CN104159377A - 一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，包括2.4G主控制器、路由器、手持移动终端、2.4G智能LED驱动电源和若干LED灯具，所述2.4G主控制器、路由器、手持移动终端、2.4G智能LED驱动电源依次连接，所述2.4G智能LED驱动电源分别连接若干LED灯具，2.4G主控制器通过路由器接收手持移动终端的灯具控制指令，解析后发出基于2.4G的数据串控制信号给2.4G智能LED驱动电源，2.4G智能LED驱动电源接收2.4G主控制器的控制信号并转化为PWM信号，输出不同的电流至LED灯具，调节LED灯具的发光状态。与现有技术相比，本发明具有安装方便、无需多余布线、自动化程度高、节能等优点。

Description

一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统
技术领域
本发明涉及一种智能照明系统，尤其是涉及一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统。
背景技术
1、智能家居
智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统、网络通讯技术以及家居电器设备为一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。
智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司(United Technologies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。此后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。
智能家居在我国从上世纪90年代末的萌芽期，到21世纪第一个十年的开创期、徘徊期，到现如今的融合演变期，在未来的3～5年，随着移动互联技术的成熟、普及，相关协议、标准的互通、融合，终端用户使用习惯的改变，作为拥有全球最多手机用户的国家，智能家居行业必将高速发展，同时涌现一批销售百亿的智能家居企业。
2、智能照明
作为智能家居的一个重要功能模块，智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对照明设备的智能化控制，具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能，并达到安全、节能、舒适、高效的特点。
传统照明时代，智能照明在智能家居系统中的功能比较简单，仅仅是远程开关、亮度调节，简单的场景设置，而且控制不易。随着LED半导体技术的越来越成熟，照明在智能家居中作用越来越明显，功能越来越丰富。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安装方便、无需多余布线、自动化程度高的基于2.4GHz的无线智能LED照明系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，包括2.4G主控制器、路由器、手持移动终端、2.4G智能LED驱动电源和若干LED灯具，所述2.4G主控制器、路由器、手持移动终端、2.4G智能LED驱动电源依次连接，所述2.4G智能LED驱动电源分别连接若干LED灯具，其中：
所述主控制器包括第一主控芯片、用于与路由器无线通讯的网络通讯模块和用于与2.4G智能LED驱动电源无线通讯的第一2.4G模块，所述第一主控芯片分别连接网络通讯模块和第一2.4G模块；
所述2.4G智能LED驱动电源包括第二主控芯片、用于与2.4G主控制器无线通讯的第二2.4G模块和用于与LED灯具连接的放大输出模块，所述第二主控芯片分别连接第二2.4G模块和放大输出模块；
2.4G主控制器通过路由器接收手持移动终端的灯具控制指令，解析后发出基于2.4G的数据串控制信号给2.4G智能LED驱动电源，2.4G智能LED驱动电源接收2.4G主控制器的控制信号并转化为PWM信号，输出不同的电流至LED灯具，调节LED灯具的发光状态，实现调光、调色以及全彩变色功能。
所述2.4G主控制器还包括分别与第一主控芯片连接的第一电源转换模块和用于存储LED灯具状态数据的第一存储模块，所述第一电源转换模块与外部电源连接。
