专利名称：基于光需求的led控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及智能照明领域，尤其涉及一种基于光需求的LED控制系统。
背景技术：
现有技术中，对于LED灯的控制一般是控制其明灭变化。但是，随着技术的发展，有人提出了一种基于“光需求”的控制思想，即根据用户对光强度的需求，控制LED灯的发光情况。但是，目前实现这种思想的难点是:由于LED灯自身发光的影响，从而使得LED的感光探头很难精确地检测到环境光强度，从而直接导致LED灯实现“光需求”时控制精度不高，进而不能够真正实现“光需求”控制。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了一种基于光需求的LED控制系统，可以提高控制精度。在本实用新型的各种实施例中，提供了一种LED控制系统，用于根据光需求对LED灯进行控制，包括:电源模块、处理器和环境光检测器；所述电源模块，用于为LED灯提供工作所需的电流；所述处理器，用于控制所述电源模块输出脉冲驱动电流给所述LED灯；所述环境光检测器，与处理器连接，用于在所述脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度；所述处理器，用于当所述环境光检测器检测到的环境光强度小于光强度需求时，根据所述环境光强度与光强度需求间的差，调整所述电源模块输出给所述LED灯的脉冲驱动电流。进一步，所述处理器包括:第一比较器，用于比较所述环境光检测器检测到的环境光强度与光强度需求的大小;输出级别确定电路，用于当所述第一比较器比较到环境光强度小于光强度需求时，根据环境光强度与光强度需求间的差，确定与所述环境光强度与光强度需求间的差对应的驱动等级，所述驱动等级包括:微电流输出级、标准电流输出级或强电流输出级；第一控制器，用于向电源模块输出与所述输出级别确定电路确定的驱动等级对应的脉冲驱动信号；所述电源模块，用于将所述第一控制器输入的脉冲驱动信号转换为相应的脉冲驱动电流并输出给所述LED灯。进一步，所述处理器包括:第二比较器，用于比较所述环境光检测器检测到的环境光强度与光强度需求的大小;第二控制器，用于当所述第二比较器比较到所述环境光强度小于光强度需求时，将所述环境光强度与光强度需求间的差转换为线性脉冲驱动信号，并输出至电源模块；所述电源模块，用于将所述第二控制器输入的线性脉冲驱动信号转换为相应的线性脉冲驱动电流输出给所述LED灯。进一步，所述电源模块包括:交直流转换电路和恒流电路；所述交直流转换电路，用于将接收的市电转换为直流电；所述恒流电路，用于对所述交直流转换电路转换后得到的直流电进行恒流处理。进一步，所述环境光检测器，包括:环境光探头，用于在在所述脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度；第一信号放大电路，用于将所述环境光探头检测到的信号进行放大，并输出至所述处理器。进一步,还包括:事件检测器，用于检测是否发生了触发事件，所述触发事件包括:有人体存在、有触摸动作发生、有运动动作发生、有声音产生或人为的参数设置；所述处理器，用于当所述环境光检测器检测到的环境光强度小于光强度需求、且所述事件检测器检测到触发事件时，根据所述环境光强度与光强度需求值间的差，调整所述电源模块输出给所述LED灯的脉冲驱动电流。进一步，所述事件检测器，包括:事件检测电路，用于检测是否发生了触发事件；第二信号放大电路，用于将所述事件检测电路检测到的信号进行放大后输出至所述处理器。进一步,还包括:过零检测器，用于检测市电是否出现过零电压；所述处理器，用于当所述过零检测器检测到市电出现过零电压时，控制所述电源模块输出脉冲驱动电流给所述LED灯，否则等待直至所述过零检测器检测到过零电压。本实用新型的有益效果:由于环境光检测器在脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度，因此其检测到的环境光强度将不受LED自身发光的影响，是实实在在的环境光强度，处理器依据此种方式检测到的环境光强度进行光需求的控制，可以提高光需求控制的精度，真正意义上的实现光需求控制。在进一步的实施例中，还对光需求的控制方式的结构进行了改进，这将在具体实施方式
部分进行详细说明。
