CN202374539U

CN202374539U - 一种具有感光功能的led照明控制器

Info

Publication number: CN202374539U
Application number: CN2011205640010U
Authority: CN
Inventors: 邹细勇; 倪志祥; 卢伟康; 孙帅; 杨松涛
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2021-12-23

Abstract

本实用新型公开了一种具有感光功能的LED照明控制器，它以220伏交流电为输入电源并附有开关16，通过感光元件1感受光照强度，由微控制器4处理后，发出脉冲宽度调制信号或者线性调节信号来控制LED驱动模块从而调节LED灯的亮度使得环境照度保持在一个设定值附近，该设定值和照明时间段通过面板内的按键10设定。本照明控制器的电路布置在一块印刷印制电路板6上，整体用塑料盒封装。本照明控制器可以安装在学校、居民区、医院等地方的过道、盥洗室等一些公共场所，根据环境光照强度来自动调节LED灯的亮度，使环境的照明亮度保持恒定，既节省了能源，又改善了环境的舒适度。为了方便用户使用和进一步节能，本实用新型同时还提供手动和低照度照明两种照明控制方式。

Description

一种具有感光功能的LED照明控制器

技术领域

本实用新型属于照明技术领域，涉及一种LED照明控制器。

背景技术

LED是一种节能、环保、高光效、多色彩、长寿命的新型光源。相比其他光源，LED灯还具有容易控制光亮度的特点，LED灯一般由直流电源驱动，通过调节加在LED灯珠上的电压或者电流，可以改变LED灯珠发光的强弱。由于调光应用越来越广泛，目前很多LED驱动器都有调光输入接口，接受脉冲宽度调制信号或者线性调节信号的输入，这些LED驱动器将随着输入脉冲宽度调制信号占空比或者线性调节信号大小的变化而调亮或者调暗LED灯。

在很多学校、居民区、医院等场所的过道、庭院等公共区域内经常出现不管环境照度如何，在白天、黑夜总是全部打开的照明灯，成为名副其实的“长明灯”，这大大地浪费了白天的自然光资源，更是极大消耗了宝贵的能源。同时很多区域在晚上的部分时间段是无需全亮照明的，如深夜，在这些时间段(指低照度照明阶段或引照明阶段)内可以适当关闭或调暗一部分照明灯以便最大限度的节约能源。

随着人们生活水平的不断提高，人们对照明的要求也越来越高。以前人们对照明只要求能让我们在夜晚和光线暗的白天能看的见和进行正常的活动，但现在人们对照明提出了更高要求，特别是在医院、学校、居民区、写字楼等场所，更注重照明的舒适度、自动化和节能。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种能充分利用自然光照，根据时间段和背景环境照度自动调光的，能尽量节约电能消耗的LED照明控制器。在自动照明模式和指引照明模式下，本控制器能感测环境光照强度，向LED照明灯发出相应的光亮调节信号，从而使得目标区域的照度保持在设定值附近，同时提供手动调光方式来满足用户要求，并且目标照度值和照明时段可以根据用户喜好进行设定。本实用新型控制LED灯照明，既节省了能源，又改善了环境的舒适度。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种具有感光功能的LED照明控制器，所述控制器由控制器电路和塑料外壳组成；其中，控制器电路主要由感光元件1、AC/DC电源转换模块2、微控制器4、印制电路板6和电源开关16组成；其特征在于，所述控制器电路还包括实时时钟模块5、显示与调节模块、总线控制模块，所述显示与调节模块包括LCD液晶显示器3、照度值标定按键8、手动调节旋钮9和参数设定按键10，所述总线控制模块包括脉冲宽度调制信号总线12、控制总线接线排14、线性调节信号总线15和扩展输入总线17，所述塑料外壳包括塑料底壳7、塑料中层板20和塑料面板28；显示与调节模块和总线控制模块安装在印制电路板6上，并且与微控制器4相连接。

所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于实时时钟模块5由AC/DC电源转换模块2作为主电源，电容作为备用电源，整个实时时钟模块安装在印制电路板6上，并且与微控制器4相连接。

所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于塑料外壳对控制器电路进行封装和固定，印制电路板6通过螺丝和电路板固定螺孔11固定在塑料底壳7上，塑料中层板20通过中层板固定卡扣13固定在塑料底壳7上。

所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于微控制器4往控制信号总线上输出控制信号，同时该控制信号能驱动多达十六路TTL门电路；其中，自动和指引照明模式下输出的控制信号由原先设定值决定，而手动模式下输出的信号由手动调节旋钮9的触点位置决定。

所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于所述控制信号总线为脉冲宽度调制信号总线12和线性调节信号总线15中的一种。

