CN1612664A

CN1612664A - 频控发光系统

Info

Publication number: CN1612664A
Application number: CNA2004100874219A
Authority: CN
Inventors: W·K·王; L·C·麦
Original assignee: Yue Cheng Development (hongkong) Ltd
Current assignee: Yue Cheng Development (hongkong) Ltd
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2005-05-04
Also published as: GB0420567D0; MXPA04009030A; US20050057188A1; GB2407220B; US7057354B2; GB2407220A

Abstract

一种用于以一种或多种预定模式点亮发光元件的方法和装置。优选实现这种方法的频控发光系统包括动作开关、控制器、发声器以及发光元件。所述动作开关产生响应于该动作开关动作的激发信号，其通过控制器被检测到。响应于所述激发信号的性质，所述控制器以一种或多种预定的模式点亮所述发光元件，或者所述控制器激活所述发声器发出声音。优选的是，所述发光系统使用至少二个集成电路，其中第一集成电路起控制器作用，第二集成电路比第一集成电路截止工作电压高，起到发声器的作用。

Description

频控发光系统

发明领域

本发明主要涉及服装及其附件，更确切地说涉及一种用于安装在服装及其附件上的发光装置的改进系统。

背景技术

发光系统已被安装在鞋子上，当穿上该鞋的人行走或跑步的时候产生醒目的闪光。这些系统一般具有惯性开关，这样当跑步者的脚后跟撞击到路面时，开关就触发闪光系统。由于闪光的易见特性，所产生的闪光有助于识别该跑步者，或者至少识别该跑步者的存在。

然而这些发光系统有许多缺点。典型的是发光系统没有开-关转换，因此系统一直“开”着，消耗了电源，电源通常为小电池。即使系统工作的部分仅仅是一个振荡器或定时器，电源的消耗随着时间也会累积，导致电池寿命短于预期值。人们希望拥有一些其它的装置，用以打开或关闭发光系统，尤其是通过使用外部动作。

另一个缺点是许多闪光或间歇式发光系统只具有一种光模式。尽管一种光模式让使用者更容易被看见，但它却不能随着使用者的运动类型使该模式发生改变或变得有趣。人们希望有某一种能够根据使用者运动类型不同而激发不同发光模式的系统。

现有的发光系统还有另外一个缺点是，大多数的系统使用单个的集成电路来实现系统的所有功能。由于集成电路通常只有一个截止工作电压的事实，当系统的电源电压电平随着时间流逝而降低到低于该截止工作电压时，该发光系统就全部停止工作。人们希望有一种安装了多个集成电路的系统，以便当系统的电源电压电平随着时间流逝而降低时，只有那些需要较大电压电平的功能停止运作，而需要较小电压电平的功能会继续运作。这种适应降低电压电平的能力可以延长系统的工作寿命。

另一个缺点是当前许多组成发光系统的组件是由不符合许多国家环境法规的有毒成份制造的。由于发光系统被安装在鞋上的事实，人们尤其希使用无毒成份制造发光系统，这样就不会对穿鞋者造成危害。而且，当鞋被穿破并丢弃时，人们希望鞋中的成份是用不会对环境造成危害的材料制作而成的。因此，人们希望拥有一个用于鞋子的发光系统，该发光系统由符合多个国家环境法规的无毒成份所制造。本发明旨在克服这些现有技术中的缺点。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种频控发光系统，包括动作开关、控制器、以及发光元件。通常，所述动作开关产生响应于该动作开关动作的激发信号，其指示该动作开关的电接合的持续时间和频率之中的至少一个。所述控制器检测由所述动作开关产生的激发信号，并根据该动作开关的电接合的持续时间和频率以一种或多种预定发光模式点亮所述发光元件。

本发明的另一个实施例提供了一种点亮系列发光元件的方法。首先根据动作开关的动作情况产生一个激发信号。根据该激发信号，确定一段时间内所述动作开关电接合的持续时间和频率。响应于所述动作开关的激发状态，系列发光元件中的至少一个发光元件被点亮。最后，将电接合的持续时间与预定的持续时间水平相比较以确定所述系列发光元件的发光模式，以及将所述动作开关的电接合频率与预定的频率阈值相比较以调节所述系列发光元件的发光模式。

本发明的另一个实施例还提供了另一种频控发光系统，包括动作开关、控制器、以及发光元件。所述动作开关根据弹簧自由端和金属触片的电接合产生响应于该动作开关运动的激发信号。所述控制器检测到该激发信号，并在该控制器的信号分析系统中分析该激发信号，用以向模式发生器发出命令，以一种或多种预定的发光模式点亮所述发光元件。

本发明的另一个实施例提供了另外一种频控发光系统，包括至少一个电源、至少一个动作开关、起控制器作用的集成电路、起发声器作用的集成电路、以及发光元件。通常，该动作开关产生响应于该动作开关电接合状态的激发信号，其指示该动作开关的电接合的持续时间和频率中的至少一个。起控制器作用的集成电路检测由动作开关产生的激发信号，并根据动作开关的电接合持续时间和频率，以一种或多种预定的发光模式点亮所述发光元件，或者激活起发声器作用的集成电路发出一种或多种声音。所述发声器的截止工作电压高于所述控制器的截止工作电压，以便当电源的电压电平随着时间流逝而下降，所述电源的电压电平高于控制器的截止工作电压而低于发声器的截止工作电压时，所述控制器可以独立于发声器继续工作。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的频控发光系统框图；

