專利名稱：Led多功能可調(diào)燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種LED燈具，特別是涉及一種集紅外無線遙控、定時開關(guān)、可調(diào)節(jié)空間位置和可改變照明模式于一體的LED多功能可調(diào)燈。
背景技術(shù)：
近幾年來，LED的研究正在積極的進行當中，LED已經(jīng)不僅僅是只用于指示燈、數(shù)字文字顯示。LED也開始進入了日常照明領(lǐng)域。LED燈具相較于白熾燈跟熒光燈有更高的可重塑性，在外觀、功能等方面上提供更多的選擇性。并且，LED燈不含傳統(tǒng)白熾燈所含的水銀、鉛等對環(huán)境有害物質(zhì)，綠色環(huán)保。LED燈為低壓供電無需高壓環(huán)節(jié)，附件簡單。LED燈比白熾燈和熒光燈有更快的反應速度。目前，市場上的LED燈多數(shù)只提供了轉(zhuǎn)向、可調(diào)亮度等功能中的一項或者兩項。并且目前的燈具調(diào)節(jié)照明角多數(shù)通過杠桿或者是齒輪實現(xiàn)，調(diào)節(jié)粗糙難以達到精確控制照明角，未能滿足人們對燈具的各種需要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是要提供一種LED多功能可調(diào)燈具，該燈具的照明模式可在區(qū)域照明和定向照明中快速切換，并且還具有可調(diào)燈具的照明角度和定時開關(guān)的功能。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種LED多功能可調(diào)燈，由燈罩、LED 燈珠面板、步進電機、主控制電路板和紅外無線遙控器組成，其特點是燈罩由內(nèi)、外腔構(gòu)成，燈罩的內(nèi)腔一端由六個球面結(jié)構(gòu)組成，六個球形球面互相外切，用于將置于球面焦點的內(nèi)腔LED燈珠所發(fā)的光反射為平行光出射；燈罩的外腔呈棱臺結(jié)構(gòu)，用于燈具在工作區(qū)域照明時光線的擴散出射，燈罩的內(nèi)、外腔內(nèi)裝有LED燈珠面板，燈罩上面連接有水平面和豎直面步進電機，其中，水平面步進電機用于燈具照明角的緯度調(diào)整，豎直面步進電機用于燈具照明角的經(jīng)度調(diào)整，水平面和豎直面步進電機分別通過ULN2003驅(qū)動芯片連接主控制電路板脈沖輸出串口；主控制電路板由MCS_52芯片及其相應的晶振，⑶4066模擬開關(guān)芯片I，II， ULN2003驅(qū)動芯片以及紅外接收端組成，⑶4066模擬開關(guān)芯片I用于控制內(nèi)、外腔LED燈珠的亮與滅，實現(xiàn)燈具照明模式的切換；CD4066模擬開關(guān)芯片II用于控制LED燈珠串聯(lián)的電阻，從而控制流過內(nèi)、外LED燈珠的電流，達到控制內(nèi)、外LED燈珠的亮度；紅外遙控模塊由發(fā)射和接收兩大部分組成，其中紅外遙控模塊的接受部分設(shè)置在主控電路板上。燈罩內(nèi)腔一端六個球形結(jié)構(gòu)中的每個球面的直徑為1(Γ20毫米，球面內(nèi)壁面向出射方向一側(cè)涂有鏡面材料，用于將位于球面鏡焦點的LED燈珠所發(fā)射的向球面的光全部平行反射出去，從而增強其光照強度和光束的方向性。燈罩內(nèi)腔中的LED燈珠面板由六個LED燈珠呈圓形排列以及位于圓心的一個LED 燈珠組成，每個LED燈珠位于球面鏡的焦點；燈罩外腔中的LED燈珠面板由三個呈等邊三角形分布的LED燈珠組成，且分布著三個LED燈珠面板，三個LED燈珠面板所在平面垂直外腔腔軸。燈罩的內(nèi)外腔之間通過機械螺紋連接，用于燈具的安裝拆卸，其中，內(nèi)腔設(shè)有外螺紋，外腔設(shè)有內(nèi)螺紋。