专利名称：发光二极管装饰物体显示灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物体装饰显示装置，是一种发光二极管装饰物体显示灯，特别适用于建筑物体轮廓显示的装饰灯或及电子招牌。
琳琅满目的各种灯具构成了梦幻般的世界，夜间不但给人类带来了光明又是营造都市繁华、喧闹、多姿多彩的重要角色。怎样用灯饰来装点现代都市林立的高楼，白天不影响楼的美观，夜间却能体现不同的大楼外形轮廓，使其婉如披上一件霓裳，有不同颜色、不同变化的梦幻色彩；或在楼的正面安装十年、二十年不损坏白天晚上都有可视性的钛金字招牌。用现有高压玻璃硬管霓虹灯或塑料软管灯能否达到目的呢？应该说是可以的。但存在难以克服的缺陷，一是寿命短，需要经常维修，中间有一段或几段不亮，十分难看，破坏了整体性和连续性。硬管霓虹灯，国外寿命为20000小时，我国上海，北京地方标准中要求不低于2000小时(见98年人民邮电出版社出版的《霓虹灯及其控制技术》一书，23页)。近年来各城市出现了不少霓虹灯小厂，生产设备陈旧，从业人员未经过正规培训，所制作的霓虹灯故障率高，使用寿命缩短更是屡见不鲜。塑料软管灯生产厂家未标出使用寿命，其发光的小白炽灯炮是钨丝，寿命为1000小时-3000小时(见电子爱好者手册)。二是耗电量大，不利于节约能源，用户的使用费用亦增大。驱动10米长霓虹灯管用老式非节能型变压器，电功耗为450瓦，节能型电子变压器电功率为150瓦，10米塑料软管灯约400只小灯炮，电耗为60-72瓦。
又美国Fiber Tech Internationai公司所创发光光纤中，有一种侧向辉光光纤，在其两头用囟化物灯泡电光源(美国产，每只电功率150-350W，价格700元左右)对其通电照光，则光缆沿其长度发光，加色盘转动后可变色，可应用于建筑物轮廓显示和酒巴、舞厅等装璜但价格贵。直径φ0.476cm，每米43.7元；φ0.79cm，每米120元；φ1.11cm，每米174.5元；φ1.428cm每米235元。南京光纤研究所下属雨花公司所生产的φ0.5cm侧光光纤，每米100元但发光不均匀。经海南富达科技实业有限公司光纤霓虹车间多次试验，无论是国产还是德国欧斯琅或日本富士高亮聚光冷囟灯杯其使用寿命为50-数百小时不等。灯炮的寿命决定了光纤制品的寿命。从价格、寿命、节能等方面衡量，侧光光纤目前乃至今后相当长的一段时间难以推广普及。
本实用新型的目的在于克服现有技术之不足而设计一种使用寿命长、耗电量低的发光二极管装饰物体显示灯。
本实用新型的目的是通过以下措施来实现的该发光二极管装饰物体显示灯包括电线槽、发光二极管和电源，电线槽包括上盖和底座，在上盖上有安装孔，发光二极管安装在安装孔内，发光二极管串联构成供电组，各供电组再并联后接在交流电源上。发光二极管串联并串联限流电阻后构成供电组。各供电组并联并安装可控硅及控制电路后接在电源上。当采用红、绿、橙、黄四种单色发光二极管相间等距离排列或同色并列成两排或同色集中组成一几何图案以显示四种颜色呈多种花样变化时，同色发光二极管若干段内的发光二极管串联成供电组，各供电组之间再并联后接在交流电源上。当采用红绿双色双腿发光二极管时，按红色为一方向，绿色为另一方向400只相间排列为四路，同一路内100只相串联，每路首尾两端各有一只有常闭常开触点的继电器；四路分别接在各继电器的中心触点上，通过继电器触点的同时切换达到改变电流方向实现红绿变色的目的。当用红色超高亮发光二极管时，同一路串联沿钛金字的笔划边缘排列为一组供电组，多个供电组并联做出字的轮廓。当应用于红绿变色招牌制作时，将每个字的发光二极管总数分为等于或小于100只的若干组，各组并联后同时接入有两组常闭常开触点的继电器上，并分别串入可控硅及限流电阻。当应用于多种花样的变化或招牌文字多种亮灭跳变时，必须有16、32、64、128、256个连续脉冲产生电路，这些用数字电路相互搭配、组合所形成的时序脉冲，为开关二极管编程三极管放大后的信号控制可控硅通断。当大面积应用于高楼大厦红、绿变色上下扫描或竖直安装在大楼正面作左右扫描时，红、绿转换脉冲取自连续脉冲中据有对称性的某一个，且这个脉冲具有保持功能，或通过触发器后具有保持功能，以便使继电器的切换时间相同；同时利用CD4028、CD4090选通均为“0”电平有效的特点，在驱动电路某些特定位置使其平行并列，从中灵活地选择输出端，以实现大楼层数不相同时有逐条闪亮和前路跟着后路亮，红绿交替变色的视觉效果。当要求用红、绿三条腿发光二极管做成三变色电子招牌时，必须将招牌每个字的发光二极管以40至60为单位分成若干组，各组加限流电阻后同一色再并联，后串联可控硅交流5伏大电流供电，每字三个脉冲可实现红、绿、橙三色变化，驱动电路选用32个连续脉冲电路，通过开关二极管位置、数量的确定，可方便实现招牌红、绿、橙按不同程序变化的目的。
