一種具有感光功能的led照明控制器的製作方法
2023-10-09 13:13:14
專利名稱：一種具有感光功能的led照明控制器的製作方法
技術領域：
本發明屬於照明技術領域，涉及一種LED照明控制器。
背景技術：
LED是一種節能、環保、高光效、多色彩、長壽命的新型光源。相比其他光源，LED燈還具有容易控制光亮度的特點，LED燈一般由直流電源驅動，通過調節加在LED燈珠上的電壓或者電流，可以改變LED燈珠發光的強弱。由於調光應用越來越廣泛，目前很多LED驅動器都有調光輸入接口，接受脈衝寬度調製信號或者線性調節信號的輸入，這些LED驅動器將隨著輸入脈衝寬度調製信號佔空比或者線性調節信號大小的變化而調亮或者調暗LED 燈。在很多學校、居民區、醫院等場所的過道、庭院等公共區域內經常出現不管環境照度如何，在白天、黑夜總是全部打開的照明燈，成為名副其實的「長明燈」，這大大地浪費了白天的自然光資源，更是極大消耗了寶貴的能源。同時很多區域在晚上的部分時間段是無需全亮照明的，如深夜，在這些時間段(指低照度照明階段或引照明階段)內可以適當關閉或調暗一部分照明燈以便最大限度的節約能源。隨著人們生活水平的不斷提高，人們對照明的要求也越來越高。以前人們對照明只要求能讓我們在夜晚和光線暗的白天能看的見和進行正常的活動，但現在人們對照明提出了更高要求，特別是在醫院、學校、居民區、寫字樓等場所，更注重照明的舒適度、自動化和節能。
發明內容
本發明目的在於提供一種能充分利用自然光照，根據時間段和背景環境照度自動調光的，能儘量節約電能消耗的LED照明控制器。在自動照明模式和指引照明模式下，本控制器能感測環境光照強度，向LED照明燈發出相應的光亮調節信號，從而使得目標區域的照度保持在設定值附近，同時提供手動調光方式來滿足用戶要求，並且目標照度值和照明時段可以根據用戶喜好進行設定。本發明控制LED燈照明，既節省了能源，又改善了環境的舒適度。本發明通過以下技術方案實現—種具有感光功能的LED照明控制器，所述控制器由控制器電路和塑料外殼組成；其中，控制器電路主要由感光元件1、AC/DC電源轉換模塊2、微控制器4、印製電路板6 和電源開關16組成；其特徵在於，所述控制器電路還包括實時時鐘模塊5、顯示與調節模塊、總線控制模塊，所述顯示與調節模塊包括LCD液晶顯示器3、照度值標定按鍵8、手動調節旋鈕9和參數設定按鍵10，所述總線控制模塊包括脈衝寬度調製信號總線12、控制總線接線排14、線性調節信號總線15和擴展輸入總線17，所述塑料外殼包括塑料底殼7、塑料中層板20和塑料面板觀；顯示與調節模塊和總線控制模塊安裝在印製電路板6上，並且與微控制器4相連接。
所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於實時時鐘模塊5由AC/ DC電源轉換模塊2作為主電源，電容作為備用電源，整個實時時鐘模塊安裝在印製電路板6 上，並且與微控制器4相連接。所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於塑料外殼對控制器電路進行封裝和固定，印製電路板6通過螺絲和電路板固定螺孔11固定在塑料底殼7上，塑料中層板20通過中層板固定卡扣13固定在塑料底殼7上。所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於微控制器4往控制信號總線上輸出控制信號，同時該控制信號能驅動多達十六路TTL門電路；其中，自動和指引照明模式下輸出的控制信號由原先設定值決定，而手動模式下輸出的信號由手動調節旋鈕9 的觸點位置決定。所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於所述控制信號總線為脈衝寬度調製信號總線12和線性調節信號總線15中的一種。