CN107835552A - 带有发光调制功能的照明设备、照明系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带有发光调制功能的照明设备、照明系统及电子设备，该照明设备包括依次相连的主控制单元、多频率输出单元、第一发光单元、第二发光单元及为各单元提供电信号的驱动电源。主控制单元预设至少两种频率保持时间周期内的频率对应的编码，根据预设规则对编码进行组合，将组合后的编码信号发送至多频率输出单元；多频率输出单元接收主控制单元发送的编码信号并根据编码信号输出对应频率的调制信号；第一发光单元接收驱动电源的电信号并根据多频率输出单元输出的调制信号调整第一发光单元的发光频率，并按照调整后的发光频率发出光信号；第二发光单元接收驱动电源的电信号并发出对应的光信号。本方案使发光单元发出经过调制的光信号。
Description
技术领域
本发明涉及照明技术领域，特别是涉及一种带有发光调制功能的照明设备、照明系统及电子设备。
背景技术
随着照明技术的发展，照明设备不再单纯以照明为目的，现阶段，照明产业正在发生巨大的变化，可见光通信技术的越来越普及又为其带来了新的机遇，让照明设备可以发挥出更大的作用，创造出更高的附加价值。
现有技术中，照明设备可以通过光信号进行信息的传输，但是，现阶段带有可见光通信功能的照明设备在通过光信号进行信息传输时，经常会出现人眼可以觉察的闪烁以及颜色变化等问题，使得照明设备的光品质受到严重影响，无法满足用户的照明要求。并且，照明设备发出的光信号不稳定，导致通过光信号传输的信息错误率高，给用户带来极大不便。
因此，现阶段的可见光通信过程还存在许多问题亟待解决。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的带有发光调制功能的照明设备、照明系统及电子设备。
依据本发明的一个方面，提供了一种带有发光调制功能的照明设备，包括依次相连的主控制单元、多频率输出单元、第一发光单元、第二发光单元，以及为所述第一发光单元、所述第二发光单元提供电信号的驱动电源，
所述主控制单元，预设至少两种频率保持时间周期内的频率对应的编码，根据预设规则对编码进行组合，并将组合后的编码信号发送至所述多频率输出单元；
所述多频率输出单元，配置为接收所述主控制单元发送的编码信号并根据所述编码信号输出对应频率的调制信号；
所述第一发光单元，接收所述驱动电源的电信号并根据所述多频率输出单元输出的调制信号调整所述第一发光单元的发光频率，并按照调整后的发光频率发出光信号；
所述第二发光单元，接收所述驱动电源的电信号并发出对应的光信号。
可选地，所述照明设备，还包括：
辅助电源，一端与所述主控制单元连接，另一端与所述多频率输出单元连接，为所述主控制单元及所述多频率输出单元提供电信号。
可选地，所述主控制单元根据预设规则对编码进行组合，包括：
所述主控制单元通过所述照明设备自身所需的ID编码，对预设的编码进行组合；和/或
所述主控制单元根据用户需求或使用目的为各频率设定不同阶段的持续周期数，结合各频率不同阶段持续的周期数，对预设的编码进行组合。
可选地，所述多频率输出单元，包括第一电阻元器件、第二电阻元器件、第一电容元器件、第二电容元器件、开关元器件及时钟振荡器，其中，所述第一电阻元器件、第二电阻元器件顺次连接，所述开关元器件设置在所述第一电容元器件及第二电容元器件之间；
当所述开关元器件断开时，所述多频率输出单元的输入电压通过所述第一电阻元器件、第二电阻元器件跨接在所述第一电容元器件两端，为所述第一电容元器件充电，且所述第一电容元器件通过所述第二电阻元器件放电；
当所述开关元器件连通时，所述多频率输出单元的输入电压通过所述第一电阻元器件、第二电阻元器件跨接在所述第一电容元器件、第二电容元器件两端，为所述第一电容元器件、第二电容元器件充电，且所述第一电容元器件、第二电容元器件通过所述第二电阻元器件放电，
所述多频率输出单元，还配置为：
根据所述主控制单元发送的编码信号调整所述多频率输出单元的第一电阻元器件、第二电阻元器件及第一电容元器件、第二电容元器件的数值，进一步调整所述多频率输出单元的时钟振荡器输出高/低电平的保持时间；
根据所述时钟振荡器输出高/低电平的保持时间控制所述时钟振荡器的振荡周期；
根据所述时钟振荡器的振荡周期输出对应频率的调制信号。
可选地，所述多频率输出单元，还配置为按以下方式调整所述时钟振荡器输出高/低电平的保持时间及所述时钟振荡器的振荡周期：
T1＝(R1+R2)Cln2；
T2＝R2Cln2；
T3＝(R1+2R2)Cln2；
