CN115278976A - 一种级联点控led灯串的串联结构及其串并联结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种级联点控LED灯串的串联结构及其串并联结构，属于灯串技术领域。它解决了现有LED灯珠级联增多后产生的末端LED灯珠变暗和热损大的技术问题。本发明包括多个内置芯片的LED灯珠，LED连接在芯片上由芯片控制LED亮灭，芯片的正、负供电引脚依次串联，并在每个芯片的正、负供电引脚上并联有稳压二极管，所述芯片的信号输入引脚和信号输出引脚依次串联，在相邻两个芯片的信号输入引脚和信号输出引脚之间串联有二极管或电阻或电容，各个芯片的信号输入引脚连接拉电阻，所述的拉电阻连接到该芯片的正、负供电引脚形成共阳或共阴连接。本申请采用串联结构，其次采用了高压传输，电流较小，衰减较小，减少热损，保证了每个LED灯珠的亮度。

Description

一种级联点控LED灯串的串联结构及其串并联结构
技术领域
本发明涉及灯串技术领域，涉及一种内置芯片LED灯珠的灯串，特别是这种内置芯片LED灯珠级联的连接结构。
背景技术
现有点控LED灯串一般由电源控制器和连接在电源控制器内的灯串组成，点控LED灯串中的LED灯珠内集成有非常小的控制芯片，控制芯片内存储有唯一地址编码，电源控制器通过寻址方式来对LED灯珠进行亮灭、颜色等方面进行控制。
其工作过程是通过存储在电源控制器中的控制程序控制LED灯串中的各个LED灯珠的亮灭，这样整个LED灯串就能展现出不同的图案花纹，比如流水图案、闪烁图案等，特别是RGB三色LED灯珠，对其进行点控后还能呈现出不同的颜色，应用于圣诞树动态图案装饰、大厦外形动态图案等，具有非常大的应用前景。
但是目前的这种点控LED灯珠的本身结构限制，只能并联在总线上进行供电，并联在总线上能够保持供电电压的稳定，在灯串长度较短的应用场景中是一种比较优异的解决方案，但是灯串长度较长的应用场景，由于LED灯珠的级联增多，总线上的电流因并联了较多LED灯珠而变得更大，所需要的总线需要变得更粗才能适用，总线不仅***导致布线时的硬度增加，而且因距离较长，热损增加，在末端的LED灯珠也因为出现电压衰减而导致LED灯珠变暗。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种级联点控LED灯串的串联结构，本发明所要解决的技术问题是：如何在长距离的灯串中实现LED灯串的任意级联。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种级联点控LED灯串的串联结构，包括多个内置芯片的LED灯珠，LED连接在芯片上由芯片控制LED亮灭，其特征在于，所述芯片的正、负供电引脚依次串联，并在每个芯片的正、负供电引脚上并联有稳压二极管，所述芯片的信号输入引脚和信号输出引脚依次串联，在相邻两个芯片的信号输入引脚和信号输出引脚之间串联有二极管或电阻或电容，各个芯片的信号输入引脚连接拉电阻，所述的拉电阻连接到该芯片的正、负供电引脚形成共阳或共阴连接。
本发明的LED灯串采用芯片串联方式进行级联，通过稳压二极管将电路导通的同时能够将芯片的供电钳位在预定额定值上，从而使芯片的正负供电引脚以串联方式连接。芯片之间的信号传输也采用串联形式的单向传输，输入输出信号引脚之间利用二极管、电阻、电容将两个芯片之间的信号隔绝，避免信号反流。二极管是利用单向导通的原理进行隔绝，电阻是利用电阻阻值产生的高电压进行，只允许比他高的电压才能通过电流(高电平)，比他低的低电平隔隔绝，电容是采用小容量电容，电容刚好与高电平的相等，利用高电平充电，低电平放电的原理，将信号输送过去。
在上述的级联点控LED灯串的串联结构中，每个所述芯片的信号输入引脚和信号输出引脚之间连接有旁路导通线，在信号输入引脚和信号输出引脚出现断路时，所述的信号输入引脚和信号输出引脚之间通过旁路导通线连通。通过这种结构保证了串联结构的信号传输通道不会因为某个LED灯珠损坏而造成阻断。
在上述的级联点控LED灯串的串联结构中，所述的拉电阻为上拉电阻，每个所述芯片的信号输入引脚与上拉电阻的一端连接，上拉电阻的另一端与该芯片的负供电引脚连接。
在上述的级联点控LED灯串的串联结构中，所述的拉电阻为下拉电阻，每个所述芯片的信号输入引脚与下拉电阻的一端连接，下拉电阻的另一端与该芯片的正供电引脚连接。
