CN101547541A - 公共照明节能控制系统 - Google Patents

Abstract

一种安装在企事业、工厂学校和社区内部的公共照明节能控制设备，包括节能照明控制器和节能开关。通过节能控制器使市电电源220V变换为三线传输，输送到所接照明线路的各使用终端。每一使用终端接入节能开关，再连接至照明灯具(白炽灯、节能灯)，节能开关均带有远程控制长明功能(见摘要附图)。控制器内交流接触器KA1或KA2，按各种操作要求而变化工作状态时(静止或闭合)，市电220V也相应在不同相位(A，B线位或C，B线位)输送到各使用终端的节能开关。节能开关因相位变换将转换照明工作状态，所连接的灯具将在不同时间段自动转换为辉煌照明(全部灯亮)，明亮照明(半数灯亮)和节能照明(延时灯亮)三种照明方式，以达到充份利用光源和节约能源的目的，同时，也具备为现有各种节能照明线路提供应急长明照明的能力。

Description

公共照明节能控制系统

一.技术领域

本发明涉及一种节能控制的照明设备，尤其是在一条照明线路上进行两种或三种照明工作状态的转换。

二，背景技术

长期以来，各企事业单位、工厂、机关.大中院校以及街道社区的公共照明场所(通道.走廊.集体宿舍.室外路灯等)，按装的灯具均处于人工控制的开.关状态(即亮与熄).。一旦灯亮，基本上长明至夜深人静，无人活动也灯火辉煌，有的单位因忘记关灯而致彻夜通明，有的单位是不负责任而通霄达旦，浪费不少的光源，电能。如果地区，仍至全国，依此类推，其能源的浪费肯定非常巨大。至今，谁都没有统计，也无法去统计的一个真实存在的浪费数字，更没有推算因浪费能源而造成的大气污染。

有些城市(如上海)，在社区、街道，普遍按装了先进的声光控延时开关和节能照明灯具，并正在向深处和其它城市推广。这种公共节能照明方式虽已取得方便群众和节能效果，但是.又产生新的问题，假设节能照明线路正常运行时，一旦发生突发事故(如火灾，抢盗等)，这种照明方式由于不能辉煌长明，防碍了紧急救助和治安处理工作，为防止这种不良局面发生，有关方面已经考虑要架设另一条治安用照明线路，来消除治安隐患和保证群众生活的正常运转，如果真这样考虑，对全国来说，将造成另外一种巨大的基建浪费。

从上述情况介绍，以及正在通用的各种照明型式和技术手段来看，企事业单位、工厂、学校在公共照明方面的建设规范均采取单一照明工作方式，沿袭电厂要求进行，而不能越雷池一步，加上各种人为和客观因素的影响，浪费光能、电能的现象在世界各地普遍存在，一直维持近百年，却很少得到重视，从现在能源极度紧张，煤、油、气价格昂贵的现状，反映出照明方式必需得到改革，光能、电能的利用率必需得到提高，各种安全因素必需得到兼顾，才能苻合国家、社会和家庭的需要。社区公共照明改进虽然已经开始，尚有不少地方有待改进和完善，这就是我们研制，开发本系统新品的初衷。

三.发明内容

本发明针对照明线路单一的照明工作状态，为根据时间、人流需要改革，为同一线路能转换成多种照明线路工作状态，将采取集中控制，三线传输，终端转换的技术方案来实现，做到人多时辉煌照明，人少时明亮照明，夜深时延时照明的改革设想。同时，该方案也具备为社区节能照明线路提供应急长明功能的要求，下面对技术方案的五个主要方面叙述如下：

1.集中控制  集中控制的功能由节能照明控制器完成，每套系统含有两部控制器，每部控制器由电源.红外接收器.分配器.电子计时器.微机.(单片机)，每一线路段的长明.延时.人工控制电路和交流接触器(强力继电器)，输出端等组成，(见图1)，具备设定、转换、控制、定时和监示等功能.。

节能照明控制器在进行控制和线路换相时，按图1所示：当红外遥控器揿下甲段或乙段的任何一个“长明”或“延时”按扭时；或将“甲段电子计时器”(乙段电子计时器)设定在任何时间点时；或手动按下节能照明控制器面扳上甲段或乙段的任何一个“长明”或“延时”按扭时；动作命令均通过微机启动交流接触器(KA)执行，当KA动作时，市电(220V)将在照明线路上转换相位，以使所有节能开关和连接的灯具.进行三种照明工作状态转换。

