CN2190850Y - 多功能电子控制低压霓虹灯 - Google Patents

Abstract

一种多功能电子控制低压霓虹灯由灯管和控制 电路组成，其特点是灯管上设有灯头和一个与灯头及 灯管相固连的电极，管内涂有形状色彩各异的荧光 粉，外壁上涂有导电层，用卡环固连构成第二电极。 控制电路由多谐振荡器和多路时序信号产生器产生 信号，在脉宽调节器，多路信号调制器、扫描波产生 器、驱动器组等作用下产生二组时序、相位、波形各异 的驱动控制信号，驱动霓虹灯管作各种不同方式的显 示。其显示形式多样，驱动功率大，使用安全。

Description

本实用新型涉及的是一种采用低压电子电路控制的霓虹灯，特别是采用低压电子电路控制且具有多种功能的低压霓虹灯。

目前，霓虹灯已得到广泛应用，对美化环境起到了积极效果。就其工作方式而言，可分为二类，一类为高压霓虹灯，由于其采用高漏抗变压器，工作电压高，安全性差，且功耗大，效率低，功能单一，维护困难；另一类为低压霓虹灯，也采用电子电路控制，虽然解决了高压霓虹灯的不安全问题，但就目前进展而言，低压霓虹灯尚处起步阶段，其功能简单，工作形式单一，且普遍存在着驱动功率小的问题，不能实现大面积驱动。而且目前采用的霓虹灯管结构单一，显示方式少，颜色单一，不能满足不同场合的需要。

本实用新型的目的是提供一种采用低压电子电路控制的，且有多种显示功能和显示方式，驱动功率大的低压霓虹灯。

本实用新型的技术解决方案是通过如下方式实现的：本实用新型的霓虹灯管包括一个和电极相连的灯头，该电极伸入固定于灯头上一玻璃灯管内，该玻璃管内充有惰性气体，在其内壁上涂有荧光粉，该荧光粉涂层可用各种颜色的荧光粉配制成所需颜色，且该荧光粉涂层可涂成所需的任何形状，在玻璃管的外表面上涂有一导电层，该导电层上固接一卡环形成灯头上的另一电极。

本实用新型的控制电路包括一个电源电路，一多谐振荡器，一多路时序信号产生器，一脉宽调节器，一个多路信号调制器，一个扫描波产生器，一个平衡调幅器，二组驱动器和二组霓虹灯管，其特征是电源电路为整个控制电路提供工作电压，多谐振荡器为一14位串行二进制计数／分频／振荡器IC₂，其11、10脚间串接电阻R₁、电容C₁，它们的接点间与其9脚接入电阻R₂，其输出端11脚接入脉宽调节器的信号输入端，14脚接入多路时序信号产生器的信号输入端，该14脚一路又接至多路信号的三个四或非门集成电路IC4.IC5.IC6的信号输入脚1，一路经反相器IC8反相后接至IC4、IC5、IC6的相应输入脚5，3脚接入扫描波产生器中的一积分电路的信号输入端；脉宽调节器为一单稳态触发器IC₃，其信号输出脚6接入驱动器组的各驱动器功放部分，其信号输出脚7接入多路信号调制器的信号输入端；多路时序信号产生器由一十进制计数／分频器IC₁和一组脉冲信号展宽电路组成，其中IC₁的信号输出端Q₀～Q₉分别接入各脉冲展宽电路的信号输入端，该脉冲展宽电路为一阻容积分、整形网络，其相应输出端分别接入多路信号调制器中各信号输入端，该输出端Q₀～Q₉又分别接入扫描波产生器的各信号输入端；多路信号调制器由三个四或非门集成电路IC₄、IC₅、IC₆构成，相应信号输入端与脉宽调节器及多路时序信号产生器的输出相接，输出端分别与驱动器组中各驱动器信号输入端相接；驱动器组中各驱动器均由复合三极管放大变压器耦合输出电路组成，其相应输出端与一组霓虹灯管相接；扫描波产生器为一组阻容积分电路，其相应信号输入端与多路时序信号产生器的输出端相接，其输出信号一部分输至平衡调幅器，一部分直接接至一驱动器组；平衡调幅器为一双T电阻对称网络，其输入端接至扫描波产生器的信号输出端，其输出端接至驱动器组的相应驱动器输入端；驱动器组前级为二级三级管复合放大、三极管跟随输出电路，后级为三极管复合放大，变压器耦合输出电路，其信号输入端接入平衡调幅器的信号输出端或直接接入扫描波产生器的信号输出端，其信号输出端接至另一霓虹灯组。