一种级联点控LED灯串的串并联结构，包括若干灯串分组，其特征在于，每组灯串分组上述的串联结构的点控LED灯串，每组灯串分组中的正负供电引脚串联形成灯串分组的正负端，各组灯串分组的正负端并联连接，每组灯串分组中的信号输入引脚和信号输出引脚串联形成灯串分组的信号输入端和信号输出端，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端串联，信号输出端所在的灯串分组的拉电阻采用共阴连接，信号输入端所在的灯串分组的拉电阻采用共阳连接。
在串联结构的LED灯串需要提供较高的电压，为了安全，一般串联结构的LED灯串也有一定的长度限制，在串联结构的基础上将两个串联结构的LED灯串以并联方式进行二次延长，能够使得灯串提供更长的长度。由于是串联结构，两串灯串的信号的高低电平不能衔接，因此采用了信号输出端所在的灯串分组的拉电阻采用共阴连接，信号输入端所在的灯串分组的拉电阻采用共阳连接，延伸了信号串联方式的信号传输。
作为代替第一种方案，一种级联点控LED灯串的串并联结构，包括若干灯串分组，其特征在于，每组灯串分组上述的串联结构的点控LED灯串，每组灯串分组中的正负供电引脚串联形成灯串分组的正负端，各组灯串分组的正负端并联连接，每组灯串分组中的信号输入引脚和信号输出引脚串联形成灯串分组的信号输入端和信号输出端，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端通过光耦连接器连接，各组灯串分组中的拉电阻连接方式相同，采用共阴连接或者共阳连接中的一种。
通过光耦进行高低电平信号个隔离，使得两个灯串采用同一种方式进行信号传递。
作为代替第二种方案，一种级联点控LED灯串的串并联结构，包括若干灯串分组，其特征在于，每组灯串分组上述的串联结构的点控LED灯串，每组灯串分组中的正负供电引脚串联形成灯串分组的正负端，各组灯串分组的正负端并联连接，每组灯串分组中的信号输入引脚和信号输出引脚串联形成灯串分组的信号输入端和信号输出端，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端通过电容电路连接，各组灯串分组中的拉电阻连接方式相同，采用共阴连接或者共阳连接中的一种。
在上述的级联点控LED灯串的串并联结构中，所述的电容电路包括阻隔电容、第一电阻和第二电阻，相邻两组灯串分组包括一灯串分组的输出信号引脚和另一灯串分组的信号输入引脚，在信号输出引脚和信号输入引脚之间依次串联有传输电容和阻隔电容，在阻隔电容的输出端分别连接第一电阻和第二电阻，第一电阻另一端连接电源端，第二电阻的另一端连接接地端。通过电容电路将高低电平信号变换，使电平信号能够适用于另一分组的LED灯串。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本级联点控LED灯串采用芯片正负供电引脚的串联结构，因此在级联任意个LED灯珠时都能够保持相同的电流大小进行工作，其次采用了高压传输，电流较小，衰减较小，保证了每个LED灯珠的亮度。
2、虽然采用串联结构的高压传输，但是利用了稳压二极管进行稳压，保证了每个LED灯珠的正常供电。
3、采用了串联连接的通讯方式，并设计了旁路导通线结构，使得串联通讯的线路能够屏蔽掉出现故障的LED灯珠，保持通信线路的顺畅。
附图说明
图1是本发明内置芯片的LED灯珠的结构示意图；
图2是实施例一中串并联结构的示意图；
图3是实施例二中串并联结构的示意图；
图4是实施例三中串并联结构的示意图；
图5是实施例四中串并联结构的示意图；
图6是实施例五中串并联结构的示意图；
图7是实施例六中串并联结构的示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一：
如图2所示，本级联点控LED灯串的串联结构，包括多个内置芯片的LED灯珠，如图1所示，LED灯珠包括芯片IC和与芯片IC连接的RGB三色LED，芯片IC内设有正、负供电引脚VDD和GND，以及信号输入引脚Din和信号输出引脚Vo，在信号输入引脚Din和信号输出引脚Vo之间设有旁路导通线结构(用虚线示意)。该LED灯珠是一个基础单元，以该基础单元进行串联形式的级联，形成能够点控控制的级联点控LED灯串。
结合图2所示，各个芯片的正、负供电引脚VDD、GND依次串联，并在每个芯片的正、负供电引脚上并联有稳压二极管WD1、WD2、……、WD30，芯片的信号输入引脚DIN和信号输出引脚Do依次串联，在相邻两个芯片的信号输入引脚DIN和信号输出引脚Do之间串联有二极管TD1、TD2、……、TD30，各个芯片的信号输入引脚DIN连接拉电阻R1、R2、……、R30，所述拉电阻R1、R2、……、R30连接到该芯片的正、负供电引脚形成共阳或共阴连接。