通过参考附图以及考虑下面的详细说明，本领域技术人员可以更容易地理解本实用新型，更好地理解它的各种特征和优点。图1是本实用新型提供的LED控制系统的第一实施例的结构示意图。图2是图1中处理器的一种结构示意图。图3是图1中处理器的另一种结构示意图。[0040]图4是本实用新型提供的LED控制系统的第二实施例的结构示意图。图5是本实用新型提供的LED控制系统的第三实施例的结构示意图。图6是本实用新型提供的LED控制系统的第四实施例的结构示意图。在图1、图4-6中为了便于本领域技术人员更清楚理地理解本实用新型各种实施例的应用，示出了 LED灯。但是，对于LED控制系统而言，其可以不包括LED灯这一点是不言而喻的。
具体实施方式
请参考图1，是本实用新型提供的LED控制系统的第一实施例的结构示意图。该LED控制系统I能够实现基于光需求的控制。其包括:电源模块11、处理器12和环境光检测器13，其中电源模块11和环境光检测器13均与处理器12连接，具体地环境光检测器13与处理器12的输入连接，用于向处理器12输出检测到的环境光强度信号；电源模块11与处理器12的输出连接，用于接收检测器12向其发出的脉冲驱动信号等。具体地，电源模块11，与被控LED灯O连接，用于为该LED灯O提供工作所需的电流。处理器12，用于控制电源模块11输出脉冲驱动电流驱动LED灯O。其中，脉冲驱动电流可以是占空比脉冲驱动电流或幅值脉冲驱动电流。具体实现时，处理器12，例如可以是单片机，向电源模块11输出脉冲驱动信号，然后电源模块11将该脉冲驱动信号进行流转换，即可得到脉冲驱动电流并输出给LED灯。环境光检测器13，用于在脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度。其中，环境光检测器13可以为诸如环境光探头等光检测设备。由于环境光检测器13是在脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内进行环境光强度的检测，因此其检测到的环境光强度不受LED灯自身发光的影响，是真正意义上的环境光强度。同时，由于脉冲驱动电流的频率一般是市电频率的20-30倍，能够达到Ikhz以上，因此人的视觉察觉不出脉冲驱动电流导致的LED灯的明灭变化。因此采用此种检测方式，不会对人的视觉产生影响。本发明实施例中所述的LED灯，主要指的是LED灯的发光部件，例如LED灯珠或LED灯板等处理器12，用于当环境光检测器13检测到的环境光强度小于光强度需求时，根据环境光强度与光强度需求间的差，调整电源模块11输出给LED灯O的脉冲驱动电流。其中，光强度需求反映的是用户对光亮度的需求情况，其通常由以下两部分光来满足:一是环境光(包括自然光等)，二是LED灯自身发出的光。光强度需求可以根据该方法具体应用的环境、季节、时间等因素进行预设，其可以由具体的数值量化。一些实施方式中，当该系统应用于诸如宾馆、酒店的走廊时，光强度需求可以设得低一些。一些实施方式中，当该系统应用于楼梯间、大堂等场景时，光强度需求可以设得高一些。需要说明的是，在本实施例中，可以增设存储器用于存储光强度需求的值。需要说明的是，处理器12调整电源模块11输出给LED灯的脉冲驱动电流的方式可以通过调整脉冲驱动电流的占空比或幅值的方式实现。同时，处理器12调整电源模块11输出给LED灯的脉冲驱动电流包括:控制电源模块11中止输出脉冲驱动电流给LED灯，例如:处理器12向电源模块11发送低电平(“0”)，当电源模块11接收到该低电平时，停止输出脉冲驱动电流给LED灯，从而使得LED灯熄灭。在图1实施例中，由于在相邻脉冲的时间间隔内，LED灯实质是不发光的，并且LED灯也不存在余晖效应，因此在此时机检测环境光强度将不受LED自身发光的影响，其检测到的是实实在在的环境光强度。因此依据该种方式检测到的环境光强度进行光需求控制，可以提高光需求控制的精度，真正意义上实现LED灯的光需求控制。图1示出的处理器12，可以采用图2和3所示的两种结构，以实现根据环境光强度与光强度需求间的差，调整输出给LED灯的脉冲驱动电流。如图2所示，处理器12的一种结构可以是包括:第一比较器121，用于比较环境光检测器13检测到的环境光强度与光强度需求的大小。输出级别确定电路122，用于当第一比较器的比较结果是:环境光强度小于光强度需求时，根据环境光强度与光强度需求间的差，确定脉冲驱动信号的驱动等级。第一控制器123，用于根据输出级别确定电路122确定的驱动等级，输出与该驱动等级对应的脉冲驱动信号。上述中，驱动等级与脉冲驱动信号对应，也与脉冲驱动电流对应，即驱动等级、脉冲驱动信号和脉冲驱动电流一一对应。具体地，可以预先将驱动等级划分为三级，分别为:微电流输出级、标准电流输出级和强电流输出级。上述三种等级的差别在于，驱动等级不同，对应的脉冲驱动信号不同，输出给LED灯的脉冲驱动电流的强度不同，相应地LED灯的发光情况也不一样。