室内照明电路

室内照明电路（精选8篇）

室内照明电路 篇1

0前言

传统的家庭照明设备控制,通过开关或旋钮来实现,为了方便人们操作需要在屋内多个位置布置开关,因此需要在屋内各处铺设走线,既增加了施工量,又增加了施工成本,同时在进行电灯的控制时也不是十分方便。本文利用LD3320芯片作为语音识别模块,利用STC10L08XE作为控制模块,设计了一套语音识别控制系统,只要通过语音指令就可以控制不同位置不同房间的电灯的开关。极大的方便了日常对各个房间的电灯的控制,同时也降低了布线难度,节约了施工成本。

1 语音识别原理

语音识别系统根据不同的分类方法,可以进行不同的划分。如可以分为特定人和非特定人语音识别系统;也可以根据词汇量进行分类,根据词汇量大小,可以分为小词汇量、中等词汇量、大词汇量语音识别系统。

本设计采用的是非特定人语音识别系统,该系统的语音识别过程包括两个步骤:训练和识别。训练是指用户先输入训练语音,系统经过预处理和特征提取得到特征参数,再通过特征参数建模得到语音库参考模型。识别是指将输入的语音的特征矢量参数和参考模型库中的模型进行对比,把相似程度最高的输入特征矢量作为识别结果,从而达到语音识别的目的。

2 语音识别模块

LD3320是ICRoute生产的基于非特定人语音识别技术的语音识别芯片。该芯片的特点是集成了高精度A/D和D/A接口的语音识别芯片,在使用时不需要外接其它辅助芯片如Flash、RAM、加密芯片等,也不需要连接计算机上的有关语音识别训练的任何软件,直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别功能,并且识别的关键词语列表可以动态编辑。LD3320芯片,可以直接和51单片机进行连接,从而实现语音识别、语音控制、人机对话功能。

LD3320芯片的引脚分部如图1所示。

语音识别芯片能在两种情况下给出识别结果:

(1)外部送入预定时间的语音数据后,芯片对这些语音数据运算分析,给出识别结果。

(2)外部送入语音数据流,语音识别芯片通过端点检测,检测出用户停止说话,把用户开始说话到停止说话之间的语音数据进行运算分析后,给出识别结果。

这对应着语音识别芯片的两种工作模式,“触发识别模式”和“循环识别模式”。

触发识别模式指在系统主控芯片接收到外界一个触发信号后,启动芯片的定时识别过程,要求用户在规定时间内说出要识别的语音关键词语,每次识别都需要用户触发启动识别过程。

循环识别模式指系统的主控芯片反复启动识别过程,如果没有人说话就没有识别结果,系统每次识别过程的定时结束后,自动再启动一个识别过程;如果有识别结果,则根据识别作相应的动作,完成后再启动一个识别过程。

触发模式可用于对识别精度要求比较高的场合,用户通过操作按钮开启识别模式,系统播放提示语音,提示用户在规定时间内说出要识别的内容,用户在系统引导下说出语音识别内容,从而保证比较高的识别率。

而本设计采用循环模式,系统反复启动循环程序,无需用户进行按键操作。在这种状态,识别准确度会有一定程度的下降,在语音识别过程中,用户说话的声音,或者外界其他声音,有可能被识别引起识别为指令语音,这需要在产品控制程序中做出相应的抗干扰处理。

3 单片机主控系统

LD3320芯片与单片机的连接方式有两种,串行模式和并行模式。LD3320芯片的MD为串并控制端,该引脚为高电平时LD3320工作在串行模式,该引脚为低电平时LD3320工作在并行模式。

串行SPI工作模式时,LD3320的SPIS引脚为写有效控制端,低电平有效,接单片机的P3.6脚;SDI端为串行输入端,接单片机的P0.0口,SDO端为串行输出端,接单片机的P0.1脚;SDCK为时钟输入端,接单片机的P2.0脚。

在并行工作模式时,LD3320的P0~P7引脚为并行数据端,与单片机的P0.0~P0.7脚相连;A0为地址选数据择端,高电平时P0~P7为地址端,低电平时P0~P7为数据端,接单片机的P2.0脚;CSB为并行方式片选端,接单片机的P2.6脚;WRB为写允许端,低电平有效,接单片机的P3.6脚;RDB为读允许端,低电平有效,接单片机的P3.7脚。在本设计中,为提高系统运行速度,采用的是并行模式。

对照明设备的控制采用带光耦隔离的继电器模块,该继电器可工作在交流250V/10A;可以高电平触发也可以低电平触发;采用光耦隔离,工作安全可靠;每路附带续流二极管,释放继电器感应电压,保护前级电路。该继电器模块可以工作在低电平触发或者高电平触发,本文设计采用低电平触发,当单片机输出低电平时,开关闭合,电灯点亮。如需要控制过个房间不同位置的照明设备则需要连接多个继电器模块。语音识别芯片对语音进行识别,通过单片机进行处理,产生控制信号,从而控制继电器的开关,进而控制各个房间照明设备的开关。

本设计的主控电路部分如图所示。限于篇幅本文只给出系统主体部分的电路原理图。语音识别部分原理图与图2所示。

4 软件部分设计

本设计中,LD3320的连接方式为并行方式,工作模式为循环识别模式,系统反复启动语音识别过程,如果未检测到指令语音,不进行任何操作,再次启动语音识别过程;一旦检测到指令语音,就执行相应的操作,完成后再进行下一次语音识别,整个软件的流程图如图3所示。

5 结论

本设计采用ICRoute公司的非特定人语音识别芯片LD3320进行语音识别,采用STC公司的STC10L08XE单片机进行控制,通过程序进行逻辑处理,实现了通过语音指令对房间内照明设备的控制。该设计简化了房间内开关的布线,节约了施工成本,同时极大的方便了用户的使用和操作。实验表明,语音识别的成功率平均为90%,达到了较好的效果。该套系统,也可用于其它电器设备的控制。本设计具有体积小,成本低,使用方便,扩展性好的特点,具有一定的实用价值和较为广阔应用前景。

参考文献

[1]乔琳,邓彦松,田晓亮,基于AVR和51单片机的机器鱼语音控制系统设计与实现[J].专用元器件,2011

[2]金鑫,田犇,蓝牙模块串口通信的设计与实现[J].实验室研究与探索,2011

[3]苏宝林,基于AVR单片机的语音识别系统设计[J].现代电子技术,2012

[4]ICRoute,LD3320开发手册[Z],2011

室内艺术照明的艺术因素解析 篇2

关键词：艺术因素；室内艺术；艺术照明

0 前言

随着人们生活水平的提高，传统的灯光照明已不能满足人们日益增长的审美需求。在现代室内设计中，对艺术照明采用光色的协调、灯具的造型、人工光的表现手法等形式，增加室内艺术照明的风格特点和空间意境，提高建筑艺术的美感，满足不同人群的心理需求，为人们的生活营造良好的空间环境。有利于增强人们的幸福感。

1 室内艺术照明的色彩因素

（1）室内艺术照明中灯光色彩的内涵。灯光光源自身散发的色彩就是灯光的色彩，主要是由彩度、明度、色相决定，室内空间不同的色彩可以营造不同的环境氛围。而装饰材料的固有色对光源的色彩也会产生影响，灯光投射到不同颜色物体的表面就会反射出与自身光源不同的色彩。例如，白光下为绿色的装饰材料的室内中，在暗室中采用红色的灯光照明，绿色的装饰材料就会呈现出黑色，主要是由于绿色光不能反射出红色光，只能吸收。因此，才出现暗室中装饰材料呈现黑色的现象，为了解决问题可以采用补色进行控制，通过调节红色灯光的反射率，达到反射的效果。另外室内装饰材料反光效果最好的是石膏，反光系数值为0.91。透光效果最好的是安全玻璃，透光系数值为0.84。[1]

