CN205648120U - 一种自然光与灯光互补的教室节能照明*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种自然光与人工照明互补的教室照明***，包括若干照明灯；照明灯包括控制器和恒流源驱动器、无线光照度传感器和无线红外探测传感器；无线光照度传感器和无线红外探测传感器通过ZigBee协调器连接控制器；恒流源驱动器连接LED灯珠矩阵；恒流源驱动器、LED灯珠矩阵和无线红外探测传感器安装于灯具支架上，灯具支架通过连接构建悬挂于教室天花板上；无线红外探测传感器安装于灯具支架的底部；无线光照度传感器安装于LED灯珠矩阵下方的工作平面上。本实用新型将光照度传感器与人体红外探测器相结合，将光环境参数输入给照明控制器，通过控制LED照度来满足用户对工作平面的照度需求，使LED照明与自然光源的优势互补，绿色节能。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑照明领域，尤其涉及一种自然光与灯光互补的教室节能照明***。
背景技术
教室照明***有其本身的特殊性。在自然光源充足的白天，一般照明***受到传统建筑采光设计的限制，为了满足少数自然采光不足区域的照度要求，整个照明***都处于满负荷的工作状态，造成照明资源的巨大浪费。在自然光源不足的阴天、或是下午，照明负荷不得不保持夜晚一样满负荷的工作状态，过量的人工照明不仅带来能源的浪费，也给人眼带来了很大的负担。这些粗放的运行方式会造成巨大的能源浪费。
自然光的资源十分丰富，是人眼感觉最舒适自然地光源。自然光照度对于人眼十分有利，而电光源容易造成眼疲劳。一种自然光与灯光互补的教室节能照明***可以满足学习过程中对自然光源的需求，在区域光照充足的时段基本使用自然光源，提供优质的照明质量。在区域光照不足时段辅助LED光源来满足照度需求，使自然光源得到最大限度的利用。LED作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯(如高压钠灯和金卤灯)之后的***新光源。基于白光LED的固态照明，是一种典型的绿色照明方式，与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点。
GB50034-2013建筑照明设计标准规定，教室照明照度根据功能需求在300LX至500LX之间，宜采用中间色表特征，并设置适宜的遮光角防止眩光，提高照明质量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，以解决现有教室照明***造成巨大电能浪费的问题；本实用新型以优先利用自然光源为原则，辅以人工LED光源的补充，使教室内LED灯具的照度水平随着自然光源的改变而改变，保证工作平面始终保持稳定且舒适的照度环境；
为达到上述的目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，包括若干照明灯；照明灯包括控制器和恒流源驱动器、无线光照度传感器和无线红外探测传感器；无线光照度传感器和无线红外探测传感器通过ZigBee协调器连接控制器；恒流源驱动器连接LED灯珠矩阵；恒流源驱动器、LED灯珠矩阵和无线红外探测传感器安装于灯具支架上，灯具支架通过连接构建悬挂于教室天花板上；无线红外探测传感器安装于灯具支架的底部；无线光照度传感器安装于LED灯珠矩阵下方的工作平面上。
进一步的，无线光照度传感器连接有为其供电的干电池。
进一步的，每个照明灯设置一个控制器。
进一步的，所述若干照明灯共用一个控制器。
进一步的，所述控制器设置于照明控制箱中。
进一步的，控制器连接教室电源，教室电源连接手动开关。
进一步的，控制器连接远程照明监测控制***。
进一步的，灯具支架上设有20°的遮光板。
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
人体红外传感器与光照度传感器组成的传感网络相互补充，相互协调。红外传感器在其探测范围内检测是否有人的活动，光照度传感器检测在工作平面上光照度的大小。两类传感器把感知到的数据传输至智能控制器，为控制***提供可靠数据。当自然光源充足，红外***没有检测到人员体征时，人工照明***处于关闭状态。当自然光源不足，探测器又检测到人员活动时，控制器进行数据处理，控制人工照明强度以满足照度需求。
控制器处理实时的光照度数据，通过设定的照度函数输出对应的脉冲宽度调制信号。LED灯珠有自身的特性，当电压超过其正向导通电压后，较小的电压波动都会导致工作电流的的剧烈变化，从而影响LED的正常使用，固LED宜采用恒流驱动方式。在电流一定，电压稳定的前提下，控制器通过调节电流占空比改变脉冲宽度调制信号，在不改变LED光源发光质量的前提下，改变光源的照明强度，以达到工作平面所需照度要求。
建筑照明设计标准规定教室照明照度在300LX至500LX之间，宜采用中间色表特征，灯具应设置遮光角防止眩光。本实用新型选用高效LED灯珠矩阵，保障所需最大强度的照度需求。光源为中间色表特征，并设置20°的遮光板角度防止眩光。
教室分布往往相对集中，灯具布局密集。成百上千的灯具如果实现统一的监测与管理，远程监测控制，可以节约大量的劳动力。当灯具出现故障上位机会立即收到故障报警信号，及时通知后期人员进行维修。在教室利用率相对较低的假期，可以有选择的根据人体红外传感器上传的信号进行信息处理，根据人员分布情况统筹分配照明资源，实现最大化的节能目标。
附图说明
图1是本实用新型一种自然光与灯光互补的教室节能照明***的组成框图；
图2是本实用新型一种自然光与灯光互补的教室节能照明***的工作流程方框图；