所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于所述控制信号为脉冲宽度调制信号和线性调节信号中的一种

所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于感光元件1为普通硅光电池、带滤色片补偿的感光元件和三基色颜色传感器中的一种。

所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于扩展输入总线17外接热释红外传感器。

所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于塑料底壳的两个侧面各有一排散热缝30。

本实用新型的工作原理是：所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，有三种工作模式，自动照明模式、手动照明模式和指引照明模式。

在自动照明模式下，感光元件1对环境光照强度进行感知，将光信号转化成相应的电信号输入微控制器4，微控制器4周期性地根据输入的电信号产生对应的脉冲宽度调制信号或线性调节信号到外部LED驱动模块，从而调节LED灯的发光强度。当感光元件检测到环境照度逐渐升高时，微控制器发出的脉冲宽度调制信号的占空比或线性调节信号电压值相应减小，LED灯亮度减弱，直至环境照度高于一最大阈值时微控制器发出0％占空比的脉冲宽度调制信号或最小线性调节信号电压值(如0伏，此值可根据所连接LED驱动模块的要求来确定)；反之，当感光元件检测到环境照度逐渐降低时，微控制器发出的脉冲宽度调制信号的占空比或线性调节信号电压值相应增大，LED灯亮度增强，直至环境照度低于一最小阈值时微控制器发出100％占空比的脉冲宽度调制信号或最大线性调节信号电压值(如2.5伏，此值可根据所连接LED驱动模块的要求来确定)。

在手动照明模式下，微控制器4实时读取手动调节旋钮9的触点位置信息，并据此同步输出相应的脉冲宽度调制信号或线性调节信号给外部LED驱动模块，旋钮两个极限位置点分别对应0％和100％占空比的脉冲宽度调制信号或最小和最大线性调节电压值。

在指引照明时段的工作模式为指引照明模式，指引照明时段指的是在深夜等人员活动很少的时段，这些时段的照明可以适当降低要求，主要是为偶尔经过的人进行道路的指引。指引照明模式又称为低照度照明模式，在此模式下，微控制器将按上次存储的本指引照明时段内照明设定值(亮度百分比)输出相应的脉冲宽度调制信号或线性调节信号给外部LED驱动模块。每个控制器可以设置最多4个指引照明时段，每个指引照明时段包括一个起始时间点和一个终止时间点。与扩展输入总线17相连的控制总线接线排14上有跳线帽，如果不使用扩展输入总线17，将它与电源地相连，使用此功能时将它与外部热释红外传感器相连，当感知有人经过时，系统退出指引照明模式而进入自动照明模式。

以上所述自动照明模式、手动照明模式和指引照明模式三种模式的切换逻辑为：系统的时间为24小时制，微控制器4上电自检以后运行工作模式选择子程序。在该子程序中，先检测手动调节旋钮状态，如果检测到此旋钮处于按下状态则进入手动照明模式。否则(即此旋钮处于弹起状态)从实时时钟模块5获取当前时间并将它与读取的所有已设定指引照明时段进行比较；如果当前时间在某个指引时段范围内，则进入指引照明模式；否则进入自动照明模式。在自动照明模式和指引照明模式中，系统周期性地将当前时间与读取的所有已设定指引照明时段进行比较；如果当前时间进入或跳出某个指引时段，则进入指引照明模式或跳出指引照明模式；否则保持原模式。

系统运行过程中，不管当前属于哪种工作模式，一旦控制面板上的手动调节旋钮被按下或弹起，微控制器4都将收到一个实时外部中断，并运行以上工作模式选择子程序。

在上述根据光照强度自动调光的LED照明控制器中，所述微控制器4可将发出的LED照明调节信号从脉冲宽度调制信号总线12或线性调节信号总线15传输给多个(最多十六个)外部LED驱动模块，使得一个照明控制器可以同步控制多个LED灯。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型能充分利用自然采光，最大限度地节约能源，节能环保。

2、本实用新型根据光照强度对LED灯自动调光，无需人工调节，省时省力。

3、本实用新型使照明区域的照度更加均匀、稳定，提高了环境的舒适度。

4、本实用新型可以在有需要的情况下手动调节LED灯的亮度。

6、本实用新型可以在深夜等指引照明时段自动调暗LED灯，节约电能消耗，而在有人经过时又能立即退出指引照明模式而进入自动照明模式，保证了安全。

7、本实用新型可以根据用户的需求手动设定指引照明模式的时段和所需照度值。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型一种具有感光功能的LED照明控制器的塑料底壳板及系统电路结构图。

