CN102665332A

CN102665332A - 一种照明灯具控制装置及照明系统

Info

Publication number: CN102665332A
Application number: CN2012101159637A
Authority: CN
Inventors: 鲁广洲; 高康荣; 周奇
Original assignee: CHONGQING BANGQIAO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING BANGQIAO TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明公开了一种照明灯具控制装置，包括遥控发射电路，发出调节照明灯具的色温及亮度的调节信号；以及主控电路，主控电路将接收的遥控发射电路发出的信号进行解码，响应遥控发射电路的调节信号后传送调节信号，并且主控电路还用于时间的计时；以及驱动电路，驱动电路根据主控电路提供的调节信号指令，控制输出PWM信号的占空比调整照明灯具的发光亮度，同时通过混光的比例不同而实现色温调节。本发明可根据早晨、中午、晚上不同时间段调节病房光照水平，模拟生物节律变化过程，不同时间段的光照强弱以及光源色温按照人体生物钟需求设置，实现房间光照强弱、以及光源色温的自然变化，达到患者需要的最佳康复照明效果，提高房间的康复治疗疗效。

Description

一种照明灯具控制装置及照明系统

技术领域

本发明涉及一种照明技术领域，具体涉及一种照明灯具控制装置及照明系统。

背景技术

ICU病房是专门收治危重病症患者并给予精心监测和精确治疗的单位，其中收治对象一般为重大手术后需要监测者、麻醉意外、重症复合型创伤、急性循环衰竭、急性呼吸衰竭等危重患者。ICU病房优质照明对患者的康复有较大的辅助作用。人类在长期进化过程中形成了日出而作，日落而息的特有的生物节律，照明对人体褪黑素分泌的影响现代医学的研究表明，视觉系统不仅传递给大脑光的信号，而且把外界光环境的明暗信息传递给大脑的松果体。松果体产生褪黑激素进入血液、尿液、脑脊液，细胞内外液中，从而控制了人的睡眠水平。通过改善照明状况可起到调节患者生物节律以及接受光照不合适引起的情绪紊乱等情况，达到患者需要的最佳康复照明效果。现有ICU照明只是普通的照明效果，对患者的身心康复无有利效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种照明灯具控制装置及照明系统，本发明可用于ICU病房等高标准照明需求的环境中，可根据早晨、中午、晚上不同时间段调节病房光照水平，模拟生物节律变化过程，不同时间段的光照强弱以及光源色温按照人体生物钟需求设置，实现房间光照强弱、以及光源色温的自然变化，达到患者需要的最佳康复照明效果，提高房间的康复治疗疗效。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种照明灯具控制装置，包括：遥控发射电路，发出调节照明灯具的色温及亮度的调节信号；以及

