CN102162618A - 一种模拟动态火焰及仿真碳床的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其包括：模拟火焰光源；成像屏；设置在模拟火焰光源与成像屏之间的火焰模板；至少顶部和侧面能透光的模拟碳床，其置于成像屏之前或置于成像屏与火焰模板之间；置于模拟碳床内的碳床光源；其特征在于：碳床光源与模拟火焰光源均采用点光源阵列，点光源阵列中的发光体之间供电相互独立；模拟动态火焰及仿真碳床的装置还包括一用于控制碳床光源与模拟火焰光源中各个发光体供电电压大小及供电时间的电气控制装置。与现有技术相比，本发明的优点在于：结构简单、无噪音、厚度薄、重量轻、节能环保、寿命长、模拟火焰立体感强、火焰形状大小易于变换，形态更为逼真。

Description

一种模拟动态火焰及仿真碳床的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于电壁炉、壁画、装饰性壁灯内的模拟动态火焰及仿真碳床的装置及方法，尤其涉及一种能实现高度逼真的能模拟出燃烧时动态火苗及仿真碳床的装置。

背景技术

传统的火焰模拟方法主要有三类：1、空气流动型，利用灯光照射鼓风机吹动的红绸子模拟动态火焰；2、机械传动型，电机带动刻有透光孔的滚筒转动，灯光透过滚筒投影在成像屏上，如中国专利号为ZL01113160.8的模仿火焰燃烧图像的装置，或灯光在电机带动的反射刷条上不规则反射产生攒动的火焰图像，如美国专利号为4890600的模仿火焰燃烧图像的装置：Fireplace burning simulator unit，January 2，1990；3、智能控制型，利用控制电路控制多组发光体交替闪烁，使发光体构成的火焰图案直射或无图案的光线束通过火焰孔板透射到成像屏，产生动态闪烁的火焰图案，如中国专利号为CN101162078A的一种模拟火焰图像的方法及装置。

这三类装置各有千秋，但第一类和第二类由于需要使用鼓风机或电机，产品的噪声较大、厚度较厚、机身比较笨重。第三类虽然解决了前两类的问题，但其存在的主要问题是：1、火焰形状主要由硬件决定，一旦需要改变主火焰形状，则必须变更硬件；2、发光体开闭突然，火焰变化不连续；3、主发光体连续或高频发光，仅靠少数发光体的亮灭难以产生动态逼真的火焰图案；4、由发光体直射构成火焰图案，需要大量的密集的排列发光体方可构成较为平滑的图像，而通过火焰模板直射的图案又比较呆板。

传统的碳床模拟方法主要有两类：1、光压型，利用光压带动叶轮转动，光线透过叶轮投射到仿真发热物体上，产生里透外亮的燃烧景象且伴有亮暗的变化；2、光照型，发光体置于仿真发热物体下常亮或闪烁，从而照亮碳床或产生碳床的亮暗变化。

上述方法虽然能使碳床变亮或闪烁，但常亮的碳床缺乏变化，闪烁或光压型的碳床不够逼真。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状而提供一种模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其噪声低、节能环保、模拟火焰立体感强、火焰形状大小变换多样，形态更为逼真。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状而提供一种模拟动态火焰及仿真碳床的方法，使用该方法模拟动态火焰及仿真碳床，不仅能做到噪声低、节能环保、其模拟出来的火焰立体感强、火焰形状大小变换多样，形态更为逼真。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其包括：

模拟火焰光源；

成像屏；

设置在模拟火焰光源与成像屏之间的火焰模板，模拟火焰光源发出的光线束能通过该火焰模板发生衍射，成像于所述成像屏上；

至少顶部和侧面能透光的模拟碳床，其置于成像屏之前或置于成像屏与火焰模板之间；

置于模拟碳床内的碳床光源；

其特征在于：所述碳床光源与所述模拟火焰光源均采用点光源阵列，点光源阵列中的发光体之间供电相互独立；所述模拟动态火焰及仿真碳床的装置还包括一用于控制所述碳床光源与所述模拟火焰光源中各个发光体供电电压大小及供电时间的电气控制装置。

所述碳床光源与所述模拟火焰光源的点光源阵列采用任意行数和任意列数构成的矩阵阵列，行列间距控制在5毫米至80毫米之间。

所述碳床光源与所述模拟火焰光源中的发光体采用广角发光二极管，碳床光源中的各发光体直接焊接在碳床光源电路板上，模拟火焰光源中的发光体直接焊接在模拟火焰光源电路板上。

