本實(shí)用新型涉及多功能燈具，具體涉及一種基于PWM脈寬調(diào)變的多功能LED陣列燈具。

背景技術(shù)：

燈具作為照明的生活家居必備用品，每家每戶都有各式各樣的燈具。隨著人們的生活水平和人均收入的提高，只有單一照明功能的燈具已經(jīng)滿足不了百姓追求高品質(zhì)生活的需求。此外，青少年學(xué)業(yè)壓力的增加和未使用合適亮度和色溫的臺燈，導(dǎo)致我國青少年近視發(fā)病率不斷攀升，絕對發(fā)病率位居世界之首。

當(dāng)前已經(jīng)有為數(shù)眾多的燈具技術(shù)方案為用戶提供一個更好的照明體驗(yàn)和更節(jié)能的燈具，但是它們?nèi)杂懈倪M(jìn)之處。2013年中國國知局公布的由劉壽倫申報，中國專利號為201310638612.9《多功能型LED燈》的專利，提出一種可以調(diào)整燈光、色溫，具有感應(yīng)攝像監(jiān)視功能，且可由遙控器遙控上述功能的臺燈。2014年中國國知局公布的由敖祥全申報，中國專利號為201420743928.4《多功能臺燈》的專利，提出一種能夠當(dāng)作計算器、鐘表、筆筒的臺燈。2014年中國國知局公布的由聶萍申報，中國專利號為201420214451.0《基于LED的模擬陽光增補(bǔ)儀》的專利，提出一種能夠模擬太陽光譜、變化規(guī)律進(jìn)行光輸出的臺燈。2015年中國國知局公布的由上海鼎為電子科技（集團(tuán)）有限公司申報，中國專利號為201521114861.9《多功能臺燈》的專利，提出一種能夠檢測用戶的坐姿并有相應(yīng)提示的多功能臺燈。盡管在上述燈具技術(shù)方案中，有的能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)燈具的光照強(qiáng)度和色溫，但是燈具系統(tǒng)不夠合理，且強(qiáng)行在燈具中添加一些不必要的功能；有的雖然提出了當(dāng)今人們生活中存在的燈具照明問題，卻只是泛泛陳述且沒有提出具體的解決方案，未不能夠有效解決燈具照明問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)存在的，或因調(diào)節(jié)燈的亮度、色溫過于理想而不切實(shí)際，或因燈具的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理未能提供用戶較好的照明體驗(yàn)等問題。為解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：燈具的LED陣列模塊是由16個暖白LED和冷白LED燈組成，通過PWM脈寬中高電平在一個周期內(nèi)占空比的不同，實(shí)現(xiàn)不同亮度和色溫的調(diào)節(jié)；調(diào)光驅(qū)動模塊中的核心芯片選用的是富士通專用PWM脈寬調(diào)變LED光照強(qiáng)度的芯片MB39C602，用于構(gòu)建燈具中調(diào)節(jié)亮度的基本電路；ARM控制模塊選用的是專為高性能、低成本、低功耗工程要求設(shè)計的、基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103系列的處理器，用于構(gòu)建燈具中功能控制的基本電路；光強(qiáng)測量模塊使用的是直接將光強(qiáng)轉(zhuǎn)化成頻率值的器件TSL230；藍(lán)牙通訊模塊使用的是高性能主從機(jī)一體藍(lán)牙模塊HC-05，用于構(gòu)建燈具和用戶手機(jī)APP之間無線通訊的媒介。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括ARM控制模塊、時鐘模塊、光強(qiáng)測量模塊、紫外線模塊、LED陣列模塊、調(diào)光驅(qū)動模塊、電源模塊、藍(lán)牙通訊模塊、音頻輸出模塊，其特征是：所述的ARM控制模塊連接著時鐘模塊、光強(qiáng)測量模塊、紫外線模塊、調(diào)光驅(qū)動模塊、電源模塊、藍(lán)牙通訊模塊、音頻輸出模塊；所述的時鐘模塊連接著ARM控制模塊，提供給ARM控制模塊精確的時間信號；所述的光強(qiáng)測量模塊連接著ARM控制模塊，測量當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度，進(jìn)而將光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)輸入至ARM控制模塊；所述的紫外線模塊連接著ARM控制模塊，接收ARM控制模塊輸出的控制信號，進(jìn)而發(fā)出紫外線殺菌消毒；所述的調(diào)光驅(qū)動模塊連接著LED陣列模塊和ARM控制模塊，接收ARM控制模塊輸出的PWM波，進(jìn)而調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫；所述的電源模塊連接著調(diào)光驅(qū)動模塊和ARM控制模塊，并給它們供電；所述的藍(lán)牙通訊模塊連接著ARM控制模塊，用于構(gòu)建燈具和用戶手機(jī)APP之間無線通訊的媒介；所述的音頻輸出模塊連接著ARM控制模塊，接收ARM控制模塊輸出的音頻信號，進(jìn)而播放出音樂；所述的ARM控制模塊可以借助藍(lán)牙通訊模塊接收用戶通過手機(jī)APP將燈具設(shè)置為兩種照明模式：第一種為自動適應(yīng)模式，ARM控制模塊根據(jù)光強(qiáng)測量模塊測出的數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫，使得燈具達(dá)到最大效率的使用電能。第二種為用戶自定義模式，ARM控制模塊根據(jù)用戶自行設(shè)定的光照強(qiáng)度和色溫，調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫，比如在臥室色溫可以設(shè)定成2700K，給用戶一種溫暖溫馨的體驗(yàn)，在書房可以設(shè)定成4000K，提供一個光亮的環(huán)境，減輕用戶眼睛的負(fù)擔(dān)；所述的ARM控制模塊可以借助藍(lán)牙通訊模塊接收用戶通過手機(jī)APP設(shè)定紫外線模塊工作時間段，進(jìn)而每到設(shè)定時間段發(fā)出控制信號給紫外線模塊，自動地使紫外線模塊工作，達(dá)到定時為家居用品進(jìn)行殺菌消毒的目的；所述的ARM控制模塊可以借助藍(lán)牙通訊模塊接收用戶通過手機(jī)提供的音頻文件源，進(jìn)而進(jìn)行音頻解碼發(fā)出音頻信號給音頻輸出模塊，播放出音樂。其具體的工作流程步驟如下。

