光感应器和可调光电子镇流器的日光响应调光特性.doc

桂林电子科技大学毕业设计英文翻译 第 19 页 共 19 页 光感应器和可调光电子镇流器的日光响应调光特性摘 要光响应调光系统正在被应用于大量的需要高质量、高数量的视觉效果环境中，系统能够显著的减少电气照明需要。足够的精确度和稳定性是光响应调光系统广泛应用于市场的最大障碍。为了克服这一障碍，本文研究包括了光传感器的空间响应，它们相对应的位置关系和他们与可调光电子镇流器的性能一致性。一系列光传感器的空间分布特点被测量后知道，光传感器信号和响应照明度之间的关系通过扫描测量被确定。调光电子镇流器的控制电压和其灯亮度输出之间的关系也被确定。当使用调光电子镇流器时，以上个部分之间可以达到最良好的搭配，从而可以通过适当电子镇流器控制电压来获得需要的光输出。关键词：日光；调光系统；光传感器；镇流器1介绍日光响应调光系统，或称为日光光感应器系统、基于光感应器的光控制系统、日光自动光控系统、光感应器控制电子调光系统的目的是如何保持目标的照明度水平，不管室内有多少可利用的的日光。为了满足这一要求，电气照明输出必须根据光感应器测量到的日光亮度的改变来持续的调节灯的输出。这个系统被用来改善高质量、高数量的视觉环境，并且在有充足的日光照明的时候能显著的减小电气照明的需要。尽管日光响应调光系统有显著的效用，这些系统仍然没有被广泛的安装，其中一个比较重要的、障碍就是其组件本身的不可靠性。光响应调光系统包含三大组件：光感应器、光控制器和可调光电子镇流器。目前有些研究已经描述了影响系统精确度性能的原因。两个最近的研究调查了商用感光器的性能尤其是空间和光谱响应特性的精确度。为了增加系统从中央控制到本地控制的适用性，一个调光控制器怎样被PC上的控制算法软件替代的预备设计已经完成。一般来说，一个调光控制器必须安装在日光感应调光系统应用空间内。相反，一个建筑里的管理系统PC能够从每一个空间收集光感应器信号并决定适当的调光级别，从而减少初始成本和增加系统的适应性。可调光电子镇流器持续的根据从基于PC的调光器发接受的控制信号调节荧光灯的输出。为了能随着日光照明多少的改变而响应以保持目标的光输出能力，首先应该用光感应器测量得到一个表示工作区域照明度值的信号。但这在实际环境中是很难的，因为光感应器对任何能感应到的表面发光物体发出的光都有反应。关于光感应器的空间响应和其最适宜安装地点的信息是普遍的，但是仅分散的关于空间响应的信息和地点被报告。对于被接收的光感应器信号，需要由调光系统的光亮度级别被决定。为了在照明控制器或者PC里面的控制软件中确定合适的灯亮度级别，应用了一个校准环境。在校准时，工作区域照明度和光感应器信号的关系被确定，这对于光亮度级别的确定非常关键的步骤。调光级别被转换为传输信号到可调光电子镇流器，这个信号是基于可调光电子镇流器的控制电压和响应光亮度输出设定的预先确定关系。因为当不同的镇流器被使用时同样的可编程电子镇流器控制电压会导致不同的灯输出亮度，那调光信息就是非常关键的。这个信息这些系统的不可靠性和不准确性起决定性作用。美国的国家照明产品信息计划(NLPIP)先前评论了可调光电子镇流器的特性。然而至今为止还没有控制电压光亮度输出关系的具体的信息。在这个研究里，光感应器的特征参数和可调光电子镇流器的参数被评估因为他们在开始提到的达到高精确度系统性能中起着重要的作用。传统制造光感应器的空间分布参数被测量，然后光感应信号和其响应的照明度被分析。在一个实际的空间中，两者的值都被测量然后最佳的空间参数和其相联系的光感应器的空间位置被确定。通过对市场上可见的商用可调光电子镇流器的测试，尤其对控制电压及其相应的光亮度输出的关系。