一種光導管照明裝置的智能調光系統及方法與流程
2023-05-31 21:08:56
本發明涉及一種光導管照明裝置的智能調光系統及方法。
背景技術：
自然光導入照明是一種全新的照明方式，根據加州馬洪工作室調研，在自然光環境下的學習效率能提升26%，工作效率可以提升16%。但是市面上的自然光導入照明系統缺少對自然光導入的控制，導致照度的變化明顯，給學習和工作造成了很大的影響。
光導管導入的自然光是隨著太陽光的變化而變化的，如果太陽光的突然由強到弱，這就讓在室內的人很容易的感受到室內的光照忽明忽暗，從而不能正常的去工作或學習，因此需要外加補光和調光使的室內的光照強度可以穩定在用戶需要達到的照度區間。
現有的調光系統要麼只能調節自然光的導入量，如CN205480784U的調節光導管光照強度的調光裝置和CN203731279U的一種集成電動遮陽功能的日光照明系統；要麼只能調節燈具的亮度，如CN201010192191.8的一種LED調光器、CN101505568A的一種適用於調光器的LED調光裝置以及CN205491278U的一種PWM調光器。由於它們不能同時對自然光的導入量和燈具的亮度進行調整，因此不能很好滿足人們對環境照度的要求。
技術實現要素：
本發明旨在提供一種光導管照明裝置的智能調光系統及方法，以解決現有技術中因不能同時對自然光的導入量和燈光的亮度進行調整而導致用戶無法獲得滿意環境照度的問題。為此，本發明採用的具體方案如下：
一種光導管照明裝置的智能調光系統，其中，所述智能調光系統包括照度傳感器、自然光調節裝置、燈具以及與所述照度傳感器、自然光調節裝置、燈具電連接的控制系統，所述控制系統根據所述照度傳感器測得的照度自動控制所述自然光調節裝置和燈具的操作，以確保所述光導管照明裝置提供所需照度。
進一步地，所述控制系統包括控制器、電源模塊、電機驅動模塊以及燈具驅動模塊，所述電源模塊給所述的控制器、電機驅動模塊和燈具驅動模塊供電，所述控制器與所述電機驅動模塊和所燈具驅動模塊電連接，所述燈具驅動模塊與所述燈具電連接，所述自然光調節裝置包括安裝在所述光導管照明裝置的光導管中的調光器以及驅動該調光器動作的電機，所述電機驅動模塊電連接與所述電機電連接。
進一步地，所述電機驅動模塊能同時驅動多個所述電機。
進一步地，所述燈具驅動模塊能同時驅動多個所述燈具。
進一步地，所述調光器是可旋轉的遮光板，所述電機包括轉軸，所述遮光板固定在所述轉軸上。
進一步地，所述燈具是設置在所述光導管內或外的LED燈。
進一步地，所述智能調光系統還包括用戶操作裝置，所述用戶操作裝置與所述控制器信號連接，具有顯示模塊和操作模塊。
一種光導管照明裝置的智能調光方法，其中，所述光導管照明裝置包括如上所述的智能調光系統，所述智能調光方法包括如下步驟：
S1、用戶通過用戶操作裝置設定所需照度；
S2、控制器實時將用戶設定的照度與從照度傳感器測得的環境照度進行比較，以確定是否需要對自然光導入量或燈具亮度進行調整，若照度相同，則不需要調整，若環境照度大於用戶設定的照度，則轉至步驟S3，若環境照度小於用戶設定的照度，則轉至步驟S4；
S3、首先將燈具的亮度逐漸調暗至照度相同，若燈具關掉後環境照度仍大於用戶設定的照度，則再對自然光調節裝置的調光器進行調節，逐漸減少自然光導入量直至照度相同或自然光導入量等於零為止；
S4、首先對自然光調節裝置的調光器進行調節，逐漸增大自然光導入量至照度相同，若自然光導入量達到最大時環境照度仍小於用戶設定的照度，則再將燈具的亮度調亮直至照度相同或燈具的亮度達到最大為止。
進一步地，所述步驟S2-S4均自動進行。
本發明採用上述技術方案，具有的有益效果是：本發明能夠根據用戶設定的照度自動調節自然光導入量與燈具亮度，以實現環境照度保持在用戶希望的範圍內。
附圖說明
圖1 示出了根據本發明實施例的光導管照明裝置的示意圖；
圖2示出了圖1所示的光導管照明裝置的智能調光系統的組成框圖；
圖3 示出了圖2所示的智能調光系統的電機驅動模塊和燈具驅動模塊的部分電路圖；
圖4示出了根據本發明實施例的光導管照明裝置的智能調光方法的流程圖。
具體實施方式
