BRPI0708040A2 - conjunto de circuitos aperfeiçoado para dispositivos de iluminação portáteis e dispositivos eletrÈnicos recarregáveis portáteis - Google Patents

Abstract

CONJUNTO DE CIRCUITOS APERFEIçOADO PARA DISPOSITIVOS DE ILUMINAçãO PORTáTEIS E DISPOSITIVOS ELETRÈNICOS RECARREGáVEIS PORTáTEIS. A presente invenção refere-se a um dispositivo eletrónico portátil, como, por exemplo, uma lanterna, com um circuito para a redução da oscilação inicial da corrente que é enviada através do filamento de lâmpada quando uma lanterna é ligada, O circuito reduz as tensões impostas sobre o bulbo de lâmpada quando o mesmo é aceso, deste modo estendendo a expectativa de vida do bulbo de lâmpada. Uma lanterna com modo sinalizador que produz luz de acordo com um ciclo de serviço inferior a 11 % é igualmente apresentada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTODE CIRCUITOS APERFEIÇOADO PARA DISPOSITIVOS DE ILUMINA-ÇÃO PORTÁTEIS E DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS RECARREGÁVEISPORTÁTEIS".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

Esta é uma continuação em parte do Pedido de Patente norte-americano co-pendente anterior N2 de Série 11/007 771, depositado em 7 dedezembro de 2004.

Antecedentes da Invenção

1. CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a dispositivos eletrônicos portá-teis, incluindo os dispositivos de iluminação portáteis manuais, tal como, lan-ternas, e seu conjunto de circuitos.

2. ANTECEDENTES

Vários dispositivos de iluminação portáteis ou manuais, incluindoos projetos de lanterna, são conhecidos na técnica. As lanternas tipicamenteincluem uma ou mais baterias de célula seca tendo eletrodos positivo e ne-gativo. Em certos projetos, as baterias são dispostas em série em um com-partimento de bateria de um cilindro ou alojamento que pode ser usado parasegurar a lanterna. Um circuito elétrico é freqüentemente estabelecido a par-tir de um eletrodo de bateria através de um meio condutivo eletricamenteacoplado a um eletrodo de um bulbo de lâmpada. Depois de passar pelobulbo de lâmpada, o circuito elétrico continua através de um segundo eletro-do do bulbo de lâmpada em contato elétrico com o meio condutivo, que porsua vez está em contato elétrico com o outro eletrodo de uma bateria. Osbulbos de lâmpada incandescente incluem um filamento de bulbo. Tipica-mente, o circuito inclui uma chave para abrir ou fechar o circuito. A atuaçãoda chave no sentido de fechar o circuito elétrico permite que a corrente pas-se pelo bulbo de lâmpada e através do filamento, no caso de um bulbo delâmpada incandescente, deste modo gerando luz.

As lanternas tradicionais utilizam uma chave mecânica para "acen-der" a lanterna. Isto é obtido ao se conectar mecanicamente dois contatos e dei-xando que a corrente flua a partir do terminal positivo das baterias, atravésda lâmpada, e volte para o terminal negativo das baterias. Uma das desvan-tagens de uma chave mecânica é que a mesma é suscetível a desgaste e sequebra, bem como a oxidação dos elementos que fisicamente se faz e que-bra o circuito. As chaves mecânicas também não permitem modos automati-zados ou regulados de ativar ou desativar uma lanterna.

Uma outra desvantagem das lanternas tradicionais é que quan-do as mesmas são ligadas, as mesmas instantaneamente permitem quegrandes quantidades de corrente fluam a partir das baterias através do fila-mento de lâmpada, deste modo tensionando o filamento. Esta oscilação decorrente ocorre devido ao fato de a resistência do filamento de lâmpada sermuito baixa quando o filamento se encontra frio.

Essencialmente, um filamento de lâmpada é uma peça de fioque inicialmente atua como um curto-circuito. A resistência de filamento sefaz conforme o filamento se aquece até o ponto no qual a luz é emitida.Conseqüentemente, quando a lanterna é inicialmente ligada, uma quantida-de significativamente maior de corrente com a quai o buibo pode trabalharflui através da lâmpada. Embora a oscilação de corrente durante este está-gio transiente exceda os limites de projeto do bulbo, a duração do estágiotransiente é pequena o suficiente para que os bulbos de modo geral sobrevi-vam à oscilação de corrente. Com o tempo, no entanto, esta onda repentinade corrente causa danos à lâmpada por tensionar o filamento e, em últimainstância, pela falha do filamento de lâmpada. Com efeito, é geralmente du-rante este estágio transiente que um filamento de lâmpada falhará, em últi-ma instância.

Ainda uma outra desvantagem das lanternas tradicionais é queas mesmas são de modo geral energizadas com baterias de célula seca oualcalinas. As baterias de célula seca ou alcalinas, quando gastas, são des-cartadas e os usuários precisam comprar baterias novas para substituir asgastas. A troca de baterias é uma inconveniência e um gasto adicional paraum usuário de lanterna. Além disso, as baterias de célula seca ou alcalinassão pesadas, deste modo aumentando o peso total da lanterna.As baterias de ácido de chumbo recarregáveis foram desenvol-vidas para substituir as baterias secas e alcalinas. Estes tipos de bateriapossuem as vantagens de serem recarregáveis e descarregáveis para umuso repetido. As mesmas são, no entanto, relativamente grandes e devemser reabastecidas com eletrólito líquido depois de serem usadas por um pe-ríodo de tempo. Devido ao seu tamanho volumoso e peso, ainda mais pesa-das que as baterias de célula seca / alcalinas, as baterias de ácido dechumbo recarregáveis são geralmente usadas em acessórios de iluminaçãode segurança montados em paredes, motocicletas e automóveis, mas demodo geral não são consideradas adequadas para uso em dispositivos deiluminação portáteis, tais como em lanternas.

As baterias de níquel-cádmio e as baterias de hidreto de níquel-metal foram usadas para substituir as baterias convencionais em lanternas.

As baterias de níquel-cádmio e de hidreto de níquel-metal apresentam asvantagens de serem leves, convenientes de se usar, e repetidamente recar-regáveis e descarregáveis. No entanto, estas baterias têm a desvantagemde causar poluição por meiai pesado. Aiém disso, as baterias de níquel-cádmio e de hidreto de níquel-metal possuem o então chamado efeito dememória de bateria. Deste modo, a fim de evitar a diminuição da vida dasbaterias, é necessário descarregar qualquer potência não utilizada destestipos de baterias antes de as mesmas serem recarregadas.

Uma fonte de energia recarregável aperfeiçoada para dispositi-vos eletrônicos portáteis é a bateria de lítio-íon. As baterias de lítio-íon têmuma maior densidade de energia e uma menor taxa de autodescarga do queas baterias de níquel-cádmio e de hidreto de níquel-metal. As baterias delítio-íon também possuem uma maior energia em relação ao peso que asbaterias de níquel-cádmio e de hidreto de níquel-metal . No entanto, umabateria de lítio-íon pode explodir se a mesma for carregada além de seuslimites de segurança, ou se seus terminais entrarem em curto. Além disso, adescarga excessiva de uma bateria de lítio-íon pode danificar permanente-mente a célula de lítio-íon. Por conseguinte, a maioria das baterias de lítio-íon é disponibilizada em um pacote de bateria que inclui um circuito de pro-teção embutido com capacidades de proteção contra sobrecarga, descargaexcessiva e curto-circuito. Este circuito de proteção de pacote de bateriabloqueia a corrente que flui do pacote de bateria de lítio-íon quando um curtoé detectado. Assim, se houver um curto através dos contatos de recarga pa-ra o dispositivo, o circuito de proteção de pacote de bateria funcionará e odispositivo eletrônico cessará de operar.

A fim de evitar tais interrupções inadvertidas, os contatos de re-carga de dispositivos eletrônicos portáteis que são energizados por um pa-cote de bateria de lítio-íon recarregável possuem os contatos em locais difí-ceis de se alcançar ou escondidos. Infelizmente, tal configuração requer ouso de plugues, insertos especiais, abas de alinhamento ou um suportecomplexo para recarregar as baterias. A obstrução do acesso aos contatosde recarga, no entanto, não é solução viável no caso de lanternas ou outrosdispositivos recarregáveis nos quais requisitos de projeto determinam quecontatos ou anéis de carga fiquem expostos.

Se fossem usadas baterias de lítio-íon recarregáveis em umalanterna com anéis de carga expostos e o usuário acidentalmente criasseum curto através dos contatos de carga expostos com um objeto de metal,tal como as chaves de seu carro, a lâmpada se apagaria até que o objeto demetal que criou o curto-circuito fosse removido. Tais interrupções inadverti-das podem ser perigosas quando um usuário está trabalhando em uma áreasem iluminação, especialmente o pessoal de execução legal ou de atendi-mento de emergência. E, embora um simples diodo possa ser colocado nocircuito de recarga para impedir que curtos-circuitos acidentais sejam criadosatravés dos anéis ou contatos de carga para outros produtos químicos debateria recarregável, tal como níquel-cádmio e hidreto de níquel-metal, estasolução não é viável para pacotes de bateria de lítio-íon. Um simples diodonão poderá ser usado nestas circunstâncias, uma vez que a queda de ten-são frontal de um diodo varia enormemente, ao mesmo tempo em que acarga de baterias de lítio-íon requer um controle muito apertado sobre a ten-são de terminação.

Tendo em vista o acima, a tecnologia de bateria de lítio-íon re-carregável foi adotada para uso em dispositivos eletrônicos portáteis comcontatos de carga expostos, tais como as lanternas recarregáveis. Existe,portanto, a necessidade de um meio para prover proteção aperfeiçoada con-tra curto-circuito em dispositivos recarregáveis, tais como lanternas, comcontatos de carga expostos. Existe também a necessidade de uma lanternacom um conjunto de circuitos aperfeiçoados que melhore um ou mais pro-blemas apresentados acima.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É um objetivo da presente invenção tratar ou pelo menosmelhorar um ou mais problemas associados às lanternas e/ou aos dispositi-vos recarregáveis indicados acima.

Por conseguinte, em um primeiro aspecto da presente invenção,é provido um dispositivo eletrônico recarregável portátil, tal como uma lan-terna, com contatos de carga externos e proteção contra curto-circuito. Aproteção contra curto-circuito eletricamente desacopla um dos contatos decarga expostos da fonte de alimentação recarregável para o dispositivoquando os contatos de carga entram em curto. O contato de carga é desa-coplado sem abrir o circuito de potência do dispositivo; deste modo, o dispo-sitivo pode continuar a operar enquanto os contatos de carga entram emcurto. A fonte de alimentação para o dispositivo pode ser um pacote de bate-ria de lítio-íon recarregável.

De acordo com uma modalidade, o dispositivo eletrônico recar-regável compreende um circuito de potência principal incluindo uma fonte dealimentação CC e uma carga de consumo de potência, um primeiro contatode carga eletricamente acoplado a um primeiro eletrodo da fonte de alimen-tação via um primeiro caminho elétrico, um segundo contato de carga eletri-camente acoplado a um segundo eletrodo de potência via um segundocaminho elétrico, e um circuito de proteção contra curto configurado paraabrir o primeiro caminho elétrico em um local que não está dentro do circuitode potência principal se o primeiro contato de carga e o segundo contato decarga entrarem em curto.

O circuito de proteção contra curto de preferência inclui umachave interposta no primeiro caminho elétrico entre o primeiro contato decarga e o primeiro eletrodo em um local que não está dentro do circuito depotência principal. O circuito de proteção contra curto pode ser configuradopara abrir a chave quando o primeiro e o segundo contatos de carga entra-rem em curto. A chave pode, por exemplo, ser um transistor, incluindo umtransistor de efeito de campo ou um transistor bipolar. De preferência, a cha-ve é um transistor de efeito de campo de metal óxido semicondutor (MOS-FET) de canal p.

O circuito de proteção contra curto pode incluir ainda um disposi-tivo de comparação adaptado para comparar uma tensão de um primeirosinal de entrada a uma tensão de um segundo sinal de entrada e abrir oufechar a chave com base na comparação. A tensão do primeiro sinal podeser proporcional à diferença de tensão entre o primeiro contato de carga, e atensão do segundo sinal pode ser proporcional à tensão da fonte de alimen-tação. O dispositivo de comparação pode, por exemplo, compreender umcomparador, um amplificador operacional, um circuito ASIC, ou um proces-sador. Quando a queda de tensão entre o primeiro contato de carga e a terraé aproximadamente igual ou maior que a tensão da bateria, a chave é co-mandada para ficar na posição "ligada" pelo dispositivo de comparação.Como resultado, quando o dispositivo se encontra em seu carregador, a e-nergia poderá passar do contato de carga para a fonte de alimentação.Quando a queda de tensão entre o primeiro contato de carga e a terra é ze-ro, a chave é comandada para ficar na posição "desligada". Sendo assim, seum curto ocorre entre os contatos de carga, a chave será desligada ou aber-ta. Como resultado, a fonte de alimentação evita qualquer curto através doscontatos de carga e poderá continuar a suprir potência para a carga de con-sumo de potência.

O dispositivo recarregável pode compreender uma lanterna, e afonte de alimentação CC pode compreender um pacote de bateria de lítio-íon recarregável. No caso de um curto através dos contatos de carga, o cir-cuito de proteção contra curto pode ser configurado para detectar e limpar ocurto mais rapidamente que a proteção contra curto-circuito embutida dopacote de bateria de lítio-íon. Assim sendo, o circuito de proteção contra cur-to garante que a operação do dispositivo não seja interrompida quando umcurto acontece nos contatos de carga externos. Isto é particularmente vanta-joso quando o dispositivo recarregável compreende uma lanterna.