与遥控发射电路电连接的主控电路，主控电路将接收的遥控发射电路发出的信号进行解码，响应遥控发射电路的调节信号后传送调节信号，并且主控电路还用于时间的计时；以及

与主控电路电连接的驱动电路，驱动电路根据主控电路提供的调节信号指令，控制输出PWM信号的占空比调整照明灯具的发光亮度，同时通过混光的比例不同而实现色温调节。

所述遥控发射电路包括：控制面板，用于发出色温或亮度操作指令；以及

与控制面板电连接的第一单片机，该第一单片机响应控制面板的操作指令，发出色温或亮度的调节指令信号；以及

与第一单片机电连接的无线数据发射模块，无线数据发射模块将来自于第一单片机的调节指令信号翻译为发射信号发出。

所述遥控发射电路还包括与第一单片机电连接的复位模块，该复位模块在电压低于预置的阈值时和电压上升到该阈值的140ms内产生复位信号。

所述遥控发射电路还包括供电模块，该供电模块包括第一三端稳压集成电路，将24V适配器电源电压转换得到5V稳定电压；以及

连接于第一三端稳压集成电路输出端的第二三端稳压集成电路，将5V电压转换得到3.3V稳定电压。

所述主控电路包括无线数据接收模块，接收来自于遥控发射电路发出的无线数据；以及

与无线数据接收模块连接的第二单片机；以及

与第二单片机连接的时钟模块，该时钟模块按照24小时制向第二单片机实时地提供时间；以及

收发模块，用于第二单片机和驱动电路之间的信号收发。

所述主控电路还包括与第二单片机电连接的显示单元，该显示单元实时显示当前时间。

所述驱动电路包括收发模块，用于与主控电路进行通讯；以及

与收发模块连接的第三单片机，根据收发模块提供的信号，用于调节输出PWM控制信号的占空比；以及

与第三单片机电连接的照明灯具驱动模块，根据第三单片机提供的PWM控制信号调整负载照明灯具的工作电流。

所述驱动模块包括驱动芯片，与驱动芯片PWM调光端电连接的PWM开关电路，与驱动芯片线性调光端电连接的线性调光开关电路。

一种具有如上所述照明灯具控制装置的照明系统，包括LED照明灯具，该LED照明灯具连接于照明灯具控制装置的驱动电路输出端。

所述LED照明灯具包括灯盘外壳、固定在灯盘外壳内侧上的铝基板，铝基板上设有冷白LED芯片和暖白LED芯片，冷白LED芯片与暖白LED芯片以相互间隔的形式均布在铝基板上，一个透光板安装在灯盘外壳的表面。

采用了上述方案，由于主控电路设置有计时功能，因此，无论是遥控发射电路在任何时段发出调节信号，主控电路均会根据当前的时间将调节信号与当前时间进行匹配，使驱动电路在得到调整指令信号后，输出不同的PWM调制信号，调节照明灯的亮度及色温，以满足房间内的照明需求。从而，使得本发明具有如下优点：

（1）特别适用于ICU病房等高标准照明需求的环境中，由于可以根据早晨、中午、晚上不同时间段调节病房光照水平，模拟生物节律变化过程，不同时间段的光照强弱以及光源色温按照人体生物钟需求设置，实现房间光照强弱、以及光源色温的自然变化，达到患者需要的最佳康复照明效果，提高房间内患者的康复治疗疗效。

（2）照明光源为LED，无辐射污染，住院病房的患者，往往存在伤口需要愈合的情况，LED光源没有红外线和紫外线的成分，是有利于患者恢复健康的绿色光源；

（3）使用寿命长，LED理论工作寿命为5万小时，而目前使用的普通日光灯管的寿命仅为1000小时，而且传统日光灯存在由于产生的温度高、易爆裂等安全隐患，而LED在较好散热情况下温度低且不易破裂，彻底消除上述的使用安全隐患。

附图说明

图1为本发明的电路方框图；

图2为本发明中遥控发射电路原理图

图3为本发明中主控电路原理图；

图4为本发明中驱动电路原理图；

图5为本发明的LED照明灯具的结构示意图；

图6为LED芯片排布图。

具体实施方式

参照图1，本发明的一种照明灯具控制装置，由遥控发射电路10，与遥控发射电路电连接的主控电路20，与主控电路电连接的驱动电路30组成，下面分别对每一部分进行详细说明：

参照图1和图2，遥控发射电路10根据时间段的变化，发出调节照明灯具的色温及亮度的调节信号。遥控发射电路10包括：

控制面板，控制面板上设有：“开关机按键、色温 +按键（色温提高）、色温－按键（色温降低）、亮度 +按键（亮度提高）、亮度－按键（亮度降低）、早晨按键、中午按键、晚上按键、智能按键、时间调节按键”，其中“开关机按键K11”与第一单片机管脚PIO0_6连接，“亮度+按键K12”与第一单片机管脚PIO0_7连接，“亮度－按键K13”与第一单片机管脚PIO0_8连接，“色温+按键K14”与第一单片机管脚PIO0_9连接，“色温－按键K15”与第一单片机管脚PIO0_10连接，“早晨按键K16”与第一单片机管脚PIO1_10连接，“中午按键K17”与第一单片机管脚PIO0_11连接、“晚上按键K18”与第一单片机管脚PIO1_0连接、“智能按键K19”与第一单片机管脚PIO1_1连接、“时间调节按键K20”与第一单片机管脚PIO1_2连接。通过控制面板，可以使装置工作于自动状态或手动状态，当工作在自动状态时，装置根据在第二单片机内的预设的时间，即早晨或中午或晚上自动地发出调整信号，若为手动状态，则操作人员根据需要进行选择。

以及与控制面板电连接的第一单片机，该第一单片机响应控制面板的操作指令，发出色温或亮度的调节指令信号，该第一单片机的型号为LPC1111FHN33。

以及与第一单片机电连接的无线数据发射模块，无线数据发射模块将来自于第一单片机的调节指令信号翻译为发射信号。无线数据发射模块由芯片（型号为SYN113）及外围电路组成。第一单片机的PIO3_5管脚与无线数据发射模块的ASK管脚相连。

