CN103370986A

CN103370986A - 管理建筑物中的光的颜色的用于主动式窗户玻璃的控制系统

Info

Publication number: CN103370986A
Application number: CN2011800677810A
Authority: CN
Inventors: J.奥里尔拉德; D.尼科拉斯
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2013-10-23
Also published as: FR2969325A1; JP2014503952A; US20130264948A1; WO2012080656A1; EP2653012A1; US9226366B2; FR2969325B1

Abstract

本发明涉及包括控制单元的照明控制系统，所述控制单元包括存储器，控制程序被记录在所述存储器中。所述控制程序能够控制通过具有电可控的光学传输特性的主动式窗玻璃的光学传输，并且能够控制电可控的照明装置。所述系统此外包括用于测量表示光的色彩的值的色彩传感器。所述控制程序能够依据由所述色彩传感器提供的值控制由所述照明装置产生的光。

Description

管理建筑物中的光的颜色的用于主动式窗户玻璃的控制系统

技术领域

本发明涉及建筑物中的光强度的控制的领域。

背景技术

建筑物的窗户具有在夏天促进所述建筑物的变热以及在冬天促进它们变冷的缺点。

自20世纪90年代中期以来，玻璃工业已经开发了各种各样的绝热的和太阳能的控制窗户。由于当前市场上的“低发射率”或“反射”涂层，能够获得高水平的绝热和太阳能保护。

然而，这些窗户具有不能够适应于温度和阳光条件的固定的特性。

具有可变的光学特性的窗户玻璃提供了对此问题的解决方案。

这些主动式窗玻璃（被称为“智能玻璃”）具有（例如在电气方面）可修改的光学传输特性。

一种已知的解决方案是使用电致变色的窗户玻璃来使所述建筑物的能量消耗最小化。

US-A-2007/0067048描述了用于控制电致变色窗户的系统，目的在于使建筑物的能量消耗最小化，而同时提供所述建筑物的内部的一定的亮度。

然而，电致变色玻璃改变了所透射的光的光谱分布，这可能是缺点，即使用户不一定认识到它。

实际上，例如在博物馆中，如果展出的作品的颜色被改变（即使是以对参观者而言不易察觉的方式），其将是缺点。

此外，环境（即使是非常轻微地带颜色的）能够对神经系统产生一定的心理上的影响。具有长的波长的颜色（红色）具有刺激效果，而具有短的波长的颜色（紫色）具有镇静效果。中间色（黄色、绿色）具有对专注有利的紧张效果。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于配备建筑物的房间的具有电可控的光学传输特性的主动系统，其使得能够避免房间中的光的光谱分布偏移的缺点，即使该偏移对用户而言是不易察觉的。

根据本发明的一个方面，所述照明控制系统包括：

-包括存储器的控制单元，控制程序被记录在所述存储器中，所述控制程序能够控制通过具有电可控的光学传输特性的主动式窗玻璃的光学传输，所述控制程序能够控制电可控的照明装置；以及

-色彩传感器，其用于测量表示光的色彩的值并且将该值提供给所述控制单元，所述控制程序能够依据由所述色彩传感器提供的值控制由所述照明装置产生的光。

根据特定的实施例，单独地或者根据所有在技术上可能的组合，所述单元包括下面的特征中的一个或多个：

-所述控制程序能够控制所述照明装置，以致其产生照明，所述照明的色彩是如下这样的：由所述照明装置产生的光接近于由测量参考值的色彩的传感器测量的光的色彩；

-所述控制程序能够控制所述照明装置以便产生取决于由所述色彩传感器提供的值的不同的着色照明效果；

-所述照明装置包括人工光源；

-所述照明装置包括至少一个彩色LED，优选地是若干不同的彩色LEDs，所述控制程序能够依据由所述色彩传感器提供的值来控制所述至少一个彩色LED的照明的强度；

-所述照明装置包括以电可控的方式朝向内部反射外部光的反射器，例如电可控的和反射的软百叶帘；

-所述控制程序能够依据由所述色彩传感器提供的值控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输；

-所述控制程序能够控制具有电可控的光学传输特性的若干主动式窗玻璃，所述控制程序能够以如下这样的方式控制所述主动式窗玻璃：所述主动式窗玻璃中的一个接收光学传输设定点值，所述光学传输设定点值不同于所述主动式窗玻璃中的另一个的光学传输设定点值；

