用于管理照明系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及照明領(lǐng)域，更具體地，涉及一種管理光以便提供增大的發(fā)光效能和降 低的成本的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的照明系統(tǒng)，例如辦公樓、家庭、停車場(chǎng)、車庫(kù)等等中的照明系統(tǒng)，提供了其中 人們可以生活和工作的安全且舒適的環(huán)境條件。
[0003] 然而，常規(guī)的照明系統(tǒng)使用大量的能量，因?yàn)樯踔猎诠庠礋o(wú)需操作時(shí)，照明源也可 能在操作。例如，在具有窗口的辦公室或家庭中，自然光進(jìn)入辦公室中可以緩解對(duì)于照明系 統(tǒng)操作的需求。
[0004] 因此，存在被采用來(lái)降低照明源的能耗以及甚至對(duì)于照明源操作的需求的許多技 術(shù)。例如，熒光和CFL(緊湊型熒光燈）照明源正在代替白熾照明源。LED(發(fā)光二極管）是 一種正被作為照明源應(yīng)用的可用技術(shù)。
[0005] 此外，為了控制照明源的操作（不管照明源的類型如何)，運(yùn)動(dòng)傳感器用來(lái)在用戶 進(jìn)入一定區(qū)域中時(shí)接通照明源。當(dāng)用戶離開(kāi)該區(qū)域并且沒(méi)有檢測(cè)到后續(xù)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，關(guān)斷照 明。類似地，光傳感器用來(lái)基于照明源周圍的外界光條件降低光源的強(qiáng)度。
[0006] 因此，盡管照明源類型的變化和照明源的操作正在提供顯著的成本和能量降低， 但是在工業(yè)中仍然存在對(duì)于降低能耗和成本方面的進(jìn)一步改進(jìn)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 要求保護(hù)的本發(fā)明的目的是提供一種提供人造照明源的特性的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的方法 和系統(tǒng)，以便提供可接受的照明條件，同時(shí)在創(chuàng)建可接受的照明條件中降低操作成本。
[0008] 在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種用于管理環(huán)境中的照明的方法，該方法包括：接收與 所述環(huán)境內(nèi)的至少一個(gè)人造照明源關(guān)聯(lián)的照度信息；確定與自然光源關(guān)聯(lián)的照度值；確定 所述自然光源的所述照度相對(duì)于混合光的照度的度量，所述混合光代表所述至少一個(gè)人造 照明源和所述自然光源；調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)人造光源的所述照度以便實(shí)現(xiàn)所述混合光的目 標(biāo)照度水平；以及基于所述至少一個(gè)人造光源和所述自然光源的相應(yīng)至少一個(gè)附加特性確 定所述混合光的至少一個(gè)附加特性；以及調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)人造光源的所述至少一個(gè)附加 特性以便維持所述至少一個(gè)附加特性的目標(biāo)水平，其中所述調(diào)芐基于所述自然光源的照度 相對(duì)于混合光的所述照度的所述確定的度量。
[0009] 應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語(yǔ)人造照明源可以表示一種或者多種不同類型的照明源，例如 發(fā)光二極管（LED)和其他類似類型的電光源。
[0010] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，公開(kāi)了一種用于管理環(huán)境內(nèi)的照明的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包 括所述環(huán)境內(nèi)的多個(gè)傳感器單元；與所述多個(gè)傳感器單元和存儲(chǔ)器通信的計(jì)算機(jī)或處理 器，該存儲(chǔ)器包括代碼，該代碼在由所述處理器訪問(wèn)時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行以下步驟：接 收來(lái)自所述多個(gè)傳感器單元中的選定傳感器單元的輸入；確定來(lái)自至少一個(gè)人造照明源和 自然光源的每個(gè)照度；確定與由所述自然光源提供的照度相對(duì)于由所述自然光源和所述至 少一個(gè)人造照明源的組合提供的總照度的百分比關(guān)聯(lián)的因子；以及基于所述自然光源的所 述照度和與所述自然光源關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)附加特性將所述至少一個(gè)人造光源的照度和所 述至少一個(gè)人造光源的相應(yīng)至少一個(gè)附加特性中的至少一個(gè)調(diào)節(jié)到相應(yīng)目標(biāo)水平，其中所 述至少一個(gè)附加特性的所述調(diào)芐基于所述確定的因子。