（2）室内艺术照明中灯光色彩设计原则。室内艺术照明中灯光色彩设计要遵循三个原则，即色彩的和谐、色彩配置比例以及空间的适用性。从色彩的和谐角度来看，色彩的纯度、明度、色相之间越接近，形成比较统一的色彩就是色彩的协调。色彩和谐则是纯度对比、明暗对比、冷暖对比中的和谐和衬托。多彩缤纷的灯光设计则会使室内装饰具有不同的环境气氛，将灯光配色原理合理掌握，有助于实现加强、完善、控制室内氛围的效果，能够有效避免灯光色彩配置的单调、沉闷、平淡。从灯光色彩配置的比例来看，为了实现灯光的美化作用，在灯光色彩配置中要按照相应的比例进行色彩的选用。首先，定好主色调，根据彩度、明度和色相之间的对比度进行灯光色彩的主色调的选用。其次，对色彩变化和统一的效果进行有效处理。最后，体现节奏感、韵律感、稳定感。从空间适用性角度来看，不同使用功能的空间应该选用不同效果的灯光照明。并在设计的时候随着空间功能的转变而变换灯光的色彩，营造不同的室内气氛。[2]

（3）室内艺术照明中灯光色彩的作用。室内艺术照明中灯光色彩的主要作用有，首先，吸引人们的注意力，达到引导空间的作用。其次，对室内空间进行划分，利用灯光的明暗度对室内空间划分为明亮区、阴暗区等不同区域，使人产生不同的心理，从而在心理上感受空间的层次和区域。最后，渲染室内空间气氛。例如，黄色、橙色、红色的灯光色彩会给人以一种动态、兴奋、温暖、热情的感受，在照明使用这种色彩可以渲染热情亲切、温暖舒适的氣氛。紫色、绿色、蓝色类的灯光色彩能够渲染安详、幽静、凉爽、宁静的室内空间气氛。[3]

2 室内艺术照明的造型因素

（1）平面造型。灯光的造型是对光源的人工排列和照明灯具的形态，根据装饰的意图进行设计，达到适应空间环境氛围的效果。在室内空间平面造型因素解析的角度主要从点、线、面来谈。首先从点的角度来看，在设计中有单点、双点、点群三种形式，在灯光设计中单点能够引起人们的注意力，产生不同的视觉感受。双点是利用不同大小的灯光光源形成对比，影响人的注意力随着灯光进行转移。点群是由大小不一的多个灯光源构成，进行密集、分散的排列，给人一种画面感。从线的角度来看，线的构成形式主要有不规则的线、立体化的线、错觉化的线、疏密化的线、面化的线等，在室内艺术照明中常表现为带光。例如，水平线给人一种稳定的感觉，有弧度的带光给人一种活跃的感觉。而且线还有种导向照明的作用。从面的角度来看，面光具有充满人情味、温和、宽容的特点。面光的表现形式有地面光、室内天棚光、墙面光三种。而且不同形态的面光表现的性质也不相同。例如，几何形的面光就会给人一种理性、平稳、规则的感受。而自然的面光就会给人一种厚实、生动的视觉感受。[4]

（2）立体造型。室内艺术照明中的立体造型因素主要表现在利用改变灯光自身达到改变光型的目的。通过艺术照明实现光源的艺术感。立体造型主要有块体、面体、线体三种类型。块体多表现为内发光的雕塑、家具、建筑构建和块体灯具。面体表现为光绘画、平薄的灯具。线体表现为各种类型的光束。例如，发光的家具，就是将光源和家具进行合理的结合，使家具不但可以作为家具使用，还能够作为室内照明光源使用。这种位置和灯光强度都有别于常的照明光源，能够极大的改善室内的照明环境，给人们一种全然不同的灯光照明新鲜感。[5]

3 室内艺术照明的表现手法因素

（1）透射和反射。灯光在发散的过程中遇到材料透过的现象就是透射，被材料反映出来的现象就是反射。由于室内装饰材料的不同，灯光就会发生不同的现象。通过光线的不同表现形式进行灯具的设计就是艺术照明的表现手法。反射的形式有漫反射和定向反射两种。漫反射是照明灯光投射到粗糙的物体表面，因材料自身无方向性特点造成反射的光没有方向性。例如，使用喷砂、酸蚀刻处理过的塑料灯罩形成漫射光，或者是在粗糙的织物、木材、石膏等材料的物体上就会形成漫反射，而投射在玻璃等光滑的物体表面灯光照明就会形成定向反射，能够突显出室内装修材料的美感，以此增加室内光线的柔和度。由于材料质感的涩、光滑、粗糙、精等程度不同，所以在设计的过程中会出现不同的效果。例如，质感粗糙的材料会出现凹凸的特点，形成一种有节奏感、细微的阴影。而质感光滑的玻璃表面在照明的过程就会产生反光。

（2）灯光与光影。室内艺术照明就是对灯光与光影的研究，两者之间具有反作用。灯光和光影在同一空间环境中形成了一种造型，渲染一种光影变幻的氛围。室内的光影效果可以通过室内各界面、陈设物件来达到神秘的艺术效果。例如，通过各种图案或投影灯放射出不同色彩的光，利用光和影形成一种对比。如用GOBO片投射出的效果图。摆脱传统灯具设计的束缚，通过不断流动、变化的灯具表现手法，渲染一种迷离、奇异的氛围效果。[6]

4 结论

通过对室内艺术照明的艺术因素解析研究，从中可以了解到在室内装饰设计中，艺术照明设计的重要性，从艺术因素的色彩、造型、表现手法角度随其深入解析，为现代室内艺术照明的运用提供参考。因此，相关设计人员要不断创新艺术照明，适应是时代发展要求，促进室内艺术照明的发展，提高人们生活的质量。

参考文献：

[1] 范静静.中国高速列车内室照明设计研究[D].西南交通大学，2010.

[2] 刘娜.场景空间景观艺术照明设计研究[D].西安建筑科技大学，2010.

[3] 马东清.基于公共艺术视角的城市广场夜间光环境设计研究[D].中央美术学院，2012.

[4] 何崴.照明公共艺术化趋势影响下的城市公共空间研究[D].中央美术学院，2013.

[5] 孙韬.住宅室内照明设计发展方向研究[J].科技传播，2012（20）：94+110.

室内设计与照明 篇3

1 进入室内的日光因素由下列三部分组成:

a.直接天光;b.外部反射光;c.室内反射光。

2 室内照明作用与艺术效果

2.1 加强空间感和立体感。

空间的不同效果, 可以通过光的作用充分表现出来。实验证明, 室内空间的开敞性与光的亮度成正比, 亮的房间感觉要大一点, 暗的房间感觉要小一点, 充满房间的无形的漫射光, 也使空间有无限的感觉, 而直接光能加强物体的阴影, 光影相对比, 能加强空间的立体感。

2.2 光影艺术与装饰照明。

光和影本身就是一种特殊性质的艺术, 当阳光透过树梢, 地面洒下一片光斑, 疏疏密密随风变幻, 这种艺术魅力是难以用语言表达的。又如月光下的粉墙竹影和风雨中摇曳着的吊灯的影子, 却又是一番滋味。自然界的光影由太阳月光来安排, 而室内的光影艺术就要靠设计师来创造。光的形式可以从尖利的小针点到漫无边际的无定形式, 我们应该利用各种照明装置, 在恰当的部位, 以生动的光影效果来丰富室内的空间, 既可以表现光为主, 也可以表现影为主, 也可以光影同时表现。

3 灯光的控制

3.1 一般灯具布置方式。

a.整体照明:其特点是常采用匀称的镶嵌于天棚上的固定照明, 这种形式为照明提供了一个良好的水平面和在工作面上照度均匀一致, 在光线经过的空间没有障碍, 任何地方光线充足, 便于任意布置家具, 并适合于空调和照明相结合。但是耗电量大, 在能源紧张的条件下是不经济的, 否则就要将整个照度降低。b.局部照明:为了节约能源, 在工作需要的地方才设置光源, 并且还可以提供开关和灯光减弱装备, 使照明水平能适应不同变化的需要。但在暗的房间仅有单独的光源进行工作, 容易引起紧张和损害眼睛。c.整体与局部混合照明, 为了改善上述照明的缺点, 将90%-95%的光用于工作照明, 5%-10%的光用于环境照明。d.成角照明:是采用特别设计的反射罩, 使光线射向主要方向的一种办法。这种照明是由于墙表面的照明和对表现装饰材料质感的需要而发展起来的。

