專利名稱：Led氣氛照明控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能照明控制系統(tǒng)，尤其涉及以大功率、高亮度發(fā)光 二極管作為照明光源的LED氣氛照明控制系統(tǒng),屬于半導(dǎo)體照明控制技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前大部分消費(fèi)者對(duì)照明產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)僅停留在"能亮就行"或"能省 電就好"等初級(jí)層面上，對(duì)更高層次"氣氛照明"的認(rèn)識(shí)還處于朦朧狀態(tài)， 還沒有考慮到如何使照明滿足人的心理需求，如色彩、色溫、照度對(duì)人情 緒的影響、光與環(huán)境的和諧、如何利用照明渲染氣氛等。然而傳統(tǒng)燈具的 智能照明系統(tǒng)存在以下問題(l)傳統(tǒng)燈具的智能照明系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)不同 場(chǎng)景的光效，需要安裝大量的燈具系統(tǒng)，成本高，不能與建筑材料實(shí)現(xiàn)一 體化，不能與家裝實(shí)現(xiàn)有機(jī)的協(xié)調(diào)；(2)智能照明系統(tǒng)頻繁地啟動(dòng)、關(guān)斷， 沖擊電壓對(duì)燈具的損害，大大縮短了傳統(tǒng)燈具的使用壽命；(3)現(xiàn)有的智能 照明系統(tǒng)，只能實(shí)現(xiàn)區(qū)域照明和定時(shí)開關(guān)功能，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)光、調(diào)色、場(chǎng) 景控制等功能；(4)且大功率LED由于驅(qū)動(dòng)電流較大，工作過程中其發(fā)熱也 較多。
在照明不斷發(fā)展過程中，LED在光色展示藝術(shù)化上顯示了無與倫比的 優(yōu)勢(shì)，LED新光源促使照明燈具設(shè)計(jì)開發(fā)的革新，從很大程度上改變了我們 的照明觀念，打破了傳統(tǒng)照明的邊邊框框，以一個(gè)全新的角度去認(rèn)識(shí)、理 解和表達(dá)光的主題。同時(shí)隨著數(shù)字化技術(shù)的突飛猛進(jìn)，數(shù)字化家庭逐漸走 進(jìn)了人們的日常生活，傳統(tǒng)的光源如白熾燈、熒光燈由于自身的技術(shù)缺陷， 無法實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，而LED用作光源一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是在較大的驅(qū)動(dòng) 電流范圍內(nèi)仍能維持其流明效率和光色參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)照明的數(shù)字化控制，數(shù)字化智能化LED照明系統(tǒng)已成為21世紀(jì)照明領(lǐng)域發(fā)展的新趨勢(shì)。 數(shù)字化智能照明將取代普通照明成為照明行業(yè)的主流，LED氣氛照明
控制系統(tǒng)是一項(xiàng)非常值得研究的重要技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種LED氣氛 照明控制系統(tǒng)，它在具有不需改變硬件與布線的條件下，通過軟件技術(shù)使 照明自動(dòng)化、智能化；在照明節(jié)能控制的同時(shí)，能較好地保證照明效果的 均勻性、延長燈具的使用壽命。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)-
基于DMX總線的LED氣氛照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的DMX512控制 協(xié)議，并采用總線型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，控制器對(duì)所有LED燈具進(jìn)行集中控制。 該系統(tǒng)包括嵌入式燈光同步控制器、室內(nèi)氣氛照明控制器、通用型大功率 LED驅(qū)動(dòng)器、傳輸介質(zhì)、LED燈具(單色、雙色、RGB全彩色)。該系 統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)控制、遙控、自控、手控等多種方式進(jìn)行情景模式控制； 預(yù)設(shè)不少于9種情景模式，并可隨個(gè)人喜好自由設(shè)定情景模式；通過嵌入 式程序即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光，精確控制燈光亮度和色調(diào)；每個(gè)燈具既可以單 獨(dú)操控，也可以實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)控制。
