CN105549210A - 一种可编程多阶光立方装置 - Google Patents

Abstract

一种可编程多阶光立方装置，包括LED矩阵、固定底板及控制板，其中，LED矩阵由多个单列LED矩阵通过层共阴极、列共阳极焊接而成，且LED矩阵安装在固定底板上，控制板上安装有控制器，控制器与LED矩阵连接；而单列LED矩阵由单个LED灯珠阴极与LED灯珠阳极通过相互折弯，再将每一层的阴极焊接、每一列的阳极焊接组成。本发明结构紧凑、操作简单、观赏性非常强、高度集成且最为简单，成本相对较低，涵盖的年龄段非常广，即可作为面向大、中学校生的电子开发教学工具和软件编程验证工具，可用作教学工具，也可用在广告、舞会等烘托气氛场所，还可作为一种智能玩具推向适龄儿童。

Description

一种可编程多阶光立方装置

技术领域

本发明涉及3D光显示技术领域，尤其涉及一种可编程多阶光立方装置。

背景技术

目前，裸眼3D显示技术是一种还处于研发阶段的高新技术，因此市场上仅有的几款裸眼3D显示器的成本非常高，且裸眼3D显示效果也并不出色。裸眼3D显示器的原理和结构特别复杂，涉及到半导体材料、电子信息和精密元器件制造工艺等，普通人根本无法尝试。而市场上的LED灯珠成本非常低廉，如何将LED灯珠应用在裸眼3D显示技术上，显示出一个完整的裸眼3D动态图案，以满足普通人体验3D显示效果的需求，已经成为本领域技术人员亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种可编程多阶光立方装置，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种可编程多阶光立方装置，包括LED矩阵、固定底板及控制板，其中，LED矩阵由多个单列LED矩阵通过层共阴极、列共阳极焊接而成，且LED矩阵安装在固定底板上，控制板上安装有控制器，控制器与LED矩阵连接；而单列LED矩阵由单个LED灯珠阴极与LED灯珠阳极通过相互折弯，再将每一层的阴极焊接、每一列的阳极焊接组成。

在本发明中，单列LED矩阵中，单个LED灯珠阴极与LED灯珠阳极相互垂直。

在本发明中，LED矩阵阶数为4的整数倍阶。

在本发明中，LED灯珠包括圆形LED灯珠、三色LED灯珠或其他发光装置。

在本发明中，控制器包括51单片机、DSP。

在本发明中，固定底板为洞洞板，可以直接将LED矩阵的阳极插入洞中焊接固定，而后通过走线将接口按照从下倒上、从左到右的原则编号并引出，配上接线柱，方便插拔。

在本发明中，控制器通过导线与LED矩阵连接。

在本发明中，控制配备有54个数字输入/输出接口和16路模拟量输入接口，控制器采用高度集成的arduinomega2560，其处理速度、I/0接口数量和输出电流都符合要求，不需要额外增加驱动电路、接口电路和锁存器电路，其上位机开发环境支持多种编程语言，操作非常方便；同时控制板的引脚直流电流0~40mA，可直接驱动LED灯珠，不需要添加任何降压和驱动电路；arduinomega2560工作时钟高达16MHz，拥有256KB的FlashMemory，可轻松编程光立方的显示画面，不需要额外增加锁存器电路；并在控制板上设置有电源，电源采用9V锂电池。

在本发明中，光立方利用人眼的视觉暂留效应，通过控制器连续控制多个LED灯珠的闪烁，即可形成动态的3D图像或文字，具体实施步骤如下：

当控制LED矩阵中任意一个LED灯珠亮时，通过控制器接通控制板上对应引脚的电平，从而接通相应LED矩阵层上的阴极与对应列上的阳极电流，LED灯珠即可亮起；当控制LED矩阵中任意一个LED灯珠灭时，通过控制器断开控制板上对应引脚的电平，从而断开相应LED矩阵层上的阴极与对应列上的阳极电流，LED灯珠即可熄灭，从而实现3D显示效果。

有益效果：

1）本发明高度集成且最为简单，成本相对较低，不需要另外设计扩展接口电路、驱动电路和锁存器电路；

2）本发明集成模块化设计，具有高度柔性化功能，利用USB接口连接电脑，配合自带的arduinoIDE，支持多种编程语言，可方便设计多种动态的三维图像、文字的显示；

3）本发明具备可扩展性，应用于多种场合，市场前景广泛；由于可编程多阶光立方装置具备可编程功能和3D动态显示功能，具有很强的观赏性，且适用人群范围非常广，可用作教学工具，也可用在广告、舞会等烘托气氛场所，还可作为一种智能玩具推向适龄儿童。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明较佳实施例的电路接线图。

图3是本发明较佳实施例中的单个LED灯结构示意图。

图4是本发明较佳实施例中的单列4阶立方结构示意图。

图5是图4的左视图。

图6是图4的俯视图。

图7是图4的引脚标号示意图。

图8是本发明较佳实施例的实物图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1~图8的一种可编程多阶光立方装置，包括LED矩阵1、固定底板2、控制板3、LED灯珠阴极4、LED灯珠阳极5；其中，LED矩阵1是由4*4*4共64个LED灯珠通过层共阴极、列共阳极焊接而成，且LED矩阵1安装在固定底板2上，控制板3上安装有控制器，控制器与LED矩阵1连接；如图3所示，单个LED灯珠阴极4与LED灯珠阳极5相互垂直，弯成图示形状，再通过层共阴极、列共阳极的方法焊接成如图4所示单列形状；再将四个单列LED灯珠通过层共阴极、列共阳极的方法焊接成如图5、图6、图7、所示形状的4阶LED矩阵；按照从下到上原则，给每一层的阴极接口编号A1、A2、A3、A4，每一列的阳极按照从左到右、从下到上原则编号B11~B14、B21~B24、B31~B34、B41~B44。

