一種基于白光led照明的光通信裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于白光LED照明的光通信裝置，使LED照明燈陣列實(shí)現(xiàn)通信功能，成本低，節(jié)能環(huán)保。本實(shí)用新型的裝置包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端包括與LED燈陣列連接的LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，接收端包括LED光通信接收電路；LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路包括能夠接入交流電源的由四個(gè)二極管組成的全波整流橋，全波整流橋的直流電壓輸出端并聯(lián)儲(chǔ)能電容，儲(chǔ)能電容的兩端連接濾波電路，濾波電路的輸出端連接光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片，芯片的開(kāi)關(guān)控制管腳連接LED燈陣列的負(fù)極，芯片的開(kāi)關(guān)管腳連接穩(wěn)壓二極管的負(fù)極和電感的一端，電感的另一端連接LED燈陣列的負(fù)極和保護(hù)電容的一端；接收電路包括PIN光電檢測(cè)器、放大電路和信號(hào)處理單元。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于白光LED照明的光通信裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光通信領(lǐng)域，特別是涉及一種基于白光LED照明的光通信裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來(lái)，LED燈作為一種低碳、節(jié)能、環(huán)保的照明設(shè)備，已逐漸被人們所了解，也是在智能照明領(lǐng)域作為國(guó)家和地方政府大力扶植的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。LED以其鮮艷豐富的色彩、超長(zhǎng)壽命以及極強(qiáng)的安全性能被業(yè)界所看好，逐漸將普通的照明燈(如白熾燈)淘汰出了照明市場(chǎng)。專(zhuān)家預(yù)計(jì)在2015年左右，LED照明將實(shí)現(xiàn)普及化。日前有研究報(bào)告顯示:LED照明研究又有新技術(shù)突破，可直接通過(guò)LED燈光進(jìn)行寬帶網(wǎng)絡(luò)的連接。
[0003]LED燈與傳統(tǒng)照明設(shè)備不同，它不僅節(jié)能省電，也能夠通過(guò)高速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出調(diào)制信號(hào)，完成信息與指令的傳輸。LED發(fā)光是一閃一閃的，閃動(dòng)頻率極高，每秒開(kāi)關(guān)的速度最高可達(dá)200萬(wàn)次，不停的開(kāi)關(guān)動(dòng)作不會(huì)影響正常的照明使用，更不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響，因?yàn)槿说娜庋鄹究床坏竭@么快的頻率變化。這種閃動(dòng)其實(shí)就是一種開(kāi)、關(guān)過(guò)程，LED這一開(kāi)一關(guān)就可以承擔(dān)發(fā)送信息的任務(wù)了，比如，開(kāi)就代表“ I ”，關(guān)就代表“0”，通過(guò)信息編碼也就是O與I的各種組合，就可以通過(guò)燈光來(lái)傳遞了，燈光在空氣中傳輸就類(lèi)似于光纖通信中信息在光纖中傳輸一樣，這就是LED可見(jiàn)光通信的基本原理。LED作為半導(dǎo)體器件，這種高速的亮滅也就是開(kāi)關(guān)的通斷能力是它的特性，而白熾燈因?yàn)樵诹翜绲淖兓^(guò)程中非常容易被損壞，且亮滅變化動(dòng)作太慢，因而不具備這種通信功能。在LED燈光照射范圍內(nèi)安置的接收設(shè)備就可以接收光信號(hào)，并能把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信息、指令的接收。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供一種基于白光LED照明的光通信裝置，使LED照明燈陣列實(shí)現(xiàn)通信功能，信號(hào)傳輸穩(wěn)定，帶寬高，響應(yīng)速度快；并且成本低，節(jié)能環(huán)保。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于白光LED照明的光通信裝置，其特征在于，包括發(fā)送端和接收端，所述發(fā)送端包括與LED燈陣列連接的LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，所述接收端包括LED光通信接收電路；
