一种具有温度补偿的智能夜灯控制电路及控制方法与流程

本发明涉及照明控制领域，尤其涉及一种具有温度补偿的智能夜灯控制电路及控制方法。

背景技术：

led技术的发展使得其被应用于各类消费电子设备，包括各类家用照明灯具。其中，踢脚灯等夜间辅助照明工具在起居生活中被大量使用，为用户夜间临时活动带来极大的便利。目前市场上的家用踢脚灯以嵌入式为主，设置于卧室或者客厅等用户途径路线的墙角。为了提高夜灯控制的准确性，传感器被引入以实现用户检测，例如通过热释电红外传感器、麦克风等检测是否存在活动的用户，在夜间用户接近时可以自动开启，用户离开时自动关闭。

然而，现有的控制方式均存在着很多不足，例举如下：

1、虽然通过声音可以更准确针对性地控制照明开启，但夜间睡觉时喊话或者发出声响的方式又会影响到家人的休息；此外，诸如打呼噜等噪音也会对声控触发造成干扰而导致误启；当采用热释电红外传感器检测时，深夜用户梦中踢踏或者不自觉翻身又会触发踢脚灯工作；而踢脚灯的亮度较高这种误触发容易影响用户睡眠；

2、不同房间的背景温度不同，例如西侧房间的温度普遍比东侧房间的温度更高，开了空调的房间比没开空调的房间温度低等，而由于热释电红外传感器对于温度具有敏感性，因此温度会对传感器的感测结果带来较大影响。

但现有的诸多夜灯往往不具备温度补偿功能，出厂时传感器参数已经是固定的，无法对不同环境下的温度进行有效监测和补偿；当需要进行温度补偿时，要增加额外的温度检测模块，又会增加过多的成本。

因此，如何能够更智能化、更精准、更高效便捷地进行夜灯控制是目前迫切需要解决的一大难题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种精准高效灵活的具有温度补偿的智能夜灯控制电路及控制方法，可应用于各类需要夜间照明的使用场景中，克服了温度波动造成的影响，实现了精准的按需灯亮、兼具了控制精度高、成本低等优点。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种具有温度补偿的智能夜灯控制电路，包括：所述控制电路包括一热释电红外传感器，其输出热释电红外检测信号至一电压比较器的第一输入端，所述电压比较器的另一输入端接一乘法器的输出端，乘法器的第一输入端接参考电压产生电路、乘法器的另一输入端接温度补偿系数kd，所述电压比较器的输出端接一控制器；一麦克风检测电路，其输出端与所述控制器连接，用于输出麦克风检测信号至控制器，以触发控制器进行对应控制；所述控制器的第一输出端连接led驱动电路，led驱动电路和led发光单元依次连接在电源正极和电源地之间；led驱动电路和led发光单元的连接点还反馈一检测电压信号vd给所述控制器；

所述对应控制具体如下：当麦克风检测电路在检测期间内采集到高于预定值的声音信号时向所述控制器输出第一控制信号；控制器在接收到第一控制信号后在第一预定时长t0内控制led发光单元以第一亮度进行呼吸闪烁，同时控制器接收电压信号vd；所述控制器根据所述电压信号vd确定当前夜灯的环境温度t，并根据温度t生成对应的温度补偿系数kd；之后控制器实时获取所述电压比较器的比较结果，当所述结果表征热释电红外传感器感测到用户活动时，控制器控制led发光单元以第二亮度为用户进行夜间辅助照明；

其中，所述第二亮度高于第一亮度。

更进一步的，控制器在第一预定时长t0内以第一频率f1控制led驱动电路进行工作，在第二预定时长t1以第二频率f2控制led驱动电路进行工作，其中，t1＞t0，f2＞f1。

此外，为了提高检测电压的准确性，还通过一低通滤波器对电压信号vd进行平滑处理。

进一步的，所述led驱动电路采用基于功率开关的驱动电路，所述控制器输出pwm信号控制功率开关的通断工作；检测电压信号vd为led的阳极电压，所述控制器内预先存储有led的阳极电压与温度t的对应关系。

