CN2520091Y - 智能组合万色彩虹灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发光二极管组件灯,这种智能组合万色彩虹灯由发光二极管、单片机、可控恒流开关接口、整流电源、套环、引线电极组成,可在交流或直流低压工业电源直接使用。单片机控制通过发光二极管恒流通断占空比,分别使红、绿、蓝三色发光二极管组处于通或断状态,实现颜色变化、亮度变化、显示速度变化、闪亮方式等各种控制;每开一次机,组件灯依次自动改变一种显示方式,组件灯具有多个输入或串行通讯选择显示方式。

Description

智能组合万色彩虹灯

该实用新型所属的技术领域是一种发光二极管组合发光灯，属于电子器件组件类。本发明涉及一种由单片机控制恒流驱动红、绿、蓝3种高亮度发光二极管组的色彩变化显示灯，用于广告橱窗、泳池、浴缸、照明灯具等需彩光装饰照明的场合。

传统方法用普通灯泡、电机带动的颜色轮、颜色透镜、滤光器或其他易损坏的运动部件产生彩色光，此类方法会产生的发热量大、低的发光强度和经常维修等许多缺点。发光二极管使用寿命长：在正常使用条件下具有11.4年(100,000小时)使用寿命，是一般的1200-2000小时的灯泡使用寿命的50倍；采用固体发光器件完全是安静操作；几乎不用维修：省电，工作时几乎不发热，发光效率高。

在现有市场的发光二极管灯的色彩变化应用中，采用专用集成电路驱动发光二极管，发光二极管色彩变化比较简单，如连续闪烁一段时间后，一直发光或熄灭；在一个具有多个发光二极管显示灯的系统中，更不能实现各种模式同步显示和其他方式的显示。在电路结构上，采用发光二极管引出串接一个电阻限流，其一是对发光二极管的工作电压均匀性要求比较高，其二是在设计和制造中控制该限流电阻降低过压，对电源电压要求比较高，电源电压的变化直接影响通过发光二极管的电流和发光二极管的亮度，需要在稳压的条件下工作，不适合直接使用工业电源工作。

该实用新型采用单片机程序直接控制红、绿、蓝三色固体发光二极管组发光技术，完全改变色彩变化比较简单显示方式，可不用彩色轮或滤光器，完全是安静操作；可产生丰富的色彩变化；结构紧凑、低功耗、小发热量、无紫外线发射；超长寿命；采用单片机控制通过发光二极管恒流通断占空比的脉宽调节灰度技术，可以方便实现各种动态彩色变化效果(产生五彩缤纷的、跳跃的、变色的连续或间断的彩色闪亮，产生颜色交替变化，彩虹颜色变化，随机颜色显示)，可以实现各种颜色变化、亮度变化、显示速度变化、闪亮方式等各种控制。具有多种显示模式，采用按键输入可依次改变显示方式；具有多个输入端可固定连接选择显示方式；在具有多个智能组合万色彩虹灯的系统中，可采用用主机(微机、单片机)与多个各智能组合万色彩虹灯的串行通讯端相连，实现各种模式同步显示和其他方式的显示。

采用单片机程序控制，为每种彩色产生256种色调。每种颜色占用8个信息位，总共需要24位。这3种颜色都产生全部256种可能变化的组合，可获得16.7百万种彩色色调。其亮度高，显示内容多样，显示方式丰富，故障少，能耗低，使用寿命长，性能价格比高。

发光二极管采用三极管恒流恒流驱动电路，可适应LED电压不一致的影响。在允许发光二极管供电电压和三极管功耗的情况下，可方便选择LED数量。恒流驱动方式解决了各个发光二极管管芯内阻不一致造成恒压驱动时通过的电流不一致的缺陷，使显示色彩一致性更臻完美，色彩鲜艳，便于实现真正意义上的256级灰度。采用硅NPN三极管基极发射极的0.6V电压左右比较高的电压确定恒流大小，有利于减少温度变化对恒流的影响。

附图的图面说明：

1、图1是智能组合万色彩虹灯框图：

一种智能组合万色彩虹灯，其特征在于它由发光二极管组[6、7、8]、单片机系统[2]、可控恒流开关接口[3、4、5]、多个选择输入和串行通讯端[1]、套环[10]、引线电极[11、12]、整流电源[9]组成，套环[10]套于2个引线电极[11、12]上。

智能组合万色彩虹灯结构是由发光二极管组显示板和电路板2块板组合而成一件发光二极管组显示组件；红[6]、绿[7]、蓝[8]发光二极管组仅安装在显示板上，其他部件均安装在电路板上；电路板通过4个插针连接头分别接入显示板的发光二极管组共阳极、红[6]、绿[7]、蓝[8]发光二极管组，插针焊接连接使显示板和电路板机械上组合成一体；通过与灯座相配合的2个引线电极[11]、[12]接入电源。交流电源输入通过整流电源[9]部件后取得直流电供系统工作。该智能组合万色彩虹灯可在交直流电源下工作，一般采用20V以下的安全低压工业交流或直流电源供电，采用变压器可在220V等工业用电电压下使用。不仅具有结构简单，节能高效，工作稳定可靠，同时具有安全实用，使用灵活方便，体积小，产生热量不大等优点。