所述电气控制装置采用脉宽调制技术，编程实现对所述碳床光源与所述模拟火焰光源中的各发光体的渐变亮、渐变暗的控制，同时实现所述碳床光源与所述模拟火焰光源列阵中列从左至右或从右至左的滚动亮灭、行阵列从下至上的滚动亮灭以及滚动频率和发光体亮度的调节，同时编程实现所述碳床光源与所述模拟火焰光源矩阵的多种点亮图案以及这些图案的周期性变化。较好的，将每个列阵列从下至上滚动亮灭的频率设置为不同的值，中间列的频率较高、两边列的频率较低；另外，还可以将取值不同的列频率进行组合分档，每一列的频率仍然不同，中间频率仍然较高，其差别在于列频率的平均值不同，利用所述电气控制装置可实现各档之间的自动和手动变换；另外，还可以在自动程序中将不同的发光体亮度与不同的组合频率档进行再次组合，以实现火焰的更多变化。

所述模拟火焰光源中的发光体直接焊接在模拟火焰光源电路板上，且与模拟火焰光源电路板呈10～80度夹角；所述模拟火焰光源电路板可直接铆焊在喷有绝缘漆的背板上，也可通过转角金属片或金属支架直接固定在背板上，与背板呈0～60度的夹角。

所述火焰模板上具有图案镂空，且图案镂空的中间部分镂空宽度为1毫米至30毫米，底部镂空为10毫米至50毫米；火焰模板置于模拟火焰光源电路板和成像屏之间，且与火焰光源电路板平行或构成不大于30度的夹角，火焰模板通过转角金属片或金属支架直接固定于背板上，与背板的间距在40毫米至70毫米之间；火焰模板采用不透光薄板直接冲压镂空或选用透光板将不需透光的部分用黑漆或纸板覆盖制成。

所述成像屏采用3毫米以上厚度的LED专用聚碳酸酯或亚克力黑色、茶色、烟灰色、蓝色扩散板。

所述电气控制装置包括第一单片机、第二单片机、晶振电路、复位电路、模拟火焰光源控制电路、碳床光源控制电路、遥控接收电路、手动按键控制电路、模拟火焰光源显示电路、碳床光源显示电路、遥控发射电路、遥控器按键控制电路，其中晶振电路、复位电路均与所述第一单片机、第二单片机相连，所述模拟火焰光源控制电路的输入端与所述第一单片机的第一输出端相连，碳床光源控制电路的输入端与所述第一单片机的第二输出端相连，模拟火焰光源显示电路与模拟火焰光源控制电路的输出端相连，碳床光源显示电路与碳床光源控制电路的输出端相连；遥控器按键控制电路与第二单片机相连，第二单片机的一输出端与遥控发射电路的输入端相连，遥控发射电路的输出端通过无线网络与遥控接收电路相连，遥控接收电路的输出端与第一单片机相连。

碳床光源电路板和模拟火焰光源电路板上均设计了扩展插槽。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：该模拟动态火焰及仿真碳床的方法，通过以下方式实现：

首先设置以下部件：

模拟火焰光源；

成像屏；

设置在模拟火焰光源与成像屏之间的火焰模板，模拟火焰光源发出的光线束能通过该火焰模板发生衍射，成像于所述成像屏上；

至少顶部和侧面能透光的模拟碳床；其置于成像屏之前或置于成像屏与火焰模板之间；

置于模拟碳床内的碳床光源；

其特征在于：将所述碳床光源与所述模拟火焰光源采用点光源阵列，点光源阵列中的发光体之间供电相互独立；

然后再设置一个用来控制所述碳床光源与所述模拟火焰光源中各个发光体供电电压大小及供电时间的电气控制装置。

所述碳床光源与所述模拟火焰光源中的发光体采用广角发光二极管，所述碳床光源与所述模拟火焰光源的点光源阵列采用任意行数和任意列数构成的矩阵阵列，行列间距控制在5毫米至80毫米之间。

