CN205336597U - 一种led智能照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED智能照明系统，包括LED控制模块和连接于LED控制模块的输出端的LED通信发送模块，LED通信发送模块上连接有一LED通信接收模块，LED通信发送模块包括发送主控模块、LED光源和与LED光源连接的LED驱动电路模块，发送主控模块与LED驱动电路模块连接，LED通信接收模块包括依次连接的光电探测模块、光信号处理电路、解码电路模块、接收主控模块，在LED控制模块的输入端连接有一传感器模块，所述传感器模块包括视频检测传感器模块、微波传感器模块和微波信号处理模块。本实用新型既能提供照明智能化控制，又能进行移动数据通信传输，且在光信号处理电路中采用的A/D转换电路实现了信号的软判决，使得系统信号的传输更稳定、更可靠，有益于推广。

Description

一种LED智能照明系统

技术领域

本实用新型涉及一种照明系统，具体涉及一种LED智能照明系统。

背景技术

LED可见光源与传统荧光灯和白炽灯相比，具有耗电量少、工作寿命长、体积小、安全性能高和绿色环保的优点，广泛应用于室内照明、景观照明、公共场所照明灯日常设备中。且LED的响应速度快和转换效率高，可以作为智能照明与光通信的理想光源。

随着信息化应用水平的提高，“智慧城市”的发展也越来越受到关注。生活中处处离不开照明，在LED照明技术日益趋于成熟条件下，如何扩展它在无线光通信的应用，是目前可见光通信的主要工作。目前市场上也出现有LED照明兼通信功能的技术产品，如授权公告号为CN204362367U的中国实用新型专利公开了一种无线调控LED照明系统，它包括无线遥控器和LED调光器，其中无线遥控器包括第一微控制器、显示模块、第一按键模块和第一无线收发模块，第一微控制器分别控制显示模块、第一按键模块和第一无线收发模块；LED调光器包括第二微控制器、LED驱动模块、第二按键模块和第二无线收发模块，第二微控制器分别控制LED驱动模块、第二按键模块和第二无线收发模块；无线遥控器和LED调光器通过第一无线收发模块和第二无线收发模块进行无线通信。虽然该照明系统能实现LED照明的场景化控制及无线通信，但其不能根据实际应用的环境及场景及时控制LED照明的亮灭，这样不利于LED照明系统的使用寿命，不利于提高LED的通信效率，也不利于节能减排，特别是应用于公共场所的LED照明。

实用新型内容

针对上述的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种既能提供照明，又能进行数据通信服务，且系统稳定、节能环保的LED智能照明系统。

为解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种LED智能照明系统，包括LED控制模块和连接于LED控制模块的输出端的LED通信发送模块，所述LED通信发送模块上连接有一LED通信接收模块，所述LED通信发送模块包括发送主控模块、LED光源和与LED光源连接的LED驱动电路模块，所述发送主控模块通过一编码电路模块与LED驱动电路模块连接，所述LED通信接收模块包括依次连接的光电探测模块、光信号处理电路、解码电路模块、接收主控模块，所述光电探测模块与LED光源相对应、用以接收LED光源通过无线信道传输过来的光信号，并把此光信号转为电信号发送至光信号处理电路；在LED控制模块的输入端连接有一传感器模块，所述传感器模块包括

视频检测传感器模块，用以采集移动目标的图像信息，并通过一FIFO存储器模块与发送主控模块连接；

微波传感器模块，用以获取移动目标产生的微波信号；

微波信号处理模块，该微波信号处理模块的输入端与微波传感器模块连接、其输出端与LED控制模块连接，用以接收微波传感器模块发来的微波信号，并将此信号进行处理后发送给LED控制模块。

上述方案中，所述光信号处理电路包括依次连接的前置放大电路、滤波电路和A/D转换电路，其中，所述前置放大器电路用于接收、放大所述光电探测模块输出的电信号，所述A/D转换电路的输出端与解码电路模块连接。现有LED通信接收端采用的信号处理电路一般为硬判决，而本方案中的A/D转换电路还能对信号进行软判决处理，这样可以避免传输过程中信号相邻码元间的畸变造成的误判，达到提高系统的可靠性及稳定性的作用。

上述方案中，所述微波信号处理电路模块具体包括信号放大电路和A/D转换电路，所述信号放大电路用于接收、放大处理微波传感器模块产生的微波信号，所述A/D转换电路的输入端与信号放大电路连接、其输出端与单片机模块连接。

