CN203225938U - 低压直流集中供电led灯具的智能控制系统 - Google Patents

低压直流集中供电led灯具的智能控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,包括:上位机,用于发出控制命令;主控制器,用于接受并解码所述的控制命令,然后发出控制信号;多个灯控系统控制节点,接受所述的控制信号,并根据该控制信号调整LED灯具发光;直流供电电源模块,用于将交流高压电转换为直流低压电,并向所述的主控制器和灯控系统控制节点供电;其中,所述灯控系统控制节点包括:传感器节点控制器,包含用于采集外界环境信息的传感器单元,和用于向主控制器输出外界环境信息的通讯单元;子区控制器,用于接受主控制器发出的控制信号,并发出相应调节指令;灯节点控制器,根据所述的调节指令,调整LED灯具发光。

Description

低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及利用电子信息技术对半导体发光元件进行协调通信的控制系统,尤其涉及一种低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统。
背景技术
[0002] 众所周知LED光源具有发光效率高,使用寿命长等特点,而LED光源灯具已经成为了目前世界主流灯具公司研发重点,将逐步取代白炽灯,CFL荧光节能灯,成为主流照明。所以LED灯具的电源管理方式,以及灯具控制方式成为了 LED照明领域的研究重点。
[0003] 在LED灯具照明领域,传统的LED灯具,电源管理通常采用的方式为每一个LED灯具配备一个LED驱动电源,该驱动电源将电网电源转换为LED灯具所需的驱动电源,这样的结构造成了每个LED灯具在LED驱动上的成本过高,并且整个系统内部均为高压电网,安全性以及可靠性不高,一个驱动器出问题可能影响整个系统的安全运行。但是在某些安全性能要求高的环境,该方式就有其弱点,因为整个供电网络均为强电网络,其安全等级较低。而就LED灯具控制方式而言,目前市场上的LED灯具,极大多数为不可调光,更不可能智能调光,而有智能调光的LED灯具又必须有专门的控制系统,这样的调光控制多是私有的,不兼容其它厂商的LED灯具,且成本过高,控制单一,其控制不能因环境变化而做出相应的调難
iF.0
实用新型内容
[0004] 为了解决LED照明领域的电源安全问题以及控制系统的问题,本实用新型提供了一种低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,该智能控制系统采用多种先进传感器技术,使LED灯具系统因环境变化而智能自动调节,已达到最优化,最舒适,最节能的效果。
[0005] 一种低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,包括:
[0006] 上位机,用于发出控制命令,
[0007] 主控制器,用于接受并解码所述的控制命令,然后发出控制信号;
[0008]多个灯控系统控制节点,接受所述的控制信号,并根据该控制信号调整LED灯具发光;
[0009] 直流供电电源模块,用于将交流高压电转换为直流低压电,并向所述的主控制器和灯控系统控制节点供电;
[0010] 其中,所述灯控系统控制节点包括:
[0011] 传感器节点控制器,包含用于采集外界环境信息的传感器单元,和用于向主控制器输出外界环境信息的通讯单元;
[0012] 子区控制器,用于接受主控制器发出的控制信号,并发出相应调节指令;
[0013] 灯节点控制器,根据所述的调节指令,调整LED灯具发光。
[0014] 本实用新型包括一个中央集中供电的直流供电电源模块,一个主控制器,多个子区控制器,多个灯具节点控制器,多个传感器节点控制器,以及居于上位机和智能设备的用户界面控制程序。
[0015] 直流供电电源模块,用于将交流高压电压转换为直流低压安全电压给整个控制系统供电,该电压可以是64VDC、48VDC、36VDC或24VDC等直流低压。
[0016]多个灯控系统控制节点并联接入所述的直流供电电源模块,直流供电电源模块输出直流低压电并向主控制器和多个灯控系统控制节点供电。上述的供电方式,确保强电部分仅存在于直流供电电源模块的前端,而整个控制系统内的所有设备供电方式均为安全直流低压,使得整个系统安全性以及可靠性更高,相应的系统成本,以及维护成本更低。
[0017] 主控制器包括带有液晶触摸屏、集成WIFI和控制模块信号转换的嵌入式智能控制设备,该主控制器负责接收远程上位机或者智能机应用程序控制命令,然后解码该命令为控制信号,并通过网络传送至灯控系统控制节点,实现对LED灯具发光的控制。
