CN102291903A

CN102291903A - Led照明节能控制器

Info

Publication number: CN102291903A
Application number: CN2011103024413A
Authority: CN
Inventors: 李应生
Original assignee: Huanghuai University
Current assignee: Huanghuai University
Priority date: 2011-10-09
Filing date: 2011-10-09
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明提供一种LED照明节能控制器，包括主单片机、电源模块、由显示和键盘电路组成的控制面板、光照度测量模块、进/出人数测量模块和不少于一组LED灯组控制模块；所述LED灯组控制模块包括LED驱动器、不少于一路负载电路、双向可控硅Si和抗谐波电路；所述光照度测量模块与所述主单片机连接，并安装在第一组LED灯组控制模块的光照区；所述进/出人数测量模块包括一对配套应用的红外接收器和红外发射器。本发明能根据室内光照度和人数的具体情况对室内LED灯具进行分组与无级照明的多功能调光控制,真正实现了“按需亮灯”的控制功能，其具有节能环保、明亮舒适、美观大方、安全可靠、便于维护等优点。

Description

LED照明节能控制器

技术领域

本发明涉及一种用电照明调控控制系统，具体的说，涉及了一种可用于体育馆、行政中心、多功能厅、会议室、教室等场所的LED照明节能控制器。

背景技术

进入二十一世纪以来，经济社会日新月异地发展着，电灯、电脑、空调等用电设备使我们的生活变得更加的方便、舒适。但是，随着生活电器的不断增加，对电力的消耗越来越大，在一定时期内，对于能源的巨大需求难免会与各类能源浪费现象相伴而生。因此，避免电能浪费、节约用电是当前必须解决的问题，据统计，我国的照明用电占整个电力用电的15%左右，具有很大的节能空间。

LED是冷光源，白光LED的光效和荧光灯的光效相近，但是使用寿命却是荧光灯的十倍。在公共场合中，人们的节能意识往往是比较薄弱的，这导致了教室、会议室等公共场所的灯具在人少或无人时仍然全部开启的浪费现象，不仅浪费了电能资源，同时因为灯具的长时间开启而缩短了其的使用寿命，增加了设备管理的成本。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、便于维护、节能环保和美观大方的LED照明节能控制器。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种LED照明节能控制器，它包括主单片机、电源模块、由显示和键盘电路组成的控制面板、光照度测量模块、进/出人数测量模块和不少于一组LED灯组控制模块；所述LED灯组控制模块包括LED驱动器、不少于一路负载电路、双向可控硅Si和抗谐波电路；其中，所述负载电路由负载电阻R与不少于一个LED灯串联组成，所述抗谐波电路由抗谐波电阻R1和抗谐波电容C串联组成，所述抗谐波电路的两端分别连接所述双向可控硅Si的第一阳极和第二阳极，所述负载电路一端连接所述LED驱动器的一输出端，所述负载电路另一端连接所述双向可控硅Si的第一阳极，所述双向可控硅Si的第二阳极连接所述LED驱动器的另一输出端；所述光照度测量模块安装在第一组LED灯组控制模块的光照区，所述主单片机连接所述光照度测量模块以便采集室内光照度信号；所述主单片机连接所述进/出人数测量模块以便采集室内人数；所述主单片机连接所述可控硅Si的控制极，以便根据室内光照度信号控制所述LED灯组控制模块的通断和调节所述LED灯组控制模块的亮度，并根据室内人数控制相应组数的LED灯组控制模块通断。

基于上述，所述进/出人数测量模块包括一对配套应用的红外接收器和红外发射器；所述红外接收器包括有接收单片机和沿人体通道一侧水平方向间隔设置的两个红外接收管，所述接收单片机分别连接两个红外接收管以便采集两个不同的红外接收信号；所述红外发射器包括有发射单片机和沿人体通道另一侧设置的红外发射二极管，所述发射单片机连接所述红外发射二极管以便控制红外发射信号的发送。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，本发明将室内人数、光照度与LED灯组的运行联系在一起，即根据室内人数和光照度情况来决定LED灯组开启的组数和LED释放到室内的光照度值，系统自动监控操作，能准确的统计出进出室内的人数和测量出室内的光照度，使室内的LED灯组发挥出其最大的效果，大大地提高了电能的有效利用率，减少了电能的损失；本发明可通过人性化设计的控制面板将工作状态切换到人工控制状态，而且整个控制过程在控制面板上清晰可见；本发明使用的LED灯组，具有更长的使用寿命，用户的平均节电率为30%-50%，且大大减少了灯具的维修和管理费用；本发明可使用的场所非常的广泛，主要用于学校的体育馆、行政中心、多功能厅、教室的照明节能控制，也可用于企业与事业单位的行政中心、会议室等室内照明节能控制系统，其具有节能环保、明亮舒适、美观大方、安全可靠、便于维护等优点。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是所述LED灯组控制模块的电路示意图。