所述电气控制装置采用脉宽调制技术，编程实现对所述碳床光源与所述模拟火焰光源中的各发光体的渐变亮、渐变暗的控制，同时实现所述碳床光源与所述模拟火焰光源阵列中列从左至右或从右至左的变频滚动亮灭、行阵列从下至上的变频滚动亮灭以及不同滚动频率组合和发光体亮度组合的手动与自动调节，同时编程实现所述碳床光源与所述模拟火焰光源矩阵的多种点亮图案以及这些图案的周期性变化。较好的，将每个列阵列从下至上滚动亮灭的频率设置为不同的值，中间列的频率较高、两边列的频率较低；另外，还可以将取值不同的列频率进行组合分档，每一列的频率仍然不同，中间频率仍然较高，其差别在于列频率的平均值不同，利用所述电气控制装置可实现各档之间的自动和手动变换；另外，还可以在自动程序中将不同的发光体亮度与不同的组合频率档进行再次组合，以实现火焰的更多变化。

所述模拟火焰光源中的发光体直接焊接在模拟火焰光源电路板上，且与模拟火焰光源电路板呈10～80度夹角；所述模拟火焰光源电路板可直接铆焊在喷有绝缘漆的背板上，也可通过转角金属片或金属支架直接固定在背板上，与背板呈0～60度的夹角。

所述火焰模板上具有图案镂空，且图案镂空的中间部分镂空宽度为1毫米至30毫米，底部镂空为10毫米至50毫米；火焰模板置于模拟火焰光源电路板和成像屏之间，且与火焰光源电路板平行或构成不大于30度的夹角，火焰模板通过转角金属片或金属支架直接固定于背板上，与背板的间距在20毫米至70毫米之间；火焰模板采用不透光薄板直接冲压镂空或选用透光板将不需透光的部分用黑漆或纸板覆盖制成。

所述成像屏采用3毫米以上厚度的LED专用聚碳酸酯扩散板或亚克力黑色、茶色、烟灰色、蓝色扩散板中的一种，其透光率大于等于50％

所述电气控制装置包括第一单片机、第二单片机、晶振电路、复位电路、模拟火焰光源控制电路、碳床光源控制电路、遥控接收电路、手动按键控制电路、模拟火焰光源显示电路、碳床光源显示电路、遥控发射电路、遥控器按键控制电路，其中晶振电路、复位电路均与所述第一单片机、第二单片机相连，所述模拟火焰光源控制电路的输入端与所述第一单片机的第一输出端相连，碳床光源控制电路的输入端与所述第一单片机的第二输出端相连，模拟火焰光源显示电路与模拟火焰光源控制电路的输出端相连，碳床光源显示电路与碳床光源控制电路的输出端相连；遥控器按键控制电路与第二单片机相连，第二单片机的一输出端与遥控发射电路的输入端相连，遥控发射电路的输出端通过无线网络与遥控接收电路相连，遥控接收电路的输出端与第一单片机相连；碳床光源电路板和模拟火焰光源电路板上均设计了扩展插槽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的装置及方法构成的产品，因无需电动机和机械传动，因而结构简单、无噪音、厚度薄、重量轻；因采用广角发光二极管组成点光源阵列来模拟碳床光源和火焰光源，工作稳定可靠、使用寿命长；因采用火焰模板而使火焰形状易于变更；因采用脉宽调制技术而使火焰摇曳和碳床闪烁更连续逼真；因采用衍射模板与多个点阵图案的周期性变化和S形矩阵行列便周期滚动亮灭以及发光体亮度变化相结合的方式，而使火焰极具动感、灵活飘逸、仿真度高、立体感强；因采用了点光源矩阵板与火焰模板平行并与成像屏成一定角度的结构或采用点光源矩阵板与火焰模板和成像屏平行而发光体与点光源矩阵板成10至80度夹角的结构，而大大减少了点光源个数，增加了模拟火焰高度，解决了发光体在成像屏上直接成像的问题；因采用了模块化设计而使其极易扩展成不同规格尺寸的产品，并易于与其他功能的产品组合成不同的产品，满足不同消费者的需要；因采用了矩阵连接或并联方法和单片机控制而使得光源图案和控制要求易于通过编程而变更，单个或少数光源故障不至于影响整体效果。

