CN106993357B - 一种根据环境光自动调整的led灯***及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根据环境光自动调整的LED灯***，包括用于LED灯照明装置以及室外环境光传感器的关联、设置、设备信息采集以及控制的移动主机端；用于室内光采集、接收室外光信号、调整输出及控制光源的LED灯照明装置；用于室外光采集、室外光信号传送给LED灯照明装置的室外环境光传感器；移动主机端、LED灯照明装置及室外环境光传感器通过蓝牙连接。本发明还公开了一种根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法。本发明具有结构简单、造价便宜、生产成本低、体验效果好、自然光同步调光调色及光效均匀等特点。

Description

一种根据环境光自动调整的LED灯***及其实现方法
技术领域
本发明涉及照明控制***技术，具体来说是一种根据环境光自动调整的LED灯***及其实现方法。
背景技术
现在人们的生活、办公、学习等照明环境主要满足日常照度所需，而忽略了环境光对人的生理影响。长期生活在单一的照明环境，除了容易导致视觉疲劳外，还会影响生理及心理机能。因此，市场上出现了众多调光、调色的照明灯具。虽然可以解决以上的部分问题，但还存在以下不足：
(1)、无法与自然光同步进行调光、调色控制；
(2)、调光调色过多依赖人工干预，影响用户体验及效率；
(3)、不具备环境光补偿及自动调整功能，造成照明环境光效不均匀。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造价便宜、生产成本低、体验效果好、自然光同步调光调色及光效均匀的根据环境光自动调整的LED灯***。
本发明的另一目的在于提供一种根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种根据环境光自动调整的LED灯***，包括用于LED灯照明装置以及室外环境光传感器的关联、设置、设备信息采集以及控制的移动主机端；
用于室内光采集、接收室外光信号、调整输出及控制光源的LED灯照明装置；
用于室外光采集、室外光信号传送给LED灯照明装置的室外环境光传感器；
移动主机端、LED灯照明装置及室外环境光传感器通过蓝牙连接。
所述移动主机端为智能手机。
所述LED灯照明装置包括第一蓝牙芯片，第一蓝牙芯片与室内环境光传感器、控制器、调光电路连接，调光电路与LED光源连接。
所述室外环境光传感器包括室外环境光传感器本体，室外环境光传感器本体与第二蓝牙芯片连接，第二蓝牙芯片与调光驱动连接，调光驱动与若干个不同颜色的发光二极管连接。
所述第一蓝牙芯片的PIO口输出PWM信号驱动DC/DC调光电路，第一蓝牙芯片与第一天线连接。
所述第二蓝牙芯片与第二天线连接，第二蓝牙芯片由锂电池供电。
上述的根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法，包括以下步骤：
(1)、通过移动主机端，将LED灯照明装置、室外环境光传感器进行关联，并设置照度、色温值控制的范围；同时，采集LED灯照明装置、室外环境光传感器的工作状态并显示，提供查询；
(2)、分别通过室外环境光传感器、室内环境光传感器检测当前环境的R、G、B的值，并根据算法计算出对应环境的亮度、色温值；
(3)、室外环境光传感器以蓝牙Mesh信号传输方式将计算的亮度以及色温值信号发出，提供给LED灯照明装置以及移动主机端；
(4)、LED灯照明装置接收到室外环境光传感器发送的环境光参数与室内环境光传感器计算的结果进行比较，并通过控制调光输出改变LED灯的亮度以及色温，最终达到两者之间的参数处于平衡状态；与此同时，将LED照明装置的状态信息发出，供移动主机端查询。
所述步骤(2)中信号采集以及数据处理为：控制器通过I2C数字接口获取室外环境光传感器、室内环境光传感器的检测的红、绿、蓝三通道的AD转换值，对应的R、G、B三通道的数值为：
式中Xdata为室外环境光传感器、室内环境光传感器的检测值；N为室外环境光传感器、室内环境光传感器内部的AD转换的位数；Range为室外环境光传感器、室内环境光传感器的量程；
通过矩阵的方法，将RGB值转化成XYZ进行分析，其公式如下：
式中X、Y、Z为CIE制定的三基色刺激值；Cx为矩阵系数，通过测量已知的标准值确定；
根据X、Y、Z计算色坐标对应的x、y值，其公式如下：
x＝X/(X+Y+Z)
Y＝Y/(X+Y+Z)；
计算环境光的色温CCT及亮度值(Lux)值：
CCT＝437n∧3+3601n∧2-6861n+5514.31；
其中，
n＝(x-0.3320)/(y-0.1858)
Lux＝R*CYR+G*CYG+B*CYB。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1、本发明包括用于LED灯照明装置以及室外环境光传感器的关联、设置、设备信息采集以及控制的移动主机端；用于室内光采集、接收室外光信号、调整输出及控制光源的LED灯照明装置；用于室外光采集、室外光信号传送给LED灯照明装置的室外环境光传感器；移动主机端、LED灯照明装置及室外环境光传感器通过蓝牙连接，具有结构简单、造价便宜、生产成本低、体验效果好、自然光同步调光调色及光效均匀等特点。
