CN102734671A - 一种高智能性的室内白光led灯具 - Google Patents

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刘臻
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张建华
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Abstract

本发明涉及一种高智能性的室内白光LED灯具,属于节能灯具技术领域。此种灯具由主控MCU模块、亮度检测模块、红外感应模块、色温反馈模块、红外遥控模块、驱动模块、LED光源模块、数模转换模块和液晶显示模块等构成。其具有高的智能性,即在室内应用时,可以自感应室内是否有人进行开关;在亮度上,可按室内自然光的光亮度进行“补光”,以保持室内光亮的恒定;对色温而言,可以通过红外遥控的方式设定色温值,并在液晶上显示,设计了反馈功能来抑制色漂而保证色温的稳定。因而是一种可被广泛应用于实时调节亮度的,有自感应开关的,智能型的,并能有效防止色温漂移的,节能高效的LED灯具。

Description

—种高智能性的室内白光LED灯具
技术领域
[0001] 本发明涉及ー种高智能性的室内白光LED灯具,属于节能灯具技术领域。
背景技术
[0002] 半导体照明是21世纪最具发展前景的緑色照明光源之一。其具有节能、环保和寿命长等优点,顺应了时代发展的潮流,引起全球性的高度重视。随着LED (light emittingdiode即半导体发光二极管)芯片及封装エ艺水平的不断提高,以及大功率LED封装和应用技术的成熟,LED的发光效率得到了很大的提高。目前,LED光源在节能、环保和长寿命等各方面均占绝对优势。随着人们生活质量的改善,对照明环境的要求越发明显,LED光源除了能够为人们提供舒适的照明环境之外,在使用过程中,节能和使用方便显得尤为突出。
[0003] 在21世纪所提倡的緑色照明中,高效节能是ー个很重要的概念。在室内照明中,根据室内自然光的多少,来不断调节照明灯具的亮度,以此保证室内亮度的恒定。因而可通过自然光来补充灯光照明,其不仅起到了满足人们对室内照明的亮度要求,与此同时,还能起到节能的作用。
[0004] 在以往的室内照明中,灯具的开关都是手动来完成,这样在使用过程中会存在一些不便。理想的控制方式可以是人来灯亮,人走灯灭。
[0005] 传统的LED光源,能够通过调整不同顔色LED光源的配光比例,调整照明光源的色温。但是,LED灯具在使用过程中,LED光源的温度的升高会造成LED光源的色温发生漂移,使照明光源的色温偏离预先设定的色温值,从而使人感觉不适或加速眼睛疲劳。
发明内容
[0006] 基于此,本发明目的在于:有必要提供ー种能实时调节亮度,有自感应开关的,智能型的,可有效防止色温漂移的LED灯具。该ー种可称之谓有智能化功效LED灯具,其有如下功能的ー些组件构成,并结合附图I予以说明:
主控MCU (Microcontroller Unit的缩写,即是微控制单元,或又称单片机)模块(2)、亮度检测模块(I)、红外检测模块(11)、色温反馈模块(8 )、驱动模块(4 )、LED光源模块:含白色LED光源(5)、红色LED光源(6)、蓝色LED光源(7)—或简称LED光源模块:(5)、(6)、
[7],数模转换模块(3)和液晶显示模块(9)。亮度检测模块(I)将亮度传感器的感应值传至MCU主控模块(2 )并与预设亮度值比较,MCU模块(2 ),根据比较的值来线性调节驱动模块
(4)的驱动电流值。红外检测模块(11)用来感应屋内是否有人将数值传给MCU模块(2),来决定室内灯的开或者关。色温反馈模块(8)实时检测LED光源模块:(5)、(6)和(7)的发光色温的变化,并传送至主控MCU模块(2),主控MCU模块(2)将实时色温变化与设定色温值进行比较,并根据比较的值来调整输入LED光源模块:(5 )、( 6 )和(7 )电流的控制信号。红外遥控模块(10 )用来设定色温值。数模转换模块(3 ),把MCU模块(2 )的控制数字信号,转换成为模拟信号,来传给驱动模块(4)。驱动模块(4)保证给LED光源模块:(5)、(6)、(7)提供电流。液晶显示模块(9),显示当前LED光源工作色温值。[0007] 基于上述发明内容及相应组件功效设计的框架,其中择优化选定的实施例分述如下
1,在优选的实施例中,所述主控MCU模块(2)采用单片机控制。单片机主要根据信号,实施相应算法的运算。如:可采用计算机C语言控制(比例积分微分控制),对信号进行处理和以进行相应的控制数字量的输出。
[0008] 2,在优选的实施例中,驱动模块(4)与白色LED模块(5)、红色LED光源(6)、蓝色LED光源(7)相连,用来调节输入光源(5)、(6)、(7)的电流。
[0009] 3,在优选的实施例中,所述驱动模块(4)采用能够改变所述驱动模块(4)中电流的色温反馈模块(8),色温反馈模块(8)反馈LED光源模块色温变化信号到MCU模块(2),MCU模块(2)根据反馈信号调节驱动模块(4)中的电流以保证色温的稳定。
[0010] 4,在优选的实施例中,所述亮度检测模块(I)采用亮度传感器,实时采集室内的亮度值,并传给主控MCU模块(2)。MCU模块将该值和预设亮度值进行比较后,发出相应的指令来线性调节驱动模块(4)的电流,以达到调节亮度的目的。