進(jìn)一步地，LED氣氛照明控制系統(tǒng)其核心為嵌入式燈光同步控制器， 由系統(tǒng)控制底板和核心控制板組成，系統(tǒng)控制底板由ARM嵌入式處理器、 LCD觸摸屏、winCE嵌入式操作系統(tǒng)、播放管理軟件、存儲(chǔ)器、電源、通 訊端口 (USB和以太網(wǎng)、RS232串口、調(diào)試口、 SD卡口)、音視頻輸出 口和紅外線收發(fā)器組成；核心控制板由ARM嵌入式處理器、SDRAM芯 片、FLASH存儲(chǔ)器組成，通過該控制器可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)每個(gè)燈具亮度、顏色、 色溫的調(diào)節(jié)。也可以脫機(jī)顯示圖片、文件、播放視頻，可與PC機(jī)通訊， 接收PC機(jī)中編輯軟件已編輯好的節(jié)目列表，保存節(jié)目列表、節(jié)目文件， 根據(jù)播放列表進(jìn)行節(jié)目的播放，可控制幕墻燈、輪廓燈等多種LED燈具，可根據(jù)不同燈具控制顯示出相應(yīng)的圖片、文字、變色、色彩跑動(dòng)等效果。
再進(jìn)一步地，室內(nèi)氣氛照明控制器由ARM處理器、液晶屏、鍵盤、 通訊端口和紅外線組成。ARM處理器內(nèi)部資源豐富，處理速度快，可靠 性高，成本低，在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛；通訊端口使用DMX512通 訊協(xié)議，控制器通過主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)亮度、顏色、色溫的調(diào)節(jié)，并配有按 鍵控制、紅外線遙控等方式操作，場(chǎng)景參數(shù)可以由用戶自由設(shè)定，可設(shè)定 不少于9種情景模式，達(dá)到顏色漸變效果，適合不同的智能情景照明場(chǎng)所； 紅外線接口為紅外線輸入，可以通過紅外線遙控器來設(shè)置控制器參數(shù)，用 紅外線遙控器實(shí)現(xiàn)與場(chǎng)景選擇按鍵功能和開關(guān)控制器功能。
更進(jìn)一步地，通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器主要用于大功率LED燈具的 驅(qū)動(dòng)，可直接與嵌入式燈光同步控制器和室內(nèi)氣氛照明控制器連接。最少 支持8路RGB端口輸出，每個(gè)端口單獨(dú)設(shè)置地址，可實(shí)現(xiàn)LED (單色、 雙色、RGB全彩色)燈具的任意安裝組合。該驅(qū)動(dòng)器經(jīng)交換恒流模塊可實(shí) 現(xiàn)對(duì)不同功率、不同類型燈具的驅(qū)動(dòng)，其亮度控制方式為PWM恒流控制， 灰度級(jí)別為每色256級(jí)。通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置恒流電路，可直接 驅(qū)動(dòng)大功率LED，簡化了 LED燈具的設(shè)計(jì)，配合前端的控制器可方便實(shí) 現(xiàn)照明系統(tǒng)的控制。
其中，上述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)接口 RS485或RS232與其它控制系統(tǒng)互連；采用DMX512協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP 協(xié)議。通訊介質(zhì)采用一對(duì)雙絞線，所有系統(tǒng)控制單元由雙絞線連接組成控 制網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的控制信號(hào)在整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)里進(jìn)行傳 送，各個(gè)系統(tǒng)控制單元接收到控制信息后，根據(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行 相應(yīng)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制。
本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在
①功能強(qiáng)大，應(yīng)用范圍廣泛。該LED氣氛照明控制系統(tǒng)可以脫機(jī)顯示 圖片、文件、播放視頻，可與PC機(jī)通訊，接收PC機(jī)中編輯軟件已編輯好的節(jié)目列表，保存節(jié)目列表、節(jié)目文件，根據(jù)播放列表進(jìn)行節(jié)目的播放。
可控制幕墻燈、輪廓燈等多種LED燈具，可根據(jù)不同燈具控制顯示出相應(yīng) 的圖片、文字、變色、色彩跑動(dòng)等效果。也可以實(shí)現(xiàn)LED燈具亮度、顏色、 色溫的調(diào)節(jié)，并配有按鍵控制、紅外線遙控等方式操作，設(shè)定多種情景模 式，達(dá)到顏色漸變效果，適合不同的智能情景照明場(chǎng)所。
②網(wǎng)絡(luò)簡單、成本低，多個(gè)LED燈具共用一個(gè)總線；所有的LED燈 具之間相對(duì)獨(dú)立，總線上某個(gè)LED燈具的損壞不會(huì)影響到其它燈具；各個(gè) LED燈具擁有獨(dú)立的地址，LED燈光控制器可通過地址來單獨(dú)控制每一個(gè) 燈具。
(D控制方式方便、靈活、易于修改、操作及維護(hù)。可根據(jù)對(duì)LCD屏 上看到的色彩進(jìn)行觸摸選擇設(shè)置燈具的顏色(所見即所得)，可通過觸摸 屏設(shè)置燈具的亮度，支持USB主機(jī)或設(shè)備口、 SD存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)、音頻、 紅外等接口。
④ 兼容性好，穩(wěn)定性和可靠性高。采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)的DMX512控 制協(xié)議，抗干擾能力強(qiáng)，通訊距離遠(yuǎn)(大于1000米)；可兼容其它廠家 的LED燈具。
