CN107734739A - 地铁车辆自调光led照明灯具控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，根据不同的车辆运行工况需要，系统可实现自动控制、手动控制、故障工作、以及应急工作等4种照明控制模式；系统功能模块包括：至少一个感光器，一个调光控制器，若干驱动电源以及LED灯板；感光器用于采集客室环境照度信息；调光控制器与感光器和驱动电源连接，接收感光器采集的照度信号或者系统调光指令并向驱动电源发出调光控制指令；驱动电源与调光控制器和LED灯板相连，根据调光控制指令为LED灯板提供驱动输出，实现系统的调光功能。本发明能够实时感知环境光照度，并能根据环境光照度自动调光，以保证客室内部照度值恒定的LED照明系统，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其是一种适应于地铁车辆、并且可以根据不同的车辆运行工况需要，实现多种照明控制模式的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统。
背景技术
对于轨道交通车辆而言，除了功能及安全性等要求外，节能环保以及舒适性已成为了车辆制造中必须考虑的重要因素。但在地铁车辆运行中经常存在以下一种情况，传统的车辆客室照明灯具输出光照度(光通量)是固定不变的，且系统输出光通量一般是在假定环境光照度为0的条件进行设计的。上述设计对于全地下运行车辆基本上没有问题，但是，对于在地下和地上线路频繁交替运行的车辆而言，上述灯具就存在一个问题：即当车辆运行在地上线路且环境光线较强时，车辆客室照明输出光通量与环境光叠加后，客室内环境的总光照度往往大大高于设计要求；此时很可能出现眩光，且处于明暗频繁变化的环境中眼睛很容易疲劳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，输出的光通量与环境光线叠加后能够做出相应的调整，使照度值回落至设计要求，不但提高了乘坐舒适度，还能够大大降低设备功耗。
本发明所采用的技术方案为：一种地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，包括至少一个感光器、调光控制器、多个驱动电源以及与驱动电源连接的LED灯板；所述的驱动电源与LED灯板组成灯具模块；所述的感光器安装于客室顶板并与调光控制器连接，用于采集客室环境照度信息；所述的调光控制器安装于客室端部设备柜内，与感光器和驱动电源连接，接收感光器采集的照度信号或者系统调光指令并向驱动电源发出调光控制指令；驱动电源集成在灯具内部，与调光控制器和LED灯板相连，根据调光控制指令为LED灯板提供驱动输出，实现系统的调光。
进一步的说，本发明系统具有自动控制、手动控制、故障工作以及应急工作四种工作模式。
其中，所述的自动控制模式为：当客室环境的照度超过目标照度，灯具系统通过系统控制自行降低其输出的光通量，使客室内照度值下降至目标照度值；当客室环境的照度低于目标照度，系统自行提高其输出的光通量，使客室照度值升高至目标照度值。感光器实时采集环境照度数据并反馈给调光控制器，调光控制器根据功能设定要求输出调光控制信号PWM；驱动电源接收此PWM信号，并根据该信号输出不同的LED驱动电压，最终达到实时调节系统输出光通量的目的。
所述的手动控制模式通过手动调节选择不同的输出光通量。
所述的故障工作模式在感光器发生故障或其数据通讯故障时自动切换。
所述的应急工作模式在车辆线路供电发生故障时自动切换。
进一步的说，本发明所述的灯具模块包括灯体、透光灯罩、光源安装底板、LED灯以及驱动电源；所述的灯体与车体连接，灯体的正面具有凹槽；光源安装底板安装在灯体的凹槽内；感光器固定安装在灯体的凹槽内，与调光控制器连接；LED灯板安装在光源安装底板的表面，与驱动电源连接；驱动电源固定在灯体之上，与调光控制器和LED灯板连接，接收调光控制器提供的PWM调光控制信号，并向LED灯板提供驱动电压，灯体凹槽的正面通过透光灯罩封闭。
再进一步的说，本发明所述的光源安装底板的一侧通过铰接结构安装在灯体上，光源安装底板的另一侧采用可拆卸的方式安装在灯体上；所述的灯体的凹槽具有凸出的凸缘，灯体通过该凸缘对透光灯罩进行支撑安装。
再进一步的说，本发明所述的感光器的感光传感部分穿过透光灯罩上的开孔向外探出。
本发明的有益效果是：能够实时感知环境光照度，并能根据环境光照度自动调解系统输出光通量(调光)，以保证客室内部照度值恒定的LED照明系统；可根据车辆运营条件及系统自身状态的变化，提供自动控制、手动控制、故障工作、及应急工作共4种不同的系统工作模式；与传统的LED照明产品相比较，充分考虑地铁车辆不同运营状态的功能需求，具有智能化、节能环保、适应性强、视觉舒适性好等优点；与传统的固定输出LED照明灯具相比较，仅需增加一套光学传感器以及调光控制器，并不会对系统成本造成较大影响；在未来智能产品广泛应用的趋势下，此类系统将会有广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的系统原理框图；