-所述色彩传感器提供CRI值、或表示（L^*,a^*,b^*）色彩系统的至少a^*或b^*的值、或表示（X,Y,Z）系统的至少X、Y或Z的值、或表示（L^*,u^*,v^*）系统的至少u^*或v^*的值；

-所述系统包括用于提供表示亮度的值的亮度传感器，所述控制程序能够依据表示由所述亮度传感器提供的亮度的值控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输；

-所述系统包括用于提供表示温度的值的温度传感器，所述控制程序能够依据表示由所述温度传感器提供的温度的值控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输；

-所述系统包括用于提供表示眩光水平的值的眩光水平传感器，所述控制程序能够依据表示由所述眩光水平传感器提供的眩光水平的值控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输。

本发明的另一个主题是包括主动式窗玻璃、照明装置以及控制系统的组件，所述主动式窗玻璃具有电可控的光学传输特性，所述控制系统用于控制所述主动式窗玻璃和所述照明装置，所述控制系统是如在上文中所描述的那样。

本发明的另外的主题是用于控制具有电可控的光学传输特性的主动式窗玻璃以及照明装置的方法，所述方法包括下列步骤：

-使用色彩传感器，其用于测量表示光的色彩的值；

-依据由所述色彩传感器提供的值控制由所述照明装置产生的光。

根据特定的实施例，单独地或者根据所有在技术上可能的组合，所述方法包括下面的特征中的一个或多个：

-控制产生的光的步骤在于控制所述照明装置以致其产生照明，所述照明的光谱分布是如下这样的：由所述照明装置产生的光至少部分地抵消通过所述至少一个主动式窗玻璃而被传输的光的光谱分布的偏移；

-所产生的光具有被适配的色彩，以致所述照明装置接近于由测量参考值的色彩的传感器测量的光的色彩；

-所述光被控制以便产生取决于由所述色彩传感器提供的值的不同的着色照明效果；

-所述照明装置包括人工光源；

-所述照明装置包括至少一个彩色LED，优选地是若干不同的彩色LEDs，依据由所述色彩传感器提供的值控制所述至少一个彩色LED的照明的强度；

-依据由所述色彩传感器提供的值控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输；

-具有电可控的光学传输特性的若干主动式窗玻璃以如下这样的方式被控制：所述主动式窗玻璃中的一个接收光学传输设定点值，所述光学传输设定点值不同于所述主动式窗玻璃中的另一个的光学传输设定点值；

-所述系统包括用于提供表示亮度的值的亮度传感器，依据表示由所述亮度传感器提供的亮度的值控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输；

-所述系统包括用于提供表示温度的值的温度传感器，依据表示由所述温度传感器提供的温度的值控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输；

-所述系统包括用于提供表示眩光水平的值的眩光水平传感器，依据表示由所述眩光水平传感器提供的眩光水平的值控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输。

附图说明

根据阅读随后仅仅经由实例而被呈现的描述并且参考附图，本发明将被更好地理解，在所述附图中，图1是根据本发明的装置的示意图。

具体实施方式

所述装置是用于控制建筑物的房间的照明的系统1。

所述房间被配备有具有电可控的光学传输特性的若干主动式窗玻璃2，更特别地，被配备有电致变色窗玻璃，以及被配备有电可控的照明装置4。

用于控制照明的所述系统1控制所述主动式窗玻璃2和所述照明装置4。

所描述的系统1涉及单个房间，但是更一般地，所述控制系统1能够控制建筑物的若干房间的照明。

电致变色窗户2是包括电化学主动式装置的窗玻璃，所述电化学主动式装置对电力供给的施加发生化学反应。电致变色窗户2的光学传输因此被以电的方式控制。

光域被理解为意指可见光、红外光以及紫外光域。

存在许多电致变色玻璃2。

它们一般被分类成三类：“全有机的”或“全聚合物”、“混合的”（换句话说，既有机的又无机的）、以及“全实体（换句话说，一般全无机的）。

US-5239406和EP-A-0612826例如描述了电致变色有机装置。

EP-0253713和EP-0670346、EP-0382623、EP-0518754或EP-0532408描述了电致变色混合装置。

EP-0831360和WO-A-00/03290描述了全实体电致变色装置。

有利地，所述电致变色装置是被称为“全实体”的装置。这样的装置具有耐久的优点，因为其由无机层组成。这样的装置此外具有使得衬底的数量能够被最小化的优点，所述层被沉积到单个衬底上。

