СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК H05B39/04 

Изобретение относится к области светотехники, в частности к иллюминации. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей иллюминации за счет создания новых световых эффектов с использованием электрических ламп или светодиодов на базе контроллеров. В предложенном способе в сетке, составленной из гирлянд с одинаковым количеством ламп или светодиодов, жесткую связь между элементами заменяют "гибкой" связью через ключевые элементы, например диодную матрицу, образующую виртуальные гирлянды по выбранным траекториям. В каждой виртуальной гирлянде периодически включают комбинацию элементов для организации формируемого светового эффекта. Оптимальную частоту коммутации устанавливают в инфранизком диапазоне 0,5...20 Гц.

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к области светотехники, в частности к декоративному освещению объектов, и может быть полезно при организации дискотек, шоу, представлений и праздничных елок.

Уровень техники

В настоящее время в качестве базового элемента при организации иллюминации применяется эл. лампа, имеющая преимущества перед другими светоизлучателями. Это диапазон мощности 1 Вт...1 кВт, диапазон постоянного и переменного напряжения 2,5...250 В, угол излучения 360°. Однако для малых помещений и мощностей 500 Вт светодиоды могут оказаться более эффективными за счет более высокого КПД и низких напряжений питания, это обеспечивает электрическую безопасность.

Основой иллюминации является гирлянда - цепь последовательно расположенных эл. ламп, включаемая на постоянное [1], регулируемое [2] или импульсное напряжение [3, 4]. Известно, что непрерывное мигание или хаотическое включение ламп вызывает быструю утомляемость. Более приемлемым является плавное изменение яркости ламп с инфранизкой частотой или коммутация не менее трех гирлянд, создающих эффект бегущего огня за счет соответствующего расположения ламп гирлянд [5]. Расположение гирлянд в виде сетки позволяет получить эффект движения горящей строчки [1]. Чтобы уменьшить утомляемость при малом количестве световых эффектов, используют обратную связь в цепи регулирования одного из параметров, например по звуковому сопровождению [6] или движению зрителей в зоне действия датчиков перемещения [7]. Недостатком указанных способов является малое количество световых эффектов, не превышающее 5. Виной всему базовый элемент - гирлянда, в которой все лампы включаются на одно напряжение или один ток, стремление напрямую управлять каждой лампочкой гирлянды ведет к аппаратной избыточности и экономической нецелесообразности.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании способа расширения функциональных возможностей иллюминации с целью повышения положительного эмоционального фона у зрителей при наблюдении иллюминации. Задача решена за счет того, что в сетке, составленной из гирлянд с одинаковым количеством ламп, "жесткую" связь заменяют "гибкой" связью через ключевые элементы, например горизонтальное, вертикальное, под углом к горизонту. В каждой виртуальной гирлянде включают необходимую комбинацию ламп для организации формируемого светового эффекта. Таким образом, каждая лампа является частью нескольких функциональных гирлянд, образуемых ключевыми элементами. Для получения эффекта вращения сетку из гирлянд сворачивают в виде объемной замкнутой поверхности, например конуса, цилиндра, шара.

На фиг.1 представлена эл. схема включения ламп с диодной схемой на 4 направления. Для комбинационного включения "горизонтали" L1...L4 подают напряжение между шиной (а2) и шинами (b), для включения "вертикали" L1, L5, L9, L13 подают напряжение между шиной (b1) и шинами (а). Таким же образом включают виртуальные гирлянды, расположенные под углом, например, L1, L6, L11, L16 или L4, L7, L10, L13. Минимальное количество ламп сетки, при котором наблюдается качественный эффект, составляет 9×9=81.

Основные световые эффекты, реализуемые на минимальной базовой модели:

1. Движение одной или трех горящих ламп "горизонтали" по кругу, по вертикали, по спиралям с реверсом.

2. Движение одной или нескольких "горизонталей" по вертикали с накоплением и реверсом.

3. Движение одной или нескольких "вертикалей" с накоплением и реверсом.

4. "Бегущий огонь" в "горизонталях" в разных направлениях.

5. "Бегущий огонь" в "вертикалях" в разных направлениях.

6. Комбинация эффекта вращения в "горизонталях" с движением по вертикали и наклонением.

7. Комбинация эффекта вращения вертикалей с изменением количества включенных ламп.

8. "Бегущий огонь" по спиралям в разных направлениях.

9. Плавное изменение яркости по горизонталям с инфранизкой частотой (эффект вращения с реверсом).

10. Плавное изменение яркости по вертикалям с реверсом.

11. Эффект мерцания при исполнении программ.

12. Эффект бегущей строки.

