CN103596347A - 公共场所用调光荧光灯智能控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于荧光灯照明领域，提供了一种公共场所照明用调光荧光灯的控制电路、控制系统及其控制方法。荧光灯智能控制系统包括：照度信号采集模块、信息智能处理模块、继电器电路和RC滤波电路。智能控制系统先设定一个照度参照值，照度信号采集模块每间隔几分钟采集一次照明区域内的即时照度信号值，以连续二次所采集的即时照度信号值与照度参照值比较，控制调光电子镇流器及所配套荧光灯的开机与调光，即保证照明区域内的照度恒定，又避免了荧光灯受到临时性强光照射干扰而产生的闪烁现象；同时结合调光电压信号最小值的情况，控制荧光灯在天亮时自动关机；并且本系统还具有深夜自动调节荧光灯以较小功率照明，达到即满足实际照明的需求又节能的目的。

Description

公共场所用调光荧光灯智能控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于荧光灯照明领域，尤其涉及公共场所照明用调光荧光灯的控制电路、控制系统及其控制方法。

背景技术

城市街道、广场等公共场所照明需要使用大功率的节能照明设备，而大功率荧光灯由于光效高、显色性好、节能效果明显，是目前公共场所照明最佳的选择。然而现有的公共场所用的荧光灯，大都必须采用人工控制开关，并且没有智能调光功能，这不仅浪费了能源与人力资源，而且不能达到较好的照明效果。

无智能调光功能的荧光灯在公共场所照明的使用中具有以下的不足：1、必须采用人工控制开关。即人为主观判断照明区域的照度来打开或关掉荧光灯，这既浪费了人力资源，又很不方便。2、无智能调光功能，造成照明效果下降及能源浪费。如傍晚天色渐暗时，普通荧光灯无法根据照度自动调节节能灯亮度；又如在夜深路人稀少时，照明电器完全可以以较低的功率亮度照明，而普通荧光灯仍然以满功率亮度照明，造成电能的极大浪费；或者是采用人工关掉部分荧光灯的方案，这又会造成路面照度不均匀，使得照明效果差。

发明内容

本发明的目的在于解决无智能调光功能荧光灯的不足，提供一种适合于公共场所照明用单盏调光荧光灯的智能调光控制电路及其控制方法。其具体功能为：1、在傍晚天色渐暗时，自动开启节能灯，并随着天色越来越暗，自动调节增大荧光灯的亮度；2、能充分利用照明区域周围环境光，自动调节荧光灯亮度，保证照明区域照度恒定；3、照明区域受到外界临时性强光照射的干扰而引起照明区域照度产生临时性突变，节能灯亮度不会引起改变，即系统具有抑制临时性强光照射干扰的能力；4、在深夜时，系统可根据所设定的时间自动将荧光灯亮度调低；5、在清晨天亮时，随着天色渐亮，自动减低荧光灯的亮度；完全天亮时，自动关闭荧光灯。

本发明实施例的一个目的在于提供一种公共场所用调光荧光灯的智能控制系统，其包括顺次连接的调光荧光灯智能控制系统、调光电子镇流器以及荧光灯，所述的调光荧光灯智能控制系统为公共场所用荧光灯按上述的实现功能进行智能控制。

本发明所述的公共场所用调光荧光灯智能控制系统，主要包括：照度信号采集模块、信息智能处理模块、继电器电路和RC滤波电路。所述的照度信号采集模块用于采集照明区域的照度，其采集的照度信息传送至信息智能处理模块处理；所述的信息智能处理模块根据检测的照度信息及时间与照度的要求，对信息进行智能处理；经过信息智能处理模块处理过的控制信号输出后经过所述的继电器电路和RC滤波电路处理后控制调光电子镇流器，对荧光灯进行调节，以达到本发明所述的功能。