本实用新型的优点是采用低压控制，安全性好，且显示形式多样，满足了不同场合的需要，且驱动功率大，带动的管子多。

下面结合本实用新型的一个实施例及其附图对本实用新型作详细说明：

图1－图6给出的具体实用新型的霓虹灯管的若干种结构形式示意图；

图7给出的是本实用新型的电子控制的电原理结构框图；

图8给出的是本实用新型的电子控制电原理简图；

图9给出的是本实用新型的电子控制电原理简图中有关部件的时序图。

在图1中，19是灯头，在灯座上固定有玻璃灯管21，一电极17一端伸于玻璃灯管内，另一端固定在灯头19上；该玻璃管内充有惰性气体22，在其内壁上涂有荧光粉18，该荧光粉可用各种颜色的荧光粉配制成所需颜色，在玻璃管的外表面涂有一层导电层16，在导电层靠于灯头的一端设有一卡环15，它通过导电胶与导电层相粘连形成灯头上的另一电极。

图2给出的是本实用新型灯管的另一种结构形式，较之于图1，所不同的是在玻璃灯管21的二端均设有灯头19，电极17及构成另一电极的卡环15。其特点是当通以电流时，可从二头向中间点亮霓虹灯管。

图3给出的是本实用新型的灯管的又一种结构形式，较之于图1，所不同的是荧光粉的涂敷形式为沿玻璃管内壁呈螺旋状涂敷；且涂敷的荧光粉是由红、绿、兰三色荧光粉或黄、粉红、紫三色荧光粉按不同的排列方式依次涂敷，其排列的方式不同，可产生不同的荧光效果。

图4给出的是本实用新型的灯管的第四种结构形式，较之于图1，所不同的是荧光粉在玻璃管内的涂敷形式是沿玻璃管纵向间隔排列涂敷，且荧光粉的颜色为红、绿、兰、黄、粉红、白、橙六种颜色，按不同的排列方式依次涂敷，排列方式不同，也会产生不同的荧光效果。

图5给出的是本实用新型的灯管的第五种结构形式，较之于图1，所不同的是荧光粉在玻璃管内壁上的涂敷形式为呈依次间隔的园环状排列，每一园环由红、绿、兰三种颜色的荧光粉按一定的排列方式依次涂敷，排列方式的不同，产生的荧光效果也不同。

图6给出的是本实用新型的灯管的第六种结构形式，较之于图1，所不同的是，玻璃管由一根增至八根，且在每根玻璃管的内壁上均各涂有一层不同颜色的荧光粉，八根玻璃管中的荧光粉颜色为红、绿、兰、黄、粉红、紫、橙、白八种颜色中的一种，其颜色的排列方式不同，也将产生不同的荧光效果。

