一种光控装置及光感应照明装置的制作方法

本实用新型属于照明设备领域，尤其涉及一种光控装置及光感应照明装置。

背景技术：

在道路、广场、机场、码头、公园、学校、小区等公共场所，照明装置需要根据环境的光照变化开启或关闭照明装置，如果采用人工的方式开启或关闭照明系统，则需要大量的人工成本，且采用人工方式开关照明装置难以根据光照在准确恰当的时间关闭或开启照明装置。如果采用定时开关照明装置的方式，由于季节变化，日出日落时间及日照强度均会不断变化，所以开关时间也要不断调整，十分不方便。因此需要根据环境的光照来自动开启或关闭照明装置，以节省电能和人工成本及线路和开关设备的成本。

由于感光元件并不能区分光照来源，因此现有的照明装置无法排除自身光照对感光元件的干扰，从而无法准确地根据环境光照强度来实现自动开启或关闭。

技术实现要素：

本实用新型提供一种光控装置及光感应照明装置，旨在解决现有技术无法准确地根据环境光照强度来实现自动开启或关闭的问题。

本实用新型是这样实现的，一种光控装置，包括：感光模块、控制模块、开关模块、反馈调节模块；

所述感光模块用于采集光照信号并输入到所述控制模块；

所述控制模块根据所述光照信号产生控制信号，并将所述控制信号输出至所述开关模块；

所述开关模块根据所述控制信号控制流经所述照明装置的工作电流；

所述反馈调节模块根据所述控制信号来调节由所述感光模块输入到所述控制模块的光照信号。

优选的，所述感光模块采用仅采集近红外光的元件。

优选的，所述感光模块具有仅可透过近红外光的滤光片。

优选的，所述感光模块的输出端与所述控制模块的一输入端耦接，以将光照信号输入所述控制模块，通过所述控制模块处理为控制信号；

所述开关模块包括电流输入端、电流输出端和控制信号输入端；所述控制信号输入端与所述控制模块的控制信号输出端耦接以接收所述控制信号，并根据所述控制信号调节流经所述开关模块的电流；

所述反馈调节模块的输入端与所述控制模块的控制信号输出端耦接，所述反馈调节模块的输出端与所述感光元件的输出端耦接。

优选的，所述感光模块包括半导体光敏元件。

优选的，所述半导体光敏元件为光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池、光电场效应管、光控可控硅、光控晶闸管或光电倍增管。

优选的，所述反馈调节模块包括第一开关元件、第一电阻和第二电阻；

所述第一开关元件包括用于电流流入的第一端，用于电流流出的第二端，以及用于接收所述控制信号的第三端；

所述控制信号控制所述第一开关元件的第一端与第二端之间保持接通状态或断开状态；

所述第一开关元件的第一端和第二端分别连接所述第一电阻的两端，所述第一开关元件的第二端作为所述反馈调节模块的第三端，所述第一开关元件的第三端作为所述反馈调节模块的第二端；