附
图1超长条形发光二极管建筑物轮廓装饰灯实体图及连接接插件示意图。
附图2超长条形发光二极管建筑物轮廓装饰灯接线图。
附图332个连续脉冲开关二极管矩阵编程红、绿、橙、黄四路输出电路。
附图4为增强显示效果LED几种不同排列方法。
附图516个连续脉冲红、绿双色LED四路输出电路。
附图6驱动“富达科技”红、绿、橙三色电子招牌电路。
附图7多层大楼红绿变色上、下(或左右)扫描电路。
附图864个连续脉冲电路。
附图9128个连续脉冲电路。
附
图10256个连续脉冲电路。
附
图1114层大楼红绿上下扫描64个连续脉冲分配图。
附
图1230层大楼红绿上下扫描128个连续脉冲分配图。
附
图13用SE9201驱动竖直安装LED装饰扫描及超低频等时振荡电路。
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图14用TWH9014驱动四路菱形装饰块电路图。
附
图15双色LED竖直安装红、绿交替变化电路。
附
图16相关集成电路引出功能图。
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述玻璃管霓虹灯在世界各地风麾了近百年且至今仍在大量使用是因为它有绚丽的色彩、夺目的光辉，因而有很好的广告装饰效果。然而其耗电量大、较易损坏、寿命短是其突出弱点。本实用新型旨在针对霓虹灯的特点，扬长避短，开发一种既有多种颜色，可按不同花样动态变化，又有较高亮度，耗电却很省，寿命极长的装饰灯具。命名为超长条形发光二极管建筑物轮廓装饰灯及电子招牌。
本实用新型选择发光二极管为光源，首先是因为发光二极管与高压霓虹灯及由小白炽灯泡群组成的塑料软管灯有完全不同的发光机理。发光二极管属电致发光器件，即在正向偏压下，当电子和空穴在P-N结注入而发光半导体器件。由于独特的发光机理，赋予它一系列优异的特性单色性好、发光清晰、色彩鲜艳；使用寿命极长达十万小时至几十万小时；非空腔结构，有很高的机械强度，能经住跌落、振动，能经住通、断电时的瞬时电流冲击，发光频率响应速度快、耗电省、节约能源。这些优良的性能为开发高质量、高品位的超长条形发光二极管建筑物装饰灯和电子招牌提供了前提；其次，LED有很多品种，就颜色而言，有单色和多色之分。单色有红、绿、橙、黄、兰，多色有两腿红、绿双色管和三腿红、绿、橙三色管；从发光亮度而言，有普通亮度，高亮度和超高亮度之分；就其大小形状而言有圆形直径为φ1，φ3，φ5，φ8，φ10，φ12及方形8×8，10×10，长方形2×5，3×7等不同品种，多色多规格便于根据不同的装饰对象的安装位置、高度灵活选择合理搭配组合，达到最佳的显示效果。再次，发光二极管可用直流电驱动，亦可以用交流电驱动，且它是一种电流控制器件，不论供电压如何，当多只串联供电时，只要用限流电阻控制流过发光管的正向工作电流IF达到20mA值就有很好的亮度，这就为超长条形建筑物装饰灯的开发，灵活运用，提供了方便。以双腿双色管为例通常红色管的VF的典型值为1.8V，以120只串联为宜，而绿色管的VF的典型值为2.2V，以100只串联为宜。当用110只发光管串联组成一个长灯链接入220V脉动直流电，红色管为因电压过高而电流大增，超过定额值影响其寿命。绿色管会因电压不足而电流小，影响其亮度，两者存在矛盾。解决的方法是先考虑绿色管接入100只，电压符合而有正常亮度，而红色管将超过40V，此时加限流电阻，分去一部分电压，降低电流，即可解决。但红、绿两色管同处在一串联电路中，必须采用控制红、绿两色不同方向的切换电路才能解决。
为了适用不同建筑物使建筑物装饰灯可达到任意长度，用2000×20×10mm或2000×40×18mm或2000×60×18mm聚氯乙烯电线槽作为安装、固定发光二极管的载体。电线槽分为上盖和底座两部分，两边有卡槽，能将上、下两部分紧密扣住，防止雨水浸入。在每段上盖部分预先设定的间距或图案画线，用比LED直径略小的钻头打眼。确定左边为正右边为负，将红、绿、橙、黄四种单色管按顺序相间排列插入孔中，并将LED离根部3-5mm处折弯，剪去多余部分，用四色焊接线分四路串连焊接。用胶将接插件的底座部分牢固粘接在上盖的两端并同LED相应端焊接。并用合适的脉动直流电压通电检查，若正常则用环氧胶封固，此为一段。再将相同的各段用插针连接，如附
