裝飾燈組的製作方法
2023-05-11 16:21:01
專利名稱：裝飾燈組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種裝飾燈組，特別是一種可自動降低電源電壓及可分時變換不同燈組發光的裝飾燈組。
裝飾燈組一般是以並聯及串聯方式連接，上述兩種連接方式又可分為單路及多路兩種，其中，單路燈組只需使用一條電線，雖然簡單經濟，但是在功能上卻缺少了活動的燈光變化，而多路並聯或多路串聯的燈組雖然需要大量電線編組組裝，例如四路至少需要四條燈線，但卻可有多種燈光變化，因此一般傳統裝飾燈都採取多路並聯或多路串聯形式連接，以便使燈光產生多種變化。
如
圖1所示，其表示一般串聯燈組的連接方式，串聯燈組1可大量串接一些低壓的小燈泡或LED發光二極體，以四個燈泡11、12、13、14為例加以說明，但因串聯燈組1隻要任一燈泡損壞，該串燈泡則完全不亮，例如其中一個燈泡11損壞，其它燈泡12、13、14便不會發亮，並不好用。所以一般較喜歡使用並聯燈組，如圖2所示，如果並聯燈組2其中有一燈泡(以四個燈泡為例說明)21損壞，剩下的好燈泡22、23、24仍可繼續發亮，但由於並聯燈組2所用燈泡21、22、23、24的電壓較高，每個燈泡21、22、23、24的功率大，因而使得燈泡總數受到限制，為此，有人為增加並聯燈組2的燈數，再加設一個變壓器25(如圖3所示)，以利用變壓器25來降低電壓，使一些點綴飾品的小燈泡或LED 21』22』23』24』可被點燃，但變壓器25具有一定的重量，價格又不便宜，然而，一般裝飾燈組仍普遍使用單路並聯燈組，如建築物固定配線等都可利用這種燈組線路，以便於增加燈組燈光活動變化的功能，但上述現有多功能燈組都需使用大量電線，且這種燈組雖可用電子方式控制，但其中所使用的電路配線相當的多，仍會造成電線的浪費。
本發明的目的在於提供一種以控制單元控制不同燈泡分時交換導通的裝飾燈組。
本發明的次要目的在於提供一種成本低的裝飾燈組。
本發明的再一目在於提供一種環保效果好的裝飾燈組。
為達到上述目的，本發明採取如下技術措施本發明的一種裝飾燈組，包括電源及燈組，電源為市電電源；其特徵在於還包括一個控制單元；控制單元分別連接市電電源及燈組；燈組由多個燈泡組成；控制單元主要包括一個微處理器。
其中所述控制單元的微處理器拾取市電的正弦波的正半周的前段電流信號、負半周的前段電流信號、正半周的後段電流信號及負半周的後段電流信號，經由控制單元的總線傳輸到燈組；所述燈組由4個燈泡組成；4個燈泡分別連接微處理器的控制信號輸出端，依燈泡的排列順序依序分別接收正弦波的正半周的前段電流信號、正半周的後段電流信號、負半周的前段電流信號及負半周的後段電流信號。
其中所述微處理器所拾取的正弦波的正半周的前段電流信號是正弦波的正半周的前四分之一以內的信號，正半周的後段電流信號是正弦波的正半周的後四分之一以內的信號，負半周的前段電流信號是正弦波的負半周的前四分之一以內的信號及負半周的後段電流信號是正弦波的負半周的後四分之一以內的信號。
其中所述總線為三線制線路，三線制線路包括與所述控制單元連接的前段總線、後段總線及一個共同迴路電線。
其中所述總線為二線制線路，二線制線路包括與所述控制單元連接的一個總線及一個共同迴路電線。
其中所述4個燈泡相併聯。
其中所述燈組包括4個相串聯的白熾燈泡，各燈泡分別並聯一個交換組件。
其中所述燈泡為白熾燈泡，4個燈泡分成兩組，每組2個燈泡，各相併聯連接，即第1、2燈泡並聯，第3、4燈泡並聯；兩組燈泡的一端分別經所述前段總線及後段總線與所述控制單元連接，各燈泡的另一端分別經一個交換組件連接到所述共同迴路電線；同組燈泡所串接的交換組件的導通方向相同；兩組燈泡所串接的交換組件的導通方向相反。
其中所述交換組件可為二極體。
