CN103096555B - 基于人体热舒适性的便携式oled集中控制照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，包括一中央控制器，其特征在于：所述中央控制器通过一总线转化器连接复数个OLED色温调节子系统。该系统采用混合供电并且能够通过手持终端进行远程监控，同时通过总线组网方式智能控制各个相邻独立OLED色温调节子系统的运行，并且结合环境舒适度，根据各个OLED色温调节子系统环境的变化自动地调节三基色OLED光源的色温和亮度，满足人的热舒适性的需求。本发明采用总线组网方式，布线简单，成本低，并且能够根据需要添加或者删除节点子系统，使得本系统更具灵活性。

Description

基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统

技术领域

本发明涉及OLED控制领域，尤其是一种基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统。

背景技术

随着人类社会的发展和生活水平的提高，人们对自己所处光环境舒适度的要求也越来越高，对照明的要求也早就走出了为照明而照明的领域；对灯光的环境的要求越来越高；越来越多的人开始考虑如何使照明满足人的心里要求，如色彩、色温、照度对人情绪的影响、光与环境的和谐、如何利用照明渲染气氛等，同时传统的照明开关布线复杂，更无法实现三控和多控。作为照明光源的重要指标，光源色温对人体热舒适感和生物节律等都有一定的影响，但传统的白炽灯和荧光灯光源及现有光源控制技术大多只能实现开关和调光的功能，难以营造不同的光环境。

同时，节能和保护环境是当今世界普遍关注的社会问题，并直接影响到人类社会的可持续发展。对直接消耗能源的照明产业，更加希望实现节能的绿色照明。我国是世界上用电量较大的国家之一，电量的12%被用于照明，目前照明光源主要有白炽灯和荧光灯。白炽灯的效率很低，只有12~15lm/W，大部分能量以热的形式被浪费掉，荧光灯的效率约为50~120lm/W，白炽灯含有汞，会照成环境污染。因此迫切需要一种新型的光源技术。

太阳能作为一种既不消耗资源又无污染排放的清洁能源，是纯天然的绿色环保能源，取之不尽，用之不竭，目前，人们已经开始利用太阳能供电。但是，随着城市人口的增多以及大量人口地集聚，城市人居空间越来越小，而传统的非晶硅太阳能电池板体积大、重、厚等缺点，需要占用有限的空间资源以及不易放置。同时，随着人们室外活动的增多，对照明系统的便携性要求越来越高，作为照明系统的动力来源，所需的电源需要具备重量轻、厚度薄、便携等特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统。

本发明采用以下方案实现：一种基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，包括一中央控制器，其特征在于：所述中央控制器通过一总线转化器连接复数个OLED色温调节子系统；所述OLED色温调节子系统包括一环境参数采集处理单元、一热舒适性控制单元、一OLED光源驱动单元和一三基色OLED光源；所述环境参数采集处理单元采集周围环境参数并传送给所述热舒适性控制单元；所述热舒适性控制单元根据所述环境参数和所述中央控制器的控制信号控制所述OLED光源驱动单元用以驱动所述三基色OLED光源。

在本发明一实施例中，所述环境参数采集处理单元包括一单片机处理模块，所述单片机处理模块连接一环境参数采集模块、一人体红外感应模块、一方式控制模块和一无线发送模块。

在本发明一实施例中，所述环境参数采集模块包括一温度传感器、一湿度传感器、一光敏传感器和一风速传感器。

在本发明一实施例中，所述方式控制模块包括自动控制模式、场景控制模式和手动控制模式；所述自动控制模式实现对环境参数自动采集并调制输出相应的OLED光源的色温和亮度；所述场景控制模式依据特定场景需要调制对应的OLED光源的色温和亮度；所述手动控制模式依据个人习惯手动调节OLED光源的色温和亮度。

在本发明一实施例中，所述热舒适性控制单元包括一数据处理模块，所述数据处理模块连接一热舒适性判决模块和一无线接收模块；所述数据处理模块将所述无线接收模块接收到的数据根据公式转换成人体舒适度指数并发送到所述热舒适性判决模块进行人体热舒适性判断。

在本发明一实施例中，所述OLED光源驱动单元包括一热舒适性匹配模块和一信号放大模块；所述热舒适性匹配模块依据所述热舒适性控制单元发出的热舒适性信号与所述三基色OLED光源的色温和亮度之间的匹配关系，驱动所述三基色OLED光源输出R、G、B三基色刺激值，实现所述三基色OLED光源的色温和亮度的调制，从而模拟太阳光的变化，满足人体热舒适性的需要。