所述第二电阻的一端连接所述第一开关元件的第一端，所述第二电阻的另一端作为所述反馈调节模块的第一端。

优选的，所述光控装置还包括温度补偿模块；

所述温度补偿模块可根据环境温度调整所述感光模块输入到所述控制模块的所述光照信号。

优选的，所述光控装置还包括抗干扰模块；

所述抗干扰模块包括输入端和输出端；

所述抗干扰模块的输入端连接所述控制模块的所述一输入端；

所述抗干扰模块的输出端接地。

优选的，所述光控装置还包括光通量调节结构，用于调节所述感光模块所接收到的光照量。

本实用新型还提供一种光感应照明装置，包括：光源模块，以及光控装置；

所述光控装置为上述光控装置；

所述光控装置采集光照信号，并根据所述光照信号控制流经所述光源模块的工作电流。

优选的，所述光源模块的工作电流从所述光控装置的开关模块的电流输入端流入，并从所述开关模块的电流输出端流出。

本实用新型提供的一种光控装置，应用于照明装置，包括感光模块、控制模块、开关模块、反馈调节模块，通过感光模块采集所处环境的光照信号，并将该光照信号输入到控制模块，控制模块根据光照信号产生控制信号并输出至开关模块，开关模块根据该控制信号控制流经照明装置的工作电流，同时反馈调节装置根据该控制信号来调节由感光模块输入到控制模块的光照信号，从而可以根据光照控制照明装置，并且由于反馈调节模块的调节作用，根据照明装置的光照特性和参数来调节光照信号，以排除照明装置自身的光照对光控装置的干扰，从而解决了现有技术中，照明装置自身发出的光照照射到光控装置的感光元件时，会对光控装置的光控制动作产生明显的干扰的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种光控装置的模块示意图；

图2a、图2b、图2c、图2d分别是自然光、白炽灯、荧光灯和LED灯的光谱图。

图3是本实用新型实施例提供的一种光控装置的模块连接图；

图4是本实用新型实施例提供的一种优选的光控装置的模块连接图；

图5是本实用新型实施例提供的一种光通量调节结构的调节原理示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种光控装置的电路图；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的一种光控装置，通过感光模块采集所处环境的光照信号，并将该光照信号输入到控制模块，控制模块根据光照信号产生控制信号并输出至开关模块，开关模块根据该控制信号控制流经照明装置的工作电流，同时反馈调节装置根据该控制信号来调节由感光模块输入到控制模块的光照信号，从而可以根据光照控制照明装置，并且由于反馈调节模块的调节作用，根据照明装置的光照特性和参数来调节光照信号，以排除照明装置自身的光照对光控装置的干扰，从而解决了现有技术中，照明装置自身发出的光照照射到光控装置的感光元件时，会对光控装置的光控制动作产生明显的干扰的问题。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种光控装置，应用于照明装置，该光控装置包括：感光模块、控制模块、开关模块、反馈调节模块。

感光模块用于采集光照信号并输入到所述控制模块；控制模块根据光照信号产生控制信号，并将控制信号输出至开关模块；开关模块根据控制信号控制流经照明装置的工作电流；反馈调节模块根据控制信号来调节由感光模块输入到控制模块的光照信号。

在本实用新型实施例中，照明装置可以是LED灯、荧光灯、氙气灯、高压钠灯、白炽灯、金卤灯等照明装置，可根据实际情况选择，具体不做限制。

感光模块用于采集环境光照信息，例如光照强度，产生对应的光照信号，并将该光照信号输入到控制模块，该光照信号可以是数字电路信号，也可以是模拟电路信号。控制模块接收到该光照信号后，根据该控制信号以及控制模块内部的预设规则，产生相应的控制信号，并将该控制信号输出至开关模块，控制模块至少具有以及用于接收信号的端口和一个用于输出信号的端口，控制模块包括但不限于单片机、IC、MIC、MPU或DSP等具有信号输入、处理及输出功能的元器件，例如可采用麦克雷尔(MICREL)公司、美国微芯科技 (Microchip Technology)公司或美国国家半导体(National Semiconductor)公司的型号为MIC1555YM5、MIC1555BM5、MIC1557YM5及MIC1557BM5的IC，以及意法半导体(STMicroelectronics)公司的STM8S系列单片机或爱特梅尔 (Atmel)公司的AT89C51系列单片机，可根据实际生产和设计需要进行选择，具体不做限制。

开关模块在接收来自控制模块的控制信号后，根据该控制信号控制流经照明装置的工作电流，通过调节工作电流的通断及大小控制照明装置的功率，从而实现对照明装置的开启、关闭以及亮度控制，开关模块可以采用开关元件，例如三极管，场效应管，继电器，晶体闸流管、绝缘栅双极型晶体管等，可根据实际生产和设计选择，具体不做限制。

