CN106900108A - 一种自组织led场景灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自组织LED场景灯，包括主控模块、可调驱动模块、多彩LED灯组、传感模块、GPS定位模块和电源模块及结构件。主控模块与传感模块相互连接，可根据周围环境变化自主切换相应亮度、色温、颜色及照明场景；同时，主控模块配有GPS定位模块及WiFi测距模块，并通过通信模块接入自组织网络中，可实时感知、定位周围LED场景灯，并通过灯具间的彼此配合完成场景传递性变化，从而实现场景渐变、光斑随人移动等场景氛围渲染功能。

Description

一种自组织LED场景灯

技术领域

本发明涉及一种LED灯具，具体涉及一种自组织LED场景灯，属于智能照明领域。

背景技术

随着LED智能照明技术的渐趋成熟，LED智能照明的普及率越来越高。其优势在于，高效、节能且照明方式更具多样性，可以根据不同场景需求，实时切换照明效果，更具人性化。但目前市面上现有的LED照明产品往往需要通过人为操控实现场景变更，且场景变换模式单一，氛围渲染能力较差。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种自组织LED场景灯，该场景灯可通过传感器检测周围环境变化，自主实时打开和关闭场景，免去了人为控制的麻烦，同时每个LED场景灯都接入自组织网络中，通过彼此配合，实现场景渐变、光斑变化等渲染功能，加强场景渲染能力。本发明通过以下技术方案实现：

一种自组织LED场景灯，包括包含主控模块1、可调驱动模块2、多彩LED灯组3、传感模块5、GPS定位模块4和电源模块及结构件9，其中，所述传感模块5包括声音传感器6及颜色传感器7构成，通过通信模块11，向处理器8发送周围环境检测信息。

所述主控模块1由处理器8、WiFi测距模块10和通信模块11构成，与GPS定位模块4相连，可通过WiFi测距模块10和GPS定位模块确定周围其他LED场景灯位置，并通过通信模块11，接入自组织网络12与其他LED场景灯彼此相连。

所述处理器8在接收到来自传感模块5发送的周围环境检测信息后，通过主控模块1向可调驱动模块2发送相应场景切换信号，可调驱动模块2接收到该信号后，驱动LED灯组3改变亮灭状态，实现场景切换。同时，所示处理器8还将通过自组织网络11向其最近范围内的一个或几个LED场景灯发送场景切换信号，实现场景渐变、光斑移动等场景渲染效果。

所述LED灯组3由多个LED灯珠单元格14构成，可调驱动模块2，可通过改变LED灯珠单元格14各个LED灯珠的亮暗程度，实现对LED场景灯的亮度、色温及照明场景的控制。

本发明的工作原理是：

本发明一种自组织LED场景灯，包括主控模块、可调驱动模块、传感模块和GPS定位模块。传感模块由声音传感器和颜色传感器构成。声音传感器主要采集工作环境的频率信息，发送至处理器。

当LED场景灯作为氛围灯使用时，假设声音传感器发送的某一帧频率信息集为f(n)，处理器接收到该信息后，首先对其做傅里叶变换提取其频域幅值信息F(n)，其计算公式如下：

其中，N为采集信号的信号帧长，k相应阶数。之后，求X(k)的方差S²，其计算公式如下：

LED场景工作过程中，会实时计算并储存瞬时频域幅值方差S²(t)，处理器会根据预设阈值将S²(t)归入舒缓、欢快、悲伤、激荡等预设场景模式中，当S²(t)在一定时间内均属于同一场景时，则处理器发送指令将LED场景灯照明模式切换至该场景。

当LED场景灯作为照明灯使用时，LED场景灯通过改变PWM波占空比控制多彩LED灯组内冷、暖色温LED灯珠亮暗程度实现照明功能，冷色LED灯珠光亮度I_l与暖色温LED灯珠亮度I_h，分别满足以下公式：

I_l＝abI

I_h＝cbI

式中I为冷、暖色LED灯珠最大亮度，a、c为光照系数，b为声音系数，处理器根据传感模块采集到的光照、声音信息实时为其赋值，其赋值流程如图5所示，其中，h为当前处理器接收到的分贝值，h_max为工作环境中各LED场景灯接收到的最大分贝值。