Ainda, em uma outra modalidade, é provida uma lanterna recar-regável, compreendendo uma fonte de alimentação, uma lâmpada eletrica-mente acoplada à fonte de alimentação através de um circuito de potênciaprincipal, um primeiro contato de carga eletricamente acoplado a um primei-ro eletrodo da fonte de alimentação através de um primeiro caminho elétrico,um segundo contato de carga eletricamente acoplado a um segundo eletro-do da fonte de alimentação através de um segundo caminho elétrico, e umcircuito lógico que controla uma chave interposta no primeiro caminhoelétrico em um local que não está dentro do circuito de potência principal. Ocircuito lógico é configurado para sinalizar a chave para abrir se o primeiro eo segundo contatos de carga entrarem em curto.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, éprovido um dispositivo de iluminação portátil que inclui um circuito para regu-lar o fluxo de corrente através da lâmpada do dispositivo. O circuito de prefe-rência reduz a oscilação inicial de corrente enviada através da lâmpadaquando a lâmpada é ligada. No caso dos dispositivos de iluminação que em-pregam bulbos de lâmpada incandescentes, tal circuito pode ser usado parareduzir as tensões colocadas sobre o bulbo de lâmpada quando o dispositivode iluminação é ligado, deste modo estendendo a durabilidade do bulbo delâmpada.

De acordo com uma modalidade, o dispositivo de iluminaçãocompreende um circuito de potência principal incluindo uma fonte de alimen-tação, uma fonte de luz, uma chave de potência eletrônica e um circuito decontrole de potência. O circuito de controle de potência é eletricamente aco-plado à chave de potência eletrônica e adaptado para regular o fluxo de cor-rente através da chave de potência eletrônica em resposta a um sinal decontrole. O circuito de controle de potência pode regular a chave de potênciaeletrônica quando o dispositivo de iluminação é ligado no sentido de limitar acorrente de pico que passa pelo circuito de potência principal antes de o cir-cuito de potência principal atingir um estado estacionário. A chave de potên-cia eletrônica pode compreender um transistor e a fonte de luz pode incluirum filamento. De preferência, a chave de potência eletrônica compreendeum MOSFET de canal η e o circuito de controle de potência aplica o sinal decontrole modificado à porta do MOSFET. O dispositivo de iluminação podecompreender uma lanterna.

Em uma modalidade preferida, o dispositivo de iluminação com-preende ainda um microprocessador e uma chave mecânica para abrir efechar um caminho elétrico entre a fonte de alimentação e o microprocessa-dor. O microprocessador provê o sinal de controle ao circuito de controle depotência em resposta a um sinal de ativação recebido da chave mecânica, eo circuito de controle de potência modifica o sinal de controle e aplica o sinalde controle modificado à chave de potência eletrônica. A tensão do sinal decontrole pode variar de acordo com uma função degrau quando o dispositivode iluminação é ligado, enquanto o sinal de controle modificado pode teruma tensão que aumenta com o tempo depois de o dispositivo de iluminaçãoser ligado. De preferência, a tensão do sinal de controle modificado aumentaexponencialmente depois de a lanterna ser ligada.

De acordo com uma outra modalidade, o dispositivo de ilumina-ção compreende uma lanterna tendo um circuito de potência principal queinclui uma fonte de alimentação, uma lâmpada, uma chave de potência ele-trônica e um circuito de controle de potência eletricamente acoplado à chavede potência eletrônica e adaptado para prover um sinal à chave de potênciaeletrônica enquanto a lanterna está ligada. Na presente modalidade, a quan-tidade de corrente que a chave de potência eletrônica é capaz de conduzirno circuito de potência principal depende da tensão do sinal aplicado à cha-ve de potência eletrônica, e o circuito de controle de potência é configuradopara variar a tensão do sinal de uma maneira a aumentar a quantidade decorrente que pode passar pela chave de potência por um período predeter-minado quando a lanterna está ligada.

De preferência, o período predeterminado é definido ser maiorque o tempo necessário para o circuito de potência principal atingir um esta-do estacionário depois de a lanterna ser ligada. Quando a lâmpada inclui umfilamento, o período predeterminado é de preferência maior que a constantede tempo térmica do filamento. Tipicamente, o período predeterminado seráde 10 milésimos de segundo ou mais, e, mais preferivelmente, o períodopredeterminado será de 40 milésimos de segundo ou mais.

Em uma implementação, o circuito de controle de potência variaa tensão do sinal de acordo com uma função exponencial, de preferênciauma função exponencial crescente. De preferência, a constante de tempo dafunção exponencial é determinada pelos valores de um resistor e de um ca-pacitar incluídos no circuito de controle de potência.

A chave de potência eletrônica pode compreender um transistor,como, por exemplo, um transistor de efeito de campo ou um transistor bipo-lar. De preferência, a chave de potência eletrônica compreende umMOSFET. Se a chave de potência eletrônica compreender um transistor deefeito de campo, o sinal será aplicado à porta do transistor.

A lanterna pode compreender ainda um microprocessador e umachave mecânica para abrir e fechar um caminho elétrico entre a fonte de a-limentação e o microprocessador. O microprocessador provê um sinal decontrole para o circuito de controle de potência em resposta a um sinal deativação recebido da chave mecânica, e o circuito de controle de potênciamodifica o sinal de controle no sentido de produzir o sinal aplicado à chavede potência eletrônica. A tensão do sinal de controle de preferência varia deacordo com uma função degrau quando a lanterna é ligada, enquanto o sinalaplicado à chave de potência eletrônica de preferência aumenta com o tem-po de acordo com uma função exponencial.

Em outro aspecto da presente invenção, a lanterna opera em umciclo de serviço inferior a 11% no modo "on".

Em um outro aspecto separado da presente invenção, contem-pla-se que os elementos dos aspectos acima mencionados da presente in-venção podem ser combinados.

Outros aspectos, objetivos, características desejáveis e vanta-gens da presente invenção serão melhor entendidos a partir da descrição aseguir considerada com relação aos desenhos em anexo, nos quais váriasmodalidades da presente invenção são ilustradas à guisa de exemplo. Noentanto, deve-se expressamente entender que os desenhos são apenas pa-ra fins de ilustração, e não se pretende como uma definição dos limites dapresente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma lanterna de acor-do com uma modalidade da presente invenção.

A figura 2 é uma vista em seção transversal da lanterna da figuratomada através do plano indicado por 2-2.

A figura 3 é uma vista em seção transversal ampliada da seçãodianteira da lanterna da figura 1 tomada através do plano indicado por 2-2.

A figura 4 é uma vista em perspectiva da vista em seção trans-versai mostrada na figura 3.

A figura 5 é um diagrama de circuitos para a lanterna da figura 1,ilustrando a relação do conjunto de circuitos eletrônicos de acordo com umamodalidade da presente invenção.

A figura 6 é um diagrama de circuitos de uma modalidade de umcircuito de "debounce" para uma comutação momentânea que pode ser em-pregada em uma lanterna de acordo com a presente invenção.

A figura 7 é um diagrama de circuitos de uma modalidade de ummicrocontrolador que pode ser empregado em uma lanterna de acordo coma presente invenção.

A figura 8 é um diagrama de circuitos de uma modalidade de umcircuito de controle de potência que pode ser empregado em uma lanternade acordo com a presente invenção.

A figura 9A é um diagrama de circuitos de uma modalidade deum circuito de prevenção de curto de acordo com a presente invenção.

A figura 9B é um diagrama de circuitos de um exemplo de umcircuito de fonte de alimentação para um dispositivo de comparação empre-gado no circuito de prevenção de curto da figura 9A.A figura 10A mostra três traços de osciloscópio que refletem (1)como a tensão de um sinal de controle do microcontrolador da lanterna mos-trada na figura 1 pode variar com o tempo quando a lanterna é inicialmenteligada, (2) como a tensão de um sinal do circuito de controle de potência va-ria em resposta ao sinal de controle do microcontrolador, e (3) como a cor-rente suprida para a lâmpada da lanterna varia em resposta ao sinal do cir-cuito de controle de potência.

A figura 10B mostra os traços de osciloscópio para uma lanternasem um circuito de controle de potência de acordo com a presente invenção,por outro lado, porém, sendo igual à lanterna usada para se obter os traçosde osciloscópio mostrados na figura 10A. Os três traços mostrados na figura10B refletem (1) como a tensão de um sinal de controle de um microcontro-lador de uma lanterna sem um circuito de controle de potência pode variarcom o tempo quando a lanterna é inicialmente ligada, (2) como a tensão deporta para fonte da chave de potência eletrônica varia em resposta à tensãodo sinal de controle, e (3) como a corrente suprida à lâmpada da lanternavaria em resposta à tensão aplicada à chave de potência eletrônica.

A figura 11A é um traço de osciloscópio mostrando o fluxo decorrente com o tempo no circuito de potência principal de uma lanterna equi-pada com um circuito de controle de potência de acordo com a presente in-venção quando a lanterna é inicialmente ligada.

A figura 11B é um traço de osciloscópio mostrando o fluxo decorrente com o tempo no circuito de potência principal de uma lanterna semum circuito de controle de potência de acordo com a presente invençãoquando a lanterna é inicialmente ligada.

A figura 12 mostra três traços de osciloscópio para uma lanternade acordo com a presente invenção que foi operada em um modo estrobos-cópico. Os três traços refletem: (1) a tensão do sinal de controle do micro-processador; (2) a tensão do sinal de controle modificado gerado pelo circui-to de controle de potência, e (3) o fluxo de corrente através da chave de po-tência eletrônica.

A figura 13 mostra três traços de osciloscópio para uma lanternade acordo com a presente invenção que foi operada em um modo de redu-ção de potência. Os três traços refletem: (1) a tensão do sinal de controle domicroprocessador; (2) a tensão do sinal de controle modificado gerado pelocircuito de controle de potência, e (3) o fluxo de corrente através da chavede potência eletrônica.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A fim de facilitar a descrição da presente invenção, qualquernumerai de referência que representa um elemento em uma figura represen-tará o mesmo elemento em qualquer outra figura.

Uma lanterna 10 de acordo com uma modalidade da presenteinvenção é ilustrada em perspectiva na figura 1. A lanterna 10 incorpora umnúmero de aspectos distintos da presente invenção. Embora estes aspectosdistintos tenham sido totalmente incorporados na lanterna 10, deve-se ex-pressamente entender que a presente invenção não se limita à lanterna 10descrita no presente documento. Ao contrário, a presente invenção trata decada um dos aspectos inventivos da lanterna descrita abaixo individualmen-te, assim como coletivamente. Além disso, conforme ficará evidente aos ver-sados na técnica após uma revisão desta apresentação, um ou mais aspec-tos da presente invenção podem também ser incorporados em outros dispo-sitivos eletrônicos, incluindo telefones celulares, rádios portáteis, brinquedos,assim como outros dispositivos de iluminação não-portáteis.

Com referência às Figuras 1 a 4, a lanterna 10 inclui um cilindro21 encerrado em uma extremidade traseira por meio de uma tampa traseira22 e em uma extremidade dianteira por um conjunto de cabeça e chave 23.

O cilindro 21 é de preferência feito de alumínio. Conforme é co-nhecido na técnica, o cilindro 21 pode ser provido com uma superfície textu-rizada 27 ao longo de sua extensão axial, de preferência na forma de umrecartilhamento usinado.

Na presente modalidade, o cilindro 21 é configurado para encer-rar um pacote de baterias de lítio-íon recarregável 60. O pacote de bateria60 pode compreender um ou mais células de bateria de lítio-íon. De prefe-rência, o pacote de bateria 60 compreende pelo menos duas células de lítio-íon dispostas fisicamente em uma disposição em série ou em uma disposi-ção de ponta a ponta, enquanto é eletricamente conectada em paralelo. Emoutras modalidades, pode ser desejável se conectar eletricamente as duascélulas em série. Além disso, o cilindro 21 pode também ser configurado demodo a incluir um pacote de bateria 60 compreendendo duas ou mais bate-rias ou células de lítio-íon fisicamente dispostas em uma disposição em pa-ralelo ou em uma disposição lado a lado, enquanto é eletricamente conecta-do em série ou paralelo dependendo das exigências de projeto da lanterna.

Além disso, embora um pacote de bateria de lítio-íon 60 seja usado comouma fonte de alimentação para a modalidade ilustrada da lanterna 10, outrasfontes de alimentação CC podem ser empregadas, incluindo, por exemplo,as baterias de célula seca assim como outros tipos de baterias recarregáveis.

O pacote de bateria de lítio-íon recarregável 60 de preferênciainclui um circuito de proteção contra curto embutido 86, conforme melhorvisto na figura 5. Os pacotes de bateria deste tipo encontram-se prontamen-te disponíveis no mercado a partir de provedores tais como a BYD CompanyLimited e interromperão o fluxo de corrente do pacote de bateria se os ele-trodos da bateria entrarem em curto.

