基于电子工程技术的室内照明优化研究

引言

在现代建筑快速发展的背景下，室内空间已从单一功能向多元化、复合化转变，无论是办公、居住还是公共空间，都对照明系统提出了更高要求。传统室内照明多采用白炽灯、荧光灯等光源，不仅能耗高、寿命短，还存在照度不均、频闪等问题，难以满足用户对视觉舒适度和健康照明的需求。

一、电子工程技术基础

1.1 电子电路基础

电子电路是室内照明系统的核心支撑，其基本原理贯穿于整个照明设备的运行之中。欧姆定律、基尔霍夫定律等基础理论，决定了电路中电流、电压和电阻的关系，是保障照明系统稳定运行的基石。在照明电路中，串联电路与并联电路各有特点与适用场景。串联电路电流处处相等，常用于需要统一控制的简单照明场景，如节日装饰灯串；调光电路也是电子电路在照明中的重要应用，通过脉宽调制（PWM）技术或模拟调光技术，改变输出电压或电流大小，实现对照明亮度的调节。

1.2 传感器技术

照明环境感知，主要包括采用各种室内环境传感器来感知，从而指导照明自动调节。在室内照明方面，主要用到了光照强度传感器和人体红外传感器，它们都可以感知照度变化，可以通过检测室内照度变化情况，结合信号处理模块将检测到的光信号转换成电信号给控制器进行处理；而人体红外传感器可以通过接受人所发出的红外线进行检测，也可以用来判断是否有人进入，在室内无人员的情况下，可以由室内灯具控制器来控制照明灯具的自动熄灯，而在有人员的情况下则可以自动开启照明灯具。

1.3 微控制器技术

室内照明控制系统的大脑是由微控制器控制完成的，对传感器发送的信号进行处理、发出控制指令。比如常用的微控制器：单片机、ARM 等，其体积小、功耗低、功能强大等特点。智能照明系统利用微控制器接收来自传感器的电信号，经过处理、分析，根据控制逻辑，发出相应的控制信号。

1.4 通信技术

室内照明系统设备的互联互通依赖于通信技术。在室内照明系统中，蓝牙、Wi-Fi、ZigBee 等无线通信技术和电力线载波通信技术具有各自的特点优势。ZigBee 技术具备自组网、低功耗、高可靠性等特性，适合大规模设备互联互通，可构造复杂的照明智能网络。电力线载波通信技术通过现有电力线路传输信号，不用重新布线，降低了系统安装成本。

二、室内照明现状与问题分析

2.1 室内照明需求分析

不同的室内功能空间对于照明需求不同，在卧室中，人们更多关注照明的舒适氛围感，需要柔和舒适的光线并且有可调节的色温，以满足休憩、阅读等不同活动的照明需求。客厅是家庭集会娱乐、接待客人的主要房间，需要满足照度功能需求同时具备一定的装饰性。通常采用多种照明方式共同组合完成，如通过主灯提供基本的照明，辅助灯具通过灯带、台灯等形式营造气氛感，照度要求达到150\~300lx，色温可以根据场景灵活的进行调整。办公、教室等功能空间，人们对于照明的需求侧重于功能性，需要较高的照度条件和较高的显色指数，保证工作人群和学生的视觉清晰度和舒适度，照度一般要求达到 300\~500lx，显色指数 Ra≥80. 。

2.2 现有室内照明系统问题剖析

传统室内照明系统在照明能耗、照明质量和控制方式等方面存在以下问题。就照明能耗而言，传统白炽灯的发光效率低下，仅有 5%～10% 的电能转换为光能，其他大部分电能转变成热能白白浪费；而荧光灯虽然照明的发光效率有所提高，但仍存在很大的启动电流和短寿命的问题。传统室内照明的照明照度的不均匀现象普遍存在，传统照明大面积空间极易出现明暗不均的现象，光照度不均导致对舒适性的视觉效果不够理想，而且容易出现眩光与频闪，眩光现象会给使用者的眼睛带来不适感，从而造成视觉清晰度降低；频闪现象会导致使用者眼睛产生疲劳和头痛，长期在频闪的情况下甚至对使用者的视力产生不良影响。就控制方式来说，现今大部分的室内照明系统都还是依靠传统的人工开关模式。该类型的室内照明系统无法进行照明亮度以及色温等方面的调控与设计，也不能够通过手机实现远程的自动遥控，更缺少对具体环境和不同需要用户的场景联动和匹配控制功能。无法实现对人们生活更便捷和更加智能的要求。

三、基于电子工程技术的室内照明优化策略

3.1 光源选择与优化

光源方面，LED 是新一代的高效节能光源，比传统白炽灯、荧光灯的发光效率高30%～50% ，寿命较长，通常在 50000 小时以上，是白炽灯的 50 倍、是荧光灯的10 倍。为了进一步改善 LED 光源性能，可以结合电子电路技术使用。通过恒流驱动电路使得LED 在固定电流下工作，提高 LED 的发光效率以及寿命；通过数字调光技术，运用微控制器控制PWM 信号来达到 LED 亮度的线性调节，避免频闪现象的产生。

3.2 照明控制系统设计

电子工程技术是进行智能照明控制系统设计的主要核心，目的是设计构建智能高效率照明控制管理系统。照明系统的整体设计结构如图1 所示，主要由传感器层、控制层、执行层构成。其中，传感器层部分负责实时采集光照度、人体存在等数据，对信息进行收集和监测。执行层是指结合各种调控命令对相应的照明设备执行开关机、调光等控制动作。在实现过程中，如何控制算法，属于智能照明控制的核心。模糊控制算法，是一种控制策略。利用模糊控制算法技术，将照明系统照明控制条件、人员活动变化情况进行系统分析，能够及时对智能照明调光等级、照明开关动作等实施智能化的控制调光功能。

3.3 照明布局设计优化

正确的照明布局设计是获得室内光照质量的前提。照明布局设计应符合照度均匀的原则以及不应出现眩光的原则。照明布置设计前，应该根据室内功能和使用需求，决定相应的照明设计标准，比如照度标准、色温、显色指数等。采用专业灯具布灯设计软件如 Dialux，可模拟分析不同灯具布灯方案。向软件输入房间数据以及相关参数，房间数据为室长、室宽、高。相关参数为墙面反射系数、灯具参数、开灯状态等。软件可通过导入数据，模拟出房间的照度分布、眩光值等。

结语

电子工程技术为室内照明优化提供了创新路径。通过整合电子电路、传感器、微控制器及通信技术，有效解决了传统照明能耗高、光照质量差、控制不智能等问题。在光源、控制系统和布局设计方面的优化策略，经实践验证显著提升了照明效率与用户体验。但研究仍存在技术集成度不足等局限，未来可结合人工智能、物联网等前沿技术，推动室内照明向更高效、智能的方向发展。

参考文献

[1] 刘 振 华 . 基 于 电 子 工 程 技 术 的 室 内 照 明 优 化 研 究 [J]. 中 国 照 明 电器,2025,(01):153-155.

[2]梁嘉锐.智能控制系统中的电子工程技术应用与优化研究[J].智能物联技术,2025,57(01):56-60.