CN1880845A - 照明和显示设备 - Google Patents

Abstract

一种可以综合在办公或家庭用品中的照明系统、设备和方法。该照明系统具有一个或多个灯光模块，各包括不同颜色的3个灯。灯光模块还有盖板部件，其上面具有对应于各灯的孔。照明系统还有联接于灯光模块的衬垫层。灯光模块联接到电源和集成电路，其中集成电路配置成为可以操作灯光模块。

Description

照明和显示设备

相关申请的交叉引用

本申请要求对于登记于2005年4月1日、美国专利临时申请序列号No.60/667,858提出优先权，其内容全部综合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及照明和显示设备、系统和方法，并且更具体地说可以配置在诸如枕头或家具等办公室或家庭用品或项目中这样的系统和方法。

发明概要

在一个实施例中，照明设备包括一个或多个综合或联合在用品中的灯光模块，其中各灯光模块具有不同颜色的单独发光体、灯或光源。

在较佳实施例中，灯或光源为红、绿和蓝色。这样组合的一个理由是这些颜色构成一种已知技术，形成完整的电光色谱，即在电光格式中有可能从这样三种基本颜色中实际上产生所有颜色。这样的技术可以称作“rgb”技术。

在模块中各灯光可以独立地控制或激活或去激活，并且各模块也可以独立地控制或激活或去激活。照明设备也包括电源、中央处理单元(“CPU”)、集成电路(“IC”)或其它控制灯的适当控制器，和至少一个激活开关以便激活或去激活照明设备。本发明的系统、方法和设备提供一种照明系统，它能够建立在用品或项目(其中综合照明设备)某些部分发生的可变的、顺序和/或带图案的彩色照明。这样的系统，按照一个实施例，能够提供美学上令人愉快的灯光图案，诸如闪光、不同颜色的重复灯光、平滑过渡的彩色变化、彩色或影像的动画、或其它任何可能用彩色灯光作照明显示的类型。

虽然多种示范性实施例，包括较佳实施例，已在此披露和叙述，并且在附图1-17中描述，但对于本行业熟练人士将很明显还有其它实施例可行。应该意识到，本发明能够在各方面进行变型，而不致偏离其精神和范围。相应地，这些附图和描述在本质上仅供说明而并非限制性的。

附图简要说明

图1为本发明照明系统示意图。

图2A为本发明灯光模块剖面轮廓图。

图2B为本发明灯光模块顶视图。

图3为本发明照明系统作为台式灯具的一个实施例立体图。

图4为本发明照明系统作为立方体灯的一个实施例立体图。

图5为本发明照明系统作为CD塔的一个实施例立体图。

图6为本发明照明系统作为灯笼的一个实施例立体图。

图7为本发明照明系统作为坐椅的一个实施例立体图。

图8为本发明照明系统作为枕头实施例示意图。

图9A为本发明示范性照明系统示意线路图。

图9B为本发明示范性照明系统LED阵列示意线路图。

图10为按照本发明可以使用简单斜坡图案。

图11为本发明LED循环方法示范实施例流程图。

图12为本发明照明系统用作可膨胀长沙发实施例立体图。

图13为本发明照明系统用作可膨胀豆子袋式椅子实施例立体图。

图14为将本发明照明系统固定在家具上的方法示意图。

图15为将本发明照明系统固定在家具上的另一方法示意图。

图16为本发明具有多线或多网的灯光模块实施例示意图。

图17为固定在家具上的本发明微控制器和电池储存隔室实施例立体图。

具体的实施方式

本发明包括新颖和有利的照明和显示设备、系统和方法。如同在此一个实施例中所讨论，本发明照明系统综合在枕头中。不过，按照另外的实施例并无限制，该照明系统可以综合或实现在被褥、长毛绒偶像等诸如：玩具熊、小块地毯、衣服附件、家具、可膨胀物件(包括例如，可膨胀家具、玩具、偶象、运动设备、帐篷、室外玩具)、灯、灯笼、分发装置、时钟、壁饰、桌上用品、光碟架、家庭装饰品、其它家庭用品、其它办公用品、或任何其它可以应用或希望应用按照本发明照明系统的用品。本发明这些和其它方面或实施例的一些例子在图3-7中描述，而在图12-15中显示按照本发明可以显示、建立或产生的一些彩色、彩色组合、照明、系列动作、亮度和/或图案。

关于本发明设备部件的紧固、安装、固定或连接，除非另有描述，诸如螺钉、铆钉、套索钉、销子等传统紧固件均可使用。其它适合于连接部件的紧固或固定措施包括摩擦配合、粘合剂、焊接和锡焊，后者特别适合于设备的电气或处理部件或系统。任何适当的电子、电气、通讯、计算机或处理部件均可使用，包括任何适当电气部件和线路、光源、电线、无线部件、传感器、芯片、线路板、微处理或控制系统部件、软件、固件、硬件等等。

