专利名称：装饰灯组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种装饰灯组，特别是一种可自动降低电源电压及可分时变换不同灯组发光的装饰灯组。
装饰灯组一般是以并联及串联方式连接，上述两种连接方式又可分为单路及多路两种，其中，单路灯组只需使用一条电线，虽然简单经济，但是在功能上却缺少了活动的灯光变化，而多路并联或多路串联的灯组虽然需要大量电线编组组装，例如四路至少需要四条灯线，但却可有多种灯光变化，因此一般传统装饰灯都采取多路并联或多路串联形式连接，以便使灯光产生多种变化。
如
图1所示，其表示一般串联灯组的连接方式，串联灯组1可大量串接一些低压的小灯泡或LED发光二极管，以四个灯泡11、12、13、14为例加以说明，但因串联灯组1只要任一灯泡损坏，该串灯泡则完全不亮，例如其中一个灯泡11损坏，其它灯泡12、13、14便不会发亮，并不好用。所以一般较喜欢使用并联灯组，如图2所示，如果并联灯组2其中有一灯泡(以四个灯泡为例说明)21损坏，剩下的好灯泡22、23、24仍可继续发亮，但由于并联灯组2所用灯泡21、22、23、24的电压较高，每个灯泡21、22、23、24的功率大，因而使得灯泡总数受到限制，为此，有人为增加并联灯组2的灯数，再加设一个变压器25(如图3所示)，以利用变压器25来降低电压，使一些点缀饰品的小灯泡或LED 21’22’23’24’可被点燃，但变压器25具有一定的重量，价格又不便宜，然而，一般装饰灯组仍普遍使用单路并联灯组，如建筑物固定配线等都可利用这种灯组线路，以便于增加灯组灯光活动变化的功能，但上述现有多功能灯组都需使用大量电线，且这种灯组虽可用电子方式控制，但其中所使用的电路配线相当的多，仍会造成电线的浪费。
本发明的目的在于提供一种以控制单元控制不同灯泡分时交换导通的装饰灯组。
本发明的次要目的在于提供一种成本低的装饰灯组。
本发明的再一目在于提供一种环保效果好的装饰灯组。
为达到上述目的，本发明采取如下技术措施本发明的一种装饰灯组，包括电源及灯组，电源为市电电源；其特征在于还包括一个控制单元；控制单元分别连接市电电源及灯组；灯组由多个灯泡组成；控制单元主要包括一个微处理器。
其中所述控制单元的微处理器拾取市电的正弦波的正半周的前段电流信号、负半周的前段电流信号、正半周的后段电流信号及负半周的后段电流信号，经由控制单元的总线传输到灯组；所述灯组由4个灯泡组成；4个灯泡分别连接微处理器的控制信号输出端，依灯泡的排列顺序依序分别接收正弦波的正半周的前段电流信号、正半周的后段电流信号、负半周的前段电流信号及负半周的后段电流信号。
其中所述微处理器所拾取的正弦波的正半周的前段电流信号是正弦波的正半周的前四分之一以内的信号，正半周的后段电流信号是正弦波的正半周的后四分之一以内的信号，负半周的前段电流信号是正弦波的负半周的前四分之一以内的信号及负半周的后段电流信号是正弦波的负半周的后四分之一以内的信号。
其中所述总线为三线制线路，三线制线路包括与所述控制单元连接的前段总线、后段总线及一个共同回路电线。
其中所述总线为二线制线路，二线制线路包括与所述控制单元连接的一个总线及一个共同回路电线。
其中所述4个灯泡相并联。
其中所述灯组包括4个相串联的白炽灯泡，各灯泡分别并联一个交换组件。
其中所述灯泡为白炽灯泡，4个灯泡分成两组，每组2个灯泡，各相并联连接，即第1、2灯泡并联，第3、4灯泡并联；两组灯泡的一端分别经所述前段总线及后段总线与所述控制单元连接，各灯泡的另一端分别经一个交换组件连接到所述共同回路电线；同组灯泡所串接的交换组件的导通方向相同；两组灯泡所串接的交换组件的导通方向相反。
其中所述交换组件可为二极管。
