CN104104438B - Led可见光通信被动调制系统及调制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED可见光通信被动调制系统，包括：依次设置的LED光源、透镜和动圈，所述动圈位于透镜一侧的震动中心表面上粘贴有反射膜，所述LED光源的发射光指向透镜。本发明还提供了上述LED可见光通信被动调制系统的调制方法。通过上述方式，本发明可实现大功率LED调制；可实现任意满足朗伯发光模型LED的调制，提高了系统的互换性；在大规模VLC系统应用改造中可以有效的降低成本，节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，特别是涉及一种LED可见光通信被动调制系统及调制方法。
背景技术
可见光通信（Visible light communication，VLC）可实现不影响照明的前提下利用照明光的闪烁频率进行数据传输，即灯光能够照明的范围内就可以与外界进行数据交互，这就是“Li-Fi”（Light Fidelity）技术。LED（Light Emitting Diode）是一种新型节能光源，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。随着“Li-Fi”的概念的提出和LED照明技术的日益发展，基于LED的可见光通信受到广泛的关注。
国内北京邮电大学、南京邮电大学、复旦大学、东南大学和中国科学院半导体研究所等都在开展VLC的相关研究。调制技术普遍采用内调制技术，即改变加载在LED的PN结上的电压和电流来控制LED的亮度实现强度调制。VLC系统中经常采用恒流源驱动，脉冲调制，高速调制时需要LED能够快速响应信号的上升沿河下降沿。使用内调制技术存在以下三方面的缺点：
1、LED响应速率随着LED功率增大而下降，高功率LED调制难以实现。相较于半导体激光器而言LED的辐射响应速度较慢，并且随着LED功率的增大,LED器件芯片面积增大，结电容不断增加，其响应速率明显下降。
2、大规模LED-VLC系统改造时，要针对不同型号的光源开发不同的调制电路，内调制技术的互换性较差。
3、将内调制技术应用于VLC系统时需要更换光源并且安装相应的调制电路，浪费资源且花费代价较大。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种LED可见光通信被动调制系统及调制方法，解决了现有技术中存在的大功率LED调制困难和调制电路互换性较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种LED可见光通信被动调制系统，包括：依次设置的LED光源、透镜和动圈，所述动圈位于透镜一侧的震动中心表面上粘贴有反射膜，所述LED光源的发射光指向透镜。
在本发明一个较佳实施例中，所述LED光源、透镜和动圈装配在一个灯罩中。
本发明还提供了上述LED可见光通信被动调制系统的调制方法，包括以下具体步骤：
a、打开LED光源，透镜将LED光源发出的光线汇聚在动圈的震动中心上，光线会被震动中心上的反射膜反射回来；
b、将驱动动圈的信号加载在动圈的引线上，则动圈的表面会随着信号的变化发生震动，且震动幅度随信号的变化而变化，将该幅度的变化信息在LED光线焦点处加载在反射光强上，实现调制；
c、在反射光强的照明范围内，利用探测器表面单位面积上光强变化即可还原出调制信号。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的LED可见光通信被动调制系统可实现大功率LED调制；
2、本发明的LED可见光通信被动调制系统可实现任意满足朗伯发光模型LED的调制，提高了系统的互换性；
3、本发明的LED可见光通信被动调制系统所使用的器件成本较低，在大规模VLC系统应用改造中可以有效的降低成本，节约资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明LED可见光通信被动调制系统一较佳实施例的结构示意图。
附图中各部件的标记如下：1、灯罩，2、动圈，3、反射膜，4、透镜，5、LED光源。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种LED可见光通信被动调制系统，包括：依次设置的LED光源5、透镜4和动圈2，所述动圈2位于透镜一侧的震动中心表面上粘贴有反射膜3，所述LED光源5的发射光指向透镜4。
本发明提出的LED可见光通信被动调制系统利用动圈震动幅度随信号而变化的特性，将该幅度的变化信息在LED光线焦点处加载在反射光强上，利用LED反射光强进行通信和照明。该调制方法的调制速率与LED功率无关，可对任意满足朗伯发光模型的LED进行调制。
所述LED光源5、透镜4和动圈2装配在一个灯罩1中。
本发明LED可见光通信被动调制系统用动圈2、反射膜3和透镜4对灯罩进行简单的改装即可完成光强调制和照明的过程。
本发明还提供了上述LED可见光通信被动调制系统的调制方法，包括以下具体步骤：
a、打开LED光源，透镜将LED光源发出的光线汇聚在动圈的震动（反射膜）中心，震动幅度最大的地方，光线会被震动中心上的反射膜反射回来；
b、将驱动动圈的信号加载在动圈的引线上，则动圈的表面会随着信号的变化发生震动，且震动幅度随信号的变化而变化，同时利用光学离焦的相关特性，将该幅度的变化信息加载在反射光强上，实现调制；
c、在反射光强的照明范围内，利用探测器表面单位面积上光强变化即可还原出调制信号。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的LED可见光通信被动调制系统可实现大功率LED调制；
2、本发明的LED可见光通信被动调制系统可实现任意满足朗伯发光模型LED的调制，提高了系统的互换性；
3、本发明的LED可见光通信被动调制系统所使用的器件成本较低，在大规模VLC系统应用改造中可以有效的降低成本，节约资源。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种LED可见光通信被动调制系统，其特征在于，包括：依次设置的LED光源、透镜和动圈，所述动圈位于透镜一侧的震动中心表面上粘贴有反射膜，所述LED光源的发射光指向透镜，所述LED可见光通信被动调制系统的调制方法，包括以下具体步骤：
a、打开LED光源，透镜将LED光源发出的光线汇聚在动圈的震动中心上，光线会被震动中心上的反射膜反射回来；
b、将驱动动圈的信号加载在动圈的引线上，则动圈的表面会随着信号的变化发生震动，且震动幅度随信号的变化而变化，将该幅度的变化信息在LED光线焦点处加载在反射光强上，实现调制；
c、在反射光强的照明范围内，利用探测器表面单位面积上光强变化即可还原出调制信号。
2.根据权利要求1所述的LED可见光通信被动调制系统，其特征在于，所述LED光源、透镜和动圈装配在一个灯罩中。
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