CN101578000A - 一种灯光控制装置及灯带 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种灯光控制装置，该装置包括若干个级联的控制电路单元，所述每个控制电路单元包括导通模块、开关控制模块以及光源组；所述导通模块与所述开关控制模块相接；所述开关控制模块与光源组相接；各个所述控制电路单元的开关控制模块之间彼此并接，光源组之间彼此并接，导通模块之间依次串接。另外，本发明实施例还公开了一种灯带。实施本发明实施例，采用较少而且简单的电子元件对灯带或者灯串光源的控制，实现灯光的时序流动，可降低成本；单元电路之间的连线较少从而可非常方便地进行相互级联，同时单元电路间相互不受干扰，能够准确地进行灯光控制。

Description

一种灯光控制装置及灯带
技术领域
本发明涉及发光广告领域，具体地涉及一种灯光控制装置及灯带。
背景技术
霓虹灯通常用于城市街头、桥头、建筑物轮廓、广告板等的装饰，为了增加美化效果，加装控制器后，可使彩色灯带或灯串以不同时间间隔顺序亮、灭，会使人产生灯光在流动或跑动、移动的视觉效果。
现有的霓虹灯控制装置在控制LED光源的“明”、“暗”时，采用多个、多排单片机通过设置相应程序使多个、多只、成串、或按一定图形、图案顺序或定时“亮”、“灭”自动实现LED光源的流动或图案的变换，但是现有技术采用单片机进行控制，导致线路复杂、线路的连接比较麻烦，无法进行相互级联，也因成本高而无法应用到小型灯带中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种灯光控制装置及灯带，可简单控制光源的流动并减少元件而降低成本，同时之间的级联非常方便。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种灯光控制装置，该装置包括若干个级联的控制电路单元，所述每个控制电路单元包括导通模块、开关控制模块以及光源组；所述导通模块与所述开关控制模块相接；所述开关控制模块与光源组相接；各个所述控制电路单元的开关控制模块之间彼此并接，光源组之间彼此并接，导通模块之间依次串接。
相应地，本发明实施例还提供了一种灯带，其包括灯光控制装置，该装置包括若干个级联的控制电路单元，所述每个控制电路单元包括导通模块、开关控制模块以及光源组；所述导通模块与所述开关控制模块相接；所述开关控制模块与光源组相接；各个所述控制电路单元的开关控制模块之间彼此并接，光源组之间彼此并接，导通模块之间依次串接。
实施本发明实施例，采用较少而且简单的电子元件对灯带或者灯串光源的控制，实现灯光的时序流动，可降低成本；单元电路之间的连线较少从而可非常方便地进行相互级联，同时单元电路间相互不受干扰，能够准确地进行灯光控制。
附图说明
图1是本发明实施例的灯光控制装置的控制电路单元的一个具体实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的灯光控制装置的控制电路单元的一个电原理图；
图3是本发明实施例的灯光控制装置的控制端的一个电压变化示意图；
图4是本发明实施例的灯光控制装置的一个具体实施例的电原理图；
图5是本发明实施例的灯光控制装置的另一个具体实施例的电原理图；
图6是本发明实施例的灯光控制装置的另一个具体实施例的电原理图；
图7是本发明实施例的灯光控制装置的另一个具体实施例的电原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步详细、清楚的说明。
图1是本发明实施例的灯光控制装置的控制电路单元的一个具体实施例的结构示意图，如图1所示，每一个控制电路单元包括导通模块10、开关控制模块20以及光源组30；所述导通模块10与所述开关控制模块20相接；所述开关控制模块20与光源组30相接；具体实现中，本发明实施例的装置包括若干个控制电路单元，各个所述控制电路单元的开关控制模块之间彼此并接，光源组之间彼此并接，导通模块之间依次串接。进一步的，导通模块10包括：导通元件、和所述导通元件相接的限流元件；开关控制模块20包括：开关控制元件；光源组30包括：至少一个光源、及与该光源相接的电流控制元件。这里的光源可以是单独一个光源，或者是若干个光源并接或串接在一起。导通元件和开关控制元件之间串接限流元件；电流控制元件可串接在开关控制元件和光源之间或者是光源串接在开关控制元件和电流控制元件之间。