[0007]所述LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路包括能夠接入交流電源的由四個(gè)二極管組成的全波整流橋，所述全波整流橋的直流電壓輸出端并聯(lián)連接儲(chǔ)能電容Cl，儲(chǔ)能電容Cl的兩端再連接RC濾波電路，RC濾波電路的電阻Rl的一端連接儲(chǔ)能電容Cl的正輸出端，濾波電容C2并聯(lián)在電阻Rl的另一端與儲(chǔ)能電容Cl的負(fù)輸出端之間；RC濾波電路的輸出端連接光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的供電電源管腳VBAT和地管腳GND，光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的開(kāi)關(guān)控制管腳CTRL連接LED燈陣列的負(fù)極，光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的開(kāi)關(guān)管腳SW連接一個(gè)穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極和電感LI的一端，電感LI的另一端連接LED燈陣列的負(fù)極和保護(hù)電容C4的一端，LED燈陣列的正極、穩(wěn)壓二極管的正極和和保護(hù)電容C4的另一端均連接光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的VBAT管腳；光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的復(fù)位管腳RSET通過(guò)電阻R2連接RC濾波電路的負(fù)輸出端；
[0008]所述接收電路包括PIN光電檢測(cè)器、放大電路和信號(hào)處理單元；所述PIN光電檢測(cè)器為PIN光電二極管Dl，所述放大電路包括第一晶體三極管Q3和第二晶體三極管Q4，第一晶體三極管Q3的集電極通過(guò)電容C6連接第二晶體三極管Q4的基極，第一晶體三極管Q3的集電極還通過(guò)保護(hù)電阻R9連接5V供電電源，第二晶體三極管Q4的集電極通過(guò)保護(hù)電阻Rll連接5V供電電源，第一晶體三極管Q3的集電極和基極之間具有偏置電阻R8，第二晶體三極管Q4的集電極和基極之間具有偏置電阻RlO ;第一晶體三極管Q3的基極通過(guò)電容C5連接PIN光電二極管Dl的負(fù)極以及調(diào)節(jié)電阻R7的一端，調(diào)節(jié)電阻R7的另一端以及第一晶體三極管Q3的發(fā)射極和第二晶體三極管Q4的發(fā)射極共地；PIN光電二極管Dl的正極連接5V供電電源；所述信號(hào)處理單元包括DSP解碼模塊、FPGA系統(tǒng)控制模塊、MAC協(xié)議處理模塊以及網(wǎng)絡(luò)接口模塊，所述DSP解碼模塊的輸入端連接第二晶體三極管Q4的集電極，DSP解碼模塊的輸出端分別連接FPGA系統(tǒng)控制模塊以及MAC協(xié)議處理模塊，MAC協(xié)議處理模塊連接網(wǎng)絡(luò)接口模塊。
[0009]所述LED燈陣列為RGB-LED燈陣列，所述RGB-LED燈陣列由紅、綠、藍(lán)三色LED芯片封裝在一起，它們發(fā)出的光混合在一起得到白光。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)效果:
[0011]本實(shí)用新型提供一種基于白光LED照明的光通信裝置，使LED照明燈陣列實(shí)現(xiàn)通信功能，具有信號(hào)傳輸穩(wěn)定，帶寬高，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，并且成本低，節(jié)能環(huán)保。
[0012]本實(shí)用新型裝置的發(fā)送端包括與LED燈陣列連接的LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，能夠接入交流電源，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠在較寬的電壓范圍內(nèi)保持高效，向LED提供穩(wěn)定的工作電壓，使LED能夠穩(wěn)定工作，滿(mǎn)足照明要求，而且必須有很高的開(kāi)關(guān)速率才能兼顧通信，因此采用光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片1C，具有更高的開(kāi)關(guān)速率并且功耗更低；原始的二進(jìn)制比特流經(jīng)過(guò)預(yù)處理和編碼后，通過(guò)LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED，對(duì)LED進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；與LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路連接的LED燈陣列為RGB-LED燈陣列，RGB-LED燈陣列是采用紅、綠、藍(lán)三色LED芯片封裝在一起，它們發(fā)出的光混合在一起得到白光，并且RGB-LED具有很高的調(diào)制帶寬，可以實(shí)現(xiàn)很高的傳輸速率。
[0013]本實(shí)用新型裝置接收端的接收電路包括PIN光電檢測(cè)器、放大電路和信號(hào)處理單元，LED光信號(hào)經(jīng)光電檢測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大和處理，再通過(guò)信號(hào)處理單元進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，在FPGA系統(tǒng)控制模塊的控制下，通過(guò)DSP解碼模塊進(jìn)行DSP解碼解調(diào)，通過(guò)MAC協(xié)議處理模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊傳輸出輸出信號(hào)。DSP解碼模塊采用通用或?qū)Ｓ玫臄?shù)字信號(hào)處理芯片，將DSP所擁有的靈活、精確、可靠性好、體積小、成本低、高運(yùn)算速度這些在通信領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到光通信中，大大提高了光通信的運(yùn)算速度和可靠性，減小了電路體積，降低了制造成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型裝置的LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型裝置的LED光通信接收電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]一種基于白光LED照明的光通信裝置，包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端包括與LED燈陣列連接的LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，接收端包括LED光通信接收電路。
