專(zhuān)利名稱(chēng):室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)，包括環(huán)境燈、主光燈、以及與所述的環(huán)境燈和主光燈可控連接的控制器，還包括用以檢測(cè)主光燈發(fā)光亮度的主光傳感器，用以檢測(cè)環(huán)境燈發(fā)光亮度的環(huán)境光傳感器，所述的主光傳感器和環(huán)境光傳感器分別與所述的控制器通訊連接。本實(shí)用新型根據(jù)UGR評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前照明是否出現(xiàn)眩光情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)LED燈防眩光的檢測(cè)，本系統(tǒng)采用PID控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)光源照明亮度和環(huán)境背景光亮度對(duì)比度趨于穩(wěn)定值，并且UGR值在產(chǎn)生眩光UGR閾值以下，從而實(shí)現(xiàn)防止眩光的產(chǎn)生。本實(shí)用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)，本照明系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量的成本低，集成化程度高，可方便地對(duì)照明要求較高的室內(nèi)LED燈進(jìn)行控制。有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及室內(nèi)照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 眩光是一種產(chǎn)生不舒適感，或降低看主要目標(biāo)的能力，或兩者兼有的不良視覺(jué)環(huán) 境。由視野中不適宜的亮度分布懸殊的亮度差，或在空間中或時(shí)間上極端的對(duì)比引起。根據(jù) 對(duì)視覺(jué)影響的不同，眩光分為令人眼感覺(jué)不舒服的不舒適眩光和導(dǎo)致人眼視覺(jué)能力低下的 失能眩光兩類(lèi)。
[0003] 為克服不舒適眩光，中國(guó)專(zhuān)利CN 204100151公開(kāi)了一種UGR小于19的正面發(fā)光平 板燈，包括背板以及鋁型材，背板外緣設(shè)置折邊，鋁型材包括型材基座，折邊設(shè)置在型材基 座上設(shè)置的折邊凹槽內(nèi)，背板上固定有鋁基板，鋁基板上設(shè)置LED燈，型材基座的底部?jī)?nèi)側(cè) 設(shè)有外延的階梯臺(tái)，擴(kuò)散板設(shè)置在階梯臺(tái)上。
[0004] 雖然上述專(zhuān)利通過(guò)鋁型材合理設(shè)計(jì)，至少在實(shí)驗(yàn)室條件下優(yōu)化了防眩光性能，但 是，具體用戶(hù)端用于室內(nèi)照明時(shí)，家具的擺放、室外光的強(qiáng)弱等條件均未考慮其中，這仍然 會(huì)產(chǎn)生亮度部分懸殊的亮度差，導(dǎo)致眩光現(xiàn)象存在。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種室內(nèi)防眩光智 能照明系統(tǒng)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)，包括環(huán)境燈、主光燈、以及與所述的環(huán)境燈和主光 燈可控連接的控制器，還包括用以檢測(cè)主光燈發(fā)光亮度的主光傳感器，用以檢測(cè)環(huán)境燈發(fā) 光亮度的環(huán)境光傳感器，所述的主光傳感器和環(huán)境光傳感器分別與所述的控制器通訊連 接。
[0008] 所述的環(huán)境燈和主光燈分別為L(zhǎng)ED燈，所述的控制器與所述的LED燈的驅(qū)動(dòng)模塊可 控連接。
[0009] 所述的主光燈和環(huán)境燈左右集成設(shè)置構(gòu)成整體燈具，所述的主光燈光線傳感器設(shè) 置在主光燈下方并檢測(cè)斜下方向出光的亮度，所述的環(huán)境光傳感器設(shè)置在整體燈具中心正 下方。
[0010] 所述的控制器包括PWM控制器和PID控制器，所述的控制器為單片機(jī)。
[0011] -種所述的室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟，
[0012] 1)控制器根據(jù)主光傳感器和環(huán)境光傳感器的感測(cè)值計(jì)算當(dāng)前工作區(qū)的UGR值，