更进一步地，所述的照度信号采集模块包括：光敏感元件，根据环境中亮度的变化采集其对应的照度信号；AD转换单元，将所述的光敏感元件采集的照度信号转换为串行数字信号并输出给所述的信息智能处理模块。

更进一步地，所述的光敏感元件为光敏电阻；所述的AD转换单元为8位串行A/D转换器TLC549。照度信号采集部分由8位串行A/D转换器TLC549和光敏电阻及其串联分压电阻构成

更进一步地，所述的信息智能处理模块采用单片机AT89C2051，其主要特征在于根据其内置的软件，对所述的照度信号采集模块传送过来的照度串行数字信号进行智能处理，将处理后得到的控制信号传送到所述的继电器电路和RC滤波电路。

更进一步地，所述的继电器电路和RC滤波电路包括：继电器电路，根据所述的信息智能处理模块所传送过来的数字开关控制信号控制调光电子镇流器的开机、关机；RC滤波电路，将所述的信息智能处理模块所传送过来调光PWM信号，转换为模拟调光电压信号，控制调光电子镇流器，实现荧光灯亮度调节。

本发明实施例的另一目的在于提供一种公共场所照明用单盏调光荧光灯的智能调光控制系统的调光方法，该方法首先是智能控制系统设定一个照度参照值，一般以深夜荧光灯以额定最大功率发光时照度信号采集模块在照明区域附近所获取的照度值为照度参照值；又由于天气亮度变化是一个渐变的过程，为节约系统能源，照度信号采集模块可每隔3分钟采集一次即时照度信号值；为便于说明本发明实施例智能调光控制系统的调光方法，把调光过程分为荧光灯开机过程、荧光灯调光过程、荧光灯定时调光过程、荧光灯关机过程这四种过程加以说明：

荧光灯开机过程：当天黑时，照明区域内照度下降，当连续二次即时照度信号值皆小于照度参照值，则智能控制系统输出开机信号，控制继电器电路开启调光电子镇流器，同时输出最小值的调光模拟电压信号，使调光荧光灯以低亮度照明。

荧光灯调光过程：调光电子镇流器及所连接的荧光灯开机后，当连续二次即时照度信号值皆小于照度参照值，则增大智能控制系统输出的调光模拟电压信号，使调光荧光灯增大照明亮度；当连续二次即时照度信号值皆大于照度参照值，则减小智能控制系统输出的调光模拟电压信号，使调光荧光灯减小照明亮度，以此保证照明区域内的照度恒定。

荧光灯定时调光过程：当智能控制系统输出的调光模拟电压信号达到最大值，并且持续时间达到连续二次检测时间，则认为天已经完全黑了，此时智能控制系统开启内部的定时器，定时3小时，当到了3小时，则已是深夜，智能控制系统输出最大调光模拟电压信号的60％为调光模拟电压信号，使调光荧光灯以约最大额定功率60％照明亮度照明，这样既保证了公共场所照明的需求，又节约了能源。

调光荧光灯关机过程：当天渐亮时，照明区域内照度上升，根据上述荧光灯调光过程的调光方法，为减小调光荧光灯的照明亮度，智能控制系统输出的调光模拟电压信号逐渐减小，当调光模拟电压信号达到最小值时，若连续二次检测到调光模拟电压信号达到最小值，且即时照度信号值皆大于照度参照值，则认为天已经亮了，则智能控制系统输出关机信号，控制继电器电路关闭调光荧光灯。

本发明提供的智能调光控制系统通过照度信号采集模块采集照明区域内照度信号变化的信号值，与所设定的照度参照值进行比较，通过信息智能处理模块处理后输出控制信号，对调光电子镇流器进行控制，从而实现对公共场所照明用荧光灯的智能控制，实现了节约能源的目的。同时本发明实施例采用间隔3分钟、连续二次检测即时照度信号值与调光模拟电压信号值的方案控制调光荧光灯，避免了调光荧光灯受外界临时性强光照射干扰造成的闪烁现象，保证了系统工作稳定。