所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於所述控制信號為脈衝寬度調製信號和線性調節信號中的一種所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於感光元件1為普通矽光電池、帶濾色片補償的感光元件和三基色顏色傳感器中的一種。所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於擴展輸入總線17外接熱釋紅外傳感器。所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於塑料底殼的兩個側面各有一排散熱縫30。本發明的工作原理是所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，有三種工作模式，自動照明模式、手動照明模式和指引照明模式。在自動照明模式下，感光元件1對環境光照強度進行感知，將光信號轉化成相應的電信號輸入微控制器4，微控制器4周期性地根據輸入的電信號產生對應的脈衝寬度調製信號或線性調節信號到外部LED驅動模塊，從而調節LED燈的發光強度。當感光元件檢測到環境照度逐漸升高時，微控制器發出的脈衝寬度調製信號的佔空比或線性調節信號電壓值相應減小，LED燈亮度減弱，直至環境照度高於一最大閾值時微控制器發出0%佔空比的脈衝寬度調製信號或最小線性調節信號電壓值(如0伏，此值可根據所連接LED驅動模塊的要求來確定)；反之，當感光元件檢測到環境照度逐漸降低時，微控制器發出的脈衝寬度調製信號的佔空比或線性調節信號電壓值相應增大，LED燈亮度增強，直至環境照度低於一最小閾值時微控制器發出100%佔空比的脈衝寬度調製信號或最大線性調節信號電壓值 (如2. 5伏，此值可根據所連接LED驅動模塊的要求來確定)。在手動照明模式下，微控制器4實時讀取手動調節旋鈕9的觸點位置信息，並據此同步輸出相應的脈衝寬度調製信號或線性調節信號給外部LED驅動模塊，旋鈕兩個極限位置點分別對應0%和100%佔空比的脈衝寬度調製信號或最小和最大線性調節電壓值。在指引照明時段的工作模式為指引照明模式，指引照明時段指的是在深夜等人員活動很少的時段，這些時段的照明可以適當降低要求，主要是為偶爾經過的人進行道路的指引。指引照明模式又稱為低照度照明模式，在此模式下，微控制器將按上次存儲的本指引照明時段內照明設定值(亮度百分比)輸出相應的脈衝寬度調製信號或線性調節信號給外部LED驅動模塊。每個控制器可以設置最多4個指引照明時段，每個指引照明時段包括一個起始時間點和一個終止時間點。與擴展輸入總線17相連的控制總線接線排14上有跳線帽，如果不使用擴展輸入總線17，將它與電源地相連，使用此功能時將它與外部熱釋紅外傳感器相連，當感知有人經過時，系統退出指引照明模式而進入自動照明模式。以上所述自動照明模式、手動照明模式和指引照明模式三種模式的切換邏輯為 系統的時間為M小時制，微控制器4上電自檢以後運行工作模式選擇子程序。在該子程序中，先檢測手動調節旋鈕狀態，如果檢測到此旋鈕處於按下狀態則進入手動照明模式。否則 (即此旋鈕處於彈起狀態)從實時時鐘模塊5獲取當前時間並將它與讀取的所有已設定指引照明時段進行比較；如果當前時間在某個指引時段範圍內，則進入指引照明模式；否則進入自動照明模式。在自動照明模式和指引照明模式中，系統周期性地將當前時間與讀取的所有已設定指引照明時段進行比較；如果當前時間進入或跳出某個指引時段，則進入指引照明模式或跳出指引照明模式；否則保持原模式。系統運行過程中，不管當前屬於哪種工作模式，一旦控制面板上的手動調節旋鈕被按下或彈起，微控制器4都將收到一個實時外部中斷，並運行以上工作模式選擇子程序。