其中，T1为所述时钟振荡器输出高电平保持时间，T2为所述时钟振荡器输出低电平保持时间，T3为所述时钟振荡器的振荡周期，R1、R2分别为所述多频率输出单元中第一电阻元器件、第二电阻元器件在充放电回路中对应的电阻值，C为所述多频率输出单元充放电回路的电容值。
可选地，所述多频率输出单元，还配置为：
根据所述主控制单元的编码信号控制所述多频率输出单元中开关元器件的通断；
根据所述开关元器件的通断控制所述多频率输出单元的频率切换。
可选地，所述驱动电源，还配置为根据所述主控制单元的调光命令调整所述驱动电源的恒流输出特性，并按照调整后的输出电信号驱动所述第一发光单元与所述第二发光单元。
可选地，所述第一发光单元、所述第二发光单元包括：
发光二极管LED、白炽灯、荧光灯、激光光源，或其组合。
可选地，所述第一发光单元与所述第二发光单元的光源包括一路单色光源或多路混合光源。
可选地，所述第一发光单元与所述第二发光单元的发光强度按以下标准进行配置：
当所述第一发光单元与所述第二发光单元发光颜色相同时，所述第一发光单元发光的光通量大于所述第二发光单元发光的光通量的1％；
当所述第一发光单元与所述第二发光单元发光颜色不同时，所述第一发光单元发光的色坐标与所述第二发光单元发光的色坐标的差别变化范围大于0.1％。
可选地，所述照明设备，还包括：
外接单元，一端与所述主控制单元连接，另一端与辅助电源连接，接收所述辅助电源的供电并采集本地数据，由所述主控制单元结合所述采集的数据设定编码组合控制所述多频率输出单元的输出频率。
可选地，所述外接单元包括以下至少之一：
照度传感器、存在传感器、动静传感器。
依据本发明的另一个方面，还提供了一种带有发光调制功能的照明系统，包括上述任一项所述的照明设备及可见光接收设备，
所述照明设备按照设定的调制方案发出经过调制的可见光信号；
所述可见光接收设备采集所述可见光信号并按照预设策略对所述可见光信号进行解码输出。
可选地，所述可见光接收设备包括以下至少之一：
光电感应器、手机摄像头。
依据本发明的另一个方面，还提供了一种电子设备，包括：
处理器；以及
被设置成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行根据上述任一项所述的照明设备中主控制单元的编码操作。
本发明所提供的带有发光调制功能的照明设备，包括依次相连的主控制单元、多频率输出单元、第一发光单元、第二发光单元，以及为所述第一发光单元、所述第二发光单元提供电信号的驱动电源。所述主控制单元，可以预设至少两种频率保持时间周期内的频率对应的编码，进一步根据预设规则对编码进行组合，并将组合后的编码信号发送至所述多频率输出单元以控制所述多频率输出单元的输出频率。所述多频率输出单元，配置为接收所述主控制单元发送的编码信号并根据所述编码信号输出对应频率的调制信号。所述第一发光单元，接收所述驱动电源的电信号并根据所述多频率输出单元输出的调制信号调整所述第一发光单元的发光频率，并按照调整后的发光频率发出光信号。所述第二发光单元，接收所述驱动电源的电信号并发出对应的光信号。
由此可知，本发明的照明设备通过在设备内部设定两种发光单元，一种发光单元(第一发光单元)可以经内部调制使其按照设计的调制方案输出不同频率的周期信号，以在其发光的同时携带特定信息。另一种发光单元(第二发光单元)作为发光补充单元，可以经驱动电源的驱动发出任何形式的调制光或非调制光。进一步，照明设备将两个发光单元的光混合发出，并由特定的接收设备接收并解析该混合光，从而获取混合光中携带的特定信息，实现信息的传输。具体地，在第一发光单元侧可以通过主控制单元内部设定的程序，对频率进行编码，控制多频率输出单元的频率输出及频率的自动切换，由第一发光单元根据多频率输出单元的调制信号发出经过调制的光信号。可见，本发明实施例通过对频率进行编码的方式，解决了现有技术中对光信号进行调制时造成的光品质降低，以致于出现人眼可以觉察的闪烁、颜色变化等问题。并且，本发明的编码方式简单，性价比高，易于在照明设备上实现。更多地，本方案通过在照明设备中加入发光补充单元，使得方案通用性强，能够广泛用于调光和非调光系统。此外，本发明实施例还可以将主控制单元和多频率输出单元构成的拓补结构模块化，将该拓补结构输出的调制信号通过驱动电源加载到发光单元上，可以直接改造现有的照明设备，成本低且易于开发和推广。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
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：
