CN101169911A - 一种用于车辆上的led显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于汽车上的LED显示装置，其包括：发电单元，用于将车轮旋转产生的机械能转化为电能，并为LED显示提供电量；LED显示模块，用于显示所需信息。本发明提供一种制作简单、成本较低且有效节省能源的显示装置，它通过车轮的行驶来完成电能的转换，可应用于汽车、商用流媒体广告汽车，摩托车，安全提示警车、消防车等车辆上作为信息显示装置。本发明对车轮作出动态处理，合理地利用了车轮运动产生地额外机械能。本发明靠车轮在行使的过程中产生电能，去点亮LED灯，通过喜欢不同颜色的LED灯组合，自由搭配，来完成如：动态广告，及行人安全提示等多功能。
Description
技术领域
本发明涉及发电装置技术及行驶安全警示灯领域，具体涉及一种用于车辆上的LED显示装置。
背景技术
目前汽车日益增长、突飞猛进，各种汽车已成为现代人们生活、商用、工作、旅游等重要组成部分。目前，我国汽车车轮都没有被完全的利用，其在运动的过程中产生的机械能被白白的浪费掉了。而且，目前在汽车上使用的显示装置均是从汽车自身的电源系统取电，等于是在消耗汽车自身的能量，从而在能量使用上成为了汽车的负担，并没有达到能源有效利用的目的。所以，就需要能够有一种不需要占用汽车自身动力能源的显示装置，其用于作为广告、行车安全提示等信息显示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆上的LED显示装置，其将汽车车轮产生的额外机械能转化为电能提供给显示装置供电，而且不占用汽车自身的动力能源，达到了有效合理安排汽车能源的目的。
本发明的用于汽车上的LED显示装置，所述显示装置包括：发电单元，用于将车轮旋转产生的机械能转化为电能，并为LED显示提供电量；LED显示模块，用于显示所需信息。
其中，所述发电单元包括：齿轮传动机构、永磁同步电机结构体、整流电路、滤波电路和稳压电路；所述齿轮传动机构用于将车轮的转动力矩传递给所述永磁同步电机结构体的转子，并带动所述转子转动形成旋转磁场，从永磁同步电机结构体的定子线圈绕组获得交流电；所述整流电路用于将所述永磁同步电机结构体产生的交流电转化为直流电；所述滤波电路用于将所述整流电路输出的直流电进行滤波处理后，送入所述稳压电路的输入端；所述稳压电路用于将所述直流电稳定在LED显示模块的工作电压范围内。
其中，所述LED显示模块包括：开关电路和LED点阵模组，所述开关电路串联在所述稳压电路电压输出端与LED点阵模组的电源输入端之间，且所述开关电路用于控制LED点阵模组的电源输入。
其中，所述LED显示模块还包括：循环定时电路，所述循环定时电路的输出端连接所述开关电路的受控端，且所述循环定时电路通过定时控制所述开关电路的导通或关断，来调整LED点阵模组的开启或关闭时间。
其中，所述LED显示模块包括：单片机电路和LED阵列，所述单片机电路的电源输入端连接所述稳压电路电压输出端，所述单片机电路控制LED阵列工作，并形成所需显示的信息。
其中，所述LED点阵模组固定在标志框架上，该标志框架设置有所需显示信息的标识和光折射放大聚焦镜，通过光折射放大聚焦镜将LED发出的光聚焦到该标志框架上，用于对外显示相关信息。
其中，所述标志框架固定在车轮的轴承外环上。
其中，所述LED阵列固定在车身侧面上，用于在车身侧面显示所需信息。
其中，所述循环定时电路是由555定时器构成的多谐振荡器。
其中，所述齿轮传动机构包括一个大齿轮和一个小齿轮，所述大齿轮与小齿轮相啮合，所述大齿轮与车轮同轴转动，所述小齿轮与永磁同步电机结构体的转子同轴转动。
其中，所述开关电路由可控性电子开关器件构成，所述可控性电子开关器件包括门极开关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应管、绝缘栅性双极晶体管。
与现有技术相比，本发明提供一种制作简单、成本较低且有效节省能源的显示装置，它通过车轮的行驶来完成电能的转换，可应用于汽车、商用流媒体广告汽车，摩托车，安全提示警车、消防车等车辆上作为信息显示装置。本发明对车轮作出动态处理，合理地利用了车轮运动产生地额外机械能。本发明靠车轮在行使的过程中产生电能，去点亮LED灯，通过喜欢不同颜色的LED灯组合，自由搭配，来完成如：动态广告，及行人安全提示等多功能。本发明可用作商业广告，行人安全警示提醒等特定的广告显示，而不需占用汽车的能源，其既美观又实用，广告的功能还能给买汽车者创下可观的财富。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明发电单元的机械部分结构示意图；
图3为本发明发电单元的电路部分结构示意图；