附图说明

图1为本发明实施例一中模拟动态火焰及仿真碳床的装置的侧视剖视图；

图2为本发明实施例一中模拟火焰光源电路板的正视图。

图3为本发明实施例一中碳床光源电路板正视图。

图4为本发明实施例一中火焰模板结构正视图。

图5为本发明实施例一是火焰模板安装侧视图。

图6为本发明实施例一中电气控制装置的原理框图。

图7为本发明实施例一中第一单片机的结构示意图。

图8为本发明实施例一中第二单片机、遥控发射电路及遥控器按键控制电路的结构示意图。

图9为本发明实施例一中模拟火焰光源控制电路的结构示意图。

图10为本发明实施例一中模拟火焰光源显示电路的结构示意图。

图11为本发明实施例一中遥控接收电路的结构示意图。

图12为本发明实施例一中碳床光源控制电路的结构示意图。

图13为本发明实施例一中碳床光源显示电路的结构示意图。

图14为本发明实施例二中模拟动态火焰及仿真碳床的装置的侧视剖视图。

图15为本发明实施例二火焰模板结构实施例正视图。

图16为本发明实施例三中模拟动态火焰及仿真碳床装置的侧视剖视图。

图17为本发明实施例三中模拟火焰光源电路板的正视图。

图18为本发明实施例四中模拟动态火焰及仿真碳床装置的侧视剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：

请参见图1～图13所示，本实施例提供的模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其包括顶部上面和侧面均能透光的模拟碳床1，设置在模拟碳床1内的碳床光源，成像屏3、火焰模板4、模拟火焰光源和背板6及用于控制所述碳床光源与所述模拟火焰光源中各个发光体供电电压大小及供电时间的电气控制装置(图1中未示出)。成像屏3位于模拟碳床1的内侧。火焰模板4设置在模拟火焰光源与成像屏3之间。碳床光源与模拟火焰光源均采用点光源阵列，点光源阵列中的发光体之间供电相互独立；并且碳床光源与模拟火焰光源中的发光体采用广角发光二极管，碳床光源中的各发光体直接焊接在碳床光源电路板2上，模拟火焰光源中的发光体直接焊接在模拟火焰光源电路板5上，，模拟火焰光源中的发光体发光颜色可以是一种，也可以是能合成产生亮黄和橘黄的几种颜色。碳床光源电路板2可直接固定于碳床内，也可以通过支架固定于碳床内部，如图1所示，模拟火焰光源电路板5通过转角金属片直接固定在喷有绝缘漆的背板6上。

模拟火焰点光源矩阵板5与成像屏3之间应呈一个5至60度的夹角，作为优选，可取10至30度之间的任意值。

模拟火焰光源电路板5上的广角发光二极管发出的光线束通过火焰模板4发生直射和衍射，成像于成像屏3上，模拟碳床内的碳床光源电路板上的广角发光二极管发出的光线束直射到模拟碳床1的顶部和侧面，照亮碳床并产生木炭或火星渐亮渐暗闪烁的效果。

本实施例中，模拟火焰光源采用8×8矩阵阵列，行列间距控制在5毫米至60毫米之间，可根据亮度要求而调节，对于大尺寸的火焰模拟，可根据大小采用两块以上的矩阵板并联而成。碳床光源则采用4×8矩阵阵列，其行列间距和行列数可视碳床大小和亮度要求而增减，对于大尺寸模拟也可采用两个以上单元阵列并联而成。

模拟火焰光源电路板5和碳床光源电路板2的两侧都设置了扩展插槽，如图2和图3所示，对于大尺寸的火焰模拟和碳床模拟，可根据尺寸大小采用两块以上的矩阵板和阵列板并联而成，易于扩展成各种规格的机型。因为采用了模块化的设计，也易于与其他功能的产品组合成不同的产品。

火焰模板4置于模拟火焰光源电路板5和成像屏3之间，且与模拟火焰光源电路板5平行，火焰模板4可用有一定结构强度、形变量较小的不透光薄板直接冲压镂空，如：薄铁板、薄铝板等，也可以选用透光的塑料板、聚酯板、有机玻璃板等将不需透光的部分用黑漆或纸板覆盖，若选用金属材质，可将其上部直接弯折一角度固定于背板6上，其正视图如图4所示；不论选择哪种材质，都可利用转角金属片直接固定于背板6上。为保证模拟火焰光源电路板5中的广角发光二极管发出的光线束透过火焰模板4能发生衍射，火焰模板4图案镂空部分的中间间隔控制在1毫米至30毫米之间，底部镂空部分控制在10毫米至50毫米之间；火焰模板4与模拟火焰光源电路板5平行，两者间距20毫米，直接固定于背板6上，两者皆与背板6成一定角度，从减少发光体个数和增加火焰高度以及增加火焰飘逸感的考虑出发，优选15至30度之间的任意角，从减小装置厚度的考虑出发，优选15度夹角，其安装侧视图如图5所示。