[0013] 2)若UGR值小于或等于設(shè)定值，則進(jìn)行下一步，若UGR值大于設(shè)定值，若此時(shí)環(huán)境光 傳感器檢測(cè)到的環(huán)境亮度大于預(yù)設(shè)的高閾值，則主光燈提供給人的照明亮度不夠，即增強(qiáng) 主光燈的亮度以減小UGR值直至小于或等于設(shè)定值;若此時(shí)環(huán)境光傳感器檢測(cè)到的環(huán)境亮 度小于預(yù)設(shè)的低閾值，則減弱主光燈的亮度以減小UGR值直至小于或等于設(shè)定值；
[0014] 3)延時(shí)預(yù)定時(shí)間間隔之后，重復(fù)繼續(xù)步驟1)。
[0015] 所述的步驟2)中基于PID控制原理進(jìn)行UGR值調(diào)節(jié)。
[0016] 所述的UGR值的設(shè)定值為16-17。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0018] 本實(shí)用新型根據(jù)UGR評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前照明是否出現(xiàn)眩光情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi) LED燈防眩光的檢測(cè)，本系統(tǒng)采用PID控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)光源照明亮度和環(huán)境背景 光亮度對(duì)比度趨于穩(wěn)定值，并且UGR值在產(chǎn)生眩光UGR閾值以下，從而實(shí)現(xiàn)防止眩光的產(chǎn)生。 本實(shí)用新型由于采用上述結(jié)構(gòu)，本照明系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量的成本低，集成化程度 高，可方便地對(duì)照明要求較高的室內(nèi)LED燈進(jìn)行控制。有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景。
【附圖說(shuō)明】

[0019] 圖1所示為本實(shí)用新型的室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2所示為使用態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所 描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022] 如圖1、2所示，本實(shí)用新型的室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)包括環(huán)境燈、主光燈、以及 與所述的環(huán)境燈和主光燈可控連接的控制器，還包括用以檢測(cè)主光燈發(fā)光亮度的主光傳感 器，用以檢測(cè)環(huán)境燈發(fā)光亮度的環(huán)境光傳感器，所述的主光傳感器和環(huán)境光傳感器分別與 所述的控制器通訊連接，另還包括電源模塊以及晶振模塊等。
[0023] 具體來(lái)說(shuō)，主光傳感器和環(huán)境光傳感器兩個(gè)傳感器都是安裝在燈具上的，環(huán)境燈 和主光燈優(yōu)選為集成燈具，兩者可為左右結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)，以主光燈能進(jìn)行區(qū)域性局部照明，環(huán) 境燈能對(duì)其余部分進(jìn)行輔助環(huán)境照明為宜，兩個(gè)傳感器的位置和指向是不同的，光線傳感 器是安裝在主光燈的斜下方，有個(gè)傾斜的指向斜下方的角度以便指向主要設(shè)定工作區(qū)域， 如辦公桌位置，環(huán)境光傳感器是安裝在整個(gè)集成燈具的中心下面表面，兩個(gè)傳感器實(shí)物都 是很小的，可以固定或者說(shuō)是集成在LED燈上。兩個(gè)傳感器是分別設(shè)置在燈的外表面，通過(guò) 傳感器的引線接到LED內(nèi)部中間嵌入的控制器，如單片機(jī)上，實(shí)現(xiàn)傳感器和控制器的通訊。 通訊方式:兩個(gè)傳感器和單片機(jī)之間是通過(guò)I 2C通信協(xié)議進(jìn)行通訊。其中，需要指出的是，本 實(shí)用新型的環(huán)境燈和主光燈可以采取分別設(shè)置的方式，即，兩者相分離設(shè)置而且分別與控 制器進(jìn)行通訊可控連接，同樣能實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，而且，主光燈和環(huán)境光的數(shù)量可視 情況任意設(shè)置，如多個(gè)主光燈和多個(gè)環(huán)境燈等，進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度控制，能保證最佳的照明效 果。
