CN106455238A - 一种儿童睡眠守护灯及调节方法 - Google Patents

一种儿童睡眠守护灯及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种儿童睡眠守护灯，包括红外热电堆传感器，用于测量房间内的热源信息；LED发光模组，包括为儿童的日常活动提供光源的LED光源；色温选择电路，根据儿童的活动状态在LED发光模组发光色温的多种色温之间进行切换；恒流调光电路，输出不同占空比的PWM波形；PWM整形滤波电路，过滤恒流调光电路输出的PWM波形；主控芯片，根据儿童的活动状态控制色温选择电路切换不同的色温，控制恒流调光电路输出不同占空比的PWM波形以改变LED发光模组的发光亮度；电压转换电路，转换恒流调光电路输出波形的电压值，采用本发明可解决现有技术家长们需要等儿童入睡后手动关闭睡眠灯，无法根据儿童的活动状态对睡眠灯的灯光亮度和色温进行调节的技术问题。

Description

一种儿童睡眠守护灯及调节方法
技术领域
本发明涉及灯具领域，尤其涉及的是一种儿童睡眠守护灯及调节方法。
背景技术
儿童在入睡时由于缺乏安全感，需要环境有一定的光照亮度才能安然入睡，光照强度最好足够柔和，不能太强也不适宜太弱。儿童睡着后，如果灯光继续亮着，则会影响到儿童睡眠质量，非常不利于儿童的健康成长。而现在家长们普遍的做法是在儿童入睡时把房间内的灯开着，然后等小孩入睡后关闭房间内的灯，步骤繁琐不便，而且，这样的方式只能打开或关闭灯光，无法根据儿童的活动状态对灯光的亮度和色温进行进一步调节。中国专利CN204328628U公开了一种睡眠灯，包括可绑定在用户手腕上的腕带，腕带上设有脉搏监测器和无线发射模块，脉搏监测器监测用户是否已熟睡，无线发射模块发射用户熟睡信号，熟睡信号被无线接收模块接收，无线接收模块将信号传输至微控制器，微控制器控制切断灯泡和电源的连接，关闭睡眠灯。同样地，专利CN204328628U公开的技术方案只能根据用户是否已入睡简单地自动打开或关闭睡眠灯，但却无法根据用户的具体活动状态提供适合用户的多种色温和亮度的照明组合方式。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种儿童睡眠守护灯及调节方法，以解决现有技术家长们需要等儿童入睡后手动关闭睡眠灯，无法根据儿童的活动状态对睡眠灯的灯光亮度和色温进行调节的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种儿童睡眠守护灯，其中，包括
红外热电堆传感器，用于测量房间内的热源信息，以生成热成像图；
LED发光模组，包括为儿童的日常活动提供光源的LED光源；
色温选择电路，根据儿童的活动状态在LED发光模组发光色温的多种色温之间进行切换；
恒流调光电路，输出不同占空比的PWM波形；
PWM整形滤波电路，过滤恒流调光电路输出的PWM波形，把开关波形过滤去除，防止LED发光模组闪烁；
主控芯片，通过生成的热成像图分析儿童的活动状态，根据儿童处于睡前活动、入睡时、睡着后、半夜起床上厕所的状态控制所述色温选择电路切换不同的色温，并根据儿童的活动状态控制所述恒流调光电路输出不同占空比的PWM波形以改变所述LED发光模组的发光亮度；
电压转换电路，转换恒流调光电路输出波形的电压值。
所述的儿童睡眠守护灯，其中，所述红外热电堆传感器为阵列式红外热电堆传感器，所述红外热电堆传感器的感应角度设置为在无需旋转的情况下覆盖儿童床四周范围。
所述的儿童睡眠守护灯，其中，所述红外热电堆传感器的感应角度为竖直方向顺时针旋转30度至水平方向逆时针旋转120度之间覆盖的区域。
所述的儿童睡眠守护灯，其中，儿童睡眠守护灯还包括WIFI模块，所述WIFI模块与用户的移动终端连接，设定儿童各种活动状态下的LED发光模组灯光亮度和色温。
所述的儿童睡眠守护灯，其中，所述红外热电堆传感器的红外波长范围为8-14um。
所述的儿童睡眠守护灯的调节方法，其中，包括以下步骤：
步骤A00：红外热电堆传感器测量目标范围内的温度值，主控芯片读取红外热电堆传感器温度值，建立探测目标范围内的背景温度数据；
