CN106061006B - 一种可通过无线网络播放的led音乐照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明的可通过无线网络播放的LED音乐照明系统包括主控制单元、LED主灯组、LED背光灯组、LED点阵调光控制单元、LED阵元驱动单元、交互控制单元、音乐播放单元以及供电单元，将照明单元与音乐播放单元高度集成，通过设置无线交互控制单元，可以接收远程控制装置的播放指令，在音乐播放的同时，可以同时单独控制上百个LED灯的照明效果，大大丰富了听音乐时的视觉体验。

Description

一种可通过无线网络播放的LED音乐照明系统

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种可通过无线网络播放的LED音乐照明系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对家居家电智能化水平的要求也逐渐提高。LED灯具是目前家庭中普遍使用的照明器具，其具有高效、节能、长寿、小巧等技术特点，正在成为新一代照明市场的主力产品，但是其只具备单一的照明功能，无法满足人们智能化娱乐体验需求，而音乐灯具的出现将成为灯具智能化的一个趋势。但是目前的音乐灯具，一方面灯具和音响设备单独安装，既不方便，又占用空间，另一方面，这种音乐灯具只能播放灯具内自带的音乐，用户无法自主选择音乐，而且音乐播放与灯光不能相互配合，无法人性化的达到情景渲染效果。

发明内容

为了弥补现有技术中的不足，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的实施方式，提出一种可通过无线网络播放的LED音乐照明系统，所述系统包括主控制单元、LED主灯组、LED背光灯组、LED点阵调光控制单元、LED阵元驱动单元、交互控制单元、音乐播放单元以及供电单元，所述主控制单元分别连接LED点阵调光控制单元、交互控制单元、音乐播放单元以及供电单元，所述LED点阵调光控制单元连接LED阵元驱动单元，所述LED阵元驱动单元连接LED主灯组、LED背光灯组的单个LED灯，所述交互控制单元通过无线网络连接远程控制装置。

根据本发明的实施方式，所述主控制单元根据远程控制装置发送的指令控制LED主灯组、LED背光灯组和音乐播放单元工作；

所述LED主灯组根据LED点阵调光控制单元的指令进行多种效果的照明；

所述LED背光灯组根据LED点阵调光控制单元的指令进行辅助照明；

所述LED点阵调光控制单元从主控制单元接收的照明指令，并根据照明指令控制各个LED阵元驱动单元驱动LED主灯组、LED背光灯组的各个LED灯；

所述交互控制单元从远程控制装置接收照明和音乐播放指令，并发送至主控制单元；

所述音乐播放单元根据主控制单元的音乐播放指令执行音乐播放；以及

所述供电单元为LED主灯组、LED背光灯组以及音乐播放单元供电。

根据本发明的实施方式，所述交互控制单元包括蓝牙通信模块和WIFI通信模块。

根据本发明的实施方式，所述远程控制装置为智能手机。

根据本发明的实施方式，所述音乐播放单元为蓝牙音箱，当仅需要播放音乐时，所述远程控制装置的蓝牙通信功能可以直接与蓝牙音箱建立连接，并播放远程控制装置发送的音乐。

根据本发明的实施方式，所述LED主灯组、LED背光灯组根据LED点阵调光控制单元的指令单独变色或变换效果，包括灯光静态效果、灯光动态效果、音乐随动效果、以及混沌及分形控制效果。

根据本发明的实施方式，所述系统还可以包括音乐灯光匹配单元，用于执行音乐随动效果时的音乐与灯光的匹配和定位；所述音乐灯光匹配单元分别连接主控制单元和LED点阵调光控制单元，

根据本发明的实施方式，所述供电单元包括AC-DC转换单元和DC-DC单元，所述AC-DC转换单元用于为LED主灯组、LED背光灯组供电，所述DC-DC单元用于为音乐播放单元供电。

根据本发明的实施方式，所述系统还包括动态感测单元，所述动态感测单元连接主控制单元。

根据本发明的实施方式，所述系统还包括故障检测单元，以实现对LED主灯组、LED背光灯组的点阵工作状态的检测，所述故障检测单元分别连接LED主灯组、LED背光灯组以及主控制单元。

本发明的可通过无线网络播放的LED音乐照明系统，将照明单元与音乐播放单元高度集成，通过设置无线交互控制单元，可以接收远程控制装置的播放指令，在音乐播放的同时，可以同时单独控制上百个LED灯的照明效果，大大丰富了听音乐时的视觉体验。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的可通过无线网络播放的LED音乐照明系统的结构框图；

