[发明专利]一种基于自然光的教室LED健康照明自动控制系统

说明书

本发明公开一种基于自然光的教室LED健康照明自动控制系统。首先针对教室光环境不符合学习需求的问题，本发明提出最大限度地使用自然光进行照明，在自然光不足以满足照度标准的情况下用高品质白光LED提供补充照明最终构建舒适健康的教室光环境。然后通过无线通信协议实现了微控制单元、百叶窗模块、光照传感器、LED灯的无线通信，系统的各模块容易安装和后期拓展，相对传统的有线照明有很大优势。本发明中提出的自动照明系统，光品质高，能自动地调节室内照度。同时，系统选择自然光作为系统的主要光照来源，极大的减少电能的消耗，具有一定的社会和经济效益。

技术领域

本发明涉及半导体照明领域，特别是一种基于自然光的教室LED健康照明自动控制系统。

背景技术

光是人类赖以生存的必备条件，是人们日常生活中不可缺少的重要组成部分，正是这种对光的依赖性，让人们越来越重视健康照明的发展。据统计我国近视眼人数已近4亿，居世界第一，近视发生率已经达到世界平均水平的1.5倍，青少年近视发生率更是高达60％-70％。近视人数连年攀升，已经成为影响我国人民健康的重要问题。学习疲劳是导致学习效率下降、学生厌学的重要原因之一，光生物效应的发现及研究表明，良好的教室光环境对提高学习效率，减少疲劳程度以及保护学生心理、生理健康均具有重要意义。

LED照明已成为21世纪居室照明领域的一种趋势，LED将取代传统白炽灯和日光灯，灯具将向更加节能化、健康化、艺术化和人性化发展。LED优点很多例如节能，寿命长，LED采用固态封装，运输安装方便，可以被装置在任何微型和封闭的设备中，不怕振动，基本上不用考虑散热。由现阶段的自动照明系统研究可知，其控制的主要方式是有线连接控制，这样的系统在一定的程度上会带来很多的不便，施工量较大，复杂度高，可扩展性差，系统维护成本高等。相比较而言，通过无线方式控制的健康照明系统很好的弥补了以上问题，具有布线简单，安装成本低等优点。

基于自然光的教室LED健康照明自动控制系统采用联合自然光和人工照明的控制方式具有很好的经济效益，而且国内外研究发现采用自然光进行室内照明，在相同照度水平下，人们在自然光环境下的视觉功效比在人工照明条件下的高5％-20％，更有利于健康光环境的构造。通过无线通讯数据传输、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对教室照明设备的自动化控制，具有调节灯光亮度强弱、定时控制、场景设置等功能。相对于传统照明具有安全、节能、舒适、高效的特点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种教室照明自动控制系统，该系统通过精确控制电动百叶窗的角度来控制自然光的入射角度和光通量，最大限度地使用自然光进行照明，在自然光不足以满足照度标准的情况下，采用人工照明进行按需补光，最终达到教室照度均匀，照度符合教室照明标准，营造舒适健康的教室光环境。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于自然光的教室LED健康照明自动控制系统包括LED发光装置、电动百叶窗、照度传感器、恒流发生器、微控制单元、存储器、通信模块、光学透镜和匀光膜。微控制单元连接恒流发生器、照度传感器、电动百叶窗、存储器、通信模块，恒流发生器连接LED发光装置。微控制单元通过调节百叶窗角度控制自然光的光通量，通过室内传感器读取室内照度，如果光照强度不足，微控制单元将通过PWM(脉冲宽度调制)方式控制恒流发生器，调节LED发光装置的亮度。

为了更好的构建健康教室光环境，电动百叶窗的最佳角度与季节、时间、室外光照强度有关，通过调节百叶窗角度避免太阳直射出现眩光现象，最大程度的利用自然光提供教室照明，在照度不足的情况下由教室内的LED发光装置提供补光，其中LED光谱通过多基色LED模拟出太阳光谱且色温在4500K左右。根据室外光照强度的变化，室外照度传感器把数据传输给控制单元，控制单元控制百叶窗角度和LED装置发光强度，达到室内光环境稳定且符合学生学习的需求。