TWI649979B

TWI649979B - 能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法

Info

Publication number: TWI649979B
Application number: TW105127896A
Authority: TW
Inventors: 劉堂仁
Original assignee: 遠東科技大學
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2019-02-01
Also published as: TW201807968A

Abstract

本發明係關於一種能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法，包含：以交流電源峰值出現之時間點為基準，將交流發光二極體的發光週期對稱分割成一前區及一後區；在該前區中，選擇電源峰值高的區塊作為一前半部，使該前半部的發光作為照明與選擇性的數據傳輸；在該後區中，選擇電源峰值高的區塊作為一後半部，使該後半部的發光作為照明與光能補償；以一微控制器控制該前半部與該後半部的發光方式，輸出一補償光能，使得該交流發光二極體在發光過程中能維持相同的平均照度。

Description

能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法

本發明係關於一種光訊號輸出方法，尤指能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法。

中華民國發明專利公告第I411131號「控制交流發光二極體光通訊之方法」，該發明係為一種控制交流發光二極體光通訊之方法，主要目的在利用控制交流發光二極體之明區及暗區之變化而輸出光通訊訊號，其中明區為交流發光二極體發光狀態，暗區為交流發光二極體不發光狀態。其先以一交流市電相位截取電路截取一交流相位，再整合經調變之通訊訊號及交流相位訊號，而輸出調變訊號，調控交流發光二極體之亮度，藉此達成利用交流發光二極體之同步輸出光通訊訊號之功效。

上述前案雖亦以交流發光二極體做為光通訊訊號的發射源之方法，但該案係掌控交流相位時間下，控制交流發光二極體在亮的位置或暗的位置加上調變訊號以傳送不同亮度、速率、調變形式之光通訊訊號，雖可控制亮度，但並未提出如何補償光訊號傳輸時所損失之光能，無法讓交流發光二極體在進行光訊號傳輸時仍提供相同的平均照度。

爰此，本發明提出一種能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法，包含下列步驟：

以交流電源峰值出現之時間點為基準，將交流發光二極體的發光週期對稱分割成一前區及一後區；在該前區中，選擇電源峰值高的區塊作為一前半部，使該前半部的發光作為照明與選擇性的數據傳輸；在該後區中，選擇電源峰值高的區塊作為一後半部，使該後半部的發光作為照明與光能補償；以一微控制器控制該前半部與該後半部的發光方式，其中該前半部依時間序輸出依明暗順序或依暗明順序排列的發光方式，該後半部之明暗變化與該前半部相反，且該後半部之排列順序鏡像對稱於該前半部，以輸出一補償光能，使得該交流發光二極體在發光過程中能維持相同的平均照度。

其中，該前半部不需作數據傳輸時，在該前半部以高於數據傳輸速率的頻率且平均分配明暗狀態或暗明狀態。

其中，該微控制器輸出一控制訊號至一開關單元，該開關單元根據該控制訊號導通或截斷交流發光二極體，以產生一明區或一暗區，該明區及該暗區係為不同單位時間之倍數，界定依明暗順序或依暗明順序排列的發光方式。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.前半部的發光作為照明與選擇性的數據傳輸，後半部的發光作為照明與光能補償，係用以維持交流發光二極體於照明時，調節交流發光二極體於發光週期內的總輸出光能，於交流電源的每半個週期內，使其保持穩定，所形成的照度不受本身進行光訊號傳輸動作之影響，藉以提供穩定的平均照度。

2.不需作數據傳輸時，藉由以遠高於視覺可以覺察之頻率平均分配交流發光二極體在整個發光週期的明暗狀態，除了可以繼續保持相同的平均照度，同時也避免了交流發光二極體低頻率的切換動作所可能造成視覺之光源閃爍感。

綜合上述技術特徵，本發明能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請先參閱第一圖及第二圖所示，本發明提出一種光通訊電路系統，包含：

一第一微控制器（1），電連接一供電單元（11）及一第一過零點偵測電路（12），該第一微控制器（1）用以輸出一控制訊號（13）。

一傳送端（2），包括一交流電源（21）及一交流發光二極體（22），該交流電源（21）串聯該交流發光二極體（22），該傳送端（2）經由一開關單元(3)間接受控於該第一微控制器（1）。

