CN101878673A - 光输出器件 - Google Patents

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Abstract

一种光输出器件，包括电源和布置在从电源连接延伸的线路中的多个光源器件布置，其中线路中相邻的光源器件布置利用电连接器布置而连接在一起。每个光源器件布置与多个控制电路中的控制电路相关联，以用于基于控制信号来提供对光源器件布置的输出的独立控制。器件可以通过断开相邻光源器件布置对之间的连接器布置来缩短长度，并且从电源延伸的剩余光源器件布置由控制信号来进行独立控制。

Description

光输出器件
技术领域
本发明涉及光输出器件，尤其涉及使用布置成一串器件的离散光源。
背景技术
已知提供一串诸如LED的光输出器件，并且设计成使得可以将所述“串”切成任意长度。其中一端连接至电源，以便提供装饰用的发光产品。
此类器件用于标志、带状发光(例如，加油站)和建筑应用，其中之前已经使用了霓虹灯或荧光灯。可以将所述串设计成灵活的、防水的和健壮的。LED通常是包含散热器和光学器件的密封器件。
关于此类器件的问题是如何控制串中各个光输出器件的开/关状态和/或输出电平，同时仍支持串缩短长度。
发明内容
根据本发明，提供了光输出器件，包括：
用于连接至电源的电源连接；
布置在从电源连接延伸的线路中的多个光源器件布置，其中线路中相邻的光源器件布置利用包括至少一个电源供应线和至少一个电源返回线的电连接器布置而连接在一起，该连接器布置适于承载至少一个控制信号；
多个控制电路，每个光源器件布置与多个控制电路中的控制电路相关联，以用于基于控制信号来提供对光源器件布置的输出的独立控制，其中器件可以通过断开相邻的光源器件布置对之间的连接器布置来缩短长度，其中从电源延伸的剩余光源器件布置由控制信号进行独立控制。
本发明的器件使用与所述串中光源器件布置相关联的微控制器。单个数据线(或者电源线之一上调制的数据信号)继而可以用于控制整个光源器件布置串。例如，电源供应线和电源返回线可以是电线。
至少一个控制电路可以包括向其提供驱动信号的输入、用于控制相应光源器件布置的输出、用于接收控制信号的控制输入和用于输出控制信号的控制输出。电路继而可以有选择地将驱动信号(电压或者电流)耦合至光源器件布置。
这使得控制电路能够使用它们的控制输入和控制输出而耦合在一起。以这种方式，控制电路可以沿着公共控制线(例如，电线)或者控制线集合(例如，多个电线)来提供，从而控制电线可以在控制电路或者控制电路组之间共享。
多个控制电路可以串联连接，其中一个控制电路的控制输出连接至下一个控制电路的控制输入。这使得单个数据线能够用于控制光源器件布置组。控制信号在电路之间进行传递。
每个控制电路的控制输入优选地适于接收串行数据信号，并且适于依赖该串行数据信号的一个或多个比特来控制到输出的驱动信号的切换。以这种方式，可以使用共享的控制信号线将串行数据信号在控制电路之间传递，以用于影响对多个控制电路的控制。例如，每个控制电路的控制输出可以适于输出串行数据信号，其中已经从该串行数据信号移除了一个或多个比特。因此，每个控制电路响应串行控制字的预先分配的部分，继而移除控制字的这些部分以便接下来的控制器可以响应它的控制信号。
电源供应线可以承载电流源输出电流，这意味着可以将光源器件布置和相关联的控制电路沿着电源供应线串联连接起来。甚至切短所述串的长度时，将不改变剩余光源器件布置的亮度。线的末端继而优选地包括连接电源供应线和电源返回线的连接器，以便提供电流返回通路。
备选地，电源供应线可以承载驱动电压。光源器件布置和相关联的控制电路继而可以在电源供应线和电源返回线之间并联连接。
每个控制电路可以包括微控制器。
电连接器布置除了电源供应线和电源返回线之外还可以包括用于控制信号的控制线，否则在电源线之一上提供(调制)控制信号。
注意，本发明涉及权利要求中所记载特征的所有可能的组合。
附图说明
现将参考附图详细描述本发明的示例，其中：
图1示出了本发明的光输出器件的第一示例；
图2示出了可以如何控制控制电路；
图3示出了本发明的光输出器件的第二示例；以及
图4示出了整个产品的示例的外观。
相同的参考标号用于表示不同附图中的相似部分。
具体实施方式
本发明提供了光输出器件，其中每个光源器件布置都与微控制器相关联。微控制器控制光输出器件的开/关状态。
图1示出了本发明器件的第一示例。在此示例中，光源器件布置是LED。LED串包括若干单元5，该单元在图1中用虚线指出。每个单元5包括两个以电线1和电线2形式出现的电源线、LED 4(或者一组LED 4)、电阻器3、微控制器7和以电线18形式出现的数据线。电源电线1是返回线，电源电线2是供应线。
微控制器7由数据电线18上的信号来控制。如图1中所示，将来自一个微控制器7的输出供应给串中下一个微控制器的输入，以便将微控制器串联连接在一起。
在此示例中，微控制器有两个电源输出16a和16b，并且微控制器的功能基本上是将来自电源电线2的驱动信号(电流或电压)耦合至电源输出16a和16b中选择的一个。
因此，基于数据电线18上所提供的输入，微控制器7将把电能从电源电线2传输至电线16a或电线16b。电线16a用作LED 4的电源，以便在向16a供电时，将LED 4打开。
