CN204948076U - 一种基于可见光双向通信的led灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于可见光双向通信的LED灯，其至少包括：灯头和与所述灯头连接的灯座，所述灯头和灯座内部均设有容纳空腔；所述灯座的容纳空腔中设有电源模块、电力载波模块和以太网速率转换模块一，所述电力载波模块和以太网速率转换模块一分别与所述电源模块连接；所述灯头的容纳空腔中设有：上传信号接收调制模块、下传信号发射调制模块和LED光源模组。置于灯内部的LED光源模组发出的光信号为可见光，可见光不会产生辐射干扰，对人体没有伤害，并且光信号的传输范围为LED光源照射范围，超出照射范围的地方没有光信号，对LED光源照射范围进行遮挡，通信的私密性和安全性得到了保证。

Description

一种基于可见光双向通信的LED灯

技术领域

本实用新型属于可见光通信领域，具体涉及一种基于可见光双向通信的LED灯。

背景技术

可见光通信可利用的带宽、安全性和私密性极高，无电磁干扰，也不需频段许可授权，就能以低成本实现高带宽且高速率地进行无通信的接入；同时也有很好的空间复用性，大面积地拓展网络覆盖面，也是对射频技术进行很好的补充，完全可以满足下一代新型多媒体通信的要求，正是这种历史背景促成可见光通信技术的产生与发展。

目前的可见光通信装置主要集中于可见光通信发送装置，或者可见光通信接收装置，收发一体的可将光双向通信设备较少。很多可见光通信装置甚至需要精确的准直才能达到通信的目的，很大程度上不能作为灯具使用。尤其是具有双向通信功能的LED灯，在现在的技术中，受以太网接入方式的限制，可见光通信LED灯要实现通信功能，需要在灯具上接入一根网线，不方便使用。因此，现在需要一种具有可见光双向通信功能的LED灯，应该具有以下优点：使用方便，无需连接网线即可上网；满足作为灯具的使用要求；无辐射干扰，不产生电磁辐射，不会对电磁辐射敏感的精密设备、仪器产生干扰，绿色安全。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于可见光双向通信的LED灯，置于灯内部的LED光源模组发出的光信号为可见光，可见光不会产生辐射干扰，对人体没有伤害，并且光信号的传输范围为LED光源照射范围，超出照射范围的地方没有光信号，对LED光源照射范围进行遮挡，通信的私密性和安全性得到了保证。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于可见光双向通信的LED灯，其至少包括：灯头和与所述灯头连接的灯座，所述灯头和灯座内部均设有容纳空腔；

所述灯座的容纳空腔中设有电源模块、电力载波模块和以太网速率转换模块一，所述电力载波模块和以太网速率转换模块一分别与所述电源模块连接；

所述灯头的容纳空腔中设有：上传信号接收调制模块、下传信号发射调制模块和LED光源模组，

所述上传信号接收调制模块与所述电源模块连接，所述上传信号接收调制模块与所述以太网速率转换模块一连接；

所述下传信号发射调制模块与所述电源模块连接，所述下传信号发射调制模块与所述以太网速率转换模块一连接，所述下传信号发射调制模块与所述LED光源模组连接；

所述LED光源模组分别与所述电源模块和下传信号发射调制模块连接。

在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，还包括与所述LED灯配合的上网装置，所述上网装置包括：外壳和设置在所述外壳内部的上网模组，所述上网模组包括：上传信号发射调制模块、下传信号接收调制模块和以太网速率转换模块二，所述上传信号发射调制模块和下传信号接收调制模块分别与所述以太网速率转换模块二连接。

在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，所述外壳能够与移动终端的连接口连接，所述移动终端的连接口包括以下中的一种或几种：USB接口、PCI接口、LPT接口、PCMCIA接口、IEEE1394接口、miniUSB接口、microUSB接口。

在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，所述上传信号接收调制模块包括：

光探测器，所述光探测器包括非可见光探测器或者可见光探测器，所述光探测器包括以下中的一种或几种：PIN管、PIN管的阵列、APD管、APD管的阵列、schottky管、schottky管的阵列、MSM型器件、MSM型器件的阵列，所述光探测器上设置有增强入射光和信号强度的透镜；

