本發(fā)明屬于照明裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及自然光與led光互補(bǔ)混合照明裝置的智慧控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自然光是取之不盡、用之不竭的，是大自然賜予人類的寶貴財(cái)富，具有清潔安全的特點(diǎn)，這是其他能源所沒有的。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人類社會面臨的能源短缺與環(huán)境污染問題日益突出,節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境已刻不容緩。照明能耗作為我國能源消耗的大戶,所消耗的能源逐年增加。如何充分利用自然光、降低建筑照明能耗已經(jīng)成為建筑照明以及控制領(lǐng)域的主要研究方向。在室內(nèi)充分利用自然光照明，并將自然光照明與人工照明混合控制，可以有效減少人工照明的使用，減少白天人工照明的比例，最終降低照明用電能耗。由此提出了混合光智慧照明系統(tǒng)。

混合光智慧照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮照度、色溫與自然光的匹配，要避免照度和色溫的突變，因此需要有閉環(huán)反饋調(diào)光系統(tǒng)，當(dāng)太陽光減弱時(shí)，增強(qiáng)電氣照明燈光。同時(shí)最好還要有色彩反饋調(diào)節(jié)的功能，以補(bǔ)償太陽光的色溫變化。

現(xiàn)有混合光照明系統(tǒng)，自然光與人工光源是分離的兩部分，在光色均一性（照度均勻性、色溫一致性等等）上做得并不好，由于引進(jìn)的自然光沒有重新設(shè)計(jì)合理的配光、光電傳感器放置位置不當(dāng)、照度一致性控制算法設(shè)計(jì)不合理，以及沒有設(shè)計(jì)色溫控制模塊等等，導(dǎo)致營造的光環(huán)境比較粗糙，并不一定能滿足人們對室內(nèi)光環(huán)境的舒適性的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種一體式自然光與led光互補(bǔ)混合照明裝置的智慧控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過光電探測模塊的測量反饋，能夠自動調(diào)節(jié)兩種色溫的led光輸出，在滿足工作面恒定照度的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)特定相關(guān)色溫的光輸出，以滿足生活中不同場景的照明需求。

本發(fā)明提出一體式自然光與led光互補(bǔ)混合照明裝置的智慧控制系統(tǒng)，由收光面板、導(dǎo)光管、混合照明裝置、led陣列、led調(diào)光控制器、直流電源與光電探測模塊組成。收光面板安裝于室外，用于聚集自然光，并將自然光耦合到導(dǎo)光管，導(dǎo)光管另一端與混合照明裝置耦合相連,led陣列安裝在混合照明裝置上的，led陣列發(fā)出的led光從混合照明裝置周邊耦合與自然光形成共光路照明；直流電源連接led調(diào)光控制器；led調(diào)光控制器通過導(dǎo)線連接到安裝在混合照明裝置上的led陣列，光電探測器模塊可以置于混合照明裝置內(nèi)部，也可置于工作面上?；旌险彰餮b置將導(dǎo)光管導(dǎo)入的自然光與led陣列發(fā)出的光混合共光路出射,照明工作區(qū)域。

本發(fā)明中，若光電探測器模塊置于混合照明裝置內(nèi)部時(shí)，led調(diào)光控制器能與內(nèi)部的光電探測器模塊通信，獲得自然光變化的相關(guān)信息，并通過控制中心調(diào)節(jié)led光的輸出，實(shí)現(xiàn)恒定光通量的光輸出；若光電探測器模塊置于工作面上時(shí)，led調(diào)光控制器能與外部的光電探測器通信，獲得工作面的照度與相關(guān)色溫信息并通過控制中心調(diào)節(jié)led光的輸出，實(shí)現(xiàn)恒定照度和特定相關(guān)色溫的光輸出。

本發(fā)明中，智慧控制系統(tǒng)可以對一體式自然光與led光互補(bǔ)混合照明裝置進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)控。

本發(fā)明中，混合照明裝置可使用但不限于透鏡、反射器、自由曲面任意組合的光學(xué)設(shè)計(jì)，使得自然光與led光實(shí)現(xiàn)共光路照明，兩者分別單獨(dú)照明時(shí)，輸出的配光曲線形狀基本保持一致。

本發(fā)明中，若光電探測器模塊置于混合照明裝置內(nèi)部時(shí)，光電探測器與led調(diào)光控制器之間可使用有線通信；若光電探測器模塊置于工作面時(shí)，光電探測器模塊與led調(diào)光控制器之間的通信可使用但不限于串口連接、藍(lán)牙傳輸與zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。

本發(fā)明中，光電探測器模塊與led調(diào)光控制器之間的通信可使用但不限于串口鏈接、藍(lán)牙傳輸與zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。

本發(fā)明中，led調(diào)光控制器調(diào)節(jié)led陣列光輸出的方式可使用但不限于pwm調(diào)光、模擬調(diào)光。

本發(fā)明中，光電探測模塊可以使用4通道色彩傳感芯片tcs3200對輸出光進(jìn)行檢測，同時(shí)獲得其照度與色度信息，并將色度信息通過計(jì)算轉(zhuǎn)換成相關(guān)色溫。