[0024]根據(jù)GB50043-2004的照度標(biāo)準(zhǔn)，辦公室等室內(nèi)照明多數(shù)采用19的UGR值作為感覺(jué) 舒適與不舒適的界限值，即UGR值大于19時(shí)會(huì)使觀察者感到不適，有明顯的眩光產(chǎn)生。對(duì)于 本實(shí)用新型而言，在具體安裝時(shí)，可根據(jù)室內(nèi)布局調(diào)整安裝角度，使主光傳感器的檢測(cè)方向 正好指向使用者的眼睛，同時(shí)因?yàn)榭刂破骺刂频恼{(diào)光把眩光影響降到最低，即調(diào)控在UGR值 在16以下，遠(yuǎn)小于不適眩光界限值19,即便如果安裝的位置稍有偏移，也不會(huì)對(duì)實(shí)際產(chǎn)生眩 光或者過(guò)大的偏差，即執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)安裝亦能保證實(shí)際的照明沒(méi)有眩光，大大提高了產(chǎn)品性能 和施工的統(tǒng)一性。
[0025] 優(yōu)選地，所述的環(huán)境燈和主光燈分別為L(zhǎng)ED燈，所述的控制器與所述的LED燈的驅(qū) 動(dòng)模塊可控連接。所述的控制器包括PWM控制器和PID控制器。PWM控制器是利用微處理器的 數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率 控制與變換及LED照明等許多領(lǐng)域中，其可便捷調(diào)整主光燈和環(huán)境燈的亮度，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新 型防眩光之目的。
[0026] 本實(shí)用新型的室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟，
[0027] 1)控制器根據(jù)主光傳感器和環(huán)境光傳感器的感測(cè)值計(jì)算當(dāng)前工作區(qū)的UGR值，計(jì) 算采用標(biāo)準(zhǔn)公式(1)進(jìn)行，
(1)
[0029] 式中，Lb:為背景亮度(cd/m2);
[0030] La:為觀察者眼睛方向每個(gè)光源發(fā)光部分的亮度(cd/m2);
[0031] ω :每個(gè)光源發(fā)光部分對(duì)觀察者眼睛形成的立體角(sr);
[0032] P:每個(gè)光源的古斯(Guth)位置指數(shù)。
[0033]其中：UGR值為CIE在綜合各國(guó)眩光評(píng)價(jià)方法與公式的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種眩光評(píng)價(jià) 指數(shù)，即"統(tǒng)一眩光評(píng)價(jià)"，是室內(nèi)視覺(jué)環(huán)境中的照明裝置發(fā)出的光對(duì)人眼造成不舒適感的 一種評(píng)價(jià)方法，其中，La、L b在常規(guī)中是用亮度計(jì)測(cè)出來(lái)的，本實(shí)用新型創(chuàng)造性地將主光傳感 器和環(huán)境光傳感器融入到燈具中，而且將一個(gè)整體式燈具分為兩個(gè)獨(dú)立控制的主光燈和環(huán) 境光燈，使其能夠自動(dòng)檢測(cè)并調(diào)光。本實(shí)用新型中用傳感器檢測(cè)L a、Lb。其中，La是光線傳感 器檢測(cè)到的光源照明亮度，Lb為環(huán)境傳感器的檢測(cè)值，ω和P與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再展 開(kāi)描述。進(jìn)一步地，用戶(hù)通過(guò)遙控機(jī)或控制面板輸入該LED燈安裝的高度、工作面高度、等距 離參數(shù)輸入，控制器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。
[0034]具體來(lái)說(shuō)，兩個(gè)傳感器有兩種類(lèi)型，分別是數(shù)字型和模擬型。數(shù)字型傳感器檢測(cè)到 的是照度，而公式中是量是亮度，所以需要進(jìn)行照度和亮度間的換算;模擬型傳感器測(cè)到的 電壓值，通過(guò)檢測(cè)到的電壓值變可以對(duì)應(yīng)出亮度值。