图2为本实用新型塑料外壳的中层塑料板结构图。

图3为本实用新型塑料外壳的塑料面板打开时的结构图。

图4为本实用新型塑料外壳如图3所示的A向结构示意图。

具体实施方式

实施例：参阅图1，一种根据光照强度自动调光的LED照明控制器，以微控制器4为处理器，系统的印制电路板6通过螺丝和电路板固定螺孔11固定在塑料底壳7上，塑料底壳7尺寸可调节，以使得它可以安装在常用的86型或120型以及其他型号的开关盒中。所述微控制器4根据感光元件1输入的信号进行处理后将发出的LED照明调节信号从脉冲宽度调制信号总线12或线性调节信号总线15传输给外部LED驱动模块，进而控制LED灯的发光强度。输入220伏交流电源，经电源开关16，由AC/DC电源转换模块2转化为低压直流电给系统供电(如5V)。感光元件1对环境光照强度进行感知，将光信号转化成相应的电信号输出到微控制器4，为了消除偶然因素的影响(例如手电、闪电等的瞬间强光)，微控制器4每隔一段时间进行环境照度感知的时间平均滤波，产生相应脉宽的脉冲宽度调制信号或线性调节信号。电源开关16和控制总线接线排14设置在印制电路板6靠近塑料底壳7的一面，它们通过电线经塑料底壳7上的通孔与外部相连。

实时时钟模块5由DS1302时钟芯片及相关电路组成，其中主电源连接AC/DC电源转换模块2，备用电源连接电容。在主电源供电时芯片可为备用电源充电，备用电源可在主电源断电一段时间内为芯片提供电源。

扩展输入总线17可以外接热释红外传感器，当感测到有人经过时，本照明控制器能自动退出指引照明模式而进入自动照明模式。

参阅图1，用户可以手动设定自动照明模式下的照度上下限值、指引照明模式下的亮度百分比和照明时间段。

(1)自动照明模式下的照度上下限值设定。打开塑料面板28，按下设定按键10最左边一个按钮，LCD液晶显示器3第一行显示“点亮阈值”，第二行显示根据感光元件1传感信号而计算出的当前照度值“xxxx LUX”并闪烁，其中“xxxx”是4位整数；此时可按下手动调节旋钮9并作逆时针或顺时针旋转以调节LED灯的亮度。当再次按下最左边一个设定按钮时，微控制器将记录当前照度值并存储为自动照明模式下的“最小照度阈值”，同时，LCD液晶显示器3第一行显示“熄灯阈值”并闪烁，类似地可以设置“最大照度阈值”。

(2)指引照明模式下的亮度百分比和照明时间段设定。在设置完自动模式下的照度上下限值后，再次按下左边第一个设定按钮，LCD液晶显示器3上第一行显示“指引1百分比”，第二行显示“yy％”并闪烁，其中“yy”是两位整数；按下从左数第二个和第三个设定按钮分别上下调节亮度百分比值，一直按住第二个或第三个按钮分别快速上下调节亮度百分比值，与此同时，LED驱动模块接收到与该值对应的脉冲宽度调制信号或线性调节信号，并使得LED灯按此百分比点亮；当所设定照度值的调节范围为1～100，步进量为1(100对应LED灯全亮时的状态)。设定亮度百分比值后再先后两次按下第一个按钮，LCD液晶显示器3上第一行显示“指引1起始时间”，第二行显示“HH MM”并先后两次分别闪烁“HH”和“MM”，“HH MM”为用空格隔开的两个两位整数，分别表示24小时制的小时数和分钟数，前一次按下第一个设定按钮是对小时数进行设定，后一次对分钟数进行设定，同前所述按住第二个或第三个按钮分别上下调节小时数和分钟数。类似地，可设定“指引1结束时间”。使用同样操作过程，用户可以按照需要设定最多四个指引照明时段。设定完指引照明模式后再次按下第一个按钮，LCD液晶显示器3上第一行显示“当前时间设定”，第二行显示“HH MM”并先后两次分别闪烁“HH”和“MM”，“HH MM”为用空格隔开的两个两位整数，分别表示24小时制的小时数和分钟数，操作过程与照明时间段设定相同，当最后一次按下第一个设定按钮时，微控制器将记录当前时间并存储到实时时钟。

手动照明模式下用户可以通过按下手动调节旋钮9并旋转来实现LED灯亮度的手动调节，旋钮两个极限位置点分别对应0％和100％占空比的脉冲宽度调制信号或最小和最大线性调节电压值，逆时针到底对应LED灯的最小亮度(关)，顺时针到底对应LED灯的最大亮度(全亮)，中间分成100等份。

