一種情景模擬照明系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及照明領(lǐng)域，具體涉及一種情景模擬照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)照明系統(tǒng)存在亮度固定，不節(jié)能，還存在光斑小、不可調(diào)制等缺陷，遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的要求。依照不同的情景，營(yíng)造出適合心理、降低勞累感的燈光亮度，合成一種舒適的燈光環(huán)境，是一種主流追求。
[0003]LED燈具有窄帶、直流供電、體積小、壽命長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但也存在光譜單一，發(fā)熱量大等缺陷。為了實(shí)現(xiàn)亮度與色溫可調(diào)，可用如下設(shè)計(jì)方法:
[0004]①采納不同色彩的LED合成，利用三基色紅(R)光LED、綠(G)光LED、藍(lán)⑶光組合，通過(guò)分別控制紅綠藍(lán)光的驅(qū)動(dòng)電流，可以實(shí)現(xiàn)色溫與顯色指數(shù)(Ra)大于90的可調(diào)LED燈，但其驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，成本較高。
[0005]②利用多種顏色的熒光燈合成，如利用紅(R)色、藍(lán)(B)光和綠(G)色三種顏色組合，合成色溫可變與顯色指數(shù)(Ra)大于80的熒光燈，但以藍(lán)熒光燈激發(fā)紅熒光燈的激發(fā)效率極其低，且導(dǎo)致熒光燈照度極低、可用性差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種情景模擬照明系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)LED燈顯色指數(shù)與亮度的調(diào)節(jié)，可根據(jù)情景模擬出所需的燈光。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種情景模擬照明系統(tǒng)，包括:
[0009]為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電源的開關(guān)電源；
[0010]具有三個(gè)矩形方波輸出端的單片機(jī)控制電路；
[0011]以有線或無(wú)線的方式連接于單片機(jī)控制電路的控制端，用以調(diào)節(jié)單片機(jī)控制電路的三個(gè)矩形方波輸出端所輸出的矩形方波的占空比的操作電路；
[0012]分別對(duì)應(yīng)連接于單片機(jī)控制電路的三個(gè)矩形方波輸出端的紅光LED驅(qū)動(dòng)電路、綠光LED驅(qū)動(dòng)電路、藍(lán)光LED驅(qū)動(dòng)電路；
[0013]分別連接于紅光LED驅(qū)動(dòng)電路、綠光LED驅(qū)動(dòng)電路和藍(lán)光LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出端的紅光LED、綠光LED和藍(lán)光LED。
[0014]所述單片機(jī)控制電路采用STM32F103C8T6芯片及其外圍電路。
[0015]所述單片機(jī)控制電路的通訊接口連接有藍(lán)牙模塊、紅外模塊或NRF模塊。
[0016]所述紅光LED驅(qū)動(dòng)電路、綠光LED驅(qū)動(dòng)電路和藍(lán)光LED驅(qū)動(dòng)電路均包括無(wú)感電阻、三極管和功率管，無(wú)感電阻的一端連接于所述單片機(jī)控制電路相應(yīng)的矩形方波輸出端，另一端連接三極管的基極，三極管的發(fā)射極接地，集電極連接功率管的柵極，功率管的漏極接電源，源極連接所述紅光LED、綠光LED或藍(lán)光LED。
[0017]所述紅光LED由兩個(gè)紅光LED串聯(lián)而成，所述綠光LED由兩個(gè)綠光LED串聯(lián)而成，所述藍(lán)光LED由兩只藍(lán)光LED串聯(lián)而成。
[0018]所述操作電路設(shè)有分別對(duì)應(yīng)選擇早上的陽(yáng)光、中午的陽(yáng)光和傍晚的陽(yáng)光的操作部件，所述單片機(jī)控制電路預(yù)置有分別對(duì)應(yīng)于此三種陽(yáng)光的混色模式，早上的陽(yáng)光的混色模式為:綠光占空比35.6 %，藍(lán)光占空比8.9 %，紅光占空比50 %沖午的陽(yáng)光的混色模式為:綠光占空比8.9 %，藍(lán)光占空比26 %，紅光占空比8.9 %;傍晚的陽(yáng)光的混色模式為:綠占空比44 %，藍(lán)光占空比8.9 %，紅光占空比44.4 %。