然而，所述窗玻璃2不是必须是电致变色的；它们一般是具有电可控的光学传输特性的主动式窗玻璃，例如由气致变色或热致变色玻璃制成。

所述控制系统包括被配备有存储器12的控制单元10，用于控制主动式窗玻璃2（换句话说，通过所述主动式窗玻璃2的光学传输）的程序被记录在所述存储器12中。

应被注意的是：常规地，通过向所述窗玻璃2的端子发送设定点电压来执行主动式窗玻璃2的控制，不同的电压的值控制通过所述窗玻璃2的光学传输的不同的状态。

所述控制系统1此外包括针对所述房间中的光的色彩传感器14，并且所述程序被设计为取决于由所述色彩传感器14提供的色彩值来控制所述主动式窗玻璃2。

有利地，所述色彩传感器14被放置在所述房间的在其处期望控制所述色彩的区域中，例如，在诸如办公室的工作场所中。

所述色彩传感器14例如是提供CRI值（显色指数）的传感器，例如来自CIE（国际照明委员会）的Ra或R96a值。

作为变体，所述传感器提供任何适当类型的色彩值，例如由CIE定义的色彩系统中的值，例如CIE的（L^*,a^*,b^*）色彩系统中的L^*、a^*和b^*的值，或者CIE的XYZ系统中的X、Y和Z的值，或者CIE的（L^*,u^*,v^*）系统中的L^*、u^*和v^*的值。

应被注意的是：被广泛使用的（L^*,a^*,b^*）系统借助于对应于亮度的强度参数L^*以及描述颜色的两个色度参数（a^*,b^*）来描述所述颜色的特性。该系统已经被特别地设计以致所计算的颜色之间的距离对应于通过人眼所察觉的差异。例如，组合L^*是清晰度，其从0（黑色）到100（白色），分量a^*表示经过白色（0）的红色轴（正值）→绿色（负值）的范围（如果所述清晰度等于100），并且分量b^*表示经过白色（0）的黄色轴（正值）→蓝色（负值）的范围（如果所述清晰度等于100）。

一般而言，所述色彩传感器14能够提供表示由所述传感器接收的光的颜色或“色度”的值，换句话说，能够给出对于该光的相对色彩指示。

应被注意的是：术语“值”要在全文中在其较宽泛的意义上被理解。其可以是任何适合类型的值。例如，其可以是单个数值，或者是诸如向量或矩阵的值的集合。

术语“表示”被理解为意指该值使得关于被分析的光的色彩的任何适当类型的信息能够被获得。

所述控制程序能够控制所述照明装置4以致其产生照明，所述照明的色彩是如下这样的：由所述照明装置4产生的光接近于由测量参考值的色彩的传感器14测量的光的色彩，所述参考值例如被预先确定或被计算。

如果由所述主动式窗玻璃2透射的光被朝向蓝色偏移，则来自所述照明装置4的光例如将被相对于由所述主动式窗玻璃2透射的光朝向红色偏移。

所述照明装置4例如包括LEDs，例如若干彩色LEDs，以便例如通过每个彩色LED的强度来控制所述照明的颜色。

一般而言，照明装置4是这样的照明装置：其色彩朝向期望的照明色彩再平衡由所述色彩传感器分析的光的色彩。

有利地，由所述照明装置4产生的照明的色彩是可调节的，因为其是人工照明。

然而，作为变体，但非排他地，所述系统1包括提供自然光的电可控的照明装置4。例如，其是以可调节的角度反射外部光的装置（例如电可控的软百叶帘），并且能够朝向内部反射外部光。有利地，所述装置4被配置并且被布置用于朝向房间的天花板反射外部光。该装置4例如被定位在透明的窗玻璃的前面，或者以选择为接近于特定的颜色（例如白色）的房间中的光的颜色而被着色。

根据第一实施例，所述系统1独立于由所述色彩传感器14提供的值来控制所述主动式窗玻璃2。所述色彩的效果被修正，但是其原因不被修正。

根据第二实施例，所述系统1依据由所述色彩传感器14提供的色彩值来控制所述主动式窗玻璃。因此，如果颜色的变化被判定为是不可接受的（例如鉴于诸如房间中的亮度的其他标准），则所述系统作用于原因。