图1是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的组成框图；
图2是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的另一个组成框图；
图3是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的多频率输出单元的工作电路图；
图4是根据本发明一个实施例的多频率输出单元输入和输出信号波形图；
图5是根据本发明一个实施例的驱动电源采用降压型拓补结构的参考示意图；
图6是根据本发明一个实施例的驱动电源采用的升降压型拓补结构的参考示意图；
图7是根据本发明一个实施例的驱动电源PWM信号示意图；
图8是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的另一个组成框图；
图9是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的第一发光单元输出的经过调制的信号示意图；
图10是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的第二发光单元输出的信号示意图；以及
图11是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的第一发光单元和第二发光单元分别发光后输出的混合光信号示意图。
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例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，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例所限制。相反，提供这些实施例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。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种带有发光调制功能的照明设备。图1是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的组成框图。如图1所示，带有发光调制功能的照明设备至少包括主控制单元1、多频率输出单元2、第一发光单元3、第二发光单元4，以及为第一发光单元及第二发光单元提供电信号的驱动电源5。此外，驱动电源还可以由其内部预先集成的辅助电源为本实施例照明设备的其他各个工作单元供电。在本发明实施例的照明设备中，主控制单元、多频率输出单元、第一发光单元、第二发光单元依次连接，由驱动电源为各单元供电，共同控制照明设备发光。需要说明的是，在本实施例中，照明设备发出光的是第一发光单元及第二发光单元的混合光。此外，在本实施例中，驱动电源上L代表火线(Live Wire)输入，N代表零线(Neutral Wire)输入。
进一步，图2示出了根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的另一个组成框图。如图2所示，本实施例的照明设备还可以额外包括独立的辅助电源6，该辅助电源一端与主控制单元连接，另一端与多频率输出单元连接，由该辅助电源为主控制单元及多频率输出单元提供电力以保证相应部件的正常工作。此时，驱动电源可以不再为主控制单元及多频率输出单元供电。
更多地，在本发明实施例中，照明设备可以包括两种发光单元，一种发光单元(第一发光单元)可以经内部调制使其按照设计的调制方案输出不同频率的周期信号，以在其发光的同时携带特定信息，实现可见光通信。另一种发光单元(第二发光单元)作为发光补充单元，可以经驱动电源的驱动发出任何形式的调制光或非调制光。具体地，本实施例的各工作单元由相应电源(驱动电源或额外添加的独立的辅助电源)供电处于正常工作状态时，在第一发光单元侧，可以通过主控制单元与多频率输出单元连接，并在主控制单元内部根据用户需求预先设置相应的控制程序来控制多频率输出单元不同频率的输出和切换。具体地，本发明实施例可以通过主控制单元预设多种频率保持时间周期内的频率对应的编码，进一步根据预设规则对编码进行组合，并将组合后的编码信号发送至多频率输出单元。通过主控制单元的内置程序控制多频率输出单元的输出频率数值。进一步，多频率输出单元可以根据接收的编码信号输出对应频率数值的调制信号。在本发明实施例中，频率保持时间周期可以包括多个对应频率的单位周期。