图4为本发明LED显示模块的一种显示方式的结构示意图；
图5为本发明LED显示模块的另一种显示方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的用于汽车上的LED显示装置，其包括：发电单元200和LED显示模块300，发电单元200用于将车轮100旋转产生的机械能转化为电能，并为LED显示提供电量；LED显示模块300用于显示所需信息。
如图2和图3所示，上述发电单元200包括：齿轮传动机构202、永磁同步电机结构体205、整流电路209、滤波电路211和稳压电路201；
齿轮传动机构202用于将车轮100的转动力矩传递给永磁同步电机结构体205的转子207，并带动所述转子207转动形成旋转磁场，从永磁同步电机结构体205的定子线圈绕组206获得交流电，其中如图2所示，齿轮传动机构202可以包括两个齿轮，一个大齿轮212啮合一个小齿轮204，大齿轮与车轮100同轴转动，小齿轮与转子207同轴转动；
所述整流电路209用于将所述永磁同步电机结构体205产生的交流电转化为直流电，如图3所示，整流电路209可以采用传统的三相桥式不可控整流电路；
所述滤波电路211用于将整流电路209输出的直流电进行滤波处理后，送入稳压电路201的输入端，如图3所示，滤波电路211可以采用滤波电容，也可以采用具有滤波功能的集成芯片；
所述稳压电路201用于将所述滤波电路211输出的直流电稳定在LED显示模块300的工作电压范围内，如图3所示，上述稳压电路201可以采用传统的三端稳压器IC2及其匹配电路构成，其电压输出端A与LED显示模块300的电源输入端相连，用于为LED显示模块300提供电量。
以下结合图2和图3，具体说明本发明利用车轮进行发电的原理。
如图2和图3所示，当汽车发动行驶时，汽车车轮100连同大齿轮212一起作高速旋转，小齿轮204由于与大齿轮212紧咬合，中心转轴208(即永磁同步电机结构体205的转子207的中心轴)与小齿轮204同轴连一起，中心转轴208上钳有一永久磁铁构成的转子207，永久磁铁作为转子磁极而产生旋转磁场，旋转磁场强度是不变的、不可调的。在中心转轴208外套有一个定子线圈绕组206，定子线圈绕组206固定不动，为外壳固定架，当转速一定时，线圈匝数的多少与粗线直接影响输出电压高低与电流的大小。由于汽车车轮100的转动，连同转子磁极一齐切割磁力线，在定子线圈绕组206上就得到了输出电压，上述中心转轴208、定子线圈绕组206、转子207及其中心转轴208共同构成上述永磁同步电机结构体205，从而完成无源的将动能转换成了电能。由于大齿轮212是小齿轮204好几倍，所以只要车轮一动，定子线圈绕组206就有电压输出，从而能保证负载的正常工作。如图3所示，当汽车行驶时，L为定子绕组线圈206，在转子磁极的作用下，线圈L与二极管D1，D2，D3，D4，D5，D6就有电压输出，其中，6只二极管D1，D2，D3，D4，D5，D6组成整流电路209，从而得到直流电压，通过滤波电容C1、C2进行滤波，然后再通过三端稳压器IC2稳压，以保证其输出电压的恒定。
如图4所示，上述LED显示模块300包括：开关电路301和LED点阵模组302，开关电路301串联在LED显示模块300的电源输入端B与LED点阵模组302的电源输入端之间，且开关电路301用于控制LED点阵模组302的电源输入，如图3所示，由于电压输出端A与LED显示模块300的电源输入端B相连，所以也可以看作是：开关电路301串联在稳压电路201电压输出端与LED点阵模组302的电源输入端之间。上述开关电路301可由可控性电子开关器件构成，例如门极开关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应管、绝缘栅性双极晶体管等等，如图3中开关电路301采用电力场效应管Q1，其源极S连接稳压电路201电压输出端A(即LED显示模块300的电源输入端B)，电力场效应管Q1的漏极D连接LED点阵模组302的电源输入端，而电力场效应管Q1的栅极G作为受控端，接收控制关断的控制信号，下面将会就如何控制开关电路301进行详细说明。
如图4所示，上述LED显示模块300还包括一个循环定时电路303，循环定时电路303的输出端连接开关电路301的受控端，且循环定时电路303通过定时控制开关电路301的导通或关断，来调整LED点阵模组302的开启或关闭时间。如图4所示，上述循环定时电路303是由555定时器IC1构成的多谐振荡器。以下就图4的具体电路图，对LED显示模块300工作方式及其控制方法进行详细描述。
