本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于PAM調(diào)制的可見光通信LED燈具。

背景技術(shù)：

近年來，被譽為“綠色照明”的半導(dǎo)體照明器件LED迅速發(fā)展了起來，備受人們關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的白熾燈等照明光源，LED具有低功耗、壽命長、尺寸小、綠色環(huán)保等特點。同時，LED還具有調(diào)制性能好、響應(yīng)靈敏度高、無電磁干擾等優(yōu)勢，可將信號以人眼無法識別的高頻進(jìn)行傳輸，LED發(fā)出的光的頻段不需要頻段許可授權(quán)，可以低成本實現(xiàn)高帶寬且高速率的無線通信，因而催生出一門能夠?qū)崿F(xiàn)照明與通信一體化的技術(shù)——可見光通信技術(shù)。

自2000年可見光通信的概念出現(xiàn)至今，實驗室已經(jīng)實現(xiàn)利用白光LED芯片作為光源同時滿足照明與通信的要求。然而，白光LED芯片有限的調(diào)制帶寬是VLC中最大的挑戰(zhàn)之一。一般的熒光粉LED調(diào)制帶寬只有幾兆赫茲，數(shù)據(jù)傳輸速率受到限制。當(dāng)采用NRZ OOK調(diào)制時，傳輸速率一般只能達(dá)到10Mbit/s左右。為了提升系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率，除從白光LED芯片的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動電路的設(shè)計上拓展帶寬，還可以通過不同的調(diào)制方式提高系統(tǒng)整體帶寬，如離散多音調(diào)制（DMT）、正交振幅調(diào)制（QAM）、正交頻分復(fù)用（OFDM）等；也可以通過不同的調(diào)制方式相結(jié)合，如MIMO-OFDM、PPM-PWM、脈沖和OFDM雙重調(diào)制技術(shù)等。然而，這些技術(shù)大大地增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

因此，極為有必要開發(fā)一種基于新的調(diào)制技術(shù)而又簡單易行的可見光通信LED燈具，滿足系統(tǒng)的帶寬需求，從而在提供照明的同時實現(xiàn)信號的高速傳輸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本發(fā)明提出了一種燈具結(jié)構(gòu)，該燈具結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)PAM調(diào)制，因而可在不增加器件帶寬前提下，成倍提高無線通信的質(zhì)量與數(shù)據(jù)傳輸速率。

一種用于PAM調(diào)制的可見光通信LED燈具，包括燈殼，和位于燈殼內(nèi)的LED驅(qū)動電路基板、位于燈殼上方的SMA接口、位于燈殼下方的導(dǎo)光面罩以及LED驅(qū)動電源。LED驅(qū)動電路基板上設(shè)置2ⁿ個用于可見光通信的白光LED芯片，n為正整數(shù)；所述的LED驅(qū)動電源為220V整流電路模塊，作為LED驅(qū)動電路基板上LED驅(qū)動調(diào)制電路的工作電源。

進(jìn)一步地地，每個白光LED芯片由相應(yīng)的LED驅(qū)動調(diào)制電路來獨立控制；所述LED驅(qū)動電路基板上的LED驅(qū)動調(diào)制電路包括穩(wěn)壓IC、MOS管、串并轉(zhuǎn)換器、限流電阻、兩個濾波電容、白光LED芯片以及保護(hù)二極管；所述穩(wěn)壓IC輸入極與LED驅(qū)動電源正極相連,地極與LED驅(qū)動電源負(fù)極相連；MOS管柵極與串并轉(zhuǎn)換器的并行輸出端相連，源極與LED驅(qū)動電源負(fù)極相連；串并轉(zhuǎn)換器的串行輸入端與SMA接口相連，其中一個并行輸出端與MOS管柵極相連；限流電阻與白光LED芯片串聯(lián)后跨接在穩(wěn)壓IC輸出極和LED驅(qū)動電源負(fù)極之間；兩個濾波電容分別跨接在穩(wěn)壓IC輸入極與LED驅(qū)動電源負(fù)極、穩(wěn)壓IC輸出極與LED驅(qū)動電源負(fù)極之間；保護(hù)二極管串接在穩(wěn)壓IC輸入極與LED驅(qū)動電源正極之間，具有電源反接保護(hù)作用。

進(jìn)一步地，所述的燈殼內(nèi)還安裝有散熱器，所述的散熱器與導(dǎo)光面罩相連接。

進(jìn)一步地，所述LED驅(qū)動電源通過支架安裝在散熱器的頂部，散熱器的外壁具有若干散熱翅片；LED驅(qū)動電源能對LED驅(qū)動電路基板中的LED驅(qū)動調(diào)制電路的工作電流進(jìn)行調(diào)制。

進(jìn)一步地，控制信號經(jīng)過SMA接口后，由串并轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成并行輸出信號，通過控制LED驅(qū)動電路基板上的LED驅(qū)動調(diào)制電路對每盞燈進(jìn)行獨立控制，實現(xiàn)對白光LED芯片的亮滅盞數(shù)的控制。