在上述根據光照強度自動調光的LED照明控制器中，所述微控制器4可將發出的 LED照明調節信號從脈衝寬度調製信號總線12或線性調節信號總線15傳輸給多個(最多十六個)外部LED驅動模塊，使得一個照明控制器可以同步控制多個LED燈。本發明的優點是1、本發明能充分利用自然採光，最大限度地節約能源，節能環保。2、本發明根據光照強度對LED燈自動調光，無需人工調節，省時省力。3、本發明使照明區域的照度更加均勻、穩定，提高了環境的舒適度。4、本發明可以在有需要的情況下手動調節LED燈的亮度。6、本發明可以在深夜等指引照明時段自動調暗LED燈，節約電能消耗，而在有人經過時又能立即退出指引照明模式而進入自動照明模式，保證了安全。7、本發明可以根據用戶的需求手動設定指引照明模式的時段和所需照度值。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述圖1為本發明一種具有感光功能的LED照明控制器的塑料底殼板及系統電路結構圖。圖2為本發明塑料外殼的中層塑料板結構圖。圖3為本發明塑料外殼的塑料面板打開時的結構圖。圖4為本發明塑料外殼如圖3所示的A向結構示意圖。
具體實施例方式實施例參閱圖1，一種根據光照強度自動調光的LED照明控制器，以微控制器4 為處理器，系統的印製電路板6通過螺絲和電路板固定螺孔11固定在塑料底殼7上，塑料底殼7尺寸可調節，以使得它可以安裝在常用的86型或120型以及其他型號的開關盒中。 所述微控制器4根據感光元件1輸入的信號進行處理後將發出的LED照明調節信號從脈衝寬度調製信號總線12或線性調節信號總線15傳輸給外部LED驅動模塊，進而控制LED燈的發光強度。輸入220伏交流電源，經電源開關16，由AC/DC電源轉換模塊2轉化為低壓直流電給系統供電(如5V)。感光元件1對環境光照強度進行感知，將光信號轉化成相應的電信號輸出到微控制器4，為了消除偶然因素的影響(例如手電、閃電等的瞬間強光)，微控制器4每隔一段時間進行環境照度感知的時間平均濾波，產生相應脈寬的脈衝寬度調製信號或線性調節信號。電源開關16和控制總線接線排14設置在印製電路板6靠近塑料底殼7 的一面，它們通過電線經塑料底殼7上的通孔與外部相連。實時時鐘模塊5由DS1302時鐘晶片及相關電路組成，其中主電源連接AC/DC電源轉換模塊2，備用電源連接電容。在主電源供電時晶片可為備用電源充電，備用電源可在主電源斷電一段時間內為晶片提供電源。擴展輸入總線17可以外接熱釋紅外傳感器，當感測到有人經過時，本照明控制器能自動退出指弓I照明模式而進入自動照明模式。參閱圖1，用戶可以手動設定自動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時間段。(1)自動照明模式下的照度上下限值設定。打開塑料面板觀，按下設定按鍵10最左邊一個按鈕，IXD液晶顯示器3第一行顯示「點亮閾值」，第二行顯示根據感光元件1傳感信號而計算出的當前照度值「xxxx LUX」並閃爍，其中「XXXX」是4位整數；此時可按下手動調節旋鈕9並作逆時針或順時針旋轉以調節LED燈的亮度。當再次按下最左邊一個設定按鈕時，微控制器將記錄當前照度值並存儲為自動照明模式下的「最小照度閾值」，同時，LCD 液晶顯示器3第一行顯示「熄燈閾值」並閃爍，類似地可以設置「最大照度閾值」。(2)指引照明模式下的亮度百分比和照明時間段設定。在設置完自動模式下的照度上下限值後，再次按下左邊第一個設定按鈕，IXD液晶顯示器3上第一行顯示「指引1百分比」，第二行顯示「yy% 」並閃爍，其中「yy」是兩位整數；按下從左數第二個和第三個設定按鈕分別上下調節亮度百分比值，一直按住第二個或第三個按鈕分別快速上下調節亮度百分比值，與此同時，LED驅動模塊接收到與該值對應的脈衝寬度調製信號或線性調節信號，並使得LED燈按此百分比點亮；當所設定照度值的調節範圍為1 100，步進量為1(100對應 LED燈全亮時的狀態)。