A tampa traseira 22 é também de preferência feita de alumínio eé configurada para se encaixar nas roscas combinadas providas sobre o in-terior do cilindro 21 conforme é convencional na técnica. No entanto, outrosmeios adequados podem também ser empregados para a fixação da tampatraseira 22 ao cilindro 21. Conforme melhor visto na figura 2, uma válvula deuma via 68, como, por exemplo, uma vedação com ressalto, pode ser provi-da na interface entre a tampa traseira 22 e o cilindro 21 a fim de prover umavedação hermética à água. No entanto, como os versados na técnica apre-ciarão, outras formas de elementos de vedação, tais como um anel em O,podem ser usadas no lugar da válvula de uma via 68 para formar uma veda-ção hermética à água. Uma válvula de uma via 68 fica retida em um canalcircunferencial 70 formado na tampa traseira 22. Adicionalmente a válvula deuma via 68 é orientada de modo a impedir o fluxo de fora para o interior dalanterna 10, enquanto simultaneamente permite que uma sobrepressão dedentro da lanterna escape ou vaze para a atmosfera.

O projeto e o uso das válvulas de uma via nas lanternas é maistotalmente descrito na Patente U.S. N2 5 133 326 de Anthony Maglica, incor-porada ao presente documento à guisa de referência.

Quando feitas de alumínio, as superfícies do cilindro 21 e a tam-pa traseira 22 são de preferência anodizadas com a exceção daquelas su-perfícies usadas para fazer contato elétrico com uma outra superfície de me-tal para fins de formação do circuito elétrico da lanterna. Na presente moda-lidade, um caminho elétrico é formado entre o cilindro 21 e o eletrodo de cai-xa 61 do pacote de bateria de lítio-íon 60 por meio do elemento condutivo 72e mola 74. Além de fazer parte do caminho elétrico entre o cilindro e o ele-trodo de caixa, a mola 74 também impulsiona o pacote de bateria 60 parafrente de modo que o eletrodo central 63 do pacote de bateria 60 seja impul-sionado para uma extremidade do condutor tensionado por mola 76, que épreso pelo e se estende através do parafuso de retenção 57.

O conjunto de cabeça e mola 23 da presente modalidade incluiuma estrutura de suporte 28 à qual inúmeros outros componentes podemser montados, incluindo, por exemplo, a cabeça 24, a tampa dianteira 25, ocontato de carga 44, a placa de circuito impresso 46, a luva 50, a chave 52,e o conjunto de lâmpada móvel 100. A fim de facilitar a fabricação, a estrutu-ra de suporte 28 é de preferência feita de plástico moldado por injeção. Acabeça 24, a tampa dianteira 25, e a luva 50, por outro lado, são de prefe-rência feitas de alumínio anodizado.

Na presente modalidade, a estrutura de suporte 28 é uma estru-tura de suporte oco compreendendo uma seção frontal 31, uma seção inter-mediária 33 e uma seção posterior 35. A seção frontal 31 compreende umaárea de alojamento de modo geral caliciforme 37. A seção intermediária 33,que se estende em direção à traseira a partir da seção frontal 31, inclui umasuperfície interna de modo geral cilíndrica 39. E, a seção posterior 35, quese estende em direção à traseira a partir da seção intermediária 33, incluidois dedos roscados arqueados opostos 55 {apenas um sendo visível nasseções transversais das Figuras 2 a 4).

A tampa de face 25 retém a lente 26 e o refletor 30 com relaçãoà estrutura de suporte 28. Na presente modalidade, a tampa de face 25 éconfigurada para enrascar sobre as roscas externas 29 providas sobre a se-ção frontal 31 da estrutura de suporte 28. Em outras implementações, noentanto, outras formas de fixação podem ser adotadas. Conforme ilustrado,o refletor 30 é posicionado dentro da área de alojamento caliciforme 37 daseção frontal 31 da estrutura de suporte 28. Recursos de alinhamento cor-respondentes 32, 34 podem ser providos sobre a superfície externa do refle-tor 30 e da superfície correspondente interna da estrutura de suporte 28,respectivamente, a fim de garantir um alinhamento apropriado entre o refle-tor 30 e a estrutura de suporte 28.

A cabeça 24 tem um diâmetro maior que o do cilindro 21 e daluva 50. A cabeça 24 é também adaptada para passar externamente sobre oexterior do cilindro 21 e da luva 50. A superfície interna 36 da cabeça 24 éconfigurada de modo a corresponder à superfície externa 38 da estrutura desuporte 28 em locais selecionados a fim de posicionar de maneira apropria-da a cabeça 24 com relação à tampa de face 25 e à estrutura de suporte 28.

Um anel de retenção compressível 40, como, por exemplo, um anel em O deborracha, pode ser assentado em um canal 41 que se estende em torno dasuperfície externa 38 da estrutura de suporte 28 a fim de criar um encaixe deinterferência entre a estrutura de suporte 28 e um recurso provido sobre asuperfície interna 36 da cabeça 24, tal como um ressalto circunferencial 42.

O anel de retenção compressível 40 também impede a entrada de umidadee poeira no conjunto de cabeça entre a estrutura de suporte 28 e a extremi-dade dianteira da cabeça 24.

Os contatos de carga externos 44 e 48 são providos na seçãodianteira da lanterna 10. Embora sejam providos contatos de carga 44 e 48na presente modalidade na forma de anéis de carga a fim de simplificar oprocedimento de recarga, em outras modalidades os contatos 44 e 48 po-dem assumir outras formas. Na presente modalidade, uma placa de circuitoimpresso 46 é interposta entre os contatos de carga 44 e 48. A placa de cir-cuito impresso 46 é configurada para ficar em comunicação elétrica com oscontatos de carga 44 e 48, enquanto simultaneamente isola os contatos decarga 44, 48 de uma comunicação elétrica direta de um com o outro atravésde curto-circuito. A comunicação elétrica entre a placa de circuito impresso46 e os contatos de carga 44, 48 pode ser estabelecida por meio da provisãode um traço condutivo na interface formada entre a placa de circuito impres-so 46 e cada um dos contatos de carga.

O contato de carga externo 44 é de preferência um anel de alu-mínio disposto sobre a superfície externa 38 da estrutura de suporte 28, depreferência na direção da extremidade posterior da seção intermediária 33.

Quando o cilindro 21 é feito de alumínio anodizado, o contato de carga ex-terno 48 pode ser integralmente formado no cilindro 21 por meio da usina-gem de uma porção do cilindro no sentido de remover qualquer anodizaçãodo local de contato de carga 48 ou mascarando o local do contato de carga48 antes de anodizar o cilindro 21. Na presente modalidade, o contato decarga 48 se localiza na extremidade dianteira do cilindro 21.

Conforme notado acima, o conjunto de cabeça e chave 23 depreferência inclui também uma luva 50. A luva 50 é disposta sobre a superfí-cie externa 38 da estrutura de suporte 28 de modo que a mesma se estendaa partir do contato de carga 44 para uma posição sob a borda traseira 53 dacabeça 24. A luva 50 é de preferência feita de alumínio anodizado, mas po-de também ser feita de outros metais ou plástico. Como resultado da cons-trução acima, com exceção da superfície externa formada pela placa de cir-cuito impresso 48 e pela chave 52, todas as superfícies externas da lanterna10, de acordo com a presente modalidade, podem ser feitas de metal e maispreferivelmente de alumínio.

A luva 50 é provida com um furo 51 através do qual a coberturade chave 54 da chave 52 se estende. A superfície externa da luva 50 quecircunda a cobertura de chave 54 pode ser chanfrada de modo a facilitar aoperação táctil de lanterna 10. A luva 50 pode também ser provida com umaranhura 56 em torno de sua circunferência em um local na direção da bordatraseira 53 da cabeça 24 de modo a posicionar um elemento de vedação 58,como, por exemplo, um anel em O, a fim de formar uma vedação herméticaà água entre a cabeça 24 e a luva 50. De maneira similar, a cobertura dechave 54 é de preferência feita de borracha moldada ou látex. Conforme me-lhor ilustrado nas Figuras 3 e 4, a cobertura de chave 54 é de preferênciaconfigurada de modo a impedir a entrada de umidade e poeira no conjuntode cabeça e chave 23 através do furo 51.

Na presente modalidade, a lâmpada 59 é montada de forma re-movível dentro do conjunto de cabeça e chave 23 de modo a se estenderpara o refletor 30 através de um furo central provido no mesmo. Em particu-lar, a lâmpada 59 é montada sobre o conjunto de lâmpada móvel 100, oqual, por sua vez, é montado de forma deslizável dentro da seção intermedi-ária 33 da estrutura de suporte 28.

Embora a lâmpada 59 possa ser qualquer dispositivo adequadoque gera luz, na presente modalidade, a lâmpada 59 é de preferência umbulbo de lâmpada incandescente e, mais preferivelmente, um bulbo de lâm-pada incandescente de dois pinos. Em outras implementações da presenteinvenção, a lâmpada 59 pode compreender, por exemplo, uma lâmpada deLED ou uma lâmpada de arco.

Na presente modalidade, o conjunto de lâmpada móvel 100 in-Clui um alojamento de esfera ajustável 102, um prendedor de bulbo ajustávelesférico 1Ό4, uma tampa de extremidade 106, um retentor 108, uma mola deretenção 110, um condutor tensionado por mola 112, uma mola 114, umahaste condutora 116, e um conjunto de seguidor de carne 117.

Conforme visto nas Figuras 3 e 4, a lâmpada 59 é presa peloprendedor de bulbo ajustável esférico 104. O prendedor de bulbo ajustávelesférico 104 é, por sua vez, montado de forma ajustável dentro do alojamen-to de esfera ajustável 102. A este respeito, o alojamento de esfera ajustável102 é parcialmente encerrado em sua extremidade dianteira pela parede103. A parede 103 inclui uma superfície de casamento côncava 118 contra aqual o prendedor de bulbo esférico 104 fica retido de maneira ajustável. Oretentor 108, adaptado para deslizar dentro do alojamento de esfera ajustá-vel 102, inclui uma superfície côncava 120 projetada para se encaixar deforma deslizável com o lado oposto do prendedor de bulbo ajustável esférico104. A tampa de extremidade 106 encerra a extremidade posterior do aloja-mento de esfera ajustável 102 e é montada em uma relação fixa na mesma.

A mola de retenção 104 fica interposta entre a tampa de extremidade fixa106 e o retentor deslizável 108, deste modo tensionando o retentor 108 nadireção da extremidade dianteira da lanterna até que a superfície côncava120 se encaixe no prendedor de bulbo ajustável esférico 104. Como re-sultado, o prendedor de bulbo ajustável esférico 104 é preso de maneira a-justável entre a superfície côncava 118 da parede 103 e a superfície cônca-va 120 do retentor 108.

O prendedor de bulbo ajustável esférico 104 inclui uma porçãode metal 122, um primeiro prendedor de contato 124 e um segundo prende-dor de contato 126. Na presente modalidade, a porção de metal 122 com-preende uma zona de uma esfera com um furo atravessante. O primeiroprendedor de contato 124 e o segundo prendedor de contato 126 são feitosde um material não-condutivo, tal como plástico, e são configurados paracriar um encaixe de interferência dentro do furo atravessante da porção demetal 122. O segundo prendedor de contato 126 inclui uma porção de cabe-ça formada como um setor de uma esfera de modo que, em combinaçãocom a porção de metal 122, o prendedor de bulbo ajustável esférico 104 sejaprovido com uma superfície externa substancialmente esférica.

Os eletrodos da lâmpada 59 se estendem para o primeiro pren-dedor de contato 122, no qual os mesmos preferivelmente se encaixam demaneira friccional com os contatos de eletrodo positivo e negativo, respecti-vãmente (não-mostrados). Um dos contatos de eletrodo, o negativo na pre-sente modalidade, é configurado para se estender entre as superfícies decasamento do primeiro e segundo prendedores de contato 124, 126 e fazuma conexão elétrica com a porção de metal 122 do prendedor de bulboajustável esférico 104. O outro contato de eletrodo, o positivo na presentemodalidade, se estende através do primeiro e segundo prendedores de con-tato 124, 126 e inclui uma superfície para se encaixar no condutor tensio-nado por mola 112.A construção do conjunto de lâmpada móvel 100 é descrita emdetalhe nas Figuras 6 a 18 do Pedido de Patente U.S. Ng de Série 10/802.265,depositado em 16 de março de 2004, incorporado ao presente documento àguisa de referência.

A porção de metal 122 do prendedor de bulbo ajustável esférico104 fica em comunicação elétrica com o alojamento de esfera ajustável 102,que é também de preferência feito de metal. O alojamento de esfera ajustá-vel 102, por sua vez, fica em comunicação elétrica com o condutor de molalaminada 128, uma porção do qual fica em contato deslizável com o exteriordo alojamento de esfera ajustável 102. O condutor de mola laminada 128fica também em comunicação elétrica com a placa de circuito impresso 46no disco de contato 62 sobre a placa de circuito impresso 46.

A haste de contato 116 se estende através da tampa de extre-midade 106 e do alojamento de chave 80. A haste de contato 116 é presa demaneira friccional pelo alojamento de chave 80 de modo que a sua extremi-dade posterior fique em comunicação elétrica com a placa de circuito im-presso 46 na via 64. A via 64 se estende através do centro da placa de cir-cuito impresso 46 na presente modalidade. Em sua extremidade dianteira, ahaste de contato 116 é suportada de maneira deslizável dentro do furo atra-vessante provido na tampa de extremidade 106. Uma porção caliciforme 130provida na extremidade dianteira da haste dê contato 116 é configurada paraprender uma extremidade da mola 114 enquanto a outra extremidade damola 114 força o condutor tensionado por mola 112 para contato com umaporção exposta do contato de eletrodo que se estende através do segundoprendedor de contato 126 ao prendedor de bulbo ajustável esférico 104. Ocondutor tensionado por mola 112 é também caliciforme na presente moda-lidade e tem um diâmetro ligeiramente maior que o da porção caliciforme130 de modo que o mesmo possa se encaixar de maneira deslizável sobre asuperfície exterior da porção caliciforme 130 e prender a mola 114 entre os mesmos.

