本發明屬于照明裝置技術領域，具體涉及自然光與led光互補混合照明裝置的智慧控制系統。

背景技術：

自然光是取之不盡、用之不竭的，是大自然賜予人類的寶貴財富，具有清潔安全的特點，這是其他能源所沒有的。隨著社會經濟的快速發展,人類社會面臨的能源短缺與環境污染問題日益突出,節約能源與保護環境已刻不容緩。照明能耗作為我國能源消耗的大戶,所消耗的能源逐年增加。如何充分利用自然光、降低建筑照明能耗已經成為建筑照明以及控制領域的主要研究方向。在室內充分利用自然光照明，并將自然光照明與人工照明混合控制，可以有效減少人工照明的使用，減少白天人工照明的比例，最終降低照明用電能耗。由此提出了混合光智慧照明系統。

混合光智慧照明系統的設計必須考慮照度、色溫與自然光的匹配，要避免照度和色溫的突變，因此需要有閉環反饋調光系統，當太陽光減弱時，增強電氣照明燈光。同時最好還要有色彩反饋調節的功能，以補償太陽光的色溫變化。

現有混合光照明系統，自然光與人工光源是分離的兩部分，在光色均一性（照度均勻性、色溫一致性等等）上做得并不好，由于引進的自然光沒有重新設計合理的配光、光電傳感器放置位置不當、照度一致性控制算法設計不合理，以及沒有設計色溫控制模塊等等，導致營造的光環境比較粗糙，并不一定能滿足人們對室內光環境的舒適性的要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于提出一種一體式自然光與led光互補混合照明裝置的智慧控制系統。該系統通過光電探測模塊的測量反饋，能夠自動調節兩種色溫的led光輸出，在滿足工作面恒定照度的基礎上，還實現特定相關色溫的光輸出，以滿足生活中不同場景的照明需求。

本發明提出一體式自然光與led光互補混合照明裝置的智慧控制系統，由收光面板、導光管、混合照明裝置、led陣列、led調光控制器、直流電源與光電探測模塊組成。收光面板安裝于室外，用于聚集自然光，并將自然光耦合到導光管，導光管另一端與混合照明裝置耦合相連,led陣列安裝在混合照明裝置上的，led陣列發出的led光從混合照明裝置周邊耦合與自然光形成共光路照明；直流電源連接led調光控制器；led調光控制器通過導線連接到安裝在混合照明裝置上的led陣列，光電探測器模塊可以置于混合照明裝置內部，也可置于工作面上。混合照明裝置將導光管導入的自然光與led陣列發出的光混合共光路出射,照明工作區域。

本發明中，若光電探測器模塊置于混合照明裝置內部時，led調光控制器能與內部的光電探測器模塊通信，獲得自然光變化的相關信息，并通過控制中心調節led光的輸出，實現恒定光通量的光輸出；若光電探測器模塊置于工作面上時，led調光控制器能與外部的光電探測器通信，獲得工作面的照度與相關色溫信息并通過控制中心調節led光的輸出，實現恒定照度和特定相關色溫的光輸出。

本發明中，智慧控制系統可以對一體式自然光與led光互補混合照明裝置進行自適應調控。

本發明中，混合照明裝置可使用但不限于透鏡、反射器、自由曲面任意組合的光學設計，使得自然光與led光實現共光路照明，兩者分別單獨照明時，輸出的配光曲線形狀基本保持一致。

本發明中，若光電探測器模塊置于混合照明裝置內部時，光電探測器與led調光控制器之間可使用有線通信；若光電探測器模塊置于工作面時，光電探測器模塊與led調光控制器之間的通信可使用但不限于串口連接、藍牙傳輸與zigbee網絡連接。