同时，主控模块与GPS定位模块相连接，并配有WiFi测距模块，在工作环境中边缘处预先设置三个不处于一条直线的LED场景灯作为参考点，此时，工作环境中任意LED场景灯到这三个参考点的距离可分别用X、Y、Z表示，该数值作为该LED的位置坐标。当处理器需要改变当前工作状态时，在向自身可调驱动模块发送控制指令同时，用自身的位置坐标与工作环境中所有LED场景灯位置坐标相减(X、Y、Z分别进行)，分别找到位置坐标差值的最小值ΔX_min、ΔY_min、ΔZ_min(每个最小值可能对应一个或多个LED场景灯)，并根据需求向每个最小值对应的LED场景灯发送控制指令，每个LED场景灯可预设唯一的端口号作为区分，以避免信号误传等情况的发生，接收到控制指令的LED场景灯再继续向离自己最近的LED场景灯发送信号，从而达到场景渐变、光斑移动等场景氛围渲染效果。

本发明的优点：

1.可根据工作环境变化，自主切换亮度、色温、场景参数，免去了人为控制的麻烦，高效便捷。

2.变化过程具有传递性，可实现场景渐变切换、光斑随人移动等氛围渲染功能，增强了用户体验。

附图说明

图1为发明的原理结构图；

图2为发明的照明功能示意图；

图3为发明的氛围功能俯视图；

图4为发明的外观结构示意图；

图5为赋值流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1所示，一种自组织LED场景灯，包括主控模块1、可调驱动模块2、多彩LED灯组3、传感模块5、GPS定位模块4和电源模块及结构件9。所述主控模块1由处理器8、WiFi测距模块10和通信模块11构成，并通过通信模块11与传感模块5相连，传感模块5包括声音传感模块6和颜色传感模块7。

所述传感模块5可采集工作环境中的分贝数和光照度信息，并通过通信模块11发送至处理器8，处理器8中预设分贝数、光照度划分阈值，将工作环境划分为白天、夜间、有人、无人等多种情况，并根据工作环境情况向可调驱动模块2发送指令，可调驱动模块2通过调节LED灯珠单元格14内各色LED灯珠亮暗程度完成亮度、色温、颜色及照明场景调制。

如图1所示，所述主控模块1与GPS定位模块相连接，从而确定各LED场景灯放置位置，同时主控模块1内置WiFi测距模块10，当GPS信号较弱，或LED场景灯放置位置较近，GPS信号难以区分时，可采用WiFi测距模块测量LED场景灯之间的相对位置。

如图1所示，所述GPS定位模块4及WiFi测距模块10可将采集到的位置信息，发送给主控模块1内的处理器8，当某个LED场景灯改变工作状态时，其处理器8通过通信模块11向自组织网络12内的离其位置最近的一个或几个LED场景灯广播场景切换信息，从而达到场景传递式切换，场景渐变、光斑移动等渲染效果。

如图2所示，当LED场景灯作为照明灯使用时，呈矩形排列于楼道天花板顶部，其三个顶点分别设置参考点A、参考点B、参考点C，白天楼道内有阳光射入，LED场景灯处于冷光照明状态，冷色LED灯珠以最大亮度工作，暖光LED熄灭。夜间无人时，LED场景灯处于暖光照明状态，冷、暖色LED灯珠亮度均为30％以节约能源，当有人从左侧进入时，声音传感器6检测到声音信号，左侧LED场景灯最先点亮，并向右侧发送点亮指令，右侧LED场景灯逐渐被点亮，此时，行人走动的位置由于声音最大，所以LED场景灯处于最大功率照明状态，走动位置前后两侧的LED场景灯由于检测到的声音分贝数较小，所以亮度逐渐变暗，直至50％以保证照明效果。在行人的移动过程中，处于最大功率照明状态的LED场景灯随其位置改变而逐渐改变，实现照明光斑跟随人的走动而移动的渐变效果。

