CN204437889U - 一种带遥控的全彩led吸顶灯 - Google Patents

一种带遥控的全彩led吸顶灯 Download PDF

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Abstract

一种带遥控的全彩LED吸顶灯,由LED吸顶灯和遥控器两部分组成。所述LED吸顶灯包括固定于天花板上的壳体、安装于壳体下侧的灯罩、以及设置于灯罩内的PCB基板;所述PCB基板上固定安装有LED,所述壳体内安装有LED光源控制器,外部交流电源通过导线与LED光源控制器相连,所述LED光源控制器内部包含有微处理器,该微处理器连接有RF接收模块,可接收来自遥控器的指令信号,并采用PWM信号控制驱动LED,实现色温和亮度的无极调节。本实用新型结构简单,遥控操作方便,可根据使用者的喜好而随意的遥控调整亮灯的颜色,色温变化可达1600万色,并且LED吸顶灯的亮度也可根据需要自由调节;在调节过程中能够实现无极调节,避免在调整亮度和色温时的一个个等级强制切换。

Description

一种带遥控的全彩LED吸顶灯
技术领域
本实用新型涉及LED(Light Emitting Diode,发光二极管)光源照明***,属于电光源领域,尤其是涉及一种带遥控的全彩LED吸顶灯。
背景技术
荧光灯作为照明史上的一次革命,是目前照明光源的主流灯具,但其颜色单调,同时有频闪和汞污染等问题。而半导体照明是21世纪最具发展前景的新一代绿色照明光源,其节能、环保和寿命长等优点,顺应了时代发展的潮流,引起全球性的高度重视。随着LED芯片及封装工艺水平的不断提高,加上大功率LED封装和应用技术的成熟,LED的发光效率得到了大大提高。目前LED光源在节能、环保和长寿命等各方面均占绝对优势,而且已有相当多的研究应用,如LED在情景照明方面的应用及红绿蓝(RGB)白光LED光源研究。
LED吸顶灯是一种选择LED作为光源的吸顶灯,由于灯具上部较平,紧靠天花板安装,像是吸附在屋顶上,所以称之为LED吸顶灯。随着生活质量的提高,人们对照明舒适度、自身健康的关注度也在不断提高,其中,LED吸顶灯作为日常电器之一也面临了更多的挑战。消费者要求所购买的LED吸顶灯不仅可提供最基本的照明光线,而且还可实现其它发光效果以提升LED吸顶灯的档次。
因此,有必要提供一种可实现无极调节亮度和色温的全彩LED吸顶灯。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种带遥控的全彩LED吸顶灯。
解决上述技术问题采用的技术方案是:
本带遥控的全彩LED吸顶灯,由LED吸顶灯和遥控器两部分组成,所述遥控器使用RF射频信号与LED吸顶灯以无线方式连结;所述LED吸顶灯包括固定于天花板上的壳体、安装于所述壳体下侧的灯罩、以及固定安装于壳体下侧并设置于灯罩内的PCB基板;所述PCB基板上固定安装有LED,所述壳体内安装有LED光源控制器,外部交流电源通过导线与LED光源控制器相连,所述LED光源控制器内部包含有微处理器,该微处理器连接有RF接收模块,可接收来自遥控器的指令信号,并采用PWM(PulseWidth Modulation,脉冲宽度调制)信号控制驱动LED,实现色温和亮度的无极调节。
所述LED光源控制器由微处理器、降压稳压模块、存储模块、串口通信模块、RF接收模块和DMX(Digital Multiplex,多路数据传输)512解码驱动组成,采用DMX512通讯协议控制LED色温和亮度;所述微处理器采用增强型51单片机STC12C5A60S2,降压稳压模块采用LM2596电源管理芯片,存储模块采用E2PROM(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory,电可擦可编程只读存储器)芯片AT24C16,串口通信模块采用MAX232芯片,RF接收模块采用2.4G单片无线射频收发芯片nRF24L01+,DMX512解码驱动采用TM1803芯片。
