CN102474948B - 照明系统的调暗 - Google Patents

Abstract

一种照明系统包括多个照明单元（1、4），每个照明单元被配置成照明目标区域。提供一种具有可调整电导的中央调暗系统。每个照明单元包括至少一个光源（101、201）、耦合至光源（101、201）的可控光源驱动器（2、5）以及被配置成测量在照明单元（1、4）的目标区域中的光通量的光传感器（3、6）。光源驱动器根据由电流源产生的输入控制电压向光源供电。将光传感器耦合至电流源，并且具有与光通量对应的可变电导。通过将每个光传感器（3、6）经由相应二极管（9、10、13）耦合至调暗元件（7），可以组合地调暗照明单元（1、4）。

Description

照明系统的调暗

技术领域

本发明涉及照明系统领域，更具体地说，涉及包括多个照明单元的照明系统的调暗。

背景技术

照明系统（例如，办公室使用的照明系统，其中，较大区域需要被照亮以达到标定光通量级）通常包括多个照明单元（或光源，或光源组），每个照明单元被配置成照明目标区域。照明单元以组合方式，提供全部空间的适当照明。

鉴于节能，照明单元可以包括光传感器（也被称为日光传感器），除了由照明单元自身生成的人造光通量以外，其还考虑日光对于照明单元的目标区域的光通量级的贡献。包含光导电池的光传感器被配置成测量在照明单元的目标区域内的光通量。如果照明单元的目标区域具有由进入目标区域的自然光所生成的足够光通量级，那么，相应照明单元将通过光传感器而被控制，以在照明单元的目标区域中不生成或生成较低级别的（人造）光通量。仅有限的自然光通量或完全没有自然光通量进入在其目标区域的其他照明单元将通过它们相应的光传感器而被控制，以产生较高级别的人造光通量。因此，无论是高自然光通量还是低自然光通量存在于不同目标区域中，通过添加适当的人造光通量，所有目标区域可能以相同光通量而被照亮。

当使用光传感器时，如果发现在照明单元的目标区域中的光通量级高于需要或者高于期望，（手工或自动地）使照明单元调暗应该是可能的。这尤其应用于当自然光通量相对低时，例如在建筑区域的阴暗部分、在阴暗天气的时段中或者在夜晚。通过将手工或自动操作的调暗元件添加到每个照明单元，可以执行照明单元的调暗，调暗元件优先于光传感器。数字控制系统也可以用于提供一个或多个照明单元的手工或自动调暗。

在使用中的已知调暗设置的劣势是所需要的部件数目、照明系统的复杂性、包含安装成本在内的关联成本、照明系统测试运行困难等。

根据US 2009/015175中已知的是，提供一种具有权利要求1前序部分中所陈述的特征的照明系统。

发明内容

提供一种提供低成本、简单且有效的调暗设置的照明系统将是所期望的。

根据本发明的照明系统的特征在于，每个光传感器通过相应二极管并联地耦合至调暗元件。

在优选实施例中，该二极管的阳极指向光传感器。进一步，二极管的阴极指向调暗元件。

在根据本发明的照明系统中，耦合至调暗元件（其能够被认为是中央调暗元件）并且具有接收低自然光通量（并且随后会从（多个）关联光源接收高人造光通量）的目标区域的照明单元可以由调暗元件调暗，在一个实施例中，调暗元件是可变电阻器或电位计。对于耦合至调暗元件的所有照明单元，这提供了达到某个最大人造光通量级的可选中央调暗。如果与照明单元关联的光传感器会检测到充分的自然光通量，照明单元的实际人造光通量级可以低于由调暗元件设定的这个最大人造光通量级。

本发明的这些和其他方面将更容易被理解，因为通过参考下文具体描述以及结合附图进行考虑，能够更好地对之进行了解，在附图中，相同参考符号指代相同部分。

附图说明

图1描绘了根据本发明的照明系统的实施例的电路图。

具体实施方式

图1描绘了包括第一照明单元1和第二照明单元4的照明系统。第一照明单元1包括第一光源101和可控的第一光源驱动器2。第一光源驱动器2包括耦合至第一光源101的第一驱动器电流源102，用于向第一光源101提供电流I_lamp。将第一电压测量电路103（并联地）耦合至生成DC电流I_o的第一测量电流源104和包括光导电池的第一光传感器3的并联设置。