O conjunto de cabeça e chave 23 é fixado ao cilindro 21 pormeio de dois dedos roscados arqueados 55 formando a seção posterior 35da estrutura de suporte 28. Os dois dedos roscados arqueados 55 se esten-dem através da placa de circuito impresso 46. Os dedos roscados arquea-dos 55 são providos com roscas externas e internas. As roscas externas seencaixam nas roscas internas correspondentes providas dentro da extremi-dade dianteira de cilindro 21. Quando o conjunto de cabeça e chave 23 éroscado no cilindro 21, o parafuso de retenção 57 é roscado nas roscas in-ternas dos dedos roscados arqueados 55. De preferência, o parafuso de re-tenção 57 inclui um eixo afunilado 59 configurado para espalhar os dedosroscados arqueados 55, deste modo prendendo o conjunto de cabeça echave 23 no cilindro.

O condutor tensionado por mola 76 é preso de forma compressí-vel dentro da cavidade central 66 do parafuso de retenção 57 entre a placade circuito impresso 46 e a parede de extremidade 67. O condutortensionado por mola 76 também eletricamente acopla a via 64 sobre a placade circuito impresso 46 ao eletrodo central 63 do pacote de bateria de lítio-íon recarregável 60.

A figura 5 é um diagrama de circuito para a lanterna 10 e es-quematicamente representa uma modalidade preferida do circuito eletrônicode acordo com a presente invenção. Conforme mostrado na figura 5, a Ian-terna 10 inclui um circuito de potência principal 400, uma chave 52, um cir-cuito de "debounce" 500, um circuito de controle de microprocessador 600,um circuito de controle de potência 700, os contatos de carga 44, 48 e umcircuito de proteção contra curto 800. Na presente modalidade, o circuito de"debounce" 500, o circuito de controle de microprocessador 600, o circuitode controle de potência 700, e o circuito de proteção contra curto 800 sãoformados sobre a placa de circuito impresso 46. Em outras implementações,no entanto, outras disposições são possíveis.

O circuito de potência principal 400 da presente modalidadecompreende pacote de bateria de lítio-íon recarregável 60, caminho elétrico402, lâmpada 59, caminho elétrico 404 e chave de potência eletrônica 702.

Conforme melhor visto na figura 5, o pacote de bateria de lítio-íon recarregável 60 inclui um conjunto de circuitos de proteção contra curto-circuito embutido 86. O conjunto de circuitos de proteção contra curto-circuito embutido 86 é disposto em série com a célula de lítio-íon 88 dentrodo pacote de bateria de lítio-íon 60. Na modalidade ilustrada, o conjunto decircuitos de proteção contra curto-circuito é disposto entre o eletrodo negati-vo da célula de lítio-íon 88 e o eletrodo negativo do pacote de bateria 60. Ocircuito de proteção contra curto-circuito embutido 86 pode, no entanto, serprovido entre o eletrodo positivo da célula de lítio-íon 88 e o eletrodo positivodo pacote de bateria 60.

O caminho elétrico 402 conecta o eletrodo central 63 do pacotede bateria de lítio-íon recarregável 60 ao eletrodo positivo da lâmpada 59.Na lanterna ilustrada nas Figuras 1 a 4, o caminho elétrico 402 compreendeos seguintes elementos: o condutor tensionado por mola 76, a via 64, a has-te condutora 116, a mola 114, o condutor tensionado por mola 112, e o con-tato de eletrodo positivo disposto dentro do prendedor de bulbo ajustávelesférico 104.

O caminho elétrico 404 conecta o eletrodo negativo da lâmpada59 ao eletrodo de caixa 61 do pacote de bateria de iítio-íon recarregável.Além disso, o caminho elétrico 404 é aberto e fechado de modo a completare romper o circuito de potência principal 400 por meio da chave de potênciaeletrônica 702, que é descrita em mais detalhes abaixo. Na lanterna ilustradanas Figuras 1 a 4, o caminho elétrico 404 compreende: o contato de eletrodonegativo disposto dentro do prendedor de bulbo ajustável esférico 104, aporção de metal 122 do prendedor de bulbo ajustável esférico 104, o aloja-mento de esfera ajustável 102, o condutor de mola laminada 128, o disco decontato 62, o traço condutivo 406, a chave de potência eletrônica 702, o tra-ço condutivo 408, o cilindro 21, o elemento condutivo 72 na tampa traseira22 e a mola 74.

Embora a chave de potência eletrônica 702 se localize sobre aplaca de circuito impresso 46 na presente modalidade, a chave de potênciaeletrônica 702 pode também se localizar em outros locais dentro da lanterna 10.

A chave de potência eletrônica 702 é eletricamente acoplada aodisco de contato 62 via o traço condutivo 406, que é também provido sobre aplaca de circuito impresso 46. A chave de potência eletrônica 702 é tambémeletricamente acoplada ao cilindro 21 via o traço condutivo 408, que se es-tende sobre a placa de circuito impresso 46 a partir da chave de potênciaeletrônica 702 para a interface entre a placa de circuito impresso 46 e o ci-lindro 21.

Nota-se que além da chave de potência eletrônica 702, os ele-mentos constituintes dos caminhos elétricos 402, 404 não constituem umaquestão crítica para a operação do circuito de potência 400 de acordo com opresente aspecto da presente invenção e qualquer combinação de elemen-tos conforme possa ser apropriado para a formação dos caminhos elétricosde um circuito de potência para um projeto de lanterna em particular podeser empregada.

A chave de potência eletrônica 702 seletivamente abre e fecha ocaminho elétrico 404 entre a lâmpada 59 e o eletrodo de caixa 61 do pacotede bateria de lítio-íon recarregável 60. Quando a chave de potência eletrôni-ca 702 é fechada, a corrente flui através do circuito de potência principal 400.

A abertura e o fechamento da chave de potência eletrônica 702são controlados, na presente modalidade, pela chave 52, pelo circuito demicrocontrolador 600 e pelo circuito de controle de potência 700.

A manipulação da chave 52 gera um sinal que determina se achave de potência eletrônica 702 abre ou fecha, ou repetidamente se abre ese fecha da maneira descrita a seguir.

Na presente modalidade, a chave 52 é uma chave momentânea.

Quando a chave 52 é apertada, o êmbolo 69 da chave 52 empurra o domode encaixe 84 do condutor 82 para comunicação elétrica com a haste condu-tora 116. Um sinal do pacote de bateria 60 é em seguida transmitido para aplaca de circuito impresso 46 através do disco de contato 65. Quando estesinal é transmitido para a placa de circuito impresso 46, a chave de potênciaeletrônica 702 pode ser sinalizada para abrir ou fechar o caminho elétrico404, deste modo permitindo que a lanterna 10 seja ligada ou desligada, con-forme o caso.

Diferente das chaves mecânicas conhecidas na técnica, a chave52 não conduz corrente para a lâmpada 59. Mas sim, a chave 52 simples-mente provê um sinal de ativação ou de desativação. Na presente modalida-de, este sinal de ativação ou de desativação é enviado para o circuito demicrocontrolador 600, o qual, por sua vez, sinaliza para a chave de potênciaeletrônica 702 através do circuito de controle de potência 700 para abrir oufechar, conforme seja o caso. O circuito de potência principal 400 na presen-te modalidade é, desta maneira, indiretamente ativado ou desativado pormeio da manipulação da chave 52 por um usuário.

Tendo em vista que a corrente do pacote de bateria de iítio-íonrecarregável 60 para a lâmpada 59 passa através da chave de potência ele-trônica 702, e não da chave 52, a chave 52 pode ser projetada para operarsob uma corrente muito baixa.

Na modalidade ilustrada mostrada na figura 5, a chave 52, o cir-cuito de "debounce" 500, o circuito de microcontrolador 600, o circuito decontrole de potência 700 e a chave de potência eletrônica 702 ficam todosem comunicação elétrica. Quando a chave 52 é inicialmente apertada, umsinal é enviado para o circuito de microcontrolador 600 através do circuito de"debounce" 500. O circuito de microcontrolador 600 em resposta envia umsinal através do circuito de controle de potência 700 para a chave de potên-cia eletrônica 702. Em resposta, a chave de potência eletrônica 702 permiteque a corrente passe para a lâmpada 59 a partir do pacote de bateria de Ii-tio-íon 60 em uma taxa crescente controlada por um período de tempo pre-determinado. Uma descrição mais detalhada do circuito de "debounce" 500,do circuito de microcontrolador 600, do circuito de controle de potência 700 eda chave de potência eletrônica 702 é apresentada abaixo com relação àsFiguras 6, 7, e 8.

A figura 6 é um esquemático detalhado de uma modalidade deum circuito de "debounce" 500 que pode ser empregado na presente inven-ção. O circuito de "debounce" 500 pode ser usado para reduzir o ruído, acorrente e a tensão do sinal enviado da chave 52 para o circuito de micro-controlador 600.

Um sinal para ligar ou desligar a lâmpada 59 entra no circuito de"debounce" 500 através do disco de contato 65 quando um usuário manipulaa chave 52 de maneira a fazer com que o êmbolo 69 force o domo de encai-xe 84 para contato com a haste condutora 116. Como resultado desta mani-pulação, um sinal é enviado via o disco de contato 65 através do circuito de"debounce" 500. A saída do circuito de "debounce" 500 é provido na saída507, que fica em comunicação elétrica com o circuito de microcontrolador600 ilustrado na figura 7.

Em uma modalidade do circuito de "debounce" 500, os capacito-res 502, 504, 505 e o resistor 503 são acoplados em paralelo ao disco decontato 65 e saída 507, enquanto o resistor 506 é interposto serialmente en-tre o disco de contato 65 e a saída 57, de preferência a jusante dos ramaisparalelos para o capacitor 502 e para o resistor 503.

Os versados na técnica saberão como projetar um circuito de"debounce" 500 a fim de obter um nível de sinal adequado para o circuito demicrocontrolador 600. No desenho ilustrado da figura 6, no entanto, observa-se que o resistor 506 pode ter uma resistência de 10 Ι<Ω, o resistor 503 podeter uma resistência de 1 kQ, e os capacitores 502, 504, e 505 podem ter,cada qual, uma capacitância de 0,1 μΡ.

A figura 7 é um diagrama esquemático do circuito de microcon-trolador 600. Na presente modalidade, o circuito de microcontrolador 600inclui um microcontrolador 601 tendo uma entrada 602 e duas saídas 604,606. Além disso, o pino GND do microcontrolador 601 é diretamente conec-tado à terra, e o pino Vcc do microcontrolador 601 é eletricamente conectadoao pacote de bateria 60 via o traço condutivo 608 e à terra através do capa-citor 610 via o traço condutivo 612. O sinal provido no traço 608 pode tam-bém ser um sinal de bateria que foi filtrado por um diodo, embora tal filtraçãoseja desnecessária. Quando tal filtração é realizada, a mesma pode ser feitano circuito de proteção contra curto 800 conforme descrito abaixo.

Um sinal da saída 507 do circuito de "debounce" 500 entra nomicrocontrolador 601 através do pino de entrada 602. O microcontrolador601 pode ser programado de modo a prover diferentes funções selecioná-veis pelo usuário, cuja seleção pode ser controlada pela natureza do sinal deentrada recebido no pino de entrada 602. Sendo assim, por exemplo, quan-do a lanterna está desligada e a chave 52 é apertada e solta, o microcontro-lador 601 poderá ser programado para prover um sinal no pino de saída 606que acenderá a lanterna 10. O microcontrolador 601 pode ainda serprogramado de modo que a lanterna 10 permaneça ligada com um segundoaperto da chave 52 até uma segunda soltura da chave 52. Outras funçõespodem também ser programadas no microcontrolador 601. Por exemplo, omicrocontrolador 601 pode ser programado de tal modo que um usuáriopossa selecionar um modo de redução de potência apertando a chave 52 eprendendo a mesma por dois segundos ou um modo estroboscópico aper-tando a chave 52 e prendendo por 4 segundos. Outros modos funcionaisque podem ser executados pelo microcontrolador 601 podem incluir um mo-do de função de sinalizador e um modo de desligamento automático.

Se a lanterna 10 estiver desligada, o microcontrolador 601 envia-rá um sinal de controle através do pino de saída 606 em resposta a um sinalrecebido através do pino de entrada 602. O sinal de controle do pino de saí-da 606 é provido para a entrada 707 do circuito de controle de potência 700onde é modificado de maneira desejada antes de ser fornecido pelo traço708 à chave eletrônica de potência 702 de modo que a chave de potênciaeletrônica 702 se feche gradualmente em resposta ao sinal de controle, des-te modo limitando a entrada de corrente inicial através da lâmpada 59.

Com relação a outros modos operacionais programados no mi-crocontrolador 601, pode ser desejável modificar o sinal de controle produzi-do pelo microcontrolador 601 de uma maneira alternativa. Por conseguinte,na modalidade ilustrada, o microcontrolador 601 inclui ainda uma segundasaída 604 para a provisão de um segundo sinal de controle para o circuito decontrole de potência 700. Um sinal de controle do pino de saída 604 é provi-do para a entrada 709 do circuito de controle de potência 700. O sinal decontrole do pino de saída 604 é modificado dentro do circuito de controle depotência 700 antes de ser provido no traço 708 para a chave de potênciaeletrônica 702 de modo que a chave de potência 702 se feche em uma taxadiferente em resposta a um sinal de controle provido no pino de saída 604do microcontrolador-601.

