CN205005304U - 一种led灯的控制***及其光照传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED灯的控制***及其光照传感器，所述LED灯的控制***包括执行模块、显示模块、时钟模块、温度传感器模块、LED矩阵模块、驱动电路模块和光照传感器，所述光照传感器包括多块PCB板和多个光敏电阻，每块所述的PCB板上嵌有一个所述的光敏电阻。由于采用了脉宽调制技术，实现了根据环境因素自适应调节光照强度的目的。由于在LED矩阵中加入了红色LED和绿色LED，提高了白光LED的染色指数，使人体对光的感觉变得更自然。由于该***中采用的光照传感器是由PCB板和光敏电阻组成的简易结构，降低了***的成本，并且该结构从不同角度检测周围环境的光照强度，经过对比后取最大值，使执行模块接收到的周围环境的光照强度信息更准确。

Description

一种LED灯的控制***及其光照传感器

技术领域

本实用新型涉及控制领域，特别是指一种LED灯的控制***及其光照传感器。

背景技术

智能照明控制***是以计算机技术为核心，结合通信和自动化等学科，对照明设备进行自动控制，在提供合适光环境的同时，降低电能消耗降低成本费用以及安装费用。

相比传统的灯具，LED具有节能环保，体积小，亮度大等特点。现在许多基于LED的智能控制照明***也不断涌现。尽管如此，现在的LED智能控制***还有许多方面需要改善。比如，有些***还采用时间控制或者人工手动控制的方案。基于时间对LED亮度进行控制简单方便，但是对外界环境变化不敏感。人工控制可以根据人的需求进行调节，但需要一定的人工成本。这些传统的控制方式过多依赖控制者，控制比较分散，且无法有效的集中进行管理，实时性和智能化太低。另一方面，传统控制下的光源大部分时间处于工作状态，即便在无人状态下都开启，浪费了大量的能源；还有一些***通过使用精密的传感器探测周围的光照强度，利用LED节点组成一个智能网络。***在微观上采取遥控,现场感应等人性化控制方式，能够营造各种适宜的光环境；宏观上则从集中控制箱集散向分布式控制的方向发展，如Danalite智能照明控制***，但这样的***往往铺设成本很高，不适合家居环境。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种结构简单，成本低，且能够敏感感应外接环境变化以调节发光亮度的LED灯的控制***。

基于上述目的本实用新型提供的一种LED灯的控制***，包括执行模块、显示模块、时钟模块、温度传感器模块、LED矩阵模块、驱动电路模块和光照传感器；所述时钟模块用于向所述执行模块发送时间信息，所述温度传感器用于采集环境温度信息并发送给执行模块，所述光照传感器用于采集环境光照强度信息并发送给执行模块，所述显示模块用于显示所述主控模块接收到的时间、温度和光照强度信息，所述控制模块用于根据接收到的所述时间信息、温度信息和光照强度信息生成驱动信号，并根据所述驱动信号通过所述驱动电路模块驱动所述LED矩阵模块改变发光强度。所述光照传感器，包括多块PCB板和多个光敏电阻，每块所述的PCB板上嵌有一个所述的光敏电阻，所述多块PCB板构成正多边形棱柱，其中一块所述的PCB板作为正多边形棱柱的顶面，其余PCB板作为正多边形棱柱的侧面，不设底面，所述多个光敏电阻的地线连接在一起，所述多个光敏电阻的输出线与外部的接收装置连接。

可选的，所述执行模块利用脉宽调制技术对LED灯进行亮度控制。

可选的，所述执行模块为嵌有STC12C5A60S2单片机的PCB板，所述PCB板上有按键键盘，可通过所述按键键盘实现人工控制LED灯亮度。

可选的，所述LED矩阵模块中还加入了红色LED和绿色LED，用于提高白光LED的染色指数。

可选的，所述执行模块采用AD转换器对收集的数据进行模数转换。

可选的，所述AD转换器利用脉宽调制技术将所述数据转换为占空比。

本实用新型还公开了一种光照传感器，包括多块PCB板和多个光敏电阻，每块所述的PCB板上嵌有一个所述的光敏电阻；所述多块PCB板构成正多边形棱柱，其中一块所述的PCB板作为正多边形棱柱的顶面，其余PCB板作为正多边形棱柱的侧面，不设底面；所述多个光敏电阻的地线连接在一起，所述多个光敏电阻的输出线与执行模块连接。所述光照传感器优选的用于上述LED灯控制***但不仅限于上述LED灯控制***。

