CN111372348B - 一种具有紫外杀菌功能的led灯及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有紫外杀菌功能的LED灯，包括紫外杀菌LED灯、入口检测装置、人机交互终端和云服务器，其中，紫外杀菌LED灯与入口检测装置通过蓝牙Mesh组网连接，紫外杀菌LED灯与人机交互终端通过蓝牙GATT的方式连接，人机交互终端通过移动网络或者WiFi与云服务器连接；本发明还公开了一种具有紫外杀菌功能的LED灯的实现方法。本发明支持入口检测装置以及紫外杀菌LED灯人体感应电路双重联动控制，及时关闭紫外LED光源，同时检测到有人进入在紫外杀菌作业区域时，可通过照明LED的闪烁提示，多重防护防止紫外光线对人体的损害；本发明加入蓝牙模块，实现远程控制、感应控制以及定时控制等智能控制模式，进一步降低使用门槛。
Description
技术领域
本发明属于紫外杀菌及照明LED技术领域，具体涉及一种具有紫外杀菌功能的LED灯及其实现方法。
背景技术
LED由于高效节能的特点，已经在照明领域得到了广泛应用。在空气杀菌领域，目前主要还是使用传统的低压钠灯或者汞灯，产生紫外波长的光线，实现杀菌。由于紫外杀菌灯应用比较专业，并且人体或者物体在紫外光源的照射下会造成危害或者损伤。虽然紫外杀菌灯是一种简单有效的方案，但一直无法在民用领域得到推广应用。在实际应用中，紫外杀菌灯面临以下问题：
1、传统的低压钠灯或者汞灯采用的是灯丝加热产生紫外光的方式，寿命短，并且损坏的灯不经过专业处理会对环境造成破坏；
2、紫外线会对人体会物体造成损伤，人体暴露在紫外光线下会灼伤皮肤及眼睛，长期照射紫外光源会加剧物体的老化速度；
3、由于紫外光是不可见光，人们无法判断灯是否好坏或者是否处于杀菌作业中，容易造成误伤事件；
4、杀菌灯应用专业，控制复杂，安装受限等因素，不便推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有紫外杀菌功能的LED灯，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供的一种具有紫外杀菌功能的LED灯，具有实现远程控制、感应控制、定时控制等智能控制模式，，进一步降低使用门槛的特点。
本发明另一目的在于提供一种具有紫外杀菌功能的LED灯的实现方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有紫外杀菌功能的LED灯，包括紫外杀菌LED灯、入口检测装置、人机交互终端和云服务器，其中，紫外杀菌LED灯与入口检测装置通过蓝牙Mesh组网连接，紫外杀菌LED灯与人机交互终端通过蓝牙GATT的方式连接，人机交互终端通过移动网络或者WiFi与云服务器连接。
在本发明中进一步地，紫外杀菌LED灯包括AC/DC电路、DC降压电路和蓝牙模块A，其中，AC/DC电路与DC降压电路连接，DC降压电路输出两路降压后的DC电源，其中一路与蓝牙模块A的VCC引脚连接，另外一路分别与紫外DC/DC调光电路和照明DC/DC调光电路的电源输入端连接。
在本发明中进一步地，蓝牙模块A的GPIO1引脚与感应电路连接。
在本发明中进一步地，蓝牙模块A的IIC引脚与授时电路连接，授时电路包括RTC时钟电路。
在本发明中进一步地，蓝牙模块A的PWM1引脚与紫外DC/DC调光电路的调光控制输入脚连接，蓝牙模块A的PWM2引脚与照明DC/DC调光电路调光控制输入脚连接。
在本发明中进一步地，紫外DC/DC调光电路输出与紫外LED光源连接，照明DC/DC调光电路与照明LED光源连接。
在本发明中进一步地，入口检测装置包括蓝牙模块B，蓝牙模块B的VCC引脚与电池BT1的正极连接，蓝牙模块B的GPIO1引脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与发光二极管D1连接，蓝牙模块B的GPIO2引脚与按键RESET1的一个引脚连接，蓝牙模块B的GPIO3引脚与干簧管S1的一个引脚连接，蓝牙模块B的GND引脚、发光二极管D1的另一端、按键RESET1的另一个引脚和干簧管S1的另一个引脚均与电池BT1的负极连接。
