CN103759232B - 一种依据自然光照的室内led照明调光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种依据自然光照的室内LED照明调光方法，首先在建筑物的窗户的内测，放置一个五面安装有光敏传感器的正方体自然光光强采样节点，根据自然光光强采样节点采集到的各面的光强，判断此时的天气状况；根据天气状况，计算自然光源中在室内的工作台面产生的辐射光强、直射光强，得到自然光在室内工作台面的光照强度；参照人眼对自然光照强度的最低需求，确定室内LED灯具的工作亮度等级。本发明实现了人们的工作区域获得比较舒适的光照，并且具有方便、节能的优点。

Description

一种依据自然光照的室内LED照明调光方法

技术领域

本发明涉及一种室内LED照明调光方法，特别涉及一种依据自然光照的室内LED照明调光方法。

背景技术

随着社会的发展，照明节能已逐渐成为人们的共识,除了采用高效能光源外,在不影响人们对照明需求的前提下,合理地控制光源的输出光强也是照明节能的重要手段。太阳光是最适合人类视觉系统的光源，在室内照明中合理地利用自然光，不仅可保护人眼视力，而且可以减少电能消耗，具有广阔的发展前景和良好的经济、社会价值。

目前的国内智能照明，研究利用自然光在建筑中的应用主要分为两种：直接利用法和间接利用法。直接利用法即通过在室外安装采光设备，直接将室外采集的阳光引入到室内，达到利用自然光照明的目的，典型代表如室外平面镜反射法、导光管法、棱镜组多次反射法、光导纤维法等。间接利用法即通过安装相应的能量转换设备，将太阳能转换成不同形式的热能或者电能，再加以利用到室内照明中，典型代表如光—热—电转换方式、光—电转换方式等。

上述两种方法都是基于辅助手段或者工具来利用太阳光，在实现过程中面临造价和运用复杂度较高的难题，在现实生活中，尤其是经济欠发达国家和地区很少有推广实例。

当前办公楼宇中临窗的灯具功率，其照明功率是按没有考虑自然光的条件下所需要的最大功率设置的，而在大多数工作时段，临窗灯具的照明相对室外的自然光，只是辅助光源，特别是晴天，透过窗户的自然光足以为临近窗口的区域提供照明，此时室内灯具可以不照明或只提供少量光照即可。但当前绝大多数情况下临窗灯具与非临窗灯具是一起控制的，再加上自然光源由于天气变化，云彩遮挡、时段变化等原因表现出不稳定，为了不影响人们的工作,在办公时间内，临窗灯具与非临窗灯具一样处于全功率工作状态,从而导致大量的电能浪费。

LED照明在室内照明中的应用越来越广泛,当前LED照明一般采用恒流驱动,通过PWM方法进行调光性控制,这也为依据环境照明情况进行调光提供了硬件条件。通常的做法是在灯具上集成一个光敏传感器，该传感器感知灯具周围的光照，从而实现LED灯具的自动调光。但这种方法存在明显的缺陷，由于光敏传感器在灯具上的安装位置是固定的，光敏传感器背向环境光源和面向环境光源，调光效果可能差异较大，因此对灯具的安装提出了额外的要求；另一方面，灯具是安装于天花板内还是突出于天花板，光敏传感器感知的光照也是不同的，为了美观，照明灯具的壳体一般镶嵌于天花板中，安装于灯具体中的光敏传感器从而也难以感知环境光照。

室外自然光照强度、方位角、高度角会随时间变化，室内光照也会随之变化，在利用自然光照的同时,为了获得比较舒适的工作光照环境,合理的室内智能照明方案应该是根据外部光照变化而动态自适应调节室内灯管亮度等级,在人工光的调节范围内保持光照效果的稳定。

室外自然光可以分为太阳直射光和太阳辐射光两类。地球上的光线均是由太阳带来的，一部分太阳光透过大气层到达地面，成为直射光，直射光形成的照度非常高，具有方向性，可以使物体形成阴影。另一部分太阳光碰到大气层中的空气分子、灰尘、水蒸气等微粒，产生多次反射，形成太阳辐射光。太阳辐射光具有一定的亮度，形成的照度低，没有方向性，不能使物体形成阴影。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种依据自然光照的室内LED照明调光方法，以保障人们的工作区域获得比较舒适的光照，由于LED灯具不是全时段工作于额定功率，因此可以达到节能的目的。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种依据自然光照的室内LED照明调光方法，包括以下步骤：

