專利名稱：一種大功率呼吸燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種呼吸燈裝置，特別是采用了多個LED作為光源，通過控制LED的發(fā) 光數(shù)量實現(xiàn)呼吸式亮暗漸變過程的大功率呼吸燈。
背景技術(shù)：
呼吸燈是一種特殊的燈具，其燈光亮度由暗到亮，再由亮到暗逐漸變化，感覺像是 在呼吸。由于其特殊的視覺效果，廣泛用于各種裝飾裝潢場合中，如舞臺燈光、城市夜間照 明、汽車燈具、消費電子等。呼吸燈的亮度變化主要是通過控制呼吸燈具的電流來實現(xiàn)的。 現(xiàn)有的控制方式有兩種，一種是模擬式的，即控制流過燈具的電流從零連續(xù)遞增到某一最 大值，此過程中，燈具亮度逐漸增大，直至發(fā)光度最高；然后再控制電流從此最大值連續(xù)降 到零，燈具亮度逐漸變暗，直至熄滅；這種控制方式下的呼吸燈，電流連續(xù)變化，從而亮度也 連續(xù)均勻變化，但變化的電流控制方式只適用于小功率呼吸燈。另一種控制方式是采用脈 沖寬度調(diào)制(PWM)方式實現(xiàn)的，即數(shù)字方式。采用一系列等幅值，脈沖寬度變化的矩形波控 制燈的亮滅，脈沖寬度較窄時，燈的亮度很低，相反，則亮度很高。因為人的眼睛存在視覺滯 留現(xiàn)象，所以看到的效果是燈的亮暗變化過程，是連續(xù)緩慢的過程。由于電力電子器件技術(shù) 的發(fā)展，這種PWM方式非常適合于驅(qū)動大功率半導(dǎo)體電力電子器件，能夠很方便地驅(qū)動大 功率燈具，實現(xiàn)呼吸燈控制。其缺點是產(chǎn)生這種可變脈沖寬度的矩形波比較復(fù)雜，往往需要 用可編程復(fù)雜器件實現(xiàn)。隨著半導(dǎo)體電子技術(shù)的發(fā)展，LED以其優(yōu)越的性能廣泛應(yīng)用于各種照明場合。大 功率LED燈具往往由多個小功率LED組合而成，它們或并聯(lián)或串聯(lián)工作，每一個LED的性能 參數(shù)有所區(qū)別，這就給傳統(tǒng)的模擬式和數(shù)字式兩種控制方法帶來了一定的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種容易控制實現(xiàn)的大功率呼吸燈。這種呼吸 燈是由多個LED組合而成，不僅使用壽命長，可靠性高，易于制成大功率呼吸燈，控制不同 數(shù)量LED的亮滅即可實現(xiàn)漸變效果，而且克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，既簡單方便，又節(jié)能環(huán)保。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將大功率發(fā)光源“量子化”，即 用若干個小功率光源組合代替一個大功率發(fā)光源，每個小功率發(fā)光源稱為量子化光源，控 制小功率發(fā)光源的數(shù)量就可以控制發(fā)光亮度。因此，為了實現(xiàn)呼吸效果，依次點亮每一個小 功率發(fā)光源，再按相反的順序依次熄滅小功率發(fā)光源。為了實現(xiàn)上述技術(shù)方案，本發(fā)明呼吸燈由燈罩、組合光源、固定螺栓、控制驅(qū)動電 路板、安裝座、電源線組成，其特征在于，組合光源由若干個LED組成；LED分布于控制驅(qū)動 電路板上，每個LED獨立或分組連接到各自的驅(qū)動電路中；所述的控制驅(qū)動電路板包括控 制電路和驅(qū)動電路兩部分組成；控制驅(qū)動電路板由固定螺栓固定在安裝座上。一方面，多組 LED組合起來，實現(xiàn)光源的量子化過程，即方便形成較大功率的燈具；另一方面，通電后，控