如图4所示，电容C3，C4也为滤波电容，IC1为555定时器，电阻R2、R3、R4、R5、二极管D8、D9、及电容C6等组成了一个无稳态电路，其输出端out(第3脚)的高低电平转换时间由电容器C6的充放电时间决定，这个时间即分别是被控LED点阵模组302的开启和关闭时间。这里的LED点阵模组302可采用当前超亮度LED灯阵列，以增加其LED的发光亮度。由此可见，只要调整电容C6的充电和放电时间，即可达到调整被控LED的开启和关闭时间，一般设为一秒为好。在此电路中，为了使电容C6的充电和放电时间能单独调整而互不影响，故加入了二极管D8和D9。
当图3中的二极管D1，D2，D3，D4，D5，D6有电压输出时，因图4中电容C6两端的电压为零且不能突变，故此时IC1的2、6脚为低电平，3脚输出高电平，又因电阻R6一端与IC1的3脚相连，其另一端与Q1的栅极G端相连，Q1的源极S端接LED显示模块300的电源输入端B，Q1的漏极D端接负载，并通过限流电阻R7，R8，R9，R10，R11，R12连接到LED的二极管D11，D12，D13，D14，D15上。当Q1的栅极G为高时，Q1截止，被控LED显示模块300得不到电不工作。又因IC1的3脚为高电平，故其7脚也为高电平，二极管D8导通、二极管D9截止，LED显示模块300的电源输入端B通过电阻R2和R3、二极管D8给电容C6充电，充电速度由电阻R3调整。当电容C6上的电压充至2/3电源电压时，IC1的2、6脚变为高电平，3脚相应变为低电平，Q1的栅极为低电平，Q1导通，电源通过Q1的源极到漏极给LED上电，被控LED被点亮。与此同时，因IC1的3脚变为低电平，故其7脚也将变为低电平，二极管D8截止、二极管D9导通，电容C6通过二极管D9、电阻R5、电阻R4放电，放电速度由电阻R4调整。电容C6上的电压减至1/3电源电压时，IC1的2，3脚又变为低电平，整个电路又将重复上述的工作过程，形成循环的导通截止等过程。从上述可以看出，其采用了传统的由555定时器IC1构成的多谐振荡器。
如图2所示，上述LED点阵模组302固定在标志框架330上，该标志框架330设置有所需显示信息的标识和光折射放大聚焦镜320，通过光折射放大聚焦镜320将LED发出的光聚焦到该标志框架330上，用于对外显示相关信息。所述光折射放大聚焦镜320用以增强LED的发光度。标志框架330，也就是LOGO支架，它与光折射放大聚焦镜320做在一起，它的作用有两个，当车主不同意安装广告公司的LOGO时，这几只发光管用1秒的闪烁来提示行人注意安全，由于发光管在车的左右两侧发光闪烁，行人很容易看得见，小心马路安全，也可将其中某一发光管安放在驾驶室内共司机使用，提醒司机车在行驶状态，小心驾驶。当车主同意某广告公司想通过汽车车轮来做动态流动广告时，可以将标志框架330做成各种模式、设置中英文标识、或各种各样的图案，其各种各样的颜色都能通过LED来改变其造型，例如图2中的标志框架330设置的“KONKA”英文标识。
上述标志框架330可以固定在车轮的轴承外环上，具体实施如下：将一小轴承套在汽车车轮轴上，小轴承内环套在车轴上，与车轮轴一起转动，其外环与标志框架330衔接，它的作用是使标志框架330及其上设置的标识(如“KONKA”)不管车轮怎样旋转，它始终垂直向下，不至于与车轮一起旋转。这样，车轮在行驶，标志框架330及其上设置的标识(如“KONKA”)由于轴承的缓冲作用，而静止，使得标志框架330及其上设置的标识(如“KONKA”)不至于因车轮的旋转而看不清楚。
当然，图4只是给出了一种LED显示的实施方式，而图5给出了另一种LED显示的实施方式。
如图5所示，其LED显示模块300包括：单片机电路310和LED阵列320，单片机电路310的电源输入端(即LED显示模块300的的电源输入端B)连接上述稳压电路201电压输出端A，单片机电路310控制LED阵列320工作，并形成所需显示的信息。如图5所示，单片机电路310采用型号为AT89S51的单片机IC3及其匹配电路。图5中的LED阵列320可以采用8x8LED阵列IC4，当然，LED阵列320可以采用单个LED阵列、或多个LED阵列，主要取决于所要显示信息的大小。若采用图5所示的LED显示模块300，其相对应的发电单元200的结构与上述图2和图3所示的方式方式相同。以下就图5所示的电路结构，具体说明利用单片机控制LED显示的工作方式。
图5中，由于本发明用到了单片机，则在LED作动态变化时容易得很多，像LED左移，右移，闪烁，跑马灯，延时交替闪，快速到慢闪烁等等，都能做出动态反应，下面列举其中一例说明：电容C7，C8为滤波电容，但组R13为上拉电阻，S1为复位开关，电容C9、C10、晶振Y1为单片机IC3振荡源，a、b、c、d、e、f、g分别是LED的显示字段，它的驱动对应于单片机的I/O端P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.6、P3.7，当芯片的IC4的第16管脚为高时，LED全亮，单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分别接LED阵列IC4的PIN5、PIN2，、PIN7、PIN1、PIN12、PIN8、PIN14、PIN9作为LED状态控制。图5中，可通过软件实现单片机控制LED显示各种所需字样或图示，其软件方法可以参见现有技术中的公知技术。