为了获得他们的最佳功能这些测试的结果通过衰退过程分析，能被应用到控制软件中从而改善系统的精确度。电气照明的不同调光级别的功率损耗比同样可以为不同的可调光电子镇流器预知。基于这样的信息，我们能估计当光控调光系统安装后所节约的能量。2.光响应调光系统及其组件光控系统根据基于下列过程的可获得充足的日光来保持所需要的照明度。(1)光感应器检测光通量转换的信号被传送给控制器。(2)控制器确定调光级别由被发送到可调光电子镇流器的控制电压确定。需要包括的要求：1.标准时间确定的斜坡度：光感应器信号与工作区域照明度。2.预知功能：控制电压与光输出率。3.可调光电子镇流器进行实际调光。光感应器一般典型被安装在天花板上面，使他们能最大的响应朝向目标工作区域照明度值发生的空间。光感应器信号应该代表工作区域空间照明度，但是安装在天花板上的光感应器的位置和空间响应会影响到她们的精确度。因此最佳的位置和空间响应在光感应器系统设计中是非常关键的。光感应器信号和响应的光照度的关系对于系统性能的测量是一个标准。在实际的装置中他们之间的这种关系由白天或晚上的校准，光感应器的位置和光感应器的扫描场确定。在校正的时候，斜坡仅仅又两点决定，同时线性的关系被假定。然而，结果显示感应器信号和响应的光照度的非线性关系发生，影响校准本身的精确性。调光控制特点的电子镇流器增加其在建筑照明中的应用需要适应大范围的应用。因此，大量的带有调光控制功能的荧光灯镇流器被开发出来。可调光电子镇流器允许灯输出能被持续的控制在大约10-100%的灯亮度范围变化，主要使用一个低的电压直流控制电路（典型0-10V）。照明系统的调光范围随着调光镇流器不同而不同。NLPIP发现一些测试过的可调光电子镇流器能够调整灯输出到最大亮度输出的5%以下，大部分能够调光至20%以下。具体装置的调光范围取决于其应用。NLPIP使用术语“有效调光控制范围”来表示电子镇流器的控制信号的总范围。最近的荧光灯电子镇流器技术的发展改善了性能并提高了能量效率。对于大多数的调光镇流器，调光响应函数是线性的，那意味着灯亮度与输入信号成比例地变化。然而在一些控制电压范围内，非线性关系也存在，实际运用中的输入调光范围通常比特定的输入控制电压范围小。3.评估方法3.1光感应器为了评价光感应器的空间特性，光感应器对从不同角度输入的光通量的响应被确定（见图1）。光影仪被用在测量不同高度和方位角的光感应器相应的信号响应上，一个75瓦的灯被用做窄带照明。为了使光传感器响应的空间特性简单化，四个不同的预先选定的垂直目标角被测量。每个光感应器最大的响应分别为0,30,60和90度照射角从最低点。被测试的光感应器每个角度有四个光敏二极管，而且每个光敏二极管通过开关选定激活。为了更深一步地调查空间响应和空间中光感应器位置的影响，不同方向角的光感应器被安装在韩国汉城一个典型敞开办公室距离窗口不同位置的地方。响应输入光通量的光感应器信号（与光感应器照明度类似）同时相应工作区域光照度通过照明度仪表测得。图2显示了每个光感应器的位置和一系列在测量空间中的照明度仪表。第一个光感应器离窗口的位置确定基于建议的位置从CEC，从第一点继承1m的间隔用在其他的三个点上。光感应器的响应电压和区域工作点照明度（在0。75m的高度上）每5秒被测量一次并把它存为平均数据在数据日值中在5分钟的间隔内。仅仅白天被测量。电气照明被维持在关断的状态。尤其是两个相反方向的光感应器一个朝向靠近室内的地板，一个朝向靠近窗户的地板，安装在天花板同一点时，光感应器信号同时被检测。四个不同的光感应器方位和三个不同位置的相角被测试。再加上，光感应器和响应照明度之间相互关系在天空中不同方位的效果被分析。这个效果是一个达到系统精确性和可靠性要求的很重要的因素。