附图2示出了根据本发明另一实施方式的可通过无线网络播放的LED音乐照明系统的结构框图；

附图3示出了根据本发明实施方式的音乐灯光匹配单元的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出一种可通过无线网络播放的LED音乐照明系统，如附图1所示，所述系统包括主控制单元、LED主灯组、LED背光灯组、LED点阵调光控制单元、LED阵元驱动单元、交互控制单元、音乐播放单元以及供电单元，所述主控制单元分别连接LED点阵调光控制单元、交互控制单元、音乐播放单元以及供电单元，所述LED点阵调光控制单元连接LED阵元驱动单元，所述LED阵元驱动单元连接LED主灯组、LED背光灯组的单个LED灯，所述交互控制单元通过无线网络连接远程控制装置；其中，

所述主控制单元根据远程控制装置发送的指令控制LED主灯组和/或LED背光灯组和音乐播放单元工作；

所述LED主灯组根据LED点阵调光控制单元的指令进行多种效果的照明；

所述LED背光灯组根据LED点阵调光控制单元的指令进行辅助照明；

所述LED点阵调光控制单元从主控制单元接收的照明指令，并根据照明指令控制各个LED阵元驱动单元驱动LED主灯组和/或LED背光灯组的各个LED灯；

所述交互控制单元从远程控制装置接收照明和音乐播放指令，并发送至主控制单元；

所述音乐播放单元根据主控制单元的音乐播放指令执行音乐播放；以及

所述供电单元为LED主灯组、LED背光灯组以及音乐播放单元供电。

根据本发明的实施方式，所述交互控制单元包括蓝牙通信模块和WIFI通信模块；所述交互控制单元可以分别通过蓝牙通信方式或WIFI通信方式与远程控制装置建立通信连接，具体通信方式的选择可以根据实际情况确定。

根据本发明的实施方式，所述远程控制装置为智能手机或其他可以进行远程通信的智能设备；所述远程控制装置具备蓝牙通信功能和WIFI通信功能。根据本发明的可替换实施方式，所述音乐播放单元可以直接设置为蓝牙音箱，当仅需要播放音乐时，所述远程控制装置的蓝牙通信功能可以直接与蓝牙音箱建立连接，并播放远程控制装置发送的音乐。

根据本发明的实施方式，所述LED主灯组、LED背光灯组由大量的LED点阵组成，每个LED单元由LED阵元驱动单元驱动，且可以根据LED点阵调光控制单元的指令单独变色或变换效果，包括：灯光静态效果、灯光动态效果、音乐随动效果、以及混沌及分形控制效果。

当需要展示的效果为灯光静态效果、灯光动态效果、或者混沌及分形控制效果时，这些效果对应的指令数据可以预先存储在远程控制装置中，也可以由远程控制装置从服务器端下载，然后由远程控制装置发送至主控制单元，再由主控制单元将上述执行数据解析后，发送LED点阵调光控制单元，并通过各个LED阵元驱动单元驱动LED主灯组、LED背光灯组。

尤其，当需要展示的效果为灯光动态效果时，所述远程控制装置，例如智能手机的APP通过交互控制单元发送指令询问主控制单元是否存在空闲帧；此时，主控制单元预留多段播放帧存储空间(此空间用来缓存播放数据，保证播放的流畅性)，会返回给手机APP还有几段空间，APP收到返回数据后，发现空闲段数不为0，则补发待播放数据帧给主控制单元。直到此次播放内容完成后停止。主控制单元根据所接收的效果指令中的一帧效果控制LED主灯组、LED背光灯组的显示效果；播放完毕后取下一帧播放，并释放上一帧数据空间。

所述混沌及分形控制效果沿用最近兴起的混沌与分形理论，提供多种预制好的混沌及分形效果控制接口函数，用户可以自行改变部分初始化参数，运行之后查看不可预知的效果。混沌是指确定性动力学系统因对初值敏感而表现出的不可预测的、类似随机性的运动。分形理论是用分数维度的视角和数学方法描述和研究客观事物，也就是用分形分维的数学工具来描述研究客观事物。它跳出了一维的线、二维的面、三维的立体乃至四维时空的传统藩篱，更加趋近复杂系统的真实属性与状态的描述，更加符合客观事物的多样性与复杂性。