图3是所述光照度测量电路的电路示意图。

图4是所述红外发射器和所述红外接收器的安装示意图。

图5是本发明用于学校会议室的软件设计流程图。

图6是学校会议室内LED灯组控制模块的分组示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种LED照明节能控制器，主单片机上连接有电源模块、由显示和键盘电路组成的控制面板、光照度测量模块、进/出人数测量模块和LED灯组控制模块，所述电源模块为整个控制器提供了电源。

如图2所示，所述LED灯组控制模块包括型号为AP22B320的LED驱动器、4路负载电路、双向可控硅Si和抗谐波电路；其中，所述负载电路由负载电阻R与10个LED灯串联组成，所述抗谐波电路由抗谐波电阻R1和抗谐波电容C串联组成，所述抗谐波电路的两端分别连接所述双向可控硅Si的第一阳极和第二阳极，所述负载电路一端连接所述LED驱动器的一输出端，所述负载电路另一端连接所述双向可控硅Si的第一阳极，所述双向可控硅Si的第二阳极连接所述LED驱动器的另一输出端，所述主单片机连接所述可控硅Si的控制极；主单片机接收进/出室内人数测量模块输出的人数测量信号和光照度测量模块输出的室内光照度信号，经过主单片机的处理，输出调节脉冲，调节脉冲经隔离、功率放大后接至可控硅Si的控制极，通过控制可控硅Si的导通角，来控制相应组数的LED灯组控制模块的通断和调节所述LED灯组控制模块的亮度；所述抗谐波电路用来吸收LED驱动器与可控硅Si产生的谐波干扰。

如图3所示，所述光照度测量模块安装在第一组灯具的光照区，当光线照到光电二极管D上时，光电二极管产生的反向电流与照度成正比，反向电流流过100K电阻时会使运算放大器A1反向端电位下降，经过两级放大转换，产生可测量的电压，经过验证可知，光照区照在光电二极管上的照度和转换后的电压呈现近似线性关系，当光照度测量单元的照度值在100-500Lx变化时，输出与其呈线性关系的电压在1V-5V，该输出电压作为光照度测量模块输出的室内光照度信号，被送到主单片机的PC1端口，从而完成室内光照度的测量。

如图4和图6所示，所述进/出人数测量模块由一对配套应用的红外接收器和红外发射器组成，所述红外接收器包括有接收单片机1和两个与所述接收单片机连接的红外接收管2，两个所述红外接收管2在水平方向上按50—100mm的间距沿人体通道方向设置，所述红外发射器由发射单片机3和与所述发射单片机连接的红外发射二极管4组成，所述发射单片机3控制所述红外发射二极管4发射红外线，所述红外发射器与所述红外接收器相对设置于人体通道的两侧，即门5的两侧，若会议室内分前、后门5，则前、后门5均要设置所述进/出人数测量模块；

两个所述红外接收管2接收来自所述红外发射二极管4发射的红外线，当人从不同的方向沿着两个所述红外接收管2前通过时，由于人体对红外线的阻挡，两个所述红外接收管2输出不同的信号，利用所述接收单片机1对两个所述红外接收管2输出信号的处理，得到分别表示人员进、出室内的数字信号，送到主单片机的计数器0和计数器1，主单片机通过计算进、出人数的差值，即可得到室内具体的人数。

