CN104754826A - 基于情境的智能led照明调光调色控制系统及方法 - Google Patents

基于情境的智能led照明调光调色控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于情境的智能LED照明调光调色控制系统及方法，所述基于情境的智能LED照明调光调色控制系统包括MCU控制器、检测模块、LED驱动电路、LED光源；所述检测模块检测照明场合内的人数、光照度和颜色度；所述MCU控制器根据检测模块采集的数据经过智能控制处理，控制LED驱动电路实现对LED光源的调光和调色；本发明能根据不同的环境、人数、舒适度等情况，通过智能数字化的控制方式进行自动调节，且控制效果精确可靠，能满足和适合一些特殊场合的照明应用需求。

Description

基于情境的智能LED照明调光调色控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种LED照明领域，特指一种能适应于不同照明场合的基于情境的智能LED照明调光调色控制系统以及利用所述控制系统实现的灯光控制方法。
背景技术
随着LED在室内照明中的广泛应用，以及人们对照明舒适度的要求提高，新型可调光型的LED照明灯具逐渐兴起；而现有的多数智能LED照明只具备一些基本的调光或者调色功能，没有很好的考虑到人的视觉或非视觉感受，也很少能与照明应用场合的实际情境相结合，为此，我们研发了一种能适应于不同照明场合的基于情境的智能LED照明调光调色控制系统以及利用所述控制系统实现的灯光控制方法，且控制效果精确可靠，能满足和适合一些特殊场合的照明应用需求。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种能适应于不同照明场合的基于情境的智能LED照明调光调色控制系统以及利用所述控制系统实现的灯光控制方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：基于情境的智能LED照明调光调色控制系统，包含MCU控制器、检测模块、LED驱动电路、LED光源；所述检测模块检测照明场合内的人数、光照度和颜色度；所述MCU控制器根据检测模块采集的数据经过智能控制处理，控制LED驱动电路实现对LED光源的调光和调色。
优选的，还包括人机接口模块、通信组网模块、电源模块；所述人机接口模块、通信组网模块分别和MCU控制器相连接；所述人机接口模块包括按键输入模块、遥控输入模块和液晶显示输出模块；所述人机接口模块可以对MCU控制器的参数进行设置和显示；所述通信组网模块内设置有无线组网或有线组网，实现MCU控制器的通讯控制；所述电源模块为整个控制系统提供电源。
优选的，所述检测模块包括人体红外感应模块、光照度颜色检测模块；所述人体红外感应模块内设置有第一人体红外感应模块和第二人体红外感应模块，通过第一人体红外感应模块和第二人体红外感应模块的配合检测可以更精确的检测不同场合内的人流情况；所述光照度颜色检测模块包括光照度转换模块和颜色模块，用于检测不同场合内的光照度和颜色度；所述检测模块将检测到的参数转换成数据或电平信息传递给MCU控制器。
优选的，所述光照度转换模块内设置有光照强度数字转换芯片TSL2561；所述颜色模块内设置有TCS230颜色传感器和PI调节器。
优选的，所述LED驱动电路内设置有三条可独立改变恒流输出值的LED专用电路；所述每条LED专用电路恒流输出值的大小分别通过MCU控制器内的PWM控制信号控制。
优选的，所述LED光源是由红绿蓝三色LED组成的混合LED照明光源。
优选的，所述MCU控制器是STM8S005K6控制芯片组成MCU控制电路。
本发明的目的在于还提供了基于情境的智能LED照明调光调色控制方法，其利用上述的控制系统实现，所述灯光控制方法包括 ：
步骤一：所述MCU控制器在工作模式或联网模式下接受指令设定；所述MCU控制器设定指令主要是根据不同的人数对应调节最佳的光照度和颜色值；
步骤二：所述MCU控制器通过人体红外感应模块采集照明场合内的人数，根据采集的人数和设定值自动计算出适合人视觉和非视觉的最佳LED参考预设值Cref；
步骤三：所述MCU控制器通过颜色模块采集LED光源发出颜色的实际值Cout，并与预设值Cref进行比较得出颜色差值△C；
步骤四：所述MCU控制器将△C作为PI调节器的输入值，其中PI调节器根据△C的大小自动调节PI调节器的参数Kp和Ki，达到最佳的控制调节效果，PI调节器的输出值IPI作为颜色模块的参考值；
