CN106793256A - 一种大范围舒适环境光自动调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大范围舒适环境光自动调节系统，其所依据环境温度不同自动调节高低色温光源的输出功率比，达到使人眼视觉感光舒适的光照目的，且可进行大范围的调节，其驱动电源部分整合两路调光驱动输出，通过软件PID算法控制输出功率的恒定。其包括一个主控制器、至少一个驱动电源，每个驱动电源分别外接有独立的两种色温的LED模组，主控器通过Lora扩频通讯技术将所有的驱动电源组成一个远程无线通讯控制系统，主控制器依据采集到的环境温度变化，自动计算需要输出的两种LED模组功率比例，并将调光信号实时传输至驱动电源、进而使得驱动电源输出相应的电流控制两个LED模组的灯光亮度，两个LED灯光模组分别为冷光LED模组、暖光LED模组。

Description

一种大范围舒适环境光自动调节系统

技术领域

本发明涉及大范围调光的技术领域，具体为一种大范围舒适环境光自动调节系统。

背景技术

LED色温的不同，会对大脑产生一定感觉的影响；比如夏天高温时，高色温篇蓝色的光会让人感觉到凉爽，冬天温度低时，低色温篇红色的光会让人感觉到温暖。而当前市场上的照明系统通常采用的是PWM、0-10V、485总线等控制系统，施工复杂且对应的调节项目一般只是功率调节，灯具色温一般无法改变，或者说无法根据环境温度的不同而实现自动的大范围的一致化光色调节。而且，常用的调节方式多为模拟PWM调光或模拟0-10V调光方式，电路输出精准度不易控制。大范围应用光谱一致性较差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种大范围舒适环境光自动调节系统，其所依据环境温度不同自动调节高低色温光源的输出功率比，达到使人眼视觉感光舒适的光照目的，且可进行大范围的调节，其驱动电源部分整合两路调光驱动输出，通过软件PID算法控制输出功率的恒定，实现全数字化的驱动精确调控。

一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：其包括一个主控制器、至少一个驱动电源，每个所述驱动电源分别外接有独立的两种色温的LED模组，所述主控器通过Lora扩频通讯技术将所有的驱动电源组成一个远程无线通讯控制系统，所述主控制器依据采集到的环境温度变化，自动计算需要输出的两种LED模组功率比例，并将调光信号实时传输至驱动电源、进而使得驱动电源输出相应的电流控制两个LED模组的灯光亮度，两个LED灯光模组分别为冷光LED模组、暖光LED模组。

其进一步特征在于：所述主控制器包括第一MCU、温度采集器、第一Lora射频通讯芯片、第一供电电路，所述温度采集器采集环境温度，所述温度采集器采集的温度传送至所述第一MCU，所述第一MCU内置有控制程序，所述第一MCU的调光指令通过第一Lora射频通讯芯片转换为扩频通讯信号进行远距离加密发送，所述驱动电源包括第二Lora射频通讯芯片、第二MCU、两个恒流驱动电路、以及相应的供电电源,第二MCU的输入端连接所述第二Lora射频通讯芯片，第二MCU的输出端分别连接两个恒流驱动电路的输入端，所述第二Lora射频通讯芯片用于接收所述第一Lora射频通讯芯片发出扩频通讯信号，所述第二Lora射频通讯芯片连接至第二MCU，所述第二MCU将扩频通讯信号转换为调光指令并分别传递给两个恒流驱动电路，两个恒流驱动电路分别控制各自所对应的LED模组的灯光亮度；

所述主控制器还包括有显示模组、信息输入部分，所述第一MCU分别连接有信息输入部分、显示模组，所述信息输入部分用于设定温度控制范围所对应的参数、并可在自动模式/手动模式间切换，所述显示模组用于反馈主控制器和各个驱动电源间的控制传输关系，使得整个系统方便操作；

所述显示模组优选为OLED显示器，OLED显示器可适应-40℃-+80℃的超宽工作温度区间，所述OLED显示器的屏幕上可显示当前温度，当前两种色温的输出比例，并可切换到设置界面设置温度区间，以及进行手动控制模式控制；

所述信息输入部分优选为按键键盘，所述按键键盘用于设定温度控制范围所对应的参数、并可在自动模式/手动模式间切换；

所述温度采集器位于所述主控制器的外部布置，其避免了温度采集器放置在产品内部受温升影响的状况，从而实现环境温度采集的精准度；

每个所述驱动电源分别外接的两个LED模组分别为6500K的冷白光LED模组、3000K的暖白光LED模组；

第一MCU内预设控制为：当温度在A℃～B℃之间变化时，6500K的LED模组输出功率在0％～100％间逐渐递增，3000K的LED模组输出功率在100％～0％间逐渐递减，低于A℃时按照A℃处理，高于B℃时按照B℃处理；