更进一步的，温度t与温度补偿系数kd的关系为：kd＝|37-t|/37。

本发明还提供了一种基于温度补偿的智能夜灯控制方法，所述方法基于上述的控制电路，所述方法包括以下步骤：

步骤1、当进入夜间模式时，麦克风检测电路进行周期性检测；

步骤2、当麦克风检测电路在检测期间内采集到高于预定值的声音信号时向控制器输出第一控制信号；

步骤3、控制器在接收到第一控制信号后在第一预定时长t0内控制led发光单元以第一亮度进行呼吸闪烁，

步骤4、控制器接收采样点处反馈的led发光单元的阳极电压信号vd；

步骤5、控制器根据所述电压信号vd与环境温度t的对应关系，获得当前夜灯的环境温度t，并根据温度t生成对应的温度补偿系数kd；

步骤6、将热释电红外传感器的输出信号与温度补偿系数kd和参考电压的乘积进行比较获得一电压比较结果；

步骤7、控制器实时获取电压比较结果，当电压比较结果表征热释电红外传感器感测到有效的活动用户时，控制器控制led发光单元以第二亮度为用户进行夜间辅助照明；

其中，所述第二亮度高于第一亮度。

进一步的，所述控制方法还包括：控制器在第一预定时长t0内以第一频率f1控制led驱动电路进行工作，在第二预定时长t1以第二频率f2控制led驱动电路进行工作，其中，t1＞t0，f2＞f1；

此外，当连续2次获得热释电红外传感器的输出信号高于所述乘积时，表征热释电红外传感器感测到有效的活动用户；步骤5中温度t与温度补偿系数kd的关系为：kd＝|37-t|/37。

本发明创造性地提出了基于温度补偿的夜间照明控制方案，改进了现有夜间照明的不足，提高了夜间照明的精准性，减少光源被误开启的情况；更进一步的，还最低成本地实现了利用灯具已有电路进行环境温度感测，并基于温度感测结果对感应模块的感测结果进行有效补偿，从而以最少的成本实现最准确的测量，最终优化了用户体验，有效解决了现有系统中的诸多不足。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1示出了热释电红外传感器的典型构造图。

图2为本发明一实施例提供的具有温度补偿的智能夜灯控制电路的示意图。

图3为本发明一实施例提供的电压vd与温度t的关系曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

热释电红外传感器能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出，是一种能检测人体发射的红外线的探测元件，它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化并将其转换成电压信号输出。将输出的电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。图1示出了热释电红外传感器的典型构造图，对于其具体原理属于本领域的公知技术，在此不进行赘述。

针对现有夜间照明的上述不足，图2为本发明一实施例提供的具有温度补偿的智能夜灯控制电路的示意图，其中热释电红外传感器可以采用图1所示的结构。如图2所示，夜灯控制电路包括一热释电红外传感器1，其输出热释电红外检测信号给一电压比较器4的第一输入端，电压比较器4的另一输入端接一乘法器3的输出端，乘法器3的第一输入端接参考电压产生电路2、另一输入端接温度补偿系数kd，乘法器用于将参考电压vf和温度补偿系数kd相乘从而补充温度变化对热释电红外传感器的影响，电压比较器4的输出端接一控制器5；麦克风检测电路7以及其他设置电路8的输出端均分别与控制器5连接，用于输出麦克风检测信号及其他设置信号给控制器，以触发控制器5进行对应控制。控制器5的第一输出端连接led驱动电路，led驱动电路和led发光单元依次连接在电源正极vcc和电源地之间，led驱动电路和led发光单元的连接点s还反馈一检测电压信号vd给控制器。led驱动电路可以采用开关驱动电路，包括功率开关q1，控制器5输出pwm信号控制功率开关q1的通断工作。检测电压信号vd为led的阳极电压，由于led发光单元设置在低电位侧，因此led的阳极电压正比于其顺向压降，仅需一个采样点s即可完成所需电压的采样。控制器内预先存储有led的阳极电压与温度的对应关系。

具体地，当给led输入电流并保持恒定时，led所处温度和检测电压vd的关系为：vd＝(nk/q)ln(id/i0)+rs×id，式中：vd表示led阳极电压，n为一个参量，k为玻尔兹曼常量，q是电子电荷，id是led顺向电流，i0是反向饱和电流，rs是电阻。当led所处温度上升时，i0会随之增大，与此同时电压vd会随之减小。

作为一实施例，图3是实验选用1w普通正装gan基led进行测量得到电压vd与led所处温度t的关系曲线，曲线通过线性拟合得到：vd＝3.42-0.0022t，r^2＝0.9946，从图3和公式可以得出正向电压与结温符合线性关系。

所述控制电路的原理具体如下：当夜间模式时，例如系统处于夜间时段或者亮度传感器检测到亮度低于一预定值时，所述麦克风检测电路进行周期性检测；当麦克风检测电路在检测期间内采集到高于预定值的声音信号时向控制器5输出使能信号；其中，控制器5在接收到麦克风检测电路输出的使能信号时，在第一预定时长t0内以第一频率f1控制led驱动电路进行工作，进而led发光单元以不会影响用户睡眠的第一亮度进行呼吸闪烁；同时，控制器5接收采样点s处反馈的电压信号vd，控制器5根据所述电压信号vd查表或者通过公式计算获得当前夜灯的环境温度t，并根据温度t生成对应的温度补偿系数kd。而后控制器实时获取电压比较器的比较结果，当电压比较器输出高电平时，表征热释电红外传感器感测到有效的活动用户，此时控制器在第二预定时长t1以第二频率f2控制led驱动电路进行工作，进而led发光单元以更高的第二亮度为用户进行夜间辅助照明。其中，t1＞t0，f2＞f1，优选的，f2是f1的10-100倍。为了提高温度检测的准确性，还通过一低通滤波器对电压信号vd进行平滑处理。

进一步的，电压比较器4比较热释电红外传感器的输出信号out和乘法器3的输出信号，当out高于乘法器3的输出信号时，比较器输出高电平。

其中，温度t与温度补偿系数kd的关系为：温度越高，kd越小。作为另一实施方式，温度t与温度补偿系数kd的关系为：kd＝|37-t|/37，通过这一设置使得热释电红外传感器能够精准检测到活动的用户。

基于上述控制电路，本发明还提出了一种具有温度补偿的智能夜灯控制方法，具体包括如下步骤：

步骤1、当夜间模式时，麦克风检测电路进行周期性检测；

其中，夜间模式具体通过其他设置电路确定，例如控制器根据系统在进入预设时段后，比如夜间时段22:00-8:00，或者亮度传感器检测到亮度低于一预定值时，使能麦克风检测电路进行工作。亮度低于预定值表明当前环境光线不足用户存在辅助照明的需求。

步骤2、当麦克风检测电路在检测期间内采集到高于预定值的声音信号时向控制器5输出使能信号，也即用于触发控制器确定环境温度的温度检测信号；

步骤3、控制器5在接收到麦克风检测电路输出的温度检测信号时，在第一预定时长t0内以第一频率f1控制led驱动电路进行工作，进而led发光单元以不会影响用户睡眠的第一亮度进行呼吸闪烁；

步骤4、控制器5接收采样点s处反馈的led发光单元的阳极电压信号vd；

步骤5、控制器5根据所述电压信号vd与环境温度t的对应关系，例如查找关系表，从而获得当前夜灯的环境温度t，并根据温度t生成对应的温度补偿系数kd；

步骤6、将热释电红外传感器的输出信号与温度补偿系数kd和参考电压的乘积进行比较；

步骤7、控制器5实时获取电压比较结果，当连续2次获得热释电红外传感器的输出信号高于所述乘积时，表征热释电红外传感器感测到有效的活动用户，控制器在第二预定时长t1以第二频率f2控制led驱动电路进行工作进而led发光单元以更高的第二亮度为用户进行夜间辅助照明。

其中，t1＞t0，f2＞f1，优选的，f2是f1的10-100倍。

作为另一实施例，所述温度t通过关系式vd＝3.42-0.0022t确定。

作为又一实施例，所述温度t与温度补偿系数kd的关系为：kd＝|37-t|/37。

本发明通过分级亮度控制最大化降低了夜灯误触发带来的影响，保障用户睡眠的连续性；并且通过麦克风和热释电红外的双重感测提高了控制的准确性。

此外，为了补偿房间背景温度的影响，本发明还创造性地结合led特性进行传感器的温度补偿，最低成本、高效地提高了控制精度。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。