本實用新型的有益效果是本實用新型與傳統(tǒng)的通過杠桿或者齒輪帶動來實現(xiàn)燈具照明角調(diào)節(jié)的燈具相比， 所提供的LED多功能可調(diào)燈則克服了傳統(tǒng)的對照明角調(diào)節(jié)的缺點。同時，本實用新型通過對燈罩的內(nèi)、外腔設(shè)計，實現(xiàn)了燈具定向照明和區(qū)域照明模式的多工，配合電路的定時功能，可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)任意時間的定時開關(guān)，實現(xiàn)了照明智能化，并節(jié)約了電能。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)外形立體圖；圖2是燈罩內(nèi)外腔仰視示意圖；圖3是燈罩內(nèi)腔燈珠分布圖；圖4是內(nèi)腔球面結(jié)構(gòu)光路圖；圖5是控制電路板原理圖；圖6是⑶4066模擬開關(guān)芯片結(jié)構(gòu)圖；圖7是ULN2003驅(qū)動芯片結(jié)構(gòu)圖；圖8是燈具內(nèi)外腔的軸線豎直向下，步進電機中心處于三維坐標軸原點0點的，初始狀態(tài)示意圖；圖9是燈罩在水平面步進電機驅(qū)動下在水平面內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)15°的示意圖；圖10是燈罩在豎直面步進電機驅(qū)動下在豎直面內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)15°的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1至圖5所示，本實用新型的LED多功能可調(diào)燈，包括燈罩、LED燈珠面板、步進電機、主控制電路板和紅外無線遙控器。燈罩為內(nèi)、外腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔12為半徑為5cm的圓柱結(jié)構(gòu)，燈罩內(nèi)腔12的一端由六個球面結(jié)構(gòu)組成，每個球面的直徑為1(Γ20毫米，其分布圖如圖3所示。這六個球形球面互相外切，內(nèi)壁面向光線出射方向一側(cè)涂有鏡面材料，可將置于球面焦點的內(nèi)腔LED燈珠4所發(fā)的光反射為平行光出射。如圖4所示。外腔13為棱臺結(jié)構(gòu)，在燈具工作在區(qū)域照明時有利于光線的擴散出射。在內(nèi)、外腔12，13的連接處采用的是機械的螺紋結(jié)構(gòu)，即內(nèi)腔12刻有外螺紋，外腔13刻有內(nèi)螺紋。這種螺紋連接結(jié)構(gòu)拆裝方便有利于燈具的安裝拆卸。該LED多功能可調(diào)燈的兩種照明模式是通過控制內(nèi)外腔的LED燈珠面板實現(xiàn)的。 具體的說，利用球面結(jié)構(gòu)對光線具有匯聚作用，當開啟位于內(nèi)腔LED燈珠4時，光經(jīng)過燈罩內(nèi)腔12鍍有的高發(fā)射系數(shù)的球面結(jié)構(gòu)反射，沿著內(nèi)腔軸平行出射。在這種定向照明模式下，燈具所發(fā)出的光束半徑較小，具有很大的能量，亮度較高，適合生活中需要對某個小區(qū)域進行局部特別照明。當只開啟燈罩外腔LED燈珠5，或內(nèi)、外腔LED燈珠4，5全開時，燈具工作在區(qū)域照明模式。區(qū)域照明模式下的光線比較發(fā)散、均勻，亮度較小，適合平時的家居照明。兩種照明模式可以快速轉(zhuǎn)換，滿足了普通照明和特殊場合的照明需求。[0026]該LED多功能可調(diào)燈的照明角的調(diào)節(jié)是通過兩個轉(zhuǎn)動平面分別為水平面和豎直面步進電機實現(xiàn)的。如圖1所示，水平面步進電機9的轉(zhuǎn)動平面為水平面，豎直面步進電機 10的轉(zhuǎn)動平面為豎直平面。