[0011] 5,在优选的实施例中,所述红外检测模块(11)采用红外感应原理,用来判断是否有人进入室内,然后将相应的感应值,传给MCU模块(2),MCU来决定灯的开关。
[0012] 6,在优选的实施例中,还包括红外遥控模块(10),所述红外遥控模块(10)用于选择色温值并发出红外控制信号,所述主控MCU模块(2)接收处理该红外信号得出设定色温值,并根据所述设定色温值得出相应的配光比例。
[0013] 7,在优选的实施例中,还包括液晶显示模块(9),所述液晶显示模块(9)与所述主控MCU模块(2)相连,用于显示LED光源模块实际工作时的色温值。
[0014] 8,在优选的实施例中,还包数模转换模块(3),所述数模转换模块(3)与所述MCU模块(2)和驱动模块(4)相连,把MCU输出的数字控制量转换成模拟量给驱动模块(4)来调节LED光源(5)、(6)、(7)的电流。
附图说明
[0015] 图I为本发明实施例的LED灯具的可具体实施各组件及模块构图。
具体实施方式
[0016] 本款LED智能灯具解决了传统的LED灯具不能实时调节亮度和色温漂移,以及设定的色温较单ー的问题,提出了一种能实时调节色温、防止色温漂移以及具有多种色温可选择的LED灯具,该灯具还能红外检测室内是否有人来自行开关。
[0017] 实施例:如图I所示,本发明较佳实施例的LED灯具,包括主控MCU模块(2)、亮度检测模块(I)、红外检测模块(11)、色温反馈模块(8)、红外遥控模块(10)、驱动模块(4)、白色LED光源(5)、红色LED光源(6)、蓝色LED光源(7)、数模转换模块(3)和液晶显示模块
(9)。亮度检测模块(I)实时检测室内亮度的变化,将检测值传给MCU模块(2),MCU根据预设亮度值,输出控制数字信号给数模转换模块(3),数模转换模块(3),将数字量转化成模拟量给驱动模块(4),以便成比例的调节白光、红光和蓝光中的电流,达到控制室内亮度的目的。红外检测模块(11),感应室内是否有人,然后将相应的感应值传给MCU,由MCU来决定灯的开关。[0018] 色温反馈模块(8)采用颜色传感器,检测光源模块(5)、(6)、(7)发光颜色的实时变化,并传送至主控MCU模块(2 ),主控MCU模块(2 )根据色温的变化情况,发出调整输入调光驱动模块(4)电流的控制信号,经数模转换模块(3)转换后,由驱动模块(4)驱动LED光源模块(5)、(6)、(7),将LED光源模块(5)、(6)、(7)的色温值调至设定色温值,有效的解决了由于LED灯具工作过程中因温度上升造成的色温漂移。
[0019] 基于上述内容及相应组件功能设计,指示出在其中可优化选定有针对性的组件所涉的功能及效用,并使之成可实施的各自的个例。 [0020] 实施例一,MCU采用Intel的51单片机,该单片机I/O (Input/Output)资源丰富,操作方便等优点。数模转换模块(3)采用的是飞利浦的数模转换芯片PCF8591P,该芯片与主控模块(I)通过IIC (inter — Integrated Circuit)总线通讯,所占用的I/O资源少,且支持寻址,大大減少了外围器件的复杂程度。
[0021] 实施例ニ,LED光源模块:包括白色LED光源(5)、红色LED光源(6)和蓝色LED光源(7)。
[0022] 实施例三,驱动模块(4)采用能够为白色LED光源(5)、红色LED光源(6)和蓝色LED光源(7)提供稳定电流的电流反馈,色温反馈模块(8),以使在特定的输入信号下的电流能够变化,以保证色温的稳定。驱动模块(4)基于运算放大器和晶体管,通过电流反馈实现恒定电流的输出,以使输入白色LED光源(5)、红色LED光源(6)和蓝色LED光源(7)的电流保持稳定。
[0023] 实施例四,MCU (2)能存储LED灯具在不同色温下对应的红色LED光源(6)和蓝色LED光源(7)的配光比例。配光比例数据是通过积分球光电测试系统,分别测试不同配比下红蓝两色光对应光通量的电參数汇总后得出。MCU (2)根据设定色温值得出设定色温值对应的配光比例,发出控制LED驱动模块(4 )的指令,使模块(5 )、( 6 )、( 7 )组成的LED光源エ作在设定的色温值。
[0024] 实施例五,LED灯具还包括红外遥控模块(10)。红外遥控模块(10)用于选择色温值并发出红外信号。MCU接收处理红外信号得出设定色温值,井根据设定色温值得出配光比例。在MCU中编写红外接收解码的代码,通过对输入的红外信号解码后,识别用户输入的设定色温值。用户通过红外遥控模块可以方便且准确的实现21600K、3000K、3500K、4000K、4500Κ、5000Κ、51600Κ和6500Κ八种色温的选择。
[0025] 实施例六,LED灯具还包括数液晶显示模块(9)。液晶管显示模块(9)与主控MCU模块(2)相连,用于显示LED光源模块(5)、(6)、(7)实际工作时的色温值。
[0026] 实施例七,主控MCU模块(2)采用计算机C语言控制(比例积分微分控制),以进行相应的数字控制量的输出。
[0027] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是:对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所述的具体权利要求为准。

