LED装饰照明灯具的遥控方法

1. LED装饰照明灯具的遥控方法，包括信号发射过程和信号接 收过程，其特征在于：信号发射过程是由键盘矩阵输入控制信号，采 用发射系统中的微处理器或者集成电路芯片产生编码信号或者随机 信号，与预设遥控编码信号的数据存储器结合起来、采用多重控制方 式生成红外线遥控信号，再由红外二极管发送器发射该遥控信号；信 号接收过程是由红外二极管接收器接受上述遥控信号，经过光/电转换 放大器对信号进行转换放大，然后送入接收系统中的微处理器进行运 算与处理，依据LED装饰照明灯具的数量设置输出扩展模块，以数字 形式生成控制信号，对每一只LED的红、绿、蓝三基色电极的平均工 作电流进行控制。
2. 根据权利要求1所述的LED装饰照明灯具的遥控方法，其特 征在于：信号发射过程所使用的发射系统设有外模拟电量信号输入接 口，外模拟电量信号从该接口输入之后经过功能选择也被处理成红外 线遥控信号而发射出去。
3. 根据权利要求1所述的LED装饰照明灯具的遥控方法，其特 征在于：信号接收过程所使用的微处理器是嵌入式微处理器，它安装 在灯具内部。
4. 根据权利要求1所述的LED装饰照明灯具的遥控方法，其特 征在于：信号接收过程以数字形式生成的控制信号是脉冲宽度控制信 号。
5. 根据权利要求4所述的LED装饰照明灯具的遥控方法，其特 征在于：控制脉冲的频率≥50赫兹。
6. 根据权利要求4所述的LED装饰照明灯具的遥控方法，其特 征在于：对灯光照明的数字化控制范围是256级辉度。
7. 根据权利要求1所述的LED装饰照明灯具的遥控方法，其特 征在于：所述LED装饰照明灯具是使用1W以上功率、高亮度、三基 色发光二极管作为照明光源的任意形状、任意款式的装饰灯具或照明 灯具。

技术领域\n本发明涉及发光二极管(LED)用作装饰照明灯具时的控制方法， 尤其涉及LED装饰照明灯的遥控方法，特别为使用1W以上大功率、 高亮度、三基色LED作为照明光源的任意形状和各种款式的LED装 饰照明灯具的遥控方法，属于半导体照明与单片机应用技术领域。\n背景技术\n自从爱迪生发明了电灯以来，人类就进入了人造照明光源的新时 代，先后经历了白炽灯、霓虹灯和气体放电灯三个阶段。但是随着社 会经济的发展、生活质量不断提高，人们对照明的要求也越来越高， 除了要求照明节能之外，越来越多的人还想方设法利用灯光营造出和 谐、温馨的起居环境，希望在一个舒适、灵活、个性化并且富有艺术 魅力的照明环境里工作和生活。灯光也是一个营造气氛的高手，无论 是两人世界的浪漫，还是集体派对的热闹，柔和、热烈、轻松、绚丽 的感觉都可通过不同的灯光尽情展现。然而遗憾的是，采用传统灯具 的照明系统难以胜任如此艰巨的任务，很难得到高水平、高质量、高 效能的照明效果。\n进入新世纪以来，随着大功率半导体发光二极管(LED)芯片工 艺水平的不断提高，封装和应用技术不断成熟，LED的发光效率得到 大大提高，目前1W白光LED产品的光效超过60lm/W，LED已经实 实在在进入装饰照明领域，相关灯具不断出现。半导体照明技术的应 用，给了人们全新的视觉享受，在色彩的表现能力、灯光的控制能力、 环保节能等环节上，要比传统的霓虹灯、白炽灯、卤钨灯、荧光灯等 具有明显的优势，使用者可以随手任意调节其颜色、亮度、色温等参 数，调控它们的组合光，将不同颜色的LED配置在一起，得到最适宜 的照明状态。而且，LED用作光源一个显著的特点就是在较大的驱动 电流范围内仍能维持其流明效率和光色参数，而且没有延迟和惰性， 非常适合于进行数字化控制，这一点是传统的光源，如白炽灯、荧光 灯和节能灯，所无可比拟的。\n发明内容\n本发明正是基于上述技术背景，提供LED装饰照明灯具的一种遥 控方法，旨在充分发挥LED装饰照明灯具的优点、将数字技术与LED 装饰照明灯具的控制方法——特别是遥控方法有机结合起来。\n本发明的目的通过以下技术方案来实现：\nLED装饰照明灯具的遥控方法，包括信号发射过程和信号接收过 程，信号发射过程是由键盘矩阵输入控制信号，采用微处理器或者集 成电路芯片产生编码信号或者随机信号，与预设遥控编码信号的数据 存储器结合起来、采用多重控制方式生成红外线遥控信号，再由红外 二极管发送器发射该遥控信号；信号接收过程是由红外二极管接收器 接收上述遥控信号，经过光/电转换放大器对信号进行转换放大，然后 送入微处理器进行运算与处理，依据LED装饰照明灯具的数量设置输 出扩展模块，以数字形式生成控制信号，对每一只LED的红、绿、蓝 三基色电极的平均工作电流进行控制。