CN111800918B - 一种照明节点系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及照明设备智能控制技术领域，具体涉及一种照明节点系统，包括故障监测电路、AC‑DC电路和照明板，本发明提供的照明节点系统，在局部灯发生故障时，采用的照明子板可以将故障电路隔离出照明板，一方面降低故障连锁反应，照明板可正常运行，另一方面可根据照明板工作电流值进行故障类型和报警等级的判别，并将故障照明板、报警等级和故障类型进行远程报修，减少故障排查成本，同时模块化的照明子板可以便捷替换，提高了现场维修效率及照明节点系统的稳定性。

Description

一种照明节点系统
技术领域
本发明涉及照明设备智能控制技术领域，具体涉及一种照明节点系统。
背景技术
照明设备在生产及生活中应用广泛，其中发光二极管(Light Emitting Diode，LED)由于其高亮度、节能和长寿命等优点成为第四代照明光源。现有照明设备主要采用一体化灯具，如日光灯、LED灯等，当部分LED灯损坏时会影响整个灯具的继续使用，对于复杂的灯具来说，存在更换成本较高、故障诊断难、检修人员维护繁琐等问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种照明节点系统，采用的照明子板可以将故障电路隔离出电路板，一方面降低故障连锁反应，另一方面将故障类型及严重程度及时远程告知维修人员，从而降低照明设备维护成本，延长照明设备寿命。
为解决现有技术的不足，本发明提供的技术方案为：
本发明提供一种照明节点系统，包括故障监测电路、AC-DC电路和照明节点；
所述故障监测电路与AC-DC电路电连接；
所述AC-DC电路与照明节点电连接；
所述照明节点为照明板，所述照明板由至少一块照明子板组成，所述照明子板由2N个灯、N对极性相反的电极孔、N个限流电阻、N-1个保险丝和1个硬质电路板组成，所述限流电阻一端通过硬质电路板和正极电极孔相连，限流电阻另一端通过硬质电路板和相邻的灯相连，负极电极孔通过硬质电路板和相邻的灯相连，所述2N个灯采用并联方式连接，2N个灯之间通过硬质电路板和保险丝相连。
优选的，所述故障监测电路包括电流监测单元、控制器单元、通信单元和报警单元；
所述电流监测单元用于，存储照明板的位置信息；实时监测照明板工作电流值；根据照明板工作电流值的变化特征识别故障照明板和故障类型；以及将故障照明板的位置信息、工作电流值和故障类型发送至控制器单元；
所述控制器单元用于，存储照明板工作电流最大值；获取故障照明板的位置信息、工作电流值和故障类型；根据故障照明板的工作电流值与照明板工作电流最大值的差值判定报警等级；以及将故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至通信单元，和将报警等级发送至报警单元；
所述通信单元用于将获取的故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至中继器或维修人员工作台；
所述报警单元用于根据获取的报警等级通过不同颜色LED灯报警。
优选的，所述电流监测单元具体用于，
根据照明板工作电流值直接下降的变化特征判定故障类型为开路故障；
以及，
根据照明板工作电流值先上升后下降的变化特征判定故障类型为短路故障。
优选的，所述照明子板由8个灯、4对极性相反的电极孔、4个限流电阻、3个保险丝和1个硬质电路板组成。
优选的，所述8个灯采用正六边形结构布置，灯Di5与灯Di6并联，灯Di5与灯Di2并联，灯Di2与灯Di4并联，灯Di4与灯Di7并联，灯Di7与灯Di8并联；灯Di1与灯Di2、灯Di3与灯Di4、灯Di5与灯Di6、灯Di7与灯Di8通过硬质电路板连接，灯Di2与灯Di5、灯Di2与灯Di4、灯Di4与灯Di6通过保险丝连接。
优选的，所述硬质电路板为长方形，所述硬质电路板邻边边长的比例为2:sqrt(3)或sqrt(3):2。
优选的，所述硬质电路板每边边缘分布两个极性相反的电极孔，硬质电路板同一水平位置或竖直位置上分布的两个电极孔极性相同。
优选的，所述电极孔为半圆形。
优选的，所述限流电阻的阻值RL满足约束条件：
