に示されたが、多くの改良、変更、代替の実施形態、および代替材料が、当業者によって予期されてもよく、本発明の多様な局面を達成するのに利用されてもよい。例えば、ここに説明した電力制御回路および短絡防止回路は、１つの懐中電灯内で一緒に採用されても、個別に採用されてもよい。さらに、短絡防止回路は、懐中電灯以外の再充電可能な電子装置に使用されてもよい。このため、この説明は例示の方法としてのみなされ、特許請求した発明の範囲を限定するものではないことは明確に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る懐中電灯の斜視図。
【図２】図１の２−２線に沿った懐中電灯の断面図。
【図３】図１の２−２線に沿った懐中電灯の前方部分の拡大断面図。
【図４】図３に断面で示した部分の斜視図。
【図５】図１の懐中電灯の本発明の１つの実施形態に係る電気回路の関係を示す回路図。
【図６】本発明の懐中電灯に使用される瞬時スイッチを構成するデバウンス回路の１つの例を示す回路図。
【図７】本発明の懐中電灯に使用されるマイクロコントローラの１つの例を示す回路図。
【図８】本発明の懐中電灯に使用される電力制御回路の１つの例を示す回路図。
【図９Ａ】本発明に係る短絡防止回路の１つの例を示す回路図。
【図９Ｂ】図９Ａの短絡防止回路中に使用される比較装置に対する電力供給回路の１つの例を示す回路図。
【図１０Ａ】３つのオシロスコープの出力を示し、（１）懐中電灯が最初に点灯されるとき、図１の懐中電灯のマイクロコントローラからの制御信号の電圧が時間とともにどのように変化するか、（２）マイクロコントローラの制御信号に応じて電力制御回路からの信号の電圧がどのように変化するか、および、（３）電力制御回路からの信号に応じて懐中電灯のランプに供給される電流がどのように変化するかを示す図。
【図１０Ｂ】本発明の電力制御回路がない点以外は、図１０Ａのオシロスコープの出力を得るのに使用したものと同じである懐中電灯の３つのオシロスコープの出力を示し、（１）懐中電灯が最初に点灯されるとき、電力制御回路がない懐中電灯のマイクロコントローラからの制御信号の電圧が時間とともにどのように変化するか、（２）制御信号の電圧に応じて電子パワースイッチのゲート−ソース電圧がどのように変化するか、および、（３）電子パワースイッチに印加された電圧に応じて懐中電灯のランプに供給される電流がどのように変化するかを示す図。
【図１１Ａ】懐中電灯が最初に点灯されるとき、本発明の電力制御回路を有する懐中電灯の主電力回路における電流の流れを、時間とともに示すオシロスコープの出力を示す図。
【図１１Ｂ】懐中電灯が最初に点灯されるとき、本発明の電力制御回路がない懐中電灯の主電力回路における電流の流れを、時間とともに示すオシロスコープの出力を示す図。
【図１２】ストロボモードで操作される本発明の懐中電灯における３つのオシロスコープの出力を示す図。これらの３つの出力は、（１）マイクロプロセッサからの制御信号の電圧、（２）電力制御回路によって生成された修正制御信号の電圧、および、（３）電子パワースイッチを通過する電流の流れである。
【図１３】節電モードで操作される本発明の懐中電灯における３つのオシロスコープの出力を示す図。これらの３つの出力は、（１）マイクロプロセッサからの制御信号の電圧、（２）電力制御回路によって生成された修正制御信号の電圧、および、（３）電子パワースイッチを通過する電流の流れである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年4月4日(2008.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）電源、光源および電子パワースイッチを含む主電力回路と、
ｂ）前記電子パワースイッチに電気的に接続され、制御信号に応じて前記電子パワースイッチを通して流れる電流を調節するのに適して電力制御回路と、
ｃ）前記電力制御回路に接続された出力を含むマイクロプロセッサとを含む携帯用照明装置であって、
該マイクロプロセッサは、前記電力制御回路に前記制御信号を提供し、
前記制御信号は、１７．２％より小さいデューティサイクルと、該携帯用照明装置に点滅機能を提供するのに十分な継続時間の周期とを有する携帯用照明装置。
【請求項２】
前記デューティサイクルは、３．６％である請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項３】
前記サイクルの周期は、約１．３８秒である請求項２に記載の携帯用照明装置。
【請求項４】
前記デューティサイクルは、１．４％から１７．２％の間である請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項５】
前記サイクルの周期は、約１秒超、且つ、５秒未満である請求項４に記載の携帯用照明装置。
【請求項６】
前記電力制御回路は、該携帯用照明装置が点灯されたとき、主電力回路が定常状態に達する前に、前記主電力回路を流れるピーク電流を制限するために前記電子パワースイッチを調節する請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項７】
前記電力制御回路は、前記制御信号を修正し、前記修正した制御信号を前記電子パワースイッチに印加し、前記修正した制御信号の電圧は、時間と共に指数的に増加する電圧を有する請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項８】
前記光源は、フィラメントを含む請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項９】
前記サイクルのオン部分は、５０ミリ秒である請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項１０】
前記電源と前記マイクロプロセッサとの間の電路を開閉する機械式スイッチをさらに含み、前記マイクロプロセッサは、前記機械式スイッチから受け取った作動信号に応じて前記電力制御回路に前記制御信号を提供する請求項１に記載の携帯用照明装置。
【請求項１１】
懐中電灯であって
