CN112149199A - 一种发光体排布方法、发光系统及标识装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发光装置技术领域，尤其是涉及一种发光体排布方法、发光系统及标识装置。发光体排布方法、发光系统及标识装置中，利用分子动力学模仿生成自然界中晶体物质的结晶过程，生成均匀美观的发光体排列，以及，基于流体力学的基本原理计算发光体的角度，生成与标识外观和谐自然的流线型。使得与现有技术相比，本技术生成的发光体优化排灯结果有如下优点：整体分布均匀，具有美观的流线形，既具有很强的观赏性，又能满足各种发光亮度要求；能够适应任何复杂的标识外观；基于物理原理的计算机算法排灯速度快；能够快速方便地修改调整参数和效果。

Description

一种发光体排布方法、发光系统及标识装置

技术领域

本发明涉及发光装置技术领域，尤其是涉及一种发光体排布方法、发光系统及标识装置。

背景技术

近些年随着LED灯（发光二极管）价格的大幅下降，逐渐被广泛应用于户内外广告标识中。与传统光源相比，LED灯体积小，能耗低，所以可以将大量的LED灯源排列成各种形状和各种亮度的标识。但是如何将大量的LED灯源排列在一起达到美观，发光均匀的要求是一个很大难题。现在最常见的方法是手工排布，这个方法存在着如下几个方面的问题：

1.手工排布速度慢，周期长；

2.大量的简单机械重复劳动非常的无聊，容易出错；

3.修改一个局部错误通常需要见所有的灯全部进行重排。

为了达到均匀排列的目的，手工排布通常灯排布在等距的栅格上。这种排列方法只是用于非常简单的正方形和长方形标识，不是用于各类复杂的标识性状，边缘处通常有明显的锯齿形状，既不美观，发光也不均匀。

另外如果标识的形状为简单的正方形或者长方形，我们可以将所有的发光体都按统一个角度排列，比如全部横排（角度为0），或者全部竖排（角度为90）。但是对具有复杂的外观形状标识，单一将发光体横排或者竖排会跟标识边界形状角度冲突，看起来不自然美观。现有的排灯方法难以调整每个发光体的角度达到美观自然的效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请实施方式提供一种发光体排布方法、发光系统及标识装置。

本申请实施方式的发光体排布方法用于发光系统，所述发光系统包括若干发光体，若干所述发光体分布于一平整面上，所述排布方法包括：

通过计算机获取平整面外部轮廓，设定数量为N的发光体，将发光体随机分布预设至外部轮廓内，得到初始排列；

优化初始排列，通过计算机建立二维坐标系，平整面外部轮廓放置于坐标系内，计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F，将任意发光体所受到的合力F与标准阈值一一比较，当出现任意一合力F大于标准阈值时，调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，并生成在二维坐标体系下的点位坐标值，得到优化排列；

确定发光体角度，获取发光体距离平整面外部轮廓最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线方向与发光体角度一致，得到最终排列。

在某些实施方式中，计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F包括：

设定发光体i和发光体j的位置坐标分别为（x_i，y_i）和（x_j，y_j），获取两个发光体之间的距离为r_ij，根据两发光体之间的距离r_ij，计算两发光体之间的作用力F_ij，利用公式：

其中，C₁=1，σ均为常数，C₁=1，σ为所有发光体之间的平均距离；

根据作用力F_ij，计算作用力在x和y两个方向上的分量

和

，利用公式：

发光体合力计算，根据作用力在x和y两个方向上分量

和

，计算每一个发光体来自 于其他发光体对其作用的合力，假设计算发光体i，其合理在x和y两个方向的分量计算公式 如下：

j=1,2,3……N且j≠i，N为所有发光体的总数。

在某些实施方式中，调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，具体包括：将发光体向合力方向移动一步距，步距设定为常数；

重复上述发光体合力计算以及发光体位置调整步骤，直至所有发光体达到平衡状态。

在某些实施方式中，当

和

均小于设定的标准阈值时，即达到平衡状态。

在某些实施方式中，获取所述发光体i距离平整面边缘最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线与x轴线方向构成发光体i的转动角度α；

发光体角度调整，根据每个反光体所对应的转动角度，调整所有发光体的方向，获得最终排列。

本申请实施方式的发光系统包括若干发光体，若干所述发光体分布于一平整面上，发光系统还包括计算机，通过计算机建立二维坐标系，平整面外部轮廓放置于坐标系内，计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F，将任意发光体所受到的合力F与标准阈值一一比较，当出现任意一合力F大于标准阈值时，调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，并生成在二维坐标体系下的点位坐标值，得到优化排列；

计算机获取任一发光体距离平整面外部轮廓最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线方向与该发光体角度保持一致，得到最终排列。

本申请实施方式的标识装置包括壳体及本申请实施方式的发光系统，所述发光系统安装在所述壳体上。

本申请实施方式的发光体排布方法、发光系统及标识装置中，利用分子动力学模仿生成自然界中晶体物质的结晶过程，生成均匀美观的发光体排列，以及，基于流体力学的基本原理计算发光体的角度，生成与标识外观和谐自然的流线型。使得与现有技术相比，本技术生成的发光体优化排灯结果有如下优点：

