TWM463958U - 聲頻控制ｌｅｄ晶片組發光色彩裝置 - Google Patents

聲頻控制ｌｅｄ晶片組發光色彩裝置 Download PDF

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TWM463958U
TWM463958U TW102203189U TW102203189U TWM463958U TW M463958 U TWM463958 U TW M463958U TW 102203189 U TW102203189 U TW 102203189U TW 102203189 U TW102203189 U TW 102203189U TW M463958 U TWM463958 U TW M463958U
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led
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Min-Chuan Lin
An-Chi Lin
Yu-Li Chang
Chen-Hao Chen
Yi-Shiou Chiu
Fu-Hsueh Wu
Yu-Cheng Syu
Ying-An Su
Xuan-De Yang
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Mei Ann Technology Co Ltd
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Description

聲頻控制LED晶片組發光色彩裝置
本創作係有關於一種使用聲音頻率控制發光二極體(LED：light emitting device)晶片組發光色彩的裝置。將接收到的語音或音樂之頻譜由低至高分成多段，每一段用來控制不同色彩之LED晶片之發光強度，使其混光成一特定色彩以呈現對應之語音情緒或音樂情境，而達成一種使用聲音頻率控制LED晶片組發光色彩的裝置。
市面上出現了一種具LED發光之喇叭，隨著音樂的響度變化，不同色彩LED晶片的光亮度隨著同步增減，或隨著音樂的節拍變化，LED晶片發光的閃爍頻率跟著同步增減。市面上也出現了許多具LED與水舞兩種效果之喇叭，除了LED晶片之同步響應外，以馬達來噴水，水柱的高度與噴射頻率與音樂的音量與節拍作同步的響應。
本創作係有關於一種語音情緒或音樂情境控制之LED燈，可利用音樂的頻譜來控制不同色彩的LED晶片混光來呈現語音情緒或音樂情境。
LED晶片組發光色彩的控制有兩種型態。
其一：即時頻譜控制型。即時配合語音或音樂的頻譜變化同步控制LED晶片組發光的色彩。
其二：事先定義情緒型。可自行設定喜、怒、哀、樂等情緒或情境所代表的色彩，並建立一對照表。再選擇某一首歌，以固定時間間隔(例如20秒)來分割音樂，再分析該段音樂所代表的情緒或情境。等音樂播放時，依所分析之情緒或情境變動來控制LED晶片組發光的色彩。
第1圖。
101‧‧‧音源
102‧‧‧濾波器
103‧‧‧振幅與節拍偵測器
104‧‧‧脈波調變訊號產生器
105‧‧‧混色控制器
106‧‧‧LED驅動器
107‧‧‧LED晶片組
第2圖
200‧‧‧音樂播放器
201-1‧‧‧左音源線
201-2‧‧‧右音源線
202‧‧‧左分波器
203‧‧‧右分波器
204‧‧‧左喇叭
205‧‧‧訊號加總器
206‧‧‧右喇叭
207‧‧‧低通濾波器
208‧‧‧振幅與節拍偵測器
209‧‧‧高通濾波器
210‧‧‧低頻振幅與節拍檢測器
211‧‧‧中頻振幅與節拍檢測器
212‧‧‧高頻振幅與節拍檢測器
213-1‧‧‧脈波調變訊號產生器
213-2‧‧‧脈波調變訊號產生器
213-3‧‧‧脈波調變訊號產生器
214-1‧‧‧電晶體開關
214-2‧‧‧電晶體開關
214-3‧‧‧電晶體開關
215‧‧‧LED晶片組
215-1‧‧‧色彩一LED晶片
215-2‧‧‧色彩二LED晶片
215-3‧‧‧色彩二LED晶片
第3圖
300‧‧‧音樂播放器
301-1‧‧‧左音源線
301-2‧‧‧右音源線
302‧‧‧左分波器
303‧‧‧右分波器
304‧‧‧左喇叭
305‧‧‧訊號加總器
306‧‧‧右喇叭
307‧‧‧振幅與節拍偵測器
308‧‧‧脈波調變訊號產生器
309‧‧‧數位控制器
310‧‧‧記憶體
311-1‧‧‧電晶體開關
311-2‧‧‧電晶體開關
311-3‧‧‧電晶體開關
312‧‧‧LED晶片組
312-1‧‧‧色彩一LED晶片
312-2‧‧‧色彩二LED晶片
312-3‧‧‧色彩二LED晶片
第4圖
400‧‧‧音樂播放器
401-1‧‧‧左音源線
401-2‧‧‧右音源線
402‧‧‧左分波器
403‧‧‧右分波器
404‧‧‧左喇叭
405‧‧‧訊號加總器
406‧‧‧右喇叭
407‧‧‧低通濾波器