2.三线传输  从节能照明控制器输出的照明线路为三芯电缆，分别为：A线(红线)、B线(黑线)、C线(绿线)，连接至各使用终端的照明灯具(见图1，图2)，三线传输中始终有两线在输送市电220V，并根据控制器的命令变换相位，以不同线位输送市电220V至照明线路各使用终端的节能开关和照明灯具，保证两种或三种照明工作状态的顺利转换。

3.终端转换  连接在使用终端的各节能开关，必须和集中控制技术，三线传输方式及照明工作状态转换的技术要求一致，才能成功。市场出售的节能开关，只具有负载为白炽灯的延时照明功能，没有负载为节能灯，更无具有远程控制长明功能的节能开关。经过两年努力.终于完成“带远程控制长明功能的节能型开关系列”四品种(触摸、声光控、红外感应、门灯)，八规格(每品种各有负载为白炽灯和节能灯两规格产品)，配套公共照明节能控制系统，能稳定地对公共照明场所进行三种照明工作状态的转换。(见图3)

4，长明灯  在深夜，当公共照明灯具进入节能照明工作状态后，为能使活动场所、过道和路口有足够灯光照明，保证行路安全，在各要道，包括人迹稀少的路口，需按装一定数量的长明灯(白炽灯、节能灯均可)，它不受节能照明控制器控制，当三线传输电源在不断变换相位时，始终保持长亮状态。

5，应急照明功能  由于本控制系统采用多种控制，三线传输，移相照明和按装带长明功能的节能开关这一技术方案，本身具备提供应急照明功能的能力，对今后社区发展节能照明，减少重复投资，维护社会治安可提供一定帮助。

本发明具有下列优点：1，节能效果良好不仅可能为国家带来社会效益，也为企事业，使用单位带来经济效益。为能清晰地说明目前广泛使用的公共照明线路，与按装“公共照明节能控制系统”后的公共照明线路，在节能成果和经济效益方面的对比。分别举出大、中、小三种企事业的实例，对比如下(表中数字为实际测试纪录后推算).

A型(小型企事业)使用白炽灯.(60W)50只，。

B型(中型企事业，).使用白炽灯(100W).500只。

C型(大型工厂、企事业单位、大专院校、社区等)使用节能灯(32W)1000只。

节能成果对比

经济效益对比            (每日室外照明以12小时计算)

注：上表数字是在通用照明和节能照明两种工作状态下对比得出

2，本发明还具有投资少，见效快.使用方便等优点。它不涉及更动现有电力建设规范，维修更换也十分方便。如能得到企事业单位、工厂、学校、社区街道的使用，并得到普及推广，将对减少大气污染，维护社区安全和全民节能活动等社会效益方面起很好的促进作用，也将为使用单位每年节省可观的电费。

四，附图说明：

图1是节能照明控制器电原理方框图，示意工作原理走向和技术方案概况，大致说明集中控制和三线传输之间连接关系。

图中 KA1，KA2为交流接触器，SA1，SA2为甲段和乙段输出端。

图2是节能照明控制器电原理图

图中LCD1，LCD2为甲段和乙段电子计时器，EIG红外接收探头，

K1—K4为甲段和乙段的面板按扭，K6回铃按扭，

D1，D3为甲段和乙段的线路节能照明状态工作指示灯，

D2，D4为甲段和乙段的线路长明照明工作状态指示灯。

图3是各节能开关，长明灯和三线传输之间的连接方框图。示意白炽灯、节能灯、长明灯和节能开关之间的连接关系。由于带远控长明功能的节能开关有四品种(触摸、声光控、红外感应、门灯)，八规格(负载白炽灯和节能灯各两种规格)，本图仅以触模开关品种两规格和长明灯按装盒为例说明：图中N触摸开关(白炽灯)，M触摸开关(节能灯)，Y长明灯按装盒。