图1，构成一个同色LED间相互串联，第一个220V供电组，第二个供电组除了同第一供电组每段之间有相同的连接方法外，还应有一个功能就是将第一供电组四路末端连接到最后一个供电组的末端去，故需一种特殊的接插件且连线的焊接方法又有一定的区别，如附图2，以后各供电组接法类似。采用这种段与段之间串联，若干段为一220V供电组，同色LED各供电组并联较特殊的连接方法，就能将众多的LED做成超长条形，实现长距离供电。若采用直流5V对LED进行低压并联供电，随着距离增加，电压降增大，实践证明，要实现超长距离供电是难以实现的。
要成功地实现这种特殊的连接供电方法不致产生失误的关键有三点一是LED质量要好，引线及封装规范、牢固、电气参数等一致性好、光亮度、光色均匀一致，这一点十分重要，因为LED间相互串联，一个不亮将导致一供电组不亮。二是单个LED之间的焊接及首、末端与采用印制板与插座、插针之间的焊接必须牢固。为了确保各焊点及连接线在运输、安装时不会因振动、跌落等折断，脱焊并防止雨水、潮气的浸入发生腐蚀、生锈用环氧树脂改性胶封固，以确保万无一失。三是连接各段之间的插针插入后应能保证两段之间紧密结合，接触电阻小，因孔内是一个园柱状的弹性铜片，所以接触电阻小，可以保证良好接触的。
采用220V交流给超长条形LED建筑物装饰灯供电，除了使LED得到较大的光功率，有较好的亮度外，使用上也方便，通以220V交流电压就能发光工作。同时驱动亦很方便，因单向可控硅有整流作用，交流经过单向可控硅变为脉动直流后，给可控硅控制极施加不同的脉冲，可控硅能及时地开启和关闭，这就为超长条形LED装饰灯和电子招牌的动感，颜色变化的控制带来方便。在实际应用中应考虑到超长条形LED装饰灯和电子招牌均在夜间7-12点开机，此时，正处于用电高峰。当某地电网电压波动较大时，为了防止电压过低影响超长条形LED装饰灯的亮度或防止电压过高，使流过LED的IF增大，超过极限值IFmax，缩短LED的使用寿命，稳妥的办法是加一个功率为LED灯1.5-2倍的交流220V自动稳压器，220V市电经稳压后向超长条形LED装饰灯和电子招牌供电，以求供电的安全、平稳。
下面结合驱动电路进一步说明各种结构的超长条LED灯和LED电子招牌的工作原理与过程。附图3为32个连续脉冲开关二极管矩阵编程单色红、绿、橙、黄LED四路输出电路图。所谓开关二极管编制程序，即按预定要求，确定开关二极管的数量，位置和方向，在双面敷铜板上，方便灵活地编出多种闪光状态的变化程序。IC1CD4060是一片14位二进制串行计数器/分频器和振荡器。引出端功能图如附
图16(a)，由外接电阻R1、R2和电容C1构成RC振荡器，只要改变R2、C1的值就可以得到不同的振荡频率，改变LED闪光速度。电阻R1是为了改善振荡器的稳定性而设立的，通常取R1＝10R2，Cr为清零端，只要在Cr端上加一正脉冲，即可使计数器输出全部为“0”电平。IC2 CD4556，为双二进制4选1译码器/分离器，引出端功能图如附
图16(b)，本电路用4556的一半作4选1译码器使用，EN为数据输入允许控制用，当EN＝“0”时，允许数据输入，由表一，即CD4556真值表可知，当输入2位二进制码时，对应的输出端为有效电平“0”，IC2输入取自CD4060Q7、Q8输出端。IC3-IC6为CD4028，是BCD码—十进制码电路。引出功能图如附
图16(c)，从表二CD4028真值表可知，输出Y0-Y7有“1”电平时，输入端D都为“0”电平。故只要将D端置“0”电平，输入端A、B、C的三位二进制码即可译成八进制码。当电源接通瞬间，由C2给IC1、IC3-IC6清零，IC1开始振荡，产生的二进制码“00000”的后二位“00”由Q7、Q8送到IC2的A、B输入端此时IC2的Y0＝0被选中，输出低电平并将此信号送到IC3的D端，IC3被选通，可以接收信号。由于IC1刚开始产生二进制码的前三位“000”由IC 1的Q4、Q5、Q6送入IC3的A、B、C，所以IC3的Q0端被选通输出高电平；当振荡器为第7周期时，即IC1的Q4-Q8产生“00110”时，由于后两位仍为“00”，IC2仍是Y0＝0被选中，其低电平信号仍使IC3处于接收状态。又IC1的前三位此时为“110”，因此IC3的Q6端被选通，输出高电平；当振荡器振荡为12周期时，即Q4-Q8产生“01011”时，由于后两位变为“01”，IC2Y1＝0被选中，其输出的低电平信号送入IC4的D端，使IC4处于接收状态。