在本发明实施例中，主控制单元还可以和多频率输出单元共同构成一个拓补结构。在该拓补结构中，主控制单元通过内置程序控制多频率输出单元频率的输出和切换。具体地，主控制单元可以根据照明设备自身所需配置的ID编码，设定编码组合，还可以根据用户需求或使用目的自定义编码组合。比如，可以根据用户需求为各频率设定不同阶段的持续的周期数，进一步结合各频率不同阶段持续的周期数，对编码进行组合。此外，在对编码进行组合时，还可以根据其他可行的方式进行操作，本实施例对此不做具体限定。
进一步，由多频率输出单元根据主控制单元的编码信号发出经过调制的任意形式的频率信号，如方波信号或其他形式的信号。在本实施例中，多频率输出单元可以根据主控制单元发送的编码信号调整自身的电阻元器件及电容元器件的数值，进一步调整多频率输出单元的时钟振荡器输出高/低电平的保持时间。在本发明实施例中，可以根据时钟振荡器输出高/低电平的保持时间控制时钟振荡器的振荡周期，进一步根据时钟振荡器的振荡周期输出对应频率的调制信号。
具体地，图3是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的多频率输出单元的工作电路图。如图3所示，多频率输出单元包括时钟振荡器U1，第一电阻元器件R1、第二电阻元器件R2，第一电容元器件C1、第二电容元器件C2、第三电容元器件C3，开关元器件S。此外，图3中，VCC表示电源电压，VO表示多频率输出单元的输出电压。在本实施例中，VCC处可以直接接入系统中独立的辅助电源提供的供电电压作为输入电压，还可以接入驱动电源中预先集成的辅助电源提供的供电电压作为输入电压。
在图3中，第一电阻元器件R1与第二电阻元器件R2顺次连接，开关元器件S的通断状态可以根据主控制单元的内部程序来控制，进一步，根据开关元器件S的通断状态控制多频率输出单元的频率切换。具体地，当开关元器件S由主控制单元的内部程序控制为打开状态时，多频率输出单元的输入电压可以通过第一电阻元器件R1、第二电阻元器件R2跨接在第一电容元器件C1两端，为第一电容元器件C1充电。此时，充电回路中的电容容量C为C1(第一电容元器件C1的电容值)，第一电容元器件C1两端的电压VC从0V开始向VCC上升，当其上升至2/3VCC时，多频率输出单元的输出电压VO由默认的高电平翻转为低电平。此时，打开时钟振荡器的引脚7，第一电容元器件C1通过第二电阻元器件R2、时钟振荡器的引脚7放电。放电过程中，当第一电容元器件C1两端的电压VC从2/3VCC下降至1/3VCC时，多频率输出单元的输出电压VO由低电平翻转为高电平，同时，时钟振荡器的引脚7截止，第一电容元器件C1重新进入充电过程，并循环上述充、放电过程。
此外，在本发明实施例中，还可以根据主控制单元的内部程序控制多频率输出单元中开关元器件S处于闭合状态。当开关元器件S处于闭合状态时，第二电容元器件C2加入电路中，此时充、放电回路中的电容容量C为C1+C2(第一电容元器件C1与第二电容元器件C2的电容值之和)。多频率输出单元的输入电压可以通过第一电阻元器件R1、第二电阻元器件R2跨接在第一电容元器件C1和第二电容元器件C2两端，为第一电容元器件C1和第二电容元器件C2充电。当充电完成后，还可以由第一电容元器件C1、第二电容元器件C2通过第二电阻元器件R2、时钟振荡器的引脚7放电。可见，本发明实施例可以通过主控制单元改变开关元器件S的通断，进而改变充放电回路中的电容容量，进而形成不同的充放电时间，从而控制多频率输出单元生成不同的输出频率。
具体地，在本发明实施例中，多频率输出单元可以按照以下方式调整时钟振荡器输出高/低电平的保持时间及时钟振荡器的振荡周期：时钟振荡器输出高电平保持时间T1：T1＝(R1+R2)Cln2；时钟振荡器输出低电平保持时间T2：T2＝R2Cln2；时钟振荡器的振荡周期T3：T3＝(R1+2R2)Cln2。其中，R1、R2分别为多频率输出单元中第一电阻元器件、第二电阻元器件在充放电回路中对应的电阻值，C为多频率输出单元充放电回路的电容值。
在本发明实施例中，图4是根据本发明一个实施例的多频率输出单元输入和输出信号波形图。如图4所示，VCC对应的波形图表示多频率输出单元的输入信号波形图，VO对应的波形图表示多频率输出单元经过主控制单元对信号频率进行调制后输出的调制信号波形图。在图4中，根据多频率输出单元输出信号波形图可以看出，本实施例的时钟振荡器输出高电平保持时间T1为t1，输出低电平保持时间T2为t2，时钟振荡器的振荡周期T3为t，即t1+t2。
