一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统

1.一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，其特征在于：包括高PF值恒压源、输出电流可调的恒流源1、输出电流可调的恒流源2、温度检测单元、温度信号转换单元、高显色指数的LED冷光源和LED暖光源，所述LED冷光源为照明系统的主要光源，所述LED暖光源为照明系统的辅助光源，起到调节色温的作用；所述高PF值恒压源将输入的AC电压转换为满足系统要求的DC电压，为后级的输出电流可调的恒流源1和输出电流可调的恒流源
2提供输入能量；所述温度检测单元用于对外界环境温度以及LED冷、暖光源内部温度进行检测，并将温度信号转换为采样信号传送至所述温度信号转换单元；所述温度信号转换单元将接收到的采样信号转换为调光信号分别传输至输出电流可调的恒流源1和输出电流可调的恒流源2；所述输出电流可调的恒流源1和输出电流可调的恒流源2根据接收到的调光信号调节恒流源的输出电流，实现调节LED冷光源和LED暖光源的工作电流。
2.如权利要求1所述的一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，其特征在于，所述高PF值恒压源在输入电压的全范围内，其PF值不小于0.9。
3.如权利要求1所述的一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，其特征在于，所述温度信号转换单元输出调光信号的模式为PWM、0～10V以及可调电阻三种模式中的至少一种。
4.如权利要求1或3所述的一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，其特征在于，所述温度检测单元采用测温元件作为温度检测元件，温度检测元件所检测得的温度信号通过引线或者无线方式进行传输。
5.如权利要求1或2所述的一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，其特征在于，所述输出电流可调的恒流源1和输出电流可调的恒流源2的输出电流能够在100%～5%之间进行调节，且无频闪，低于5%时关断输出电流。
6.如权利要求1所述的一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，其特征在于，所述LED冷光源通常选用光谱介于3300—10000K且显色指数不小于90的冷光源，在整个照明系统中其光通量占总光通量的比例不低于70%。
7.如权利要求1所述的一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，其特征在于，所述LED暖光源通常选用光谱不大于3300K的红色光谱暖光源，在整个照明系统中其光通量占总光通量的比例不高于30%。

一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种LED照明系统，具体地说是一种基于外界环境温度的照明色温可自动调节的新型LED照明系统。\n背景技术\n[0002] 发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED) 是一种能将电能转化为光能的固态发光半导体电子元件，其耗电量低，使用寿命长（可达10万小时），而且绿色环保，体积小，发热少，亮度高，易于调光，是新一代的节能环保光源。\n[0003] 色温是表示光源光谱质量最通用的指标，是表示光源光色的尺度。它是按绝对黑体来定义的，绝对黑体的辐射和光源在可见区的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。色温通常用开尔文绝对温度(K)来表示。因为大部分照明光源所发出的光通称为白光，故光源的色表温度或相关色温度即用以指称其光色相对白的程度，以量化光源的光色表现。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对比例高一些，色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加；换言之，就是光色愈偏蓝，色温愈高；偏红则色温愈低。因此，光源色温不同，光色也不同，色温在 3300K 以下，光色偏红给以温暖的感觉；色温在 \n3000～6000K之间，人在此色调下无特别明显的视觉心理效果，有爽快的感觉；色温超过 \n6000K ，光色偏蓝，给人以清冷的感觉。\n[0004] 目前色温调节多用在显示系统上，而在照明系统，通常所使用的都是固定色温系统，但是，实际我们的生活中，由于四季的不同外界温度，导致我们在不同外界温度下，如果采用固定色温的照明系统，例如采用冷光源照明，在冬季给人寒冷的感觉，虽然符合照度要求，但是会给人强烈的不舒适感。