\n进一步地，上述LED装饰照明灯具的遥控方法中，信号发射过程 所使用的发射系统设有外模拟电量信号输入接口，外模拟电量信号从 该接口输入之后经过功能选择也被处理成红外线遥控信号而发射出 去。\n更进一步地，上述LED装饰照明灯具的遥控方法中，信号接收过 程所使用的微处理器是嵌入式微处理器，它安装在灯具内部；信号接 收过程以数字形式生成的控制信号可以是脉冲宽度控制信号，控制脉 冲的频率≥50赫兹，对灯光照明的数字化控制范围是256级辉度。\n此外，上述LED装饰照明灯具的遥控方法中，所述LED装饰照 明灯具是使用1W以上大功率、高亮度、三基色发光二极管作为照明 光源的任意形状、任意款式的装饰灯具或照明灯具。\n本发明运用红外线技术对LED装饰照明灯具实施遥控。由于红外 遥控是广泛使用的一种通信和遥控手段，是一项非常成熟的技术，红 外线遥控与LED装饰照明灯具结合起来可谓珠联璧合、相得益彰，可 以实现对装饰照明灯光的数字化控制，能够最大限度地发挥半导体照 明光源的优势和长处。其主要优点如下：\n(1)由于红外线遥控是一项非常成熟的技术，应用本发明技术 方案制成的遥控装置，具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点， 并且安装容易、操作方便、功能可靠、使用安全；\n(2)可以进行数字化操作。通过数字控制可以非常方便地控制 LED灯具的电流大小和通断，LED光源发不发光、发光颜色和发光强 度等，都可以由红外线遥控接收端的微处理器进行控制；\n(3)可以实现个性化照明。红外线遥控的发射部分应用专用集 成电路芯片或者微处理器对控制信号进行编码调制，接收部分采用嵌 入式微处理器系统，通过输出扩展，可以分别控制每一只发光二极管 的红(R)绿(G)蓝(B)三基色电极工作，这样便能充分利用LED 的发光特点进行混光处理，使相同或不同光色的LED有规律地进行跳 越式变化，从而营造色彩斑斓的动态照明氛围，创造出富有个性的照 明环境和独一无二的风格与气氛；\n(4)能够进行外控。红外线遥控发射部分设置了外信号输入接 口，各种外界参数模拟电信号都可以成为遥控信号。此外，红外线遥 控发射器还设有随机选择按键，随机数码生成的遥控信号，经过接收 部分处理后，形成任意的光怪陆离的色彩，能给人巨大的视觉冲击；\n(5)照明灯具可以有效地与建筑装潢融为一体。带有红外线遥 控功能的线路板与半导体照明光源合成设计，控制系统嵌入其中，灯 具可以实现超薄、超轻，能够与建筑装潢集成一体，灯具隐蔽，而通 过红外线遥控产生的灯光却能够变幻无穷。\n附图说明\n下面结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。其中，\n图1是本发明红外线遥控发射系统原理图；\n图2是红外线遥控发射器的一种外观模式；\n图3是本发明红外线遥控接收系统原理图。\n具体实施方式\n本发明LED装饰照明灯具的遥控方法包括信号发射过程和信号 接收两大过程，发射部分应用微处理器(MCU)或专用集成电路芯片 产生编码或者随机控制信号，并且设有外模拟电量信号输入接口和预 设遥控编码信号数据存储器，采用多重控制方式经功能选择处理生成 红外线遥控信号；接收部分应用嵌入式微处理器(MCU)进行运算与 处理，以数字形式生成脉冲宽度控制信号，以开关通断时间比例信号 分别控制每一只发光二极管的红(R)绿(G)蓝(B)三基色电极工 作电流的通断和大小，实现对灯光照明的数字化控制。这样能够最大 限度地发挥半导体照明光源的优势和长处，营造一个色彩斑斓富有个 性的动态照明氛围，达到传统照明手段无法实现的照明效果。\n本发明信号发射部分的原理如图1所示，涉及到的主要部件包括： 键盘矩阵1、微处理器2(MCU)、红外二极管发送器3、LCD显示 屏6和发射电源4。键盘矩阵1用于输入遥控信号，微处理器2产生 编码并进行调制，再由红外二极管发送器3发射红外线编码信号。