本發明中，光電探測器模塊與led調光控制器之間的通信可使用但不限于串口鏈接、藍牙傳輸與zigbee網絡連接。

本發明中，led調光控制器調節led陣列光輸出的方式可使用但不限于pwm調光、模擬調光。

本發明中，光電探測模塊可以使用4通道色彩傳感芯片tcs3200對輸出光進行檢測，同時獲得其照度與色度信息，并將色度信息通過計算轉換成相關色溫。

本發明中，可隨著外界自然光的變化，自動調節led光與自然光相混合，實現恒定照度的照明。

本發明中，可使用兩種色溫差異較大的led與自然光相混合，實現特定色溫的輸出。

本發明的有益效果在于：與傳統的自然光混合照明系統相比，本發明通過光電探測模塊的測量反饋，能夠自動調節兩種色溫的led光輸出，在滿足工作面恒定照度的基礎上，還實現了特定相關色溫的光輸出，既充分利用了太陽光實現了節能減排，又滿足了生活中不同場景的照明需求，使混合光照明效果更加舒適。

附圖說明

圖1是本發明一體式自然光與led智慧互補混合照明裝置結構框圖。

圖2是本發明的led調光控制器結構框圖。

圖3是本發明一體式自然光與led智慧互補混合照明裝置程序流程圖。

具體實施方式

在以下給出的詳細說明和實施例中，可以對本發明更全面了解，這些說明和附圖并不僅限于特定實施例，而只是起到解釋和理解的作用。

實施例1：如圖1所示，本發明由收光面板、導光管、混合照明裝置、led陣列、led調光控制器、直流電源與光電探測模塊組成。

安裝于室外的收光面板聚集的光耦合到導光管傳播導光管另一端與混合照明裝置耦合相連,同時若干led光從混合照明裝置周邊耦合與自然光形成共光路照明,led調光控制器通過導線連接到安裝在混合照明裝置上的led陣列，混合照明裝置將導光管導入的自然光與led發出的光混合共光路出射,照明工作區域。

led調光控制器由直流電源供電，接收光電探測模塊的測量信號，并通過pwm調制的方式驅動led陣列的輸出。

光電探測器置于工作面上，通過無線串口的方式與調光控制器通信。該探測器能同時檢測工作面的照度與相關色溫信息。

本發明的工作原理如下：如圖2程序流程圖所示，led調光控制器在上電后先完成自身的初始化，其中包括與光電探測模塊的通信建立。此后led調光控制器第一次對工作面上的照度和相關色溫信息進行探測。如果此時工作面上的照度e已滿足目標照度ee，則不對led進行動作，等待一段事件后再次進行探測；如果此時工作面上的照度e不滿足目標照度ee，則根據現有照度水平，及相關色溫cct信息，通過計算得出兩種色溫led的輸出比例與大小，并通過pwm調制的方式驅動led陣列按照計算結果進行光輸出。然后再次進行照度與相關色溫信息的探測，若二者皆符合要求（e=ee，cct=ccte，其中ccte為光源的目標相關色溫），則led調光控制器在延時一段時間后進行下一次探測；若二者中有不符合要求的，則根據此時的測量結果，重新計算led的輸出參數并驅動led，通過不斷反饋的方式最終實現滿足需求的光輸出。

以上所述的本發明實施方式，并不構成對本發明保護范圍的限定。凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。

技術特征：

技術總結
本發明屬于照明裝置技術領域，具體一體式自然光與LED光互補混合照明裝置的智慧控制系統。該系統由收光面板、導光管、混合照明裝置、LED陣列、LED調光控制器、直流電源與光電探測模塊組成。收光面板用于聚集自然光，LED陣列發出的LED光從混合照明裝置周邊耦合與自然光形成共光路照明；LED調光控制器連接LED陣列，光電探測器模塊設置于混合照明裝置內部，或者置于工作面上；混合照明裝置將導光管導入的自然光與LED陣列發出的光混合共光路出射,照明工作區域。本發明既可充分利用太陽光實現節能減排，又可在外界自然光強度不能滿足照度要求時,由LED補光照明,滿足生活中不同場景的照明需求，得到節能舒適的混合光照明效果。

技術研發人員：葛愛明;陳鏡羽;葛卓嬙;郝如龍;朱凌;陶欣然
受保護的技術使用者：復旦大學
技術研發日：2017.05.13
技術公布日：2017.09.15