所述2.4G智能LED驱动电源还包括分别与第二主控芯片连接的第二电源转换电路和用于存储LED灯具状态数据的第二存储模块，所述第二电源转换电路与外部电源连接。
所述LED灯具包括单色、双色以及混色的LED灯具。
所述LED灯具包括吸顶灯、筒灯或面板灯。
所述放大输出模块设有多路，分别连接多个LED灯具。
还包括用于采集环境数据的无线感应器，所述无线感应器通过无线网络与2.4G主控制器连接；手持移动终端向2.4G主控制器发送根据环境自动控制LED灯具的指令，2.4G主控制器根据无线感应器采集的环境数据，依据内置的原始设定自动参数调节LED灯具的发光状态。
所述无线感应器包括人体感应器、亮度感应器或温度感应器。
还包括定时器，该定时器与2.4G主控制器连接，控制LED灯具定时开关。
所述网络通讯模块上设有与路由器连接的网络接口。
所述手持移动终端通过Wifi无线网络与路由器连接。
所述手持移动终端包括手机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本系统的主控制器和LED驱动电源中均设有2.4G模块，2.4ghz无线技术频率是2.4-2.485ghz ism(industrial，scientific and medical index)，是近年来新兴的无线传输技术，该频段在大部分国家免授权、免费使用，因此在无线领域得到了广泛的应用，为产品的普及扫清了最大障碍。2.4g无线技术为双向传输，单向传输速率可达2Mbps，而且由于采用了自调频技术，使干扰的影响大为降低。在2.4g设备不工作时，2.4g发射设备还会处于休眠状态，使耗电量大为降低。理论上传输距离也达到了几十米。它的优点是解决了其他诸如27Mhz/433MHz功率大、传输距离短、同类产品容易出现互相干扰等缺点而提出的。相对于同为2.4G频段的蓝牙相比，2.4G具有免授权、免专利费等优点，并且以其功能小，传输距离远而得到广泛应用。
(2)本系统采用Wifi(wireless-fidelity)无线网络，它具有速度快、发射信号功率低等优点。
(3)本照明系统采用LED作为照明光源，相比传统荧光灯、钨丝灯等更加易于与计算机技术、自动控制技术、无线网络通信技术等很好的融合在一起，为客户营造之前传统照明无法实现的众多照明体验。同时，LED作为一种光源技术，随着近几年的发展，性能不断提高、成本越来越低，从经济性角度考虑，应用普及已不是问题。综合LED照明的TCO(Total Cost of Ownship)，已经远远超出传统照明，节能效果非常明显。
(4)安装方便，配置简单，简单直观。
(5)具有可扩展性，可将灯具与人体感应器、亮度感应器、温度感应器绑定，达到自动调节明暗、亮度，可模拟大自然照明效果，在Led基础节能上进一步实现节能效果；也可将灯具与定时器绑定，实现定时开关及自动更换效果的目的。
(6)本系统设定参数均保存在主控制器中，更换手机等手持移动终端不需要重新设置。
(7)无需额外布线，即可实现家居传统照明到智能化照明的改造，通用性强。
(8)本发明设计的智能LED驱动电源和控制部分良好结合使用单级PFC电路拓扑，具有高功率因素，性价比高，输出稳定，能够可靠稳定的保障调光、调色的要求；驱动使用多路共阳输出，可分别或同时实现占空比0-100％调整，且简化接线。
(9)主控制器与路由器连接时自动配置网络，无需额外自己设置网络参数，高效、方便，适合大众化应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中2.4G主控制器的结构示意图；
图3为本发明中2.4G智能LED驱动电源的结构示意图；
图4为本发明的一种控制流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，包括2.4G主控制器1、路由器2、手持移动终端3、2.4G智能LED驱动电源4和若干LED灯具5，2.4G主控制器1、路由器2、手持移动终端3、2.4G智能LED驱动电源4依次连接，2.4G智能LED驱动电源4分别连接若干LED灯具5。路由器2通过网线与2.4G主控制器1连接，手持移动终端3通过Wifi无线网络与路由器2连接。2.4G主控制器1通过路由器2接收手持移动终端3的基于TCP/IP数据包的灯具控制指令，解析后发出基于2.4G的数据串控制信号给2.4G智能LED驱动电源4，2.4G智能LED驱动电源4接收2.4G主控制器1的控制信号并转化为PWM信号，根据电流占空比，输出不同的电流至LED灯具5，调节LED灯具5的发光状态，实现通过手持移动终端远程控制智能LED灯具的功能，更具个性需求或者大自然变化实现调光调色。