又IC1的前三位此时为“011”，因此IC4的Q3端被选通，输出高电平。从起始位置算为第十二个高电平。如此类推可以得到32个连续高电平脉冲。这32个脉冲经开关二极管4148矩阵编程后，分四路输出，经硅三极管V1、V2、V3、V49013放大送到四只单向可控硅BT151控制极去控制四路超长条发光二极管装饰灯的通断变化。编程的花样在向左流水，或向右流水或双向流水，跳马追逐，依次亮同时灭，同时亮依次灭，加速追逐，空穴移动等花样中选择，中间可穿插全亮或全灭，以增加视觉效果。按附图3所示4148的接法，则时序1-8向左流水，9-16向右流水，17-19两路向左流水，20全亮，21-23两路向右流水，24全灭，25-28向左递增，29-32向右递增。
应当注意附图3所述的四种不同颜色，或者说发四种不同颜色LED是相间排列的，但在实际实施中是可以灵活运用的。为了增加发光显示效果，如附图4，可以几只同色管靠在一起相间排列；亦可在2厘米或4厘米宽的电线槽中平行安装两排；又可在4厘米或6厘米宽的电线槽上，将同色管排列成几何图形，例如长方形、菱形等，这样跑动的不是一个点，而是一个面，一个板块，视觉效果会更好。驱动电路板亦可将各种有4路输出的灯光集成电路，例如SE9201，TWH9104、SH804、SH808等运用其中，它们大多为大规模集成电路，内部设置众多的变化程序能多花样自动循环，有的可用开关进行花样选择，可定期更换花样或更换集成块，使LED装饰跑线更加生动活泼，变化多端。
又如某招牌或灯箱，招牌文字用LED做轮廓，在招牌四周边框上，加各种变化的流动闪光装饰线，整个招牌的视觉效果会更好。
作为附图3的特殊情况，可做成LED电子招牌。
具体做法是在钛金字或铁字沿笔划边沿0.8cm处，以2cm的间距打直径φ5mm的孔，将φ5mm超高亮红色发光管紧插其上，即做出字的轮廓。以一个字为单位，将所有LED按等于或小于120只等分为若干组。以120只为每组的最大数是因为超高亮红色发光管的VF＝1.8V，120串联接近供电电压220V。当某字的LED总数不为120的整数倍时，可按小于120只灵活分组。例如，某字LED总数为2537只，按120只为单位分为21组，余37只。于是分为22组，每组115只余7只，将这7只分到7组中去，每组1只，也就是15组每组为115只，7组每组116只。分好组后，以组为供电单元串联焊接。并将LED数量不同的任意两组，分别串联整流二极管IN4007，电位器和直流电流表，调整电位器的阻值，使电流为20mA，电位器的阻值即为每组限流电阻阻值。每组串联上耗散功率为实际所通过电功率2倍左右阻值相同的限流电阻。将所有各组以正极为一端，负极为一端并联，整个字通电发光正常，并连续通电8小时，无异常，采用接线排并用两色导线引出。封上环氧树脂胶固化，待安装。需指出的是可一组，当每组LED数量相同时也可以几组，亦可以所有的组共用一个限流电阻。以该字为例，在测量限流电阻时，可用公式R＝(220-1.8×115)÷0.02N＝29.5Ω进行估算，式中N为并联组数，以防止通电测量时，烧坏数量庞大的LED。耗散功率P＝I2R＝0.442×29.5＝5.8W，可选择10W电阻。
驱动电路用32个连续脉冲矩阵编程电路。同附图3所不同的是需按招牌字数的多少，来确定输出路数，可以一字一路；如果招牌字数较多，可根据词义分为若干字节，每节一路；也可以根据招牌的对称性原则分为若干路。例如，海南汇辉购物广场，可以每字一路8路输出，也可以两字一路，四路输出。实施中根据具体情况，区别对待，灵活掌握。开关管编程时，应注意到招牌中的文字只能从左到右变化的顺序性，而不能逆变，具体编程方法如附图3中选择，灵活掌握。
经实验得出，采用超高亮度红色LED，亮度很高，颜色鲜红醒目，可同发红光的玻璃硬管霓虹灯相媲美，完全可以做在高层建筑大型钛字或铁字上，距离500米以外仍有很好的视觉效果。
附图5，16个连续脉冲红、绿双色LED四路输出电路图。
IC1为六反相器CD4069，引出端功能图如附
图16(d)，用反相器F1、F2、R9、W1、C1组成多偕振荡器，给IC2提供时钟脉冲；IC2CD4520为4位二进制同步计数器，内含两组，该电路只用一组，引出功能图如附
图16(e)。IC2有两个时钟输入端CP和EN，这里采用时钟的上升沿触发，信号由CP端输入，并使EN为“1”电平。Cr为清零端。IC3CD4514(含CD4515，因在附
图10中用到，故一并介绍)为4位锁存/4-16线译码器，CD4514输出“1”电平有效，CD4515输出“0”电平有效，它们的引出功能端完全相同，见附