⑤ 延長了光源的壽命，不僅可以節(jié)省大量資金，而且可大大減少更換 燈具的工作量，降低照明系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，該驅(qū)動(dòng)器經(jīng)交換恒流模塊可實(shí) 現(xiàn)對(duì)不同功率、不同類型燈具的驅(qū)動(dòng)，其亮度控制方式為PWM恒流控制， 灰度級(jí)別為每色256級(jí)。通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置恒流電路，可直接 驅(qū)動(dòng)大功率LED，簡化了 LED燈具的設(shè)計(jì)，配合前端的控制器可方便實(shí) 現(xiàn)照明系統(tǒng)的控制，照明運(yùn)行維護(hù)成本減少30% 50%。
⑥ 良好的節(jié)能效果，智能照明控制系統(tǒng)借助各種不同的預(yù)設(shè)置方式和 控制元件，對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，實(shí)現(xiàn) 節(jié)能，節(jié)電效果十分明顯，達(dá)30%以上。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。 圖1:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2:圖1中的嵌入式燈光同步控制器的原理圖。 圖3:圖1中的室內(nèi)氣氛照明控制器的原理圖。 圖4:圖1中的通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器的原理圖。 圖中各標(biāo)記的含義是
1嵌入式燈光同步控制器2室內(nèi)氣氛照明控制器
3通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器4傳輸介質(zhì)
LED燈具A系統(tǒng)控制底板
B核心控制板CDMX512轉(zhuǎn)接板
10視頻口11ARM嵌入式處理器
12LCD觸摸屏13winCE嵌入式操作系統(tǒng)
14播放管理軟件15存儲(chǔ)器
16電源17USB □
18以太網(wǎng)口19RS232串□
20調(diào)試口21SD卡口
22音視頻輸出口23紅外線收發(fā)器
24ARM嵌入式處理器25SDRAM存儲(chǔ)器
26FLASH存儲(chǔ)器27ARM嵌入式處理器
28串口接口29DMX512接口
31ARM處理器32液晶屏
33鍵盤34DMX512通訊接口
35紅外線收發(fā)器36電源
41ARM處理器42PWM發(fā)生器
43RS485收發(fā)器44恒流驅(qū)動(dòng)模塊
45存儲(chǔ)器46DMX512接口
47電源48輸出端口
具體實(shí)施例方式
目前世界上主要的燈光控制協(xié)議有DMX512、 CAN、 ART-NET等，DMX512是應(yīng)用最廣泛的LED控制協(xié)議，實(shí)際上己經(jīng)成為了 LED市場(chǎng)單 獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。DMX512協(xié)議最先是由USITT (美國劇院技術(shù)協(xié)會(huì))提出 并發(fā)展成為數(shù)字燈光控制臺(tái)用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，本技術(shù)方案為基于DMX512 協(xié)議的智能控制系統(tǒng)的 一個(gè)具體實(shí)施方案。
如圖1 ，基于DMX總線的LED氣氛照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的DMX512 控制協(xié)議，并采用總線型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，控制器對(duì)所有LED燈具進(jìn)行集中控 制，該系統(tǒng)包括嵌入式燈光同步控制器1、室內(nèi)氣氛照明控制器2、通用 型大功率LED驅(qū)動(dòng)器3、傳輸介質(zhì)4、單色或RGB三色的LED燈具5。 該系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)控制、遙控、自控、手控等多種方式進(jìn)行情景模式控 制；預(yù)設(shè)不少于9種情景模式，并可隨個(gè)人喜好自由設(shè)定情景模式；通過 嵌入式程序即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光，精確控制燈光亮度和色調(diào)；每個(gè)燈具既可 以單獨(dú)操控，也可以實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)控制。
