一种基于PWM脉宽调变的多功能LED阵列灯具的制作方法

本实用新型涉及多功能灯具，具体涉及一种基于PWM脉宽调变的多功能LED阵列灯具。

背景技术：

灯具作为照明的生活家居必备用品，每家每户都有各式各样的灯具。随着人们的生活水平和人均收入的提高，只有单一照明功能的灯具已经满足不了百姓追求高品质生活的需求。此外，青少年学业压力的增加和未使用合适亮度和色温的台灯，导致我国青少年近视发病率不断攀升，绝对发病率位居世界之首。

当前已经有为数众多的灯具技术方案为用户提供一个更好的照明体验和更节能的灯具，但是它们仍有改进之处。2013年中国国知局公布的由刘寿伦申报，中国专利号为201310638612.9《多功能型LED灯》的专利，提出一种可以调整灯光、色温，具有感应摄像监视功能，且可由遥控器遥控上述功能的台灯。2014年中国国知局公布的由敖祥全申报，中国专利号为201420743928.4《多功能台灯》的专利，提出一种能够当作计算器、钟表、笔筒的台灯。2014年中国国知局公布的由聂萍申报，中国专利号为201420214451.0《基于LED的模拟阳光增补仪》的专利，提出一种能够模拟太阳光谱、变化规律进行光输出的台灯。2015年中国国知局公布的由上海鼎为电子科技（集团）有限公司申报，中国专利号为201521114861.9《多功能台灯》的专利，提出一种能够检测用户的坐姿并有相应提示的多功能台灯。尽管在上述灯具技术方案中，有的能够实现调节灯具的光照强度和色温，但是灯具系统不够合理，且强行在灯具中添加一些不必要的功能；有的虽然提出了当今人们生活中存在的灯具照明问题，却只是泛泛陈述且没有提出具体的解决方案，未不能够有效解决灯具照明问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是现有技术存在的，或因调节灯的亮度、色温过于理想而不切实际，或因灯具的结构设计不合理未能提供用户较好的照明体验等问题。为解决上述的技术问题，本实用新型采用的技术方案为：灯具的LED阵列模块是由16个暖白LED和冷白LED灯组成，通过PWM脉宽中高电平在一个周期内占空比的不同，实现不同亮度和色温的调节；调光驱动模块中的核心芯片选用的是富士通专用PWM脉宽调变LED光照强度的芯片MB39C602，用于构建灯具中调节亮度的基本电路；ARM控制模块选用的是专为高性能、低成本、低功耗工程要求设计的、基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列的处理器，用于构建灯具中功能控制的基本电路；光强测量模块使用的是直接将光强转化成频率值的器件TSL230；蓝牙通讯模块使用的是高性能主从机一体蓝牙模块HC-05，用于构建灯具和用户手机APP之间无线通讯的媒介。

本实用新型是这样实现的，它包括ARM控制模块、时钟模块、光强测量模块、紫外线模块、LED阵列模块、调光驱动模块、电源模块、蓝牙通讯模块、音频输出模块，其特征是：所述的ARM控制模块连接着时钟模块、光强测量模块、紫外线模块、调光驱动模块、电源模块、蓝牙通讯模块、音频输出模块；所述的时钟模块连接着ARM控制模块，提供给ARM控制模块精确的时间信号；所述的光强测量模块连接着ARM控制模块，测量当前环境的光照强度，进而将光照强度数据输入至ARM控制模块；所述的紫外线模块连接着ARM控制模块，接收ARM控制模块输出的控制信号，进而发出紫外线杀菌消毒；所述的调光驱动模块连接着LED阵列模块和ARM控制模块，接收ARM控制模块输出的PWM波，进而调节LED阵列模块的光照强度和色温；所述的电源模块连接着调光驱动模块和ARM控制模块，并给它们供电；所述的蓝牙通讯模块连接着ARM控制模块，用于构建灯具和用户手机APP之间无线通讯的媒介；所述的音频输出模块连接着ARM控制模块，接收ARM控制模块输出的音频信号，进而播放出音乐；所述的ARM控制模块可以借助蓝牙通讯模块接收用户通过手机APP将灯具设置为两种照明模式：第一种为自动适应模式，ARM控制模块根据光强测量模块测出的数据，动态调节LED阵列模块的光照强度和色温，使得灯具达到最大效率的使用电能。第二种为用户自定义模式，ARM控制模块根据用户自行设定的光照强度和色温，调节LED阵列模块的光照强度和色温，比如在卧室色温可以设定成2700K，给用户一种温暖温馨的体验，在书房可以设定成4000K，提供一个光亮的环境，减轻用户眼睛的负担；所述的ARM控制模块可以借助蓝牙通讯模块接收用户通过手机APP设定紫外线模块工作时间段，进而每到设定时间段发出控制信号给紫外线模块，自动地使紫外线模块工作，达到定时为家居用品进行杀菌消毒的目的；所述的ARM控制模块可以借助蓝牙通讯模块接收用户通过手机提供的音频文件源，进而进行音频解码发出音频信号给音频输出模块，播放出音乐。其具体的工作流程步骤如下。