图2a是弹簧动作开关的示意图；

图2b是图2a中动作开关产生的激发信号图；

图3是频控发光系统的另一个实施例的框图，包括有发声装置；

图4是频控发光系统一个实施例的电路图；

图5是频控发光系统的另一个实施例的电路图，包括有发声装置；

图6是频控发光系统的另一个实施例的电路图，包括有弹簧动作开关和磁性簧片开关；

图7是频控发光系统的另一个实施例的电路图，包括有弹簧动作开关和磁性簧片开关；

图8是频控发光系统另一个实施例的电路图，由CMOS电路实现；

图9是频控发光系统另一个实施例的电路图，具有扩展用途设计；

图10是频控发光系统另一个实施例的电路图，具有安装了两个电源的另一个扩展用途设计；

图11是包含了所述频控发光系统的鞋子简图，其表示出了频控发光系统部件在鞋上的优选安装位置；

图12是包含所述频控发光系统的安全背心的简图；

图13是包含所述频控发光系统的一套发夹的简图；

图14是包含所述频控发光系统的头带的简图；以及

图15是包含所述频控发光系统的腕带的简图。

具体实施方式

如图1所示，频控发光系统100主要包括动作开关102、控制器104、以及一系列发光元件106、108和110。通常，由动作开关102的动作触发控制器104。控制器104分析所述动作开关102的动作，并且响应于这种常规动作，以一种或多种预定的模式点亮所述系列发光元件106、108和110。在一个示范的实施例中，将频控发光系统100安装在鞋或其它鞋类中。例如，将控制器104和动作开关102设置在鞋底的中空部分，而将发光元件106、108和110以最易被看见的形式安装在鞋的两侧。

所述动作开关102优选为惯性开关，例如弹簧动作开关，但是也可使用本领域公知的任何动作开关102。图2a是适用于图1中频控发光系统100的弹簧动作开关200的示范实施例。示出的是该弹簧动作开关200的横截面图。如图2a所示，在优选实施例中，弹簧动作开关200包括弹簧214和触片216。弹簧214一般来说由导电性材料制成，例如缠绕成圆柱形的金属线，并安装在弹簧动作开关200内以具有固定端218和自由端220。弹簧214的自由端220安装得接近触片216，以便在所述动作开关200动作时，该弹簧214的自由端220与触片216电接合。2002年3月18日提交并共同受让给本申请所有人的美国专利申请第10/100621号中描述了一个适当的弹簧动作开关200，其包括弹簧214和触片216，弹簧的自由端220安装得接近于触片216，以便在所述动作开关200动作时，该弹簧214的自由端220与触片216电接合，该美国专利申请在此引入本发明作为参考。

优选的是，动作开关200内的弹簧214在两个常规位置之间运动。在图2a中所示的第一位置中，弹簧214的自由端220与触片216有足够的距离，以便使电流不能通过弹簧214和触片216之间，通过动作开关200形成开路。当动作开关200静止时，弹簧通常处于第一位置。

在第二位置时，弹簧214的自由端220弯曲以便与触片216电接合，在动作开关200的弹簧214自由端220和触片216之间形成闭合电路，以便当提供适当的偏压时，电流就能流过动作开关200。当动作开关200动作时，该动作开关通常处于第二位置的不同位点。

由于弹簧214的自由端220在第一和第二位置之间的运动，动作开关200内的周期性闭合电路会产生激发信号。从图2b可以看到，激发信号至少由一个指示所述动作开关200已经被激活的电压或电流脉冲244构成。优选的是，脉冲宽度246与弹簧214的自由端220和触片216之间电接合的持续时间直接相关。另外，激发信号优选通过弹簧214的自由端220与触片216在一个周期时间内电接合的次数来表征电接合频率。例如，在图2b中5秒之内产生了四个脉冲。这表明弹簧214的自由端220与触片216在5秒之内电接合了四次。当动作开关200被激活的时候，所述动作开关200向控制器104提供了这个激发信号。电接合的频率与使用者外部运动的频率直接相关。优选的是，根据所用动作开关的类型，控制器重新校准所述电接合的频率，以利用因数来确定准确的运动频率。例如，如果使用的是单向动作开关，则控制器使用因数1，这样电接合的频率就是使用者外部运动的频率。如果使用的是双向动作开关，则控制器使用因数2，这样电接合的频率一分为二以确定使用者外部运动的正确频率。

单向动作开关是将触片216安装成与弹簧214的自由端220仅在弹簧214的自由端220向一个方向运动时才可能发生电接合情况的动作开关。双向动作开关是将触片216安装成与弹簧214的自由端220在弹簧214的自由端220向两个方向运动时都可能发生电接合情况的动作开关。

在另外的实施例中，动作开关102(图1)还可以为磁性簧片开关(未示出)或者金属球形动作开关(未示出)。如使用磁性簧片开关，至少两个具有自由端和固定端的磁性触片相互靠近地安装，以便当磁体放置在靠近两个磁性触片自由端时，所述金属触片的自由端由于磁体的磁通量而发生电接合。

优选的是，所述磁体被放置在特别设计的承载该磁体的腔室中。在一个实施例中，鞋中放置了一个内部磁体来感触开关的运动。典型地，承载内部磁体的腔室限定了使磁体在运动过程中沿着所述腔室的轴线运动的空间。在另一个实施例中，鞋外面安装了外部磁体。优选的是，外部磁体固定在特别设计的塑料腔室中，让使用者将该磁体移动至靠近磁性簧片开关，引起磁性簧片开关内的电接合，产生信号激活集成电路。此磁性簧片开关产生与图2表示的弹簧动作开关102类似的激发信号，通常电流并不流过磁性簧片开关，但是当磁体周期性地位于靠近磁性簧片开关时，由于触片之间周期性的电接合，产生具有在周期时间内电接合持续时间及其频率特性的激发信号。还应该注意的是，可将附加的动作开关342连接在频控发光系统300上，使所述系统300的工作响应于物体不同部分的运动，以下将结合图3更详细地描述。

再参见图1，图示实施例的控制器104包括信号分析系统122和模式发生器124。一般说来，信号分析系统122分析由控制器检测到的从动作开关102发出的所述激发信号。尤其优选的是，所述信号分析系统122由所述激发信号的每个脉冲来确定开关102的电接合持续时间，以及确定给定周期时间内开关的电接合频率。响应于每个电接合持续时间和电接合频率，信号分析系统122向模式发生器124发出命令，以一种或多种预定的发光模式点亮发光元件106、108和110。

在一个实施例中，信号分析系统122包括触发电路126、振荡器128、时基电路130、短接触电路132、长接触电路134、以及快速频率电路136。首先，触发电路126接收来自于动作开关102的激发信号。作为响应，触发电路126激活振荡器128、短接触电路132、长接触电路134、快速频率电路136、以及模式发生器。激活之后，振荡器128基于振荡电阻138而产生一个具有时间周期的频率信号。振荡电阻138可以被调整为任何值以便调整该频率信号。振荡器128将频率信号传递给时基电路130，时基电路130根据频率信号的时间周期产生定时信号，用以对短接触电路132、长接触电路134、快速频率电路136以及模式发生器124进行控制定时。