同样，第二照明单元4包括第二光源201和可控的第二光源驱动器5。第二光源驱动器5包括第二驱动器电流源202，其耦合至第二光源201，用于向第二光源201提供电流I_lamp。将第二电压测量电路203（并联地）耦合至生成DC电流I_o的第二测量电流源204和包括光导电池的第二光传感器6的并联设置

第一光传感器3和第二光传感器6的光导电池每个具有取决于入射在它们上的光量的可变电阻。在光导电池上的入射光量高时，其电阻低（换言之，其电导高），相反，当在光导电池上的入射光量低时，其电阻高（换言之，其电导低）。光传感器3、6的每个分别测量相应照明单元1、4的目标区域或其代表部分中的光量。此处，将目标区域限定为预定要接收由照明单元生成的光的区域。

第一光源101和第二光源201的每个可以包括一个或者多个白炽灯、气体放电灯、发光二极管（LED）、LED灯或其他类型的灯中的任意个。

如在相应元件之间的箭头所表示的，第一电压测量电路103控制第一驱动器电流源102，并且第二电压测量电路203控制第二驱动器电流源202。随着由第一和/或第二测量电路103、203测量的电压上升，由第一和/或第二驱动器电流源102、202分别产生的电流I_lamp上升。相反，随着由第一和/或第二测量电路103、203测量的电压下降，由第一和/或第二驱动器电流源102、202分别生成的电流I_lamp下降。随着灯电流I_lamp上升，由相应第一和第二光源101、102产生更高的人造光通量。

将第一光传感器3通过二极管9并联地耦合至调暗元件，在示出的实施例中，其为电位计（或可变电阻器）7。将第二光传感器6通过二级管10并联地耦合至电位计7。如被包括在虚线内的二级管13所指示的，可以将具有进一步照明传感器的进一步照明单元（具有与照明单元1和4相似的基本电路设置）通过二级管并联地耦合至电位计7。将第一二极管9、第二电极管10和可能的进一步二极管13的阳极分别指向相应的第一光传感器3、第二光传感器6以及可能的进一步光传感器，并且将第一二级管9、第二二极管10和可能的进一步二极管13的阴极指向电位计7

包括照明单元1和4的照明系统的操作如下。

对于第一测量电流源104，将第一光传感器3与第一二极管9和电位计7的串联设置并联地耦合。当第一二极管9后向偏置时，由第一测量电流源104产生的电流I_o流过第一光传感器3，第一光传感器3的电阻/电导确定了在第一测量电流源104两端的电压，从而确定了在第一电压测量电路103两端的电压。当第一二极管9前向偏置时，由第一测量电流源104产生的电流I_o部分地流过第一光传感器3，以及部分地流过二极管9和电位计7，其中，第一光传感器和电位计9的并联布置的电阻/电导基本上确定了在第一测量电流源104两端的电压，从而确定了在第一电压测量电路103两端的电压。第一电压测量电路103基于在第一电压测量电路103两端的电压（或者在第一测量电流源104两端的电压）控制由第一驱动器电流源102输出的电流I_lamp，以便当测量的电压高时，至第一光源101的电流I_lamp高，并且当测量的电压低时，至第一光源101的电流I_lamp低。

对于第二测量电流源204，将第二光传感器6并联地耦合至第二二极管10和电位计7的串联设置。当第二二极管10后向偏置时，由第二测量电流源204产生的电流I_o流过第二光传感器6，第二光传感器6的电阻/电导确定了在第二测量电流源204两端的电压。当第二二极管10前向偏置时，由第二测量电流源204产生的电流I_o部分地流过第二光传感器6，并且部分地流过二极管10和电位计7，其中，第二光传感器6和电位计7的并联设置的电阻/电导基本确定了在第二测量电流源204两端的电压。第二电压测量电路203基于在第二电压测量电路203两端的电压（或者在第二测量电流源204两端的电压）控制由第二驱动器电流源202输出的电流I_lamp，以便当测量电压高时，至第二光源201的电流I_lamp高，并且当测量电压低时，至第二光源201的电流I_lamp低。