反馈调节模块同样也接收控制模块输出的控制信号，在接收该控制信号后，反馈调节模块根据控制信号对感光模块输入到控制模块的光照信号进行调节，以排除照明装置自身的光照对感光模块的干扰，调节量需要根据照明装置的光照使光照信号产生的偏差量进行设置，与照明装置照射到感光模块上的光照有关，即，在实际运用中，与照明装置的光照强度，以及感光模块相对于照明装置光源的位置有关，例如，感光模块采集到的光照信号是电压信号，而照明装置自身发出的光照会使光照信号偏高0.5V，则当照明装置开启时，反馈调节模块的调节量则为-0.5V，从而排除照明装置自身发出的光照产生的光照信号偏差。

如图2a、图2b、图2c、图2d所示，通过自然光、白炽灯、荧光灯和LED 灯的光谱图可以看出，在这四种常见的照明光源中，自然光中近红外光占有较大比例，白炽灯的光照中近红外光也占有很大比例，而荧光灯和LED灯的光照中近红外光所占的比例很小，图中示出的荧光灯和LED灯外，光照中近红外光所占的比例很小，还有例如高压钠灯和金卤灯等照明光源。

作为本实用新型的一个优选的实施例，基于部分照明装置的光照中近红外光所占比例小这一特性，感光模块采用仅采集近红外光的元件。由于在这部分照明装置的光照中近红外光所占比例很小，而自然光中近红外光占有较大比例，二者具有很大差距，通常对照明装置进行光控制是根据环境亮度进行，即主要根据环境中的自然光强度进行光控制，因此若感光模块仅采集近红外光的光照信息，则自然光将对光照信号的产生起主要作用，而照明装置自身的光照对光照信号的影响将很小，从而使得反馈调节模块的调节量可以更小，调节更加准确，可以更精确的排出照明装置自身光照对感光模块产生的干扰。该实施例所述的方案可适用于包括但不限于荧光灯、LED灯、高压钠灯和金卤灯，只要是光照中近红外光所占比例较小的照明装置均可直接适用，当然即使是红外线光谱成份较高的如白炽灯类光源，只需调整反馈调节模块的电路参数，应用本专利的反馈处理方法，也是很容易解决和控制的。

作为本实用新型的另一个优选的实施例，基于部分照明装置的光照中近红外光所占比例小这一特性，感光模块具有仅可透过近红外光的滤光片，设置在感光模块的感光元件上，使光线无法直接照射到感光元件上，必须先经过滤光片的过滤，从而使感光模块仅采集近红外光的光照信号，并将该光照信号输入到控制模块。由于部分照明装置的光照中近红外光所占比例很小，而自然光中近红外光占有较大比例，二者具有很大差距，通常对照明装置进行光控制是根据环境亮度进行，即主要根据环境中的自然光强度进行光控制，因此若感光模块仅采集近红外光的光照信息，则自然光将对光照信号的产生起主要作用，而照明装置自身的光照对光照信号的影响将很小，从而使得反馈调节模块的调节量可以更小，调节更加准确，可以更精确的排出照明装置自身光照对感光模块产生的干扰。该实施例所述的方案可适用于包括但不限于荧光灯、LED灯、高压钠灯和金卤灯，只要是光照中近红外光所占比例较小的照明装置均可适用。

应当知道的时，上述滤光片的形状不一定为镜片状，只要能过滤光照并透过近红外光到感光元件上的任意形状均可，具体不做限制。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，感光模块包括一个感光窗口，一个偏置电流输入端和一个输出端，其中，偏置电流输入端连接电源，输出端连接控制模块的一输入端，以向控制模块输出光照信号；控制模块的控制信号输出端连接开关模块的控制信号输入端，以向开关模块输出控制信号；开关模块包括电流输入端、电流输出端和控制信号输入端，照明装置的工作电流从电流输入端流入，并从电流输出端流出，开关模块通过控制信号输入端接收来自控制模块的控制信号，并根据控制信号控制流经电流输入端和电流输出端的工作电流；反馈调节模块包括输入端、输出端和接地端，其中，输入端连接控制模块的控制信号输出端，输出端连接感光元件的输出端，接地端接地，反馈调节模块通过输入端接收控制模块输出的控制信号，并根据该控制信号通过输出端调节感光模块输出到控制模块的光照信号。