（1）建筑物室内自然光源光强采样：在建筑物窗户的内测，放置一个自然光光强采样节点；所述自然光光强采样节点为正方形，以其正对着窗外的面为前面，自然光光强采样节点的前面、上面、背面、左侧面、右侧面各安装有一个光敏传感器，对自然光光强进行采集；

（2）对于任一时刻，自然光光强采样节点的前面、上面、背面、左侧面、右侧面获得的光强测量值分别为E_前、E_上、E_背、E_左、E_右，求五个光强测量值中的最大值、均值及方差，分别记为E_max、m_E和σ_E；

（3）调节室内LED灯具的亮度：

（3-1）如果E_max=E_背，或者E_max=E_上且E_上<βE_背，判断此时为阴暗的阴天，其中β为阈值常数，1<β<2；设定可调LED灯具工作为最大允许亮度等级N；

（3-2）如果E_max>εE_背且σ_E<λ(E_max-m_E)，判断此时为明亮的阴天，则设定直射光强为E_z=0，而辐射光强为E_r=E_max；其中ε、λ为阈值常数，ε>2,0.5<λ<1.0；

（3-2-1）计算辐射光源在室内的工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)的辐射光强E_rd：

令窗户所在的墙面为面A，垂直于地板并与面A垂直相交的墙面为面B，则以面A与面B的相交线为z轴，面A与地板的相交线为y轴，面B与地板的相交线为x轴；设窗户宽为Y，高为H，窗户离z轴最近的边沿与z轴的距离为Y_w，窗户下沿与工作台面的高度差为h_t，窗户面元为dydz，则

$E_{\mathrm{rd}}=\underset{Y_w\&le;y\&le;Y_w+Y,h_t\&le;z\&le;h_t+H}{\&Integral;\&Integral;}\frac{E_{r\&CenterDot;}\&CenterDot;(z-z_0)\&CenterDot;\sqrt{{x_0}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({x_0}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2)}^2}\mathrm{dydz}$

（3-2-2）计算自然光在室内工作台面的光照强度E_s，其中E_s=E_rd；进行步骤（4）；

（3-3）如果E_max>εE_背且σ_E>λ(E_max-m_E)，判断此时为晴天，取辐射光强E_r为E_前、E_左、E_右中的最小值，而直射光强E_z=E_上-E_r；其中ε、λ为阈值常数，ε>2,0.5<λ<1.0；

（3-3-1）由下式计算直射光的太阳高度角γ_s：

其中，δ为太阳赤纬角，由下式可计算获得，

δ=23.45*sin(360*(284+N')/365)；

N'为积日数，自1月1日开始计算；

为当地的地理纬度；

Ω为太阳时角，Ω=(TT-12)×15，TT为真太阳时；

（3-3-2）计算太阳光相对窗户平面的方向角α：

α=α_s-α_b

α_s为太阳方位角，α_b为建筑物正面法线相对正南方向的夹角，α_s和α_b通常以正南为0°,偏西为正值,偏东为负值。

其中，太阳方位角为α_s，由下式获得：

（3-3-3）计算辐射光源在室内的工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)的辐射光强E_rd：

$E_{\mathrm{rd}}=\underset{Y_w\&le;y\&le;Y_w+Y,h_t\&le;z\&le;h_t+H}{\&Integral;\&Integral;}\frac{E_{r\&CenterDot;}\&CenterDot;(z-z_0)\&CenterDot;\sqrt{{x_0}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({x_0}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2)}^2}\mathrm{dydz}$

（3-3-4）计算直射光在室内衰减后的光强E_zd：

直射光在工作台面所在的水平面形成平行四边形光斑，在y轴方向上，光斑中心偏离窗户中心的平移距离为Δy=x·tan(α)；光斑平行于y轴的两条边与窗户所在的墙面的距离分别为d₁、d₂;d₁=h_t·cot(γ)，d₂=(h_t+H)·cot(γ)；其中，γ为太阳光相对窗户平面的方向角，γ=γ_s；

若 $d_1\&le;x_0\&le;d_2,Y_w-\&Delta;y-\frac{Y}{2}\&le;y_0\&le;Y_w-\mathrm{\&Delta;y}+\frac{Y}{2},$ 此时直射光在室内形成光斑覆盖了工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)，则E_zd=E_z；