A figura 8 é um diagrama esquemático do circuito de controle depotência 700, que é acoplado à chave de potência eletrônica 702 via o traçocondutivo 708. Uma chave de potência eletrônica 702 é selecionada, permi-tindo que diferentes níveis de corrente passem pelo circuito de potênciaprincipal 400 em resposta aos diferentes níveis de sinal providos no traço708. Na presente modalidade, a chave de potência eletrônica 702 compre-ende um MOSFET de canal η 705. A porta do MOSFET é eletricamente co-nectada ao traço 708, o dreno ao eletrodo central 63 do pacote de bateria 60através da entrada 706, e a fonte à terra (por exemplo, o eletrodo de caixa61 do pacote de bateria 60). Um MOSFET de canal η funciona bem na pre-sente invenção devido às suas características de transferência, ou seja, acorrente de dreno é zero (isto é, a chave de potência eletrônica 702 é aber-ta) quando a tensão de porta para fonte é abaixo de aproximadamente 0,75 Volts.

Embora a presente modalidade empregue um MOSFET de canalη 705, tornar-se-á evidente àqueles versados na técnica a partir desta apre-sentação que outros tipos de chaves de potência eletrônica podem tambémser empregados na presente invenção. Por exemplo, um MOSFET de canalρ pode ser usado no lugar do MOSFET de canal η se a chave de potênciaeletrônica 702 for provida no lado alto do circuito de potência principal 400(isto é, antes da lâmpada 59). De maneira similar, outros tipos de transisto-res podem também ser empregados na chave de potência eletrônica 702,incluindo outros transistores de efeito de campo, tais como os transistoresJFET e DE MOSFET, e os transistores de junção bipolar.

Conforme notado acima, o circuito de controle de potência 700modifica os sinais de controle recebidos dos pinos de saída 604, 606 do mi-crocontrolador 601. Em particular, o circuito de controle de potência 700 éprojetado de modo a modificar os sinais de controle de modo que os mes-mos variem com o tempo com base nas características de transferência dachave de potência eletrônica empregada 702 e da taxa na qual a chave depotência eletrônica 702 deve ser fechada. De preferência, o circuito de po-tência 700 modifica pelo menos um dos sinais de controle recebidos do mi-crocontrolador 601 de modo que, quando o sinal de controle atinge a chavede potência eletrônica 702, a chave de potência eletrônica 702 é gradual-mente fechada com o tempo, em oposição a ser fechada instantaneamente.

Quando a lanterna 10 se encontra desligada, os sinais nas en-tradas 707 e 709 são sinais de alta impedância de modo que os mesmosefetivamente jião fazem parte do circuito de controle de potência 700. Alémdisso, o valor do resistor 703 é selecionado de modo que, quando a lanterna10 é desligada, o resistor 703 puxa a tensão de porta do MOSFET 705 parazero volt (através do resistor 701) de modo que a chave de potência eletrô-nica 702 se abra.

O grau no qual a chave de potência eletrônica 702 é fechada e,por conseguinte, a quantidade de corrente que pode passar no circuito depotência principal 400 é, em última instância, controlada na modalidade ilus-trada pela tensão através do capacitor 710, que também corresponde à ten-são de porta para fonte do MOSFET 705. Quando um sinal de controle éprovido nas entradas 707 ou 709, a tensão através do capacitor 710 aumen-tará exponencialmente de acordo com a equação Vc = E(1 -e-t/τ) até que atensão máxima do sinal de controle seja atingida. Na equação acima, E é atensão do sinal de controle aplicada à entrada 707 ou 709 e τ é a constantede tempo para o circuito e é determinada pela equação τ = RC. Além disso,enquanto leva um período de aproximadamente 5τ antes de um capacitorser totalmente carregado, durante um período de 1τ a tensão através do ca-pacitor 710 atingirá aproximadamente 63% da tensão do sinal de controleaplicado a partir do microcontrolador 601. Sendo assim, ao se selecionarapropriadamente ReC para cada um dos caminhos de circuito correspon-dentes às entradas 707 e 709, a taxa na qual a tensão de porta para fonteaumenta, e, desta forma, a rapidez com a qual a chave de potência eletrôni-ca 702 é fechada, depois de um sinal de controle ser provido a partir do mi-crocontrolador 601, pode ser controlada.Conforme notado acima, quando a lanterna 10 é inicialmenteligada, um sinal de controle é provido a partir do pino de saída 606 do micro-controlador 601 para a entrada 707 do circuito de controle de potência 700.

Como resultado, o sinal na entrada 707 vai de uma alta impedância para, porexemplo, um sinal de 3 Volts instantaneamente. A tensão através do capaci-tor 710, e, por conseguinte, a tensão de porta para fonte, no entanto, aumen-tará exponencialmente para 3 Volts de acordo com a fórmula dada acima.

Ao se aumentar gradualmente a tensão do sinal de controle no sentido deatingir a chave de potência eletrônica 702 no traço 708 da maneira acima, acorrente que pode passar para a lâmpada 59 pode ser aumentada a umataxa controlada. Por sua vez, ao se aumentar a quantidade de corrente envi-ada para a lâmpada 59 a uma taxa controlada, a lâmpada 59 poderá atingira sua resistência de estado estacionário em uma taxa reduzida, controlada,desta forma protegendo a lâmpada 59 contra a grande oscilação inicial nor-mal de corrente a partir do pacote de bateria 60 quando a lanterna é ligada.

Em uma modalidade preferida, o resistor 701 tem uma resistên-cia de 470 kQ, o resistor 703 tem uma resistência de 1 kQ, e o capacitor 710tem uma capacitância de 0,1 μΡ. Esta combinação de resistor 701 e capaci-tor 710 forma um filtro passa baixa com uma constante de tempo de 47 ms(470.000 χ 0,000001 = 0,047 segundos ou 47 milisegundos). Durante esteperíodo, o capacitor 710 será carregado com aproximadamente 63% da ten-são do sinal de controle provido na entrada 707 (ou 0,63 χ 5 Volts = 3,15Volts). Isto significa que levará aproximadamente 47 ms para a tensão deporta para fonte do MOSFET 705 passar da região desligada, através daregião limitada à corrente, para a região linear do transistor. Durante estetempo, o filamento da lâmpada 59 se aquece enquanto limita a entrada decorrente para um nível mais desejável.

Conforme notado acima, um sinal de controle provido na saída604 do microcontrolador 601 pode ser provido na entrada 709 com a finali-dade de fechar a chave de potência eletrônica 702 em uma taxa diferenteque a obtida por um sinal de controle provido na entrada 707. Por exemplo,o resistor 704 pode ser definido em 1,0 kn, enquanto o capacitor 710 é ain-da definido em uma capacitância de 0,1 μΡ. Esta combinação resulta em umcircuito de filtro passa baixa com uma constante de tempo de 0,0001 segun-do (0,1 ms). Sendo assim, sob esta configuração, o capacitor 710 será car-regado a aproximadamente 63% da tensão do sinal de controle provido naentrada 709 (ou 3,15 Volts na presente modalidade) em 0,1 ms.

Por conseguinte, um sinal de controle provido na entrada 709 docircuito de controle de potência 700 pode ser usado para fechar e abrir umachave de potência eletrônica 702 a uma freqüência muito maior que um sinalde controle provido na entrada 707. Este aspecto pode ser desejável paracertas funções selecionáveis pelo usuário, como, por exemplo, um modo deredução de potência. Por exemplo, se um usuário seleciona um modo deredução de potência ao apertar a chave 52 por uma duração apropriada, omicrocontrolador 601 pode enviar um sinal de controle inicial a partir do pinode saída 606 para a entrada 707 a fim de energizar a lâmpada 59 de umaforma relativamente lenta conforme descrito acima. Depois de a lâmpada 59ser ligada e o filamento ser aquecido de modo a ficar na ou próxima da suaresistência de estado estacionário, o microcontrolador 601 pode enviar umsinal de controle modulado por pulso de onda quadrada, como o mostradona figura 13, do pino de saída 604 para a entrada 709 do circuito de controlede potência 700 e pára de enviar um sinal de controle na saída 606.

Com base em uma constante de tempo de 0,1 ms, o sinal modu-lado por pulso enviado do pino de saída 604 do microcontrolador 601 podeser modulado em uma taxa entre aproximadamente 5 kHz e 100 Hz, e aindaestar em uma freqüência muito maior do que a taxa de cintilação visível de60 Hz. Além disso, devido ao curto tempo de ciclo entre cada pulso, o fila-mento da lâmpada 59 não se resfriará suficientemente entre os ciclos demodo a resultar na tensão indevida pela alta freqüência dos ciclos de liga edesliga. Como resultado, a lanterna 10 pode ser operada de uma maneiraque permitirá à lâmpada 59, por exemplo, operar à meia potência e destemodo consomir metade da energia que normalmente consumiria por um da-do período de tempo.

Embora o circuito de controle de potência da presente modalida-de tenha sido descrito empregando um circuito RC no sentido de modificar osinal de controle provido para a chave de potência eletrônica 702, outrasformas de circuitos com constantes de tempo, como, por exemplo, os circui-tos RL e RLC, podem ser igualmente empregadas no circuito de controle depotência 700. Além disso, os circuitos que produzem formas de onda linea-res, senoidais, serrilhadas, ou triangulares podem também ser usados parao circuito de controle de potência 700. Além disso, os benefícios de circuitode controle de potência 700 podem ser produzidos em uma lanterna na qualo sinal de controle liberado para o circuito de controle de potência vem dire-tamente de uma chave mecânica em oposição a um microcontrolador ou naqual qualquer forma de fonte de alimentação CC é substituída pelo pacotede bateria 60.

A figura 10A demonstra graficamente os efeitos benéficos deamortecimento que o circuito de controle de potência 700 pode prover àlâmpada 59 quando a lanterna 10 é inicialmente ligada. Em contrapartida, afigura 10B demonstra graficamente que a taxa de mudança de fluxo de cor-rente e o fluxo de corrente de pico através da chave de potência eletrônica702 são muito maiores quando um circuito de controle de potência 700 deacordo com a presente invenção não está controlando o sinal para a chavede potência eletrônica 702.

A figura 10A mostra três traços de osciloscópio 1002, 1004,1006. Os traços de osciloscópio da figura 10A foram obtidos a partir de umalanterna tendo um circuito de controle de potência 700 conforme descritoacima em conexão com a figura 8 no sentido de acionar uma chave de po-tência eletrônica 702 compreendendo um MOSFET 705. Além disso, o resistor701 tinha um valor de 470 kfíeo capacitor 710 tinha um valor de 0,1 μΡ. Aconstante de tempo do circuito de controle de potência era então de 47 ms.

Os traços de osciloscópio da figura 10B foram obtidos em ummomento que a lanterna mudou do estado desligado para o estado ligado, erespectivamente refletem (1) como a tensão do sinal de controle a partir domicrocontrolador 601 da lanterna variou com o tempo quando a lanterna foiinicialmente ligada, (2) como a tensão do sinal do circuito de controle de po-tência 700, e, por conseguinte, a tensão de porta para fonte do MOSFET705, variou em resposta ao sinal de controle do microcontrolador, e (3) comoa corrente passou através do MOSFET 705, e, desta forma, suprida para alâmpada 59 da lanterna, variou em resposta ao sinal do circuito de controlede potência.

O eixo geométrico χ da figura 10A representa o tempo em milé-simos de segundo, e a distância entre cada uma das linhas de gradeverticais que atravessa o eixo geométrico χ representa 40 milisegundos. Oeixo geométrico y da figura 10A, por outro lado, representa as diferentes u-nidades ou valores dependendo de qual sinal ou curva está sendo referenciada.

Na figura 10A, o traço 1002 é um traço de osciloscópio da ten-são do sinal de controle do microcontrolador 601 quando a lanterna 10 foiinicialmente ligada. O espaçamento entre cada uma das linhas de grade queatravessa o eixo geométrico y para o traço 1002 representa 2 Volts. Confor-me ilustrado no gráfico, a tensão do sinal de controle 1002 basicamente cor-responde a uma função degrau. Deste modo, a tensão do sinal de controlefoi de uma condição baixa de 0 Volt para uma condição alta de 3 Voltsquando a lanterna 10 foi ligada.

O traço 1004 é um traço de osciloscópio da tensão do sinal decontrole emitido a partir do microcontrolador 601 depois de o mesmo terpassado pelo circuito de controle de potência 700 via a entrada 707. Destemodo, o mesmo corresponde à tensão de porta para fonte do MOSFET 705.

De acordo com o sinal 1002, o espaçamento entre cada uma das linhas degrade que atravessa o eixo geométrico y representa 2 Volts para o traço1004. A tensão deste sinal de controle modificado exibe uma função decrescimento exponencial conforme apresentado acima. Este aumento expo-nencial na tensão do sinal enviado para a chave de potência eletrônica 702fecha a chave de potência 702 em uma taxa controlada. Por conseguinte, ataxa de mudança de fluxo de corrente e o fluxo de corrente de pico atravésdo MOSFET 705 e da lâmpada 59 foram reduzidos. Isto pode ser observadoao se comparar o traço 1006 com o traço correspondente 1012 mostrado nafigura 10B, ambos sendo apresentados abaixo.