用于将所述光探测器输出的电信号进行放大的放大电路一；

用于对所述放大电路一处理的信号进行滤波处理的滤波电路一。

在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，所述下传信号接收调制模块包括：

可见光探测器，所述可见光探测器包括以下中的一种或几种：PIN管、PIN管的阵列、APD管、APD管的阵列、schottky管、schottky管的阵列、MSM型器件、MSM型器件的阵列，所述可见光探测器上设置有增强入射光和信号强度的透镜；

用于将可见光探测器输出的电信号进行放大的放大电路二；

用于对所述放大电路二处理的信号进行滤波处理的滤波电路二。

在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，所述LED光源模组包括可见光LED和红外LED，所述可见光LED为LED蓝光芯片外敷黄色荧光粉或者LED蓝光芯片与红光芯片和绿光芯片的封装结构。

在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，组成所述LED光源模组的LED形式包括：单颗或者多颗LED颗粒，LED集成封装结构。

在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，还包括支撑体，所述支撑体连接所述灯头和灯座。

在本实用新型的一个较佳实施例中，进一步包括，所述LED灯的类型包括：LED台灯，LED筒灯，LED射灯，LED吸顶灯，或LED日光灯。

本实用新型的有益效果是:

其一、本实用新型LED灯具首先是一个可以满足所有灯具照明需求的灯具；无需网线，就可以通过灯具收发的光进行宽带通信，或者网络通信。

其二、本实用新型LED光源模组发出的光信号为可见光，可见光不会产生辐射干扰，对人体没有伤害；没有辐射干扰不会对电磁辐射敏感的设备仪器产生干扰，是一种不产生电磁辐射的安全绿色照明。

其三、光信号传输的范围为LED光源装置照射范围，超出照射范围的地方没有光信号，可以对LED光源照射范围进行遮挡，保证通信的私密性和安全性。

其四、在本实用新型的装置中，以太网信号通过电力载波模块调制到电力线上，LED灯接入后，将电力线上的以太网信号解调出来，这种以太网接入方式，不需要在使用LED灯时，接一根网线到LED灯上面，使用方便。

其五、本实用新型的灯利用可见光进行通信，其本身只是将数据编码处理，通过普通的可见光传输，其实现过程不会对人和电器设备产生电磁干扰；LED发出的光的频段不需频段许可授权，因此，能以低成本实现高带宽且高速率地无线通信；同时也有很好的空间复用性，可以大面积地拓展网络覆盖面，也是对射频技术进行很好的补充，可以满足新型多媒体通信的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本实用新型LED灯的原理图。

图2本实用新型与图1中LED灯配合的上网装置的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例中公开了一种基于可见光双向通信的LED灯，LED灯的外形至少包括：灯头和与上述灯头连接的灯座，上述灯头和灯座内部均设有容纳空腔；也可以用支撑体连接灯头和灯座，灯的外形在本实施例中不作限制，可以是现在常见的任何形式的LED灯。

如图1中所示，具有可见光双向通信功能的LED灯的内部结构主要包括：电源模块11、电力载波模块12、以太网速率转换模块一13、上传信号接收调制模块15、下传信号发射调制模块14和LED光源模组16。

其中，在灯座的容纳空腔中设有电源模块11、电力载波模块12和以太网速率转换模块一13，电力载波模块12和以太网速率转换模块一13分别与电源模块11连接。

灯头的容纳空腔中设有：上传信号接收调制模块15、下传信号发射调制模块14和LED光源模组16，上传信号接收调制模块15与电源模块11连接，上传信号接收调制模块15与以太网速率转换模块一13连接；下传信号发射调制模块14与电源模块11连接，下传信号发射调制模块14与以太网速率转换模块一13连接，下传信号发射调制模块14与LED光源模组16连接；LED光源模组16分别与电源模块11和下传信号发射调制模块14连接。

在实际应用中，为了实现双向上网功能，还包括与上述LED灯配合的上网装置，如图2所示，上述上网装置包括：外壳2和设置在上述外壳2内部的上网模组，上述上网模组包括：上传信号发射调制模块21、下传信号接收调制模块22和以太网速率转换模块二23，上述上传信号发射调制模块21和下传信号接收调制模块22分别与上述以太网速率转换模块二23连接。