408‧‧‧振幅與節拍偵測器
409‧‧‧高通濾波器
410‧‧‧低頻振幅與節拍檢測器
411‧‧‧中頻振幅與節拍檢測器
412‧‧‧高頻振幅與節拍檢測器
413-1‧‧‧脈波調變訊號產生器
413-2‧‧‧脈波調變訊號產生器
413-3‧‧‧脈波調變訊號產生器
414-1‧‧‧電晶體開關
414-2‧‧‧電晶體開關
414-3‧‧‧電晶體開關
415‧‧‧LED晶片組
415-1‧‧‧色彩一LED晶片
415-2‧‧‧色彩二LED晶片
415-3‧‧‧色彩二LED晶片
第5圖
A‧‧‧振幅
D‧‧‧工作週期
T‧‧‧脈波週期
第1圖 係本創作之裝置結構圖。
第2圖 LED晶片組發光色彩為即時頻譜控制型
第3圖 LED晶片組發光色彩為事先定義情緒型
第4圖 LED晶片組發光色彩隨語音之頻譜即時控制型
第5圖 脈波調變訊號的三個特徵參數：振幅A、工作週期D與脈波週期T
本創作係有關於一種語音情緒或音樂情境控制之LED燈，參照圖1，可以包括音源101，濾波器102，振幅與節拍檢測器103、脈波調變訊號產生器104、混色控制器105、LED驅動電路106與LED晶片組107。音源訊號101可能是麥克風或音樂播放器，產生的語音或音樂訊號，經濾波器102後至少可分離產生高中低頻三個頻段的語音或音樂訊號。振幅與節拍檢測器103可分別檢測出個別頻段的振幅與節拍，此資訊可用來作為脈波調變訊號產生器104之工作週期與脈波週期參照用。混色控制器105可根據語音或音樂訊號之頻譜來決定LED晶片組107的發光顏色，主要的手段是透過 脈波調變訊號產生器104所輸出之脈波調變訊號振幅的微調來達成。LED驅動電路106可以是電晶體開關電路或LED驅動IC。
本創作係有關於一種語音情緒或音樂情境控制之LED燈，可以用在具LED發光效果之喇叭或隨語音響應發光之LED。用在具LED發光效果之喇叭時，本裝置通常插接在一般音樂播放器與喇叭之間，並可與喇叭作整合造型設計。用在隨語音響應發光之LED時，本裝置通常插接在麥克風與LED晶片組之間。本裝置的實際應用，在由語音或音樂的頻譜來控制LED晶片組發光的色彩的同時，通常也由語音或音樂的音量來控制LED晶片發光的強弱，以及由語音或音樂的節拍來控制LED晶片發光的閃爍頻率。
用在具LED發光效果之喇叭時，LED晶片組發光色彩的控制有兩種型態：即時頻譜控制型與事先定義情緒型。
即時頻譜控制型之具LED發光效果之喇叭，隨著音樂之音量、節拍與頻率即時控制LED晶片組之發光亮度、閃爍頻率與色彩。由音樂的音量來控制LED晶片組發光的強弱、由音樂的節拍來控制LED晶片組發光的閃爍頻率、以及由音樂的頻譜來控制LED晶片組發光的色彩。
參照圖2，將音樂播放器200原接至左喇叭204之左音源線201-1，改連接至左分波器202，再將訊號分三道個別接至左喇叭204、低通濾波器207與訊號加總器205。低通濾波器207將濾出的低頻訊號傳給後端的低頻振幅與節拍檢測器210，檢測出來的振幅用來調整後端可調週期脈波調變(PWM：Pulse Width Modulation)訊號產生器213-1所產生的脈波調變訊號之工作週期(duty cycle)。振幅愈大，工作週期愈大。低頻振幅與節拍檢 測器210檢測出來的節拍用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器213-1所產生的脈波調變訊號之週期。可調週期脈波調變訊號產生器213-1產生的脈波調變訊號用來觸發後端的電晶體開關214-1。電晶體開關214-1用來點滅LED晶片組215中之色彩一LED晶片215-1。
將音樂播放器200原接至右喇叭206之右音源線201-2，改連接至右分波器203，再將訊號分三道個別接至右喇叭206、高通濾波器209與訊號加總器205。高通濾波器209將濾出的高頻訊號傳給後端的高頻振幅與節拍檢測器212，檢測出來的振幅用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器213-3所產生的脈波調變訊號之工作週期(duty cycle)。振幅愈大，工作週期愈大。高頻振幅與節拍檢測器212檢測出來的節拍用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器213-3所產生的脈波調變訊號之週期。可調週期脈波調變訊號產生器213-3產生的脈波調變訊號用來觸發後端的電晶體開關214-3。電晶體開關214-3用來點滅LED晶片組215中之色彩-LED晶片215-3。