因为系统校正是在一个单独的天空环境下测量的，决定了光感应器信号和它的响应的照明度之间的关系，这个关系在一个特别的天空环境下可能不同。在这个分析里面，光感应器的位置和照明角度被确定当照明度测量在四个不同的位置测量的时候。图1光感应器的形状，方位角和高度图2光感应器的位置和一系列光照度检测表3.2可调光电子镇流器为了评价控制电压和其响应光亮度输出比例的关系，一个预先确定的电压通过数字电力线路提供给每个可调光电子镇流器。四个在市场上可获得的可调光电子镇流器（每个镇流器一对）被检测。所有的光亮度输出在一个离灯相同距离的地方被测量光照度值。所有的测试的灯在进行测试前将点亮三天，同样的条件下在进行测量之前同样的阴极预热时间相同。因为需要相对光亮度输出值计算光输出比，那些照明度值应该提供同样的比例给整体半球中测量的光通量。在测量中，测量环境保持固定不变。被测试的电子镇流器用0-10V的控制电压进行测试。每个镇流器显示一个镇流器响应控制信号的不同部分。改变控制电压，使电压从100V降低或从010V升高来测量。另外，为了收集在节省能量消耗中的数据，光亮度输出和功率的损耗也被研究4.结果和应用4.1光感应器4.1.1空间分布结构有关于不同的高度和方位角度的光感应器的响应电压被为每个对准目标光感应器的光二极体的角度测量。在光影仪和作为这些测试的灯上在光感应器之间的距离是1m:不同的距离也被测试调查在来源和光感应器之间的距离效果,这造成一个被与如图3所显示的1m情形的相较相等的空间回应。图3源和传感器之间的不同距离的相对响应的比较图4在比较的空间回应中的表演不同到为每一个光感应器的对准目标角度收入发光的流出。每个结果表示光感应器s的清楚空间特性。这一种不同能影响光感应器信号,最后影响系统的精确性和可靠性。除此之外，关于被显示这里是必需的的不同空间的反应资讯决定那完全地展开光感应器的位置。4.1.2光感应器信号和照明度测量被引导从7:00a.m.到7:00p:m:在2天期间在每个测试条件下。列的四张图表(表14)为4个不同的光感应器位置给在光感应器信号(Sd)和对应的照明度之间的关系值(Edmund)。每张图表表示Edmund/Sd价值,对应的R2评价(复原分析的决心系数)，而且照明度以三不同的照明度公尺评价有关于三不同的光感应器的位置把角度对准那一个感应器位置。图58场表演在光感应器之间的最好相互关系向和作信号对于光感应器的每个位置照明度,被R2价值的比较选择。大体上，结果对于光感应器指向被提供最好的相互关系的内部地板。光感应器的情形从601和301个对准目标位于3的角度人作信号：4m位置正确地在四个不同的位置表现照明度价值(2)图的(5).2。除此之外，光感应器的情形从601和301个对准目标位于2的角度人作信号：4m位置也正确地表现照明度价值。全部地,位置2.4和3.4m(从窗户到光感应器s的距离,是大约30%的房间深度,而且最大房间的深度典型地比房间高度的2.5次更少),而且601和301个对准目标角度(向内部的地板)人是光感应器的最佳空间的特性和相关的架设位置。在清楚的和阴天的天空环境之间的Edmund/Sd的表5表演不同。在光感应器的情况指向在窗户附近的地板,在二种天空情况之间比相当相似。在差别中，对于指向内部的地板光感应器的情形，比在二种天空情况之间是不同的。不同减少照明度测量点搬进房间的地方。当被系统控制的时候这一个结果确定不同的Edmund/Sd比为指向内部的地板光感应器的情形尤其在不同的天空环境之前发生，脱离目标水平哪一可能导致产生的照明度。最好的表现可能被为Edmund/Sd改变最小结束不同的天空环境的系统达成。如果不同在如此的情况在一个控制运算法则中与较进一步的研究一起预测而且实现,比较正确的系统表现能被达成。