在本实施例中，上述外壳2能够与移动终端的连接口连接，外壳2通过接口电路24与移动终端的连接口连接，上述移动终端的连接口可以是：USB接口、PCI接口、LPT接口、PCMCIA接口、IEEE1394接口、miniUSB接口、microUSB接口。

具体的，上述上传信号接收调制模块包括：光探测器，用于将上述光探测器输出的电信号进行放大的放大电路一，用于对上述放大电路一处理的信号进行滤波处理的滤波电路一。

上述光探测器可以是非可见光探测器或者可见光探测器，上述光探测器可以是：PIN管、PIN管的阵列、APD管、APD管的阵列、schottky管、schottky管的阵列、MSM型器件、MSM型器件的阵列，在上述光探测器上设置有增强入射光和信号强度的透镜。

上述下传信号接收调制模块包括：可见光探测器，用于将可见光探测器输出的电信号进行放大的放大电路二，用于对上述放大电路二处理的信号进行滤波处理的滤波电路二，并且上述可见光探测器上设置有增强入射光和信号强度的透镜。

上述可见光探测器可以是：PIN管、PIN管的阵列、APD管、APD管的阵列、schottky管、schottky管的阵列、MSM型器件、MSM型器件的阵列，上述可见光探测器上设置有增强入射光和信号强度的透镜。

上述透镜可以选择凸透镜。

上述LED光源模组包括可见光LED和红外LED，上述可见光LED为LED蓝光芯片外敷黄色荧光粉或者LED蓝光芯片与红光芯片和绿光芯片的封装结构。

组成上述LED光源模组的LED形式包括：单颗或者多颗LED颗粒，LED集成封装结构。

实施例2

本实施例中公开以实施例1公开的LED灯和上网装置组成的可见光通信系统，包括实施例1中具有可见光通信功能的LED灯、上网装置以及终端设备，终端设备与具有可见光通信功能的LED灯通过可见光通信连接。终端设备可以是具有光感应功能的手机、平板电脑、电脑、便携电脑等无线通信设备。

本实施例的可见光通信系统，通过LED光源模组16利用可见光传输信息及数据，通过电源模块11、上网装置和光源模组三者的结合，实现无线路由器的传输方式。在本实施例的信息传输中，可以将最基本的信号设置为‘1’和‘0’，具体的，可以将灯光打开状态设定为‘1’，灯光关闭状态设定为‘0’，那么通过灯光的开关就可以实现信号的传输，利用光源模组发出人眼无法分辨的高速明暗闪烁的信号来传递信息。光源模组每秒可闪烁数百万次，其二进制数据被快速编码成灯光信号进行传输，通过光敏传感器接收信号。

上网装置可用有线的方式接入网络，LED灯的光覆盖区域内的所有设备都能够接收可见光通信的信号。本实施例的可见光通信系统，只要在灯的照明的范围内则可实现持续且高速的数据传输，可达到每秒数十兆甚至数百兆的速率，其光谱比无线电频谱宽。

利用可见光进行通信，其本身只是将数据编码处理，通过普通的可见光传输，其实现过程不会对人和电器设备产生电磁干扰。LED发出的光的频段不需频段许可授权，因此，能以低成本实现高带宽且高速率地无线通信。同时也有很好的空间复用性，可以大面积地拓展网络覆盖面，也是对射频技术进行很好的补充，可以满足新型多媒体通信的要求。

本实施例中涉及的可见光双向通信系统具体的双向通信过程为：在上述LED光源装置一端，通过上述电力载波模块将电力线上的以太网信号解调到上述以太网速率转换模块一上，上述以太网速率转换模块一对以太网信号进行编码，编码后传输给上述下传信号发射调制模块，上述下传信号发射调制模块将以太网信号调制到上述可见光LED上，此时上述可见光LED发出的光信号带有通信功能；在上述可见光通信上网装置端，上述下传信号接收调制模块接收到光信号后进行解调，解调后的带有编码的以太网信号传输给上述以太网速率转换模块二进行解码，解码后得到以太网信号完成以太网信号的下传链路；上述以太网速率转换模块二将以太网上传信号进行编码后，经过上述上传信号发射调制模块调制到上述红外LED上，上述红外LED向外发射带有通信功能的光信号，在上述LED光源装置一端的上传信号接收调制模块接收到上传信号并且进行解调，解调后带有编码的光信号经过上述以太网速率转换模块一解码后得到以太网上传信号，上述电力载波模块将上述以太网上传信号调制到电力线上进行传输。