图2是本发明的使用状态示意图；
图3是本发明灯具模块结构示意图；
图4是本发明灯具模块断面结构示意图；
图5是本发明调光控制器结构示意图；
图中：1、灯体；1-1、凸缘；1-2、另一个凸缘；1-3、上安装梁；1-4、另一个上安装梁；1-5、下安装梁；2、透光灯罩；3、光源安装底板；4、感光器；5、LED灯板；6、驱动电源；7、调光控制器。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，包括至少一个感光器(光学传感器)，一个调光控制器，若干驱动电源以及LED灯板。一般情况下，地铁车辆客室内部照明灯具是由若干结构相同，长度不等的灯具模块组成的灯带所提供。典型的灯具安装断面视图如图2所示，图2中的箭头是灯具照射角度。
根据图3-4定义，本实施例的灯具系统主要有以下部件组成：
灯体1。灯具模块的结构主体，用于支撑灯具其他部件，连接整个模块以及与车体的连接支撑。灯体1的正面具有凹槽。灯体1的凹槽具有凸出的凸缘1-1、1-2，灯体1通过凸缘1-1、1-2对透光灯罩2进行支撑安装。灯体1包括主体部分和主体部分一侧的上、下安装梁1-3、1-4、1-5；调光控制器7集成在车辆电器柜内，驱动电源6固定在主体部分一侧的上、下安装梁1-3、1-5之间，感光器4设置在主体部分，感光器4的感光传感器部分穿过透光灯罩2上的开孔向外探出。
透光灯罩2。灯具模块的防护外罩，用于扩散投射光线，使之柔和。保护照明器件不受外界环境影响。
光源安装底板3。集成在灯具模块内部，安装在灯体1的凹槽内，支撑光源电路板，使用导热性能较好的铝合金材料制造，可有效提高LED电路板散热效果。光源安装底板3的一侧通过铰接结构安装在灯体1上，光源安装底板3的另一侧采用可拆卸的方式安装在灯体1上。
感光器4(照度传感器)。集成在客室端部的灯具模块之上，与调光控制器连接，实时采集环境光照度，并转化为电信号反馈给调光控制器。客室内共安装2套感光器。
LED灯板5(光源电路板)。集成在灯具模块内部，安装在光源安装底板3的表面，与驱动电源连接，灯具系统的光源部件，该部件安装于光源安装底板之上。
驱动电源6。集成在灯具模块之上，与调光控制器和LED灯板连接，可接收调光控制器的PWM控制信号，并根据此信号的控制指令变化输出不同幅值的LED驱动电压信号。
调光控制器7。安装在车辆设备柜内部。车辆设备柜。该部件一般安装于车辆的客室端部。与感光器和驱动电源连接，接收感光器采集的客室照度信号，与设定的目标照度值进行比较运算，并根据运算结果实时地为驱动电源提供调光控制信号(PWM信号)。另外，通过调光控制器可切换及执行手动控制、故障工作、及应急工作模式的切换，以及系统的功能操作。
本实施例中是通过在端部灯具模块上安装的2套感光器实时采集客室内照度数据，并以电信号形式反馈给调光控制器。调光控制器将接收的照度信号换算为程序数据后与目标照度值进行比较运算，当客室照度信号值与目标值相当时，调光控制器将发出指令保证灯具系统输出光通量保持不变；当客室照度值高于或者低于目标值时，调光控制器将根据其差值控制灯具系统输出光通量进行相应降低或者升高，以使客室内部照度值回到目标照度值。此调光动作将实时进行，目的是使客室内照度始终保持在目标值区间。为保证调光过程光线变化平滑，系统定义每次调光的变化步长为目标照度值的1％。
根据系统设定，灯具系统共有自动控制、手动控制、故障工作、及应急工作共4种不同的系统工作模式。其中，自动控制模式下，灯具系统可实现自动调光功能，此工作模式适用于车辆运行环境光亮度变化强烈，且比较频繁变化的情况，例如，当车辆在地上、地下频繁交替的线路上运行时，可选择此模式。手动控制模式下，灯具系统可根据设定值要求，提供恒定光通量输出，此工作模式适用于车辆运行环境光亮度稳定的情况，例如，当车辆在全地下线路运行时，可选择此模式。当系统感光器故障或其数据通讯故障(调光控制器长时间接收不到感光器信号)时，系统将强制进入故障工作模式，此模式下灯具系统将提供恒定的40％光通量输出。当车辆运行线路断电的紧急情况下，根据系统设计将强制进入应急工作模式，此模式下灯具仅可提供30％的恒定光通量输出，保证人员疏散等应急照明的需要。
自动控制模式作为灯具控制系统的最基本功能模式，其调光控制原理是当客室环境的照度较高时(超过目标照度)，灯具系统通过系统控制自行降低其输出的光通量，使客室内照度值下降至目标照度值。当客室环境的照度较低时(低于目标照度)，灯具系统能够自行提高其输出的光通量，使客室照度值升高至目标照度值。通过灯具系统的该特性使整个客室照度数值始终保持在一个相对恒定的水平。自动调光原理框图见图1所示。感光器实时采集环境照度数据并反馈给调光控制器，调光控制器根据以上功能设定要求输出调光控制信号(PWM)。驱动电源接收此PWM信号，并根据该信号输出不同的LED驱动电压，最终达到实时调节系统输出光通量的目的。