其中所述燈泡為發光二極體，4個燈泡分成兩組，每組2個燈泡，各相併聯連接，即第1、2燈泡並聯，第3、4燈泡並聯；兩組燈泡的一端分別經所述前段總線及後段總線與所述控制單元連接，各燈泡的另一端分別連接到所述共同迴路電線；同組燈泡的導通方向相同；兩組燈泡的導通方向相反。
其中所述共同迴路電線與電源之間可連接一個限制電流流量的鎮流器。
其中所述燈泡可各連接有一個可控矽開關，可控矽開關連接有一個分時交換電路，燈組依序排列的前二個燈泡及可控矽開關是以同一導通方向連接總線及共同迴路電線的。
其中所述燈組依序排列的後二個燈泡及可控矽開關是以與所述前二個燈泡及可控矽開關呈相反的導通方向連接總線及共同迴路電線的。
其中所述分時交換電路跨接在可控矽開關與燈線的兩端。
其中所述分時交換電路包括一個觸發器及與觸發器連接的兩個微分電路；觸發器的輸出端連接所述可控矽開關的控制端。
其中所述可控矽開關可為一個開關控制器。
結合實施例及附圖對本發明裝飾燈組的技術特徵詳細說明如下，附圖中圖1現有串聯燈組的電路圖。
圖2現有並聯燈組的電路圖。
圖3現有具變壓器的燈組的電路圖。
圖4本發明第一實施例的電路圖。
圖5本發明第一實施例的變化電路圖。
圖6本發明第二實施例的電路圖。
圖7本發明第三實施例的電路圖。
圖8本發明第一～三實施例的控制單元電路圖。
圖9由圖8中的控制單元輸出的脈衝波型示意圖。
圖10圖9所示脈衝信號的模擬示意圖。
圖11本發明第三實施例燈泡連接一可控矽開關及一分時交換電路的電路圖。
圖12圖11的脈衝波型示意圖。
圖13本發明第一～三實施例的等效電壓示意圖。
如圖4所示，本發明的裝飾燈組是將市電(交流電)中每一個周期內的正、負半波電流分成四個四分之一波的電流，以利用這種電流，製作多工並聯及多工串連燈組，同時達到可點燃低電壓燈泡(在本發明中是為白織燈泡或LED)，包括一個控制單元3及一個基本的交換導通燈組4。
控制單元3是連接市電的交流電，並設有一個以上組合的總線，該組合的總線包括三線制線路及二線制線路，而都具有四種電流信號的輸出。在第一實施例中是一個三線制線路的多工燈組。總線包括分別與控制單元3連接的一前段總線31、一後段總線32及一個公共迴路電線30。
控制單元3的電路如圖8所示，其由一個微處理器33操作，在微處理器33內儲存有操作程序(由於操作程序並非本案的重點，所以不以敘述)，利用與微處理器33連接的三極體Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6及二極體D1、D2、D3、D4控制電流通路。微處理器33具有四個輸出端331、332、333、334，其中二輸出端331、332分別連接有二個三極體Q1、Q2及Q3、Q4，另外二輸出端333、334分別連接一個三極體Q5、Q6，二輸出端331、333連接三極體Q1、Q2及Q5後，再分別與一個二極體D1及D3連接，而後連接圖4所示的前段總線31，利用前段總線31將微處理器33所拾取的電流來導通燈組4中的幾個燈泡42、43，其他輸出端332、334則再間接與二極體D2及D4連接，最後連接後段總線32，由後段總線32輸出所拾取的電流，以導通燈組4中未被導通的燈泡42、44。
如圖8、9所示，當導通市電，電流流經控制單元3後，拾取交流電每一周期的電流，首先，拾取正弦波的正半周前段一半以內的電流50，由二極體D1輸出，接著繼續拾取正弦波正半周的後段一半以內的電流601，由二極體D2輸出，隨後拾取正弦波負半周的前段一半以內的負半周前段電流50』，由二極體D3輸出，再拾取正弦波負半周后段一半以內的後段電流60』，再由二極體D4輸出，以達到低壓輸出。