为了阐释目的，首先分析在白天期间的照明情形。

假定将第一照明单元1定位在房间窗户附近，从而，在白天，第一照明单元1的目标区域接收到大量自然光通量，其被第一光传感器3检测到。结果，第一光传感器3的光导电池的电阻相对低（即，第一光传感器3的光导电池电导相对高），并且第一光源驱动器2的第一测量电流源104在线11上产生低控制电压，这在第一光源驱动器2中被第一电压测量电路103监控。这个低控制电压迫使第一光源驱动器2以低功率电平操作在第一照明单元1中的第一光源101。因此，自然光通量结合由第一照明单元1产生的人造光通量，建立了在第一照明单元1的目标区域中的预定光通量。

而且，假定将第二照明单元4定位在距离房间任何窗户较远的距离处，从而在白天，第二照明单元的目标区域基本接收不到或仅接收有限的自然光通量，其被第二光传感器6检测到。结果，第二光传感器6的光导电池的电阻相对高（即，第二光传感器6的光导电池的电导相对低），并且第二光源驱动器5的第二测量电流源204在线12上产生高电压，这在第二光源驱动器5中被第二电压测量电路203检测到。这个高控制电压迫使第二光源驱动器5以高功率电平操作在第二照明单元4中的第二光源201。

较之线11，在线12上的高控制电压使第二二极管10前向偏置（接通），并且使第一二极管9后向偏置（断开）。因此，电位计7并联地耦合至第二光传感器6，并且流过电位计7和第二光传感器6的组合电阻的电流I_o产生了在第二电压测量电路203两端的电压，其能够通过改变（调整）电位计7的电阻（电导）而被改变。因此，通过减少电位计7的电阻（增加电导），能够减少导致第二照明单元4的高光输出的第二光源驱动器5的高功率电平。只要线12上的控制电压高于线11上的控制电压，并且只要第一光源驱动器2的功率级别低于第二光源驱动器5的功率级别（由于第一光传感器3所导致的线11上的控制电压），则第一光源驱动器2不受电位计7的电阻任何改变（调整）的影响。

如上文所指出的，可以将具有进一步光传感器的一个或多个进一步照明单元（具有与照明单元1和4类似的基本电路设置）通过二极管13并联地耦合至电位计7。如果假定将进一步照明单元（像照明单元4）定位在离房间任何窗户的远距离处，从而在白天，它们的目标区域基本接收不到或仅接收有限的自然光通量（其被相应光传感器检测到），然后，由照明单元4以及这些进一步的照明单元所产生的光通量，可以通过（一个）电位计7调整，从而提供中央调暗设置。

第二，分析基本没有自然光存在的照明情形，例如在阴暗天气或夜晚期间。

在没有自然光通量的情形下，在照明系统中的所有光传感器3、6具有高电阻（低电导）。因此，第一和第二测量电流源104、204在线11、12上产生高控制电压，其分别使第一和第二二极管9、10前向偏置。在电位计7两端生成单一控制电压，其中央地控制由所有照明单元1、4产生的人造光通量。如果电位计7的电阻高（或者其电导低），那么，在第一和第二电压测量电路103、203两端的电压高，导致由所有照明单元1、4在它们的目标区域中产生高人造光通量。如果电位计7的电阻低（或其电导高），那么在第一和第二电压测量电路103、203两端的电压低，导致由所有照明单元1、4在它们的目标区域中产生低人造光通量。

第三，分析在白天期间的照明情形，其中，第一照明单元的目标区域接收高的自然光通量级，第二照明单元的目标区域接收中的自然光通量级，以及第三照明单元的目标区域接收低的自然光通量级。

假定调暗元件的电导（电位计7）低（或者其电阻高），则第一、第二和第三照明单元的二极管均被后向偏置。因此，由第一、第二和第三照明单元所产生的人造光通量由它们的光传感器确定。第一照明单元将产生低人造光通量，第二照明单元将产生中人造光通量，以及第三照明单元将产生高人造光通量。