模拟碳床1内置碳床光源电路板2，其发光面朝向可根据需要调节。碳床光源电路板2和模拟碳床1视装置厚度要求和观赏要求，可置于成像屏3的前面，如图1所示。成像屏3通常采用毛玻璃或钢化玻璃或塑料板，为产生较好的衍射效果，成像屏3背面喷雾状黑漆，或喷一毫米见方网格线；若追求立体感较好更为逼真的火焰效果，应采用LED专用PMMA(亚克力)扩散板或LED专用PC(聚碳酸酯)扩散板；若需要减小装置厚度，模拟火焰光源电路板5与火焰模板4面间距可小至20毫米，火焰模板4与成像屏3的最短距离可至20毫米，但为了保证成像质量，光源或成像屏需进一步作模糊处理，如在成像屏背面贴一至多层绘图纸或在成像屏上加喷雾状黑漆或将成像屏作网格处理或在光源与成像屏之间放置绘图纸、灯罩等物件以打散光线或灯罩和成像屏均采用LED专用扩散板。这种方法和结构可使整个器件的厚度降低至70毫米以下，整个装置结构简单、超轻、超薄、超静音，节能环保，工作稳定可靠，使用寿命长，火焰模板4更换方便、主火焰形状易于改变。

本实施例中的装置以电气控制装置为控制核心，既可遥控也可手动控制各功能，可根据用户需要单选遥控、或单选手控、或遥控手控并用。电气控制装置的原理框图如图6所示。其包括第一单片机71、第二单片机72、晶振电路73、复位电路74、模拟火焰光源控制电路75、碳床光源控制电路76、遥控接收电路77、手动按键控制电路78、模拟火焰光源显示电路79、碳床光源显示电路80、遥控发射电路81、遥控器按键控制电路82，其中晶振电路73、复位电路74均与所述第一单片机71、第二单片机72相连，所述模拟火焰光源控制电路75的输入端与所述第一单片机71的第一输出端相连，碳床光源控制电路76的输入端与所述第一单片机71的第二输出端相连，模拟火焰光源显示电路79与模拟火焰光源控制电路75的输出端相连，碳床光源显示电路80与碳床光源控制电路76的输出端相连；遥控器按键控制电路82与第二单片机72相连，第二单片机72的一输出端与遥控发射电路81的输入端相连，遥控发射电路81的输出端通过无线网络与遥控接收电路77相连，遥控接收电路77的输出端与第一单片机71相连，手动按键控制电路78与第一单片机71相连。由于本装置中，模拟火焰光源电路板5和碳床光源电路板2中的发光体采用矩阵连法，发光体之间供电相互独立，在硬件确定的情况下，发光体构成的图案便于通过编程而随意变更，即使不改变模拟火模拟火焰光源电路板和火焰模板4的硬件，也能实现成像图案的各种变化。

本实施例中，第一单片机71选用型号为ATMEGA16的单片机微控制器，其原理图参见图7所示；

第二单片机72选用型号为AT89S52的单片机微控制器，遥控发射电路81为红外发射电路，其包括第三电阻R3、第四电阻R4、红外发射二极管D1、三极管Q1，其中第三电阻R3的第一端与第二单片机的第22端口相连，第三电阻R3的第二端与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射机接地，三极管Q1的集电极与红外发射二极管D1的阴极相连，红外发射二极管D1的阳极与第四电阻R4的第一端相连，第四电阻R4的第二端与稳压电压VCC相连；参见图8所示；遥控器按键控制电路82包括火焰开关按键S2、自动/手动切换按键S6、火焰速度按键S7、火焰亮度按键S4，其中火焰开关按键S2、自动/手动切换按键S6、火焰速度按键S7的第一端均与第二单片机72的第1端口相连，火焰开关按键S2、自动/手动切换按键S6、火焰速度按键S7的第二端均与第二单片机72的第5端口相连；火焰亮度按键S7的第一端与第二单片机72的第1端口相连，火焰亮度按键S7的第二端与第二单片机72的第6端口相连。

晶振电路73、复位电路74均采用常规电路。

模拟火焰光源控制电路75及模拟火焰光源显示电路79分别参见图9、图10所示，模拟火焰光源控制电路75包括16个三极管，其中16三极管的基极分别通过一个电阻与第一单片机71的PA0～PA7、PB0～PB7连接，其中基极通过电阻与第一单片机71的PA0～PA7相连的8个三极管的集电极接稳压电源，基极通过电阻与第一单片机71的PA0～PA7相连的8个三极管的发射极则与模拟火焰光源显示电路79中的广角发光二极管的阳极相连；基极通过电阻与第一单片机71的P PB0～PB7相连的8个三极管的集电极接地，基极通过电阻与第一单片机71的P PB0～PB7相连的8个三极管的发射极则与模拟火焰光源显示电路79中的广角发光二极管的阴极相连。