進(jìn)一步地，如圖2， LED氣氛照明控制系統(tǒng)其核心為嵌入式燈光同步 控制器1，由系統(tǒng)控制底板A和核心控制板B、 DMX512轉(zhuǎn)接板C組成， 系統(tǒng)控制底板由ARM嵌入式處理器11、 LCD觸摸屏12、 winCE嵌入式 操作系統(tǒng)13、播放管理軟件14、存儲(chǔ)器15、電源16、 USB 口 17、以太網(wǎng) 口 18、 RS232串口 19、調(diào)試口 20、 SD卡口 21、音視頻輸出口 22、紅外 線收發(fā)器23組成；核心控制板B由ARM嵌入式處理器24、 SDRAM存 儲(chǔ)器25、 FLASH存儲(chǔ)器組成26， DMX512轉(zhuǎn)接板C由ARM嵌入式處理 器27、串口接口 28、 DMX512接口 29組成，嵌入式室內(nèi)LED燈光控制 器采用了嵌入式的ARM9處理器11并配置了彩色LCD觸摸屏12，完全 脫離電腦，可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)及家庭，操作非常簡單，用戶只需在觸摸屏 上任意選取顏色及其亮度；DMX512轉(zhuǎn)接板C控制器就會(huì)將用戶選取顏色 及亮度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DMX512協(xié)議發(fā)送給總線上的每一個(gè)LED燈具5，通 過該控制器可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)每個(gè)燈具亮度、顏色、色溫的調(diào)節(jié)；也可以通過USB 口 17接收PC機(jī)中編輯軟件已編輯好的節(jié)目列表，保存節(jié)目列表、節(jié)目文件，根據(jù)播放列表進(jìn)行節(jié)目的播放，可控制幕墻燈、輪廓燈等多種LED燈 具，可根據(jù)不同燈具控制顯示出相應(yīng)的圖片、文字、變色、色彩跑動(dòng)、播 放視頻等效果。嵌入式室內(nèi)LED燈光控制器1操作簡單、直觀，無須培訓(xùn) 任何人都能輕松使用，觸摸屏上選取得顏色和LED燈具的顏色完全一致， 能做到所見即所得， 一切效果都掌握在用戶的手中。除此之外控制器還預(yù) 設(shè)了幾種常用的情景模式和自動(dòng)變色供用戶選擇。嵌入式室內(nèi)LED燈光控 制器1可控制通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器3及支持標(biāo)準(zhǔn)DMX512控制協(xié)議 的LED燈具5。
再進(jìn)一步地，如圖3，室內(nèi)氣氛照明控制器2由ARM處理器31、液 晶屏32、鍵盤33、 DMX512通訊接口 34、紅外線收發(fā)器35、電源36組 成。ARM處理器31內(nèi)部資源豐富，處理速度快，可靠性高，成本低，應(yīng) 用非常廣泛；采用了嵌入式的32位或更高位的ARM處理器31，雙串口， 內(nèi)部Flash,內(nèi)部RAM，并配置了單色、雙色、全彩點(diǎn)陣LCD屏，液晶屏 為122X32點(diǎn)陣或其它分辨率，可顯示多行文字，用于顯示實(shí)時(shí)的色溫、 亮度信息和系統(tǒng)設(shè)置菜單，并配有鍵盤及遙控器，鍵盤用于系統(tǒng)菜單的設(shè) 置，可設(shè)多個(gè)按鍵，紅外線遙控等方式操作，紅外線收發(fā)器35為紅外線 輸入，可以通過紅外線遙控器35來設(shè)置控制器參數(shù)，用紅外線遙控器35 實(shí)現(xiàn)與場(chǎng)景選擇按鍵功能和開關(guān)控制器功能，DMX512通訊接口 34的接 口為RS485，使用DMX512通訊協(xié)議，可控制通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器 3及支持標(biāo)準(zhǔn)DMX512控制協(xié)議的LED燈具5， DMX512數(shù)據(jù)協(xié)議規(guī)定使 用250Kbps的波特率，每一位傳輸時(shí)間不高于4微秒；場(chǎng)景參數(shù)可以由用 戶自由設(shè)定，可設(shè)定不少于9種情景模式，實(shí)現(xiàn)亮度、顏色、色溫的連續(xù) 可調(diào)，達(dá)到顏色漸變效果，適合不同的智能情景照明場(chǎng)所。
更進(jìn)一步地，如圖4，通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器3主要由嵌入式ARM 處理器41、 PWM發(fā)生器42、 RS485收發(fā)器43、多路LED恒流驅(qū)動(dòng)模塊 44、存儲(chǔ)器45、 DMX512接口46、電源47、輸出端口48等組成。通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器3基于DMX512通訊協(xié)議，采用RS485通訊接口 ，可 直接與嵌入式燈光同步控制器1和室內(nèi)氣氛照明控制器2連接，主要用于 大功率LED燈具的驅(qū)動(dòng)。以下介紹一下各組件的作用。嵌入式ARM處理 器41:接收嵌入式燈光同步控制器1、室內(nèi)氣氛照明控制器2發(fā)送的 DMX512數(shù)據(jù)并將對(duì)應(yīng)端口數(shù)據(jù)發(fā)送給PWM發(fā)生器42;PWM發(fā)生器42: 接收嵌入式ARM處理器41傳來的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生多路PWM輸出，典型為3 X4路及3X8路；恒流模塊44: 350mA/700mA橫流輸出，用于驅(qū)動(dòng)大功 率LED; RS485收發(fā)器43:接收嵌入式燈光同步控制器1和室內(nèi)氣氛照明 控制器2DMX512數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)器45:用于存放用戶設(shè)置的輸出端口 48地 址；DMX512接口46:雙RJ45網(wǎng)線接口，用于同嵌入式燈光同步控制器 1、室內(nèi)氣氛照明控制器2及其它大功率LED驅(qū)動(dòng)器連接，還可以通過該 接口為各輸出端口 48設(shè)置地址。