如圖4所示，交換導通燈組4由多個燈泡組成，並連接在總線上，包括一個第一燈泡41並聯一個第二燈泡42、再並聯一個第三燈泡43及一個第四燈泡44，在本實施例中是以四個燈泡41、42、43、44為一組，並構成一個並聯的三線制線路多工燈組。燈組4的第一、第二、第三、第四燈泡41、42、43、44分別都連接一個交換組件(在本實施例中為一個二極體)D5、D6、D7、D8，由各二極體D5、D6、D7、D8的正負導通方向，跟隨交流電正負半周電流而交換導通各燈泡41、42、43、44的電流，其中，第一及第二燈泡41、42連接同一個導通方向的二極體D5、D6，連接二極體D5、D6的負極，而由各燈泡41、42的另一端依序分別連接前段總線31及後段總線32，各個二極體D5、D6的正極連接共同的迴路電線30，第三及第四燈泡43、44連接二極體D5、D6的負極，以與前述的二極體D5、D6導通方向呈反向的方向連接二極體D7、D8，各燈泡43、44的另一端連接共同的迴路電線30，由各二極體D7、D8的正極分別連接前段總線31及後段總線32。
因此，並聯的多工燈組於市電流經控制單元3後，各燈泡41、42、43、44依排列順序，依序分別接收正半周前段的電流信號、負半周前段的電流信號、正半周后段的電流信號以及負半周后段的電流信號，進而使該燈泡輪流導通而被點亮。當前段總線31輸出正半周前段電流信號50，也同時流經至第一個燈泡41並導通第一個燈泡41的二極體D5，使燈泡41發亮，當前段總線31輸出正半周前段電流信號50之後，前段總線32很快地輸出正半周后段電流信號601，並即時流經第二燈泡42及二極體D6，使第二燈泡42發亮，幾乎在同一時間，前段總線31又輸出負半周前段電流信號50』，也導通第三燈泡43及二極體D7，並使第三燈泡43發亮，並在前段總線31輸出負半周前段電流信號50』之後，後段總線32輸出負半周后段電流信號60』，負半周后段電流信號60』導通第四燈組44及二極體D8，而使第四燈泡44發亮。
各燈泡41、42、43、44除了以上述並聯的方式組成多工燈組之外，也可以串聯的方式組成多工燈組，如圖5所示，交換導通燈組4』由多個串聯的白織燈泡組成，包括串接於前段總線31的第一及第三燈泡41』、43』，串接於後段總線32的第二及第四燈泡42』、44』，最後前段總線31及後段總線32再與共同迴路電線30連接，而各二極體D5』、D6』、D7』、D8』則分別與第一、第二、第三、第四燈泡41、42』、43』、44』並聯，以借各二極體D5』、D6』、D7』、D8』短路各燈泡41』、42』、43』、44』的電流，當各二極體D5』、D6』、D7』、D8』不導通時，各燈泡41』、42』、43』、44』才會發亮。
如前述，串聯多工燈組的各個燈泡41』、42』、43』、44』，是以與上述成相反的導通方式被導通而發亮，當市電流經該控制單元3』後，各燈泡41』、42』、43』、44』仍依序接收各電流信號50、50』、601、60』，並在二極體D5』、D6』、D7』、D8』不導通時，被點亮。
如圖10所示，本發明以旋轉電刷34的電路進一步說明燈組4導通的原理，設有四個四分之一扇形的極面341、342、343、344及一個電刷34，其中，電刷34與交流電源同步旋轉，並分配到四個極面341、342、343、344，電刷34則以每一周期掃描一次，以電刷34旋轉至第一燈組41，也就是使第一燈泡41分配到極面341的電流，接著電刷34旋轉至第二燈泡42，使第二燈泡42分配到極面342的電流，隨後電刷旋轉至第三燈泡43，使第三燈泡43分配到極面343的電流，最後電刷34旋轉至第四燈泡44，使第四燈組44分配到極面344的電流，這樣，每個負載只流過四分之一周期的電流，因此，它的等效電壓也就比較低了。
如圖4所示，利用控制單元3不停地在拾取每一周期四分之一的電流，以降低電壓導通並聯低電壓的燈組4，且以並聯方式，使得當各並聯燈組4的其中一個燈泡損壞，其餘燈泡仍可發亮，例如各燈組4中第一燈泡41損壞，流經第二、第三、第四燈泡42、43、44的電流仍不會受到影響，電流仍可流經第二、第三、第四燈泡42、43、44，使這三個燈泡發亮。