步骤B00：主控芯片每隔一段时间读取一次红外热电堆传感器目标范围内的温度值，通过读取到的温度值绘制出热成像图，根据热源的形状和位置变化对比背景温度数据分析热源的活动状态；
步骤C00：判断热源的活动状态，如果热源有明显的活动状态，则执行步骤D00，否则，执行E00；
步骤D00：主控芯片控制色温选择电路调高LED发光模组发光色温，控制恒流调光电路提高输出PWM波形的占空比以提高LED发光模组的亮度；
步骤E00：记录并监测热源的活动状态变化；
步骤F00：判断热源是否处于入睡状态，若热源不处于入睡状态，执行步骤E00，若热源处于入睡状态，执行步骤G00；
步骤G00：降低LED发光模组的发光亮度和色温；
步骤H00：记录热源的活动幅度和温度变化；
步骤I00：判断热源是否已经睡着，若热源状态和位置均没有发生变化且温度持续下降，执行步骤J00，否则，执行步骤H00；
步骤J00：主控芯片关闭LED发光模组；
步骤K00：记录并监测热源的动作和位置状态；
步骤L00：判断热源是否有符合要求的手势,若热源有符合要求的手势，执行步骤M00,否则，执行步骤K00；
步骤M00：提高LED发光模组发光色温和亮度后返回步骤E00。
所述的儿童睡眠守护灯的调节方法，其中，在步骤B00中，主控芯片每隔1s读取一次红外热电堆传感器目标范围内的温度值。
本发明的有益效果：本发明通过提供这一种儿童睡眠守护灯及调节方法，主控芯片根据传感器数据判断用户当前的活动状态，控制色温选择电路调节LED发光模组发光色温，控制恒流调光电路输出不同占空比的PWM波形以改变LED发光模组的亮度，根据儿童处于睡前活动、进入入睡状态、睡着后、半夜起床等不同状态自动改变LED灯的亮度和色温，比现有的LED睡眠灯更智能和舒适，人性化程度高。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明中儿童睡眠守护灯调节方法的方法流程图。
图3是本发明中红外热电堆传感器感应的覆盖范围示意图。
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、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
参阅图1，本发明提供一种儿童睡眠守护灯，其中，包括
红外热电堆传感器101，用于测量房间内的热源信息，以生成热成像图，红外热电堆传感器101是将红外辐射能量的变化转换为电量变化的一种传感器，其工作原理是利用辐射热效应，探测器件接收热源的辐射能后引起温度升高，再由接触型测温器件测量温度改变量，从而输出电信号,在本发明中，由于儿童睡眠守护灯的工作环境是漆黑的夜间，红外热电堆传感器101利用红外探测技术，其环境的适应性远远优于可见光，依靠目标热源和背景之间各部分的温度形成的红外辐射差进行探测，因而不容被其他对象干扰，非常适合应用于儿童睡眠守护灯；
还包括LED发光模组105，包括为儿童的日常活动提供光源的LED光源；
色温选择电路104，根据儿童的活动状态在LED发光模组发光色温的多种色温之间进行切换；
恒流调光电路106，输出不同占空比的PWM波形，PWM即为脉冲宽度调制，为占空比可变的脉冲波形，PWM波形控制技术是对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形，按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率，从而控制LED发光模组105的发光亮度；
PWM整形滤波电路107，过滤恒流调光电路输出的PWM波形，把开关波形过滤去除，防止LED发光模组105闪烁；
电压转换电路102，转换恒流调光电路输出波形的电压值；