3.2 照明地带分区。

a.天棚地带:常用为一般照明或工作照明, 由于天棚所处位置的特殊性, 对照明的艺术作用有重要的地位。b.周围地带:处于经常的视野范围内, 照明应特别需要避免眩光, 并希望简化。周围地带的亮度应大于天棚地带, 否则将造成视觉的混乱, 而妨碍对空间的理解和对方向的识别, 并妨碍对有吸引力的趣味中心的识别。c.使用地带:使用地带的工作照明是需要的, 通常各国颁布有不同工作场所要求的最低照度标准。上述三种地带的照明应保持微妙的平衡, 一般认为使用地带的照明与天棚和周围地带照明之比为2-3:1或更少一些, 视觉的变化才趋向于最小。

3.3 室内各部分最大允许亮度比。

a.视力作业与附近工作面之比3:1;b.视力作业与周围环境之比10:1;c.光源与背景之比20:1;d.视野范围内最大亮度比40:1。

4 不同房间的灯光设计与要求

4.1 不同环境的不同照明设计

4.1.1 客厅, 又名起居室。客厅 (实际应该侧重于起居室) 作为人们在家时逗留进间最长的场所。在进行照明和其它专业设计时不容忽视。客厅的功能较房间复杂, 活动的内容也丰富。对于照明设计也要求灵活、变化的余地。在人多时, 可采用全照明和均光散光;听音乐时, 可采用低照明度的间接光;看电视时, 座位后面有一些微弱的照明, 读书时, 可右后上方设光源, 能够避免纸面反光影响阅读;室内如有挂画、盆景、雕塑等可有投射灯加以照明, 加强装饰气氛;书橱和摆饰可采用摆设的日光灯或有轨投射灯;有一种高贵的收藏品, 如用半透明的光面板做衬景, 里面设灯会取得很特输的效果。在电气功能设置的合理性方面, 客厅的照明开关应采用双控或多控光开关, 以随时调节灯光。4.1.2餐厅。餐厅照明应能够起到刺激人的食欲的作用, 在空间比较大、人比较多时设计照度高一些会增加热列气氛;注意设置一定的壁灯, 避免在墙上出现人的阴影。4.1.3厨房一般较小, 烟雾水气较多, 应选用易清洗、耐腐蚀的灯具。队在天花板或墙上设置普通照明外, 在切菜配菜部位可设置辅助照明, 一般选用长条管灯设在内边框的较暗处, 光线柔和而明亮, 利于操作。4.1.4卧室。卧室照明也要求有较大的弹性, 尤其在目前一部分卧室兼作书房的情况下, 更应有针对性进行进行局部照明。睡眠时室内光线要低柔, 可以选用床边脚灯;穿衣时, 要求匀质光, 光源要从衣镜和人的前方照射, 要不从正前方照射脸部, 最好两侧也有辅助灯光。4.1.5卫生间。人能看东西就行了。常在屋顶设置乳白罩防潮吸顶灯, 在洗脸架上放一个长方形条灯。如有化妆功能, 可增设两个侧灯。另在卫生间处门一侧设一脚灯, 便宜于在夜间上厕所使用。4.1.6门厅、走廊灯和阳台。门厅一般设置低照度的灯光, 可以采用吸顶灯、筒灯或壁灯;走廊的穿衣镜和衣帽挂附近宜设节亮度的灯具。阳台是室内和室外的结合部。是军用居生活接近大自然的场所。

4.2 照明灯具的类型和选择

4.2.1 花吊灯, 是一种典型的装饰灯具, 它不以高照度和低眩光为目的, 有时甚至要刻意产生一些闪烁光的目的, 有时甚至要刻意产生一些闪烁的眩光, 以形成奇丽多姿的效果。花吊灯的样式繁多, 外形生动, 具有闪烁感, 安装暖色调电光源时, 能在室内形成一个 (或多个) 温暖明亮的视觉。4.2.2壁灯。根据不同要求有直接照射、向下和匀散照射等多种形式。使用壁灯往往也是作为层高偏低 (或过高) , 不适应用吸顶灯时的一种选择。尤其在住宅内环境设计中, 选择一些工艺形式新颖的壁灯能充分体现主人的修养和兴趣爱好所在。如果超过1.8m只起到顶棚照射的延长作用。而失去对居室功能的其它作。4.2.3嵌顶灯。泛指装在天花板内部灯口与天花板持平的隐装式灯具。用于有吊顶的情况, 其优点是天花板整齐, 节省层高, 一般不宜作为主光源, 针对目前住宅建筑层高偏低, 大面积吊顶本就合时宜。4.2.4吸顶灯。顾名思议是指直接吸附在天花板上, 包括各种单体的吸顶灯和一些吸顶式简易花灯, 都是在住宅内环境设计中常用来作为各功能房间主照明的灯具。值得说明的一点是如果在客厅等较大房间采用吸顶式简易花灯, 在灯头较多时, 宜采用分组控制的方法点亮, 以利于节能节支。

设计要运用各种理论和手段去冲击影响人的情感, 使其升华并达到预期的设计效果。室内环境如能突出的表明某种构思和意境, 那么, 它将会产生强烈的艺术感染力, 更好地发挥其在精神功能方面的作用。

灯光照明能表达出一种基调, 对于整个室内环境效果是至关重要的。在一些情况下, 唯一的目标是清晰地看到一个或几个物体, 但通常并非如此, 实际目标是相当复杂的。灯光照明有助于表达一种情感, 或引导观众的眼睛到特定的位置。可以为场景提供更大的深度, 展现丰富的层次。做照明设计时, 要根据各个房间和空间块面的特殊情形来进行照明布置。

摘要：灯光照明能表达出一种基调, 对于整个室内环境效果是至关重要的。在一些情况下, 唯一的目标是清晰地看到一个或几个物体, 但通常并非如此, 实际目标是相当复杂的。

室内照明设计因“地”制宜 篇4

光源的选择

色彩对患者心理有着重要的影响, 合理利用自然光, 不仅有利于患者康复, 而且对于医护工作也很重要。不同功能的部门对照明有着不同的要求, 对于诊疗室、仪器检查室、手术室、ICU (监护中心) 等部门必须考虑光源的显色性, 应该选用显色性高的光源。

不同地区的医院环境照明, 对光源色温的要求也有所区别, 气候较寒冷地区的医院宜采用暖白色 (低色温) 光源, 给环境带来温暖的感觉。而热带地区的医院则建议采用冷白色 (高色温) 光源, 给环境带来凉爽的感觉。

共享大厅

*注意色温平稳过渡, 避免眩光

当下, 医院建筑在设计时均注意自然采光, 要注意室内照度分布和避免眩光等问题, 处理好自然光与人工照明的色温平稳过渡, 避免引起患者的视觉不适。同时, 考虑到日落后整个大厅照度的均匀性, 医院可通过采用在顶棚均匀布置照明灯具, 在较高的大厅采用无极荧光灯、陶瓷金属卤化物灯等寿命长的光源的办法, 使共享空间不产生照度差异。

*根据亮度变化, 控制灯的点灭

照明的节能设计也是不可缺少的一个环节, 可以采用间隔和分区控制方式或者采用照度传感器等, 根据厅内亮度的变化, 自动控制灯的点灭。

公共走廊

*照明自然, 平稳过渡

门急诊和医技楼的公共走廊是院区交通重要区域, 与诊室大多只是一门之隔, 由于两侧诊室内的照度都比较高, 走廊照度若设计得过低会加重医患出入时对光线变化的不适感。因此, 在照明设计时要充分考虑这些因素, 其照度值可参照诊室和门厅的照度, 应等于或高于其30%的照度值, 一般在100lx左右。

*采用防眩光灯具

走廊主要依靠人工照明, 一般采用具有防眩光的灯具嵌入式安装在走廊的吊顶上。如果条件允许, 采用反射式天棚, 效果更好, 因为躺在病车上的患者不会因目视顶棚裸露的灯具而感到不适。

