用于人造樹的可變多色LED?燈串及控制器的制作方法

相關申請的交叉引用

根據《美國法典》第35篇第119(e)條的規定，本發明主張享有于2016年3月4日提交的、名為“用于人造樹的可變多色led燈串以及控制器”的美國臨時申請no.62/303,603的權益，前述申請的全部內容和實質通過引用整體地結合于本文中，全部如下。

本發明主要涉及用于人造圣誕樹的發光二極管(led)燈串，具體涉及可隨著時間變化產生不同顏色燈光的led燈串及相關的控制器。

背景技術：

作為慶祝圣誕節的一部分，把松樹或常青樹帶回家并以飾品、燈光、花環、彩帶等進行裝飾是一種傳統。然而，使用天然樹木是非常昂貴而且會浪費環境資源。此外，使用天然樹木將會是雜亂的，在其移除之后會留下樹汁和松針。天然樹木通常還需要澆水以防止它們干燥并盡可能地降低與干燥的松針和樹枝相關的火災隱患。每一年都需要購買并裝飾一顆天然樹木，然后在圣誕季結束時，移除這些燈光和裝飾。在圣誕季結束時，天然樹木經常被填埋處理，進一步造成了環境壓力。

為了克服使用天然圣誕樹的這些缺陷，以及為了在節日慶典中仍使用樹木，為此可使用大量的人造圣誕樹。在大多數情況下，這些人造樹被組裝后以供使用、裝飾，且在使用后拆解。人造圣誕樹具有可使用好幾年的優勢，從而消除了每年為了短暫的節假日而購買樹木的費用。此外，它們還有助于減少為了臨時性的裝飾而砍伐樹木，以及后續的處理，通常為填埋等。

在許多自然及人造樹中，燈串可人工附加到這些樹上并重新排列以實現令眼睛舒適的燈泡間距。通常，每一燈串包括同一顏色的燈泡或多種顏色混合的燈泡。為提供有趣且令人愉悅的燈光變化，已經設計了可切換電源分配控制器、具有內部燈罩的燈泡、光纖照明系統以及其它燈光裝置，且可改變發光模式。然而，在開發令人愉悅的發光模式的過程中所遇到的難題包括改變該模式的顏色。通常，所述顏色由所述燈泡中所使用的具有特定顏色的led所限定。

技術實現要素：

簡而言之，本發明的某些實施方式包括能集成到人造樹上的裝飾燈光系統。在一示例性實施方式中，所述裝飾燈光系統可包括一個或多個白色發光二極管(led)燈串以及一個或多個可變色led燈串。某些示例性實施方式可僅包括所述可變色led燈串。

根據一示例性實施方式，所述裝飾燈光系統的可變色led燈串可采用具有多個嵌入式led的led燈泡組。在示例性實施方式中，所述多個嵌入式led包括紅、綠和藍(rgb)led燈。在示例性實施方式中，所述led燈泡包括在每一rgb燈泡中的嵌入式集成電路(ic)。所述嵌入式ic被配置成與每個相應的rgbled相連通并控制其通電以產生多種顏色和顏色組合。根據本發明示例性實施方式，一旦所述可變色led燈串被供電，每一rgbled內的嵌入式ic被配置成啟動和控制可隨時間變化的燈光顏色序列。

根據本發明的示例性實施方式，一個或多個裝飾性燈串(如，白色led燈串和/或可變色led燈串)還與電控制器相連。在某些示例性實施方式中，所述電控制器可允許用戶選擇展示：(1)rgbled發光順序、(2)所述白色led燈光；和/或(3)所述白色led燈光和所述rgbled發光順序中的任意組合。

根據本發明的某些示例性實施方式，與所述rgbled發光順序相關的變色時間可通過每一rgbled內的嵌入式ic中的計數器來控制。在某些示例性實施方式中，所述電控制器(如上所述)可跟與每一rgbled相關的嵌入式ic相連，并還可提供周期性復位信號以重置所述嵌入式ic并在預設周期，如大約一到幾分鐘后，重新啟動所述rgbled發光順序。