[0011] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，所述特性可以基于自然照明條件、需求響應(yīng)信號(hào)、占用 性感側(cè)、調(diào)度和操作條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、性質(zhì)和各種不同的附加特征在考慮到要結(jié)合附圖詳細(xì)描述的說(shuō)明 性實(shí)施例時(shí)將顯得更加完整，其中，貫穿整個(gè)附圖，相似的附圖標(biāo)記用來(lái)標(biāo)識(shí)相似的元素： 圖1A圖示出一種示例性電網(wǎng)絡(luò)配置； 圖1B圖不出一種不例性光管理系統(tǒng)； 圖2圖示出圖1A中所示的示例性電網(wǎng)絡(luò)配置的擴(kuò)展視圖； 圖3圖示出依照本發(fā)明原理的示例性過(guò)程的流程圖； 圖4-7圖示出用于要求保護(hù)的本發(fā)明的示例性應(yīng)用的曲線圖； 圖8和圖9圖示出依照本發(fā)明一個(gè)方面的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖； 圖10和圖11圖示出依照本發(fā)明另一個(gè)方面的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖；以及 圖12-14圖示出依照本發(fā)明又一個(gè)方面的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 應(yīng)當(dāng)理解的是，這里描述的本發(fā)明的附圖和說(shuō)明書經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化以便說(shuō)明對(duì)于清楚理 解本發(fā)明相關(guān)的元素，同時(shí)出于清楚的目的消除了許多其他的元素。然而，由于這些元素是 本領(lǐng)域中公知的，并且由于它們并不促進(jìn)更好地理解本發(fā)明，因而這里不提供對(duì)于這樣的 元素的討論。本文的公開(kāi)內(nèi)容也針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的變型和修改。
[0014] 圖1A表示一種示例性電網(wǎng)絡(luò)100,包括電源110,接收來(lái)自電源110的功率并且將 該功率提供給相應(yīng)區(qū)域130、140內(nèi)的多個(gè)負(fù)荷設(shè)備的電網(wǎng)120。電源110可以是燃煤發(fā)電 廠、核電發(fā)電廠、水電發(fā)電廠或任何其他傳統(tǒng)發(fā)電廠中的一個(gè)或多個(gè)。此外，電源110可以 是更新能源發(fā)電廠。例如，風(fēng)、太陽(yáng)能、生物燃料等等。
[0015] 區(qū)域或環(huán)境130、140可以表示辦公樓、購(gòu)物中心、家庭、車庫(kù)、停車場(chǎng)、隧道以及需 要電力以提供一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的光照的其他類似區(qū)域。例如，區(qū)域130描繪了不同的封 閉區(qū)域134、136、138和兩個(gè)開(kāi)放區(qū)域135、137。功率經(jīng)由功率分配系統(tǒng)132提供給這些區(qū) 域中的每一個(gè)。類似地，區(qū)域140圖示出三個(gè)封閉區(qū)域144、146、148和兩個(gè)開(kāi)放區(qū)域145、 147,其從功率分配系統(tǒng)142接收功率。應(yīng)當(dāng)理解的是，區(qū)域130、140以及這些區(qū)域130、140 中的每一個(gè)內(nèi)的封閉和開(kāi)放區(qū)域的數(shù)量?jī)H僅說(shuō)明本發(fā)明的原理，并且每個(gè)區(qū)域130、140內(nèi) 的封閉和開(kāi)放區(qū)域以及區(qū)域的數(shù)量可以變化，而不改變要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。