[0018]如圖1所示，是本實(shí)用新型裝置的LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)圖。LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路包括能夠接入交流電源的由四個(gè)二極管組成的全波整流橋，全波整流橋的直流電壓輸出端并聯(lián)連接儲(chǔ)能電容Cl，儲(chǔ)能電容Cl的兩端再連接RC濾波電路，RC濾波電路的電阻Rl的一端連接儲(chǔ)能電容Cl的正輸出端，濾波電容C2并聯(lián)在電阻Rl的另一端與儲(chǔ)能電容Cl的負(fù)輸出端之間；RC濾波電路的輸出端連接光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的供電電源管腳VBAT和地管腳GND，光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的開(kāi)關(guān)控制管腳CTRL連接LED燈陣列的負(fù)極，光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的開(kāi)關(guān)管腳SW連接一個(gè)穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極和電感LI的一端，電感LI的另一端連接LED燈陣列的負(fù)極和保護(hù)電容C4的一端，LED燈陣列的正極、保護(hù)電容C4的另一端和穩(wěn)壓二極管的正極均連接光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的VBAT管腳；光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的復(fù)位管腳RSET通過(guò)電阻R2連接RC濾波電路的負(fù)輸出端。與LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路連接的LED燈陣列為RGB-LED燈陣列，RGB-LED燈陣列是由紅、綠、藍(lán)三色LED芯片封裝在一起，它們發(fā)出的光混合在一起得到白光。
[0019]如圖2所示，是本實(shí)用新型裝置的LED光通信接收電路結(jié)構(gòu)圖。一種LED光通信接收電路，包括PIN光電檢測(cè)器、放大電路和信號(hào)處理單元；PIN光電檢測(cè)器為PIN光電二極管D1，放大電路包括第一晶體三極管Q3和第二晶體三極管Q4，第一晶體三極管Q3的集電極通過(guò)電容C6連接第二晶體三極管Q4的基極，第一晶體三極管Q3的集電極還通過(guò)保護(hù)電阻R9連接5V供電電源，第二晶體三極管Q4的集電極通過(guò)保護(hù)電阻Rll連接5V供電電源，第一晶體三極管Q3的集電極和基極之間具有偏置電阻R8，第二晶體三極管Q4的集電極和基極之間具有偏置電阻RlO ;第一晶體三極管Q3的基極通過(guò)電容C5連接PIN光電二極管Dl的負(fù)極以及調(diào)節(jié)電阻R7的一端，調(diào)節(jié)電阻R7的另一端以及第一晶體三極管Q3的發(fā)射極和第二晶體三極管Q4的發(fā)射極共地；PIN光電二極管Dl的正極連接5V供電電源；信號(hào)處理單元包括DSP解碼模塊、FPGA系統(tǒng)控制模塊、MAC協(xié)議處理模塊以及網(wǎng)絡(luò)接口模塊，所述DSP解碼模塊的輸入端連接第二晶體三極管Q4的集電極，DSP解碼模塊的輸出端分別連接FPGA系統(tǒng)控制模塊以及MAC協(xié)議處理模塊，MAC協(xié)議處理模塊連接網(wǎng)絡(luò)接口模塊。
[0020]在LED光通信中，發(fā)射端驅(qū)動(dòng)調(diào)制電路的主要任務(wù)是使LED即滿(mǎn)足照明需要，又要具有很高的開(kāi)關(guān)速率以滿(mǎn)足傳輸數(shù)據(jù)的需要。本實(shí)用新型的LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路包括能夠接入交流電源的出四個(gè)二極管組成的全波整流橋以及RC濾波電路，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠在較寬的電壓范圍內(nèi)保持高效，向LED提供穩(wěn)定的工作電壓，使LED能夠穩(wěn)定工作，滿(mǎn)足照明要求；同時(shí)采用光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片1C，具有更高的開(kāi)關(guān)速率和更低的功耗的特點(diǎn)，滿(mǎn)足了傳輸數(shù)據(jù)的需要；原始的二進(jìn)制比特流經(jīng)過(guò)預(yù)處理和編碼后，通過(guò)LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED，對(duì)LED進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，將電信號(hào)調(diào)制到LED光源上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)傳輸出去。