1.整体分布均匀，具有美观的流线形，既具有很强的观赏性，又能满足各种发光亮度要求；

2.能够适应任何复杂的标识外观；

3.基于物理原理的计算机算法排灯速度快；

4.能够快速方便地修改调整参数和效果；

5.排灯结果可以存成多种计算机文件，方便后续电路生成和布线软件读入。

附图说明

图1是本申请实施方式排布方法的流程图。

图2是本申请实施方式两个发光体之间相互作用力的示意图。

图3是本申请实施方式确定发光体角度的示意图。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

另外，下面结合附图描述的本申请的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的限制。

本申请实施方式的标识装置包括壳体及发光系统，发光系统安装在壳体上，标识装置可以为标识牌或者一系列具有展示标记等作用的装置，本申请说明书的标识装置以标识牌作为示例进行说明，可以理解标识装置的具体类型不限于标识牌。

壳体可以包括框架和盖板，框架内用于安装标识装置的发光系统、供电线路等，发光系统包括若干发光体，若干所述发光体分布于框架内的一平整面上，发光系统还包括计算机，通过计算机建立二维坐标系，平整面外部轮廓放置于坐标系内，计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F，将任意发光体所受到的合力F与标准阈值一一比较，当出现任意一合力F大于标准阈值时，调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，并生成在二维坐标体系下的点位坐标值，得到优化排列；

参照图3，计算机获取任一发光体距离平整面外部轮廓最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线方向与该发光体角度保持一致，得到最终排列。

计算机可计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F包括：

参照图2，设定发光体i和发光体j的位置坐标分别为（x_i，y_i）和（x_j，y_j），获取两个发光体之间的距离为r_ij，根据两发光体之间的距离r_ij，计算两发光体之间的作用力F_ij，利用公式：

其中，C₁=1，σ均为常数，C₁=1，σ为所有发光体之间的平均距离；

根据作用力F_ij，计算作用力在x和y两个方向上的分量

和

，利用公式：

发光体合力计算，根据作用力在x和y两个方向上分量

和

，计算每一个发光体来自 于其他发光体对其作用的合力，假设计算发光体i，其合理在x和y两个方向的分量计算公式 如下：

j=1,2,3……N且j≠i，N为所有发光体的总数。

计算机调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，具体包括：将发光体向合力方向移动一步距，步距设定为常数；

重复上述发光体合力计算以及发光体位置调整步骤，直至所有发光体达到平衡状态。

当

和

均小于设定的标准阈值时，即达到平衡状态。

参照图1，本申请实施方式的发光体排布方法用于发光系统，发光系统包括若干发光体，若干所述发光体分布于一平整面上，所述排布方法具体包括：

通过计算机获取平整面外部轮廓，设定数量为N的发光体，将发光体随机分布预设至外部轮廓内，得到初始排列；

优化初始排列，通过计算机建立二维坐标系，平整面外部轮廓放置于坐标系内，计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F，将任意发光体所受到的合力F与标准阈值一一比较，当出现任意一合力F大于标准阈值时，调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，并生成在二维坐标体系下的点位坐标值，得到优化排列；

参照图3，确定发光体角度，获取发光体距离平整面外部轮廓最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线方向与发光体角度一致，得到最终排列。

由于发光体质检遵循原子间的相互作用规律，太近的两个发光体质检存在排斥力，太远的两个发光体之间存在吸引力，计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F的具体步骤如下：

参照图2，设定发光体i和发光体j的位置坐标分别为（x_i，y_i）和（x_j，y_j），获取两个发光体之间的距离为r_ij，根据两发光体之间的距离r_ij，计算两发光体之间的作用力F_ij，利用公式：

其中，C₁=1，σ均为常数，C₁=1，σ为所有发光体之间的平均距离；

根据作用力F_ij，以及牛顿第三定律，两个作用力大小相等，方向相反，计算作用力在x 和y两个方向上的分量

和

，利用公式：

发光体合力计算，根据作用力在x和y两个方向上分量

和

，计算每一个发光体来自 于其他发光体对其作用的合力，假设计算发光体i，其合理在x和y两个方向的分量计算公式 如下：

j=1,2,3……N且j≠i，N为所有发光体的总数。

在某些实施方式中，调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，具体包括：将发光体向合力方向移动一步距，步距设定为常数，当移动的步距越大收敛速度越快，但是可能达不到平衡状态，移动的步距越小，收敛的速度越慢，但是整体比较稳定，最后能收敛到稳定状态的可能性越高；