При увеличении количества ламп сетки до 18×18=324 появляется возможность разделить горизонтали или вертикали по нескольким цветам и выполнять некоторые операции в одном цвете или комбинации цветов, при этом эффект совокупности операций возрастает, так как цветовые движущиеся "волны" не смешиваются. Дополнительный зрительный эффект дает изменение тактовой частоты при выполнении операций. Увеличение количества ламп сетки до 36×36=1296 и более позволяет значительно расширить цветовую гамму иллюминации и обеспечить ее мультипрограммное управление.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предлагаемого изобретения.

На фиг.2 изображена эл. схема подключения силовых ключей к диодно-ламповой матрице. Поскольку лампы по меньшей мере потребляют единицы ватт, силовые цепи включают с помощью ключей, управляемых от программатора, в качестве которого используют микроконтроллер с памятью (фиг.3). В качестве программатора можно использовать, например, микроконтроллеры семейства PICMICRO или AVR, обладающих достаточной внутренней памятью. Для непосредственного управления ключами количество портов процессора должно быть не менее количества силовых ключей. В противном случае между портами и управляющими входами ставят расширитель, например регистр. При разработке маломощных устройств иллюминации используют многоцветные светодиоды с возможно большим углом излучения. На фиг.4 представлена эл. схема трехцветной светодиодной матрицы, которая питается постоянным напряжением не более 5 вольт. Здесь резисторы задают ток через светодиоды. Матрица может быть подключена непосредственно к контроллеру. При использовании ламп большой мощности или питании от сети светодиоды в этой схеме заменяют оптопарами, например оптосимисторами, а лампы подключают к источнику питания последовательно с силовыми элементами оптопар.

Источники информации

1. SU 1817265 A1, H05B 39/04.

2. SU 1775878 А1, Н05В 39/04.

3. SU 663140, Н05В 39/09.

4. RU 2094962 C1, H05B 39/09.

5. SU 1815814 A1, H05B 39/09.

6. SU 1706064 А1, Н05В 39/09.

7. Куликов А.А., Справочник по радиоэлектронике, том 3, М., "Энергия", 1970, с.337, 338.

Изобретение относится к области светотехники, в частности к иллюминации. Способ организации световых эффектов заключается в том, что в сетке, составленной из гирлянд, жесткую связь между светоизлучателями заменяют "гибкой" связью через ключевые элементы с возможностью образования виртуальных гирлянд. Затем выбирают траектории, по которым образуют виртуальные гирлянды. В образованных гирляндах формируют комбинации включенных светоизлучающих элементов. Частоту формирования гирлянд выбирают в диапазоне 0,5÷20 Гц. Устройство для организации световых эффектов содержит источник питания, контроллер и сетку, составленную из гирлянд светоизлучателей. Между светоизлучателями устанавливают ключевые элементы с возможностью образования матрицы, например диодной. Управление матрицей осуществляют с помощью контроллера. Технический результат: расширение функциональных возможностей иллюминации за счет формирования дополнительных световых эффектов с использованием светоизлучателей на базе контроллеров. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ организации световых эффектов с помощью сетки, составленной из гирлянд, образованных светоизлучающими элементами, например, лампами, при котором излучающие элементы располагают в шахматном порядке так, чтобы гирлянды образовали непересекающиеся линии светоизлучателей по вертикали и горизонтали, отличающийся тем, что сетку сворачивают в объемную замкнутую поверхность, а между излучателями устанавливают ключевые элементы с возможностью образования виртуальных гирлянд, где периодически коммутируют комбинацию ключевых элементов с частотой от 0,5 до 20 Гц.2. Устройство для организации световых эффектов, содержащее источник питания, сетку, составленную из ламповых гирлянд, контроллер, ключи, диодную матрицу X-Y и последовательно с диодами включенные лампы, подсоединенную к источнику питания через ключи, управляющие входы которых соединены с контроллером, отличающееся тем, что сетка гирлянд свернута в объемную замкнутую поверхность, а диодная матрица содержит ключевые элементы, соединенные так, чтобы образовать виртуальные гирлянды на 4 направления.3. Устройство для организации световых эффектов, содержащее источник питания, сетку, составленную из ламповых гирлянд, контроллер, ключи, светодиодную матрицу X-Y с токоограничивающими элементами, подключенную к источнику питания через ключи, управляющие входы которых соединены с контроллером, отличающееся тем, что матрица составлена из светодиодов оптосимисторов, а лампы гирлянд подключены к сети переменного тока последовательно с силовыми выводами оптосимисторов, при этом сетка гирлянд свернута в объемную замкнутую поверхность.