区别天空情况必须的一个方法也被识别。在我们的继续白昼方面回答的系统研究调光,我们正在实行参数的模拟研究学习如此的不同，而且他们的在产生的照明度上影响。4.2电子镇流器调光4.2.1控制电压相对光输出比镇流器的测试表示了不同的有效控制范围调光。当控制电压被从0改变到10V的时候;出发控制两者的(1)镇流器(1A和B)的电压是6:0V(见到图9)。在那电压，63%的全部轻输出突然跳转点燃船搬运输出。当控制电压被增加的时候在6面0V;关系在控制电压之间而且产生轻的输出比几乎线。在差别中，轻的输出平滑的减小直到控制电压是3:0V当控制电压被从10改变到0V的时候。在镇流器的情况(2)，二个镇流器提供了不同的结果(见到图10)。一在4V使回应稳定(2B)，然而另一个在5点使回应稳定(2A)5V对于轻的输出开始的增加。两者镇流器的最小轻输出是55%和30%的完全轻输出,分别地。当控制电压被减少的时候，镇流器也表示了不同的结果。在镇流器的情况(3)，二个镇流器表示相似的,但是些微不同的结果(见到图11)。轻的输出比依照在控制电压方面的改变从1改变到100%的总计轻输出从0.5到9.0V。结果给非线性看符合轻的输出控制电压和之间的关系。当特定的轻输出是必需的时候这可能是特别的控制电压的一个问题不能够被预测。当控制电压被减少的时候,镇流器没有提供如同当增加一般的结果。尤其,从8到5V。对应的轻输出比是不同的与个电压被增加到10V哪里的情形相较。分别地举例来说，对应的输出比是32.5%和23.8%,在5.5V的控制电压。图4.不同的定方位的被测试的光感应器的比较回应图表1图表2图表3图表4 在镇流器的情况(4)，两者的镇流器(4A和B)表示了相同的结果(见到图.12)。在完整范围的控制电压之上，轻的输出比从3%变成100%的总计轻输出。这些镇流器示范使不管控制电压方向的在所有的被测试的镇流器之中的表现调光的最好,但是仍然表示非线的关系在控制电压之间而且符合灯光的输出。图5在一个光感应器位置距离窗户的1.4m的四不同工作点图6在一个光感应器位置距离窗户的2.4m的四不同工作点图7在一个光感应器位置距离窗户的3.4m的四不同工作点图8在一个光感应器位置距离窗户的4.4m的四不同工作点基于上述的结果,它能被得出结论使镇流器调光的电子相同控制电压能引诱不同的照明度水平。举例来说,在7V的控制电压。四个镇流器(1)(4)表示了不同的轻输出比,大约75%，80%，50%和80%(当变更来自0到10V的控制电压的时候),分别地,依次造成不同的照明度水平。图表5图9控制电压而且符合灯的输出比对于镇流器4.2.2 电子镇流器的应用通过以上的选择,全部测试了被表示在控制电压和它的对应轻输出比之间的不同关系的镇流器。IEC60929(控制特性对于可管理的电子镇流器)出示在他们之间的理想曲线,但是仍然考虑到来自这理想曲线的一些偏离11。偏离的范围在相同的控制电压是从大约-10%到20%的轻输出,意思是一些偏离可能以电子的使镇流器调光的现在技术水平看来发生。因此，关系对于所有的电子镇流器调光必须被定义达成适当的轻输出比。为了定义如此的关系，最好-适宜功能应该被源自使用复原方法,这示范可管理的镇流器例子。在建立之前被标准化的关系，比较远的最好-适宜功能对于不同的电子镇流器调光应该被源自改善控制系统表现准确性。这些测试了功能在表6和7中被显示的镇流器,分别地,两者的实验方法(从0到10V和从10到0V)是坚决的为每个测试情况基于较高的R2价值。 图.10控制电压而且符合灯的输出比对于镇流器。图.11控制电压而且符合灯的输出比对于镇流器实验的结果然后被与来自镇流器功能的那些相较。