图3是本实用新型照明灯的安装结构图；
图4是本实用新型LED灯珠矩阵的结构示意图；
图5是本实用新型一种自然光与灯光互补的教室节能照明***的教室照明灯布置方式图。
图6为本实用新型一种自然光与灯光互补的教室节能照明***的无线传感器网络图。
具体实施方式
请参阅图1至图6所示，本实用新型一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，包括远程照明监测控制***和连接远程照明监测控制***的若干照明灯。
照明灯包括控制器1和恒流源驱动器2、无线光照度传感器4和无线红外探测传感器5。无线光照度传感器4和无线红外探测传感器5通过ZigBee协调器6连接控制器1。
恒流源驱动器2连接LED灯珠矩阵3，用于驱动LED灯珠矩阵3发光；恒流源驱动器2、LED灯珠矩阵3和无线红外探测传感器5安装于灯具支架上，灯具支架通过连接构建9悬挂于教室天花板上。无线红外探测传感器5安装于灯具支架的底部，用于探测LED灯珠矩阵3下方的探测区域中是否有人。无线光照度传感器4安装于LED灯珠矩阵3下方的工作平面11上，用于检测该处的照度是否符合教室照度要求。无线光照度传感器4由相连的干电池41供电。
请参阅图4所示，教室内布置有多个照明灯，所有照明灯可以各设置一个控制器或者所有照明灯共用一个控制器1；每个照明灯各设置一个控制器时，各控制器布置于对应的灯具支架上，如果所有照明灯共用一个控制器，控制器布置于教室中的照明控制箱中，ZigBee协调器6、教室电源也布置在该照明控制箱10中；手动开关8连接教室电源7；控制器1连接教室电源7连接ZigBee协调器6和各照明灯的恒流源驱动器2。手动开关8安装在照明控制箱旁边距地1.2米处。控制器1连接远程照明监测控制***，用于远程监测各个教室中的各个照明灯的工作情况、损坏情况，方便及时掌握情况，及时维修。
本实用新型一种自然光与灯光互补的教室节能照明***工作时，首先手工打开手动开关7，控制器7根据每个无线光照度传感器4和无线红外探测传感器5监测到的信号，判断每个照明灯所在区域是否有人，该区域照度是否在设定范围内；如果某个区域内没有人，则控制器控制该区域内对应的照明灯不工作；如果某个区域内有人，但自然光的照度已经达到设定照度范围内，则控制器控制该区域内对应的照明灯不工作；如果某个区域内有人，且自然光的照度未达到设定照度范围内，则控制器控制该区域内对应的照明灯工作，使照度导到设定的照度范围内。
控制器处理实时的光照度数据，通过设定的照度函数输出对应的脉冲宽度调制信号。LED灯珠有自身的特性，当电压超过其正向导通电压后，较小的电压波动都会导致工作电流的的剧烈变化，从而影响LED的正常使用，故LED宜采用恒流驱动方式。在电流一定，电压稳定的前提下，控制器通过调节电流占空比改变脉冲宽度调制信号，在不改变LED光源发光质量的前提下，改变光源的照明强度，以达到工作平面所需照度要求。
建筑照明设计标准规定教室照明照度在300LX至500LX之间，宜采用中间色表特征。本实用新型选用高效LED灯珠矩阵，保障所需最大强度的照度需求；光源为中间色表特征，并设置20°的遮光板(未图示)防止眩光。
教室分布往往相对集中，灯具布局密集。成百上千的灯具如果实现统一的监测与管理，远程监测控制，可以节约大量的劳动力。当灯具出现故障控制器会立即收到故障报警信号，及时通知后期人员进行维修。在教室利用率相对较低的假期，可以有选择的根据人体红外传感器上传的信号进行信息处理，根据人员分布情况统筹分配照明资源，实现最大化的节能目标。
Claims (8)
1.一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，其特征在于，包括若干照明灯；
照明灯包括控制器和恒流源驱动器、无线光照度传感器和无线红外探测传感器；无线光照度传感器和无线红外探测传感器通过ZigBee协调器连接控制器；
恒流源驱动器连接LED灯珠矩阵；恒流源驱动器、LED灯珠矩阵和无线红外探测传感器安装于灯具支架上，灯具支架通过连接构建悬挂于教室天花板上；无线红外探测传感器安装于灯具支架的底部；无线光照度传感器安装于LED灯珠矩阵下方的工作平面上。
2.根据权利要求1所述的一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，其特征在于，无线光照度传感器连接有为其供电的干电池。
3.根据权利要求1所述的一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，其特征在于，每个照明灯设置一个控制器。
4.根据权利要求1所述的一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，其特征在于，所述若干照明灯共用一个控制器。
5.根据权利要求4所述的一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，其特征在于，所述控制器设置于照明控制箱中。
6.根据权利要求1所述的一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，其特征在于，控制器连接教室电源，教室电源连接手动开关。
7.根据权利要求1所述的一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，其特征在于，控制器连接远程照明监测控制***。
8.根据权利要求1所述的一种自然光与灯光互补的教室节能照明***，其特征在于，灯具支架上设有20°的遮光板。
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