以及与第一单片机电连接的复位模块，该复位模块在电压低于预置的阈值时和电压上升到该阈值的140ms内产生复位信号。复位模块由芯片CAT811S及外围电路组成。复位模块为微控制器监控电路，与第一单片机的复位管脚

（PIO0_0）连接，复位模块产生一个复位信号，这个信号在电压低于预置的阈值时和电压上升到该阈值的140ms内有效。

以及供电模块，该供电模块包括第一三端稳压集成电路，将24V适配器电源电压转换得到5V稳定电压，第一三端稳压集成电路为L7805芯片；以及连接于第一三端稳压集成电路输出端的第二三端稳压集成电路，将5V电压转换得到3.3V稳定电压，为第一单片机（LPC1111FHN33）、复位模块（CAT811S）、无线数据发射模块由芯片（SYN113）供电。第二三端稳压集成电路为SPX1117M3-3.3芯片。

遥控发射电路10的工作过程为：通过操作按键，第一单片机响应接收来自于控制面板的操作信号，通过第一单片机识别具体的按键后，第一单片机发出色温或亮度的调节信号或时间修改信号指令，这些指令信号由无线数据发射模块发射出。

参照图3，主控电路20与遥控发射电路电连接，主控电路将接收的遥控发射电路发出的信号进行解码，响应遥控发射电路的调节信号后传送调节信号，并且主控电路还用于时间的计时。主控电路20包括：

无线数据接收模块，接收来自于遥控发射电路发出的无线数据。无线数据接收模块为射频接收芯片SYN480R。射频接收芯片SYN480R管脚DO与第二单片机（LPC1111FHN33）的管脚PIO1_10连接，射频接收芯片SYN480R接收由遥控发射电路中无线数据发射模块SYN113发送的射频信号。

以及与无线数据接收模块连接的第二单片机，第二单片机为LPC1111FHN33芯片。第二单片机根据遥控发射电路提供的信号，使装置工作于手动状态或者自动状态，当装置工作于手动状态时，则需人为地通过控制面板发出调节指令；若装置工作于自动状态时，则根据第二单片机内预设的时间，当到达下一时间段时，第二单片机可自动地发出调节信号。

以及与第二单片机连接的时钟模块，该时钟模块按照24小时制向第二单片机实时地提供时间，时钟模块为SD2400A型。时钟模块的SDA管脚、SCL管脚分别与第二单片机LPC1111FHN33的SDA（PIO0_4）、SCL（PIO_5）管脚连接。

以及收发模块，将用于第二单片机和驱动电路之间的信号收发。收发模块为MAX485型芯片。

以及与第二单片机电连接的显示单元，该显示单元实时显示当前时间。显示单元由LED1、LED2、LED3、LED4四个数码管及外围电路组成。第二单片机LPC1111FHN33的12个通用IO管脚同时与数码管LED1、LED2、LED3、LED4的外围驱动电路连接，通过第二单片机管脚发出的信号确定位位值和段选值，实现对实时时间的控制和显示。

以及复位芯片CAT811S，为第二单片机提供复位信号。

以及供电电路，该供电电路包括第一稳压芯片LM317，第二稳压电芯片L7805，以及三端稳压集成芯片SPX1117M3-3.3。第一稳压芯片LM317的外围电路包括输入滤波电容C1、滤波电容C2，输出限流电阻R4、限流电阻R6，SS310稳压二极管D2、电容C7、电容C3，第一稳压芯片LM317将输入24V转换为8V稳定电压，为LED数码管驱动电路供电。第二稳压电芯片L7805为5V稳压电路，将输入8V电压转换为5V稳定电压，为收发模块（MAX485芯片）、无线数据发射模块（SYN480R芯片）供电。三端稳压集成芯片SPX1117M3-3.3将5V电压转换得到3.3V稳定电压，为第二单片机LPC1111FHN33、复位芯片CAT811S、时钟模块（SD2400A芯片）供电。

主控电路20的工作过程为：无线数据接收模块（射频接收芯片SYN480R）接收由遥控发射电路中无线数据发射芯片SYN113发送的射频信号，然后将接收到的信号解码传入第二单片机（LPC1111FHN33芯片，第二单片机响应遥控指令，通过收发模块（MAX485芯片）将控制信号传送给驱动电路的收发器，实现主控电路与驱动电路的连接。

