CN101761864A - 室内智能采光照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种室内智能采光照明系统，包括：电动百叶窗；照明灯；光线角度传感器，用来感测光线照射角度；光照度传感器，用来感测光照射的强度；控制器，该控制器根据光线角度传感器感测的光线照射角度和光照度传感器感测的光照射强度控制电动百叶窗开合角度和照明灯的工作。该室内智能采光照明系统能智能控制电动百叶窗开合角度和照明灯的工作，从而可以根据环境情况为室内提供最合适的采光和照明效果，有利于保护人们的室内，并且也可以最大限度地合理利用电源，避免电源的浪费。

Description

室内智能采光照明系统

技术领域

本发明涉及采光照明技术领域，尤其涉及一种室内智能采光照明系统。

背景技术

在当今的信息时代，科技和社会都以日新月异的速度发生着变化。为了应对这个瞬息万变的世界，我们需要不断感受和适应外界环境，而人的视觉又是感知中最重要的部分。所以拥有良好正常的视力是十分必要的。

学生是世界的未来，但是现在有越来越多的学生被近视所困扰，并且已呈现低龄化的趋势。近视给学生生活、学习带来了诸多不便，高度近视还可能引发一系列严重的眼部并发症，是致盲的主要原因之一。因此，近视成为人人关心的重大社会问题。众所周知，学生视力下降，近视率上升，是诸多因素综合作用的结果。但是，除原发性因素外，用眼过度疲劳则是引发近视的主要因素了。在正常用眼状态下，照明条件合理与否，直接影响用眼的疲劳程度。

在保证视力的同时，我们还要尽可能提高电能的利用率，节约能源。在日常生活中，我们常可看到日光充足的白天，教室里依然灯火通明的情况；学生因故离开教室可能会忘记随手关灯......这些看似不起眼的生活细节在日积月累中常会造成极大的浪费。除了从主观上提高自身素质以外，我们更应从客观上改善教室的照明控制系统。

因此，无论是从保护人的视力角度还是从合理利用能源、节约能源的角度都需要室内智能采光照明系统来克服现有室内采光照明系统存在的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够根据环境情况来调节室内光线分布和光线强度的室内智能采光照明系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种室内智能采光照明系统，其特征在于包括：

电动百叶窗；

照明灯；

光线角度传感器，用来感测光线照射角度；

光照度传感器，用来感测光照射的强度；

控制器，该控制器根据光线角度传感器感测的光线照射角度和光照度传感器感测的光照射强度控制电动百叶窗开合角度和照明灯的工作。

为了能够使照明灯能够根据光线来调节照射强度和光线分布，所述照明灯为光线分布可调节的照明灯。

在本发明的实施例中，所述光线角度传感器包括一个不透光的由半球形面和圆形平面围成的半球形壳体，该半球形壳体的球心位置具有一个透光孔，半球形壳体的半球形面内表面密布有光敏元件。

所述透光孔设有透光片，所述半球形壳体内抽成真空。

所述透光孔的大小为足以使照射入的光线覆盖住两个光敏元件之间的空隙，又不会产生散射。

所述半球形壳体外设置有保护罩。

所述光线角度传感器以使圆形平面保持竖直的姿态摆放。

在本发明的实施例中，所述光线分布可调节的照明灯，包括灯壳，设于灯壳开口处的透光罩，所述灯壳内设有灯管支撑架，灯管支架上设有灯管，所述透光罩为凸透镜，所述灯管支撑架具有使灯管在灯壳内上下移动的上下调节机构。

所述灯管支撑架还具有使灯管在灯管内左右移动的左右调节机构。

所述灯管支撑架由两个微型电机和两节连杆机构构成，所述两节连杆机构上端连接在灯壳上，两节连杆机构的下端连接灯管，一个微型电机设置在两节连杆机构的上端位置驱动上节连杆摆动，另一个微型电机设置在两节连杆机构的关节位置驱动下节连杆相对上节连杆摆动。