在本实用新型中的LED灯可以是LED台灯，LED筒灯，LED射灯，LED吸顶灯，或LED日光灯，但是不限于以上种类，这里不作限制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于可见光双向通信的LED灯，其至少包括：灯头和与所述灯头连接的灯座，所述灯头和灯座内部均设有容纳空腔；其特征在于：

所述灯座的容纳空腔中设有电源模块、电力载波模块和以太网速率转换模块一，所述电力载波模块和以太网速率转换模块一分别与所述电源模块连接；

所述灯头的容纳空腔中设有：上传信号接收调制模块、下传信号发射调制模块和LED光源模组，

所述上传信号接收调制模块与所述电源模块连接，所述上传信号接收调制模块与所述以太网速率转换模块一连接；

所述下传信号发射调制模块与所述电源模块连接，所述下传信号发射调制模块与所述以太网速率转换模块一连接，所述下传信号发射调制模块与所述LED光源模组连接；

所述LED光源模组分别与所述电源模块和下传信号发射调制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于可见光双向通信的LED灯，其特征在于，还包括与所述LED灯配合的上网装置，所述上网装置包括：外壳和设置在所述外壳内部的上网模组，所述上网模组包括：上传信号发射调制模块、下传信号接收调制模块和以太网速率转换模块二，所述上传信号发射调制模块和下传信号接收调制模块分别与所述以太网速率转换模块二连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于可见光双向通信的LED灯，其特征在于，所述外壳能够与移动终端的连接口连接，所述移动终端的连接口包括以下中的一种或几种：USB接口、PCI接口、LPT接口、PCMCIA接口、IEEE1394接口、miniUSB接口、microUSB接口。

4.根据权利要求1所述的一种基于可见光双向通信的LED灯，其特征在于，所述上传信号接收调制模块包括：

光探测器，所述光探测器包括非可见光探测器或者可见光探测器，所述光探测器包括以下中的一种或几种：PIN管、PIN管的阵列、APD管、APD管的阵列、schottky管、schottky管的阵列、MSM型器件、MSM型器件的阵列，所述光探测器上设置有增强入射光和信号强度的透镜；

用于将所述光探测器输出的电信号进行放大的放大电路一；

用于对所述放大电路一处理的信号进行滤波处理的滤波电路一。

5.根据权利要求2所述的一种基于可见光双向通信的LED灯，其特征在于，所述下传信号接收调制模块包括：

可见光探测器，所述可见光探测器包括以下中的一种或几种：PIN管、PIN管的阵列、APD管、APD管的阵列、schottky管、schottky管的阵列、MSM型器件、MSM型器件的阵列，所述可见光探测器上设置有增强入射光和信号强度的透镜；

用于将可见光探测器输出的电信号进行放大的放大电路二；

用于对所述放大电路二处理的信号进行滤波处理的滤波电路二。

6.根据权利要求1所述的一种基于可见光双向通信的LED灯，其特征在于，所述LED光源模组包括可见光LED和红外LED，所述可见光LED为LED蓝光芯片外敷黄色荧光粉或者LED蓝光芯片与红光芯片和绿光芯片的封装结构。

7.根据权利要求6所述的一种基于可见光双向通信的LED灯，其特征在于，组成所述LED光源模组的LED形式包括：单颗或者多颗LED颗粒，LED集成封装结构。

8.根据权利要求1所述的一种基于可见光双向通信的LED灯，其特征在于，还包括支撑体，所述支撑体连接所述灯头和灯座。

9.根据权利要求1-8任意一项中所述的一种基于可见光双向通信的LED灯，所述LED灯的类型包括：LED台灯，LED筒灯，LED射灯，LED吸顶灯，或LED日光灯。