CN102637397B - 一种具有照明功能的互动媒体设施 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有照明功能的互动媒体设施，包括LED灯板和发射装置，LED灯板安装在人行通道左侧墙壁上，发射装置安装在人行通道右侧墙壁上，外部用玻璃板隔离；LED灯板由多个发光及接收装置组成，所述的发光及接收装置按矩阵排列安装在同一张电路板上，外部用玻璃板隔离；所述的发射装置向发光及接收装置发射红外信号。本发明的基本功能是充当行人的照明光源，它摒弃了传统方式上的定时开关，而是通过更加科学的方式来控制光源的明灭：有人经过的时候，它相当于实时捕捉人的影像，发光灯板的LED发光区域正是行人的外形轮廓的映射，就象是一个个发光的影子，跟随人的动作而产生变化，当人离开这座光影墙，发光灯板同时自动关闭。

Description

一种具有照明功能的互动媒体设施

技术领域

本发明涉及一种应用于公共空间的互动娱乐设施，特别是一种具有照明功能的互动媒体设施。

背景技术

互动媒体设计是艺术设计的一个重要方向，互动媒体设施也是公共设施的一个发展方向。

近年来，互动媒体设施在公共空间设计中得到了大力发展。如《新媒体互动装置艺术的研究》一文中列举的互动媒体设施，设计新颖奇特，但只是单纯装置，缺乏实际功能公用性，即照明功能。而侧重技术角度的《大尺寸LED背光源现况与展望》中的媒体发布装置设计又缺乏互动娱乐性。权英卓、王迟著《互动艺术新视听》一书中的互动屏长时间持续高能耗工作，并没有解决绿色环保的问题，还应把握节能低碳这个时代主题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既具有实际公用性、又具有互动娱乐性、且节能低碳的具有照明功能的互动媒体设施。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种具有照明功能的互动媒体设施，包括LED灯板和发射装置，所述的LED灯板安装在人行通道左侧墙壁上，发射装置安装在人行通道右侧墙壁上，外部用玻璃板隔离；所述的LED灯板由多个发光及接收装置组成，所述的发光及接收装置按矩阵排列安装在同一张电路板上，外部用玻璃板隔离；所述的发射装置向发光及接收装置发射红外信号；

所述的发射装置包括计时芯片IC1、红外线发射管LED1，所述的计时芯片IC1的端子1直接接地；端子2经过无极电容C2接地；端子3为输出端、经过电阻R3连接到三极管Q1的基极；端子4连接电源正极；端子5经过无极电容C1后接地；端子6经过无极电容C2后接地；端子7为放电端口，经过二极管D2连接无极电容C2后接地，作为放电通路，电阻R2与二极管D1串接，并联于端子7和二极管D2两端，再与电阻R1串连接电源正极，改变电阻R2的大小，控制充放电时间，来调节占空比；端子8连接电源正极；三极管Q1的基极经电阻R3连接到端子3、其集电极由电源正极经电阻R4供电、其发射极连接红外线发射管LED1的正极，红外线发射管LED1的负极接地；

所述的发光及接收装置包括红外线接收管IC3、单运放芯片IC2和发光二极管LED2，所述的单运放芯片IC2的端子2连接电阻R5后接地，电源正极经过电阻R6后连接端子2，端子3与红外线接收管IC3管脚1连接，同时连接无极电容C4后接地，端子4直接接地，端子6经二极管D4后连接LED2的正极即1脚，端子7连接电源正极，端子1、端子5和端子8空出；

所述的红外线接收管IC3的管脚1为输出端，连接单运放芯片IC2的端子3、同时接无极电容C4后接地，管脚2为接地端、引脚直接接地、同时由电源正极经过电解电容C5后接入，管脚3为电源端，引脚接电源正极；

所述的发光二极管LED2的管脚1与二极管D4的负极连接，其管脚3经过电阻R7后接地，电解电容C5并联在发光二极管LED2和电阻R7两端，二极管D4和电解电容C5这两个元件的作用就是当发光二极管LED2断电后，电解电容C5可对发光二极管LED2持续放电一段时间，使发光二极管LED2出现一种延时熄灭的效果，在夜晚行人移动时可产生人流涌动的霓虹效果；发光二极管LED2的管脚2与管脚4空出。