如图2所示，主控制器1包括第一主控芯片11、第一2.4G模块12、网络通讯模块13和第一电源转换电路14，第一主控芯片11分别连接第一2.4G模块12、网络通讯模块13和第一电源转换电路14，其中，第一2.4G模块12用于与2.4G智能LED驱动电源4无线通讯，网络通讯模块13用于与路由器2无线通讯，第一电源转换电路14与外部电源连接，将外部直流12V电源转化为5V电源，第一主控芯片11也可直接连接直流5V电源。2.4G主控制器1还可包括用于存储LED灯具状态数据的第一存储模块15，与第一主控芯片11连接。网络通讯模块13上设有与路由器2连接的网络接口16。
如图3所示，2.4G智能LED驱动电源4包括第二主控芯片41、第二2.4G模块42、第二电源转换电路43和放大输出模块44，其中，第二2.4G模块42用于与2.4G主控制器1无线通讯，放大输出模块44用于与LED灯具5连接，第二电源转换电路43与外部电源连接，将外部直流24V电源转化为5V电源，第二主控芯片41也可直接连接直流5V电源。2.4G智能LED驱动电源4还可包括用于存储LED灯具状态数据的第二存储模块45，与第二主控芯片41连接。放大输出模块44设有多路(如CH1、CH2、CH3等)，分别连接多个LED灯具5。
本发明提供的另一实施例中，该系统还可包括定时器，该定时器与2.4G主控制器1连接，控制LED灯具5定时开关。
本实施例采用的LED灯具具有以下特点：
1、本系统内的灯具包括单色、双色以及三种颜色混色的LED灯具，灯具内使用的单色或者多种单色光LED光源和白光LED光源在灯具内均匀排列，发出的光线在灯具腔体内进行混光；
2、多种颜色的LED光源按每种颜色进行分路设计，每种不同颜色LED光源可通过控制单路的电流的占空比来调节此颜色的光源的亮度，并且可以提高显色指数，丰富光谱，模拟自然光
3、控制不同颜色LED光源的亮度进行混光。混光后的发光颜色可实现彩色变化或者照明级别白光的暖白光至冷白光之间的变化。
4、可根据实际情况将灯具放置在相应房间及位置，简单直观，不需专业指点即可轻松掌握。
本实施例采用的2.4G智能LED驱动电源具有以下特点：
1、采用高性价比的单级控制、隔离型的控制电源，满足本路控制器电路功率，具有PFC矫正功能，具有EMC电路，能够满足安规要求；
2、能够将2.4G信号转换为PWM信号的控制电路，能够0-100％占空比输出，能够多路分别输出，实现精确控制；
3、为多路共阳输出的驱动电路，用最少的输出连接线实现多路输出(以三路共阳为例：四根线：V+，负载1，负载2，负载3)；
4、内置无线2.4G发射接收模块，实现数据无线远程收发，避免多余布线。
本实施例采用的2.4G主控制器具有以下特点：
1、主控制器将移动终端发来的TCP/IP指令转化为2.4G控制信号以无线方式发出给连接着灯具的2.4G智能驱动电源或者无线感应器；
2、发出的2.4G控制信号输出至驱动，按照驱动内程序设定改变LED灯具内每类颜色LED光源之间的亮度配比，实现灯具发光色温或颜色调节的功能。
实施例2
本发明实施例提供的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，还可包括用于采集环境数据的无线感应器，无线感应器通过无线网络与2.4G主控制器1连接。无线感应器包括人体感应器、亮度感应器或温度感应器等。
如图4所示，本实施例中，基于2.4GHz的无线智能LED照明系统的控制流程具体为：
1)2.4G主控制器连接路由器，接通电源，依据内置程序初始化网络，配置IP地址；
2)判断系统是否成功配置局域网IP地址，如果不成功继续循环原有初始化程序；
3)IP地址配置成功后，2.4G主控制器1根据手持移动终端发出的指令进行相应操作：
若手持移动终端3发送根据环境自动控制LED灯具的指令，2.4G主控制器1根据无线感应器采集的环境数据，依据内置的原始设定参数自动调节LED灯具5的发光状态；
若手持移动终端3直接发送基于TCP/IP数据包的灯具控制指令，2.4G主控制器1解析，同时根据原先保存的LED灯具状态数据，发出基于2.4G的数据串控制信号给2.4G智能LED驱动电源4，2.4G智能LED驱动电源4接收2.4G主控制器1的控制信号并转化为PWM信号，根据电流占空比，输出不同的电流至LED灯具5，调节LED灯具5的发光状态。
本发明实施例提供的基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，使用有别传统的控制系统的驱动设计和混光调色调光方式，可具有以下功能：