在本实用新型实施例中，感光模块包括半导体光敏元件，该半导体光敏元件的电流流入端作为感光模块的输入端，电流流出端作为感光模块的输出端，半导体光敏元件的电流流入端连接电源，电流可从该端流入，并从半导体光敏元件的电流流出端流出，并且半导体光敏元件在所受光照的变化，该电流也会相应变化，从而实现感光模块采集光照信号的功能。

在本实用新型实施例中，半导体光敏元件可以为光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池、光电场效应管、光控可控硅或光控晶闸管，当上述元件所受光照发生变化时，通过上述元件的电流也会相应变化，从而实现感光模块采集光照信号的功能。

如图4所示，在本实用新型实施例中，反馈调节模块包括第一开关元件、第一电阻R1和第二电阻R2，第一开关元件包括用于电流流入的第一端，用于电流流出的第二端，以及用于接收控制信号的第三端，控制信号使第一开关元件的第一端与第二端之间保持接通状态或保持断开状态。其中，第一端和第二端分别连接第一电阻R1的两端，并且第二端同时也作为反馈调节模块的第三端，第一开关元件的第三端作为反馈调节模块的第二端，第二电阻R2的一端连接第一开关模块的第一端，第二电阻R2的另一端作为反馈调节模块的第一端。第一开关元件的第三端作为反馈调节模块的第二端接收控制模块输出的控制信号，并根据该控制信号使第一开关模块的第一端和第二端之间的接通或断开，以改变反馈调节模块的第一端和第三端之间电阻值，从而对感光模块输出的光照信号进行调节。

作为本实用新型实施例中，光控装置还包括温度补偿模块，温度补偿模块可根据环境温度调整感光模块输入到控制模块的光照信号，该温度补偿模块的输入端连接电源，温度补偿模块的输出端与感光模块的偏置电流输入端耦接，并以串联连接的方式设于电源和感光模块的偏置电流输入端之间，即，断开感光模块的偏置电流输入端和电源之间的连接，并将温度补偿模块的输入端连接电源，温度补偿模块的输出端连接感光模块的偏置电流输入端。温度补偿模块可根据温度的变化调节感光模块输出的光照信号，以消除因温度变化而造成的信号偏差，达到温度补偿的作用。

在本实用新型实施例中，光控装置还包括抗干扰模块，该抗干扰模块包括输入端和输出端，其中，输入端连接感光模块的输出端，输入端接地。当电源不稳或瞬间光照变化导致感光模块输出的光照信号发生瞬时波动时，该波动将会从抗干扰模块的输入端流入，并从抗干扰模块的输出端流出，并最终流向地，从而保持光照信号的平稳，避免误触发。

在本实用新型的一个优选实施例中，光控装置还包括光通量调节结构，可用于调节照射到感光模块上的光照量，以调节感光模块输出的光照信号，从而达到调节光控装置控制动作的环境明亮度阈值的作用。例如，在对环境的明亮度要求较高的应用场景，可通过光通量调节结构调低照射到感光模块上的光照量，则在环境较为明亮的情况下，由于照射到感光模块上的光照量被调低，光控装置仍会开启照明装置，反之，在对环境的明亮度要求较低的应用场景，可通过光通量调节结构的调节作用使光控装置在环境更加昏暗的情况下才开启照明装置。如图5所述，光通量调节结构可采用可沿光线的入射方向左右移动的入射孔结构，当入射孔结构向左移动时，光线的入射角度变小，使得感光模块接收到的光照变小，达到调节光通量的作用。除图5所示的结构外，光通量调节结构还可以采用类似于相机镜头上使用的快门结构，以及百叶窗结构、旋转门结构等，只要是能够达到改变光通量作用的结构均可，具体不做限制。

图6示出了本实用新型实施例提供的一种光控装置的电路结构图。

在本实用新型实施例中，感光模块包括光敏三极管S，控制模块包括麦克雷尔(MICREL)公司的型号为MIC1555BM5的IC芯片，反馈调节装置包括第一电阻R1、第二电阻R2和NPN型三级管Q1，开关模块包括N沟道增强型 MOS管Q2，抗干扰模块包括第一电容C1，温度补偿模块包括负温度系数的热敏电阻RT，该电路还包括起稳压作用的稳压二极管D1，滤波作用的第二电容 C2和第三电容C3，起分压限流保护作用的第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，上述元件的连接关系如图6所示。