而且，亮度值有線性度，也就是說(shuō)，傳感 器檢測(cè)的分別是是C，D兩點(diǎn)的值，而在上述公式中需要的是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)A和B兩點(diǎn)的亮度值， 已知AC、BD兩點(diǎn)間的距離，則可以由這兩個(gè)量折算出，具體如，同時(shí)用亮度計(jì)測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量 點(diǎn)C點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)D點(diǎn)的值，然后擬合其關(guān)系，比如A點(diǎn)的值是C點(diǎn)值乘以AC點(diǎn)之間的距離， 這樣的即可將兩個(gè)傳感器感測(cè)值換算、并結(jié)合與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)的距離擬合處理后帶入上述公 式。La、Lb分別指的是A、B兩點(diǎn)的亮度值。其中Lb可以由D點(diǎn)照度(或亮度）以及照度(或亮度） 反比例定律計(jì)算得出，La可以由亮度（或照度）與亮度(或照度)關(guān)系以及C點(diǎn)的亮度(或照 度)值計(jì)算得出。
[0035] 2)若UGR值小于或等于16時(shí)，則進(jìn)行下一步，若UGR值大于16時(shí)，若此時(shí)環(huán)境光傳感 器檢測(cè)到的環(huán)境亮度大于預(yù)設(shè)的高閾值，則主光燈提供給人的照明亮度不夠，即增強(qiáng)主光 燈的亮度以減小UGR的值直至小于或等于16;若此時(shí)環(huán)境光傳感器檢測(cè)到的環(huán)境亮度小于 預(yù)設(shè)的低閾值，則減弱主光燈的亮度以減小UGR的值直至小于或等于16;其中，調(diào)節(jié)過(guò)程基 于PWM方法進(jìn)行LED燈亮度的調(diào)節(jié)，控制過(guò)程基于PID控制原理進(jìn)行UGR控制。采用PID控制器 進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)光源照明亮度和環(huán)境背景光亮度對(duì)比度趨于穩(wěn)定值，PID控制器由比例 單元P、積分單元I和微分單元D組成，通過(guò)Kp，Ki和Kd三個(gè)參數(shù)的設(shè)定，把收集到的數(shù)據(jù)和一 個(gè)參考值進(jìn)行比較，然后把這個(gè)差別用于計(jì)算新的輸入值，這個(gè)新的輸入值的目的是可以 讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達(dá)到或者保持在參考值，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定保持最佳照明舒適度，而且調(diào)節(jié) 過(guò)程平滑穩(wěn)定，減少突變，提高使用舒適性；
[0036] 3)延時(shí)預(yù)定時(shí)間間隔之后，重復(fù)繼續(xù)步驟1)。
[0037] 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改 進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)，其特征在于，包括環(huán)境燈、主光燈、以及與所述的環(huán) 境燈和主光燈可控連接的控制器，還包括用以檢測(cè)主光燈發(fā)光亮度的主光傳感器，用以檢 測(cè)環(huán)境燈發(fā)光亮度的環(huán)境光傳感器，所述的主光傳感器和環(huán)境光傳感器分別與所述的控制 器通訊連接。2. 如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述的環(huán)境燈和主光燈 分別為L(zhǎng)ED燈，所述的控制器與所述的LED燈的驅(qū)動(dòng)模塊可控連接。3. 如權(quán)利要求1或2所述的室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述的主光燈和環(huán) 境燈左右集成設(shè)置構(gòu)成整體燈具，所述的主光燈光線傳感器設(shè)置在主光燈下方并檢測(cè)斜下 方向出光的亮度，所述的環(huán)境光傳感器設(shè)置在整體燈具中心正下方。4. 如權(quán)利要求1或2所述的室內(nèi)防眩光智能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制器包括 PWM控制器和PID控制器，所述的控制器為單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK205726531SQ201620326950
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】田會(huì)娟, 洪振, 柳建新, 劉歡, 牛萍娟
【申請(qǐng)人】天津工業(yè)大學(xué)