手动控制模式可通过功能选择开关进行控制。当手动调光控制信号有效时将强制进入此工作模式；另外当控制器检测到自身出现故障时系统也将自动切换至手动模式。此模式的下可通过手动调节选择不同的输出光通量。初始的系统默认输出为80％输出。
当系统感光器故障或其数据通讯故障(调光控制器长时间接收不到感光器信号)时，控制器程序将自动切换至故障工作模式，此模式下灯具系统将提供恒定的40％光通量输出。
当车辆运行线路断电的紧急情况下(车辆依靠蓄电池供电)，控制器程序将自动切换至应急工作模式，此模式下系统调光失效，仅提供30％的固定光通量输出，保证车辆紧急状态下降级的照明需要。
不同工作模式下的系统初始参数均可通过系统设置进行修改调整，以满足不同应用的需要。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (10)
1.一种地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：包括至少一个感光器、调光控制器、多个驱动电源以及与驱动电源连接的LED灯板；所述的驱动电源与LED灯板组成灯具模块；所述的感光器安装于客室顶板并与调光控制器连接，用于采集客室环境照度信息；所述的调光控制器安装于客室端部设备柜内，与感光器和驱动电源连接，接收感光器采集的照度信号或者系统调光指令并向驱动电源发出调光控制指令；驱动电源集成在灯具内部，与调光控制器和LED灯板相连，根据调光控制指令为LED灯板提供驱动输出，实现系统的调光。
2.如权利要求1所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：系统具有自动控制、手动控制、故障工作以及应急工作四种工作模式。
3.如权利要求2所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：所述的自动控制模式为：当客室环境的照度超过目标照度，灯具系统通过系统控制自行降低其输出的光通量，使客室内照度值下降至目标照度值；当客室环境的照度低于目标照度，系统自行提高其输出的光通量，使客室照度值升高至目标照度值。
4.如权利要求3所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：感光器实时采集环境照度数据并反馈给调光控制器，调光控制器根据功能设定要求输出调光控制信号PWM；驱动电源接收此PWM信号，并根据该信号输出不同的LED驱动电压，最终达到实时调节系统输出光通量的目的。
5.如权利要求2所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：所述的手动控制模式通过手动调节选择不同的输出光通量。
6.如权利要求2所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：所述的故障工作模式在感光器发生故障或其数据通讯故障时自动切换。
7.如权利要求2所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：所述的应急工作模式在车辆线路供电发生故障时自动切换。
8.如权利要求1所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：所述的灯具模块包括灯体、透光灯罩、光源安装底板、LED灯以及驱动电源；所述的灯体与车体连接，灯体的正面具有凹槽；光源安装底板安装在灯体的凹槽内；感光器固定安装在灯体的凹槽内，与调光控制器连接；LED灯板安装在光源安装底板的表面，与驱动电源连接；驱动电源固定在灯体之上，与调光控制器和LED灯板连接，接收调光控制器提供的PWM调光控制信号，并向LED灯板提供驱动电压，灯体凹槽的正面通过透光灯罩封闭。
9.如权利要求8所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：所述的光源安装底板的一侧通过铰接结构安装在灯体上，光源安装底板的另一侧采用可拆卸的方式安装在灯体上；所述的灯体的凹槽具有凸出的凸缘，灯体通过该凸缘对透光灯罩进行支撑安装。
10.如权利要求8所述的地铁车辆自调光LED照明灯具控制系统，其特征在于：所述的感光器的感光传感部分穿过透光灯罩上的开孔向外探出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180223 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |