CN207053835U - 集中式恒流led智能照度控制照明系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开的集中式恒流LED智能照度控制照明系统含照度传感器采集单元、热释红外线感应、LED光源控制、中央控制处理器、人机界面交换、LED光源6单元组成。所述照度采集单元含用于采集照度值的照度传感器、传输线路和数字信号处理器，所述热释红外线感应单元含热释红外线感应探头、信号传输、信号处理、继电器组成的执行机构，所述LED恒流控制单元含脉宽调制开关电源、PFC功率因数校正、直流恒流电源输出部分。人机交换单元由控制面板、液晶显示器、工作参数设定、密码设定与锁定等电路组成。LED光源部分由LED散热器及贴片LED矩阵单元组成。从而实现一套针对不同要求照明环境的智能照明控制系统。

Description

集中式恒流LED智能照度控制照明系统

技术领域

本实用新型涉及照明控制领域，具体涉及一种集中式恒流LED智能照度控制照明系统。

背景技术

光照是人们生产生活无法离开的环境条件，如学习环境，现在国家关于中小学教师采光标准GB7793-87中设定，教室课桌上的采光系数最低值不应该低于1.5%。但在实际中，教室采光普遍较差，特别是教室北面、和教室一些；离窗较远的地方采光不足，现在教室场所为了节能，也大部分采用可LED作为光源，LED被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。随着教育的不断发展，教育规模和教室建筑都在不断扩大，照明系统的耗电量占了校园能耗的很大比例；再如商场环境，对光照和能源要求也特别高，所以需要对这种用电量大，对光照要求高的场需要对灯光进行控制。

现在常常采用的控制方式有两种，第一是采集照度，对照度进行控制，红外方式来控制；这两种方式结合起来控制，如中国专利 CN201450623U 公开了一种教室智能照明节电控制器，该装置通过人体传感器、光传感器、控制器、继电器及驱动电路来实现当教室光照度低于国家标准且灯下有人时，自动开灯，当光照度达到国家标准时，自动关灯，实现智能控制教室电灯以达到节能的效果；专利CN201230398U 公开了一种教室照明节能智能控制系统，该系统由光电辨向探测电路、磁控探测电路、微控制器、显示器电路及照明电灯构成，实现了区域有人开灯，无人不开灯，实现了灯跟人走的人性化管理，达到了智能节能的效果；

以上技术方案对于调节，一般采用控制器中设计软件来进行参数的调节，在硬件上未过多的细节涉及，常常导致控制存在延迟或是程序出现偏差，使得控制无法达到最佳。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种集中式恒流LED智能照度控制照明系统，以实现从硬件上对照明系统进行优化。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：集中式恒流LED智能照度控制照明系统，包括照度采集单元、人员分布采集单元、LED控制单元和直流恒功处理电路；所述照度采集单元包括限流电路、用于采集照度值的照度传感器和用于调节照度等级的等级调节电路，所述人员分布采集单元包括用于采集人员密度的红外信号采集电路，所述LED控制单元包括照度信号调节电路，照度输出运算电路和LED开关控制电路；

所述限流电路包括+12V电压源和微分运算电路，所述+12V电压源连接在微分运算电路输入端整个限流电路用于稳定电源输入的电源信号；

所述照度传感器包括第一光敏三极管，与第一光敏三极管并联的两个平波电感；

所述等级调节电路包括电位器，电位器连接在微分运算电路的输出端和光敏三极管的输入端；用于调节LED电压需求等级；

所述红外信号采集电路包括传感器探头和8脚低功耗的红外传感器，以及用于开启红外传感器的第二光敏三极管；传感器探头连接在红外传感器的输入端，第二光敏三极管连接在红外传感器的电源端；