上述概述僅是本發明技術的某些方面，并不旨在反映本發明的全部范圍。本發明的其它特征和優勢已在下文的說明書和附圖中給出，通過該詳細的說明書及附圖，或者通過實踐本發明，本發明的其它特征和優勢是顯而易見的。此外，上述概述及下文的詳細說明均只是示例性和說明性的，并旨在為權利要求所限定的本發明提供進一步的解釋。

附圖說明

說明書附圖構成說明書的一部分，并用于解釋本發明的某些實施方式。所述附圖并不旨在以任何方式限定本發明的范圍。

圖1根據本發明的某些示例性實施方式，示出了安裝有包括含發光二極管(led)的一個或多個燈串的裝飾照明系統的組裝人造圣誕樹；

圖2示出了用于如圖1所示的裝飾照明系統的示例性控制器的方框原理圖；

圖3示出了用于如圖1所示的裝飾照明系統的白色led燈泡；

圖4示出了用于如圖1所示的裝飾照明系統的多色(可變色)led燈泡；

圖5示出了如圖4所示的多色led燈泡的方框圖，所述多色led燈泡具有被配置成與如圖2所示的控制器相連的內置處理器或嵌入式集成電路(ic)；

圖6根據本發明的示例性實施方式，示出了方法的流程框圖。

具體實施方式

盡管對本發明的優選實施方式進行了詳細描述，應當理解的是，其它實施方式也是可行的。因此，下文的說明或是附圖中所示的組件的詳細構造和設置并不旨在限定本發明的范圍。本發明可以其它實施方式實施，并可以多種方式實踐或進行。在描述優選實施方式時，為清楚起見，將采用特定術語。

應當理解的是，除非另有規定，在說明書和權利要求書中所使用的單數形式的“一”、“一個”或是“所述”包括其復數形式。涉及的包括“一”構件的組件旨在還包括除所命名構件外的其它構件。

在描述優選實施方式時，每一術語意在涵蓋本領域技術人員所能理解的最廣泛的含義，并包括了以類似的方式操作以實現類似目的的所有技術等同。

本發明中的“約”或“大約”或“大體上”表示的范圍是指一個具體的值和/或到“約”或“大約”或“大體”另一個具體的值。當表示這樣的范圍時，其它示例性實施例中包括從一個具體的值和/或到其它的具體值。

本發明中，如“具有”“有”“包括”或“包含”等術語的使用是開放性的，并旨在與“含有”或“含”相同的意思，且不排除其它結構、材料或動作的存在。類似地，盡管如“可”或“能”等術語的使用是開放性的，以反映該結構、材料或動作不是必需的，但是，不使用此類術語并不表示該結構、材料或動作是必要的。在一定程度上，該結構、材料或動作在當前被認為是必要的，它們被如此定義。

還應當理解的是，提及的一步或多步方法步驟并不排除其它方法步驟或這些確定步驟之間的中間方法步驟的存在。此外，盡管本發明中所使用的術語“步驟”意味著所采用的方法的不同方面，但是該術語不應當被解釋為暗示了本發明中的各步驟間的特定順序，除非每一步驟的順序有明確要求。

下文描述的構成本發明的各元件的組件旨在是示意性而非限制性的。本發明的范圍旨在包括可執行如本文中所描述的組件相同或相似功能的許多合適的組件。此類本發明中未描述的組件，包括但不限于，例如，在本發明進展之后開發的類似組件。

為了便于理解本發明的原理和特征，下文中示出了各種示例性實施方式。具體地，本發明當前的主題為上下文中所描述的人造樹燈光系統。然而，本發明的技術，并不僅限于此，且可適用于其它情形。例如，本發明的某些實施方式可改善其它裝飾燈光系統，例如，街燈、燈泡、延長線系統、電源線連接系統、不與樹相關的其它燈串等。這些實施方式旨在落入本發明的范圍之內。因此，在本發明的上下文中描述用于人造圣誕樹的裝飾燈光系統時，應當理解的是，其它實施方式可替代本發明中所指的這些方式。

本發明的某些實施方式包括一個或多個裝飾燈光系統。所述裝飾燈光系統的某些示例性實施方式可集成到人造樹上。在其它示例性實施方式中，本發明所述的裝飾燈光系統可體現為可用于任何目的或用戶自行決定的照明區域的獨立燈串。