通常在时基电路130向短接触电路132、长接触电路134以及快速频率电路136发出信号的同时，触发电路126将激发信号传递给短接触电路132、长接触电路134以及快速频率电路136以检查该激发信号。尤其是，所述短接触电路132检查激发信号中的每个脉冲，以确定脉冲宽度以及因此而产生的动作开关102的电接合持续时间是否小于或等于预定的持续时间水平。预定的持续时间水平可以为由频控发光系统设计者预先设定的任何时长，但优选的是，持续时间水平设定为与闪光过程中发光二极管的工作时间同样的时间周期。例如，在一个实施例中，预定的持续时间水平设定为16ms。如果短接触电路132确定脉冲宽度等于或小于预定的持续时间水平，所述短接触电路132就产生短接触信号。

长接触电路134检查激发信号中的每个脉冲以确定电接合的持续时间是否大于预定的持续时间水平。如果长接触电路134确定所述脉冲宽度大于预定的持续时间水平，该长接触电路134就产生长接触信号。长接触电路134预定的持续时间可以与短接触电路132预定的持续时间相同或不相同。

快速频率电路136检查在一个时间周期内的激发信号的脉冲数目。如果所述快速频率电路136确定一个时间周期内激发信号中的脉冲数目大于预定的频率阈值，所述快速频率电路就产生快速频率信号。快速频率阈值可以为频控发光系统设计者预先设定的任何频率界限，但优选的是，所述快速频率阈值在5Hz和3KHz之间。

优选的是，模式发生器124根据检测的短接触信号、长接触信号以及快速频率信号而产生不同类型的发光模式。可以将模式发生器124编程或设计为对这些信号中的任意一个有不同的反应，但是优选的是，所述模式发生器124设计为每次短接触电路132向模式发生器124发出信号时以一种或多种不同的预定发光序列点亮发光元件106、108和110。而且，模式发生器124优选设计为当长接触电路134或快速频率电路136发出信号时中断所述发光序列并点亮单个发光元件。优选的是，所述模式发生器124继续点亮单个发光元件直到长接触信号或快速频率信号停止。

如图3可以看出，在另一个实施例中模式发生器324除了点亮发光元件306、308和310以外，还可被设计执行诸如激发发声装置340这类的功能。所述发声装置340可以为本领域已知的任何发声装置，如发出话音或音乐的扬声器、换能器或者简单的蜂鸣器。优选的是，当模式发生器324接收到长接触信号或快速频率信号时，发声装置340被激活，并且该发声装置340持续工作直到所述长接触信号或快速频率信号停止。另外，在包含多个动作开关302、342的实施例中，发声装置340可以被设计为根据具体由哪个动作开关302、342发出激发信号而产生不同的声音。图3中的其它组件与图1中的相应。

图4示出了说明频控发光系统一个实施例的示范电路。在该实施例中，触发电路126、振荡器128、时基电路130、短接触电路132、长接触电路134、以及快速频率电路136(图1)用电阻406、418、434、436、442和446，电容404、416、438和444，与非门408、424、448和456，二极管440以及晶体管428实现。另外，所述模式发生器124通过集成电路464实现。

模式发生器124可以为任何个数适合于控制系统400中发光元件466、468和470闪光的集成电路。这种集成电路的一个实例为台湾省台北市EMC公司制造的型号为EM78P153S的，用CMOS技术制造的一次性编程只读存储器。其它集成电路的实例包括多家厂商制造的MC14017BCP和CD4107AF；定制的或专用集成电路；CMOS电路如CMOS8560电路；或者由台湾省台北市MOSdesign半导体公司制造的M1320和M1389RC集成电路。

通常，动作开关402、电阻406和电容404连接到与非门408的输入端410，412上。电阻406连接到电源474和与非门408的输入端410、412之间，而动作开关402和电容404连接到与非门408的输入端410、412和地之间。与非门408的输出端414连接到电容416上，电容416连接到与非门420的输入端422、424上。电阻418也连接到与非门408的输入端410、412和地之间。与非门420的输出端连接到晶体管428的基极426上，而晶体管428的发射极430连接至电源474上。晶体管432的集电极通过由电阻434、电阻436和电容438组成的电阻-电容组合连接至地。电阻434、电阻436以及电容438之间的公共节点另外还连接了与非门448的输入端452。

晶体管428的集电极还通过二极管440、电阻442和电容444与地连接。电阻442和电容444之间的公共节点连接至与非门448的输入端450。电阻446连接到与非门446的输入端450和地之间。与非门456的输入端460也连接到与非门448的输入端450上，而与非门456的输入端458连接到与非门448的输出端上。与非门448和456的输出端连接到模式发生器464上，其再连接到电源474和发光元件466、468和470上。

在频控发光系统400工作之前，与非门408的输入端410、412偏置为高电压状态。与非门408的高电平输入导致与非门408的低电平输出，使与非门420的输入为低电压状态。与非门420的输入端420、424的低电压导致与非门420产生一个高电平输出，作用在晶体管428基极上。因此，由于晶体管没有足够的电压降，晶体管428不导通，没有电流通过晶体管428。因此，电容438和444得不到充电，并且随时间流逝通过电阻436或电阻446而将电容中所储存的电荷完全耗费殆尽。因而，在频控发光系统工作之前，与非门456的输入端460和与非门448的输入端都处于低电平状态，使得与非门456和与非门448输出端处于高电平状态。

优选实施例中在动作开关402动作过程中，开关402由于弹簧214的自由端220与金属触片216电接合而产生信号。所述弹簧214和触片216的电接合形成了闭合电路，使电流流过动作开关402，并迫使与非门408的输入端从高电平变为低电平。与非门408的输入端电压状态的改变导致与非门408输出端以及由此与非门420的输入端由低电平变为高电平。与非门420的输入端电压状态的改变使与非门420的输出端变为低电平。

