CN102770617A - 用于结合外部照明和人工照明的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于将外部光与人工照明相结合的系统，该系统包括：光屏蔽装置(2)，其用于对空间(5)屏蔽外部光；以及至少一个光源(6)，其被布置成发出朝该光屏蔽装置(2)的外侧被引导的人造光，该光源(6)响应于当前外部照明状况是可控的。该系统进一步包括控制器(8)，该控制器(8)连接到所述光源(6)，其被布置成响应于光屏蔽装置的当前位置控制光源(6)的发光，从而模仿外部光通过光屏蔽装置逃逸的效应。因此，可以(手动地或自动地)控制人造光以补偿缺乏足够的外部光，并且控制器确保人造光以被感知为外部光的方式发出。

Description

用于结合外部照明和人工照明的系统

技术领域

本发明涉及一种用于将来自外部照明（诸如日光）的光与来自人工照明的光相结合的系统。

背景技术

各种光屏蔽装置在本领域中是已知的，并且通常用于限制被允许进入房间或空间的外部光的量。

可能有利的光屏蔽装置的一个示例是手动或自动控制的百叶窗帘。可以竖直地或水平地布置在例如窗户中的多个板条的角度可以受到控制以允许日光进入空间的便利程度。因而能够避免空间的过热，并且因而降低冷却空间的成本。而且，板条的角度可以受到控制从而避免光的不便的刺眼。但是，当存在不充足的日光或没有日光时，取决于例如天气状况或一天的时间，通过百叶窗进入空间的光一般通过接通室内更多的灯来补偿。然而，已经发现，人们通常更喜欢呆在让光通过窗户进入的空间内，并且当光进入他们的窗户时，医院中的病人甚至更快地恢复。

最近，已经使用日光偏转系统用于室内照明来改善在没有充分的日光的情况下的室内照明和/或用于装饰效果。WO2006/123283教导了一种装置，其中照明装置照亮日光屏蔽装置的板条让板条将光引入到空间中，以实现空间的期望的照明。照明依赖于板条的位置和定向和/或板条的表面的特征而变化。

虽然在WO2006/123283中提供了使用日光偏转系统的有用的室内照明系统，但是存在对能够借助于人工照明提供更多天然照明的改善的系统的需要。

发明内容

一种用于将来自外部照明的光与来自人工照明的光相结合的系统满足了以上需求，该系统包括：用于使空间屏蔽外部光的光屏蔽装置，该光屏蔽装置具有朝向空间里面的内侧，以及朝向空间外面的外侧，以及至少一个光源，其被布置成发出被引向光屏蔽装置的外侧的人造光，该光源响应于当前外部照明状况是可控的。该系统进一步包括控制器，该控制器连接到光源，并且被布置成：响应于光屏蔽装置的当前位置，控制光源的发光，从而模仿外部光通过光屏蔽装置逃逸的效应。

因此，可以（手动地或自动地）控制人造光以补偿缺乏足够的外部光，并且控制器确保人造光以被感知为外部光的方式发出。在典型情况下，与外部光（例如，外部日光、或邻近区域的总照明）的光输出功率相比，人造光源具有非常低的光输出功率。通过响应于光屏蔽装置的位置而自动地控制光源，可以有效地使用这种受到限制的光来模仿经过屏蔽装置的外部光。

通过“空间”在此处意指可以借助于光屏蔽装置来屏蔽外部光的任何空间。因此，光屏蔽装置可以布置在空间的外部和空间的内部之间的、外部光可以进入其中的任何透明的开口中。最常见的示例是常规窗户和布置在门中的窗户，通常面对建筑物的房间。然而，诸如无任何窗玻璃的开口的其它开口也是可行的，其例如可以相对于阳台或露台布置。而且，该空间可以是相邻于另一室内空间的空间，因而开口将两个室内空间隔开。在这种情况下，外部照明也可以是人工的。一个示例可以是相邻于走廊的办公室，在该走廊和办公室之间布置有带有光屏蔽装置的窗户或其它开口。

在典型示例中，外部光是自然日光，并且光屏蔽装置是诸如窗帘或包括多个水平板条的百叶窗帘的遮阳板。响应于取决于例如一天的时间、天气状况和季节变化的当前日光照明状况，光源可以相应地受到控制。

此外，至少一个光源可以布置在光屏蔽装置的外部。可替代地，光源可以布置在诸如光屏蔽装置里面的其它地方，并且系统因此可以包括用于朝窗户的外侧引导光的光重定向元件。光重定向元件可以包括一个或几个反射器、光引导件、透镜、棱镜或其它光学装置。因此，光源可以位于其中光可以朝光屏蔽装置被引导的任何地方，诸如在窗框中，在离光屏蔽装置一定距离处，相对于开口在高处或在低处。不同的位置不同地影响发出的光。例如，或多或少的光由光屏蔽装置反射，并且光进入空间的方向取决于至少一个光源的位置而不同。