优选地，所述第一MCU内预设控制为当温度在0℃～45℃之间变化时，6500K的LED模组输出功率在0％～100％间逐渐递增，3000K的LED模组输出功率在100％～0％间逐渐递减，低于0℃时按照0℃处理，高于45℃时按照45℃处理；

所述主控制器可通过按键键盘、OLED显示器设置温度上下限值，即设置参数A、B的具体数值，并可切换到手动模式手工指定两种色温LED模组的输出功率占比。

采用本发明的技术后，主控制负责采集温度值并依据设定的调光策略在不同的环境温度下发送相应的调光命令；驱动电源接收到调光命令后，通过调节两路恒流源输出电流实现冷光LED模组和暖光LED模组的输出比例，达到照明光源视觉色温调节的目的，温度低时色温自动调低给人以温暖的视觉感受，温度高时色温自动调高，给人以凉爽的视觉感受。其中通讯部分采用基于Lora扩频通讯技术，该通讯技术可以在极低的功耗下实现超过1公里以上的点对多点通讯，适合大范围统一化照明调节控制，比如体育馆，图书馆、大型会议场所、厂区、公园等环景；综上，该灯光调节系统依据环境温度不同自动调节高低色温光源的输出功率比，达到使人眼视觉感光舒适的光照目的，且可进行大范围的调节，其驱动电源部分整合两路调光驱动输出，其通过软件PID算法控制输出功率的恒定，实现全数字化的驱动精确调控。

附图说明

图1为本发明的结构示意框图；

图2为本发明的主控制器的结构示意图框图；

图3位本发明的驱动电源的结构示意框图；

图4为本发明的具体实施例中第一MCU预设的参数所对应的两个LED灯光模组所对应的PID参数示意图。

具体实施方式

一种大范围舒适环境光自动调节系统，见图1～图3：其包括一个主控制器、至少一个驱动电源，每个驱动电源分别外接有独立的两种色温的LED模组，主控器通过Lora扩频通讯技术将所有的驱动电源组成一个远程无线通讯控制系统，主控制器依据采集到的环境温度变化，自动计算需要输出的两种LED模组功率比例，并将调光信号实时传输至驱动电源、进而使得驱动电源输出相应的电流控制两个LED模组的灯光亮度，两个LED灯光模组分别为冷光LED模组、暖光LED模组。

主控制器包括第一MCU、温度采集器、第一Lora射频通讯芯片、第一供电电路，温度采集器采集环境温度，温度采集器采集的温度传送至第一MCU，第一MCU内置有控制程序，第一MCU的调光指令通过第一Lora射频通讯芯片转换为扩频通讯信号进行远距离加密发送；

驱动电源包括第二Lora射频通讯芯片、第二MCU、两个恒流驱动电路、以及相应的供电电源,第二MCU的输入端连接第二Lora射频通讯芯片，第二MCU的输出端分别连接两个恒流驱动电路的输入端，第二Lora射频通讯芯片用于接收第一Lora射频通讯芯片发出扩频通讯信号，第二Lora射频通讯芯片连接至第二MCU，第二MCU将扩频通讯信号转换为调光指令并分别传递给两个恒流驱动电路，两个恒流驱动电路分别控制各自所对应的LED模组的灯光亮度；

主控制器还包括有显示模组、信息输入部分，第一MCU分别连接有信息输入部分、显示模组，信息输入部分用于设定温度控制范围所对应的参数、并可在自动模式/手动模式间切换，显示模组用于反馈主控制器和各个驱动电源间的控制传输关系，使得整个系统方便操作；

主控制器还包括AC-DC电源，AC-DC电源用于为第一MCU、第一Lora射频通讯芯片供电；

驱动电源还包括有AC-DC恒压电源、DC-DC电源，AC-DC恒压电源为DC-DC电源、两个恒流驱动电路供电，DC-DC电源为第二MCU、第二Lora射频通讯芯片供电；

温度采集器位于主控制器的外部布置，其避免了温度采集器放置在产品内部受温升影响的状况，从而实现环境温度采集的精准度；

每个驱动电源分别外接的两个LED模组分别为6500K的冷白光LED模组、3000K的暖白光LED模组；

第一MCU内预设控制为：当温度在A℃～B℃之间变化时，6500K的LED模组输出功率在0％～100％间逐渐递增，3000K的LED模组输出功率在100％～0％间逐渐递减，低于A℃时按照A℃处理，高于B℃时按照B℃处理；

具体实施例中：

主控制器中温控采集器具体为数字温控采集器，其采用外置的数字式温度探头DS18B20检测到温度值；第一MCU具体型号为为8位的STC15W408AS；第一Lora射频通讯芯片具体为SX1276芯片；AC-DC电源采用3.3V 1W的AC-DC电源，显示模组为OLED显示器，OLED显示器可适应-40℃-+80℃的超宽工作温度区间，OLED显示器的屏幕上可显示当前温度，当前两种色温的输出比例，并可切换到设置界面设置温度区间，以及进行手动控制模式控制；信息输入部分优选为按键键盘，按键键盘用于设定温度控制范围所对应的参数、并可在自动模式/手动模式间切换。