訊號加總器205將來自左分波器202與右分波器203的訊號加總後傳至後端的中頻帶通濾波器208。中頻帶通濾波器208將濾出的中頻訊號傳給後端的中頻振幅與節拍檢測器211，檢測出來的振幅用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器213-2所產生的脈波調變訊號之工作週期(duty cycle)。振幅愈大，工作週期愈大。中頻振幅與節拍檢測器211檢測出來的節拍用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器213-2所產生的脈波調變訊號之週期。可調週期脈波調變訊號產生器213-2產生的脈波調變訊號用來觸發後端的電晶體開關214-2。電晶體開關214-2用來點滅LED晶片組215中之 色彩一LED晶片215-2。
事先定義情緒型之具LED發光效果之喇叭，LED晶片組發光色彩的控制型態，為預先儲存不同色彩發光的順序，再由控制器讀取記憶體中發光順序的程序，接著依序輸出控制LED晶片組之發光色彩。由一群人事先定義用什麼色彩來對應音樂情境。先討論並定義喜、怒、哀、樂等情境與LED晶片發光色彩的對照表，再擇某一首歌，以固定時間間隔(例如20秒)，來分析該段音樂所代表的情境，並建立對應的色彩表。例如：時段0至△t，LED晶片組發光呈現紅色，時段△t至2△t，LED晶片組發光呈現黃色，時段2△t至3△t，LED晶片組發光呈現綠色，...等等，以此類推。等音樂播放時，再由控制器從記憶體中讀取色彩表，並依序控制LED晶片組發光色彩。
參照圖3，將音樂播放器300原接至左喇叭304之左音源線301-1，改連接至左分波器302，再將訊號分二道個別接至左喇叭304與訊號加總器305。將音樂播放器300原接至右喇叭306之右音源線301-2，改連接至右分波器303，再將訊號分二道個別接至右喇叭306與訊號加總器305。訊號加總器305將來自左分波器302與右分波器303的訊號加總後傳至後端的振幅與節拍檢測器307，檢測出來的振幅用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器308所產生的脈波調變訊號之工作週期(duty cycle)。振幅愈大，工作週期愈大。振幅與節拍檢測器307檢測出來的節拍用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器308所產生的脈波調變訊號之週期。可調週期脈波調變訊號產生器308產生的脈波調變訊號輸入給數位控制器309，數位控制器309將其複製成三組。數位控制器309讀取記憶體310中的發光順序的程序，產生 混光所需之三組參數，再用來分別調變此三組脈波調變訊號之個別振幅，使其分別用來驅動電晶體開關311-1，電晶體開關311-2與電晶體開關311-3。電晶體開關311-1用來點滅LED晶片組312中之色彩一LED晶片312-1。電晶體開關311-2用來點滅LED晶片組312中之色彩一LED晶片312-2。電晶體開關311-3用來點滅LED晶片組312中之色彩一LED晶片312-3。
參照圖4，用在隨語音響應發光之LED時，本裝置通常插接在麥克風與LED晶片組之間。將訊號放大器401接在一般麥克風400之後，語音經過緩衝與放大之後再複製成三部份，一部份送至低通濾波器402，一部份送至中頻帶通濾波器403，一部份送至高低通濾波器404。
低通濾波器402將濾出的低頻訊號傳給後端的低頻振幅與節拍檢測器405，檢測出來的振幅用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器408-1所產生的脈波調變訊號之工作週期(duty cycle)。振幅愈大，工作週期愈大。低頻振幅與節拍檢測器405檢測出來的節拍用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器408-1所產生的脈波調變訊號之週期。可調週期脈波調變訊號產生器408-1產生的脈波調變訊號用來觸發後端的電晶體開關409-1。電晶體開關409-1用來點滅LED晶片組410中之色彩一LED晶片410-1。
中頻帶通濾波器403將濾出的低頻訊號傳給後端的低頻振幅與節拍檢測器406，檢測出來的振幅用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器408-2所產生的脈波調變訊號之工作週期(duty cycle)。振幅愈大，工作週期愈大。低頻振幅與節拍檢測器406檢測出來的節拍用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器408-2所產生的脈波調變訊號之週期。可調週期脈波調變訊號產生器408-2產生的脈波調變訊號用來觸發後端的電晶體開關 409-2。電晶體開關409-2用來點滅LED晶片組410中之色彩一LED晶片410-2。
高低通濾波器404將濾出的低頻訊號傳給後端的低頻振幅與節拍檢測器405，檢測出來的振幅用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器408-3所產生的脈波調變訊號之工作週期(duty cycle)。振幅愈大，工作週期愈大。低頻振幅與節拍檢測器405檢測出來的節拍用來調整後端可調週期脈波調變訊號產生器408-3所產生的脈波調變訊號之週期。可調週期脈波調變訊號產生器408-3產生的脈波調變訊號用來觸發後端的電晶體開關409-3。電晶體開關409-3用來點滅LED晶片組410中之色彩一LED晶片410-3。
