专利名称：霓虹灯式音响电平与广告装潢两用彩色显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用电子控制技术，使一定数量的冷阴极荧光管，依次顺序以连续式(条形)或跳跃式(点形)两种规律之一通电发光的，具有显示、装潢、照明用途的电子灯光产品。
霓虹灯发光具有色彩鲜艳醒目感染力强的特点。如果以它为发光体制做电平显示器，无论是在显示面积和亮度上都将会有近百倍的扩大。但是由于一般的霓虹灯工作电压高达上万伏，限于现有电子技术及元器件工作电压的制约，很难直接简单地显示具有高频率、瞬时值特点的音频电平。
本发明的目的是在于寻求一种新的，两用的大型彩色家用音响电平显示器和小型广告装潢彩灯。它具有与霓虹灯相似的发光效果，同时又可在220V交流或直流电源条件下，简易地使用耐压为100V以上的晶体管直接进行控制，从而实现音频电平的霓虹灯式大型彩色显示。
下面结合本发明的一个实施例对本发明做进一步的说明。
附
图1为本发明的控制线路图，主要由五部分电路组成。
可逆的双向音频显示电路的原理是，集成电路IC2的第一顺序音频显示信号A去同时控制正数第一a与倒数第一a’两个音频显示控制点、第二顺序音频显示信号B去同时控制正数第二b与倒数第二b’两个音频显示控制点……、第十顺序音频显示信号J去同时控制正数第十j与倒数第十j’两个音频显示控制点，同时全部正数音频被控制点a至j或倒数音频被控制点a’至j’是否接受全部音频显示信号A至J的控制，又统一受正数正向顺序音频显示信号T4或倒数反向顺序音频显示T3的控制，T4导通为正向显示、T3导通为反向显示。附图1中IC2的音频输出点A至J与JCG21至JCG40之间的联接线和IC1的音频输出点A至J与JCG1至JCG20之间的联接线完全相同，为了文字表达的方便左部IC1与JCG4至JCG20之间的关系为黑线联接线，右部IC2为IC1黑线联接线的符号示意图。
时间常数可调的双声道四种音频显示模式自动轮换电路，是在可逆的双向音频显示电路的基础上增加了IC3a与IC7a构成的四位低电平移位循环计数器、IC8a可调节频率的自激多谐震荡器、D45至D52构成译码电路组成。其原理是当IC3a的Q1端输出低电平时，T1与T4同时导通则IC1所控制的ZD1至ZD10发光的顺序从左到右依次发光、IC2所控制的ZD11至ZD20发光的顺序从右到左依次发光，其显示的模式为双声道对向显示(→ ←)，当IC3a的Q2端输出低电平时，T2与T3同时导通则IC1所控制的ZD1至ZD10发光的顺序从右到左依次发光、IC2所控制的ZD11至ZD20发光的顺序从左到右依次发光其显示的模式为双声道背向显示(← →)，当IC3a的Q3端输出为低电平时，T1与T3同时导通则IC1所控制的ZD1至ZD10、IC2所控制的ZD11至ZD20发光的顺序都是从左到右依次发光，其显示的模式为双声道同向右移显示(→ →)，当IC3a的Q4端输出为低电平时，T2与T4同时导通则IC1所控制的ZD1至ZD10、IC2所控制的ZD11至ZD20发光的顺序都是从右到左依次发光，其显示的模式为双声道同向左移显示(← ←)。
时间常数可调的八种动态逻辑发光程序自动轮换电路，也是在可逆的双向音频显示电路的基础上，增加了IC9双稳态触发器、IC3b与IC7b构成的四位低电平移位循环计数器、T5至T8四个三极管，D41至D44四个二极管所形成的电路组成。其原理是当开关K2在B档位置时，IC5的3脚输出与T9集电极输出的三角波同步的方波信号，加到IC3b的进位输入端CP1脚，使Q5、Q6、Q7、Q8依次出现低电平。