Figure BDA0002581342860000021
其中，RD为灯的内阻，E为供电电压，V为灯的工作电压，IF为灯的最大工作电流值。
优选的，所述灯为LED灯。
本发明的有益效果：本发明涉及照明设备智能控制技术领域，具体涉及一种照明节点系统，包括故障监测电路、AC-DC电路和照明板，本发明提供的照明节点系统，在局部灯发生故障时，采用的照明子板可以将故障电路隔离出照明板，一方面降低故障连锁反应，照明板可正常运行，另一方面可根据照明板工作电流值进行故障类型和报警等级的判别，并将故障照明板、报警等级和故障类型进行远程报修，减少故障排查成本，同时模块化的照明子板可以便捷替换，提高了现场维修效率及照明节点系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的照明节点系统结构图；
图2为本发明提供的照明子板的结构图；
图3(a)为3块照明子板横向排列组成的照明板结构图；
图3(b)为6块照明子板2行3列排列组成的照明板结构图；
图3(c)为3块照明子板纵向排列组成的照明板结构图。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明作进一步描述。以下实施方式仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种照明节点系统，参见图1，包括故障监测电路、AC-DC电路和照明板，故障监测电路通过杜邦线或硬质电路板与AC-DC电路连接，AC-DC电路与照明板通过杜邦线或硬质电路板相连接。
故障监测电路主要完成照明板故障诊断、报警，故障监测电路包括电流监测单元、通信单元、控制器单元和报警单元。
具体的，电流监测单元用于，存储照明板的位置信息；实时监测照明板工作电流值；根据照明板工作电流值的变化特征识别故障照明板和故障类型；以及将故障照明板的位置信息、工作电流值和故障类型发送至控制器单元。实际使用中，若照明板工作电流值出现直接下降的变化特征，电流监测单元将该照明板判定为故障照明板，并判定故障类型为开路故障；若照明板工作电流值出现先上升后下降的变化特征，电流监测单元将该照明板判定为故障照明板，并判定故障类型为短路故障；若在检修前，照明板工作电流值即出现了直接下降的变化特征，也出现了先上升后下降的变化特征，则电流监测单元将故障类型判定为断路故障和短路故障同时存在。
控制器单元用于，存储照明板工作电流最大值；获取故障照明板的位置信息、工作电流值和故障类型；根据故障照明板的工作电流值与照明板工作电流最大值的差值判定报警等级；以及将故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至通信单元；将报警等级发送至报警单元。实际使用中，控制器单元将故障照明板的工作电流值与照明板工作电流最大值的差值预先设置三个报警阈值，并设立相对应的报警等级，报警等级分为轻微故障、中等故障、严重故障三个等级，其中，轻微故障定期检修处理，中等故障计划维修处理，严重故障立即到现场处理。报警阈值可根据照明板的具体细节及实际使用需要灵活而定。
通信单元可通过有线传输或无线通讯的方式，将获取的故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型等信息装帧为数据帧后发送至中继器，然后中继器发送维修人员工作台，或者直接发送至维修人员工作台。
报警单元用于根据获取的报警等级通过不同颜色LED灯报警，黄色为轻微故障、蓝色为中等故障、红色为严重故障。
AC-DC电路完成市电为系统工作电压及照明板工作电压。
照明板由一块或多块照明子板组成，其中，照明子板由2N个灯、N对极性相反的电极孔、N个限流电阻、N-1个保险丝和1个硬质电路板组成，限流电阻一端通过硬质电路板和正极电极孔相连，限流电阻另一端通过硬质电路板和邻近的灯相连，负极电极孔通过硬质电路板和邻近的灯相连，2N个灯采用并联方式连接，灯之间通过硬质电路板和保险丝相连。
优选的，灯为LED灯。
