一种基于气体浓度检测的LED灯具的制作方法

一种基于气体浓度检测的led灯具
技术领域
1.本实用新型涉及室内智能照明领域，特别是涉及一种基于气体浓度检测的led灯具。


背景技术：

2.常见的居民用气主要有三类：液化气、煤气和天然气。煤气是有毒的，可造成一氧化碳(co)中毒；液化气和天然气是无毒的，但泄露以后，如果在室内积聚过多，空气中氧含量就会相应减少，人就会发生不适、窒息乃至死亡；或者遇到明火甚至是一点火星，都会立刻引起燃烧，严重的会发生爆炸，伤及人们的生命财产安全。所以，无论是煤气、液化气还是天然气，若发生泄露，都有可能导致危险发生的。
3.人们每天呼吸的空气，是多种气体的混合物，它主要由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳(co2)以及其他物质(如水蒸气、杂质等)组合而成。在自然环境中，空气中co2的正常含量约为0.04％(400ppm)；而人呼出的气体中，co2的浓度飙升为40000ppm，所以在通风状况不是很好的室内，co2的浓度有可能升到1000ppm以上。当空气中的co2的含量处于低位时，对人体无害，但空气中co2超过一定含量后会影响人的呼吸和心跳，导致精神萎靡不振。有报告表明：在一个通风不好的大会议室内，由于与会人员密集，现场的co2浓度很容易超过2000ppm；当两个人在一个封闭的卧室里睡一夜，室内co2的浓度很容易达到2000ppm。
4.因此，大气中泄露的co、ch4等有毒或可燃易爆有害气体的浓度升高，直接关乎人们生命和财产安全；大气中co2的浓度升高，直接关乎人体舒适度。气体浓度范围及其对人的影响，见下述表1的总结。
5.表1气体浓度范围及其对人的影响
6.[0007][0008]
综上，非常有必要测量室内有害气体的浓度，以保障人们的生命和财产安全。
[0009]
目前，市场上已有许多专门的气体浓度检测报警器，可以用来测量室内有关气体的浓度，一旦浓度超过检测器设定的报警值，就会发出蜂鸣警报，提醒相关人员采取一系列措施防止进一步危害或悲剧的发生。但是，这种传统的气体浓度检测报警器在应用上存在以下问题：
[0010]
1、对有听力障碍、或者带耳机开大声的人，蜂鸣报警功能就无效或大打折扣。
[0011]
2、传统的气体浓度检测报警器是作为专门的安保产品，其并不是一般的通用电子产品，故其在室内主要安装在居民厨房、化工厂等特定场所，而鲜有普及推广到其它场所，比如会议室和卧室，从而导致这些未被检测保护的室内场所存在一定的健康风险。