图7给出的是本实用新型的电子控制电路的电原理框图。在该原理图中，多谐振荡器1产生方波时基信号，输至脉宽调节器3和多路时序信号产生器的触发信号输入端，多路时序信号产生器产生的一组占空比、周期、相位、可调的低频信号输至多路信号调制器4，又脉宽调节器3将多谐振荡器1输入的方波信号转换成矩形波输至多路信号调制器4，该上述二路信号经多路信号调制器4调制后，形成一组时序脉冲信号，输至一组驱动器7，经放大后驱动一组霓虹灯9工作，其工作方式也即点亮方式由多路时序信号产生器2的输出时序信号控制，另外，多路时序信号产生器2中的序列脉冲又输至一扫描波产生器5，经其中的一组积分器积分后，形成一组有一定时序和相位差的扫描波，该组扫描波由扫描波产生器中的积分电路控制，可产生线性上升型、线型下降型和线性上升、线性下降型三种形式的扫描波，该组波形经过平衡调幅器6对其中若干波形进行双向幅值调整后，形成一组输出信号输至另一组驱动器8，经过扫描放大后，驱动霓虹灯组10工作，其工作方式处决于扫描波的波形，不同的波形将产生不同的点亮效果，即霓虹灯光柱变化跟随扫描波形。当脉冲宽度调节器3的控制开关20打至接入扫描波产生器的输出信号时，此时脉宽调节器3的输出信号将控制多路信号调制器4，改变其输出脉宽，使二组驱动器驱动的灯管亮度改变。使其亮度跟随扫描波产生器的输出波形而变化。