步骤1：初始化内部模块。

步骤2：光强测量模块将光照强度的数据反馈到ARM控制模块当中。

步骤3：用户通过手机APP，设定灯具工作模式是自动适应模式或用户自定义模式。

步骤4：如果灯具的照明模式是自动适应模式，则灯具会根据光强测量模块的数据，自适应地动态调节LED阵列模块的光照强度和色温。

步骤5：如果灯具的照明模式是用户自定义模式，则按照用户通过手机APP设定的光照强度和色温，调节LED阵列模块的光照强度和色温。

步骤6：用户通过手机APP，设定紫外线模块工作时间段。

步骤7：如果灯具到达设定的紫外线模块工作时间段，则灯具自动地使紫外线模块工作，达到定时为家居用品进行杀菌消毒的目的。

步骤8：用户通过手机APP，设定闹钟时间和提醒声音。

步骤9：如果灯具到达设定的闹钟时间，则灯具自动地调节LED阵列模块的光照强度和色温，渐进地变亮以表现出类似于日出的效果，进而灯具播放设定提醒声音，温柔且自然地叫醒用户。

步骤10：用户在休闲娱乐时，借助蓝牙通讯模块发送手机中的音频文件源给灯具，进而灯具进行音频解码后驱动音频输出模块播放出音乐。

本实用新型具有的效果：灯具能够根据使用时的光照强度自动改变LED阵列的亮度，到达节能和减耗的效果。此外，还能够在特定的时间或播放闹钟，或消毒杀菌，或通过蓝牙播放音乐，创造一个健康适宜的居住环境。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图。