O traço 1006 da figura 10A é um traço de osciloscópio do fluxode corrente através do MOSFET 705, e, por conseguinte, da lâmpada 59,que resultou da tensão de porta para fonte que é controlada da maneira ilus-trada pelo traço 1004. O espaçamento entre cada uma das linhas de gradeque atravessa o eixo geométrico y representa 2 A para o traço 1006. A figura11A mostra o traço 1006, mas em uma escala de tempo maior. A escala detempo usada na figura 11A é dez vezes maior que a usada na figura 10A;deste modo, o espaço entre cada uma das linhas de grade verticais da figura11A representa 4Tnilisegundos. A escala de corrente no eixo geométrico yda figura 11 A, por outro lado, é igual à do traço 1006 da figura 10A.

A corrente de pico que conseguiu passar pela lâmpada 59 quan-do a lanterna 10 estava ligada foi determinada como sendo de 3,75 A nesteexemplo da presente invenção. A corrente de pico pode ser determinada apartir da curva 1006 mostrada nas Figuras 10A e 11A ao medir a altura dopico de corrente na curva 1006 com relação à sua linha basal. Uma vez quea figura 11A mostra o fluxo de corrente através do MOSFET 705 em umaescala de tempo maior que a mostrada na figura 10A, no entanto, uma me-dição mais precisa da corrente de pico pode ser feita na figura 11 A.

A figura 10B mostra três traços de osciloscópio 1008, 1010,1012. A lanterna usada para obter os traços da figura 10B era igual à lanter-na usada para obter os traços de osciloscópio mostrados na figura 10A, coma exceção de que a mesma foi modificada de modo que o sinal de controledo microcontrolador 601 fosse diretamente alimentado para a porta doMOSFET 705, ultrapassando, assim, o circuito de controle de potência deacordo com a presente invenção. De acordo com a figura 10A, os traços deosciloscópio mostrados na figura 10B foram tomados em um momentoquando a lanterna foi do estado desligado para o estado ligado e, respecti-vamente, refletem (1) como a tensão do sinal de controle do microcontrola-dor da lanterna variou com o tempo quando a lanterna estava inicialmenteligada e o sinal de controle foi diretamente alimentado para a porta doMOSFET 705, deste modo ultrapassando o circuito de controle de potência700, (2) como a tensão de porta para fonte do MOSFET 705 variou em res-posta à tensão do sinal de controle de acordo com tais circunstâncias, e (3)como a corrente que passou pela chave de potência eletrônica e, deste mo-do, suprida para a lâmpada da lanterna, variou em resposta à tensão aplica-da à porta da chave de potência eletrônica.

O eixo geométrico χ da figura 10B representa o tempo em milé-simos de segundo, e a distância entre cada uma das linhas de grade verti-cais que atravessa o eixo geométrico χ representa 40 milisegundos. O eixogeométrico x, portanto, emprega a mesma escala que a usada na figura10A. O eixo geométrico y da figura 10B, assim como o eixo geométrico y dafigura 10A, representa as diferentes unidades ou valores dependendo dequal sinal ou oscilação está se referenciando.

Na figura 10B, o traço 1008 é um traço de osciloscópio da ten-são do sinal de controle do microcontrolador 601 quando a lanterna foi inici-almente ligada. O espaçamento entre cada uma das linhas de grade queatravessa o eixo geométrico y para o traço 1002 representa 2 Volts como nafigura 10A. Conforme demonstrado no gráfico, a tensão do sinal de controle1002 basicamente corresponde a uma função degrau. Deste modo, a tensãodo sinal de controle foi de uma condição baixa de 0 Volt para uma condiçãoalta de 3 Volts quando a lanterna 10 foi ligada. Notavelmente, no entanto, aborda dianteira do sinal de controle 1008 é ligeiramente arredondada. Este éo resultado da grande entrada de corrente que ocorre através da lâmpada 59do exemplo comparativo no instante que a lanterna é ligada. Esta entrada decorrente efetivamente baixa momentaneamente a tensão do pacote de bate-ria. Uma queda similar de tensão do sinal de controle é observada na curva1002. No entanto, na curva 1002, a queda é deslocada da borda dianteira dosinal de controle e não é tão grande. Isto se deve ao fato de que o fluxo decorrente de pico através da lâmpada 59 é retardado e reduzido na lanternaque emprega um circuito de controle de potência 700 de acordo com a pre-sente invenção.

O traço 1010 é um traço de osciloscópio da tensão de porta parafonte do MOSFET 705. De acordo com o sinal 1008, o espaçamento entrecada uma das linhas de grade que atravessa o eixo geométrico y representa2 Volts. No presente exemplo comparativo, a tensão de porta para fonte éigual à tensão do sinal de controle 1008 provido pelo microcontrolador, umavez que o circuito de controle de potência para a lanterna foi ultrapassado.

Como resultado de não haver nenhum circuito de controle de potência 700interposto entre o microcontrolador 601 e a chave de potência eletrônica702, a chave de potência 702 é instantaneamente acionada de um estado denão condução para um local sobre a curva característica de transferência doMOSFET 705 que permite que uma corrente mais forte passe pelo MOSFET705 do que a que passa pelo circuito de potência principal 400. Em outraspalavras, a taxa de mudança de fluxo de corrente e o fluxo de corrente depico através do circuito de potência principal 400 não são limitados pela cha-ve de potência 702 enquanto a lanterna transita do estado desligado para oestado ligado. Isto, por sua vez, resulta em uma grande entrada de correntepara a lâmpada 59 e no grande pico de corrente observado no traço 1012 dafigurai 0B.

O traço 1012 da figura 10B é um traço de osciloscópio do fluxode corrente através do MOSFET 705, e, por conseguinte, da lâmpada 59,versus o tempo quando a tensão de porta para fonte não é controlada porum circuito de controle de potência. O espaçamento entre cada uma daslinhas de grade que atravessa o eixo geométrico y representa 2 A para otraço 1012. A figura 11B mostra o traço 1012, mas em uma escala de tempomaior. A escala de tempo usada na figura 11B é dez vezes maior que a usa-da na figura 10B; deste modo, o espaço entre cada uma das linhas de gradeverticais da figura 11B representa 4 milisegundos e a figura 11B se encontrana mesma escala de tempo que a figura 11 A. A escala em questão no eixogeométrico y da figura 11B, por outro lado, é igual à do traço 1012 da figura10B, assim como à do traço 1006 da figura 11 A.

O fluxo de corrente de pico através do MOSFET 705 e da lâm-pada 59 para este exemplo de comparação é de aproximadamente 7,8 A.Uma comparação da curva 1006 nas Figuras 10A e 11A com a curva 1012nas Figuras 10B e 11B mostra que a corrente de pico liberada para a lâmpa-da 59 foi reduzida em aproximadamente 4,05 A, ou pouco mais que 50%,quando o circuito de controle de potência 700 de acordo com o exemplodescrito acima da presente invenção foi empregado no sentido de controlar ataxa na qual a chave de potência eletrônica 702 foi fechada. Uma compara-ção das curvas 1006 e 1012 também mostra que o pico de corrente na curva1006 é muito mais largo e suave que o pico de corrente na curva 1012. Istoresulta do fato de que a taxa de mudança de fluxo de corrente através dachave de potência eletrônica 702 pode ser notavelmente reduzida nas lan-ternas que empregam o circuito de controle de potência 700 de acordo coma presente invenção.

Deve-se reconhecer que a curva em questão 1006 mostrada nasFiguras 10A e 11A é meramente um exemplo de como a corrente para alâmpada 59 pode ser controlada. Efetivamente, se um circuito de controle depotência 700 com diferentes constantes de tempo ou características, umachave de potência eletrônica 702 com diferentes características de transfe-rência, ou uma lâmpada tendo características diferentes são empregados,uma curva diferente pode resultar, desta maneira executando a quantidadede efeito de amortecimento obtida.

Os traços de osciloscópio da figura 12 foram obtidos a partir damesma lanterna usada para a figura 10A. A lanterna, no entanto, foi operadano modo estroboscópico quando os traços de osciloscópio 1002, 1004, e1006 da figura 12 foram registrados. O modo estroboscópico foi selecionadoao manter a chave 52 abaixada por aproximadamente 4 segundos, proven-do, assim, ao microcontrolador 601 um sinal de ativação para o modo estro-boscópico.

De acordo com a figura 10A, os traços 1002, 1004, e 1006 dafigura 12 correspondem, respectivamente, à tensão do sinal de controle apartir do pino de saída 606 do microprocessador 601, à tensão do sinal decontrole modificado gerada pelo circuito de controle de potência 700, e àcorrente através do MOSFET 705. A escala de eixo geométrico y para cadauma das curvas 1002, 1004, e 1006 corresponde à escala de eixo geométri-co y para as curvas correspondentes da figura 10A. No entanto, a escala doeixo geométrico χ da figura 12 é um décimo da escala usada na figura 10A;deste modo, o espaçamento entre cada uma das linhas de grade verticais dafigura 12 corresponde a 400 milisegundos. Uma escala reduzida foi usadade modo que uma série de ciclos estroboscópicos pudesse ser observada.

Conforme mostrado na figura 12, a tensão do sinal de controle1002 foi modulada de acordo com uma onda quadrada durante uma opera-ção de modo estroboscópico. Cada ciclo da onda quadrada se iguala apro-ximadamente a 1,6 segundo. Durante uma metade do ciclo, a tensão do si-nal de controle foi de aproximadamente 3,6 Volts, enquanto durante a outrametade do circuito a tensão do sinal de controle foi de 0 Volt. Os 800milisegundos entre cada ciclo ligado representam um tempo muito maior queo necessário para o filamento da lâmpada 59 resfriar, e mais uma vez atuacomo um curto-circuito quando inicialmente energizada.

O traço 1004 é um traço de osciloscópio da tensão da saída desinal de controle do microcontrolador 601 depois de o mesmo ter passadopelo circuito de controle 700 via a entrada 707, e, deste modo, correspondeà tensão de porta para fonte do MOSFET 705. A tensão deste sinal de con-trole modificado exibe uma função de crescimento exponencial na borda di-anteira de cada pulso e uma função de queda exponencial na borda traseirade cada pulso. A função de crescimento exponencial é devida à constantede tempo de 47 ms do circuito RC formado pela combinação do resistor 701e capacitor 710. A função de queda exponencial tem também uma constantede tempo de aproximadamente 47 ms, uma vez que o resistor 703 é de ape-nas 1 kQ.

Tendo em vista que a tensão do sinal 1004 provido para a chavede potência eletrônica 702 aumentou exponencialmente na borda dianteirade cada pulso da mesma maneira que o sinal 1004 da figura 10A aumentou,a chave de potência 702 foi fechada na mesma taxa controlada descrita a-cima com relação à figura 10A. Com efeito, se a escala de tempo da figura12 fosse aumentada para aquela usada na figura 10A ou 11 A, a borda dian-teira de cada pulso mostrado no traço 1006 da figura 12 pareceria igual àborda dianteira dos pulsos de corrente nos traços 1006 destas figuras. A ta-xa de mudança de fluxo de corrente e o fluxo de corrente de pico através doMOSFET 705 e da lâmpada 59 foram, portanto, reduzidos cada vez que alanterna foi energizada durante o modo estroboscópico, reduzindo, assim, astensões colocadas sobre o filamento da lâmpada 59 cada vez que a lâmpa-da foi energizada durante um ciclo. Isto acontece mesmo que o filamento seresfrie durante a porção "desligada" de cada ciclo a uma temperatura quemais uma vez faz com que o filamento se comporte como em um curto-circuito.

Uma vez que as tensões impostas sobre o filamento da lâmpadasão reduzidas cada vez que a lâmpada é energizada em uma lanterna tendoum circuito de controle de potência de acordo com a presente invenção, alâmpada terá uma maior durabilidade. Isto é particularmente benéfico quan-do a lanterna é operada em um modo estroboscópico, quando as tensõesimpostas sobre o filamento de lâmpada rapidamente se acumulam com cadapulso da lâmpada.

Pode-se observar na figura 12 que a corrente continua a passaratravés da lâmpada 59 mesmo depois de o sinal de controle 1002 ter comu-tado de um estado alto para um estado baixo. Isto se deve ao fato de a bor-da traseira de cada pulso no traço 1004 exibir uma função de queda expo-nencial. Sendo assim, a chave de potência eletrônica 702 continuará a con-duzir corrente até que a tensão do sinal de controle modificado caia abaixode um nível suficiente para permitir que o MOSFET 705 conduza. Uma vezque a constante de tempo do caminho de decaimento para o circuito de po-tência 700 era de aproximadamente 47 ms no presente exemplo, o MOSFET705 continuou a conduzir corrente por aproximadamente 40 a 50 ms apóscada tempo que o sinal de controle 1002 foi do estado alto para o estadobaixo.

A figura 13 ilustra a operação da lanterna 10 da modalidade ilus-trada em um modo de redução de potência. O modo de redução de potênciaé selecionado ao manter a chave 52 abaixada por aproximadamente 2 se-gundos. A figura 13 mostra três traços de osciloscópio 1014, 1016, 1018. Ostraços de osciloscópio da figura 13 foram obtidos a partir de uma lanternatendo um circuito de controle de potência 700 conforme descrito acima comrelação à figura 8 no sentido de acionar uma chave de potência eletrônica702 compreendendo um MOSFET 705. O resistor 701 tinha um valor de 470kᾨ, os resistores 703 e 704 tinham um valor de 1ᾨ e o capacitar 710 tinhaum valor de 0,1 μF. Sendo assim, a constante de tempo correspondente àentrada 707 do circuito de controle de potência 700 era de 47 ms, enquantoa constante de tempo para a entrada 709 era de 0,1 ms.