在本发明一实施例中，所述三基色OLED光源采用数字化控制，利用三基色实现动态色温的调控。

在本发明一实施例中，还包括一手持终端；所述中央控制器连接一GPRS模块通过GPRS网络与所述手持终端通讯。

在本发明一实施例中，还包括一混合供电单元；所述混合供电单元包括常规电网供电和利用太阳能供电两种方式，提高了系统供电的可靠性以及稳定性。

在本发明一实施例中，所述利用太阳能供电方式采用柔性太阳能电池组供电。

本发明的优点在于：基于人体舒适度指数以及光源色温对人体生理和心理的影响，能够实现模拟从早到晚太阳光的色温变化情况自动调节光源的色温和亮度；除了自动调节外，为了更加人性化，本系统引入方式控制模块，可以根据个性的要求以及不同的场景调节色温跟亮度；本系统采用混合供电方式，增加了系统供电的可靠性以及稳定性，并且，利用有机薄膜柔性太阳能电池片，除了环保、经济外，使得本系统更容易携带，能够适合野外应急照明；本系统采用总线结构，布线简单，成本低，多个节点子系统都挂接在同一根总线上，即共用一根总线可每个子系统之间相互独立，能够根据需要添加或者删除节点子系统，使得本系统更具灵活性；同时，本系统还外接CPRS网络，利用手机终端监控各个节点子系统，实现整个系统的远程智能控制。

附图说明

图1是本发明基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统的系统框图。

图2是本发明中OLED色温调节子系统的原理框图。

图3是本发明中混合供电单元的原理框图。

图4是本发明中人体舒适度指数与三基色OLED光源的色温对应的关系图。

图5是本发明中人体舒适度指数与三基色OLED光源的亮度对应的关系图。

图6是本发明中热舒适性匹配模块的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，包括一中央控制器，其特征在于：所述中央控制器通过一总线转化器连接复数个OLED色温调节子系统；所述OLED色温调节子系统包括一环境参数采集处理单元、一热舒适性控制单元、一OLED光源驱动单元和一三基色OLED光源；所述环境参数采集处理单元采集周围环境参数并传送给所述热舒适性控制单元；所述热舒适性控制单元根据所述环境参数和所述中央控制器的控制信号控制所述OLED光源驱动单元用以驱动所述三基色OLED光源。

如图1所示，本实施例提供一种基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，包括一中央控制器，其特征在于：所述中央控制器通过一总线转化器连接复数个OLED色温调节子系统；各个子系统挂接在总线结构上，然后通过总线转换器与中央控制器连接，方便与各个节点子系统进行通信，同时，所述中央控制器连接一GPRS模块通过GPRS网络与一手持终端通讯，从而监控各个子系统的三基色OLED光源的照明。所述手持终端可以是手机或平板电脑等。

如图2所示，所述OLED色温调节子系统包括一环境参数采集处理单元、一热舒适性控制单元、一OLED光源驱动单元和一三基色OLED光源；所述环境参数采集处理单元采集周围环境参数并传送给所述热舒适性控制单元；所述热舒适性控制单元根据所述环境参数和所述中央控制器的控制信号控制所述OLED光源驱动单元用以驱动所述三基色OLED光源。所述环境参数采集处理单元包括一单片机处理模块，所述单片机处理模块连接一环境参数采集模块、一人体红外感应模块、一方式控制模块和一无线发送模块。所述环境参数采集模块包括一温度传感器、一湿度传感器、一光敏传感器和一风速传感器。所述方式控制模块包括自动控制模式、场景控制模式和手动控制模式；所述自动控制模式实现对环境参数自动采集并调制输出相应的OLED光源的色温和亮度；所述场景控制模式依据特定场景需要调制对应的OLED光源的色温和亮度；所述手动控制模式依据个人习惯手动调节OLED光源的色温和亮度。所述热舒适性控制单元包括一数据处理模块，所述数据处理模块连接一热舒适性判决模块和一无线接收模块；所述数据处理模块将所述无线接收模块接收到的数据根据公式转换成人体舒适度指数并发送到所述热舒适性判决模块进行人体热舒适性判断，从而得到一舒适度等级。所述OLED光源驱动单元包括一热舒适性匹配模块和一信号放大模块；所述三基色OLED光源采用数字化控制，利用三基色实现动态色温的调控。所述环境参数采集处理单元将检测到的温度、湿度、光强、亮度通过无线发送模块传给热舒适性控制单元，所述热舒适性控制单元对环境参数进行分析，产生相应的热舒适性判断，即得到所述舒适度等级，所述OLED光源驱动单元根据所述舒适度等级对应输出OLED三基色刺激值的大小及配比，用于控制所述三基色OLED光源的色温和亮度。