否则， $E_{\mathrm{zd}}=\underset{Y_w-\mathrm{\&Delta;y}-\frac{Y}{2}\&le;y\&le;Y_w-\mathrm{\&Delta;y}+\frac{Y}{2},d_1\&le;x\&le;d_2}{\&Integral;\&Integral;}\frac{\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;E_z\&CenterDot;z_0\&CenterDot;\sqrt{{(x-x_0)}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{z_0}^2)}^2}\mathrm{dydz};$ 其中，μ为反射因子；

（3-3-5）计算室内的工作台面的自然光照强度E_s，计算自然光在室内工作台面的光照强度E_s，其中，E_s=E_rd+E_zd；进行步骤（4）

（4）确定室内LED灯具的工作亮度等级：

（4-1）计算人眼对自然光照强度的最低需求

对于一天中的任意时刻t，设t_r为日出时间，t_f为日落时间；

当 $t_r<t\&le;\frac{t_r+t_f}{2},E_{\min }^s=E_0+\frac{100}{t_f-t_r}\&CenterDot;(t-t_r);$

当 $\frac{t_r+t_f}{2}<t<t_f,E_{\min c}^s=E_0+\frac{100}{t_f-t_r}\&CenterDot;(t_f-t)$

其中，在春、秋季节E₀为225lx；夏季E₀为200lx，冬季E₀为250lx；

（4-2）如果将LED灯具的工作亮度等级设为0，即LED灯具处于全关状态；

（4-3）如果将LED灯具的工作亮度等级n为：

$n=\min \{N,\frac{E_{\min }^s-E_s}{E_{\mathrm{av}}}\}$

其中，N为LED灯具的最大允许亮度等级；E_av为LED灯管亮度每提高一级，室内工作台面增加的光照强度。

步骤（1）所述对自然光光强进行采集，具体为：

每间隔一段固定的时间，对自然光光强进行一次采集。

步骤（1）所述对自然光光强进行采集，具体为：

对自然光光强进行即时采集。

所述光敏传感器位于其所在面的中心位置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

（1）照明更加健康：根据人眼在不同色温和季节下对总照度的不同需求，确立随时间不同而变化的目标混合光照标准，使调光更加符合人眼生理需求，提高工作效率同时保护视力。

（2）调光更加智能：室内LED灯管的照明强度根据外部光照的实时变化而智能调节亮度等级。省去人工手动调节的繁琐和不便，实现智能化控制的目的。

（3）获得实质性的节能效果：当室外自然光光照强度比较强烈时，自动调暗室内LED灯管亮度等级，节约了用电，达到节能减排的目的。

附图说明

图1为实现本发明的实施例的依据自然光照的室内LED照明调光方法的系统的结构图。

图2为本发明的实施例的依据自然光照的室内LED照明调光方法的流程图。

图3为本发明的实施例的建筑物室内空间布局示意图。

图4是直射光方向角相对窗户平面示意图。

图5为直射光在工作台面所在的水平面形成光斑的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1为实现本实施例的依据自然光照的室内LED照明调光方法的系统的结构图，系统由三部分组成：Zigbee节点模块（包括灯组节点和光照采集器）、TCP/IP网关模块（包括Zigbee节点和以太网接入器）、管理系统。其中Zigbee节点分为灯具控制节点、自然光光强取样节点、以太网接入网关节点以及局部控制器节点，与本发明密切相关的是自然光光强取样节点。广域的以太网和多个局域的Zigbee网络构成灯具监管系统的拓扑结构，实现数据的上下行传输。

如图2所示，本实施例的依据自然光照的室内LED照明调光方法，包括以下步骤：

（1）建筑物室内自然光源光强采样：在建筑物的窗户的内测，放置一个自然光光强采样节点；所述自然光光强采样节点为正方形，以其正对着窗外的面为前面，自然光光强采样节点的前面、上面、背面、左侧面、右侧面的中心位置各安装有一个光敏传感器，对自然光光强进行采集；在自然光源比较稳定的情况下，系统每间隔一段固定的时间发出指令，自然光光强采样节点对自然光光强进行一次采集；在自然光照变化比较剧烈的情况下（单位时间内，光强变化超过50%），自然光光强采样节点自动申请上传当前的自然光光强数据，进行即时采集。