可选的，所述正多边形棱柱为正三棱柱。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种LED灯的控制***及其光照传感器，由于采用了脉宽调制技术，根据收集到的周围环境的温度和光照强度以及时间信息，所述执行模块将上述信息转换为一个适合的占空比的PWM波，通过驱动电路施加在LED矩阵上，LED矩阵就能根据不同的占空比发出不同亮度的光，***就实现了根据环境因素自适应调节光照强度的目的。由于在LED矩阵中加入了红色LED和绿色LED，提高了白光LED的染色指数，使人体对光的感觉变得更自然。由于该***中采用的光照传感器是由PCB板和光敏电阻组成的简易结构，降低了***的成本，并且该结构从不同角度检测周围环境的光照强度，经过对比后取最大值，使执行模块接收到的周围环境的光照强度信息更准确。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种LED灯的控制***的结构图；

图2为本实用新型五棱柱结构的光照传感器的结构图；

图3为本实用新型正三棱柱结构的光照传感器的结构图；

图4为本实用新型正三棱柱结构的光照传感器的俯视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示为本实用新型一种LED灯的控制***实施例的结构图，一种LED灯的控制***，包括执行模块、显示模块、时钟模块、温度传感器模块、LED矩阵模块、驱动电路模块和光照传感器。所述执行模块分别与所述显示模块、所述时钟模块、所述温度传感器模块、所述驱动电路模块和所述光照传感器连接，所述驱动电路模块与所述LED矩阵模块连接。所述时钟模块用于向所述执行模块发送时间信息，所述温度传感器用于向所述执行模块发送温度信息，所述光照传感器用于感受环境光照强度并向所述主控***发送光照强度信息，所述显示模块用于显示所述执行模块接收到的时间、温度和光照强度信息，所述执行模块用于对接收到的时间信息、温度信息和光照强度信息进行处理，并将处理结果发送给所述驱动电路模块，所述驱动电路模块用于接收执行模块的处理结果并将处理结果发送给所述LED矩阵模块，所述LED矩阵模块用于接收所述驱动电路模块发送的处理结果改变LED灯的光照强度。

在本实用新型的一种实施例中，所述执行模块为嵌有STC12C5A60S2单片机的PCB板，所述PCB板上有一个按键键盘，用于人工控制和输入外界环境的温度、时间和光照强度的占空比。可以根据特定需要将LED保持在一个比较合适的控制效果。所述显示模块为LCD1602液晶显示器，所述时钟模块为DS1302时钟，用于向执行模块发送时间信息；所述温度传感器模块为DS18B20温度传感器，用于向执行模块发送温度信息；所述驱动电路模块为基于PT4115芯片的电路，该电路可以输出稳定的电流，且该电流可以通过占空比以及调节电阻控制。所述光照传感器包括四块PCB板和四个光敏电阻，每块所述的PCB板上嵌有一个所述的光敏电阻，所述四块PCB板构成有盖无底的柱状结构。光敏电阻用来探测周围的光照强度，并通过AD转换器将光照强度信息转换为电压并向执行模块发送电压信息。执行模块将收集到的时间、温度和光照强度的信息转换为PWM占空比，并根据时间、温度和光照强度的占空比通过驱动电路控制LED矩阵控制光照强度。

当***通过时钟芯片获得时间信息后，单片机将根据当前时间给LED矩阵一个初始的PWM占空比，这样就不需要每次都从0开始，提高了***的反应速度。该初始值可以人为设定，也可以***自动检测。人为设定通过键盘输入，自动检测即为当前的环境光强所对应的PWM占空比。通过检测，LED矩阵亮度与***占空比之间的关系是：

占空比(％)＝1.92*LED矩阵亮度(klux)-8.20(1)

由此公式可知***所需的占空比。

然后***将会通过感光模块检测周围的环境光强，感光模块可以将环境光强通过AD转换器转换成电压输入给单片机。

环境光强(lux)＝-350.5*AD转换器电压(V)+976.5

之后，***将会比较该光强是否与合理范围之内。这个范围可以人为设定，也可以***自动检测。如果光强合适，则保持该占空比；否则相应提高或降低占空比。每次占空比调整初始化为5％。

以此往复，***就能获得一个稳定合适的占空比，即LED矩阵亮度控制在一个稳定的范围内。

在本实用新型的另一种实施例中，所述LED矩阵中加入了红色LED和绿色LED，从而改善了白光LED矩阵的染色指数。染色指数指的是人造光与自然光的相似程度。如果染色指数过低，人体对光的感觉就会变得很不自然。虽然LED在许多方面优于传统光源，但LED的染色指数却相对偏低。太阳光的染色指数为100，LED的一般只为70。如果长时间使用，人们就会觉得很不舒服。因为白光LED是由其他颜色LED混合而成的，一般来说是由蓝色LED加上黄色荧光粉，而太阳光则包含各种颜色。红色LED和绿色LED的发光亮度大约为白光LED的25％。也就是说，当白光LED的占空比为100％时。红绿LED的占空比大约为25％。这种做法能在一定程度上提高白光LED的染色指数。