大功率LED的變色控制方式為PWM發(fā)生器42+恒流驅(qū)動(dòng)電路44。 PWM發(fā)生器42可使用單片機(jī)、ARM、 CPLD、 FPGA等來產(chǎn)生。大功率 LED的恒流驅(qū)動(dòng)電路44，目前采用的一種是線性恒流電路，由大功率 MOSFET，高速運(yùn)算放大器及其它器件組成，主要應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)大功率LED 燈具，在嵌入式燈光同步控制器1、室內(nèi)氣氛照明控制器2的控制下實(shí)現(xiàn) 漸變、文字、圖象、動(dòng)畫等多種變色效果。LED恒流驅(qū)動(dòng)模塊集成多路線 性恒流電路，分別驅(qū)動(dòng)紅、綠、藍(lán)三色大功率LED，通過對(duì)PWM端口的 控制可實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)亮度的變化。
其中，上述的通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器3，采用國際標(biāo)準(zhǔn)接口，如 RS485、 RS232，基于標(biāo)準(zhǔn)的DMX512控制協(xié)議和TCP/IP協(xié)議，可以與其 它控制系統(tǒng)互連，DMX512是應(yīng)用最廣泛的LED控制協(xié)議，實(shí)際上已經(jīng) 成為了 LED市場(chǎng)單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。DMX512協(xié)議能在一對(duì)線上傳送512 路調(diào)光數(shù)據(jù)，采用了異步串行通信方式，通訊波特率250kbps，每個(gè)調(diào)光 數(shù)據(jù)由ll位組成，其中l(wèi)個(gè)起始位，8個(gè)調(diào)光數(shù)據(jù)位，2個(gè)停止位， 一次最多傳輸512個(gè)調(diào)光數(shù)據(jù)。最少支持8路RGB端口輸出，每個(gè)端口單獨(dú) 設(shè)置地址，可實(shí)現(xiàn)LED燈具(單色、雙色、RGB全彩色)的任意安裝組 合；該驅(qū)動(dòng)器3經(jīng)交換恒流模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同功率、不同類型燈具的驅(qū)動(dòng)， 其亮度控制方式為PWM恒流控制，灰度級(jí)別為每色256級(jí)。通用型大功 率LED驅(qū)動(dòng)器3內(nèi)置恒流電路，可直接驅(qū)動(dòng)大功率LED，驅(qū)動(dòng)電流:350mA /700mA，簡化了LED燈具的設(shè)計(jì)，配合前端的控制器可方便實(shí)現(xiàn)照明系 統(tǒng)的控制。此外，模塊化結(jié)構(gòu)可分散安裝在各控制現(xiàn)場(chǎng)臨近配電間，網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)靈活性很大，可以用于小到一間房間的照明控制，大到一個(gè)多建筑群 的控制，通過智能網(wǎng)橋?qū)⒃S多子網(wǎng)絡(luò)互相連接成一個(gè)大型的分散式控制網(wǎng) 絡(luò)，LED氣氛照明控制系統(tǒng)的安裝、修改、擴(kuò)展比較簡單方便。
本優(yōu)選實(shí)施例采用一對(duì)雙絞線作為傳輸介質(zhì)4，所有的系統(tǒng)控制單元 由這對(duì)雙絞線連接組成控制網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的控制信號(hào)在 整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)里進(jìn)行傳送，各個(gè)系統(tǒng)控制單元接收到控制信息后，則根據(jù) 系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)控制。在采用控制 總線的同時(shí)，也采用電源總線方式進(jìn)行系統(tǒng)供電，以降低成本，由于采用 雙絞線作為傳輸介質(zhì)4，具有抗干擾性能強(qiáng)、通訊效果好，通訊穩(wěn)定性高 等優(yōu)點(diǎn)。為克服采用控制總線方式時(shí)由于某一設(shè)備發(fā)生故障而造成系統(tǒng)癱 瘓的情況發(fā)生，本發(fā)明采用分散式集中控制系統(tǒng)， 一個(gè)大系統(tǒng)由多個(gè)帶智 能的獨(dú)立模塊用總線方式連接起來，脫離大系統(tǒng)后，每個(gè)控制模塊均能獨(dú) 立運(yùn)行，進(jìn)行故障隔離，對(duì)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)冗余配置，即使在使用中某一部 件突然發(fā)生故障也能保證系統(tǒng)在降功能條件下繼續(xù)運(yùn)行。
LED氣氛照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)按分散式模塊化控制的要求，方便現(xiàn)場(chǎng) 安裝和控制，控制器有不同輸出容量和不同輸出回路的模塊，在進(jìn)行系統(tǒng) 設(shè)備配置時(shí)可靈活地按實(shí)際負(fù)載情況選擇合適的模塊，從而降低系統(tǒng)的投 資費(fèi)用。系統(tǒng)投入運(yùn)行后由于照明控制器的控制性能特點(diǎn)改善了照明燈的 運(yùn)行工作條件，從而延長了燈的使用壽命，減少換燈量，降低維護(hù)費(fèi)用，另一方面通過對(duì)照明燈的工作狀態(tài)科學(xué)的管理和控制可節(jié)省電能。
