CN204463788U - 一种裸眼3d光立方 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种裸眼3D光立方，属于三维显示技术领域。本实用新型的控制系统设置于电路板的底面，该控制系统包括单片机、32个锁存器以及16个驱动器，单片机通过固定销钉拧入销孔中活动固定于电路板上；LED点阵显示屏设置于电路板的上方，该LED点阵显示屏为由4096个LED灯组成的16*16*16立方体点阵，每一层LED灯的阴极并联连接共用驱动器输出端的一个管脚，每一束LED灯的阳极并联连接共用锁存器输出端的一个管脚。本实用新型可根据需要立体三维显示不同的文字、图形图案、符号等信息，流畅的完成三维动画显示，且故障排查方便，制造成本低，可广泛用于各种装饰显示，信息传播和文艺演出所需道具背景等领域。

Description

一种裸眼3D光立方

技术领域

本实用新型涉及三维显示技术领域，更具体地说，涉及一种裸眼3D光立方。

背景技术

随着LED光技术的不断成熟，基于LED灯珠构成的显示器在户外广告牌、公路交通、商业展示、大屏幕、舞台背景等领域的应用越来越普遍。但目前LED光技术的应用还多数局限于二维平面展示，如：滚动字幕，动态平面图案等。二维平面展示的优点在于成本较低、亮度高，但是二维平面展示无论从传播信息的功能还是展示效果、烘托氛围、吸引人群目光的作用上，都有很大的局限性和不足。而市场上新兴的一些所谓的3D屏幕只是通过膜技术等造成视觉上的错觉，并不是真正意义上的3D显示，而且技术复杂、成熟度低、成本较高。

目前，基于能够显示出立体三维图像的3D显示屏已有相关方案公开。如中国专利号ZL201420459985.X，授权公告日为2014年12月31日，发明创造名称为：一种立体LED灯显示器，该申请案包括单片机、驱动器、锁存器和LED灯系统，单片机分别与驱动器和锁存器连接，LED灯系统分别与驱动器和锁存器连接。该申请案采用512个LED灯组成8*8*8的立方体系统，通过计算机控制，可根据需要立体三维显示不同的文字、图形图案、符号等信息，完成三维动画显示。但由于点阵字体是把每一个字符都分成16×16或24×24个点，然后用每个点的虚实来表示字符的轮廓，点阵字体具有快速显示的优点，该申请案提供的8*8*8立方体系统无法满足显示点阵字体的要求，因此动画显示速度较慢；此外，该申请案遇单个或多个LED灯不亮的情况，需排查与之相关的驱动器、锁存器以及LED灯本身是否损坏，故障排查时间长，使用效果不佳。

又如中国专利申请号200720094387.7，申请日为2007年9月26日，发明创造名称为：空间矩阵发光式立体显示装置，该申请案由空间矩阵显示器、控制电路和驱动电路构成。空间矩阵显示器由数块LED点阵上下叠加构成，每块LED点阵是由若干个LED呈矩阵排列，放置于透明电路板之上制作而成，电路板和LED均采用全透明材料，每个竖行LED的正极并联连接构成空间矩阵的信号输入端，每个横排LED的负极并联连接构成空间矩阵的信号输出端，控制电路经过驱动电路接空间矩阵的信号输入端和输出端。该申请案采用静态空间矩阵的方式排布点光源，显示的立体图像水平视角可达360°，垂直视角270°，为主动发光式成像方式，在亮度、对比度和分辨率上都提高了图像质量。但该申请案结构复杂，制造成本高。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有显示立体三维图像的3D显示屏存在的画面显示不流畅；故障排查时间长；结构复杂、制造成本高等问题，提供了一种裸眼3D光立方；本实用新型可根据需要立体三维显示不同的文字、图形图案、符号等信息，流畅的完成三维动画显示，且故障排查方便，制造成本低，可广泛用于各种装饰显示，信息传播和文艺演出所需道具背景等领域。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种裸眼3D光立方，包括LED点阵显示屏、电路板和控制系统，所述的控制系统设置于电路板的底面，该控制系统包括单片机、32个锁存器以及16个驱动器，所述的锁存器和驱动器点焊于电路板上，电路板上开设有销孔，单片机通过固定销钉拧入销孔中活动固定于电路板上；所述的LED点阵显示屏设置于电路板的上方，该LED点阵显示屏为由4096个LED灯组成的16*16*16立方体点阵，LED点阵显示屏由铜丝搭建成基本框架，LED灯焊接于两条铜丝的交点处；每一层LED灯的阴极通过漆包线并联连接共用驱动器输出端的一个管脚，每一束LED灯的阳极通过漆包线并联连接共用锁存器输出端的一个管脚。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的单片机为ARM7芯片STM32F103。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的驱动器为八路NPN达林顿管驱动器ULN2804。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的锁存器为八进制三态非反转透明锁存器SL74HC573。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的漆包线为1UEW/130透明聚氨酯漆包线。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的LED点阵显示屏由彩色LED灯组成。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的电路板四个拐角处设置有支撑柱。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种裸眼3D光立方，其LED点阵显示屏为由4096个LED灯组成的16*16*16立方体点阵，且LED点阵显示屏由彩色LED灯组成，可根据需要立体三维显示不同的文字、图形图案、符号等信息，尤其适用于显示点阵字体，画面显示流畅，可广泛用于各种装饰显示，信息传播和文艺演出所需道具背景等领域；

(2)本实用新型的一种裸眼3D光立方，其每一层LED灯的阴极通过漆包线并联连接共用驱动器输出端的一个管脚，每一束LED灯的阳极通过漆包线并联连接共用锁存器输出端的一个管脚，与传统的光立方设计相比，占用输出端口少，方便了单片机控制也简化了编程，降低了设计成本；

(3)本实用新型的一种裸眼3D光立方，其设计16个驱动器分别作为每一层LED灯亮、灭的“开关”，实际使用时，单片机可通过控制任一层的驱动器，排查该层LED灯是否出现故障，故障排查方便，且所述单片机通过固定销钉拧入电路板预先开设的销孔中，以活动固定于电路板上，当单片机出现故障或需更换另一型号单片机时，可以通过拧松固定销钉实现单片机的快速更换；

(4)本实用新型的一种裸眼3D光立方，其单片机采用ARM7芯片STM32F103，驱动器采用八路NPN达林顿管驱动器ULN2804，锁存器采用八进制三态非反转透明锁存器SL74HC573,漆包线采用1UEW/130透明聚氨酯漆包线，上述器件性能优异且购买成本低，完全能够满足本实用新型光立方的使用要求。

附图说明

图1为本实用新型的一种裸眼3D光立方的外观结构示意图；

图2为本实用新型中单片机与电路板的连接示意图；

图3为本实用新型中控制系统的结构框图。

示意图中的标号说明：

1、LED点阵显示屏；2、电路板；21、单片机；31、支撑柱；32、固定销钉。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

参看图1，本实施例的一种裸眼3D光立方，包括LED点阵显示屏1、电路板2和控制系统，所述的LED点阵显示屏1设置于电路板2的上方，出于光立方外形美观的角度考虑，本实施例中控制系统设置于电路板2的底面。同时，为避免设置于电路板2底面的芯片与桌面或地面直接接触，出现挤压、磨损等情况，本实施例在电路板2的四个拐角处设置了支撑柱31，该支撑柱31使电路板2与桌面或地面留有一定空隙，也方便了整个光立方的取放。

参看图3，所述的控制系统包括单片机21、由单片机21控制的32个锁存器以及16个驱动器，所述的锁存器和驱动器点焊于电路板2上，单片机21则通过固定销钉32拧入电路板2预先开设的销孔中，活动固定于电路板2上。参看图2，本实施例设计单片机21活动固定于电路板2上，主要是考虑到单片机21是整个控制系统中最核心也是购买成本最高的部件，当单片机出现故障或需更换另一型号单片机时，可以通过拧松固定销钉32实现单片机21的快速更换，节省维修更换时间。

