CN101699927A - 超宽频通讯的节能灯无线组网***及方法 - Google Patents

超宽频通讯的节能灯无线组网***及方法 Download PDF

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龙涛
唐明
严松
黄志峰
钱春雷
汤杰
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Abstract

本发明公开了一种超宽频通讯的节能灯无线组网***及方法，包括控制器、节能灯具，节能灯具装有UWB单元，UWB单元包括MCU I、UWB通讯模块I、天线I，MCU I与UWB通讯模块I相连，UWB通讯模块I与天线I相连；控制器包括显示屏、按键和UWB控制单元的遥控器，UWB控制单元包括MCU II、UWB通讯模块II、天线II，MCU II与UWB通讯模块II相连，UWB通讯模块II与天线II相连；控制器和节能灯具之间通过UWB通信协议进行信息的传递。节能灯无线组网***布线简单灵活、可扩展性强，由可移动的控制器操纵，灯具的开、关及场景控制灵活方便；可调光电子镇流器可根据需求来调节功率。

Description

超宽频通讯的节能灯无线组网***及方法
技术领域
本发明涉及一种节能灯的控制***，尤其涉及一种节能灯UWB无线组网***及方法，属于电气照明技术领域。
背景技术
现代照明灯具应用中，电子镇流器的使用越来越广泛。电子镇流器是一个将工频交流电源转换成高频交流电源的变换器，其基本工作原理是：工频电源经过滤波、整流后，变为直流电源。再通过DC/AC变换器，输出20K-100KHZ的高频交流电源，加到与灯连接的LC串联谐振电路加热灯丝，同时在电容器上产生谐振高压，加在灯管两端，使灯管由″放电″变成″导通″状态，再进入发光状态。相比电感镇流器，使用电子镇流器的荧光灯即节能灯(又叫紧凑型荧光灯)具有光效高(是普通灯泡的5倍)，节能效果明显，能克服频闪，寿命长(是普通灯泡的8倍)，体积小，使用方便等优点，得到广泛的应用，是照明发展史上一项重大的创新。但是现有的节能灯也有以下一些缺点：首先，节能灯属于气体放电光源，没有数字控制的特性，不能方便的实现对功率的调节；其次，目前的节能灯不具备实时监控工作状态的功能，使用者无法准确得知节能灯状态信息(如温度、电流、剩余使用寿命等)。最重要的是随着科技的进步和生活水平的提高，人们对照明***有着多样化的要求，例如能无线遥控灯具的开关，进行照明***场景控制等。但是，现有的照明控制***多采用有线方式互联，布线和维护繁琐，不灵活，可扩展性差，而采用无线通讯方式相互联络的节能灯照明***可以解决以上问题。因此，开发一种能无线组网、能够调节发光度、具有超温报警控制等实时监控功能的节能灯照明***是具有必要和长远的意义的。UWB是一种无载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。美国FCC对UWB的规定为：在3.1～10.6GHz频段中占用500MHz以上的带宽。由于UWB可以利用低功耗、低复杂度发射/接收机实现高速数据传输而在近年来得到迅速发展。UWB通讯具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、穿透性好、低功耗、结构简单和价格低廉等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，非常适于建立一个高效的无线局域网或无线个域网(WPAN)。本发明正是基于UWB通信组网技术和可调光电子镇流器方面的研究成果开发出的节能灯无线组网***及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能以UWB超宽频通讯协议无线组网、能够调节发光度、具有超温报警控制等实时监控功能的节能灯照明***。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种超宽频通讯的节能灯无线组网***，包括控制器1，节能灯具2，所述节能灯具2装有UWB单元3，所述UWB单元3包括MCUI8，UWB通讯模块I9，天线I10，所述MCUI8与UWB通讯模块I9相连，UWB通讯模块I9与天线I10相连；所述控制器1是包括显示屏、按键和UWB控制单元7的遥控器，所述UWB控制单元7包括MCUII11，UWB通讯模块II12，天线II13，所述MCUII11与UWB通讯模块II12相连，UWB通讯模块II12与天线II13相连；控制器1和节能灯具2之间通过UWB通信协议进行信息的传递。
一种超宽频通讯的节能灯无线组网方法，该方法包括以下步骤：
A)对网络结构中每个节点的节能灯具赋予唯一的MAC地址，与控制器1中的地址信息相对应；
B)组网时，将网图写入控制器1中的MCUII11的存储器中；
C)各个节点的节能灯具以各自唯一的MAC地址与控制器1达成UWB通讯协议，相互发送信息，组网成功。
本发明目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述的超宽频通讯的节能灯无线组网***，其中所述节能灯具2为多个，以星状或者片状或者网状的结构与控制器1组成UWB超宽频无线网络。
前述的超宽频通讯的节能灯无线组网***，其中所述节能灯具2还包括调光模块4、超温控制模块5、实时监控模块6，所述调光模块4、超温控制模块5、实时监控模块6分别与UWB单元3相连。
前述的超宽频通讯的节能灯无线组网***，其中所述调光模块4控制电子镇流器的高频逆变电路的频率，从而调节节能灯的工作频率，达到调光目的。
前述的超宽频通讯的节能灯无线组网方法，按下列步骤进行临时组网：
A)用控制器1的微处理器设定UWB超宽频信号的场强阀值和时间阀值；