图4说明负载为白炽灯的节能开关，带远控长明功能共性特征的示范例：带远控长明功能的触摸式节能开关(负载为白炽灯)电路图(图纸代号为N)。

图5说明负载为节能灯的节能开关，带远控长明功能共性特征的示范例：带远控长明功能的触摸式节能开关(负载为节能灯)电路图(图纸代号为M)。

五.实施方式 1.控制器静止时，按图2所示是：交流接触器(KA)的2接点连接至输出端A接头，KA的3接点连接至输出端C接头，输出端B接头，直接连至市电电源(220V)N端。KA的1接点也直接连至市电电源(220V)L端。每一套节能照明控制器可接出两线路段(甲段和乙段)可控照明线路，每线路段均为分别控制，独立运行，如有需要也可联动控制，统一运行。

2，控制器正常运行时的实施：当电子计时器、红外遥控器、手控开关均未启动，KA也处于静止状态。此时输出端A接头与B接头，输送市电220V至照明线路A.B两线(红、黑两线)，并至各使用终端的照明灯具，各照明灯具均处于节能照明工作状态(也可利用电子计时器LCD1或LCD2设定该线路段的节能开关和灯具在静止时为长明工作状态)。

3，控制器变换相位的实施(红外遥控部份)，按图2所示是：当需要照明线路转换至长明工作状态，先人工将电子计时器(LCD1或LCD2)，设定长明预定时间。再将红外遥控器揿下“长明”按扭，此时控制器电路的工作程序，顺序如下：遥控接收“长明”指令由EIB接收--触发BG5--触发IC2249的2脚--IC2249的3脚-输出脉冲信号至KI--触发BG1--继电器J1动作--J1-1与J1-2连接--微机S1的1接点触发工作--带动微机S3的1触点与2触点相连--KA1线包通电工作--交流接触器1主接点与3主接点接触--甲段输出端SA1的C接头和B接头形成220V电位--市电220V由SA1输出端输送到照明线路C线(绿线)和B线(黑线)，至此，完成线路的换相程序。

按上列程序和图纸要求，顺序联结电阻、电容、继电器、三极管、集成块、交流触器、按扭等各种元器件和微机板，固定在控制器箱内。

市电220V，通过照明线路C.B两线(绿，黑两线)送至各使用终端的照明灯具时，照明灯具也转变为长明工作状态。当再次揿下遥控器按扭，或人工按下控制器按扭，或智能计时器计数时间，到达设定的规定时间时，KA重回到静止状态，市电220V也将变换相位，由输出端A接头与B接头，通过A.B两线(红.黑两线)输出至各使用终端的照明灯具，灯具再次转变为节能照明工作状态。

4.控制器变换相位的实施(人工控制部份)按图1、图2当需要人工转换所有线路上灯具，至节能照明工作状态时，人工揿下控制器面板上的“人工延时”按扭，控制器电路工作程序顺序如下：K2按下--微机S1的2触点触发工作--微机工作，带动S3上1，2簧片触点分离--交流接触器KA1线包断电停止工作--KA1复位1、3主触点分离，1、2主触点相接--甲段输出端SA1的C，B两点上220V转至A，B两点--通过照明线路A，B两线(红、黑两线)输送市电220V至各使用终端的节能开关和照明灯具。此时，全线路和灯具，除长明灯长亮外进入节能照明工作状态。

5.N节能开关的接线实施按图3、图4所示，N开关(负载为白炽灯的节能开关)的a引出线(红色)，连接至照明线路A线(红线)，b引出线(黑色)连接至白炽灯，白炽灯另一头则连接至照明线路B线(黑线)，c引出线(绿色)一端连接开关内可控硅K极，通过A极连接电路2端，另一端则与照明线路C线(绿线)连接。

6.N节能开关的相位变换实施按图3、图4所示a引出线(红色)接至开关内整流电路1端，整流电路2端接至双向可控硅ACR的A极和R1，并接出b引出线(黑色)；R1的另一头与R2和双向可控硅ACR的C极相连接，R2的另一头与双向可控硅ACR的K极连接并接出c引出线(绿色)。

当照明线路A，B两端输送220V时，节能开关N的a，b两端，存在着2毫安的维持电流，使IC4071处于睡眠工作状态。S导线头一旦被人体触及，IC4071立即苏醒进入工作状态，讯号经R3触发SCR，全电路导通，白炽灯亮，并进入延时状态。当照明线路B，C两线端输送220V时，节能开关N的b，c两端存在220V，此时ACR的C极获得触发信号，电路导通，白炽灯进入长明工作状态。

