CN105743578A - 一种仿自然光照明通信技术 - Google Patents

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Abstract

一种仿自然光照明通信技术，涉及可见光通信技术领域，它包括自然光引入装置和自然光通信模块，所述自然光引入装置由布置在室外屋顶的至少一个采光罩(1)、至少一根用于将所采光源传导到室内的光导纤维管(2)和聚光透镜(3)组成，所述采光罩(1)利用安装座固定安装在室外屋顶向阳面，所述光导纤维管(2)通过管道安装在墙体内，且光导纤维管(2)的入光端接收采光罩(1)的聚光交点处发出的自然光光束；本发明采用自然光作为光源进行载波通信，避免了基于人造的LED光源的可见光通信对人体带来的负面影响，满足白天的室内照明的同时，实现可见光的通信，且只消耗很小的电能。

Description

一种仿自然光照明通信技术
技术领域
本发明涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种仿自然光照明通信技术。
背景技术
使用可见光的无线通信技术近年来逐渐受到学术界和产业界的广泛关注，尤其是随着发光二极管(LightEmittingDiode，简称为LED)之类的发光元件的照明设备的广泛使用，利用半导体LED在实现照明的同时，实现无线通信网络覆盖的可行性研究正在许多相关企业中进行。可见，光通信与无线传感网络、无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，简称为WLAN)、以及电力线通信***相结合的通信方式也在探讨当中。然而，可以确定的是可见光通信技术将是未来可选的短距超宽带通信方式之一。
目前室内可见光通信能满足要求的最好选择就是白光LED。白光LED在提供室内照明的同时，被用作通信光源有望实现室内无线高速数据接入。目前，商品化的大功率白光LED功率已经达到5W，发光效率也已经达到90lm/W，其发光效率(流明效率)已经超过白炽灯，接近荧光灯。白光LED的光效超过100lm/W并达到200lm/W(可以完全取代现有的照明设备)在不久的将来即可实现。因而LED照明光通信技术具有极大的发展前景，已引起人们的广泛关注和研究。
采用LED光源用于照明存在诸多优点而备受青睐，比如其具有节能、环保、寿命长、响应快、耐开关冲击、易配光等优点，近来由于LED光源光效的提升和价格的迅速下降而加速渗透到室内照明领域。然而，LED光源小而亮，且含有较强的蓝光波谱，会造成一定的灯光污染。因此，LED光源对人身健康的利弊也越来越被重视。
发明内容
本发明的目的主要是为了解决上述技术问题，而提供一种仿自然光照明通信技术。
本发明包括自然光引入装置和自然光通信模块，所述自然光引入装置由布置在室外屋顶的至少一个采光罩、至少一根用于将所采光源传导到室内的光导纤维管和聚光透镜组成，所述采光罩利用安装座固定安装在室外屋顶向阳面，所述光导纤维管通过管道安装在墙体内，且光导纤维管的入光端接收采光罩的聚光交点处发出的自然光光束，所述聚光透镜将光导纤维管传导过来的自然光光束再次汇聚，所述自然光通信模块包括光学变频器、用于检测光导纤维管中自然光光强度的光强传感器、传感器模拟量输入模块、变频器控制芯片、通信数据输入接口、通信数据处理芯片和布光透镜，所述光学变频器的受光面接收聚光透镜传导过来的自然光光束，并对其进行变频，所述光强传感器的感应探头布置在光导纤维管中，检测自然光的光强，并通过传感器模拟量输入模块与变频器控制芯片通信相连，所述变频器控制芯片控制光学变频器进行载波变频，所述通信数据输入接口接收外界输入的需要通信的数字信号，通信数据处理芯片的信号输入端口与通信数据输入接口通信相连，所述通信数据处理芯片的信号输出端口与变频器控制芯片通信相连，所述布光透镜的入光面接收经过光学变频器变频处理的自然光光束。
所述采光罩是FRP玻璃纤维为基材的采光罩。
所述布光透镜通过安装座固定安装在室内。
所述光学变频器采用可调谐的光学变频器。
本发明优点是：本发明采用自然光作为光源进行载波通信，避免了基于人造的LED光源的可见光通信对人体带来的负面影响，满足白天的室内照明的同时，实现可见光的通信，且只消耗很小的电能，具有很好的实用价值和推广前景。
附图说明
图1是本发明原理示意图。
图中：1、采光罩；2、光导纤维管；3、LED可见光信号发射器；4、一组非视距信号补充单元；5、光强度传感器；6、模拟量输入模块；7、微型芯片；8、开关量输出模块；9、开关；10、非视距可见光信号发射器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明包括自然光引入装置和自然光通信模块，所述自然光引入装置由布置在室外屋顶的至少一个采光罩1、至少一根用于将所采光源传导到室内的光导纤维管2和聚光透镜3组成，所述采光罩1利用安装座固定安装在室外屋顶向阳面，所述光导纤维管2通过管道安装在墙体内，且光导纤维管2的入光端接收采光罩1的聚光交点处发出的自然光光束，所述聚光透镜3将光导纤维管2传导过来的自然光光束再次汇聚，所述自然光通信模块包括光学变频器4、用于检测光导纤维管中自然光光强度的光强传感器5、传感器模拟量输入模块6、变频器控制芯片7、通信数据输入接口8、通信数据处理芯片9和布光透镜10，所述光学变频器4的受光面接收聚光透镜3传导过来的自然光光束，并对其进行变频，所述光强传感器5的感应探头布置在光导纤维管2中，检测自然光的光强，并通过传感器模拟量输入模块6与变频器控制芯片7通信相连，所述变频器控制芯片7控制光学变频器4进行载波变频，所述通信数据输入接口8接收外界输入的需要通信的数字信号，通信数据处理芯片9的信号输入端口与通信数据输入接口8通信相连，所述通信数据处理芯片9的信号输出端口与变频器控制芯片7通信相连，所述布光透镜10的入光面接收经过光学变频器4变频处理的自然光光束。
所述采光罩1是FRP玻璃纤维为基材的采光罩。
所述布光透镜10通过安装座固定安装在室内。
所述光学变频器4采用可调谐的光学变频器。
工作方式及原理：FRP玻璃纤维为基材制作的采光罩将室外的自然光收集后，通过设置在墙体内的光导纤维管，将采光罩收集的自然光进行集中传导，光线经过传导照射到聚光透镜，聚光透镜再次将光线集中汇聚，并照射在可调谐的光学变频器的受光面上，同时光强传感器不断的检测光导纤维管内传输的自然光的光强，并通过传感器模拟量输入模块实时传输给变频器控制芯片，工作人员通过通信数据输入接口录入需要在可见光携带的数据信息，数据信息经过通信数据处理芯片处理后，将处理信息传输给变频器控制芯片，变频器控制芯片根据所接受的数据信息来控制可调谐的光学变频器对自然光进行变频处理，经过变频后携带数据信息的自然光再次通过布光透镜10将可见光照射到室内，满足照明的同时携带通信信号，带有可见光信号接受功能的终端即可接受信号。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (4)