由于与非门420输出端连接到晶体管428的基极上，随着晶体管428基极电压从高变低，晶体管开始导通。当电流流过晶体管428时，电容438开始通过电阻434充电，并通过电阻436放电。优选的是，电阻434大于电阻436和442，这样在动作开关402发生短暂电接合期间，对电容438充电并不会使其达到能将与非门448的输入端452从低电平变为高电平的足够高的电平。

当电流流过晶体管428时，电容444也充电。优选的是，对电容444充电使其达到高电平，使与非门448的输入端450和与非门456的输入端460从低电平变为高电平。因此，由于与非门448的输入端452保持低电平而与非门448的输入端450从低电平变为高电平，与非门448的输出端保持高电平。另外，由于与非门456的输入端460从低电平变为高电平，而与非门456的输入端458保持高电平，与非门456的输出端从高电平变为低电平。与非门456输出端的这种变化向模式发生器464发出信号以预定的闪光模式激活发光元件466、468和470。当与非门456的输出端处于低电平状态时，处于高电平状态的与非门448的输出端就是短接触信号。

优选的是，所述模式发生器464设计为每次其接收到短接触信号时以不同的模式点亮发光元件466、468和470。例如，如果发光元件466、468和470是输出1、2和3的话，第一次模式发生器464接收到短接触信号时以1-2-3-1-2-3-1-2-3的顺序点亮灯件，其中数字1、2、3分别指的是发光二极管466、468和470。第二次模式发生器464接收到短接触信号时以2-3-1-2-3-1-2-3-1的顺序点亮灯件。第三次模式发生器464接收到短接触信号时以3-1-2-3-1-2-3-1-2的顺序点亮灯件。所述模式发生器464每次收到短接触信号时连续地以不同模式点亮发光元件466、468和470。

在生成预定的闪光模式过程中，如果动作开关402长时间关闭如16ms，或者动作开关在短持续时间间周期内关闭很多次例如一秒钟五次，与非门408的输入端在一长段时间内就从高电平变为低电平，导致与非门408的输出端在一长段时间内从低电平变为高电平。由于与非门408输出端的这种变化，与非门420的输入端再次从低电平变为高电平，造成与非门420的输出端变为低电平。由于晶体管428的基极连接至与非门420的输出端，晶体管428开始导通。由于动作开关电接合时间长或者开关402电接合频率高，所以晶体管428在一长段时间内都是导通的。因此，当电流流过晶体管428就充电的电容438和444，就能够储存较高的电荷并在地和与非门448的输入端452之间建立较高的电压降。电容438的高电荷促使与非门448的输入端452成为高电平。而且，电容444的高电荷还使与非门448的输入端450和与非门456的输入端460成为高电平。

与非门448输入端电压状态的改变使与非门448的输出端成为低电平。由于与非门448输出端的这种变化，与非门456的输入端458也从高电平变为低电平，导致与非门456的输出端变为高电平。与非门448和456输出端的变化向模式发生器464发出信号停止模式发生器464任何当前的闪光信号。优选的是，所述模式发生器464的输出端停止工作直到电容438和444放电到足够低的电平，使与非门448和456返回到它们高电平的备用状态。当与非门456的输出端处于高电平状态时，与非门448的输出端处于低电平的状态，就是长接触信号或快速频率信号。

在另一个实施例中，图4示出的电路可修改成如图5所示的具有发声装置576。在该实施例中，当模式发生器564接收到长接触信号或快速频率信号时，模式发生器564激活发声装置576。发声装置576可包括任何合适的电路组合，通过发出声音以作为对从模式发生器564发出的激发信号的响应。发声装置576还可以包括扬声器、换能器或其它发出声音的机电装置。优选的是，所述发声装置持续发出声音直到长接触信号或快速频率信号停止。

本发明的另一个具有发声装置的实施例如图6所示。图6的频控发光系统主要包括第一集成电路602、第二集成电路604、弹簧动作开关606、磁性簧片动作开关608、发声装置610、以及一系列的发光元件612、614、616。通常，弹簧动作开关606与第一集成电路602电耦合，以便当弹簧动作开关606动作时，就将激发信号传递给第一集成电路602。另外，所述一系列的发光元件612、614、616与第一集成电路602电耦合，以便该第一集成电路602能以预定的模式激活所述一系列的发光元件612、614、616。第一集成电路602还可与第二集成电路604电耦合，以便状态信号可以在两个集成电路之间传递。

磁性簧片动作开关608与第二集成电路604电耦合，以便当磁体激活磁性簧片开关608时，将激发信号传递给第二集成电路604。发声装置610也与第二集成电路604电耦合，以便第二集成电路604可以激活发声装置610发出声音。

在工作过程中，当弹簧动作开关606动作时，激发信号被发送给第一集成电路602。响应于从弹簧动作开关606发出的该激发信号，第一集成电路602以一种或多种不同的发光模式激活所述系列发光元件612、614、616。可选择地，在工作过程中，当磁体激活磁性簧片开关608时，激发信号被发送给第二集成电路604。响应于从磁性簧片开关608发出的该激发信号，第二集成电路604激活发声装置610发出一种或多种不同的声音模式。

优选的是，当第一集成电路602激活发光元件612、614、616时或当第二集成电路604激活发声装置610时，如果弹簧动作开关606或磁性簧片开关608的电接合时间长于预定的持续时间水平，第一集成电路602将中断发光元件612、614、616的闪光模式，而第二集成电路604会中断从发声装置610发出的声音模式。另外，当第一集成电路602激活发光元件612、614、616时或当第二集成电路604激活发声装置610时，如果弹簧动作开关606或磁性簧片开关608的电接合数目多于预定的频率阈值时，第一集成电路602将中断发光元件612、614、616的闪光模式，而第二集成电路604会中断从发声装置610发出的声音模式。

本发明具有发声装置的另一个实施例如图7所示。图7的频控发光系统主要包括第一集成电路702、第二集成电路704、弹簧动作开关706、磁性簧片动作开关708、发声装置710、以及一系列的发光元件712、714、716。通常，弹簧动作开关706和磁性簧片开关708与第一集成电路702电耦合，以便当弹簧动作开关706动作或者磁体激活磁性簧片开关708时，就将激发信号传递给第一集成电路702。另外，所述一系列的发光元件712、714、716与第一集成电路702电耦合，以便该第一集成电路702能以预定的模式激活所述系列的发光元件。第一集成电路702还与第二集成电路704电耦合，以便状态信号可以在两个集成电路之间传递。更进一步，发声装置710与第二集成电路704电耦合，以便该第二集成电路704可以激活所述发声装置710发出声音。