上述相比较而言，图4给出了一种结构比较简单、制作方便的显示方式，其可以用于作为闪烁光来提示行人注意安全，也可以用来作为小型广告牌的显示；而，图5给出了一种相对比较灵活的LED显示方式，其LED阵列320可以固定在车身侧面上，用于在车身侧面显示所需信息，也可以固定在车顶上，这种方式可以用来显示各种各样地、相对比较大型地广告用语或提示语。上述两种LED显示方式可以并行使用，也可以只采用其中一种显示方式。
综上所述，本发明利用车轮转动产生地额外机械能来作为源动力，给LED显示提供能量，而不需要汽车发动机提供的能量，从而节约了能源、有效地利用了车轮产生地废能源，这样就可以变废为宝，提升了汽车价值；而且这样地发电方式机构简单、并且可以独立运行、成本低，从而非常易于产业化。
总之，本发明所要保护的并不限于上述具体实施方式，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的主题思想的范围内，进行相应的等同改变或替换的，这些改变或替换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于汽车上的LED显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：
发电单元，用于将车轮旋转产生的机械能转化为电能，并为LED显示提供电量；
LED显示模块，用于显示所需信息。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发电单元包括：齿轮传动机构、永磁同步电机结构体、整流电路、滤波电路和稳压电路；
所述齿轮传动机构用于将车轮的转动力矩传递给所述永磁同步电机结构体的转子，并带动所述转子转动形成旋转磁场，从永磁同步电机结构体的定子线圈绕组获得交流电；
所述整流电路用于将所述永磁同步电机结构体产生的交流电转化为直流电；
所述滤波电路用于将所述整流电路输出的直流电进行滤波处理，并送入所述稳压电路的输入端；
所述稳压电路用于将所述直流电稳定在LED显示模块的工作电压范围内。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述LED显示模块包括：开关电路和LED点阵模组，所述开关电路串联在所述稳压电路电压输出端与LED点阵模组的电源输入端之间，且所述开关电路用于控制LED点阵模组的电源输入。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述LED显示模块还包括：循环定时电路，所述循环定时电路的输出端连接所述开关电路的受控端，且所述循环定时电路通过定时控制所述开关电路的导通或关断，来调整LED点阵模组的开启或关闭时间。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述LED点阵模组固定在标志框架上，该标志框架设置有所需显示信息的标识和光折射放大聚焦镜，通过光折射放大聚焦镜将LED发出的光聚焦到该标志框架上，用于对外显示相关信息。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述标志框架固定在车轮的轴承外环上。
7.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述LED显示模块包括：单片机电路和LED阵列，所述单片机电路的电源输入端连接所述稳压电路电压输出端，所述单片机电路控制LED阵列，并形成所需显示的信息。
8.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述LED阵列固定在车身侧面上，用于在车身侧面显示所需信息。
9.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述循环定时电路是由555定时器构成的多谐振荡器。
10.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述齿轮传动机构包括一个大齿轮和一个小齿轮，所述大齿轮与小齿轮相啮合，所述大齿轮与车轮同轴转动，所述小齿轮与永磁同步电机结构体的转子同轴转动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080430 |