所述照度输出运算电路包括同向比例运算器，所述第一光敏三极管输出信号端与同向比例运算器的正向端连接，所述红外传感器的输出信号端与同向比例运算器的负相端连接；

所述LED开关控制电路包括信号放大电路和继电器；所述信号放大电路连接在继电器控制电路和同向比例运算器之间，所述信号放大电路由至少两个三极管复合连接构成，所述继电器用于控制LED开闭；

所述第一光敏三极管的输出端还连接有第二微分运算电路，所述第二微分运算电路的输出端连接所述直流恒功处理电路，所述第二微分运算电路的同相端与同向比例运算器的同相端连通；

所述直流恒功处理电路包括一个受控稳压二极管、一个三极管和受控调节电阻；所述受控调节电阻连接在受控稳压二极管的受控端，所述三极管连接在受控稳压二极管的输出端，受控稳压二极管的输入端接地连接。

本方案的有益效果有：1、本方案采用照度传感器来采集实际位置的光照强度，从而对LED灯进行控制，这样当外界太阳光照度足够的情况下，LED灯能自动关闭，能够有效利用自然光的光照，2、在电路中包括等级调节电路，通过登记调节电路，能够将本系统用于多种场合，通过等级调节电路，能够将采集信号进行等比例放大和缩小，这样就可以在不改变程序的情况下，对电压值需求不一样的场合的通用控制；3、本方案包括照度输出运算电路、第二微分运算电路和直流恒功处理电路，当电路系统采集到信号后，能够直接通过本电路系统先行对信号进行处理，这样进入控制器内的信号能够更加准确，从而实现在硬件上对照度参数上的调节；4、本电路中的直流恒功处理电路采用受控稳压二极管来实现，是因为直流信号已经通过第一微分运算电路进行了滤波处理，只需要对剩余杂波进行处理，采用稳压稳压二极管就可以实现，这样使得电路得以简化。

本系统工作方式是：本系统首先通过第一光敏三极管采集到实际工作位置的照度，一般实际位置照度的确定，需要在安装本系统时候，采用实际位置对标调整，使得第一光敏三极管采集到的照度信号能够如实反映实际工作位置的照度，同时红外传感器用于采集活动物体的热辐射情况，从而反映是否有人在照明区域内活动，照度信号通过第一微分运算电路和第二微分运算电路进行信号的滤波处理，信号再进行直流恒功处理电路的精确处理后，反馈到同比运算器的同相端；红外传感器采集的信号通过本身传感器的初步处理进入同比运算器的负相端，将照度信号进行同比放大后，进入信号放大电路，放大电路放大信号后直接控制LED灯的开关器件（继电器）。

以下是对基础技术方案的优化：

优化方案一：为了对照明环境进行模糊控制，所述第二微分运算电路的同相端连接有用于模糊控制的控制器；这样当照明环境变化，采集的信号存在较大波动，将采集的环境照度数字信号传送到控制器中，通过控制器设计的PID程序，可以对LED灯进行平滑的控制。

优化方案二，为了便于对照明环境模式的选择，所述控制器通信连接有触摸屏；这样给予了整个系统在触摸屏上设置人机交互界面，在触摸屏上直接设置开关控制块、密码开锁控制块、照度设置块、照度显示模块等其他重要参数，使得本系统更加人性化。

优化方案三：所述传感器探头的接收波长为5~14µm，透过率为85%，输出电压峰值大于3300mV；灵敏度大于3100V/W。这个属于照明传感器中的高精度的热释红外线传感器，使得采集的信号更加精确。