上述方案中，所述光电探测模块具体包括透镜和光电二极管，即PIN，所述透镜用于聚焦LED光源，所述光电二极管设于透镜的焦点位置处、用于将光信号转为电信号。

上述方案中，所述LED控制模块具体可以包括单片机模块和连接于单片机模块串口上的继电器，所述单片机模块与LED驱动电路模块连接。

上述方案中，进一步地，所述发送主控模块和接收主控模块上的输出串口均连接有一TFT显示屏模块。

上述方案中，所述微波传感器模块可以为10.525GHz微波多普勒雷达探测器。

上述方案中，所述LED光源采用功率可以为50W的白光LED。

上述方案中，所述发送主控模块具体型号可以为Cortex-A8的芯片。

本实用新型的有益效果为：

1)本实用新型智能照明系统白天一般为关闭，而夜晚一般通过微波传感器模块检测是否有移动物体，并结合LED控制模块来控制LED光源启闭；而在道路交叉口等复杂路况的地区，根据对视频中车辆的识别来完成对LED光源的开闭，达到智能照明和节约能源的目的；

2)通过视频检测传感器获取移动目标信息，并由发送主控模块、编码电路模块构成的发送端，给LED驱动电路模块传输控制信号，然后通过LED光源、光电检测模块及光信号处理电路构成的无线信道将图像、视频信息发送给接收主控模块显示及存储，使LED可见光源实现了移动数据通信的功能。

与现有技术相比，本实用新型既能提供照明智能化控制，又能进行移动数据通信传输，且在光信号处理电路中采用的A/D转换电路实现了信号的软判决，使得系统信号的传输更稳定、更可靠，有益于推广。

附图说明

图1本LED智能照明系统的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，一种LED智能照明系统，包括LED控制模块和连接于LED控制模块的输出端的LED通信发送模块，所述LED通信发送模块通过无线信道连接有LED通信接收模块。LED通信发送模块作为通信信号的发送端、则LED通信接收模块用于接收LED发送模块发出的数据、作为通信信号的接收终端。

所述LED通信发送模块包括发送主控模块、LED光源和LED驱动电路模块，所述发送主控模块经一编码电路模块后与LED驱动电路模块连接，在发送主控模块和接收主控模块的输出串口均连接有一TFT显示屏模块。其中，所述发送主控模块采用型号为Cortex-A8芯片，通过I/O口获取图像数据信号。所述编码电路模块具体为现场可编程门阵列(FPGA)，其工作芯片具体采用CycloneIIEP2C5T144，用于其将接收到的信息调制成IPPM信号输出。所述LED光源采用功率为50W的白光LED。所述LED驱动电路模块一方面用于驱动LED光源、给LED光源供电，另一方面可将电信号调解为光信号。该LED驱动电路模块具体可以由两片NU511及周边电子电路构成。

所述LED通信接收模块包括依次连接的光电探测模块、光信号处理电路、解码电路模块、接收主控模块。所述光电探测模块与LED光源相对应、用以接收LED光源通过无线信道传输过来的光信号，并把此光信号转为电信号发送至光信号处理电路。其中，

所述接收主控模块用以接收解码电路模块解调出来的信号、并显示在TFT显示屏模块上，其具体也是采用Cortex-A8芯片作为主控。

所述光电探测模块包括透镜和光电二极管(PIN)，所述透镜用于聚焦LED光源发送的光信号，具体为聚光透镜，为了能聚焦到更多光信号，使可见光通信的距离更远，采用的聚光透镜的直径为102mm，焦距为240mm。所述光电二极管PIN设于透镜的焦点位置处，其具体型号可以是S6968，用于接收光信号并将光信号转化成电信号输出至所述光信号处理电路模块。

所述解码电路模块也由FPGA实现，软判决算法将采样信号根据单位采样次数进行相邻相加比较，加之采用反置PPM信号，相加后动态的阈值使得相邻的高地电平可以准确的判决出，避免了以往硬判决的大概率误判，解码原理与所述编码电路模块过程相逆向。

所述光信号处理电路包括依次连接的前置放大电路、滤波电路和A/D转换电路。所述前置放大电路的输入端与光电二极管PIN连接，前置放大电路具体可以采用OPA657及外围电路构成。所述滤波电路采用OPA820构成两级滤波器。所述A/D转换电路的输出端与解码电路模块连接，用于将模拟信号转成数字信号并输出至解码电路模块。所述A/D转换电路具体可以由AD9280芯片及外围电路构成，该设计能提供最大32msps采样速率，并通过控制时钟对前置放大滤波后的信号进行采样，采样后的信号具有空间传输后的临界互相关性，这样传输至后级电路采用软判决算法可以避免以往使用的硬判决由于经空间传输后的信号失真造成误判。

