CN107105539A - 一种基于led灯的环境光感应控制器 - Google Patents

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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Abstract

本发明公开了一种基于LED灯的环境光感应控制器，包括微控制器、稳压电路和光照检测电路，稳压电路与LED驱动电路连接并向微控制器和光照检测电路提供工作电压；微控制器上设置PWM端口，微控制器还通过PWM端口连接并驱动灯控开关，灯控开关与LED灯连接，微控制器通控制PWM的输出频率，从而控制LED灯发光频率；微控制器同时将光照检测电路检测到的照度变化值转化为电信号与预设的电压值进行比较，根据比较结果再通过PWM端口控制LED的开关与亮度调节。本发明实现了灯具根据环境光线的变化而自动控制的功能，节省了大量人力和能源；实现了将光感控制器安装在灯具的任何部分的目的，且产品体验好非常好。

Description

一种基于LED灯的环境光感应控制器
技术领域
本发明涉及灯控设备技术领域，具体涉及一种基于LED灯的环境光感应控制器。
背景技术
灯具的光感控制器可以实现灯具白天灯不亮，天黑自动亮的自动化控制，是一种非常实用方便的产品。但是传统的光感控制器无法识别灯具本身发光和环境可见光，也就是说在受到自身灯光干扰时无法识别白天还是黑夜，只能把控制器安装在不被灯具本身的光照射到的地方，这样安装灯具就受到很多限制，造成很大的困扰；并且这种办法也不能做到精准的恒光照明，无法精准地避开自身灯光干扰，识别环境光照强度而做出光照补偿。
LED固态照明的普及为对一体化智能灯具的设计提供了平台，将光感控制器内置在灯具内部结构有着迫切的需求，但是这使得光感控制器不得不面对灯具自身的发光问题，也是在自身灯光干扰下难以分辨白天还是黑夜环境，为了解决识别灯具自身的光和环境可见光，当前的光感控制器一般利用检测电路设置为定时检测环境光的同时快速关闭灯具自身的光源来判断环境可见光强度，这样在这个检测时间点，灯具会短暂闪烁一下，如果定时检测周期比较短的话，这个闪烁就很明显，如果定时检测过长的话当环境可见光已经很强了但是灯具还一直亮直到下一个检测时间点，这样会造成不必要的浪费，也没有根本解决问题。
发明内容
本发明的目的是解决当前光感控制器无法识别自然光和灯具自身光，而对灯具安装造成的限制问题，降低当前光感控制器造成的资源浪费。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于LED灯的环境光感应控制器，用于控制LED灯的开关与亮度，包括微控制器、稳压电路和光照检测电路，稳压电路与LED灯连接并向微控制器和光照检测电路输出工作电压；
微控制器上设置PWM端口，微控制器还通过PWM端口连接并驱动灯控开关，灯控开关与LED灯连接，微控制器通过控制PWM端口的输出频率控制LED灯的发光频率；微控制器同时将光照检测电路检测到的照度变化值转化为电信号与预设的电压值进行比较，根据比较结果再通过PWM端口控制LED的开关与亮度。
进一步，光照检测电路包括串联的光敏三极管和电阻。
进一步，稳压电路向微控制器输出的电压为3V-5.5V。
进一步，灯控开关为MOS管、三极管、集成电路、驱动电源IC、可控硅或继电器。
在上述技术方案中，本发明解决了目前光感控制器无法抑制自身灯光干扰的问题，能够准确识别环境光线强度，没有闪烁现象且产品体验好，实现了将光感控制器安装在灯具的任何部分的目的，降低了对灯具外观结构的限制，大大促进灯具智能控制的发展，能够节约社会节约能源和人力，有利于推动行业升级发展。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于LED灯的环境光感应控制器与LED灯框图连接示意图；；
图2为本发明基于LED灯的环境光感应控制器与LED灯的电路连接示意图；
图3为本发明所述的基于LED灯的环境光感应控制器中LED灯的照度值与光照检测电路中电路的关系对应图；
图4为本发明所述的基于LED灯的环境光感应控制器一个实施例中采用的光敏三极管的电路图；
图5为本发明所述的基于LED灯的环境光感应控制器中灯控开关一个实施例的电路图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
目前的LED光控制器无法区分可见光和LED本身发光的技术缺陷，本发明提出一种能够快速检测环境可见光和灯具发光的装置，即本发明提供的一种基于LED的光反应控制装置。
如图1-2所示，本发明所述的基于LED灯的环境光感应控制器100，用于控制LED灯200的开关与亮度，包括微控制器1、稳压电路2和光照检测电路3，稳压电路2与LED灯200连接并向微控制器1和光照检测电路3提供工作电压；