图8是本实用新型电子控制部分电路的电原理简图。在图中，多谐振荡器1由一集成电路IC2及其外围电阻R1.R2及电容器C1构成，其中IC2为一14位串行二进制计数／分频／振荡器（如CC4060），其11脚和10脚之间接入C1.R1串联电路，9脚接电阻R2后与R1.C1的串接点相接，其11脚为信号输出端，与脉宽调节器3的信号输入端4相接，其信号输出端3与扫描波产生器5中的一积分电路输入端相接，其信号输出端14与多路时序信号产生器2中的十进制计数／分频器IC1的信号输入端14相接，11脚输出为一方波信号，其占空比为50％，该信号输至脉宽调节器3中的IC3的触发端4脚。该脉宽调节器3由IC3及外围电阻R3，电容C2及控制开关20构成；其中IC3为一单稳态触发器（如CC4528），其3和16脚接电源VDD，电源上串联R3.C2支路，其2脚与R3.C2的接点相接，其中C2上接一单刀双掷开关20的主刀，1脚与该开关的一个触点相接，其另一触点与扫描波产生器5中的一积分电路的信号输出端（11）相接。其信号输出端6接入驱动器组8的各驱动器信号输入端（如T6的输入端），信号输入端7接入多路信号调制器4的各信号输入端，即IC4.IC5.IC6的13.9.6.2脚。该脉宽调节器3在多谐振荡器1输出的方波信号控制下，将其输入的方波信号转换成正.负脉冲（此时开关20应置于与IC3的1脚相接的触点），其正脉冲信号由IC3的6脚输至驱动器组8的功放部分，其负脉冲由IC3的7脚输至多路信号调制器4的信号输入端；该多路信号调制器4由三块四或非门集成电路IC4.IC5.IC6组成（如IC4，IC5，IC6为CC4001），它们的各信号输出端即IC4.IC5.IC6的相应3.4.10.11脚分别输至驱动器组7的各驱动器信号输入端，即驱动器a至n的输入端（这里n取12）。多路时序信号产生器2，由IC1及一组和电阻R4，R5二极管D1，电容C3及IC7组成的结构形式相同的脉冲宽度可调节的脉冲信号展宽电路构成，其中IC1为十进制计数／分频器（如CC4017），其时钟信号输入端由多谐振荡器1中的IC2的14脚输出的分频方波信号控制；其输出信号Q0～Q9为一组依次相差一个时钟周期的脉冲信号，其时序图如图9所示；该组信号分别经过一个脉冲宽度可调节的脉冲信号展宽电路进行脉冲展宽，该脉冲展宽电路由一组由电阻R4，R5，二极管D1，电容C3及IC7所组成的脉冲展宽电路结构相一致的脉冲展宽电路组成，图中仅给出了一个由电阻R4，R5二极管D1，电容C3及IC7构成的脉冲展宽电路，其余用方框表示。其中，R4与IC1的Q0相接后，接入施密特触发器IC7，R4为一可变电阻，用以调整脉冲宽度，又在IC1的Q0端，IC7的输入端间串接D1，R5串联支路，IC7的输入与地之间接入C1，其输出端接入IC4的8脚。Q0～Q9的输出信号经展宽后分输入多路信号调制器4中的IC4、IC5、IC6的相应信号输入端8、12，1、5、8、12，1、5、8、12；调节脉冲宽度电路中的相应可变电阻，如R4，可改变Q0～Q9输出的脉宽。又多谐振荡器中IC2的14脚输出方波信号一路直接接入多路信号调制器4中IC4的1脚，一路经一反相器IC8的一非门A后输至IC4的5脚。其中脉冲展宽电路中的IC7由二个六施密特触发器集成电路所构成（如CC40106），IC8为一六反相器集成电路（如CC4069）。多路信号调制器将由脉宽调节器3和多路时序信号产生器2输出的信号调制成一组时序脉冲信号，分别由IC4、IC5、IC6的3、4、10、11脚输出至一组驱动器7。其中IC4的3脚和4脚输出的是一对互补的脉冲信号，IC5、IC6的3、4、11脚及IC4的10、11脚输出的脉冲波形时序图见图9。驱动器组7由驱动器a～n构成，共12个，驱动器a由电阻R6，三级管T1、T2及变压器B1组成，R6接入T1的输入端，T1、T2接成复合管后，其共集电极接B1的初级，B1的次级接霓虹灯电极。其余11个驱动器结构与之一致。由多路信号调制器产生的一组时序脉冲信号经驱动器a～n中的三极管放大后，经变压器耦合输至一组霓虹灯管9。