具体而言，智能手机APP从服务器端下载混沌控制效果脚本后，由远程控制装置发送至主控制单元，主控制单元根据脚本内容解析并计算每一帧的LED灯数据，包括哪个灯亮、亮度、色彩、时效等，发送至LED点阵调光控制单元，控制对应LED灯的颜色和亮度。所述脚本支持各种数学函数，随机数，以及混沌效果控制函数，并定期对服务器端支持的混沌函数进行升级。另外，为了达到每秒至少20帧的播放效果，优选使用I2S总线的LED点阵调光控制单元，使播放间隔达到50毫秒刷新一次。

以及，根据本发明的优选实施方式，如附图2所示，所述系统还可以包括音乐灯光匹配单元，用于执行音乐随动效果时的音乐与灯光的匹配和定位；所述音乐灯光匹配单元分别连接主控制单元和LED点阵调光控制单元，如附图3所示，所述音乐灯光匹配单元具体包括：

第一颜色变换单元，利用三原色模型(包括R、G、B三种基色)到六棱锥模型(包括色调H、饱和度S、亮度V)的变换关系将从远程控制单元接收的照明效果中得到的多种颜色的三原色值变换为六棱锥值；

音乐参数采集单元，对从远程控制单元接收的音乐数据进行实时的采样，获取音乐实时的音量、频谱数据；

复合变换单元，将多种颜色的六棱锥值的H参数作为新六棱锥值的H参数，将实时采集到的歌曲音强、频率因子分别用分段线性的变换函数变换为新六棱锥值的S、V参数：

其中，x为音强、频率因子，a、b为函数分段的界限，y为变换后新六棱锥值的S、V参数的值，此处采用归一化的参数，范围在[0,1]；用户可以通过调整变换函数的参数a、b的值来调整变换效果；

第二颜色变换单元，利用六棱锥模型到三原色模型的变换关系将新六棱锥值变换为新三原色值，并发送给LED点阵调光控制单元，由LED点阵调光控制单元控制多个LED阵元驱动单元驱动LED主灯组和/或LED背光灯组的各个LED灯。

所述LED点阵调光控制单元根据收到的多个三原色的控制参数，调节输出的PWM信号的占空比，不同占空比的PWM信号经过LED阵元驱动单元后，对功率开关管的导通和关断时间进行控制，恒流输出点亮三基色红、绿、蓝LED，三基色LED的不同亮度的混合即可实现彩色绚丽显示效果。

根据本发明的优选实施方式，所述供电单元包括AC-DC转换单元和DC-DC单元，所述AC-DC转换单元用于为LED主灯组、LED背光灯组供电，所述DC-DC单元用于为音乐播放单元供电，其中，所述AC-DC转换单元包括输入整流滤波电路、开关控制IC1、功率开关管Q1、变压器、恒流恒压IC2、光电耦合器以及次级调光电路，所述输入整流滤波电路连接所述开关控制IC1，所述开关控制IC1控制功率开关管Q1，所述功率开关管Q1连接所述变压器的初级线圈，变压器的辅助线圈连接所述开关控制IC1；所述变压器的次级线圈连接所述恒流恒压IC2，所述变压器的次级线圈通过整流滤波后与所述恒流恒压IC2的输出端分别连接所述光电耦合器的输入端；所述光电耦合器的输出端连接所述开关控制IC1；所述变压器的次级线圈连接所述次级调光电路。

采用本发明的AC-DC转换单元，可以在实现电压转换、恒定电压的前提下，实现电流的精确恒定控制，可以直接为LED主灯组、LED背光灯组供电，可以免去在LED灯组上的DC-DC单元，降低了成本，缩小了体积，效率高且散热效果好；同时音乐播放单元无需承受较高的电压压力，提高了音乐播放单元的可靠性。

根据本发明的优选实施方式，如附图2所示，所述系统还可以包括动态感测单元，所述动态感测单元连接主控制单元，所述动态感测单元用于当人进入照明区域范围时，向主控制单元发送照明指令；所述动态感测单元包括被动式红外光电传感器和三极管，被动式红外光电传感器的输入端正极接电压+5V，被动式红外光电传感器的输入端负极经第一电阻接地，被动式红外光电传感器的输出端正极经第二电阻接电压+5V，被动式红外光电传感器的输出端负极和三极管的基极相连，三极管的发射极接地，三极管的集电极，一路经第三电阻接电压+5V，另一路经旁路电容接地。