本系統(tǒng)可根據(jù)復(fù)雜多變的燈光需求為使用者提供豐富的操作方式，使 用者可根據(jù)自己的喜好及產(chǎn)品情況選擇一種或多種操作方式來對(duì)燈光進(jìn) 行控制，操作控制方式如下-
① 紅外、無線遙控，在任一個(gè)房間，用紅外手持遙控器控制所有聯(lián) 網(wǎng)燈具(無論燈具是否處在本房間內(nèi))的開關(guān)狀態(tài)和調(diào)光狀態(tài)，不需要進(jìn) 入房間后再開燈，在進(jìn)入任一間居室前就可以用遙控器打開燈光，再也不 用在黑暗中尋找燈的開關(guān)；
② 計(jì)算機(jī)/互聯(lián)網(wǎng)控制，通過本地計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可
以遠(yuǎn)程控制燈光狀態(tài)；通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與大樓自動(dòng)控制系統(tǒng)的互連，通過
本地網(wǎng)將控制命令發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明控制網(wǎng)的通信和對(duì)照明燈的
控制；、
③ 靈活的場(chǎng)景切換，通過計(jì)算機(jī)或者遙控器設(shè)計(jì)一種燈光場(chǎng)景，隨后， 就可以通過遙控器上的場(chǎng)景按鍵，方便地在各種場(chǎng)景間切換，可以根據(jù)需 要控制任意的燈光開閉或亮度調(diào)節(jié)，甚至可改變其它電器設(shè)備的工作狀 態(tài)；
④ 良好的調(diào)光效果演示，采用微處理器，通過程序?qū)崿F(xiàn)精確的光照變 化控制，可設(shè)定亮度漸變速率，其變化速度可在l秒至數(shù)分鐘范圍內(nèi)任意 調(diào)節(jié)，提供豐富的現(xiàn)場(chǎng)光照變換效果；
⑤ 與其它系統(tǒng)的連接，有與其它設(shè)備進(jìn)行互連的各種輸入/輸出接口， 燈光系統(tǒng)可根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)整工作狀態(tài)；通過RS485總線、RS232與 DMX512協(xié)議，直接通過調(diào)光控制器連接的接口 RS485，可方便地將燈光 系統(tǒng)與其它的智能設(shè)備相連，響應(yīng)其它節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，例如在客廳打開 電視時(shí)，客廳燈光自動(dòng)變暗，其余燈光全部關(guān)閉等；
◎LED氣氛照明控制系統(tǒng)可以調(diào)光控制不同類型LED燈具，具有軟 啟動(dòng)、調(diào)整主電源的占空比變化、抑制電磁干擾的功能，調(diào)光器有多種調(diào)光曲線供用戶選用，調(diào)光器的效率可達(dá)85%以上。
此外，LED氣氛照明控制系統(tǒng)控制軟件有滿足現(xiàn)場(chǎng)操作控制的各種控
制界面
1) 可現(xiàn)場(chǎng)操作的LCD液晶顯示觸摸屏面板，可以在一塊液晶屏上顯 示各種圖形鍵或者平面布燈圖，只要用手指觸摸屏幕上的鍵就可以完成控 制操作，屏幕圖形可以通過編程，使灰度級(jí)別為每色不低于256級(jí)，LCD 液晶顯示觸摸屏還帶有365天的時(shí)鐘控制，是一個(gè)功能強(qiáng)、操作直觀方便 的操作面板。利用LED發(fā)光特點(diǎn)，基于CIE的色坐標(biāo)圖，局部或全部使 用R、 G、 B三種光色的LED通過電子控制系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)變換處理、或 使用相同或不同光色的LED有規(guī)律地進(jìn)行跳越式變化，從而營造一個(gè)色 彩斑斕的動(dòng)態(tài)照明氛圍，這樣一個(gè)照明效果是傳統(tǒng)照明手段無法實(shí)現(xiàn)的。 同時(shí)可結(jié)合個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)節(jié)目，依不同需求作更換，呈現(xiàn)出獨(dú)一無二的 風(fēng)格與氣氛；
2) LED氣氛照明控制系統(tǒng)為本地網(wǎng)的終端用戶設(shè)計(jì)一套可在一臺(tái)PC 機(jī)上控制任何"遠(yuǎn)程可控制"任務(wù)的控制軟件，可以通過十分容易使用的 圖形或菜單式的人機(jī)界面操作控制，及時(shí)響應(yīng)照明控制系統(tǒng)中發(fā)生的任何 需求信息，可對(duì)需求進(jìn)行控制，可將照明控制系統(tǒng)中的照明回路所發(fā)生的 活動(dòng)數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中，還可形成各種報(bào)表。
本發(fā)明LED氣氛照明控制系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能控制的同時(shí)，能保證 照明效果的均勻性、延長燈具的使用壽命。分散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎可靠，設(shè) 計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、檢修十分方便。廣泛適用于公共場(chǎng)所如商場(chǎng)、藝 術(shù)中心、娛樂設(shè)施和家庭的局部集中照明控制。