图1描述按照本发明一个实施例的枕头中照明系统10的示意图。该系统包括用电线14连接到电源16和CPU 18的灯光模块12。模块12设置在两层衬垫材料20之间。如图1所示，CPU 18为综合在电源16中的集成电路。可替代地，CPU可为单独的部件。可以激活和去激活(或“开”和“关”)系统10的激活开关23用电线24连接到电源16上。还有，可以激活、去激活或试验系统10的滑动激活或其它适当的开关26综合在电源16中。可替代地，滑动激活开关26可为单独的部件。图8描述用作枕头的本发明附加示范性实施例。

按照本发明一方面的灯光模块12剖面轮廓图在图2A中描述。图2B显示按照本灯光模块12的顶视图。灯光模块12具有发射不同颜色的3个灯或光源32。按照一个实施例，各灯32为光二极管(“LED”)。3个灯各自为红、绿和蓝。如此，灯光模块12有4个连接：各LED一条控制线和一条电源或接地线。在本发明另一方面，各模块12可具有多于3个灯。

模块12有一个位于模块12顶部上的覆盖部件34。在本发明一个方面，覆盖部件为在中心有一个孔36的圆形件，该孔位于如图2A所示的灯32上方，使光线可以从孔36中通过。覆盖部件34用软材料制成，它可以对灯32提供保护，而同时容许其中综合系统10的枕头可以在用户使用时不致通过触觉感到模块12存在于枕头中。在一个实施例中，覆盖部件34用软质聚氯乙烯(“PVC”)制成。可替代地，覆盖部件可以用任何已知材料制成。

回到图1，衬垫的材料层20用泡沫塑料制成。可替代地，衬垫的材料层20可用任何已知软质或衬垫材料制成。模块12夹在两衬垫材料层20之间。如图2A所示，各模块12的底部38与底部衬垫层20接触，而顶部衬垫层20然后放置在底部衬垫层20和模块12的顶部。在一个实施例中，各模块12以一些其它已知方式胶合或固定在底部衬垫层20上，并且在顶部衬垫层20上形成用于各模块12的孔40，使其当顶部衬垫层20放置在底部衬垫层20和模块12的顶部时，各模块12位于顶部衬垫层20的孔40之一的上面。虽然在一些应用或系统中可以使用泡沫材料，仍有一些情况其中不需要泡沫材料或衬垫。例如，本发明可以用来在空心体中建立显示器，具有大体或基本上刚性的侧面(例如见图3)或者诸如纸灯笼的空心装置(例如见图6)。应该理解，按照本发明的显示器效果可以通过对于包含灯光模块物品一个或多个表面或部件材料选择特定的灯光转移或扩散材料而改变或改进。相似地，物品可以采用反射部件而引导或改变显示器的照明。

电源16为电池电源。电源16需要3个“AA”电池。可替代地，电源16可包括任何数目任何类型的电池。在还有可替代方案中，电源为壁上插座、AC变压器、汽车点火器、任何其它电源或其组合。

电线14和24为使用于以电池为电源的电器通用电线。可替代地，可以是任何适当的适合于以电力为电源用品的电线。在某些实施例中，系统10所有或一部分中可包括适当的无线技术。例如，适当的无线遥控可以用来开关系统10或选择特定模式的操作。

激活开关22发送指令到IC控制单元，例如开或关，或者为一个简单地接通线路(即在某些实施例中，可能并不与IC控制器连通)。滑动激活开关26为模式开关。它设定设备、器件或系统在预定操作模式上，诸如开、关、“试一试”等等。设备10可包括任何已知激活部件，诸如，例如，摇动传感器、遥控开关组件、热传感器、光传感器或声传感器。

CPU 18为控制在各模块12中操作灯32的集成电路。就是，集成电路控制在任何指定时间和时间长度下激活的灯32。就是集成电路控制如以上所描述设备10的照明图案。虽然已经描述集成电路，应该理解，任何适当的控制器或控制单元均可用来控制本发明的功能、外观和操作。

图9A和9B为按照本发明一个实施例示范性照明系统100的示意线路图。该照明系统包括控制LED阵列160的微控制器120或其它适当的集成电路。微控制器120的针脚28与电压供应源(未示)电器连接，而微控制器120与开关150电气连接，该开关按要求可由用户配置为开和关。该应用的附录A阐明本发明一个实施例采用的微控制器示范性RAM(随机储存器)的要求。