图16(f)。ST为数据锁存控制端，当ST＝“1”，输入级门开启，使输出端得到和输入端同样的电平，实现了数据的传输。INH为禁止输出控制端，当INH＝“1”时，使所有输出的数据为无效电平，即数据禁止输出，故使用时，令INH＝“0”。IC4CD4013为双D触发器，其引出功能端如附
图16(g)，该电路只用一个并接成双稳态形式。其反相输出端Q1和输入端D1相接，置1端S1和置0端R1均接地，故不起作用。这样一来，每来一个时钟脉冲，输出端就倒相一次，以此控制继电器的断开与吸合。
接通电源后IC1开始振荡，输出的时钟脉冲，使IC2产生的4位二进制码从1Q1、1Q2、1Q3、1Q4输出，从“0000”顺序递增到“1111”，经过IC3译码，在输出端Y0-Y15得到16个连续高电平时序脉冲，前15个脉冲经开关二极管，IN4148编程后，再经三极管9013放大后控制单向可控硅VS1-VS4、VS1′-VS4′的通断。
当红、绿双色LED按同色顺序相间排列分别串连成4路时，每路的始端应分别接继电器J1(J1、J1′均为有四组常闭常开触点的直流12V继电器)的转换接点9、10、11、12，每路的终端应分别接继电器J1′的转换接点9′、10′、11′、12′，J1的常闭接点1、2、3、4互连后与交流220V(火线端)相连，J1′的常闭接点1′、2′、3′、4′同限流电阻R1′、R2′、R3′、R4′及单向可控硅VS1′、VS2′、VS3′、VS4′串联后，接交流220V零线端。而J1′的常开接点5′、6′、7′、8′同时接交流220V火线端，J1的常开接点5、6、7、8分别串联限流电阻R1、R2、R3、R4，及可控硅VS1、VS2、VS3、VS4后接交流220V零线端。
通电后，J1、J1′未得电，处在常闭状态，电流由220V高电位端由上往下，经4路绿色发光管限流电阻和可控硅流入220V低电位端，整串超长条形建筑物装饰灯呈绿色，并随VS1′、VS2′、VS3′、VS4′的通断呈不同花样变化。当IC3的第16个脉冲接入D触发器CP端，使Q端产生“1”电平，并经V1、V2 9013放大后驱动继电器J1、J1′吸合，由常闭触点转换到常开触点，电流从220V高电位端由下往上，经4路红色发光管，限流电阻，可控硅流入220V低电位端，整串条形灯显红色，且随VS1、VS2、VS3、VS4的通断呈同绿色相同的花样变化，按附图5中开关管的设定，1-7脉冲双向流水，8-11脉冲同时亮依次灭，12-15为依次亮，同时灭脉冲16被占用。等第2个周期16个脉冲到来时，Q变“0”电平，继电器J1、J1′恢复常闭触点，绿色LED又开始新一轮循环，如此往复进行。如果觉得红、绿转换过快或编程花样太少，可采用附图3所示的32个连续脉冲电路，取第32个脉冲驱动D触发器，其余部分相同。
该电路通过继电器触点切换接入大小不同的限流电阻，同时改变电流方向而达到红、绿两色交替发光的目的。继电器的寿命一般为106次，这一数字是有限的，约使用两年半的时间。曾试图用一无触点，大电流可转换的开关电路代替，但未成功，须进一步钻研摸索。待可行时再申请改换电路。
作为附图5特殊运用，可用红、绿双色LED做成变色电子招牌。具体做法同附图3用超高亮红色LED做电子招牌。所不同的有下列几点①分组的LED数量大数为100只，也就是说按绿色管以小于或等于100只，即接近220V供电电压为分组标准。②同前，根据招牌文字，按一字或两字或字节确定输出路数N后，就确定了继电器的只数N，继电器应有两组常开，常闭触点，且应考虑触点所通过电流的大小，如果电流过大，应采用继电器带动接触器进行驱动。③驱动电路所采用的连续脉冲个数，可以在16路，32路或64路中选择。确定开关二极管IN4148时，同样应该注意，按文字从左到右的顺序。
红、绿、橙三变色电子招牌。