当IC3b的Q8端输出为低电平时T6导通M点为高电位，T8截止IC1与IC2的9脚断开高电位，动态逻辑显示模式自A开始至J结束始终为点形、当IC3b的Q7端输出为低电平时，M点为低电位T8导通IC1与IC2的9脚接通高电位，动态逻辑显示模式自A开始至J结束始终为条形、当IC3b的Q6端输出为低电平时，M点为低电位T8导通T5也导通IC1与IC2的A至I(1至9)端显示模式为条形，当J端(第10)端输出为低电位时，通过D53与D54使T7也导通M点又变为高电位，T8跟着截止断开高电位，因此其动态逻辑显示模式是开始A至I(1-9)端显示模式为条形到J(第10)端又变成点形显示、当IC3b的Q5端输出为低电平时，由于是空脚T8截止IC1与IC2自A至I(1-9)端显示模式为点形，到J(第10)端输出为低电位时，通过D53与D54使T8导通IC1与IC2的9脚接通高电位又转换成条形显示。因此其动态逻辑显示模式是开始A至I(1至9)端显示模式为点形，到J(第10)端又变成条形显示。与此同时Q8、Q7、Q6、Q5每完成一个输出低电平的循环周期，便在Q6端输出一个低电平脉冲到IC9双稳态触发器的CP翻转输入端，使IC9的Q端在低电平和高电平之间不断翻转，低电平时通过D41至D44使T1至T4全部导通，这样在IC3b的Q8、Q7、Q6、Q5动态逻辑发光规律的基础上，又生产五至八程序动态逻辑发光规律其特征是头尾对称地发光，即在T9集电极上输出的三角波作用下，IC1与IC2的十个输出端A至J，其输出的顺序虽然是从A开始依次到J结束，但由于控制可逆的双向音频显示电路的T1至T4全部导通，IC1所控制的ZD1至ZD10发光的顺序则是头尾对称地发光，ZD1与ZD10、ZD2与ZD9、ZD3与ZD8、ZD4与ZD7、ZD5与ZD6、ZD6至ZD5、ZD7与ZD4、ZD8与ZD3、ZD9与ZD2、ZD10与ZD1同时依次发光。不难看出，IC1的10个输出端A至J每完成一个循环周期，ZD1至ZD10要完成两个发光循环周期。IC2控制的ZD11至ZD20同IC1控制的ZD1至ZD10其发光规律完全相同。
音频显示与动态彩灯共同的背景光(底色光)电路的原理是，经实验确定冷阴极荧光管其工作状态时发光的内阻极大，即使串联连接兆欧级的高阻电阻也能发出微弱的灯光，这个特性就为最大限度地调节灯管发光的亮度创造了最有利的条件，利用电容调光无功率损耗的优点，采用高反压无极性电容在每个荧光管的两端并联连接一个小容量电容再串联联接组成背景光电路，其容量可根据选择不同的背景光(底色光)亮度而选定。该背景光的作用有两个，一是起工作状态提示作用；二是减小荧光管在全功率工作时的对比度，削弱荧光管发出的高亮光对人眼的刺激性，尤其是在环境光线很暗的晚上显得不可缺少，否则人眼在很短的时间就会疲劳和难以忍受。采用电阻代替电容也可以，优点是比采用电容经济便宜，缺点是有功率损耗。
时间常数可调的条形或点形音频显示模式自动轮换电路的原理是，当开关K2处在音频显示A档位置时，IC1与IC2的9脚都连接到由IC8b组成的可调整频率的自激多谐震荡器的1脚Q端，而IC8b的Q端在W3与W4电位器的调节下，其点形(截止低电位)或条形(导通高电位)的时间常数调整范围都可在0秒至无限之间选择，其作用是可自动不断地使音频显示的模式在条形和点形之间，以不同的时间间隔来回反复变化。从而避免总是工作在一种音频显示模式下，给人以单调之感，增加趣味性。
通过对上述的五种电路的分析，可以得知音频显示电路和动态彩灯电路是结合在一起、彼此兼容的。音频显示电路中包括的可逆的双向音频显示功能电路、时间常数可调的双声道四种音频显示模式自动轮换功能电路、时间常数可调的条形或点形音频显示模式功能电路、时间常数可调的背景光功能电路，是组成动态彩灯的时间常数可调的八种动态逻辑发光程序自动轮换电路的基础，反过来亦如此。因此整个电路是不可分离的具有音频显示和动态彩灯双重功能的电路。其特点是能够以简单的电路获得使用静态存储器EPROM也难以实现的复杂的逻辑发光花样。这种花样的本质是通过三角波的模拟变量而非数字变量实现的。
IC5与3DJ6与T9构成三角波发生电路，在T9集电极上输出三角波、在IC5的3脚输出与三角波同频率的方波脉冲信号到IC3b的信号输入端CP，三角波通过K2a的B档位置输入到IC1与IC2的5脚音频输入端，W1电位器可调三角波与方波的频率。