為進一步說明各實施例，本發明提供有附圖。這些附圖為本發明揭露內容的一部分，其主要用以說明實施例，並可配合說明書的相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內容，本領域普通技術人員應能理解其他可能的實施方式以及本發明的優點。
現結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。參照圖1和2，光導管照明裝置包括採光罩1、光導管2、自然光調節裝置3、漫射器4、燈具5、照度傳感器6和控制系統7。其中，自然光調節裝置3、燈具5、照度傳感器6和控制系統7組成智能調光系統10。光導管2一端與採光罩1相連，另一端與漫射器4相連。採光罩1、光導管2和漫射器4是現有技術，這裡不再作進一步描述。控制系統7包括控制器71、電源模塊72、電機驅動模塊73以及燈具驅動模塊74，電源模塊73給控制器71、電機驅動模塊73和燈具驅動模塊74供電，控制器71與電機驅動模塊73和燈具驅動模塊74電連接。控制器71優選地是STC15系列單片機，其工作電壓為2.5-5V寬電壓，掉電模式下電流小於0.1uA，具有超低功耗，抗幹擾能力強，安全係數高。控制器71可以輸出具有不同PWM佔空比的脈衝信號給電機驅動模塊73和燈具驅動模塊74。自然光調節裝置3可包括安裝在光導管2中的調光器31以及驅動調光器31動作的電機32，電機32與電機驅動模塊73電連接。電機驅動模塊73可以同時驅動多個電機32。在本實施例中，電機驅動模塊73採用大功率驅動晶片BTN7970所組成的H橋，如圖3所示，最大可承受50A電流，輸入電壓可達27V。假如電機的電壓為12V，電流0.35A，那麼使用該電路可以同時驅動142個電機。此外，燈具驅動模塊74也可以同時驅動多個燈具5，在一實施例中，燈具驅動模塊74是反激式開關電源，能夠根據從控制器71接收到的脈衝輸出相應電流給燈具5，以調節一個或多個燈具5的亮度。
此外，調光器31是可旋轉的遮光板，電機32包括轉軸（未示出），該圓形遮光板31固定在所述轉軸上。優選地，遮光板31的形狀為圓形，所述轉軸固定在直徑方向上。電機32驅動所述轉軸旋轉，以帶動遮光板31在水平位置和垂直位置之間轉動，從而調節進入光導管2的自然光導入量。但調光器31也可以採用其它的形式，這裡不再作詳細描述。
優選地，燈具5是亮度可調的LED燈，但其也可以是日光燈、白熾燈等。此外，燈具5可以設置在光導管2外，例如，圖1示出了燈具5設置在天花板上的情況。但在其它實施例中，在確保安裝位置不會影響光導管2的導光效果及散熱良好的情況下，燈具5也可以設置在光導管2內。
此外，所述調光系統10還包括用戶操作裝置8，所述用戶操作裝置8與所述控制器71信號連接，具有顯示模塊81和操作模塊82。顯示模塊81可以顯示諸如環境照度、設定照度等信息，操作模塊82用來對調光系統10進行相關操作，例如開關，手動自動操作切換，設定相關控制參數等。
參照圖4，描述調光系統10的智能調光方法100。方法100包括以下步驟：在步驟S1，用戶通過用戶操作裝置8設定所需照度；在步驟S2，控制器71將用戶設定的照度與從照度傳感器6實時測得的環境照度進行比較，以確定是否需要對自然光導入量或燈具亮度進行調整，若照度相同，則不需要調整，若環境照度大於設定照度，則轉至步驟S3，若環境照度小於用戶設定的照度，則轉至步驟S4；在步驟S3，首先將燈具5的亮度逐漸調暗至照度相同，即，逐漸降低燈具5的PWM佔空比，直至照度傳感器6實時測得的照度達到用戶的設定照度，若燈具5關掉後環境照度仍大於用戶設定的照度，則再對自然光調節裝置的調光器進行調節，逐漸減少自然光導入量直至照度相同或自然光導入量等於零為止；在步驟S4，首先對自然光調節裝置的調光器進行調節，逐漸增大自然光導入量至照度相同，若自然光導入量達到最大時環境照度仍小於用戶設定的照度，則再將燈具的亮度調亮直至照度相同或燈具的亮度達到最大為止，即，逐漸增大燈具5的PWM佔空比，直至照度傳感器6實時測得的照度達到用戶設定的照度或燈具的亮度達到最大為止。除了步驟S1需要用戶操作外，步驟S2-S4全部由調光系統10自動進行，真正實現了一鍵智能補光和調光，操作非常簡單。
儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍內，在形式上和細節上可以對本發明做出各種變化，均為本發明的保護範圍。