优选地，至少一个光源可以适于发出定向光，与散射光源形成对照，这是有利的，因为它使得能够实现发出的光的改进的控制从而获得与外部光相同的特性。

甚至更优选地，至少一个光源可以是固态光源，其可以以诸如颜色受控的许多方式受到控制。例如，固态光源可以是发光二极管（LED）。

该系统可以进一步包括用于检测光屏蔽装置的当前位置的检测器，该检测器连接到控制器并且适于对控制器提供关于光屏蔽装置的当前位置的信息。这样的检测器可以以不同的方式设计，这取决于光屏蔽装置的类型，并且使得能够实现自动系统。

而且，该系统可以进一步包括用于检测当前外部照明状况的光传感器；该光传感器连接到控制器并且适于对控制器提供关于外部照明状况的信息。因此，当前外部照明状况可以自动地受到检测，而且光源可以自动地受到控制以补偿当前外部照明状况，诸如灰色天气、或诸如在早晨或在晚间的低强度阳光。因此，从外部照明到人工照明的过渡可以发生或反之亦然，而位于空间中的人甚至不会察觉到。

光传感器可以被配置成检测亮度级和色温中的至少一个。通过检测亮度级，低亮度级的外部光可以通过接通光源并且切换到发出具有补偿亮度级的光来补偿。亮度级可以因此保持恒定，虽然光源改变。通过亮度在这里意指沿给定方向行进的光的每一单位面积的发光强度。通过检测色温，可以通过适当的控制来获得期望的色温。例如，冷白光的检测到的色温可以通过来自人工照明的更暖的白色色温来补偿。可替代地，饱和因子可以被添加到发出的光以实现除白色以外的其它颜色，其例如可以被用来在空间中呈现日落或日出印象。因此，可能可以产生从暖红到更带蓝色的场景的所有日光效果的明暗度。

而且，控制器可以被配置成：响应于结合的日光和人工照明或当前外部照明状况，控制多个板条的位置和定向。通过该装置，例如板条的角度可以受到控制以当入射光太亮时避免空间中耀眼的光，光可以朝天花板或地板被定向，或当光相对弱时可以使板条之间的间隙更大。

可替代地，控制器可以被配置成响应于光源输出，控制多个板条的位置和定向，所述光源当外面很黑时是唯一的光源。

根据一个实施例，光屏蔽装置包括多个可控板条，所述多个可控板条可定位以允许外部光进入板条之间。这样的装置的一示例是百叶窗帘。

在这种情况下，系统可包括至少一个布置在板条中的一个上的太阳电池。可替代地，或另外，该系统可以包括布置在离板条一定距离处的太阳电池，该太阳电池被布置在允许板条朝太阳电池反射日光的位置上。通过布置太阳电池以将来自阳光的能量转换成用于对系统充电的电，需要很少的或不需要另外的电来驱动系统的组件，诸如板条和光源的自动功能。通过使用太阳能，电成本下降，同时因为实际上对环境是有利的。

此外，该系统可以进一步包括布置在空间里面的存在检测器，控制器被配置成：在未检测到存在的情况下，控制板条以执行太阳跟踪。通过使用存在检测，当没有人在空间中时该系统可以完全用于太阳跟踪，即使要求板条是封闭的。然而，当板条被最优化用于让日光可能地结合人造光进入到空间中时，太阳电池也可以发挥功能，尽管与当系统被预期专门用于太阳跟踪时相比，更少的阳光将朝一个或多个太阳电池被引导。通过太阳跟踪意味着板条朝太阳被定向用于太阳能的最佳的收集。然而，当系统旨在用于太阳能的收集时，板条可适于始终获得相同的定向。例如，当仅收集太阳能时板条可以是封闭的，如果太阳电池布置在板条上的话。

附图说明

本发明，包括其特定特征和优点，将根据下列详细描述和附图被容易地理解，在附图中：

图1示意性地示出根据本发明的一实施例的安装在带有包括水平板条的光屏蔽装置的窗户中的系统；

图2a-b示意性地示出设置有本发明的系统的窗户，该窗户进一步设置有太阳电池；

图3a-e是根据本发明的不同实施例的不同地布置的系统的示意图；以及

图4示意性地示出根据本发明的一实施例的安装在带有由窗帘形成的光屏蔽装置的窗户中的系统。

具体实施方式

图1示出设置有根据本发明的一实施例的系统的房间5的窗户1。该系统包括光屏蔽装置2，该光屏蔽装置2覆盖窗户1的全长并且在此处布置在窗户1的内侧朝向房间5内部。明显地，光屏蔽装置可以被布置在窗玻璃的任意侧上，相对于窗户朝房间的里面或朝房间的外面。或，光屏蔽装置可以被布置在窗户的透明的玻璃之间。