本发明所述的计时芯片IC1的型号是通用555型号，包括NE555P或HA17555；所述的无极电容C1和无极电容C2是高频瓷介电容或CBB电容；所述的三极管Q1的型号是8050；所述的红外线发射管LED1选用φ5mm的大功率红外线发射管，波长为850NM，发射角度范围90-120°，角度范围越大越好，对应覆盖的LED灯板的面积也就越大；所述的电阻R2选用0-50K高精密可调电阻，待阻值确定后再用相应阻值的金属膜电阻代替，调节过程中，确保红外线发射管LED1两端的电压在1-1.4V之间，红外线发射管LED1可以正常工作。

本发明所述的红外线接收管IC3为一体化红外线接收管，型号为HRM0038；所述的发光二极管LED2为高亮度的白偏蓝色发光二极管，最好选用高亮度的鹰眼LED，体积小亮度高。

本发明所述的发光及接收装置按矩阵排列安装在同一张电路板上，分布的横向间距和纵向间距都是5cm。

本发明所述的LED灯板由20*40cm的单元电路板拼装而成，每个单元电路板上都有两组电源的输入输出，单元电路板之间的电源供应形成多通道网状并联电源供应方式。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明也可称之为互动光影墙，其基本功能是充当行人的照明光源，它摒弃了传统方式上的定时开关，而是通过更加科学的方式来控制光源的明灭：有人经过的时候，它相当于实时捕捉人的影像，发光灯板的LED发光区域正是行人的外形轮廓的映射，就象是一个个发光的影子，跟随人的动作而产生变化，当人离开这座光影墙，发光灯板同时自动关闭。这种互动式设计方式，使得路过它的行人越多，行走速度越快，它的总体亮度就越高，从而使得它做为光源的效率会得到很大的提升，不仅节能环保，而且为公众提供了一个互动娱乐设施。互动光影墙为大面积的LED矩阵，通过内部传感器来控制LED的明灭，电路调整好后，将发射装置和LED灯板接收装置分开安装在通道两侧墙壁上，接通电源后，当行人通过时人为阻断发射信号，LED便点亮，实现照明，当行人离开时，LED熄灭，照明结束，LED的照明范围为行人的实时轮廓，离开延时熄灭，便产生了互动效果。

2、本发明可以简单的看成大面积LED灯板，发射装置主要负责红外线的发射(人眼不可见)，接收装置主要负责红外线的接收、判断、触发、开关高亮LED。在使用中，发射装置和接收装置拉开一定距离安装，接收距离范围可到15-20米。安装时需将发射装置与接收装置垂直对正，当发射装置开机工作后，即形成一束红外线，接收装置接收到红外信号，LED熄灭，当有行人经过时，会瞬间阻断红外线，接收装置触发同时点亮LED，LED分布为大面积矩阵式，人物外轮廓以像素点阵的方式出现在LED灯板上，实现照明，并带来互动娱乐性。

3、本发明为大面积的LED矩阵，通过内部传感器来控制LED的明灭，行人通过时，LED便点亮，实现照明，当行人离开时，LED熄灭，照明结束。本发明的光源开启/关闭由行人决定，充分节能。

4、本发明在工作中，发射装置形成一束红外线，当有行人经过时，会瞬间阻断红外线，接收装置触发即点亮LED，人物轮廓就以像素点阵的方式出现在LED灯板上，带来互动娱乐性，所以本发明产生的互动效果并不需要大规模投影设备和视频捕捉设备。

5、本发明的LED灯板安装在墙面上，外面安装8mm厚的玻璃板起保护作用，发射装置安装于墙面上，外面也同样有玻璃板保护，所以本发明安装于室内、室外都可以正常工作。

6、本发明采用LED作为照明光源，自身具备体积小、能耗小、低发热量、使用寿命长等优点。所以本发明可以长时间持续工作，不需要像白炽灯泡、灯管一样定期更换。

7、本发明无论LED灯板实际制作为多大面积，都是由20*40cm的单元电路板拼装而成的，每个单元电路板上都有两组电源的输入输出，这样单元电路板之间的电源供应方式就形成了多通道网状并联电源供应方式，如有局部单元电路板损坏并不影响其他单元电路板正常工作，及时更换相应单元电路板即可。

