一种具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统的制作方法

本实用新型涉及照明控制技术领域，特别是一种具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统。

背景技术：

目前，教室照明系统基本仍采用人为电控照明管理模式，会导致教室课桌面平均照度值及黑板面平均照度值过低或过高；当平均照度值过低会导致学生看不清课本或黑板，学生会不自觉的靠近课本看书或眯眼看黑板，这样直接导致了学生近视的发生；当平均照度值过高会导致教室内眩光的产生，导致学生不愿意抬头看课本和黑板，不仅会导致学生近视的发生也会降低学习效率，同时人为电控照明管理模式会造成资源的浪费和经济损失。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统。

本实用新型的目的采用以下技术方案来实现：

提供一种具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统，包括：照明模组、传感器模组和控制模组；

其中照明模组包括led教室灯组和led黑板灯组；

传感器模组包括恒照度传感器组和色温传感器组，其中恒照度传感器组用于监测教室内的课桌面的平均照度值和黑板面的平均照度值；的色温传感器组用于监测教室内环境光的色温值；

控制模组包括网关模块、情景触控面板模块和照明控制模组；

其中控制模组分别与照明模组和传感器模组连接，网关模块用于实现控制模组与照明模组、传感器模组的通讯；

情景触控面板模块与照明控制模组连接，用于选择不同的控制模式和/或输入具体的控制指令；

照明控制模组分别与led教室灯组和led黑板灯组连接，用于根据由传感器模组获取的照度信息和色温信息，结合已选择的控制模式和/或控制指令控制led教室灯组和led黑板灯组的亮度及色温以使得教室内的光照和色温符合当前控制模式下对应的要求。

在一种实施方式中，led教室灯组和led黑板灯组由灯体结构套件和光源板组成。

在一种实施方式中，led教室灯组灯的体结构套件由铝合金边框和微棱晶扩散板组成，微棱晶扩散板用于界定光照范围。

在一种实施方式中，led黑板灯组灯的体结构套件由铝合金灯体和光学透镜组成；其中铝合金灯体采用向黑板方向定向投光的非对称光强的灯体。

在一种实施方式中，光源板由光源pcb和led灯珠组成，led灯珠为高亮度贴片发光二极管，其中高亮度贴片发光二极管采用蓝光芯片加低蓝光芯片双芯片激发黄色荧光粉的方案来模拟相同色温下太阳光光谱。

在一种实施方式中，网关模块还包括：提供智能终端的远程控制功能，其包括用于接收由远程终端发送的控制模式选择指令；由照明控制模组根据接收的控制模式指令进行对led教室灯组和led黑板灯组的亮度及色温的控制。

在一种实施方式中，控制模组还包括：电动窗帘控制模组；

电动窗帘控制模组分别与情景触控面板模块和传感器模组连接，用于在某些指定的控制模式下，根据恒照度传感器监测到的教室光照度信息与预设的监测照度阈值进行比对，自动控制教室电动窗帘的开合。

在一种实施方式中，控制模组还包括：投影仪控制模组；

投影仪控制模组与情景触控面板模块连接，用于在选择指定的控制模式时，控制教室内投影仪的工作状态。

在一种实施方式中，传感器模组还包括移动传感器组；

移动传感器组分别与情景触控面板模块以及照明控制模组进行通信连接；用于在指定的控制模式下，监测教室内是否有人体移动，并将获取的人体移动监测信息反馈到照明控制模组；

照明控制模组还包括：用于根据移动传感器组反馈的人体移动监测信息控制照明模组的亮度和开关状态。

在一种实施方式中，情景触控面板模块中可供选择的控制模式包括上课模式、下课模式、投影模式、自习模式、休息模式和恒照度模式。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的智慧教室照明控制系统，通过在教室内设置恒照度传感器组，能够实时监测教室内课桌面的平均照度值和黑板面的平均照度值，照明控制模组控制照明模组自适应地改变亮度，让教室维持在最舒适的照度区间内；通过色温传感器组，能够实时监测教室内环境光的色温值，照明控制模组控制led教室灯组和led黑板灯组自适应的改变照明色温，使教室内的照明色温值维持在最佳的色温区间内，能够有效地提高人眼的舒适度，智能化水平高。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实用新型具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明系统的框架结构图；