在工作过程中，当弹簧动作开关706动作时，激发信号被发送给第一集成电路702。响应于从弹簧动作开关706发出的该激发信号，第一集成电路702以一种或多种不同的发光模式激活所述系列发光元件712、714、716。可选择地，在工作过程中，当磁体激活磁性簧片开关708时，激发信号被发送给第一集成电路702。响应于从磁性簧片开关708发出的该激发信号，第一集成电路702向第二集成电路704发出信号，以便第二集成电路704激活发声装置710发出一种或多种不同的声音模式直到从磁性簧片开关708发出的激发信号停止。另外，当第一集成电路702接收到从磁性簧片开关708发出的激发信号时，第一集成电路702激活发光元件712、714、716中的至少一个。

优选的是，当第一集成电路702激活发光元件712、714、716时，如果弹簧动作开关706或磁性簧片开关708的电接合时间长于预定的持续时间水平，第一集成电路702将中断发光元件712、714、716的闪光模式。另外，当第一集成电路702激活发光元件712、714、716时，如果在一长段时间内弹簧动作开关706或磁性簧片开关708的电接合数目多于预定的频率阈值时，第一集成电路702将中断发光元件712、714、716的闪光模式。

本发明一方面的另一个实施例是如图8所示的CMOS电路802。CMOS电路802包括触发器、逻辑门、电容以及晶体管。通常CMOS电路802包括三个阶段804、806和808。第一阶段804接收从动作开关810发出的激发信号。第二阶段806分析该激发信号。最后，第三阶段808点亮发光二极管816、818和820。通常，第一阶段804与第二阶段806连接，以便激发信号向第二阶段806的长持续时间电路812和快速频率电路814传递。长持续时间电路812和快速频率电路814的输出传递至或非门822，如果产生了长持续时间信号或快速频率信号，其就向第三阶段808发出信号。如果第三阶段808在激发信号触发系统800之后没有探测到来自或非门822的指令，第三阶段808形成发光模式点亮发光二极管816、818和820。

优选的是，第一阶段804通常包括动作开关810、RS触发器842、至少一个或非门846、RC振荡电路848、以及系列触发器850、852、854、856、858、860和862。通常，RS触发器842与动作开关810连接，以便当动作开关810动作时，RS触发器842的输出端变为高电平。RS触发器842输出端的这种改变造成或非门846电压状态改变，从而造成RC振荡电路848开始产生周期性的信号。该信号可以具有频率，但优选该信号频率为64kHz。

从RC振荡电路848发出的周期性信号向触发器850、852、854、856、858、860和862传递。优选的是，触发器850、852、854、856、858、860和862串联以便对RC振荡电路848产生的周期性信号倒计数。由于所述周期性信号通过系列触发器倒计数，所以该信号传递到CMOS电路802的各个部分以起到时钟的作用。

第二阶段806起到分析来自于动作开关810所述激发信号的作用，通常包括长持续时间电路812和快速频率电路814。优选的是，长持续时间电路812包括至少三个串联的触发器824、826和828，并设定为追踪以激发信号表示的电接合的持续时间。触发器824、826和828的每个输出端分别连接到三项输入或非门830的一个输入端。因此，当或非门830的三个输入端都是低电平时，表示动作开关内的电接合处于连续的时间段，或非门830的输出端变为高电平。

由于或非门830的输出端连接到或非门822一个输入端上，或非门830输出端的变化使或非门822输出端变为低电平。或非门822输出端电压状态的这种变化改变了触发器832的输出，其将与非门834输出端变为低电平。与非门834输出端变为低电平向第三阶段808发出信号停止任何闪光模式。

优选的是，快速频率电路814通常包括至少三个触发器836、838和840，其被设定为追踪动作开关810中的电接合频率。通常，只要电接合的频率低于预定的时间阈值，所述至少三个触发器836、838和840被清零。如果触发器836、838和840在给定数量的时钟周期内没有清零，触发器840就输出高电平信号。由于触发器840的输出端连接至或非门822的一个输入端上，当触发器840的输出端为高电平时，或非门822的输出端变为低电平。正如已讨论的关于长持续时间信号，当或非门822的输出端变为低电平时，触发器832的输出端变为高电平，而与非门834的输出端变为低电平，再次向第三阶段808发出信号停止任何闪光模式。

第三阶段808通常包括一些控制发光二极管816、818和820闪光模式的电路。优选的是，所述第三阶段808包括单独的发光控制电路864、发光二极管启动控制电路866、序列发光控制电路868、短持续时间闪光控制电路870、以及长持续时间或快速频率闪光控制电路。

所述单独的发光控制电路864用来在发光模式中点亮单独一个发光二极管。其控制了发光二极管灯件的打开时间和关闭时间。单独的发光控制电路864通常包括至少三个触发器874、876和878，以及或非门880。通常，触发器874、876和878设计成输出从“000”、“100”、“110”、“011”到“001”的循环的控制信号。触发器874、876和878每个的输出端分别连接到或非门880的一个输入端，以便当每个触发器输出低电平信号时，或非门880只产生高电平信号。所述或非门880的输出端连接到激发发光二极管816、818和820的电路上，以便任何一个发光二极管只能当或非门880的输出端为高电平时才能被点亮。因此，发光二极管只能每到第五个时钟周期时被点亮。

发光二极管启动控制电路866用来在闪光模式开始时点亮不同的发光二极管，以响应于动作开关810小于预定的持续时间水平的电接合。所述发光二极管启动控制电路866一般包括至少两个触发器892和894。触发器892和894设计为输出从“00”、“10”，到“01”的循环的控制信号。优选的是，每次检测到动作开关810内的电短暂接触时，触发器892和894在CMOS电路802中循环到新的控制信号状态。因此，动作开关810两个连续的短持续时间电接合时从发光二极管启动控制电路866发出的信号将从来不会相同。