具体如图2的第一串LED灯串LED1、LED2、……、LED10拉电阻为上拉电阻R1、R2、……、R10以及每个所述芯片的信号输入引脚DIN与对应上拉电阻的一端(既第一端)连接，上拉电阻的另一端(既第二端)与该芯片的正供电引脚Vcc连接，信号源输出端连接在第一端上，在这种接法下，前一个芯片(如LED1)的信号输出引脚Do连接稳压管TD1的阳极，稳压管TD1的阴极连接后一个芯片(LED2)的信号输出引脚DIN，这种接法靠近GND端，在本申请中定义为信号共阴连接。第三串LED灯串LED21、LED2、……、LED30接法如第一串LED灯串。
第二串LED灯串LED11、LED12、……、LED20的拉电阻为下拉电阻R11、R12、……、R20，每个所述芯片的信号输入引脚DIN与对应的下拉电阻R11、R12、……、R20的一端(既第一端)连接，下拉电阻的另一端(既第二端)与该芯片的负供电引脚连接，信号源输出端连接在第一端上，在这种接法下，前一个芯片(LED11)的信号输出引脚Do连接稳压管TD11的阴极，稳压管TD11的阳极连接后一个芯片(LED12)的信号输出引脚DIN，这种接法靠近VDD端，在本申请中定义为信号共阳连接。
为了安全，一般串联结构的LED灯串也有一定的长度限制，在串联结构的基础上将两个串联结构的LED灯串以并联方式进行二次延长，能够使得灯串提供更长的长度。在上述串联的基础上，一个串联的LED灯串定义为灯串分组，如附图2的第一串LED灯串LED1、LED2、……、LED10、第二串LED灯串LED11、LED12、……、LED20和第三串LED灯串LED21、LED2、……、LED30为三个灯串分组，每组灯串分组中的正负供电引脚VDD和GND串联形成灯串分组的正负端VCC和GND，各组灯串分组的正负端并联连接，每组灯串分组中的信号输入引脚DIN和信号输出引脚Do串联形成灯串分组的信号输入端和信号输出端，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端串联，信号输出端所在的灯串分组的拉电阻采用共阴连接，信号输入端所在的灯串分组的拉电阻采用共阳连接。
本申请的工作原理如下：LED灯串采用芯片串联方式进行级联，通过稳压二极管将电路导通的同时能够将芯片的供电钳位在预定额定值上，从而使芯片的正负供电引脚以串联方式连接。芯片之间的信号传输也采用串联形式的单向传输，输入输出信号引脚之间利用二极管单向导通的原理进行隔绝。其中采用稳压二极管为最佳的方案，普通的单向二极管也能适用。每个芯片的信号输入引脚DIN和信号输出引脚Do之间连接有旁路导通线，在信号输入引脚DIN和信号输出引脚Do出现断路时，信号输入引脚DIN和信号输出引脚Do之间通过旁路导通线连通，断路有故障的LED灯珠。通过这种结构保证了串联结构的信号传输通道不会因为某个LED灯珠损坏而造成阻断。
实施例二：
实施例二的方案与实施例一基本相同，不同点在于，如图3所示，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端通过光耦连接器连接，各组灯串分组中的拉电阻连接方式相同，采用共阴连接或者共阳连接中的一种。
实施例三：
实施例三的方案与实施例一基本相同，不同点在于，如图4所示，在单个串联LED灯串中，相邻两个芯片的信号输入引脚DIN和信号输出引脚Do之间串联有电阻R54、R55、……、R83。电阻是利用电阻阻值产生的高电压进行，只允许比他高的电压才能通过电流(高电平)，比他低的低电平隔隔绝。
实施例四：
实施例四的方案与实施例三基本相同，不同点在于，如图5所示，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端串联有电容电路，所述的电容电路包括阻隔电容C1、第一电阻R52和第二电阻R51，相邻两组灯串分组包括一灯串分组的输出信号引脚和另一灯串分组的信号输入引脚DIN，在信号输出引脚Do和信号输入引脚DIN之间依次串联有传输电阻和阻隔电容，在阻隔电容C1的输出端分别连接第一电阻R52和第二电阻R51，第一电阻R52另一端连接电源端，第二电阻R51的另一端连接接地端。通过电容电路将高低电平信号变换，使电平信号能够适用于另一分组的LED灯串。
实施例五：
实施例五的方案与实施例一基本相同，不同点在于，如图6所示，在单个串联LED灯串中，相邻两个芯片的信号输入引脚DIN和信号输出引脚Do之间串联有电容C1、C2、……、C49。电容是采用小容量电容，电容刚好与高电平的相等，利用高电平充电，低电平放电的原理，将信号输送过去。