進(jìn)一步地，所述燈具采用的調(diào)脈沖幅度制技術(shù)，為按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度來調(diào)節(jié)燈具的光輸出量和波形，即通過LED驅(qū)動電路基板上的LED驅(qū)動調(diào)制電路控制16盞燈的亮滅盞數(shù)，以實現(xiàn)16種不同的亮度水平的調(diào)制方式，從而實現(xiàn)16級的脈沖幅度調(diào)制，達(dá)到在一個時鐘周期內(nèi)傳輸4位二進(jìn)制數(shù)字信號的目的。

進(jìn)一步地，所述n為4。

進(jìn)一步地，白光LED芯片的封裝方式采用COB封裝。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu)點和效果：

（1）本發(fā)明基于簡單的PAM調(diào)制技術(shù)，即按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度來調(diào)節(jié)燈具的光輸出量和波形，即通過LED驅(qū)動調(diào)制電路控制16盞燈的亮滅盞數(shù)，以實現(xiàn)16種不同的亮度水平的調(diào)制方式，比起基于傳統(tǒng)的OFDM調(diào)制、DMT調(diào)制技術(shù)等，大大簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，且可以在不增加LED器件帶寬的前提下，成倍地提高無線通信的質(zhì)量及信道的容量。

（2）本發(fā)明通過使用一個4*4的白光LED芯片陣列，實現(xiàn)16級的脈沖振幅調(diào)制，相比于傳統(tǒng)的使用OOK調(diào)控技術(shù)的可見光通信系統(tǒng)，可以將系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率提升4倍。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體圖。

圖2為本發(fā)明的剖視圖。

圖3為本發(fā)明的爆炸圖。

圖4為本發(fā)明中LED驅(qū)動調(diào)制電路圖。

圖5為本發(fā)明的脈沖振幅調(diào)制方式圖。

附圖標(biāo)記說明：1-LED驅(qū)動電路基板、2-LED陣列光源、3-散熱器、4-SMA接口、5-導(dǎo)光面罩、6-LED驅(qū)動電源、7-隔離板、8-定位圈、9-固定螺絲、10-固定螺絲、11-隔離板開孔。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體附圖和實施對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1和圖2所示，為了提高可見光通信速率，一種用于PAM調(diào)制的可見光通信LED燈具包括LED驅(qū)動電源6、LED驅(qū)動電路基板1和燈殼，所述LED驅(qū)動電路基板1上設(shè)置LED陣列光源2用于可見光通信，所述的LED陣列光源2內(nèi)的白光LED芯片均采用COB封裝結(jié)構(gòu)。

所述的LED燈具的光源采用一個4*4的COB封裝的白光LED芯片陣列，所述的每個白光LED芯片由單獨的OOK調(diào)制的LED驅(qū)動調(diào)制電路獨立控制，所述LED驅(qū)動電路基板1上的每個LED驅(qū)動調(diào)制電路由穩(wěn)壓IC、MOS管、串并轉(zhuǎn)換器、限流電阻、兩個濾波電容、白光LED芯片以及保護(hù)二極管組成；所述穩(wěn)壓IC輸入極與LED驅(qū)動電源6正極相連,地極與LED驅(qū)動電源6負(fù)極相連，穩(wěn)壓IC的輸出極能提供驅(qū)動白光LED芯片所需的穩(wěn)定電壓；MOS管柵極與串并轉(zhuǎn)換器的并行輸出端相連，源極與LED驅(qū)動電源6負(fù)極相連，由MOS管開關(guān)控制電路通斷實現(xiàn)單個白光LED芯片的亮滅控制；串并轉(zhuǎn)換器的串行輸入端與SMA4相連，其中一個并行輸出端與MOS管柵極相連，用于實現(xiàn)控制信號的串并轉(zhuǎn)換；限流電阻與白光LED芯片串聯(lián)后跨接在穩(wěn)壓IC輸出極和LED驅(qū)動電源6負(fù)極之間，起限流保護(hù)作用；兩個濾波電容分別跨接在穩(wěn)壓IC輸入極與LED驅(qū)動電源6負(fù)極、穩(wěn)壓IC輸出極與LED驅(qū)動電源6負(fù)極之間，保證輸入輸出電流的穩(wěn)定；保護(hù)二極管串接在穩(wěn)壓IC輸入極與LED驅(qū)動電源6正極之間，具有電源反接保護(hù)作用。

具體地，采用4*4個白光LED芯片陣列作為燈具的光源，可實現(xiàn)16級的光強幅度調(diào)制，可在不增大驅(qū)動電路復(fù)雜程度的前提上，成倍地提高可見光通信的速率。

本發(fā)明實施例中LED陣列光源2內(nèi)的白光LED芯片均采用COB封裝結(jié)構(gòu)，具有散熱能力強等優(yōu)點，提高了光通信的穩(wěn)定性。

所述的LED驅(qū)動電源6電路模塊為市場上常見的220V直接整流電路，整流電路原理為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