所述控制系统1此外包括例如：用于提供表示房间中的亮度的值的亮度传感器，和/或用于提供表示房间中的温度的值的温度传感器，和/或用于提供表示房间中的眩光水平的值的眩光水平传感器。

所述控制程序随后能够依据表示色彩的值、表示亮度的值、和/或表示温度的值、和/或表示眩光水平的值来控制通过所述主动式窗玻璃的光学传输。应被注意的是：所述传感器是任何适当类型的传感器。此外，也可以使用用于人在房间中的存在的传感器。

所述眩光水平传感器例如是与处理单元相关联的数字照相机，所述处理单元能够例如以DGI提供眩光水平的值。

作为提示，所述DGI眩光水平值被定义为：

DGI＝10Log10.478∑[(Lw^1.6*Ω^0.6)/(Lb+0.07*ω*0.5Lw)]

其中：

Lw=窗户的亮度（尼特）

Lb=背景的亮度（尼特）

Ω=由源的位置修正的窗户的立体角（sr）

Ω=从观察点看到的源的立体角（sr）

作为变体，能够通过使用各种值来执行眩光水平的重要性的评估。已经开发了这些值以便描述炫目的物理感觉的特性。这些各种值可以被独立地使用或者作为彼此的补充：

-“眩光指数”GI或BRI或BGI，其在P.Petherbridge、R.G.Hopkinson的文章（不适眩光和建筑物的照明，照明工程学会学报15(39)(1950)，伦敦，英国）中被描述。

-与“日光眩光指数”（DGI）相关联的“不适眩光等级评定”（DGR），其由R.G.Hopkinson描述（来自建筑物中的日照的眩光，应用人机工程学3(4)(1972)）。

-“视觉舒适概率”（VCP），其由DiLaura、DavidL.描述（关于视觉舒适概率的计算”，照明工程学会期刊，Vol.5，1976年7月，207页）。

-CGI和“统一眩光等级评定系统”（UGR），由CIE在内部照明中的不适眩光中进行了描述，国际照明委员会（CIE），技术委员会TC-3.13,4分部，内部环境和照明设计，奥地利维也纳，1992。

一般而言，能够使用任何适当类型的值。

所述亮度传感器例如被放置在房间的内部。然而，作为变体，所述传感器被放置在建筑物的外部。

对于所述温度传感器来说，其被优选地放置在房间的内部。

作为变体，所述存在传感器由时钟替代，房间中的存在对应于预定的时间表。

所述眩光水平传感器可以是亮度传感器，优选地在建筑物的外部，与时钟相关联。实际上，所述时钟使得能够确定太阳在天空中的位置，并且因此能够依据所测量的亮度的值来确定眩光水平的值。

此外，所述系统可以包括一个或多个每个类型的传感器。也可以由单个装置来执行若干传感器的功能。CCD照相机能够例如提供眩光水平传感器和亮度传感器两者的功能。

在全文中，术语“传感器A和传感器B”不应被理解为必然意味着两个单独的装置；其可以是提供两个测量的同一个装置。这同样适用于术语“单元”。

最后，所述房间可以另外被配备有遮蔽装置（诸如遮光物、窗帘、PDLCD窗等等），所述控制系统1也能够控制所述遮蔽装置。

作为变体，所述控制系统仅仅包括来自在上文中所述的传感器之中的一个传感器或者多于一个传感器的组合。

应被注意的是：在全文中，应当以包含的方式并且不以排他的方式来理解术语“依据”。作为例子，术语“依据色彩值”不排除亮度的值、温度的值和眩光水平的值也被考虑。

所述眩光水平传感器例如是与处理单元相关联的数字照相机，所述处理单元能够例如以DGI提供眩光水平值。

作为提示，所述DGI眩光水平值被定义为：

DGI＝10Log10.478∑[(Lw^1.6*Ω^0.6)/(Lb+0.07*ω*0.5Lw)]