遥控接收电路77包括第十八电阻R18、第十九电阻R19、第五电容C5，参见图11所示，其中第五电容C5的第一端接地，第五电容C5的第二端与第十八电阻R18的第一端相连，第十八电阻R18的第二端与稳压电源VCC相连，第十九电阻R19的第一端与稳压电源VCC相连，第十九电阻R19的第二端与第一单片机71的PD2端口相连。

碳床光源控制电路76和碳床光源显示电路80的电路图参见图12、13所示，其中碳床光源控制电路76包括四个三极管，这四个三极管的基极均通过一个电阻分别与第一单片机71的PC0～PC3相连，这四个三极管的发射极均接地；这四个三极管的集电极分别与碳床光源显示电路80中四列广角发光二极管的阴极相连；碳床光源显示电路80中第一列广角发光二极管的的阳极分别与第一单片机71中的PA0～PA7端口相连，碳床光源显示电路80中第二列广角发光二极管的的阳极分别与第一单片机71中的PB0～PB7端口相连，碳床光源显示电路80中第三列广角发光二极管的的阳极分别与第一单片机71中的PC0～PC7端口相连，碳床光源显示电路80中第四列广角发光二极管的的阳极分别与第一单片机71中的PD0～PD7端口相连。

手动按键控制电路78采用常规电路。

为了更加逼真地模拟动态火焰，电气控制装置采用脉宽调制技术，编程实现对模拟火焰光源电路板5中各发光体渐变亮、渐变暗的控制；同时实现矩阵从左至右或从右至左及从下至上的滚动亮灭，以及滚动频率组合和光源亮度的调节；在此基础上，编程实现矩阵的多种点亮图案以及这些图案的周期性变化。图案不必局限于火焰形状，可以是各种各样的形状。图案个数越多，火焰变化越丰富；滚动周期和图案变化周期越短，火焰摇曳和攒动速度越快。

为了更加逼真地模拟碳床，将第一单片机控制的碳床光源电路板2置于各种模拟碳床或者石头、焦炭等材料的下方5毫米至40毫米处，其发光面可视需照亮的区域位置而调节方向；其控制也采用脉宽调制技术，编程实现对各端口发光体渐变亮、渐变暗的控制，同时实现各端口发光体周期性滚动亮灭的控制以及滚动周期的控制。滚动周期可视客户喜好而定。这种方式模拟的碳床，不仅可产生木炭燃烧时红火的景象，还有火星或木炭渐亮渐暗闪烁的效果。

实施例二：

与实施例一不同的是，模拟碳床1及其内置碳床光源电路板2置于成像屏3和火焰模板4之间，火焰模板的结构和图案与实施例一不同，参见图14、图15所示。

实施例三：

与实施例二不同的是，模拟火焰光源电路板5与背板6平行放置并直接铆焊或用螺丝固定于喷有绝缘漆的背板6上，广角发光二极管8呈S形直接焊接在模拟火焰光源电路板5上且与模拟火焰光源电路板5呈10至80度的夹角，火焰模板4与成像屏3和背板6平行且通过金属支架7直接固定于背板6上，参见图16、图17所示。

实施例四：

与实施例一不同的是，模拟火焰光源电路板5与背板6平行放置并直接铆焊或用螺丝固定于喷有绝缘漆的背板6上，广角发光二极管8呈S形直接焊接在模拟火焰光源电路板5上且与模拟火焰光源电路板5呈10至80度的夹角，火焰模板4与成像屏3和背板6平行且通过金属支架7直接固定于背板6上，成像屏采用3至8毫米厚的LED专用PC(聚碳酸酯)扩散板或PMMA(亚克力)扩散板，其可以是黑色、茶色、烟灰色、蓝色等，扩散板的透光率大于等于50％。参见图18所示。

Claims (14)

1.一种模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其包括：

模拟火焰光源；

成像屏(3)；

设置在模拟火焰光源与成像屏(3)之间的火焰模板(4)，模拟火焰光源发出的光线束能通过该火焰模板(4)发生衍射，成像于所述成像屏(3)上；

至少顶部和侧面能透光的模拟碳床(1)，其置于成像屏(3)之前或置于成像屏(3)与火焰模板(4)之间；

置于模拟碳床(1)内的碳床光源；

其特征在于：所述碳床光源与所述模拟火焰光源均采用点光源阵列，点光源阵列中的发光体之间供电相互独立；所述模拟动态火焰及仿真碳床的装置还包括一用于控制所述碳床光源与所述模拟火焰光源中各个发光体供电电压大小及供电时间的电气控制装置。

