一種驅(qū)動led車燈光通信的發(fā)射裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)，具體是一種驅(qū)動L邸車燈光通信的發(fā)射裝置及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 可見光通信技術(shù)是對可見光光源進(jìn)行調(diào)制，通過控制L邸發(fā)光光強(qiáng)的高速閃爍進(jìn) 行發(fā)送信息。在實際運(yùn)用中，在規(guī)定的光照強(qiáng)度下，要求通信調(diào)制不能影響正常的照明亮 度。
[0003] 常見的光強(qiáng)度調(diào)制方式有斬波調(diào)光燈RIAC Dimming)、數(shù)字調(diào)光值igital Dimming)、脈寬調(diào)制調(diào)光（Pulse Wi化h Modulation Dimming)、模擬調(diào)光（Analog Dimming)等。其中，脈寬調(diào)制調(diào)光是W-定頻率打開與閉合的開關(guān)控制電流脈沖信號的占 空比，實現(xiàn)對LED的發(fā)光強(qiáng)度調(diào)制。LED的發(fā)光頻率在60化W上時，人眼就分辨不出LED 的亮暗閃爍，其適用于光通信系統(tǒng)。然而，在L邸車燈為載體的光通信系統(tǒng)中，為保證法規(guī) 規(guī)定的照明亮度，同時具有通信功能，必然會讓L邸車燈工作在高峰值電流條件下，而實際 上，L邸效率存在"Droop"效應(yīng)，即電流密度增加，光效降低。所W，使得通信功能影響LED 車燈的照明節(jié)電性。
[0004] 而現(xiàn)有的光通信技術(shù)中，如CN 103600687A公開的一種汽車車燈裝置及其通過燈 光傳遞信號的方法，該文獻(xiàn)中的燈光發(fā)送設(shè)備由總線數(shù)據(jù)接收器、發(fā)送端微控制器、車燈驅(qū) 動器和車燈組成，所述車燈驅(qū)動器的輸出端驅(qū)動連接所述尾燈，用于驅(qū)動尾燈的亮度，所述 尾燈用于產(chǎn)生包含本車運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的光信號，并發(fā)送出去。其未考慮照明電流在加載數(shù) 據(jù)信號后對照明光效的影響，送樣不僅浪費(fèi)不必要的能耗，還會影響電路的結(jié)溫，加快器件 的失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種驅(qū)動L邸車燈光通信的發(fā)射裝置及方法，其能夠解決 現(xiàn)有技術(shù)中通信功能影響L邸車燈照明光效、節(jié)電性和可靠性問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種驅(qū)動LED車燈光通信的發(fā)射裝置，包括CPU處理器和電壓變換電路，所述CPU 處理器通過接口電路與汽車LIN/CAN總線通信連接，CPU處理器與電壓變換電路通信連接， 所述電壓變換電路通過高頻半導(dǎo)體開關(guān)與L邸車燈驅(qū)動連接。對所述L邸車燈設(shè)置有測量 正向壓降的前向電壓測試電路，所述前向電壓測試電路的輸出端與CPU處理器連接，CPU處 理器電平輸出端依次連接有D/A轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路和恒流壓控電路，所述恒流壓控 電路的輸出端與電壓變換電路的參考電壓端連接。
[0008] 所述CPU處理器為型號是MC9S12XS128的單片機(jī)，單片機(jī)的管腳50~52通過型號 為MC33661的LIN總線驅(qū)動器與汽車LIN總線連接，單片機(jī)的管腳45為前向電壓輸入端；
[0009] 所述電壓變換電路包括型號為LM3421的L邸驅(qū)動控制器，單片機(jī)的管腳63通過 H極管Q7與LM3421的管腳8連接，LM3421的管腳7為參考電壓端，LM3421的管腳12與一 NPN型H極管Q4的基極連接，LM3421的管腳9與H極管Q4的發(fā)射極電阻連接，H極管Q4 的集電極分別與一 NPN型H極管Q2和一 PNP型H極管Q3的基極連接，H極管Q2的集電極 與基極電阻連接，H極管Q2的發(fā)射極與H極管Q3的發(fā)射極連接，H極管Q3的集電極與一 PNP型H極管Q6的基極連接，H極管Q3的集電極還連接供電源電壓且通過一二極管與基極 連接，H極管Q6的發(fā)射極與H極管Q2的集電極電阻連接，H極管Q6的集電極與LM3421的 管腳7連接且通過電阻接地；
[0010] 所述高頻半導(dǎo)體開關(guān)包括GaN基的高電子遷移率晶體管Q1，Q1的G極與H極管Q2 的發(fā)射極連接，Ql的D極與LM3421的管腳1間連接一 GaN基的二極管D5, Ql的S極連接 有第一電阻，所述第一電阻與Ql的S極連接的一端與LM3421的管腳15電阻連接，第一電 阻的另一端與LM3421的管腳16電阻連接且連接供電源電壓，二極管D5的負(fù)極與Q2的集 電極連接，所述LED車燈連接于二極管D5的負(fù)極與Ql的D極之間。
[0011] 本發(fā)明還提供一種驅(qū)動L邸車燈光通信的方法，所述CPU處理器將通信數(shù)據(jù)發(fā)送 至電壓變換電路進(jìn)行調(diào)制，電壓變換電路將通信數(shù)據(jù)W高低電平的形式調(diào)制在L邸車燈的 照明直流電流波上；所述CPU處理器實時根據(jù)L邸車燈的結(jié)溫值，結(jié)合汽車LIN/CAN總線的 行車參數(shù)及通信數(shù)據(jù)，對電壓變換電路提供參考電壓，電壓變換電路根據(jù)參考電壓調(diào)節(jié)通 信數(shù)據(jù)對應(yīng)電流波形的高、低電平值。