3制電路控制LED依次亮起來，又按相反的順序熄滅，這就形成了呼吸式亮滅的效果。與模擬 式和數(shù)字式呼吸燈相比，本發(fā)明大功率呼吸燈的電流是一個連續(xù)階梯波。所述的控制電路由一個固定的邏輯時序發(fā)生器在時鐘脈沖的驅(qū)動下，輸出一系列 固定的邏輯序列，控制每組LED的亮滅狀態(tài)；調(diào)節(jié)時鐘脈沖頻率，改變亮滅變化快慢過程； 改變分組中的LED數(shù)量來調(diào)節(jié)呼吸燈的功率或顯示效果。所述的驅(qū)動電路包括限流電阻、三極管組成；控制相應(yīng)的三極管開通與關(guān)斷，限流 電阻限制流過LED的電流；調(diào)節(jié)限流電阻的阻值，改變每個LED的發(fā)光亮度。量子化控制過程中，LED的組數(shù)對應(yīng)于呼吸燈亮度變化次數(shù)，并且和分組開關(guān)數(shù)量 相同，LED數(shù)量一定的情況下，分組越多，亮度變換越平緩，相應(yīng)的分組控制開關(guān)也就越多。 改變組內(nèi)LED的數(shù)量，可以調(diào)節(jié)階梯型曲線的上升率。量子化控制方法適用于多LED組合 的呼吸燈，兼具模擬式和數(shù)字式控制特點，控制方法簡單，實現(xiàn)手段方便。本發(fā)明呼吸燈的功率由兩個方面決定量子化光源的功率及量子化光源的數(shù)量。 因此，可以從這兩個方面來調(diào)整呼吸燈的功率。例如，為了得到一個IW的呼吸燈，可以選擇 10個0. Iff的LED，也可以選擇20個0. 05W的LED。本發(fā)明大功率呼吸燈是由多個LED組合而成，不僅使用壽命長，可靠性高，節(jié)能環(huán) 保，易于制成大功率呼吸燈，控制不同數(shù)量LED的亮滅即可實現(xiàn)漸變效果，而且簡單方便。


下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明大功率呼吸燈作進一步詳細說明。圖1為本發(fā)明大功率呼吸燈的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為量子化光源組合排列示意圖。圖3為本發(fā)明光源控制電路原理圖。圖4為光源邏輯時序發(fā)生電路原理圖。圖5為光源控制邏輯時序圖。圖6為本發(fā)明呼吸燈工作時的電流波形圖。圖中1.燈罩2.組合光源3.控制驅(qū)動電路板4.固定螺栓5.安裝座6.電源線
具體實施例方式本實施例是一種大功率呼吸燈。參見圖1、圖2，本發(fā)明大功率呼吸燈的結(jié)構(gòu)和量子化光源組合排列結(jié)構(gòu)，包括燈 罩1、組合光源2、控制驅(qū)動電路板3、固定螺栓4、安裝座5、電源線6組成；控制驅(qū)動電路板 3由固定螺栓4固定在安裝座5上；組合光源2由若干個LED組成；LED分布于控制驅(qū)動電 路板上，每個LED獨立或分組連接到各自的驅(qū)動電路中。多組LED組合起來，實現(xiàn)光源的量 子化過程，即方便形成較大功率的燈具；在通電后，控制電路控制LED依次亮起來，又按相 反的順序熄滅，以此形成呼吸式亮滅的效果。與模擬式和數(shù)字式呼吸燈相比，本發(fā)明大功率 呼吸燈的電流是一個連續(xù)階梯波。以10個LED組成的組合光源為例，說明呼吸燈的工作原理。如圖3所示，將10個LED分8組連接到不同的驅(qū)動電路端口上，然后并聯(lián)到同一個電源上。呼吸燈的控制驅(qū)動電路主要由時序發(fā)生器、限流電阻、三極管組成。時序發(fā)生器 在時鐘脈沖的控制下，產(chǎn)生一系列固定的邏輯序列，控制相應(yīng)的三極管開通與關(guān)斷，限流電 阻限制流過LED的電流，調(diào)節(jié)限流電阻的阻值，即改變每個LED的發(fā)光亮度。如圖4所示，是一個典型的最多能夠驅(qū)動8組LED的時序發(fā)生電器電路原理圖。其 中輸入時鐘CLK是由555定時器、電阻R、電容C構(gòu)成多諧振蕩器提供的時鐘觸發(fā)脈沖，震蕩 周期可以通過改變電阻R的阻值調(diào)節(jié)，以改變呼吸燈亮滅變化頻率。兩個雙向同步移位寄 存器74LS194N級聯(lián)工作，構(gòu)成8位雙向同步移位寄存器，右移串行輸入端置1，左移串行輸 入端置0 ；8位移位寄存器的最低位和最高位同或，送入到T觸發(fā)器的輸入端，T觸發(fā)器兩個 極性相反的輸出端分別控制移位寄存器的工作方式端。當(dāng)輸出序列為00000000時，T觸發(fā) 器輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，從而使移位寄存器工作在右移工作模式下，在時鐘驅(qū)動下，從最低位依次 將“1”向右移動，并且最低位補“1”；當(dāng)輸出序列右移至11111111時，T觸發(fā)器的輸出狀態(tài) 再此翻轉(zhuǎn)，從而使移位寄存器工作在左移工作模式下，在時鐘驅(qū)動下，從最高位依次將“0” 向左移動，并且最高位補“0” ；直到回到初始序列00000000時，又開始右移。