微控制器所涉及的所有参数和程序均存储在在微控制器内部Flash模块中，它们均可以通过刷新Flash而实现更新。另外，特殊情况下，当需要在线对感光元件重新进行标定时，可以用针状物戳一下照度值标定按键8，LCD液晶显示器3上第一行显示“照度标定”并闪烁，第二行显示计算出的当前照度值“xxxx LUX”；同前所述，按第二个和第三个按钮分别往上和往下调节照度值，一直按住第二个或第三个按钮分别快速上下调节照度值；标定时用标准照度计显示的照度值来设定微控制器的照度值。在LED灯20％和80％亮时用照度计标定微控制器，据此微控制器可以做线性插值计算出当前照度值。

参阅图2，塑料中层板20通过中层板固定卡扣13固定在塑料底壳7上，它的作用是遮盖住印制电路板6，仅露出电路板上的显示和输入器件，它表面挖有以下孔洞：感光元件中层板孔洞18，LCD液晶显示器孔洞19，照度值标定按键孔洞21，手动调节旋钮孔洞22，设定按键孔洞23和电源开关孔洞24。

参阅图3，塑料面板28则起到盖板的作用，它表面挖有感光元件面板孔洞25，通过有机玻璃视窗26可以观察LCD液晶显示器3的数据，塑料面板28和塑料底壳7之间有顶盖转轴27，塑料面板28下面有面板卡口29。

参阅图4，塑料底壳7的两个侧端面各有一个散热缝30，为热空气提供流通通道，保证系统工作的稳定性。

本实施例中感光元件1为普通硅光电池、带滤色片补偿的感光元件和三基色颜色传感器中的一种。

当感光元件1为带滤色片补偿的感光元件和三基色颜色传感器时，微控制器4周期性地进行环境照度感知的时间平均滤波，产生相应的三路独立控制信号从脉冲宽度调制信号总线12或线性调节信号总线15传输给外部三基色LED灯的驱动模块，分别驱动LED灯内的红绿蓝三组灯珠发光。用户可以分别手动设定红绿蓝三组灯自动照明模式下的照度上下限值、指引照明模式下的亮度百分比和照明时间段，同时用户可以手动调节三组灯的亮度从而调节出用户需要的照明。当感光元件1为带滤色片补偿的感光元件时，此照明控制器可以对人眼视敏曲线进行补偿，适合用在对照明要求高的场合。当感光元件1为三基色颜色传感器时，此照明控制器可以对红绿蓝三基色光分量进行独立数字控制，适合用在医疗等对照明有特殊要求的场合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例。

Claims

1.一种具有感光功能的LED照明控制器，所述控制器由控制器电路和塑料外壳组成；其中，控制器电路主要由感光元件(1)、AC/DC电源转换模块(2)、微控制器(4)、印制电路板(6)和电源开关(16)组成；其特征在于，所述控制器电路还包括实时时钟模块(5)、显示与调节模块、总线控制模块，所述显示与调节模块包括LCD液晶显示器(3)、照度值标定按键(8)、手动调节旋钮(9)和参数设定按键(10)，所述总线控制模块包括脉冲宽度调制信号总线(12)、控制总线接线排(14)、线性调节信号总线(15)和扩展输入总线(17)，所述塑料外壳包括塑料底壳(7)、塑料中层板(20)和塑料面板(28)；显示与调节模块和总线控制模块安装在印制电路板(6)上，并且与微控制器(4)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于实时时钟模块(5)由AC/DC电源转换模块(2)作为主电源，电容作为备用电源，整个实时时钟模块安装在印制电路板(6)上，并且与微控制器(4)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于塑料外壳对控制器电路进行封装和固定，印制电路板(6)通过螺丝和电路板固定螺孔(11)固定在塑料底壳(7)上，塑料中层板(20)通过中层板固定卡扣(13)固定在塑料底壳(7)上。

4.根据权利要求1所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于微控制器(4)往控制信号总线上输出控制信号，同时该控制信号能驱动多达十六路TTL门电路；其中，自动和指引照明模式下输出的控制信号由原设定值决定，而手动模式下输出的信号由手动调节旋钮(9)的触点位置决定。

5.根据权利要求4所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于所述控制信号总线为脉冲宽度调制信号总线(12)和线性调节信号总线(15)中的一种。

6.根据权利要求4所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于所述控制信号为脉冲宽度调制信号和线性调节信号中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于感光元件(1)为普通硅光电池、带滤色片补偿的感光元件和三基色颜色传感器中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于扩展输入总线(17)外接热释红外传感器。

9.根据权利要求1所述的一种具有感光功能的LED照明控制器，其特征在于塑料底壳的两个侧面各有一排散热缝(30)。