在本实施例中，多频率输出单元在输出调制信号后，可以将该调制信号加载至第一发光单元，由第一发光单元接收驱动电源的供电，并根据多频率输出单元输出的调制信号调整自身的发光频率。进而由第一发光单元按照调整后的发光频率发光。第二发光单元可以根据驱动电源的驱动发出多种形式的调制光或非调制光，其可以根据用户需求或其他目的进行自定义设置。最终，第一发光单元和第二发光单元的光经过混合后发出，实现照明设备的信号发射功能。
此外，在本实施例中，驱动电源具有恒流特性，其内部拓补结构可以有多种，例如可以是BUCK(降压型)电路、BUCK-BOOST(升降压型)电路、BOOST(升压型)电路、还可以是FLYBACK(开关电源反激型)电路等。图5示出了根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的驱动电源采用的降压型拓补结构的参考示意图。图6示出了根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的驱动电源的升降压型拓补结构示意图。在实际操作中可以根据实际需求选取相应类型的驱动电源，本实施例对此不做具体限定。
本实施例的驱动电源外接市电或电池供电系统，驱动电源的输出电流和电压可以根据串联在一起的第一发光单元及第二发光单元的需求来进行调整。在一个可选的实施例中，当需要调整发光单元的亮度时，可以通过在驱动电源侧调整电流的输出赋值来进行调整。具体地，如图2的虚线所示，主控制单元发出调光命令后，驱动电源可以根据主控制单元的具体命令调整相应的恒流输出特性，进而达到调整发光单元发光亮度的目的。在一个可选的实施例中，可以由驱动电源按照主控制单元设定的不同时间输出不同电流的方式调整加载在发光单元上的电流大小，进一步实现对发光单元发光亮度的调整。
此外，本实施例的驱动电源可以是调光电源或非调光电源，在一个可选的实施例中，当驱动电源为带有PWM调制解调功能的调光电源时，驱动电源的输出信号可以根据PWM的频率和相应的占空比进行调整。一般来说，驱动电源的PWM的频率要大于200HZ，相应的占空比(a/t)可以在0-100％之间进行变动。在本实施例中，PWM信号的幅值也可以进行适当地调整。图7是根据本发明一个实施例的驱动电源PWM信号示意图。如图7所示，I代表PWM信号的幅值，T代表时间，I1代表PWM信号幅值的最高值，I0代表PWM信号幅值的最低值，a代表PWM信号幅值在最高值I1的持续时间，b代表PWM信号幅值在最低值I0的持续时间。在本发明实施例中，为了能够准确地检测到相应信号，可以将PWM信号的幅值变动范围(I1/I0)限定为5％以上。在本实施例中，将PWM信号的幅值变动范围限定在最大值100％，但不构成对本发明PWM信号的幅值变动范围数值的具体限定。
在本发明实施例中，第一发光单元、第二发光单元均是具有发光功能的光源，具体地可以是发光二极管LED、荧光灯或白炽灯等类型的光源。并且，本实施例的第一发光单元、第二发光单元均可以是一路单色光源，如白色LED光源，还可以是多路混合光源，如白色和彩色混合光源。第一发光单元与第二发光单元采用串联方式连接，但在第一发光单元内部或第二发光单元内部，均可以采用串联或并联多路发光单元的形式来满足实际照明应用的需求，如对光通量的需求。
本实施例中，为了使得第一发光单元发出的调制光能够被检测到，第一发光单元发光的强度和第二发光单元发光强度需要满足一定的同步比例标准。在一个优选的实施例中，当第一发光单元与第二发光单元发光颜色相同时，可以从光通量的角度来衡量，具体的，第一发光单元发光的光通量需大于第二发光单元的光通量的1％；当第一发光单元与第二发光单元发光颜色不同时，可以从色坐标的角度来衡量，具体的，第一发光单元发光的色坐标和第二发光单元的色坐标的差别变化范围需大于0.1％。最终，由照明设备将第一发光单元及第二发光单元的光进行混合后，输出最终的混合光。
由上述可知，本实施例的多频率输出单元具有频率切换和频率信号输出功能，当输出不同的频率数值的信号给第一发光单元后，第一发光单元接收驱动电源的供电，并根据多频率输出单元输出的频率调制信号调整自身的发光频率，使得第一发光单元按照调整后的发光频率发光，从而实现对发光单元的光信号调制。多频率输出单元的输出频率受到主控制单元的控制，主控制单元根据相应的频率编码组合，赋值给多频率输出单元，来控制多频率输出单元的各种频率输出，不同的输出频率对应不同的信号状态，最终实现不同频率的切换来达到信号的发生与传递。