8、本发明在电路设计上不需要任何逻辑运算程序，所以本专利在工作中不需要计算机参与，也就免去计算机的维修保养等工作，也不用担心“死机”“软件病毒”等***问题。

9、本发明根据实际测试，单元电路板(20*40cm)的电流为0.06A，小能耗工作，每平米LED灯板耗电约4瓦，高效节能。

10、本发明的LED灯板在实际应用中可根据客户需要，任意定制尺寸。可以自由拆装，增加或者减小面积，同时也方便维修更换。

11、本发明中电路设计简单所使用元件也都是小功耗电子元件，不存在高发热量和处理大量粉尘问题，节能环保。

附图说明

本发明共有附图8张，其中：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的发射装置电路图。

图3是本发明的发光及接收装置电路图。

图4是本发明的单元电路板示意图。已经修改

图5是本发明的原理图示意图。

图6是本发明的单人演示效果示意图。

图7是本发明的多人演示效果示意图。

图8是本发明的出租车、公交车标示示意图。

图中：1、LED灯板，2、发射装置，3、左侧墙壁，4、右侧墙壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-3所示，一种具有照明功能的互动媒体设施，包括LED灯板1和发射装置2，所述的LED灯板1安装在人行通道左侧墙壁3上，发射装置2安装在人行通道右侧墙壁4上，外部用玻璃板隔离；所述的LED灯板1由多个发光及接收装置组成，所述的发光及接收装置按矩阵排列安装在同一张电路板上，外部用玻璃板隔离；所述的发射装置2向发光及接收装置发射红外信号；

所述的发射装置2包括计时芯片IC1、红外线发射管LED1，所述的计时芯片IC1的端子1直接接地；端子2经过无极电容C2接地；端子3为输出端、经过电阻R3连接到三极管Q1的基极；端子4连接电源正极；端子5经过无极电容C1后接地；端子6经过无极电容C2后接地；端子7为放电端口，经过二极管D2连接无极电容C2后接地，作为放电通路，电阻R2与二极管D1串接，并联于端子7和二极管D2两端，再与电阻R1串连接电源正极，改变电阻R2的大小，控制充放电时间，来调节占空比；端子8连接电源正极；三极管Q1的基极经电阻R3连接到端子3、其集电极由电源正极经电阻R4供电、其发射极连接红外线发射管LED1的正极，红外线发射管LED1的负极接地；

所述的发光及接收装置包括红外线接收管IC3、单运放芯片IC2和发光二极管LED2，所述的单运放芯片IC2的端子2连接电阻R5后接地，电源正极经过电阻R6后连接端子2，端子3与红外线接收管IC3管脚1连接，同时连接无极电容C4后接地，端子4直接接地，端子6经二极管D4后连接LED2的正极即1脚，端子7连接电源正极，端子1、端子5和端子8空出；

所述的红外线接收管IC3的管脚1为输出端，连接单运放芯片IC2的端子3、同时接无极电容C4后接地，管脚2为接地端、引脚直接接地、同时由电源正极经过电解电容C5后接入，管脚3为电源端，引脚接电源正极；

所述的发光二极管LED2的管脚1与二极管D4的负极连接，其管脚3经过电阻R7后接地，电解电容C5并联在发光二极管LED2和电阻R7两端，发光二极管LED2的管脚2与管脚4空出。二极管D4和电解电容C5这两个元件的作用就是当发光二极管LED2断电后，电解电容C5可对发光二极管LED2持续放电一段时间，使发光二极管LED2出现一种延时熄灭的效果，在夜晚行人移动时可产生人流涌动的霓虹效果；这种效果是行人经过时在“发光区域”的后面出现一个“残影”就像彗星一样的长长的“拖尾”效果，行人移动速度越快，这种“拖尾”就越长，这样就更增加本专利的互动娱乐性，见附图6。

所述的计时芯片IC1的型号是通用555型号，包括NE555P或HA17555；所述的无极电容C1和无极电容C2是高频瓷介电容或CBB电容；所述的三极管Q1的型号是8050；所述的红外线发射管LED1选用φ5mm的大功率红外线发射管，波长为850NM，发射角度范围90-120°，角度范围越大越好，对应覆盖的LED灯板1的面积也就越大；所述的电阻R2选用0-50K高精密可调电阻，待阻值确定后再用相应阻值的金属膜电阻代替，调节过程中，确保红外线发射管LED1两端的电压在1-1.4V之间，红外线发射管LED1可以正常工作。

所述的红外线接收管IC3为一体化红外线接收管，型号为HRM0038；所述的发光二极管LED2为高亮度的白偏蓝色发光二极管，最好选用高亮度的鹰眼LED，体积小亮度高。