一般当分别输出微电流输出级、标准电流输出级和强电流输出级对应的脉冲驱动电流给LED灯时，将导致LED灯的发光亮度依次增大。进一步，当脉冲驱动电流为占空比脉冲驱动电流时，各个驱动等级对应的脉冲驱动电流的占空比则不同。一般微电流输出级、标准电流输出级以及强电流输出级对应的脉冲驱动电流的占空比依次增大。当脉冲驱动电流为幅值脉冲驱动电流时，其驱动等级对应的脉冲驱动电流幅值则不一样，相应地微电流输出级、标准电流输出级以及强电流输出级对应的脉冲驱动电流的幅值依次增大。具体地，可以依据如下方式确定驱动等级:(I)当环境光强度与光强度需求间的差在(0，A)之间时，对应的驱动等级为:微电流驱动等级，相应地LED灯微亮。(2)当环境光强度与光强度需求间的差值在[A，B)之间时，对应的驱动等级为:标准电流驱动等级，相应地LED灯半亮。(3)当环境光强度与光强度需求间的差值大于或等于B时，对应的驱动等级为:标准电流驱动等级，相应地LED灯全亮。上述中，A小于B，且两者均为正数。可以理解的是，经过上述技术教导，本领域技术人员可以很容易地对驱动等级进行更细致的划分，例如:将驱动等级划分为四级、五级甚至更多，以达到对LED灯发光亮度的精确控制。其中，当第一控制器123向电源模块11输出脉冲驱动信号之后，电源模块11即可将脉冲驱动信号转换为相应的脉冲驱动电流并输出给LED灯。如图3所示，处理器12的另一种结构可以是包括:第二比较器124，用于比较环境光检测器13检测到的环境光强度与光强度需求的大小。第二控制器125，用于当第二比较器124的比较结果是:环境光强度小于光强度需求时，向电源模块11输出与环境光强度与光强度需求间的差对应的线性脉冲驱动信号。电源模块11，用于将从第二控制器125处得到的线性脉冲驱动信号转换为相应的线性脉冲驱动电流并输出给LED灯。具体地，当脉冲驱动电流采用占空比脉冲驱动电流时，可以在控制器125中增加线性脉冲电流计算器，该计算器的输入是环境光强度与光强度需求间的差，输出是与之呈线性的占空比值。第二控制器125首先将环境光强度与光强度需求间的差X输入其中的线性脉冲电流计算器，得到占空比值y。然后输出占空比为该占空比值y的线性脉冲驱动信号给电源模块11。然后电源模块11将该线性脉冲驱动信号进行转换，即可得到线性脉冲驱动电流。具体地，当脉冲驱动电流采用幅值脉冲驱动电流时，可以在控制器125中增加线性脉冲电流计算器，该计算器的输入是环境光强度与光强度需求间的差，输出是与之呈线性的幅值。第二控制器125首先将环境光强度与光强度需求间的差X代入其中的线性脉冲电流计算器，得到一幅值y。然后输出幅值为y的线性脉冲驱动信号。然后电源模块11将该线性脉冲驱动信号进行转换，即可得到线性脉冲驱动电流。上述中，当采用线性脉冲驱动电流驱动LED灯时，可以使得环境光强度加上LED灯的发光强度能够达到预置的光强度需求，或者说在环境光强度不能满足预置的光强度需求时，LED灯发出的光可以进行相应的补偿。上述两种处理器12的结构均可以实现根据环境光强度与光强度需求间的差，调整输出给LED灯的脉冲驱动电流的目的。但是相比于前一种处理器结构，后一种处理器结构的控制精度更高，几乎能完全达到环境光强度加上LED灯自身发出的光的强度等于预置的光强度需求。但是，当随着前一种处理器结构中驱动等级数目的增加，其控制的精度也随之提闻。请参考图4，是本实用新型提供的LED控制系统的第二实施例的结构示意图。与图1的结构相比，其还包括:事件检测器14，用于检测是否发生了触发事件。其中，触发事件包括如下任一项或多项的组合:有人体存在、有触摸动作发生、有运动动作发生、有声音产生或人为的参数设置。其中，人为的参数设置，可以是用户输入至LED灯的一些控制参数。而用于实现是否有人体存在、是否有触摸动作、是否有运动动作或是否有声音产生的设备现有中已经有很多，在此不赘述。处理器12，用于在环境光检测器13检测到的环境光强度小于光强度需求、且事件检测器14检测到触发事件时，根据环境光强度与光强度需求间的差，调整电源模块11输出给LED灯的脉冲驱动电流。其中，当环境光强度大于或等于光强度需求时，表明环境光强度已能够满足用户的需求，因此不需要开启LED灯就能够满足用户的需求，此时处理器12可以控制LED灯工作在熄灭状态，以节约能源。其中当环境光强度小于光强度需求、且没有检测到触发事件时，表明此时没有用户有光需求，此时可以中断输出脉冲驱动电流给LED灯，以达到节约能源的目的。但是，当本系统应用于诸如宾馆走廊、酒店走廊、卫生间或大堂等需长时间维持一定亮度的场合，即使没有检测到触发事件，只要环境光强度小于光强度需求，就可以驱动LED灯发光，进行光补偿。