當(dāng)然，以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成 任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā) 明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED氣氛照明控制系統(tǒng)，包括嵌入式燈光同步控制器(1)、室內(nèi)氣氛照明控制器(2)、通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器(3)、傳輸介質(zhì)(4)、LED燈具(5)，所述的LED燈具(5)為單色、雙色或紅綠藍(lán)三色，其特征在于所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的DMX512控制協(xié)議，并采用總線型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，控制器對(duì)所有LED燈具進(jìn)行集中控制或單獨(dú)操控；通過網(wǎng)絡(luò)控制、遙控、自控、手控任意一種方式進(jìn)行情景模式控制；預(yù)設(shè)若干種可隨個(gè)人喜好自由設(shè)定的情景模式；所述的嵌入式燈光同步控制器(1)、室內(nèi)氣氛照明控制器(2)、通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器(3)都采用ARM嵌入式處理器，通過嵌入式程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)字調(diào)光，精確控制燈光亮度和色調(diào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于所 述的嵌入式燈光同步控制器(l)，由系統(tǒng)控制底板(A)和核心控制板(B)、 DMX512轉(zhuǎn)接板(C)組成，所述的系統(tǒng)控制底板(A)包括ARM嵌入式處理 器(ll)，連接到核心控制板(B)上，DMX512轉(zhuǎn)接板(C)控制器將用戶選取顏 色及亮度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DMX512協(xié)議發(fā)送給總線上的每一個(gè)LED燈具(5)， 來實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)每個(gè)燈具亮度、顏色、色溫的調(diào)節(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于系 統(tǒng)控制底板還包括LCD觸摸屏(12)、 winCE嵌入式操作系統(tǒng)(13)、播放管 理軟件(14)、存儲(chǔ)器(15)、電源(16)、 USB 口(17)、以太網(wǎng)口(18)、 RS232 串口(19)、調(diào)試口(20)、 SD卡口(21)、音視頻輸出口(22)、紅外線收發(fā)器(23); 核心控制板(B)由ARM嵌入式處理器(24)、 SDRAM存儲(chǔ)器(25)、 FLASH 存儲(chǔ)器組成(26)， DMX512轉(zhuǎn)接板(C)由ARM嵌入式處理器(27)、串口接 口(28)、 DMX512接口(29)組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于所 述的LCD觸摸屏(12)在一塊液晶屏上顯示各種圖形鍵或者平面布燈圖，只要用手指觸摸屏幕上的鍵就可以完成控制操作，屏幕圖形可以通過編程，使灰度級(jí)別為每色不低于256級(jí)，所述的LCD觸摸屏(12)還帶有365天的時(shí)鐘控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的室內(nèi)氣氛照明控制器(2)包括ARM處理器(31)、液晶屏(32)、鍵盤(33)、DMX512通訊接口(34)、紅外線收發(fā)器(35)、電源(36)，通過紅外線遙控器(35)來設(shè)置控制器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)與場(chǎng)景選擇按鍵功能和開關(guān)控制器功能，通過ARM處理器(31)和DMX512通訊接口(34)傳遞給通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器(3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的DMX512通訊接口(34)的接口為RS485，使用DMX512通訊協(xié)議，用來控制通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器(3)及支持標(biāo)準(zhǔn)DMX512控制協(xié)議的LED燈具(5)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器(3)包括嵌入式ARM處理器(41)、 PWM發(fā)生器(42)、 