优选的，照明子板由8个LED灯、4对电极孔、4个限流电阻、3个保险丝和1个硬质电路板组成。参见图2，LED灯采用正六边形结构布置，LED灯Di5与LED灯Di6并联，LED灯Di5与LED灯Di2并联，LED灯Di2与LED灯Di4并联，LED灯Di4与LED灯Di7并联，LED灯Di7与LED灯Di8并联；其中LED灯Di1与LED灯Di2、LED灯Di3与LED灯Di4、LED灯Di5与LED灯Di6、LED灯Di7与LED灯Di8通过硬质电路板直接，LED灯Di2与LED灯Di5、LED灯Di2与LED灯Di4、LED灯Di4与LED灯Di6通过保险丝相连接。
优选的，硬质电路板为长方形，硬质电路板邻边边长的比例为2:sqrt(3)或sqrt(3):2，照明子板自由扩展后依旧满足所有LED灯为正六边形结构。
参见图2，Si1、Si2、Si3、Si4、Si5、Si6、Si7和Si8分别代表8个电极孔，硬质电路板每条边边缘分布的两个电极孔极性相反，硬质电路板同一水平位置或竖直位置上分布的两个电极孔极性相同。优选的，电极孔为半圆形，便于照明子板间的自由扩展。
限流电阻的阻值RL满足约束条件：
Figure BDA0002581342860000051
其中，RD为灯的内阻，E为供电电压，V为灯的工作电压，IF为灯的最大工作电流值。
多块照明子板通过金属螺丝固定于固定板上拼接成照明板，在照明板中，LED灯之间仍然满足并联连接。多块照明子板可以横向连接，也可以纵向连接，也可以多行多列连接。参见附图，图3(a)为3块照明子板横向排列组成的照明板结构图，i表示第i个照明子板，i＝1,2,3；图3(b)为6块照明子板2行3列排列组成的照明板结构图，i表示第i个照明子板，i＝1,2,3,4,5,6；图3(c)为3块照明子板纵向排列组成的照明板结构图，i表示第i个照明子板，i＝1,2,3。
本发明的工作原理：
当照明板出现短路故障时，照明板的工作电流值会出现急速上升，此时可以通过照明子板设置的保险丝将短路故障电路隔离出照明板，在保险丝熔断之后照明板的工作电流值会下降并低于照明板的工作电流最大值，电流监测单元将工作电流值先上升后下降的照明板监测出并进行短路故障标定，并将此故障照明板的位置信息、工作电流值和故障类型发送至控制器单元。控制器单元根据故障照明板的工作电流值与照明板工作电流最大值的差值判定报警等级，并将故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至通信单元；将报警等级发送至报警单元。通信单元将获取的故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至中继器，然后中继器发送维修人员工作台，或者直接发送至维修人员工作台。报警单元根据获取的报警等级通过不同颜色LED灯报警，黄色为轻微故障、蓝色为中等故障、红色为严重故障。维修人员根据报警等级采取相应措施，轻微故障定期检修处理，中等故障计划维修处理，严重故障立即到现场处理。
当照明板出现断路故障时，照明板的工作电流值会直接下降并低于照明板的工作电流最大值，电流监测单元将工作电流值直接下降的照明板监测出并进行断路故障标定，并将此故障照明板的位置信息、工作电流值和故障类型发送至控制器单元。控制器单元根据故障照明板的工作电流值与照明板工作电流最大值的差值判定报警等级，并将故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至通信单元；将报警等级发送至报警单元。通信单元将获取的故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至中继器，然后中继器发送维修人员工作台，或者直接发送至维修人员工作台。报警单元根据获取的报警等级通过不同颜色LED灯报警，黄色为轻微故障、蓝色为中等故障、红色为严重故障。维修人员根据报警等级采取相应措施，轻微故障定期检修处理，中等故障计划维修处理，严重故障立即到现场处理。
本发明涉及照明设备智能控制技术领域，具体涉及一种照明节点系统，包括故障监测电路、AC-DC电路和照明板，本发明提供的照明节点系统，在局部灯发生故障时，采用的照明子板可以将故障电路隔离出照明板，一方面降低故障连锁反应，照明板可正常运行，另一方面可根据照明板工作电流值进行故障类型和报警等级的判别，并将故障照明板、报警等级和故障类型进行远程报修，减少故障排查成本，同时模块化的照明子板可以便捷替换，提高了现场维修效率及照明节点系统的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种照明节点系统，其特征在于，包括故障监测电路、AC-DC电路和照明节点；
