一种根据环境照度自适应调光的LED照明系统的制作方法

本实用新型涉及照明设备领域，具体涉及一种自适应调光的led照明系统。

背景技术：

随着不可再生资源的日益耗尽和人们对于节能减排的重视，光效高，寿命长，无汞污染的led灯得到越来越普遍的应用。为了进一步节约能源，人们开始研究对于led灯的智能控制。现有的智能照明控制系统，主要是利用微处理器单元接收用户的指令，或者接收各类传感器(如光照度传感器、红外传感器、运动传感器等)传送的信息，然后通过复杂的编程和控制软件等，实现对led灯的亮度、色温等性能的控制。用户需要使用相关的遥控器，或者在自己的手机或者电脑安装相应的软件来控制led。其局限之处是需要安装额外的复杂硬件和软件去实现对灯的控制，增加了成本，所以需要一种低成本并且能够根据环境照度自适应调光的led照明系统。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题在于提供一种低成本的，能自动实现环境的恒照度照明，在节约能源的同时更好地提升环境的舒适度的led照明系统。

为解决上述问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种根据环境照度自适应调光的led照明系统，包括光照度传感器，耦接所述光照度传感器的电压转换电路，耦接所述电压转换电路的led驱动电路，以及耦接所述led驱动电路的led光源；其中，所述光照度传感器输出与其接收面所接收到的光照强度成比例关系的光电流，所述电压转换电路将所述光照度传感器输出的光电流转换成随光照强度而改变的电压，所述led驱动电路基于所述电压调节自身输出电流的大小，进而控制led光源的亮度。

可选的，所述光照度传感器包括光电管、光电倍增管、pin管或雪崩光电二极管。

可选的，所述led驱动电路包括led驱动芯片lt1937、电压源v1、电容c1、c2、电感l1，电阻r1-r3,及肖特基二极管d1，所述电压转换电路包括电阻r4，所述led光源包括发光二极管d2-d4；其中，led驱动芯片lt1937的vin脚和shdn脚耦接电压源v1的正极，电容c2和电感l1的一端，sw脚耦接电感l1的另一端和肖特基二极管d1的一端，fb脚耦接串联电阻r2和r3之间；电阻r4并联耦接于光照度传感器的输出端，且第一端耦接电阻r3的另一端，第二端接地；发光二极管d2-d4依次同向串联耦接，且二极管d2的正极耦接肖特基二极管d1的另一端和电容c1的一端，二极管d4的负极耦接电阻r2的另一端和电阻r1的一端；电压源v1的负极、电容c1、c2和电阻r1的另一端以及led驱动芯片lt1937的gnd脚接地。

可选的，所述led驱动电路包括led驱动芯片lt3491、电压源v1、电容c1、c3、电感l1、电阻r1，所述电压转换电路包括电阻r2，所述led光源包括发光二极管d1-d4；其中，led驱动芯片lt3491的vin脚耦接电压源v1的正极和电容c1、电感l1的一端，sw脚耦接电感l1的另一端，cap脚耦接电阻r1的一端和电容c3的一端；电阻r2并联耦接于光照度传感器的输出端，且第一端耦接led驱动芯片lt3491的ctrl脚，第二端接地；发光二极管d1-d4依次同向串联耦接，且二极管d1的正极耦接led驱动芯片lt3491的led脚和电阻r1的另一端；电压源v1的负极，电容c1、c3的另一端、二极管d4的负极以及led驱动芯片lt3491的gnd脚接地。

可选的，所述led驱动电路包括led驱动芯片lt3486、电压源v1、电容c1-c4、电感l1、肖特基二极管d7及电阻r1-r3，所述电压转换电路包括电阻r4，所述led光源包括发光二极管d1-d6；其中，led驱动芯片lt3486的vin脚、shdn脚和pwm1脚耦接电压源v1的正极和电容c1、电感l1的一端，sw1脚耦接电感l1的另一端和肖特基二极管d7的一端，ref脚耦接电容c4的一端；电阻r4并联耦接于光照度传感器的输出端，且第一端耦接led驱动芯片lt3486的ctrl1脚，第二端接地；发光二极管d1-d6依次同向串联耦接，且二极管d2的正极耦接肖特基二极管d7的另一端、led驱动芯片lt3486的ovp1脚及电容c2的一端，二极管d6的负极耦接led驱动芯片lt3486的fb1脚和电阻r3的一端；电压源v1的负极、电容c1、c2、c4和电阻r3的另一端以及led驱动芯片lt3486的gnd脚接地；led驱动芯片lt3486的vc1脚经电阻r1及电容c3接地，led驱动芯片lt3486的rt脚经电阻r2接地。