图2为本实用新型一个实施方式的具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统结构示意框图；

图3为本实用新型另一个实施方式的具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统结构示意框图；

图4为本实用新型再一个实施方式的具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统结构示意框图。

附图标记：

网关模块1、情景触控面板模块2、照明控制模组3、色温传感器组4、led教室灯组5、led黑板灯组6、投影仪控制模组7、电动窗帘控制模组8、恒照度传感器组9、移动传感器组10

具体实施方式

结合以下应用场景对本实用新型作进一步描述。

参见图1，其示出一种具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明系统，其特征在于：包括照明模组、传感器模组和控制模组。照明模组为发光部件；传感器模组为检测部件；控制模组为控制部件。

其中，照明模组分为led教室灯组和led黑板灯组；

控制模组分为网关模块、情景触控面板模块、照明控制模组、投影仪控制模组和电动窗帘控制模组；

传感器模组分为恒照度传感器组、色温传感器组和移动传感器组。

在一种实施方式中，led教室灯组和led黑板灯组由灯体结构套件和光源板组成。

led教室灯组灯的体结构套件由铝合金边框和微棱晶扩散板组成。

微棱晶扩散板能够明确界定光照范围，平均光束角80度，有效抑制高角度光，起到控制眩光值的目的。通过在灯罩上设有扩散膜和微棱晶扩散板，最大程度的减少眩光的产生，能够有效的避免人眼直视造成的不舒适感；

led黑板灯组灯的体结构套件由铝合金灯体和光学透镜组成。

铝合金灯体采用向黑板方向定向投光的非对称光强的灯体，起到有效避免眩光的作用。

光源板由光源pcb和led灯珠组成，采用直流供电控制方式。

led灯珠为采用蓝光芯片加低蓝光芯片双芯片激发黄色荧光粉的方案来模拟相同色温下太阳光光谱的高亮度贴片发光二极管。

针对现有技术中的led基本是利用单蓝光芯片激发黄色荧光粉合成白光，这种白光光谱主要集中在蓝光和黄光波段，造成光谱不全、光谱连续性量化值低、显色指数偏低、有害蓝光波段峰值偏高等问题，和太阳光的白光存在很大差异，使人眼不舒服的技术问题。

通过采用蓝光芯片加低蓝光芯片双芯片激发黄色荧光粉的方案来模拟相同色温下太阳光光谱高亮度led灯组成的灯组为教室提供照明，该灯组发出的光能够极为接近地模拟太阳光，提高人眼的舒适度，降低人眼的疲劳度，从而提高预防近视的效果；同时，该方案还能够降低440-480nm的蓝光峰值，能够进一步提高人眼的舒适程度。

在一种实施方式中，网关模块为智慧教室照明系统的通讯控制处理器，用于绑定、通讯和传输智慧教室照明系统内照明模组、控制模组和传感器模组的控制逻辑关系，进一步的可提供电脑及手机等远程智能终端的远程控制功能。

在一种实施方式中，情景触控面板模块为教室照明场景控制装置，情景触控面板模块采用触摸方式控制，情景触控面板模块、照明控制模组、投影仪控制模组、电动窗帘控制模组、恒照度传感器组、色温传感器组、移动传感器组皆通过网关模块进行彼此绑定和通讯，实现设备间的智能联动，情景触控面板模块内置上课模式、下课模式、投影模式、自习模式、休息模式和恒照度模式六种模式，六种模式可提供不同的照明场景。