即時頻譜控制型之具LED發光效果之喇叭，參照圖1。可以假設LED晶片組114中之色彩一LED晶片114-1為藍色，LED晶片組114中之色彩一LED晶片114-2為綠色，LED晶片組114中之色彩一LED晶片114-1為紅色。當由音樂的音量來控制LED晶片發光的強弱時，不管是紅色、綠色或藍色LED晶片，當音樂音量變大時，LED晶片發光亮度就增強；不管是紅色、綠色或藍色LED晶片，當音樂音量變小時，LED晶片發光亮度就變弱。由音樂的節拍來控制LED晶片發光的閃爍頻率：當音樂的節拍變快時，不管音量，不管那種色彩之LED晶片，一律加快其閃光頻率；音樂的節拍變慢時，不管音量，那種色彩之LED晶片，一律減緩閃光頻率。當由音樂的頻譜來控制LED晶片組發光的色彩時，高頻音時藍色LED晶片發光弱、綠色LED晶片發光中等、紅色LED晶片發光強；中頻音時藍色LED晶片發光弱、綠色LED晶片發光強、紅色LED晶片發光弱；低頻音時藍色LED晶 片發光強、綠色LED晶片發光中等、紅色LED晶片發光弱。
參照圖5，一般脈波調變訊號有三個特徵參數：振幅A、工作週期D與脈波週期T。本創作使用脈波調變訊號之工作週期D來反應語音或音樂的音量，以脈波週期T來反應語音或音樂的節拍，以個別脈波調變訊號之振幅A來微調各LED晶片之發光強度以調配出所要的顏色。
101‧‧‧音源
102‧‧‧濾波器
103‧‧‧振幅與節拍偵測器
104‧‧‧脈波調變訊號產生器
105‧‧‧混色控制器
106‧‧‧LED驅動器
107‧‧‧LED晶片組

Claims (8)

  1. 一種使用聲音頻率控制發光二極體晶片組發光色彩的裝置，包括；一音源，產生語音或音樂電訊號；一濾波器，將該音源所產之電訊號，分離產生高低多個頻段的語音或音樂訊號；一振幅與節拍檢測器，可分別檢測出該濾波器產生之個別頻段語音或音樂訊號之振幅與節拍；一脈波調變訊號產生器，根據該振幅與節拍檢測器所偵測之個別頻段語音或音樂訊號之振幅與節拍；一LED晶片組，多顆LED晶片組成發光可調配出所需色彩；一混色控制器，根據語音或音樂訊號之頻譜來決定該LED晶片組之發光色彩；以及一LED驅動電路，接受來自該脈波調變訊號產生器所提供之脈衝訊號，提供電流給該LED晶片組中各LED晶片發光所需電流並作開關動作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之使用聲音頻率控制發光二極體晶片組發光色彩的裝置，其中該音源，可以是麥克風或音樂播放器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之使用聲音頻率控制發光二極體晶片組發光色彩的裝置，其中該濾波器，至少可分離產生高中低頻三個頻段的語音或音樂訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之使用聲音頻率控制發光二極體晶片組發光色彩的裝置，其中該振幅與節拍檢測器至少可分別檢測高中低頻三個頻段的語音或音樂訊號之振幅與節拍，以提供作為該脈波調變訊號產生器 所產生個別脈波調變訊號之工作週期與脈波週期。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之使用聲音頻率控制發光二極體晶片組發光色彩的裝置，其中該脈波調變訊號產生器至少提供高中低頻三個頻段的脈波調變訊號，其工作週期與脈波週期由個別該振幅與節拍檢測器所檢測出的振幅與節拍來決定，而其振幅則由該混色控制器來決定。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之使用聲音頻率控制發光二極體晶片組發光色彩的裝置，其中該LED晶片組可由紅色、綠色與藍色三種LED晶片構成。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之使用聲音頻率控制發光二極體晶片組發光色彩的裝置，其中該混色控制器可以由記憶體與數位控制器組成，由記憶體儲存該LED晶片組發光色彩的順序資料，再由數位控制器讀取並用來微調該脈波調變訊號產生器所輸出之個別頻段脈波調變訊號之振幅來達成，該混色控制器也可以由該濾波器分離成高低多個頻段濾波器，搭配對應該振幅與節拍檢測器分離成高低多個頻段振幅與節拍檢測器來達成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述使用聲音頻率控制發光二極體晶片組發光色彩的裝置，其中該LED驅動電路可以是電晶體開關電路或LED驅動積體電路。
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