2.根据权利要求1所述的模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其特征在于：所述碳床光源与所述模拟火焰光源中的发光体采用广角发光二极管，所述碳床光源与所述模拟火焰光源的点光源阵列采用任意行数和任意列数构成的矩阵阵列，行列间距控制在5毫米至80毫米之间。

3.根据权利要求1所述的模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其特征在于：所述电气控制装置采用脉宽调制技术，编程实现对所述碳床光源与所述模拟火焰光源中的各发光体的渐变亮、渐变暗的控制，同时实现所述碳床光源与所述模拟火焰光源阵列中列从左至右或从右至左的变频滚动亮灭、行阵列从下至上的变频滚动亮灭以及不同滚动频率组合和发光体亮度组合的手动与自动调节，同时编程实现所述碳床光源与所述模拟火焰光源矩阵的多种点亮图案以及这些图案的周期性变化；其每个列阵列从下至上滚动亮灭的频率设置为不同的值，中间列的频率较高、两边列的频率较低，将取值不同的列频率进行组合分档，每档的差别在于列频率的平均值不同，利用所述电气控制装置可实现各档之间的自动和手动变换；另外，还编程实现不同的发光体亮度与不同的组合频率档进行再次组合，以实现火焰的更多变化。

4.根据权利要求1所述的模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其特征在于：所述模拟火焰光源中的发光体直接焊接在模拟火焰光源电路板(5)上，且与模拟火焰光源电路板(5)呈10～80度夹角；所述模拟火焰光源电路板(5)通过转角金属片或金属支架直接固定在背板(6)上，与背板(6)呈0～60度的夹角；所述模拟火焰光源电路板(5)与背板(6)平行时，可直接铆焊或用螺丝直接固定于喷有绝缘漆的背板(6)上。

5.根据权利要求1所述的模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其特征在于：所述火焰模板(4)上具有图案镂空，且图案镂空的中间部分镂空宽度为1毫米至30毫米，底部镂空为10毫米至50毫米；火焰模板(4)置于模拟火焰光源电路板(5)和成像屏(3)之间，且与火焰光源电路板(5)平行或构成不大于30度的夹角，火焰模板(4)通过转角金属片或金属支架直接固定于背板(6)上，与背板(6)的间距在20毫米至70毫米之间；火焰模板(4)采用不透光薄板直接冲压镂空或选用透光板将不需透光的部分用黑漆或纸板覆盖制成。

6.根据权利要求1所述的模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其特征在于：所述成像屏(3)采用3毫米以上厚度的LED专用聚碳酸酯扩散板或黑色、茶色、烟灰色、蓝色亚克力扩散板中的一种，其透光率大于等于50％。

7.根据权利要求1所述的模拟动态火焰及仿真碳床的装置，其特征在于：所述电气控制装置包括第一单片机、第二单片机、晶振电路、复位电路、模拟火焰光源控制电路、碳床光源控制电路、遥控接收电路、手动按键控制电路、模拟火焰光源显示电路、碳床光源显示电路、遥控发射电路、遥控器按键控制电路，其中晶振电路、复位电路均与所述第一单片机、第二单片机相连，所述模拟火焰光源控制电路的输入端与所述第一单片机的第一输出端相连，碳床光源控制电路的输入端与所述第一单片机的第二输出端相连，模拟火焰光源显示电路与模拟火焰光源控制电路的输出端相连，碳床光源显示电路与碳床光源控制电路的输出端相连；遥控器按键控制电路与第二单片机相连，第二单片机的一输出端与遥控发射电路的输入端相连，遥控发射电路的输出端通过无线网络与遥控接收电路相连，遥控接收电路的输出端与第一单片机相连；碳床光源电路板(2)和模拟火焰光源电路板(5)上均设计了扩展插槽。