*应急照明必须完善

患者在突发事件时疏散反应速度较慢, 有些患者还需要用担架或挽扶辅助缓慢以离开事故现场, 因此, 公共走廊及安全出口的应急照明和疏散标志灯必须完善。走廊的各个安全通道口应安装“安全出口”标志灯, 较长的走廊转角处要安装疏散标志灯, 且间距应等于或小于20m。此外, 对于使用镉镍电池的应急照明和疏散标志灯, 建议采用EPS取代镉镍电池应急灯, 两者比较无论是使用寿命、投资、维护、可靠性, EPS都优于前者。

诊疗室

*首先满足医生的使用要求

诊疗室作为医院的主要功能用房, 多采用冷色调, 照度一般设置在300lx以上, 以满足医生在诊断时的使用要求。同时, 考虑到患者有可能面向上仰卧在病床上, 照明设计时宜选用带有遮光板的反射式细径直管荧光灯, 避免使仰卧患者产生眩光。

*急诊室需设置手术照明设备

急诊室是对各种疾病患者施行紧急诊断处置和进行简单手术的综合诊室。因此, 需要设置施行小手术的照明设备及各种检查急救用的应急照明设备。不同规模的医院对门诊急救的处理方法亦有所不同, 设计时需要充分征求医院有关部门的意见。

检查室

*附加装饰性照明, 缓和冰冷压抑的气氛

检查室内的机械设备时常容易引起患者的紧张情绪, 给患者造成一种压抑感。因此, 在照明设计时应尽量创造一种舒畅、轻松的气氛。除基础照明外, 还可以附加一些如壁灯等装饰性照明, 以缓和冰冷压抑的气氛。检查室的灯具一般在设备的四周均匀布置, 并注意避免给患者造成的眩光, 灯具在安装时不应布置在机器的正上方, 建议采用暗藏灯带二次反射柔光设计, 避免患者平躺时感到眩光而产生不良情绪。

*根据需要进行有级或无级调光控制

X光检查室照明为满足设备维修、调试时所需要的照度环境, 建议照度值为2001x左右。透视检查时室内不需要太高的照度, 可根据需要进行有级或无级调光控制, 使患者的视觉有一个明暗适应的过程。一般而言, 医疗设备的照度要求都在100lx～150lx, 但为了维护修理及有可能辅助介入手术或治疗, 有时照度仍需300lx以上。因此, 检查室除了基础照明之外, 建议再设置一套调光装置, 以满足不同检查设备的照度需求。

*设置“工作时”信号灯, 防止无关人员进入

X线诊断室、加速器治疗室、核医学科扫描室和y照相机室等房间, 应该设置防止误进入的LED红色信号灯标志, 其电源信号应与机组连通, 开机工作时红色信号灯标志亮起, 防止无关人员进入引起不必要的伤害。

病房区

病房楼是患者进行诊治康复的场所, 主要由各类病房、病房走廊及护理站三部分组成。

*病房照明应满足治疗、护理及患者康复的要求

由于患者需要长期卧床休息, 如果在顶板上安装普通灯具会形成明显眩光, 造成患者的不适。根据《建筑照明设计标准》GB50034-2004的规定, 病房内的照度标准为100lx, 光源色温小于3300K, 在采用直接照明时, 灯具的遮光角应保持在45°以下, 以确保卧床的患者不受眩光的视觉干扰。

此外, 设有滑动式围帘的病房, 除了设置床头灯外, 通道及病床的上方应分别设置顶灯。如果采用荧光灯照明, 灯具应采用吊链安装。吸顶安装时, 灯具底板可垫4mm～6mm厚的橡皮垫圈, 以减少镇流器的振动噪声, 或采用电子镇流器, 克服噪声对患者的影响。

病房的局部照明主要为患者阅读和医护人员护理时提供必要的照度, 一般是在综合医疗带上安装模块式荧光灯, 也可选用可调式旋臂壁灯, 选用可调光光源, 既满足本床患者的要求, 又减少对其他床位的影响。

*病房走廊照明应与相邻房间相协调

病房区走廊照明不同于门诊区走廊, 住院患者需要清静环境, 灯光应均匀柔和, 走廊照明应与其相邻房间的照明相协调, 使人们通过走廊进入房间时不会感到照度差异, 照度一般在75lx左右, 宜采用嵌入式暖色光灯具或小型的紧凑型荧光灯。灯具的安装应尽量避开病房门口。

另外, 夜间使用走廊地脚夜灯, 光源应采用白光LED或使用不影响病房的顶灯。走廊内的灯具宜布置在走廊的侧面, 以避免躺在推车上的患者通过走廊时对眩光产生烦躁感。

*护士站需设计较高的照度

护士站是诊断、治疗、护理准备和处理日常医疗事情的场所, 也是护理人员与患者联系的枢纽, 它的照明应给人一种明亮清洁的光环境。有吊顶的护士站应采用嵌入式的荧光灯。

照明电路的常见故障与处理方法 篇5

电网提供照明电源的电压,我国统一的标准为220V(工业标准频率为50Hz)。照明电源线路取自三相四线制低压线路上的一根相线和中性线,构成照明电路的线路,称照明线路。

根据人们日常活动的实际要求,照明分为生活照明、工作照明和应急照明三种。按光源的安装形式,又可分为一般照明、局部照明和混合照明三种。

(1)生活照明

生活照明属于普通照明,应用最普遍。凡人们日常生活所需要的光照,都属于这种照明。普通照明都要求均匀地照亮周围环境,但对照度要求不高,可用光源光通量一般<1 000 lm。

(2)工作照明

凡人们从事学术研究、科学实验或生产劳动,以及工作和学习时所需的光照均属于这种照明。工作照明要求具有足够的照度,要用较大光通量的光源。但照度过高或光源过近都会对人体造成伤害,尤其是局部照明,更不应采用高光通量的光源。

(3)应急照明

在一切失去工作照明和生活照明后可能影响人们安全的场所,均必须安装应急照明[1]。

随着我国文艺、广告、影视等事业的高速发展,照明电路的负荷日趋增加,伴随而来的照明电路的故障也时有发生,给人们的生活和商业的发展带来了不小的阻碍。如何快速准确地发现常见的照明电路故障包括短路、漏电等现象,并及时有效地排除故障,意义重大[2,3]。

1照明回路中常见的故障处理

照明线路可能发生的故障很多,归纳起来主要有短路、断路和漏电三种。

1.1照明电路短路

1.1.1故障现象

短路的故障表现为熔丝熔断,短路处有烧糊碳化现象,严重时可引发火灾。产生短路故障的原因有以下几个方面:施工问题,在架接线路时,没有按照规范要求施工,线路中的导线没有压紧涂锡,产生毛刺,增加电阻;电气设备的工作环境有大量导电粉尘,在这种环境中,如果不注意采取防尘措施,当导电粉尘在线路上积累较多时,就会引发短路;自然因素,线路在经过长时间风吹日晒后,绝缘外皮老化脱落,使内部导线接触形成短路,或在风雨天气中,有雨水进入开关,发生联电形成短路;人为因素,在使用临时线路时,没有注意采取保护措施,在作业过程中发生误碰导致线路短路[2,3]。

短路时,电流很大,熔丝迅速熔断,电路被切断。如果熔丝太粗不能熔断,则会烧毁导线,甚至会引起火灾[4]。

1.1.2故障原因

接线错误,火线与零线相碰接。绝缘导线的绝缘层烧坏,在破损处碰线或接地。用电器具接线不好,接线相碰,或不用插头,直接将导线插入插座内,造成混线短路。用电器具内部损坏,导线碰到金属外壳上。电灯头内部损坏,金属片相碰短路,房屋失修或漏水,造成线头脱后相碰或接地,灯座进水等。

1.1.3处理方法

如果熔丝连接熔断,切不可用金属丝或粗熔丝代替,必须找到短路点,排除短路故障之后才可送电。如果同一线路中,只要某一灯一开便发生短路故障,则应检查故障段电路,检查重点为灯头、电源插头及用电器具的接线端头,禁止直接用导线插入插座,导线接头处应包扎好,金属不得裸露出来。换掉损坏了的灯座、开关和接线,灯座及开关必须保持干燥,不得进入雨水[4,5]。

1.2照明电路断路

1.2.1故障现象及原因

线路发生断路故障,电路无电压,电灯不亮,用电器具不能工作。

火线、零线均可能出现断线。断路故障发生后,电路无电压,照明灯不亮,一切用电器不能工作。产生断路故障的原因一般有以下几点:因负荷过大而使熔丝熔断;开关触头松动,接触不良;导线断线及接头松弛,接头外腐蚀严重(尤其是铜、铝导线直接连接);安装时接线端子处压接不实,接触电阻过大,使接触处长期过热,造成导线及接线端子氧化变质;因施工质量低劣或导线质量欠佳在转角处折断线芯。

若某一电路中电灯都不能正常工作,说明干线回路有断路故障。当用试电笔测试灯头或开关桩头时,若氖泡发光,说明是零线断路;若氖管不发光,则是火线断路。这时应首先检查电源总开关和总熔断器,看是否有接触不良、导线松脱、保险丝熔断等,如果都完好,则从前逐步向后检查,找出断线点。若是仅有几盏灯不亮,说明只是局部导线发生断路,这时只需查找这几盏灯的共用导线即可。个别灯不亮,应重点检查不亮的灯泡、灯头、灯座开关等,若没问题,再检查与该灯连接的电路[6]。

断电故障一般为熔丝熔断;线头松动脱落;导线断裂;开关损坏;不能将电路接通;铝线端头腐蚀严重等。

1.2.2处理方法

如果同一线路中的其他灯泡都明亮,只有一只灯泡不亮,则为此一段电路故障,应注意着重检查灯丝、灯头及开关,多为灯丝烧断。对于日光灯应检查镇流器和启辉器。如果同一线路中的所有灯泡均不亮,就检查熔丝是否熔断及有无电源电压。熔丝熔断,要注意线路中有无短路故障,如果熔丝没有熔断而火线上无电压,则应检查前一级熔丝是否熔断[4,5]。

1.3照明线路漏电

线路老化,绝缘层破损,电流从线路中泄漏,这些电流没有再流回线路而是通过建筑或其他设备形成局部回路。漏电故障不严重时,没有明显现象,不易察觉,当漏电较为严重时,会使漏电处温度升高,线路发热,甚至在湿度较大的空间中,击穿空气,形成电火花或电弧,引发火灾。造成漏电的主要原因有:照明设备及线路年久老化,平时缺少检修维护;室内装修违规,将线路不经隔离保护直接埋在粉刷层内;用电设备绝缘结构损坏,引发线路和照明设备的绝缘结构损坏,造成漏电[2,3]。

1.3.1故障现象

在不增加负载的情况下,用电度数比平时增加,建筑物带电,导线发热。这时,必须把电路里的灯泡和其他用电器卸下,合上总开关,观察电度表的铝盘是不是在转动。如果铝盘仍在转动(要观察一圈),可拉下总开关,观察铝盘是否继续转动。如果铝盘仍在转动,表明电度表有问题,应检修。如果铝盘不转动,则表明电路有漏电,铝盘转得越快,漏电越严重。

1.3.2故障原因

电路漏电的原因很多,检查时应先从灯座、接线盒、开关、插座等处入手。如果这几处都不漏电,再检查导线,并应着重检查以下几处:导线连接处、电线穿墙处、电线转弯处、电线脱落处、双根电线绞合处。检查结果,如果只发现一、两处漏电,只要把漏电的导线、用电器或电气装置修好或更换上新的就可以。如果发现多处漏电,并且电线绝缘全部变硬发脆,木台、木槽板多半绝缘不好,那就要全部更换。

1.3.3处理方法

漏电不但浪费电力,还会危害人身安全,所以对线路应定期检查,排除漏电故障。可测量绝缘电阻,检查绝缘情况。应先从灯座、开关、插座等处查起,然后进一步检查导线。对于穿墙、转弯、交叉、绞合及容易腐蚀和潮湿地方,要特别注意检查。更换漏电的设备和导线,除掉线路上的灰尘污物[7,8]。

1.4照明电路的燃烧

1.4.1事故原因

电路的燃烧是比较严重的用电事故,必须严格防止。引起电路燃烧的原因主要如下。电线和电气装置因受潮而绝缘不好,引起严重的漏电事故;电线和电气装置发生短路,而熔丝太粗,不能起到保护作用。一条电路里用电太多,而熔丝又失去了保险作用。电路燃烧前,通常要发出橡胶或胶木的焦臭味,这时就应停电检修,不可继续使用。

1.4.2事故对策

一旦电路发生燃烧,首先应采取断电措施,决不可见了火就用水浇或以灭火器灭火。断电的方法可根据电路燃烧的情况而定。如果是个别电器燃烧,可关掉开关或拔下插头,停止使用这个用电器,然后进行检查。如果是整个电路发生燃烧,应立即拉开总开关,断开电源(如果总开关离得很远,可在离开燃烧处较远的地方用有绝缘柄的钢丝钳或木柄干燥的斧头把两根电线一先一后地切断。操作时,须用干燥的木板或木凳垫在脚下,使人体与大地绝缘)。当电源切断后,火势仍然不熄灭,才可用火或灭火器灭火,但未切断电源的电路仍应避免受潮[7,8]。

2灯具故障

电气照明用电光源有白炽灯、荧光灯、碘钨灯、高压水银灯、钠灯、金属卤化物灯及近年来发展迅速的LED光源。电气照明设备的故障常常表现为光源不亮、光源亮度降低、光源烧毁等。查找这些电气故障,首先应区分是个别光源故障还是大部分光源故障。如果为前者,则应从光源本身的故障入手。如果为后者,首先应从照明电气线路及电源入手。

2.1白炽灯故障

2.1.1灯泡不亮

从灯具本身考虑,灯丝烧断;使用时间过长,钨丝蒸发后沉积到灯泡内壳表面,泡壳变黑;电源至灯头及开关一段线路有断线的地方,可用试电笔逐一检查;开关、灯头接线不牢,或螺钉松动,处于似接非接的状态;灯泡与灯头接触不紧密;卡口灯多半是弹簧太松;螺口灯多半是弹片太向内,可以在断电后,用螺钉旋具向外拨动调整。

2.1.2灯泡亮度下降

灯泡的亮暗程度是灯泡消耗功率的直接反映。其中,灯泡消耗的功率是一额定的数值。所以,电压是灯泡灯丝两端的电阻电压。电压降低,导致功率下降,因此亮暗程度主要取决于外加电压,从电源电压高低检查,可用找到灯泡变暗的原因。主要由以下几个方面:

(1)电源电压低:发电机或变压器输出线电压低于额定值。因此,经过线路损失,加至灯泡两端的电压低于正常值,如属于这种情况,可适当提高电源电压,对变压器可适当改换分接头位置。

(2)线路电压损失过多:流过灯泡的电流在线路的电阻上要产生一定的电压损失。显然,线路越长,导线截面积越小,负荷越大,其电压损失越大。据此,可根据具体情况采取适当的措施。

(3)线路接地:线路某相接地后,接地相电压明显降低,该相亦全部变暗。灯泡灯丝烧断,除了由于灯泡使用寿命已到外,不正常的情况是由于灯泡消耗的功率超过了额定值,即灯泡两端的电压超过了额定值。主要原因是灯泡额定电压与电源电压不符,灯泡接到电源上,灯泡立即烧毁。三相四线制的总零线断了,负载较轻相的灯泡将首先烧毁。一相接地,其余相的电压升高,也可能使灯泡烧毁。

2.2高压水银灯故障

高压水银灯的常见故障是灯泡烧毁、启动困难、发光效率降低。

(1)灯泡不正常烧毁:一是镇流器有故障,例如短路或匝间短路,起不到或降低了限流作用;二是散热不良,高压水银灯没有良好的通风散热条件,工作时表面温度太高,寿命会降低。