當(dāng)LED分組組數(shù)增加時，相應(yīng)的邏輯時序也會增多，邏輯時序電路只需按上述方 法增加74LS194N，并依次級聯(lián)，組成多位雙向移位寄存器，然后將最高位和最低位同或送入 T觸發(fā)器輸入端即可實現(xiàn)時序位數(shù)擴展。開通電源之后，時序發(fā)生器按照上面的邏輯發(fā)出控制序列，控制中心的LED發(fā)光， 然后依次控制外圈的LED發(fā)光，直到最外圈的所有LED都亮起來，此時呼吸燈達到最亮；之 后，控制電路又按相反的順序控制LED熄滅。這樣就形成了呼吸燈亮暗漸變的視覺效果。如 果每個LED亮的邏輯為“ 1 ”，滅的邏輯為“0”，則一個周期呼吸燈的控制邏輯時序圖和各種 時序下對應(yīng)的LED亮滅狀態(tài)圖如圖5所示。圖6中的實線代表10個LED燈組成的呼吸燈工作過程中的電流波形圖，虛線是發(fā) 光度輪廓曲線。其中，橫坐標(biāo)的每一小格代表一個時鐘脈沖，縱坐標(biāo)每一個小格代表一個最 小量子化光源，為了改變發(fā)光度輪廓曲線，一方面增加某一組LED的數(shù)量，可以提高曲線在 一個時鐘周期內(nèi)的上升率；另一方面如果將邏輯時序輸出的某一端子懸空，不接入LED的 驅(qū)動端，即使邏輯時序輸出端的個數(shù)大于LED分組數(shù)，則可以降低曲線在一個時鐘周期內(nèi) 的上升率；從圖中可形象的看出，盡管“量化”控制過程中，發(fā)光度是一個階梯變化過程，但 眼睛只能感覺到其亮滅變化過程，最終的效果同前述的模擬式和數(shù)字式呼吸燈相同。可以 看到，量子化控制的呼吸燈與模擬式的電流波形趨勢一致，但在細節(jié)上又采用了數(shù)字式中 的開關(guān)控制，因此流過的電流就形成了一條階梯型的曲線。
權(quán)利要求
1.一種大功率呼吸燈，包括燈罩、組合光源、電源線和由固定螺栓固定在安裝座上的控 制驅(qū)動電路板，其特征在于所述的組合光源由若干個LED組成；LED分布于控制驅(qū)動電路 板上，每個LED連接到各自的驅(qū)動電路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率呼吸燈，其特征在于所述的控制驅(qū)動電路板包括控 制電路和驅(qū)動電路兩部分組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率呼吸燈，其特征在于所述的控制電路由一個固 定的邏輯時序發(fā)生器在時鐘脈沖的驅(qū)動下，輸出一系列固定的邏輯序列，控制每組LED的 亮滅狀態(tài)；調(diào)節(jié)時鐘脈沖頻率改變亮滅變化快慢過程；改變分組中的LED數(shù)量調(diào)節(jié)呼吸燈 的功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率呼吸燈，其特征在于所述的驅(qū)動電路還包括限 流電阻、三極管；控制相應(yīng)的三極管開通與關(guān)斷，限流電阻限制流過LED的電流；調(diào)節(jié)限流 電阻的阻值改變每個LED的發(fā)光亮度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率呼吸燈，其包括燈罩、組合光源、電源線和由固定螺栓固定在安裝座上的控制驅(qū)動電路板，組合光源由若干個LED組成，LED分布于控制驅(qū)動電路板上，每個LED連接到各自的驅(qū)動電路中，實現(xiàn)光源量子化。按一定的順序，依次點亮每組LED，然后再按相反的順序熄滅各組LED，即可實現(xiàn)燈光由滅到亮再到滅的漸變呼吸式變化過程。本發(fā)明呼吸燈不僅使用壽命長，可靠性高，節(jié)能環(huán)保，易于制成大功率呼吸燈，而且簡單方便?？蓮V泛應(yīng)用于各種裝飾裝潢場合中，如舞臺燈光、城市夜間照明、汽車燈具、消費電子、報警燈、飛機頻閃燈等。
文檔編號F21V23/00GK102095097SQ20101061032
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者尹航, 楊南方, 石偉, 謝拴勤 申請人:西北工業(yè)大學(xué)