主控芯片103，通过生成的热成像图分析儿童的活动状态，根据儿童处于睡前活动、入睡时、睡着后、半夜起床上厕所的状态控制所述色温选择电路104切换不同的色温。所谓色温，简而言之，就是定量地以开尔文温度（K）来表示色彩，假定某一黑体物质，能够将落在其上的所有热量吸收而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以光的形式释放出来的话，它便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于500—550摄氏度时，就会变成暗红色，达到1050－1150摄氏度时，就变成黄色，温度继续升高会呈现蓝色。儿童在进行睡前活动时，室内的光照适宜采用蓝光、白光等高色温冷光，而儿童进入入睡状态后，适宜将光照的色温调低，变为黄色等暖光，有助于儿童安然入睡。主控芯片103通过生成的热成像图分析儿童的活动状态控制色温选择电路104改变LED发光模组105的色温，为儿童提供一个舒适、智能化的睡眠环境。主控芯片103还可根据儿童的活动状态控制所述恒流调光电路106输出不同占空比的PWM波形以改变所述LED发光模组105的发光亮度，为儿童在各个活动状态下提供光照强度适宜的灯光。
为了进一步提高红外热电堆传感器101的探测敏感度，红外热电堆传感器101为阵列式红外热电堆传感器，其感应角度设置为在无需旋转的情况下覆盖儿童床四周范围，这样，只需将红外热电堆传感器101固定于某一适宜位置，无需旋转即可探测到儿童床及周围热源的状态。
进一步地，如图3所示，红外热电堆传感器101的感应角度为竖直方向顺时针旋转30度至水平方向逆时针旋转120度之间覆盖的区域，这一覆盖区域可以完全把儿童床及其附件的整个范围覆盖。若覆盖区域的角度设置得太小则无法对儿童床进行整体的覆盖，若覆盖区域的角度设置得太大则会造成传感器成本不必要的增加，因此感应角度设置为竖直方向顺时针旋转30度至水平方向逆时针旋转120度之间覆盖的区域在成本与探测效果之间取得了很好的平衡。
各个儿童由于个体差异、年龄差异等因素造成他们在同一状态下所能适应的灯光亮度和色温不尽相同，因此，不同个体应该设定各个状态下不同的色温、灯光亮度等数据，因此，本发明还包括WIFI模块108，所述WIFI模块108与用户的移动终端连接，用户通过移动终端可设定儿童各种活动状态下的LED发光模组105灯光亮度和色温，适应不同个体的儿童，儿童成长的不同年龄阶段的需求。
进一步地，红外热电堆传感器101的红外波长范围为8-14um，人体本身是一个远红外辐射源，可以吸收及发射远红外光，它所发射波长为8.6um-14um的远红外线占整个人体发射总能量的90%以上，本发明中红外热电堆传感器101感应的红外波长范围为8-14um，可以感应到热源发射的大部分红外线，感应灵敏度高，对热源的温度及运动状态进行及时的监测。
参阅图2，本发明还提供一种儿童睡眠守护灯的调节方法，其中，包括以下步骤：
步骤A00：红外热电堆传感器101测量目标范围内的温度值，主控芯片103读取红外热电堆传感器101温度值，建立探测目标范围内的背景温度数据，背景温度数据用于与热源的温度值进行对比分析；
步骤B00：主控芯片103每隔一段时间读取一次红外热电堆传感器101目标范围内的温度值，通过读取到的温度值绘制出热成像图，根据热源的形状和位置变化对比背景温度数据分析热源的活动状态，绘制热成像图可以精准地分析每个时刻热源的温度值以及其变化的速率、变化值、变化的方向等关键数据，提高对于热源判断的准确性；
步骤C00：判断热源的活动状态，如果热源有明显的活动状态，则执行步骤D00，否则，执行E00；
步骤D00：主控芯片103控制色温选择电路104调高LED发光模组105发光色温，控制恒流调光电路106提高输出PWM波形的占空比以提高LED发光模组105的亮度，儿童活动频繁，调高色温和亮度为儿童活动提供一个更明亮的环境；
步骤E00：记录并监测热源的活动状态变化；
步骤F00：判断热源是否处于入睡状态，若热源不处于入睡状态，执行步骤E00，若热源处于入睡状态，执行步骤G00；
步骤G00：降低LED发光模组105的发光亮度和色温，儿童处于入睡状态准备入睡，此时降低灯光亮度和色温，带来更为柔和昏暗的室内光线，有助于儿童入睡；
步骤H00：记录热源的活动幅度和温度变化；
步骤I00：判断热源是否已经睡着，若热源状态和位置均没有发生变化且温度持续下降，执行步骤J00，否则，执行步骤H00；
步骤J00：主控芯片103关闭LED发光模组105，热源状态和位置均没有发生变化且温度持续下降说明儿童已经入睡；
步骤K00：记录并监测热源的动作和位置状态；
步骤L00：判断热源是否有符合要求的手势,若热源有符合要求的手势，显示儿童半夜起床，此时执行步骤M00,否则，执行步骤K00；
