基于白光LED的可见光通信发射装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置包括数模转换模块、低通滤波器、放大器电路、LED驱动电路和LED灯阵列，所述数模转换模块与所述单片机连接，数模转换模块用于可见光通信发射装置进行数字信号和模拟信号转换；所述低通滤波器与所述数模转换模块连接，低通滤波器用于对模拟信号进行低通滤波；所述放大器电路与所述低通滤波器和LED驱动电路连接，放大器电路用于对信号进行放大处理；所述LED驱动电路与所述放大器电路和LED灯阵列连接，LED驱动电路用于对LED灯阵列进行驱动。本实用新型专利技术使用低压电源、功耗小、适用性强、稳定性高、响应时间短、绿色环保、多档闪烁频率发光。

Visible light communication transmitter based on white LED

The utility model discloses a visible light communication transmitting device based on a white LED. The device comprises a digital-to-analog conversion module, a low-pass filter, an amplifier circuit, an LED driving circuit and an LED lamp array. The digital-to-analog conversion module is connected with the microcontroller, and the digital-to-analog conversion module is used for digitalizing the visible light communication transmitting device. Signal and analog signal conversion; the low-pass filter is connected with the DAC module, and the low-pass filter is used to filter the analog signal; the amplifier circuit is connected with the low-pass filter and the LED driving circuit, and the amplifier circuit is used to amplify the signal; the LED driving circuit and the LED driving circuit are used to filter the analog signal. The amplifier circuit is connected with the LED lamp array, and the LED driving circuit is used for driving the LED lamp array. The utility model has the advantages of low-voltage power supply, low power consumption, strong applicability, high stability, short response time, green environmental protection, and multi-stage scintillation frequency luminescence.