7.M节能开关的接线实施按图3、图5所示，M开关(负载为节能灯的节能开关)的a引出线(红色)和b引出线(黑色)，分别连接至照明线路的A线(红线)和B线(黑线)。c引出线(绿色)，一端连接至开关内的继电器2接点，另一端连接至照明线路C线(绿线)。开关的另一根d引出线(黄色)直接连接节能灯，节能灯另一根线则连接至照明线路B线(黑线)。

8.M节能开关的相位变换实施按图3、图5所示a引出线(红色)接至降压电容C和继电器J-3，并连接至C2，b引出线(黑色)连接至整流电路2端，整流电路的1端接至降压电容C的另一头；c引出线(绿色)连接至J-2，d引出线连接至J-1和R2的另一头。

当照明线路A，B两端输送220V时，节能开关M的a，b两端，存在着220V，通过C电容降压，使IC4071处于睡眠工作状态。S导线头一旦被人体触及，IC4071立即苏醒进入工作状态，讯号经R1触发BG，继电器J工作，J1与J3接触，全电路导通，节能灯亮，并进入延时状态，。当照明线路B，C两线端输送220V时，节能开关M的d、c两端存在220V，此时，节能灯进入长明工作状态。

9.长明灯的接线实施按图3所示长明灯的一端接线与按装盒黄色引出线(d)连接，通过双向可控硅ACR1和双向可控硅ACR2的A极，双向可控硅ACR1的K极，接出a引出线(红色)，与照明线路A线(红线)连接，双向可控硅ACR2的K极，接出c引出线(绿色)，与照明线路C线(绿线)连接，R1和R3的共接点，接出b引出线(黑色)与照明线路B线(黑线)相连接，而长明灯的另一根接线，直接与照明线路B线(黑线)连接。

10.长明灯的相位变换实施按图3所示当照明线路A，B两线端输送220V时，按装盒内双向可控硅ACR1-C获得取样电压，ACR1导通，长明灯亮，此时ACR2处于截止状态，220V不能流动到其它线端。同样，当照明线路B，C两线端输送220V时，双向可控硅ACR2-C获得取样电压，ACR2导通，长明灯亮，而ACR1处于截止状态。不论线路怎样换相，长明灯始终处于长亮状态。

Claims (10)

1.一种在企事业，工厂学校和社区，内部使用的公共照明节能控制设备，包括节能照明控制器和节能开关。能提高公共照明用灯具的节能效率，及为节能照明线路提供应急照明。

其特征是：节能照明控制器通过交流接触器KA1，或KA2工作状态的变化(即静止与闭合)，把输入市电电源220V的两线传输方式转变为三线传输方式，并通过自动设定，红外控制，人工操作等手段，让市电电源进行相位变换，在A，B两线或C，B两线线路，都能分别把220V市电传输到各节能开关和照明灯具。随着相位变换，连接至照明线路上节能开关和照明灯具(白炽灯，节能灯)，也相应进行全亮，半亮，节能照明三种工作状态的转换，改变了目前通用的单一照明工作状态(即长亮工作状态)

2，根据权利要求1所述的节能照明控制器，其特征是；静止时，交流接触器(KA)的2接点上电源线，连接至输出端A接头。KA的3接点上电源线，连接至输出端C接头。输出端B接头直接连至市电电源(220V)N端，KA的1接点也直接连至市电电源(220V)L端。

3，根据权利要求1所述的节能照明控制器，其特征是：在正常运行时，当电子计时器.红外遥控器.手控开关均未启动，KA也未动作，此时，输出端A接头与B接头，输送市电220V通过照明线路A.B两线(红，黑两线)至各使用终端的节能开关和照明灯具。

4，根据权利要求1所述的节能照明控制器.，其特征是：当电子计时器.红外遥控器.手控开关，揿下任一按扭或设定至”长明”位时，此时输出端C接头与B接头，输送市电220V通过照明线路C.B两线(绿，黑两线)，至各使用终端的节能开关和照明灯具。当电子计时器到达设定的时间时，市电220V将恢复由输出端A接头与B接头，通过照明线路A.B两线(红.黑两线)输出至各使用终端的节能开关和照明灯具