采用上述技术方案，由于本发明的控制器能够根据光线角度传感器感测的光线照射角度和光照度传感器感测的光照射强度来智能控制电动百叶窗开合角度和照明灯的工作，从而可以根据环境情况为室内提供最合适的采光和照明效果，有利于保护人们的室内，并且也可以最大限度地合理利用电源，避免电源的浪费。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的光线角度传感器结构示意图；

图3为本发明的光线角度传感器的获得光线角度坐标原理图；

图4为本发明的光线角度传感器的使用方式示意图的使用方式示意图；

图5为本发明的光线分布可调节的照明灯的结构示意图；

图6为本发明的光线分布可调节的照明灯光线照射密集程度调节原理示意图；

图7为本发明的光线分布可调节的照明灯光线照射角度调节原理示意图。

图中：

100，电动百叶窗    200，光照度传感器    300，光线角度传感器

301，半球形壳体    311，半球形面        312，圆形平面  313，透光孔

314，光敏元件      315，透光片          316，保护罩    400，照明灯

410，光线分布可调节的照明灯  401，灯壳  402，透光罩    403，灯管支撑架

404，灯管          421，凸透镜          431，微型电机  432，两节连杆机构

4321，上节连杆     4322，下节连杆       500，控制器    600，水平仪

700，铅垂仪        800，调节螺母

具体实施方式

如图1所示，本发明的系统结构示意图，电动百叶窗100；照明灯400；光线角度传感器300，用来感测光线照射角度；光照度传感器200，用来感测光照射的强度；控制器500，该控制器500根据光线角度传感器300感测的光线照射角度和光照度传感器200感测的光照射强度控制电动百叶窗100开合角度和照明灯400的工作。

为了能够使照明灯200能够根据光线来调节照射强度和光线分布，所述照明灯采用光线分布可调节的照明灯410。

如图2所示，其中，光线角度传感器300，包括不透光的半球形壳体301，该半球形壳体301由半球形面311和圆形平面312围绕而成。在圆形平面312中心，即半形壳体301的球心位置具有一个透光孔313，半球形球面311的内表面密布有光敏元件314，所述光敏元件314可以采用光敏二极管或者光敏三极管或者其它光敏元件。

为了避免进入半球形壳体301内部的光线发生折射、使进入半球形壳体内的光线角度和外界保持一致，所述透光孔313设有透光片315，半球形壳体301内抽成真空。

为了保证光线角度传感器感测光线角度的精确，所述透光孔313的大小为足以使照射入的光线覆盖住两个光敏元件314之间的空隙，又不会产生散射。

为了能够在不使用时，保护透光片的透光性，所述半球形壳体301外设有保护罩，至少是透光孔处设置有保护罩316。

如图3所示，光线角度传感器300的工作原理是这样的：

当光线从透光孔313进入照射到球面上一点A时，从俯视图上看这点A到半球轴心的距离是ρ，坐标原点O到这点的连线在xOy平面上的投影与x轴的夹角为半球的半径为r，那么这条太阳光线与x轴，y轴，z轴夹角θ_x，θ_y，θ_z的余弦分别是：

通过上述公式，就可以计算出光线角度。

如图4所示，光线角度传感器300的使用方式如下：

将光线角度传感器300竖直放置，即将光线传感器的半球形壳体301的圆形平面312保持竖直，可以结合水平仪600和铅垂仪700来通过调节调节螺母800调整角度传感器300保持竖直，让光线从透光孔311射入光线角度传感器300的半球形壳体301内，照射在某个光敏元件314上，该光敏元件314就可以将接受的光信号转换沉电信号，有配合光线角度传感器的计算装置计算出光线角度。如果当有一片的光敏元件同时有反应时，取中间的那一个作为角度方位。

如图5所示，光线分布可调节的照明灯400，包括灯壳401，透光罩402，灯管支撑架403，灯管404。

其中，透光罩402设置在灯壳401的开口处，与灯壳401构成一个封闭结构。在灯壳401内安装灯管支撑架403，灯管404安装灯管支撑架上。透光罩402采用凸透镜421。