所述的发光及接收装置按矩阵排列安装在同一张电路板上，分布的横向间距和纵向间距都是5cm。

所述的LED灯板1由20*40cm的单元电路板拼装而成，每个单元电路板上都有两组电源的输入输出，单元电路板之间的电源供应形成多通道网状并联电源供应方式。

本发明的工作原理如下：发射装置2包括计时芯片IC1与三极管Q1等***元件构成频率为38K、占空比约为30％的振荡器，调节电阻R2可调电阻到33K左右的时候，输出频率基本符合要求，也可以借助示波器来调试，观察发射机发射频率为38K时，振荡信号经计时芯片IC1的端子3输出加载至三极管Q1的基极，由三极管Q1的发射极驱动红外线发射二极管LED1，发射出波长为850NM的红外光。接收装置主要由红外线接收管IC3和一枚单运放芯片IC2还有高亮发光二极管LED2组成，行人通过时接收装置会接收和阻断来自发射装置2的红外信号，阻断时也就是接收装置无法收到红外信号时，高亮发光二极管LED2发光，接收到红外信号时高亮发光二极管LED2熄灭。由于单运放芯片IC2结成比较器的形式，见附图3红外线接收管IC3接收到红外信号时，输出端管脚1输出为低电平，单运放芯片IC2正向输入端端子3电位低于反向输出端端子2，这样比较器输出端端子6就会输出低电平，高亮发光二极管LED2处于熄灭状态。当有人经过时阻断了发射装置2发出的红外信号，则红外线接收管IC3无红外信号输入，输出端管脚1立即变为高电平，单运放芯片IC2正向输入端端子3电位高于反向输出端端子2，比较器翻转，输出端端子6就会输出高电平，使高亮二极管LED2点亮。只要行人离开接收范围，被阻断了的发射装置2发出的红外信号再次持续被接收装置接收，比较器再次输出低电平，接收装置的高亮LED灯板1就持续处于熄灭状态。

实施例1

本例可广泛应用于地下通道、桥下通道、电影院通道等娱乐场所中，不方便提供大规模照明设施或者人流不集中的地方，将LED灯板1固定在墙面上，根据墙面的高度，确定LED灯板1的高度和位置见附图4，通常高度保持距地面20-30CM距离，LED灯板1的长度根据通道的长度来确定，同时也要考虑人流的多少，还有安装在通道的相对位置，可以是长距离连续10米以上，也可以是3米长度为一个单位，间隔一定距离放置一段LED灯板1，这样的分布更加高效节能。发射装置2可以固定在LED灯板1对面的墙体上，通常发射装置2与LED灯板1的水平有效距离在15-20米以内，这样保证信号无损接收，完全可以满足地下通道和桥下通道的宽度要求，通常一个发射装置2的发射范围是120度角，如果发射装置2距离LED灯板15米，那么发射装置2可控制的灯板长度范围就是10米，如果从空间上来讲发射范围就是直径10米高度5米的一个圆锥体。见附图5

实施例2

本例可广泛应用于建筑物外墙和围栏，将LED灯板1至于室外，相对于室内可以大大提高利用率，能使照明辐射范围更大，发射装置2的放置更加灵活自由，在室内安装通常LED灯板1的安装高度要考虑到顶棚高度的问题，而在室外安装不需要考虑这个问题，还可以将LED灯板1安装在滑道内根据需要自由升降，这样所有经过的行人都可以加入体验的行列，使LED灯板1真正成为互动娱乐设施，LED灯板1的相应保护设施也很简单，在LED灯板1的表面加装8mm厚的玻璃板，在玻璃板的四边安装10cm宽的不锈钢边框，这样就可以防止雨、雪、大风等恶劣天气造成的影响。LED灯板1的LED发光区域正是行人的外形轮廓的映射，就象是一个个发光的影子，跟随人的动作而产生变化，这种互动式的工作方式，使得路过它的行人越多，行走速度越快，它的总体亮度就越高，利用率也就越高，作为光源的效率也会得到很大的提升，不仅节能环保，同时为公众提供了一个互动娱乐设施，将本专利放置在室外更能成为广大市民休闲娱乐，放松心情的好地方，当人们在茶余饭后，三五成群游弋于这座互动光影墙周围，更形成了一道城市亮丽的风景线，见附图7。

实施例3

本例可广泛应用于公交、出租车站点，只需要将本发明做成小尺寸的如：宽1m高2m的灯板即可，因为放于室外使用所以LED灯板1的表面同样需要加装8mm厚的玻璃板，在玻璃板的四边安装10cm宽的不锈钢边框，使用直径10cm长40cm的空心不锈钢管***地面做支撑，发射装置2可以直接安装在地面，类似于步行街常用的地面射灯，发射装置2与灯板的水平距离控制在2m以内，保证发射角度对准LED灯板1即可。这样做可以使LED灯板1在作为照明光源的同时还可以作为公交车和出租车的导向标，只要出租车司机或公交车司机看到LED灯板1发光便可知道有乘客需求，因为LED灯板1为高亮发光体，可识别度在100米范围内，为公交和出租司机带来了极大的方便，见附图8。