每个驱动电源中的第二MCU的具体型号为8位的STC15W4K32，第二Lora射频通讯芯片具体为SX1276芯片；DC-DC电源为3.3V的DC-DC电源；两个

其中第一MCU内预设控制为当温度在0℃～45℃之间变化时，6500K的LED模组输出功率在0％～100％间逐渐递增，3000K的LED模组输出功率在100％～0％间逐渐递减，低于0℃时按照0℃处理，高于45℃时按照45℃处理；此时预设参数A＝0，B＝45，预设调光策略的两个LED模组的PID函数见图4；

主控制器可通过按键键盘、OLED显示器设置温度上下限值，即设置参数A、B的具体数值，并可切换到手动模式手工指定两种色温LED模组的输出功率占比，其确保在任意环境温度下，6500K的LED模组输出功率和3000K的LED模组的输出功率之和为100％，其PID函数根据设定的A、B参数值、由第一MCU内部根据设定条件具体得出，该PID函数通过单片机可以精确得出，由于A、B参数值的不同，PID函数各不相同。

一个主控制器对应控制N个驱动电源，其中N为大于等于1的自然数，N个驱动电源分别布置于可控制范围内的各个地点。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：其包括一个主控制器、至少一个驱动电源，每个所述驱动电源分别外接有独立的两种色温的LED模组，所述主控器通过Lora扩频通讯技术将所有的驱动电源组成一个远程无线通讯控制系统，所述主控制器依据采集到的环境温度变化，自动计算需要输出的两种LED模组功率比例，并将调光信号实时传输至驱动电源、进而使得驱动电源输出相应的电流控制两个LED模组的灯光亮度，两个LED灯光模组分别为冷光LED模组、暖光LED模组。

2.如权利要求1所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：所述主控制器包括第一MCU、温度采集器、第一Lora射频通讯芯片、第一供电电路，所述温度采集器采集环境温度，所述温度采集器采集的温度传送至所述第一MCU，所述第一MCU内置有控制程序，所述第一MCU的调光指令通过第一Lora射频通讯芯片转换为扩频通讯信号进行远距离加密发送，所述驱动电源包括第二Lora射频通讯芯片、第二MCU、两个恒流驱动电路、以及相应的供电电源,第二MCU的输入端连接所述第二Lora射频通讯芯片，第二MCU的输出端分别连接两个恒流驱动电路的输入端，所述第二Lora射频通讯芯片用于接收所述第一Lora射频通讯芯片发出扩频通讯信号，所述第二Lora射频通讯芯片连接至第二MCU，所述第二MCU将扩频通讯信号转换为调光指令并分别传递给两个恒流驱动电路，两个恒流驱动电路分别控制各自所对应的LED模组的灯光亮度。

3.如权利要求2所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：所述主控制器还包括有显示模组、信息输入部分，所述第一MCU分别连接有信息输入部分、显示模组，所述信息输入部分用于设定温度控制范围所对应的参数、并可在自动模式/手动模式间切换，所述显示模组用于反馈主控制器和各个驱动电源间的控制传输关系。

4.如权利要求3所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：所述显示模组优选为OLED显示器，OLED显示器可适应-40℃-+80℃的超宽工作温度区间，所述OLED显示器的屏幕上可显示当前温度，当前两种色温的输出比例，并可切换到设置界面设置温度区间，以及进行手动控制模式控制。

5.如权利要求4所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：所述信息输入部分优选为按键键盘，所述按键键盘用于设定温度控制范围所对应的参数、并可在自动模式/手动模式间切换。

6.如权利要求2所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：所述温度采集器位于所述主控制器的外部布置。

7.如权利要求5所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：每个所述驱动电源分别外接的两个LED模组分别为6500K的冷白光LED模组、3000K的暖白光LED模组。

8.如权利要求7所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：第一MCU内预设控制为：当温度在A℃～B℃之间变化时，6500K的LED模组输出功率在0％～100％间逐渐递增，3000K的LED模组输出功率在100％～0％间逐渐递减，低于A℃时按照A℃处理，高于B℃时按照B℃处理。

9.如权利要求8所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：所述第一MCU内预设控制为当温度在0℃～45℃之间变化时，6500K的LED模组输出功率在0％～100％间逐渐递增，3000K的LED模组输出功率在100％～0％间逐渐递减，低于0℃时按照0℃处理，高于45℃时按照45℃处理。

10.如权利要求8所述的一种大范围舒适环境光自动调节系统，其特征在于：所述主控制器可通过按键键盘、OLED显示器设置温度上下限值，即设置参数A、B的具体数值，并可切换到手动模式手工指定两种色温LED模组的输出功率占比。