(2)启动困难:当灯熄灭后,或者泡壳内蒸汽压力超过某一数值时,弧光自动熄灭,须待冷却管内蒸汽压力降低后,方能再启动。如果灯泡陈旧、电源电压低、内部有故障(如辅助电极已断开等),都将使灯泡启动困难。

(3)发光效率降低:发光效率降低的一个主要原因是灯泡没有垂直安装,影响了内部荧光物质的正常激发。经验表明,横向安装的高压水银灯,其发光效率可降低,稍有倾斜,发光效率也会降低。

2.3荧光灯

荧光灯是一种常用的低压气体放电光源。

查找荧光灯故障时,应特别注意荧光灯的以下特性。

第一,电源电压对荧光灯工作特性的影响。电压升高,灯管电流增加,寿命大大缩短;电压降低,灯管不容易启动,反复多次启动,也将使灯管寿命降低。

第二,环境温度对荧光灯工作特性的影响。环境温度升高,灯管内水银蒸汽压力升高,有利于灯管内气体放电,便于启动,发光效率也提高;但过高的温度对灯管的使用寿命也有不利的影响。

荧光灯的故障主要表现为:灯管不能启辉、灯光闪烁不止、灯管不能熄灭、完全不发光,两端发光而中间不亮,光亮度减低或色彩差,“跳亮”但不点燃,灯光闪烁或光在管内滚动,断电后灯管内有余光,两端发黑或生黑斑,使用寿命短或两端发红很快变黑,荧光灯发光后立即熄灭或新灯管灯丝烧断,有镇流器的荧光灯镇流器发热、甚至冒烟,或有杂音或电磁声,H型荧光灯不能启动或者只是尾部发红等。

而灯管不能启辉、灯光闪烁不定、灯管不能熄灭则是主要原因。

荧光灯灯管完全不亮,原因可能如下:电源断电、接触不良、启辉器损坏、镇流器损坏、灯丝烧坏等。

灯光闪烁不定,原因可能如下:电压太低、配用镇流器不合适、启辉器有故障、环境温度太低、环境温度过高、初次使用出现闪烁、灯管陈旧等。

灯管不能熄灭,原因可能如下:开关接在零线上、开关漏电、新灯管的余辉现象等[7,8]。

3照明电路的日常检修

照明电路的日常检修工作意义重大,是照明电路能够正常运行的有效保障,在检修故障电路时,检修人员可依照一定的检修方法:闻,主要是确认待检线路是否有烧焦的糊味或其他塑料过热的味道;看,仔细查看线路,是否存在烧焦、短路或破损现象;听,检查是否有漏电产生的异常声音;测,用电笔、万用表等检修设备对线路分段检测,快速确定发生故障的线路。

3.1短路检修

在进行短路检修工作时,可采取从主到支的方法逐步检修,首先用试检灯测试主干线路,将试检灯串联接入短路器的两段,若灯亮则说明线路中存在短路,然后依次测试各个支干线路,将试检灯串联接入支干线路的开关两端,那条支干的试检灯亮了就表明这条支干线路存在短路故障。

3.2过载检修

检修过载故障可从两方面入手:一方面从电气设备入手,检查线路上的电气设备的输出功率是否超过线路的承载能力,若是因设备输出功率过大引起的,可将设备移至别处或断开;另一方面从线路入手,检查线路的绝缘层是否有破损现象,若破损严重时,可考虑更换新导线。

3.3漏电检修

漏电检修比较复杂,因为当发生较轻漏电故障时,是没有明显现象的,不能给检修人员提供参考,所以在进行漏电检修时首先要确认线路是否存在漏电现象,在照明线路总开关上接万用表,保持电灯开关连通状态,取下灯泡,若指针有摇晃现象则表明照明线路存在漏电故障。在明确了存在漏电故障时,就需要进一步确定漏电范围,第一步应判断是零线与火线间漏电还是相线与大地间的漏电,接入万用表,切断零线,若指针归零,则是零线与火线间漏电;若只是指针示数变小,则是两种漏电都存在;若指针示数变,则是后者漏电。第二步确定漏电位置,断开总开关,若指针归零,则是支干线路漏电;若指针只是减小,则主干线路和支干线路均漏电;若指针示数不变,则是主干线路漏电[7,8]。

综上所述,分析了照明电路常见故障及处理方法。随着科学技术的迅速发展,人们对于照明的要求越来越高,照明设备的使用范围也将越来越大。因此,应该定期对照明线路及设备进行维修、维护和排除故障。否则,一旦发生事故,将给人民日常生活、工作和工农业生产带来严重的影响甚至重大的损失,应防患于未然。

参考文献

[1]郭涛,陈冬雪.怎样查找和处理电气故障[M]北京:化学工业出版社,2011.

[2]郑海海.浅论办公场所照明电路常见问题及简易排除方法[J].科技致富向导,2014(14):210-210.

[3]杨花雨,申俊星.简易照明线路故障检测系统设计[J].商丘职业技术学院学报,2014(5):54-56.

[4]芮静康.供配电系统的施工、运行和维护[M].北京:中国电力出版社,2008.

[5]芮静康,等.常见电气故障的诊断与维修[M].北京:机械工业出版社,2010.

[6]中华工控网

[7]何利民,尹全英.怎样查找电气故障[M].北京:机械工业出版社,1999.

室内照明电路 篇6

一、主电路的设计基本内容

主电路采用典型的BUCK电路主拓扑如图1所示。3个串联的大功率白光LED作为BUCK型电路的输出负载, 为了控制流过LED的平均电流, 增加了电流检测电阻RS。

主电路的设计基本内容要求是:供电系统采用铅酸蓄电池供电或者由开关电源系统供电;采用遥控的方式, 安全可靠的控制LED的亮度调节;为了提高其控制的灵活性, 采用软件的方式实现;可以同时驱动3颗大功率白光LED, 最大均值电流是350mA, 正向电压3.4V。

二、电源部分

采用铅酸蓄电池供电, 铅酸蓄电池单体开路电压为2V, 当作为一种备用能源使用时, 通常由6~8组串联使用。正常工作时输出电压为12V~16V。三颗大功率白光LED正常工作时所需要的电压为10.2V (3.4V*3) , 而开关管的饱和导通压降仅为0.3~0.4V, 电流检测电阻上的压降为0.035V (0.10*0.35A) , 稳态时, 一个周期内的电感压降为零。输入电压高于我们负载所需要的输出电压, 因此采用BUCK电路。当采用开关电源供电时, 我们同样可以提供稳定的15V电压输入。

三、采用均值电流的控制方式

峰值电流控制BUCK电路驱动模式如图2所示。它采用固定频率的PWM输出, 定时开通, 当检测电阻检测到了最大的峰值电流时, 就立即关闭输出。从而保证了白光LED的安全。但是这种电路存在很多的缺陷。在后面的设计中, 我们将会给出相应的解决方案。

1. 储能电感的设计。

如图1主电路中, 当MOSFET导通时, 电感电流增加, 开始储能。LED开始发光, 续流二极管由于承受反向电压关闭, 如图3 (a) 所示。当MOSFET关断时电感电流减少, 开始释放能量, 通过肖特基二极管续流, 如图3 (b) 所示。当电路进入稳态工作时, 电感电流波形, 如图4所示。

当MOSFET导通时, 我们根据图3 (a) 列方程如下,

当MOSFET断开时, 我们根据图3 (b) 列方程如下:

在此, 我们假定输入电压为15V, 开关管MOSFET的饱和导通压降为0.4V, 由三个LED组成的负载所需要的输出电压不变化为10.2V (3.4*3) , 肖特基二极管的导通压降为0.3V, 我们要控制的电流, 其均值为350mA, 而实际值在340~360mA之间波动。在0-DT时, 电流为i1, DT-T时电流为i2。D=ton/To为占空比。则有,