[0021]在LED光通信中，接收端接收電路的主要任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出經(jīng)由無(wú)線(xiàn)光信道傳輸后光載波所攜帶的信息。本實(shí)用新型的接收電路包括PIN光電檢測(cè)器、放大電路和信號(hào)處理單元，承載著傳輸數(shù)據(jù)的LED光信號(hào)聚焦到光電檢測(cè)器上，首先經(jīng)光電檢測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其中光電檢測(cè)器選用PIN光電檢測(cè)器，PIN光電檢測(cè)器具有量子效率高、靈敏度高、響應(yīng)速度快、噪聲小的特點(diǎn)；然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大處理，放大電路采用兩級(jí)三極管直接耦合式放大電路，最大限度的減小失真；再通過(guò)信號(hào)處理單元對(duì)放大信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，在FPGA系統(tǒng)控制模塊的控制下，通過(guò)DSP解碼模塊進(jìn)行DSP解碼解調(diào)，解碼模塊采用通用或?qū)Ｓ玫臄?shù)字信號(hào)處理芯片，擁有靈活、精確、可靠性好、體積小、成本低、高運(yùn)算速度的特點(diǎn)，通過(guò)DSP解碼模塊解碼解調(diào)恢復(fù)出的發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)，再通過(guò)MAC協(xié)議處理模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊傳輸出來(lái)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于白光LED照明的光通信裝置，其特征在于，包括發(fā)送端和接收端，所述發(fā)送端包括與LED燈陣列連接的LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路，所述接收端包括LED光通信接收電路； 所述LED調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路包括能夠接入交流電源的由四個(gè)二極管組成的全波整流橋，所述全波整流橋的直流電壓輸出端并聯(lián)連接儲(chǔ)能電容Cl，儲(chǔ)能電容Cl的兩端再連接RC濾波電路，RC濾波電路的電阻Rl的一端連接儲(chǔ)能電容Cl的正輸出端，濾波電容C2并聯(lián)在電阻Rl的另一端與儲(chǔ)能電容Cl的負(fù)輸出端之間；RC濾波電路的輸出端連接光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的供電電源管腳VBAT和地管腳GND，光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的開(kāi)關(guān)控制管腳CTRL連接LED燈陣列的負(fù)極，光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的開(kāi)關(guān)管腳SW連接一個(gè)穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極和電感LI的一端，電感LI的另一端連接LED燈陣列的負(fù)極和保護(hù)電容C4的一端，LED燈陣列的正極、穩(wěn)壓二極管的正極和和保護(hù)電容C4的另一端均連接光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的VBAT管腳；光調(diào)制驅(qū)動(dòng)芯片IC的復(fù)位管腳RSET通過(guò)電阻R2連接RC濾波電路的負(fù)輸出端； 所述接收電路包括PIN光電檢測(cè)器、放大電路和信號(hào)處理單元；所述PIN光電檢測(cè)器為PIN光電二極管Dl,所述放大電路包括第一晶體三極管Q3和第二晶體三極管Q4,第一晶體三極管Q3的集電極通過(guò)電容C6連接第二晶體三極管Q4的基極，第一晶體三極管Q3的集電極還通過(guò)保護(hù)電阻R9連接5V供電電源，第二晶體三極管Q4的集電極通過(guò)保護(hù)電阻Rll連接5V供電電源，第一晶體三極管Q3的集電極和基極之間具有偏置電阻R8，第二晶體三極管Q4的集電極和基極之間具有偏置電阻RlO ;第一晶體三極管Q3的基極通過(guò)電容C5連接PIN光電二極管Dl的負(fù)極以及調(diào)節(jié)電阻R7的一端，調(diào)節(jié)電阻R7的另一端以及第一晶體三極管Q3的發(fā)射極和第二晶體三極管Q4的發(fā)射極共地；PIN光電二極管Dl的正極連接5V供電電源；所述信號(hào)處理單元包括DSP解碼模塊、FPGA系統(tǒng)控制模塊、MAC協(xié)議處理模塊以及網(wǎng)絡(luò)接口模塊，所述DSP解碼模塊的輸入端連接第二晶體三極管Q4的集電極，DSP解碼模塊的輸出端分別連接FPGA系統(tǒng)控制模塊以及MAC協(xié)議處理模塊，MAC協(xié)議處理模塊連接網(wǎng)絡(luò)接口模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于白光LED照明的光通信裝置，其特征在于，所述LED燈陣列為RGB-LED燈陣列，所述RGB-LED燈陣列由紅、綠、藍(lán)三色LED芯片封裝在一起，它們發(fā)出的光混合在一起得到白光。
【文檔編號(hào)】H04B10/116GK203708541SQ201320725078
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】張華
申請(qǐng)人:北京格林曼光電科技有限公司