优选方案四，为了便于监测灯下小范围内位置上的人，每个LED位置安装有超声传感器。

优化方案五，为了防止温度对照度值产生干扰，所述控制器的输入端连接有温度传感器，温度传感器用于检测电子器件所处的环境温度。

优化方案六，所述LED开关控制电路还包括强制按钮，在紧急情况下，按下强制按钮令所有照明灯全亮或者全灭。

附图说明

图1为集中式恒流LED智能照度控制照明系统的电路图；

图2为图1中涉及到控制器控制部分的电路框图；

图3为图1中涉及到的直流恒功电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型技术方案作进一步说明：

实施例1：

本集中式恒流LED智能照度控制照明系统用于教室的实施方案，在应用时候，本电路系统将制作成一个控制终端，将本智能系统的元器件集成到PCB上，然后用防潮的外壳进行包装，安装时候，将照度传感器，本方案使用的是高精度的第一光敏三极管DCS；将照度传感器布置在屋顶各处，控制终端安装在通风防潮的地方，将操作的触摸屏设置在便于操作的黑板旁，或是教室其他便于操作的地方，使用之前，需要对控制器内部的阀值进行校对，一般校对时候，采取在课桌、黑板、讲桌和教室的四个角落布置测试光源，将光源调整到符合教光照条件的400lx，然后校对控制器中的阀值，校对完成后，就可以正常使用本供电照明智能系统了。

本集中式恒流LED智能照度控制照明系统，包括照度采集单元3、人员分布采集单元、LED控制单元和直流恒功处理电路4；照度采集单元3包括限流电路1、用于采集照度值的照度传感器和用于调节照度等级的等级调节电路2，人员分布采集单元包括用于采集人员密度的红外信号采集电路8，LED控制单元包括照度信号调节电路2，照度输出运算电路7和LED开关控制电路5；限流电路1包括+12V电压源和微分运算电路IC1-1，+12V电压源连接在微分运算电路IC1-1输入端，整个限流电路1用于稳定电源输入的电源信号；照度传感器包括第一光敏三极管CDS，与第一光敏三极管CDS并联的两个平波电感C11/C15；等级调节电路2包括电位器VR1，电位器VR1连接在微分运算电路IC1-1的输出端和光敏三极管CDS的输入端；用于调节LED电压需求等级；红外信号采集电路8包括传感器探头和8脚低功耗的红外传感器IC3，以及用于开启红外传感器的第二光敏三极管PD2；传感器探头连接在红外传感器IC3的输入端，第二光敏三极管PD2连接在红外传感器IC1的电源端；照度输出运算电路7包括同向比例运算器IC1-3，第一光敏三极管CDS输出信号端与同向比例运算器IC1-3的正向端连接，红外传感器IC3的输出信号端与同向比例运算器IC1-3的负相端连接；LED开关控制电路5包括信号放大电路6和继电器K1；信号放大电路6连接在继电器控制电路5和同向比例运算器IC1-3之间，信号放大电路6由两个三极管Q1/Q2复合连接构成，继电器K1用于控制LED开闭；第一光敏三极管CDS的输出端还连接有第二微分运算电路IC1-1，第二微分运算电路IC1-1的输出端连接直流恒功处理电路4，第二微分运算电路IC1-1的同相端与同向比例运算器IC1-3的同相端连通；直流恒功处理电路4包括一个受控稳压二极管D31、一个三极管和受控调节电阻PR34；受控调节电阻PR34连接在受控稳压二极管D31的受控端，三极管Q3连接在受控稳压二极管D31的输出端，受控稳压二极管D31的输入端接地连接。

第二微分运算电路IC1-1的同相端连接有用于模糊控制的控制器；这样当照明环境变化，采集的信号存在较大波动，通过控制器设计的PID程序，就可以对LED灯进行平滑的控制。

控制器通信连接有触摸屏；这样给予了整个系统在触摸屏上设置人机交互界面，使得本系统更加人性化。传感器探头的接收波长为5~14µm，透过率为85%，输出电压峰值大于3300mV；灵敏度大于3100V/W。这个属于照明传感器中的高精度传感器，使得采集的信号更加精确。