参照图4，驱动电路与主控电路电连接，驱动电路根据主控电路提供的调节信号指令，控制输出PWM信号的占空比调整照明灯具的发光亮度，同时通过混光的比例不同而实现色温调节。所述驱动电路包括：

供电电路，该供电电路包括三端稳压集成芯片78M05、三端稳压集成芯片SPX1117M3-3.3。其中三端稳压集成芯片78M05将24V适配器电源电压转换得到5V稳定电压，为收发器MAX485、驱动芯片SD42524供电；三端稳压集成芯片SPX1117M3-3.3将5V电压转换得到3.3V稳定电压，为第三单片机LPC1111FHN33供电。

以及用于与主控电路进行通讯的收发模块。收发模块为用于RS-485与RS-422通信的低功耗收发器MAX485，收发器MAX485具有一个驱动器和一个接收器，其管脚RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，管脚Ro和第三单片机LPC1111FHN33的RXD（PIO1_6）连接，管脚DI和第三单片机LPC1111FHN33的RXD（PIO1_7）管脚连接；收发器MAX485的

e和DE端分别为接收和发送的使能端，当

e为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用第三单片机的一个管脚控制这两个引脚即可，收发器MAX485的管脚

e、De和第三单片机LPC1111FHN33的PIO1_5连接；收发器MAX485的管脚A和管脚B分别为接收和发送的差分信号端,当管脚A的电平高于管脚B时，代表发送的数据为1，当管脚A的电平低于管脚B端时，代表发送的数据为0，与第三单片机连接时，只需要一个信号控制收发器MAX485的接收和发送即可；同时将管脚A和管脚B之间连接匹配电阻R8。

以及与收发模块提供的第三单片机，根据收发模块提供的信号，用于调节输出PWM控制信号的占空比，第三单片机的型号为LPC1111FHN33。

以及复位芯片CAT811S，为第三单片机提供复位信号。

以及与第三单片机电连接的照明灯具驱动模块，根据第三单片机提供的PWM控制信号调整负载照明灯具的工作电流。所述驱动模块包括驱动芯片，与驱动芯片PWM调光端电连接的PWM开关电路，与驱动芯片线性调光端电连接的线性调光开关电路。驱动芯片为SD42524型芯片，驱动芯片SD42524是降压型、PWM控制、功率开关内置的LED驱动芯片，内置温度保护电路，限流电路，PWM调光电路；驱动芯片SD42524一共有四组，每组电路结构相同，各组分别驱动四路LED灯珠：LEDn1、LEDn2、LEDn3、LEDn4，其中LEDn1和LEDn2的灯珠为低色温，发暖白光，第三单片机LPC1111FHN33管脚PIO0_10连接驱动芯片SD42524的PWM管脚，给LEDn1和LEDn2同一个PWM信号PWM1，第三单片机LPC1111FHN33管脚PIO0_8连接驱动芯片SD42524的ADJ管脚，给LEDn1一个AD信号AD1；LEDn3和LEDn4为高色温，发冷白光，第三单片机LPC1111FHN33管脚PIO1_10连接驱动芯片SD42524的PWM管脚，给LEDn3和LEDn42同一个PWM信号PWM2，第三单片机LPC1111FHN33管脚PIO0_9连接驱动芯片SD42524的AD管脚，给LEDn3和LEDn4同一个AD信号AD2。四组驱动单路灯珠的电路结构相同，以第一组灯珠LEDn1驱动电路举例说明：驱动芯片SD42524的PWM管脚外围电路包括S8050三极管Q1、三极管Q2，电阻R4，当第三单片机LPC1111FHN33发送的信号为高电平时，三极管Q1导通，三极管Q2截止，驱动芯片SD42524的PWM管脚为高电平，反之，三极管Q1截止，三极管Q2导通，驱动芯片SD42524的PWM管脚为低电平。驱动芯片SD42524的Vin管脚连接24V电源输入，经过电容C1、电容C2、电容C3滤波；驱动芯片SD42524的SEN管脚、SW管脚的外围电路包括电阻R2、电阻R3、肖特基二极管D1、电感L1、电容C11、一路灯珠LEDn1。驱动芯片SD42524的管脚ADJ外围电路包括S8050三极管Q3、三极管Q4、电阻R5、电阻R6、电阻R8，电容C14、电容C15，用于线性调光。