首先，步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰破骷?。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，即步距角，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。該LED多功能可調(diào)燈是通過控制電路板的主控制芯片的串口輸出脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。并且步進電機有多種不同步距角可以選擇，可以根據(jù)每次旋轉(zhuǎn)所需要的角度的大小來選擇不同步距角的步進電機。由于主控制芯片的串口輸出脈沖電壓較低無法驅(qū)動步進電機的轉(zhuǎn)動，故采用ULN2003芯片8作為驅(qū)動芯片。使得主控制芯片2的串口輸出信號經(jīng)過驅(qū)動ULN2003芯片8時得到放大，從而驅(qū)動步進電機的轉(zhuǎn)動。本實用新型的LED多功能可調(diào)燈的主控制電路板由MCS_52芯片2及其相應的晶振1，⑶4066模擬開關(guān)芯片I 7，⑶4066模擬開關(guān)芯片II 3，ULN2003驅(qū)動芯片8以及紅外接收端組成。如圖5所示。MCS_52芯片2控制著該燈具的所有功能，其串口輸出提供各功能的使能信號。 MCS_52芯片2自帶了兩個16位的定時器即定時器0和定時器1。當定時器溢出時會自動向 CUP發(fā)出中斷請求，在開中斷的條件下，定時中斷一旦被響應，就可以及時處理定時事件。這兩個定時器可以通過程序來控制其工作的方式。各種方式的最大定時時間不一樣。通過這兩個定時器跟MCS_52芯片2自帶的寄存器R(TR7的不同組合在一定范圍內(nèi)可以實現(xiàn)任意時間的定時。MCS_52芯片2的晶振頻率是12MHZ，所以其每個指令周期為lus。將所需要定時的時間除以指令周期所得到的就是輸入單片機需要的計時數(shù)。⑶4066模擬開關(guān)芯片I 7通過控制內(nèi)、外腔LED燈珠的亮與滅，實現(xiàn)燈具照明模式的切換。⑶4066模擬開關(guān)芯片II 3有四個獨立開關(guān)，如圖6所示。每個開關(guān)的狀態(tài)都是由各自的使能信號控制。⑶4066模擬開關(guān)芯片II 3通過控制LED燈珠串聯(lián)的電阻，從而控制流過LED燈珠的電流達到控制LED燈珠亮度。ULN2003驅(qū)動芯片8有四個獨立的通道可以放大信號，如圖7所示?？梢愿鶕?jù)不同的需要選擇不同的通道。對于該LED多功能可調(diào)燈所選用的四相步進電機而言，需要四個輸入信號來控制其步調(diào)因而任意選擇ULN2003驅(qū)動芯片8的四個通道放大信號如1B1C、 2B2C、3B3C、4B4C。該LED多功能可調(diào)燈的紅外遙控模塊由發(fā)射和接收兩大部分組成。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。當紅外遙控器的不同按鍵有效按下時，遙控器就發(fā)出一系列不同的遙控碼。而當紅外接收端接收到不同的遙控碼時，解調(diào)為不同控制信息。這些信息傳到單片機，再由芯片實現(xiàn)不同的功能。紅外遙控解決了傳統(tǒng)的手動開關(guān)的不方便，實現(xiàn)了在一定范圍內(nèi)的非接觸控制。紅外線遙控裝置還具有體積小、功耗低、功能強、成本低等優(yōu)點。本發(fā)明照明角的調(diào)節(jié)首先，設(shè)定燈具的初始狀態(tài)為燈具內(nèi)外腔的軸線豎直向下，豎直面步進電機10的中心為三維坐標軸的原點0點，水平面步進電機9的軸線與ζ軸重合。設(shè)A點位于燈罩內(nèi)腔上表面圓心，B點為燈罩外腔棱臺下表面圓心，即AB為燈罩內(nèi)外腔的軸線，則BA的球坐標表示為(r，90°，0° )如圖8所示。