在本发明中进一步地，蓝牙模块A和蓝牙模块B的RF引脚上分别连接有天线，蓝牙模块A和蓝牙模块B通过Mesh组网连接。
在本发明中进一步地，所述的具有紫外杀菌功能的LED灯的实现方法，包括以下步骤：
(一)、人机交互终端采用手机APP作为配网交互，手机APP发送扫描设备信号后，在接收范围内所有的未入网的紫外杀菌LED灯1-灯n，入口检测装置1-n都会回复设备信息，手机APP接收到设备信息后进入设备准入鉴权机制，排除不符合入网的其他蓝牙设备，符合入网的设备与手机APP建立蓝牙GATT连接，并逐一进行秘钥鉴权，秘钥鉴权通过后，手机APP授权入网设备地址，通过设备地址对入网的紫外杀菌LED灯及入口检测装置进行组网配置及控制；
(二)、通过手机APP分别将紫外杀菌LED灯和入口检测装置加入无线控制网络中，设备入网后，手机APP授予入网设备地址，并保存至蓝牙模块A和蓝牙模块B的Flash中，通过手机APP的授予设备地址，实现对紫外杀菌LED灯的控制以及与入口检测装置的联动设置，组网信息同时上传至云服务器中保存，实现多用户控制权限共享；
(三)、调光控制：紫外DC/DC调光电路实现对紫外DC/DC调光电路的电流输出控制，从而控制紫外LED光源的亮度，照明DC/DC调光电路实现对照明DC/DC调光电路的电流输出控制，从而控制照明LED光源的亮度；
(四)、联动控制：入口检测装置的干簧管S1检测人体或者物体是否进入房间，将检测信号以无线的方式传送给紫外杀菌LED灯以及人机交互终端，蓝牙模块A通过GPIO1引脚检测感应电路的电平，实现对房间内人体或者物体移动的感应，通过人机交互终端提供的界面配置紫外杀菌LED灯工作模式；
(五)、定时控制：紫外杀菌LED灯上电时会通过蓝牙模块A从云服务器端同步时钟，并通过与蓝牙模块A的IIC引脚通信校正RTC时钟电路，实现日期、时钟的同步授时功能，通过手机APP界面设置定时紫外杀菌或者定时照明调光控制。
在本发明中进一步地，所述的具有紫外杀菌功能的LED灯的实现方法，紫外杀菌LED灯包括AC/DC电路、DC降压电路和蓝牙模块A，其中，AC/DC电路与DC降压电路连接，DC降压电路输出两路降压后的DC电源，其中一路与蓝牙模块A的VCC引脚连接，另外一路分别与紫外DC/DC调光电路和照明DC/DC调光电路的电源输入端连接，蓝牙模块A的GPIO1引脚与感应电路连接，蓝牙模块A的IIC引脚与授时电路连接，授时电路包括RTC时钟电路，蓝牙模块A的PWM1引脚与紫外DC/DC调光电路的调光控制输入脚连接，蓝牙模块A的PWM2引脚与照明DC/DC调光电路调光控制输入脚连接，紫外DC/DC调光电路输出与紫外LED光源连接，照明DC/DC调光电路与照明LED光源连接，入口检测装置包括蓝牙模块B，蓝牙模块B的VCC引脚与电池BT1的正极连接，蓝牙模块B的GPIO1引脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与发光二极管D1连接，蓝牙模块B的GPIO2引脚与按键RESET1的一个引脚连接，蓝牙模块B的GPIO3引脚与干簧管S1的一个引脚连接，蓝牙模块B的GND引脚、发光二极管D1的另一端、按键RESET1的另一个引脚和干簧管S1的另一个引脚均与电池BT1的负极连接，蓝牙模块A和蓝牙模块B的RF引脚上分别连接有天线，蓝牙模块A和蓝牙模块B通过Mesh组网连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在照明LED灯具中加入了紫外LED光源及控制电路，实现了单个灯具兼容照明以及紫外杀菌功能；
2、本发明采用了紫外UVC波长的LED光源，杀菌效率更高；