所述的燈殼采用散熱器3，所述的散熱器3的底端設(shè)有導(dǎo)光面罩5，所述的散熱器3通過散熱片與LED驅(qū)動電路基板1相連接。

所述的散熱器3外的頂端設(shè)置LED驅(qū)動電源6，所述的LED驅(qū)動電源6通過支架由固定螺絲固定在散熱器3外的頂端，散熱器3的外壁具有若干散熱翅片，所述LED驅(qū)動電源6作為LED驅(qū)動電路基板1上的LED驅(qū)動調(diào)制電路的工作電源，并能對LED驅(qū)動電路基板1上的LED驅(qū)動電路的工作電流進(jìn)行調(diào)制。

本發(fā)明實施例中，LED驅(qū)動電源6能與外部交流電連接，當(dāng)LED驅(qū)動電源6通過普通電源線與外部交流電連接后，并將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，能為LED驅(qū)動電路基板1的LED驅(qū)動調(diào)制電路提供工作所需的電流和電壓，所述散熱器3的底端設(shè)有導(dǎo)光面罩5。散熱器3呈罩狀，導(dǎo)光面罩5呈半球狀，當(dāng)然燈具結(jié)構(gòu)還可以采用其他形式的，具體不再例舉。

所述導(dǎo)光面罩5設(shè)置有定位圈8，散熱器3位于定位圈8內(nèi)，散熱器3利用定位圈8與導(dǎo)光面罩5安裝固定。

所述散熱器3上設(shè)置有三個固定螺絲9，所述LED驅(qū)動電路基板1設(shè)置有四個固定螺絲10，通過固定螺絲能夠?qū)⒄麄€燈具組成部分安裝在所需的位置，利用固定螺絲進(jìn)行安裝固定，為本技術(shù)領(lǐng)域常用的技術(shù)手段，螺絲及螺孔的具體結(jié)構(gòu)為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。

所述LED驅(qū)動電源6與LED驅(qū)動電路基板1通過隔離板7相互隔離，隔離板7上有開孔11，信號線與電源線可經(jīng)過開孔11與LED驅(qū)動電路基板1相連接，提供LED驅(qū)動電路基板1所需的驅(qū)動電流與調(diào)制信號。

所述LED驅(qū)動電源6通過支架安裝在散熱器3外的頂端，散熱器3的外壁具有若干散熱翅片，通過散熱翅片能夠提高散熱器3的散熱面積，提高散熱效率，確保對LED驅(qū)動電路基板1的散熱效果。在本實施方式中所述的LED驅(qū)動電路基板1采用鋁基板，使得具有較好的散熱效果，此外LED驅(qū)動電路基板1還可以采用常用的其他材料。

所述LED驅(qū)動電路基板1由LED驅(qū)動電源6進(jìn)行供電，LED驅(qū)動電源經(jīng)過穩(wěn)壓IC后輸出穩(wěn)定的電壓，為白光LED芯片提供驅(qū)動電壓，而白光LED芯片的亮滅情況由該N溝型MOS管進(jìn)行控制。當(dāng)串并轉(zhuǎn)換器的并行輸出端輸出“1”時，MOS管處于導(dǎo)通狀態(tài)，白光LED芯片點亮；當(dāng)串并轉(zhuǎn)換器的并行輸出端輸出“0”時，MOS管處于截止?fàn)顟B(tài)，白光LED芯片熄滅。所述所有的LED驅(qū)動調(diào)制電路只有一個串并轉(zhuǎn)換器，所述串并轉(zhuǎn)換器擁有至少16個并行輸出端，每個并行輸出端都連接一個由穩(wěn)壓IC、MOS管、限流電阻、兩個濾波電容、白光LED芯片以及保護(hù)二極管組成的電路。

所述LED驅(qū)動電路基板1通過數(shù)據(jù)線接收來自SMA接口4的控制信號，由串并轉(zhuǎn)換器將串行輸入的控制信號轉(zhuǎn)換成并行輸出的信號，再經(jīng)過LED驅(qū)動調(diào)制電路控制不同數(shù)目白光LED芯片的亮滅，實現(xiàn)16種不同的亮度水平，進(jìn)而達(dá)到一個時鐘周期傳輸4位二進(jìn)制數(shù)字信號，而傳輸速率比傳統(tǒng)的使用亮滅鍵控調(diào)制系統(tǒng)所能達(dá)到的速率高4倍，具體的每個LED驅(qū)動調(diào)制電路如圖4所示。如圖5所示，給出4個不同振幅級別分別代表的信息，以此來說明脈沖振幅調(diào)制方式。例如“1010”表示第10級振幅，串并轉(zhuǎn)換器的串行輸入端接收來自SMA接口4的信號“1010”，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換器后其并行輸出端輸出10個高電平和6個低電平，通過點亮10塊LED芯片即表示“1010”這個4位二進(jìn)制數(shù)字信號。如坐標(biāo)軸下方的4×4網(wǎng)格所示，其中10個黑色方格代表LED燈亮，而6個白色方格則代表滅。同理，“1100”、“0100”、“0111”分別代表第12級、第4級、第7級。

上述實施例僅為本發(fā)明的一種實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。