发光二极管启动控制电路866的输出端连接到电路激发发光二极管816、818和820，以便不同的发光二极管在发光模式开始时发光，发光模式由从发光二极管启动控制电路866发出的控制信号状态决定。优选的是，当在发光二极管启动控制电路866发出的控制信号为“00”的发光模式时，发光二极管816首先发光；当在发光二极管启动控制电路866发出的控制信号为“10”的发光模式时，发光二极管818首先发光；当在发光二极管启动控制电路866发出的控制信号为“01”的发光模式时，发光二极管820首先发光。

序列发光控制电路868用来以顺序的闪光模式点亮发光二极管816、818和820。通常，序列发光控制电路868包括至少两个触发器882和884。优选的是，触发器882和884设计为输出从“00”、“10”到“01”的循环的控制信号。序列发光控制电路868优选与单独的发光控制电路864协作，以便序列发光控制电路868的控制信号几乎在与所述单独的发光控制电路864输出“000”信号同时循环到新的状态。所述序列发光控制电路868与点亮发光二极管816、818和820的电路耦合，以便从序列发光控制电路868发出的控制信号以顺序模式点亮发光二极管，由发光二极管启动控制电路866指示的发光二极管开始。

短持续时间闪光控制电路870用来停止发光二极管816、818和820的发光模式，以响应于预定数目循环状态之后的短暂电接合。优选的是，所述短持续时间闪光控制电路870通常包括至少三个触发器866、888和890；开关891；以及系列逻辑门893。通常，触发器886、888和890与开关891连接至系列逻辑门电路893上，以便短持续时间闪光控制电路870在发光模式以预定数目的循环状态循环时产生信号。优选的是，短持续时间闪光控制电路870通过从高电平变为低电平来发出信号，即闪光模式已经循环了预定数目的循环状态。

优选的是，在短持续时间闪光控制电路870发出信号之前，发光模式循环的循环状态数目能通过使用开关891来改变。在图8所示的实施例中，根据开关891的状态，开关891设计为将逻辑门893与电压源或者地相连接。将逻辑门893连接到电压源或地影响到短持续时间闪光控制电路870的逻辑循环，从而在系列逻辑门893发出低电平信号之前改变发光模式将循环通过的循环状态的数目。例如，在图8所示的实施例中，当开关891将逻辑门893连接到地时，发光模式在短持续时间闪光控制电路870产生低电平信号之前循环通过七个电压状态，而当开关891将逻辑门893连接到电压源时，发光模式在短持续时间闪光控制电路870产生低电平信号之前循环通过三个电压状态。

长持续时间或快速频率闪光控制通过控制单独的发光控制电路864、序列发光控制电路868、以及短持续时间闪光控制电路870的输出来停止任何闪光模式，并点亮单独的发光二极管以响应于从第二阶段806的长持续时间电路812或快速频率电路814发出的信号。如上所述，当第二阶段806的长持续时间电路812检测到动作开关810内长于预定持续时间水平的的电接合，或者快速频率电路814检测到动作开关810内以给定时钟周期数目连续电接合时，与非门834变为低电平，而触发器896和898仍为低电平。此时，脉冲信号不能通过所述单独的发光控制电路864，使得该单独的发光控制电路864保持恒定。因此，由于对所述单独的发光控制872的依赖，所述序列发光控制电路868和短持续时间闪光控制电路870不循环通过它们各自的控制信号。结果，发光二极管816、818和820并不闪光，而只有当长持续时间电路812或快速频率电路814向第三阶段808发出信号时，点亮的发光二极管持续发光直到动作开关810内的电接合结束。当动作开关810内的电接合结束时，RC振荡器842停止并且发光的发光二极管熄灭。

本发明的另一方面，频控发光系统设计为使用至少两个集成电路，系统内这样配置以延长使用。优选的是，系统中的每个集成电路具有不同的截止工作电压。如果对集成电路提供的电压小于它的截止工作电压，该集成电路将不能正常工作或者不工作。所述集成电路的截止工作电压取决于该集成电路的电路设计和制造。在电池-电源系统中例如图中的频控发光系统，由于储存在电池中的电荷被耗尽，所以工作电压电平将随着时间流逝而下降。由于系统内的电源电压电平随着时间流逝而下降，所以只有需要高电压电平工作的集成电路将停止工作，而需要低电压电平工作的集成电路将继续工作。

如图9所示，用于频控发光系统900的扩展使用设计通常包括至少一个电源912、至少一个动作开关902、起控制器作用的集成电路904、起发声器作用的集成电路940、以及系列发光元件906、908和910。优选的是，起控制器作用的集成电路904和起发声器作用的集成电路940通过焊接或其它常规技术分别安装在印刷电路板上。还可使用其它的机械或电力的方法或装置来连接控制器904和发声器940集成电路。

通常，如上所述，动作开关902、942、944其中之一内的电接合会触发控制器904。所述控制器904分析动作开关902、942、944的动作，并响应于那些常规动作以一种或多种预定的模式点亮所述系列发光元件906、908、910，或者激发发声器940发出一种或多种预定的声音。

优选的是，起控制器作用的集成电路904和起发声器作用的集成电路940连接在一起，以便控制器904可以向发声器940发送激发信号，而发声器940可以向控制器904发出忙音信号。典型的是，当控制器904检测到动作开关902、942和944内的常规动作诸如长持续时间或快速频率之类预先设定的特性时，控制器904向发声器940发送激发信号。实质上，所述激发信号激活发声器940，使得发声器940开始发出声音。

优选的是，当发声器940正在发声时，发声器940向控制器904发出忙音信号。实质上，所述忙音信号通知控制器904发声器940正在忙于发出声音，不要再发送其它的激活信号来打断当前发出的声音。

在频控发光系统的扩展使用设计中，起发声器作用的集成电路940具有比起控制器作用的集成电路904更高的截止工作电压电平。例如，在一个优选实施例中，起发声器作用的集成电路940具有2.4伏特的截止工作电压，而起控制器作用的集成电路904具有2伏特的截止工作电压。因此，由于电源912的电压电平随时间流逝而下降，当电源912的电压电平下降到低于起发声器作用的集成电路940的截止工作电压，但高于起控制器作用的集成电路904的截止工作电压时，发声器940将不会工作而控制器904将继续工作。