在本示例中，光屏蔽装置2具有百叶窗帘的类型，并且包括多个被示出为处于敞开位置的水平地布置的板条3，其中在板条3中的每一个之间呈现出同样大小的水平间隙4。因此，板条3被布置成让阳光从外面通过板条射进房间5中。光屏蔽装置2还可以是窗帘，如图4中所示。

而且，光源6布置在窗户1的外侧。光源可以是任何光源，诸如固态光源、灯泡或荧光光源。在此处，光源6布置在窗户1上方的窗框中的中央。光源6、或另一光源，可以布置在窗户的底部中。光源的这样的布置使得能够实现从下方的照明，这对于从窗户的顶部下降的光屏蔽装置可以是有利的。因此，当光屏蔽装置几乎被关闭（被拉下）时，光源也可以更容易地将光引导至空间5中。

检测器9被布置成检测光屏蔽装置的当前位置。检测器可以是简单的接触检测器、光检测器、或适合于确定光屏蔽装置的当前位置的任何其它类型的检测器。在窗户中向侧面或从顶部到底部可活动的窗帘的情况下，如图4中所示，检测器9仅能够检测窗帘的延伸。在带有水平板条的百叶窗的情况下，如图1中，检测器9可被布置成检测板已经下降了多远以及板条的倾角。由于通常所有的板条倾斜相同的角度，所以一个传感器可能是足够的。然而，多个传感器也是可能的。

控制器8连接到检测器并且连接到光源，并且其被程控以响应于光屏蔽装置的当前位置，控制来自光源的发光。对光源的控制可以包括但不限制于强度、方向和光束角。控制可以基于预定的设置进行。例如，控制器可以被程控以控制光源6以针对光屏蔽装置2的给定的位置提供预定的照明。该预定的照明可以被调节以使得进入空间5的外部光与光屏蔽装置的该位置类似，从而即使当外部光是微弱的或不存在时，也会给人强烈的外部光的印象。

控制器8可以进一步连接到光传感器7，该光传感器被布置成检测诸如亮度和色温的当前外部照明状况。在窗户面对外面的情况下，传感器将检测日光。根据来自传感器7的检测到的参数，控制器8控制光源6以发出基于当前外部照明状况而调整的光。例如，如果检测到的亮度级在预设的阈值以下，例如由于是阴天，可以接通光源6以发出补偿低亮度级的光，因而具有期望的亮度级的光始终通过遮阳板2的板条3进入房间5。如果检测到的色温是相对冷的白色，则可以控制光源6以发出较暖的白光。

通过响应于外部照明状况控制光源，可以实现动态照明。由于人造光通过板条进入空间，所以人造光可以被感知为日光，例如因为自然阴影和反射形成在该空间中。例如，当人造光通过窗户或开口进入空间时，还存在由板条形成的特性阴影条。

控制器8可以进一步被布置成：响应于检测到的外部照明状况，控制光屏蔽装置2。例如，取决于外部照明或光源6是否为房间5中的主导光源，板条3可以受到控制以改变位置和定向。换言之，板条3可以被定向成使得对于当前照明状况来说是最佳的，并且板条3可以例如被调整角度以朝天花板或地板反射光来避免耀眼的光，该耀眼的光对于在房间5中的某人来说可能是不便的。

在图2a-b中，描绘了与图1中类似的系统，但是该系统进一步设置有太阳电池。在图2a中，多个太阳电池11布置在板条3上，使得可以将板条3定向以引导太阳电池11朝向太阳。从而，当阳光撞击到太阳电池11上时，可以收集太阳能。因此，该系统可以借助于被转换成电的太阳能驱动。在此处，蓄电池12用来存储能量。

此外，存在检测器13布置在房间5的内部以检测是否在房间5中存在人。如果不存在任何人，可以使用板条3专门用于太阳跟踪，沿朝向太阳的最佳方向引导板条3。或者，仅封闭板条3以将太阳电池11向外指引。而另一种可能性是，板条3的某些角度导致板条的上侧朝其上设置有太阳电池的板条的下侧反射光，或反之亦然。而且，也在系统的合并的日光和人工照明控制期间，太阳电池11中的至少一些仍旧可以被指引以收集太阳能，这取决于板条3的定向。

在图2b中，单个太阳电池15布置在窗户的内部并且在窗户的上方。在此处，板条可以被定向成使得阳光撞击太阳电池并且进一步被朝太阳电池15反射。如果使用了存在检测器13并且已经检测到在房间中没有人，则可以使用于朝太阳电池引导光的板条的最佳定向保持恒定。在示出的示例中，用于朝太阳电池15反射阳光的板条的最佳定向仍旧允许光进入房间。而且，板条3的几个不同的定向导致至少一些阳光被朝太阳电池15反射。

