[0073]
[0074] 图5为生活照明的L抓灯光照度、色溫的选择则采用人体的屯、率情况来进行，人体 的正常家居生活中，灯光主要目的是能满足人的视觉照明，同时稳定人的生理参数，避免造 成视觉疲劳或者脑疲劳，即屯、率血压的影响达到最低值。
[0075] 由于居家常用的为暖白和正白两种Lm)光源，因此实验使用不同色溫的正白和暖 白Lm)作为光源，在自制实验室进行整个实验流程。每种光源测试五种不同照度情况，分别 为50111义、200111义、700111义、1000111义^及1500111义，在不同色溫光源测试期间设置一组无光情 况的参照组。两种色溫光源测试时间为连续六个晚上的7:00到8:50,光源变换时间隔一天。 每种光环境测试时分两个阶段，阶段一为7:00到7:30的无光照环境，被测试者在无光的环 境中静坐30分钟，随后进行10次间隔1分钟的血压屯、率测量;阶段二为7:40到8:40的光照环 境，被试者仍采用坐姿并在所设置的光环境中静坐1小时，其后进行10次间隔1分钟的血压 屯、率测量。最终获得图5数据。
[0076] 根据W上图3、图4表1和图5的数据总结出表2的不同照明模式。表2为本发明不同 模式下对应的照度和色溫数据。其中，促进睡眠的夜间睡前活动照明模式为满足基本的照 度情况下越昏暗的场景可W促进人脑疲急，促进稱黑色素的分泌，根据图5中正白Lm)灯光 在2001UX可W导致人体屯、率跳动达到最低值，减缓人兴奋状态，满足促进睡眠要求；
[0077] 促进早晨唤醒的起床照明模式为满足人醒后较快脱离昏昏欲睡的状态，提高人体 兴奋度，暖白L邸灯光在2001UX附件达到屯、率变化率峰值，满足人们早晨唤醒起床的要求；
[0078] 学习和工作的高效作业照明模式为满足人们在工作和学习的情况下保持较高的 学习效率W及较低的脑疲劳程度，根据图3和图4整理出的表1可W看出，7001UX的正白LED 灯可W满足人们工作的高效率和低脑疲劳程度；
[0079] 家居生活的舒适照明模式为稳定人的生理参数，即屯、率血压的影响达到最低值， 根据图5可W看出，5001UX附件白光Lm)灯光照明为屯、率变化率接近0的地方，满足该模式需 要。
[0080] 本发明的研发受到广东省科技计划项目（NO.2015A010103005)的资助。
【主权项】
1. 基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统，其特征在于，包括FPGA主控制器、照明 模块、ZigBee通信模块、传感器感应节点模块、存储模块、WiFi模块、移动终端和电源模块； FPGA主控制器分别与照明模块、ZigBee通信模块、存储模块和WiFi模块信号连接;ZigBee通 信模块与传感器感应节点模块信号连接；电源模块分别与FPGA主控制器、传感器感应节点 模块、ZigBee通信模块、WiFi模块和照明模块电连接； 所述照明模块包含LED驱动电路和LED灯珠，LED驱动电路一端与FPGA主控制器连接，另 一端与LED灯珠连接； 所述ZigBee通信模块包括ZigBee发送单元和ZigBee中继站，ZigBee发送单元通过 ZigBee中继站与FPGA主控制器连接； 所述传感器感应节点模块包含控制单元、光照度传感器和红外人体感应传感器;所述 控制单元采用AT89S52单片机，AT89S52单片机分别与光照度传感器和红外人体感应传感器 连接，控制单元与ZigBee发送单元信号连接； FPGA主控制器通过WiFi模块与移动终端连接;FPGA主控制器被设置连接到家庭或工作 环境的WiFi网络中，移动终端连接到同一个WiFi网络中。2. 根据权利要求1所述的基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统，其特征在于，所 述的LED驱动电路采用5 - 35VDC - DC降压恒流模块。3. 根据权利要求1所述的基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统，其特征在于，所 述的LED灯珠采用正白或暖白的5W LED灯。4. 根据权利要求1所述的基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统，其特征在于，所 述的红外人体感应传感器选用HC - SR501模块。5. 根据权利要求1所述的基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统，其特征在于，所 述的光照度传感器选用BH1750型传感器。6. 权利要求1所述的基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统的照明控制方法，其特 征在于，包括如下步骤： 步骤1、用户通过进行光生物效应的实验获得设定不同照明模式所需的光照参数Lx，其 中Lx对应不同模式的光照强度； 步骤2、用户根据不同的照明场景布置的LED灯对应预设定不同的照明模式;设定默认 照明模式，环境灯光按照默认的照度值照明；用户根据需要通过移动终端或主控制器的按 键对环境灯光进行调节和选择照明模式； 步骤3、FPGA主控制器根据用户输入情况通过HVM对于照明模块实现调控，光生物效应 所获得的光照强度与对应光照调节过程的数学模型为：其中，设光照度传感器的采样周期为T，t时刻光照强度为Lx(t)，对应数字化的PID控制 算法的值为Lx(k)，为采样获得的第k个时期的光照强度值，k = 0，l，2. . ;e(k)为第k时刻LED 输出的光照度被光照度传感器采样得到的Lx(k)减去光生物效应所获得的光照强度Lx的误 差值;u (k)为FPGA输出的占空比;kP、ki、kd为PID参数;K为HVM调制波的占空比和LED发出来 的光照强度所对应的线性系数； 调控的过程先通过环境光照度采集的光照度情况，和预设的模式对应的光照度值进行 差值，FPGA主控制器进行算法的计算，再通过FPGA主控制器控制PffM增减灯光亮度，最终LED 进入对应的照明模式。7. 根据权利要求6所述的基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统的照明控制方法， 其特征在于，所述照明模式包括促进睡眠的夜间睡前活动照明模式、促进早晨唤醒的起床 照明模式、学习和工作的高效作业照明模式以及家居生活的舒适照明模式;在卧室预设促 进睡眠的夜间睡前活动照明模式或促进早晨唤醒的起床照明模式;在书房预设学习和工作 的高效作业照明模式，在客厅和餐厅布置家居生活的舒适照明模式。8. 根据权利要求6所述的基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统的照明控制方法， 其特征在于，所述通过PWM对于照明模块实现调控的调控等级为256级，默认PffM输出等级为 128 级。
【专利摘要】本发明公开了基于非视觉光生物效应的智能LED灯光系统及照明控制方法；该系统包括FPGA主控制器、照明模块、ZigBee通信模块、传感器感应节点模块、存储模块、WiFi模块、移动终端和电源模块；FPGA主控制器分别与照明模块、ZigBee通信模块、存储模块和WiFi模块信号连接；ZigBee通信模块与传感器感应节点模块信号连接；电源模块分别与FPGA主控制器、传感器感应节点模块、ZigBee通信模块、WiFi模块和照明模块电连接；本发明分区域不同模式的灯光调节方便使用人员在不同的应用场景自动进行不同色温的灯光亮度和暗灭的调节，实现了移动终端远程监控环境照度和控制不同照明模式，方便消费者使用。
【IPC分类】H05B33/08
【公开号】CN105491720
【申请号】CN201511018458
【发明人】周晓明, 张惠平, 罗达
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月28日