[0019]采用上述方案后，本實(shí)用新型的情景模擬照明系統(tǒng)，選用PWM調(diào)度技術(shù)管理情景燈亮暗，經(jīng)過(guò)知矩形方波的周期改動(dòng)達(dá)到調(diào)度頻率，經(jīng)過(guò)改動(dòng)占空比兌現(xiàn)調(diào)度脈寬，利用簡(jiǎn)單的辦法實(shí)現(xiàn)管理流過(guò)的LED電流，從而使LED點(diǎn)亮并持續(xù)工作，隨占空比不斷變化，驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流恒定在不同值，LED亮暗不斷變化。工作時(shí)，通過(guò)操作電路對(duì)單片機(jī)控制電路發(fā)出控制指令，單片機(jī)控制電路輸出變化的脈寬信號(hào)給各LED驅(qū)動(dòng)電路，從而改變不同色溫LED的驅(qū)動(dòng)電流，進(jìn)而改變不同色溫LED的光通量，也就改變不同色溫LED的光譜功率分布曲線，則由不同色溫LED產(chǎn)生的新的光譜功率分布曲線疊加混合形成一條新的光譜功率分布曲線，也就得到動(dòng)態(tài)可調(diào)的情景模擬LED。本實(shí)用新型通過(guò)操作電路進(jìn)行操作，可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈顯色指數(shù)與亮度的調(diào)節(jié)，從而根據(jù)情景模擬出所需的燈光。
[0020]進(jìn)一步地，功率管的柵極驅(qū)動(dòng)采用簡(jiǎn)單的三極管驅(qū)動(dòng)放大電路，以改善功率管的導(dǎo)通過(guò)程，減少驅(qū)動(dòng)電源的功率。當(dāng)單片機(jī)控制電路直接驅(qū)動(dòng)功率管時(shí)會(huì)引起被驅(qū)動(dòng)功率的快速開通和關(guān)斷，這就可能造成被驅(qū)動(dòng)功率管漏源極間電壓的振蕩。一則引起射頻干擾；二則有可能造成功率管遭受過(guò)高的電壓而擊穿損壞。為解決這一問(wèn)題，本實(shí)用新型在被驅(qū)動(dòng)功率管的柵極與單片機(jī)控制電路的輸出之間串聯(lián)一只無(wú)感電阻。
[0021]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型在單片機(jī)控制電路預(yù)置有分別對(duì)應(yīng)于早上、中午、傍晚三種陽(yáng)光的混色模式，用戶根據(jù)情景需要可通過(guò)操作部件方便地選擇所要的混色模式，從而模擬得到早上、中午或傍晚的燈光。
[0022]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的情景模擬照明系統(tǒng)，單片機(jī)控制電路的通訊接口連接有紅外模塊、藍(lán)牙模塊或NRF模塊，通過(guò)此紅外模塊、藍(lán)牙模塊或NRF模塊，配合遙控端(操作電路)，可對(duì)單片機(jī)控制電路進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使用很方便。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型中單片機(jī)控制電路和LED驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖；
[0025]圖3為L(zhǎng)ED脈沖寬度調(diào)制的波形圖；
[0026]圖4a為本實(shí)用新型模擬早上的陽(yáng)光時(shí)示波器顯示的波形圖；
[0027]圖4b為本實(shí)用新型所模擬的早上的陽(yáng)光示意圖；
[0028]圖5a為本實(shí)用新型模擬中午的陽(yáng)光時(shí)示波器顯示的波形圖；
[0029]圖5b為本實(shí)用新型所模擬的中午的陽(yáng)光示意圖；
[0030]圖6a為本實(shí)用新型模擬的傍晚的陽(yáng)光時(shí)示波器顯示的波形圖；
[0031]圖6b為本實(shí)用新型所模擬的傍晚的陽(yáng)光示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]LED是一個(gè)二極管，開關(guān)可實(shí)現(xiàn)快速開啟和關(guān)閉。所以，只需要使用脈沖恒流源來(lái)驅(qū)動(dòng)，然后通過(guò)改變脈沖寬度的不同，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光。這樣的方法我們就稱為脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光。其調(diào)光原理為:使得接通和斷開LED的時(shí)間比值(占空比)的改變來(lái)達(dá)到調(diào)光目的。LED脈沖寬度調(diào)制的波形如圖3。
[0033]其占空比D (或稱為工作比)為:
[0034]D = ton/T(1-1)
[0035]選用PWM調(diào)度技術(shù)管理情景燈亮暗，經(jīng)過(guò)矩形方波的周期改動(dòng)達(dá)到調(diào)度頻率，經(jīng)過(guò)改動(dòng)占空比兌現(xiàn)調(diào)度脈寬，利用簡(jiǎn)單的辦法實(shí)現(xiàn)管理流過(guò)的LED電流，從而使LED點(diǎn)亮并持續(xù)工作，隨占空比不斷變化，驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流恒定在不同值，LED亮暗不斷變化。
[0036]本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)控制PWM脈寬來(lái)改變LED工作電流，調(diào)度LED燈的亮暗，實(shí)現(xiàn)