进一步的，所述电压转换电路中的电阻为可调电阻。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的led照明系统能够自动根据当前的光照强度调节led灯具的光输出强度，实现照明环境的恒照度要求，在节约能源的同时更好地提升环境的舒适度。同时，本实用新型的特点是利用光照度传感器的光电流直接作为led驱动器的控制信号，来控制led光源的光输出，省却了微处理器等硬件和复杂的编程，使系统更为简单，成本也更低。另外系统还可集成手动设定功能，用户可以设定环境的目标光照度，以满足不同用户、不同时间段或者不同室内场景的要求，使系统更为人性化。

附图说明

图1为本实用新型实施例的led照明系统单元组成及信号转化示意图。

图2为本实用新型实施例中光照度传感器的响应特征曲线。

图3为本实用新型第一种实施例的led照明系统电路示意图。

图4为本实用新型第二种实施例的led照明系统电路示意图。

图5为本实用新型第三种实施例的led照明系统电路示意图。

图6为本实用新型实施例的系统中led驱动电路的输出电流与光照度传感器的光电流的模拟关系曲线。

图7为本实用新型实施例的系统中电压转换电路中电阻的大小对于照明系统影响的模拟示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

本实用新型提供了一种根据环境照度自适应调光的led照明系统，如图1所示，其包括光照度传感器，耦接光照度传感器的电压转换电路，耦接电压转换电路的led驱动电路，以及耦接led驱动电路的led光源。

其中，光照度传感器是检测光照强度的器件，如图2所示是典型的光照度传感器的响应特征曲线，其输出的光电流的大小与其接收面所接收到的光的强度成比例关系，其在电路中的功能相当于一个电流随着光照强度而改变的电流源，它的电流大小由外界的光照强度决定。因此，在后续实施例的电路示意图中，将用一个电流源i1代替光照度传感器。

作为可选实施方案，光照度传感器为光电管、光电倍增管、pin管或雪崩光电二极管中的一种。

电压转换电路的作用是将随着光照强度而改变的电流转换成随着光照强度而改变的电压。由于大部分的led驱动电路能接收的调光信号为pwm信号或者电压信号，因此需要将光电流转换成电压信号。本实用新型中，电压转换电路可通过电阻来实现。

led驱动电路除了实现将市电电压转换成适用于led的电压电流以外，还可以调节led的亮度。本实用新型中的led驱动电路可以根据外加电压的大小调节输出电流的大小，从而实现对led的光输出强弱的调节。

led光源是整个照明系统的核心部分，是系统实现低能耗运转的关键性因素。本实施例中选择光电转换效率高，质量稳定可靠的led灯具，并且其内部led灯珠的串/并联方式进行了合理设计，使其对电压、电流、以及功率的要求能够与led驱动的输出相匹配。

下面结合具体实施例对本实用新型的方案进行进一步说明。

实施例1

如图3所示，本实施例中，led驱动电路包括led驱动芯片lt1937、电压源v1、电容c1、c2、电感l1，电阻r1-r3，及肖特基二极管d1，电压转换电路包括电阻r4，led光源包括发光二极管d2-d4。lt1937是一款能用dc电压来调节输出电流的恒流型led驱动芯片，通过在fb引脚连接一个可变的电压即可改变输出电流。

其中，led驱动芯片lt1937的vin脚和shdn脚耦接电压源v1的正极，电容c2和电感l1的一端，sw脚耦接电感l1的另一端和肖特基二极管d1的一端，fb脚耦接串联电阻r2和r3之间；电阻r4并联耦接于光照度传感器的输出端，且第一端耦接电阻r3的另一端，第二端接地；发光二极管d2-d4依次同向串联耦接，且二极管d2的正极耦接肖特基二极管d1的另一端和电容c1的一端，二极管d4的负极耦接电阻r2的另一端和电阻r1的一端；电压源v1的负极、电容c1、c2和电阻r1的另一端以及led驱动芯片lt1937的gnd脚接地。

