CN102095097A - 一种大功率呼吸灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率呼吸灯，其包括灯罩、组合光源、电源线和由固定螺栓固定在安装座上的控制驱动电路板，组合光源由若干个LED组成，LED分布于控制驱动电路板上，每个LED连接到各自的驱动电路中，实现光源量子化。按一定的顺序，依次点亮每组LED，然后再按相反的顺序熄灭各组LED，即可实现灯光由灭到亮再到灭的渐变呼吸式变化过程。本发明呼吸灯不仅使用寿命长，可靠性高，节能环保，易于制成大功率呼吸灯，而且简单方便。可广泛应用于各种装饰装潢场合中，如舞台灯光、城市夜间照明、汽车灯具、消费电子、报警灯、飞机频闪灯等。

Description

一种大功率呼吸灯

技术领域

本发明涉及一种呼吸灯装置，特别是采用了多个LED作为光源，通过控制LED的发光数量实现呼吸式亮暗渐变过程的大功率呼吸灯。

技术背景

呼吸灯是一种特殊的灯具，其灯光亮度由暗到亮，再由亮到暗逐渐变化，感觉像是在呼吸。由于其特殊的视觉效果，广泛用于各种装饰装潢场合中，如舞台灯光、城市夜间照明、汽车灯具、消费电子等。呼吸灯的亮度变化主要是通过控制呼吸灯具的电流来实现的。现有的控制方式有两种，一种是模拟式的，即控制流过灯具的电流从零连续递增到某一最大值，此过程中，灯具亮度逐渐增大，直至发光度最高；然后再控制电流从此最大值连续降到零，灯具亮度逐渐变暗，直至熄灭；这种控制方式下的呼吸灯，电流连续变化，从而亮度也连续均匀变化，但变化的电流控制方式只适用于小功率呼吸灯。另一种控制方式是采用脉冲宽度调制(PWM)方式实现的，即数字方式。采用一系列等幅值，脉冲宽度变化的矩形波控制灯的亮灭，脉冲宽度较窄时，灯的亮度很低，相反，则亮度很高。因为人的眼睛存在视觉滞留现象，所以看到的效果是灯的亮暗变化过程，是连续缓慢的过程。由于电力电子器件技术的发展，这种PWM方式非常适合于驱动大功率半导体电力电子器件，能够很方便地驱动大功率灯具，实现呼吸灯控制。其缺点是产生这种可变脉冲宽度的矩形波比较复杂，往往需要用可编程复杂器件实现。

随着半导体电子技术的发展，LED以其优越的性能广泛应用于各种照明场合。大功率LED灯具往往由多个小功率LED组合而成，它们或并联或串联工作，每一个LED的性能参数有所区别，这就给传统的模拟式和数字式两种控制方法带来了一定的困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种容易控制实现的大功率呼吸灯。这种呼吸灯是由多个LED组合而成，不仅使用寿命长，可靠性高，易于制成大功率呼吸灯，控制不同数量LED的亮灭即可实现渐变效果，而且克服了现有技术中的不足，既简单方便，又节能环保。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：将大功率发光源“量子化”，即用若干个小功率光源组合代替一个大功率发光源，每个小功率发光源称为量子化光源，控制小功率发光源的数量就可以控制发光亮度。因此，为了实现呼吸效果，依次点亮每一个小功率发光源，再按相反的顺序依次熄灭小功率发光源。

为了实现上述技术方案，本发明呼吸灯由灯罩、组合光源、固定螺栓、控制驱动电路板、安装座、电源线组成，其特征在于，组合光源由若干个LED组成；LED分布于控制驱动电路板上，每个LED独立或分组连接到各自的驱动电路中；所述的控制驱动电路板包括控制电路和驱动电路两部分组成；控制驱动电路板由固定螺栓固定在安装座上。一方面，多组LED组合起来，实现光源的量子化过程，即方便形成较大功率的灯具；另一方面，通电后，控制电路控制LED依次亮起来，又按相反的顺序熄灭，这就形成了呼吸式亮灭的效果。与模拟式和数字式呼吸灯相比，本发明大功率呼吸灯的电流是一个连续阶梯波。

所述的控制电路由一个固定的逻辑时序发生器在时钟脉冲的驱动下，输出一系列固定的逻辑序列，控制每组LED的亮灭状态；调节时钟脉冲频率，改变亮灭变化快慢过程；改变分组中的LED数量来调节呼吸灯的功率或显示效果。

所述的驱动电路包括限流电阻、三极管组成；控制相应的三极管开通与关断，限流电阻限制流过LED的电流；调节限流电阻的阻值，改变每个LED的发光亮度。

量子化控制过程中，LED的组数对应于呼吸灯亮度变化次数，并且和分组开关数量相同，LED数量一定的情况下，分组越多，亮度变换越平缓，相应的分组控制开关也就越多。改变组内LED的数量，可以调节阶梯型曲线的上升率。量子化控制方法适用于多LED组合的呼吸灯，兼具模拟式和数字式控制特点，控制方法简单，实现手段方便。

本发明呼吸灯的功率由两个方面决定：量子化光源的功率及量子化光源的数量。因此，可以从这两个方面来调整呼吸灯的功率。例如，为了得到一个1W的呼吸灯，可以选择10个0.1W的LED，也可以选择20个0.05W的LED。

本发明大功率呼吸灯是由多个LED组合而成，不仅使用寿命长，可靠性高，节能环保，易于制成大功率呼吸灯，控制不同数量LED的亮灭即可实现渐变效果，而且简单方便。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明大功率呼吸灯作进一步详细说明。