请参考图5，是本实用新型提供的LED控制系统的第三实施例的结构示意图。与图1的结构相比，其还包括:过零检测器15，用于检测市电是否出现过零电压。处理器12，用于在过零检测器15检测到市电出现过零电压的前提下，控制电源模块11输出脉冲驱动电流驱动LED灯，否则等待直至检测到市电出现过零电压。其中，市电属于交流电，对市电的过零检测是指当市电的波形从正半周向负半周(或者由负半周向正半周)转换时，波形经过零位时所作的检测。其中进行过零检测，并将检测到出现过零电压作为输出脉冲驱动电流驱动LED灯的先决条件，其目的是:解决同一区域内间隔较近的LED灯相互影响进而使得环境光检测不准确的问题。具体地，当同一区域内的多个LED灯工作时，在给每一个LED灯的发送脉冲驱动电流之前，均需判断此时是否检测到过零电压，这样就可以保证同一区域内的各个LED灯接收到脉冲驱动电流的时刻是相同或同步的，从而保证同一区域内的各个LED灯的亮起与熄灭的时间是同步的。这样就避免了同一区域内LED灯间的相互影响导致的环境光强度检测不准的问题。举一个例子来说，在没有过零检测时，预计输出脉冲驱动电流(相同)给LED灯I和LED灯2的时间分别是tl和t2，由于tl和t2不相同，因此可能出现在脉冲驱动电流的驱动下，LED灯I和LED灯2的明灭情况正好相反，那么当LED灯I进行环境光检测时，其检测到的环境光将包含LED灯2的发光，即LED灯I受到了 LED灯2的影响。当引入过零检测的概念之后，虽然预计输出脉冲驱动电流(相同)给LED灯I和LED灯2的时间分别是tl和t2，但是由于过零时刻出现在t3，因此输出脉冲驱动电流(相同)给LED灯I和LED灯2的时间均统一到了 t3，从而使得LED灯I和LED灯2的明灭情况同步，避免相互影响。如图6所示，在本实用新型提供的LED控制系统的第四实施例中。该LED控制系统I中的电源模块11包括:交直流转换电路111和恒流电路112。其中，交直流转换电路111接市电，用于对市电进行交直流转换，将其由交流形式转换为直流形式。恒流电路112，用于对交直流转换电路111转换得到的直流电进行恒流处理，为LED灯提供正常工作时所需的恒定电流。恒流电路112，其始能端还与处理器12连接，用于接收处理器12发送的脉冲驱动信号，恒流电路112接收到脉冲驱动信号后将其转换为脉冲驱动电流，并输出给LED灯。其中，脉冲驱动信号可以是占空比脉冲驱动信号或者幅值脉冲驱动信号，相应地脉冲驱动电流也可以是占空比脉冲驱动电流或幅值脉冲驱动电流。另外，恒流电路112，还在接收到处理器12发送的诸如低电平的指示信号时，停止驱动LED灯，使LED灯熄灭。环境光检测器13包括:环境光探头131和第一信号放大电路132。其中，环境光探头131，用于在脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度。第一信号放大电路132,用于对环境光探头131检测到的信号进行放大后,输出给处理器12。事件检测器14包括:事件检测电路141和第二信号放大电路142。[0093]其中，事件检测电路141，用于检测是否发生了触发事件。第二信号放大电路142，用于将事件检测电路141检测到的信号放大后输出至处理器12。例如:事件检测电路141用于检测是否有人体存在时，当人进入其感应范围内时，其会输出一电流信号，第二信号放大电路142将该电流信号放大后输至处理器12,处理器12即知道当前时刻有人存在这一事实了。当没有人进入其感应范围内时，其恒定地输出“O”电平信号，处理器12即知道当前时刻在感应区域没有人存在这一事实了。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，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宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种LED控制系统，用于根据光需求对LED灯进行控制，其特征在于:包括:电源模块、处理器和环境光检测器； 所述电源模块，用于为LED灯提供工作所需的电流； 所述处理器，用于控制所述电源模块输出脉冲驱动电流给所述LED灯； 所述环境光检测器，与处理器连接，用于在所述脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度； 所述处理器，用于当所述环境光检测器检测到的环境光强度小于光强度需求时，根据所述环境光强度与光强度需求间的差，调整所述电源模块输出给所述LED灯的脉冲驱动电流。