CN207399554U - 一种具有温控和定位功能的照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有温控和定位功能的照明装置，该照明装置采用含具有A/D转换、PWM输出功能的STCl2C5410AD系列单片机为控制中心及大功率LED照明的设计方案，具有很好的灵活性和扩展性。利用被动式热释电红外传感器、光敏传感器和温度传感器分别测得周围是否有人、周围环境的光强和LED灯的温度，并根据这些信息实现动态调整LED亮度，能很好地节约能源，保护LED灯。该系统结构简单，实用性强。可适用于公寓。办公楼的楼道灯，卫生间的照明灯等，可以达到很好的照明，节能，环保的效果。

Description

一种具有温控和定位功能的照明装置

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种具有温控和定位功能的照明装置。

背景技术

当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED由于具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，其应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。

LED，又称发光二极管，是一种将电能转化为光能的器件。它具有节能(同白炽灯相比节省80％，同荧光灯相比节省60％)、发光效能高(同白炽灯相比高20倍，同荧光灯相比高5倍)、寿命长(是白炽灯的50倍，荧光灯的6倍，理论上可以点亮10万～12万小时)、污染小(LED替代荧光灯后每年将减少8000万吨CO2，65万吨SO2，32万吨NO2，减少Hg的危险，无红外线和紫外线的发射)和智能灯(小尺寸光源，色彩再现良好、瞬时点亮，可进行传统光源无法进行的等级控制，分光光谱、色温、零食调制、偏振)等特点。

LED是电流控制元件，通过流过的电流，将电能转变为光能，因其不存在摩擦损耗和机械损耗，所以比一般的光源节能，但是LED光源并不能像一般的普通光源一样可以直接使用电网电压，它必须配置一个电压转换装置，提供满足其额定的电压、电流，才能正常工作，即LED专用电源。由于各种不同的LED电源其性能和转换效率不同，所以选择合适、高效的LED专用电源，才能真正体现LED光源高效特性。这已成为了急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提出了一种具有温控和定位功能的照明装置，该系统适用于公寓、办公楼的楼道照明及卫生间的照明等场合的智能LED照明控制系统，该系统可以根据工作环境亮度和是否有人员等来自动控制照明的开关和亮度。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种具有温控和定位功能的照明装置，该照明装置包括亮度检测模块、人体检测模块、LED灯温度检测模块、控制器、LED驱动模块、LED阵列、GPS接收模块以及3G通信模块，其特征在于：

所述控制器采用STCl2C5410AD系列单片机，该控制器与亮度检测模块、人体检测模块、LED灯温度检测模块以及LED驱动模块相连，接收来自亮度检测模块的亮度数据，接收来自人体检测模块的探测人体的特征数据，接收来自LED灯温度检测模块的LED灯温度数据，进行处理后向所述LED驱动模块发送控制指令；

所述GPS接收模块选用使用SiRF单芯片开发完成GP3SF1513F1-S模组，所述GPS接收模块与所述控制器通过串行口相连，将获取到的GPS定位信息通过串行口发送给所述控制器；

所述3G通信模块选用ZTEMU301模块，该3G通信模块支持TD-SCDMA/HSDPA和GPRS/EDGE网络自动切换，所述3G通信模块与所述控制器通过串行口相连，所述控制器通过串口来调用所述3G通信模块的AT命令以完成信息收发；

所述LED驱动模块采用降压型恒流驱动芯片AX2015，该驱动芯片AX2015的输入电压范围从8伏到30伏，输出电流可调，该驱动芯片内置功率开关，采用高端电流采样设置LED平均电流，并通过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调光，当DIM的电压低于0.3伏时，功率开关关断，AX2015进入极低工作电流的待机状态。

优选地，所述人体检测模块采用的是P2288被动式热释电红外传感器。

优选地，所述数字化温度传感器DSl8820。

优选地，所述亮度检测模块的核心器件是光敏器件。

本实用新型的技术方案所能获得的有益效果包括：本系统采用含具有A/D转换、PWM输出功能的STCl2C5410AD系列单片机为控制中心及大功率LED照明的设计方案，具有很好的灵活性和扩展性。利用被动式热释电红外传感器、光敏传感器和温度传感器分别测得周围是否有人、周围环境的光强和LED灯的温度，并根据这些信息实现动态调整LED亮度，能很好地节约能源，保护LED灯。该系统结构简单，实用性强。可适用于公寓。办公楼的楼道灯，卫生间的照明灯等，可以达到很好的照明，节能，环保的效果。

附图说明

图1为该照明装置的组成原理图；

图2为亮度检测模块的电路示意图；

图3为控制器的电路示意图；

图4为LED驱动模块的电路示意图。

具体实施方式

为了更好的说明本实用新型，现结合具体实施例以及说明书附图对技术方案作进一步的说明。虽然实施例中记载了这些具体的实施方式，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