图2为本实用新型的具体工作流程图。

图3为本实用新型的ARM控制模块电路图。

图4为本实用新型的时钟模块电路图。

图5为本实用新型的光强测量模块电路图。

图6为本实用新型的紫外线模块电路图。

图7为本实用新型的LED阵列模块电路图。

图8为本实用新型的调光驱动模块电路图。

图9为本实用新型的电源模块电路图。

图10为本实用新型的蓝牙通讯模块电路图。

图11为本实用新型的音频输出模块电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是这样实现的，它包括ARM控制模块101、时钟模块102、光强测量模块103、紫外线模块104、LED阵列模块105、调光驱动模块106、电源模块107、蓝牙通讯模块108、音频输出模块109，其特征是：所述的ARM控制模块101连接着时钟模块102、光强测量模块103、紫外线模块104、调光驱动模块106、电源模块107、蓝牙通讯模块108、音频输出模块109；所述的时钟模块102连接着ARM控制模块101，提供给ARM控制模块101精确的时间信号；所述的光强测量模块102连接着ARM控制模块101，测量当前环境的光照强度，进而将光照强度数据输入至ARM控制模块101；所述的紫外线模块104连接着ARM控制模块101，接收ARM控制模块101输出的控制信号，进而发出紫外线杀菌消毒；所述的调光驱动模块106连接着LED阵列模块105和ARM控制模块101，接收ARM控制模块101输出的PWM波，进而调节LED阵列模块105的光照强度和色温；所述的电源模块107连接着调光驱动模块106和ARM控制模块101，并给它们供电；所述的蓝牙通讯模块108连接着ARM控制模块101，用于构建灯具和用户手机APP之间无线通讯的媒介；所述的音频输出模块109连接着ARM控制模块101，接收ARM控制模块101输出的音频信号，进而播放出音乐；所述的ARM控制模块101可以借助蓝牙通讯模块108接收用户通过手机APP将灯具设置为两种照明模式：第一种为自动适应模式，ARM控制模块101根据光强测量模块103测出的数据，动态调节LED阵列模块104的光照强度和色温，使得灯具达到最大效率的使用电能。第二种为用户自定义模式，ARM控制模块101根据用户自行设定的光照强度和色温，调节LED阵列模块104的光照强度和色温，比如在卧室色温可以设定成2700K，给用户一种温暖温馨的体验，在书房可以设定成4000K，提供一个光亮的环境，减轻用户眼睛的负担； 所述的ARM控制模块101可以借助蓝牙通讯模块108接收用户通过手机APP设定紫外线模块104工作时间段，进而每到设定时间段发出控制信号给紫外线模块104，自动地使紫外线模块工作，达到定时为家居用品进行杀菌消毒的目的；所述的ARM控制模块101可以借助蓝牙通讯模块108接收用户通过手机提供的音频文件源，进而进行音频解码发出音频信号给音频输出模块109，播放出音乐。

本实施例的具体工作流程步骤如图2显示，步骤如下。

步骤201：初始化内部模块。

步骤202：光强测量模块将光照强度的数据反馈到ARM控制模块当中。

步骤203：用户通过手机APP，设定灯具工作模式是自动适应模式或用户自定义模式。

步骤204：如果灯具的照明模式是自动适应模式，则灯具会根据光强测量模块的数据，自适应地动态调节LED阵列模块的光照强度和色温。

步骤205：如果灯具的照明模式是用户自定义模式，则按照用户通过手机APP设定的光照强度和色温，调节LED阵列模块的光照强度和色温。

步骤206：用户通过手机APP，设定紫外线模块工作时间段。

步骤207：如果灯具到达设定的紫外线模块工作时间段，则灯具自动地使紫外线模块工作，达到定时为家居用品进行杀菌消毒的目的。

步骤208：用户通过手机APP，设定闹钟时间和提醒声音。

步骤209：如果灯具到达设定的闹钟时间，则灯具自动地调节LED阵列模块的光照强度和色温，渐进地变亮以表现出类似于日出的效果，进而灯具播放设定提醒声音，温柔且自然地叫醒用户。

步骤210：用户在休闲娱乐时，借助蓝牙通讯模块发送手机中的音频文件源给灯具，进而灯具进行音频解码后驱动音频输出模块播放出音乐。

本实施例的ARM控制模块电路图如图3显示，ARM控制模块选用的是专为高性能、低成本、低功耗工程要求设计的、基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列的处理器，用于构建灯具中功能控制的基本电路。

本实施例的时钟模块电路图如图4显示。

本实施例的光强测量模块电路图如图5显示，光强测量模块选用的是直接将光强转化成频率值的器件TSL230。

本实施例的紫外线模块电路图如图6显示。

本实施例的LED阵列模块电路图如图7显示，灯具的LED阵列模块是由16个暖白LED和冷白LED灯组成，通过PWM脉宽中高电平在一个周期内占空比的不同，实现不同亮度和色温的调节。

本实施例的调光驱动模块电路图如图8显示，调光驱动模块中的核心芯片选用的是富士通专用PWM脉宽调变LED光照强度的芯片MB39C602，用于构建灯具中调节亮度的基本电路。

本实施例的电源模块电路图如图9显示。

本实施例的蓝牙通讯模块电路图如图10显示，蓝牙通讯模块选用的是高性能主从机一体蓝牙模块HC-05，用于构建灯具和用户手机APP之间无线通讯的媒介。

本实施例的音频输出模块电路图如图11显示。