以下详细说明图6所示电路的主要工作原理：

光敏三极管S所接入的电路为直流电路，电流I从光敏三极管S的集电极流入，从发射极流出，流经第二电阻R2和第三电阻R3，最终流向地，并在第一电阻R1和第二电阻R2组成的电阻组上形成压降U，U＝I(R1+R2)，当光敏三极管S所受光照强度发生变化时，会导致流经集电极和发射极的电流I发生变化，进而使压降U变化。当处于光照弱的环境时，电流I小，压降U也小， IC通过I/O口获取压降U的值，当U小于IC的预设阈值时，IC输出高电平，该高电平的电压值足以使MOS管Q2的漏极和源极之间导通，于是便使得照明装置的工作电流导通，照明装置开启；在照明装置开启的同时，由于IC输出的高电平也足以使三极管Q1的集电极和发射极之间导通，于是第一电阻R1被短路，第一电阻R1和第二电阻R2组成的电阻组的电阻减小，又由于照明装置的开启使光敏三极管S所受的光照变强，使电流I变大，在实际设计制造中便可以通过元件参数的选择，使得压降U保持不变，以排除掉照明装置自身光照所造成的照明信号的偏差，起到反馈调节作用，使得IC继续输出高电平，开关模块保持接通状态；随着环境光照变强，光敏三极管所受光照变强，电流I变大，从而使得压降U变大，当压降U增大到IC的预设阈值时，IC输出低电平，该低电平的电压不足以使MOS管Q2的漏极和源极之间导通，也不足以使三极管 Q1导通，从而使得照明装置的工作电流被断开，照明装置被关闭，同时第一电阻R1被重新接通，感光模块的输出电压被补偿后得以略微提高，以保证了可靠地关灯；当环境光照再次变弱时，电流I减小，压降U减小，当U小于IC 的预设阈值时，IC输出高电平，并重复前述控制动作，从而实现了根据光照进行连续自动控制的功能。

需要说明的是，除了可通过IC处理输入模拟信号电压U的高低来控制照明装置外，还可以通过对IC的设置或不同的程序算法，据输入信号电压U的高低来输出不同的PWM脉宽调制信号，以控制流经MOS管的漏极和源极之间电流的大小，从而控制照明装置的功率和亮度，实现根据环境光照对照明装置进行档位控制。

本实用新型还提供了一种光感应照明装置，包括光源模块，以及上述实施例所述的光控装置可采集环境的光照信号，并根据该光照信号控制流经光源模块的工作电流。

在本实用新型实施例中，光源模块可采用LED灯、荧光灯、氙气灯、高压钠灯、白炽灯、金卤灯等光源，可根据实际需求选择，具体不做限制。光源模块与光控装置的开关模块电连接，光源模块的工作电流从光控装置的开关模块的电流输入端流入，并从所述开关模块的电流输出端流出，从而使光控装置可以控制流经光源模块的工作电流。

本实用新型实施例提供的光感应照明装置的工作原理与上述实施例中的光控装置控制照明装置的工作原理类似，在此不再赘述。

本实用新型提供了一种应用于照明装置的光控装置，以及包括该光控装置的光感应照明装置，通过感光模块采集所处环境的光照信号，并将该光照信号输入到控制模块，控制模块根据光照信号产生控制信号并输出至开关模块，开关模块根据该控制信号控制流经照明装置的工作电流，同时反馈调节装置根据该控制信号来调节由感光模块输入到控制模块的光照信号，从而可以根据光照控制照明装置，并且由于反馈调节模块的调节作用，根据照明装置的光照特性和参数来调节光照信号，以排除照明装置自身的光照对光控装置的干扰，从而解决了现有技术中，照明装置自身发出的光照照射到光控装置的感光元件时，会对光控装置的光控制动作产生明显的干扰的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。