该具有温控和定位功能的照明装置的组成原理图如图1所示。为充分利用LED光源的高效、节能及智能化等特点，系统选用具有PWM和A/D转换的功能的8051系列单片机作为主控芯片。系统硬件主要包括以单片机为控制中心的LED驱动模块及调光、亮度检测、人体感应、温度检测等功能模块，为此本系统设置了三套传感系统。传感器将检测数据传送给控制核心单片机，单片机根据处理结果输出PWM信号去控制照明设备的开启、关闭和亮度。该照明装置包括亮度检测模块、人体检测模块、LED灯温度检测模块、控制器、LED驱动模块、LED阵列、GPS接收模块以及3G通信模块，所述控制器与亮度检测模块、人体检测模块、LED灯温度检测模块以及LED驱动模块相连，接收来自亮度检测模块的亮度数据，接收来自人体检测模块的探测人体的特征数据，接收来自LED灯温度检测模块的LED灯温度数据，进行处理后向所述LED驱动模块发送控制指令。所述GPS接收模块选用使用SiRF单芯片开发完成GP3SF1513F1-S模组，所述GPS接收模块与所述控制器通过串行口相连，将获取到的GPS定位信息通过串行口发送给所述控制器。所述3G通信模块选用ZTEMU301模块，该3G通信模块支持TD-SCDMA/HSDPA和GPRS/EDGE网络自动切换，所述3G通信模块与所述控制器通过串行口相连，所述控制器通过串口来调用所述3G通信模块的AT命令以完成信息收发。

图2为亮度检测模块的电路示意图。亮度检测模块的核心器件是光敏器件，常用到的光敏器件有：光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。通过对光电管、光敏电阻等光电探测器的各种性能进行比较，发现光敏电阻除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，所以在系统中选用光敏电阻。有其组成的典型光控开关电路。

人体检测模块采用的是P2288被动式热释电红外传感器。热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出，当有人进入探测区时输出高电平(3.3V)，无人时输出低电平(0V)，将这个输入到主控芯片的A/D转换口的任意一路。

LED灯温度检测模块中的温度传感器采用Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器DSl8820。其测量温度范围为－55℃～125℃，在－10℃～85℃范围内，精度为±0.5℃，完全满足本设计的测量温度范围和精度要求，向单片机提供LED灯的温度信息，并根据温度值调整PWM的占空比，进而控制LED灯的温度。

图3为控制器的电路示意图。本系统采用的控制器是宏晶科技生产的STCl2C5410AD系列单片机。它是单时钟/机器周期(IT)的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代805l单片机，内部集成MAX810专用复位电路，具有4路PWM，8路高速10位A/D转换，指令代码完全兼容805l系列单片机。选择这个型号的单片机主要考虑到具有PWM和A/D转换的功能，使得外围电路得到了大大的简化，同时产生的PWM信号可直接与驱动芯片相连，使得这个系统的成本降低了很多。

STC12C5410AD系列单片机A/D转换模块在P1口(P1.7～P1.0)，有8路10位高速A/D转换器，STC12C5410AD系列是8位精度的A/D，速度均可达到100KHz(10万次/秒)。上电复位后P1口为弱上拉型I/O口。不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口使用，需作为A/D使用的口用户可以通过软件在P1M0、P1M1寄存器中对相应的位进行设置(将其设置为开漏模式或高阻输入)，将8路中的任何一路设置为A/D转换。

STC12C5410AD系列单片机有四路可编程计数器阵列(PCA)/PWM。PCA含有一个特殊的16位定时器，有4个16位的捕获/比较模块与之相连。每个模块可编程工作在4种模式下：上升/下降沿捕获、软件定时器、高速输出或可调制脉冲输出。所有PCA模块都可用作PWM输出，输出频率取决于PCA定时器的时钟源。

图4为LED驱动模块的电路示意图。LED灯驱动控制模块中的核心器件采用深圳市流明芯半导体照明科技有限公司生产的降压型恒流驱动芯片AX2015。AX2015是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动一颗或多颗串联LED。AX2015输入电压范围从8伏到30伏，输出电流可调，最大可达1.2安培。根据不同的输入电压和外部器件，AX2015可以驱动高达数十瓦的LED。AX2015内置功率开关，采用高端电流采样设置LED平均电流，并通过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调光。当DIM的电压低于0.3伏时，功率开关关断，AX2015进入极低工作电流的待机状态。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (3)

1.一种具有温控和定位功能的照明装置，该照明装置包括亮度检测模块、人体检测模块、LED灯温度检测模块、控制器、LED驱动模块、LED阵列、GPS接收模块以及3G通信模块，其特征在于：

所述控制器采用STCl2C5410AD系列单片机，该控制器与亮度检测模块、人体检测模块、LED灯温度检测模块以及LED驱动模块相连，接收来自亮度检测模块的亮度数据，接收来自人体检测模块的探测人体的特征数据，接收来自LED灯温度检测模块的LED灯温度数据，进行处理后向所述LED驱动模块发送控制指令；

所述GPS接收模块选用使用SiRF单芯片开发完成GP3SF1513F1-S模组，所述GPS接收模块与所述控制器通过串行口相连，将获取到的GPS定位信息通过串行口发送给所述控制器；

所述3G通信模块选用ZTEMU301模块，该3G通信模块支持TD-SCDMA/HSDPA和GPRS/EDGE网络自动切换，所述3G通信模块与所述控制器通过串行口相连，所述控制器通过串口来调用所述3G通信模块的AT命令以完成信息收发；

所述LED驱动模块采用降压型恒流驱动芯片AX2015，该驱动芯片AX2015的输入电压范围从8伏到30伏，输出电流可调，该驱动芯片内置功率开关，采用高端电流采样设置LED平均电流，并通过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调光，当DIM的电压低于0.3伏时，功率开关关断，AX2015进入极低工作电流的待机状态。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：所述人体检测模块采用的是P2288被动式热释电红外传感器。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：所述亮度检测模块的核心器件是光敏器件。