[實用新型]基于非視覺光生物效應的智能LED照明系統

有效

• 申請號: 201621175801.2
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN206226780U
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 周曉明;陳亮;劉丹丹;曾偉森;周犇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李斌

技術領域

本實用新型涉及LED智能調光系統，尤其涉及一種基于非視覺光生物效應的智能LED照明系統。

背景技術

隨著照明技術的發展，健康節能的智能照明已經成為一大趨勢，近年來非視覺生物效應研究表明光照不僅會產生視覺效應，還會引起某些非視覺效應，人的多項生理參數均呈晝夜節律變化，照明光可以影響人的疲勞度、工作和學習效率等。人們在設計照明系統時不僅應該考慮其視覺功效，更應該考慮其對人體健康的影響。不同的人群需要不同的光照環境，同時人們在不同的生活環境、不同的時間段中也需要不同的光照，而我們現在所用到的照明燈幾乎都是恒定照度和色溫，少數可調燈具也只能間斷地調節幾種固定的模式，少見有考慮到光生物效應和能滿足個性化需求的照明設計。

目前光生物效應的研究日漸受到業界重視，各種基于褪黑素、皮質醇、血壓、體溫等參數的模型相繼被提出，但始終沒有一個公認的評價模型；同時每個人都有個體參數差異，對光照需求也有一定的差別。有研究表明人體對光照的主觀感受能在一定程度上反映光生物效應的影響，因此，從主觀感受出發基于光生物效應模型構建微調系統，能使調光系統更加科學、更加符合人們的差異化需求，而建立在微調系統數據上的數據分析與挖掘，能有效地建立針對某個群體或個體的最佳舒適度照明模式。

智能化是當今電氣設備發展的主流方向，如何讓照明設備在現有的基礎上更加符合人們的健康照明需要，是照明領域的一個重要發展反向。當前照明技術已經進入半自動化時期，但基于非視覺生物效應的智能化調節還遠未實現。影響人體生理狀態的因素很多，如自然光、室溫、季節、人體活動等，而目前設計的照明系統很少考慮到這些因素，所以有必要去設計一種可以智能識別環境因素并進行自適應調光的智能調光系統，該調光系統通過多路傳感器及控制器與家具設備互聯采集外部信息，經系統分析與模式識別，判斷用戶的活動狀態，并以此為依據來進行調光。

目前主流的調光方式主要有可控硅調光、模擬調光、PWM調光等，在LED可調光系統領域，PWM調光應用得比較廣泛。PWM調光原理大致為對單一光源通過改變一個PWM信號計數周期有效電平的占空比來控制光源的亮度，對多色光源通過改變各種色光的比例來調節光源總體色溫。然而，現階段PWM調光還不成熟，應用場合也比較有限，市場還有待開發，首要原因是利用普通PWM調光在調節色溫及照度的過程中二者會相互影響，不能有效分離對二者的調節控制。單通道照度調節過程中電流的頻繁通斷以及多通道色溫調節過程引起的電流幅度多級跳變，容易導致電源驅動單元的損壞，大規模使用時供電主干電流會產生高次諧波污染，對電網極為有害。同時，PWM調光過程中，二極管的連續開關容易引起高頻噪聲，LED燈的連續亮滅會引起光源的頻閃現象，雖然人眼無法察覺燈光的高頻閃爍，但長久積累對視力也會有很大損傷。

實用新型內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本實用新型提供一種基于非視覺光生物效應的智能LED照明系統，綜合考慮不同人群在不同生活模式，不同時間和環境因素下的照明需求，利用一種高精度調光方式實現對光源的動態調節，并利用基于深度學習的反饋調節實現滿足個體差異化需求的照明系統。

為解決上述技術問題，本實用新型提供如下技術方案：一種基于非視覺光生物效應的智能LED照明系統，包括：調光系統服務器、WIFI單元、用于控制調節整個照明子系統的系統控制單元、用于處理LED照明系統的各種參數信息的多路傳感器模塊、桌面控制臺、用于驅動LED燈并對其進行調光控制的調光驅動電路單元和LED燈，所述調光系統服務器通過WIFI單元與系統控制單元進行通信連接，所述多路傳感器模塊、桌面控制臺均通過ZigBee無線網絡與系統控制單元連接，所述LED燈通過調光驅動電路單元與系統控制單元連接；

其中，所述調光系統服務器用于建立基于光生物效應研究的調光模型，存儲和分析來自各個系統控制單元的調光數據，利用機器學習算法建立符合個體差異的照明模型，配置和優化各個控制系統。

進一步地，所述系統控制單元采用STM32主控制器，所述STM32主控制器包括分頻器單元、實時時鐘單元、定時器單元和PWM信號發生器單元。

進一步地，所述多路傳感器模塊包括光照度傳感器、溫度傳感器、紅外人體感應傳感器、視圖像傳感器和用于進行語音控制的語音輸入輸出模塊。

進一步地，所述桌面控制臺包括：用于顯示光照參數并提供人機交互界面的顯示器，以及用于監測工作面光照參數的光參數監測器。