（2）对于任一时刻，自然光光强采样节点的前面、上面、背面、左侧面、右侧面获得的光强测量值分别为E_前、E_上、E_背、E_左、E_右，求五个光强测量值中的最大值、均值及方差，分别记为E_max、m_E和σ_E；

（3）调节室内LED灯具的亮度：

（3-1）如果E_max=E_背，或者E_max=E_上且E_上<βE_背，判断此时为阴暗的阴天，其中β为阈值常数，1<β<2；设定可调LED灯具工作为最大允许亮度等级N；

（3-2）如果E_max>εE_背且σ_E<λ(E_max-m_E)，判断此时为明亮的阴天，则设定直射光强为E_z=0，而辐射光强为E_r=E_max；其中ε、λ为阈值常数，ε>2,0.5<λ<1.0；

（3-2-1）计算辐射光源在室内的工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)的辐射光强E_rd：

如图3所示的空间布局，令窗户所在的墙面为面A，垂直于地板并与面A垂直相交的墙面为面B，则以面A与面B的相交线为z轴，面A与地板的相交线为y轴，面B与地板的相交线为x轴；设窗户宽为Y，高为H，窗户离z轴最近的边沿与z轴的距离为Y_w，窗户下沿与工作台面的高度差为h_t，窗户面元为dydz，则

$E_{\mathrm{rd}}=\underset{Y_w\&le;y\&le;Y_w+Y,h_t\&le;z\&le;h_t+H}{\&Integral;\&Integral;}\frac{E_{r\&CenterDot;}\&CenterDot;(z-z_0)\&CenterDot;\sqrt{{x_0}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({x_0}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2)}^2}\mathrm{dydz}$

其中，E_rd的推导过程如下：

在建立辐射光源室内衰减数学模型时，将发光窗户平面视作由辐射强度为I，辐射方向均匀的点光源组成的朗伯辐射体。根据立体角投影定理，点光源ΔA_s在距离它l处ΔA产生的辐射照度为：

$E=\frac{I\cos \mathrm{\&theta;}}{l^2}=L\&CenterDot;\frac{{\mathrm{\&Delta;A}}_s\&CenterDot;\cos {\mathrm{\&theta;}}_s\&CenterDot;\cos \mathrm{\&theta;}}{l^2}$

$\cos \mathrm{\&theta;}=\frac{(z-z_0)}{\sqrt{{x_0}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}}$

$\cos {\mathrm{\&theta;}}_s=\frac{\sqrt{{x_0}^2\text{+}(y-{y_0}^2)}}{\sqrt{{x_0}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2}}$

其中,θ为窗户面元与工作台面点T连线与台面法线所成的夹角；

窗户平面的辐射出射度M大小即为E_r；

$L=\frac{E_r}{\mathrm{\&pi;}}$

所以窗户平面的一个面元在房间内点T产生的光照强度为：

$E=\frac{E_{r\&CenterDot;}\&CenterDot;(z-z_0)\&CenterDot;\sqrt{{x_0}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({x_0}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2)}^2}\mathrm{dydz}$

整个窗户平面作为一个朗伯辐射体在房间内点T产生的照度为：

$E_{\mathrm{rd}}=\underset{Y_w\&le;y\&le;Y_w+Y,h_t\&le;z\&le;h_t+H}{\&Integral;\&Integral;}\frac{E_{r\&CenterDot;}\&CenterDot;(z-z_0)\&CenterDot;\sqrt{{x_0}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({x_0}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2)}^2}\mathrm{dydz}$

（3-2-2）计算自然光在室内工作台面的光照强度E_s，其中E_s=E_rd；进行步骤（4）；

（3-3）如果E_max>εE_背且σ_E>λ(E_max-m_E)，判断此时为晴天，取辐射光强E_r为E_前、E_左、E_右中的最小值，而直射光强E_z=E_上-E_r；其中ε、λ为阈值常数，ε>2,0.5<λ<1.0；

（3-3-1）由下式计算直射光的太阳高度角γ_s：

其中，δ为太阳赤纬角，由下式可计算获得，

δ=23.45*sin(360*(284+N')/365)；

N'为积日数，自1月1日开始计算；为当地的地理纬度；

Ω为太阳时角，Ω=(TT-12)×15，TT为真太阳时；

（3-3-2）计算太阳光相对窗户平面的方向角α：

α=α_s-α_b

α_s为太阳方位角；α_b为建筑物正面法线相对正南方向的夹角，两个角如图4所示；

其中，太阳方位角为α_s，由下式获得：

（3-3-3）计算辐射光源在室内的工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)的辐射光强E_rd：