該第一過零點偵測電路（12）提供代表該交流電源(21)之零點位置出現在該交流發光二極體（22）之觸發脈波訊號，以供電路核心之該第一微控制器（1）同步各項運作時序之用。

如第二圖所示，該開關單元（3）於本實施例中係為一光耦合器，該開關單元（3）更電連接一電阻（31）及一直流電源（32），該電阻（31）串聯該直流電源（32），該電阻（31）之電阻值於本實施例中係為100歐姆，該直流電源（32）於本實施例中係為5伏特。

請再搭配參閱第三圖所示，一接收端（4），該接收端（4）與該傳送端（2）成對應關係配置，該接收端（4）包括一光偵測器（41）、一訊號處理單元（42）、一第二微控制器（43）及一第二過零點偵測電路（44），該光偵測器（41）於本實施例中係為一光二極體，該光偵測器（21）與該訊號處理單元（42）之間電連接一電阻（45），該電阻（45）之電阻值於本實施例中係為68K歐姆。

需特別說明的是，原本用於檢測460奈米區域附近藍光之光二極體，被採用於該接收端（4）進行二元數據資料之感應，因目前的高亮度白光二極體主要以藍光發光二極體激發黃色螢光粉而得，故在光譜上的藍光區域會有一相對較高之發光強度，有助於以該光偵測器（41）對於解讀訊號。

請再搭配參閱第四圖所示，為了使光源輸出之訊號能有最大辨識度，本發明提出一種能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法，係以該交流電源（21）峰值出現之時間點為基準，圖中係以一虛線（B）為界，將該交流發光二極體（22）之一發光週期（A）對稱分割成一前區（A1）及一後區（A2）

請再搭配參閱第五圖所示，在該前區（A1）中，選擇電源峰值高的區塊作為一前半部（A11），使該前半部（A11）的發光作為照明與選擇性的數據傳輸，在該後區（A2）中，選擇電源峰值高的區塊作為一後半部（A21），使該後半部（A21）的發光作為照明與光能補償。需特別說明的是，該交流發光二極體（22）發光強度隨時間變化，其中，該發光週期（A）的前後 兩端以一發光強度變化區塊（C）表示該交流發光二極體（22）之不完全發光區域（因為此時期的發光強度較弱，因此只作為照明之用，不另外用於數據的傳送），由圖可知該發光強度變化區塊（C）之發光強度有限，進行數據傳輸之辨識度較差，因此，本發明選擇在電源峰值高的該前半部（A11）傳輸數據資料。

請再搭配參閱第六圖所示，再藉由該第一微控制器（1）輸出該控制訊號（13）至該開關單元（3），控制該前半部（A11）輸出一光訊號（A111），該光訊號（A111）係藉由該開關單元（3）根據該控制訊號（13）導通該交流發光二極體（22），以產生一明區（A12）；或藉由該開關單元（3）截斷該交流發光二極體（22），以產生一暗區（A13），該前半部（A11）即以該明區（A12）及該暗區（A13）的排列變化，依時間序輸出依明暗順序或依暗明順序排列的發光方式輸出該光訊號（A111），前述光偵測器（41）再將該光訊號（A111）轉換為一電訊號，使該電訊號藉由該訊號處理單元（42）處理以轉換成送入該第二微控制器（43）進行判讀前的訊號（光通訊之訊號接收與轉換係為習知技術，遂不再贅述）。

該後半部（A21）則輸出一補償光能（A211），該補償光能（A211）之明暗變化與該前半部（A11）相反，且該後半部（A21）之排列順序鏡像對稱於該前半部（A11），係在該前半部（A11）之該明區（A12）於該後半部（A21）的對稱位置輸出該暗區（A13），在該前半部（A11）之該暗區（A13）於該後半部（A21）的對稱位置輸出該明區（A12），以輸出一補償光能，使得該交流發光二極體（22）在發光過程中能維持相同的平均照度。在該前半部（A11）所輸出該光訊號（A111），於本實施例中係傳送二進制數據資料（0011000101），而該後半部（A21）輸出之該補償光能（A211），係依據該光訊號（A111）所傳送數據資料之時序，於該後半部（A21）鏡射該前半部（A11）的發光方式，但以時序對稱且準位相反的型態產生調整位元（0101110011），以補償該前半部（A11）傳送資料位元所損失之光能。