分别地结果在表8和9中被显示,对于两者的实验方法。既然在他们之间的不同是最小的，这些功能能被用于控制运算法则决定必需遇见照明度价值的使比调光,这然后能被申请为电子的决定适当的控制电压使镇流器调光。图13在系统口径测定程序期间在控制运算法则软件中给镇流器财产输入看荧屏。来自一项早先的研究这些镇流器财产6给最大值和最小量的范围看镇流器控制电压和被耗尽的力量对应分数。荧屏也指出出发和终止控制电压,而且承担在控制电压和对应的轻输出比之间的线关系。然而，被源自的镇流器功能应该为了要达成在上的适当轻输出,被适用于这一个口径测定情况。图.12控制电压而且符合灯的输出比对于镇流器。图表6图.13.使口径测定程序的财产荧屏稳定。4.3.耗电量比相对光输出比关系在耗电量之间而且符合轻的输出比一定为了要预测节能,被识别。在这一个区段中,结果那(3)而且(4)镇流器被显示，而且控制电压被从0改变到10V的情形被用。全部地,一般的关系在力量之间而且符合来自受约束的日光灯的轻输出是线性,但是耗尽的力量比较价值而且符合轻的输出没有完全地相配。图.14表演点燃船搬运输出比的耗电量是比较高的在比较低的轻输出为条件。尤其对于镇流器，1%的最小比较轻输出符合最小的亲戚强烈力量9%。这也许因为使镇流器调光的电子一定消费特定量的必需力量维持横过灯的弧。5.结论白昼的可靠性和精确性回答的系统调光是对他们的比较广大的使用主要的市场障碍尽管能源援救的潜能和对使用白昼的兴趣再起。为了要克服这些障碍,很多研究已经开展。这一项研究包括空间回应的分析和包括架设光感应器的位置,连同电子的使镇流器调光的受约束表现。光感应器的空间分配的特性被测量，而且光感应器信号和对应的照明度之间的关系被视为领域测量。光感应器信号能表现照明度多好被考虑是可靠的系统表现的主要议题之一。藉由这数据，最佳的空间特性而且展开一个典型的办公室计划的光感应器的位置被建议。全部地,位置2.4和3:从窗户到光感应器(从窗户到光感应器的距离,是大约30%的房间深度,而且最大房间的深度典型地比房间高度的2.5次更少)的4m,而且60和30个对准目标角度(向内部的地板)人是光感应器的最佳架设位置和空间的特性。除此之外，在光感应器之间的不同天空情况对相互关系的效果作信号，而且对应的照明度被分析。当一个口径测定在一种特定的天空情况中被引导的时候,Edmund/Sd比的变化对于不同的天空情况应该被预测改善系统准确性。较进一步的调查现在被我们引导查证上述的效果并且为各种不同的天空建立一个数据库情况。图表7图表8图表9为电子的使镇流器调光的受约束表现尤其改善系统表现准确性的一种新的方法学也被介绍。这一项研究已经应用而且识别特定的镇流器特性,尤其控制电压和它的对应轻输出比。最好-适宜功能为了要示范可管理的镇流器例子,为四个不同的电子镇流器调光对于这关系被源自。在被标准化的关系建立之前，比较远的最好-适宜功能对于不同的电子镇流器调光应该被源自改善控制系统表现准确性。藉由这些功能,那需要轻的输出水平为使镇流器调光的电子能经过被源自的控制电压被获得,然后这数据应该在控制运算法则中被实现决定必需遇见照明度价值的使比调光。藉由表示白昼的回答系统调光的主要二硬件的特色，达成一个被需要的照明度的准确性可能是改良的。首先，横过空间的照明度的正确测量透过高度有相互关系的光感应器信号是必要的,因为这尺寸被申请决定适当的使在上的水平调光。下一个,达成在上的被需要的照明度水平,适当的控制电压一定被传输到电子镇流器，而且这需要光输出比控制信号的知识。图14镇流器（3）和（4）（010V）功率消耗与光输出比的关系参考文献1 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