所述LED控制模块包括单片机模块和连接于单片机模块串口上的继电器，所述单片机模块与LED驱动电路模块连接。所述单片机模块具体采用的型号为STM32f103ZET6的芯片，继电器的具体型号为SONGLE。本LED控制模块通过单片机模块智能控制LED光源的亮灭，应一般的照明需求，应是白天关闭、夜晚开启，因此单片机模块还应包括有时钟模块和定时器模块；而在夜晚使用过程中LED照明的亮灭则是通过设置的传感器模块来控制。

所述传感器模块连接于LED控制模块的输入端，用于检测LED照明时的实时环境情况，控制LED的亮灭。其中，该传感器模块包括

视频检测传感器模块，具体可以为网络摄像头图像传感器，用以采集移动目标图像信息，并通过一FIFO存储器模块与发送主控模块连接。所述微波传感器模块可以为10.525GHz微波多普勒雷达探测器，主要由微波传感器以及周边电子电路构成，用以获取移动目标产生的微波信号。所述微波信号处理模块的输入端与微波传感器模块连接、其输出端与LED控制模块连接。具体地，所述微波信号处理模块包括信号放大电路，信号放大电路用于接收、放大所述微波传感器模块产生的微波信号，并通过A/D转换模块与单片机模块连接，用以接收微波传感器模块发来的微波信号，并将此信号进行放大处理后，转成电信号并发送给LED控制模块。

本实用新型工作时：

正常情况下，通过单片机模块内的时钟及定时器功能控制LED白天不进行照明，夜间则根据传感器模块是否采集到的移动目标信息而进行启闭：即微波传感器模块检测有移动目标时，将此信号传输给LED控制模块，控制LED照明；反之，没有时，关闭；同时视频检测传感器模块在LED照明的条件下，采集移动目标的视频及图像信息，存储于FIFO存储器模块内，再传输给发送主控模块并显示在TFT显示屏模块上，当需要传输视频信息或其他数据时，直接通信传输给接收主控模块；需要传输视频图像信息时，若LED照明为关闭状态时，系统先自动开启照明LED，完成通信传输后再关闭照明。这样达到了智能照明控制，节约电能，又能进行通信数据传输功能。

以上仅为说明本实用新型的实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种LED智能照明系统，包括LED控制模块和连接于LED控制模块的输出端的LED通信发送模块，所述LED通信发送模块上连接有一LED通信接收模块，所述LED通信发送模块包括发送主控模块、LED光源和与LED光源连接的LED驱动电路模块，所述发送主控模块通过一编码电路模块与LED驱动电路模块连接，其特征在于：所述LED通信接收模块包括依次连接的光电探测模块、光信号处理电路、解码电路模块、接收主控模块，所述光电探测模块与LED光源相对应、用以接收LED光源通过无线信道传输过来的光信号，并把此光信号转为电信号发送至光信号处理电路；在LED控制模块的输入端连接有一传感器模块，所述传感器模块包括

视频检测传感器模块，用以采集移动目标的图像信息，并通过一FIFO存储器模块与发送主控模块连接；

微波传感器模块，用以获取移动目标产生的微波信号；

微波信号处理模块，该微波信号处理模块的输入端与微波传感器模块连接、其输出端与LED控制模块连接，用以接收微波传感器模块发来的微波信号，并将此信号进行处理后发送给LED控制模块。

2.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述光信号处理电路包括依次连接的前置放大电路、滤波电路和A/D转换电路，其中，所述前置放大器电路用于接收、放大所述光电探测模块输出的电信号，所述A/D转换电路的输出端与解码电路模块连接。

3.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述微波信号处理电路模块包括信号放大电路和A/D转换电路，所述信号放大电路用于接收、放大处理微波传感器模块产生的微波信号，所述A/D转换电路的输入端与信号放大电路连接、其输出端与单片机模块连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述光电探测模块包括透镜和光电二极管，所述透镜用于聚焦LED光源，所述光电二极管设于透镜的焦点位置处、用于将光信号转为电信号。

5.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述LED控制模块包括单片机模块和连接于单片机模块串口上的继电器，所述单片机模块与LED驱动电路模块连接。

6.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述发送主控模块和接收主控模块上的输出串口均连接有一TFT显示屏模块。

7.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述微波传感器模块为10.525GHz微波多普勒雷达探测器。

8.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述LED光源采用功率为50W的白光LED。

9.根据权利要求1所述的LED智能照明系统，其特征在于：所述发送主控模块采用型号为Cortex-A8的芯片。