实施例2

如图4所示，本实施例中，led驱动电路包括led驱动芯片lt3491、电压源v1、电容c1、c3、电感l1、电阻r1，电压转换电路包括电阻r2，led光源包括发光二极管d1-d4。

其中，led驱动芯片lt3491的vin脚耦接电压源v1的正极和电容c1、电感l1的一端，sw脚耦接电感l1的另一端，cap脚耦接电阻r1的一端和电容c3的一端；电阻r2并联耦接于光照度传感器的输出端，且第一端耦接led驱动芯片lt3491的ctrl脚，第二端接地；发光二极管d1-d4依次同向串联耦接，且二极管d1的正极耦接led驱动芯片lt3491的led脚和电阻r1的另一端；电压源v1的负极，电容c1、c3的另一端、二极管d4的负极以及led驱动芯片lt3491的gnd脚接地。

实施例3

如图5所示，本实施例中，led驱动电路包括led驱动芯片lt3486、电压源v1、电容c1-c4、电感l1、肖特基二极管d7及电阻r1-r3，电压转换电路包括电阻r4，led光源包括发光二极管d1-d6。

其中，led驱动芯片lt3486的vin脚、shdn脚和pwm1脚耦接电压源v1的正极和电容c1、电感l1的一端，sw1脚耦接电感l1的另一端和肖特基二极管d7的一端，ref脚耦接电容c4的一端；电阻r4并联耦接于光照度传感器的输出端，且第一端耦接led驱动芯片lt3486的ctrl1脚，第二端接地；发光二极管d1-d6依次同向串联耦接，且二极管d2的正极耦接肖特基二极管d7的另一端、led驱动芯片lt3486的ovp1脚及电容c2的一端，二极管d6的负极耦接led驱动芯片lt3486的fb1脚和电阻r3的一端；电压源v1的负极、电容c1、c2、c4和电阻r3的另一端以及led驱动芯片lt3486的gnd脚接地；led驱动芯片lt3486的vc1脚经电阻r1及电容c3接地，led驱动芯片lt3486的rt脚经电阻r2接地。

上述实施例中，lt1937，lt3491和lt3486都是能用dc电压来调节输出电流的恒流型led驱动芯片，通过在ctrl引脚连接一个可变的电压即可改变输出电流。将光照度传感器(即电流源i1)与电阻r组成一个回路连接在ctrl引脚，当外界光照强度改变时，i1的电流会改变，ctrl引脚上的电压会随之改变，导致led的电流改变，从而实现led的输出光强随着外界光照强度的改变而自适应改变的功能。

如图6所示为用软件模拟得到的上述实施例中led驱动电路的输出电流与光照度传感器的光电流的关系曲线。此图模拟的是在黄昏时分，外界光照强度从最强变到0的过程中，光照度传感器的电流随着外界光强的减弱而变小，从24ma变到0。此时，led驱动电路的输出电流自动随着光照度传感器的电流变小而变大，电流从0变到19ma，即led发出的光越来越亮，用以补偿越来越暗的环境光，自动实现环境的恒照明。

作为进一步的优选实施方案，上述实施例中，所述电压转换电路的电阻即并联耦接于光照度传感器输出端的电阻为可调电阻，从而用户可以根据不同的使用要求或者使用场合，通过调节电压转换电路中的电阻的值以灵活设定目标照度值。

如图7所示为用软件模拟得到的电压转换电路中电阻的大小对于照明系统的影响。在实施例1中，当电压转换电路中的电阻r4为2欧姆时，led驱动电路输出的电流如图7中虚线所示，随着外界光强的减弱，即随着光照度传感器光电流的减弱，led驱动电路输出的电流从0变到19ma；当电压转换电路中的电阻r4为1欧姆时，led驱动电路输出的电流如图7中实线所示，随着外界光强的减弱，即随着光照度传感器光电流的减弱，led驱动电路输出的电流从0变到32ma。

图7表明，在外界的光照度相同的情况下，当电压转换电路中的电阻变小时，led驱动电路的输出电流比原来的大，即led比原来的要亮，即整体的环境照度比原来的要高，这样用户就可以根据不同的使用要求或者使用场合，通过调节电压转换电路中的电阻的值从而灵活设定目标照度值，使系统更加人性化。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。