SR618集成电路IC6是组成ZD1至ZD20荧光管的调光电路的核心元件，具有触摸调光功能。
控制部分线路电源电压为12V，荧光管工作电压为220V交流电。
本发明和原有家用半导体发光二极管与电真空荧光管音频电平显示器相比具有如下优点1、发光体面积大动态感强，现有家用音响电平显示器它们共同的局限性是发光面积都很小，这与日益高档化的组合音响显得不相配套，很难将音响的高功率、大的动态范围从视觉上予以充分展现出来，而声光结合所能够给人们带来的艺术感受则胜于单纯的音响艺术感受，光的视觉动态感与声的听觉动态感能够相匹配地结合在一起，单凭目前的各种微型音频电平显示器是远远不够的，而本发明采用的冷阴极荧光管在单位发光面积上较之原有的显示器有了近百倍的扩大，从而有效地解决了声光动态感不相匹配的问题。
2、色彩鲜艳亮度高，由于采用的单个发光体功率可达到5瓦左右，比发光二极管和电真空荧光管音频电平显示器的有效发光功率有了近百倍的提高。
3、具有多功能性，由于总体功率可达到近百瓦，在用途上可有电平显示器、动态装潢彩灯、照明灯等多种功能选择。
4、具有便携性，因本发明是一种与音响产品分离独立的配套产品，所以它的安装位置不受音响产品所处位置的限制可任意确定。
5、可变换发光色彩，使用者可根据自己的爱好与需要通过更换不同的彩色荧光管，随时方便地改变本发明产品的发光颜色。
6、可变换整个显示器的大小，使用者可根据自己的爱好与需要通过更换不同尺寸规格的荧光管，随时方便地改变本发明产品整体的大小。
7、长寿命，如采用串接一个无极性电容的RC荧光灯，其荧光管的有效连续工作时间可达1万小时以上，处在音频显示或动态彩灯的断续工作状态时可达到3万小时以上。
8、省电，本发明产品虽然最大功率可达到近百瓦，但实际工作在音频显示或动态彩灯状态时，荧光管是处在断续发光的状态下，其平均功率只有10至20瓦(点形显示模式)和30至50瓦(条形显示模式)。
附图1说明(1)本发明所采用的发光体ZD1至ZD20是由电阻、荧光管串联组成的冷阴极、低气压、汞蒸气、辉光放电荧光灯，同时也包括它的各种改进型，例如公告号为CN86201205的RC荧光灯、CN87104930的冷阴极式放电灯装置等，经过长时间的实验确定冷阴极荧光管有满足电平显示器的两个基本物理特性，第一是可以瞬时点亮发光，其荧光管点亮发光的开关速度可完全满足音频电平显示的指示需要，并且快速的高频率开关荧光管的点亮发光，丝毫不影响冷阴极灯管的工作寿命，而其他热阴极荧光灯却不具备这个特性。第二是可以采用耐压在100V以上的晶体管直接控制冷阴极荧光管的点亮发光，只有这样才能使冷阴极荧光管电平显示器实用化，否则采用机械开关控制冷阴极荧光管的点亮发光，在音频控制的高速率开关状态下，是无法长时间正常工作的，很快就会发生故障而停止工作。而利用晶体管代替机械开关，则由于晶体管可以长时间地工作于开关状态下，其工作的寿命要远多于荧光管的工作寿命，是冷阴极荧光管理想的开关控制元器件。经过长时间的实验确定晶体管能够可靠地控制冷阴极荧光管的点亮发光。这里所说的晶体管包括半导体三极管、单向可控硅、双向可控硅、场效应晶体管等不同种类耐压在100V以上的各种晶体管，以及由晶体管构成的其他开关元器件，如交流固态继电器、光电耦合的交直流固态继电器等。
(2)JCG1至JCG40是中山达华厂产的TACO18光电耦合交流固体继电器，参数为1A/220V。
(3)IC1与IC2是LM3914电平显示器集成电路块，具有两种工作模式，当LM3914的第9脚接高电位时显示模式为条形(连续式)、当9脚断开高电位时显示模式为点形(跳跃式)。
(4)IC3a与IC3b是CD4015双四位移位寄存器，它与IC7a与IC7b三与非门74LS10构成两个四位低电平移位循环计数器。
(5)SR618是IC6是比LS7232更为先进的交流触摸调光集成电路。
(6)IC5是NE555时基电路同3DJ6结型场效应三极管T9构三角波及方波发生电路。