步驟1：初始化內(nèi)部模塊。

步驟2：光強(qiáng)測量模塊將光照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)反饋到ARM控制模塊當(dāng)中。

步驟3：用戶通過手機(jī)APP，設(shè)定燈具工作模式是自動適應(yīng)模式或用戶自定義模式。

步驟4：如果燈具的照明模式是自動適應(yīng)模式，則燈具會根據(jù)光強(qiáng)測量模塊的數(shù)據(jù)，自適應(yīng)地動態(tài)調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫。

步驟5：如果燈具的照明模式是用戶自定義模式，則按照用戶通過手機(jī)APP設(shè)定的光照強(qiáng)度和色溫，調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫。

步驟6：用戶通過手機(jī)APP，設(shè)定紫外線模塊工作時間段。

步驟7：如果燈具到達(dá)設(shè)定的紫外線模塊工作時間段，則燈具自動地使紫外線模塊工作，達(dá)到定時為家居用品進(jìn)行殺菌消毒的目的。

步驟8：用戶通過手機(jī)APP，設(shè)定鬧鐘時間和提醒聲音。

步驟9：如果燈具到達(dá)設(shè)定的鬧鐘時間，則燈具自動地調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫，漸進(jìn)地變亮以表現(xiàn)出類似于日出的效果，進(jìn)而燈具播放設(shè)定提醒聲音，溫柔且自然地叫醒用戶。

步驟10：用戶在休閑娛樂時，借助藍(lán)牙通訊模塊發(fā)送手機(jī)中的音頻文件源給燈具，進(jìn)而燈具進(jìn)行音頻解碼后驅(qū)動音頻輸出模塊播放出音樂。