所述故障监测电路与AC-DC电路电连接；
所述故障监测电路包括电流监测单元、控制器单元、通信单元和报警单元；
所述电流监测单元用于，存储照明板的位置信息；实时监测照明板工作电流值；根据照明板工作电流值的变化特征识别故障照明板和故障类型；以及将故障照明板的位置信息、工作电流值和故障类型发送至控制器单元；
所述控制器单元用于，存储照明板工作电流最大值；获取故障照明板的位置信息、工作电流值和故障类型；根据故障照明板的工作电流值与照明板工作电流最大值的差值判定报警等级；以及将故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至通信单元，和将报警等级发送至报警单元；
所述通信单元用于将获取的故障照明板的位置信息、报警等级和故障类型发送至中继器或维修人员工作台；
所述报警单元用于根据获取的报警等级通过不同颜色LED灯报警；
所述AC-DC电路与照明节点电连接；
所述照明节点为照明板，所述照明板由至少一块照明子板组成，所述照明子板由2N个灯、N对极性相反的电极孔、N个限流电阻、N-1个保险丝和1个硬质电路板组成，所述限流电阻一端通过硬质电路板和正极电极孔相连，限流电阻另一端通过硬质电路板和相邻的灯相连，负极电极孔通过硬质电路板和相邻的灯相连，所述2N个灯采用并联方式连接，2N个灯之间通过硬质电路板和保险丝相连。
2.根据权利要求1中所述的一种照明节点系统，其特征在于，所述电流监测单元具体用于，
根据照明板工作电流值直接下降的变化特征判定故障类型为开路故障；
以及，
根据照明板工作电流值先上升后下降的变化特征判定故障类型为短路故障。
3.根据权利要求1中所述的一种照明节点系统，其特征在于，所述照明子板由8个灯、4对极性相反的电极孔、4个限流电阻、3个保险丝和1个硬质电路板组成。
4.根据权利要求3中所述的一种照明节点系统，其特征在于，所述8个灯采用正六边形结构布置，灯Di5与灯Di6并联，灯Di5与灯Di2并联，灯Di2与灯Di4并联，灯Di4与灯Di7并联，灯Di7与灯Di8并联；灯Di1与灯Di2、灯Di3与灯Di4、灯Di5与灯Di6、灯Di7与灯Di8通过硬质电路板连接，灯Di2与灯Di5、灯Di2与灯Di4、灯Di4与灯Di6通过保险丝连接。
5.根据权利要求4中所述的一种照明节点系统，其特征在于，所述硬质电路板为长方形，所述硬质电路板邻边边长的比例为2:sqrt(3)或sqrt(3):2。
6.根据权利要求5中所述的一种照明节点系统，其特征在于，所述硬质电路板每边边缘分布两个极性相反的电极孔，硬质电路板同一水平位置或竖直位置上分布的两个电极孔极性相同。
7.根据权利要求6中所述的一种照明节点系统，其特征在于，所述电极孔为半圆形。
8.根据权利要求3中所述的一种照明节点系统，其特征在于，所述限流电阻的阻值RL满足约束条件：
Figure FDA0003668037130000021
其中，RD为灯的内阻，E为供电电压，V为灯的工作电压，IF为灯的最大工作电流值。
9.根据权利要求1中所述的一种照明节点系统，其特征在于，所述灯为LED灯。
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Application publication date: 20201020

Assignee: Changzhou Ruixinteng Microelectronics Co.,Ltd.

Assignor: CHANGZHOU University

Contract record no.: X2023980054127

Denomination of invention: A lighting node system

Granted publication date: 20220816

License type: Common License

Record date: 20231227