参见图2，图2是本发明实施例的控制电路单元的一个电原理图，该图也是本发明实施例的灯光控制装置的基本控制电路单元的电原理图，控制电路单元包括第一导通元件D0、开关控制元件T0、限流元件R2、电流控制元件R1和光源LAMP，第一导通元件D0的负极和开关控制元件T0的基极之间串接限流元件R2，开关控制元件T0的集电极与光源LAMP之间串接电流控制元件R1；开关控制元件T0的发射极与电源的负极相接；光源LAMP的两端分别与电流控制元件R1的另一端、电源的正极相接；第一导通元件D0的正极与第一控制端A相接。本发明实施例中，限流元件R2、电流控制元件R1均为电阻，具体实施中，电流控制元件R1也可以是恒流元件，具体是恒流IC芯片，第一导通元件D0为半导体二极管或者是受电压控制而导通的集成芯片，开关控制元件T0为半导体三极管，也可以是具有开关功能的其他元件。
在本发明实施例中，利用半导体二极管在施加一定正向压降下才导通的特征和半导体三极管的开关和放大作用。在第一控制端A施加一个随时间先逐步升高再逐步降低的电压，如图3所示，图3为本发明实施例的灯光控制装置的控制端的一个电压变化示意图，例如，当二极管D0采用硅管时，当第一控制端的电压V等于0.7V时，则二极管D0导通。而导通的二极管D0会给与其负极相连接的三极管T0的基极提供触发信号电压，从而使三极管导通，使控制电路形成一个回路，并点亮光源LAMP。相应的，当第一控制端A的电压随时间降低时，如图3所示，控制端的电压降低而小于二极管D0的正向压降时，则二极管D0处于截止状态，进而使三极管T0截止并使光源LAMP熄灭。图2所示的电路为本发明实施例的灯光控制装置的控制电路单元，当多个控制电路单元间进行级联就可组成一个完整的灯光控制电路。
如图4所示，图4为本发明实施例的灯光控制装置的一个具体实施例的电原理图，该灯光控制装置包括若干个如图2所示的控制电路单元时，控制电路单元之间进行级联，控制电路单元之间进行级联的方式为控制电路单元的开关控制模块之间彼此并接，光源组之间彼此并接，导通模块之间依次串接。如图4所示，所述第二控制电路单元中的导通元件D01的正极与第一控制电路单元中的第一导通元件D0的负极相连接，电路中的导通元件均为半导体二极管。依次地，下一个控制电路单元的二极管的正极与前一个控制电路单元的二极管的负极相连接。同时，将各个控制电路单元的开关控制模块的开关控制元件即三极管的发射极进行并接，并接于电源的负极；将光源的一端并接于电源的正极。如图3所示，在第一控制端A施加一个随时间而逐步升高的电压V，电压V从0升至Va，当电压V升到二极管D0的正向压降时，二极管D0导通，而导通的二极管D0会给与其负极相连接的三极管T0的基极提供触发信号电压，从而使三极管T0导通，并点亮光源LAMP0。二极管D0在导通的同时也给了二极管D01的正极一个正向电压，随着第一控制端A的电压V的逐渐升高，例如，当电压V升至1.4V时，则会使给予二极管D01的正极的电压升至0.7V，从而达到二极管D01的正向压降并使二极管D01导通，而导通的二极管D01会给与其负极相连接的三极管T01的基极提供触发信号电压，从而使三极管导通并点亮光源LAMP1。依次地，随着第一控制端A的电压V的不断升高，如图3所示，电压V由0升至Va时，使电路中的二极管D0、D01...D0N逐个导通，相应的，三极管T0、T01...T0N也逐个导通，从而使电路中的光源LAMP0、LAMP1...LAMPn逐个点亮。同样，当第一控制端A的电压V由Va降至0时，则使电路中的二极管D0N...D01、D0依次逐个截止，进而使三极管T0N...T01、T0依次逐个截止并使光源LAMPn...LAMP1、LAMP0依次逐个熄灭，从而实现了灯光的时序流动。
图5是本发明实施例的灯光控制装置的另一个具体实施例的电原理图，如图5所示，该灯光控制装置的控制电路在图4的灯光控制装置的各个控制电路单元中加了一个第二导通元件，参考图5，该第二导通元件的负极与第一导通元件的负极相接，第二导通元件的正极与第二控制端相接。具体的，二极管D1的负极与二极管D0的负极相接，二极管D1的正极与二极管D11的负极相接；以此类推，D1、D11...D1N的负极依次与正极相接，同时，D1、D11...D1N的负极也分别与D0、D01...D0N的正极依次相接，而二极管D0、D01...D0N的负极依次与正极相接(与图4所示电路一样)，二极管D1N与第二控制端B相接。
在图5的灯光控制装置中，如果只在第一控制端A施加如图3所示的变化电压，而第二控制端B不施加电压、即悬空，则电路的原理及光源的点亮顺序与图4所示的灯光控制电路的实现灯光时序流动效果的原理过程一样，这里不再累赘说明。而当在第二控制端B施加如图3所示的变化电压V，而第一控制端不施加电压、即悬空，则与图4所示的光源变化过程相反，参考图3，在第二控制端B施加一个随时间而逐步升高的电压V，电压V从0升至Va，当电压V升到二极管D1N的正向压降时，二极管D1N导通，而导通的二极管D1N会给与其负极相连接的三极管T0N的基极提供触发信号电压，从而使三极管T0N导通，并点亮光源LAMPn。二极管D1N在导通的同时也给了二极管D1N-1(图中未示出)的正极一个正向电压，随着第二控制端B的电压V的逐渐升高，例如，当电压V升至1.4V时，则会使给予二极管D1N-1的正极的电压升至0.7V，从而达到二极管D1N-1的正向压降并使二极管D1N-1导通，而导通的二极管D1N会给与其负极相连接的三极管T0N的基极提供触发信号电压，从而使三极管导通并点亮光源LAMPn；依次地，随着第二控制端B的电压V的不断升高，如图3所示，电压V由0升至Va时，使电路中的二极管D1N...D11、D1逐个导通，相应的，三极管T0N...T01、T0也逐个导通，从而使电路中的光源LAMPn...LAMP1、LAMP0逐个点亮。同样，当第二控制端B的电压V由Va降至0时，则使电路中的二极管D1、D11...D1N依次逐个截止，进而使三极管T0、T01...T0N依次逐个截止并使光源LAMP0、LAMP1...LAMPn依次逐个熄灭，从而实现了灯光的时序流动。
当同时在第一控制端A、第二控制端B施加如图3所示的电压V，当从时段t0-＞ta过程中，二极管D0、D1N同时导通，进而使三极管T0、T0N导通，从而灯光的变化方向是从两端向中间逐个依次点亮；当ta-＞tc时，灯光的变化方向是从中端向两端逐个依次熄灭。图5的灯光控制装置的电路原理与图4的灯光控制装置的电路原理是一样的，只是图5的灯光控制装置中在图4的灯光控制装置的基础上增加了一组二极管D1、D11...D1N，并且和D0、D01...D0N的连接方向相反。
图6是本发明实施例的灯光控制装置的另一个具体实施例的电原理图，如图6所示，该灯光控制装置是在图5的灯光控制装置的结构的基础上，在灯光控制装置的各个控制电路单元还包括并联于限流元件的第二开关控制模块，进一步地，第二开关控制模块包括：依次串接的第三导通元件、第二限流元件和第二开关控制元件，即图6中的二极管D2、电阻R30、三极管T1等。二极管D2的负极和三极管T1的基极之间串接电阻R30，二极管D2的正极与二极管D0的负极相接，三极管T1的集电极接于三极管T0的基极，三极管T1的发射集接于第三控制端C。当第三控制端C点悬空时，则二极管D2、D21...D2N和三极管T1、T11...T1N等在电路中不起作用，则灯光控制装置的时序灯光效果与图5的灯光控制装置产生的效果一样。而当第三控制端C与电源的低电平相接，或者接地时，即是电路中的三极管T1、T11...T1N的发射极接地，则该灯光控制装置产生的灯光效果则与图5电路产生的效果完全不同。
当在第一控制端A施加一个随时间而逐步升高的电压V，如图3所示，电压V从0升至Va，当电压V升到二极管D0的正向压降时，二极管D0导通，而导通的二极管D0会给与其负极相连接的三极管T0的基极提供触发信号电压，从而使三极管T0导通，并点亮光源LAMP0。二极管D0在导通的同时也给了二极管D01的正极一个正向电压，随着第一控制端A的电压V的逐渐升高，例如，当电压V升至1.4V时，则会使给予二极管D01的正极的电压升至0.7V，从而达到二极管D01的正向压降并使二极管D01导通，而导通的二极管D01会给与其负极相连接的三极管T01的基极提供触发信号电压，从而使三极管导通并点亮光源LAMP1。同时，当第一控制端A的电压V逐渐升高时，给予二极管D2的电压也逐渐升高，而二极管D01和D2采用同型号二极管，则当二极管D01的正向电压达到正向压降时，二极管D2正极的电压也达到正向压降，则同时导通二极管D01，则T01导通，相应的光源LAMP1亮，此时二极管D2也导通，从而三极管T1也导通并处于饱和状态，当三极管T1的饱和压降Vce低于三极管T0的开通正向压降Vbe时，使三极管T0被钳制在截止状态，因而相对应的电路单元中的光源LAMP0由亮着变化熄灭，以此类推，当三极管T02(未示出)导通时则三极管T01变为截止，则灯LAMP2亮而灯LAMP1熄灭；当三极管T0N导通时，则T0(N-1)转为截止，也即是在t0-＞ta时段，三极管T0、T01...T0N中只有一个三极管是导通的，即LAMP0、LAMP1...LAMPn中只有一个是点亮的，则电路中的光源是从左向右流动，且电路中只有一个点亮的光源在流动。在ta-＞tc时段，电路中的光源是从右向左流动，且电路中只有一个点亮的光源在流动。
当第二控制端B加如图3所示的电压，而第一控制端A不加电压，则光源的流动方向和上述只在第一控制端A加电压时的流动方向相反；当第一控制端A和第二控制端B同时加如图3所示的电压，则在t0-＞ta时段，电路两端都各有一个光源点亮并向电路中间流动，即光源LAMP0、LAMPn同时点亮，LAMP1、LAMPn-1同时点亮时LAMP0、LAMPn同时熄灭，电路中只保持两个光源点亮并向中间流动。同理，当ta-＞tc时，两个光源由中间向电路两端流动。其电路原理与上述只在第一控制端A加电压的情况相同，这里不再累赘说明。
图7是本发明实施例的灯光控制装置的另一个具体实施例的电原理图，如图7所示，该灯光控制装置是在图5的灯光控制装置的结构的基础上，在灯光控制装置的各个控制电路单元中还包括与所述限流元件并联的第二开关控制模块，所述第二开关控制模块包括：第一分压元件、与所述第一分压元件串接的第二分压元件、及一端连接于所述第一分压元件和所述第二分压元件之间的第三开关控制元件。
其中，第一分压元件是电阻，第二分压元件是电阻，第三开关控制元件是半导体三极管或者是具有开关功能的其他元件。
本发明实施例中，三极管T2、T21...T2N均采用硅管，也可根据实际情况选用其它材料的三极管，不影响本发明的原理。
如图7所示，第一个控制电路单元中的电阻R30的一端连接于二极管D0的负极，而另一端则与三极管T2的基极、电阻R40的一端相连接，电阻R40的另一端与三极管T2的发射极并接于第三控制端C，三极管T2的集电极接于三极管T0的基极，其它控制电路单元的各个元件的连接方式跟第一个控制电路单元一样，当第三控制端C点悬空时，则电阻R30、R40、R31、R41...R3n、R4n和三极管T2、T21...T2N等在电路中不起作用，则灯光控制装置的时序灯光效果与图5的灯光控制装置产生的效果一样。
由电路得知，三极管T2的基极-发射极电压Vbe从第二分压电阻R40上取得，则通过选择各种不同或者相同的阻值的电阻组合，而得出第一分压电阻R30、第二分压电阻R40的分压比，来确定本控制电路单元的光源点亮后的熄灭时间。
当第一分压电阻和第二分压电阻采用相同阻值的电阻时，则当分压比VR40∶VR30＝1∶1、VR41∶VR31＝1∶1...VR4n∶VR3n＝1∶1时，在第一控制端A加入一个如图3所示的从0开始上升的电压Va，当Va达到0.7V，则二极管D0导通，使三极管T0导通，则光源LAMP0点亮，此时，电阻R40上的电压为0.35V，即三极管T2的基极-发射极电压Vbe为0.35V，故T2截止，当电压升至1.4V时，二极管D01导通，使三极管T01导通，则光源LAMP1点亮，此时电阻R4上的电压上升到0.7V，则三极管T2导通并处于饱和状态，而当将三极管T0的开通正向电压Vbe钳制在低于0.7V时，则三极管T0截止，因而光源LAMP0熄灭。以此类推，当光源LAMP2点亮时，则LAMP1熄灭，故在此电路中，任何时候只有一组光源是点亮的。
当第一分压电阻和第二分压电阻采用不同阻值的电阻时，则分压比VR40∶VR30＝1∶2、VR41∶VR31＝1∶2...VR4n∶VR3n＝1∶2时，在第一控制端A加入一个如图3所示的从0开始上升的电压Va，当Va达到0.7V时，则二极管D0导通，使三极管T0导通，从而点亮光源LAMP0，此时电阻R40上的电压为0.7V/3≈0.2334V，因而T2截止，当第一控制端A的输入电压Va升至1.4V，则D01导通，使三极管T01导通，LAMP1点亮，此时电阻R41上的电压为0.7V/3≈0.2334V，因而T21处于截止状态，而此时电阻R40的电压为1.4V/3＝0.4668V，T2仍然处于截止状态，LAMP0仍然处于点亮状态。因而出现电路中两组光源同时点亮的情况。
当Va升至2.1V时，此时二极管D02导通，使T02导通，则LAMP2点亮，此时R4的电压达到2.1V/3＝0.7V，T2导通并处于饱和状态，从而使T0处于截止状态，则LAMP0熄灭，但LAMP1、LAMP2处于点亮状态，以此类推，在这种第一分压电阻和第二分压电阻的分压比情况下，当LAMP0、LAMP1...LAMPn顺序点亮的过程中，任何时候都有两组光源是处于点亮状态。
在具体实施中，图7的灯光控制装置可通过选择不同阻值的分压电阻来实现光源的不同顺序的点亮、熄灭，可实现多种灯光效果。
相应的，本发明实施例还提供了一种灯带，其包括灯光控制装置，该装置包括若干个级联的控制电路单元，所述控制电路单元设置在印刷电路板上，所述控制电路单元包括导通模块、开关控制模块以及光源组；所述导通模块与所述开关控制模块相接；所述开关控制模块与光源组相接；各个所述控制电路单元的开关控制模块之间彼此并接，光源组之间彼此并接，导通模块之间依次连接。具体实现中，各控制电路单元的光源组也可以独立设置，而不需要设置在印刷电路板上。
实际应用中，灯带可包括如图4、图5、图6所示的灯光控制装置的任意一种或多种组合，由于控制电路单元采用的元件少，单元之间的连线较少，相互级联也非常方便，因而可根据需要将电路设计在PCB板上，也可以将电路集成为一个元件设置在柔性灯带或圣诞灯串中，实现灯光的顺序流动。由于灯带中的灯光控制装置的电路原理与上述实施例一样，这里不再累赘说明。
具体实施中，控制端所施加的电压不局限于如图3所示的电压，可以是其它任何形式的根据实际要求所施加的变化电压。
本发明实施例中，采用的导通元件包括但不局限于二极管，也可采用受电压控制而导通的其它元件或者集成芯片代替二极管；同样，采用的开关控制元件包括但不局限于三极管，也可采用具有开关功能的元件或者集成芯片代替；而光源包括但不局限于微型灯、发光二极管、频闪灯、霓虹灯等。
实施本发明实施例，采用较少而且简单的电子元件对灯带或者灯串光源的控制，实现灯光的时序流动，可降低成本；单元电路之间的连线较少从而可非常方便地进行相互级联，同时单元电路间相互不受干扰，能够准确地进行灯光控制。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (17)

1、一种灯光控制装置，其特征在于，该装置包括若干个级联的控制电路单元，所述每个控制电路单元包括导通模块、开关控制模块以及光源组；所述导通模块与所述开关控制模块相接；所述开关控制模块与光源组相接；各个所述控制电路单元的开关控制模块之间彼此并接，光源组之间彼此并接，导通模块之间依次串接。
2、如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述导通模块包括：导通元件、及与所述导通元件相接的限流元件；
所述开关控制模块包括：开关控制元件；
所述光源组包括：至少一个光源、及与所述光源相接的电流控制元件。