每个LED位置安装有超声传感器。控制器的输入端连接有温度传感器，温度传感器安装在PCB板上，用于测试控制终端的电子器件所处的环境温度。

LED开关控制电路5还包括强制按钮，在紧急情况下，按下强制按钮令所有照明灯全亮或者全灭。

实施例2

本集中式恒流LED智能照度控制照明系统用于室内外广场的实施方案，采用的控制端可以完全移植实施例1中的控制终端，只是在照度传感器布置上有所变化，一般布置在广场附近无遮挡的建筑上，在使用时候，通过电路中的等级调节电路2进行等级调节，使得电路适应在室内及广场环境使用，并且在光源的供电部分加入适应广场环境的参数即可。

本系统中含有对不同建筑场所LED光源的控制系统，只需要人机交换控制面板、液晶显示器、按照不同国家照度要求输入相关要求照度值，密码锁定后并匹配不同环境要求的LED光源，该系统就再无需人员控制，就会按照相关设定参数智能自动工作，降低劳动力的同时使该产品可用于任何需要照明的不同场所。充分利用自然阳光大大降低照明运行成本。增加本产品的通用性、节能性、高效性。

Claims (7)

1.集中式恒流LED智能照度控制照明系统，包括照度采集单元、人员分布采集单元、LED控制单元和直流恒功处理电路；所述照度采集单元包括限流电路、用于采集照度值的照度传感器和用于调节照度等级的等级调节电路，所述人员分布采集单元包括用于采集人员密度的红外信号采集电路，所述LED控制单元包括照度信号调节电路，照度输出运算电路和LED开关控制电路；

所述限流电路包括+12V电压源和微分运算电路，所述+12V电压源连接在微分运算电路输入端整个限流电路用于稳定电源输入的电源信号；

所述照度传感器包括第一光敏三极管，与第一光敏三极管并联的两个平波电感；

所述等级调节电路包括电位器，电位器连接在微分运算电路的输出端和光敏三极管的输入端；用于调节LED电压需求等级；

所述红外信号采集电路包括传感器探头和8脚低功耗的红外传感器，以及用于开启红外传感器的第二光敏三极管；传感器探头连接在红外传感器的输入端，第二光敏三极管连接在红外传感器的电源端；

所述照度输出运算电路包括同向比例运算器，所述第一光敏三极管输出信号端与同向比例运算器的正向端连接，所述红外传感器的输出信号端与同向比例运算器的负相端连接；

所述LED开关控制电路包括信号放大电路和继电器；所述信号放大电路连接在继电器控制电路和同向比例运算器之间，所述信号放大电路由至少两个三极管复合连接构成，所述继电器用于控制LED开闭；

所述第一光敏三极管的输出端还连接有第二微分运算电路，所述第二微分运算电路的输出端连接所述直流恒功处理电路，所述第二微分运算电路的同相端与同向比例运算器的同相端连通；

所述直流恒功处理电路包括一个受控稳压二极管、一个三极管和受控调节电阻；所述受控调节电阻连接在受控稳压二极管的受控端，所述三极管连接在受控稳压二极管的输出端，受控稳压二极管的输入端接地连接。

2.如权利要求1所述的集中式恒流LED智能照度控制照明系统，其特征在于：所述第二微分运算电路的同相端连接有用于模糊控制的控制器。

3.如权利要求2所述的集中式恒流LED智能照度控制照明系统，其特征在于：所述控制器通信连接有触摸屏。

4.如权利要求1或3所述的集中式恒流LED智能照度控制照明系统，其特征在于：所述传感器探头的接收波长为5~14µm，透过率为85%，输出电压峰值大于3300mV；灵敏度大于3100V/W。

5.如权利要求4所述的集中式恒流LED智能照度控制照明系统，其特征在于：每个LED旁安装有超声传感器。

6.如权利要求1所述的集中式恒流LED智能照度控制照明系统，其特征在于：所述控制器的输入端连接有温度传感器，温度传感器用于检测电子器件所处的环境温度。

7.如权利要求6所述的集中式恒流LED智能照度控制照明系统，其特征在于：所述LED开关控制电路还包括强制按钮。