1.一种仿自然光照明通信技术，其特征在于它包括自然光引入装置和自然光通信模块，所述自然光引入装置由布置在室外屋顶的至少一个采光罩(1)、至少一根用于将所采光源传导到室内的光导纤维管(2)和聚光透镜(3)组成，所述采光罩(1)利用安装座固定安装在室外屋顶向阳面，所述光导纤维管(2)通过管道安装在墙体内，且光导纤维管(2)的入光端接收采光罩(1)的聚光交点处发出的自然光光束，所述聚光透镜(3)将光导纤维管(2)传导过来的自然光光束再次汇聚，所述自然光通信模块包括光学变频器(4)、用于检测光导纤维管中自然光光强度的光强传感器(5)、传感器模拟量输入模块(6)、变频器控制芯片(7)、通信数据输入接口(8)、通信数据处理芯片(9)和布光透镜(10)，所述光学变频器(4)的受光面接收聚光透镜(3)传导过来的自然光光束，并对其进行变频，所述光强传感器(5)的感应探头布置在光导纤维管(2)中，检测自然光的光强，并通过传感器模拟量输入模块(6)与变频器控制芯片(7)通信相连，所述变频器控制芯片(7)控制光学变频器(4)进行载波变频，所述通信数据输入接口(8)接收外界输入的需要通信的数字信号，通信数据处理芯片(9)的信号输入端口与通信数据输入接口(8)通信相连，所述通信数据处理芯片(9)的信号输出端口与变频器控制芯片(7)通信相连，所述布光透镜(10)的入光面接收经过光学变频器(4)变频处理的自然光光束。
2.根据权利要求1所述的一种仿自然光照明通信技术，其特征在于所述采光罩(1)是FRP玻璃纤维为基材的采光罩。
3.根据权利要求1所述的一种仿自然光照明通信技术，其特征在于所述布光透镜(10)通过安装座固定安装在室内。
4.根据权利要求1所述的一种仿自然光照明通信技术，其特征在于所述光学变频器(4)采用可调谐的光学变频器。
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