3、如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
所述限流元件串接在所述导通元件和所述开关控制元件之间。
4、如权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述多个控制电路单元中的一控制电路的导通模块与第一控制端进行串接，所述第一控制端处输入可变电压。
5、如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述导通模块还包括：第二导通元件，所述第二导通元件的一端接于所述导通元件和所述限流元件之间；
所述多个控制电路单元中多个第二导通元件间进行串接；
且所述多个第二导通元件间中的一个与第二控制端进行串接，所述第二控制端处输入可变电压。
6、如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制电路单元还包括与所述限流元件并联的第二开关控制模块。
7、如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第二开关控制模块包括：依次串接的第三导通元件、第二限流元件和第二开关控制元件。
8、如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，
所述各个控制电路单元中的所述第二开关控制元件依次并接于第三控制端。
9、如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述第三导通元件一端接于所述导通元件与所述限流元件之间、且所述第三导通元件和所述导通元件的连接方向相同。
10、如权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第二开关控制模块包括：第一分压元件、与所述第一分压元件串接的第二分压元件、及一端连接于所述第一分压元件和所述第二分压元件之间的第三开关控制元件。
11、如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，
所述各个控制电路单元中的所述第二分压元件依次并接于第三控制端；
所述各个控制电路单元中的所述第三开关控制元件依次并接于第三控制端。
12、如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述第一分压元件一端接于所述导通元件与所述限流元件之间。
13、如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述导通元件是半导体二极管或者是受电压控制而导通的集成芯片，所述开关控制元件是半导体三极管或者是具有开关功能的其他元件，所述限流元件是电阻，所述电流控制元件是电阻或者是恒流元件。
14、如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述第二导通元件是半导体二极管或者是受电压控制而导通的集成芯片。
15、如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述第三导通元件是半导体二极管或者是受电压控制而导通的集成芯片，第二限流元件是电阻，第二开关控制元件是半导体三极管或者是具有开关功能的其他元件。
16、如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述第一分压元件是电阻，第二分压元件是电阻，第三开关控制元件是半导体三极管或者是具有开关功能的其他元件。
17、一种灯带，其包括灯光控制装置，其特征在于，该装置包括若干个级联的控制电路单元，所述每个控制电路单元包括导通模块、开关控制模块以及光源组；所述导通模块与所述开关控制模块相接；所述开关控制模块与光源组相接；各个所述控制电路单元的开关控制模块之间彼此并接，光源组之间彼此并接，导通模块之间依次串接。
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