CN103200741A - 一种基于环境照度自适应技术的led智能照明系统 - Google Patents

一种基于环境照度自适应技术的led智能照明系统 Download PDF

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郝浩
高静增
刘明军
陈莉
熊晖
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Abstract

本发明公开一种基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，该系统包括光照强度数据采集部分、数据无线传输部分、主控芯片控制部分及LED可调节部分以及LED电源光源部分；在本发明中，可以很方便的很准确的实时采集参考地的光照强度，采用RF无线通信技术与主控芯片控制部分通讯，完成LED照明灯的实时亮度调节。不但可以避免现有光敏电阻带来的采集光照强的偏差带来的LED灯具闪烁。而且由于采用一对多传输模式，保证了LED照明灯具亮度的一致性。根据环境光照强度实时自动调节LED照明灯具的亮度，比传统的LED照明灯具节能30%，实现了LED照明的二次节能。符合LED照明的绿色环保节能的设计本质。

Description

一种基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统
技术领域
本发明涉及一种照明系统，尤其是一种基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统。
背景技术
在公共照明领域，比如说路灯、隧道灯LED照明领域，目前采用的多为定时开关模式。但是在每天的同一个时间点，雨天或者晴天的时候，光照强度是区别很大的，在光照强度高的时候开灯，不仅是能源的浪费，而且会使得照明效果适得其反，在光照强度低的时候不开灯，达不到照明的初衷，甚至会酿造事故。
    因此，在此大背景之下，研究一种基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，对绿色环保照明、二次节能的研究具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，无需到相关部门申请频段，节省了大量的费用。。
本发明的技术方案：一种基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，其特征在于：该系统包括光照强度数据采集部分、数据无线传输部分、主控芯片控制部分及LED可调光部分以及LED电源光源部分；所述光照强度数据采集部分与数据无线发送部分相连，两块电路板通过串口数据线连接，安装在LED光源以及组件单元背板后面，并安装在一块多层印刷电路板上；所述数据无线接收部分和主控芯片控制部分相连，并安装在另一块多层印刷电路板上；然后通过数据线直接控制和驱动LED电源光源部分；
该系统中的硬件设备包括光照强度数据采集板，其包括一枚光照强度数字传感器，一颗单片微型计算机和一个433MHZ的无线发送数据芯片。其都为最新技术的超低功耗芯片，采用2节1.5V纽扣锂电池集中供电，此采集板放置于参看强度光照位置，用于采集此处的光照强度；
该系统中的硬件设备还包括数据接收处理控制板，其包括一个433MHZ的无线接收数据芯片，一颗ARM芯片，和一颗控制信号整形放大芯片，其放置于电源和光源的前端，用于接收和处理光照强度数字信号，并产生脉宽调制解调信号，输出控制LED的电源和光源部分；
该系统中的硬件设备还包括LED照明部分，其包括一个脉宽调试解调信号可调电流的电源，和10万小时超长使用寿命的LED光源组件，用于安装在相应的位置照明。
光照强度数据采集板中，光照强度采集板并非采用普通的光敏二极管，而是采用三片原装ROHM的BH1750FVI芯片，一片主动工作，两片备用，其供电电源为3-5v，光照度范围为0-65535 lx，传感器内置16bitAD转换器，直接数字输出，不区分环境光源，接近于视觉灵敏度的分光特性，可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定，标准NXP IIC通信协议。
采用超低功耗的光照强度传感器BH1750FVI芯片、采用超低功耗的MSP430F系列单片微型计算机，采用超低功耗的433MHZ无线发送芯片，保证了其可以使用纽扣锂电，其采用间歇式睡眠唤醒模式工作，保证了2节1.5纽扣锂电池可以运用10年，并且小巧精致，可以方便的搁放在任意参考光照强度的参考地点。
所述数据无线传输的收发芯片为基于ISM频段，频谱从433.04MHz至434.79MHz。所述射频收发芯片内置带通滤波器，可编程宽带接收器，压控振荡器及超快速跳频宽带混频器，可编程的功率放大器，通过MSP430F系列的微型计算机数据处理和控制，支持点对多、中继、路由功能，功率小于0.5W，满足国家无线电规范要求。
据接收处理控制板其数据处理的ARM应用层程序采用C语言编写，可产生标准规范的300HZ的脉宽调制解调波形，满足可调光电源的调节电流需要。