由于驱动器a的输出波形与驱动器b的输出波形为互补的方波，故与之相连接的霓虹灯管将互补“闪烁”点亮，即“交替闪烁”工作，与其余驱动器相连接的霓虹灯管将在IC4的10，11，IC5及IC6的3，4，10，11脚输出波形控制下，实现“依次点亮，同时熄灭”式的工作方式及“顺序点亮，顺序熄灭”的工作方式。此外，多路时序信号产生器2的输出信号Q0～Q9又输入至扫描波产生器5的输入端，该扫描波产生器由一组积分电路构成，其中与IC1的输出Q0相连的积分电路由二串联电阻R7，R8及与之相并联的电容器C4及二级管D2构成，与IC1的Q1相连的积分电路由IC8的一反相器B与电阻R9相串联后再与电容C5并联，并接有二极管D3构成；与IC2方波信号输出脚3相连的积分电路为电阻、电容并联积分电路，其余积分电路和与IC1的Q1相连的积分电路结构一致。该扫描波产生器的各路输出分别输入驱动器，其中由与IC1的Q0，Q1相接的积分电路的输出接入平衡调节器，因为该两积分器产生的输出信号是互补的。平衡调幅器由电阻R12～R15构成（其中R12、R13为一双联电阻），R12.R13一端分别接入与Q0.Q1相连的积分电路的输出端（1）和（2），另一端（A）、（B）分别接入驱动器组8的A驱动器和B驱动器，其相应的中间接点间串接电阻R14、R15，R14、R15的接点入地。平衡调幅器的输出再接入相应的驱动器；驱动器组8由11个驱动器A－K组成，其中图上给出了一个由电阻R10三极管T3，T4，T5，T6，T7变压器B2构成的驱动器，其中R10接T3的输入，T3的射极接电源，集电极接T4的输入，T4射极入地，集电极串接电阻R11入电源，T5的基极与T4集电极相接，其射极入变压器B2的初级，集电极入电源，T6，T7接成复合管，T6的基极接IC3的6脚，T7的射极入地，其公共集电极接B2的初级，B2的次级接霓虹灯电极，构成前级为三极管复合放大、三极管跟随输出，后级为三极管复合放大，变压器耦合输出的电路。其余驱动器结构形式与之相一致。驱动器分别驱动一组霓虹灯10。由多路时序信号产生器输入扫描波产生器的信号经其中的积分电路积分后其相应输出信号由（1）～（11）输出，其波形时序图见图9，其中仅给出了（1）～（4）的波形。该组积分输出信号分别输入驱动器组8中的驱动器A－K，如B驱动器，经过由T3，T4，T5构成的扫描放大电路放大后，经来自脉宽调节器中IC3的6脚输出正脉冲激励，由T6，T7，B3功率放大使霓虹灯组10中的一霓虹灯管点亮，其余驱动器工作过程与之一样。则霓虹灯将跟随驱动信号点亮，驱动信号不同，点亮方式不同，取得的效果也不一样。如果接入的霓虹灯管不一样，点亮工作方式也不一样，如与A驱动器接的霓虹灯管为单头灯管，则在扫描波产生器（1）端输出信号控制下（参见时序图9），霓虹灯管点亮后，光柱由管长缩短到零再重复，即“反向扫描”，如将双头灯管与A，B驱动器相接，则在扫描波产生器（1），（2）端输出信号控制下（参见时序图9），霓虹灯管光柱中将出现一个暗段，且该暗段在左右移动，即“暗段扫描”，调节平衡调幅器6，可改变暗段的长度。同样对于C－K驱动器驱动的霓虹灯管也将产生与上述效果相类似的扫描，但其扫描时间与前者有相位差，对整个一组管子而言，会产生有一相关的（即时间差）整体扫描效果，即“间隔扫描”。如果在IC2的外围接入一个梯形电阻网络，将该梯形网络输出的阶梯波信号直接输入驱动器组8，则其后接的霓虹灯管将产生“步进式扫描”；如果将电极置于霓虹灯管的中间部位，则将产生“中部对称扫描”；如霓虹灯管制成辐射状，则会产生“放射扫描”（对正向扫描而言）和“向心扫描”（对反向扫描而言）。如果将脉宽调节器3的转换开关20打至扫描波产生器的输出，即接入其中的积分电路（11）的输出，则由于其输出的积分信号为三角波，该信号将加至R3.C2充电支路，使IC3中C2的充放电起始电平改变，对IC3的固定翻转电平而言，达到翻转电平的时间就发生变化，从而改变了IC3的6、7脚输出脉冲的宽度。在脉宽调节器3的该输出信号控制下，多路信号调制器4将改变其输出脉宽，使二组驱动器的灯管亮度改变，一边扫描一边改变亮度，即“变量度扫描”。若将闪烁和扫描功能结合起将产生各种形式的“跳跃递式或递减式闪烁”。若采用螺旋涂粉管，则在扫描信号作用下产生多种形式的“螺旋扫”。若采用分段涂粉管，则又出现多种形式的间隔“步进扫”，间隔“步减扫”。即通过不同管子的选择，将会产生其它不同形式的扫描效果。