其中：

Lw=窗户的亮度（尼特）

Lb=背景的亮度（尼特）

Ω=由源的位置修正的窗户的立体角（sr）

Ω=从观察点看到的源的立体角（sr）

本发明的另一个主题是建筑物的房间，其配备有具有电可控的光学传输特性的至少一个主动式窗玻璃、照明装置以及用于控制所述主动式窗玻璃和所述照明装置的控制系统，所述控制系统是如在前面的权利要求中的任一项权利要求中所要求权利的控制系统。

Claims

1.一种照明控制系统（1），包括：

-包括存储器（12）的控制单元（10），控制程序被记录在所述存储器（12）中，所述控制程序能够控制通过具有电可控的光学传输特性的主动式窗玻璃（2）的光学传输，所述控制程序能够控制电可控的照明装置（4）；以及

-色彩传感器（14），所述色彩传感器（14）用于测量表示光的色彩的值并且将此值提供给所述控制单元（10），所述控制程序能够依据由所述色彩传感器（14）提供的值控制由所述照明装置（4）产生的光。

2.根据权利要求1所述的系统（1），其中，所述控制程序能够控制所述照明装置（4），以致其产生照明，所述照明的色彩是如下这样的：由所述照明装置（4）产生的光接近于由测量参考值的色彩的所述传感器（14）测量的光的色彩。

3.根据权利要求1或2所述的系统（1），其中，所述控制程序能够控制所述照明装置（4）以便产生取决于由所述色彩传感器（14）提供的值的不同的着色照明效果。

4.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的系统（1），其中，所述照明装置（4）包括人工光源。

5.根据权利要求4所述的系统（1），其中，所述照明装置（4）包括至少一个彩色LED，优选地是若干不同的彩色LEDs，所述控制程序能够依据由所述色彩传感器（14）提供的值来控制所述至少一个彩色LED的光的强度。

6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的系统（1），其中，所述照明装置（4）包括以电可控的方式朝向内部反射外部光的反射器，例如电可控的和反射的软百叶帘。

7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的系统（1），其中，所述控制程序能够依据由所述色彩传感器（14）提供的值控制通过所述主动式窗玻璃（2）的光学传输。

8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的系统（1），其中，所述控制程序能够控制具有电可控的光学传输特性的若干主动式窗玻璃（2），所述控制程序能够以如下这样的方式控制所述主动式窗玻璃（2）：所述主动式窗玻璃（2）中的一个接收光学传输设定点值，所述光学传输设定点值不同于所述主动式窗玻璃（2）中的另一个的光学传输设定点值。

9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的系统（1），其中，所述色彩传感器（14）提供CRI值、或表示（L^*,a^*,b^＊）色彩系统的至少a^*或b^*的值、或表示（X,Y,Z）系统的至少X、Y或Z的值、或表示（L^*,u^*,v^*）系统的至少u^*或v^*的值。

10.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的系统（1），包括用于提供表示亮度的值的亮度传感器，所述控制程序能够依据表示由所述亮度传感器提供的亮度的值控制通过所述主动式窗玻璃（2）的光学传输。

11.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的系统（1），包括用于提供表示温度的值的温度传感器，所述控制程序能够依据表示由所述温度传感器提供的温度的值控制通过所述主动式窗玻璃（2）的光学传输。

12.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的系统（1），包括用于提供表示眩光水平的值的眩光水平传感器，所述控制程序能够依据表示由所述眩光水平传感器提供的眩光水平的值控制通过所述主动式窗玻璃（2）的光学传输。

13.一种包括主动式窗玻璃（2）、照明装置（4）以及控制系统（1）的组件，所述主动式窗玻璃（2）具有电可控的光学传输特性，所述控制系统（1）用于控制所述主动式窗玻璃（2）和所述照明装置（4），所述控制系统是如前述权利要求中任一项权利要求中所要求权利的控制系统。

14.一种用于控制具有电可控的光学传输特性的主动式窗玻璃以及照明装置（4）的方法，所述方法包括以下步骤：

-使用色彩传感器（14），所述色彩传感器（14）用于测量表示光的色彩的值；

-依据由所述色彩传感器（14）提供的值控制由所述照明装置（4）产生的光。

15.根据权利要求14所述的方法，控制产生的光的步骤在于控制所述照明装置（4）以致其产生照明，所述照明的光谱分布是如下这样的：由所述照明装置（4）产生的光至少部分地抵消通过所述至少一个主动式窗玻璃（2）传输的光的光谱分布的偏移。