本发明的优点在于：1.功耗低。光照强度采集模块，采用超低功耗的的芯片，采用间歇式唤醒工作模式，达到了较长的使用寿命2.可靠性高。该光照强度采集模块，采用一个主传感器，两个备用传感器，当一个损坏后，还有备用，并报警提示维修，为更换和维修争取了时间，保证了可靠性3.一致性好，由于采用一对多模式，亮度调节的数据由一个光照强度采集板发出，保证了所有LED灯具的亮度的一致性；4.适合场合广泛，由于采用纽扣电池供电，所以不拘泥于有市电的场所，保证了广泛的实用性5.成本低，由于采用公用频段的433MHZ，功率小于0.5W，因此，无需到相关部门申请频段，节省了大量的费用。
附图说明
图1为本发明系统框架图；
图2为本发明光照强度数据采集板框架图；
图3为为本发明数据接收处理控制板框架图；
图4为本发明LED照明单元框架图。
图中：
1-照强度信号采集板；2-数据接收处理控制板；3-LED照明部分；
4- 供电单元；5-光照传感器单元；6-数据处理单元；7-RF数据发送单元；8为供电单元；9-RF数据接收单元；10-数据处理单元；11-PWM信号发生器单元；12-支持PWM调节电流的恒流单元；13-LED光源以及组件单元。
具体实施方式
依据附图，对本发明做进一步的描述。
如图1所示，为本发明一种光照强度无线自动适应的LED照明系统的系统框架图。其光照强度数据采集板，通过RF4333MHZ的免费频段，发送数据给数据接收处理板，然后来实时自动的调节LED灯具的照明的亮度。
如图2所示，为本发明光照强度数据采集板框架图。其采用纽扣电池为供电单元，给系统供电，然后有光照强度数据传感器采集光照强度，然后由数据处理单元处理数据，然后有无线数据发送单元发送数据。
如图3所示，为本发明数据接收处理控制板框架图。其采用大功率恒压芯片给系统供电，然后有无线数据接收单元接收数据，然后由数据处理单元处理数据，然后控制脉宽调制解调信号发生器产生脉宽调制解调信号，控制LED照明部分。
如图4所示，为本发明LED照明单元框架图。其采用支持脉宽调制解调信号调节电流的电源，然后驱动LED光源部分。
上述详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，其特征在于：该系统包括光照强度数据采集部分、数据无线传输部分、主控芯片控制部分及LED可调光部分以及LED电源光源部分；两块电路板通过串口数据线连接，安装在LED光源以及组件单元背板后面，所述光照强度数据采集部分与数据无线发送部分相连，并安装在一块多层的印刷电路板上；所述数据无线接收部分和主控芯片控制部分相连，并安装在另一块多层印刷电路板上，然后通过数据线直接控制和驱动LED电源光源部分；
该系统中的硬件设备包括光照强度数据采集板，其包括一枚光照强度数字传感器，一颗单片微型计算机和一个433MHZ的无线发送数据芯片；
其都为最新技术的超低功耗芯片，采用2节1.5V纽扣锂电池集中供电，此采集板放置于参看强度光照位置，用于采集此处的光照强度；
该系统中的硬件设备还包括数据接收处理控制板，其包括一个433MHZ的无线接收数据芯片，一颗ARM芯片，和一颗控制信号整形放大芯片，其放置于电源和光源的前端，用于接收和处理光照强度数字信号，并产生脉宽调制解调信号，输出控制LED的电源和光源部分；
该系统中的硬件设备还包括LED照明部分，其包括一个脉宽调试解调信号可调电流的电源，和LED光源组件，用于安装在相应的位置照明。
2.根据权利要求1所述基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，其特征在于：光照强度数据采集板中，光照强度采集板采用三片原装ROHM的BH1750FVI芯片，一片主动工作，两片备用，其供电电源为3-5v，光照度范围为0-65535 lx，传感器内置16bitAD转换器，直接数字输出。
3.根据权利要求1或2所述一种基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，其特征在于：采用BH1750FVI芯片、采用MSP430F系列单片微型计算机，采用无线发送芯片。
4.根据权利要求1或2所述基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，其特征在于：所述数据无线传输的收发芯片为基于ISM频段，频谱从433.04MHz至434.79MHz；所述射频收发芯片内置带通滤波器，可编程宽带接收器，压控振荡器及超快速跳频宽带混频器，可编程的功率放大器，通过MSP430F系列的微型计算机数据处理和控制，支持点对多、中继、路由功能，功率小于0.5W，满足国家无线电规范要求。
5.根据权利要求1或2所述基于环境照度自适应技术的LED智能照明系统，其特征在于：据接收处理控制板其数据处理的ARM应用层程序采用C语言编写，可产生标准规范的300HZ的脉宽调制解调波形，满足可调光电源的调节电流需要。
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