技术实现要素：

[0012]
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于气体浓度检测的led灯具，能普及到多个室内场所，并且能提升报警效果。
[0013]
为实现上述目的，本实用新型提供一种基于气体浓度检测的led灯具，包括有害气体检测模块、控制器、驱动电源、以及led模组，所述有害气体检测模块和驱动电源都与控制器通讯连接，所述驱动电源与led模组电连接。
[0014]
进一步地，所述有害气体检测模块为有害气体检测传感器，该有害气体检测传感器包括传感器外壳、开设在传感器外壳上的数个透气孔、以及至少一组集成在传感器外壳内的检测通道，所述检测通道包括沿红外光线传播方向依次分布的红外光源、光学气室、滤光片和红外检测器，所述红外检测器与控制器通讯连接。
[0015]
进一步地，所述红外光源为mems红外光源，所述红外检测器为ndir红外传感器。
[0016]
进一步地，所述检测通道有三组，分别为co检测通道、co2检测通道、以及ch4检测通道。
[0017]
进一步地，所述有害气体检测模块分布在led灯具的出光面侧，所述有害气体检测传感器还包括安装于传感器外壳、且覆盖数个透气孔的滤网；当所述led灯具安装好后，所述透气孔的方位正对地面。
[0018]
进一步地，所述控制器的内部集成有蜂鸣器。
[0019]
如上所述，本实用新型涉及的基于气体浓度检测的led灯具，具有以下有益效果：
[0020]
本技术将有害气体检测模块集成在led灯具中，进而能够应用到多个室内场所，比如可应用到厨房、卧室、会议室等人员密集或通风不好的场所，具有较好的实际应用价值。特别是，当有害气体检测模块检测到有害气体的浓度超标时，通过控制器对驱动电源的控
制，可通过使led模组的灯光亮度跳变到最亮和灯光色温跳变到最高、或使led模组的灯光闪烁这两种方式进行预警和报警，即报警时是通过led灯具自身所发出的光的变化来实现的，一方面节约了成本，另一方面能突出通过灯光的非视觉效应对现场人员的警觉性和精神状态的提升，使得现场人员有效地被提醒，加强报警，具有非常好的健康照明(人因照明)的效果。
附图说明
[0021]
图1为本技术中基于气体浓度检测的led灯具的构成框图。
[0022]
图2为本技术中有害气体检测模块的构成框图。
[0023]
图3为本技术中led灯具的光输出调整方法的流程图。
[0024]
图4为模拟空气中co2的浓度变化时的气体浓度数据。
[0025]
元件标号说明
[0026]
10
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有害气体检测模块
[0027]
20
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控制器
[0028]
30
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驱动电源
[0029]
40
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led模组
[0030]
51
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红外光源
[0031]
52
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光学气室
[0032]
53
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滤光片
[0033]
54
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红外检测器
[0034]
61
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co检测通道
[0035]
62
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co2检测通道
[0036]
63
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ch4检测通道
[0037]
70
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蜂鸣器
具体实施方式
[0038]
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0039]
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0040]
本技术提供一种基于气体浓度检测的led灯具、以及该led灯具的光输出调整方法。
[0041]
如图1所示，本技术涉及的基于气体浓度检测的led灯具包括有害气体检测模块10、控制器20、驱动电源30、以及led模组40，有害气体检测模块10和驱动电源30都与控制器
20通讯连接，驱动电源30与led模组40电连接，led模组40可被调光和调色。该led灯具中，有害气体检测模块10用于检测常见的有害气体，比如co、co2、以及ch4等；控制器20根据有害气体检测模块10检测到的有害气体的浓度控制驱动电源30向led模组40供给的驱动电流的大小，由此控制led模组40的发光模式，也就实现是否报警、以及报警方式的控制。
[0042]
进一步地，如图3所示，本技术涉及的基于气体浓度检测的led灯具的光输出调整方法包括以下步骤：
[0043]
s1、在控制器20中预设气体浓度第一阈值、以及气体浓度第二阈值，气体浓度第一阈值小于气体浓度第二阈值；
[0044]
s2、有害气体检测模块10检测led灯具所处环境中的有害气体实时浓度，并将该有害气体实时浓度发送给控制器20，控制器20判断有害气体实时浓度是否达到气体浓度第一阈值或气体浓度第二阈值、并根据判断结果进行下述控制：
[0045]
s21、当有害气体实时浓度未达到气体浓度第一阈值时，即有害气体实时浓度＜气体浓度第一阈值对应的气体浓度，说明气体环境安全，控制器20不向驱动电源30发送改变当前工作状态的指令，led模组40的亮度和色温保持不变；
[0046]