通过在教室内设置恒照度传感器组，能够实时监测教室内课桌面的平均照度值和黑板面的平均照度值，照明控制模组控制照明模组自适应地改变亮度，让教室维持在最舒适的照度区间内；通过色温传感器组，能够实时监测教室内环境光的色温值，照明控制模组控制led教室灯组和led黑板灯组自适应的改变照明色温，使教室内的照明色温值维持在最佳的色温区间内，能够有效地提高人眼的舒适度，智能化水平高。

其中，在一种实施方式中，恒照度传感器组包括多个恒照度传感器；针对课桌面平均照度值的监测中，多个恒照度传感器分别被设置在课桌面区域的不同位置中，恒照度传感器组根据多个恒照度传感器采集的照度值计算平均值后获取课桌面的平均照度值；同理，针对黑板面平均照度值的监测中，多个恒照度传感器分别被设置在黑板面区域的不同位置中，恒照度传感器组根据多个恒照度传感器采集的照度值计算平均值后获取黑板面的平均照度值。

同时，在另一种实施方式中，恒照度传感器组也可以通过其他现有的方式去获取课桌面区域的平均照度值以及黑板面区域的平均照度值。

在一种实施方式中，照明控制模组为照明模组的控制装置，照明控制模组与情景触控面板模块的六种模式分别进行绑定和通讯，通过情景触控面板模块的模式选择控制照明控制模组的输出电流值，进一步的控制与照明控制模组绑定和通讯的照明模组的亮度及色温，实现不同场景的照明需求。

在一种实施方式中，投影仪控制模组为投影仪的控制装置，投影仪控制模组与情景触控面板模块的投影模式进行绑定和通讯，通过控制情景触控面板模块的投影模式控制投影仪控制模组的内置继电器的开合，进一步的控制投影仪的工作状态。

在一种实施方式中，电动窗帘控制模组为窗帘的控制装置，电动窗帘控制模组与情景触控面板模块的投影模式、恒照度传感器组进行绑定和通讯，通过控制情景触控面板模块的投影模式和恒照度传感器组预设的监测照度值阈值控制电动窗帘控制模组的内置电机的运转和行程开关，进一步的控制电动窗帘的开合。

在一种实施方式中，恒照度传感器组用于监测教室内的课桌面的平均照度值和黑板面的平均照度值，恒照度传感器组与情景触控面板模块的恒照度模式进行绑定和通讯，进一步的，恒照度传感器组与照明控制模组进行一对一绑定和通讯，并将所监测的照度值实时反馈给照明控制模组，当所监测教室内的课桌面的平均照度值和黑板面的平均照度值不在最佳的照度区间内，照明控制模组将控制与其绑定和通讯的照明模组亮度，使教室内课桌面的平均照度值和黑板面的平均照度值维持在最佳的照度区间内。

在一种实施方式中，色温传感器组用于监测教室内环境光的色温值，色温传感器组与照明控制模组进行绑定和通讯，并将所监测的色温值实时反馈给照明控制模组，当所监测的环境光色温值发生改变时，照明控制模组将控制与其绑定和通讯的照明模组的色温，使教室内的照明色温值维持在最佳的色温区间内。

在一种实施方式中，移动传感器组用于监测教室内人体移动情况，移动传感器组与情景触控面板模块的下课模式进行绑定和通讯，进一步的，移动传感器组与照明控制模组进行绑定和通讯，并将所监测的人体移动情况实时的反馈给照明控制模组，当移动传感器组监测到人体移动时，照明控制模组将控制与其绑定和通讯的照明模组设置为感应亮度，当移动传感器组监测不到人体移动时，照明控制模组将控制与其绑定和通讯的照明模组设置为未感应亮度。

