一种室内照明系统的制作方法

本实用新型涉及一种室内照明系统，属于照明技术领域。

背景技术：

光生物效应也称为光的非视觉生物效应，是2002年世界十大发现之一，它表现为在第三类感光细胞的作用下，光照参与调节人体的激素分泌、抽噎节律和瞳孔大小等人体生理特征，从而对人体健康和工作效率等产生影响。因为人体生理、心理机能随着年龄的变化也会有所不同，所以不同年龄段人群的适应照明光源的光谱分布和强度也有所不同。老年人因为视觉机能衰退，对比敏感度降低，色差识别能力减弱，蓝色椎体功能降低，颜色知觉缺失。相同照度下，蓝光在他们看来更暗一些，光色喜好偏向绿色和红色。研究表明，对于蓝光的适当调控，可以抑制或提升人体的褪黑激素分泌，采用富含蓝绿色光成份的光源以较高的照度照明，能够改善睡眠，对失眠的人很有好处。除此之外，光生物效应还体现在对人体生理机能的影响方面，研究表明，人体在一天24小时的活动中，不同时段对于照明光源色温（光谱分布）的需求也不相同。早晨起床后，采用5500k的高色温光源和较高的照度进行照明会使得人体的精力更为充沛；但到早上10点钟，光源的色温和照度都应该有所下降，而到了下午，则应该采用低色温光源照明。因此，从调节人体兴奋度、提高工作效率的角度来说，应该采用色温（光谱分布）可调、照度可调的照明光源。随着照明技术的发展，这种基于光生物效应的光谱分布与照度可调可控的照明光源从技术上是可以实现的。这是因为，常用照明光源的发光机理不同，其光谱分布也会有所差异。现在常用的led照明光源主要是采用蓝光led激发荧光物质发光，其激发过程为蓝光led发出的蓝光部分激发荧光粉转化为黄光，黄光再与未转化的蓝光复合而形成白光，正是因为这样的发光机理，使得白光led具有较宽的光谱范围，同时受激发效率的影响，照明用led的蓝光成分也较多。白炽灯是通过钨丝加热，利用热辐射发光的光源，其光谱在整个可见光范围内均有分布，光谱分布相对比较均匀，有很高的显色性。卤钨灯是对白炽灯的一种改进，利用了钨循环的原理，避免了管壁由于钨的蒸发而发黑的现象，相对于白炽灯来说，灯体的体积明显缩小，寿命明显增加，但因为二者的发光机理一致，因此，二者的光谱分布相似。荧光灯是一种低压气体放电光源，通过放电产生的电子将气体原子、分子激发，进而产生紫外光，然后紫外光在激发涂覆在灯管内壁的荧光粉而产生白光，正是因为这样的发光机理，荧光灯的光谱中有很多个细小的尖峰，光谱分布很不均匀。光生物效应要求照明光源能够调节光谱分布和照度，而现有照明光源的技术又能够实现这种要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能根据使用人群对光源光谱分布的要求而自动变化的室内照明系统，以达到符合人体光生物效应的健康、绿色照明的需要。

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种室内照明系统，包括系统开关模块、环境选择模块、年龄选择模块、时间选择模块、光源控制模块、光源模块；其中，系统开关模块与环境选择模块连接；环境选择模块分别与年龄选择模块、时间选择模块连接；年龄选择模块与时间选择模块连接；时间选择模块与光源控制模块连接；光源控制模块与光源模块连接；系统开关模块，用于启闭照明系统；环境选择模块，用于选择照明环境，根据选择的照明环境启用年龄选择模块或时间选择模块；年龄选择模块，用于选择不同年龄段人群的用灯；时间选择模块，用于根据系统时钟选择照明系统的工作时间段并驱动光源控制模块；光源控制模块，用于根据系统时钟和不同工作时间段光源使用人群对光源光谱分布的要求，随时间进行调整光源模块的光谱分布；光源模块，用于输出适合当前时段、使用人群与使用环境的光谱分布。

作为本实用新型的优选技术方案：所述环境选择模块包括照明环境选择单元、办公室照明环境选择单元、家庭照明环境选择单元；所述照明环境选择单元分别与办公室照明环境选择单元、家庭照明环境选择单元连接；所述办公室照明环境选择单元与时间选择模块连接；所述家庭照明环境选择单元与年龄选择模块连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述年龄选择模块包括年龄选择控制单元、儿童用灯控制单元、成人用灯控制单元、老人用灯控制单元；所述年龄选择控制单元分别与儿童用灯控制单元、成人用灯控制单元、老人用灯控制单元连接；所述儿童用灯控制单元、成人用灯控制单元、老人用灯控制单元分别与时间选择模块连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述时间选择模块包括时段设置单元、时间分配模块时钟、时间分配模块；所述时间分配模块时钟与时间分配模块连接；所述时间分配模块与时段设置区连接；所述时段设置单元与光源控制模块连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述时段设置单元包括12个时间区段，每个时间区段为2小时。