根據本發明的示例性實施方式，圖1示出了人造圣誕樹的組裝體100。所述組裝體100的某些示例性實施方式包括安裝有裝飾性燈光系統的樹102，所述裝飾性燈光系統包括具有多個發光二極管(led)燈泡的一條或多條燈串。在一示例性實施方式中，所述裝飾性燈光系統可包括一條或多條白色led燈串和一條或多條可變色led燈串。某些示例性實施方式可僅包括可變色led燈串。

圖1示出了分別位于樹102的底部116、中間118以及頂部120的各種led燈串122。在一些實施方式中，所述led燈串122可單獨分布于某一具體部分(例如，116)并可與分布在其它部分(例如，118或120)的led燈串122獨立控制。分布在某一特定部分的led燈串122可以全為白色led、全為rgbled或是二者的結合。在另一示例性實施方式中，每一led燈串122可重疊和/或均勻地分布在整個樹上，且并不一定需要如圖所示的限制在樹102的底部116、中間118和頂部120。在某些示例性實施方式中，所述led燈串122可包括白色led燈泡和可變色led燈泡的不同組合，但所述led燈串122也可以僅是白色或可變色。

根據本發明的一示例性實施方式，所述人造圣誕樹組裝體100可包括與所述led燈串122相連的控制器104。例如，具有兩根或更多根絕緣導線的電線束114可將所述控制器104連接至與所述led燈串122相關的led燈泡殼體上以給相關led至少提供電源和接地。所述控制器104可包括用于控制所需燈光模式的選擇開關或按鈕106。例如，用戶可切換所述按鈕106以選擇：(1)rgbled燈光順序、(2)白色led光、和/或(3)rgbled燈光序列和所述白色led光同時存在中的任意組合。如下文中將結合圖2和圖4所討論的，所述控制器104還可提供用于重置裝飾性燈光系統中的rgbled的“顏色顯示”順序的控制信號。

根據本發明的示例性實施方式，所述電線束114可提供用于向所述led燈串122中的各個led燈泡供電并對其進行控制的各種串聯/并聯電線。例如，每一led燈串122中的led燈泡可分別串聯從而使得移除或斷開其中的一條led電路將中斷給該對應部分中的其它全部或部分led燈泡(例如，從而，可在視覺上提醒該用戶注意有問題或有缺陷的燈泡組件)的供電。在某些示例性實施方式中，所述led燈串122可通過所述電線束114并聯，從而使得與某部分相關的有問題燈泡(或其它電源/導電問題)不會中斷給其它部分的供電。以這種方式，任一led燈串122中的供電分布問題將被隔離，不會導致其它部分中的led熄滅。

如圖1所示，電源線112可將來自于電源插座110的電源與所述控制器104相連。在某些示例性實施方式中，可在電源插座110和控制器104之間使用電源適配器108，例如，以轉換和/或整流從所述電源插座110接收到的交流電以及向所述控制器104供電。在某些示例性實施方式中，可在處理器104內處理一個或多個與所述電源適配器108相關的功能(例如，電壓轉換，將交流電整流成直流電、濾波、電源切換或其它功能)。例如，所述電源適配器108可包括將110伏交流電轉換成更低的交流電壓(例如，約10-15伏交流電)的轉換器。在示例性實施方式中，可在所述控制器104內整流從所述電源適配器108接收到的轉換后的交流電源。在其它示例性實施方式中，所述電源適配器108可提供所有的轉換和整流并可向所述控制器104提供恰當的調整直流電壓。此類變化并向電路提供電源的設計是本領域技術人員所熟知的，在此不再贅述。

圖2示出了在如圖1所示的裝飾性燈光系統100中使用的控制器104的示例性方框圖。根據本發明的示例性實施方式，其可通過電源線112供電。如上所討論的，所述電源線112可提供需要進一步整流(例如，通過可選的電源整流/濾波電路204)的交流電。在另一示例性實施方式中，所述電源線112可提供用于控制處理器202的操作的恰當的直流電。在某些示例性實施方式中，所述控制處理器202可與用戶控制開關或按鈕106相連，可通過按壓所述用戶控制開關或按鈕以選擇具體的操作模式。例如，所述控制器104可使得用戶選擇(通過按壓按鈕106)：(1)rgbled發光順序；(2)白色led光；和/或(3)rgbled發光順序以及白色led發光中的任意組合。