步骤M00：提高LED发光模组105发光色温和亮度后返回步骤E00。
在本实施例中，在步骤B00中，主控芯片每隔1s读取一次红外热电堆传感器目标范围内的温度值，获取各个时刻温度值制成实时热成像图。
本发明通过提供这一种儿童睡眠守护灯及调节方法，主控芯片根据传感器数据判断用户当前的活动状态，控制色温选择电路调节LED发光模组发光色温，控制恒流调光电路输出不同占空比的PWM波形以改变LED发光模组的亮度，根据儿童处于睡前活动、进入入睡状态、睡着后、半夜起床等不同状态自动改变LED灯的亮度和色温，比现有的LED睡眠灯更智能和舒适，人性化程度高。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种儿童睡眠守护灯，其特征在于，包括
红外热电堆传感器，用于测量房间内的热源信息，以生成热成像图；
LED发光模组，包括为儿童的日常活动提供光源的LED光源；
色温选择电路，根据儿童的活动状态在LED发光模组发光色温的多种色温之间进行切换；
恒流调光电路，输出不同占空比的PWM波形；
PWM整形滤波电路，过滤恒流调光电路输出的PWM波形，把开关波形过滤去除，防止LED发光模组闪烁；
主控芯片，通过生成的热成像图分析儿童的活动状态，根据儿童处于睡前活动、入睡时、睡着后、半夜起床上厕所的状态控制所述色温选择电路切换不同的色温，并根据儿童的活动状态控制所述恒流调光电路输出不同占空比的PWM波形以改变所述LED发光模组的发光亮度；
电压转换电路，转换恒流调光电路输出波形的电压值。
2.根据权利要求1所述的儿童睡眠守护灯，其特征在于，所述红外热电堆传感器为阵列式红外热电堆传感器，所述红外热电堆传感器的感应角度设置为在无需旋转的情况下覆盖儿童床四周范围。
3.根据权利要求2所述的儿童睡眠守护灯，其特征在于，所述红外热电堆传感器的感应角度为竖直方向顺时针旋转30度至水平方向逆时针旋转120度之间覆盖的区域。
4.根据权利要求1所述的儿童睡眠守护灯，其特征在于，儿童睡眠守护灯还包括WIFI模块，所述WIFI模块与用户的移动终端连接，设定儿童各种活动状态下的LED发光模组灯光亮度和色温。
5.根据权利要求1所述的儿童睡眠守护灯，其特征在于，所述红外热电堆传感器的红外波长范围为8-14um。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的儿童睡眠守护灯的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A00：红外热电堆传感器测量目标范围内的温度值，主控芯片读取红外热电堆传感器温度值，建立探测目标范围内的背景温度数据；
步骤B00：主控芯片每隔一段时间读取一次红外热电堆传感器目标范围内的温度值，通过读取到的温度值绘制出热成像图，根据热源的形状和位置变化对比背景温度数据分析热源的活动状态；
步骤C00：判断热源的活动状态，如果热源有明显的活动状态，则执行步骤D00，否则，执行E00；
步骤D00：主控芯片控制色温选择电路调高LED发光模组发光色温，控制恒流调光电路提高输出PWM波形的占空比以提高LED发光模组的亮度；
步骤E00：记录并监测热源的活动状态变化；
步骤F00：判断热源是否处于入睡状态，若热源不处于入睡状态，执行步骤E00，若热源处于入睡状态，执行步骤G00；
步骤G00：降低LED发光模组的发光亮度和色温；
步骤H00：记录热源的活动幅度和温度变化；
步骤I00：判断热源是否已经睡着，若热源状态和位置均没有发生变化且温度持续下降，执行步骤J00，否则，执行步骤H00；
步骤J00：主控芯片关闭LED发光模组；
步骤K00：记录并监测热源的动作和位置状态；
步骤L00：判断热源是否有符合要求的手势,若热源有符合要求的手势，执行步骤M00,否则，执行步骤K00；
步骤M00：提高LED发光模组发光色温和亮度后返回步骤E00。
7.根据权利要求6所述的儿童睡眠守护灯的调节方法，其特征在于，在步骤B00中，主控芯片每隔1s读取一次红外热电堆传感器目标范围内的温度值。
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