專利名稱：自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，屬于自動控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前人們使用的照明燈具所發(fā)出的光的亮度基本上是固定的。雖然有些燈具帶有智能調(diào)光功能，但是也是ー種定性調(diào)光功能，即當(dāng)環(huán)境光發(fā)生變化時，燈具發(fā)出的光的亮度發(fā)生相應(yīng)變化。而燈具照射的作業(yè)面上照度是否符合人們健康照明的要求或中國和國際等各種照明標(biāo)準(zhǔn)等要求，即照度值保持在多少范圍內(nèi)，就做不到?；驗榱丝刂普丈涞淖鳂I(yè)面照度，必須用光電傳感器等測量作業(yè)面照度，于是將光電傳感器放在作業(yè)面上進(jìn)行直接測量照度。這種方法只能應(yīng)用在臺燈等特殊燈具上。但對一般的燈具照明(如商場內(nèi)照明)，是不可能將光電傳感器放在作業(yè)面上進(jìn)行直接測量，只能間接測量作業(yè)面上的照度。若利用作業(yè)面上的反射光，來間接測量作業(yè)面上的照度，進(jìn)而控制作業(yè)面照度。然而，由于作業(yè)面的反射率一般經(jīng)常有變化，即作業(yè)面的反射率不是ー個靜態(tài)常量，而是ー個動態(tài)變量。如在商場內(nèi)，因人們穿的衣服不同，而反射率不同，即作業(yè)面反射率不同。但是人是流動的，所以反射率是ー個不斷變化的動態(tài)變量。在實際照明中，當(dāng)作業(yè)面的反射率改變時，人們一般不可能經(jīng)常去測量反射率。因此不能根據(jù)環(huán)境光的變化，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)燈具亮度，使得作業(yè)面上的照度保持在ー個要求的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)。解決了長期困擾照明行業(yè)的ー個技術(shù)難題在同一個作業(yè)面上，調(diào)光控制系統(tǒng)不能分辨環(huán)境亮度和作業(yè)面反射率的經(jīng)常變化，或系統(tǒng)過于復(fù)雜成本過高等原因不能推廣的問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，包括檢測電路檢測燈具照射作業(yè)面的反射光的亮度和波長是否發(fā)生變化，反射光的亮度和波長既包括燈具本身發(fā)出的光，也包括外部環(huán)境光，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號送給控制電路；并且每隔一段時間(I微秒 I小吋)測量一次作業(yè)面對光的反射率C，發(fā)射率c =光電傳感器處的照度Lk+作業(yè)面上的照度し控制電路由于光電傳感器對不同波長的光感應(yīng)是不同的，因此檢測電路將不同光信號轉(zhuǎn)換為電信號也不同。而燈具發(fā)出光的波長與外部環(huán)境光的波長是不可能完全相同，即檢測電路將燈具發(fā)出光通過作業(yè)面反射的光信號轉(zhuǎn)換為電信號與外部環(huán)境光通過作業(yè)面反射的光信號轉(zhuǎn)換為電信號是不相同的。從而控制電路從檢測電路接收到的這些電信號也不同，再將這些電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到的數(shù)字電信號也不同。所以控制電路能夠分辨是外部環(huán)境光通過作業(yè)面反射的光還是燈具本身發(fā)出光通過作業(yè)面反射的光，計算出燈具光源的光通量O，輸出對應(yīng)于該光通量O的脈沖寬度調(diào)制PWM形式的控制信號，PWM的占空比對應(yīng)燈具光源的光通量の和功率；根據(jù)作業(yè)面對光的反射率c的變化，調(diào)整光電傳感器處的照度Lk值，使 得作業(yè)面上設(shè)定的固定照度L保持L = Lk^c的函數(shù)關(guān)系；若是外部環(huán)境光發(fā)生變化，則控制電路輸出的PWM占空比改變，以調(diào)節(jié)燈具的光通量の，使得作業(yè)面上的照度L=來自于外部環(huán)境光線的照度+燈具本身發(fā)出光線的照度保持不變，即作業(yè)面上的照度保持在用戶要求的范圍內(nèi)或符合中國和國際等各種照明標(biāo)準(zhǔn)，否則控制電路輸出的PWM占空比不改變，即不調(diào)節(jié)燈具的光通量の和功率。