实施例六：
实施例六的方案与实施例五基本相同，不同点在于，如图7所示，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端串联有电容电路，所述的电容电路包括阻隔电容C1、第一电阻R52和第二电阻R51，相邻两组灯串分组包括一灯串分组的信号输出引脚Do和另一灯串分组的信号输入引脚DIN，在信号输出引脚Do和信号输入引脚DIN之间依次串联有传输电容C30和阻隔电容C1，在阻隔电容C1的输出端分别连接第一电阻R52和第二电阻R51，第一电阻R52另一端连接电源端，第二电阻R51的另一端连接接地端。通过电容电路将高低电平信号变换，使电平信号能够适用于另一分组的LED灯串。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种级联点控LED灯串的串联结构，包括多个内置芯片的LED灯珠，LED连接在芯片上由芯片控制LED亮灭，其特征在于，所述芯片的正、负供电引脚依次串联，并在每个芯片的正、负供电引脚上并联有稳压二极管，所述芯片的信号输入引脚和信号输出引脚依次串联，在相邻两个芯片的信号输入引脚和信号输出引脚之间串联有二极管或电阻或电容，各个芯片的信号输入引脚连接拉电阻，所述的拉电阻连接到该芯片的正、负供电引脚形成共阳或共阴连接。
2.根据权利要求1所述的级联点控LED灯串的串联结构，其特征在于，每个所述芯片的信号输入引脚和信号输出引脚之间连接有旁路导通线，在信号输入引脚和信号输出引脚出现断路时，所述的信号输入引脚和信号输出引脚之间通过旁路导通线连通。
3.根据权利要求1或2所述的级联点控LED灯串的串联结构，其特征在于，所述的拉电阻为上拉电阻，每个所述芯片的信号输入引脚与上拉电阻的一端连接，上拉电阻的另一端与该芯片的正供电引脚连接，前一个芯片的信号输出引脚连接稳压管的阳极，稳压管的阴极连接后一个芯片的信号输出引脚。
4.根据权利要求1或2所述的级联点控LED灯串的串联结构，其特征在于，所述的拉电阻为下拉电阻，每个所述芯片的信号输入引脚与下拉电阻的一端连接，下拉电阻的另一端与该芯片的负供电引脚连接，前一个芯片的信号输出引脚连接稳压管的阴极，稳压管的阳极连接后一个芯片的信号输出引脚。
5.一种级联点控LED灯串的串并联结构，包括若干灯串分组，其特征在于，每组灯串分组采用权利要求1-4任意一项的串联结构，每组灯串分组中的正负供电引脚串联形成灯串分组的正负端，各组灯串分组的正负端并联连接，每组灯串分组中的信号输入引脚和信号输出引脚串联形成灯串分组的信号输入端和信号输出端，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端串联，信号输出端所在的灯串分组的拉电阻采用共阴连接，信号输入端所在的灯串分组的拉电阻采用共阳连接。
6.一种级联点控LED灯串的串并联结构，包括若干灯串分组，其特征在于，每组灯串分组采用权利要求1-3任意一项的串联结构，每组灯串分组中的正负供电引脚串联形成灯串分组的正负端，各组灯串分组的正负端并联连接，每组灯串分组中的信号输入引脚和信号输出引脚串联形成灯串分组的信号输入端和信号输出端，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端通过光耦连接器连接，各组灯串分组中的拉电阻连接方式相同，采用共阴连接或者共阳连接中的一种。
7.一种级联点控LED灯串的串并联结构，包括若干灯串分组，其特征在于，每组灯串分组采用权利要求1-3任意一项的串联结构，每组灯串分组中的正负供电引脚串联形成灯串分组的正负端，各组灯串分组的正负端并联连接，每组灯串分组中的信号输入引脚和信号输出引脚串联形成灯串分组的信号输入端和信号输出端，相邻两组灯串分组的信号输出端和信号输入端通过电容电路连接，各组灯串分组中的拉电阻连接方式相同，采用共阴连接或者共阳连接中的一种。
8.根据权利要求7所述的级联点控LED灯串的串并联结构，其特征在于，所述电容电路包括阻隔电容、第一电阻和第二电阻，相邻两组灯串分组包括一灯串分组的输出信号引脚和另一灯串分组的信号输入引脚，在信号输出引脚和信号输入引脚之间串联有阻隔电容，在阻隔电容的输出端分别连接第一电阻和第二电阻，第一电阻另一端连接电源端，第二电阻的另一端连接接地端。
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