一種自適應(yīng)教室環(huán)保燈光系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1、 一種自適應(yīng)教室環(huán)保燈光系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)七寶中學(xué) 王晶旖教室光照分布不合理，學(xué)生視力情況分析 能源的節(jié)省 課題由來 個人感受教室光照分布不均,導(dǎo)致學(xué)生無法在舒適的光環(huán)境下學(xué)習(xí)，對學(xué)生的視力健康產(chǎn)生不良影響1。 (復(fù)旦大學(xué)電光源研究所)1、GB（50034-2004 ）2，學(xué)生教室平均照度標(biāo)準(zhǔn)為300lx。 2、北美照明學(xué)會3教室照明標(biāo)準(zhǔn)是500lx。 文獻(xiàn)查閱 現(xiàn)代研究 紅外傳感的應(yīng)用 單片機(jī)系統(tǒng)控制的應(yīng)用 光控調(diào)光的應(yīng)用將紅外傳感以及光控調(diào)光相結(jié)合的研究未見相關(guān)報道。1、運(yùn)用新技術(shù)改善教室光照分布，使教室光照分布更合理、更舒適。（新型教室照明系統(tǒng)）2、光照自適應(yīng)調(diào)節(jié)，節(jié)能環(huán)保。 研究目標(biāo)1、

2、照明光源的比較選取2、控制單元的技術(shù)實(shí)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 一.光源的選取最佳選擇比較項白熾燈熒光燈具 平面光源（EEFL)LED光源光分布均勻性中中好差發(fā)光效率差好中好可調(diào)光好否好差無眩光無稍有好差長壽命差中好好成本低中略高高 1.實(shí)驗(yàn)測量(教室燈具與平板燈具的光分布對比）平板燈具教室燈具 注：橫向表示平行于燈具的方向，縱向表示垂直于燈具的方向。 兩圖的對比顯示目前教室照明燈具光分布不均勻，而平板燈具光分布相對均勻。 測試結(jié)果 現(xiàn)有教室燈具 平板燈具2.實(shí)驗(yàn)測量（EEFL調(diào)光測試）注：圖中顯示平面光源具有良好的線性調(diào)光特性紅外感應(yīng)模塊電源輸入整流電路功率因素校正電路 振蕩電路輸出電路調(diào)光模塊光感應(yīng)模

3、塊注：1.以紅外感應(yīng)作為優(yōu)先級控制 2.光控調(diào)光為輔助控制，進(jìn)行梯度調(diào)節(jié) 二.控制單元設(shè)計 Part1Part 2電源電路 整流電路功率因數(shù)校正電路 振蕩電路 電路設(shè)計 三.方案的整合與系統(tǒng)測試系統(tǒng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)光分布的改善燈具位置的合理放置節(jié)能的實(shí)現(xiàn)自動紅外感應(yīng)技術(shù)自適應(yīng)的光控調(diào)光自適應(yīng)的光控調(diào)光方案整合系統(tǒng)測試 燈具排放圖示 方向： 橫向 方向：縱向 測試內(nèi)容： 通過不同時間、不同的天氣教室背景光分布的情況，利用可調(diào)光的光源特性，對單個光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，最終對實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。 系統(tǒng)測試（EEFL光源）時間天氣方位 2排 1座2排2座2排3座2排4座2排5座2排6座5排1座5排2座5

4、排3座5排4座5排5座5排6座 上午 8:30陰天北18162023462061524253563128晴天88931051071572108394110114176201陰天南354456106189278364562121201301晴天189201213256313457135215236267322459 中午 12:30陰天北18182024602663629304996505晴天105119120134182356122137141187236531陰天南96122159257338415100126155288340423晴天332321367398488563302330387

5、402511589 晚上 19:300000000000001.教室補(bǔ)光實(shí)驗(yàn)（教室自然背景光）注：從雷達(dá)圖可以發(fā)現(xiàn)，EEFL系統(tǒng)的光照度比較均勻 。 EEFL系統(tǒng)100%亮度光分布測試（晚上）新舊照明系統(tǒng)對比（晴天中午）注：采用光控調(diào)光的功能，平面光源可自動調(diào)節(jié)不同光強(qiáng)下的光輸出強(qiáng)度，以使教室每個課桌上的光分布相對均勻。注：1、EEFL自適應(yīng)梯度調(diào)光作用明顯。 2、現(xiàn)有教室照明系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)該梯度調(diào)節(jié)。 梯度調(diào)光后的效果圖靠近窗戶的 燈具中間的 燈具 注：人在燈亮的效果演示 注： 紅外分區(qū)感應(yīng)效果演示2.節(jié)能效果計算 平面光源功率與照度的轉(zhuǎn)換公式： W=kE (k=0.1483)朝南教室節(jié)電效果

6、(晴天）時段時段總耗電（千瓦時）現(xiàn)有教室普通燈具耗電節(jié)電效果上午7:30-10：300.21 1.30 84.1%中午10:30-2:300.181.73 89.7%下午2:30-5:300.19 1.30 85.1%總效果0.584.3386.6%朝北教室節(jié)電效果（晴天）時段時段總耗電（千瓦時）現(xiàn)有教室普通燈具耗電節(jié)電效果上午7:30-10：300.631.3052.3中午10:30-2:300.591.7365.8%下午2:30-5:300.611.3053%總效果1.834.3357.7%我們學(xué)校一年可節(jié)電32928度電！討論與結(jié)論1. 該系統(tǒng)能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的教室照明要求，并能自適應(yīng)梯度調(diào)節(jié)，從而使教室的光照分布更加均勻、合理。2. 在自適應(yīng)梯度調(diào)光的同時，節(jié)約了大量電能，節(jié)能效果明顯?？筛M(jìn)一步智能化。對其它公共照明場所有一定的推廣意義。 課題展望 1 中小學(xué)校采光和照明衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 7793-1987 2 建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB 50034-2004 3 張文義.多功能照明設(shè)計與視覺健康J.中國教育技術(shù)裝備，2003,11:8-10 4 孟超.北京市部分學(xué)校教室采光照明現(xiàn)狀分析J. 照明工程學(xué)報,2006,17(1):35-41 5 黃依群,劉輝.淺析高校節(jié)能減排教育的意義和目標(biāo)J.成功教育,200