2、本发明中的LED灯照明装置包括第一蓝牙芯片，第一蓝牙芯片与室内环境光传感器、控制器、调光电路连接，调光电路与LED光源连接，进行收集信号，并进行处理，控制灯光光源发光同步。
3、本发明中的室外环境光传感器包括室外环境光传感器本体，室外环境光传感器本体与第二蓝牙芯片连接，第二蓝牙芯片与调光驱动连接，调光驱动与若干个不同颜色的发光二极管连接；收集室外自然光信号，并发送信号，保持一致，使用效果好。
4、本发明中的第一蓝牙芯片的PIO口输出PWM信号驱动DC/DC调光电路，第一蓝牙芯片与第一天线连接，信号传输稳定，使用效果好。
5、本发明中的第二蓝牙芯片与第二天线连接，第二蓝牙芯片由锂电池供电，稳定性强，耐用。
附图说明
图1为一种根据环境光自动调整的LED灯***的连接框图；
图2为本发明中联网的连接示意图；
图3为本发明中室外环境光传感器的工作流程框图；
图4为本发明中LED灯照明装置的工作流程框图。
图中标号与名称如下：
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1～4所示，一种根据环境光自动调整的LED灯***，包括用于LED灯照明装置以及室外环境光传感器的关联、设置、设备信息采集以及控制的移动主机端；用于室内光采集、接收室外光信号、调整输出及控制光源的LED灯照明装置；用于室外光采集、室外光信号传送给LED灯照明装置的室外环境光传感器；移动主机端、LED灯照明装置及室外环境光传感器通过蓝牙连接。
本实施例中的移动主机端为智能手机，内置手机APP，手机APP兼容目前主流的安卓以及ios***；LED灯照明装置包括第一蓝牙芯片，第一蓝牙芯片与室内环境光传感器、控制器、调光电路连接，调光电路与LED光源连接。
本实施例中的室外环境光传感器包括室外环境光传感器本体，室外环境光传感器本体与第二蓝牙芯片连接，第二蓝牙芯片与若干个不同颜色的发光二极管连接；第一蓝牙芯片的PIO口输出PWM信号驱动DC/DC调光电路，第一蓝牙芯片与第一天线连接；第二蓝牙芯片与第二天线连接，第二蓝牙芯片由锂电池供电。
以上所述的蓝牙芯片采用的是高通公司生产的CSR1010，环境光色彩传感器采用的是intersil公司生产的ISL29125，上述硬件由市场上购得。
上述的根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法，包括以下步骤：
(1)、通过移动主机端，将LED灯照明装置、室外环境光传感器进行关联，并设置照度、色温值控制的范围；同时，采集LED灯照明装置、室外环境光传感器的工作状态并显示，提供查询；具体为：组网的采用蓝牙Mesh组网协议建立连接机制，为保证实现多节点的联动控制，加入设备组网关联机制，组网关联过程示意图如图2。组网完成后，用户即可通过手机APP发送控制及查询等命令，完成对照明装置以及环境光传感器的配置、控制、查询等功能；
(2)、分别通过室外环境光传感器、室内环境光传感器检测当前环境的R、G、B的值，并根据算法计算出对应环境的亮度、色温值；
(3)、室外环境光传感器以广播的方式将计算的亮度以及色温值以广播的信号发出，提供给LED灯照明装置以及移动主机端；
(4)、如图4所示，LED灯照明装置接收到室外环境光传感器发送的环境光参数与室内环境光传感器计算的结果进行比较，并通过控制调光输出改变LED灯的亮度以及色温，最终达到两者之间的参数处于平衡状态；与此同时，将LED照明装置的状态信息发出，供移动主机端查询。
如图3所示，所述步骤(2)中信号采集以及数据处理为：控制器通过I2C数字接口获取室外环境光传感器、室内环境光传感器的检测的红、绿、蓝三通道的AD转换值，对应的R、G、B三通道的数值为：
式中Xdata为室外环境光传感器、室内环境光传感器的检测值；N为室外环境光传感器、室内环境光传感器内部的AD转换的位数；Range为室外环境光传感器、室内环境光传感器的量程；
通过矩阵的方法，将RGB值转化成XYZ进行分析，其公式如下：
式中X、Y、Z为CIE制定的三基色刺激值；Cx为矩阵系数，通过测量已知的标准值确定；
根据X、Y、Z计算色坐标对应的x、y值，其公式如下：
x＝X/(X+Y+Z)
y＝Y/(X+Y+Z)；
计算环境光的色温CCT及亮度值(Lux)值：
CCT＝437n∧3+3601n∧2-6861n+5514.31；
其中，
n＝(x-0.3320)/(y-0.1858)
Lux＝R*CYR+G*CYG+B*CYB。
采用上述***和方法，室内和室外的自然光进行同步调光、调色控制，组网便捷，采用蓝牙组网，除去路由等的干扰，效率快、体验好，照明环境光效均匀，深受消费者的喜爱。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、通过移动主机端，将LED灯照明装置、室外环境光传感器进行关联，并设置照度、色温值控制的范围；同时，采集LED灯照明装置、室外环境光传感器的工作状态并显示，提供查询；