本發(fā)明中，可隨著外界自然光的變化，自動調(diào)節(jié)led光與自然光相混合，實(shí)現(xiàn)恒定照度的照明。

本發(fā)明中，可使用兩種色溫差異較大的led與自然光相混合，實(shí)現(xiàn)特定色溫的輸出。

本發(fā)明的有益效果在于：與傳統(tǒng)的自然光混合照明系統(tǒng)相比，本發(fā)明通過光電探測模塊的測量反饋，能夠自動調(diào)節(jié)兩種色溫的led光輸出，在滿足工作面恒定照度的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了特定相關(guān)色溫的光輸出，既充分利用了太陽光實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，又滿足了生活中不同場景的照明需求，使混合光照明效果更加舒適。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一體式自然光與led智慧互補(bǔ)混合照明裝置結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明的led調(diào)光控制器結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是本發(fā)明一體式自然光與led智慧互補(bǔ)混合照明裝置程序流程圖。

具體實(shí)施方式

在以下給出的詳細(xì)說明和實(shí)施例中，可以對本發(fā)明更全面了解，這些說明和附圖并不僅限于特定實(shí)施例，而只是起到解釋和理解的作用。

實(shí)施例1：如圖1所示，本發(fā)明由收光面板、導(dǎo)光管、混合照明裝置、led陣列、led調(diào)光控制器、直流電源與光電探測模塊組成。

安裝于室外的收光面板聚集的光耦合到導(dǎo)光管傳播導(dǎo)光管另一端與混合照明裝置耦合相連,同時(shí)若干led光從混合照明裝置周邊耦合與自然光形成共光路照明,led調(diào)光控制器通過導(dǎo)線連接到安裝在混合照明裝置上的led陣列，混合照明裝置將導(dǎo)光管導(dǎo)入的自然光與led發(fā)出的光混合共光路出射,照明工作區(qū)域。

led調(diào)光控制器由直流電源供電，接收光電探測模塊的測量信號，并通過pwm調(diào)制的方式驅(qū)動led陣列的輸出。

光電探測器置于工作面上，通過無線串口的方式與調(diào)光控制器通信。該探測器能同時(shí)檢測工作面的照度與相關(guān)色溫信息。

本發(fā)明的工作原理如下：如圖2程序流程圖所示，led調(diào)光控制器在上電后先完成自身的初始化，其中包括與光電探測模塊的通信建立。此后led調(diào)光控制器第一次對工作面上的照度和相關(guān)色溫信息進(jìn)行探測。如果此時(shí)工作面上的照度e已滿足目標(biāo)照度ee，則不對led進(jìn)行動作，等待一段事件后再次進(jìn)行探測；如果此時(shí)工作面上的照度e不滿足目標(biāo)照度ee，則根據(jù)現(xiàn)有照度水平，及相關(guān)色溫cct信息，通過計(jì)算得出兩種色溫led的輸出比例與大小，并通過pwm調(diào)制的方式驅(qū)動led陣列按照計(jì)算結(jié)果進(jìn)行光輸出。然后再次進(jìn)行照度與相關(guān)色溫信息的探測，若二者皆符合要求（e=ee，cct=ccte，其中ccte為光源的目標(biāo)相關(guān)色溫），則led調(diào)光控制器在延時(shí)一段時(shí)間后進(jìn)行下一次探測；若二者中有不符合要求的，則根據(jù)此時(shí)的測量結(jié)果，重新計(jì)算led的輸出參數(shù)并驅(qū)動led，通過不斷反饋的方式最終實(shí)現(xiàn)滿足需求的光輸出。

以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于照明裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體一體式自然光與LED光互補(bǔ)混合照明裝置的智慧控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由收光面板、導(dǎo)光管、混合照明裝置、LED陣列、LED調(diào)光控制器、直流電源與光電探測模塊組成。收光面板用于聚集自然光，LED陣列發(fā)出的LED光從混合照明裝置周邊耦合與自然光形成共光路照明；LED調(diào)光控制器連接LED陣列，光電探測器模塊設(shè)置于混合照明裝置內(nèi)部，或者置于工作面上；混合照明裝置將導(dǎo)光管導(dǎo)入的自然光與LED陣列發(fā)出的光混合共光路出射,照明工作區(qū)域。本發(fā)明既可充分利用太陽光實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，又可在外界自然光強(qiáng)度不能滿足照度要求時(shí),由LED補(bǔ)光照明,滿足生活中不同場景的照明需求，得到節(jié)能舒適的混合光照明效果。

技術(shù)研發(fā)人員：葛愛明;陳鏡羽;葛卓嬙;郝如龍;朱凌;陶欣然
受保護(hù)的技術(shù)使用者：復(fù)旦大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.13
技術(shù)公布日：2017.09.15