CN215187492U - 光健康的办公室智能照明控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光健康的办公室智能照明控制系统，其包括数据存储模块、时钟模块、控制器、PWM信号调节模块、驱动模块和照明设备；照明设备由红绿蓝和白光LED组成，混色生成节律作用效率可调的白光；数据存储模块存储有不同时间段下所需的LED光电参数，时钟模块对LED光电参数进行定时控制；控制器依据获得的LED光电参数向PWM信号调节模块发出控制指令；PWM信号调节模块依据控制指令调整PWM信号的占空比；驱动模块接收PWM信号向照明设备发出控制指令；照明设备依据控制指令发出具有不同节律作用效率的白光；优点是能实现不同工作时段光场景的自我调整，为办公室人员提供最适合的灯光，使办公室人员处于最佳的工作状态，有效地提高工作效率。

Description

光健康的办公室智能照明控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种照明控制技术，尤其是涉及一种光健康的办公室智能照明控制系统。

背景技术

现代化建筑对照明的要求越来越高，不仅要求提供舒适的照明环境，而且在不同的场合需要不同的照明效果。传统的照明控制大都需要手动控制。近年来智能化建筑的发展相当迅速，尤其在网络、监控、办公和通信自动化等领域发展更快。智能照明控制系统是智能化建筑非常重要的一个方面，目的是使照明系统能根据人的需要智能地调节照明的状态，创造一个智能化、舒适的光环境。目前对光环境的智能控制，主要还是调节光对人的视觉影响，智能自动调光系统主要还是根据天气变化、不同场所、人员数量进行灯光亮度的调节。实际上，光不仅能够满足人的视觉需求，而且也是最重要的生理节律调节因子。当人体受到光照时，人体内的生物钟系统将导引并启动从光信号到生理信号的连锁放大过程，从而调节人的行为和生理活动，参见孙大鹏提出的光照对人的生理节律的影响(灯与照明，2005，29(1):31-33.)。国外的一些研究用节律作用效率来表征光对人体生理节律的影响，参见Oh J H,Yang S J,Do Y R.Healthy,natural,efficient and tunable lighting:four-package white LEDs for optimizing the circadian effect,color quality andvision performance[J].Light:Science&Applications,2014,3:e141.(健康自然、高效可调的照明：优化了节律效应、颜色品质和视觉性能的四基色白光LED，《光：科学与应用》期刊)和Zukauskas A,Vaicekauskas R.Tunability of the circadian action oftetrachromatic solid-state light sources[J].Applied Physics Letters,2015,106:041107.(四基色半导体光源对生理节律的调节作用，《应用物理快报》期刊)。光源的节律作用效率越高，光源对人体产生的非视觉生物效应就越显著，人就越清醒，学习和工作效率也相应提高。

在某些应用场合，光源对人的非视觉生物效应是非常重要的，比如办公室照明。在快节奏的今天，办公室人员每日忙于各种繁忙的工作，具有高节律作用效率的灯光能够刺激大脑，增强记忆力，缩短反应时间，提高办公室人员的工作效率。因此，有必要研究开发一种基于人体非视觉生物效应需求的办公室智能照明控制系统。目前普通照明用的两基色白光LED，即蓝光芯片激发荧光粉混色的白光LED，不考虑光健康的指标性能。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光健康的办公室智能照明控制系统，其基于人体非视觉生物效应需求，能够实现不同工作时段光场景的自我调整，为办公室人员提供最适合的灯光，使办公室人员处于最佳的工作状态，有效地提高工作效率。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光健康的办公室智能照明控制系统，其特征在于包括数据存储模块、时钟模块、控制器、PWM信号调节模块、驱动模块和照明设备；所述的照明设备由红绿蓝和白光LED组成，混色生成节律作用效率可调的白光，以满足不同光场景的需要；所述的数据存储模块存储有不同时间段下所需的LED光电参数，所述的时钟模块对不同时间段下所需的LED光电参数进行定时控制；所述的控制器依据从所述的数据存储模块和所述的时钟模块获得的不同时间段下所需的LED光电参数，向所述的PWM信号调节模块发出控制指令；所述的PWM信号调节模块依据其接收到的控制指令调整PWM信号的占空比，以调节红绿蓝和白光LED的光强输出比例；所述的驱动模块接收PWM信号，向所述的照明设备发出控制指令；所述的照明设备依据其接收到的控制指令发出具有不同节律作用效率的白光，以提高办公室人员的工作效率。