3、本发明支持入口检测装置以及紫外杀菌LED灯人体感应电路双重联动控制，及时关闭紫外LED光源，同时检测到有人进入在紫外杀菌作业区域时，可通过照明LED的闪烁提示，多重防护防止紫外光线对人体的损害；
4、本发明加入蓝牙模块，实现远程控制、感应控制以及定时控制等智能控制模式，进一步降低使用门槛。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明紫外杀菌LED灯原理框图；
图3为本发明入口检测装置原理图；
图4为本发明的设备入网流程图；
图5为本发明紫外杀菌作业联动流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-5，本发明提供以下技术方案：一种具有紫外杀菌功能的LED灯，包括紫外杀菌LED灯、入口检测装置、人机交互终端和云服务器，其中，紫外杀菌LED灯与入口检测装置通过蓝牙Mesh组网连接，紫外杀菌LED灯与人机交互终端通过蓝牙GATT的方式连接，接入Mesh组网控制，人机交互终端通过移动网络或者WiFi与云服务器连接，实现配置信息保存、远程控制以及权限共享功能。
进一步地，紫外杀菌LED灯包括AC/DC电路、DC降压电路和蓝牙模块A，其中，AC/DC电路与DC降压电路连接，DC降压电路输出两路降压后的DC电源，其中一路与蓝牙模块A的VCC引脚连接，另外一路分别与紫外DC/DC调光电路和照明DC/DC调光电路的电源输入端连接。
通过采用上述技术方案，通过DC降压电路对AC/DC电路进行降压。
进一步地，蓝牙模块A的GPIO1引脚与感应电路连接。
通过采用上述技术方案，蓝牙模块A通过GPIO1引脚检测感应电路的电平，感应电路可以感知房间内人体或者物体移动，确保只有在无人状态才能打开紫外杀菌作业，同时，也可以通过人机交互终端提供的APP界面，实现感应照明的功能。
进一步地，蓝牙模块A的IIC引脚与授时电路连接，授时电路包括RTC时钟电路。
通过采用上述技术方案，实现计时及定时功能，通过人机交互终端提供的APP界面，可设置定时紫外杀菌或者定时照明调光控制；
紫外杀菌LED灯上电时会通过蓝牙模块A从云服务器端同步时钟，并通过和蓝牙模块A的IIC引脚通信校正RTC时钟电路，实现日期、时钟的同步授时功能。
进一步地，蓝牙模块A的PWM1引脚与紫外DC/DC调光电路的调光控制输入脚连接，蓝牙模块A的PWM2引脚与照明DC/DC调光电路调光控制输入脚连接。
通过采用上述技术方案，实现对紫外DC/DC调光电路和照明DC/DC调光电路的电流输出控制。
进一步地，紫外DC/DC调光电路输出与紫外LED光源连接，照明DC/DC调光电路与照明LED光源连接。
通过采用上述技术方案，实现控制紫外LED光源和照明LED光源的亮度。
本实施例中蓝牙模块A采用深圳晶讯的8250-18蓝牙模块；授时电路采用MAXIM的DS3232为核心的RTC时钟电路；感应电路采用深圳易探的ED159微波模块；紫外DC/DC调光及照明DC/DC调光驱动电路使用SincereTek的QW2032恒流驱动芯片为核心的调光电路；紫外LED光源使用光宝U35GM系列的紫外UVC波长的LED光源。
进一步地，入口检测装置包括蓝牙模块B，蓝牙模块B的VCC引脚与电池BT1的正极连接，蓝牙模块B的GPIO1引脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与发光二极管D1连接，蓝牙模块B的GPIO2引脚与按键RESET1的一个引脚连接，蓝牙模块B的GPIO3引脚与干簧管S1的一个引脚连接，蓝牙模块B的GND引脚、发光二极管D1的另一端、按键RESET1的另一个引脚和干簧管S1的另一个引脚均与电池BT1的负极连接。