Claims (7)

1、一种多功能电子控制低压霓虹灯，由霓虹灯管和控制电路二部分组成，其中霓虹灯管由灯头、玻璃管、电极等组成，控制电路由电源电路，一个多谐振荡器，一个时序信号产生器，一个脉宽调节器，一个多路信号调制器，一个扫描波产生器，一个平衡调幅器、二组驱动器和二组霓虹灯管组成，其特征在于：

A、所述之霓虹灯管包括一个与电极一头相连的灯头，该电极另一头伸入固定于灯头上的一玻璃管内，该玻璃灯管内充有惰性气体，在其内壁上涂有荧光粉，在玻璃管的外表面上涂有一导电层，该导电层上固接一卡环形成灯头上另一电极；

B、所述之控制电路中电源电路为整个控制电路提供工作电压，多谐振荡器(1)为一14位串行二进制计数/分频/振荡器IC₂，其11、10脚间串接电阻R₁、电容C₁，它们的接点间与其9脚接入电阻R₂，其输出端11脚接入脉宽调节器(3)的信号输入端，14脚接入多路时序信号产生器(2)的信号输入端，该14脚一路又接至多路信号的三个四或非门集成电路IC4、IC5、IC6的信号输入脚1，一路经反相器IC8反相后接至IC4、IC5、IC6的相应输入脚5，3脚接入扫描波产生器(5)中的一积分电路的信号输入端；脉宽调节器(3)为一单稳态触发器IC₃，其信号输出脚6接入驱动器组(8)的各驱动器功放部分，其信号输出脚7接入多路信号调制器(4)的信号输入端；多路时序信号产生器(2)由一十进制计数/分频器IC₁和一组脉冲信号展宽电路组成，其中IC₁的信号输出端Q₀～Q₉分别接入各脉冲展宽电路的信号输入端，该脉冲展宽电路为一阻容积分、整形网络，其相应输出端分别接入多路信号调制器(4)中各信号输入端，该输出端Q₀～Q₉又分别接入扫描波产生器(5)的各信号输入端；多路信号调制器(4)由三个四或非门集成电路IC₄、IC₅、IC₆构成，相应信号输入端与脉宽调节器(3)及多路时序信号产生器(2)的输出相接，输出端分别与驱动器组(7)中各驱动器信号输入端相接；驱动器组(7)中各驱动器均由复合三极管放大变压器耦合输出电路组成，其相应输出端与一组霓虹灯管(9)相接；扫描波产生器(5)为一组阻容积分电路，其相应信号输入端与多路时序信号产生器(2)的输出端相接，其输出信号一部分输至平衡调幅器(6)，一部分直接接至一驱动器组(8)；平衡调幅器(6)为一双T电阻对称网络，其输入端接至扫描波产生器(5)的信号输出端，其输出端接至驱动器组(8)的相应驱动器输入端；驱动器组(8)前级为二级三极管复合放大、三极管跟随输出电路，后级为三极管复合放大，变压器耦合输出电路，其信号输入端接入平衡调幅器(6)的信号输出端或直接接入扫描波产生器(5)的信号输出端，其信号输出端接至另一霓虹灯组(10)。

2、根据权利要求1所述之低压霓虹灯，其特征在于所述之控制电路中，其脉宽调节器上设有一转换开关（20），其主刀与单稳态触发器IC₃中的外接电阻R₃、电容C₂的串联支路中的电容C₂相接，其一个触点与IC₃的1脚相接，另一触点与扫描波产生器（5）中的一积分电路的信号输出端（11）相接。

3、根据权利要求1所述之低压霓虹灯，其特征在于所述之霓虹灯管的二端均设有一个灯头，各有一电极二端直接固定于灯管的玻璃管内和灯头上，在其玻璃管的外导电层上二端均设有与之用导电胶粘连的卡环，作第二电极。

4、根据权利要求1所述之低压霓虹灯，其特征在于所述之霓虹灯管，其玻璃管内壁上涂有一层呈螺旋状的荧光粉，该层荧光粉由红兰、绿或黄、粉红、紫三色荧光粉按不同的排列方式依次涂敷

5、根据权利要求1所述之低压霓虹灯，其特征在于所述之霓虹灯管，其玻璃管内壁上涂有一层沿玻璃管纵向间隔排列的荧光粉，且荧光粉的颜色为红、绿、兰、黄、粉红、白、橙六种颜色按不同的排列方式依次涂敷。

6、根据权利要求1所述之低压霓虹灯，其特征在于所述之霓虹灯管，其玻璃管内壁上涂有一层沿玻璃管轴向间隔排列的园环状荧光粉，且荧光粉的每一环由红、兰、绿三种颜色荧光粉按一定的排列方式依次涂敷。

7、根据权利要求1所述之低压霓虹灯，其特征在于所述之霓虹灯管其玻璃灯管与灯头的连接放射状排列，在各支灯管的内壁上均涂有荧光粉，且荧光粉采用红、绿、兰、黄、粉红、紫、白六种颜色按照一定的排列方式分别涂于各支玻璃灯管的内壁上。

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