所述的照明设备由红绿蓝和白光LED四种以上不同波长的LED光源组成，上述这些LED光源混色生成所需色温和节律作用效率可调的白光。

所述的数据存储模块存储的不同时间段下所需的LED光电参数是采用色度学方法对红绿蓝和白光LED的配比进行优化计算得到的。

所述的LED光电参数由光参数和电参数组成，所述的光参数包含色温、显色指数、红绿蓝与白光LED的能量配比，所述的电参数包含由红绿蓝和白光LED组成的模块的PWM数值，其中，PWM数值的范围为0～255。

所述的时钟模块包括定时单元，所述的定时单元对不同时间段下所需的LED光电参数进行定时控制。

所述的驱动模块包括用于驱动所述的照明设备工作的驱动电路。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1)本实用新型使用红绿蓝和白光LED四种以上不同波长的LED光源混色生成所需色温和节律作用效率可调的白光，使得由红绿蓝和白光LED组成的照明设备能够在不同时间段发出具有不同节律作用效率的白光用于办公室照明，即能够实现不同工作时段光场景的自我调整，可以有效地调节人体生理节律，为办公室人员提供最适合的灯光，使办公室人员处于最佳的工作状态，有效地提高工作效率。

2)本实用新型可预先设置不同的场景模块，控制器可根据不同时间段下所需的LED光电参数对照明设备进行智能控制，照明设备实现全自动化，这样人们在不需要手动控制的情况下，本实用新型的办公室智能照明控制系统就能根据白天时间实时变化，为办公室人员提供最适合的灯光。

附图说明

图1为本实用新型的办公室智能照明控制系统的组成结构示意图；

图2为在色度空间中，用红绿蓝和白光LED四种不同波长的LED光源混色生成的所需色温和节律作用效率可调的白光的示意图；

图3为本实用新型的办公室智能照明控制系统在色温4000K时，不同时间段下照明设备的节律作用效率的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种光健康的办公室智能照明控制系统，如图1所示，其包括数据存储模块1、时钟模块2、控制器3、PWM信号调节模块4、驱动模块5和照明设备6，控制器3的输入端与数据存储模块1和时钟模块2连接，控制器3的输出端与PWM信号调节模块4的输入端连接，PWM信号调节模块4的输出端与驱动模块5的输入端连接，驱动模块5的输出端与照明设备6连接。

在本实施例中，照明设备6由红绿蓝和白光LED四种以上不同波长的LED光源组成，上述这些LED光源混色生成所需色温和节律作用效率可调的白光，以满足不同光场景的需要。采用公知的色度学方法对红绿蓝和白光LED的配比进行优化计算，获取不同时间段下所需的LED光电参数，LED光电参数由光参数和电参数组成，光参数包含色温、显色指数、红绿蓝与白光LED的能量配比，电参数包含由红绿蓝和白光LED组成的模块的PWM数值，其中，PWM数值的范围为0～255。在实际操作时，当用红绿蓝和白光LED四种不同波长的LED光源混色时，多种配比都可以混色生成满足色度空间中色温色坐标点的白光，如图2。而对于每一种配比，由于具体的红绿蓝和白光LED的光强输出比例不同，混色后得到的照明设备6的光谱功率分布也不同，即同色异谱，因此在色温色坐标点相同的情况下，混色后的照明设备6具有不同的节律作用效率。

在本实施例中，数据存储模块1存储有不同时间段下所需的LED光电参数，时钟模块2对不同时间段下所需的LED光电参数进行定时控制；控制器3依据从数据存储模块1和时钟模块2获得的不同时间段下所需的LED光电参数，向PWM信号调节模块4发出控制指令；PWM信号调节模块4依据其接收到的控制指令调整PWM信号的占空比，以调节红绿蓝和白光LED的光强输出比例；驱动模块5接收PWM信号，向照明设备6发出控制指令；照明设备6依据其接收到的控制指令发出具有不同节律作用效率的白光，以提高办公室人员的工作效率，同时保持灯尖色温不变，不会影响人的视觉效果。