在向电线16b供电时，对电阻器3供电，从而使得电压差保持不变。此电阻器并不是必须的，在这种情况下当未选LED时，电流直接旁路LED。
在备选的实施方式中，旁路机制可以用于连续地或间歇地短路LED。间歇短路功能可以用作提供调暗但不断开电源电线2上的电流通路的方式。此旁路机制未在图1中示出。
可以进行附加连接，以便利用供应电压或基准电压来向微控制器7供电。例如，图1中示出的电线16c向微控制器供应基准电压以用作电源。
在LED器件的示例中，这些LED器件是电流驱动的器件。因此，LED可以从供应电源电线2的中央电流源接收电能。通过使用电流源，所有串联的LED(诸如图1中的LED)将由相同的电流驱动，因此将具有相同的亮度。链中LED的数量将不会影响亮度。这当然需要电流源电源供应具有足够的功率/电压，可以驱动流经最大数量的串联LED的导通电流。
微控制器由电源电线1或2来供电，其存在于每个模块中。
将微控制器通过数据电线18接收到的数据转发给串中下一个微控制器。优选地，微控制器7修改此数据，使得下一个微控制器知道其位于串中的位置以及应当使用该数据的什么部分。例如，每个微控制器可以使用第一数据符号，并且其转发除了第一符号之外的全部数据串。
图2更加详细地示出了如何将数据串“110”输入至数据线18并且由微控制器进行解释。第一微控制器7使用此串中的第一符号“1”以用于确定应当打开其相应的LED 4。微控制器移除该数据串中的第一项，并且使用其控制输出将剩余数据“10”转发给下一个微控制器，这定义了数据线18的连续性。类似地，下一个微控制器打开LED，并且将数据“0”转发给最后的微控制器，其将它的LED关闭。
在此实施方式中，只示出了一个数据线18。然而，可以使用多个数据线18，或者数据线和微控制器的低电源供应的组合。
作为微控制器的示例，可以使用6管脚8位闪存的微控制器，例如微芯科技公司(Microchip Technology Inc.)的PIC 10F200/202/024/206。
在图1的示例中，两个电源电线2和1充当供应线和返回线。电流源电源连接在电线1和电线2之间，并且在电源电线1和2之间的串的末端需要终端连接器。
因为图1中的结构由单元组成，所以可以缩短串的长度而不会禁用微控制器的控制。图1中单元5是串联连接的。然而，也可以将单元并联连接。如图3中所示。
在此示例中，每个微控制器控制对来自电源电线2的电源的切换，并且电源电线2与每个微控制器7并联连接。微控制器的两个输出16a和16b并联地连接到返回电源电线1。
并联方式的优点是一个LED的故障不会给其他LED带来麻烦。
在此示例中，电源电线2可以是电压驱动的，因为横跨所有LED施加相同的电压。在此示例中，电线16a连接至LED。在备选的实施方式中，电线16a可以连接至LED+电阻器的组合，以便在与其他LED并联连接时，使得LED的操作更稳定。
电线16c用于向微控制器供电。
图3中的单元是并联的，但提供了数据线18到微控制器的相同串联连接。
图4示出了提供并联和串联连接混合的布置。此串中第一元件30显示得较大，其指示了并联连接的开始。接下来的四个LED电路是串联的。此混合解决方案允许供应线上的电源电压高于单个LED 4的电源电压，因为它们要供应一组串联LED(在此示例中是四个一组)。然而，系统的长度可以缩短。图4还示意性示出了电源和主控制器32，其生成用于本地各个LED控制电路的控制信号并且提供驱动信号。
图4仅示出了一个支路，然而可以将多个诸如图4中示出的支路并联连接在一起。
可以将微控制器和LED合并成单个离散器件。如上面所提到的，微控制器还可以用于控制LED的光强。例如，这可以通过使用微控制器在LED位置处实施本地脉冲宽度调制来实现。
在备选的示例中，亮度控制可以使用具有电阻不同的若干输出连接器的微控制器来实现。对于电压驱动的应用(诸如图2)，控制器7的不同输出电阻可以用于提供不同的电压降，以及LED驱动电压和输出亮度中的相应变化。
可选地，通过在另一电线(诸如电源电线2)上叠加控制信号可以省略数据线18。这可以使得本发明能够使用现有的LED串来实现，以便本发明的系统向后兼容现有的LED串。
通常，微控制器7可以是任何电组件，该电组件包括允许将电源输入(基于控制输入)有选择地路由至输出以用于驱动LED。优选地，存在用于旁路LED的第二输出。例如，简化器件可以包括连接到数据线18的晶体管。数据线继而有选择地切换晶体管导通或断开，由此影响电源线公共输入与驱动LED的输出之间的切换。
每个光源器件布置可以包括单个光源或者多个光源。光源可以包括单个LED或多个LED，并且一个控制电路可以控制多个光源。也可以使用其他类型的光源。在一个控制电路用于多个光源时，该多个光源可以是不同颜色的，例如红、绿和蓝，由此定义了单个彩色光源的颜色亚像素。
在上述示例中，控制电路用于控制亮度。控制电路的另一功能可以是程序化的开/关状态序列。例如，可以指示控制电路使LED以1秒为周期开/关闪烁。备选地，可以指示控制电路以预定的平均频率(例如，1Hz)随机地打开/关闭LED。备选地，可以指示控制电路开/关状态序列，其将保持从头播放该序列。
因此，控制电路可以用于实现各种可编程的光学功能和效果。提供整个器件的发光控制器以用于控制这些效果，用于控制提供给各个控制电路的信号。
对于本领域技术人员来说各种修改将是显而易见的。