附图说明

图1为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯控制系统的模块结构示意图。

图2为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统中照度信号采集模块的电路图。

图3为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统中信息智能处理模块电路、继电器电路和RC滤波电路的电路图。

图4为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统控制方法中的荧光灯开机过程的实现流程图。

图5为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统控制方法中的荧光灯调光过程的实现流程图。

图6为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统控制方法中的荧光灯定时调光过程的实现流程图。

图7为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统的控制方法中的荧光灯关机过程实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及功能更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯控制系统的模块结构。公共场所用调光荧光灯由智能控制系统1、调光电子镇流器2和荧光灯3组成。其中，智能控制系统1包括照度信号采集模块11、信息智能处理模块12、继电器电路13和RC滤波电路14。照度信号采集模块11连接在信息智能处理模块12，这样照度信号采集模块11就能将所采集的照度信号传送给信息智能处理模块12；信息智能处理模块12根据其内置的软件，对所述的照度信号采集模块11传送过来的照度串行数字信号进行智能处理，将处理后得到的控制信号传送到继电器电路13和RC滤波电路14；继电器电路13的输入端连接在信息智能处理模块12，继电器电路13的输出端连接在220V市电与调光电子镇流器之间，使得继电器电路13能根据信息智能处理模块12输出的高、低电平控制控制调光电子镇流器开始或停止工作；RC滤波电路14的输入端连接在信息智能处理模块12，输出端连接在调光电子镇流器2的调光控制接口，其功能是将信息智能处理模块12输出的PWM调光控制信号转换为调光模拟直流电压信号。

在本发明实施例中，照度信号采集模块11的作用在于检测照明区域的照度强弱信息，将其检测到信息传送至信息智能处理模块12进行处理。照度信号采集模块11的具体电路如图2所示。照度信息的采集可选用性价比高的光敏电阻，通过光敏电阻R0和一个普通可调电阻R1串联对恒定电压分压，从而把光照度信息转化为模拟电压信号，该模拟电压信号传送至芯片U1。芯片U1的作用是将传送来的模拟电压信号转换为串行数字信号，传送给信息智能处理模块12的核心芯片微处理器U2进行信息处理。其中，芯片U1可选用8位串行A/D转换器TLC549。光敏电阻R0和一个普通可调电阻R1串联对恒定电压分压生成的模拟电压信号接在U1的3脚，U1的REF+、VCC脚接电源端VCC，REF-、GND脚接地，CS、DO、CLK脚接信息智能处理模块12中的微处理器U2的P1.2、P1.3、P1.4脚。

在本发明实施例中，智能控制系统1中的信息智能处理模块12的作用是根据检测的照度信息及时间与照度的要求，依据信息智能处理模块12中核心器件微处理器内部的软件对信息进行智能处理，输出用于控制调光电子镇流器工作的开关控制信号和用于调节荧光灯亮度的调光PWM电压信号，控制调光电子镇流器工作的开关控制信号送入继电器电路13中，通过控制继电器的开、光，使得连接调光电子镇流器的220V交流电导通或断开，即控制调光电子镇流器是否工作；而调光PWM电压信号通过RC滤波电路转换为调光直流电压信号，连接在调光电子镇流器的调光控制端，从而控制调光电子镇流器对荧光灯的亮度进行调节。图3为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统模块中的信息智能处理模块电路、继电器电路和RC滤波电路的电路图。

本发明实施例中，信息智能处理模块12中的核心器件可以采用微处理控制器，也可以采用单片机等其它微处理器。本发明选用单片机AT89C2051为微处理器，以此为核心构成的信息智能处理模块电路；并与继电器电路和RC滤波电路相连接。以下对图3进行详细说明：