如图3所示，是本发明混合供电单元的原理框图，所述混合供电单元包括常规电网供电和利用太阳能供电两种方式，提高了系统供电的可靠性以及稳定性，所述混合供电单元包括一光伏控制器、一直流电压输出、一柔性太阳能电池组、一蓄电池组、一控制器和一市电输入。所述光伏控制器用于连接所述柔性太阳能电池组和蓄电池组，以控制在不同的情况下蓄电池的充放电情况，保护蓄电池组。白天利用柔性太阳能电池片组吸收阳光，将太阳能转换为电能储存在蓄电池组中，当天黑到一定的亮度时，转换为蓄电池组供电，当蓄电池组电压低于一定程度时自动切断输出，并要经过一定的充电电流后才能再恢复工作。同时，在夜间、阴雨天等情况下柔性太阳能电池组及蓄电池组都无法提供电能时，光伏控制器阻止蓄电池组向柔性太阳能电池组放电，并切换到市电输入为系统供电。

如图4所示，图4是本发明中人体舒适度指数与三基色OLED光源的色温对应的关系图。根据《建筑照明设计标准》光色冷暖划分，对光源进行匹配的目标色温色坐标均取自荆其诚的《色度学》里黑体轨迹等温线的色度坐标表提供的黑体轨迹上的色温色坐标。本发明结合具体的三基色OLED光源，同时考虑到人眼对色彩的可辨别程度，设计中，在每一个舒适度等级的色温范围内再细分出多个色温点，每个色温点再根据各等级的舒适度指数范围划分。如图5所示，图5是本发明中人体舒适度指数与三基色OLED光源的亮度对应的关系图。在本发明一较佳实施例中，将人体舒适度指数划分为11个舒适度等级，分别对应相应的亮度等级，并结合色温控制输出三基色OLED光源的RGB刺激值。在此需要说明的是，因为各人对亮度的感受不一致，所以此表是可以根据用户自身需要进行校正修改的，并且舒适度等级并不一定划分为11个等级，可以有多种划分方法。如图6所示，图6是本发明中热舒适性匹配模块的原理框图。所述OLED光源驱动单元根据所述舒适度等级对应输出OLED三基色刺激值的大小及配比具体过程为：所述热舒适性匹配模块根据接收到的人体舒适度指数结合图4或图5中的关系表得到舒适度等级，结合如图4所示的关系表改变所述三基色OLED光源的R/G/B光通量配比，并结合如图5所示的关系表改变所述三基色OLED光源的R/G/B光通量大小，进而驱动所述三基色OLED光源输出R/G/B三基色刺激值，实现所述三基色OLED光源的色温和亮度的调制，从而模拟太阳光的变化，满足人体热舒适性的需要。

一般而言，影响人体舒适感的因素主要有：气温、大气湿度、风和气压等，其中属环境的温度、湿度和风速影响最大，人体舒适度指数是根据这三个因素而建成的非线性方程，其公式表示为：                                               ；其中，SSD为人体舒适度指数，t为平均气温，f为相对湿度，v为风速。一般而言，舒适度指数越低时，人体的感觉是冷和不舒适；舒适度指数越高时，人体的感觉是热和不舒适。热舒适性控制单元根据该公式计算出人体舒适度指数，热舒适性判决模块再根据该人体舒适度指数进行人体热舒适性判断获得舒适度等级，OLED光源驱动单元根据如图4和图5所示的关系图对应输出OLED三基色刺激值的配比与大小，从而改变三基色OLED光源的色温及亮度。

下面结合图1和图2，对本发明的工作原理和流程进行具体说明：

中央控制器通过总线组网方式，检测与控制每个OLED色温调节子系统的运行状况，同时通过GPRS网络，将各个OLED色温调节子系统的状况发给手机终端，用户也可以通过手机终端控制各个OLED色温调节子系统的三基色OLED光源，实现用户的远程监控。对于单个子系统工作流程而言，首先运行整个系统，通过人体红外传感器判断是否有人，若有人，则继续判断当前所处环境的亮度是否低于设定值，即判断当前阳光是否充足，若低于设定值则通过数据处理模块调节三基色OLED光源的三基色刺激值大小及配比，打开电源从而改变OLED光源色温，若高于设定值，则判断系统是否处于手动控制状态进而判断是否关闭光源，若是则关闭光源，否则打开光源；若没人，则判断是否启动手动调节，若没有，则返回继续判断是否有人，依此类推。开启光源后，系统循环、反复判断。

本发明还具有以下优点：

第一，本发明采用有机薄膜柔性太阳能电池片将太阳能转化为电能，与传统的非晶硅太阳能板相比，柔性太阳能电池具有重量轻、厚度薄、可弯曲、柔性好等特点，基于以上特点，使得本发明具有环保、便携等特点，可适合野外照明。