Claims (16)

1.一种光输出器件，包括：
用于连接至电源的电源连接；
布置在从所述电源连接延伸的线路中的光源器件布置(4)，其中所述线路中相邻的光源器件布置利用包括至少一个电源供应线(2)和至少一个电源返回线(1)的电连接器布置而连接在一起，所述连接器布置适于承载至少一个控制信号；
多个控制电路(7)，每个光源器件布置与所述多个控制电路(7)中的控制电路相关联，以用于基于所述控制信号而提供对光源器件布置的输出的独立控制；
其中所述器件可以通过断开相邻光源器件布置(4)对之间的连接器布置来缩短长度；
其中从所述电源延伸的剩余光源器件布置通过所述控制信号进行独立控制。
2.根据权利要求1所述的器件，其中至少一个控制电路(7)包括向其提供驱动信号的输入、用于控制相应的光源器件布置的输出、用于接收控制信号的控制输入以及用于输出控制信号的控制输出。
3.根据权利要求1或2所述的器件，其中每个光源器件布置包括多个光源器件。
4.根据权利要求1、2或3所述的器件，其中每个控制电路的控制输入适于接收数据信号，并且适于依赖所述数据信号的一个或多个比特来控制到所述输出的驱动信号的切换。
5.根据权利要求4所述的器件，其中所述数据信号是串行数据信号。
6.根据权利要求5所述的器件，其中每个控制电路适于输出串行数据信号，其中所述串行数据信号的所述一个或多个比特已经移除。
7.根据权利要求4至6中任一所述的器件，其中多个控制电路(7)串联连接，其中一个控制电路的控制输出连接至下一个控制电路的控制输入。
8.根据前述权利要求中任一所述的器件，其中所述电源供应线(2)承载电流源输出电流。
9.根据权利要求8所述的器件，其中所述光源器件布置和相关联的控制电路沿着所述电源供应线(2)串联连接。
10.根据权利要求9所述的器件，其中所述线的末端包括连接所述电源供应线(2)和所述电源返回线(1)的连接器。
11.根据权利要求1至7中任一所述的器件，其中所述电源供应线(2)承载驱动电压。
12.根据权利要求11所述的器件，其中所述光源器件布置和相关联的控制电路在所述电源供应线与电源返回线之间并联连接。
13.根据权利要求1至7中任一所述的器件，其中所述光源器件布置和相关联的控制电路连接成多个并联支路，每个支路包括沿着电源供应线串联连接的多个光源器件布置和相关联的控制电路。
14.根据上述权利要求中任一所述的器件，其中每个控制电路(7)包括微控制器。
15.根据上述权利要求中任一所述的器件，其中所述电连接器布置除了所述电源供应线(1)和电源返回线(2)之外还包括用于所述控制信号的控制线(18)。
16.根据权利要求1至14中任一所述的器件，其中所述控制信号是在所述电源供应线(2)和电源返回线(1)之一上提供的。
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