本發明涉及燈控制領域,具體為一種自動調光的led燈控制系統。
背景技術:
1、由于人眼對光強變化的調節需要時間(如瞳孔收縮/擴張),頻繁或劇烈的亮度波動會導致視覺疲勞(如從明亮環境燈光環境切換到昏暗燈光環境時的不適感),此外,當自然光與人工光源的亮度差異過大時,可能產生眩光或強烈對比,影響視覺清晰度,所以根據實際環境來調整室內的燈光亮度十分有必要。
2、常見的控制方法僅根據亮度檢測結果來控制led燈的亮度,沒有考慮到自然光的影響和室內遮擋物對不同位置光線亮度的影響,所以無法精確保證每個位置都處于合適的亮度之下。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足,本發明提供了一種自動調光的led燈控制系統,解決了上述背景技術中的技術問題。
2、為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
3、一種自動調光的led燈控制系統,包括光敏控制模塊、中央計算模塊和燈光控制模塊;
4、所述光敏控制模塊用于設定亮度閾值,并判斷室內亮度是否高于亮度閾值;若是,則結束;若否,則打開中央計算模塊;
5、所述中央計算模塊包括信息獲取單元、亮度計算單元和亮度校正單元;
6、其中,信息獲取單元用于實時獲取目標場地的第一工作信息;所述亮度計算單元用于根據第一工作信息計算目標場所每個位置的第一亮度;所述亮度校正單元用于對第一亮度進行校正,生成第二亮度;
7、所述燈光控制模塊用于根據第二亮度對室內光源的輸出功率進行控制。
8、進一步地,第一工作信息包括目標場所的形狀、尺寸、窗戶位置、窗戶尺寸、室內光源位置、室內光源輸出功率、遮擋物尺寸、遮擋物位置、太陽光角度和太陽光亮度。
9、進一步地,計算第一亮度的步驟具體如下:
10、s11、根據第一工作信息構建場地平面圖,以場地平面圖中的中心點為原點o,以地理位置的東西方向、南北方向和豎直方向分別為x軸、y軸和z軸構建立體坐標系;
11、s12、定義邊長,然后將立體坐標系劃分為若干個立方體網格,并標記每個網格點、室內光源、窗戶、墻壁和遮擋物在立體坐標系的坐標位置;
12、s13、根據第一工作信息計算立體坐標系中每個網格點的第一亮度。
13、進一步地,在步驟s13中,具體包括以下步驟:
14、s131、獲取窗戶、鍍膜層和遮擋物的材料,并根據其計算透光衰減系數,其計算公式為:
15、;
16、其中,
17、;
18、式中,表示窗戶透光率;表示玻璃基材的透光率;表示鍍膜層透光率;表示距離衰減系數;表示衰減調節系數;表示網格點到窗戶的直線距離;表示入射角衰減系數;表示;表示遮擋物衰減系數;表示窗戶和網格點之間的遮擋物的數量;表示第k個遮擋物的遮光率;為指示函數,當自然光和第k個遮擋物相交時為1,否則為0;
19、s132、根據透光衰減系數計算自然光對每個網格點的第一貢獻亮度,其計算公式為:
20、;
21、式中,表示對應時間的太陽光亮度;表示太陽光入射角;
22、s133、計算每個室內光源對每個網格點的第二貢獻亮度,其計算公式為:
23、;
24、式中,表示室內光源的總數;表示第j個室內光源的輸出功率;表示室內光源的光效系數;表示第i個網格點到第j個室內光源的直線距離;表示第j個室內光源到第i個網格點的入射角;
25、s134、根據第一貢獻亮度和第二貢獻亮度計算遮擋物衰減,遮擋物衰減用于表示遮擋物對每個網格點的亮度影響,其計算公式為:
26、;
27、式中,表示網格點與所有室內光源之間的障礙物總數;為指示函數;
28、s135、根據第一貢獻亮度、第二貢獻亮度和遮擋物衰減計算第一亮度。
29、進一步地,在步驟s135中,第一亮度的計算公式為:
30、;
31、式中,表示第i個網格點的第一亮度。
32、進一步地,對第一亮度進行校正的具體步驟如下:
33、s21、獲取每個室內光源的第二工作信息,第二工作信息包括使用時間、輸出功率、工作溫度和開關次數;
