CN101882166B - 光照布局仿真方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光照布局仿真方法及系统。现有技术中还没有照明系统的仿真设计方法和系统。为此，本发明光照布局仿真方法包括下述步骤：①、为每个电光源——至少为每个电光源的发光部位，绘制三维模型。②、在三维模型发光部位的表面上设定均匀、密布的点，并自每个点出发，沿法线方向，向外设置一条射线，所有射线构成电光源的光线模型。③、根据待照射面的形状(不限于平面)及其与电光源之间的相对位置，在所述光线模型的相应位置上截取相应截面，每根被截取的射线在所述截面上形成一个截点。其中截面形状、位置与待照射面相对应。本发明可为照明设计提供实时、廉价、准确的指导，适合各种灯具企业、照明系统设计、生产单位使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿真系统，特别涉及一种光照布局仿真方法及系统。
背景技术
人们在进行照明系统整体设计时，都是将白炽灯、汞灯、钠灯、金卤灯等传统电光源简单地视为点光源或线光源，其光照强度(以下简称照度)分布不均，一般都应用于光照分布要求不高的场合。
随着人们环保、节能意识的不断提高，人们对照设计提出了更高的要求。以路灯为例：以前人们只要求路灯只要足够亮就行，经常用“灯光通明、如同白昼”等词语形容城市的繁华景象；而现在人们已经认识到路灯的照射强度过大，不但浪费电能，严重的还会构成光污染；照射强度小了，路人看不清路面，又容易造成交通事故。
加之各种新型电光源，如节能灯，无极灯，冷阴极灯，LED灯等大量涌现，在节能、环保、耐用性等方面远超过传统电光源，可以说近几年来，照明技术的进步几乎都是围绕这些新型灯具展开的，并以这些新型电光源的具体应用技术为主。
新型电光源中：节能灯多设计成U管型、多U管组合型，螺旋管等管型，多U管组合型，螺旋管等形状；低频无极灯为环状管发光，高频无极灯为球体发光；LED为点阵组合。这些新型电光源多形状特异，已经不能简单地视为点光源或线光源，在设计照明系统时，如何将这些形状各异的新型电光源的搭配组合，难度很大，如果还要为新型电光源设计反光件(如反光板)或折光件(如折光透镜)，难度更大，往往需要多次试制实验、耗费大量经费，才能最终定形，严重阻碍了新型光源的应用与推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何填补现有技术的上述空白，提供一种快捷、方便、仿真度高、可为照明设计提供实时、廉价、准确的指导的光照布局仿真方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明光照布局仿真方法包括下述步骤：
①、为每个电光源——至少为每个电光源的发光部位，绘制三维模型；电光源的三维模型可以采用专用的模具设计工具(或软件)，如：AutoCAD、Pro/E、UG等。通过系统的文件导入功能，选择设计好的模具文件。
②、在三维模型的发光部位的表面上设定均匀、密布的点，并自每个点出发，沿法线方向(相对于该点所在面)向外设置一条射线，所有射线构成电光源的光线模型。
③、根据待照射面的形状(不限于平面)及其与电光源之间的相对位置，在所述光线模型的相应位置上截取相应截面，每根被截取的射线在所述截面上形成一个截点。其中截面形状、位置与待照射面相对应。如此设计，所述截面各区域上的截点密度，与电光源在待照射面的相应区域的实际光照强度成正比，所述截面各区域上的截点密度，可以反映、量化待仿真对像在待照射面的相应区域照射强度。
作为优化，其还包括下述步骤：
④、通过实验测定电光源，在待照射面某一区域上的实际照射强度，找出该区域实际照射强度与步骤③所得截面的相应区域的截点密度的比例关系，利用该比例关系，通过步骤③所得截面其他区域的截点密度，推算出电光源在待照射面相应区域的照度。
如此设计，可以建立仿真系统与实际照明系统的直接换算关系，使仿真系统更加准确。
作为优化，其还包括下述步骤：
⑤、依照步骤④推算出的照度，与实际照度要求之间的差距，调整步骤②所述电光源的光线模型的数量、种类、位置、角度及组合方式，然后，重复第③、④步，直至依照步骤④推算出的照度与实际照度要求相符。
如此设计，可在仿真设计中反复调整，直至得出符合规定的仿真模型，然后，再按照符合规定的仿真模型进行量产。这样企业不必再作试验性模具生产，节省资金和时间。
作为优化，为所述电光源设计折光件(如折光透镜)或反光件(如反光板等)，相应地在第①步中，应为每个折光件或反光件——至少为其工作面建立相应的三维模型；在第②步所述射线与前述工作面相遇时，也相应地发生折射或反射，这些射线，与未发生折射或反射的射线共同组成电光源的光线模型。如此设计，还可在仿真设计中为电光源设计折光件或反光件。
作为优化，为所述电光源设计折光件和反光件，相应地在第①步中，应为每个折光件和每个反光件——至少为其工作面建立相应的三维模型；在第②步所述射线与前述工作面相遇时，也相应地发生折射或反射，这些射线，与未发生折射或反射的射线共同组成电光源的光线模型。如此设计，还可在仿真设计中为电光源设计折光件和反光件。
本发明光照布局仿真系统包括数据库和截面截取装置，其中数据库内存有多种电光源的三维模型，至少存有多种电光源的发光部位三维模型，在三维模型的发光部位的表面上设定均匀、密布的点，并自每个点出发，沿法线方向(相对于该点所在面)向外设置一条射线；所有射线构成电光源的光线模型，所述截面截取装置根据待照射面与电光源之间的相对位置，在所述光线模型的相应位置上的截取截面，且其截面形状与待照射面的形状相对应。