通过采用上述技术方案，电池BT1为蓝牙模块B提供电源，发光二极管D1用于指示入口检测装置配网及检测状态指示；按键RESET1用于入口检测装置重置及唤醒；入口检测装置布置在房门位置，其中干簧管S1与磁铁分别安装在房门边缘及门框位置，当磁铁靠近干簧管S1时，干簧管S1内部的开关触点闭合，反之开关触点断开，用于检测人体或者物体是否进入房间。
本实施例中蓝牙模块B采用深圳晶讯的8250-18蓝牙模块；干簧管S1使用OKI公司生产的ORD324干簧管；电池BT1使用CR2032型纽扣电池，磁铁使用条形的永磁磁钢。
进一步地，蓝牙模块A和蓝牙模块B的RF引脚上分别连接有天线，蓝牙模块A和蓝牙模块B通过Mesh组网连接。
通过采用上述技术方案，实现蓝牙通信功能。
进一步地，本发明所述的具有紫外杀菌功能的LED灯的实现方法，包括以下步骤：
(一)、人机交互终端采用手机APP作为配网交互，手机APP发送扫描设备信号后，在接收范围内所有的未入网的紫外杀菌LED灯1-灯n，入口检测装置1-n都会回复设备信息，手机APP接收到设备信息后会进入设备准入鉴权机制，排除不符合入网的其他蓝牙设备，符合入网的设备与手机APP建立蓝牙GATT连接，并逐一进行秘钥鉴权，秘钥鉴权通过后，手机APP授权入网设备地址，通过设备地址对入网的紫外杀菌LED灯及入口检测装置进行组网配置及控制；
(二)、通过手机APP分别将紫外杀菌LED灯和入口检测装置加入无线控制网络中，设备入网后，手机APP授予入网设备地址，并保存至蓝牙模块A和蓝牙模块B的Flash中，通过手机APP的授予设备地址，实现对紫外杀菌LED灯的控制以及与入口检测装置的联动设置，组网信息同时上传至云服务器中保存，实现多用户控制权限共享；
(三)、调光控制：紫外DC/DC调光电路实现对紫外DC/DC调光电路的电流输出控制，从而控制紫外LED光源的亮度，照明DC/DC调光电路实现对照明DC/DC调光电路的电流输出控制，从而控制照明LED光源的亮度；
(四)、联动控制：入口检测装置的干簧管S1检测人体或者物体是否进入房间，将检测信号以无线的方式传送给紫外杀菌LED灯以及人机交互终端，蓝牙模块A通过GPIO1引脚检测感应电路的电平，实现对房间内人体或者物体移动的感应，通过人机交互终端提供的界面配置紫外杀菌LED灯工作模式；如感应照明、紫外杀菌模式等，如图5所示，当用户通过手机APP启动紫外杀菌后，入口检测装置启动，如果有人员进入则通过照明灯光闪烁的形式提示用户退出杀菌区域；同时紫外杀菌LED灯内部的感应电路开始工作，如发现有人员进入房间，则停止紫外杀菌作业，防止紫外光损伤人体。
(五)、定时控制：紫外杀菌LED灯上电时会通过蓝牙模块A从云服务器端同步时钟，并通过与蓝牙模块A的IIC引脚通信校正RTC时钟电路，实现日期、时钟的同步授时功能，通过手机APP界面设置定时紫外杀菌或者定时照明调光控制。
综上所述，本发明在照明LED灯具中加入了紫外LED光源及控制电路，实现了单个灯具兼容照明以及紫外杀菌功能；本发明采用了紫外UVC波长的LED光源，杀菌效率更高；本发明支持入口检测装置以及紫外杀菌LED灯人体感应电路双重联动控制，及时关闭紫外LED光源，同时检测到有人进入在紫外杀菌作业区域时，可通过照明LED的闪烁提示，多重防护防止紫外光线对人体的损害；本发明加入蓝牙模块，实现远程控制、感应控制以及定时控制等智能控制模式，进一步降低使用门槛。
按照上述方法，经验证在教室环境布置9盏具有紫外杀菌功能的LED灯，平时通过设定调光状态或者场景满足正常的照明需求，实现在上课模式达到稳定的桌面500Lux稳定的照度。通过手机APP设定在无人状态下开启紫外杀菌功能，实测紫外光强32600μW/cm2。杀菌作业0.5小时即可完成对整个教室的杀菌作业。在杀菌过程中，通过有入口检测装置能及时感应到人员进入，关闭紫外杀菌作业，并通过照明灯具发出闪烁提示处于杀菌作业，达到防止人员误入紫外杀菌区域造成的损伤。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种具有紫外杀菌功能的LED灯，其特征在于：包括紫外杀菌LED灯、入口检测装置、人机交互终端和云服务器，其中，紫外杀菌LED灯与入口检测装置通过蓝牙Mesh组网连接，紫外杀菌LED灯与人机交互终端通过蓝牙GATT的方式连接，人机交互终端通过移动网络或者WiFi与云服务器连接；