其中所述灯泡为发光二极管，4个灯泡分成两组，每组2个灯泡，各相并联连接，即第1、2灯泡并联，第3、4灯泡并联；两组灯泡的一端分别经所述前段总线及后段总线与所述控制单元连接，各灯泡的另一端分别连接到所述共同回路电线；同组灯泡的导通方向相同；两组灯泡的导通方向相反。
其中所述共同回路电线与电源之间可连接一个限制电流流量的镇流器。
其中所述灯泡可各连接有一个可控硅开关，可控硅开关连接有一个分时交换电路，灯组依序排列的前二个灯泡及可控硅开关是以同一导通方向连接总线及共同回路电线的。
其中所述灯组依序排列的后二个灯泡及可控硅开关是以与所述前二个灯泡及可控硅开关呈相反的导通方向连接总线及共同回路电线的。
其中所述分时交换电路跨接在可控硅开关与灯线的两端。
其中所述分时交换电路包括一个触发器及与触发器连接的两个微分电路；触发器的输出端连接所述可控硅开关的控制端。
其中所述可控硅开关可为一个开关控制器。
结合实施例及附图对本发明装饰灯组的技术特征详细说明如下，附图中图1现有串联灯组的电路图。
图2现有并联灯组的电路图。
图3现有具变压器的灯组的电路图。
图4本发明第一实施例的电路图。
图5本发明第一实施例的变化电路图。
图6本发明第二实施例的电路图。
图7本发明第三实施例的电路图。
图8本发明第一～三实施例的控制单元电路图。
图9由图8中的控制单元输出的脉冲波型示意图。
图10图9所示脉冲信号的模拟示意图。
图11本发明第三实施例灯泡连接一可控硅开关及一分时交换电路的电路图。
图12图11的脉冲波型示意图。
图13本发明第一～三实施例的等效电压示意图。
如图4所示，本发明的装饰灯组是将市电(交流电)中每一个周期内的正、负半波电流分成四个四分之一波的电流，以利用这种电流，制作多工并联及多工串连灯组，同时达到可点燃低电压灯泡(在本发明中是为白织灯泡或LED)，包括一个控制单元3及一个基本的交换导通灯组4。
控制单元3是连接市电的交流电，并设有一个以上组合的总线，该组合的总线包括三线制线路及二线制线路，而都具有四种电流信号的输出。在第一实施例中是一个三线制线路的多工灯组。总线包括分别与控制单元3连接的一前段总线31、一后段总线32及一个公共回路电线30。
控制单元3的电路如图8所示，其由一个微处理器33操作，在微处理器33内储存有操作程序(由于操作程序并非本案的重点，所以不以叙述)，利用与微处理器33连接的三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6及二极管D1、D2、D3、D4控制电流通路。微处理器33具有四个输出端331、332、333、334，其中二输出端331、332分别连接有二个三极管Q1、Q2及Q3、Q4，另外二输出端333、334分别连接一个三极管Q5、Q6，二输出端331、333连接三极管Q1、Q2及Q5后，再分别与一个二极管D1及D3连接，而后连接图4所示的前段总线31，利用前段总线31将微处理器33所拾取的电流来导通灯组4中的几个灯泡42、43，其他输出端332、334则再间接与二极管D2及D4连接，最后连接后段总线32，由后段总线32输出所拾取的电流，以导通灯组4中未被导通的灯泡42、44。
如图8、9所示，当导通市电，电流流经控制单元3后，拾取交流电每一周期的电流，首先，拾取正弦波的正半周前段一半以内的电流50，由二极管D1输出，接着继续拾取正弦波正半周的后段一半以内的电流601，由二极管D2输出，随后拾取正弦波负半周的前段一半以内的负半周前段电流50’，由二极管D3输出，再拾取正弦波负半周后段一半以内的后段电流60’，再由二极管D4输出，以达到低压输出。