若通過紅外遙控器給主控制芯片MCS_52芯片2 —定的紅外遙控碼，其解碼信號為使連接水平面步進電機9的串口輸出兩個脈沖。則ULN2003驅(qū)動芯片8將接收到的兩個脈沖信號進行放大后輸出到水平面步進電機9，使水平面步進電機9逆時針轉(zhuǎn)動兩個步進角。 該LED多功能可調(diào)燈選用的是四相步進電機，軟件設(shè)定步進電機的轉(zhuǎn)動為四相、八拍，步進電機的步距角為7.5°。因而兩個脈沖使水平面步進電機9逆時針旋轉(zhuǎn)15°，則水平面步進電機9帶動豎直面步進電機10和整個燈罩在水平面內(nèi)逆時針旋轉(zhuǎn)15°，也就是，BA為(r， 105°，0° )如圖9所示；若接著再豎直面步進電機10以逆時針旋轉(zhuǎn)15°的信號，則BA為 (r,105°，75° )，如圖 10 所示。本發(fā)明的照明模式的轉(zhuǎn)換假設(shè)開始時燈具工作在區(qū)域照明模式，由于需要現(xiàn)需將其切換到定向照明模式。 當燈具工作在區(qū)域照明模式時，CD4066模擬開關(guān)芯片I 7的SWA和SWB均處于閉合狀態(tài)。 通過紅外遙控器給主控芯片MCS_52芯片2信號，使⑶4066模擬開關(guān)芯片I 7的SWA使能信號不使能，則SWA斷開，燈罩外腔的LED燈珠由發(fā)光狀態(tài)改為熄滅狀態(tài)。這樣就實現(xiàn)了從區(qū)域照明模式向定向照明模式的切換，若從定向模式向區(qū)域照明模式的切換則只要是逆動作即可。本發(fā)明的燈具亮度的調(diào)節(jié)假設(shè)通過軟件程序設(shè)定初狀態(tài)⑶4066模擬開關(guān)芯片II 3的SWB處于閉合狀態(tài)， SWA, SWC、SffD都處于斷開狀態(tài)，此時流過LED燈珠的電流約為Vcc/R12，設(shè)此狀態(tài)的光功率為PO (流明)。若是房間的照度變小，需要將燈的亮度調(diào)大，則可以通過遙控器給主控制芯片一個信號a，a信號使主控制芯片的Pl串口輸出信號b，b信號控制⑶4066模擬開關(guān)芯片II 3的SWA處于閉合狀態(tài)，其他開關(guān)處于斷開狀態(tài)。這樣就使得串聯(lián)的電阻由R12變?yōu)?Rll (Rll < R12)，電流變大，LED燈珠光功率變大，亮度變亮。(參照圖5)總結(jié)，傳統(tǒng)的燈具的照明角調(diào)節(jié)大都是通過杠桿或者齒輪的帶動來實現(xiàn)的。由杠桿帶動的調(diào)節(jié)精度低，其無法做到精確的控制燈具的照明角。由齒輪的轉(zhuǎn)動帶動的照明角的調(diào)節(jié)只能實現(xiàn)空間兩維調(diào)節(jié)，無法達到空間任意角度的照明調(diào)節(jié)。本發(fā)明所提供的LED 多功能可調(diào)燈則克服了傳統(tǒng)的對照明角調(diào)節(jié)的缺點。同時，本發(fā)明通過對燈罩的內(nèi)、外腔設(shè)計，實現(xiàn)了燈具定向照明和區(qū)域照明模式的多工，配合電路的定時功能，可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)任意時間的定時開關(guān)，實現(xiàn)了照明智能化，并節(jié)約了電能。