高亮度三变色LED管中封装了红、绿各一个共阴极管芯，当红、绿分别有额定电流通过时，显红色或绿色；当红、绿均有电流通过时，显两色中和后的橙色。若串联供电时，无法分别控制分离出红色和绿色，而只能显橙色。要将数目庞大的LED做出三种颜色变化的招牌，必须按招牌中每个字分色，分组并联，以交流5V大电流供电，才能达到变色目的。假设某字需1350只三色LED，每50只一组，红色27组，绿色27组。从红、绿中各任选一组，通5V经整流后的脉动直流，测出限流电阻。每组串联阻值相同，功率为实际2倍的限流电阻，各组并联焊接后，用接线排引出。公用地线需经计算用足够粗的裸铜线。可控硅应用大于实际电流3倍以上的管子，并严格进行散热处理。连续脉冲电路根据字数及变化方式的多少每字两路任选16个、32个……等脉冲电路。开关二极管编程方法 同双色有所不同，某字若需显红色，则在红色这路设开关管，若需绿色亮则在绿色这路设开关管，当两色同时加开关管时，则字显橙黄色。16个脉冲驱动“富达科技”四字三变色电路如附图6所示。按图上开关管的排列所显示的变化规律是1富(红)，2达(红()，3科(红)，4技(红)，5富达科技(红)，6富(绿)，7富达(绿)，8富达科(绿)，9富达科技(绿)，10富达(橙)，11科技(橙)，12富达(橙)，13科技(橙)，14富达科技(红)，15富达科技(橙)，16富达科技(绿)。
多层大楼红、绿变色上下左右扫描电路。
以8层大楼为例电路如附图7，该图与附图3的区别在于将附图3中的IC4、IC6、CD4028换成CD4099，它是8位可寻址锁存器，其引出端如附
图16(h)，WD、R端为”0”时，被选中的Q端等于D端状态，未被选中的Q端保持原来状态，当WD端为“0”时，被选中与未被选中的均保持原来状态，被选中与否要看A0-A2接收情况。当R＝“0”，WD无论是高电平还是低电平，未被选中的Q端总是保持原来状态，被选中的Q端等于D端状态式保持原状态。该电路的特点在于CD4028与CD4099交叉使用，供7路红、绿LED既具有单条闪亮功能，又具有后路跟着前路亮的保持功能。
在显示电路中，同一段中不是四路LED相间排列，而是根据大楼某一合适的，不在同一水平面的水平安装位置安装一圈LED轮廓装饰灯，二至八层共安装七圈LED轮廓装饰灯。同一圈中用小于等于100只双色LED串联成一供电组，多路供电组并联，再串联限流电阻，由220V交流供电。每一超长条即每一圈中各配备有两对常开和常闭触点的继电器进行红、绿两色转换。时钟脉冲来自IC3-IC6输出端。当IC3被选中顺序输出1-7个脉冲时，具有四组常闭，常开触点的继电器J1-J4的常闭触点起作用，从第八层的第一条到第二层第七条，从上到下显红色逐一闪亮；第8个脉冲熄灭。接着IC4被选中输出9-16个脉冲，前7个脉冲被开关二极管4148顺序导入可控硅VS7-VS1的控制极可控硅导通，因IC4具有保持功能，所以七圈LED从第二层前路跟着后路直亮到第八层，整个大楼呈现红色。当第16个脉冲到来时，该脉冲被导入三极管V1、V2、V3、V4基极，经放大驱动J1、J2、J3、J4吸合供LED变为绿色，因第16个时序脉冲具有保持功能，所以继电器J1、J2、J3、J4直吸合，常开触点起作用，所以IC5所产生的时序脉冲17---24时，绿色条从上到下逐一闪亮，第24个脉冲灭，当IC6被选中，所产生的时序脉冲25-31同样具有保持功能，供绿色发光条从下到上直到整个大楼呈现绿色为止，当第32个脉冲到来时，通过IN4148导入清零端，供整个电路清零，回到起点又开始下一循环，如此往复进行。
作为附图3在实际应用时应考虑两种情况第一是楼层增加，直到64层时，需采用不同的时序电路。以扩大显示的层数。
用于16层以下64个连续时序脉冲电路如附图8；用于32层以下128个连续时序脉冲电路如附图九；用于64层以下256个连续时序脉冲电路如图附十。(本电路摘自85.2国防出版社出版的《中国集成电路大全》C MOS集成电路375页，图7-70。)第二是某大楼的层数不是8的倍数时，怎样灵活运用时序脉冲达到的上下扫描显示效果，因为CD4028和CD4099的选通均为“0”电平有效，所以可以用同一选通脉冲，同时控制两与块并列平行的CD4028、CD4099并根据实际需要，从两块上灵活选择输出端Q1-Q8，不要重复选用即可，现用具体实例加以说明。
如果大楼为14层，从二楼起到最高14层，选择在每层的合适部位同一水平面内，安装一圈LED轮廓装饰灯。实际安装LED的层数为13层，即13圈，4倍加转换脉冲和清零共需54个连续脉冲，故选64个连续脉冲电路。CD4028、CD4099的排列方法如附
图11，从图中看到IC5和IC5′并列平行，用IC4的8个脉冲加IC5的前5个脉冲13个脉冲，实现从上14层变到下面第2层，显红色逐一闪亮。接着IC5′的后3个脉冲加IC6′8个脉冲，再加IC 7′前两个脉冲共13个具有锁存功能的脉冲，驱动具有锁存保持功能的红色从下面第二层一直亮到上面14层，此时共用了26个连续脉冲，IC7′还余剩6个脉冲，5个脉冲供整个大楼显红色保持5个脉冲时间。第32个脉冲作为红绿变色，继电器从常闭触点跳到常开触点的转换脉冲，因该脉冲有锁存功能，可一直保持到第64个清零脉冲为止。接着IC8的8个脉冲加IC9的5个脉冲从上面14层到下面第二层显绿色逐一闪亮；紧接着选同IC9并列平行的IC9后3个脉冲加IC10′8个脉冲再加IC11′2个脉冲共13个具有保持功能的脉冲使绿色从下面第二层一直亮到上面14层，并保持全绿5个脉冲时间。最后用第64个脉冲为清零脉冲，通过开关二极管送至IC14060的第12脚Cr端清零，整个过程即四个时序段，两种不同状态的红绿双色变化结束，转入下一个循环。