此外，在一个可选的实施例中，带有发光调制功能的照明设备还可以在主控制单元侧额外添加其他外接单元，以丰富照明设备的功能。图8是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的另一个组成框图。如图8所示，外接单元7一端与主控制单元连接，另一端与辅助电源连接，接收辅助电源的供电并采集其本地数据，由主控制单元结合所采集的数据设定编码组合进而控制多频率输出单元的输出频率，进而使得照明设备可以结合外接单元采集的环境数据进行灯光的自动化调节。在本实施例中，外接单元可以是照度传感器、存在传感器、动静传感器等。比如，当外接单元可以是照度传感器时，本发明实施例可以通过照度传感器实现根据环境亮度自动调节灯光亮度的目的。
更多地，本发明实施例还提供了一种带有发光调制功能的照明系统，该照明系统由上述带有发光调制功能的照明设备及可见光接收设备组成。在该照明系统中，照明设备通过其主控制单元、多频率输出单元、驱动电源协同工作，使得照明设备中的发光单元按照设定的调制方案发出经过调制的可见光信号，或者还可以由发光单元直接根据驱动电源的驱动发出对应的可见光信号，进而由照明设备将各发光单元的光混合后发出。进一步，可见光接收设备采集该混合后的可见光信号，并按预设策略对可见光信号进行解码输出。在本实施例中，可见光接收设备按预设策略对可见光信号进行解码时，解码的预设策略需与编码的预设规则一一对应。比如，当主控制单元设定的编码组合是根据照明设备自身所需配置的ID编码来设定时，解码策略也应根据照明设备自身所需配置的ID编码进行设定，以实现信息的准确传递。
在本实施例中，可见光接收设备可以是光电感应器，当照明设备发出经过调制的可见光信号后，由光电感应器接收该信号，并按设定的规则进行解码。本实施例通过对频率进行编码的方式对信号进行编辑，进一步在可见光接收设备经解码操作，获取相应的信息，实现可见光通信。此外，可见光接收设备还可以是手机摄像头，由手机摄像头读取可见光信号，进而根据读取的信号，在手机端接收到对应的信息并进行信息编辑及展示。
下面以一个具体的实施例来详细阐述本发明的带有发光调制功能的照明设备。
具体地，在一个优选的实施例中，由额外添加的独立辅助电源(参见图2)为主控制单元及多频率输出单元供电。在主控制单元及多频率输出单元正常工作后，可以由主控制单元预先设定F1、F2两种不同的频率，并设定每种频率的保持时间周期均为Tf。并且，设定频率F1持续一个频率保持时间周期时，其对应的信号值编码为0；频率F1持续两个保持时间周期时，其对应的信号值编码为00。设定频率F2持续一个频率保持时间周期时，其对应的信号值编码为1，频率F2持续两个保持时间周期时，其对应的信号值编码为11，后续以此类推。在本发明实施例中，频率保持时间周期Tf可以由多个单位周期构成，且两种不同的频率F1、F2切换时的时间间隔为Tx。
在本发明实施例中，由主控制单元预先设定好上述频率保持时间周期内的频率对应的编码后，可以根据预设规则或用户自身需求对编码进行组合，并将组合后的编码信号发送至多频率输出单元。在本实施例中，根据用户需求设定频率F1首先持续一个频率保持时间周期，接着频率F2持续一个频率保持时间周期，然后频率F1再持续一个频率保持时间周期，最后，频率F2持续一个频率保持时间周期，由此，得到组合后的编码信号0101。以组合后的编码信号0101为例，当多频率输出单元接收到主控制单元发送的编码信号后，根据接收的编码信号输出对应频率的调制信号，并将该调制信号加载至第一发光单元。随后，由第一发光单元接收驱动电源的驱动，并根据多频率输出单元的调制信号调整自身的发光频率，进而按照调整后的发光频率发出光信号。
图9是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的第一发光单元输出的经过调制的信号示意图。图10是根据本发明一个实施例的带有发光调制功能的照明设备的第二发光单元输出的信号示意图。参见图10，本实施例的第二发光单元可以经过恒流驱动电源驱动发出任意形式的连续光，发光强度受供给电流的大小而进行相应的调整。另外，其也可以按照主控制单元的控制在不同时间输出不同的电流，进而达到对第二发光单元输出强度的控制。第一发光单元和第二发光单元发出的光进行混合后，照明设备输出最终的混合光。
图11是第一发光单元和第二发光单元分别发光后的混合光强度信号的示例，第一发光单元发出的调制光加载到第二发光单元经过恒流驱动发出的光后，形成了新的调制光，并带有在第一发光单元所加载的调制信号。这样，经过对光的探测及进行相应的解码后，照明设备上所承载的信息将被解读出来，最终实现照明设备上的信号编辑及信息传输功能。照明设备输出的混合光信号经解析设备解析后可以确定第一发光单元相应信号频率对应的编码，该信号与主控制单元设定的编码信号一致，进而实现信息的准确传递。在本例中，以手机摄像头为例，由手机摄像头读取该可见光信号，解析出对应的编码信号0101，该信号与主控制单元设定的编码信号一致，进一步在手机端接收对应的信息并进行内容链接，进而在手机端以多种信息类型进行显示，比如以文本、音频、视频的方式进行显示，进而实现信息的准确传递。当然，用户可以根据自身需求在主控制单元自定义设置不同的编码组合控制多频率输出单元的输出进而控制发光单元发出的光信号进行信息传递，本发明实施例对此不做具体限定。本发明通过两种发光单元共同发光，为信息传输的安全性进一步提供了保障。