[0016] 圖1B圖示出一種示例性光管理系統(tǒng)150。圖1B圖示出一種適合于諸如134之類 的區(qū)域的光管理系統(tǒng)，該區(qū)域包括提供自然光進(jìn)入該區(qū)域的入口的窗口。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí) 到，圖1B中描繪的光管理系統(tǒng)150的原理也適用于適當(dāng)包括或者移除了百葉窗控制器165 以及具有對(duì)設(shè)定點(diǎn)198的相應(yīng)調(diào)節(jié)的其他區(qū)域(例如136和138)。
[0017] 在圖1B中，自然光160典型地通過(guò)一個(gè)或多個(gè)窗口和/或天窗進(jìn)入一定區(qū)域(或 者空間或地帶)。進(jìn)入的自然光的照度可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)外部傳感器或者太陽(yáng)跟蹤器155 測(cè)量。來(lái)自外部傳感器的信息例如可以提供給百葉窗控制器165,該控制器向電動(dòng)百葉窗 170提供控制信號(hào)以便增加和/或減少進(jìn)入所述空間或環(huán)境的自然光的量。百葉窗控制器 可以例如包括處理器，該處理器基于希望的自然光水平確定位置(百葉窗元件的高度和板 條角度)。該希望的自然光水平可以基于例如時(shí)間預(yù)先確定，或者可以由外部輸入提供(未 示出）。
[0018]此外，電光(人造光）控制器180向一個(gè)或多個(gè)電光源或人造光源190提供控制信 號(hào)。這些控制信號(hào)可以用來(lái)調(diào)節(jié)人造光源的照度，以及如將關(guān)于要求保護(hù)的本發(fā)明所描述 的，人造或電光源190的一個(gè)或多個(gè)附加特性。
[0019]然后，通過(guò)電動(dòng)百葉窗170提供的自然光和通過(guò)電光源190提供的人造光的組合 通過(guò)光傳感器195測(cè)量。光傳感器可以弄清楚日光和人造光對(duì)于整體照度的貢獻(xiàn)。然后， 光傳感器190的輸出提供給該說(shuō)明性實(shí)例中的加法器197,加法器基于希望的設(shè)定點(diǎn)198確 定人造或電光源190的照度(和其他附加特性)的希望的水平。設(shè)定點(diǎn)198可以基于諸如占 用性、日時(shí)、公用事業(yè)定價(jià)、用戶輸入等等之類的準(zhǔn)則確定。
[0020] 盡管圖1B圖示出作為加法器的元件197,但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，元件197也可以表示處 理數(shù)字地提供的信息的處理器。類似地，設(shè)定點(diǎn)元件198、電光控制器180和百葉窗控制器 165也可以由處理以數(shù)字方式提供的信息的一個(gè)或多個(gè)處理器表示。
[0021] 此外，用于電光源的照度和其他附加特性的設(shè)定點(diǎn)可以以預(yù)定的方式或者在例如 基于日時(shí)的調(diào)度中設(shè)定，或者可以響應(yīng)于要求基于變化的條件調(diào)節(jié)電光源或人造光源的接 收的命令(未示出）而設(shè)定。例如，在緊急的情況下，公用事業(yè)供應(yīng)商可以要求電消耗降低， 并且因此發(fā)布使得設(shè)定點(diǎn)改變并且因而覆蓋任何先前預(yù)定的調(diào)度的命令?；蛘?，可以基于 在預(yù)定調(diào)度未能考慮空間或區(qū)域被占用的時(shí)間期間該空間或區(qū)域是否仍然被占用，從該預(yù) 定調(diào)度改變?cè)O(shè)定點(diǎn)?；蛘撸梢曰诮邮盏妮斎胫祻念A(yù)定調(diào)度改變?cè)O(shè)定點(diǎn)。例如，當(dāng)空間未 被占用時(shí)，未被占用的空間可能操作于低照明條件模式下(例如博物館)。然而，可能(從運(yùn) 動(dòng)傳感器）接收到指示該空間可能被占用并且光條件可以上升到更高或者更舒適的照明模 式的輸入。在另一個(gè)實(shí)例中，被占用的空間可能操作于舒適照明模式下，但是可能根據(jù)需要 要求進(jìn)一步更高的照明條件。在這種情況下，可以處理造成甚至更高的照明水平實(shí)現(xiàn)的輸 入。
[0022] 圖2圖示出區(qū)域130內(nèi)的區(qū)域134、135、136的擴(kuò)展視圖。例如，區(qū)域134包括至 少一個(gè)窗口 220和門210。窗口 220允許自然光進(jìn)入?yún)^(qū)域130中。區(qū)域130進(jìn)一步包括向 該區(qū)域提供照明的至少一個(gè)光照或照明元件240。開(kāi)關(guān)230接通或者關(guān)斷區(qū)域130內(nèi)的照 明元件240中的選定照明元件。開(kāi)關(guān)230可以是常規(guī)的接通/關(guān)斷開(kāi)關(guān)、運(yùn)動(dòng)傳感器開(kāi)關(guān) 以及可以控制照明元件240的光照輸出的外界光傳感器或其他設(shè)備之一。
[0023] 區(qū)域135是一個(gè)也包括至少一個(gè)照明元件