ａ）電源、ランプおよび電子パワースイッチを含む主電力回路と、
ｂ）前記電子パワースイッチに電気的に接続され、懐中電灯が点灯している間前記電子パワースイッチに信号を提供するのに適した電力制御回路と、
ｃ）マイクロプロセッサと、
ｄ）前記電源と前記マイクロプロセッサとの間の電路を開閉する機械式スイッチとを含み、
前記主電力回路を流れることができる前記電子パワースイッチの電流値は、前記電子パワースイッチに印加される信号の電圧に依存し、前記電力制御回路は、該懐中電灯が点灯されたとき、所定の周期で前記パワースイッチを通して流れることができる電流の量を増加させるような方法で前記信号の電圧を変化させるように構成され、
前記マイクロプロセッサの出力は、前記電力制御回路に接続され、前記マイクロプロセッサは、前記機械式スイッチから受け取った作動信号に応じて前記電力制御回路に制御信号を提供し、前記電力制御回路は、前記制御信号を修正して前記電子パワースイッチに印加される信号を生成し、前記制御信号の電圧は、デューティサイクルが１７％未満で変化し、前記電子パワースイッチに印加される信号は、ランプが点灯される度に増加する懐中電灯。
【請求項１２】
前記デューティサイクルは１．４％から１７％の間である請求項１１に記載の携帯用照明装置。
【請求項１３】
前記デューティサイクルは、３．６％である請求項１２に記載の携帯用照明装置。
【請求項１４】
前記信号の電圧は、時間と共に指数的に増加する電圧を有する請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１５】
前記サイクルの「オン」部分は、５０ミリ秒である請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１６】
前記サイクルの周期は、１．２５〜２．０秒である請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１７】
前記電子パワースイッチは、ＭＯＳＦＥＴであり、前記電力制御回路は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲートに前記信号を印加する請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１８】
前記ランプはフィラメントを含む請求項１１に記載の懐中電灯。
【請求項１９】
ａ）電源、光源および電子パワースイッチを含む主電力回路と、
ｂ）マイクロプロセッサと、
ｃ）前記電子パワースイッチおよび前記マイクロプロセッサに電気的に接続された電力制御回路であって、前記マイクロプロセッサからの制御信号に応じて前記電子パワースイッチを通して流れる電流を調節するのに適した電力制御回路とを含む懐中電灯であって、
ｄ）前記制御信号は、１７％未満のデューティサイクルと１秒より長い周期とを有し、前記電力制御回路は、前記マイクロプロセッサからの前記制御信号に応じて前記電子パワースイッチを通して流れる電流を調節し、該懐中電灯に点滅機能を提供する懐中電灯。
【請求項２０】
前記デューティサイクルは、周期が１．３８秒のとき、３．６％である請求項１９に記載の懐中電灯。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
電路４０４は、ランプ５９の負電極を再充電可能なリチウム−イオン電池パックのケース電極６１に接続する。さらに、電路４０４は、以下に詳細に説明される電子パワースイッチ７０２によって開閉され、主電力回路４００の完成および遮断を行う。図１〜４に示した懐中電灯１０では、電路４０４は、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４の中に配設された負電極端子と、ボール形の調節可能な電球ホルダ１０４の金属部分１２２と、調節可能なボールハウジング１０２と、板バネ導体１２８と、接触パッド６２と、導電配線４０６と、電子パワースイッチ７０２と、導電配線４０８と、筒胴２１と、末尾キャップ２２の中の導電部材７２と、ばね７４とを含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
図８は、導電配線７０８を介して電子パワースイッチ７０２に連結された電力制御回路７００の概略図である。電子パワースイッチ７０２は、配線７０８に与えられた異なる信号レベルに応じて、異なるレベルの電流が主電力回路４００内を流れることを許容するように選択される。本実施形態では、電子パワースイッチ７０２は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ７０５からなる。ＭＯＳＦＥＴのゲートは、配線７０８に電気的に接続され、ドレインは、入力７０６を介して電池パック６０の中心電極６３に接続され、ソースは、グランド（例えば、電池パック６０のケース電極６１）に接続されている。ｎチャネルＭＯＳＦＥＴは、その伝達特性により、本発明においてよく機能する。すなわち、ゲート−ソース電圧が約０．７５ボルトよりも小さいとき、ドレイン電流がゼロとなる（つまり、電子パワースイッチ７０２が開放される）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
好ましい実施形態では、抵抗７０１は４７０ＫΩの抵抗を有し、抵抗７０３は１ＫΩの抵抗を有し、そして、キャパシタ７１０は０．１μＦの容量を有する。抵抗７０１とキャパシタ７１０とのこの組み合わせは、時定数が４７ミリ秒のローパスフィルタを形成する（４７００００×０．０００００１＝０．０４７秒または４７ミリ秒）。この時間の間に、キャパシタ７１０は、入力７０７に与えられる制御信号の電圧のおよそ６３％まで充電されるであろう（０．６３×５ボルト＝３．１５ボルト）。これは、ＭＯＳＦＥＴ７０５のゲート−ソース電圧が、トランジスタのオフ領域から、電流制限領域を経て、線形領域まで達するのに、およそ４７ミリ秒を要することを意味している。この時間の間に、ランプ５９のフィラメントは、突入電流をより望ましいレベルに制限しながら加熱される。
【国際調査報告】
2009529758.tif 000019