上述方法使該交流發光二極體（22）之光源照度不受該光訊號（A111）傳輸之影響，維持相同的平均照度以得到與第七圖所示相同之曲線下面積。

然而，若在無需輸出數據資料時，採用第七圖所示之方式分配該發光週期（A）之該前半部（A11）及該後半部（A21）光能，形成如圖中所示之該明區（A12）及該暗區（A13），恐因該交流發光二極體（22）較長時間的「明」和「暗」狀態，低頻率的切換動作產生一閃爍訊號（A3），遂造成視覺產生光源閃爍感。

爰此，請再搭配參閱第八圖所示，在不需輸出數據資料時，以高於數據資料傳輸速率的頻率在該前半部（A11）持續切換該明區（A12）及該暗區（A13），於本實施例之排列順序係為「---1010101」，該後半部（A21）則在對應該前半部（A11）之該明區（A12）之鏡射位置輸出該暗區（A13），在對應該前半部（A11）之該暗區（A13）之鏡射位置輸出該明區（A12），於本實施例之排列順序即為「0101010---」，以平均分配該交流發光二極體（22）在整個發光週期（A）的明暗狀態，產生照度維持恆定之一平均訊號（A4）。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

（1）‧‧‧第一微控制器

（11）‧‧‧供電單元

（12）‧‧‧第一過零點偵測電路

（13）‧‧‧控制訊號

（2）‧‧‧傳送端

（21）‧‧‧交流電源

（22）‧‧‧交流發光二極體

（3）‧‧‧開關單元

（31）‧‧‧電阻

（32）‧‧‧直流電源

（4）‧‧‧接收端

（41）‧‧‧光偵測器

（42）‧‧‧訊號處理單元

（43）‧‧‧第二微控制器

（44）‧‧‧第二過零點偵測電路

（45）‧‧‧電阻

（A）‧‧‧發光週期

（A1）‧‧‧前區

（A11）‧‧‧前半部

（A111）‧‧‧光訊號

（A12）‧‧‧明區

（A13）‧‧‧暗區

（A2）‧‧‧後區

（A21）‧‧‧後半部

（A211）‧‧‧補償光能

（A3）‧‧‧閃爍訊號

（A4）‧‧‧平均訊號

（B）‧‧‧虛線

（C）‧‧‧發光強度變化區塊

[第一圖]係本發明實施例之光通訊電路系統示意圖。

[第二圖]係本發明實施例之以光耦合器實現開關單元示意圖。

[第三圖]係本發明實施例之接收端示意圖。

[第四圖]係本發明實施例以該交流電源峰值出現之時間點為基準，將發光週期對稱分割成前區及後區示意圖。

[第五圖]係本發明實施例之發光週期對稱區分成前半部及後半部示意圖。

[第六圖]係本發明實施例之輸出光訊號及補償光能示意圖。

[第七圖]係本發明實施例不需輸出數據資料時，前述補償方式將產生光源閃爍的明暗訊號示意圖。

[第八圖]係本發明實施例在不需輸出光訊號時，輸出平均訊號以平均分配整個發光週期明暗狀態的示意圖。

Claims

一種能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法，包含：以交流電源峰值出現之時間點為基準，將交流發光二極體的發光週期對稱分割成一前區及一後區；在該前區中，選擇電源峰值高的區塊作為一前半部，使該前半部的發光作為照明與選擇性的數據傳輸；在該後區中，選擇電源峰值高的區塊作為一後半部，使該後半部的發光作為照明與光能補償；以一微控制器控制該前半部與該後半部的發光方式，其中該前半部依時間序輸出依明暗順序或依暗明順序排列的發光方式，該後半部之明暗變化與該前半部相反，且該後半部之排列順序鏡像對稱於該前半部，以輸出一補償光能，使得該交流發光二極體在發光過程中能維持相同的平均照度。
如申請專利範圍第1項所述之能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法，其中，該前半部不需作數據傳輸時，在該前半部以高於數據傳輸速率的頻率且平均分配明暗狀態或暗明狀態。
如申請專利範圍第1項所述之能夠進行光能補償之交流發光二極體的光訊號輸出方法，其中，該微控制器輸出一控制訊號至一開關單元，該開關單元根據該控制訊號導通或截斷交流發光二極體，以產生一明區或一暗區，該明區及該暗區係為不同單位時間之倍數，界定依明暗順序或依暗明順序排列的發光方式。