当将调暗元件的电导调整为中（或者将其电阻调整为中）时，那么，第三照明单元的二极管变成前向偏置，而第一和第二照明单元的的二极管保持后向偏置。因此，当将调暗元件的电导调整为中时，仅第三照明单元被调暗。

当将调暗元件的电导调整为高（或者将其电阻调整为低）时，则不仅第三照明单元的二极管，而且第二照明单元的二极管也变成前向偏置，而第一照明单元的二极管保持后向偏置。因此，当将调暗元件的电导调整为高时，第二和第三照明单元调暗。

因此，当将中央调暗元件的电导从低调整到高（或将其电阻从高调整到低）时，调暗元件在功率级别高于与调暗元件的调整相对应的功率级别的所有照明元件（如由它们的光传感器所确定的）上进行操作。

从上述分析可以得出，当自然光通量可用时，根据本发明的照明系统通过减少照明单元目标区域中的人造光通量，提供了最大的能源效率，而对于较少或没有自然光通量可用的照明单元目标区域，中央调暗元件（电位计或可变电阻）可以被用于中央地控制人造光通量。

调暗元件可以被手工或自动地调整（例如，由电子控制单元根据如时间、在场人员等的预定参数值来控制调整）

如上文所具体解释的，照明系统包括多个照明单元，每个照明单元被配置成照明目标区域。提供一种具有可调整电导的中央调暗元件。每个照明单元包括至少一个光源、与该光源耦合的可控光源驱动器以及被配置成测量照明单元的目标区域中光通量的光传感器。光源驱动器根据由电流源产生的输入控制电压向光源供电。光传感器与电流源耦合，并且具有与光通量对应的可变电导。通过将每个光传感器经由相应二极管并联地耦合至调暗元件，可以组合地调暗照明单元。

如所要求的，此处公开了本发明的具体实施例；然而，应理解的是，公开的实施例仅是本发明的示例，本发明能够以各种形式实施。因此，此处公开的特定结构性和功能性细节不应被解释为限制，而仅是作为权利要求的基础，以及作为用于教导本领的技术人员以各种方式在任何适当的具体结构中采用本发明的代表性基础。此外，此处所使用的术语和短语并非旨在限定，而是提供对本发明的可理解的描述。

此处所使用的术语“一”或“一个”被定义为一个或多于一个。此处所使用的术语“多个”被定义为两个或多于两个。此处所使用的术语“另一”被定义为至少第二个或更多。此处所使用的术语“包含”和/或“具有”被定义为包括（即，开放性语言，不排除其他元件或步骤）。在权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制权利要求或本发明的范围。

在彼此不同的从属权利要求中陈述某些措施的这一事实，并非表示不能有利地使用这些措施的组合。此处所使用的术语“耦合”被定义为连接，虽然未必是直接地并且未必是机械地连接。

Claims (4)

1.一种照明系统，包括：

（a）多个照明单元（1、4），其中每个照明单元被配置成照明目标区域，每个照明单元包括：

-至少一个光源（101、201）；

-耦合至所述光源（101、201）的可控光源驱动器（2、5）；所述光源驱动器被配置成根据由于来自电流源的电流而产生的输入控制电压向所述光源供电；以及

-光传感器（3、6），被配置成测量在所述照明单元（1、4）的目标区域中的光通量，所述光传感器耦合至所述电流源，并且具有与光通量对应的可变电导，以便随着在目标区域中的光通量降低，所述光传感器（3，6）的电导降低，并且反之亦然,

其中该照明系统还包括：

（b）具有可调整电导的调暗元件（7），

其特征在于，每个光传感器（3、6）通过相应二极管（9、10、13）并联地耦合至所述调暗元件（7）。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述二极管（9、10、13）的阳极指向所述光传感器（3、6）。

3.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述二极管（9、10、13）的阴极指向所述调暗元件（7）。

4.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述调暗元件（7）是可变电阻或电位计。