所述LED为超高亮RGB三基色LED,LED安装在圆形PCB基板上,以PCB基板圆心为中心,由内而外呈七环排列,每环安装的LED颗数分别为8颗、16颗、25颗、35颗、45颗、55颗和75颗,各环中每颗LED等间距呈圆周排列。
所述遥控器面板上设置有开关键、颜色调节按键、亮度调节按键、保持按键和红绿蓝三色选择按键,可通过上述按键遥控变换LED吸顶灯的色彩并调节亮度。
所述LED吸顶灯功率为20W,直径为45cm,灯罩为高透光率PC材料。
本实用新型的有益效果是:结构简单,遥控操作方便,可根据使用者的喜好而随意的遥控调整亮灯的颜色,色温变化可达1600万色,并且LED吸顶灯的亮度也可根据需要自由调节;在调节过程中能够实现无极调节,避免在调整亮度和色温时的一个个等级强制切换;同时本LED吸顶灯采用RF遥控技术,工作在2.4-2.5GHz ISM自由频段,全球通用,可以非常方便地实现对LED的远程控制,具有功耗低,传输距离远,空中通讯速率高,抗干扰性更强,稳定性更高等优点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型PCB基板上LED排列图。
图3为本实用新型遥控器电路原理框图。
图4为本实用新型LED吸顶灯电路原理框图。
图5为本实用新型降压稳压电路原理图。
图6为本实用新型串口通信模块电路原理图。
图7为本实用新型微处理器和RF接收模块电路原理图。
图8为本实用新型DMX512解码驱动电路原理图。
图9为本实用新型遥控器电路原理图。
具体实施方式
本实用新型下面结合实施例并参照附图作进一步详述:参见图1、图2和图4,本实施例由LED吸顶灯100和遥控器200两部分组成;所述LED吸顶灯100包括固定于天花板上的壳体101、安装于所述壳体101下侧的灯罩102、以及固定安装于壳体101下侧并设置于灯罩102内的PCB基板103;所述PCB基板103上固定安装有LED104,所述壳体101内安装有LED光源控制器105,外部交流电源通过导线106与LED光源控制器105相连,所述LED光源控制器105内部包含有微处理器,该微处理器连接有RF接收模块,可接收来自遥控器200的指令信号,并采用PWM信号控制驱动LED103,实现色温和亮度的无极调节。
参见图2,所述LED104为超高亮RGB三基色LED,安装在圆形PCB基板上,以PCB基板圆心为中心,由内而外呈七环排列,每环安装的LED颗数分别为8颗、16颗、25颗、35颗、45颗、55颗和75颗,各环中每颗LED等间距呈圆周排列。在本实施例中,RGB三基色LED的红色光谱峰值624nm,绿色光谱峰值517nm,篮色光谱峰值468nm,单个芯片在50mA电流驱动下工作,红光的光通量>3.81m,绿光的光通量>81m,蓝光的光通量>2.71m。在LED光源控制器105的控制下,可调光调色LED光源总光通量范围是1500~9000Lm。该可调光调色LED光源,可根据三基色原理得到想要颜色的光色效果光通量。
三基色LED的原理是利用红绿蓝(RGB)三种颜色的LED发出的光作为基础,按适当的比例进行配色,从而得到特定所需颜色的光源。根据色彩的三基色合成原理,光的颜色由配色方程F=x[R]+y[G]+z[B]决定,其中,x[R]、y[G]和z[B]分别代表红绿和蓝三基色LED灯的发光强度由此可见,不同强度比例的三基色光混合后得到不同的颜色,典型的八种颜色的三基色配比如表1所示(255代表最大值)。本RGB三基色LED的调制方式采用PWM方式,可实现1600万色颜色的配比,以满足不同条件下的照明需求。
表1八种颜色的三基色配比
绿
R分量 255 255 255 0 0 0 160 255
G分量 0 97 255 255 255 0 32 255
B分量 0 0 0 0 255 255 240 255