步骤五：所述MCU控制器通过光照度转换模块采集光照度数据信息Iout，并与PI调节器的调节输出值IPI进行比较，得出的光照度误差e(I)和误差变化率ce(I)作为光照度转换模块的输入，经模糊控制算法后输出PWM控制信号的占空比改变值d(t)；
步骤六：根据占空比改变值改变输出的三路PWM控制信号，调节三色LED光源的光照度和颜色；
步骤七：所述MCU控制器将控制的信息和实时环境情境自动进行显示更新。
优选的，所述工作模式下通过人机接口模块内的按键输入模块或遥控输入模块进行指令设定；联网模式下接受远程指令设定。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的基于情境的智能LED调光调色控制系统能根据不同的环境、人数、舒适度等情况，通过智能数字化的控制方式进行自动调节，且控制效果精确可靠，能满足和适合一些特殊场合的照明应用需求。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的基于情境的智能LED照明调光调色控制系统的总体结构示意图；
附图2为本发明所述的基于情境的智能LED照明调光调色控制方法的控制方法流程图；
    其中：1、MCU控制器；2、人体红外感应模块；3、光照度和颜色检测模块；4、LED控制驱动电路；5、人机接口模块；6、通信组网电路；7、电源模块；8、LED光源。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图1为本发明所述的基于情境的智能LED照明调光调色控制系统，包含MCU控制器1、检测模块、LED驱动电路4、人机接口模块5、通信组网模块6、电源模块7、LED光源8；所述检测模块包括人体红外感应模块2、光照度颜色检测模块3；所述人体红外感应模块2包括第一人体红外感应模块和第二人体红外感应模块，通过第一人体红外感应模块和第二人体红外感应模块的配合检测可以更精确的检测不同场合内的人流情况；所述光照度颜色检测模块3由光照度转换模块和颜色模块组成，并将检测到的光照度和颜色参数转换成数据或电平信息传递给MCU控制器1；所述光照度转换模块内设置有光照强度数字转换芯片TSL2561；所述颜色模块内设置有TCS230颜色传感器和PI调节器；所述LED驱动电路4内设置有三条可独立改变恒流输出值的LED专用电路；所述恒流输出值的大小通过MCU控制器1内的PWM控制信号控制；所述人机接口模块5包括按键输入模块、遥控输入模块和液晶显示输出模块，可以对MCU控制器的参数进行设置和显示；所述通信组网模块6为有线组网或无线组网，为整个控制系统实现组网；所述电源模块7为整个控制系统提供电源，所述电源的大小为DC5V、DC3.3V和DC9V；所述LED光源8由红绿蓝三色LED组成的混合LED照明光源；所述MCU控制器1是STM8S005K6控制芯片组成MCU控制电路，所述MCU控制器1通过检测模块采集的数据经过智能控制处理，控制LED驱动电路4实现对LED光源8的调光和调色。
附图2为本发明所述的基于情境的智能LED照明调光调色控制方法包括以下步骤 ：
步骤一：所述MCU控制器1在工作模式下通过人机接口模块5内的按键输入模块或遥控输入模块进行指令设定，所述MCU控制器1在通信组网模块6下可以接受远程指令设定；所述MCU控制器1设定指令主要是根据不同的人数对应调节最佳的光照度和颜色值；
步骤二：所述MCU控制器1通过人体红外感应模块2采集照明场合内的人数，根据采集的人数和设定值自动计算出适合人视觉和非视觉的最佳LED参考预设值Cref，如下表所示；
人数 1 2 …… n
Cref 5600K 5500K   (5700-100×n)K
步骤三：所述MCU控制器1通过颜色模块采集LED光源发出颜色的实际值Cout，并与预设值Cref进行比较得出颜色差值△C；
步骤四：所述MCU控制器1将△C作为PI调节器的输入值，其中PI调节器根据△C的大小自动调节PI调节器的参数Kp和Ki，达到最佳的控制调节效果，PI调节器的输出值IPI作为颜色模块的参考值；
步骤五：所述MCU控制器1通过光照度转换模块采集光照度数据信息Iout，并与PI调节器的调节输出值IPI进行比较，得出的光照度误差e(I)和误差变化率ce(I)作为光照度转换模块的输入，经模糊控制算法后输出PWM控制信号的占空比改变值d(t)；
步骤六：根据占空比改变值改变输出的三路PWM控制信号，调节三色LED光源的光照度和颜色；
步骤七：所述MCU控制器1将控制的信息和实时环境情境自动进行显示更新。