又当某大楼为30层，按以上相同的方法显示。实际做红、绿双色发光管29圈，即29层。四个时序段需用116脉冲加1个转换脉冲和1个清零脉冲，尚余10个脉冲，在红、绿逐一闪亮后各灭1个脉冲，又在红、绿前段随着后段亮完成后各保持4个脉冲时间。具体脉冲分配由附
图12所示。采用附图九128个连续脉冲电路。
以上的构思是按照大楼每层一圈上、下，红、绿交替的方式来进行的。在实际运用时，如果某大楼四周高楼林立相互遮挡，按以上方式很难达到整体显示效果时，可以考虑在楼的正面合适的位置从最高层到第二层垂直安装若干红、绿双色LED条，采用完全同上所述的驱动方法，就可以达到左右扫描，红、绿变色的目的。如果嫌亮度不够，可以缩小排列间距加密LED。也可以用四厘米宽电线槽，同一条中做双排，结构相同，可达到很好的显示效果。如果嫌显示单调，可用灯光集成电路，例如用东南大学无锡分校所生产的多功能程控闪光集成电路SE9201。
该电路为双极和CMOS兼容大规模集成电路，设置有四点追逐、弹性张缩、跳马左旋、跳马右旋、依次亮同时灭、同时亮依次灭、左右扩张、全亮间隔闪光等八种基本花样，又可通过B1、B2、B3、B4花样选择控制端编程，实现多种花样供选择。该灯光集成电路有8路输出，故必须从某大楼正面从最高层到第二层竖直安装8条，或从中间往两边对称安装16条LED装饰灯。每只有四组常闭常开的继电器可同时驱动两路，同时应有一占空比为50％的可调超低频振荡器，其输出的超低频脉冲分多路经9013放大后，驱动各继电器，实现T红＝T绿＝t ES9201，某花样和全部8种花样变化的时间t，从而达到红、绿两色定期作等时显示的目的，SE9201引出功能端如附图(i)，电路图为附
图13。
本实用新型与背景技术比具有的有益效果(1)、超长条形发光二极管建筑物装饰灯和发光二极管电子招牌广义属于户外灯光广告，夜间以其视觉上的动态和颜色变化引入注目。国外虽有变色霓虹灯，但国内应用不多见，绝大部分使用单色霓虹灯管。若要实现两种颜色，必须并列两种不同色的灯管。所用材料、用电量要加倍，制作成本和使用费用相应增大。而超长条形LED建筑物装饰灯及LED电子招牌，同一装饰线同一字或商标图案可以显示出两种或两种以上颜色新颖、别致。白天既不影响建筑大楼的美观，在招牌上安装LED亦不破坏钛金字或铁字的整体性，夜间又有可识性，可为美化城市，营造喧闹、热烈、繁华的气氛起一定作用。
(2)与霓虹灯相比超长条形发光二极管建筑物轮廓装饰灯和电子招牌的用电量大大降低。一般超长条形发光二极管建筑物轮廓装饰灯和电子招牌耗电为高压霓虹灯的10至15分之一，为塑料软管灯的八分之一。
以海南汇辉购物广场正面四周总长为150米的LED装饰线作比较，如果要达到同样的变色装饰效果，以每天点亮5小时经计算，LED年总电耗为821度，海口的商业用电电价为每度0.861元，这条装饰线年需交电费707元，如装上同色的霓虹管，采用节能型150W变压器，年总耗电为8694度，年总电费为7485.5元。
(3)寿命长质量好的发光二极管在额定电流下使用寿命可达几十万小时，以下限十万小时计，每天点亮5小时，可达55年。可以说其使用寿命同建筑物寿命相近，是一种永久性灯饰。但这里应考虑到目前安装LED的难燃PVC聚氯乙烯电线槽，是否能经得起在室外长年累月遭受风霜雨雪，冰雪冻融，太阳高温暴晒的侵蚀，而不断裂、损坏。现有电线槽，须经过长时间的观察，才能得出结论。如果发现塑料老化，变形或断裂等情况，就应在聚氯乙烯中加其它聚合物共混进行改性，寻求耐高热，抗严寒耐老化的塑料，以适合各种安装环境的要求。此外驱动LED工作的电子元件，亦应选择质量良好的，可控硅应加散热片，充分散热，配电箱应注意防潮通风。若能在生产制作工艺过程中充分注意到各种细节严格把关，超长条形建筑物装饰灯及电子招牌故降率会很低，维修的必要性将降到最低点。