作为本实用新型的优选技术方案：所述光源控制模块与光源模块通过光源控制线连接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述光源模块包括红光led、蓝光led、绿光led。

本实用新型所述一种室内照明系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本实用新型具有智能化，本实用新型所述室内照明系统能够根据系统的使用环境和使用人群，随时间自动调整光源的光谱分布，满足人群在不同时间对照明光源的光谱分布要求。

（2）本实用新型具有科学性，本实用新型所述室内照明系统之所以设置照明光源的光谱分布随着照明环境、使用人群和照明时间等几个参量做出变化，是基于人体光生物学效应的考虑，照明光源的这种设置有助于人体健康。

附图说明

图1是本实用新型所设计一种室内照明系统的结构示意图；

图2是本实用新型的时间选择结构示意图；

图3是本实用新型的光源控制模块与光源连接示意图；

图4是本实用新型的usb接口电路；

图5是本实用新型的电源开关与供电电路；

图6是本实用新型所用的单片机控制电路；

图7是本实用新型所用的串口屏电阻触摸屏lcd液晶显示模组接口电路；

图8是本实用新型所用的全彩led模块。

其中，1-系统开关，2-照明环境选择单元，3-办公室照明环境选择单元，4-时间选择模块，5-光源控制模块，6-光源，7-家庭照明环境选择单元，8-年龄选择单元，9-儿童用灯控制单元，10-成人用灯控制单元，11-老人用灯控制单元，12-时段设置区，13-时间分配模块时钟，14-时间分配模块，15-红光led，16-蓝光led，17-绿光led，18-光源控制线。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型设计了一种室内照明系统，包括系统开关1，照明环境选择单元2，办公室照明环境选择单元3，时间选择模块4，光源控制模块5，光源6，家庭照明环境选择单元7，年龄选择单元8，儿童用灯控制单元9，成人用灯控制单元10，老人用灯控制单元11。其中，系统开关1与照明环境选择单元2连接；照明环境选择单元2分别与办公室照明环境选择单元3、家庭照明环境选择单元7连接；办公室照明环境选择单元3与时间选择模块4连接；家庭照明环境选择单元7与年龄选择单元8连接；年龄选择单元8分别与儿童用灯控制单元9、成人用灯控制单元10、老人用灯控制单元11连接；儿童用灯控制单元9、成人用灯控制单元10、老人用灯控制单元11分别与时间选择模块4连接；时间选择模块4与光源控制模块5连接；光源控制模块5与光源6连接。

首先打开室内照明系统开关1，室内照明系统首先启动使用照明环境选择单元2，根据照明灯具的使用环境，选择家庭照明环境选择单元7或办公室照明环境选择单元3，系统进入下一阶段的选择。如果选择办公室照明环境选择单元3，则系统直接激活时间选择模块4，时间选择模块4基于系统时钟选择的工作时间段，给光源控制模块5发出指令，光源控制模块5根据办公室照明要求调整三基色光源6的输出光谱配比，使光源6给出适合当前时间的光谱分布，以满足办公室当前时段的照明需要。在之后的工作中，光源控制模块5根据系统时钟和不同时段办公室照明对光源光谱分布的要求，随时间调整光源6的光谱分布，使照明光源的光谱分布始终符合办公室的照明要求。如果选择家庭照明选择单元7，则系统首先进入年龄选择单元8，此时，用户根据照明光源的使用人群，在儿童用灯控制单元9、成人用灯控制单元10和老人用灯控制单元11的三者中选择其中之一，在确定了使用人群之后，系统再激活时间选择模块4，时间选择模块4基于系统时钟选择的工作时间段，给光源控制模块5发出指令，光源控制模块5根据使用人群和时段，调整三基色光源6的光谱输出配比，使光源6给出适合当前时间的光谱分布，以满足当前时段受照明人群对光源光谱分布的需要。在之后的工作中，光源控制模块5根据系统时钟和不同时段光源使用人群对光源光谱分布的要求，随时间调整光源6的光谱分布，使照明光源6的光谱分布始终符合光源使用人群对照明光源光谱分布的要求。

如图2所示，为本实用新型的时间选择结构示意图，包括时段设置区12、时间分配模块时钟13、时间分配模块14；其中，时间分配模块时钟13与时间分配模块14连接；时间分配模块14与时段设置区12连接。

