CN204442782U - 一种led点光源动态景观灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED点光源动态景观灯，由PC机上的LED灯光场景编辑软件、LED光源控制器和LED点光源三部分组成。LED灯光场景编辑软件把播放的图案转换成相应RGB格式的LED灯光控制数据，并通过USB数据线传输给LED光源控制器；LED光源控制器将各路灯光控制数据转换为串行的标准DMX512协议信号，输出至各LED点光源播放；LED点光源采用超高亮RGB三基色LED点阵组合而成，每颗RGB三基色LED均配一颗DMX512解码驱动芯片TM1803进行控制。本实用新型采用同步DMX512协议的嵌入式LED控制系统方案，通过USB接口实现与PC机的稳定通讯，结构简单，可以用于LED景观灯群，能满足全色彩、各种灯光变化、时间控制、艺术效果控制的各种要求。

Description

一种LED点光源动态景观灯

技术领域

本实用新型属于电光源领域，具体涉及一种用于园林、庭院的LED点光源动态景观灯。

背景技术

随着人民生活水平的日益提高，对生态文明的需求不断提高。城市、农村的公共绿化以及家庭的私人绿化不断增加。为了烘托气氛、陶冶情操，绿化区域均添置景观灯。传统的景观照明主要采用霓虹灯、白炽灯以及荧光灯作为光源，这种光源存在光效低、功耗大、寿命短，色彩变化单一、控制方法复杂等一系列缺点，已经难以满足人们的要求。

LED光源由于发光过程中不产生热量，与传统光源相比，LED的发光效率较高，功耗更低，经济效益更高。因此，LED在景观照明、室内装饰、汽车车灯、液晶背光源等市场中正在逐步取代传统光源，成为继白炽灯和日光灯之后的第三代电光源。但现有的LED景观灯一般都是单色的，单调的颜色其渲染效果欠佳。为此，中国发明专利CN103415127A公告了一种智能彩色LED景观灯控制系统及方法，可以实现对LED色彩的调试和显示。但是，LED的色彩变化不是动态的，各色光没有构成动态的图案，无法提供良好的动态效果，不能起到应有的美学效果，从而改善观赏者心情的效果欠理想。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于园林、庭院的LED点光源动态景观灯。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种用于园林、庭院的LED点光源动态景观灯，由PC机上的LED灯光场景编辑软件、LED光源控制器和LED点光源三部分组成。所述LED灯光场景编辑软件可进行灯光图案变化设计、播放场景速度设计、Flash动画导入，同时可利用自带转换工具把播放的图案转换成相应RGB格式的LED灯光控制数据，并通过USB数据线传输给LED光源控制器。所述LED光源控制器由ARM、外部存储器、实时时钟、USB端口、2个同步端口和4个DMX512端口组成；该LED光源控制器将各路RGB格式的LED灯光控制数据转换为串行的标准DMX512协议信号，输出至各LED点光源播放，LED点光源可脱开PC机上的LED灯光场景编辑软件在LED光源控制器控制下自动播放，无需附带PC机。所述LED点光源采用超高亮RGB三基色LED点阵组合而成，每颗RGB三基色LED均配一颗DMX512解码驱动芯片TM1803进行控制，TM1803芯片采用级联控制方式，一根控制线上的TM1803芯片的RGB三个PWM通道的色彩通过一个数据帧同时刷新。

所述的LED光源控制器的ARM选用STM32F103芯片；所述外部存储器包括用于提供下载和运行的空间的同步动态随机存储器SDRAM、为网络数据提供缓存的Flash、用于存储景观灯照明样式文件的SD卡；所述实时时钟采用晶体振荡器实现，输入时钟频率72MHz。

所述的LED点光源上的RGB三基色LED安装在圆形基板上，RGB三基色LED以基板圆心为中心，由内而外呈七环排列，每环安装的RGB三基色LED颗数分别为8颗、16颗、25颗、35颗、45颗、55颗和75颗，各环中每颗RGB三基色LED等间距呈圆周排列。

所述的LED点光源上的RGB三基色LED视角120°、直径5mm、管脚4只、共阳极、呈圆形状；其中红光波长625nm、标准工作电流20mA、标准发光强度2.5坎德拉；绿光波长530nm、标准工作电流20mA、标准发光强度4坎德拉；蓝光波长470nm、标准工作电流20mA、标准发光强度1坎德拉。

所述的基板直径为200mm，由内而外七环RGB三基色LED中心点连接成的圆周直径分别为30mm、55mm、80mm、105mm、130mm、155mm和180mm。