和,

联立以上的两个微分方程解得:D=0.707。如果我们控制开关管的频率为10kHz, 则T=0.1ms解得:L=15.43mH。

2. MOSFET管、肖特基二极管、采样电阻的选取。

MOSFET管所承受的最高电压为16V, 将来考虑到其扩展性, 我们不妨设其最高电压, 控制在安全电压范围内, 即36V。而其电流为0.35A, 考虑其尖峰电流的冲击, 由于我们有平波电感的存在, 我们假设其最高电流为0.5A。开关频率我们设定为10K。为了使其驱动方便, 我们不妨用N沟道的MOSFET, 以便在栅极加高电平时, MOSFET管导通, 而低电平是截止。满足条件的MOSFET开关管有很多, 选取IRF830 (4.5A/500V) 。

续流二极管在当MOSFET管导通时, 承受来自电源和电感的反向电压最高可达30V, 经过二极管的均值电流是0.35A, 根据电路设计要求电流波动最大值为0.36A。为了降低整个电路的功耗, 达到节能的目的。我们选用低导通压降的1N5819肖特基二极管。

采样电阻在此处主要用来检测流过LED的电流大小, 不是用来稳定流过LED电流的镇流电阻, 所以为了降低功耗, 我们采用100mΩ的功率电阻对流过LED的电流进行采样。

四、控制电路的设计

由于本次课题设计要求采用远程遥控的控制方式, 实现对LED亮度调节, 以及定时功能。所以, 采用微处理器, 通过软件来实现所需要的各种功能。采用软件的控制方式, 有以下几个好处:增加了控制的灵活性, 可以满足很多新的控制要求;当我们要控制的负载电路发生改变时, 我们不需要修改硬件电路, 只需要修改软件部分, 即可方便地实现新的条件下的应用;我们还可以把这块电路做成一个模块, 来控制其他的电路。

反馈系统的控制技术通常分为两类:模拟控制和数字控制。在数字控制中, 有一种应用十分广泛的控制方式——数字式PID控制。

本次设计中, 为了防止当蓄电池电压下降时, 引起白光LED亮度的变化, 我们采用对流过LED的电流的采样, 然后通过负反馈来实现对开关管的控制。数字式PID控制因为能够很好地满足系统对稳定性、快速性的要求, 对处理器的要求不高, 并且简单易于实现, 因而是应用最为广泛也是技术较为成熟的控制方式。早期的负反馈系统控制多为模拟PID控制, 单纯采用输出电压的瞬时值反馈, 利用模拟PID控制器进行调节, 其性能特别是动态性能及负载为非线性的时候, 其效果难以令人满意, 并且过于复杂的模拟控制电路使得控制系统的可靠性下降, 调试复杂, 不易于整定。如今随着微处理器的出现, 各种补偿措施已经方便的应用于负反馈系统的数字PID控制之中, 电压、电流控制的引入, 使得负反馈系统的数字PID控制的效果得以改善。针对传统数字PID控制存在的一些问题, 智能控制的思路也引入PID控制之中, 并在负反馈系统的控制中得以应用。同时, 其他控制策略也不断地引入其中, 使古老的PID再次焕发出勃勃生机。PID控制算法的模拟表达式为:

其中, u (t) 为PID调节器的输出信号;e (t) 为偏差信号, 是给定量与输出量之差;Kp为比例系数;TI为积分时间常数;TD几为微分时间常数。其简化的控制框图如图5所示。

将式 (5) 离散化并进一步简化可得到离散的PID表达式:

式中, k为采样序列, k=0, 1, 2, …, u (k) 为第k次采样时刻的计算机输出值, e (k) 为第k次采样时刻输入的偏差值, e (k-1) 为第k-1次采样时刻输入的偏差值, Kp称为比例系数, KI称为积分系数, KD称为微分系数, 这就是离散化的PID控制算法的编程表达式。比例微分调节器可提高稳定裕度并获得足够的快速性, 但稳态精度可能受到影响;比例积分调节器可以保证稳态精度。但却是以对快速性的限制来换取稳定性的:PID调节器兼有两者的优点, 但实现起来又略显复杂;对于负反馈系统来说, 通常采用PI调节器即可满足系统设计要求。

2. 本次课题设计的软件部分流程图 (略) 。

五、结束语

高亮白光LED照明驱动电路设计 篇7

哥本哈根会议之后, 高效、节能、环保已成为各国关注的热点, 也是各行各业追求的目标, 具有无污染、长寿命、耐震动、抗冲击等特点的第四代绿色光源, 在照明行业引发了一场革命, 将产生深远影响。由于LED特定的U-I和φ-I特性, 决定了恒流驱动的效果明显好于恒压驱动, 并且能够有效保证照明系统的可靠性。Supertex公司开发的固定频率PWM控制器HV9931产品, 其引脚图如图1所示, 提供了简单无变压器恒流变换器解决方案, 并能够同时校正功率因素 (PFC) 。因而非常适用于LED照明电路。

2. LED的连接方式

LED灯珠选单颗1W高亮白光LED, 发光效率高达80lm/w是普通白炽灯的四倍, 只要采用适当散热措施就可以有效的控制PN结的温度和光衰, 能够保证长期稳定工作的可靠性。另外采用图2所示的交叉阵列结构进行连接。就可以有效控制LED品质不良带来的灯珠差别以及个别灯珠的短路和断路问题, 使整个灯在个别灯株发生问题时仍能正常工作。

3. HV9931引脚功能

1脚 (VIN) :该脚是输入高电压调节器, DC8V到450V;2脚 (CS1) 和7脚 (CS2) :用于对输入和输出电流的检测, 它们与内部比较器的反相端相连;3脚 (GND) :接地;4脚 (GATE) :该脚与外部N沟道MOSFET的栅极相连;5脚 (PWM) :该脚接地时, HV9931开关失效。该脚用于LED调光的时候;6脚 (VDD) :IC内部电路电源的供给端口, 一般与低ESR电容相连, 其典型值是7.5V;8脚 (RT) :与地间以电阻相连, 用于设置PWM关断时间。

AC输入电压经全波整流后加至HV9931芯片1脚, 经内部高压稳定器电路, 产生7.5V的VDD电压, 作为电流感测比较器的参考电压。只要6脚的电压低于6.5V, 内部稳压器欠压保护电路就会工作, HV9931就会关断。6脚所加的电压高于7.5V就可使HV9931工作, 此时, 内部线性稳压器将截止。

4. 驱动电路设计

本设计以HV9931为核心器件, 输入电压120V到240V, 具体电路如图3所示。输出电压uo=12.8V, Io=600mA, 输入Buck-boost级工作DCM模式, 转换效率为η1=0.85, 输出Buck工作CCM模式, 效率为η2=0.9, 总的效率为η=0.85×0.9=0.76。市电由输入端进入, 经整流滤波后加到Buck—boost—Buck变换器, 可以根据产品的需要添加EMI电路、压敏电阻输入保护环节。HV9931通过检测输入、输出电流, 以设定的频率控制MOSFET来实现Buck—boost—Buck变换器功能, 及有效进行调光。

4. 主要元器件选取

4.1 RT的选择

根据Suptex公司的HV9931实用手册, 设定固定关断时间Toff=8μs, 则由RT=25Toff-22, 计算出RT=178KΩ。

4.2 输出电感L2的选择

L2上的电流文波峰值ΔIL2, 随L2增大而减小, 对输出电流控制部分的干扰更敏感。一般ΔIL2取0.2到0.3Io, 取ΔIl2=0.2Io=0.2×0.6=0.12A。则, 取940μH。根据实际需要, 为减少输出电流纹波, 可以在输出端加个滤波电容Co, 取4.7μF/40V。L2中的峰值电流为:IL2 (Pk) =IL2+0.5×ΔIL2=0.6+0.5×0.12=0.66A。输出电感L2选用940μH, 饱和电流大于720mA的电感。

4.3 输入电感L1的选择

输入电感, 取570μH。为计算L1的电流峰值, 引入δ和占空比D, 计算公式如下。

在UAC=120V电压下, δmin=47.4, Dmax=0.25;在UAC=220V电压下, δ=159.2, D=0.146;在UAC=240V电压下, δmax=189.5, Dmin=0.135

在UAC=120V电压下, δmin=47.4, Dmax=0.25;在UAC=220V电压下, δ=159.2, D=0.146;在UAC=240V电压下, δmax=189.5, Dmin=0.135