参照图9B，由微控制器120控制的LED阵列160包括10个红色LEDD1-D10，10个绿色LED D11-D20，和10个蓝色LED D21-30。如图9B所示各LED阵列160并联连接到电压源130和接地连接140。在电压源130和LED之间为各自用于LED D1-D10的330欧姆(Ohm)电阻器R1-R10，各自用于LED D11-D20的电阻器R11-R20，和各自用于LED D21-D30的电阻器R21-R30。各阵列也包括如图9B中可见的多个晶体管，包括与红色LED集电极连接的晶体管Q1-Q8，与绿色LED集电极连接的晶体管Q9-Q16，和与蓝色LED集电极连接的晶体管Q17-Q24。各晶体管的发射极连接到接地140，并且各晶体管底座连接到微控制器连接针脚，其中间有10千欧姆电阻器(对于晶体管Q1-Q8为电阻器R1b-R8b，对于晶体管Q9-Q16各自为电阻器R9b-R16b，和对于晶体管Q1-Q8各自为电阻器R1b-R8b，和对于晶体管Q17-Q24各自为电阻器R17b-R24b)。如在图9A和9B中可见，微控制器120针脚1-4和24-27与电阻器R1b-R8b连接以便控制红色阵列，微控制器120针脚10-13和15-18与电阻器R9b-R16b连接以便控制绿色阵列，和微控制器120针脚5-8和20-23与电阻器R17b-R24b连接以便控制蓝色阵列。

在该示范性照明系统100的配置中，晶体管(其操作在本行业中是众所周知的)的功能是作为使微控制器120个别地控制阵列中各LED。物理上的LEDD1-D10(红色)，D11-D20(绿色)和D21-D30(蓝色)的位置各自如此接近，使微控制器120能够在要求的时间上，并且在所要求时间长度内，通过处理在灯光模块(例如灯光模块[D1、D11、D21]，灯光模块[D2、D12、D22]，灯光模块[D3、D13、D23]等等)内经过各晶体管的电流强度而建立任何颜色。相似于照明系统10的照明系统100也可配置在用品中。当照明系统10包括嵌入在枕头中的灯光模块12并且由CPU 18控制，照明系统100包括多个由LEDD1-D10、D11-D20和D21-D30形成并且由微控制器120控制的灯光模块。

在一个实施例中，LED或者在全部“开”或者在全部“关”状态下驱动。LED所发射的光量通过变化LED在固定时间内的开关时间长度，通常称作“脉冲宽度调制”。在该实施例中，关键在于脉冲宽度调制应该足够地短，使LED在开和关之间快于人类眼睛所能探测。

在本发明一个实施例中，灯光模块12按8个组织成组。为简化控制逻辑，从8个灯光模块12中各同样颜色的LED可以连接在微控制器120的一个单独I/O接口上。如此，在该实施例中，线路采用3个各有8条控制线的接口，总计有24条控制线，以个别控制在8个个别模块12中任何3个LED。这样的控制使其可能产生可见光谱中任何颜色。

在还有的实施例中，斜坡图案可以用来从一个或多个模块中产生任何颜色。一种应用斜坡图案的方法使所有一个或多个灯光模块12在斜坡图案同样点上初始化。随着时间过去，个别的红色、绿色、和蓝色的LED将一致地斜上和斜下，产生单独而变化的颜色。增加灯光模块将增加光的亮度或将容许覆盖更大的面积，但不及时增加在任何单独的点上可见颜色的数目。

如图10中阐明，第二种使用斜坡图案170的方法应用在使用两个或更多灯光模块12的系统中。按照该方法，两个或更多灯光模块12在斜坡图案不同点上初始化。即使灯光模块12按照同样图案，由一个模块产生的颜色将明确地并且有意地与在同一系统中其它模块不同。例如，在一个两模块的系统中，第一灯光模块12初始化到在斜面图案170时间片0开始点上的值，这将产生蓝色，因为在曲线上该点红色和绿色LED的值为零。初始化第二灯光模块12到斜面图案170时间片段0开始点上的值将产生红色，因为在曲线上该点蓝色和绿色LED的值为零。在起动时，第一灯光模块12将开始从蓝色变化到紫色并最后到红色，而第二灯光模块12从红色变化到黄色并最后到绿色。该方法将容许同时产生任何颜色，而只受到单独灯光模块数量的限制。

图11为本发明所有LED循环通过方法示范实施例流程图。在步骤210，系统完成照明系统的初始化并且移动到循环的第一步220。在该应用的附录B中给出两组初始化编码的例子。一组初始化编码阐明“标准显示”初始值。就是说，在其中所有灯光模块一致变化的循环。第二组初始化编码阐明“彩虹显示”的初始值。就是说，其中显示彩虹颜色的循环。典型地，可以提供几种“显示”或模式作为选择。