作为优化，其还配用光线模型调整装置，用于调整步骤所述光线模型的数量、种类、位置、角度及组合方式。
本发明光照布局仿真方法及系统具有以下优点：
一、电光源生产企业在生产、试制前，可以先利用本发明作仿真实验，分析待照射面得到的光照是否均匀、其照度是否符合规定的要求。如果能达到规定的要求，可加快进行量产，如果不能达到要求，可在仿真系统中调整电光源(指其光线模型)的数量、种类、角度、位置及组合方式等，直至得出符合规定的仿真模型，然后，再符合规定的仿真模型进行量产。这样就为企业省去了试验性模具生产所产生的资源浪费，同时也节省了企业的试验时间。
二、本发明可以为企业搭建仿真安装环境，指导安装人，提高安装效率。
三、本发明可以为企业提供形象的仿真展示平台，提高其竟标能力，帮助企拓展业务。
四、本发明光照布局仿真系统还可以为企业提供已开发产品设计方案的准确记录，自动记忆，减少重复设计，并为新产品的开发提供一定素材。
适合各种灯具企业、照明系统设计、生产单位使用，可以极大地降低新产品的研制成本，并能有效帮助企业拓展业务，帮助企业提高核心竞争力。
附图说明
下面结合附图对本光照布局仿真方法及系统作进一步说明：
图1是本光照布局仿真方法的流程框图；
图2是环形节能灯发光部位的三维模型及其光线模型的结构示意图；
图3是从图2所示光线模型正下方截取的截面图。
具体实施方式
实施方式一：如图1-3所示，本光照布局仿真方法包括下述步骤：
①、为每个电光源——至少为每个电光源的发光部位，绘制三维模型；
②、在三维模型发光部位的表面上设定均匀、密布的点，并自每个点出发，沿法线方向，向外设置一条射线，所有射线构成电光源的光线模型。例如环形节能灯发光部位的三维模型及其光线模型，如图2所示。
③、根据待照射面的形状(不限于平面)及其与电光源之间的相对位置，在所述光线模型的相应位置上截取相应截面，每根被截取的射线在所述截面上形成一个截点，其中截面形状、位置与待照射面相对应。
例如图3为环形节能灯光线模型正下方截取的截面图。
④、通过实验测定电光源，在待照射面某一区域上的实际照射强度，找出该区域实际照射强度与步骤③所得截面的相应区域的截点密度的比例关系，利用该比例关系，通过步骤③所得截面其他区域的截点密度，推算出电光源在待照射面相应区域的照度。
⑤、依照步骤④推算出的照度，与实际照度要求之间的差距，调整步骤②所述电光源的光线模型的数量、种类、位置、角度及组合方式，然后，重复第③、④步，直至依照步骤④推算出的照度与实际照度要求相符。
例如通过图3可以看好出，环形节能灯的中心亮度不够，可以利用本发明仿真技术，找出在其中心加装何种辅助光源，更合适。
还可以为所述电光源设计折光件或反光件，相应地在第①步中，应为每个折光件或反光件——至少为其工作面建立相应的三维模型；在第②步所述射线与前述工作面相遇时，也相应地发生折射或反射，这些射线，和未与前述工作面相遇的射线共同组成电光源的光线模型。当然也可以同时设计折光件和反光件，略。
实施方式二：本光照布局仿真系统包括数据库和截面截取装置，其中数据库内存有多种电光源的三维模型，至少存有多种电光源的发光部位三维模型，在三维模型发光部位的表面上设定均匀、密布的点，并自每个点出发，沿法线方向，向外设置一条射线；所有射线构成电光源的光线模型，所述截面截取装置根据待照射面与电光源之间的相对位置，在所述光线模型的相应位置上的截取截面，且其截面形状与待照射面的形状相对应。其还配用光线模型调整装置，用于调整步骤所述光线模型的数量、种类、位置、角度及组合方式。
Claims (3)
1.一种光照布局仿真方法，包括下述步骤：
①、为每个电光源或每个电光源的发光部位，绘制三维模型；
②、在三维模型发光部位的表面上设定均匀、密布的点，并自每个点出发，沿法线方向，向外设置一条射线，所有射线构成电光源的光线模型；
③、根据待照射面的形状及其与电光源之间的相对位置，在所述光线模型的相应位置上截取相应截面，每根被截取的射线在所述截面上形成一个截点；
④、通过实验测定电光源，在待照射面某一区域上的实际照射强度，找出该区域实际照射强度与步骤③所得截面的相应区域的截点密度的比例关系，利用该比例关系，通过步骤③所得截面其他区域的截点密度，推算出电光源在待照射面相应区域的照射强度；
⑤、依照步骤④推算出的照射强度，与实际照射强度要求之间的差距，调整步骤②所述电光源的光线模型的数量、种类、位置、角度及组合方式，然后，重复第③、④步，直至依照步骤④推算出的照射强度与实际照射强度要求相符。
2.如权利要求1所述的光照布局仿真方法，其特征在于：为所述电光源设计折光件或反光件，相应地在第①步中，应为每个折光件或反光件的工作面建立相应的三维模型；在第②步所述射线与前述工作面相遇时，也相应地发生折射或反射，这些射线，和未与前述工作面相遇的射线共同组成电光源的光线模型。
3.如权利要求1所述的光照布局仿真方法，其特征在于：为所述电光源设计折光件和反光件，相应地在第①步中，应为每个折光件和每个反光件的工作面建立相应的三维模型；在第②步所述射线与前述工作面相遇时，也相应地发生折射或反射，这些射线，和未与前述工作面相遇的射线共同组成电光源的光线模型。
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