[0012] 進(jìn)一步，所述CPU處理器結(jié)合汽車LIN/CAN總線的行車參數(shù)及通信數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)通信 數(shù)據(jù)對應(yīng)電流波形的頻率。
[0013] 進(jìn)一步，所述通信數(shù)據(jù)W二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的形式由N個不同頻率故載;的方波 信號進(jìn)行組合編碼，每個頻率大于1曲Z且小于電壓變換電路電源開關(guān)頻率的十分之 一，方波信號中的任意相對頻差值大于1% ;其中：N > 3 ;相對頻差的定義為：(fi-f,)/ (fi+fj) X 100%，fi，fj表示編碼電流中的兩個不同方波頻率。
[0014] 更進(jìn)一步，所述通信數(shù)據(jù)對應(yīng)電流波形的高、低電平值按模糊分類指數(shù)加權(quán)調(diào)節(jié)， 具體如下：
[001引當(dāng)LED車燈的結(jié)溫值Tj。大于闊值溫度Tth時，對當(dāng)前tk時刻電流波 形1化）的電平值進(jìn)行指數(shù)加權(quán)衰減，獲得下一時刻電流波形的電平值I(k+1)目P， m -i-蛛）.cxp[ . A a 1 e [1，100];
[001引當(dāng)車與車間的通信距離CU小于闊值距離下限4時，對當(dāng)前tk時刻電流波形的 高、低電平差值按指數(shù)衰減減小，獲得下一時刻tw電流波形的高低電平值差值A(chǔ)I化+1) 目P，M巧 + 材如化.>.。雄|^%《端-妊短,)} a 2 E [0. 1，30];
[0017] 當(dāng)車與車間的通信距離cU。大于闊值距離上限端且在有效通信距離內(nèi)時，對當(dāng)前 tk時刻電流波形的高、低電平差值按指數(shù)加強(qiáng)增大，獲得的下一時刻tw電流波形的高低電 平值差值A(chǔ) I化+1)目P,么('(《'今如化舶成…成j，a 3 E化1, 300];
[001引當(dāng)車與車間的通信距離屯2。在闊值距離上下限內(nèi)時，當(dāng) 前tk時刻與下一時刻tw的高、低電平差值與通信距離呈指數(shù)衰減即， A舉'fA}(k.).扛4 . e鄰；":../化
[001引或者，設(shè)驅(qū)動LED車燈的電流波形涉及高電平13、低電平Ii和照明電平12, LED車 燈的額定照明電流為Iwg,若L邸車燈的結(jié)溫值Tj。大于闊值溫度IOOC，則在k時刻的后一 時刻，均有Ii化+1) = Ii似? 6邱(-13/燈"-100))，i = 1，2, 3,在該條件下有：
[0020] 當(dāng)車與車間的距離大于闊值距離上限30米且小于300米時，無通信數(shù)據(jù)時L邸車 燈初始的照明電平12 = Iwg,在通信數(shù)據(jù)對應(yīng)電流波形中初始的高電平Is為2Iwg，初始的 低電平Ii為0, 12的發(fā)生頻率為200Hz，Ii的發(fā)生頻率為20曲Z，Is的發(fā)生頻率為21曲Z ;
[0021] 當(dāng)車與車間的距離大于闊值距離下限10米時且小于闊值距離上限30米時，無通 信數(shù)據(jù)時L邸車燈初始的照明電平12 = Iwg,在通信編碼驅(qū)動電流波形中初始的高電平13 為1. 5Igvg，初始的低電平Ii為0. 5Iwg，Iz的發(fā)生頻率為lOOOHz，Ii的發(fā)生頻率為500曲Z，13 的發(fā)生頻率為510曲Z ;
[0022] 當(dāng)車與車間的距離小于闊值距離下限IOm時，無通信數(shù)據(jù)時LED車燈初始的照明 電平12 = U，在通信編碼驅(qū)動電流波形中初始的高電平Is為1. 5U，初始的低電平Ii為 0. 5Iwg，Iz的發(fā)生頻率為OHz, Ii的發(fā)生頻率為2000曲Z，Is的發(fā)生頻率為210曲Z ;
[0023] 當(dāng)車與車間的通信距離大于有效通信距離300米時，停止通信，L邸車燈初始的額 定照明電流12 = law。
[0024] 本發(fā)明一方面通過結(jié)溫調(diào)節(jié)保證了 L邸車燈的使用壽命，并通過調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)通信中 電流波形的高低電平差值，保證不同車距間能夠可靠通信；另一方面在規(guī)定照度下提高了 照明光效，最大程度的避免"化OOP"效應(yīng)的發(fā)生，保護(hù)電路器件；再一方面通過頻率調(diào)節(jié)， 提高通信速率，保證通信的及時性。
【附圖說明】
[00巧]圖1為本發(fā)明一種驅(qū)動L邸車燈光通信的發(fā)射裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖2為圖1中CPU處理器的管腳結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖3為圖1中CPU處理器與汽車LIN總線的一種連接電路；
[0028] 圖4為圖1中電壓變換電路的一種具體結(jié)構(gòu)圖；
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