所述实际值Cout为颜色模块检测的实际反馈值；所述Iout为光照度转换模块采集的实际反馈值；所述颜色差值△C、参数Kp、参数Ki、输出值IPI、光照度误差e(I)、误差变化率ce(I)、占空比改变值d(t)分别由MCU控制器1计算得到的。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的基于情境的智能LED调光调色控制系统能根据不同的环境、人数、舒适度等情况，通过智能数字化的控制方式进行自动调节，且控制效果精确可靠，能满足和适合一些特殊场合的照明应用需求。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.基于情境的智能LED照明调光调色控制系统，其特征在于：包含MCU控制器、检测模块、LED驱动电路、LED光源；所述检测模块检测照明场合内的人数、光照度和颜色度；所述MCU控制器根据检测模块采集的数据经过智能控制处理，控制LED驱动电路实现对LED光源的调光和调色。
2.根据权利要求1所述的基于情境的智能LED调光调色控制系统，其特征在于：还包括人机接口模块、通信组网模块、电源模块；所述人机接口模块、通信组网模块分别和MCU控制器相连接；所述人机接口模块包括按键输入模块、遥控输入模块和液晶显示输出模块；所述人机接口模块可以对MCU控制器的参数进行设置和显示；所述通信组网模块内设置有无线组网或有线组网，实现MCU控制器的通讯控制；所述电源模块为整个控制系统提供电源。
3.根据权利要求1所述的基于情境的智能LED调光调色控制系统，其特征在于：所述检测模块包括人体红外感应模块、光照度颜色检测模块；所述人体红外感应模块内设置有第一人体红外感应模块和第二人体红外感应模块，通过第一人体红外感应模块和第二人体红外感应模块的配合检测可以更精确的检测不同场合内的人流情况；所述光照度颜色检测模块包括光照度转换模块和颜色模块，用于检测不同场合内的光照度和颜色度；所述检测模块将检测到的参数转换成数据或电平信息传递给MCU控制器。
4.根据权利要求3所述的基于情境的智能LED调光调色控制系统，其特征在于：所述光照度转换模块内设置有光照强度数字转换芯片TSL2561；所述颜色模块内设置有TCS230颜色传感器和PI调节器。
5.根据权利要求1所述的基于情境的智能LED调光调色控制系统，其特征在于：所述LED驱动电路内设置有三条可独立改变恒流输出值的LED专用电路；所述每条LED专用电路恒流输出值的大小分别通过MCU控制器内的PWM控制信号控制。
6.根据权利要求1所述的基于情境的智能LED调光调色控制系统，其特征在于：所述LED光源是由红绿蓝三色LED组成的混合LED照明光源。
7.根据权利要求1所述的基于情境的智能LED调光调色控制系统，其特征在于：所述MCU控制器是STM8S005K6控制芯片组成MCU控制电路。
8.基于情境的智能LED照明调光调色控制方法，其特征在于：其利用上述的控制系统实现，所述灯光控制方法包括 ：
步骤一：所述MCU控制器在工作模式或联网模式下接受指令设定；所述MCU控制器设定指令主要是根据不同的人数对应调节最佳的光照度和颜色值；
步骤二：所述MCU控制器通过人体红外感应模块采集照明场合内的人数，根据采集的人数和设定值自动计算出适合人视觉和非视觉的最佳LED参考预设值Cref；
步骤三：所述MCU控制器通过颜色模块采集LED光源发出颜色的实际值Cout，并与预设值Cref进行比较得出颜色差值△C；
步骤四：所述MCU控制器将△C作为PI调节器的输入值，其中PI调节器根据△C的大小自动调节PI调节器的参数Kp和Ki，达到最佳的控制调节效果，PI调节器的输出值IPI作为颜色模块的参考值；
步骤五：所述MCU控制器通过光照度转换模块采集光照度数据信息Iout，并与PI调节器的调节输出值IPI进行比较，得出的光照度误差e(I)和误差变化率ce(I)作为光照度转换模块的输入，经模糊控制算法后输出PWM控制信号的占空比改变值d(t)；
步骤六：根据占空比改变值改变输出的三路PWM控制信号，调节三色LED光源的光照度和颜色；
步骤七：所述MCU控制器将控制的信息和实时环境情境自动进行显示更新。
9.根据权利要求8所述的基于情境的智能LED照明调光调色控制方法，其特征在于：所述工作模式下通过人机接口模块内的按键输入模块或遥控输入模块进行指令设定；联网模式下接受远程指令设定。
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