所述的LED点光源功率为15W，电源电压DC24V，灯体为压铸铝，灯罩为PC材料，灯体防护等级为IP65。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用同步DMX512协议的嵌入式LED控制系统方案，通过USB接口实现与PC机的稳定通讯，结构简单，可以用于LED景观灯群，不仅能提供一定的景观照明，还能提供丰富多彩的颜色、动态图案，美化了环境，可欣赏性强、视觉灵动性好、视觉冲击力十足、美学效果好，可改善观赏者的情绪，提高观赏者的休闲休息效率，适用于作园林、庭院的景观灯。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的LED光源控制器系统结构图。

图3为本实用新型的基板上RGB三基色LED排列图。

图4为本实用新型的TM1803芯片级联电路原理图。

图5为本实用新型的STM32F103微处理器控制平台电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式。

为了达到本实用新型的目的，如图1所示，本LED点光源动态景观灯由PC机上的LED灯光场景编辑软件1、LED光源控制器2和LED点光源3三部分组成。PC机上的LED灯光场景编辑软件1负责场景的编辑和传输，其显示内容编辑的效果及信息存储的格式等直接影响LED点光源显示的效果。该软件功能包括：工程(对应1个灯光场景控制系统)的建立和重载；参数的初始化设置；场景动态添加和删除；对每个场景进行所见即所得的编辑、存储、预览和播放；不同的显示方式、运行速度的设置；多场景的节目编排；LED灯具的DMX512地址的映射；运行时间和周期的设置；控制器参数、通信参数的设置；传输的数据帧的编码等。该软件可以将设计场景的动画转换成播放数据文件，并生成播放列表文件以及控制器配置文件，通过USB端口下载到LED光源控制器2。

如图2所示，本LED点光源动态景观灯的LED光源控制器2由ARM、外部存储器、实时时钟、USB端口、2个同步端口和4个DMX512端口组成。ARM处理器处理速度快，可靠性高，成本低，在嵌入式系统中应用非常广泛；外部存储器包括用于提供下载和运行的空间的同步动态随机存储器SDRAM、为网络数据提供缓存的Flash、用于存储景观灯照明样式文件的SD卡；实时时钟为LED灯光场景控制提供准确的时间，采用晶体振荡器实现，输入时钟频率72MHz；USB端口主要用于LED光源控制器2和PC主机之间的数据传输，是LED光源控制器2和PC主机之间数据交换的主要通道。在本实用新型的具体实施例中可以采用USB 2.0作为控制器的USB接口。同步端口用于多个LED光源控制器之间的连接，支持最多4个LED光源控制器同时工作；DMX512端口可控制LED灯具实现跳变、渐变、文字、图像、动画等特技效果。本LED光源控制器2的工作顺序为：启动后先打开控制器配置文件，读取控制器配置参数，定时设置参数和地址转换表；然后打开播放列表文件，按顺序播放灯光场景文件。

如图3所示，本LED点光源动态景观灯的LED点光源3上的RGB三基色LED安装在圆形基板上，RGB三基色LED以基板圆心为中心，由内而外呈七环排列，每环安装的RGB三基色LED颗数分别为8颗、16颗、25颗、35颗、45颗、55颗和75颗，各环中每颗RGB三基色LED等间距呈圆周排列。在LED光源控制器2控制下，本LED点光源3至少能提供三种以上的动态效果。当点亮LED景观灯时，第一种动态效果称之为冒泡，即LED按由内环到外环的顺序依次亮起，并且每环的色彩均不相同，每间隔一段时间，LED的颜色按从内环到外环发生变化，七环的色彩始终各不相同，观赏效果类似于冒泡。第二种动态效果称之为湮灭，LED按由外环到内环的顺序改变颜色，每间隔一段时间这种变化再次发生，但始终保持七环的色彩各不相同，由于变化是从外环到内环进行的，观赏效果类似于湮灭。第三种动态效果称之为旋转的五角星，点亮的、同一色彩的LED呈现出一只五角星的形状，其他LED不亮，每过一段时间这只五角星的颜色会发生变化，这时的动态效果是闪闪的五角星。闪闪的五角星颜色全部变化完毕后会发生旋转。实际上是，上一次点亮的LED不再亮了，这时点亮的是另外一组呈五角星形状的LED，然后按上一个五角星所经历的色彩变化进行改变，观赏效果好像是上一个五角星发生了旋转。

本LED点光源动态景观灯的ARM选用ST公司生产的32位低功耗CORTEX-M3内核的控制器STM32F103增强型芯片。该芯片内有2个12位的A/D转换器、7个定时器、9个通信接口，最高工作频率72MHz，以满足设计需求。如图5所示，STM32F103RBT6最小系统中包括STM32F103微处理器、电源模块、晶振电路、复位电路、JTAG接口及电源接口，形成了最高72MHz工作频率、上电复位、128kB Flash存储功能、11个中断源的微控制器平台。通过JTAG端口向其内部烧录软件程序，最后将控制信号及数据信号经信号输出端口传输至LED点光源3的接收端口。