Claims (5)

1.一种具有照明功能的互动媒体设施，包括LED灯板(1)和发射装置(2)，其特征在于：所述的LED灯板(1)安装在人行通道左侧墙壁(3)上，发射装置(2)安装在人行通道右侧墙壁(4)上，外部用玻璃板隔离；所述的LED灯板(1)由多个发光及接收装置组成，所述的发光及接收装置按矩阵排列安装在同一张电路板上，外部用玻璃板隔离；所述的发射装置(2)向发光及接收装置发射红外信号；

所述的发射装置(2)包括计时芯片IC1、红外线发射管LED1，所述的计时芯片IC1的端子1直接接地；端子2经过无极电容C2接地；端子3为输出端、经过电阻R3连接到三极管Q1的基极；端子4连接电源正极；端子5经过无极电容C1后接地；端子6经过无极电容C2后接地；端子7为放电端口，经过二极管D2的阳极后由二极管D2的阴极连接无极电容C2后接地，作为放电通路，电阻R2与二极管D1串接，并联于端子7和二极管D2两端，再与电阻R1串连接电源正极，二极管D1的阴极连接电阻R2，二极管D1的阳极连接无极电容C2，改变电阻R2的大小，控制充放电时间，来调节占空比；端子8连接电源正极；三极管Q1的基极经电阻R3连接到端子3、其集电极由电源正极经电阻R4供电、其发射极连接红外线发射管LED1的正极，红外线发射管LED1的负极接地；

所述的发光及接收装置包括红外线接收管IC3、单运放芯片IC2和发光二极管LED2，所述的单运放芯片IC2的端子2连接电阻R5后接地，电源正极经过电阻R6后连接端子2，端子3与红外线接收管IC3管脚1连接，同时连接无极电容C4后接地，端子4直接接地，端子6连接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极连接发光二极管LED2的阳极即1脚，端子7连接电源正极，端子1、端子5和端子8空出；

所述的红外线接收管IC3的管脚1为输出端，连接单运放芯片IC2的端子3、同时接无极电容C4后接地，管脚2为接地端、引脚直接接地、同时由电源正极经过电解电容C3后接入，管脚3为电源端，引脚接电源正极；

所述的发光二极管LED2的管脚1与二极管D4的阴极连接，其管脚3经过电阻R7后接地，电解电容C5并联在发光二极管LED2的管脚1和电阻R7的接地端，二极管D4和电解电容C5这两个元件的作用就是当发光二极管LED2断电后，电解电容C5可对发光二极管LED2持续放电一段时间，使发光二极管LED2出现一种延时熄灭的效果，在夜晚行人移动时可产生人流涌动的霓虹效果；发光二极管LED2的管脚2与管脚4空出；

所述的计时芯片IC1的型号是通用555型号，包括NE555P或HA17555；所述的红外线接收管IC3为一体化红外线接收管，型号为HRM0038。

2.根据权利要求1所述的一种具有照明功能的互动媒体设施，其特征在于：所述的无极电容C1和无极电容C2是高频瓷介电容或CBB电容；所述的三极管Q1的型号是8050；所述的红外线发射管LED1选用φ5mm的大功率红外线发射管，波长为850NM，发射角度范围90-120°，角度范围越大越好，对应覆盖的LED灯板(1)的面积也就越大；所述的电阻R2选用0-50K高精密可调电阻，待阻值确定后再用相应阻值的金属膜电阻代替，调节过程中，确保红外线发射管LED1两端的电压在1-1.4V之间，红外线发射管LED1可以正常工作。

3.根据权利要求1所述的一种具有照明功能的互动媒体设施，其特征在于：所述的发光二极管LED2为高亮度的白偏蓝色发光二极管。

4.根据权利要求1所述的一种具有照明功能的互动媒体设施，其特征在于：所述的发光及接收装置按矩阵排列安装在同一张电路板上，分布的横向间距和纵向间距都是5cm。

5.根据权利要求1所述的一种具有照明功能的互动媒体设施，其特征在于：所述的LED灯板(1)由20*40cm的单元电路板拼装而成，每个单元电路板上都有两组电源的输入输出，单元电路板之间的电源供应形成多通道网状并联电源供应方式。