如圖6所示，其為本發明的第二實施例，本實施例與第一實施例同樣設有一個控制單元3及一個基本的交換導通燈組5，控制單元3同樣設有前段總線31、後段總線32及一個與市電連接的共同迴路電線30，不同處在於，燈組5由四個並聯的發光二極體(LED)51、52、53、54所構成，各二極體51、52、53、54與前段總線31、後段總線32及共同迴路電線30連接，並依各發光二極體依序相互並聯的前二個二極體51、52以同一個導通方向連接於共同的迴路電線30，並依序連接控制單元的前段總線31及後段總線32，依序相互並聯的後二個二極體53、54是以與前二個二極體51、52導通方向呈反向的導通方向連接前段總線31及後段總線32，並連接於共同迴路電線30，也構成三線制線路的多工燈組。由於二極體是為發光二極體，因此，各二極體51、52、53、54不必再連接第一實施例所述的交換組件(二極體)，具有二極體交換特性。且發光二極體的電流必須要有限制，否則會因電流過大致使發光二極體損壞，因此，一般發光二極體LED都連接有一個限流電阻，而本實施例則以一個鎮流器55取代現有的限流電阻，將鎮流器55連接在共迴路電線30與市電間，以利用鎮流器55來限制電流流量，提供發光二極體額定電流，以配合其低功率的要求。
第二實施例與第一實施例的導通方式並無不同，同樣是在前段總線31輸出正半周前段的電流信號50，也流經至發光二極體51並導通發光二極體51，使其發亮，於前段總線31輸出正半周前段的電流信號50後，後段總線32很快地輸出正半周后段的電流信號601，並同時流經發光二極體52，使發光二極體52導通發亮，幾乎在同一時間，前段總線31又輸出負半周前段的電流信號50』，也導通發光二極體53，使發光二極體53發亮，並於前段總線31輸出負半周前段波電流信號50』後，後段總線32輸出負半周后段的電流信號60』，負半周后段電流信號60』流經發光二極體54。
接下來是本發明第三實施例，如圖7所示，本實施例與第一及第二實施例同樣設有一個控制單元6，同樣設有一個基本的交換導通燈組7，不同處在於，本實施例是二線制電路，控制單元6隻設有一個多工總線61及一個共同迴路電線60，而與燈組7構成二線多工燈組。而控制單元6仍與第一及第二實施例相同的方式拾取電流，並使並聯燈組7的第一燈泡71、第二燈泡72、第三燈泡73及第四燈泡74分別連接共同迴路電線60及多工總線61，市電連接共同迴路電線60及控制單元6，並依各燈泡71、72、73、74的排列順序依序接收正半周前段的電流信號、正半周后段的電流信號、負半周前段的電流信號及後段負波電流信號，進而使燈泡輪流導通而點亮，此外，各燈泡71、72、73及74分別連接有一個可控矽整流器(SCR，Silicon ControlledRectifier)(在本實施例中其作為開關使用)D9、D10、D11及D12，且各可控矽開關D9、D10、D11及D12又連接一個分時交換電路77，其中依序排列的前兩個燈泡71、72及可控矽開關D9、D10是以同一個導通方向連接在多工總線61及共同迴路電線60，依序排列在後的二個燈泡73、74及可控矽開關D11、D12是以與前二個燈泡71、72及可控矽開關D11、D12呈相反方向的導通方向連接多工總線61及共同迴路電線60。
如圖11所示，分時交換電路77是跨接在各開關D9、D10、D11及D12與燈線的兩端，並以一觸發器F/F來產生電流交換動作。而其中依各燈組7的排列順序，燈泡71與另一燈泡72是以其一端連接於多工總線61，而以可控矽開關D9、D10的正極連接共同迴路電線30，其他的二個燈泡73、74則以其一端連接於共同迴路電線30，而以可控矽開關D11、D12的正極連接於多工總線61。