图3给出了本实用新型的办公室智能照明控制系统在色温4000K时，不同时间段下照明设备6的节律作用效率的示意图。上午8:00-10:00时段，人们经过一夜的休息，头脑比较清醒，大脑记忆力强，无需特殊的光照对人体生理节律进行调节，用正常模式的照明，照明设备6的节律作用效率与自然光同一水平。在10:00-12:00时段，由于已经工作了两个小时，大脑有点疲倦，就有必要提高照明设备6的节律作用效率，使头脑清醒，继续高效的工作。到中午12:00-13:00时，由于人体的精力已大量消耗，且午饭后应该适当休息，使机体得到恢复，此时照明进入午休模式，照明设备6的节律作用效率低于正常水平，灯光亮度也适当调暗。到下午13:00，人体经过上午的兴奋工作，精力开始消退，机体进入低潮阶段，反应变得迟缓，身体困乏，工作效率低下，此时照明进入提振模式，用具有高节律作用效率的照明设备6进行照明，能够抑制褪黑素分泌，刺激大脑，提高工作效率。在15:00以后，人体在自身生物钟的控制下思维又开始活跃，但同时工作2小时后，大脑也有点疲倦，所以照明设备6的节律作用效率比正常情况还是要高一点。在下午17:00下班后，照明进入休息模式，灯光亮度也适当调暗。晚上18:00以后有些办公室人员可能要加班工作，用节律作用效率高于正常模式的照明，使得他们能够继续高效的工作。

本实用新型的办公室智能照明控制系统能够根据白天时间实时变化，发出具有不同节律作用效率的光照场景，以适应人体生理节律变化规律，提高工作时间段的工作效率；本实用新型的办公室智能照明控制系统中的照明设备6工作在全自动状态。

在本实施例中，数据存储模块1可采用现有的常规存储器；时钟模块2包括定时单元，定时单元对不同时间段下所需的LED光电参数进行定时控制，定时单元采用现有技术；控制器3采用现有的控制设备，其根据获取的信息向PWM信号调节模块4发出控制指令采用常规技术；PWM信号调节模块4采用现有技术，主要调节PWM信号的占空比；驱动模块5包括用于驱动照明设备6工作的驱动电路，驱动电路采用现有的LED驱动电路。

Claims (6)

1.一种光健康的办公室智能照明控制系统，其特征在于包括用于存储不同时间段下所需的LED光电参数的数据存储模块、用于对不同时间段下所需的LED光电参数进行定时控制的时钟模块、用于从所述的数据存储模块和所述的时钟模块获得不同时间段下所需的LED光电参数的控制器、用于在接收到所述的控制器发出的控制指令后调整PWM信号的占空比以调节红绿蓝和白光LED的光强输出比例的PWM信号调节模块、用于接收PWM信号的驱动模块、由红绿蓝和白光LED组成且用于在接收到所述的驱动模块发出的控制指令后混色生成节律作用效率可调的白光的照明设备，所述的控制器的输入端与所述的数据存储模块和所述的时钟模块连接，所述的控制器的输出端与所述的PWM信号调节模块的输入端连接，所述的PWM信号调节模块的输出端与所述的驱动模块的输入端连接，所述的驱动模块的输出端与所述的照明设备连接。

2.根据权利要求1所述的光健康的办公室智能照明控制系统，其特征在于所述的照明设备由红绿蓝和白光LED四种以上不同波长的LED光源组成，上述这些LED光源混色生成所需色温和节律作用效率可调的白光。

3.根据权利要求1所述的光健康的办公室智能照明控制系统，其特征在于所述的数据存储模块存储的不同时间段下所需的LED光电参数是采用色度学方法对红绿蓝和白光LED的配比进行优化计算得到的。

4.根据权利要求1或3所述的光健康的办公室智能照明控制系统，其特征在于所述的LED光电参数由光参数和电参数组成，所述的光参数包含色温、显色指数、红绿蓝与白光LED的能量配比，所述的电参数包含由红绿蓝和白光LED组成的模块的PWM数值，其中，PWM数值的范围为0～255。

5.根据权利要求1所述的光健康的办公室智能照明控制系统，其特征在于所述的时钟模块包括定时单元，所述的定时单元对不同时间段下所需的LED光电参数进行定时控制。

6.根据权利要求1所述的光健康的办公室智能照明控制系统，其特征在于所述的驱动模块包括用于驱动所述的照明设备工作的驱动电路。

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