在步骤220，校核脉冲宽度调制周期定时器。一旦定时器达到指定时间周期的终点，节点指数(在该例子中表示8个灯光模块中之一)增加[步骤230]。如果节点指数达到数值9，或者在其它情况中，一个表示节点指数值超出系统中灯光模块12的数目，节点指数重设为数值1[步骤240和250]。在增加节点指数以后，由节点指数表示的灯光模块各红、绿和蓝LED周期增加[步骤260]。

在步骤270和280中，确定对于蓝色LED的周期是否应该被重新设定返回至零。如果是这种情况，由节点指数表示的蓝色LED的值刷新到特定斜坡图案的初始值。就是说，一旦固定时间周期已经过去，显示图案重设到初始值。

在步骤290、300和310中，决定3种LED(红、绿和蓝)斜坡值是否小于周期值。一般而言，决定LED是否应该开或关。在这些步骤完成以后，在步骤220中校核脉冲宽度调制周期定时器，并且重复刚才讨论的过程。

在还有的实施例中，可能变化灯光模块12的显示图案。在这样一来的实施例中，模式开关在步骤320上校核以便决定是否已经变化。如果模式开关已改变，如果增加后值超过有效的模式数目模式值增加或重设为1[步骤330]。灯光模块然后在过程重复以前设置为所选新模式的初始值[步骤340]。

在一个实施例中，本发明的设备10如图8所示综合在枕头中，使软枕头材料，诸如长毛绒或其它适当材料，包围在枕头中的设备10。

在其它实施例中，本发明照明系统可以用来家具上或家具内而建立刺激的视觉效果。例如，照明系统可以用在可膨胀家具上，诸如图12中客厅长沙发和图13中豆子袋式椅子。另外的例子包括儿童可膨胀玩具、可膨胀游玩水池和浮动设备。可膨胀家具典型地用PVC、硝基PVC(“NPVC”)或乙烯基制造。可替代地，可以使用任何适当材料。

照明系统，包括电线14和灯光模块12，可以固定在如图14所示家具上。典型地，照明系统由预先设置的灯光模块12串线或网400构成。如图16阐明，可以有多个预设的灯光模块12的串线或网400，从电池组410延伸通过家具。在一个实施例中，照明系统可以通过在PVC、NPVC、聚乙烯或其它适当材料的覆盖层下面热密封而综合在家具中。可替代地，其它固定方法也可以使用，诸如胶合或焊接灯光模块在物品上，如图15所示。

在一个示范性实施例中，电池组410和微控制器可通过其本身储存隔室420固定在家具中，如图17所示。储存隔室420可以用任何材料制成，诸如PVC、NPVC或聚乙烯，并且可以利用适当的固定措施固定在家具上，诸如热密封、胶合、卡合、钮扣或任何其它紧固措施。典型地，储存隔室420可以被用户接近。可替代地，储存隔室420可以处于不能接近的位置，诸如在一次性使用物品或可丢弃物品中。

本发明照明系统还可应用在其它物品中。例如，照明系统可以使用在衣服中，诸如衬衫、帽子、夹克衫等等。相似地，照明系统使用在书包、钱袋、信箱等等。此外，照明系统可以应用在玩具中、诸如充垫动物或球和所有形状和类型材料的方块。照明系统可以通过将系统在材料缝制在材料上或将系统胶合在材料上而固定在物品上。可替代地，任何适当固定的措施可以用来大体将照明系统综合或嵌入在纺织物或物品上，包括以前叙述的固定措施。

虽然本发明已经参考较佳实施例描述，本行业熟练人士将理解，可以在形式和细节上进行变化而不致偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种综合在家庭用品中的照明设备，包括：

(a)至少一个灯光模块，包括：

(i)至少3个灯，该至少3个灯各具有不同颜色；和

(ii)盖板部件，包括位于至少3个灯上面的孔；

(b)联接在至少一个灯光模块上的第一衬垫层；

(c)电源，电气联接到至少一个灯光模块上；和

(d)集成电路，可操作地联接到至少一个灯光模块上，该集成电路配置为可以操作该至少一个灯光模块。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，家庭用品为枕头。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，家庭用品为家具物件。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括固定在第一衬垫层上的第二衬垫层，其中第二衬垫层为各至少一个灯光模块限定一个孔。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括一个配置成用于激活设备的激活开关。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，至少3个灯之一个为红色，一个为绿色而另一个为蓝色。

7.一种综合在家庭用品中的照明设备，包括：

(a)至少一个灯光模块，综合在家庭用品中，所述灯光模块包括：

(i)至少3个灯，该至少3个灯各具有不同颜色；和

(ii)盖板部件，包括位于至少3个灯上面的孔；

(b)电源，电气联接到至少一个灯光模块上；和

(c)集成电路，可操作地联接到至少一个灯光模块上，该集成电路配置为可以操作该至少一个灯光模块。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，家庭用品为家具物件。

9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，至少3个灯之一个为红色，一个为绿色而另一个为蓝色。

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