驱动电路的工作过程为：主控电路将遥控发射电路发送过来的信号通过收发器MAX485转换传给第三单片机LPC1111FHN33，第三单片机根据接收的信号，设定发出的PWM信号的脉宽，通过第三单片机控制PWM信号的占空比可以调节输出电流的大小。当驱动芯片SD42524的PWM管脚悬空或者接高电平时，驱动芯片正常工作，当PWM管脚接低电平时，没有输出电流，通过外部第三单片机LPC1111FHN33发出的PWM信号的占空比来调节输出电流的大小；同时通过暖白灯珠和冷白灯珠混光的比例不同而实现不同的色温调节。

参照图1，本发明还包括一种具有上述实施方式照明灯具控制装置的照明系统，该照明系统包括LED照明灯具，该LED照明灯具连接于照明灯具控制装置的驱动电路输出端。参照图5，所述LED照明灯具包括灯盘外壳1、固定在灯盘外壳内侧上的铝基板2，铝基板2上设有冷白LED芯片3和暖白LED芯片4，冷白LED芯片与暖白LED芯片以相互间隔的形式均布在铝基板上，一个透光板5安装在灯盘外壳的表面上。其中冷白LED芯片3和暖白LED芯片4都作为独立的两路芯片单独控制,其中冷白LED芯片3的数量为672颗，电路连接为7颗串联，96串LED芯片并联，最大驱动电流为2A；暖白LED芯片4的数量为672颗，电路连接为7颗LED串联，96串LED芯片并联，最大驱动电流为2A。

参照图6， LED芯片分为四路LED芯片LEDn1、LEDn2、LEDn3、LEDn4，其中冷白LED芯片3为LED n1、LEDn2，两路冷白LED芯片电路分别为7颗LED串联，48串LED芯片并联，驱动最大电流为1A；暖白LED芯片为LEDn3、LEDn4，两路暖白LED芯片电路连接同冷白LED芯片相同；LED芯片的排布方式为冷白LED芯片3和暖白LED芯片4单颗相间排列，使LED芯片发出的光能够均匀的混合。LEDn1、LEDn2接收第三单片机发送的脉宽调制信号PWM1，LEDn3、LEDn4接收脉宽调制信号PWM2。

Claims

1.一种照明灯具控制装置，其特征在于，包括：遥控发射电路，发出调节照明灯具的色温及亮度的调节信号；以及

2.根据权利要求1所述的一种照明灯具控制装置，其特征在于，所述遥控发射电路包括：

控制面板，用于发出色温或亮度操作指令；以及

3.根据权利要求2所述的一种照明灯具控制装置，其特征在于，所述遥控发射电路还包括与第一单片机电连接的复位模块，该复位模块在电压低于预置的阈值时和电压上升到该阈值的140ms内产生复位信号。

4.根据权利要求2或3所述的一种照明灯具控制装置，其特征在于，所述遥控发射电路还包括供电模块，该供电模块包括第一三端稳压集成电路，将24V适配器电源电压转换得到5V稳定电压；以及

5.根据权利要求1所述的一种照明灯具控制装置，其特征在于，所述主控电路包括无线数据接收模块，接收来自于遥控发射电路发出的无线数据；以及

与无线数据接收模块连接的第二单片机；以及

收发模块，用于第二单片机和驱动电路之间的信号收发。

6.根据权利要求5所述的一种照明灯具控制装置，其特征在于，所述主控电路还包括与第二单片机电连接的显示单元，该显示单元实时显示当前时间。

7.根据权利要求1所述的一种照明灯具控制装置，其特征在于，所述驱动电路包括收发模块，用于与主控电路进行通讯；以及

8.根据权利要求7所述的一种照明灯具控制装置，其特征在于，所述驱动模块包括驱动芯片，与驱动芯片PWM调光端电连接的PWM开关电路，与驱动芯片线性调光端电连接的线性调光开关电路。

9.一种具有如权利要求1至8任意一项所述照明灯具控制装置的照明系统，包括LED照明灯具，该LED照明灯具连接于照明灯具控制装置的驱动电路输出端。

10.根据权利要求9所述的照明系统，其特征在于：所述LED照明灯具包括灯盘外壳、固定在灯盘外壳内侧上的铝基板，铝基板上设有冷白LED芯片和暖白LED芯片，冷白LED芯片与暖白LED芯片以相互间隔的形式均布在铝基板上，一个透光板安装在灯盘外壳的表面。