单片机系统[2]程序控制通过发光二极管恒流通断的占空比的脉宽调节灰度技术，改变通过发光二极管组[6](或[7]、[8])的平均电流，实现了真正意义上的256级灰度。为每种彩色产生256种色调。每种颜色占用8个信息位，总共需要24位。这3种颜色都产生全部256种可能变化的组合，可获得16.7百万种彩色色调。单片机系统[2]具有多个选择输入和串行通讯端[1]，采用按键输入可依次改变显示方式；具有多个输入端可固定连接选择显示方式。在具有多个智能组合万色彩虹灯的系统中，可采用用主机与多个各智能组合万色彩虹灯的串行通讯端相连，实现各种模式同步显示和其他方式的显示。智能组合万色彩虹灯中使用的单片机系统[2]应具有上电复位、看门狗、EEPROM的RAM和单片机的功能，以确保工作可靠。

2、图2是可控恒流开关接口图

可控恒流开关接口的功能是把单片机的输出高低电平转换成可通、断恒流源，接通恒流源可点亮发光二极管组，关断恒流源可使发光二极管组熄灭。智能组合万色彩虹灯有3个结构相同的可控恒流开关接口[3、4、5]，采用可通、断的三极管恒流电路。

单片机系统[2]的3个输出分别接可控恒流开关接口[3、4、5]，每个可控恒流开关接口由限流电阻[13](或[18]、[23])接到三极管[14](或[19]、[24])基极，2个硅NPN三极管[14、15](或[19、20]、[24、25])基极发射极正向串联用做稳压管，稳压管[15](或[20]、[25])发射极接参考地端[28]，限流电阻[13](或[18]、[23])再接到硅NPN驱动三极管[16](或[21]、[26])的基极，驱动三极管[16](或[21]、[26])的发射极通过电阻[17](或[22]、[27])接到参考地端[28]；三极管[16](或[21]、[26])集电极接发光二极管组[6](或[7]、[8])的共阴极；发光二极管组[6](或[7]、[8])的共阳极接整流电源[9]输出直流的正极，整流电源[9]输出直流的负极接参考地端[28]。单片机系统[2]的输出为低电平时，低于硅NPN驱动三极管[16](或[21]、[26])的基极发射极的工作电压，三极管恒流电路断开；单片机系统[2]的输出为高电平时，高于硅NPN驱动三极管[16](或[21]、[26])的基极发射极的工作电压，三极管恒流电路接通。整流电源[9]采用全波桥式整流和电容滤波输出直流电压供电工作，直流电压供电具有工作无频闪现象、亮度稳定、电能利用率高等优点。

图2中，2个硅三极管基极发射极串联用做稳压管[14、15](或[19、20]、[24、25])的电压比硅NPN驱动三极管[16](或[21]、[26])基极发射极的电压高0.6V左右，采用0.6V比较高的电压，有利于减少温度变化对恒流的影响和降低成本，通过硅NPN三极管[16](或[21]、[26])的恒流电流等于0.6V除以电阻[17](或[22]、[27])。

可控恒流开关接口驱动发光二极管组，红、绿、蓝发光二极管组可以分别由若干组串联的发光二极管单灯组成，在允许的发光二极管组供电电压和三极管功耗的情况下，可自由选择LED数量。

3、图3是具于30个发光二极管的显示板和它与电路板的连接方式

在采用12V交流电压或16V直流电压的电源时，发光二极管组显示板上安装有30个发光二极管，其中10个红发光二极管、9个绿发光二极管、9个蓝发光二极管。红、绿、蓝发光二极管工作电压不同采用不同的连接：5个红发光二极管串联为1串，2串并联连接，组成红发光二极管组(图1的[6])；3个绿发光二极管串联为1串，3串并联连接，组成绿发光二极管组(图1的[7])；3个蓝发光二极管串联为1串，3串并联连接，组成蓝发光二极管组(图1的[8])。红、绿、蓝发光二极管组的公共阳极连在一起，通过插针[29]接到整流电源[9]输出直流的正极；红发光二极管组的公共阴极通过插针[30]接到硅NPN驱动三极管[16]集电极；绿发光二极管组的公共阴极通过插针[31]接到硅NPN驱动三极管[21]集电极；蓝发光二极管组的公共阴极通过插针[32]接到硅NPN驱动三极管[26]集电极。