本實(shí)用新型具有的效果：燈具能夠根據(jù)使用時的光照強(qiáng)度自動改變LED陣列的亮度，到達(dá)節(jié)能和減耗的效果。此外，還能夠在特定的時間或播放鬧鐘，或消毒殺菌，或通過藍(lán)牙播放音樂，創(chuàng)造一個健康適宜的居住環(huán)境。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖。

圖2為本實(shí)用新型的具體工作流程圖。

圖3為本實(shí)用新型的ARM控制模塊電路圖。

圖4為本實(shí)用新型的時鐘模塊電路圖。

圖5為本實(shí)用新型的光強(qiáng)測量模塊電路圖。

圖6為本實(shí)用新型的紫外線模塊電路圖。

圖7為本實(shí)用新型的LED陣列模塊電路圖。

圖8為本實(shí)用新型的調(diào)光驅(qū)動模塊電路圖。

圖9為本實(shí)用新型的電源模塊電路圖。

圖10為本實(shí)用新型的藍(lán)牙通訊模塊電路圖。

圖11為本實(shí)用新型的音頻輸出模塊電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括ARM控制模塊101、時鐘模塊102、光強(qiáng)測量模塊103、紫外線模塊104、LED陣列模塊105、調(diào)光驅(qū)動模塊106、電源模塊107、藍(lán)牙通訊模塊108、音頻輸出模塊109，其特征是：所述的ARM控制模塊101連接著時鐘模塊102、光強(qiáng)測量模塊103、紫外線模塊104、調(diào)光驅(qū)動模塊106、電源模塊107、藍(lán)牙通訊模塊108、音頻輸出模塊109；所述的時鐘模塊102連接著ARM控制模塊101，提供給ARM控制模塊101精確的時間信號；所述的光強(qiáng)測量模塊102連接著ARM控制模塊101，測量當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度，進(jìn)而將光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)輸入至ARM控制模塊101；所述的紫外線模塊104連接著ARM控制模塊101，接收ARM控制模塊101輸出的控制信號，進(jìn)而發(fā)出紫外線殺菌消毒；所述的調(diào)光驅(qū)動模塊106連接著LED陣列模塊105和ARM控制模塊101，接收ARM控制模塊101輸出的PWM波，進(jìn)而調(diào)節(jié)LED陣列模塊105的光照強(qiáng)度和色溫；所述的電源模塊107連接著調(diào)光驅(qū)動模塊106和ARM控制模塊101，并給它們供電；所述的藍(lán)牙通訊模塊108連接著ARM控制模塊101，用于構(gòu)建燈具和用戶手機(jī)APP之間無線通訊的媒介；所述的音頻輸出模塊109連接著ARM控制模塊101，接收ARM控制模塊101輸出的音頻信號，進(jìn)而播放出音樂；所述的ARM控制模塊101可以借助藍(lán)牙通訊模塊108接收用戶通過手機(jī)APP將燈具設(shè)置為兩種照明模式：第一種為自動適應(yīng)模式，ARM控制模塊101根據(jù)光強(qiáng)測量模塊103測出的數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)節(jié)LED陣列模塊104的光照強(qiáng)度和色溫，使得燈具達(dá)到最大效率的使用電能。第二種為用戶自定義模式，ARM控制模塊101根據(jù)用戶自行設(shè)定的光照強(qiáng)度和色溫，調(diào)節(jié)LED陣列模塊104的光照強(qiáng)度和色溫，比如在臥室色溫可以設(shè)定成2700K，給用戶一種溫暖溫馨的體驗(yàn)，在書房可以設(shè)定成4000K，提供一個光亮的環(huán)境，減輕用戶眼睛的負(fù)擔(dān)； 所述的ARM控制模塊101可以借助藍(lán)牙通訊模塊108接收用戶通過手機(jī)APP設(shè)定紫外線模塊104工作時間段，進(jìn)而每到設(shè)定時間段發(fā)出控制信號給紫外線模塊104，自動地使紫外線模塊工作，達(dá)到定時為家居用品進(jìn)行殺菌消毒的目的；所述的ARM控制模塊101可以借助藍(lán)牙通訊模塊108接收用戶通過手機(jī)提供的音頻文件源，進(jìn)而進(jìn)行音頻解碼發(fā)出音頻信號給音頻輸出模塊109，播放出音樂。