输入电感L1的电流峰值为:

, 故输入电感选用570μH, 饱和电流大于1A的电感。

4.4 Rs1、Rs2、Rcs1、Rcs2的选择

Rs1、Rs2用于检测输入、输出的电流, 并通过Rcs1、Rref1和Rcs2、Rref2分别接地, 以分的电压共给内部反相端 (CS1和CS2) , 从而控制GATE的输出电平。当CS1、CS2为负电平时, GATE输出脉冲将停止, 直到下一个时钟脉冲GATE才恢复输出。设计中设置Rs2的功耗为0.2W, 则, Rs2可选用0.6Ω/0.25W的贴片电阻。取Rref2为50kΩ, 则取用2.7kΩ/0.25W。

若设定Rs1在UAC (min) 下的功耗为0.1W, 则由计算出Rs1=3.8Ω, 故选用3.5Ω/0.25W的贴片电阻。

将输入电流的峰值IL1 (pk) 限制在120%, 取用50KΩ的Rref1, 则根据, 计算出Rcs1=22.1KΩ, 故选用22KΩ/0.25W的贴片电阻。

4.5 开关管M1的选择

通过计算开关管的峰值电流为1.5A, 峰值电压为500V, 故选用IXTA2N80P, 800V、2A的贴片封装的N沟道MOSFET。

4.6 C1的选择

C1用于抑制电流的谐波, 容量由计算, 其中η2=0.9、δ=159.2、f为交流电的频率50Hz、K3为交流电三次谐波失真系数

为0.15、Uo=12.8, 则C2=10.4μF。C1上的峰值电压由计算得, Uc2max=105V, 故选用10.4μF/200V的电容。

4.7 其他元件的选择

电源输入端的整流桥采用IN4007二极管 (VR:≥1200V、IF:1.0A) , Cdd用4.7μF/10V的低ESR电容, CIN则选用0.1μF/400V的电解电容, 也可以需用电感作为滤波元件。D1选1A/600V的快速回复二极管, D2、D3则采用2A/100V的二极管。

5. 结语

HV9931是一种非隔离恒流IC控制器, 利用单级PFC Buck-boost-Buc电路, 不仅使得驱动系统的体积而减小了, 而且能满足电流谐波的限制要求, 同时功率因素接近1。彰显出独特的优势, 另需要指出的是, 在实际使用中还要注意灯珠的链接方式、整个电路和灯珠PN结的散热问题, 以便有效地控制住系统的光衰现象。

摘要：本文基于Supertex公司开开发的HV9931产品, 提出了一种非隔离固定频率开关单级PFCBuck-boost和Buck拓扑结构白光高亮LED的驱动电路系统, 并给出了主电路及电源输入、控制电路等外围电路的元器件的选择方案。

关键词：LED灯,驱动器,HV9931

参考文献

[1]Supertex, Inc.Hv9931 Data sheet[DB/Ol].http://www.supertex.com/pdf/datasheets/HV9931.pdf.2006.

室内设计中间接照明的意义 篇8

直接照明:是指光源有90%～100%的光量,直接投射到被照物体上,只有0%～10%的光量投射到墙或顶面,再反射到物体上的照明方式。直射光照明度高,为了避免光线直射入眼产生眩光,通常用灯罩配合把光集中到被照物体或工作面上。

漫射照明:是指光线有40%～60%的光量照射到被照物体上,另外40%～60%的光线被反射后照射到物体上。这种光线亮度较差,但光线柔软。漫射光是利用磨砂玻璃罩、乳白灯罩使光线形成多方向的漫射,或是由直射光、反射光混合的光线。

间接照明:是指有0%～10%的直接光线,90%～100%的间接光线,间接照明广泛运用于室内各空间类型,善于渲染不同类型的环境气氛。从这组数据来看,间接照明之所以广泛应用,是因为他的照明方式柔和,不会给眼睛造成强烈的刺激和不舒适感。

一、间接照明在视觉上的感受——从自然光中学习间接照明

“理想的间接照明就像是从门缝中射进来的一缕自然光。”无论人类多么具有创造精神,也无法达到超自然界中光所产生的艺术效果那样一种舒适的境界。从在母亲体内无意识地感觉到光的柔和,到临终前的瞬间也许能看到的纯洁光芒,人类的眼中充满了自然光所带给人的感动,因此,在进行室内光环境设计的时候,要以“向自然光学习”为宗旨。

我们需要夏日里海边的直射光和寒冬中暖融融的阳光,但并不是说希望每日生活在直射光下,因为太阳的直射光是强有力的,但也是造成疲劳的原因。我们之所以迷恋黄昏,是因为那时的光线没有太阳光直射那么强烈,但亮度却足以照亮任何角度,它的原理就是,在那特定的时间里天空中不断产生出多种多样扩散光,不强烈但却足以看清一切。人们把这种间接照明形式叫做“天光”。

建筑大师们也在建筑空间中进行隐喻“天光”的设计。如采光天窗或采光墙面或墙面反光照明,还有扩散白光的和式窗。这些现代的照明手法全都是作为创造“均质的发光面”所做的努力,同时间接照明在反射和透射两方面的手法能发挥出直接照明不同的照明效果。由筒灯发出的功能性直射光能满足作业面所要求的必要照度,撇开这种功能性的作用,对采光天窗或采光墙面所寄予的则是更精神性的。比起功能上的必然性更是为了显示空间的丰富感。

欧美的现代建筑巨匠们很早就有意识地采用天光照明,并将其作为建筑设计中最重要的要素。老沙李宁的MIT教堂和勒·柯布西耶的朗香教堂,都是将自然光作为重要的照明要素进行设计的。还有密斯·凡·德·罗的西格拉姆大厦,即使在今天,其明快新鲜的发光顶棚的办公室空间仍熠熠生辉。

二、间接照明在心理上的感受——心灵得以释放的空间

那些曾在童年时代经历的夕阳西下时的美丽景色,常常会不由自主的浮现于脑海。即便过了多年,时常还是会想起当时的情境。人们想要看到美丽的晚霞,天空中需要有能够接受夕阳西下时太阳光光谱中长波光的云。如果天空中晴朗的没有一丝云朵,就不会产生让人感动的火烧云。太阳消失与地平线后,才是晚霞真正的舞台,那橘红色的晚霞带给人们的感动要远远大于蔚蓝天空。也正是在那告别烈日的白天而迎接宁静夜晚出现晚霞的瞬间,蕴涵着人类对间接照明的憧憬。

曾经有一位日本的室内设计师曾经在15年的时间里三次拜访过一个美国德克萨斯州福特沃斯小镇上的一个美术馆,每次去的季节、气候及展示的内容皆不同,因此每次对光的感受都不一样。我们可以举一个最简单的例子,用一个很亮很亮的白炽灯泡照亮一个封闭空间,它的效果会是空间被照得很亮,每件物体都被暴露在灯光下,这时如果用一张带有透明度的纸把灯包起来,亮度固然会降低,但空间效果不会有紧张感、压迫感,很让人感觉松弛。

三、间接照明的是未来照明的发展趋势

随着人们生活水平的提高,人们在室内环境中越来越注重艺术品位的提升,这种艺术品位是室内空间设计,室内照明,软装饰设计的综合反映。照明已经不单单只是为了满足供给所需要量的光,而是朝着使心情愉快、丰富人们的生活、获得安逸、度过快乐时光的方向发展。照明已从量向质的方向进行着急速的价值转变。

现在不仅是高级酒店或餐厅采用间接照明照明手法,就连普通的住宅和办公空间也选择性的使用间接照明作为辅助照明方式。而且,目前间接照明已广泛的运用到广场、公园、街道等市政设施领域在内的整体城市环境中。

结语

在当今的室内设计中,人们已经越来越意识到光对渲染空间气氛所起到的重要作用。照明应该从单纯的配角升华为光环境艺术,成为室内设计中不可忽视的部分。对间接照明的艺术性进行充分的研究和实践,对拓展室内设计的发展有着重大的意义。

参考文献