設定亮度百分比值後再先後兩次按下第一個按鈕，IXD液晶顯示器3 上第一行顯示「指引1起始時間」，第二行顯示「HH匪」並先後兩次分別閃爍「HH」和「匪」， "HH MM」為用空格隔開的兩個兩位整數，分別表示M小時制的小時數和分鐘數，前一次按下第一個設定按鈕是對小時數進行設定，後一次對分鐘數進行設定，同前所述按住第二個或第三個按鈕分別上下調節小時數和分鐘數。類似地，可設定「指引1結束時間」。使用同樣操作過程，用戶可以按照需要設定最多四個指引照明時段。設定完指引照明模式後再次按下第一個按鈕，IXD液晶顯示器3上第一行顯示「當前時間設定」，第二行顯示「HH MM」並先後兩次分別閃爍「HH」和「匪」，「HH MM」為用空格隔開的兩個兩位整數，分別表示M小時制的小時數和分鐘數，操作過程與照明時間段設定相同，當最後一次按下第一個設定按鈕時， 微控制器將記錄當前時間並存儲到實時時鐘。手動照明模式下用戶可以通過按下手動調節旋鈕9並旋轉來實現LED燈亮度的手動調節，旋鈕兩個極限位置點分別對應0%和100%佔空比的脈衝寬度調製信號或最小和最大線性調節電壓值，逆時針到底對應LED燈的最小亮度(關)，順時針到底對應LED燈的
6最大亮度(全亮)，中間分成100等份。微控制器所涉及的所有參數和程序均存儲在在微控制器內部Flash模塊中，它們均可以通過刷新Flash而實現更新。另外，特殊情況下，當需要在線對感光元件重新進行標定時，可以用針狀物戳一下照度值標定按鍵8，IXD液晶顯示器3上第一行顯示「照度標定」 並閃爍，第二行顯示計算出的當前照度值「xxxx LUX」;同前所述，按第二個和第三個按鈕分別往上和往下調節照度值，一直按住第二個或第三個按鈕分別快速上下調節照度值；標定時用標準照度計顯示的照度值來設定微控制器的照度值。在LED燈20%和80%亮時用照度計標定微控制器，據此微控制器可以做線性插值計算出當前照度值。參閱圖2，塑料中層板20通過中層板固定卡扣13固定在塑料底殼7上，它的作用是遮蓋住印製電路板6，僅露出電路板上的顯示和輸入器件，它表面挖有以下孔洞感光元件中層板孔洞18，IXD液晶顯示器孔洞19，照度值標定按鍵孔洞21，手動調節旋鈕孔洞22， 設定按鍵孔洞23和電源開關孔洞M。參閱圖3，塑料面板28則起到蓋板的作用，它表面挖有感光元件面板孔洞25，通過有機玻璃視窗沈可以觀察LCD液晶顯示器3的數據，塑料面板觀和塑料底殼7之間有頂蓋轉軸27，塑料面板28下面有面板卡口四。參閱圖4，塑料底殼7的兩個側端面各有一個散熱縫30，為熱空氣提供流通通道， 保證系統工作的穩定性。本實施例中感光元件1為普通矽光電池、帶濾色片補償的感光元件和三基色顏色傳感器中的一種。當感光元件1為帶濾色片補償的感光元件和三基色顏色傳感器時，微控制器4周期性地進行環境照度感知的時間平均濾波，產生相應的三路獨立控制信號從脈衝寬度調製信號總線12或線性調節信號總線15傳輸給外部三基色LED燈的驅動模塊，分別驅動LED 燈內的紅綠藍三組燈珠發光。用戶可以分別手動設定紅綠藍三組燈自動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時間段，同時用戶可以手動調節三組燈的亮度從而調節出用戶需要的照明。當感光元件1為帶濾色片補償的感光元件時，此照明控制器可以對人眼視敏曲線進行補償，適合用在對照明要求高的場合。當感光元件1為三基色顏色傳感器時，此照明控制器可以對紅綠藍三基色光分量進行獨立數字控制，適合用在醫療等對照明有特殊要求的場合。以上所述僅為本發明的較佳實施例。
權利要求