本實(shí)施例的具體工作流程步驟如圖2顯示，步驟如下。

步驟201：初始化內(nèi)部模塊。

步驟202：光強(qiáng)測量模塊將光照強(qiáng)度的數(shù)據(jù)反饋到ARM控制模塊當(dāng)中。

步驟203：用戶通過手機(jī)APP，設(shè)定燈具工作模式是自動適應(yīng)模式或用戶自定義模式。

步驟204：如果燈具的照明模式是自動適應(yīng)模式，則燈具會根據(jù)光強(qiáng)測量模塊的數(shù)據(jù)，自適應(yīng)地動態(tài)調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫。

步驟205：如果燈具的照明模式是用戶自定義模式，則按照用戶通過手機(jī)APP設(shè)定的光照強(qiáng)度和色溫，調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫。

步驟206：用戶通過手機(jī)APP，設(shè)定紫外線模塊工作時間段。

步驟207：如果燈具到達(dá)設(shè)定的紫外線模塊工作時間段，則燈具自動地使紫外線模塊工作，達(dá)到定時為家居用品進(jìn)行殺菌消毒的目的。

步驟208：用戶通過手機(jī)APP，設(shè)定鬧鐘時間和提醒聲音。

步驟209：如果燈具到達(dá)設(shè)定的鬧鐘時間，則燈具自動地調(diào)節(jié)LED陣列模塊的光照強(qiáng)度和色溫，漸進(jìn)地變亮以表現(xiàn)出類似于日出的效果，進(jìn)而燈具播放設(shè)定提醒聲音，溫柔且自然地叫醒用戶。

步驟210：用戶在休閑娛樂時，借助藍(lán)牙通訊模塊發(fā)送手機(jī)中的音頻文件源給燈具，進(jìn)而燈具進(jìn)行音頻解碼后驅(qū)動音頻輸出模塊播放出音樂。

本實(shí)施例的ARM控制模塊電路圖如圖3顯示，ARM控制模塊選用的是專為高性能、低成本、低功耗工程要求設(shè)計的、基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103系列的處理器，用于構(gòu)建燈具中功能控制的基本電路。

本實(shí)施例的時鐘模塊電路圖如圖4顯示。

本實(shí)施例的光強(qiáng)測量模塊電路圖如圖5顯示，光強(qiáng)測量模塊選用的是直接將光強(qiáng)轉(zhuǎn)化成頻率值的器件TSL230。

本實(shí)施例的紫外線模塊電路圖如圖6顯示。

本實(shí)施例的LED陣列模塊電路圖如圖7顯示，燈具的LED陣列模塊是由16個暖白LED和冷白LED燈組成，通過PWM脈寬中高電平在一個周期內(nèi)占空比的不同，實(shí)現(xiàn)不同亮度和色溫的調(diào)節(jié)。

本實(shí)施例的調(diào)光驅(qū)動模塊電路圖如圖8顯示，調(diào)光驅(qū)動模塊中的核心芯片選用的是富士通專用PWM脈寬調(diào)變LED光照強(qiáng)度的芯片MB39C602，用于構(gòu)建燈具中調(diào)節(jié)亮度的基本電路。

本實(shí)施例的電源模塊電路圖如圖9顯示。

本實(shí)施例的藍(lán)牙通訊模塊電路圖如圖10顯示，藍(lán)牙通訊模塊選用的是高性能主從機(jī)一體藍(lán)牙模塊HC-05，用于構(gòu)建燈具和用戶手機(jī)APP之間無線通訊的媒介。

本實(shí)施例的音頻輸出模塊電路圖如圖11顯示。