发 射部分由于功率消耗微小，发射电源4使用干电池；键盘矩阵可以采 用4×4～8×8的规格，具体数量根据控制功能的需要而确定；LCD显 示屏6用于显示控制功能的操作内容。微处理器2还连接有数据存储 器7，用于存储预定的遥控编码信号。\n遥控信号主要由键盘矩阵1产生，还可以在红外线遥控发射部分 设置一个外信号输入接口5，用于输入各种外界参数如语言、音乐等 模拟电量信号，经过微处理器2进行A/D变换后，也成为遥控信号被 发射出去。这样就可以对LED装饰照明灯的颜色和亮度实施外控，并 能产生特殊音效灯光。\n根据使用者的嗜好，红外线遥控发射器还设有随机信号选择按 键，随机数码生成的遥控信号，经过接收部分处理后，将形成人们无 法预料的光怪陆离的色彩，能给予人们以巨大的视觉冲击。\n附图2为红外线遥控系统发射器的一种外观模式。图中3为红外 二极管发送器，5为外信号输入接口，6为LCD显示屏，常规功能键 有：电源开/关/复零键20、工作模式切换键21、RGB色彩增加/减少 键22/23/24、预置/定时执行键25、时间设定键26、循环周期增加/减 少键27、随机信号/输入信号切换键28等。\nMCU编码可采用脉宽调制的若干位二进制码串行码，其中信息 最前段部分为用户识别码(引导码)，能区别不同的电器设备，防止 不同种类别的遥控码互相串扰；中间段部分为操作码(功能码)；后 段部分通常设计为操作码的反码，用来验证操作码的正确性。遥控信 号的二进制码一般要经过38kHz的载频进行二次调制，以增加抗干扰 能力和提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。二次调制之后，再 通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。\n图3是红外线遥控接收系统原理图，包括红外线接收二极管11、 光/电转换放大器12、嵌入式微处理器系统组成。微处理器按照最小 系统组成，其中包括微处理器10、电子可擦除存储器13(EEPROM)、 输出扩展模块14和计时定时模块15。发光程序存储在电子可擦除存 储器13(EEPROM)中，由遥控系统红外线发射器注入数据。定时计 时模块15为红外线遥控系统提供了时间基准和时间预约。本发明涉 及作为装饰或照明光源的任意形状、各种款式的LED灯具，使用大功 率三基色发光二极管的数量比较多，有必要设置输出扩展模块14，其 控制端口接有若干个脉冲宽度发生模块16，分别与室内装饰照明灯具 的所有发光二极管18/1、18/2、…、18/n的红(R)绿(G)蓝(B) 三基色电极连接，AC/DC变换电路17使市电变换成低压直流电19供 给微处理器系统和室内装饰照明灯所有的发光二极管。\n发光二极管用作照明光源一个显著的特点就是在较大的驱动电 流范围内仍能维持其流明效率和光色参数，本发明采用脉冲宽度控制 方式对发光二极管光源的是否发光以及发光强度进行控制。当电流导 通时，发光二极管发光，发光强度由脉冲宽度控制。在一个工作周期 里，脉冲宽度决定了发光二极管电流导通的时间，导通的时间比例越 大，工作周期内通过发光二极管平均电流越大，发光二极管发光强度 就越强。对于常用的8位微处理器(MCU)，控制范围为28，对灯光 照明的数字化控制范围达到256级辉度，即0-255，相当于二进制数 00000000-11111111，满额度为256。也就是说，在工作周期内当二进 制控制数据为00000000时，导通的时间比例为0/256，产生的脉冲宽 度为0，发光二极管不发光；当二进制控制数据为11111111时，导通 的时间比例为255/256，产生的脉冲宽度为周期的255/256，平均电流 接近最大值，发光二极管几乎发出最大的发光强度。这样，通过数字 形式可以非常方便地控制每一个大功率三基色发光二极管的RGB三 极电流的通断和大小，LED光源发不发光、发光颜色和发光强度，全 部由红外线遥控接收端的微处理器(MCU)进行控制。由于人们的视 觉暂留特性，为了得到稳定的照明，微处理器输出控制脉冲的重复频 率通常不能低于50赫兹。\n本发明技术方案适用于任意形状、各种款式的LED装饰照明灯 具，对于使用1W以上大功率、高亮度的三基色发光二极管作为照明 光源的场合，尤有推广使用价值。