s22、当有害气体实时浓度达到气体浓度第一阈值、但未达到气体浓度第二阈值时，即气体浓度第一阈值对应的气体浓度≤有害气体实时浓度＜气体浓度第二阈值对应的气体浓度，说明气体环境已引起人员不适，此时，控制器20向驱动电源30发送第一控制指令，使led模组40的灯光亮度跳变到最亮、以及灯光色温跳变到最高，在高亮度、冷色温的环境下，人员的警觉性和精神状态都能得到提升，或者说，led灯具自身以高亮度、冷色温的方式向人员预警，以便提升人员的注意力和警觉性、降低疲乏、提高工作效率；
[0047]
s23、当有害气体实时浓度达到气体浓度第二阈值时，即有害气体实时浓度≥气体浓度第二阈值对应的气体浓度，说明气体环境已给人员健康带来威胁，此时，控制器20向驱动电源30发送第二控制指令，使led模组40的灯光闪烁，led灯具自身以灯光闪烁的方式向人员报警，提醒现场有害气体浓度超标这一危险的存在，现场人员通过视觉被有效地提醒，警觉到危险存在并采取应对措施。
[0048]
本技术将有害气体检测模块10集成在led灯具中，利用led灯具广泛分布且灯光易于调整的应用属性，使得室内有害气体检测能够应用到多个室内场所，比如可应用到厨房、卧室、会议室等人员密集或通风不好的场所，具有较好的实际应用价值。特别是，当有害气体检测模块10检测到有害气体的浓度超标时，通过控制器20对驱动电源30的控制，自动调整led模组40的光输出，即通过使led模组40的灯光亮度跳变到最亮和灯光色温跳变到最高、或使led模组40的灯光闪烁这两种方式进行预警和报警，即报警时是通过led灯具自身所发出的光的变化来实现的，不需要额外加装声光报警器，一方面节约了成本，另一方面能突出通过灯光的非视觉效应对现场人员的警觉性和精神状态的提升，使得现场人员有效地被提醒，加强报警，具有非常好的健康照明的效果。
[0049]
进一步地，led灯具还包括与控制器20通讯连接的通常控制终端，通常控制终端为遥控器、或控制面板、或手机等，当通常控制终端为手机时，则通过手机app进行控制。如图2所示，上述步骤s21中，当有害气体实时浓度未达到气体浓度第一阈值时，控制器20受控于通常控制终端，则led模组40的灯光状态正常受控于通常控制终端。另外，上述步骤s23中，当有害气体实时浓度达到气体浓度第二阈值时，led模组40的灯光按预设规则闪烁，预设规
则预存在控制器20中。
[0050]
优选地，控制器20的内部集成有蜂鸣器70；上述步骤s23中，当有害气体实时浓度达到气体浓度第二阈值时，控制器20还触发蜂鸣器70发出报警声，现场人员通过听觉被有效地提醒。
[0051]
进一步地，有害气体检测模块10为有害气体检测传感器，该有害气体检测传感器包括传感器外壳、开设在传感器外壳上的数个透气孔、以及至少一组集成在传感器外壳内的检测通道；如图2所示，每组检测通道包括沿红外光线传播方向依次分布的红外光源51、光学气室52、滤光片53和红外检测器54，红外检测器54与控制器20通讯连接。优选地，红外光源51为mems红外光源，红外检测器54为ndir红外传感器。被测气体经透气孔进入传感器外壳内，红外光源51发出红外光线，其红外线波长与被测气体吸收谱线相吻合时，红外能量就会被吸收，红外光从而弱化；滤光片53指定被检测气体的种类，让指定波长顺利通过；随后，红外光弱化的程度会被红外检测器54所检测到，由此实现有害气体浓度的检测。
[0052]
当检测通道有多组时，通过各组检测通道中滤光片53的设置，实现多个种类有害气体的检测，每组检测通道对应检测一个种类有害气体的浓度。本实施例中，如图2所示，检测通道有三组，分别为co检测通道61、co2检测通道62、以及ch4检测通道63。因此，led灯具中的有害气体检测模块10能同时实现co、co2、ch4这三种气体的浓度探测，各自的检测精度是对应气体所标定量程的
±
3％。另外，气体浓度第一阈值设定为1，气体浓度第二阈值设定为2；同时，根据《可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》，本技术中气体浓度第一阈值和气体浓度第二阈值对应的co、co2、ch4这三种气体的浓度、以及各自对应的16进制数如下表2所示。
[0053]
表2气体浓度与阈值
[0054][0055]
因此，当led灯具所处的环境中，当co的浓度低于15ppm、co2的浓度低于1000ppm、ch4的浓度低于1000ppm时，控制器20判断有害气体实时浓度未达到气体浓度第一阈值1，则led模组40的亮度和色温保持当前状态不变。当co的浓度高于15ppm但低于30ppm、co2的浓度高于1000ppm但低于1500ppm、ch4的浓度高于1000ppm但低于5500ppm这三个情况中出现任一种情况时，控制器20判断有害气体实时浓度达到气体浓度第一阈值1、但未达到气体浓度第二阈值2，则led模组40的灯光亮度跳变到最亮、以及灯光色温跳变到最高。当co的浓度高于30ppm、co2的浓度高于1500ppm、ch4的浓度高于5500ppm这三个情况中出现任一种情况时，控制器20判断有害气体实时浓度达到气体浓度第二阈值2，则led模组40的灯光按预设规则闪烁、且蜂鸣器70发出报警声。
[0056]
优选地，有害气体检测模块10分布在led灯具的出光面侧；当led灯具安装好后，透气孔的方位正对地面，能较好地适合co、co2和ch4的浓度检测。有害气体检测传感器还包括安装于传感器外壳、且覆盖数个透气孔的滤网，滤网防止蜘蛛、飞虫等入侵。
[0057]
进一步地，在一个具体的实施例中，通过人向有害气体检测模块10吹气，来模拟空气中co2的浓度变化，观察led灯具对应的灯光变化过程，同时用串口工具抓取有害气体检测模块10所探测到的气体浓度数据，如图4所示。图4中，a1区域为控制器20的地址，a2区域为ch4的浓度，a3区域为co2的浓度，a4区域为co的浓度；图4中co2的浓度值是00 00 11 80十六进制，换算成十进制就是4480ppm。由于吹气，co2的浓度逐渐上升，led模组40的灯光从一开始的80％亮度/4000k色温，跳变到100％亮度/6500k色温。之后，随着吹气的继续，co2的浓度进一步上升，导致led模组40的灯光开始按照“2秒全亮度/2秒25％亮度”的规则出现闪烁、且蜂鸣器70鸣叫，从声光两方面发出报警信号。最后，随着吹气过程的停止和空气的对流，co2浓度会逐渐降低，led模组40的灯光也会停止闪烁，蜂鸣器70停止鸣叫，led模组40的灯光最终恢复到初始状态，即80％亮度/4000k色温的状态。
[0058]
综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0059]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。