蓝牙模块A的GPIO1引脚与感应电路连接；入口检测装置包括蓝牙模块B，蓝牙模块B的VCC引脚与电池BT1的正极连接，蓝牙模块B的GPIO1引脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与发光二极管D1连接，蓝牙模块B的GPIO2引脚与按键RESET1的一个引脚连接，蓝牙模块B的GPIO3引脚与干簧管S1的一个引脚连接，蓝牙模块B的GND引脚、发光二极管D1的另一端、按键RESET1的另一个引脚和干簧管S1的另一个引脚均与电池BT1的负极连接；
紫外杀菌LED灯包括AC/DC电路、DC降压电路和蓝牙模块A，其中，AC/DC电路与DC降压电路连接，DC降压电路输出两路降压后的DC电源，其中一路与蓝牙模块A的VCC引脚连接，另外一路分别与紫外DC/DC调光电路和照明DC/DC调光电路的电源输入端连接；
上述LED灯的实现方法，包括以下步骤：
(一)、人机交互终端采用手机APP作为配网交互，手机APP发送扫描设备信号后，在接收范围内所有的未入网的紫外杀菌LED灯1-灯n，入口检测装置1-n都会回复设备信息，手机APP接收到设备信息后进入设备准入鉴权机制，排除不符合入网的其他蓝牙设备，符合入网的设备与手机APP建立蓝牙GATT连接，并逐一进行秘钥鉴权，秘钥鉴权通过后，手机APP授权入网设备地址，通过设备地址对入网的紫外杀菌LED灯及入口检测装置进行组网配置及控制；
(二)、通过手机APP分别将紫外杀菌LED灯和入口检测装置加入无线控制网络中，设备入网后，手机APP授予入网设备地址，并保存至蓝牙模块A和蓝牙模块B的Flash中，通过手机APP的授予设备地址，实现对紫外杀菌LED灯的控制以及与入口检测装置的联动设置，组网信息同时上传至云服务器中保存，实现多用户控制权限共享；
(三)、调光控制：紫外DC/DC调光电路实现对紫外DC/DC调光电路的电流输出控制，从而控制紫外LED光源的亮度，照明DC/DC调光电路实现对照明DC/DC调光电路的电流输出控制，从而控制照明LED光源的亮度；
(四)、联动控制：入口检测装置的干簧管S1检测人体或者物体是否进入房间，将检测信号以无线的方式传送给紫外杀菌LED灯以及人机交互终端，蓝牙模块A通过GPIO1引脚检测感应电路的电平，实现对房间内人体或者物体移动的感应，通过人机交互终端提供的界面配置紫外杀菌LED灯工作模式；
(五)、定时控制：紫外杀菌LED灯上电时会通过蓝牙模块A从云服务器端同步时钟，并通过与蓝牙模块A的IIC引脚通信校正RTC时钟电路，实现日期、时钟的同步授时功能，通过手机APP界面设置定时紫外杀菌或者定时照明调光控制。
2.根据权利要求1所述的一种具有紫外杀菌功能的LED灯，其特征在于：蓝牙模块A的IIC引脚与授时电路连接，授时电路包括RTC时钟电路。
3.根据权利要求1所述的一种具有紫外杀菌功能的LED灯，其特征在于：蓝牙模块A的PWM1引脚与紫外DC/DC调光电路的调光控制输入脚连接，蓝牙模块A的PWM2引脚与照明DC/DC调光电路调光控制输入脚连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有紫外杀菌功能的LED灯，其特征在于：紫外DC/DC调光电路输出与紫外LED光源连接，照明DC/DC调光电路与照明LED光源连接。
5.根据权利要求1所述的一种具有紫外杀菌功能的LED灯，其特征在于：蓝牙模块A和蓝牙模块B的RF引脚上分别连接有天线，蓝牙模块A和蓝牙模块B通过Mesh组网连接。
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