图1为本发明大功率呼吸灯的结构示意图。

图2为量子化光源组合排列示意图。

图3为本发明光源控制电路原理图。

图4为光源逻辑时序发生电路原理图。

图5为光源控制逻辑时序图。

图6为本发明呼吸灯工作时的电流波形图。

图中：

1.灯罩 2.组合光源 3.控制驱动电路板 4.固定螺栓 5.安装座 6.电源线

具体实施方式

本实施例是一种大功率呼吸灯。

参见图1、图2，本发明大功率呼吸灯的结构和量子化光源组合排列结构，包括灯罩1、组合光源2、控制驱动电路板3、固定螺栓4、安装座5、电源线6组成；控制驱动电路板3由固定螺栓4固定在安装座5上；组合光源2由若干个LED组成；LED分布于控制驱动电路板上，每个LED独立或分组连接到各自的驱动电路中。多组LED组合起来，实现光源的量子化过程，即方便形成较大功率的灯具；在通电后，控制电路控制LED依次亮起来，又按相反的顺序熄灭，以此形成呼吸式亮灭的效果。与模拟式和数字式呼吸灯相比，本发明大功率呼吸灯的电流是一个连续阶梯波。

以10个LED组成的组合光源为例，说明呼吸灯的工作原理。

如图3所示，将10个LED分8组连接到不同的驱动电路端口上，然后并联到同一个电源上。呼吸灯的控制驱动电路主要由时序发生器、限流电阻、三极管组成。时序发生器在时钟脉冲的控制下，产生一系列固定的逻辑序列，控制相应的三极管开通与关断，限流电阻限制流过LED的电流，调节限流电阻的阻值，即改变每个LED的发光亮度。

如图4所示，是一个典型的最多能够驱动8组LED的时序发生电器电路原理图。其中输入时钟CLK是由555定时器、电阻R、电容C构成多谐振荡器提供的时钟触发脉冲，震荡周期可以通过改变电阻R的阻值调节，以改变呼吸灯亮灭变化频率。两个双向同步移位寄存器74LS194N级联工作，构成8位双向同步移位寄存器，右移串行输入端置1，左移串行输入端置0；8位移位寄存器的最低位和最高位同或，送入到T触发器的输入端，T触发器两个极性相反的输出端分别控制移位寄存器的工作方式端。当输出序列为00000000时，T触发器输出状态翻转，从而使移位寄存器工作在右移工作模式下，在时钟驱动下，从最低位依次将“1”向右移动，并且最低位补“1”；当输出序列右移至11111111时，T触发器的输出状态再此翻转，从而使移位寄存器工作在左移工作模式下，在时钟驱动下，从最高位依次将“0”向左移动，并且最高位补“0”；直到回到初始序列00000000时，又开始右移。

当LED分组组数增加时，相应的逻辑时序也会增多，逻辑时序电路只需按上述方法增加74LS194N，并依次级联，组成多位双向移位寄存器，然后将最高位和最低位同或送入T触发器输入端即可实现时序位数扩展。

开通电源之后，时序发生器按照上面的逻辑发出控制序列，控制中心的LED发光，然后依次控制外圈的LED发光，直到最外圈的所有LED都亮起来，此时呼吸灯达到最亮；之后，控制电路又按相反的顺序控制LED熄灭。这样就形成了呼吸灯亮暗渐变的视觉效果。如果每个LED亮的逻辑为“1”，灭的逻辑为“0”，则一个周期呼吸灯的控制逻辑时序图和各种时序下对应的LED亮灭状态图如图5所示。

图6中的实线代表10个LED灯组成的呼吸灯工作过程中的电流波形图，虚线是发光度轮廓曲线。其中，横坐标的每一小格代表一个时钟脉冲，纵坐标每一个小格代表一个最小量子化光源，为了改变发光度轮廓曲线，一方面增加某一组LED的数量，可以提高曲线在一个时钟周期内的上升率；另一方面如果将逻辑时序输出的某一端子悬空，不接入LED的驱动端，即使逻辑时序输出端的个数大于LED分组数，则可以降低曲线在一个时钟周期内的上升率；从图中可形象的看出，尽管“量化”控制过程中，发光度是一个阶梯变化过程，但眼睛只能感觉到其亮灭变化过程，最终的效果同前述的模拟式和数字式呼吸灯相同。可以看到，量子化控制的呼吸灯与模拟式的电流波形趋势一致，但在细节上又采用了数字式中的开关控制，因此流过的电流就形成了一条阶梯型的曲线。

Claims (4)

1.一种大功率呼吸灯，包括灯罩、组合光源、电源线和由固定螺栓固定在安装座上的控制驱动电路板，其特征在于：所述的组合光源由若干个LED组成；LED分布于控制驱动电路板上，每个LED连接到各自的驱动电路中。

2.根据权利要求1所述的大功率呼吸灯，其特征在于：所述的控制驱动电路板包括控制电路和驱动电路两部分组成。

3.根据权利要求1或2所述的大功率呼吸灯，其特征在于：所述的控制电路由一个固定的逻辑时序发生器在时钟脉冲的驱动下，输出一系列固定的逻辑序列，控制每组LED的亮灭状态；调节时钟脉冲频率改变亮灭变化快慢过程；改变分组中的LED数量调节呼吸灯的功率。

4.根据权利要求1或2所述的大功率呼吸灯，其特征在于：所述的驱动电路还包括限流电阻、三极管；控制相应的三极管开通与关断，限流电阻限制流过LED的电流；调节限流电阻的阻值改变每个LED的发光亮度。

Images