Os traços de osciloscópio da figura 13 foram obtidos em ummomento em que a lanterna mudou do estado normal "ligado" para um modode redução de potência, e, respectivamente, refletem (1) como a tensão dosinal de controle do microcontrolador 601 da lanterna mostrada na figura 1pode variar com o tempo quando a lanterna é operada em um modo de re-dução de potência, (2) como a tensão do sinal do circuito de controle de po-tência 700, e, por conseguinte, a tensão de porta para fonte do MOSFET705, variou em resposta ao sinal de controle do microcontrolador, e (3) comoa corrente que passou pelo MOSFET 705, e, desta forma, suprida para alâmpada 59 da lanterna, variou em resposta ao sinal do circuito de controlede potência.

O eixo geométrico χ da figura 13 representa o tempo emmilisegundos, e a distância entre cada uma das linhas de grade verticais queatravessa o eixo geométrico χ representa 40 milisegundos. O eixo geométri-co y da figura 13, no entanto, representa as diferentes unidades ou valoresdependendo de qual sinal ou curva está se referindo.

O traço 1014 é um traço de osciloscópio da tensão do sinal decontrole que foi emitido a partir do pino de saída 604 do microcontrolador601 quando a lanterna 10 transitou de um modo normal "ligado" para ummodo de redução de potência. A lanterna foi inicialmente ligada por meio doenvio de um sinal de controle do pino de saída 606 para a entrada 707 docircuito de controle de potência 700 no sentido de energizar a lâmpada 59 deuma forma relativamente lenta, conforme descrito acima. Quando a lâmpadaatingiu um estado estacionário, no entanto, o microcontrolador cessou deemitir o sinal de controle no pino de saída 606 e começou â emitir o sinal decontrole do pino de saída 604 para a entrada 709 do circuito de controle depotência 700. O período de tempo refletido nos traços de osciloscópio dafigura 13 é depois desta transição ter ocorrido.

O espaçamento entre cada uma das linhas de grade que atra-vessa o eixo geométrico y para o traço 1014 representa 2 Volts. Sendo as-sim, conforme observado na figura 13, antes da transição para o modo deredução de potência, a tensão do sinal de controle 1014 era um estado esta-cionário de aproximadamente 3 Volts. Depois de a lanterna transitar para omodo de redução de potência, a tensão do sinal de controle 1014 corres-ponde a uma onda quadrada. Cada ciclo da onda quadrada se iguala a a-proximadamente 8 milisegundos. Durante uma metade do ciclo, a tensão dosinal de controle é de aproximadamente 3,6 Volts, enquanto durante a outrametade de ciclo a tensão do sinal de controle é de 0 Volt.

O traço 1016 é um traço de osciloscópio da tensão do sinal decontrole depois de passar pelo circuito de controle de potência 700 via a en-trada 709. O traço 1016 também corresponde à tensão de porta para fontedo MOSFET 705.

De acordo com o sinal 1014, o espaçamento entre cada umadas linhas de grade que atravessa o eixo geométrico y representa 2 Voltspara o traço 1016. Tendo em vista que o sinal de controle 1014 passou poruma porção do circuito de controle de potência 700 que apresentava umaconstante de tempo muito pequena de 0,1 ms, a tensão do sinal de controlemodificado mostrado pela curva 1018 faz um percurso muito próximo do per-curso do sinal de controle.

O traço 1018 da figura 13 é um traço de osciloscópio do fluxo decorrente através do MOSFET 705, e, por conseguinte, da lâmpada 59, queresultou da tensão de porta para fonte que é controlada da maneira ilustradapelo traço 1016. O espaçamento entre cada uma das linhas de grade queatravessa o eixo geométrico y representa 2 A para o traço 1016.

De acordo com a curva 1018, observa-se que durante a porção"ligada" de cada ciclo, nenhuma queda de corrente é observada. Ao contrá-rio, a corrente através do MOSFET 705 e da lâmpada 59 retorna para o nívelde estado estacionário de aproximadamente 1 A cada vez que o sinal 1016vai para a condição alta. Isto se deve ao fato de o filamento não ser energi-zado por apenas 4 ms fora de cada ciclo. Isto é insuficiente para o filamentoda lâmpada 59 se resfriar a ponto de mais uma vez atuar como um curto-circuito. Tendo em vista que a lâmpada é acionada em uma taxa de aproxi-madamente 125 Hz1 o observador humano não perceberá nenhuma cintila-ção de luz na lâmpada 59, embora a lâmpada 59 pareça mais fraca.

A lâmpada 59 parecerá mais fraca, uma vez que a lâmpada 59está sendo operada à metade de sua potência de estado estacionário nor-mal. A potência de pico da lanterna durante o modo de redução de potênciaé igual àquela quando a lanterna é operada no modo normal. No entanto,tendo em vista que a lâmpada é apenas energizada à metade de cada ciclodurante o modo de redução de potência, a sua potência média será a meta-de de sua potência de pico. Além disso, a lâmpada só consumirá metade daenergia que consome durante uma operação normal.

Notavelmente, a borda traseira de cada pulso no traço 1016 nãoexibe uma função de queda exponencial correspondente a uma constante detempo de 47 ms, conforme observado com os pulsos 1004 da figura 12. Istose dá porque o capacitor 710 não é drenado através do resistor 703 quandoa lanterna é operada no modo de redução de potência. Em vez disso, quan-do a lanterna é operada no modo de redução de potência, um outro caminhopara a terra é provido através do microcontrolador 601, mantendo, assim, aconstante de tempo da função de queda para a entrada 709 em cerca de 0,1ms. Este caminho alternativo para a terra é necessário quando se desejaacionar a lâmpada 59 a uma taxa de mais do que aproximadamente 10 Hz,que vem a ser aproximadamente o limite do caminho de queda através dosresistores 701, 703 com base nos valores de resistência usados no presenteexemplo, e significativamente abaixo dos 125 Hz nos quais a lâmpada 59 foide fato acionada no exemplo ilustrado.

O modo de sinalizador será descrito a seguir. A lanterna podeser colocada no modo de função de sinalizador, por exemplo, ao manter achave 52 abaixada por um tempo específico ou ao apertar a chave 52 váriasvezes, provendo, assim, ao microprocessador 601 um sinal de ativação parao modo de sinalizâdor.

No modo de função de sinalizador, o microcontrolador 601 éprogramado de tal modo que a lâmpada da lanterna 59 se acenda por umcurto período de tempo e em seguida fique apagada por um período de tem-po maior. A tensão do sinal de controle a partir do pino de saída 606 do mi-croprocessador 601 pode ser uma função degrau que facilita o ciclo repetiti-vo da lâmpada de lanterna 59 no sentido de ficar acesa por 0,03 a 0,25 se-gundo e em seguida apagada por 1,2 a 2 segundos. De maneira alternativa,a lâmpada de lanterna 59 pode fazer ciclos repetitivos de modo a ficar acesapor 50 milisegundos e em seguida apagada por 1,33 segundo. Desta manei-ra, o modo de sinalizador resulta em um flash vistoso, adequado para a sina-lização, por exemplo, da localização do suporte de lanterna a um salva-vidasou policial em um momento de necessidade.

O período do ciclo durante o modo de sinalizador não se limita aum máximo de 2,25 segundos, e pode ser de até cinco segundos ou mais,conforme desejado. No modo de sinalizador, de acordo com a modalidadeapresentada, durante a porção "ligada" do ciclo, a tensão do sinal de contro-le fica em uma condição alta, embora, durante a porção "desligada" do ciclo,a tensão do sinal de controle fique em 0 volt. O ciclo do sinal de controle,deste modo, resulta em grande economia de energia da bateria. Por exem-plo, quando a lanterna opera em um modo de sinalizador, o ciclo de serviçoé de 0,05 /1,38, ou de 3,6 % no modo "ligado". Neste caso, uma redução noconsumo de energia de cerca de 96 % em comparação a uma lâmpada es-tacionária pode ser obtida. Uma redução no consumo de energia é tambémobtida em outras faixas de ciclo de serviço, por exemplo, em um ciclo deserviço de aproximadamente 1,4 % ou de 30 milisegundos "ligado" e de 2segundos "desligado", ou em um ciclo de serviço de aproximadamente 17,2% ou de 0,25 segundo "ligado" e de 1,2 segundo "desligado". Os versadosna técnica reconhecerão que este benefício de consumo de energia podeser obtido independentemente do tipo de lâmpada 59. Sendo assim, estebenefício pode ser obtido quer a fonte de luz seja um diodo LED ou umalâmpada à base de filamento.

O modo de sinalizador pode ainda ser implementado com o cir-cuito de controle de energia 700 ao se colocar o sinal de controle do pino desaída 606 em conexão com a entrada 707 ou 709, conforme ilustrado nafigura 8. O tempo "desligado" durante o modo de sinalizador é suficiente-mente longo de modo a permitir que o filamento da lâmpada de lanterna 59se resfrie. Sendo assim, ao se modificar o sinal de controle, por exemplo,através do circuito de controle de energia 700, de tal modo que o sinal provi-do à chave de potência eletrônica 702 aumente exponencialmente e sirvapara reduzir as tensões colocadas sobre o filamento da lâmpada 59. Destamaneira, a lâmpada terá uma expectativa de vida maior, além da redução deconsumo de energia vantajosamente facilitada pelo modo de sinalizador,conforme acima descrito.

Um outro aspecto distinto da presente invenção se refere à pro-visão de um circuito de proteção contra curto aperfeiçoado para contatos decarga expostos.

Conforme melhor observado nas Figuras 1 e 5, os contatos decarga 44 e 48 servem como a interface entre uma unidade de recarga e umpacote de bateria de lítio-íon recarregável 60 da lanterna 10. Embora nãomostrado no presente documento, será apreciado que o suporte da unidadede recarga deve ser tratado de uma maneira a produzir um contato elétricocom os contatos de carga externos 44 e 48 e manter a lanterna 10 no lugarenquanto a carga acontece. Uma vez que os contatos de carga 44 e 48 seestendem por toda a circunferência externa da lanterna 10, de qualquer for-ma, uma unidade de recarga tendo um projeto simples de suporte poderáser usada. Por exemplo, um projeto de suporte que permite que a lanterna10 seja colocada na unidade de recarga em qualquer orientação radial comrelação ao seu eixo geométrico longitudinal e ainda assim ser capaz de fazercontato com os contatos de carga das unidades de recarga poderá ser usa-do. Sendo assim, a lanterna 10 não precisa ser pressionada na unidade decarga de modo que os plugues escondidos ou abas possam ser inseridos nalanterna a fim de fazer contato com os contatos de carga da unidade de re-carga.

Uma vez que os contatos de carga 44 e 46 ficam expostos ex-ternamente, de qualquer forma, existe um potencial no qual os mesmos en-tram em curto em função de um objeto de metal nas mãos de um usuáriodurante uma operação. A fim de evitar o disparo do conjunto de circuitos deproteção contra curto-circuito 86 provido no pacote de bateria de lítio-íon 60em tais circunstâncias, um circuito de proteção contra curto 800 é de prefe-rência interposto eletricamente entre pelo menos um dos contatos de carga44, 48 e o pacote de bateria de lítio-íon recarregável 60.

Na modalidade ilustrada na figura 5, o contato de carga 44 é ele-tricamente conectado ao circuito de proteção contra curto 800, que, por suavez, é conectado ao caminho elétrico 402 e ao eletrodo central 63 do pacotede bateria 60 por meio do condutor 821 e da via 64. O contato de carga 48 étambém acoplado ao circuito de proteção contra curto 800. Além disso, omesmo é conectado via o cilindro 21, o elemento condutivo 72 e a mola 74ao eletrodo de caixa 61 do pacote de bateria 60.

Enquanto na presente modalidade, o circuito de proteção contracurto 800 se localiza sobre a placa de circuito impresso 46, o circuito de pro-teção contra curto 800 pode ser localizado fisicamente em qualquer lugaradequado dentro da lanterna 10.

O circuito de proteção contra curto 800 opera no sentido de criarum circuito aberto entre o pacote de bateria 60 e pelo menos um dos conta-tos de carga 44, 48 quando um curto é detectado entre os contatos de carga44 e 48. Deste modo, a lanterna 10 pode ser operada com segurança sem orisco de um curto inadvertido através dos contatos de carga 44, 48 interrom-per o fluxo de corrente do pacote de bateria 60 para a lâmpada 59 durante aoperação da lanterna.

Uma descrição detalhada de uma modalidade de um circuito deproteção contra curto 800 é feita com relação às Figuras 9A e 9B abaixo.

O circuito de proteção contra curto 800 mostrado na figura 9Aopera, essencialmente, como uma chave automática entre o contato de car-ga externo 44 e o pacote de bateria 60.O circuito 800 compreende uma chave 816 que é controlada porum dispositivo de comparação 812. Na presente modalidade, a chave 816 éinterposta em um caminho elétrico entre o contato de carga 44 e o eletrodopositivo 63 do pacote de bateria 60. Em particular, os condutores 820 e 823conectam um lado da chave 816 ao contato de carga 44, e os condutores821 e 824 conectam o outro lado da chave 816 ao eletrodo central do pacotede bateria 60.

A chave 816 na modalidade ilustrada é um MOSFET de canal p,porém, outros dispositivos de comutação eletrônica podem também ser em-pregados. Por exemplo, outros tipos de transistores podem ser empregadospara a chave 816, incluindo os transistores de junção bipolar ou outros tran-sistores de efeito de campo, tais como os transistores JFET e DE MOSFET.

O dispositivo de comparação 812 na presente modalidade com-preende um comparador de tensão. No entanto, um amplificador operacio-nal, um microprocessador, ou um Circuito Integrado Específico de Aplicação(ASIC) pode também ser usado para o dispositivo de comparação 812.