[0018] 主控制器负责控制以及管理该系统内的所有设备,可以对该控制系统内的设备独立控制,分组控制,以及整体控制,收集控制系统内的所有传感器节点,根据内建的控制逻辑实现整个系统的智能联动控制。
[0019] 主控制器发出的控制信号可以为无线控制信号,也可以为有线控制线号,无线控制信号包括 WIFI,Zigbee, Z-WAVE, RF 等,有线控制信号包括 RS485,RS232,DMX, DALI,Modbus,0-10V,以及直流电力线载波等。主控制器还带有用户界面控制程序,用于向用户提供图形化的控制终端界面,提供用户远程控制操作界面。
[0020] 所述的上位机、主控制器和多个灯控系统控制节点之间采用有线或无线通讯。本技术方案中,采用无线或有线通讯,应根据系统的应用环境、安装方式和项目成本而定,一般而言无线控制系统安装方式最简单,但是控制系统成本最高,有线控制系统安装调试相对复杂,但是系统成本最低,在不同的应用场合,不同的用户群可以选择不同的系统控制方式。
[0021] 所述的LED灯具为恒流型灯具或恒压型灯具,所述的灯节点控制器包括电源模块和控制单元模块,所述的电源模块为恒流电源模块或恒压电源模块。
[0022] 该所述电源模块根据所带LED灯具负载不同可以是不同功率的电源模块。LED灯具还可以采用大功率高效高亮度低光衰高抗静电的发光二极管,上述的电源模块为集成DC/DC的电源模块,当LED灯具为恒流型灯具时,选用恒流电源模块,当LED灯具为恒压型灯具时,与恒压型灯具连接的为恒压电源模块。控制单元模块接受相应以及解码网络命令,通过DC/DC电源模块调节LED灯具发光。
[0023] 所述的传感器单元为环境光传感器、温度传感器、红外人体传感器、微波传感器或声波传感器。传感器单元负责收集环境信息,并将该信息反馈至主控制器和子区控制器。
[0024] 所述的上位机为计算机或移动通讯设备,使本技术方案中的系统可以通过PC电脑、PDA、手机或平板电脑控制。
[0025] 本技术方案是供电系统和控制系统的结合,在电源集中供电的灯光供电系统中强化了灯具的控制以及管理,并整合了先进的传感器技术,使得整个系统更具有智能化管理,整个灯控系统更加的节能、安全、舒适、经济。本实用新型不仅能支持智能设备的本地直接控制,还支持智能设备的远程控制,真正实现了控制的多样性,使得技术方案更加的人性化和使用方便。附图说明
[0026] 图1为本实用新型恒流型灯具设备的供电系统结构框图。
[0027] 图2为本实用新型恒压型灯具设备的供电系统结构框图。
[0028] 图3为本实用新型混合恒流/恒压型灯具设备的供电系统结构框图。
[0029] 图4为本实用新型无线控制系统的控制架构框图。
[0030] 图5为本实用新型无线控制系统的控制架构网络示意图。
[0031]图6为本实用新型有线控制系统的控制架构框图。
[0032]图7为本实用新型的灯控系统控制节点的控制示意图。
[0033]图8为低压直流集中供电LED灯具智能控制系统直接控制框图。
[0034] 图9为低压直流集中供电LED灯具智能控制系统远程控制框图。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图对本实用新型低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统作进一步详细描述,实施例将对供电系统和控制系统分开描述,以便于理解。
[0036] 如图1所示,该图为型恒流型灯具设备的供电系统结构框图,其中包括直流供电电源模块100,该直流供电电源模块100被连接到高压交流电压网,负责将交流高压电源转换成恒定的直流低压电源,直流低压可以是低于64VDC的电压,也可以是48VDC、36VDC、24VDC等安全电压,直流供电电源模块100输出的电压向整个系统供电。
[0037] 上述的供电系统还包`括至少一个灯控节点模块AllOl…An,以及与每个灯控节点模块连接的恒流灯具设备B1104...Βη。灯控节点模块101包括一个DC/DC转换的恒流电源模块102和控制单元模块103,恒流电源模块102负责将恒压电源转换为恒流灯具设备Β1104所需的恒流去驱动灯具。该恒流方案可以是任意一家IC厂商恒流方案,本实例中所用恒流方案为TI的LM3404HV恒流方案。
[0038] 控制单元模块103负责接收控制信号命令,通过产生脉宽调制(PWM)方式控制恒流电源模块102,从而实现对后端设备BI进行调光控制。恒流灯具设备BI,Β2….Βη,其驱动电流If将根据灯具的类型而定,可以是350mA、700mA等电流。