微控制器1上设置PWM端口，微控制器还通过PWM端口连接并驱动灯控开关4，微控制器1通过控制PWM端口的输出频率控制LED灯的发光频率；微控制器同时将光照检测电路3检测到的照度变化值转换为的电信号与预设的电压值进行比较，根据比较结果再通过PWM端口控制LED灯的开关与亮度。
工作原理：具体实施时如图1所示，LED灯200包括相互连接的LED驱动电路201和LED模组202。因为环境光线包括各种灯具的发光和自然可见光，它们都有特定的频率，灯具包括传统的白炽灯，频率在50HZ或者60HZ；节能灯频率在20-50HZ和LED直流灯等；而自然可见光的频率在380-790T HZ之间。这些可以影响到环境的光频率都不一样，而通过检测一种光的频率去判断真实的环境光是很难的，因此本发明通过控制PWM端口输出的频率控制LED灯的发光频率，从而实现将LED灯中LED模组的频率转换为与环境可见光不同的频率。
具体实施时，本发明所述的微控制器(即MCU)可选的设为单片机，通过单片机控制PWM端口输出的频率把LED灯自身输出的灯光转换为有别于其他环境光且肉眼无法辨别的频率，同时同步检测光照检测电路(即对光照有微秒级电流变化响应速度的光敏三极管及与其串联的电阻组成)中的电流变化信号，单片机将该电流变化信号转换为数字的电信号后作为比较数据，由于具体实施时还可以通过设定电阻的阻值来调节光感的临界点或临界区间，因此与光敏三极管串联的电阻可设为可变电阻，也可以通过更换不同阻值的电阻实现改变临界点。光照检测电路检测电路变化信号时可以设定为若干秒为一个周期，在一个周期内检测数十次或上百次，再通过大数据分析来滤出自身灯光与环境光频率有重复的部分误差，再做一次判断来输出PWM信号来驱动灯控开关。
进一步，光照检测电路包括串联的光敏三级管和电阻。具体实施时，光敏三极管可选的采用PT850，对应的路图如图4所示。
进一步，稳压电路向微控制器输出的电压为3-5.5V，本实施例中设为了5V。如图2所示，本实施例中，稳压电路经过降压后提供5V电压供给微控制器(可选的为单片机)、光敏三极管Q3及与其串联的电阻RS工作。经过光敏三极管Q3的电流会随光照强度的变化而变化，如图3所示。例如，选取30LUX为开关灯的临界值，对应的A档的亮电流约为50uA，RS取值为20K，所以设定内部基准电压为V＝I*R＝50Ua*20K＝1V。这是因为，首先单片机(即微控制器)的第2脚同步第5脚的输出频率将检测的电流变化信号转换为的数字信号与内部基准电压(1V)，以5秒为一个周期做多次(设为20次)比较判断后，第5脚再输出PWM信号驱动灯控开关(本实施例中将灯控开光设为了编号为Q2的三极管)来控制LED灯的状态，如果5秒内单片机第2脚检测电压变化80％以上超过0.8-1V的话，第5脚就输出亮灯的PWM信号，否则输出灭灯的PWM信号。
需要说明的是，稳压电路向微控制器输出的电压为3-5.5V仅是本发明的一个最优的参数值，具体实施时，稳压电路向微控制器输出的电压还可为其他数值，本发明在此不进行限定。
本实施例中将灯控开关设为了MOS管，进一步，具体实施时，灯控开关还可选的设为三极管、集成电路、驱动电源IC、可控硅、继电器等元器件来进行占空比调节或开关控制。具体实施时，驱动电源IC(如型号为PT4115、MT7816B等)能接收PWM信号，其中，当驱动电源IC为PT4115时，其电路图如图5所示。由于是通过PWM信号实现的控制LED发光的，因此每个周期都可能会有若干秒的反应时间来增加精确度，在反应时间内的检测次数越多，精确度就越高。
本实施例中，将基于LED灯的环境光感应控制器安装在了LED灯内部，具体实施时，还可选的将其安装在LED等外部，可根据需要进行调节，由于本发明中通过PWM端口控制了LED灯的发光频率，实现了将LED灯的发光频率区别与其他可见光的频率，因此解决了传统方式中对安装位置的限制。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (4)

1.一种基于LED灯的环境光感应控制器，用于控制LED灯的开关与亮度，其特征在于，包括微控制器、稳压电路和光照检测电路，稳压电路与LED灯连接并向微控制器和光照检测电路提供工作电压；
微控制器上设置PWM端口，微控制器还通过PWM端口连接并驱动灯控开关，灯控开关与LED灯连接，微控制器通过控制PWM端口的输出频率控制LED灯的发光频率；微控制器同时将光照检测电路检测到的照度变化值转化为电信号并与预设的电压值进行比较，根据比较结果再通过PWM端口控制LED灯的开关与亮度。
2.根据权利要求1所述的基于LED灯的环境光感应控制器，其特征在于，光照检测电路包括串联的光敏三极管和电阻。
3.根据权利要求1所述的基于LED灯的环境光感应控制器，其特征在于，稳压电路向微控制器和光照检测电路输出的电压为5V。
4.根据权利要求1所述的基于LED灯的环境光感应控制器的，其特征在于，灯控开关为MOS管、三极管、集成电路、驱动电源I C、可控硅或继电器。
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