[发明专利]基于透射浊度测量原理的水下照明用灯具及其调光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下照明用灯具，具体的说是一种基于透射浊度测量原理的水下照明用灯具。本发明还涉及这种基于透射浊度测量原理的水下照明用灯具的调光方法。

背景技术

水下照明特别是深水照明广泛应用于水下考古、文物保护、水下生物研究、水下科学试验、水下安全防护等领域。由于水对光线有明显的衰减作用，同时受水体环境变化、水体浊度等因素影响，水下照明与普通照明相比难度更大。目前水下照明大部分情况下仅满足普通观察需求，照明控制方式较为简单，大部分水下照明灯具均不能调光，少部分水下照明灯具能实现输出光通量调节，但需要地面控制平台配合，并且由人工根据现场环境或者计算机根据预先设定指令进行调节，调光手段不能根据水体环境状态进行自动调节，影响水下照明实际效果。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种基于透射浊度测量原理的水下照明用灯具，能够实时监测照明灯具周围环境水体的浊度变化，估算由此造成的透射光强衰减程度，自行调整LED照明光源的输出光通量，保证水下照明特定工作面照度值恒定且不受水体环境变化影响，从而改善水下照明质量，达到自适应调节的目的。

本发明的第二目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供这种基于透射浊度测量原理的水下照明用灯具的调光方法，能够实时监测照明灯具周围环境水体的浊度变化，估算由此造成的透射光强衰减程度，自行调整LED照明光源的输出光通量，保证水下照明特定工作面照度值恒定且不受水体环境变化影响，从而改善水下照明质量，达到自适应调节的目的。

为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：基于透射浊度测量原理的水下照明用灯具，包括位于水体内的灯体，其特征在于：所述灯体上端安装有灯具支架，灯体下端安装有基准红外光源，灯具支架上安装有输入端与所述基准红外光源对应的红外滤光片，红外滤光片的输出端连接有安装在灯体上的红外光电传感器，灯体顶部安装有电缆连接头，灯体底部安装有LED驱动模块，LED驱动模块上安装有多个LED灯，灯罩外壳能将所述多个LED灯罩住并与灯体下端连接，灯体内安装有主电路板、信号检测处理模块和恒流源驱动，主电路板上安装有电源模块和微控制器，所述主电路板一端与信号检测处理模块电连接，主电路板另一端与恒流源驱动电连接，所述LED驱动模块与所述主电路板另一端电连接，所述红外光电传感器与信号检测处理模块的空余端电连接，所述基准红外光源与恒流源驱动的空余端电连接,主电路板实时监测照明灯具周围环境水体的浊度变化，估算由此造成的透射光强衰减程度，自行调整LED照明光源的输出光通量。

在上述技术方案中，所述基准红外光源与水体的接触面涂有纳米银涂层或聚氨酯复合涂层，红外滤光片与水体的接触面涂有纳米银涂层或聚氨酯复合涂层。

在上述技术方案中，所述灯体包括位于上端的竖向灯体，和位于下端并与竖向灯体底部连接的横向灯体，所述横向灯体顶部安装有两个间隔布置并位于竖向灯体两侧的基准红外光源，所述灯具支架底部安装有两个间隔布置并位于竖向灯体两侧的红外滤光片，每个红外滤光片的输出端均连接有红外光电传感器。

在上述技术方案中，所述灯罩外壳为半球形，且由亚克力材质制成。

为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：基于透射浊度测量原理的水下照明用灯具的调光方法，其特征在于：它包括如下工艺步骤，步骤一：在微控制器内存储电压与PWM占空比对应关系表，所述电压与PWM占空比对应关系表包含有不同电压值与不同PWM占空比的对应关系；步骤二：当灯具通电后，位于竖向灯体两侧的基准红外光源输出波长稳定的红外光线，红外光线在水体内经过水体的吸收与散射后，透过红外滤光片进入到达红外光电传感器内；步骤三：红外光电传感器将红外光线转换为模拟电压信号，信号检测处理模块对所述模拟电压信号进行滤波放大和归一化处理后，将模拟电压信号传送给微控制器；步骤四：查询步骤一中微控制器的电压与PWM占空比对应关系表，通过微控制器的I/O端口输出频率恒定且占空比可变的PWM驱动信号；步骤五：微控制器的I/O端口输出的PWM驱动信号作用于LED驱动模块；步骤六：LED驱动模块根据接收到的PWM驱动信号，在额定电流范围内调节LED灯的工作电流，从而使LED灯的输出光通量在0～100％范围内调节，进而保证水体环境浊度变化时，灯体的特定工作面照度始终保持恒定的需求。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

(1)实现了水下照明LED灯具的输出光通量0～100％自动调节，满足水体变化环境下的照明需求。