灯管支撑架403两个微型电机431和两节连杆机构432构成，两节连杆机构432上端连接在灯壳401上，两节连杆机构432的下端连接灯管404，一个微型电机431设置在两节连杆机构432的上端位置驱动上节连杆4321摆动，另一个微型电机431设置在两节连杆机构的关节位置驱动下节连杆4322相对上节连杆摆动。采用所述结构的灯管支撑架403既具有上下调节机构，也具有左右调节机构，能够驱动灯管404在灯壳401内上下左右移动。

光线分布可调节的照明灯的光线分布调节原理是这样的：

如图6所示，灯管在其轴线上可以看成是一个点，在其下方置一凸透镜，其焦距为f，长度是L，灯到凸透镜的距离是s(s＜f)，

根据几何光学有： $\frac{1}{S}+\frac{1}{S^{\′}}=\frac{1}{f};$

原先最外侧光线与竖直方向的夹角为： $\mathrm{\α}=\arctan \frac{L}{2s};$

使用凸透镜后： $\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{L}{2s}\frac{f-s}{f}\right).$

由此可以根据需要调节灯到凸透镜的距离s即可调节光线照射的密集程度，提高光照强度以提高利用率。

如图7所示，让凸透镜左右平移则可以调节光线的大致方向，其中通过透镜光心的光线与竖直方向的夹角为；

$\mathrm{\β}=\arctan \left(\frac{d}{s}\right),$

据此，可以通过调节灯管的左右位置来调整光线照射的方向。

通过上述详细描述，可以看出，由于本发明的控制器能够根据光线角度传感器感测的光线照射角度和光照度传感器感测的光照射强度来智能控制电动百叶窗开合角度和照明灯的工作，从而可以为室内提供最合适的采光和照明效果，有利于保护人们的室内，并且也可以最大限度地合理利用电源，避免电源的浪费。

以上就是本发明的光线分布可调节的照明灯，但是，本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (10)

1.一种室内智能采光照明系统，其特征在于包括：

电动百叶窗；

照明灯；

光线角度传感器，用来感测光线照射角度；

光照度传感器，用来感测光照射的强度；

控制器，该控制器根据光线角度传感器感测的光线照射角度和光照度传感器感测的光照射强度控制电动百叶窗开合角度和照明灯的工作。

2.根据权利要求1所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述照明灯为光线分布可调节的照明灯。

3.根据权利要求1或2所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述光线角度传感器包括一个不透光的由半球形面和圆形平面围成的半球形壳体，该半球形壳体的球心位置具有一个透光孔，半球形壳体的半球形面内表面密布有光敏元件。

4.根据权利要求3所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述透光孔设有透光片，所述半球形壳体内抽成真空。

5.根据权利要求4所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述透光孔的大小为足以使照射入的光线覆盖住两个光敏元件之间的空隙，又不会产生散射。

6.根据权利要求4所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述半球形壳体外设置有保护罩。

7.根据权利要求4所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述光线角度传感器以使圆形平面保持竖直的姿态摆放。

8.根据权利要求2所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述光线分布可调节的照明灯，包括灯壳，设于灯壳开口处的透光罩，所述灯壳内设有灯管支撑架，灯管支架上设有灯管，所述透光罩为凸透镜，所述灯管支撑架具有使灯管在灯壳内上下移动的上下调节机构。

9.根据权利要求8所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述灯管支撑架还具有使灯管在灯管内左右移动的左右调节机构。

10.根据权利要求2所述的室内智能采光照明系统，其特征在于：所述灯管支撑架由两个微型电机和两节连杆机构构成，所述两节连杆机构上端连接在灯壳上，两节连杆机构的下端连接灯管，一个微型电机设置在两节连杆机构的上端位置驱动上节连杆摆动，另一个微型电机设置在两节连杆机构的关节位置驱动下节连杆相对上节连杆摆动。

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