(7)IC8a与IC8b是CD4013双D触发器，构成两个时间常数可调的自激多谐震荡器。
(8)IC9是CD4013双D触发器集成电路构成一个双稳态触发器。
(9)K1与K3是单刀双掷拨动开关，K1在A挡时接通背景电路，在B档时断开背景光电路，K3在A档时接通照明灯电路，在B档时断开照明灯电路。
(10)K2是三刀双掷拨动开关，在A档时接通音频显示电路，在B档时断开音频显示电路接通动态彩灯电路。
(11)T1至T8是PNP系列型号小功率晶体管。
(12)D1至D54是2AK系列开关二极管。
附图2说明附图2为本发明产品的外观图，做摘要附图使用。
附图3说明附图3是每个荧光管采用两个双向可控硅的可逆的双向音频显示电路。
附图4说明
附图4是每个荧光管采用一个高反压双向可控硅的可逆的双向音频显示电路。
附图5说明附图5是每个荧光管使用一个高反压晶体管可逆的双向音频显示电路。
附图3至附图5说明由于使用的高反压晶体管开关元器件种类和数量不同，因此其可逆的双向音频显示电路连接线略有不同，但都符合可逆的双向音频显示电路的基本原理，同附图1使用的光电耦合开关元器件的可逆的双向音频显示电路一样，同在要求保护的范围之内。
权利要求
1.霓虹灯式音响电平与广告装潢两用彩色显示器，其特征是采用高反压晶体管直接控制发光体为冷阴极荧光管的发光与不发光，由音频显示电路与动态彩灯电路结合在一起彼此兼容所组成的电路，其中包括可逆的双向音频显示电路、时间常数可调的双声道四种音频显示模式自动轮换电路、时间常数可调的八种动态逻辑发光程序自动轮换电路、时间常数可调的连续式或跳跃式音频显示模式自动轮换电路、音频显示与动态彩灯共用的背景光电路。
2.根据权利要求1所述的两用彩色显示器，其特征在于所采用的发光体是由电阻、荧光管串联组成的冷阴极、低气压、汞蒸汽、辉光放电荧光灯。
3.根据权利要求1所述的两用彩色显示器，其特征在于直接控制冷阴极荧光管发光的晶体管耐压在100V以上。
4.根据权利要求1所述的两用彩色显示器，其特征在于可逆的双向音频显示电路的原理是，集成电路IC2的第一顺序音频显示信号A去同时控制正数第一a与倒数第一a’两个音频显示控制点、第二顺序音频显示信号B去同时控制正数第二b与倒数第二b’两个音频显示控制点……、第十顺序音频显示信号J去同时控制正数第十j与倒数第十j’两个音频显示控制点，同时全部正数音频被控制点a至j或倒数音频被控制点a’至j’是否接受全部音频显示信号A至J的控制，又统一受正数正向顺序音频显示T4或倒数反向顺序音频显示T3的控制，T4导通为正向显示，T3导通为反向显示。
5.根据权利要求1所述的两用彩色显示器，其特征在于时间常数可调的八种动态逻辑发光程序电路中的第五至八程序动态逻辑发光电路，由可逆的双向音频显示电路、四位循环计数器电路、双稳态触发器电路、T5至T8、D41至D44所构成的电路共同组成。
6.根据权利要求1所述的两用彩色显示器，其特征在于音频显示与动态彩灯共用的背景光电路，是在每个荧光管的两端并联上一无极性的高压电容或电阻串联联接组成。
7.根据权利要求1所述的两用彩色显示器，其特征在于时间常数可调的点形或条形音频显示模式自动轮换电路，其点形或条形轮换的时间常数调整范围为零秒至无限。
8.根据权利要求1所述的两用彩色显示器，其特征在于音频显示电路与动态彩灯电路是结合在一起彼此兼容的，因而整个电路是不可分离的具有音频显示与动态彩灯双重功能的电路。
全文摘要
一种采用微电子技术直接控制冷阴极荧光管发光的，通过功能转换开关的转换，具有音频电平显示器、动态装潢彩灯、照明灯等不同用途的多功能电子灯光产品。它具有同霓虹灯相似的各种彩色光，可方便地在市电电源条件下工作，它既可以做为音响产品的配套产品成为一种家用大型彩色电平显示器；又可以在各种商业场所成为招徕顾客的一种小型装潢彩灯。
文档编号G09F13/22GK1084665SQ9211090
公开日1994年3月30日 申请日期1992年9月24日 优先权日1992年9月24日
发明者周英奇 申请人:周英奇