发光二极管组显示板上，采用较多的发光二极管，既可提高亮度；又可使红、绿和蓝色发光二极管分别对称、均匀地分布在的圆周，以此法组合的变色灯混色均匀。

4、图4是具于10个发光二极管的显示板和它与电路板的连接方式

在采用12V交流电压或16V直流电压的电源时，发光二极管组显示板上安装有10个发光二极管，其中4个红发光二极管、3个绿发光二极管、3个蓝发光二极管。红、绿、蓝发光二极管工作电压不同采用不同的连接：4个红发光二极管串联为1串，组成红发光二极管组(图1的[6])；3个绿发光二极管串联为1串，组成绿发光二极管组(图1的[7])；3个蓝发光二极管串联为1串，组成蓝发光二极管组(图1的[8])。红、绿、蓝发光二极管组的公共阳极连在一起，通过插针[29]接到整流电源[9]输出直流的正极；红发光二极管组的公共阴极通过插针[30]接到硅NPN驱动三极管[16]集电极；绿发光二极管组的公共阴极通过插针[31]接到硅NPN驱动三极管[21]集电极；蓝发光二极管组的公共阴极通过插针[32]接到硅NPN驱动三极管[26]集电极。

Claims (8)

1、一种智能组合万色彩虹灯，其特征在于它由发光二极管组[6、7、8]、单片机系统[2]、可控恒流开关接口[3、4、5]、整流电源[9]、多个选择输入和串行通讯端[1]、套环[10]、引线电极[11、12]组成，套环[10]套于2个引线电极[11、12]上。

2、权利要求1所述的智能组合万色彩虹灯，其特征在于发光二极管组的可控恒流开关接口[3、4、5]采用三极管恒流电路，单片机系统[2]的3个输出分别接可控恒流开关接口[3、4、5]，每个可控恒流开关接口由限流电阻[13](或[18]、[23])接到三极管[14](或[19]、[24])基极，2个硅NPN三极管[14、15](或[19、20]、[24、25])基极发射极正向串联用做稳压管，稳压管[15](或[20]、[25])发射极接参考地端[28]，限流电阻[13](或[18]、[23])再接到硅NPN驱动三极管[16](或[21]、[26])的基极，驱动三极管[16](或[21]、[26])的发射极通过电阻[17](或[22]、[27])接到参考地端[28]；三极管[16](或[21]、[26])集电极接发光二极管组[6](或[7]、[8])的共阴极；发光二极管组[6](或[7]、[8])的共阳极接整流电源[9]输出直流的正极，整流电源[9]输出直流的负极接参考地端[28]。

3、权利要求1所述的智能组合万色彩虹灯，其特征在于2个硅三极管基极发射极串联用做稳压管[14、15](或[19、20]、[24、25])的电压比硅NPN驱动三极管[16](或[21]、[26])基极发射极的电压高1个硅三极管基极发射极电压0.6V左右，电路简单；采用0.6V比较高的电压，有利于减少温度变化对恒流的影响和降低成本，通过硅NPN三极管[16](或[21]、[26])的恒流电流等于0.6V除于电阻[17](或[22]、[27])。

4、权利要求1所述的智能组合万色彩虹灯，其特征在于采用单片机系统[2]程序控制的脉宽调节灰度技术，改变通过发光二极管组[6](或[7]、[8])的平均电流，实现了真正意义上的256级灰度。为每种彩色产生256种色调。每种颜色占用8个信息位，总共需要24位。这3种颜色都产生全部256种可能变化的组合，可获得16.7百万种彩色色调。

5、权利要求1所述的智能组合万色彩虹灯，其特征在于采用单片机系统[2]具有多个选择输入和串行通讯端[1]，按键输入可依次改变显示方式；具有多个输入端可固定连接选择显示方式；在具有多个智能组合万色彩虹灯的系统中，可采用主机与多个各智能组合万色彩虹灯串行通讯端相连，实现各种模式同步显示和其他方式的显示。

6、权利要求1所述的智能组合万色彩虹灯，其特征在于由发光二极管组显示板和电路板2块板组合而成一件显示组件灯；红[6]、绿[7]、蓝[8]发光二极管组安装在显示板上，其他部件均安装在电路板上；电路板通过插针[29]、插针[30]、插针[31]、插针[32]4个连接头分别接入显示板的发光二极管组共阳极、红[6]、绿[7]、蓝[8]发光二极管组阴极，插针焊接连接使显示板和电路板机械上组合成一体；通过与灯座相配合的2个引线电极[11]、[12]接到不稳压的交流或直流安全低压工业电源。

7、权利要求1所述的智能组合万色彩虹灯，其特征在于单片机系统[2]应具有上电复位、看门狗、EEPROM的RAM和单片机的功能。

8、权利要求1所述的智能组合万色彩虹灯，其特征在于可控恒流开关接口驱动发光二极管组，红、绿、蓝发光二极管组可以分别由若干组串联的发光二极管单灯组成，在允许的发光二极管组供电电压和三极管功耗的情况下，可自由选择LED数量。

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