如图3所示，当LED场景灯作为氛围灯使用时，LED场景灯呈圆形排列，选取其边缘三个不在一条直线LED场景灯作为参考点a，参考点b，参考点c。声音传感模块5通过通信模块11向处理器8发送工作环境音频信号，处理器8通过提取工作环境频域信号F(n)，并求其频域幅值方差S²，并将一段时间内获得S²进行比较，将其最大值S² _max存储下来，并根据S² _max将所采集到的实时频域信息划分为舒缓、欢快、悲伤、激荡四个不同场景模式，实时切换场景。

如图4所示，主控模块1、可调驱动模块2、多彩LED灯组3固定于电源模块及结构件9内，并通过电源模块及结构件9固定于墙壁或天花板上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例。

Claims (5)

1.一种自组织LED场景灯，包括主控模块(1)、可调驱动模块(2)、多彩LED灯组(3)、传感模块(5)、GPS定位模块(4)和电源模块及结构件(9)，所述主控模块(1)包含处理器(8)和通信模块(11)，并通过通信模块(11)与传感模块(5)相连，传感模块(5)分为声音传感模器(6)和颜色传感器(7)，其特征在于：所述LED场景灯，视照明需求不同，可分为氛围灯和照明灯两种使用方式：

当LED场景灯作为氛围灯使用时，声音传感模块(6)采集工作环境中的实时声音频率，并通过通信模块(11)发送至处理器(8)，此时若声音传感器(6)采集到的某一帧音频信号集为f(n)，则处理器(8)首先对其做傅里叶变换，得到其频域幅值F(n)，再对该频域幅值求方差S²，之后可根据S²的数值大小，自主切换环境场景和照明强度；

当LED场景灯作为照明灯使用时，颜色传感器(7)通过通信模块(11)向处理器(8)传送工作环境光照强度，同时声音传感器(6)向处理器(8)发送工作环境音量信息，处理器根据音量、光照强度不同实时改变照明光强度及色温，完成照明功能。

2.如权利要求1所述的一种自组织LED场景灯，其特征在于，所述主控模块(1)，还包括WiFi测距模块(10)，并与GPS定位系统(4)相连接；在工作环境中，先在需照明区域边沿放置三个不处于一条直线上的LED场景灯，作为基础参考点，WiFi测距模块(10)与GPS定位系统(4)相配合，将当前LED场景灯到三个基础参考点的距离，分别发送至各自主控模块(1)；主控模块(1)中的处理器(8)，通过通信模块连入自组织网络(12)，当获取到自身位置后，可通过自组织网络(12)向外广播自身位置信息，从而使工作环境内的每一个LED场景灯彼此共享相互位置信息。

3.如权利要求2所述的一种自组织LED场景灯，其特征在于，所述主控模块(1)，还通过可调驱动模块(2)与多彩LED灯组(3)相连，当工作环境中的某一LED场景灯，需要改变照明状态时，处理器(8)向可调驱动模块(2)发送场景更换指令，可调驱动模块(2)根据相应指令，通过改变多彩LED灯组(3)的亮暗和色温，达到跟随场景的作用；同时处理器(8)还通过自组织网络(12)向其周边距离最近的一个或几个LED场景灯发送场景跟随信息，接收到指令的LED场景灯，根据指令内容切换场景，同时再次向其周围距离最近的一个或几个LED场景灯发送场景跟随指令，从而达到场景的传递性变化，实现场景渐变、光斑移动等氛围渲染效果。

4.如权利要求1所述的一种自组织LED场景灯，其特征在于，所述主控模块(1)、可调驱动模块(2)、多彩LED灯组(3)均固定于电源模块及结构件(9)中，其中多彩LED灯组(3)，由多个LED灯珠单元格(14)构成，每个LED灯珠单元格(14)由四个LED灯珠构成；同时，所述的LED灯珠单元格(14)的四颗灯珠，在作为氛围灯使用时其颜色可分别为白色、蓝色、红色和黄色，作为照明灯使用时则由两个冷光白色LED灯珠和两个暖光白的LED灯珠构成。

5.如权利要求1所述的一种自组织LED场景灯，其特征在于，所述LED场景灯通过电源模块及结构件9固定于墙壁或天花板上。