在电源912的电压电平低于发声器940的截止工作电压而高于控制器904的截止工作电压的时间里，当控制器904检测到动作开关902、942、944动作中的预先设定的一个特性时，控制器904将继续向发声器940发出激发信号，但是发声器940不会发出声音，这样它就不会发出忙音信号。因此，控制器904的工作不会被打断，它将继续正常地工作。

在另一个优选的实施例中，如图10所示，系统的电源由第一电源1012和第二点源1046组成。优选的是，第一电源1012向至少一个动作开关1002、起控制器作用的集成电路1004、起发声器作用的集成电路1040、以及系列发光元件1006、1008、1010供电。第二电源1046只向起发声器作用的集成电路1040提供额外的电源。具有只向起发声器作用的集成电路1040提供额外电源的第二电源1046，提供了增加发声器1040潜在音量的能力。另外，向发声器1040提供额外的能量的第二电源1046使得更加有效地利用电源，以便发声过程中从第一电源1012消耗较少的能量，导致系统1000所有元件有更长的使用时间。

频控发光系统1的组件可以安装在鞋子的任何部位，不过所述系统1组件的优选安装位置实施例如图11所示。优选的是，电源1112、控制器1104、以及动作开关1102安装在鞋子的后跟部1105。后跟部1105具有较大区域承装电源1112和控制器1104。另外，在运动中例如跑步或步行，使用者通常后跟部1105以足够的力量撞击地面以激活动作开关1102。发光二极管1106、1108和1110优选安装在鞋的外表面1111或者鞋底部1113。并且，发声装置1140优选安装在鞋的外表面1111或者鞋舌1115上。

如图11-15所示，根据本发明的频控发光系统可以装入许多物品中，例如鞋子(图11)、安全背心(图12)、发夹(图13)、头带(图14)、或者腕带(图15)。所有这些物品中，所述频控发光系统使使用者更容易被看见，从而使使用者更具有安全性和美学价值。所述发光系统也可以装入许多其他物品中，图11-15仅仅是代表性的范例。

在此描述的实施例克服了以前发光系统中有关小于预期值的电池寿命问题，该问题是由于允许使用者外部运动时闪光模式不被激活而造成了不必要的电池浪费。减小不必要的电源消耗使得产品耐用，使得制造出更小的发光系统，以及使得更复杂的发光系统不会像以前较简单发光系统那样快地消耗尽电源。

另外，在此描述的实施例通过使频控发光系统在各种物品中形成多样的发光模式以响应于发光系统的运动，而克服了以前发光系统中的限制。多样的发光模式使使用者更容易被看见从而提高了安全性。而且，多样的发光模式形成了更有趣的发光模式，从而增加了物品的美学价值。

所有描述的电路以及许多其它的电路都可以用于达到点亮不同的发光模式以响应于动作开关的动作的频控发光系统的效果。另外，所述频控发光系统的许多元件可以通过一些物品实现。例如，发光二极管当然优选，但也可用其它种类的灯，如白炽灯或其它灯。而且，除了集成电路外，控制器的控制和信号处理功能以及发声器也可以用程序化微处理器或者其它逻辑装置实现。

优选的是，为了遵守许多国家的环保法规，所述频控发光系统的使用的电路和其它物体可由无毒成分制成。例如，电路的焊剂和其它组件可以为不含铅(Pb)、镉、汞以及铬。不含铅的焊剂的例子包括Shing Hing焊剂有限公司提供的Sn-07Cu、SN99、Sn-Ag3.5、以及Sn-Ag-Cu。在此用的“不含”意味着组件中有毒元素的含量符合少于国家环境法规的百分比基本要求的规定百分比。

因此前面详细的说明并不意味着限定而是作为举例说明，应该明白下面的权利要求，包括所有等价物是为了限定本发明的实质和范围的。任何这些改进点都可与其他特征结合使用，而不管是否有这样清楚的描述。在本发明范围之内的其它实施例也有可能，并对本领域普通技术人员来说是显而易见的。因而，本发明并不仅限于所描述的特定的日期、典型实施例、以及图示的例子。

Claims

1.一种物品，其包括：

频控发光系统，其包括：

动作开关，用以产生响应于所述动作开关动作的激发信号，所述激发信号指示所述动作开关的电接合持续时间和频率中的至少一个；

控制器，其与所述动作开关电连接，用以接收所述激发信号；以及

发光元件，其与所述控制器电连接，所述控制器选择性地激发所述发光元件，根据所述激发信号指示的电接合持续时间和频率通过一种或多种预定的发光模式点亮所述发光元件。

2.根据权利要求1所述的物品，其中所述动作开关为弹簧动作开关，所述弹簧动作开关包括：

具有固定端和自由端的弹簧，以及

金属触片，安装在接近所述弹簧的所述自由端处，用以通过所述弹簧的所述自由端发生电接合。

3.根据权利要求2所述的物品，其中所述电接合的持续时间为所述弹簧的所述自由端与所述金属触片电接合的持续时间。

4.根据权利要求1所述的物品，其中所述动作开关为磁性簧片动作开关，所述磁性簧片动作开关包括：

至少两个具有固定端和自由端的触片，其中每个触片由磁性材料制成，以及

外部磁体，安装在接近所述至少两个触片处，用以在所述开关的运动过程中由所述外部磁体的磁场驱使每个触片的所述自由端彼此电接合。

5.根据权利要求4所述的物品，其中所述电接合的持续时间为每个触片的所述自由端彼此电接合的持续时间。

6.根据权利要求1所述的物品，其中所述控制器包括：

触发电路，与所述动作开关电连接以接收所述激发信号，所述触发电路根据接收到的所述激发信号产生触发信号；

振荡器，与所述触发装置电连接以接收所述触发信号，所述振荡器根据接收到的触发信号产生频率信号；

时基电路，与所述振荡器电连接以接收所述频率信号，所述时基电路根据接收到的频率信号产生定时信号；

短接触电路，与所述时基电路电连接以便接收所述定时信号，并且与所述触发电路电连接以接收所述激发信号，当所述电接合持续时间小于或等于预定的持续时间水平时所述短接触电路产生短接触信号；

长接触电路，与所述时基电路电连接以便接收所述定时信号，并且与所述触发电路电连接以接收所述激发信号，当所述电接合持续时间超出预定的持续时间水平时所述长接触电路产生长接触信号；