通过采用本发明的动态感测单元，可以及时感应区域内的用户留存状态，以便提供必要的照明，所述感应方式无需用户主动参与，所采用的照明效果，例如可以选择灯光静态效果。

根据本发明的优选实施方式，如附图2所示，所述系统还可以包括故障检测单元，以实现对LED主灯组和/或LED背光灯组的点阵工作状态的检测，所述故障检测单元分别连接LED主灯组、LED背光灯组以及主控制单元，所述故障检测单元包含采样电阻、多路选择器、差动放大器、比较器和光耦隔离电路；

在LED点阵的每个LED串支路上串接一个阻值很小的采样电阻，该电阻的两端分别通过一个多路选择器连接到差动放大器的两输入端。由于采用了差值放大方式，因此电阻可以串接在任何一条LED支路中，而不仅仅限于与电源地端相连的LED支路。差动放大器的输出端连接到比较器的输入端，同时为了保护微控制器不受外部强电压的影响，比较器的输出经光耦隔离电路后再输入到微控制器的I/O口。通过以上结构能实现对LED点阵信号的采集和工作状态的检测，所述故障检测可以包括该亮不亮、该灭不灭、逻辑时序错误等等。

通过采用本发明的故障检测单元可以检测和发现LED点阵的故障信息，并及时提醒工作人员对故障进行维护。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种可通过无线网络播放的LED音乐照明系统，所述系统包括主控制单元、LED主灯组、LED背光灯组、LED点阵调光控制单元、LED阵元驱动单元、交互控制单元、音乐播放单元以及供电单元，所述主控制单元分别连接LED点阵调光控制单元、交互控制单元、音乐播放单元以及供电单元，所述LED点阵调光控制单元连接LED阵元驱动单元，所述LED阵元驱动单元连接LED主灯组、LED背光灯组的单个LED灯，所述交互控制单元通过无线网络连接远程控制装置，其特征在于，

所述主控制单元根据远程控制装置发送的指令控制LED主灯组和/或LED背光灯组和音乐播放单元工作；

所述LED主灯组根据LED点阵调光控制单元的指令进行多种效果的照明；

所述LED背光灯组根据LED点阵调光控制单元的指令进行辅助照明；

所述LED点阵调光控制单元从主控制单元接收照明指令，并根据照明指令控制各个LED阵元驱动单元驱动LED主灯组和/或LED背光灯组的各个LED灯；

所述交互控制单元从远程控制装置接收照明和音乐播放指令，并发送至主控制单元；

所述音乐播放单元根据主控制单元的音乐播放指令执行音乐播放；以及

所述供电单元为LED主灯组、LED背光灯组以及音乐播放单元供电；

所述LED主灯组、LED背光灯组根据LED点阵调光控制单元的指令单独变色或变换效果，所述变换效果包括灯光静态效果、灯光动态效果、音乐随动效果、以及混沌及分形控制效果，这些效果对应的指令数据预先存储在远程控制装置中，或者由远程控制装置从服务器端下载，然后由远程控制装置发送至主控制单元，再由主控制单元将上述执行数据解析后，发送LED点阵调光控制单元，并通过各个LED阵元驱动单元驱动LED主灯组、LED背光灯组。

2.一种如权利要求1所述的系统，所述交互控制单元包括蓝牙通信模块和WIFI通信模块。

3.一种如权利要求2所述的系统，所述远程控制装置为智能手机。

4.一种如权利要求3所述的系统，所述音乐播放单元为蓝牙音箱，当仅需要播放音乐时，所述远程控制装置的蓝牙通信功能直接与蓝牙音箱建立连接，并播放远程控制装置发送的音乐。

5.一种如权利要求4所述的系统，所述系统还可以包括音乐灯光匹配单元，用于执行音乐随动效果时的音乐与灯光的匹配和定位；所述音乐灯光匹配单元分别连接主控制单元和LED点阵调光控制单元。

6.一种如权利要求5所述的系统，所述供电单元包括AC-DC转换单元和DC-DC单元，所述AC-DC转换单元用于为LED主灯组、LED背光灯组供电，所述DC-DC单元用于为音乐播放单元供电。

7.一种如权利要求6所述的系统，所述系统还包括动态感测单元，所述动态感测单元连接主控制单元。

8.一种如权利要求7所述的系统，所述系统还包括故障检测单元，以实现对LED主灯组和/或LED背光灯组的点阵工作状态的检测，所述故障检测单元分别连接LED主灯组、LED背光灯组以及主控制单元。