5，根据权利要求1所述的长明灯，其特征是：灯的一端接线与按装盒(Y)的d引出线(黄色)相接，d引出线(黄色)连接至双向可控硅ACR1和ACR2的A极，并通过双向可控硅ACR1的K极，由a引出线(红色)接线与照明线路A线(红线)连接。而双向可控硅ACR2的K极由c引出线(绿色)与照明线路C线(绿线)连接；长明灯的另一根接线，直接与照明线路B线(黑线)连接。

当照明线路A，B两线端输送220V时，双向可控硅ACR1-C获得取样电压，ACR1导通，长明灯亮，此时ACR2处于截止状态，220V不能流动到其它线端。同样，当照明线路B，C两线端输送220V时，ACR2-C获得取样电压，ACR2导通，长明灯亮，而ACR1处于截止状态。不论线路怎样换相，长明灯始终长亮。

6根据权利要求1所述的节能开关，其特征是.共有四个品种(触摸.声光控.红外感应.门灯)，分八种规格(每一品种的负载有白炽灯和节能灯两种规格)，均具有延时照明功能.并具有远程控制长明功能。

7，根据权利要求1和权利要求6所述，负载为白炽灯的节能开关，其特征是：a引出线(红色)接至照明线路A线(红线)，b引出线(黑色)连接白炽灯，白炽灯的另-根线则与照明线路B线(黑线)相接。c引出线(绿色)一端连接开关内双向可控硅ACR的K极，通过双向可控硅ACR的A极，连接至整流电路2端，c引出线另一端则与照明线路C线(绿线)连接。

照明线路A，B两线端输送220V时，所有节能开关(N)均处于节能照明工作状态。当220V转换至B，C两线端时，所有节能开关(N)又处于长明照明工作状态

8，根据权利要求1和权利要求6所述，负载为节能灯的节能开关，其特征是：a引出线(红色)和b引出线(黑色)分别对应接入照明线路A线(红线)和B线(黑线)，而c引出线(绿色)，一端连接至开关内的继电器J-2接点，另一端连接至照明线路C线(绿线)。d引出线(黄色)，一端连接至开关内的继电器J-1接点，另一端接入节能灯，节能灯另一头与照明线路B线(黑线)连接。

当照明线路A，B两线端输送220V时，所有节能开关(M)均处于节能照明工作状态。而220V转换至B，C两线端时，所有节能开关(M)又处于长明照明工作状态

9，根据权利要求1和权利要求7所述，负载为白炽灯的节能开关N，其特征是：a引出线(红色)接至开关内整流电路1端，整流电路2端接至双向可控硅ACR134的A极和R1，并接出b引出线(黑色)；R1的另一头与R2和双向可控硅ACR134的C极相连接，R2的另一头与双向可控硅ACR134的K极连接并接出c引出线(绿色)。

当照明线路A，B两端输送220V时，节能开关N的a，b两端，存在着2毫安的维持电流，使IC4071处于睡眠工作状态。S导线头一旦被人体触及，IC4071立即苏醒进入工作状态，讯号经R3触发SCR，全电路导通，白炽灯亮，并进入延时状态，当照明线路B，C两线端输送220V时，节能开关N的b，c两端存在220V，此时，白炽灯进入长明工作状态。

10，根据权利要求1和权利要求8所述，负载为节能灯的节能开关M，其特征是；a引出线(红色)接至降压电容C和继电器J-3，并连接至C2，b引出线(黑色)连接至整流电路2端，整流电路的1端接至降压电容C的另一头；c引出线(绿色)连接至J-2，d引出线连接至J-1和R2的另一头

当照明线路A，B两端输送220V时，节能开关M的a，b两端，存在着220V，通过C电容降压，使IC4071处于睡眠工作状态。S导线头一旦被人体触及，IC4071立即苏醒进入工作状态，讯号经R1触发BG，继电器J工作，J1与J3接触，全电路导通，节能灯亮，并进入延时状态，。当照明线路B，C两线端输送220V时，节能开关M的b，c两端存在220V，此时，节能灯进入长明工作状态。

Images