参见图5,本LED光源控制器105内的降压稳压模块将开关电源输出的DC24V转换为5V和3.3V,其中5V为微处理器、串口通信模块和存储模块供电,3.3V为RF接收模块供电。降压芯片采用了降压型电源管理单片集成电路LM2596,能够输出3A的驱动电流,同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V等,本电路中采用了固定输出5V和3.3V型号。
参见图7,微处理器采用增强型51单片机实现,选用STC12C5A60S2单片机作为核心处理器。该单片机具有高速、低功耗及超强抗干扰等特点,采用5V电源供电,具有8路10位A/D接口、2路PWM输出口,4个16位定时器,56K Flash存储空间、1280B静态存取内存、1K可编程只读存储器,能够满足数据存储、智能管理、PWM信号输出等工作,为***的功能实现提供了基础和保障。其中P0口连接DMX512解码驱动芯片;P3.0,P3.1用于单片机与串口连接的数据读写线,完成程序的下载;P2.0-P2.5连接RF接收模块,实现无线通信;P2.6和P2.7用I2C总线连接存储模块,存储模块采用美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM产品AT24C16,存储容量为16K,数据断电不丢失,该芯片支持I2C总线数据传送协议。I2C总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器,任何从总线接收数据的器件为接收器,存储能力为16K,在不影响使用的情况下减小了设计成本。C1和R1构成单片机复位电路,在上电时对程序复位,C1可用10μF/25V电解电容,R1用1K精密电阻。C2、C3和CR1构成单片机振荡电路,提供时间基准,C2和C3可用22pF瓷片电容,CR1可用12MHz晶振。
参见图7,RF接收模块采用挪威Nordic公司推出的2.4G单片无线射频收发芯片nRF24L01+,芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通信频道可通过程序进行配置。该模块接口引脚CE、CSN、SCK、MOSI、MISO、IRQ分别与微处理器STC12C5A60S2的P2.0-P2.5端口连接,由微处理器控制信号的接收与发射。信号发射主要通过接口引脚CE、SCK和MOSI来完成。当微处理器请求发送数据时,置CE为高电平,此时的接收机地址和有效载荷数据作为nRF24L01+的内部时钟,可用请求协议或微处理器将速率调至1Mbps;置CE为低电平可激活发射。信号接收主要使用接口引脚CE、CSN、SCK和MISO来实现。当正确设置射频数据包输入载荷的地址和大小后,置CE为高电平即可激活接收,此后便可在nRF24L01+监测信息输入,200us内若收到有效数据包,则给微处理器一个中断并置CSN高电平,以使微处理器以时钟形式输出有效载荷数据,待***收到全部数据后nRF24L01+再置CSN为低电平,此时如果CE保持高电平,则等待新的数据包,若CE置低电平,则开始接收新的序列。
参见图3和图9,遥控器200采用NORDIC最新推出的无线SOC单片机nRF24LE1,该芯片内部集成了增强型8位8051微处理器和nRF24L01+2.4GHz射频收发器,并通过SPI接口进行通信。其中端口P0.0-P0.6连接8个功能按键,实现色温和亮度的遥控无极调节。
参见图6,串口通信单元由MAX232芯片与计算机串口进行相互通信,MAX232芯片中的TXD与RXD分别与STC12C5A60S2芯片的RXD和TXD引脚相连,而MAX232芯片中的T2OUT与DB9接口中的2脚相连,R2IN与DB9接口中的3脚相连,DB9的5脚接地。计算机通过串口通信电路将相关程序和参数下载至单片机STC12C5A60S2的内部存储器E2PROM中,以对LED灯进行控制。