此外，根据本发明的方法，还可以为固定位置的照明设备匹配相应的编号，进一步根据照明设备的编号进行编码，根据编码进行位置对应，进而实现室内定位功能等等。
本实施例的带有发光调制功能的照明设备、照明系统及电子设备可以达到如下有益效果：
本发明的照明设备通过在设备内部设定两种发光单元，一种发光单元(第一发光单元)可以经内部调制使其按照设计的调制方案输出不同频率的周期信号，以在其发光的同时携带特定信息。另一种发光单元(第二发光单元)作为发光补充光源，可以经驱动电源的驱动发出任何形式的调制光或非调制光，进一步照明设备将两发光单元的光混合发出，由特定的接收器接收并解析该混合光，获取混合光中携带的特定信息，进而实现信息的传输。具体地，在第一发光单元侧可以通过主控制单元内部设定的程序，对频率进行编码，控制多频率输出单元的频率输出及频率的自动切换，由第一发光单元根据多频率输出单元的调制信号发出经过调制的光信号。可见，本发明实施例通过对频率进行编码的方式，解决了现有技术中对光信号进行调制时造成的光品质降低，以致于出现人眼可以觉察的闪烁、颜色变化等问题。并且，本发明的编码方式简单，性价比高，易于在照明设备上实现。更多地，本方案通过在照明设备中加入发光补充单元，使得方案通用性强，能够广泛用于调光和非调光系统。此外，本发明实施例还可以将主控制单元和多频率输出单元构成的拓补结构模块化，将该拓补结构输出的调制信号加载到发光单元上，直接改造现有的照明设备，成本低且易于开发和推广。总体地，通过此系统方案，可以对发光单元进行控制，使其按照一定的调制方案输出不同的频率周期信号，最终发出经过调制的可见光信号，此信号经过相应的解码机制，能够在照明设备上实现信息传输的功能。此方案具有方案简单，易于实现，性价比高和通用性强等优点，为用户提供了方便，并为照明设备的发展做出了贡献。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的带有发光调制功能的照明设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (15)
1.一种带有发光调制功能的照明设备，其特征在于，包括依次相连的主控制单元、多频率输出单元、第一发光单元、第二发光单元，以及为所述第一发光单元、所述第二发光单元提供电信号的驱动电源，
所述主控制单元，预设至少两种频率保持时间周期内的频率对应的编码，根据预设规则对编码进行组合，并将组合后的编码信号发送至所述多频率输出单元；
所述多频率输出单元，配置为接收所述主控制单元发送的编码信号并根据所述编码信号输出对应频率的调制信号；
所述第一发光单元，接收所述驱动电源的电信号并根据所述多频率输出单元输出的调制信号调整所述第一发光单元的发光频率，并按照调整后的发光频率发出光信号；
所述第二发光单元，接收所述驱动电源的电信号并发出对应的光信号。
2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，还包括：
辅助电源，一端与所述主控制单元连接，另一端与所述多频率输出单元连接，为所述主控制单元及所述多频率输出单元提供电信号。
3.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述主控制单元根据预设规则对编码进行组合，包括：
所述主控制单元通过所述照明设备自身所需的ID编码，对预设的编码进行组合；和/或
所述主控制单元根据用户需求或使用目的为各频率设定不同阶段的持续周期数，结合各频率不同阶段持续的周期数，对预设的编码进行组合。
4.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述多频率输出单元，包括第一电阻元器件、第二电阻元器件、第一电容元器件、第二电容元器件、开关元器件及时钟振荡器，其中，所述第一电阻元器件、第二电阻元器件顺次连接，所述开关元器件设置在所述第一电容元器件及第二电容元器件之间；
当所述开关元器件断开时，所述多频率输出单元的输入电压通过所述第一电阻元器件、第二电阻元器件跨接在所述第一电容元器件两端，为所述第一电容元器件充电，且所述第一电容元器件通过所述第二电阻元器件放电；