照度信号采集模块11中的8位串行A/D转换器U1的CS、DO、CLK脚分别接单片机U2的P1.2、P1.3、P1.4脚；U2的XTAL2、XTAL1脚之间接一个晶振Y1，并分别电容C1、C2，电容C1、C2的另一端接地；U2的RSP/VPP通过开关S1、电容C3并联电路与电源相连，同时U2的RSP/VPP还通过R3接地；U2的VCC为电源端，接VCC电源；U2的P3.0通过电阻R4接在三极管9012的基极，9012的发射极通过电阻R2接电源VCC，9012的集电极接继电器的输入控制端；U2的P3.7接RC滤波器的电阻R5，R5d另一端分别接C4后接地及与调光电子镇流器的模拟调光接口相连。

本发明实施例中，信息智能处理模块1中的单片机U2内置有相关的智能信息处理软件，对公共场所用调光荧光灯进行智能控制。信息智能处理模块1在系统工作前先设定一个照度参照值，该值一般以深夜荧光灯以额定最大功率发光时照度信号采集模块在照明区域附近所获取的照度值为照度参照值；又由于天气亮度变化是一个渐变的过程，为节约能源，照度信号采集模块可每间隔几分钟采集一次即时照度信号值，作为本发明的一个实施例，该间隔时间取3分钟。为便于说明本发明实施例信息智能处理模块1的智能控制方法，把智能控制过程分为荧光灯开机过程、荧光灯调光过程、荧光灯定时调光过程、荧光灯关机过程这四种过程加以说明：

图4为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统的控制方法的荧光灯开机过程实现流程图。智能控制系统开机时，设定智能控制系统的初始状态为：继电器处于关闭状态，调光模拟电压输出最低电压。信息智能处理模块每间隔3分钟检测一次照明区域的即时照度信号值，当连续二次即时照度信号值皆小于照度参照值，则智能控制系统输出开机信号，控制继电器电路开启调光电子镇流器，同时输出最小值的的调光模拟电压信号，使调光荧光灯以低亮度照明；若有一次即时照度信号值皆大于照度参照值，则不控制继电器电路开启调光电子镇流器，信息智能处理模块继续检测照明区域的即时照度信号值。

图5为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统控制方法中的荧光灯调光过程的实现流程图。当荧光灯处于开机状态时，智能处理模块每间隔3分钟检测即时照度信号值，当连续二次即时照度信号值皆小于照度参照值，则增大智能控制系统输出的调光模拟电压信号，使调光荧光灯增大照明亮度；当连续二次即时照度信号值皆大于于照度参照值，则减小智能控制系统输出的调光模拟电压信号，使调光荧光灯减小照明亮度。

图6为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统控制方法中的荧光灯定时调光过程的实现流程图。当即时照度信号值达到照度参照值时，智能处理模块连续二次检测出智能处理模块输出的调光模拟电压信号达到最大值，即荧光灯以最大额定功率照明，开启内部的3小时定时器，到了3小时后，智能处理模块输出最大调光模拟电压信号值60％为调光模拟电压信号，使调光荧光灯以50％60％照明亮度照明。

图7为本发明实施例提供的公共场所用调光荧光灯智能控制系统的控制方法中的荧光灯关机过程实现流程图。当天渐亮时，智能控制系统输出的调光模拟电压信号逐渐减小，当即时照度信号值大于照度参照值时，若连续二次检测出调光模拟电压信号皆达到最小值时，则智能控制系统输出关机信号，控制继电器电路关闭调光荧光灯。

本发明实施例中，即时照度信号值皆为照度信号采集模块在照明区域所采集的照度信号的电压值，经过8位串行A/D转换器TLC549转换为数字信号送人信息智能处理模块的照度信号数字电压值。照度信号参照值为信息智能处理模块内所设置的值，该值一般以深夜荧光灯以额定最大功率发光时照度信号采集模块在照明区域附近所获取的照度信号数字电压值。通过即时照度信号值与照度信号参照值的比较和智能控制系统输出的调光模拟电压信号值的大小判断，根据判断结果控制荧光灯的开、关机及对荧光灯的照度进行调节，保证了照明区域的照度恒定，节约了能源。同时，本发明实施例中，智能控制系统还以3分钟时间间隔进行照度信息采集，只有二次采集的照度信息一致，才可以控制荧光灯进行相应的工作，这样就避免了荧光灯因外界环境照度突变，如黑夜汽车车灯照射、闪电等临时性强光照射这类因素干扰，避免了荧光灯闪烁的现象，延长了荧光灯灯管的使用寿命。