進(jìn)ー步地，所述控制電路由集成電路(IC)實現(xiàn)。作為本發(fā)明的一個實施例，所述檢測電路為一路由光電傳感器和電阻構(gòu)成串聯(lián)電路連接在所述集成電路的正負(fù)極兩端，所述光電傳感器與所述電阻的連接處連接在所述集成電路的電壓或電流檢測ロ輸入端，所述光電傳感器為光敏電阻、光敏ニ極管、光敏三極管、光電管或光電倍增管。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述檢測電路為A、B兩路;A路檢測電路為依次由光電傳感器和電阻構(gòu)成串聯(lián)電路連接在所述集成電路的正負(fù)極兩端，其中所述光電傳感器與所述電阻的連接處連接在所述集成電路的電壓或電流檢測ロ第一輸入端； B路檢測電路為依次由電阻和光電傳感器構(gòu)成串聯(lián)電路連接在所述集成電路的正負(fù)極兩端，其中所述光電傳感器與所述電阻的連接處連接在所述集成電路的電壓或電流檢測ロ第二輸入端；所述A、B兩路檢測電路中的光電傳感器為光敏電阻、光敏ニ極管、光敏三極管、光電管或光電倍增管。作為本發(fā)明的又ー實施例，所述檢測電路為大于兩路的多路，每一路在所述集成電路檢測ロ的輸入電壓或電流是關(guān)于L1和L2的嚴(yán)格單調(diào)函數(shù)，即關(guān)于L1和L2的偏導(dǎo)數(shù)恒大于0或者恒小于0，其中L1表示燈具發(fā)出光線通過作業(yè)面反射到光電傳感器的感光面上照度，L2表示環(huán)境光線通過作業(yè)面反射到光電傳感器的感光面上照度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點本發(fā)明的檢測電路通過每隔一段時間測量一次作業(yè)面對光的反射率C，能夠檢測燈具照射作業(yè)面的反射光的亮度和波長是否發(fā)生變化，反射光的亮度和波長既包括燈具本身發(fā)出的光，也包括外部環(huán)境光；控制電路根據(jù)作業(yè)面對光的反射率c的變化,調(diào)整光電傳感器處的照度Lk值，使得設(shè)定作業(yè)面上的固定照度L保持L = Le^c的函數(shù)關(guān)系，輸出脈沖寬度調(diào)制PWM形式的控制信號，PWM的占空比對應(yīng)燈具光源的光通量O和功率，從而使作業(yè)面上的照度保持在用戶要求的范圍內(nèi)或符合中國和國際等各種照明標(biāo)準(zhǔn)。為了加強(qiáng)控制電路分辨環(huán)境光與燈具發(fā)出光的能力，本發(fā)明進(jìn)一歩將檢測電路增加到兩路或者更多路，這樣自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)具有超強(qiáng)光源分辨能力。本發(fā)明是一種成本低，可以將自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)放入燈具內(nèi)的控制方式，只要將光電傳感器對準(zhǔn)燈具照射的作業(yè)面，它會自動根據(jù)環(huán)境亮度和作業(yè)面反射率的變化，使得作業(yè)面上的照度就可以符合人們健康照明的要求或中國和國際等各種照明標(biāo)準(zhǔn)的要求。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)原理圖；圖2為實施例ニ以光敏電阻作為光電傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖3為實施例ニ以光敏ニ極管作為光電傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4為實施例ニ以光敏三極管作為光電傳感器的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)描述圖I是根據(jù)本發(fā)明的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)原理圖。