当所述开关元器件连通时，所述多频率输出单元的输入电压通过所述第一电阻元器件、第二电阻元器件跨接在所述第一电容元器件、第二电容元器件两端，为所述第一电容元器件、第二电容元器件充电，且所述第一电容元器件、第二电容元器件通过所述第二电阻元器件放电，
所述多频率输出单元，还配置为：
根据所述主控制单元发送的编码信号调整所述多频率输出单元的第一电阻元器件、第二电阻元器件及第一电容元器件、第二电容元器件的数值，进一步调整所述多频率输出单元的时钟振荡器输出高/低电平的保持时间；
根据所述时钟振荡器输出高/低电平的保持时间控制所述时钟振荡器的振荡周期；
根据所述时钟振荡器的振荡周期输出对应频率的调制信号。
5.根据权利要求4所述的照明设备，其特征在于，所述多频率输出单元，还配置为按以下方式调整所述时钟振荡器输出高/低电平的保持时间及所述时钟振荡器的振荡周期：
T1＝(R1+R2)Cln2；
T2＝R2Cln2；
T3＝(R1+2R2)Cln2；
其中，T1为所述时钟振荡器输出高电平保持时间，T2为所述时钟振荡器输出低电平保持时间，T3为所述时钟振荡器的振荡周期，R1、R2分别为所述多频率输出单元中第一电阻元器件、第二电阻元器件在充放电回路中对应的电阻值，C为所述多频率输出单元充放电回路的电容值。
6.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述多频率输出单元，还配置为：
根据所述主控制单元的编码信号控制所述多频率输出单元中开关元器件的通断；
根据所述开关元器件的通断控制所述多频率输出单元的频率切换。
7.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述驱动电源，还配置为根据所述主控制单元的调光命令调整所述驱动电源的恒流输出特性，并按照调整后的输出电信号驱动所述第一发光单元与所述第二发光单元。
8.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述第一发光单元、所述第二发光单元包括：
发光二极管LED、白炽灯、荧光灯、激光光源，或其组合。
9.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述第一发光单元与所述第二发光单元的光源包括一路单色光源或多路混合光源。
10.根据权利要求8所述的照明设备，其特征在于，所述第一发光单元与所述第二发光单元的发光强度按以下标准进行配置：
当所述第一发光单元与所述第二发光单元发光颜色相同时，所述第一发光单元发光的光通量大于所述第二发光单元发光的光通量的1％；
当所述第一发光单元与所述第二发光单元发光颜色不同时，所述第一发光单元发光的色坐标与所述第二发光单元发光的色坐标的差别变化范围大于0.1％。
11.根据权利要求1-10任一项所述的照明设备，其特征在于，还包括：
外接单元，一端与所述主控制单元连接，另一端与辅助电源连接，接收所述辅助电源的供电并采集本地数据，由所述主控制单元结合所述采集的数据设定编码组合控制所述多频率输出单元的输出频率。
12.根据权利要求11所述的照明设备，其特征在于，所述外接单元包括以下至少之一：
照度传感器、存在传感器、动静传感器。
13.一种带有发光调制功能的照明系统，包括权利要求1-12任一项所述的照明设备及可见光接收设备，
所述照明设备按照设定的调制方案发出经过调制的可见光信号；
所述可见光接收设备采集所述可见光信号并按照预设策略对所述可见光信号进行解码输出。
14.根据权利要求13所述的照明系统，其特征在于，所述可见光接收设备包括以下至少之一：
光电感应器、手机摄像头。
15.一种电子设备，包括：
处理器；以及
被设置成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行根据权利要求1-14中任一项所述的照明设备中主控制单元的编码操作。
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| CN108363052A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-08-03 | 广东工业大学 | 一种基于可见光通信的室内定位系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107835552B (zh) | 2024-03-05 |
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