Claims (5)

1. 一种高智能性的室内白光LED灯具,其特征在于此智能灯具由下列功能的组件及模块构成:主控MCU模块(2 )、亮度检测模块(I)、红外检测模块(11)、色温反馈模块(8 )、红外遥控模块(10)、驱动模块(4)、白色LED光源(5)、红色LED光源(6)、蓝色LED光源(7)、数模转换模块(3)和液晶显示模块(9);亮度检测模块(I)、红外检测模块(11)和红外遥控模块(10)都与MCU模块(2)相连接作为外部输入;液晶显示模块(9)与MCU模块(2)连接;数模转换模块(3)即与MCU模块(2)连接又与驱动模块(4)相连;其中白色LED光源(5)、红色LED光源(6 )、蓝LED光源模块(7 )和驱动模块(4 )相连;色温反馈模块(8 )与MCU模块(2 )和白色LED光源(5)、红色LED光源(6)、蓝色LED光源(7)相连。
2.根据权利要求I所述的高智能性的室内白光LED灯具,其特征在于各组件或模块连接具有各有效功能,其中亮度检测模块(I)能够感应室内亮度的变化,将相应的感应信号传送给主控MCU模块(2 ),主控MCU模块(2 )根据感应信号,作相应处理来调节驱动模块(4)的电流值,使得室内亮度值和预设亮度值保持一致;而所述红外检测模块(11)可以感应室内是否有人,并把信号传给MCU,MCU控制室内灯的开或关;其所述主控MCU模块(2)与红外检测模块(11)、红外遥控模块(10)、驱动模块(4)、色温反馈模块(8)、亮度检测模块(I)和液晶显示模块(9)相连;而所述LED光源模块包括:白色LED光源(5)、红色LED光源(6)、蓝色LED光源(7 );所述驱动模块(4 )与白色LED光源(5 )、红色LED光源(6 )和蓝色LED光源(7)相连,用于为所述白色LED光源(5)、红色LED光源(6)和蓝色LED光源(7)提供可调的电流;又如所述驱动模块(4)采用能够改变驱动模块(4)中电流的色温反馈模块(8),以保证色温的稳定;对所述主控MCU模块(2)包括主要用来接收色温反馈信号、亮度检测信号、红外检测信号和红外遥控信号,MCU将接收来的信号做相应的处理,并且把处理过的信号传给下一级相应的工作模块;包括的红外遥控模块(10),所述红外遥控模块(10)用于用户遥控选择色温值,并发出红外信号;所述的主控MCU模块(2),接收处理所述红外信号,得出设定色温值,并据设定色温值而得出配光比例;对所述液晶显示模块(9)与所述主控MCU模块(2)相连,用于显示LED光源模块实际工作时的色温值。
3.根据权利要求I或2所述的高智能性的室内白光LED灯具,其特征在于,所述主控MCU模块(2)采用I/O资源丰富,操作方便单片机控制;数模转换模块(3)采用数模转换芯片与主控模块(I)通过IIC总线通讯,I/O资源少,具支持寻址特性。
4.根据权利要求I或2所述的高智能性的室内白光LED灯具,其特征在于选择色温值,并发出红外信号是由MCU接收处理红外信号,获设定色温值,依之得出配光比例,并再由其编写红外接收解码的代码,信号解码后,识别输入的设定色温值;用户通过红外遥控模块,方便准确的实现 21600K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、51600K 和 6500K 八种色温的选择。
5.根据权利要求I或2或3所述的高智能性的室内白光LED灯具,其特征在于主控MCU模块(2)采用计算机C语言控制,比例积分微分控制,以进行相应的数字控制量的输出。
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