【技术实现步骤摘要】
基于白光LED的可见光通信发射装置
本技术涉及可见光通信
，具体涉及一种基于白光LED的可见光通信发射装置。
技术介绍
20世纪60年代，LED发光二极管出现，随后LED技术不断推进，2000年以后，照明用的白光LED迅速发展起来，开始了逐渐替代传统照明灯的进程。根据Digitimes数据，2016年全球LED照明市场渗透率为31％，较2015年增加4个百分点，预计2017年将超过40％(LEDinside预测2017年渗透率将超过50％)。与传统照明光源相比，LED光源在节能、使用寿命以及色彩组合方面具有明显优势。随着LED芯片技术的突破带来的成本及价格的持续下降，LED灯的性价比越来越高，LED灯对传统照明灯的替代之势不可逆转。它用作照明的同时.还可以把信号调制到LED可见光束上进行传输，实现一种新兴的光无线通信技术，即可见光通信(VisibleLightCommunication，VLC)技术。良好的调制性能和适中的发射功率是采用白光LED作为可见光通信系统光源的必备条件。利用白光LED的快速反应度特性和人眼的视觉暂留效应，可见光通信技术可以通过LED超高速的亮灭，在人眼感受不到明暗变化的情况下将信息调制到白光LED上，进而通过改变发光功率进行传输，光电探测器等光电转换器件接收LED光信号，并将光信号转换为电信号。人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。人眼的视觉暂留时间一般定为0.1s～0.4s，即当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1-0.4秒的时间。而LED的最高闪烁频率可达几百kHz，因此人眼是无法察觉到LED超高速的亮灭的，这是白光LED在传输信息的同时还可以实现照明的原因。应用可见光通信技术可以解决目前电磁波通信频带资源短缺的问题，同时也可以解决在一些对电磁波敏感的环境，如医院、机场等地区的无线通信难题。目前的白光LED可见光通信技术研究中，一般采用发出蓝光LED芯片与发出黄光的荧光粉混合而成。这样做只需要对单一的LED芯片进行信号调制，使用方便，而且用蓝色滤光片可以滤除白光中响应速度较慢的黄光部分，只留下蓝光，提高了调制宽度。LED与通信有关的特性主要分为发光功率、半功率角、工作光强。发光功率决定了LED在电路中的特性。半功率角是LED发出的光功率是正对LED时功率的一半时所在的角度。这个特性决定了LED光的发散程度，对于光通信系统这个参数越小越好。然而对于目前的白光LED，半功率角一般在90°～130°，不能满足要求，为了达到要求必须通过透镜系统减小发散角。工作光强决定了LED在正常工作情况下发出的光强，由于通常要求的传输距离较长，光线到达接收端有较大衰减，因此要求在功率一定的情况下，光强越大越好。最常见的荧光转换白光LED是由蓝光LED加YAG荧光粉实现，原理是它利用蓝光LED芯片发出的一部分蓝光激发YAG荧光粉，使蓝光转换为黄光，然后再与其余的蓝光发生混合得到白光。这种白光LED具有内部结构简单、成本不高、调制电路简单，制作工艺成熟且易于实现等优点；缺点是蓝光LED的发光效率不高、能量损耗大，可调制带宽低等，目前的可见光通信系统的光源常使用蓝光LED激发荧光粉的白光LED，通信效果差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于白光LED的可见光通信发射装置，利用白光LED的快速反应度特性和人眼的视觉暂留效应，通过LED超高速的亮灭，在人眼感受不到明暗变化的情况下将信息调制到白光LED上，进而通过改变发光功率进行传输，实现照明和通信的双重功能。为实现上述目的，本技术的技术方案为：基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置包括单片机，所述装置还包括数模转换模块、低通滤波器、放大器电路、LED驱动电路和LED灯阵列，所述数模转换模块与所述单片机连接，数模转换模块用于可见光通信发射装置进行数字信号和模拟信号转换；所述低通滤波器与所述数模转换模块连接，低通滤波器用于对模拟信号进行低通滤波；所述放大器电路与所述低通滤波器和LED驱动电路连接，放大器电路用于对信号进行放大处理；所述LED驱动电路与所述放大器电路和LED灯阵列连接，LED驱动电路用于对LED灯阵列进行驱动。如上所述的基于白光LED的可见光通信发射装置，所述单片机采用C8051F310单片机，所述LED灯阵列采用1W正白色大功率LED灯80-90LM。C8051F310单片机特点为抗干扰性强，高速且低功耗，是一种增强型8051单片机。C8051F310单片机作为主控芯片，同时具有复位电路和时钟电路，需要传输的数据信息通过串口通信传送给主控芯片，然后在C8051F310单片机的控制下驱动LED驱动电路。因为工作光强决定了LED在正常工作情况下发出的光强，由于实践中通常要求的传输距离较长，光线到达接收端有较大衰减，因此要求在功率一定的情况下，光强越大越好。所以选择Telesky公司生产的1W正白色大功率LED灯80-90LM作为LED灯阵列的LED光源。如上所述的基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置还包括复位电路模块，所述复位电路模块与所述单片机连接，复位电路模块用于使单片机电路恢复到起始状态。复位电路模块的原理是电阻给电容充电，电容的电压缓慢上升直到VCC，没到VCC时芯片复位脚近似低电平，于是芯片复位，接近VCC时芯片复位脚近高电平，于是芯片停止复位，复位完成。复位电路模块属于现有技术。如上所述的基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置还包括时钟电路模块，所述时钟电路模块与所述单片机连接，时钟电路模块用于为单片机提供周期脉冲。单片机运行需要时钟支持—就像计算机的CPU一样，如果没有时钟电路来产生时钟驱动单片机，那单片机就不能执行程序。单片机内部是由许多诸如触发器等构成的时序电路组成的，只有通过时钟才能使单片机一步步地工作。具体工作时，单片机外部接上振荡器(也可以是内部振荡器)提供高频脉冲经过分频处理后，成为单片机内部时钟信号，作为片内各部件协调工作的控制信号。如果没有时钟信号，触发器的状态就不能改变，单片机内部的所有电路在完成一个任务后将最终达到一个稳定状态，而不能再继续进行其它任何工作。如上所述的基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置还包括稳压电源供电模块，所述稳压电源供电模块与所述单片机连接，稳压电源供电模块用于为单片机提供稳压电源供电。如上所述的基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置还包括模数转换模块，所述模数转换模块与所述单片机连接，模数转换模块用于可见光通信发射装置进行模拟信号和数字信号转换。模数转换模块将模拟信号转换成数字信号的电路，又称为模数转换模块(简称A/D转换器)，A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。模数转换模块属于现有技术。如上所述的基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置还包括衰减电路，所述衰减电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置包括单片机，其特征在于：所述装置还包括数模转换模块、低通滤波器、放大器电路、LED驱动电路和LED灯阵列，所述数模转换模块与所述单片机连接，数模转换模块用于可见光通信发射装置进行数字信号和模拟信号转换；所述低通滤波器与所述数模转换模块连接，低通滤波器用于对模拟信号进行低通滤波；所述放大器电路与所述低通滤波器和LED驱动电路连接，放大器电路用于对信号进行放大处理；所述LED驱动电路与所述放大器电路和LED灯阵列连接，LED驱动电路用于对LED灯阵列进行驱动。

【技术特征摘要】
1.基于白光LED的可见光通信发射装置，所述装置包括单片机，其特征在于：所述装置还包括数模转换模块、低通滤波器、放大器电路、LED驱动电路和LED灯阵列，所述数模转换模块与所述单片机连接，数模转换模块用于可见光通信发射装置进行数字信号和模拟信号转换；所述低通滤波器与所述数模转换模块连接，低通滤波器用于对模拟信号进行低通滤波；所述放大器电路与所述低通滤波器和LED驱动电路连接，放大器电路用于对信号进行放大处理；所述LED驱动电路与所述放大器电路和LED灯阵列连接，LED驱动电路用于对LED灯阵列进行驱动。2.根据权利要求1所述的基于白光LED的可见光通信发射装置，其特征在于：所述单片机采用C8051F310单片机，所述LED灯阵列采用1W正白色大功率LED灯80-90LM。3.根据权利要求1所述的基于白光LED的可见光通信发射装置，其特征在于：所述装置还包括复位电路模块，所述复位电路模块与所述单片机连接，复位电路模块用于使单片机电路恢复到起始状态。4.根据权利要求1所述的基于白光LE...

【专利技术属性】
技术研发人员：成骏伟，
申请(专利权)人：成骏伟，
类型：新型
国别省市：湖北,42