如图5和图6所示，根据会议室内总面积确定LED灯具分组数，以会议室内5组LED灯为例，每组LED灯对应面积为50m² ，内安置30个座位，所述LED灯采用的是1W白光LED,当发光效率为60lm/W时，一只LED的光通量Ф为60lm，若LED灯利用系数U取0.82，维护系数K取0.86，设计要求室内光照度E的标准值是300lx，每一组灯选用的LED数是N，则由关系式E=ФNUK/A可得每一组灯选用的LED数N=(EA)/(ФUK)，即每组LED灯选用的LED数N取360，将360只LED分装成9只灯，每只灯上安装40个LED，40个LED分成4条串联支路，每只灯选用一个AP22B320 LED驱动器作为电源，构成一个所述LED灯组控制模块。

由光照度测量模块测量室内的光照度，主单片机读取光照度测量模块输出的室内光照度信号并将其与标准光照度值相比，若室内照度值X > 300 lx 时，所有LED灯均不开；若室内照度X < 300 lx 时，则根据室内人数来确定开启LED灯的组数。主单片机通过所述进/出人数测量模块测量得出室内的具体人数，当室内无人时，所有LED灯均不开；当室内人数在1～30时，只开启一组LED灯；当室内人数在31～60人时，开两组LED灯；依次类推，当室内人数在120 人以上时，打开全部的5组LED灯。当室内有人且相应组数的LED灯开启时，室内光照度值仍然小于300lx，则主单片机向相应LED灯组控制模块的可控硅Si的控制极发出控制信号，调节相应LED灯组控制模块的亮度，由LED 释放到室内的平均照度值为E =300－X。当室内人数不断减少时，主单片机向所述可控硅Si的控制极发出关断信号，依次关闭5组、4组、3组、2组的LED灯，依此类推，当室内无人时，自动关闭所有的LED灯。根据室内光照度和人数的具体情况对室内LED灯进行分组与无级照明的多功能调光控制,真正实现了“按需亮灯”的控制功能，使室内的LED灯发挥出了其最大的效果，大大地提高了电能的有效利用率，减少了电能的损失。

本发明不仅可自动、准确地运行，还可通过控制面板，进行操作切换，将自动控制状态切换到人工操作状态，能清晰的读取到控制过程中室内的光照度值、室内的具体人数等；可通过控制面板设定室内的光照度标准值、分组人数等软件判断条件，经过简单的软件控制程序和硬件电路变换，即可将其应用到不同的场合，操作简单方便；本发明不但可用于LED灯的照明节能调光控制，还适用于可通过使用高频脉宽调制来改变亮度的白炽灯、节能灯等灯具。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种LED照明节能控制器，包括主单片机、电源模块和由显示和键盘电路组成的控制面板，其特征在于：它还包括光照度测量模块、进/出人数测量模块和不少于一组LED灯组控制模块；所述LED灯组控制模块包括LED驱动器、不少于一路负载电路、双向可控硅Si和抗谐波电路；其中，所述负载电路由负载电阻R与不少于一个LED灯串联组成，所述抗谐波电路由抗谐波电阻R1和抗谐波电容C串联组成，所述抗谐波电路的两端分别连接所述双向可控硅Si的第一阳极和第二阳极，所述负载电路一端连接所述LED驱动器的一输出端，所述负载电路另一端连接所述双向可控硅Si的第一阳极，所述双向可控硅Si的第二阳极连接所述LED驱动器的另一输出端；所述光照度测量模块安装在第一组LED灯组控制模块的光照区，所述主单片机连接所述光照度测量模块以便采集室内光照度信号；所述主单片机连接所述进/出人数测量模块以便采集室内人数；所述主单片机连接所述可控硅Si的控制极，以便根据室内光照度信号控制所述LED灯组控制模块的通断和调节所述LED灯组控制模块的亮度，并根据室内人数控制相应组数的LED灯组控制模块通断。

2.根据权利要求1所述的LED照明节能控制器，其特征在于：所述进/出人数测量模块包括一对配套应用的红外接收器和红外发射器；所述红外接收器包括有接收单片机和沿人体通道一侧水平方向间隔设置的两个红外接收管，所述接收单片机分别连接两个红外接收管以便采集两个不同的红外接收信号；所述红外发射器包括有发射单片机和沿人体通道另一侧设置的红外发射二极管，所述发射单片机连接所述红外发射二极管以便控制红外发射信号的发送。