[0039] 如图2所示,该图为恒压型灯具设备的供电系统结构框图,该供电系统包含一个直流供电电源模块100,至少一个的灯控节点模块C1201,C2…Cn,以及至少一个的恒压型灯具设备D1204,D2…Dn。
[0040] 灯控节点模块201包含一个控制单元模块103,一个电源转换模块202。其中,控制单元模块103与图1中的相同功能,电源转换模块202依据所带负载类型,可以是升压型电压开关模块,用于灯具设备工作电压高于系统所供直流电压;也可以是降压型电压开关模块,用于灯具设备工作电压低于系统所供直流电压;如系统电压刚好是设备所需工作电压,则电源转换模块可以是CMOS开关管。本系统中的恒压型灯具设备D1,D2-Dn,其工作电压Vf在灯具工作期间保持恒定不变。
[0041] 如图3所示,该图为恒流/恒压型灯具设备的供电系统结构框图,该电系统包括多个灯控系统控制节点,每个灯控系统控制节点包括灯控节点模块A1101、恒流灯具设备BI 104、灯控节点模块C1201和恒压型灯具设备D1204。该供电系统中恒压型设备及其电源转换模块和恒流型设备及其电源转换模块不会相互产生干扰及影响。[0042] 如图4所示,为本技术方案无线控制系统的控制架构框图。该控制系统包含主控制器301,以及与主控制器301连接的灯控系统控制节点306和灯控系统控制节点307,每个灯控系统控制节点包括子区控制器302,至少一个的灯节点控制器304,至少一个的传感器节点控制器305。
[0043] 主控制器301接受系统控制信号300,然后解码该控制信号,并通过无线信号303向整个控制系统发布控制命令。该控制命令可以是有线控制信号,包括RS485、RS232、DMX、DAL1、Modbus、0-10V ;也可以为无线控制信号,包括WIF1、Zigbee、Z-WAVE, RF等,通过控制命令对整个控制系统进行控制及监控。
[0044] 子区控制器302负责控制该灯控系统控制节点内所有的灯节点控制器304,并收集该模块内传感器节点控制器305的反馈信息。灯节点控制器304可以是恒流/恒压型的节点控制器,传感器节点控制器305包含传感器单元和无线收发单元。传感器可以是温度传感器、环境光传感器、湿度传感器、声音传感器、以及红外人体传感器等。传感器节点控制器305负责收集环境信息,反馈给主控制器301和子区控制器302。主控制器301和子区控制器302将依据传感器反馈信息,并根据控制系统内部控制协议对系统进行实时调整控制,实现对LED灯具发光的调整。
[0045] 如图5所示,该图为无线控制系统的控制架构网络示意图,该控制系统中的无线信号在整个控制系统内传输,节点之间也能进行无线信号传输,从而保证无线网络的覆盖范围可依据灯具的排布而进行扩展。
[0046] 如图6所示,为有线控制系统的控制架构框图,该有线控制系统包含主控制器501、子区主控制器504、灯节点控制器505、传感器节点控制器506、以及有线控制网络502。
[0047] 主控制器501、子区控制器504、灯节点控制器505和传感器节点控制器506除了控制信号接口和相应无线控制器接口不一样之外,其功能和相应无线控制器一致,且有线控制系统和无线控制系统功能一样,也能实现分区分组控制,其分为多个灯控系统控制节点 503。
[0048] 如图7所示,该图为单个灯控系统控制节点的无线控制示意图,包括主控制器600、灯节点控制器605、环境光传感器601、环境光传感器602,红外人体传感器604和温度传感器603。环境光传感器601和环境光传感器602可以都包含在该系统中,也可以只选用
其中一个。
[0049] 环境光传感器601用于米集室外光环境信息,通过无线信号传输给主控制器600,当室外环境变亮时,主控制器600将发布命令给灯节点控制器605,灯节点控制器605将调暗灯具。反之如果当室外环境变暗时,主控制器600将发出命令给灯节点控制器605,灯节点控制器605将调亮灯具。
[0050] 环境光传感器602用于采集室内亮度信息,并将该信息反馈给主控制器600,如果该亮度低于用户设定亮度值,那么主控制器600将发布命令给灯节点控制器605,将调亮灯具。如果该亮度高于用户设定亮度值,那么主控制器600将发布命令给灯节点控制器605,将调暗灯具。
[0051] 温度传感器603采集室内温度信息,并将该信息反馈给主控制器600,如果温度过高,那么主控制器600将发布命令给灯节点控制器605,将调高灯具色温,使灯光有个更高的色温。如果该温度过低,那么主控制器600将发布命令给灯节点控制器605,调低灯具色温,使灯具输出光有较低的色温。通过对灯具色温的控制,是用户对光环境有更舒适的视觉感官。