快速频率电路，与所述时基电路电连接以便接收所述定时信号，并且与所述触发电路电连接以接收所述激发信号，所述快速频率电路响应于所述激发信号和所述定时信号以将所述电接合频率与预定的频率阈值相比较，并且当所述电接合频率高于所述预定的时间阈值时产生快速频率信号；以及

模式发生器，与所述时基电路电连接以便接收所述频率信号，与所述短接触电路电连接以便接收所述短接触信号，与所述长接触电路电连接以便接收所述长接触信号，与所述快速频率电路电连接以便接收所述快速频率信号，以及与所述发光元件电连接以便根据接收到的所述短接触信号、长接触信号、或者快速频率信号选择性地以一种或多种预定的模式序列激活所述发光元件。

7.根据权利要求6所述的物品，其中所述模式发生器每次当所述短接触电路向所述模式发生器发出信号时，以一种或多种预定模式序列点亮所述发光元件。

8.根据权利要求7所述的物品，其中所述模式发生器每次当所述短接触电路向所述模式发生器发出信号时，以不同的模式点亮所述发光元件。

9.根据权利要求6所述的物品，其中所述模式发生器中断任何闪光模式并点亮单个的发光元件以响应于接收到的来自于所述长接触电路的所述长接触信号。

10.根据权利要求9所述的物品，其中所述模式发生器点亮所述单个的发光元件直到所述长接触信号停止。

11.根据权利要求6所述的物品，其中所述模式发生器中断任何闪光模式并点亮单个的发光元件以响应于接收到的来自于所述快速频率电路的所述快速频率信号。

12.根据权利要求11所述的物品，其中所述模式发生器点亮所述单个的发光元件直到所述快速频率信号停止。

13.根据权利要求6所述的物品，还包括发声装置，当所述模式发生器中断任何闪光模式以响应于接收到的来自于快速频率电路的快速频率信号时，其被所述模式发生器激活。

14.根据权利要求13所述的物品，其中所述发声装置发出声音直到所述长接触信号停止。

15.根据权利要求6所述的物品，还包括发声装置，当所述模式发生器中断任何闪光模式以响应于接收到的来自于长接触电路的长接触信号时，其被所述模式发生器激活。

16.根据权利要求15所述的物品，其中所述发声装置发出声音直到所述长接触信号停止。

17.根据权利要求15所述的物品，其中所述物品还包括鞋子，所述频控发光系统安装在所述鞋子中，所述控制器以及所述动作开关位于所述鞋子的后跟部，至少一个发光元件安装在所述鞋子底部或者所述鞋子的外表面，并且所述发声装置安装在所述鞋子的外表面。

18.根据权利要求15所述的物品，其中所述物品还包括鞋子，所述频控发光系统安装在所述鞋子中，所述控制器以及所述动作开关位于所述鞋子的后跟部，至少一个发光元件安装在所述鞋子底部或者所述鞋子的外表面，并且所述发声装置安装在所述鞋子的鞋舌部。

19.根据权利要求1所述的物品，其中所述频控发光系统安装在一件鞋子中，所述控制器和动作开关安装在所述鞋子后跟部并且至少一个所述发光元件安装在所述鞋子的鞋底。

20.根据权利要求1所述的物品，其中所述频控发光系统安装在一件鞋子中，所述控制器和动作开关安装在所述鞋子后跟部并且至少一个所述发光元件安装在所述鞋子的外表面。

21.一种频控发光系统，包括：

至少一个电源；

至少一个动作开关，用来发出与至少一个动作开关内电接合状态对应的激发信号，所述激发信号指示至少一个动作开关的电接合持续时间和频率中的至少一个；

起控制器功能的第一集成电路，所述第一集成电路连接至所述至少一个动作开关上以接收所述激发信号；

起发声装置作用的第二集成电路，所述第二集成电路与第一集成电路电连接，所述第一集成电路根据所述激发信号指示的电接合持续时间和频率激活所述第二集成电路；以及

发光元件，其与第一集成电路电连接，所述发光元件被所述第一集成电路选择性地激活以根据所述激发信号指示的电接合持续时间和频率通过一种或多种预定的发光模式点亮所述发光元件；

其中所述第二集成电路具有比第一集成电路更高的截止工作电压，并且无论所述第二集成电路是否工作，所述第一集成电路可以独立工作。

22.一种频控发光系统，包括：

至少一个电源；

控制器，电连接至所述至少一个动作开关上以接收所述激发信号；

发声装置，与所述控制器电连接，所述控制器根据所述激发信号指示的电接合持续时间和频率激活所述发声装置；以及

发光元件，与所述控制器电连接，所述发光元件被所述控制器选择性地激活以根据所述激发信号指示的电接合持续时间和频率通过一种或多种预定的发光模式点亮所述发光元件；

其中所述发声装置具有比控制器更高的截止工作电压，并且无论所述发声装置是否工作，所述控制器可以独立工作。

23.一种频控发光系统，包括：

第一动作开关，用来发出与所述第一动作开关电接合状态对应的第一激发信号，所述第一激发信号指示所述第一动作开关的电接合持续时间和频率中的至少一个；

第二动作开关，用来发出与所述第二动作开关内电接合状态对应的第二激发信号，所述第二激发信号指示所述第二动作开关的电接合持续时间和频率中的至少一个；

至少一个集成电路，所述至少一个集成电路与所述第一动作开关和所述第二动作开关相连，以接收所述第一激发信号和所述第二激发信号；

发光元件，其与所述至少一个集成电路电连接，所述发光元件被所述至少一个集成电路选择性地激活以根据所述第一动作开关指示的电接合持续时间和频率通过一种或多种预定的发光模式点亮所述发光元件；以及

发声单元，其与所述至少一个集成电路相连，所述发声单元被所述至少一个集成电路激活发出所述第二动作开关指示的第一种声音。

24.根据权利要求23所述的频控发光系统，还包括：

第三动作开关，与所述至少一个集成电路相连，产生对应与所述第三动作开关电接合状态的第三激发信号，所述第三激发信号指示了所述第三动作开关电接合持续时间和频率中的至少一个；

其中所述发声单元被所述至少一个集成电路激活发出所述第三动作开关指示的第二种声音。