(2)、分别通过室外环境光传感器、室内环境光传感器检测当前环境的R、G、B的值，并根据算法计算出对应环境的亮度、色温值；
(3)、室外环境光传感器以广播的方式将计算的亮度以及色温值以蓝牙Mesh信号传输的方式发出，提供给LED灯照明装置以及移动主机端；
(4)、LED灯照明装置接收到室外环境光传感器发送的环境光参数与室内环境光传感器计算的结果进行比较，并通过控制调光输出改变LED灯的亮度以及色温，最终达到两者之间的参数处于平衡状态；与此同时，将LED照明装置的状态信息发出，供移动主机端查询。
2.根据权利要求1所述的根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中信号采集以及数据处理为：控制器通过I2C数字接口获取室外环境光传感器、室内环境光传感器的检测的红、绿、蓝三通道的AD转换值，对应的R、G、B三通道的数值为：
式中Xdata为室外环境光传感器、室内环境光传感器的检测值；N为室外环境光传感器、室内环境光传感器内部的AD转换的位数；Range为室外环境光传感器、室内环境光传感器的量程；
通过矩阵的方法，将RGB值转化成XYZ进行分析，其公式如下：
式中X、Y、Z为CIE制定的三基色刺激值；Cx为矩阵系数，通过测量已知的标准值确定；
根据X、Y、Z计算色坐标对应的x、y值，其公式如下：
x＝X/(X+Y+Z)
y＝Y/(X+Y+Z)；
计算环境光的色温CCT及亮度值(Lux)值：
CCT＝437n^3+3601n^2-6861n+5514.31；
其中，
n＝(x-0.3320)/(y-0.1858)
Lux＝R*CYR+G+CYG+B*GYB。
3.根据权利要求1-2任一项所述根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法所用到的根据环境光自动调整的LED灯***，其特征在于：包括用于LED灯照明装置以及室外环境光传感器的关联、设置、设备信息采集以及控制的移动主机端；
用于室内光采集、接收室外光信号、调整输出及控制光源的LED灯照明装置；
用于室外光采集、室外光信号传送给LED灯照明装置的室外环境光传感器；
移动主机端、LED灯照明装置及室外环境光传感器通过蓝牙连接。
4.根据权利要求3所述的根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法所用到的根据环境光自动调整的LED灯***，其特征在于：所述移动主机端为智能手机。
5.根据权利要求3所述的根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法所用到的根据环境光自动调整的LED灯***，其特征在于：所述LED灯照明装置包括第一蓝牙芯片，第一蓝牙芯片与室内环境光传感器、控制器、调光电路连接，调光电路与LED光源连接。
6.根据权利要求3所述的根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法所用到的根据环境光自动调整的LED灯***，其特征在于：所述室外环境光传感器包括室外环境光传感器本体，室外环境光传感器本体与第二蓝牙芯片连接，第二蓝牙芯片与调光驱动连接，调光驱动与若干个不同颜色的发光二极管连接。
7.根据权利要求5所述的根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法所用到的根据环境光自动调整的LED灯***，其特征在于：所述第一蓝牙芯片的PIO口输出PWM信号驱动DC/DC调光电路，第一蓝牙芯片与第一天线连接。
8.根据权利要求6所述的根据环境光自动调整的LED灯***的实现方法所用到的根据环境光自动调整的LED灯***，其特征在于：所述第二蓝牙芯片与第二天线连接，第二蓝牙芯片由锂电池供电。
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Denomination of invention: An LED lamp system with automatic adjustment according to ambient light and its implementation method

Effective date of registration: 20221125

Granted publication date: 20190809

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Dongyang sub branch

Pledgor: HENGDIAN GROUP TOSPO LIGHTING Co.,Ltd.

Registration number: Y2022330003202

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