權(quán)利要求1.一種LED多功能可調(diào)燈，由燈罩(11)、LED燈珠面板、步進電機、主控制電路板和紅外無線遙控器組成，其特征在于所述燈罩(11)由內(nèi)、外腔構(gòu)成，燈罩(11)的內(nèi)腔(12) — 端由六個球面結(jié)構(gòu)組成，六個球形球面互相外切；燈罩(11)的外腔(13)呈棱臺結(jié)構(gòu)，用于燈具在工作區(qū)域照明時光線的擴散出射，燈罩(11)的內(nèi)、外腔內(nèi)裝有LED燈珠面板，燈罩 (11)上面連接有水平面和豎直面步進電機(9，10)，其中，水平面步進電機(9)用于燈具照明角的緯度調(diào)整，豎直面步進電機(10)用于燈具照明角的經(jīng)度調(diào)整，水平面和豎直面步進電機分別通過ULN2003驅(qū)動芯片(8)連接主控制電路板脈沖輸出串口 ；所述主控制電路板由MCS_52芯片(2)及其相應的晶振(1)，CD4066模擬開關(guān)芯片I，II (7,3), ULN2003驅(qū)動芯片(8)以及紅外接收端組成，⑶4066模擬開關(guān)芯片I (7)用于控制內(nèi)、外腔LED燈珠(4， 5)的亮與滅，實現(xiàn)燈具照明模式的切換；CD4066模擬開關(guān)芯片II (3)用于控制LED燈珠串聯(lián)的電阻，從而控制流過內(nèi)、外LED燈珠(4，5)的電流，達到控制內(nèi)、外LED燈珠(4，5)的亮度；紅外遙控模塊由發(fā)射和接收兩大部分組成，其中紅外遙控模塊的接受部分設(shè)置在主控電路板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED多功能可調(diào)燈，其特征在于所述燈罩(11)內(nèi)腔一端六個球形結(jié)構(gòu)中的每個球面的直徑為1(Γ20毫米，球面內(nèi)壁面向出射方向一側(cè)涂有鏡面材料，用于將位于球面鏡焦點的內(nèi)腔LED燈珠(4)所發(fā)射的向球面的光全部平行反射出去，從而增強其光照強度和光束的方向性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED多功能可調(diào)燈，其特征在于所述燈罩(11)內(nèi)腔中的LED 燈珠面板由六個內(nèi)腔LED燈珠(4)呈圓形排列以及位于圓心的一個內(nèi)腔LED燈珠(4)組成， 每個內(nèi)腔LED燈珠(4)位于球面鏡的焦點；燈罩外腔中的LED燈珠面板由三個呈等邊三角形分布的外腔LED燈珠(5)組成，且分布著三個LED燈珠面板，三個LED燈珠面板所在平面垂直外腔腔軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED多功能可調(diào)燈，其特征在于所述燈罩(11)內(nèi)、外腔之間通過機械螺紋連接，用于燈具的安裝拆卸，其中，內(nèi)腔設(shè)有外螺紋，外腔設(shè)有內(nèi)螺紋。
專利摘要本實用新型涉及一種LED多功能可調(diào)燈，燈罩由內(nèi)、外腔構(gòu)成，燈罩的內(nèi)腔一端由六個球面結(jié)構(gòu)組成，六個球形球面互相外切，用于將置于球面焦點的燈珠所發(fā)的光反射為平行光出射；燈罩的外腔呈棱臺結(jié)構(gòu)，用于燈具在工作區(qū)域照明時光線的擴散出射，燈罩的內(nèi)、外腔內(nèi)裝有LED燈珠面板，燈罩上面連接有水平面和豎直面步進電機，其中，水平面步進電機用于燈具照明角的緯度調(diào)整，豎直面步進電機用于燈具照明角的經(jīng)度調(diào)整，水平面和豎直面步進電機分別通過驅(qū)動芯片連接主控制電路板脈沖輸出串口。本實用新型實現(xiàn)了燈具定向照明和區(qū)域照明模式的多工，配合電路的定時功能，可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)任意時間的定時開關(guān)，實現(xiàn)了照明智能化，并節(jié)約了電能。
文檔編號F21Y101/02GK202101004SQ20112017534
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者周增軍, 唐平玉, 孫立嘉, 王艇艇, 蔣妍夢, 鄭繼紅, 陳其偉, 陳少娟, 黃愛琴 申請人:上海理工大學