当系统确定了使用人的年龄段和使用环境后，室内照明系统启动时间选择模块4，时间选择模块4包括时段设置区12、时间分配模块时钟13、时间分配模块14。首先将设置在时间分配模块14上的时间分配模块时钟13与时间分配模块14之间进行对比，判断出照明光源的工作时间，然后根据照明系统的工作时间，在系统预设的时段设置区12上自动做出选择，然后给光源控制模块5发出指令，使光源控制模块5选择适合当前工作时段、使用人群和照明环境的工作状态。其中时段设置区12以2小时为一个区间，将一天分为12个区段，照明系统在工作过程中，时间分配模块14和时间分配模块时钟13之间不断进行对比，并在时段设置区12所设置12个区段中选择出与当前照明时段的匹配的工作时段，并对光源控制模块5发出指令。

如图3所示，为本实用新型的光源控制模块与光源连接示意图，包括光源控制模块5、红光led15、蓝光led16、绿光led17、光源控制线18；其中，光源控制模块5分别通过光源控制线18与红光led15、蓝光led16、绿光led17进行连接。光源控制模块5将通过调节红光led15，蓝光led16和绿光led17的配比，输出适合当前时段、使用人群和使用环境的光谱分布，红光led15，蓝光led16和绿光led17分别通过光源控制线18与光源控制模块5相连。

本实用新型的系统开关1包括usb接口电路、电源开关与供电电路。如图4所示，为本实用新型的usb接口电路。采用专用的调压器将220v交流电转化为5v直流电与usb接口电路直接相连。其输入端通过适配器输入+5v直流电压，其输出端+5in与图5新型电源开关，供电电路的输入端+5in相连接，输出地与整个电路的所有地相连接。

如图5所示，为本实用新型的电源开关供电电路。为整个系统提供稳定的5v工作电压，保证整个系统的稳定工作。其开关j10用来控制整个电路的通断，起系统开关的作用；其输出端+5为整个系统电路提供可靠稳定的工作电压。

本实用新型的照明环境选择单元2，办公室照明环境选择单元3，时间选择模块4，家庭照明环境选择单元7，年龄选择单元8，儿童用灯控制单元9，成人用灯控制单元10，老人用灯控制单元11都采用电阻触摸屏lcd液晶显示模组与单片机连接实现选择控制功能，通过电阻触摸屏lcd液晶显示模组向单片机输入各种选择设置指令，并显示输入指令，单片机控制电路接受lcd液晶显示模组的输入指令，单片机选择适合当前工作时段、使用人群和照明环境的工作状态。

如图6所示，是本实用新型所用的51单片机控制电路，其引脚和与其他部分电路的接线端口如图。11.0592mhz的晶振接在18，19引脚上，这两个脚再各接一个20pf的钽电容连接到地，构成单片机控制电路的晶振电路；从+5接一个10uf的电容，电容另一端接一个10k左右的电阻到地，第9脚连到电容和电阻交接处，构成单片机控制电路的复位电路。单片机的40引脚vcc与供电电路的输出端+5相连接，同时复位电路部分也与供电电路的输出端+5相连接。

如图7所示，是本实用新型所用实现人机交互的dmt80480c050_03w迪文5寸dgus串口屏电阻触摸屏lcd液晶显示模组的接口电路。其中1、2接口与供电电路的输出端+5相连；3引脚悬空；4引脚为电阻触摸屏lcd液晶显示模块的输出引脚，与单片机的39引脚p0_0相连；5、6引脚为电阻触摸屏lcd液晶显示模块的输入引脚，其中5引脚与单片机的38引脚p0_1相连接，6引脚悬空；7、8引脚与电路系统地连接。

本实用新型的光源控制模块5以pwm控制方式，控制光源6进行红光led15、蓝光led16、绿光led17的光源强弱变化。

本实用新型的光源6采用由pwm端口控制的全彩led模块。如图8所示，是本实用新型所用的由pwm端口控制的全彩led模块，包含红光led、蓝光led、绿光led三色，通过pwm控制各色光的强弱，复合实现不同波长光的调制。其中，包含红光led、蓝光led、绿光led三色，1引脚与供电电路的输出端+5相连；2引脚与单片机6引脚p1_5连接，通过单片机控制红光强弱；3引脚与单片机7引脚p1_6连接，通过单片机控制绿光强弱；4引脚与单片机8引脚p1_7连接，通过单片机控制蓝光强弱；通过控制各色光的强弱，三基色复合实现不同波长光的调制。

本实用新型中，usb接口电路及电源开关供电电路为整个电路系统提供稳定的电压，维持整个系统稳定工作，起到系统开关的作用；电阻触摸屏lcd液晶显示模组向单片机输入设置指令，并显示输入指令；单片机控制电路接受lcd液晶显示模组输入指令，并以pwm控制方式，控制全彩led模块的三基色光源强弱，提供一种能根据使用人群对光源光谱分布的要求而变化的室内照明系统，以达到符合人体光生物效应的健康、绿色照明的需要。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。