本LED点光源动态景观灯采用DMX512总线协议进行控制。DMX512总线协议是USITT(美国剧场技术协会)在1986年发布的一种舞台灯光控制协议，现已成为国际通用的标准协议，被各种灯光控制系统广泛采用。标准的DMX512总线协议规定特定长度的数据帧，每个数据帧的数据容量为513个字节，其中包含一个字节的起始码。标准的DMX512协议通信的波特率为250kbps。虽然标准里面制定的通信波特率为250kbps，但随着电子技术的发展，系统可以在更高的波特率下通信。用户可以根据实际要求自行设定具体通信的波特率。LED行业的飞速发展也为LED控制芯片的设计带来了前所未有的提速，常见的同步DMX512控制芯片有很多，本实用新型采用TM1803芯片进行控制。TM1803是三通道LED驱动控制专用电路，内部集成有MCU数字接口、数据锁存器、LED高压驱动等电路。通过外围MCU控制实现该芯片的单独灰度、级联控制实现户外大屏的彩色点阵发光控制，采用SOP8的封装形式。如图4所示，每颗RGB三基色LED均配一颗DMX512解码驱动芯片TM1803进行控制，TM1803芯片采用级联控制方式，一根控制线上的TM1803芯片的RGB三个PWM通道的色彩通过一个数据帧同时刷新，进而实现对显示文件的显示。当LED点光源3收到调光数据信号，TM1803芯片根据自身灯具地址，截取三个字节的调光信息，产生三路PWM信号控制恒流驱动模块。一个字节的范围为0-255，每一色LED的灰度为256级别，三基色LED的组合颜色理论上有256*256*256级别灰度，满足灯光的全彩控制需求。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种LED点光源动态景观灯，由PC机上的LED灯光场景编辑软件(1)、LED光源控制器(2)和LED点光源(3)三部分组成；其特征在于：所述LED灯光场景编辑软件(1)可进行灯光图案变化设计、播放场景速度设计、Flash动画导入，同时可利用自带转换工具把播放的图案转换成相应RGB格式的LED灯光控制数据，并通过USB数据线传输给LED光源控制器(2)；所述LED光源控制器(2)由ARM、外部存储器、实时时钟、USB端口、2个同步端口和4个DMX512端口组成；该LED光源控制器(2)将各路RGB格式的LED灯光控制数据转换为串行的标准DMX512协议信号，输出至各LED点光源(3)播放，LED点光源(3)可脱开PC机上的LED灯光场景编辑软件(1)在LED光源控制器(2)控制下自动播放，无需附带PC机；所述LED点光源(3)采用超高亮RGB三基色LED点阵组合而成，每颗RGB三基色LED均配一颗DMX512解码驱动芯片TM1803进行控制，TM1803芯片采用级联控制方式，一根控制线上的TM1803芯片的RGB三个PWM通道的色彩通过一个数据帧同时刷新。

2.根据权利要求1所述的LED点光源动态景观灯，其特征在于，所述LED光源控制器(2)的ARM选用STM32F103芯片；所述外部存储器包括用于提供下载和运行的空间的同步动态随机存储器SDRAM、为网络数据提供缓存的Flash、用于存储景观灯照明样式文件的SD卡；所述实时时钟采用晶体振荡器实现，输入时钟频率72MHz。

3.根据权利要求1所述的LED点光源动态景观灯，其特征在于，所述LED点光源(3)上的RGB三基色LED安装在圆形基板上，RGB三基色LED以基板圆心为中心，由内而外呈七环排列，每环安装的RGB三基色LED颗数分别为8颗、16颗、25颗、35颗、45颗、55颗和75颗，各环中每颗RGB三基色LED等间距呈圆周排列。

4.根据权利要求1所述的LED点光源动态景观灯，其特征在于，所述LED点光源(3)上的RGB三基色LED视角120°、直径5mm、管脚4只、共阳极、呈圆形状；其中红光波长625nm、标准工作电流20mA、标准发光强度2.5坎德拉；绿光波长530nm、标准工作电流20mA、标准发光强度4坎德拉；蓝光波长470nm、标准工作电流20mA、标准发光强度1坎德拉。

5.根据权利要求3所述的LED点光源动态景观灯，其特征在于，所述的基板直径为200mm，由内而外七环RGB三基色LED中心点连接成的圆周直径分别为30mm、55mm、80mm、105mm、130mm、155mm和180mm。

6.根据权利要求1所述的LED点光源动态景观灯，其特征在于，所述LED点光源(3)功率为15W，电源电压DC24V，灯体为压铸铝，灯罩为PC材料，灯体防护等级为IP65。