[0052] 红外人体传感器604侦测室内是否有人,并将该信息反馈给主控制器600,如果人进入该区域,那么红外人体传感器604将发送触发信息给主控制器600,如果当前区域灯具处于关闭状态,那么主控制器600将发布命令给灯节点控制器605,灯节点控制器605将打开所有灯具去照亮该区域。如果红外人体传感器604检测到该区域无人超过一定时间并发生信息给主控制器600,那么主控制器600将发布命令给灯节点控制器605,灯节点控制器605将关闭所有灯具,达到节能的目的。
[0053] 如图8所示,该图为低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统直接控制框图。该系统可以通过PC电脑701,以及智能设备如PDA,手机,平板电脑702等进行控制,通过路由器,通过无线控制信号704、有线控制信号703、有线控制信号706和灯控控制系统E1705,E2…En进行通信,从而实现整个灯控控制系统的控制。
[0054] 如图9所示,为低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统远程控制框图。控制系统包含直接控制系统803以及远程控制系统802。直接控制系统如图8所示。远程控制系统802具有控制终端PC,智能设备等通过Internet网络807,经路由器的无线控制信号804或有线控制信号806,实现对灯控制系统805的控制。
[0055] 本技术方案属于利用电子信息技术对半导体发光元件进行协调通信的控制系统,强化对半导体发光元件的控制以及管理,并整合了先进的传感器技术,使得整个系统更具有智能化管理,整个灯控系统更加的节能、安全、舒适、经济。
[0056] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。·

Claims (8)

1.一种低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,其特征在于,包括: 上位机,用于发出控制命令; 主控制器,用于接受并解码所述的控制命令,然后发出控制信号; 多个灯控系统控制节点,接受所述的控制信号,并根据该控制信号调整LED灯具发光; 直流供电电源模块,用于将交流高压电转换为直流低压电,并向所述的主控制器和灯控系统控制节点供电; 其中,所述灯控系统控制节点包括: 传感器节点控制器,包含用于采集外界环境信息的传感器单元,和用于向主控制器输出外界环境信息的通讯单元; 子区控制器,用于接受主控制器发出的控制信号,并发出相应调节指令; 灯节点控制器,根据所述的调节指令,调整LED灯具发光。
2.如权利要求1所述的低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,其特征在于,所述的LED灯具为恒流型灯具或恒压型灯具。
3.如权利要求2所述的低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,其特征在于,所述的灯节点控制器包括电源模块和控制单元模块,该电源模块并联接入所述的直流供电电源模块。
4.如权利要求3所述的低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,其特征在于,所述的电源模块为恒流电源模块或恒压电源模块。
5.如权利要求4所述的低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,其特征在于,所述的上位机为计算机或移动通讯设备。
6.如权利要求5所述的低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,其特征在于,所述的传感器单兀为环境光传感器、温度传感器、红外人体传感器、微波传感器或声波传感器。
7.如权利要求6所述的低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,其特征在于,所述的上位机、主控制器和多个灯控系统控制节点之间采用有线或无线通讯。
8.如权利要求1所述的低压直流集中供电LED灯具的智能控制系统,其特征在于,所述的直流低压电为64VDC、48VDC、36VDC或24VDC的低压电。
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