如图4所示，交换导通灯组4由多个灯泡组成，并连接在总线上，包括一个第一灯泡41并联一个第二灯泡42、再并联一个第三灯泡43及一个第四灯泡44，在本实施例中是以四个灯泡41、42、43、44为一组，并构成一个并联的三线制线路多工灯组。灯组4的第一、第二、第三、第四灯泡41、42、43、44分别都连接一个交换组件(在本实施例中为一个二极管)D5、D6、D7、D8，由各二极管D5、D6、D7、D8的正负导通方向，跟随交流电正负半周电流而交换导通各灯泡41、42、43、44的电流，其中，第一及第二灯泡41、42连接同一个导通方向的二极管D5、D6，连接二极管D5、D6的负极，而由各灯泡41、42的另一端依序分别连接前段总线31及后段总线32，各个二极管D5、D6的正极连接共同的回路电线30，第三及第四灯泡43、44连接二极管D5、D6的负极，以与前述的二极管D5、D6导通方向呈反向的方向连接二极管D7、D8，各灯泡43、44的另一端连接共同的回路电线30，由各二极管D7、D8的正极分别连接前段总线31及后段总线32。
因此，并联的多工灯组于市电流经控制单元3后，各灯泡41、42、43、44依排列顺序，依序分别接收正半周前段的电流信号、负半周前段的电流信号、正半周后段的电流信号以及负半周后段的电流信号，进而使该灯泡轮流导通而被点亮。当前段总线31输出正半周前段电流信号50，也同时流经至第一个灯泡41并导通第一个灯泡41的二极管D5，使灯泡41发亮，当前段总线31输出正半周前段电流信号50之后，前段总线32很快地输出正半周后段电流信号601，并即时流经第二灯泡42及二极管D6，使第二灯泡42发亮，几乎在同一时间，前段总线31又输出负半周前段电流信号50’，也导通第三灯泡43及二极管D7，并使第三灯泡43发亮，并在前段总线31输出负半周前段电流信号50’之后，后段总线32输出负半周后段电流信号60’，负半周后段电流信号60’导通第四灯组44及二极管D8，而使第四灯泡44发亮。
各灯泡41、42、43、44除了以上述并联的方式组成多工灯组之外，也可以串联的方式组成多工灯组，如图5所示，交换导通灯组4’由多个串联的白织灯泡组成，包括串接于前段总线31的第一及第三灯泡41’、43’，串接于后段总线32的第二及第四灯泡42’、44’，最后前段总线31及后段总线32再与共同回路电线30连接，而各二极管D5’、D6’、D7’、D8’则分别与第一、第二、第三、第四灯泡41、42’、43’、44’并联，以借各二极管D5’、D6’、D7’、D8’短路各灯泡41’、42’、43’、44’的电流，当各二极管D5’、D6’、D7’、D8’不导通时，各灯泡41’、42’、43’、44’才会发亮。
如前述，串联多工灯组的各个灯泡41’、42’、43’、44’，是以与上述成相反的导通方式被导通而发亮，当市电流经该控制单元3’后，各灯泡41’、42’、43’、44’仍依序接收各电流信号50、50’、601、60’，并在二极管D5’、D6’、D7’、D8’不导通时，被点亮。
如图10所示，本发明以旋转电刷34的电路进一步说明灯组4导通的原理，设有四个四分之一扇形的极面341、342、343、344及一个电刷34，其中，电刷34与交流电源同步旋转，并分配到四个极面341、342、343、344，电刷34则以每一周期扫描一次，以电刷34旋转至第一灯组41，也就是使第一灯泡41分配到极面341的电流，接着电刷34旋转至第二灯泡42，使第二灯泡42分配到极面342的电流，随后电刷旋转至第三灯泡43，使第三灯泡43分配到极面343的电流，最后电刷34旋转至第四灯泡44，使第四灯组44分配到极面344的电流，这样，每个负载只流过四分之一周期的电流，因此，它的等效电压也就比较低了。
如图4所示，利用控制单元3不停地在拾取每一周期四分之一的电流，以降低电压导通并联低电压的灯组4，且以并联方式，使得当各并联灯组4的其中一个灯泡损坏，其馀灯泡仍可发亮，例如各灯组4中第一灯泡41损坏，流经第二、第三、第四灯泡42、43、44的电流仍不会受到影响，电流仍可流经第二、第三、第四灯泡42、43、44，使这三个灯泡发亮。