1、作为智能家居的一部分，纳入整个智能家居控制体系。
2、结合各类感应器，模拟自然环境，创造健康照明环境，调节人体生理。
3、实现通过Internet进行远程控制
4、设计LED照明用灯具如吸顶灯，筒灯，面板灯等，实现调色调光功能。
5、设计LED多色发光灯具，用于有多重色彩变化的室内外情景照明需求场所，LED灯具除白光外可通过控制器内程序修改可以实现出光七彩变化。

Claims (10)

1.一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，包括2.4G主控制器(1)、路由器(2)、手持移动终端(3)、2.4G智能LED驱动电源(4)和若干LED灯具(5)，所述2.4G主控制器(1)、路由器(2)、手持移动终端(3)、2.4G智能LED驱动电源(4)依次连接，所述2.4G智能LED驱动电源(4)分别连接若干LED灯具(5)，其中：
所述主控制器(1)包括第一主控芯片(11)、用于与路由器(2)无线通讯的网络通讯模块(13)和用于与2.4G智能LED驱动电源(4)无线通讯的第一2.4G模块(12)，所述第一主控芯片(11)分别连接网络通讯模块(13)和第一2.4G模块(12)；
所述2.4G智能LED驱动电源(4)包括第二主控芯片(41)、用于与2.4G主控制器(1)无线通讯的第二2.4G模块(42)和用于与LED灯具(5)连接的放大输出模块(44)，所述第二主控芯片(41)分别连接第二2.4G模块(42)和放大输出模块(44)；
2.4G主控制器(1)通过路由器(2)接收手持移动终端(3)的灯具控制指令，解析后发出基于2.4G的数据串控制信号给2.4G智能LED驱动电源(4)，2.4G智能LED驱动电源(4)接收2.4G主控制器(1)的控制信号并转化为PWM信号，输出不同的电流至LED灯具(5)，调节LED灯具(5)的发光状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，所述2.4G主控制器(1)还包括分别与第一主控芯片(11)连接的第一电源转换模块(14)和用于存储LED灯具状态数据的第一存储模块(15)，所述第一电源转换模块(14)与外部电源连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，所述2.4G智能LED驱动电源(4)还包括分别与第二主控芯片(41)连接的第二电源转换电路(43)和用于存储LED灯具状态数据的第二存储模块(45)，所述第二电源转换电路(43)与外部电源连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，所述LED灯具(5)包括单色、双色以及混色的LED灯具。
5.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，所述放大输出模块(44)设有多路，分别连接多个LED灯具(5)。
6.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，还包括用于采集环境数据的无线感应器，所述无线感应器通过无线网络与2.4G主控制器(1)连接；手持移动终端(3)向2.4G主控制器(1)发送根据环境自动控制LED灯具的指令，2.4G主控制器(1)根据无线感应器采集的环境数据，依据内置的原始设定参数自动调节LED灯具(5)的发光状态。
7.根据权利要求6所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，所述无线感应器包括人体感应器、亮度感应器或温度感应器。
8.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，还包括定时器，该定时器与2.4G主控制器(1)连接，控制LED灯具(5)定时开关。
9.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，所述网络通讯模块(13)上设有与路由器(2)连接的网络接口(16)。
10.根据权利要求1所述的一种基于2.4GHz的无线智能LED照明系统，其特征在于，所述手持移动终端(3)通过Wifi无线网络与路由器(2)连接。
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