第二，本发明根据环境舒适度和光源色温对人体生理和心理的影响，通过模拟太阳光从早到晚的色温变化，能够自动的调节光源的色温和亮度，满足人体对光源的舒适要求，使照明更加人性化。

第三，本发明可通过手机终端来查询各个节点子系统的运行状况，节省人工排查成本；同时可通过手机控制各个节点的光源开或关，使得整个系统的控制更加智能化。

第四，本发明采用OLED光源照明，OLED是平面固态光源，发光均匀，不闪烁，不仅效率高，有效节省了资源，环保无污染，具有制备工艺简单、抗震性能好、能耗低，且能够在不同材质的基板上制造、韧性、易弯曲等特点，同时，白光OLED具有良好的色坐标，能够实现接近100的高显色指数，而且OLED光源能够采用数字化控制，利用三基色能够轻松实现动态色温的调控，满足人的视觉需求，是一种新型的具有无限应用潜力的绿色光源。

第五，本发明采用总线型网络结构，可以方便的控制每个节点子系统，即所有的节点都接在一个总线上，通过不同的地址来控制各个节点子系统，布线简单，成本低，多个节点子系统都挂接在同一根总线上，即共用一根总线可每个子系统之间相互独立，其中某一子系统出现问题并不会影响到其他节点子系统，各个节点子系统拥有独立的地址，中央核心控制器可通过不同的地址来控制对应的子系统。

第六，本发明采用有机薄膜柔性太阳能电池组供电，利用太阳能供电具有环保、经济等特点，同时有机薄膜柔性太阳能电池片具有重量轻、厚度薄、可弯曲、柔性好等特点，因而方便携带。

第七，本发明中环境参数的采集通过无线模块进行传输，无线通信具有移动性和空间扩展性，受空间地理位置的影响相对较小，不用考虑布线，可以节省成本，能够很好解决现场环境布线困难等问题；基于无线通信方式的诸多优点，使得环境参数多点采集以及任意数量随意的增减变得更加方便，从而满足本系统地便携性。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，包括一中央控制器，其特征在于：所述中央控制器通过一总线转化器连接复数个OLED色温调节子系统；所述OLED色温调节子系统包括一环境参数采集处理单元、一热舒适性控制单元、一OLED光源驱动单元和一三基色OLED光源；所述环境参数采集处理单元采集周围环境参数并传送给所述热舒适性控制单元；所述热舒适性控制单元根据所述环境参数和所述中央控制器的控制信号控制所述OLED光源驱动单元用以驱动；所述热舒适性控制单元包括一数据处理模块，所述数据处理模块连接一热舒适性判决模块和一无线接收模块；所述数据处理模块将所述无线接收模块接收到的数据根据公式转换成人体舒适度指数并发送到所述热舒适性判决模块进行人体热舒适性判断。

2. 根据权利要求1所述的基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，其特征在于：所述环境参数采集处理单元包括一单片机处理模块，所述单片机处理模块连接一环境参数采集模块、一人体红外感应模块、一方式控制模块和一无线发送模块。

3. 根据权利要求2所述的基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，其特征在于：所述环境参数采集模块包括一温度传感器、一湿度传感器、一光敏传感器和一风速传感器。

4. 根据权利要求2所述的基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，其特征在于：所述方式控制模块包括自动控制模式、场景控制模式和手动控制模式；所述自动控制模式实现对环境参数自动采集并调制输出相应的OLED光源的色温和亮度；所述场景控制模式依据特定场景需要调制对应的OLED光源的色温和亮度；所述手动控制模式依据个人习惯手动调节OLED光源的色温和亮度。

5. 根据权利要求1所述的基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，其特征在于：所述OLED光源驱动单元包括一热舒适性匹配模块和一信号放大模块；所述热舒适性匹配模块依据所述热舒适性控制单元发出的热舒适性信号与所述三基色OLED光源的色温和亮度之间的匹配关系，驱动所述三基色OLED光源输出R、G、B三基色刺激值，实现所述三基色OLED光源的色温和亮度的调制，从而模拟太阳光的变化，满足人体热舒适性的需要。

6. 根据权利要求1所述的基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，其特征在于：所述三基色OLED光源采用数字化控制，利用三基色实现动态色温的调控。

7. 根据权利要求1所述的基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，其特征在于：还包括一手持终端；所述中央控制器连接一GPRS模块通过GPRS网络与所述手持终端通讯。

8. 根据权利要求1所述的基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，其特征在于：还包括一混合供电单元；所述混合供电单元包括常规电网供电和利用太阳能供电两种方式，提高了系统供电的可靠性以及稳定性。

9. 根据权利要求8所述的基于人体热舒适性的便携式OLED集中控制照明系统，其特征在于：所述利用太阳能供电方式采用柔性太阳能电池组供电。