如图6所示，其为本发明的第二实施例，本实施例与第一实施例同样设有一个控制单元3及一个基本的交换导通灯组5，控制单元3同样设有前段总线31、后段总线32及一个与市电连接的共同回路电线30，不同处在于，灯组5由四个并联的发光二极管(LED)51、52、53、54所构成，各二极管51、52、53、54与前段总线31、后段总线32及共同回路电线30连接，并依各发光二极管依序相互并联的前二个二极管51、52以同一个导通方向连接于共同的回路电线30，并依序连接控制单元的前段总线31及后段总线32，依序相互并联的后二个二极管53、54是以与前二个二极管51、52导通方向呈反向的导通方向连接前段总线31及后段总线32，并连接于共同回路电线30，也构成三线制线路的多工灯组。由于二极管是为发光二极管，因此，各二极管51、52、53、54不必再连接第一实施例所述的交换组件(二极管)，具有二极管交换特性。且发光二极管的电流必须要有限制，否则会因电流过大致使发光二极管损坏，因此，一般发光二极管LED都连接有一个限流电阻，而本实施例则以一个镇流器55取代现有的限流电阻，将镇流器55连接在共回路电线30与市电间，以利用镇流器55来限制电流流量，提供发光二极管额定电流，以配合其低功率的要求。
第二实施例与第一实施例的导通方式并无不同，同样是在前段总线31输出正半周前段的电流信号50，也流经至发光二极管51并导通发光二极管51，使其发亮，于前段总线31输出正半周前段的电流信号50后，后段总线32很快地输出正半周后段的电流信号601，并同时流经发光二极管52，使发光二极管52导通发亮，几乎在同一时间，前段总线31又输出负半周前段的电流信号50’，也导通发光二极管53，使发光二极管53发亮，并于前段总线31输出负半周前段波电流信号50’后，后段总线32输出负半周后段的电流信号60’，负半周后段电流信号60’流经发光二极管54。
接下来是本发明第三实施例，如图7所示，本实施例与第一及第二实施例同样设有一个控制单元6，同样设有一个基本的交换导通灯组7，不同处在于，本实施例是二线制电路，控制单元6只设有一个多工总线61及一个共同回路电线60，而与灯组7构成二线多工灯组。而控制单元6仍与第一及第二实施例相同的方式拾取电流，并使并联灯组7的第一灯泡71、第二灯泡72、第三灯泡73及第四灯泡74分别连接共同回路电线60及多工总线61，市电连接共同回路电线60及控制单元6，并依各灯泡71、72、73、74的排列顺序依序接收正半周前段的电流信号、正半周后段的电流信号、负半周前段的电流信号及后段负波电流信号，进而使灯泡轮流导通而点亮，此外，各灯泡71、72、73及74分别连接有一个可控硅整流器(SCR，Silicon ControlledRectifier)(在本实施例中其作为开关使用)D9、D10、D11及D12，且各可控硅开关D9、D10、D11及D12又连接一个分时交换电路77，其中依序排列的前两个灯泡71、72及可控硅开关D9、D10是以同一个导通方向连接在多工总线61及共同回路电线60，依序排列在后的二个灯泡73、74及可控硅开关D11、D12是以与前二个灯泡71、72及可控硅开关D11、D12呈相反方向的导通方向连接多工总线61及共同回路电线60。
如图11所示，分时交换电路77是跨接在各开关D9、D10、D11及D12与灯线的两端，并以一触发器F/F来产生电流交换动作。而其中依各灯组7的排列顺序，灯泡71与另一灯泡72是以其一端连接于多工总线61，而以可控硅开关D9、D10的正极连接共同回路电线30，其他的二个灯泡73、74则以其一端连接于共同回路电线30，而以可控硅开关D11、D12的正极连接于多工总线61。