根據本發明的示例性實施方式，和控制器104相關的控制處理器202的輸出與電線束114相連以給與所述裝飾性燈光系統相關的各種led燈(和/或其它燈泡或配飾)供電和/或提供控制信號。在一示例性實施方式中，所述控制處理器202的輸出可包括電回路或地回路210以及一個或多個供電和/或控制信號輸出206、208。在一示例性實施方式中，所述裝飾性燈光系統同時包括白色led燈串分和可變色led燈串，可取的是，各個燈串可單獨通電或關閉。因此，根據一示例性實施方式，第一信號通電和/或控制信號輸出206可用于單獨開啟、關閉可變色led燈串，并向其提供燈光顯示重置信號，而第二信號通電和/或控制信號輸出208可用于例如，基于通過所述按鈕106所選擇的模式單獨開啟和關閉所述白色led燈串。

根據本發明的示例性實施方式，所述控制處理器202可包括定時/復位電路212。正如下文中將要討論的，在某些實施方式中，所述定時/復位電路212可被配置成通過一個或多個控制信號輸出206、208向led(且具體地，向rgbled燈泡內的嵌入式ic)提供周期性復位信號。

圖3示出了在如圖1所示的裝飾性燈光系統中使用的白色led燈(或燈泡)300。根據一示例性實施方式，所述裝飾性燈光系統中所使用的白色led燈串可采用例如具有嵌入式led302的led燈泡300。可在本發明的裝飾性燈光系統中使用的其它led燈泡，例如具有更多或更少led的led燈泡，或其它裝置，均被認為是包含在本發明內，且所討論的白色led燈泡并不旨在限制于本發明中所公開的具有特定數量的led元件的燈泡范圍內。

在一示例性實施方式中，所述白色led燈泡300包括設置在每一led燈泡300內的嵌入式集成電路(ic)304。所述嵌入式ic304可被設置成根據由所述按鈕106所選擇的模式打開和關閉所述led。在某些示例性實施方式中，每一led的強度或亮度可通過所述ic304分別控制。在某些示例性實施方式中，所述led的亮度可通過從所述嵌入式ic304輸出的脈沖寬度調制(pwm)來控制。

圖4示出了用在如圖1所示的裝飾性燈光系統中的多色led燈泡(或燈)400。根據一示例性實施方式，所述裝飾性燈光系統的可變色led燈串可采用如具有多個嵌入式led燈402、404、406的led燈泡400。在一示例性實施方式中，所述多個嵌入式led燈可包括紅302、綠304和藍306(rgb)燈。適用于本發明所述的裝飾性燈光系統中所使用的其它led燈，如，具有不同顏色、更多或更少顏色的燈或其它裝置，均被認為包括在本發明之內，且所討論的rgbled燈并不旨在將本發明的范圍限定在這些具有特定顏色或是led元件數量的燈泡內。

在一示例性實施方式中，所述(彩色)rgbled燈泡400包括每一led燈泡400內的嵌入式集成電路(ic)408。所述嵌入式ic408被配置成與每一相應的rgbled相連并對其進行分別控制以形成多種不同顏色或是顏色的組合。在某些示例性實施方式中，所述嵌入式ic408被配置成運行用于給所述燈泡400內的相關led分別通電的預編程序列以形成不同的顏色，而無需與所述燈泡插座除了電源和接地以外的任何其它連接(例如，通過電線束114提供)。

根據本發明的一示例性實施方式，一旦所述可變色led燈串部分被供電，每一rgbled400內的嵌入式ic408可被配置成啟動和控制一個可隨時間變化的發光顏色序列。在某些示例性實施方式中，每一rgbled402、404、406的強度或亮度可通過所述ic408分別控制。在某些示例性實施方式中，所述led的亮度可通過嵌入式ic408的pwm輸出控制。在其它示例性實施方式中，所述燈泡400的顏色可由變化每一rgbled402、404、406的嵌入式ic408的pwm輸出來確定。