图2为本实用新型正五棱柱结构的光照传感器的结构图，包括六块PCB板和六个光敏电阻，每块所述的PCB板上嵌有一个所述的光敏电阻，所述六块PCB板构成没有底面的正五棱柱。所述光敏电阻的地线通过内部连接在一起，所述光敏电阻的输出端分为两组，其中一组光敏电阻的输出端与位于执行模块上的AD芯片四个输入端中的三个连接，另一组光敏电阻的输出端与位于执行模块上另的AD芯片四个输入端中的三个连接，每个AD芯片取每组光敏电阻采集的最大光照强度，执行模块取两个AD芯片接收的最大光照强度作为环境光照强度。不同光照传感器的光敏电阻用于收集不同方向的光照强度信息，在本实施例中，所述光照传感器分别收集前方、左前方、右前方、左后方和右后方的光照强度信息。执行模块接收到光照强度信息后，选择最大光照强度作为周围环境的光照强度来控制LED矩阵。

图3为本实用新型正三棱柱结构的光照传感器的结构图，包括四块PCB板和四个光敏电阻，每块所述的PCB板上嵌有一个所述的光敏电阻，所述四块PCB板构成没有底面的正三棱柱结构。四个光敏电阻的地线通过内部连接在一起，四个光敏电阻的输出线分别接入执行模块的AD芯片的四个输入，所述光敏电阻用于收集周围环境光照强度信息，所述光照传感器将光照强度信息通过AD转换器转换成电信号，并发送给执行模块。不同光照传感器的光敏电阻用于收集不同方向的光照强度信息，在本实施例中，所述光照传感器分别收集左前方、右前方、上方和背面的光照强度信息。执行模块接收到光照强度信息后，选择最大光照强度作为周围环境的光照强度来控制LED矩阵。

由于所述光照传感器仅采用了PCB板和光敏电阻即可满足***需求，降低了***的成本。

图4为本实用新型正三棱柱结构的光照传感器的俯视图，位于光照传感器背面的PCB板401用于采集光照传感器背面的光照强度，位于光照传感器左侧的PCB板402用于采集光照传感器左前方的光照强度，位于光照传感器上放的PCB板403用于采集光照传感器上方的光照强度，位于光照传感器右侧的PCB板404用于采集光照传感器右前方的光照强度。

这里只给出了正三棱柱和正五棱柱结构的光照传感器，但不表明所述光照传感器只有这两种结构，在实际应用中，可根据需要采取不同结构的光照传感器，如正四棱柱、正六棱柱和正七棱柱结构的光照传感器。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LED灯的控制***，其特征在于包括执行模块、显示模块、时钟模块、温度传感器模块、LED矩阵模块、驱动电路模块和光照传感器；

所述时钟模块用于向所述执行模块发送时间信息，所述温度传感器用于采集环境温度信息并发送给执行模块，所述光照传感器用于采集环境光照强度信息并发送给执行模块，所述显示模块用于显示所述主控模块接收到的时间、温度和光照强度信息，所述控制模块用于根据接收到的所述时间信息、温度信息和光照强度信息生成驱动信号，并根据所述驱动信号通过所述驱动电路模块驱动所述LED矩阵模块改变发光强度；

所述光照传感器，包括多块PCB板和多个光敏电阻，每块所述的PCB板上嵌有一个所述的光敏电阻，所述多块PCB板构成正多边形棱柱，其中一块所述的PCB板作为正多边形棱柱的顶面，其余PCB板作为正多边形棱柱的侧面，不设底面，所述多个光敏电阻的地线连接在一起，所述多个光敏电阻的输出线与外部的接收装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种LED灯的控制***，其特征在于，所述执行模块利用脉宽调制技术对LED灯进行亮度控制。

3.根据权利要求1所述的一种LED灯的控制***，其特征在于，所述执行模块为嵌有STC12C5A60S2单片机的PCB板，所述PCB板上有按键键盘，可通过所述按键键盘实现人工控制LED灯亮度。

4.根据权利要求1所述的一种LED灯的控制***，其特征在于，所述LED矩阵模块中还加入了红色LED和绿色LED，用于提高白光LED的染色指数。

5.根据权利要求1所述的一种LED灯的控制***，其特征在于，所述执行模块采用AD转换器对收集的数据进行模数转换。

6.根据权利要求5所述的一种LED灯的控制***，其特征在于，所述AD转换器利用脉宽调制技术将所述数据转换为占空比。

7.一种光照传感器，其特征在于包括多块PCB板和多个光敏电阻，每块所述的PCB板上嵌有一个所述的光敏电阻；

所述多块PCB板构成正多边形棱柱，其中一块所述的PCB板作为正多边形棱柱的顶面，其余PCB板作为正多边形棱柱的侧面，不设底面；

所述多个光敏电阻的地线连接在一起，所述多个光敏电阻的输出线与外部的接收装置连接。

8.根据权利要求7所述的一种光照传感器，其特征在于，所述正多边形棱柱为正三棱柱。