(4)以LED为光源微电子电路驱动的超长条形建筑物装饰灯及电子招牌属于光电子技术，按国家规定属高新技术。在全国范围内推广这一技术，有助于改变我国电子行业的产业结构，促进我国LED生产厂家开发出质量良好、亮度更高，品种齐全的LED。在增加就业机会的同时，还为国家节约了大量能源。如有一个好的策划，让其进入香港、澳门以及其他国家，为国家赚取外汇也是有可能的。
权利要求1.一种发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于包括电线槽、发光二极管和电源，电线槽包括上盖和底座，在上盖上有安装孔，发光二极管安装在安装孔内，发光二极管串联构成供电组，各供电组再并联后接在交流电源上。
2.根据权利要求1所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于发光二极管串联并串联限流电阻后构成供电组。
3.根据权利要求1所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于各供电组并联并安装可控硅及控制电路后接在电源上。
4.根据权利要求1所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于当采用红、绿、橙、黄四种单色发光二极管相间等距离排列或同色并列成两排或同色集中组成一几何图案以显示四种颜色呈多种花样变化时，同色发光二极管若干段内的发光二极管串联成供电组，各供电组之间再并联后接在交流电源上。
5.根据权利要求1所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于当采用红绿双色双腿发光二极管时，按红色为一方向，绿色为另一方向400只相间排列为四路，同一路内100只相串联，每路首尾两端各有一只有常闭常开触点的继电器；四路分别接在各继电器的中心触点上，通过继电器触点的同时切换达到改变电流方向实现红绿变色的目的。
6.根据权利要求1或4所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于当用红色超高亮发光二极管时，同一路串联沿钛金字的笔划边缘排列为一组供电组，多个供电组并联做出字的轮廓。
7.根据权利要求1或5所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于当应用于红绿变色招牌制作时，将每个字的发光二极管总数分为等于或小于100只的若干组，各组并联后同时接入有两组常闭常开触点的继电器上，并分别串入可控硅及限流电阻。
8.根据权利要求1所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于当应用于多种花样的变化或招牌文字多种亮灭跳变时，必须有16、32、64、128、256个连续脉冲产生电路，这些用数字电路相互搭配、组合所形成的时序脉冲，为开关二极管编程三极管放大后的信号控制可控硅通断。
9.根据权利要求1或5所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于当大面积应用于高楼大厦红、绿变色上下扫描或竖直安装在大楼正面作左右扫描时，红、绿转换脉冲取自连续脉冲中据有对称性的某一个，且这个脉冲具有保持功能，或通过触发器后具有保持功能，以便使继电器的切换时间相同；同时利用CD4028、CD4090选通均为“0”电平有效的特点，在驱动电路某些特定位置使其平行并列，从中灵活地选择输出端，以实现大楼层数不相同时有逐条闪亮和前路跟着后路亮，红绿交替变色的视觉效果。
10.根据权利要求1所述的发光二极管装饰物体显示灯，其特征在于当要求用红、绿三条腿发光二极管做成三变色电子招牌时，必须将招牌每个字的发光二极管以40至60为单位分成若干组，各组加限流电阻后同一色再并联，后串联可控硅交流5伏大电流供电，每字三个脉冲可实现红、绿、橙三色变化，驱动电路选用32个连续脉冲电路，通过开关二极管位置、数量的确定，可方便实现招牌红、绿、橙按不同程序变化的目的。
专利摘要一种发光二极管装饰物体显示灯,其包括电线槽、发光二极管和电源,电线槽包括上盖和底座,在上盖上有安装孔,发光二极管安装在安装孔内,发光二极管串联构成供电组,各供电组再并联后接在交流电源上。发光二极管串联并串联限流电阻后构成供电组。各供电组并联并安装可控硅及控制电路后接在电源上。本实用新型既有霓虹灯的效果,又具有使用寿命极长、耗电极少的特点。
文档编号G09F9/33GK2369314SQ9824955
公开日2000年3月15日 申请日期1998年12月8日 优先权日1998年12月8日
发明者谭建文 申请人:谭建文