RS485收發(fā)器(43)、多路LED恒流驅(qū)動(dòng)模塊(44)、存儲(chǔ)器(45)、DMX512接口(46)、電源(47)、輸出端口(48),所述的通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器(3)基于DMX512通訊協(xié)議，直接與嵌入式燈光同步控制器(l)和室內(nèi)氣氛照明控制器(2)連接，用于驅(qū)動(dòng)大功率LED燈具(5)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的大功率LED的變色控制方式為PWM發(fā)生器(42)和恒流驅(qū)動(dòng)電路(44)控制，LED恒流驅(qū)動(dòng)模塊集成多路線性恒流電路，分別驅(qū)動(dòng)紅、綠、藍(lán)三色大功率LED，通過對(duì)PWM端口的控制可實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)亮度的變化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的PWM發(fā)生器(42)使用單片機(jī)、ARM、 CPLD、 FPGA來產(chǎn)生，所述的大功率LED的恒流驅(qū)動(dòng)電路(44)采用線性恒流電路，由大功率MOSFET，高速運(yùn)算放大器及其它器件組成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于LED氣氛照明控制系統(tǒng)采用RS485或RS232國際標(biāo)準(zhǔn)接口，基于標(biāo)準(zhǔn)的DMX512控制協(xié)議和TCP/IP協(xié)議，以適用于與其它控制系統(tǒng)互連。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傳輸介質(zhì)(4)為一對(duì)雙絞線，所有的系統(tǒng)控制單元由這對(duì)雙絞線連接組成控制網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)系統(tǒng)控制單元所發(fā)出的控制信號(hào)在整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)里進(jìn)行傳送，各個(gè)系統(tǒng)控制單元接收到控制信息后，則根據(jù)系統(tǒng)通訊協(xié)議的規(guī)定執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于基于CIE的色坐標(biāo)圖，局部或全部使用R、 G、 B三種光色的LED通過電子控制系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)變換處理、或使用相同或不同光色的LED有規(guī)律地進(jìn)行跳越式變化，從而營造一個(gè)動(dòng)態(tài)照明氛圍；或者結(jié)合個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)節(jié)目，依不同需求作更換，呈現(xiàn)出獨(dú)一無二的風(fēng)格與氣氛。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED氣氛照明控制系統(tǒng)，其特征在于LED氣氛照明控制系統(tǒng)包括一套本地網(wǎng)的終端用戶可在一臺(tái)PC機(jī)上執(zhí)行遠(yuǎn)程控制任務(wù)的控制軟件，使用圖形或菜單式的人機(jī)界面操作控制，及時(shí)響應(yīng)照明控制系統(tǒng)中發(fā)生的任何需求信息，對(duì)需求進(jìn)行控制，將照明控制系統(tǒng)中的照明回路所發(fā)生的活動(dòng)數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中并形成各種報(bào)表。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種LED氣氛照明控制系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)的DMX512控制協(xié)議，并采用總線型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，控制器對(duì)所有LED燈具進(jìn)行集中控制。該系統(tǒng)包括嵌入式燈光同步控制器、室內(nèi)氣氛照明控制器、通用型大功率LED驅(qū)動(dòng)器、傳輸介質(zhì)、LED燈具。該系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)控制、遙控、自控、手控等多種方式進(jìn)行情景模式控制；預(yù)設(shè)不少于9種情景模式，并可隨個(gè)人喜好自由設(shè)定情景模式；通過嵌入式程序即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光，精確控制燈光亮度和色調(diào)；每個(gè)燈具既可以單獨(dú)操控，也可以實(shí)現(xiàn)連網(wǎng)控制。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)照明節(jié)能控制的同時(shí)，能保證照明效果的均勻性，廣泛適用于公共場(chǎng)所和家庭的局部集中照明控制。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101553065SQ200810023220
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者劉乃濤, 孫建國 申請(qǐng)人:南京漢德森科技股份有限公司