1.一種具有感光功能的LED照明控制器，所述控制器由控制器電路和塑料外殼組成； 其中，控制器電路主要由感光元件⑴、AC/DC電源轉換模塊(2)、微控制器、印製電路板 (6)和電源開關(16)組成；其特徵在於，所述控制器電路還包括實時時鐘模塊(5)、顯示與調節模塊、總線控制模塊，所述顯示與調節模塊包括IXD液晶顯示器(3)、照度值標定按鍵 (8)、手動調節旋鈕(9)和參數設定按鍵(10)，所述總線控制模塊包括脈衝寬度調製信號總線(12)、控制總線接線排(14)、線性調節信號總線(15)和擴展輸入總線(17)，所述塑料外殼包括塑料底殼(7)、塑料中層板00)和塑料面板08)；顯示與調節模塊和總線控制模塊安裝在印製電路板(6)上，並且與微控制器⑷相連接。
2.根據權利要求1所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於實時時鐘模塊(5)由AC/DC電源轉換模塊(2)作為主電源，電容作為備用電源，整個實時時鐘模塊安裝在印製電路板(6)上，並且與微控制器(4)相連接。
3.根據權利要求1所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於塑料外殼對控制器電路進行封裝和固定，印製電路板(6)通過螺絲和電路板固定螺孔(11)固定在塑料底殼(7)上，塑料中層板OO)通過中層板固定卡扣(1 固定在塑料底殼(7)上。
4.根據權利要求1所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於微控制器 (4)往控制信號總線上輸出控制信號，同時該控制信號能驅動多達十六路TTL門電路；其中，自動和指引照明模式下輸出的控制信號由原設定值決定，而手動模式下輸出的信號由手動調節旋鈕(9)的觸點位置決定。
5.根據權利要求4所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於所述控制信號總線為脈衝寬度調製信號總線(12)和線性調節信號總線(15)中的一種。
6.根據權利要求4所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於所述控制信號為脈衝寬度調製信號和線性調節信號中的一種。
7.根據權利要求1所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於感光元件 (1)為普通矽光電池、帶濾色片補償的感光元件和三基色顏色傳感器中的一種。
8.根據權利要求1所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於擴展輸入總線(17)外接熱釋紅外傳感器。
9.根據權利要求1所述的一種具有感光功能的LED照明控制器，其特徵在於塑料底殼的兩個側面各有一排散熱縫(30)。
全文摘要
本發明公開了一種具有感光功能的LED照明控制器，它以220伏交流電為輸入電源並附有開關16，通過感光元件1感受光照強度，由微控制器4處理後，發出脈衝寬度調製信號或者線性調節信號來控制LED驅動模塊從而調節LED燈的亮度使得環境照度保持在一個設定值附近，該設定值和照明時間段通過面板內的按鍵10設定。本照明控制器的電路布置在一塊印刷印製電路板6上，整體用塑料盒封裝。本照明控制器可以安裝在學校、居民區、醫院等地方的過道、盥洗室等一些公共場所，根據環境光照強度來自動調節LED燈的亮度，使環境的照明亮度保持恆定，既節省了能源，又改善了環境的舒適度。為了方便用戶使用和進一步節能，本發明同時還提供手動和低照度照明兩種照明控制方式。
文檔編號H05B37/02GK102448232SQ201110451389
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者倪志祥, 盧偉康, 孫帥, 楊松濤, 鄒細勇 申請人:中國計量學院