下面结合不同的应用场景对本申请技术方案作进一步说明如下：

图2是本实用新型一个实施方式的具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统结构示意框图，如图2所示，本智慧教室照明控制系统包括网关模块1、情景触控面板模块2、照明控制模组3、恒照度传感器组9、色温传感器组4、led教室灯组5和led黑板灯组6，情景触控面板模块2、照明控制模组3、色温传感器组4皆通过网关模块1进行彼此绑定和通讯；led教室灯组5为包括多个具有模拟太阳光光谱的灯组，均匀的分布于教室屋顶，led黑板灯组6为包括多个具有模拟太阳光光谱的灯组，平行均匀分布于黑板斜上方。

在一种场景中，当情景触控面板模块2开启上课模式后，照明控制模组3自动控制led教室灯组56至100％亮度，使课桌面平均照度值维持在600±100lux的范围内，照明控制模组3自动控制led黑板灯组6至100％亮度，使黑板面平均照度值维持在1100±100lux的范围内；同时色温传感器组4自动开启并实时监测教室内环境光的色温，并实时反馈给照明控制模组3，照明控制模组3控制led教室灯组5与led黑板灯组6的色温对环境光色温进行补偿，保证教室内色温始终保持在中性光5000±300k范围内，本实施方式能够有效的预防高色温环境光下有害蓝光的危害，保护视力。

在一种场景中，当情景触控面板模块2开启自习模式后，照明控制模组3自动控制led教室灯组5至100％亮度，使课桌面平均照度值维持在600±100lux的范围内，照明控制模组3自动控制led黑板灯组6至关闭状态。

在一种场景中，当情景触控面板模块2开启休息模式后，照明控制模组3自动控制led教室灯组5至30％亮度，使课桌面平均照度值维持在200±100lux的范围内，照明控制模组3自动控制led教室灯组5与led黑板灯组6的亮度，照明控制模组3自动控制led黑板灯组6至关闭状态。

在上述实施方式的基础上，如图3所示，该具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统还包括投影仪控制模组7和电动窗帘控制模组8，投影仪控制模组7和电动窗帘控制模组8皆通过网关模块1与情景触控面板模块2、照明控制模组3、色温传感器组4进行彼此绑定和通讯。

针对教室中户外光对教室的照度和色温也存在影响，例如是在需要进行投影的时候，在一种场景中，当情景触控面板模块2开启投影模式后，照明控制模组3自动控制led教室灯组5至50％的亮度，使课桌面平均照度值维持在300±100lux的范围内，照明控制模组3自动控制led黑板灯组6至关闭状态，同时投影仪控制模组7自动启动，投影仪开启工作模式，电动窗帘控制模组8自动启动，电动窗帘自动关闭。

在一种实施方式中，如图2、图3所示，该具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统包括恒照度传感器组9，恒照度传感器组9通过网关模块1与情景触控面板模块2、照明控制模组3、色温传感器组4、投影仪控制模组7和电动窗帘控制模组8进行彼此绑定和通讯，当情景触控面板模块2开启恒照度模式后，恒照度传感器组9自动开启并实时监测教室内课桌面与黑板面的平均照度值，并将所监测的照度值通过网关模块2实时反馈给照明控制模组3，照明控制模组3将智能控制led教室灯组5和led黑板灯组6的亮度，使教室内课桌面的平均照度值和黑板面的平均照度值维持在最佳的照度区间内。

在一种场景中，设定的最佳课桌面平均照度值为600±100lux，当恒照度传感器组9监测课桌面平均照度值低于500lux时，照明控制模组3自动控制led教室灯组5逐渐增大亮度，直到教室内课桌面平均照度值达到600lux后，保持led教室灯组5的亮度；当恒照度传感器组9监测课桌面平均照度值高于700lux时，照明控制模组3自动控制led教室灯组5逐渐减小亮度，直到教室内课桌面平均照度值达到600lux后，保持led教室灯组5的亮度，同时当恒照度传感器组9监测课桌面平均照度值高于1000lux时，电动窗帘控制模组8自动启动，窗帘自动关闭，起到保护视力的作用，避免环境光过高损伤视力及产生眩光；同时照明控制模组3将智能控制led教室灯组5和led黑板灯组6的亮度，使课桌面平均照度值维持在600±100lux，黑板面平均照度值维持在1100±100lux的最佳照度区间内。