在本实施例中，LED矩阵1中单个的LED灯珠阴极4与LED灯珠阳极5按照图3所示方法折弯，然后再将每一层的阴极焊接，每一列的阳极焊接，形成单列矩阵结构。

在本实施例中，LED矩阵1阶数可以提高至4的整数倍阶，如8*8*8、16*16*16……。

在本实施例中，LED灯珠包括圆形LED灯珠、三色LED灯珠或其他发光装置。

在本实施例中，控制器包括51单片机、DSP。

在本实施例中，固定底板2为洞洞板，可以直接将LED矩阵1的阳极插入洞中焊接固定，而后通过走线将接口按照从下倒上、从左到右的原则编号并引出，配上接线柱，方便插拔。

在本实施例中，控制板3配备有54个数字输入/输出接口和16路模拟量输入接口，对应的接线如图2所示，控制器3采用高度集成的arduinomega2560，其处理速度、I/0接口数量和输出电流都符合要求，不需要额外增加驱动电路、接口电路和锁存器电路，其上位机开发环境支持多种编程语言，操作非常方便；同时控制板3的引脚直流电流0~40mA，可直接驱动LED灯珠，不需要添加任何降压和驱动电路；arduinomega2560工作时钟高达16MHz，拥有256KB的FlashMemory，可轻松编程光立方的显示画面，不需要额外增加锁存器电路；并在控制板3上设置有电源，电源采用9V锂电池。

在本实施例中，控制器通过导线与LED矩阵1连接。

在本实施例中，光立方利用人眼的视觉暂留效应，即光象一旦在视网膜上形成，视觉将会对这个光象的感觉维持一个有限的时间，通过控制器连续控制多个LED灯珠的闪烁，即可形成动态的3D图像或文字，具体实施步骤如下：

如图5～7所示，LED矩阵1通过层共阴极、列共阳极的方式焊接成矩阵结构，当要控制LED矩阵1中任意一个LED灯珠亮时，接通相应LED矩阵1层上的阴极与对应列上的阳极电流，LED灯珠即可亮起，当要控制LED矩阵1中任意一个LED灯珠灭时，断开相应LED矩阵1层上的阴极与对应列上的阳极电流，LED灯珠即可熄灭；如图5所示，若让最下面一层的从左到右的第一个LED的亮灭，只要接通A1和B11，控制器即可让A01输出口为低电平、D01输出口为高电平即可。

在本实施例中，控制板3高度集成且最为简单，成本也相对较低，不需要另外设计扩展接口电路、驱动电路和锁存器电路，并利用USB接口连接电脑，配合自带的arduinoIDE，支持多种编程语言，可方便的设计多种动态的三维图像、文字的显示，具有很强的柔性化功能与观赏性，适用人群范围广，可用作教学工具，也可用在广告、舞会等烘托气氛场所，还可作为一种智能玩具推向适龄儿童。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种可编程多阶光立方装置，包括LED矩阵、固定底板及控制板，其特征在于，LED矩阵由多个单列LED矩阵通过层共阴极、列共阳极焊接而成，且LED矩阵安装在固定底板上，控制板上安装有控制器，控制器与LED矩阵连接；而单列LED矩阵由单个LED灯珠阴极与LED灯珠阳极通过相互折弯，再将每一层的阴极焊接、每一列的阳极焊接组成。

2.根据权利要求1所述的一种可编程多阶光立方装置，其特征在于，单列LED矩阵中，单个LED灯珠阴极与LED灯珠阳极相互垂直。

3.根据权利要求1所述的一种可编程多阶光立方装置，其特征在于，LED矩阵阶数为4的整数倍阶。

4.根据权利要求1所述的一种可编程多阶光立方装置，其特征在于，LED灯珠包括圆形LED灯珠、三色LED灯珠或其他发光装置。

5.根据权利要求1所述的一种可编程多阶光立方装置，其特征在于，固定底板为洞洞板。

6.根据权利要求1所述的一种可编程多阶光立方装置，其特征在于，控制器通过导线与LED矩阵连接。

7.根据权利要求1所述的一种可编程多阶光立方装置，其特征在于，控制板上设置有电源。

8.根据权利要求1所述的一种可编程多阶光立方装置，其特征在于，光立方利用人眼的视觉暂留效应，通过控制器连续控制多个LED灯珠的闪烁，即可形成动态的3D图像或文字，具体实施步骤如下：

当控制LED矩阵中任意一个LED灯珠亮时，通过控制器接通控制板上对应引脚的电平，从而接通相应LED矩阵层上的阴极与对应列上的阳极电流，LED灯珠即可亮起；当控制LED矩阵中任意一个LED灯珠灭时，通过控制器断开控制板上对应引脚的电平，从而断开相应LED矩阵层上的阴极与对应列上的阳极电流，LED灯珠即可熄灭，从而实现3D显示效果。