当控制单元6经多工总线61输出一个正弦波的前段半周电流信号50后，电流则流经灯泡71及可控硅开关D9，同时流经分时交换电路77的电阻R1到达二个二极管D5、D6，并分道流入两个微分线路771、772，其中，电流流经微分线路771后，使触发器F/F进行设定(set)动作，而使得可控硅开关D9与分时交换电路77及灯泡71完全导通，使灯泡71发亮，而流经微分线路772的电流因可控硅开关D9未与分时交换电路77的输出端连接，因此，电流无法导通。就如图12所示，当多工总线61输出一正半周前段电流信号50时，触发器F/F的输出端Q产生一个高电压(H)信号，而输出端未导通，而产生一个低电压(L)信号。
在控制单元6的多工总线61输出正半周前段电流信号50时，紧接着输出正半周后段电流信号601，同样，电流快速流经灯泡72及可控硅开关D10，同时流经分时交换电路77的电阻R1到达二个二极管D5、D6，并分道流入两个微分线路771、772，其中，电流流经微分线路772后，触发器F/F作重置(reset)，而使得可控硅开关D10与分时交换电路77及灯泡72完全导通，使灯泡72发亮，而流经微分线路771的电流因可控硅开关D10未与分时交换电路77的输出端Q连接，因此，电流无法导通。
如图12所示，当总线61输出一个正半周后段电流信号601时，触发器F/F的输出端Q未导通，因此，产生一个低电压(L)信号，而输出端导通，产生一个高电压(H)信号。
在控制单元6的总线61输出正半周后段电流信号601后，随即输出一个负半周前段电流信号50’，此时电流同样快速流经灯泡73及可控硅开关D11，同时流经分时交换电路77的电阻R1到达二个二极管D5、D6，并分道流入两个微分线路771、772，其中，电流流经微分线路771后，也就是使触发器F/F作设定(set)动作，而使可控硅开关D11与分时交换电路77及灯泡73完全导通，使灯泡73发亮，而流经微分线路772的电流因可控硅开关D11未与分时交换电路7的输出端连接，因此，电流无法导通。如图12所示，当总线61输出一个负半周前段电流信号50’时，触发器F/F的输出端Q产生一个高电压(H)信号，而输出端即未导通而产生一低电压(L)信号。
在控制单元6的多工总线61输出负半周前段电流信号50’后，随后输出负半周后段电流信号60’，同样，电流快速流经灯泡74及可控硅开关D12，同时流经分时交换电路77的电阻R1到达二个二极管D5、D6，并分道流入两个微分线路771、772，其中，电流流经微分线路772后，即使触发器F/F作重置(reset)动作，而使得可控硅开关D12与分时交换电路77及灯泡74完全导通，使灯泡74发亮，而流经微分线路771的电流因可控硅开关D12未与分时交换电路77的输出端Q连接，因此，电流无法导通。如图12所示，当多工总线61输出一后段负波电流信号60’，此时触发器F/F的输出端Q未导通，因此，产生一个低电压(L)信号，而输出端Q导通而产生一个高电压(H)信号，达到利用四分之一周期的电流，作为交换信号及启动灯泡点亮的能源。
如图13所示，除了上述三个实施例外，由于四个等效电压曲线80、81、82、83的最高点是全波电压的一半，而可达到调光的作用，其是在每个半波时间内分两段导通，可分为四次导通，即曲线80、81、82及83各一次，而一般调光器如虚线所示，只有两次，因此，本发明具有双倍的调光效率。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下效果(1)、可降低成本在本发明的三个实施例中都是以控制单元3或6来拾取交流电中四个正、负半周的一部分低等效电流导通灯组，即可使用一般低压小灯泡或发光二极管产生光变化效果，可节省变压器及电线配置，达到制造成本低的目的；(2)、可延长发光器件的使用寿命由于附加在发光器件上的有效电压低，因此，发光器件不易损坏，可延长其使用寿命。
权利要求
1.一种装饰灯组，包括电源及灯组，电源为市电电源；其特征在于还包括一个控制单元；控制单元分别连接市电电源及灯组；灯组由多个灯泡组成；控制单元主要包括一个微处理器。