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于:所述处理器包括: 第一比较器，用于比较所述环境光检测器检测到的环境光强度与光强度需求的大小；输出级别确定电路，用于当所述第一比较器比较到环境光强度小于光强度需求时，根据环境光强度与光强度需求间的差，确定与所述环境光强度与光强度需求间的差对应的驱动等级，所述驱动等级包括:微电流输出级、标准电流输出级或强电流输出级； 第一控制器，用于向电源模块输出与所述输出级别确定电路确定的驱动等级对应的脉冲驱动信号； 所述电源模块，用于将所述第一控制器输入的脉冲驱动信号转换为相应的脉冲驱动电流并输出给所述LED灯。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于:所述处理器包括: 第二比较器，用于比较所述环境光检测器检测到的环境光强度与光强度需求的大小；第二控制器，用于当所述第二比`较器比较到所述环境光强度小于光强度需求时，将所述环境光强度与光强度需求间的差转换为线性脉冲驱动信号，并输出至电源模块； 所述电源模块，用于将所述第二控制器输入的线性脉冲驱动信号转换为相应的线性脉冲驱动电流输出给所述LED灯。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于:所述电源模块包括:交直流转换电路和恒流电路； 所述交直流转换电路，用于将接收的市电转换为直流电； 所述恒流电路，用于对所述交直流转换电路转换后得到的直流电进行恒流处理。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于:所述环境光检测器，包括: 环境光探头，用于在所述脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度； 第一信号放大电路，用于将所述环境光探头检测到的信号进行放大，并输出至所述处理器。
6.如权利要求1-5中任一项所述的系统,其特征在于:还包括: 事件检测器，用于检测是否发生了触发事件，所述触发事件包括:有人体存在、有触摸动作发生、有运动动作发生、有声音产生或人为的参数设置； 所述处理器，用于当所述环境光检测器检测到的环境光强度小于光强度需求、且所述事件检测器检测到触发事件时，根据所述环境光强度与光强度需求值间的差，调整所述电源模块输出给所述LED灯的脉冲驱动电流。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于:所述事件检测器，包括: 事件检测电路，用于检测是否发生了触发事件； 第二信号放大电路，用于将所述事件检测电路检测到的信号进行放大后输出至所述处理器。
8.如权利要求1-5中任一项所述的系统,其特征在于:还包括: 过零检测器，用于检测市电是否出现过零电压； 所述处理器，用于当所述过零检测器检测到市电出现过零电压时，控制所述电源模块输出脉冲驱动电流给所述LED灯，否则等待直至所述过零检测器检测到过零电压。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于:还包括: 过零检测器，用于检测市电是否出现过零电压； 所述处理器，用于当所述过零检测器检测到市电出现过零电压时，控制所述电源模块输出脉冲驱动 电流给所述LED灯，否则等待直至所述过零检测器检测到过零电压。
专利摘要在本实用新型的各种实施例中，提供了基于光需求的LED控制系统。其包括电源模块、处理器和环境光检测器；其中电源模块，用于为LED灯提供工作所需的电流；处理器，用于控制电源模块输出脉冲驱动电流给LED灯；环境光检测器，用于在脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度；处理器，用于当环境光检测器检测到的环境光强度小于光强度需求时，根据环境光强度与光强度需求间的差，调整电源模块输出给LED灯的脉冲驱动电流。由于在脉冲驱动电流的两个相邻脉冲的时间间隔内，检测环境光强度，因此其检测到的环境光强度将不受LED灯自身发光的影响，从而提高了环境光检测的精确度，进而提高了光需求控制的精确度，真正意义上实现了光需求控制。
文档编号H05B37/02GK202998587SQ201220689989
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者沙玉峰 申请人:重庆恒又源科技发展有限公司