本LED光源控制器105采用DMX512总线协议进行控制。DMX512总线协议是USITT(美国剧场技术协会)在1986年发布的一种舞台灯光控制协议,现已成为国际通用的标准协议,被各种灯光控制***广泛采用。标准的DMX512总线协议规定特定长度的数据帧,每个数据帧的数据容量为513个字节,其中包含一个字节的起始码。标准的DMX512协议通信的波特率为250kbps。LED行业的飞速发展也为LED控制芯片的设计带来了前所未有的提速,常见的同步DMX512控制芯片有很多,参见图8,本实用新型采用TM1803芯片进行控制。TM1803是三通道LED驱动控制专用电路,内部集成有MCU数字接口、数据锁存器、LED高压驱动等电路。通过***MCU控制实现该芯片的单独灰度、级联控制实现彩色LED点阵发光控制,采用SOP8的封装形式。TM1803芯片采用级联控制方式,一根控制线上的TM1803芯片的RGB三个PWM通道的色彩通过一个数据帧同时刷新,进而实现对显示文件的显示。当LED104收到调光数据信号,TM1803芯片根据自身灯具地址,截取三个字节的调光信息,产生三路PWM信号控制恒流驱动模块。一个字节的范围为0-255,每一色LED的灰度为256级别,三基色LED的组合颜色理论上有256*256*256级别灰度,满足灯光的全彩控制需求。
本带遥控的全彩LED吸顶灯在使用时,先接通LED吸顶灯100电源,然后利用遥控器200进行控制,利用“On”和“Off”键可开关LED吸顶灯,利用“R”、“G”、“B”三个按键可选择需要调节的色彩,接着利用“C+”、“C-”调节色温、利用“B+”、“B-”调节亮度,可实现1600万色无极调节;当按下“Keep”键可以记忆上次设置的颜色,当关灯后下次开启LED吸顶灯便会自动显示原来的颜色。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种带遥控的全彩LED吸顶灯,由LED吸顶灯(100)和遥控器(200)两部分组成,其特征在于:所述遥控器(200)使用RF射频信号与LED吸顶灯(100)以无线方式连结;所述LED吸顶灯(100)包括固定于天花板上的壳体(101)、安装于所述壳体(101)下侧的灯罩(102)、以及固定安装于壳体(101)下侧并设置于灯罩(102)内的PCB基板(103);所述PCB基板(103)上固定安装有LED(104),所述壳体(101)内安装有LED光源控制器(105),外部交流电源通过导线(106)与LED光源控制器(105)相连,所述LED光源控制器(105)内部包含有微处理器,该微处理器连接有RF接收模块,可接收来自遥控器(200)的指令信号,并采用PWM信号控制驱动LED(103),实现色温和亮度的无极调节。
2.根据权利要求1所述的一种带遥控的全彩LED吸顶灯,其特征在于,所述LED光源控制器(105)由微处理器、降压稳压模块、存储模块、串口通信模块、RF接收模块和DMX512解码驱动组成,采用DMX512通讯协议控制LED(103)色温和亮度;所述微处理器采用增强型51单片机STC12C5A60S2,降压稳压模块采用LM2596电源管理芯片,存储模块采用E2PROM芯片AT24C16,串口通信模块采用MAX232芯片,RF接收模块采用2.4G单片无线射频收发芯片nRF24L01+,DMX512解码驱动采用TM1803芯片。
3.根据权利要求1所述的一种带遥控的全彩LED吸顶灯,其特征在于,所述LED(104)为超高亮RGB三基色LED,LED(104)安装在圆形PCB基板(103)上,以PCB基板(103)圆心为中心,由内而外呈七环排列,每环安装的LED(104)颗数分别为8颗、16颗、25颗、35颗、45颗、55颗和75颗,各环中每颗LED(104)等间距呈圆周排列。
4.根据权利要求1所述的一种带遥控的全彩LED吸顶灯,其特征在于,所述遥控器(200)面板上设置有开关键、颜色调节按键、亮度调节按键、保持按键和红绿蓝三色选择按键,可通过上述按键遥控变换LED吸顶灯(100)的色彩并调节亮度。
5.根据权利要求1所述的一种带遥控的全彩LED吸顶灯,其特征在于,所述LED吸顶灯(100)功率为20W,直径为45cm,灯罩为高透光率PC材料。
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