随着人们生活水平的不断提高，人们对LED照明系统的要求也越来越高，要求照明系统能够随外界温度的变化，其色温也跟着发生变化，以满足人体的舒适感。\n发明内容\n[0005] 本实用新型正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，该系统能够根据环境温度自动调节LED冷、暖光源出光的色温，在环境温度较低时，照明系统发出低色温、暖色调的光；而当环境温度较高时，则发出高色温、冷色调的光，最大程度地满足人对外界的舒适度需求。\n[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，包括高PF值（功率因数）恒压源、输出电流可调的恒流源1、输出电流可调的恒流源2、温度检测单元、温度信号转换单元、高显色指数的LED冷光源和LED暖光源，所述LED冷光源为照明系统的主要光源，所述LED暖光源为照明系统的辅助光源，起到调节色温的作用；所述高PF值恒压源将输入的AC电压转换为满足系统要求的DC电压，为后级的输出电流可调的恒流源1和输出电流可调的恒流源2提供输入能量；所述温度检测单元用于对外界环境温度以及LED冷、暖光源内部温度进行检测，并将温度信号转换为采样信号传送至所述温度信号转换单元；所述温度信号转换单元将接收到的采样信号转换为调光信号分别传输至输出电流可调的恒流源1和输出电流可调的恒流源2；所述输出电流可调的恒流源1和输出电流可调的恒流源2根据接收到的调光信号调节恒流源的输出电流，实现调节LED冷光源和LED暖光源的工作电流。\n[0007] 作为本实用新型的一种改进，所述高PF值恒压源在输入AC电压全范围内，其PF值不小于0.9，从而减少供电系统中的无功功率，提高电网系统的利用率。\n[0008] 作为本实用新型的一种改进，所述温度信号转换单元输出调光信号的模式为PWM、\n0～10V以及可调电阻三种模式中的至少一种。由所述温度检测单元送至所述温度信号转换单元的采样信号经转换变为恒流源可用的调光信号，用于调节恒流源的输出电流，使得恒流源输出电流与外界环境温度在一定范围内对应发生变化；同时根据LED灯具内部温度的采样信号，对灯具的工作电流进行控制，防止灯具过热，造成灯具损伤。\n[0009] 作为本实用新型的一种改进，所述温度检测单元采用精密热电偶或热敏电阻等测温元件作为温度检测元件，并且温度检测元件检测得的温度信号通过引线或者无线方式进行传输，并且将温度信号准确、可靠地转换为可供所述温度信号转换单元参考的采样信号，其转换信号精度不低于±1度。此处的温度信号包括灯具外界环境温度信号以及灯具内部温度信号。\n[0010] 作为本实用新型的一种改进，所述输出电流可调的恒流源1和输出电流可调的恒流源2的输出电流能够在100%～5%之间进行调节，且无频闪，低于5%时关断输出电流。\n[0011] 作为本实用新型的一种改进，所述LED冷光源选用光谱介于3300—10000K且显色指数不小于90的冷光源，在整个照明系统中其光通量占总光通量的比例不低于70%，保证在完全使用冷光源照明时的照度达到要求。\n[0012] 作为本实用新型的一种改进，所述LED暖光源选用光谱不大于3300K的红色光谱暖光源，在整个照明系统中其光通量占总光通量的比例不高于30%，，避免完全暖色照明时候的照度超过要求。\n[0013] 本实用新型实现了根据外界环境温度自动调节LED照明系统出光的色温，在环境温度较低（系统默认的为低于人的体感舒适温度26℃）时，照明系统发出低色温、暖色调的光；而当环境温度较高（系统默认的为高于人的体感舒适温度26℃）时，则发出高色温、冷色调的光，最大程度地满足人对外界的舒适度需求；与此同时，还通过对LED灯具内部温度进行检测，并根据此温度对灯具的工作电流进行调节，起到保护灯具的作用，避免灯具因内部温度过高，造成灯具寿命下降甚至损坏而影响正常使用。本实用新型具有结构简单、使用方便、节能环保、安全可靠、使用寿命长等优点，此外，本LED照明系统还能够根据用户的需求调节色温。\n附图说明\n[0014] 图1为本实用新型的系统结构框图。\n[0015] 图2为本实用新型一实施例的LED冷光源驱动控制电路。\n[0016] 图3为本实用新型一实施例的LED暖光源驱动控制电路。\n具体实施方式\n[0017] 为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图对本实用新型作进一步描述和介绍。\n[0018] 如图1所示，一种基于环境温度的色温可调的LED照明系统，在外界温度变化的时候，照明系统的色温随之发生改变，通常以26摄氏度为分界，低于26摄氏度，加入LED暖色温光源，随着温度的逐步下降，到达10摄氏度时，LED暖色温光源达到标称输出光通量；高于26摄氏度则完全采用LED冷光源照明，使人对外界的感觉比较舒适。