在图3中，示意性地示出了根据本发明的各实施例的不同布置的系统，其中光源6在光屏蔽装置2上并且朝光屏蔽装置2发出光。图3a-e中所示的系统中的每一个描绘了单个光源6，虽然可能存在代替单个光源或为了组合效果在不同的位置上布置的多个光源。

在图3a-b中，以及在图3d-e中，光源6布置在窗户的外部，所述窗户用于引导朝向其中布置有板条3的所述窗户的外侧的光。

在图3a中，板条3被水平地定向使得光束31在板条3上朝房间的天花板被反射以间接地照明房间。

在图3b中，板条3被对角地定向从而仅反射光的一部分，并且一部分光能够直接进入房间而不在板条3上反射，在图3b中描绘了直射光32。在此处，在房间中实现了相对晴朗的场景。

在图3c中，光源6布置在窗户内部的板条的上方，并且朝窗户外部的光重定向装置20发出光。光重定向装置在此处被示出为反射器20，其朝板条3引导光，以反射到房间中。

在图3d中，光源6布置在窗户的外部但在窗户的下方以朝板条3向上发出光。在该示出的示例中，板条3朝天花板对角地向上定向，使得一部分光33直接进入房间的天花板而不在板条3上反射。

在图3e中，板条被封闭，因而撞击在板条3上的光朝外部反射回去。该特征，即可以通过本发明的系统实现的另外的特征，可以用来形成窗户的外部上的装饰照明，用于有效照明尤其是当外部很黑时。装饰照明可以进一步通过向照明增加交替光束角度和/或不同的颜色来增强。例如，建筑物的不同的窗户可以用不同的颜色或用交替的光束角和/或颜色来照明以形成富于变化的装饰照明。

虽然已经参照本发明的特定的示例性实施例描述了本发明，但是许多不同的变更、修改等对于本领域的技术人员将变得清楚。例如，光屏蔽系统可以具有不同的类型，诸如一套竖直百叶窗、或不同类型的窗帘。光屏蔽系统可以是手动控制的，并且例如被手动地向上拉以允许光通过窗户进入。可以根据例如日变化或季节变化以不同的方式控制光源。光屏蔽装置可以布置在其中它可以对空间屏蔽外部光的任何开口中，诸如相对于天井或在将两个室内空间分开的开口中。控制器可以经由用户接口被编程。

另外，根据对附图、本公开、和所附权利要求的研究，本领域的技术人员在实践要求保护的发明时，可以理解并实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或其它单元可以实现在权利要求中列举的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述的某些措施的纯粹事实并不能表明这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (13)

1.一种用于将来自外部照明的光与来自人工照明的光相结合的系统，所述系统包括：

光屏蔽装置(2)，其用于对空间(5)屏蔽外部光，所述光屏蔽装置(2)具有朝向所述空间(5)里面的内侧和朝向所述空间(5)外面的外侧；

至少一个光源(6)，其被布置成发出朝所述光屏蔽装置(2)的外侧被引导的人造光，

所述光源(6)响应于当前外部照明状况是可控制的；以及

控制器(8)，其连接到所述光源(6)，并且被布置成响应于所述光屏蔽装置的当前位置控制所述光源(6)的发光，从而模仿外部光通过所述光屏蔽装置逃逸的效应。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：检测器(9)，其用于检测所述光屏蔽装置(2)的当前位置，所述检测器连接到所述控制器(8)并且适于对所述控制器(8)提供关于所述当前位置的信息。

3.根据权利要求1或2所述的系统，进一步包括：

光传感器(7)，其用于检测所述当前外部照明状况，所述传感器(7)连接到所述控制器(8)并且适于对所述控制器(8)提供关于所述外部照明状况的信息。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述光传感器(7)被配置成检测亮度级和色温中的至少一个。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述至少一个光源(6)布置在所述空间(5)的外面。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述至少一个光源(6)布置在所述空间(5)的里面，所述系统进一步包括用于朝所述光屏蔽装置(2)的外侧引导光的装置(20)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述至少一个光源(6)适于发出定向光。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述光源(6)是固态光源。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制器(8)被配置成：响应于所述当前外部照明状况，控制所述多个板条(3)的位置和定向。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述光屏蔽装置(2)包括多个可控板条(3)，所述多个可控板条可定位以允许外部光进入所述板条之间。

11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括布置在所述板条(3)中的一个上的至少一个太阳电池(11)。

12.根据权利要求10所述的系统，进一步包括布置在离所述板条(3)一定距离处的太阳电池(15)，所述太阳电池(15)布置在允许所述板条(3)朝所述太阳电池(15)反射日光的位置上。

13.根据权利要11或12所述的系统，进一步包括用于检测在所述空间(5)中的人的存在的存在检测器(13)，所述控制器(8)被配置成：只要未检测到存在，就控制所述板条(3)以执行太阳跟踪。

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