該自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)包括檢測電路和控制電路。檢測電路檢測燈具照射作業(yè)面的反射光的亮度和波長是否發(fā)生變化，反射光的亮度和波長既包括燈具本身發(fā)出的光，也包括外部環(huán)境光，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號送給控制電路。并且每隔5分鐘(也可以是其它設(shè)定時間)測量一次作業(yè)面對光的反射率C。控制電路由集成電路(IC)MCL03實現(xiàn)，IC將檢測電路送來的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，分辨是外部環(huán)境光通過作業(yè)面反射的光還是燈具本身發(fā)出光通過作業(yè)面反射的光，根據(jù)光源、作業(yè)面上照度的函數(shù)關(guān)系E = d小/dA，其中A表示面積，計算出燈具光源的光通量の，輸出對應(yīng)于該光通量の的脈沖寬度調(diào)制PWM形式的控制信號，PWM的占空比對應(yīng)燈具光源的光通量O和功率；根據(jù)作業(yè)面對光的反射率c的變化，調(diào)整光電傳感器處的照度Lk值，使得作業(yè)面上設(shè)定的固定照度L保持L = Le^c的函數(shù)關(guān)系。作業(yè)面上的照度L、作業(yè)面對光的反射率c(^ 100% )和光電傳感器處的照度Lk之間的函數(shù)關(guān)系為Lk = CL ;只要使光電傳感器處的照度保持在Lk = CL數(shù)值，就可以使得作業(yè)面上的照度保持在L = LK + c數(shù)值。若是外部環(huán)境光發(fā)生變化，則控制電路輸出的PWM占空比改變，以調(diào)節(jié)燈具的光通量の，使得作業(yè)面上的照度=L=來自于外部環(huán)境光線的照度+燈具本身發(fā)出光線的照度保持不變，否則控制電路輸出的PWM占空比不改變，即不調(diào)節(jié)燈具的光通量の和功率。本發(fā)明的燈具光源包括LED、熒光燈、節(jié)能燈、白熾燈、HID燈、無電極燈、低壓鈉燈、超高壓金屬南化物燈、氙燈、或碳弧燈。實施例一檢測電路為一路由光電傳感器和電阻構(gòu)成串聯(lián)電路連接在集成電路的正負(fù)極兩端，光電傳感器與電阻的連接處連接在集成電路的電壓或電流檢測ロ輸入端，光電傳感器可以為光敏電阻、光敏ニ極管、光敏三極管、光電管或光電倍增管，其中光敏電阻的價格最便宜。以光敏電阻為例，在5V直流電壓的兩端串聯(lián)兩個電阻，ー個是固定阻值的電阻Rf，另ー個是光敏電阻も。光敏電阻も與普通電阻Rf的連接處連接在集成電路的電壓(也可以是電流，只是電壓常用)檢測ロ輸入端。當(dāng)外部環(huán)境亮度增大時，控制電路輸出脈沖寬度調(diào)制PWM信號，使電源給燈供電的電壓值或電流值減少，燈的亮度和耗電相應(yīng)減少；當(dāng)外部環(huán)境亮度減少時，控制電路輸出脈沖寬度調(diào)制PWM信號，使電源給燈供電的電壓值或電流值增大，燈的亮度和耗電相應(yīng)增加。實施例ニ 與實施例一不同的是，所述檢測電路為兩路。由于檢測電路是檢測反射光的照度，即該光線是燈具發(fā)出的光或環(huán)境光通過作業(yè)面反射得到的，而作業(yè)面對光的反射率c ^ 100%，并且有時c < 10%，這樣ー來檢測電路中光電傳感器處的照度遠(yuǎn)低于光源直接照射的照度，從而在光電傳感器處的光信號很弱。自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)不容易分辨環(huán)境光與燈具發(fā)出光。因此為了加強(qiáng)控制電路分辨環(huán)境光與燈具發(fā)出光的能力，將檢測電路設(shè)為A、B兩路，即在5V直流電壓的兩端并聯(lián)A、B兩路串聯(lián)電路。A路檢測電路為依次由光電傳感器和電阻構(gòu)成串聯(lián)電路連接在集成電路的正負(fù)極兩端，其中所述光電傳感器與所述電阻的連接處連接在所述集成電路的電壓或電流檢測