该系统包括高PF值恒压源、输出电流可调的恒流源1、输出电流可调的恒流源2、温度检测单元、温度信号转换单元、高显色指数的LED冷光源和LED暖光源。\n[0019] 所述LED冷光源作为照明系统的主要光源，提供70%以上的光通量，保证足够的照度要求，只有在灯具内部的温度高于系统设定温度的时候，才会将照度降低，以降低LED灯光源的温度，保证灯具可以安全工作。通常是在灯具内部温度高于60摄氏度的时候，开始将LED冷光源的工作电流降低，灯具内部温度达到80度的时候，完全关断LED冷光源的工作电流。\n[0020] 所述LED暖光源为照明系统的辅助光源，起到调节色温的作用；通过所述输出电流可调的恒流源2的输出电流进行精密调节，并在系统设定的温度范围内，对照明系统的色温进行准确调节，已达到舒适的照明要求。\n[0021] 所述高PF值恒压源将输入的AC电压转换为适合后级使用的DC恒压信号，此恒压源在输入AC电压全范围内，PF值不低于0.9，通常要求电磁辐射符合FCC要求，不能干扰其他电器正常使用。\n[0022] DC恒压信号送入输出电流可调的恒流源1和2，且恒流源1和2的输出电流能够通过多种信号方式进行调节，其可接受的调节信号包括：PWM信号、0-10V信号、可调电阻信号等，恒流源1和2接收到这类调节信号，按照系统设定要求，对输出电流在100%--5%之间进行相应调节，以达到调节光源（LED冷光源和LED暖光源）光通量的要求，并且当在其输出电流低于5%时，实施对输出电流的关断。\n[0023] 所述温度检测单元能够采用精密热电偶或热敏电阻对外界环境温度以及LED冷、暖光源内部温度进行检测，并通过引线或无线传输的方式将测试信号传递回来，并将由此得到相应的温度信号转换为采样信号传送给所述温度信号转换单元使用；对灯具外界环境温度的测试用于作为调节色温的依据，而对灯具内部温度的测试，则用于作为调节灯具工作电流的依据，以保证灯具正常工作，不会发生由于外界环境温度过高，导致灯具内部温度过高，造成灯具寿命下降，影响灯具正常使用的问题。\n[0024] 所述温度信号转换单元将接收到的采样信号进行处理，转换为恒流源1和2可接受的调光控制信号，以控制恒流源1和2的输出电流。对于色温的调节，系统默认的是以人的体感舒适温度26℃为分界线，该温度分界线可以根据用户的需求进行调节。当外界温度达到26摄氏度的时候，LED暖光源的工作电流达到设定工作电流的40%左右；高于此温度，逐步降低LED暖光源的工作电流，在30摄氏度的时候，完全关断LED暖光源的电流；低于\n26摄氏度的时候，逐步增加LED暖光源的工作电流，当外界环境温度达到15摄氏度的时候，LED暖光源工作电流达到设定工作电流的100%。\n[0025] 如图2和3所示，在本实施例中采用热敏电阻来完成温度测试工作，为减少外界对信号的干扰，连接热敏电阻到驱动控制电路的外接线采用屏蔽线，以最大限度降低干扰，降低对工作环境的要求，同时还能够满足长距离布线的要求。\n[0026] 在LED冷光源驱动控制电路中，将采样灯具内部温度的热敏电阻1一端连接到CT1.DIM端，其另外一端接在驱动控制电路的地电位端，热敏电阻1的线性电阻变化区域可以在温度在65～80摄氏度的区间内，将恒流源1输出电流由100%降低到30%，这样在温度超过65摄氏度的时候，LED冷光源驱动控制电路将开始降低流过LED冷光源上的电流，以降低LED冷光源自身的发热，当温度达到80摄氏度的时候，将流过LED冷光源的电流降低为正常电流的30%，起到保护灯具的作用。此外，将采样灯具内部温度的热敏电阻2直接连接到R1两端，R1为此热敏电阻的补偿电阻，热敏电阻2在温度达到82度的时候，关断恒流源1电路给LED冷光源的工作电流，以达到保护灯具的要求。\n[0027] 在LED暖光源驱动控制电路中，将采样外界环境温度的热敏电阻3一端连接到CT2.DIM端，其另一端和驱动控制电路的地电位端相连接，热敏电阻3可以在外界环境温度在10摄氏度到24摄氏度的时候，使LED暖光源驱动电路的输出电流由100%降低到40%；\n当外界环境温度在24摄氏度到31摄氏度的时候，使LED暖光源驱动电路的输出电流由40%降低到10%。R53为补偿电阻，补偿由于温度变化和热敏电阻3的非线性变化。此外，将测试外界环境温度的热敏电阻4连接到R34两端，R34为此热敏电阻的补偿电阻，热敏电阻4在温度达到32度的时候，关断恒流源2电路给LED暖光源的工作电流。此时完全由LED冷光源照明，外界环境温度已经达到普通人感觉比较热的程度。\n[0028] 需要说明的是上述实施例，并非用来限定本实用新型的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本实用新型权利要求所保护的范围。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件。在本实用新型中未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。