34、s22、根據第二工作信息計算獨立老化參數,獨立老化參數包括時間老化參數、功率老化參數、溫度老化參數和開關次數老化參數;
35、s23、根據第二工作信息計算耦合老化參數,耦合老化參數包括時間-溫度老化參數、功率-溫度老化參數、時間-功率老化參數、開關次數-溫度老化參數、功率-開關次數老化參數和時間-開關次數老化參數;
36、s24、根據獨立老化參數和耦合老化參數計算綜合老化因子,其計算公式為:
37、;
38、式中,用于反映室內光源的老化程度;
39、s25、根據綜合老化因子對第一亮度進行校正,生成第二亮度,其計算公式為:
40、;
41、式中,表示第i個網格點在校正后的亮度。
42、進一步地,在步驟s22中,時間老化參數的計算公式為:
43、;
44、式中,表示時間基礎老化系數;
45、功率老化參數的計算公式為:
46、;
47、式中,表示功率基礎老化系數;表示室內光源的額定初始功率;表示功率非線性指數;
48、溫度老化參數的計算公式為:
49、;
50、式中,表示溫度基礎老化系數;表示函數;表示溫度加速因子;表示參考溫度;
51、開關次數老化參數的計算公式為:
52、;
53、式中,表示開關次數基礎老化參數。
54、進一步地,在步驟s23中,時間-溫度老化參數的計算公式為:
55、;
56、式中,表示時間-溫度耦合系數;
57、功率-溫度老化參數的計算公式為:
58、;
59、式中,表示功率-溫度耦合系數;
60、時間-功率老化參數的計算公式為:
61、;
62、式中,表示時間-功率耦合系數;表示函數;開關次數-溫度老化參數的計算公式為:
63、;
64、式中,表示開關次數-溫度耦合系數;表示第j個室內光源在開關時的溫度波動幅度;
65、功率-開關次數老化參數的計算公式為:
66、;
67、式中,表示功率-開關次數耦合系數;
68、時間-開關次數老化參數的計算公式為:
69、;
70、式中,表示時間-開關次數耦合系數。
71、進一步地,對室內光源的輸出功率進行控制的具體步驟為:
72、s31、預設標準高度,將低于預設高度的網格點標記為備用網格點;
73、s32、預設目標亮度,計算每個備用網格點的第二亮度和目標亮度的亮度差值,其計算公式為:
74、;
75、s33、計算每個室內光源對每個備用網格點的亮度貢獻權重,其計算公式為:
76、;
77、式中,表示第j個室內光源到第i個備用網格點的入射角;表示第j個室內光源到第i個備用網格點的距離;
78、s34、根據亮度差值和亮度貢獻權重計算每個室內光源的額外亮度貢獻值,其計算公式為:
79、;
80、s35、根據額外亮度貢獻值計算每個室內光源的確定輸出功率,其計算公式為:
81、;
82、式中,表示第j個室內光源當前的輸出功率;
83、s36、根據確定輸出功率對室內光源的輸出功率進行控制。
84、與現有技術相比,本發明提供了一種自動調光的led燈控制系統,具備以下有益效果:
85、1、本發明計算目標場所每個位置的實際亮度時,考慮到自然光和室內人造光源的光線影響,此外,還考慮到室內遮擋物對光線的遮擋效應對每個位置亮度的影響,所以相較于常見的亮度計算方法來說,計算精度更高,有利于后期根據其對每個室內燈光的輸出功率進行控制。
86、2、在本發明對led燈的亮度進行控制時,充分考慮到室外自然光、室內遮擋物和多個led燈之間的相互影響,相較于常見的僅考慮單一光源或簡單距離衰減的控制方法來說,可以分別調整目標場所不同位置的亮度,使每個位置都處于適合人眼的亮度,以避免造成人眼不適。
87、3、在本發明在對,每個網格點的亮度進行校正時,不僅考慮了使用時間、輸出功率、工作溫度和開關次數對led燈老化程度的單獨影響,還考慮到了這些因素對led燈老化程度的綜合影響,所以相較于傳統的計算方法來說,對led燈的老化程度的計算精度更高,以便于后期對每個led燈的輸出功率進行精確的控制。