ロ第一輸入端。A路檢測電路在IC輸入口電 壓V = f (L1,L2, A1,入2)，其中L1為燈具發(fā)出光線通過作業(yè)面反射到光電傳感器的感光面上照度，L2為環(huán)境光線通過作業(yè)面反射到光電傳感器的感光面上照度，、I是關(guān)于燈具發(fā)出光對應(yīng)的波長，、2是關(guān)于環(huán)境光對應(yīng)的波長。V關(guān)于L1 偏導(dǎo)數(shù)VL1 = fL1 (L1, L2J 入 I，入 2)〉0，關(guān)于 L2 偏導(dǎo)數(shù)VL2 = fL2 (L1, L2J 入 1，入 2)〉0，即V是關(guān)于LI和L2的嚴(yán)格單調(diào)增函數(shù)。B路檢測電路為依次由電阻和光電傳感器構(gòu)成串聯(lián)電路連接在所述集成電路的正負(fù)極兩端，其中所述光電傳感器與所述電阻的連接處連接在所述集成電路的電壓或電流檢測ロ第二輸入端。B路的檢測電路在IC輸入口電壓u = g(L1, L2, A1,入2)，其中L1, L2, A1,入2的意義與A路相同，u關(guān)于L1偏導(dǎo)數(shù)uL1 = gL1 (L1, L2, A j,入2) < 0,關(guān)于L2偏導(dǎo)數(shù)uL2 =gL2 (L1, L2, A1, A2) < 0，即u是關(guān)于LI和L2的嚴(yán)格單調(diào)減函數(shù)。A、B兩路檢測電路中的光電傳感器可以為光敏電阻、光敏ニ極管、光敏三極管、光電管或光電倍增管。圖2所示的是A、B兩路檢測電路中光電傳感器為光敏電阻的情況，圖3所示的是A、B兩路檢測電路中光電傳感器為光敏ニ極管的情況，圖4所示的是A、B兩路檢測電路中光電傳感器為光敏三極管的情況。實施例三為了進(jìn)一步增強(qiáng)自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)分辨環(huán)境光與燈具發(fā)出光的能力，可將檢測電路設(shè)為更多路(大于兩路)，但是每一路檢測電路在IC檢測ロ的輸入電壓關(guān)于L1和L2都必須是嚴(yán)格單調(diào)函數(shù)，即關(guān)于L1和L2偏導(dǎo)數(shù)都是恒大于0或者恒小于O。本發(fā)明的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)體積小、能夠安裝在燈具內(nèi)、成本低、使用方便。該本發(fā)明能夠達(dá)到健康照明的目的，又因為充分利用自然光等環(huán)境光，而達(dá)到節(jié)能的效果。據(jù)了解，僅在我國照明耗電量占總發(fā)電量的15%左右。2004年我國的總發(fā)電量為21870億千瓦小時，年照明耗電達(dá)3280. 5億度，相當(dāng)于三峽水利發(fā)電工程年發(fā)電量(840億度)的四倍左右，據(jù)專家統(tǒng)計白天照明占照明用電的50%以上，主要是商業(yè)和エ業(yè)用電。若使用該發(fā)明的技術(shù)，將充分利用了自然光，使得我國總耗電減少幾個百分點，既節(jié)約了能源，又達(dá)到健康照明的目的，其意義巨大。上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，其特征在于包括 檢測電路檢測燈具照射作業(yè)面的反射光的亮度和波長是否發(fā)生變化，反射光的亮度和波長既包括燈具本身發(fā)出的光，也包括外部環(huán)境光，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號送給控制電路；并且每隔一段時間測量一次作業(yè)面對光的反射率C ; 控制電路將檢測電路送來的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，分辨出是外部環(huán)境光通過作業(yè)面反射的光還是燈具本身發(fā)出光通過作業(yè)面反射的光，計算出燈具光源的光通量の，輸出對應(yīng)于該光通量の的脈沖寬度調(diào)制PWM形式的控制信號，PWM的占空比對應(yīng)燈具光源的光通量の和功率；根據(jù)作業(yè)面對光的反射率c的變化，調(diào)整光電傳感器處的照度Lk值，使得Lk=CL，即作業(yè)面上設(shè)定的固定照度L保持L = Lk + c的函數(shù)關(guān)系； 若是外部環(huán)境光發(fā)生變化，則控制電路輸出的PWM占空比改變，以調(diào)節(jié)燈具的光通量O，使得作業(yè)面上的照度L =來自于外部環(huán)境光線的照度+燈具本身發(fā)出光線的照度保持不變，否則控制電路輸出的PWM占空比不改變，即不調(diào)節(jié)燈具的光通量の和功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測電路為一路由光電傳感器和電阻構(gòu)成串聯(lián)電路連接在所述集成電路的正負(fù)極兩端，所述光電傳感器與所述電阻的連接處連接在所述集成電路的電壓或電流檢測ロ輸入端，所述光電傳感器為光敏電阻、光敏ニ極管、光敏三極管、光電管或光電倍增管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測電路為A、B兩路;A路檢測電路為依次由光電傳感器和電阻構(gòu)成串聯(lián)電路連接在所述集成電路的正負(fù)極兩端，其中所述光電傳感器與所述電阻的連接處連接在所述集成電路的電壓或電流檢測ロ第一輸入端； B路檢測電路為依次由電阻和光電傳感器構(gòu)成串聯(lián)電路連接在所述集成電路的正負(fù)極兩端，其中所述光電傳感器與所述電阻的連接處連接在所述集成電路的電壓或電流檢測ロ第二輸入端； 所述A、B兩路檢測電路中的光電傳感器為光敏電阻、光敏ニ極管、光敏三極管、光電管或光電倍增管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測電路為大于兩路的多路，每一路在所述集成電路檢測ロ的輸入電壓或電流是關(guān)于L1和L2的嚴(yán)格單調(diào)函數(shù)，即關(guān)于L1和L2的偏導(dǎo)數(shù)恒大于O或者恒小于O，其中L1表示燈具發(fā)出光線通過作業(yè)面反射到光電傳感器的感光面上照度，L2表示環(huán)境光線通過作業(yè)面反射到光電傳感器的感光面上照度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，其特征在干，每隔I微秒 I小時測量一次作業(yè)面對光的反射率C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路由集成電路實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，其特征在于，所述燈具光源包括LED、熒光燈、節(jié)能燈、白熾燈、HID燈、無電極燈、低壓鈉燈、超高壓金屬鹵化物燈、氙燈、或碳弧燈。
全文摘要
自動調(diào)光恒光控制系統(tǒng)，包括(1)檢測電路檢測燈具照射作業(yè)面的反射光的亮度和波長是否發(fā)生變化，反射光的亮度和波長既包括燈具本身發(fā)出的光，也包括外部環(huán)境光，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號送給控制電路；并且每隔一段時間測量一次作業(yè)面對光的反射率c；(2)控制電路將檢測電路送來的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，分辨是外部環(huán)境光通過作業(yè)面反射的光還是燈具本身發(fā)出光通過作業(yè)面反射的光，計算出燈具光源的光通量Φ，輸出對應(yīng)于該光通量Φ的脈沖寬度調(diào)制PWM形式的控制信號，PWM的占空比對應(yīng)燈具光源的光通量Φ和功率；根據(jù)作業(yè)面對光的反射率c的變化，調(diào)整光電傳感器處的照度LR值，使得設(shè)定作業(yè)面上的固定照度L保持L＝LR÷c的函數(shù)關(guān)系。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單并且成本低。
文檔編號H05B41/38GK102625546SQ20121011587
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者張家炎 申請人:張家炎