本发明实施例中，信息智能处理模块内部还设置了定时器，使得荧光灯具有定时在夜深人烟稀少时调低荧光灯照明亮度的功能，从而达到了节能的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种公共场所用调光荧光灯智能控制系统，其特征是：包括照度信号采集模块、信息智能处理模块、继电器电路和RC滤波电路；所述的照度信号采集模块用于采集照明区域的照度，其采集的照度信息传送至信息智能处理模块处理；所述的信息智能处理模块根据检测的照度信息及时间与照度的要求，对信息进行智能处理；经过信息智能处理模块处理过的控制信号输出后经过所述的继电器电路和RC滤波电路处理后控制调光电子镇流器，对荧光灯进行调节。

2.如权利要求1所述的照度信号采集模块，其特征在于：照度信号采集部分由8位串行A/D转换器和光敏电阻及其串联分压电阻构成；光敏电阻及其串联分压电阻，能根据环境中亮度的变化采集其对应的照度电压信号；串行AD转换器，将所采集到的照度电压信号转换为串行数字信号传送给所述的信息智能处理模块。

3.如权利要求1所述的信息智能处理模块包括微处理器U2及其外围电路，其主要特征在于根据微处理器内置的软件，对所述的照度信号采集模块传送过来的串行数字信号进行智能处理，将处理后得到的控制信号传送到所述的继电器电路和RC滤波电路。

4.如权利要求1所述的继电器电路和RC滤波电路包括：继电器电路，根据所述的信息智能处理模块所传送过来的数字开关控制信号控制调光电子镇流器及所连接的荧光灯的开机、关机；RC滤波电路，将所述的信息智能处理模块所传送过来调光PWM信号，转换为模拟调光电压信号，控制调光镇流器，以实现荧光灯亮度调节。

5.一种公共场所用调光荧光灯系统，其特征在于：包括顺序连接的智能控制系统、调光电子镇流器和荧光灯；所述的智能控制系统为权利1-4任一项所述的公共场所用调光荧光灯智能控制电路；智能控制系统根据信息智能处理模块内置的软件将照度信号采集模块所采集的照度信号进行智能处理，将处理后得到的控制信号传送到继电器电路和滤波电路；继电器电路的输入控制端连接在信息智能处理模块，输出端连接在220V市电与调光电子镇流器之间，以此控制调光镇流器开始或停止工作，RC滤波电路的输入端连接在信息智能处理模块，输出端连接在调光电子镇流器的调光控制接口，其目的是将智能处理模块输出的PWM调光控制信号转换为调光模拟直流电压信号，以控制荧光灯亮度调节。

6.一种公共场所用调光荧光灯智能控制方法，其特征在于：智能控制系统设定一个照度参照值，照度信号采集模块每间隔几分钟采集一次照明区域内的即时照度信号值；以连续二次所采集的即时照度信号值与照度参照值比较，控制荧光灯的开机与调光，即保证照明区域内的照度恒定，又避免了荧光灯受到临时性强光照射干扰而产生的闪烁现象；同时结合调光电压信号最小值的情况，控制荧光灯在天亮时自动关机；本系统还设置了荧光灯定时调光过程，即荧光灯达到最大额定功率照明后3小时，则判定为深夜人烟稀少之时，智能控制系统输出最大调光模拟电压信号的60％为调光模拟电压信号，使调光荧光灯以约60％照明亮度照明，达到了即满足了照明又节约能源的目的。

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