本实施例中单片机21采用超强处理器ARM7芯片STM32F103，驱动器采用八路NPN达林顿管驱动器ULN2804，锁存器采用八进制三态非反转透明锁存器SL74HC573，上述器件性能优异且购买成本低，完全能够满足本实施例中光立方的使用要求，也大大降低了光立方的制造成本。

本实施例中LED点阵显示屏1为由4096个LED灯组成的16*16*16立方体点阵，该立方体点阵由铜丝搭建成基本框架，结构稳定不易变形，LED灯则焊接于两条铜丝的交点处(图1中LED灯未示出)。本实施例提供的16*16*16立方体点阵相较于传统的8*8*8立方体点阵，能够满足显示点阵字体的要求，显示速度快，画面更流畅。同时，本实施例的LED点阵显示屏1由彩色LED灯组成，相比于普通使用单色LED灯的光立方具有更加绚丽的视觉效果，而且画面图案的选择性更多，可根据需要立体三维显示不同的文字、图形图案、符号等信息。

本实施例中每一层LED灯的阴极通过1UEW/130透明聚氨酯漆包线(1UEW/130透明聚氨酯漆包线是一种性能优异的隐形导线，使用该隐形导线保证了光立方的外形美观)并联连接，共用驱动器输出端的一个管脚；每一束LED灯的阳极也通过1UEW/130透明聚氨酯漆包线并联连接，共用锁存器输出端的一个管脚；与传统的光立方设计相比，本实施例占用输出端口少，方便了单片机控制也简化了编程，降低了设计成本。此外，本实施例将每一层LED灯的阴极连在一起共用单个驱动器的一个输出管脚，16个驱动器则分别作为每一层LED灯亮、灭的“开关”，实际使用时，单片机21可通过控制任一层的驱动器，排查该层LED灯是否出现故障，排查故障操作方便、节省时间。

实际使用时，单片机21通过编程控制锁存器和驱动器，从而点亮光立方中任意深度和层次的LED灯，构建3D显示画面，同时根据人的视觉暂留现象(当物体移动时视觉神经对物体的印象不会立即消失而是要延续0.1-0.4秒的时间)，设置每个图案的延迟时间使连续的一系列画面动态显示，可根据需要立体三维显示不同的文字、图形图案、符号等信息，流畅的完成三维动画显示，且故障排查方便，制造成本低，广泛用于各种装饰显示，信息传播和文艺演出所需道具背景等领域。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种裸眼3D光立方，包括LED点阵显示屏(1)、电路板(2)和控制系统，其特征在于：所述的控制系统设置于电路板(2)的底面，该控制系统包括单片机(21)、32个锁存器以及16个驱动器，所述的锁存器和驱动器点焊于电路板(2)上，电路板(2)上开设有销孔，单片机(21)通过固定销钉(32)拧入销孔中活动固定于电路板(2)上；所述的LED点阵显示屏(1)设置于电路板(2)的上方，该LED点阵显示屏(1)为由4096个LED灯组成的16*16*16立方体点阵，LED点阵显示屏(1)由铜丝搭建成基本框架，LED灯焊接于两条铜丝的交点处；每一层LED灯的阴极通过漆包线并联连接共用驱动器输出端的一个管脚，每一束LED灯的阳极通过漆包线并联连接共用锁存器输出端的一个管脚。

2.根据权利要求1所述的一种裸眼3D光立方，其特征在于：所述的单片机(21)为ARM7芯片STM32F103。

3.根据权利要求2所述的一种裸眼3D光立方，其特征在于：所述的驱动器为八路NPN达林顿管驱动器ULN2804。

4.根据权利要求3所述的一种裸眼3D光立方，其特征在于：所述的锁存器为八进制三态非反转透明锁存器SL74HC573。

5.根据权利要求4所述的一种裸眼3D光立方，其特征在于：所述的漆包线为1UEW/130透明聚氨酯漆包线。

6.根据权利要求2～5任一项所述的一种裸眼3D光立方，其特征在于：所述的LED点阵显示屏(1)由彩色LED灯组成。

7.根据权利要求6所述的一种裸眼3D光立方，其特征在于：所述的电路板(2)四个拐角处设置有支撑柱(31)。