2．根据权利要求1所述的灯组，其特征在于所述控制单元的微处理器拾取市电的正弦波的正半周的前段电流信号、负半周的前段电流信号、正半周的后段电流信号及负半周的后段电流信号，经由控制单元的总线传输到灯组；所述灯组由4个灯泡组成；4个灯泡分别连接微处理器的控制信号输出端，依灯泡的排列顺序依序分别接收正弦波的正半周的前段电流信号、正半周的后段电流信号、负半周的前段电流信号及负半周的后段电流信号。
3．根据权利要求2所述的灯组，其特征在于所述微处理器所拾取的正弦波的正半周的前段电流信号是正弦波的正半周的前四分之一以内的信号，正半周的后段电流信号是正弦波的正半周的后四分之一以内的信号，负半周的前段电流信号是正弦波的负半周的前四分之一以内的信号及负半周的后段电流信号是正弦波的负半周的后四分之一以内的信号。
4．根据权利要求2所述的灯组，其特征在于所述总线为三线制线路，三线制线路包括与所述控制单元连接的前段总线、后段总线及一个共同回路电线。
5．根据权利要求2所述的灯组，其特征在于所述总线为二线制线路，二线制线路包括与所述控制单元连接的一个总线及一个共同回路电线。
6．根据权利要求2所述的灯组，其特征在于所述4个灯泡相并联。
7．根据权利要求3所述的灯组，其特征在于所述灯组包括4个相串联的白炽灯泡，各灯泡分别并联一个交换组件。
8．根据权利要求4所述的灯组，其特征在于所述灯泡为白炽灯泡，4个灯泡分成两组，每组2个灯泡，各相并联连接，即第1、2灯泡并联，第3、4灯泡并联；两组灯泡的一端分别经所述前段总线及后段总线与所述控制单元连接，各灯泡的另一端分别经一个交换组件连接到所述共同回路电线；同组灯泡所串接的交换组件的导通方向相同；两组灯泡所串接的交换组件的导通方向相反。
9．根据权利要求7或8所述的灯组，其特征在于所述交换组件是二极管。
10．根据权利要求4所述的灯组，其特征在于所述灯泡为发光二极管，4个灯泡分成两组，每组2个灯泡，各相并联连接，即第1、2灯泡并联，第3、4灯泡并联；两组灯泡的一端分别经所述前段总线及后段总线与所述控制单元连接，各灯泡的另一端分别连接到所述共同回路电线；同组灯泡的导通方向相同；两组灯泡的导通方向相反。
11．根据权利要求10所述的灯组，其特征在于所述共同回路电线与电源之间连接有一个限制电流流量的镇流器。
12．根据权利要求5所述的灯组，其特征在于所述灯泡各连接有一个可控硅开关，可控硅开关连接有一个分时交换电路，灯组依序排列的前二个灯泡及可控硅开关是以同一导通方向连接总线及共同回路电线的。
13．根据权利要求12所述的灯组，其特征在于所述灯组依序排列的后二个灯泡及可控硅开关是以与所述前二个灯泡及可控硅开关呈相反的导通方向连接总线及共同回路电线的。
14．根据权利要求12所述的灯组，其特征在于所述分时交换电路跨接在可控硅开关与灯线的两端。
15．根据权利要求12或14所述的灯组，其特征在于所述分时交换电路包括一个触发器及与触发器连接的两个微分电路；触发器的输出端连接所述可控硅开关的控制端。
16．根据权利要求12或13或14所述的灯组，其特征在于所述可控硅开关为一个开关控制器。
全文摘要
一种装饰灯组,包括:电源、灯组及一个控制单元;控制单元分别连接电源及灯组;灯组由多个灯泡组成;控制单元包括一个微处理器,微处理器分别拾取市电正弦波的正半周的前段、后段、负半周的前段、后段电流信号,经由控制单元传输到灯组;依灯泡的排列顺序依序分别接收正弦波的正半周的前段、正半周的后段电流信号、负半周的前段及负半周的后段电流信号。本装饰灯组可降低成本,延长发光器件的使用寿命。
文档编号H05B39/04GK1312666SQ0010343
公开日2001年9月12日 申请日期2000年3月8日 优先权日2000年3月8日
发明者刘尽忠 申请人:刘南星