Um exemplo de um circuito de fonte de alimentação para o dis-positivo de comparação 812 é mostrado na figura 9B. Conforme mostrado nafigura 9B, o pino Vcc do dispositivo de comparação 812 é conectado ao ter-minai positivo do pacote de bateria 60, e o pino GND do dispositivo de com-paração 812 é conectado à terra. Embora desnecessário, o pino Vcc é depreferência conectado ao terminal positivo do pacote de bateria 60 atravésde um diodo de Schottky 830 de modo a prover uma filtração básica para osinal da bateria. Um capacitor 832, de preferência de 0,1 μΕ, é provido emparalelo com os pinos Vcc e GND do dispositivo de comparação. O sinal debateria filtrado pelo diodo de Schottky 830 pode ser provido via o traço 608para o pino Vcc do microcontrolador 601 a fim de energizar o microcontrolador.

O dispositivo de comparação 812 compara a tensão do sinalprovido na entrada 802 à tensão do sinal provido na entrada 804. Com basena comparação feita, e nas características de transferência do dispositivo decomparação, um sinal de saída é provido na saída 817 para a chave de con-trole 816. No entanto, uma vez que a chave 816 é um MOSFET de canal ρna modalidade ilustrada, uma tensão de porta para fonte negativa é requeri-da para permitir que a chave 816 conduza corrente.

Na presente modalidade, quando a tensão do sinal na entrada804 é maior que a tensão na entrada 802, o dispositivo de comparação 812produzirá um sinal com uma tensão positiva na saída 817 substancialmenteigual a ou maior que a tensão gerada pelo pacote de bateria 60 no condutor824. Como resultado, o MOSFET que compreende a chave 816 é desabilita-do, e o caminho de circuito entre o contato de carga 44 e o eletrodo central63 do pacote de bateria 60 é aberto. Por outro lado, quando a tensão do si-nal na entrada 802 é maior que ou igual à tensão do sinal na entrada 804, odispositivo de comparação 812 não emitirá nenhum sinal (ou emitirá um sinalde 0 Volt) na saída 817. A chave 816 será desabilitada para conduzir corren-te entre o contato de carga 44 e o eletrodo central 63 do pacote de bateria60 sob estas circunstâncias, uma vez que a tensão de porta para fonte doMOSFET será negativa.

Na modalidade ilustrada na figura 9A, a tensão do sinal na en-trada 802 corresponderá à queda de tensão através do resistor 811 providoentre o contato de carga 44 e o eletrodo de caixa, ou terra, do pacote de ba-teria 60. A fim de garantir que uma carga completa do pacote de bateria 60possa ser obtida, o resistor 811 é de preferência selecionado de modo a a-presentar uma resistência ligeiramente maior que a do resistor 810 de modoque uma queda maior de tensão ocorra através do resistor 811 do que noresistor 810 durante o processo de carga. De preferência, o resistor 811possui uma resistência maior que 50% e menor que ou igual a cerca de 60%da resistência total combinada para os resistores 810, 811.

A tensão do sinal provido na entrada 804 corresponde à tensãoarmazenada no capacitor 815, a qual, por sua vez, dependerá das respecti-vas resistências dos resistores 813 e 814 no caminho elétrico 819. Em parti-cular, tendo em vista que o capacitor 815 é provido em paralelo com o resis-tor 814, a tensão armazenada no capacitor 815 será igual à queda de tensãoatravés do resistor 814. De preferência, os resistores 813 e 814 são selecio-nados de modo a apresentarem valores iguais de modo que o capacitor deequilíbrio seguinte 815 tenha uma carga que corresponda aproximadamenteà metade da tensão do pacote de bateria 60.

À guisa de ilustração, os resistores 810, 813, e 814 podem tercada qual uma resistência de 100 kᾨ, e o resistor 811 pode ter uma resis-tência de 120 kᾨ. O capacitor 815 pode ter uma capacitância de 0,1 μF.Com estes valores, a tensão do sinal na entrada 804 compreenderá aproxi-madamente metade da tensão do pacote de bateria 60 quando o capacitor816 é carregado e um equilíbrio é obtido no circuito. Por outro lado, a quedade tensão através do resistor 811, e, por conseguinte, a tensão do sinal naentrada 802, compreenderá cerca de 55% da queda de tensão entre o con-tato de carga 44 e a terra.

Quando a lanterna 10 é colocada em sua unidade de carga, oscontatos de carga externos 44, 48 entrarão em contato com os correspon-dentes contatos de carga da unidade de carga de modo que a energia possapassar para o pacote de bateria. Com base na disposição acima do circuitode proteção contra curto 800, contanto que a tensão no contato de carga 44seja maior que ou igual à tensão do pacote de bateria 60, determina-se, en-tão, que a lanterna 10 se encontra no modo de carga e a chave 816 estaráapta para passar corrente. Isto se deve ao fato de a queda de tensão atravésdo resistor 811 ser maior que a tensão armazenada no capacitor 815 em taiscircunstâncias. Como resultado, o dispositivo de comparação 812, que é umcomparador de tensão na presente modalidade, sinalizará à chave 816 parafechar, deste modo permitindo que a energia passe do contato de carga 44para o pacote de bateria 60 ao longo das linhas 820, 823, 824 e 821 e que arecarga do pacote de bateria 60 aconteça.

Além disso, a chave 816 na presente modalidade permaneceráaberta quando a lanterna é removida do suporte de carga. Isto se dá porqueo contato de carga 44 estará no mesmo potencial que o eletrodo central 63,contanto que a chave 816 esteja aberta, e, deste modo, a tensão do sinal naentrada 802 permanecerá maior que a tensão do sinal na entrada 804.

No entanto, quando os contatos de carga 44 e 48 entram emcurto, a tensão entre o contato de carga 44 e a terra rapidamente cairá parazero volt, assim como a tensão cairá através do resistor 811. Em resposta, odispositivo de comparação 812 detectará que o contato de carga 44 se en-contra em uma tensão menor que a da bateria e abrirá a chave 816 por meiodo envio de um sinal tendo uma grande tensão positiva para a chave 816 viaa saída 817. O dispositivo de comparação 812 desabilitará a chave 816 emresposta a um curto detectado mais rapidamente que o conjunto de circuitosde proteção contra curto-circuito interno 86 poderá detectar e eliminará ocurto. Uma vez que o conjunto de circuitos de proteção contra curto-circuitointerno 86 não é acionado em tais circunstâncias, o pacote de bateria 60 po-derá continuar a suprir energia para a lâmpada 59 sem interrupção peloconjunto de circuitos de proteção contra curto-circuito embutido 86.

Na presente modalidade do circuito de proteção contra curto800, quando um curto é detectado entre os contatos de carga 44 e 48, achave 816 não se abrirá novamente até que o curto seja removido e a quedade tensão entre o contato de carga 44 e a terra seja aproximadamente igualou maior que a tensão do pacote de bateria 60. Em outras palavras, a chave816 não se abrirá novamente até que a lanterna 10 seja colocada em suaunidade de carga correspondente.

Além das lanternas, o circuito de proteção contra curto 800 podetambém ser usado beneficamente em outros dispositivos recarregáveis nosquais contatos de carga ficam expostos. Além disso, embora o circuito deproteção contra curto 800 seja particularmente útil quando a fonte de alimen-tação para um dispositivo eletrônico portátil é um pacote de bateria de lítio-íon recarregável, o circuito de proteção contra curto 800 pode ser igualmenteutilizado com vantagem em dispositivos recarregáveis energizados por meiode outras fontes de alimentação CC recarregáveis.

Embora várias modalidades de uma lanterna aperfeiçoada eseus respectivos componentes tenham sido apresentados na descrição pre-cedente, inúmeras modificações, alterações, modalidades alternativas, oumateriais alternativos podem ser contemplados por parte dos versados natécnica e podem ser utilizados na realização dos vários aspectos da presen-te invenção. Por exemplo, o circuito de controle de potência e o circuito deproteção contra curto descritos no presente documento podem ser empre-gados em conjunto em uma lanterna ou podem ser empregados separada-mente. Além disso, o circuito de proteção contra curto pode ser usado emoutros dispositivos eletrônicos recarregáveis diferentes de lanternas. Sendoassim, deve-se entender claramente que a presente descrição é feita tãosomente à guisa de exemplo e não como uma limitação do escopo da pre-sente invenção conforme reivindicada a seguir.

Claims (20)

1. Dispositivo de iluminação portátil compreendendo:a) um circuito de potência principal incluindo uma fonte de ali-mentação, uma fonte de luz e uma chave de potência eletrônica;b) um circuito de controle de potência eletricamente acoplado àchave de potência eletrônica e adaptado para regular o fluxo de correnteatravés da chave de potência eletrônica em resposta a um sinal de controle; ec) um microprocessador incluindo uma saída que é acoplada aocircuito de controle de potência, em que o microprocessador proporciona osinal de controle ao circuito de controle de potência, e o circuito de controlede potência tem um ciclo de serviço inferior a 17,2 % e um período de dura-ção suficiente para proporcionar uma função de sinalizador ao dispositivo deiluminação portátil.

2. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindica-ção 1, em que a função de ciclo de serviço é de 3,6 %.

3. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindica-ção 2, em que o período do ciclo é de aproximadamente 1,38 segundo.

4. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindica-ção 1, em que a função de ciclo de serviço está entre 1,4 % e 17,2 %.

5. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindica-ção 4, em que o período do ciclo é maior do que 1 segundo e inferior a 5segundos.

6. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindica-ção 1, em que o circuito de controle de potência regula a chave de potênciaeletrônica quando o dispositivo de iluminação portátil é ligado para limitar acorrente de pico que flui através do circuito de potência principal antes de ocircuito de potência principal alcançar um estado estacionário.

7. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindica-ção 1, em que o circuito de potência modifica o sinal de controle e aplica osinal de controle modificado à chave de potência eletrônica, em que a tensãodo sinal de controle modificado tem uma tensão que aumenta exponencial-mente com o tempo.

8. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindica-ção 1, em que a fonte de luz inclui um filamento.

9. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindica-ção 1, em que a porção "ligada" do ciclo é de 50 milisegundos.

10. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindi-cação 1, incluindo ainda uma chave mecânica para abrir e fechar umcaminho elétrico entre a fonte de alimentação e o microprocessador, em queo microprocessador proporciona o sinal de controle ao circuito de controle depotência em resposta a um sinal de ativação recebido da chave mecânica.

11. Lanterna compreendendo:a) um circuito de potência principal incluindo uma fonte de ali-mentação, uma lâmpada e uma chave de potência eletrônica;b) um circuito de controle de potência eletricamente acoplado àchave de potência eletrônica e adaptado para proporcionar um sinal à chavede potência eletrônica enquanto a lanterna se encontra acesa, em que aquantidade de corrente que a chave de potência eletrônica é capaz de con-duzir no circuito de potência principal é dependente da tensão do sinal apli-cado à chave de potência eletrônica, e o circuito de controle de potência éconfigurado para variar a tensão do sinal de maneira a aumentar a quantida-de de corrente que pode fluir através da chave de potência por um períodopredeterminado quando a lanterna é acesa;c) um microprocessador; ed) uma chave mecânica para abrir e fechar um caminho elétricoentre a fonte de alimentação e o microprocessador, em que uma saída domicroprocessador é acoplada ao circuito de controle de potência, o micro-processador proporciona um sinal de controle ao circuito de controle depotência em resposta a um sinal de ativação recebido a partir da chave me-cânica, e o circuito de controle de potência modifica o sinal de controle paraproduzir o sinal aplicado à chave de potência eletrônica, em que a tensão dosinal de controle varia de acordo com um ciclo de serviço menor que 17%, eo sinal aplicado à chave de potência eletrônica aumenta ao longo do tempocada vez que a lâmpada é acesa.

12. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindi-cação 11, em que a função de ciclo de serviço está entre 1,4 % e 17 %.

13. Dispositivo de iluminação portátil, de acordo com a reivindi-cação 12, em que a função de ciclo de serviço é de 3,6 %.

14. Lanterna, de acordo com a reivindicação 11, em que a ten-são do sinal tem uma tensão que aumenta exponencialmente com o tempo.

15. Lanterna, de acordo com a reivindicação 11, em que a por-ção "ligada" do ciclo é de 50 milisegundos.

16. Lanterna, de acordo com a reivindicação 11, em que o perí-odo de um ciclo é de 1,25 a 2,0 segundos.

17. Lanterna, de acordo com a reivindicação 11, em que a chavede potência eletrônica é um MOSFET e o circuito de controle de potênciaaplica o sinal à porta do MOSFET.

18. Lanterna, de acordo com a reivindicação 11, em que a lâm-pada inclui um filamento.

19. Lanterna compreendendo:a) um circuito de potência principal incluindo uma fonte de ali-mentação, uma fonte de luz e uma chave de potência eletrônica;b) um microprocessador;c) um circuito de controle de potência eletronicamente acopladoà chave de potência eletrônica e ao microprocessador, o circuito de controlede potência sendo adaptado para regular um fluxo de corrente através dachave de potência eletrônica em resposta a um sinal de controle do micro-processador;d) em que o sinal de controle tem um ciclo de serviço inferior a 17 % e um período maior do que cerca de 1 segundo, e em que o circuito decontrole de potência regula o fluxo de corrente através da chave de potênciaeletrônica em resposta ao sinal de controle do microprocessador para pro-porcionar uma função de sinalizador para a lanterna.

20. Lanterna, de acordo com a reivindicação 19, em que o ciclode serviço é de 3,6 % com um período de 1,38 segundo.