當控制單元6經多工總線61輸出一個正弦波的前段半周電流信號50後，電流則流經燈泡71及可控矽開關D9，同時流經分時交換電路77的電阻R1到達二個二極體D5、D6，並分道流入兩個微分線路771、772，其中，電流流經微分線路771後，使觸發器F/F進行設定(set)動作，而使得可控矽開關D9與分時交換電路77及燈泡71完全導通，使燈泡71發亮，而流經微分線路772的電流因可控矽開關D9未與分時交換電路77的輸出端連接，因此，電流無法導通。就如圖12所示，當多工總線61輸出一正半周前段電流信號50時，觸發器F/F的輸出端Q產生一個高電壓(H)信號，而輸出端未導通，而產生一個低電壓(L)信號。
在控制單元6的多工總線61輸出正半周前段電流信號50時，緊接著輸出正半周后段電流信號601，同樣，電流快速流經燈泡72及可控矽開關D10，同時流經分時交換電路77的電阻R1到達二個二極體D5、D6，並分道流入兩個微分線路771、772，其中，電流流經微分線路772後，觸發器F/F作重置(reset)，而使得可控矽開關D10與分時交換電路77及燈泡72完全導通，使燈泡72發亮，而流經微分線路771的電流因可控矽開關D10未與分時交換電路77的輸出端Q連接，因此，電流無法導通。
如圖12所示，當總線61輸出一個正半周后段電流信號601時，觸發器F/F的輸出端Q未導通，因此，產生一個低電壓(L)信號，而輸出端導通，產生一個高電壓(H)信號。
在控制單元6的總線61輸出正半周后段電流信號601後，隨即輸出一個負半周前段電流信號50』，此時電流同樣快速流經燈泡73及可控矽開關D11，同時流經分時交換電路77的電阻R1到達二個二極體D5、D6，並分道流入兩個微分線路771、772，其中，電流流經微分線路771後，也就是使觸發器F/F作設定(set)動作，而使可控矽開關D11與分時交換電路77及燈泡73完全導通，使燈泡73發亮，而流經微分線路772的電流因可控矽開關D11未與分時交換電路7的輸出端連接，因此，電流無法導通。如圖12所示，當總線61輸出一個負半周前段電流信號50』時，觸發器F/F的輸出端Q產生一個高電壓(H)信號，而輸出端即未導通而產生一低電壓(L)信號。
在控制單元6的多工總線61輸出負半周前段電流信號50』後，隨後輸出負半周后段電流信號60』，同樣，電流快速流經燈泡74及可控矽開關D12，同時流經分時交換電路77的電阻R1到達二個二極體D5、D6，並分道流入兩個微分線路771、772，其中，電流流經微分線路772後，即使觸發器F/F作重置(reset)動作，而使得可控矽開關D12與分時交換電路77及燈泡74完全導通，使燈泡74發亮，而流經微分線路771的電流因可控矽開關D12未與分時交換電路77的輸出端Q連接，因此，電流無法導通。如圖12所示，當多工總線61輸出一後段負波電流信號60』，此時觸發器F/F的輸出端Q未導通，因此，產生一個低電壓(L)信號，而輸出端Q導通而產生一個高電壓(H)信號，達到利用四分之一周期的電流，作為交換信號及啟動燈泡點亮的能源。
如圖13所示，除了上述三個實施例外，由於四個等效電壓曲線80、81、82、83的最高點是全波電壓的一半，而可達到調光的作用，其是在每個半波時間內分兩段導通，可分為四次導通，即曲線80、81、82及83各一次，而一般調光器如虛線所示，只有兩次，因此，本發明具有雙倍的調光效率。
綜上所述，與現有技術相比，本發明具有如下效果(1)、可降低成本在本發明的三個實施例中都是以控制單元3或6來拾取交流電中四個正、負半周的一部分低等效電流導通燈組，即可使用一般低壓小燈泡或發光二極體產生光變化效果，可節省變壓器及電線配置，達到製造成本低的目的；(2)、可延長發光器件的使用壽命由於附加在發光器件上的有效電壓低，因此，發光器件不易損壞，可延長其使用壽命。
權利要求
1.一種裝飾燈組，包括電源及燈組，電源為市電電源；其特徵在於還包括一個控制單元；控制單元分別連接市電電源及燈組；燈組由多個燈泡組成；控制單元主要包括一個微處理器。