重复上述发光体合力计算以及发光体位置调整步骤，直至所有发光体达到平衡状态， 也就是每一个发光体的作用合力为零。在实际的计算过程中，当

和

均小于设定的标准 阈值时，即达到平衡状态。

经过上述步骤可以生成均匀的发光体排列，接下去本方案进一步的利用流体力学的基本原理来确定每一个发光体的角度，让所有的发光体在整体的轮廓上具有流线形，与标识牌的边界之间可以保持自然和谐，已知流体在管道中流动时会顺着管道的形状改变流动方向，本方案将标识边界模拟成流体管道壁，其中的发光体被模拟成流体中的点，将每个发光体的角度设置成该点的流动方向。

在某些实施方式中，获取所述发光体i距离平整面边缘最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线与x轴线方向构成发光体i的转动角度α；

发光体角度调整，根据每个反光体所对应的转动角度，调整所有发光体的方向，获得最终排列。

通过上述方式计算出的发光体角度让整个发光体布局具有美观的流线形，并且与边界走向和谐自然。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发光体排布方法，用于发光系统，其特征在于：所述发光系统包括若干发光体，若干所述发光体分布于一平整面上，所述排布方法包括：

通过计算机获取平整面外部轮廓，设定数量为N的发光体，将发光体随机分布预设至外部轮廓内，得到初始排列；

优化初始排列，通过计算机建立二维坐标系，平整面外部轮廓放置于坐标系内，计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F，将任意发光体所受到的合力F与标准阈值一一比较，当出现任意一合力F大于标准阈值时，调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，并生成在二维坐标体系下的点位坐标值，得到优化排列；

确定发光体角度，获取发光体距离平整面外部轮廓最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线方向与发光体角度一致，得到最终排列。

2.根据权利要求1所述的一种发光体排布方法，其特征在于：计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F包括：

设定发光体i和发光体j的位置坐标分别为（x_i，y_i）和（x_j，y_j），获取两个发光体之间的距离为r_ij，根据两发光体之间的距离r_ij，计算两发光体之间的作用力F_ij，利用公式：

其中，C₁=1，σ均为常数，C₁=1，σ为所有发光体之间的平均距离；

根据作用力F_ij，计算作用力在x和y两个方向上的分量

和

，利用公式：

发光体合力计算，根据作用力在x和y两个方向上分量

和

，计算每一个发光体来自 于其他发光体对其作用的合力，假设计算发光体i，其合理在x和y两个方向的分量计算公式 如下：

j=1,2,3……N且j≠i，N为所有发光体的总数。

3.根据权利要求1所述的一种发光体排布方法，其特征在于：调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，具体包括：将发光体向合力方向移动一步距，步距设定为常数；

重复上述发光体合力计算以及发光体位置调整步骤，直至所有发光体达到平衡状态。

4.根据权利要求1或3所述的一种发光体排布方法，其特征在于：当

和

均小于设定 的标准阈值时，即达到平衡状态。

5.根据权利要求1所述的一种发光体排布方法，其特征在于：获取所述发光体i距离平整面边缘最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线与x轴线方向构成发光体i的转动角度α；

发光体角度调整，根据每个反光体所对应的转动角度，调整所有发光体的方向，获得最终排列。

6.一种发光系统，其特征在于，包括若干发光体，若干所述发光体分布于一平整面上，发光系统还包括计算机，通过计算机建立二维坐标系，平整面外部轮廓放置于坐标系内，计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F，将任意发光体所受到的合力F与标准阈值一一比较，当出现任意一合力F大于标准阈值时，调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，并生成在二维坐标体系下的点位坐标值，得到优化排列；

计算机获取任一发光体距离平整面外部轮廓最近的点位A，根据点位A，获取平整面边缘且经过点位A的切线，所述切线方向与该发光体角度保持一致，得到最终排列。

7.根据权利要求6所述的一种发光系统，其特征在于：所述计算机可计算任意发光体来自于其他发光体对其作用的合力F包括：

设定发光体i和发光体j的位置坐标分别为（x_i，y_i）和（x_j，y_j），获取两个发光体之间的距离为r_ij，根据两发光体之间的距离r_ij，计算两发光体之间的作用力F_ij，利用公式：

其中，C₁=1，σ均为常数，C₁=1，σ为所有发光体之间的平均距离；

根据作用力F_ij，计算作用力在x和y两个方向上的分量

和

，利用公式：

发光体合力计算，根据作用力在x和y两个方向上分量

和

，计算每一个发光体来自 于其他发光体对其作用的合力，假设计算发光体i，其合理在x和y两个方向的分量计算公式 如下：

j=1,2,3……N且j≠i，N为所有发光体的总数。

8.根据权利要求7所述的一种发光系统，其特征在于：所述计算机调整对应发光体的位置，直至任意发光体所受合力F均小于标准阈值时完成所有发光体位置的优化排列，具体包括：将发光体向合力方向移动一步距，步距设定为常数；

重复上述发光体合力计算以及发光体位置调整步骤，直至所有发光体达到平衡状态。

9.根据权利要求8所述的一种发光系统，其特征在于：当

和

均小于设定的标准阈 值时，即达到平衡状态。

10.一种标识装置，其特征在于，包括壳体；及权利要求7或8或9所述的发光系统，所述发光系统安装在所述壳体上。

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