圖5為如圖4所示的多色led燈泡的方框圖，其具有內置或嵌入式ic408并被配置成與控制器(例如，圖2中所示的控制器104)相連。在某些示例性實施方式中，所述ic408可包括處理器502以及與所述處理器502相連的存儲器504。所述存儲器504，例如，可存儲非易失性數據，如光顯示計劃信息、時間或其它信息以控制相關led402、404、406的發光。根據本發明的示例性實施方式，所述處理器502可包括(或連接有)用于通過各電路路徑504、506、508、510向led402、404、406提供驅動電流的輸出驅動部分(未示出)。在一示例性實施方式中，可設置一共用回路504。在某些示例性實施方式中，所述回路504可直接或間接與所述電線束114的接地部分相連。

根據本發明的示例性實施方式，以及如圖5中的右上角所示，與所述電線束114相關的電/信號導體512可向所述嵌入式ic408提供可選擇的電源和控制/復位信號。在一示例性實施方式中，所述電源可周期性(例如每隔幾分鐘)中斷514一段短的時間416(例如每隔幾毫秒)以完全重置在所述處理器402上的運行的序列程序，從而其周期性514啟動所述燈光顯示序列。如下文中將要討論的，這種周期性重置每一rgbled燈泡中的嵌入式ic308的處理器502的特點，可提供某些有益效果，例如，能節省與某些rgbled燈泡的生產和使用相關的費用。

根據本發明的某些示例性實施方式，與所述rgbled發光序列相關的各種顏色的時間可通過每一rgbled內的嵌入式ic408的處理器502中的計數器來控制。在某些示例性實施方式中，所述電控制器(例如，如圖1和圖2所示的控制器104)可和與每一rgbled相關的嵌入式ic408相連以提供周期性514復位516信號以使得所述嵌入式ic在預設周期后重置和重啟所述rgbled發光順序。

在某些示例性實施方式中，所述嵌入式ic408內的計數器的操作頻率可作為包括但不限于：溫度、電路電容、電阻、制造變量或其它因素的函數而發生變化。由于一定的尺寸及成本參數，其可能是不可行或是需要在電路中增加晶體振蕩器以提高計數器頻率的穩定性(或從單元到單元的頻率的均一性)。因此，在某些示例中，當幾個rgbled燈同時被通電，從而在每一單元啟動相同程序的燈光顯示序列，由于控制每一rgbled中序列的計數器個體/時鐘頻率中的差異，各單元間的燈光顯示序列可逐漸失去同步性。因此，根據示例性實施方式，來自于所述控制器104的周期性復位使得所述燈光顯示在預設間隔內再次同步。在一示例性實施方式中，當通電或復位的時候，所述rgbled可通過亮起紅燈，然后再移動到藍燈和綠燈來啟動所述序列，此時，所述控制器104可提供復位以在預設周期514后啟動該序列。

圖6根據本發明的示例性實施方式，示出了方法600的流程框圖。所述方法600包括在選擇性地控制602裝飾性燈光系統的可變色led燈串，所述可變色led燈串包括多個可變色led燈泡，每一可變色led燈泡包括多個彩色led；與所述多個彩色led相連的嵌入式ic；與所述嵌入式ic相連的至少兩個電導體以與相關的電線束相連，其中，所述電線束連接有控制器。所述方法600還包括通過所述電線束接收來自于所述控制器的電力來選擇性地控制604可變色led燈串。此外，所述方法600可包括通過由所述嵌入式ic啟動所述多個可變色led燈泡的發光信號序列來選擇性地控制所述可變色led燈串。最后，所述方法600可包括在嵌入式ic接收來自于控制器的周期性重置信號以在一預設周期后重置所述發光序列來選擇性地控制所述可變色led燈串。

如各附圖所示以及如上所討論的，雖然本發明已經結合多個示例性方面進行了描述，但應當理解的是，為執行與本發明相同功能而對本發明所描述的方案進行的其它類似描述或修改及添加均不偏離本發明的保護主題。例如，在本發明的各方面，根據當前公開的主題對方法和組件進行了描述。但是，在本發明的教導下，可得出與這些所述描述方面相等效的其它方法或組件。因此，本發明不應限于任何單一方面，而應按照所附的權利要求來解釋本發明的廣度和范圍。