2．根據權利要求1所述的燈組，其特徵在於所述控制單元的微處理器拾取市電的正弦波的正半周的前段電流信號、負半周的前段電流信號、正半周的後段電流信號及負半周的後段電流信號，經由控制單元的總線傳輸到燈組；所述燈組由4個燈泡組成；4個燈泡分別連接微處理器的控制信號輸出端，依燈泡的排列順序依序分別接收正弦波的正半周的前段電流信號、正半周的後段電流信號、負半周的前段電流信號及負半周的後段電流信號。
3．根據權利要求2所述的燈組，其特徵在於所述微處理器所拾取的正弦波的正半周的前段電流信號是正弦波的正半周的前四分之一以內的信號，正半周的後段電流信號是正弦波的正半周的後四分之一以內的信號，負半周的前段電流信號是正弦波的負半周的前四分之一以內的信號及負半周的後段電流信號是正弦波的負半周的後四分之一以內的信號。
4．根據權利要求2所述的燈組，其特徵在於所述總線為三線制線路，三線制線路包括與所述控制單元連接的前段總線、後段總線及一個共同迴路電線。
5．根據權利要求2所述的燈組，其特徵在於所述總線為二線制線路，二線制線路包括與所述控制單元連接的一個總線及一個共同迴路電線。
6．根據權利要求2所述的燈組，其特徵在於所述4個燈泡相併聯。
7．根據權利要求3所述的燈組，其特徵在於所述燈組包括4個相串聯的白熾燈泡，各燈泡分別並聯一個交換組件。
8．根據權利要求4所述的燈組，其特徵在於所述燈泡為白熾燈泡，4個燈泡分成兩組，每組2個燈泡，各相併聯連接，即第1、2燈泡並聯，第3、4燈泡並聯；兩組燈泡的一端分別經所述前段總線及後段總線與所述控制單元連接，各燈泡的另一端分別經一個交換組件連接到所述共同迴路電線；同組燈泡所串接的交換組件的導通方向相同；兩組燈泡所串接的交換組件的導通方向相反。
9．根據權利要求7或8所述的燈組，其特徵在於所述交換組件是二極體。
10．根據權利要求4所述的燈組，其特徵在於所述燈泡為發光二極體，4個燈泡分成兩組，每組2個燈泡，各相併聯連接，即第1、2燈泡並聯，第3、4燈泡並聯；兩組燈泡的一端分別經所述前段總線及後段總線與所述控制單元連接，各燈泡的另一端分別連接到所述共同迴路電線；同組燈泡的導通方向相同；兩組燈泡的導通方向相反。
11．根據權利要求10所述的燈組，其特徵在於所述共同迴路電線與電源之間連接有一個限制電流流量的鎮流器。
12．根據權利要求5所述的燈組，其特徵在於所述燈泡各連接有一個可控矽開關，可控矽開關連接有一個分時交換電路，燈組依序排列的前二個燈泡及可控矽開關是以同一導通方向連接總線及共同迴路電線的。
13．根據權利要求12所述的燈組，其特徵在於所述燈組依序排列的後二個燈泡及可控矽開關是以與所述前二個燈泡及可控矽開關呈相反的導通方向連接總線及共同迴路電線的。
14．根據權利要求12所述的燈組，其特徵在於所述分時交換電路跨接在可控矽開關與燈線的兩端。
15．根據權利要求12或14所述的燈組，其特徵在於所述分時交換電路包括一個觸發器及與觸發器連接的兩個微分電路；觸發器的輸出端連接所述可控矽開關的控制端。
16．根據權利要求12或13或14所述的燈組，其特徵在於所述可控矽開關為一個開關控制器。
全文摘要
一種裝飾燈組,包括:電源、燈組及一個控制單元;控制單元分別連接電源及燈組;燈組由多個燈泡組成;控制單元包括一個微處理器,微處理器分別拾取市電正弦波的正半周的前段、後段、負半周的前段、後段電流信號,經由控制單元傳輸到燈組;依燈泡的排列順序依序分別接收正弦波的正半周的前段、正半周的後段電流信號、負半周的前段及負半周的後段電流信號。本裝飾燈組可降低成本,延長發光器件的使用壽命。
文檔編號H05B39/04GK1312666SQ0010343
公開日2001年9月12日 申請日期2000年3月8日 優先權日2000年3月8日
發明者劉盡忠 申請人:劉南星