8.一种模拟动态火焰及仿真碳床的方法，通过以下方式实现：

首先设置以下部件：

模拟火焰光源；

成像屏(3)；

设置在模拟火焰光源与成像屏(3)之间的火焰模板(4)，模拟火焰光源发出的光线束能通过该火焰模板(4)发生衍射，成像于所述成像屏(3)上；

至少顶部和侧面能透光的模拟碳床(1)；其置于述成像屏(3)之前或置于述成像屏(3)与火焰模板(4)之间；

置于模拟碳床(1)内的碳床光源；

其特征在于：将所述碳床光源与所述模拟火焰光源采用点光源阵列，点光源阵列中的发光体之间供电相互独立；

然后再设置一个用来来控制所述碳床光源与所述模拟火焰光源中各个发光体供电电压大小及供电时间的电气控制装置。

9.根据权利要求8所述的模拟动态火焰及仿真碳床的方法，其特征在于：所述碳床光源与所述模拟火焰光源中的发光体采用广角发光二极管，所述碳床光源与所述模拟火焰光源的点光源阵列采用任意行数和任意列数构成的矩阵阵列，行列间距控制在5毫米至80毫米之间。

10.根据权利要求8所述的模拟动态火焰及仿真碳床的方法，其特征在于：所述电气控制装置采用脉宽调制技术，编程实现对所述碳床光源与所述模拟火焰光源中的各发光体的渐变亮、渐变暗的控制，同时实现所述碳床光源与所述模拟火焰光源阵列中列从左至右或从右至左的变频滚动亮灭、行阵列从下至上的变频滚动亮灭以及不同滚动频率组合和发光体亮度组合的手动与自动调节，同时编程实现所述碳床光源与所述模拟火焰光源矩阵的多种点亮图案以及这些图案的周期性变化；其每个列阵列从下至上滚动亮灭的频率设置为不同的值，中间列的频率较高、两边列的频率较低，将取值不同的列频率进行组合分档，每档的差别在于列频率的平均值不同，利用所述电气控制装置可实现各档之间的自动和手动变换；另外，还编程实现不同的发光体亮度与不同的组合频率档进行再次组合，以实现火焰的更多变化。

11.根据权利要求8所述的模拟动态火焰及仿真碳床的方法，其特征在于：所述模拟火焰光源中的发光体直接焊接在模拟火焰光源电路板(5)上，且与模拟火焰光源电路板(5)呈10～80度夹角；所述模拟火焰光源电路板(5)通过转角金属片或金属支架直接固定在背板(6)上，与背板(6)呈0～60度的夹角；所述模拟火焰光源电路板(5)与背板(6)平行时，可直接铆焊或用螺丝直接固定于喷有绝缘漆的背板(6)上。

12.根据权利要求8所述的模拟动态火焰及仿真碳床的方法，其特征在于：所述火焰模板(4)上具有图案镂空，且图案镂空的中间部分镂空宽度为1毫米至30毫米，底部镂空为10毫米至50毫米；火焰模板(4)置于模拟火焰光源电路板(5)和成像屏(3)之间，且与火焰光源电路板(5)平行或构成不大于30度的夹角，火焰模板(4)通过转角金属片或金属支架直接固定于背板(6)上，与背板(6)的间距在20毫米至70毫米之间；火焰模板(4)采用不透光薄板直接冲压镂空或选用透光板将不需透光的部分用黑漆或纸板覆盖制成。

13.根据权利要求8所述的模拟动态火焰及仿真碳床的方法，其特征在于：所述成像屏(3)采用3毫米以上厚度的LED专用聚碳酸酯扩散板或黑色、茶色、烟灰色、蓝色亚克力扩散板中的一种，其透光率大于等于50％。

14.根据权利要求8所述的模拟动态火焰及仿真碳床的方法，其特征在于：所述电气控制装置包括第一单片机、第二单片机、晶振电路、复位电路、模拟火焰光源控制电路、碳床光源控制电路、遥控接收电路、手动按键控制电路、模拟火焰光源显示电路、碳床光源显示电路、遥控发射电路、遥控器按键控制电路，其中晶振电路、复位电路均与所述第一单片机、第二单片机相连，所述模拟火焰光源控制电路的输入端与所述第一单片机的第一输出端相连，碳床光源控制电路的输入端与所述第一单片机的第二输出端相连，模拟火焰光源显示电路与模拟火焰光源控制电路的输出端相连，碳床光源显示电路与碳床光源控制电路的输出端相连；遥控器按键控制电路与第二单片机相连，第二单片机的一输出端与遥控发射电路的输入端相连，遥控发射电路的输出端通过无线网络与遥控接收电路相连，遥控接收电路的输出端与第一单片机相连；碳床光源电路板(2)和模拟火焰光源电路板(5)上均设计了扩展插槽。

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