B)控制器1发送绑定信号即设定的场强阀值和时间阀值给需要入网的节能灯具；
C)当该节能灯具反馈的场强值和时间值信号大于设定的场强阀值和时间阀值，则将该节能灯具的MAC地址写入控制器1的微处理器完成组网。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：节能灯UWB无线组网***布线简单，灵活性、可扩展性强，UWB超宽频信号速率高、穿透性好，照明***由可移动的控制器操纵，灯具的开、关及场景控制灵活方便；可调光电子镇流器应用于节能灯使其可根据需求来调节功率，达到进一步节能的目的。
附图说明
图1是本发明的UWB超宽频网络结构图。
图2是本发明的UWB单元3的电路结构图。
图3是本发明的UWB控制单元7的电路结构图。
图4是本发明的UWB超宽频节能灯具电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括控制器1、节能灯具2，节能灯具2为多个。如图2所示，所述节能灯具2装有UWB单元3，所述UWB单元3包括MCUI8，UWB通讯模块I9，天线I10，所述MCUI8与UWB通讯模块I9相连，UWB通讯模块I9与天线I10相连。所述控制器1是包括显示屏、按键和UWB控制单元7的遥控器，如图3所示，所述UWB控制单元7包括MCUII11，UWB通讯模块II12，天线II13，所述MCUII11与UWB通讯模块II12相连，UWB通讯模块II12与天线II13相连。控制器1和节能灯具2之间通过UWB通信协议进行双向信息的传递，控制器1可以将UWB控制信号(如开灯、关灯、调光)发送至所选择的节能灯具，节能灯具也可将状态信息反馈给控制器1。如图1所示，多个节能灯具2以星状结构与控制器1组成UWB无线网。组网方法包括以下步骤：
A)对网络结构中每个节点的节能灯具赋予唯一的MAC地址，与控制器1中的地址信息相对应；
B)组网时，将网图写入控制器1中的MCUII11的存储器中；
C)各个节点的节能灯具以各自唯一的MAC地址与控制器1达成UWB通讯协议，相互发送信息，组网成功。
在使用过程中需要临时组网，采用以下方法：
A)用控制器1的微处理器设定UWB超宽频信号的场强阀值和时间阀值；
B)控制器1发送绑定信号即设定的场强阀值和时间阀值给需要入网的节能灯具；
C)当该节能灯具反馈的场强值和时间值信号大于设定的场强阀值和时间阀值，则将该节能灯具的MAC地址写入控制器1的微处理器完成组网。
此种简便的组网方式可以将节能灯具灵活地分组，便于进行场景控制。
如图4所示，所述节能灯具2还包括调光模块4、超温控制模块5、实时监控模块6，所述调光模块4、超温控制模块5、实时监控模块6分别与UWB单元3相连。在本实施例中调光模块4采用L6574作为电子镇流器的高频逆变控制芯片，当节能灯具2接受到控制器1发出的调光指令后调节节能灯的高频逆变电路的交流电源频率，达到调光和进一步节能的目的。所述实时监控模块6将节能灯的温度、使用时间等状态信息反馈给UWB单元3，由UWB通讯模块I9和天线I10以UWB无线信号的形式发送至控制器1。灯具超温时，微处理器发出控制信号，通过超温控制模块5调节电流或关闭灯具以降温。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种超宽频通讯的节能灯无线组网***，包括控制器(1)，节能灯具(2)，其特征在于，所述节能灯具(2)装有UWB单元(3)，所述UWB单元(3)包括MCUI(8)，UWB通讯模块I(9)，天线I(10)，所述MCUI(8)与UWB通讯模块I(9)相连，UWB通讯模块I(9)与天线I(10)相连；所述控制器(1)是包括显示屏、按键和UWB控制单元(7)的遥控器，所述UWB控制单元(7)包括MCUII(11)，UWB通讯模块II(12)，天线II(13)，所述MCUII(11)与UWB通讯模块II(12)相连，UWB通讯模块II(12)与天线II(13)相连；控制器(1)和节能灯具(2)之间通过UWB通信协议进行信息的传递。
2.如权利要求1所述的超宽频通讯的节能灯无线组网***，其特征在于，所述节能灯具(2)为多个，以星状或片状或网状的结构与控制器(1)组成UWB超宽频无线网络。
3.如权利要求1或2所述的超宽频通讯的节能灯无线组网***，其特征在于，所述节能灯具(2)还包括调光模块(4)、超温控制模块(5)、实时监控模块(6)，所述调光模块(4)、超温控制模块(5)、实时监控模块(6)分别与UWB单元(3)相连。
4.如权利要求3所述的超宽频通讯的节能灯无线组网***，其特征在于，所述调光模块(4)控制电子镇流器的高频逆变电路的频率，从而调节节能灯的工作频率，达到调光目的。
5.一种超宽频通讯的节能灯无线组网***方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A)对网络结构中每个节点的节能灯具赋予唯一的MAC地址，与控制器(1)中的地址信息相对应；
B)组网时，将网图写入控制器(1)中的MCUII(11)的存储器中；
C)各个节点的节能灯具以各自唯一的MAC地址与控制器(1)达成UWB通讯协议，相互发送信息，组网成功。
6.如权利要求5所述的一种节能灯无线组网方法，其特征在于，按下列步骤进行临时组网：
A)用控制器(1)的微处理器设定UWB超宽频信号的场强阀值和时间阀值；
B)控制器(1)发送绑定信号即设定的场强阀值和时间阀值给需要入网的节能灯具；
C)当该节能灯具反馈的场强值和时间值信号大于设定的场强阀值和时间阀值，则将该节能灯具的MAC地址写入控制器(1)的微处理器完成组网。
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