在此场景中，设定的最佳黑板面平均照度值为1100±100lux，当恒照度传感器组9监测黑板面平均照度值低于1000lux时，照明控制模组3自动控制led黑板灯组6逐渐增大亮度，直到教室内黑板面平均照度值达到1100lux后，保持led黑板灯组6的亮度；当恒照度传感器组9监测黑板面平均照度值高于1200lux时，照明控制模组3自动控制led黑板灯组6逐渐减小亮度，直到教室内黑板面平均照度值达到1100lux后，保持led黑板灯组6的亮度。

在此场景中，教室被划分为课桌区域和黑板区域，区域中均设有用于监测该区域照度值的恒照度传感器组9及提供区域照明的led教室灯组5和led黑板灯组6，恒照度传感器组9监测其所在区域的照度并反馈到照明控制模组3中，照明控制模组3根据反馈的区域平均照度值控制调节各区域led教室灯组5和led黑板灯组6的亮度，使教室内不同区域的照度维持在各自的最佳照度区间内。

在此场景中，教室根据布局被分为靠窗区域、中间区域和内侧区域，靠窗区域、中间区域和内侧区域又分别设置多个用于监测照度的恒照度传感器组9，恒照度传感器组9分别将从靠窗区域、中间区域和内侧区域监测到的课桌面的平均照度值和黑板面的平均照度值数据发送到照明控制模组3；照明控制模组3根据接收到的不同区域的平均照度值调节其所在区域led教室灯组5或led黑板灯组6的亮度，使各区域的平均照度值维持在设定的最佳照度区间内。

在一种场景中，教室被分为课桌面和黑板面的工作面区域和相邻环境区域，为了获得最佳的视觉效果，照明控制模组3控制led教室灯组5和led黑板灯组6的亮度，使得工作面区域与周围相邻环境区域的照度比值为3:1。

经研究发现，当工作面与相邻环境区域的照度比值为3:1时，人眼的舒适度最佳，能够有效地减少对眼睛的刺激度，本实用新型上述实施方式，通过分区域地调节教室内的亮度，使不同区域维持在不同的照度水平上，从而提高人眼舒适度，具有良好的预防近视的效果。

本实用新型上述实施方式，通过在教室内设置的恒照度传感器组9，能够实时监测教室内课桌面及黑板面的平均照度值，照明控制模组3控制led教室灯组5和led黑板灯组6自适应地改变亮度，让教室维持在最舒适的照度水平内，能够有效地提高人眼的舒适度，提高环境光的利用率，减少电能的浪费，延长灯具的使用寿命，智能化水平高。

在一种实施方式中，如图4所示，该具有模拟太阳光光谱的智慧教室照明控制系统还包括移动传感器组组10，移动传感器组组10通过网关模块1与情景触控面板模块2、照明控制模组3、色温传感器组4、投影仪控制模组7、电动窗帘控制模组8和恒照度传感器组9进行彼此绑定和通讯，当情景触控面板模块2开启下课模式后，照明控制模组3控制led教室灯组5和led黑板灯组6关闭，色温传感器4、投影仪控制模组7、电动窗帘控制模组8、恒照度传感器组9自动关闭，移动传感器组10自动开启并实时监测教室内人体移动情况，当移动传感器组10检测到教室内有人体移动时，照明控制模组3自动控制led教室灯组5或led黑板灯组6至感应亮度，当移动传感器组组10检测到教室内无人体移动时，照明控制模组3自动控制led教室灯组5或led黑板灯组6至未感应亮度；

本实用新型上述实施方式，通过移动传感器组组10实时监测教室人体的移动情况，通过照明控制模组3自动控制led教室灯组5或led黑板灯组6的亮度和开关状态，不仅更加智能化，同时可以有效的避免电能的浪费。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。