$E_{\mathrm{rd}}=\underset{Y_w\&le;y\&le;Y_w+Y,h_t\&le;z\&le;h_t+H}{\&Integral;\&Integral;}\frac{E_{r\&CenterDot;}\&CenterDot;(z-z_0)\&CenterDot;\sqrt{{x_0}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({x_0}^2+{(y-y_0)}^2+{(z-z_0)}^2)}^2}\mathrm{dydz}$

（3-3-4）计算直射光在室内衰减后的光强E_zd：

如图5所示，直射光在工作台面所在的水平面形成平行四边形光斑，在y轴方向上，光斑中心偏离窗户中心的平移距离为Δy=x·tan(α)；光斑平行于y轴的两条边与窗户所在的墙面的距离分别为d₁、d₂;d₁=h_t·cot(γ)，d₂=(h_t+H)·cot(γ)；其中，γ为太阳光相对窗户平面的方向角，γ=γ_s；

若 $d_1\&le;x_0\&le;d_2,Y_w-\&Delta;y-\frac{Y}{2}\&le;y_0\&le;Y_w-\mathrm{\&Delta;y}+\frac{Y}{2},$ 此时直射光在室内形成光斑覆盖了工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)，则E_zd=E_z；

否则， $E_{\mathrm{zd}}=\underset{\mathrm{\&Delta;y}-\frac{Y}{2}\&le;y\&le;\mathrm{\&Delta;y}+\frac{Y}{2},d_1\&le;x\&le;d_2}{\&Integral;\&Integral;}\frac{\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;E_z\&CenterDot;z_0\&CenterDot;\sqrt{{(x-x_0)}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2+{z_0}^2)}^2}\mathrm{dydz};$ 其中，μ为反射因子；

（3-3-5）计算室内的工作台面的自然光照强度E_s，计算自然光在室内工作台面的光照强度E_s，其中，E_s=E_rd+E_zd；进行步骤（4）

（4）确定室内LED灯具的工作亮度等级：

（4-1）计算人眼对自然光照强度的最低需求

对于一天中的任意时刻t，设t_r为日出时间，t_f为日落时间；

当 $t_r<t\&le;\frac{t_r+t_f}{2},E_{\min }^s=E_0+\frac{100}{t_f-t_r}\&CenterDot;(t-t_r);$

当 $\frac{t_r+t_f}{2}<t<t_f,E_{\min c}^s=E_0+\frac{100}{t_f-t_r}\&CenterDot;(t_f-t)$

其中，在春、秋季节E₀为225lx；夏季E₀为200lx，冬季E₀为250lx；

（4-2）如果将LED灯具的工作亮度等级设为0，即LED灯具处于全关状态；

（4-3）如果将LED灯具的工作亮度等级n为：

$n=\min \{N,\frac{E_{\min }^s-E_s}{E_{\mathrm{av}}}\}$

其中，N为LED灯具的最大允许亮度等级；E_av为LED灯管亮度每提高一级，室内工作台面增加的光照强度。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种依据自然光照的室内LED照明调光方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建筑物室内自然光源光强采样：在建筑物窗户的内测，放置一个自然光光强采样节点；所述自然光光强采样节点为正方形，以其正对着窗外的面为前面，自然光光强采样节点的前面、上面、背面、左侧面、右侧面各安装有一个光敏传感器，对自然光光强进行采集；

(2)对于任一时刻，自然光光强采样节点的前面、上面、背面、左侧面、右侧面获得的光强测量值分别为E_前、E_上、E_背、E_左、E_右，求五个光强测量值中的最大值、均值及方差，分别记为E_max、m_E和σ_E；

(3)调节室内LED灯具的亮度：

(3-1)如果E_max＝E_背，或者E_max＝E_上且E_上<βE_背，判断此时为阴暗的阴天，其中β为阈值常数，1<β<2；设定可调LED灯具工作为最大允许亮度等级N；

(3-2)如果E_max>εE_背且σ_E<λ(E_max-m_E)，判断此时为明亮的阴天，则设定直射光强为E_z＝0，而辐射光强为E_r＝E_max；其中ε、λ为阈值常数，ε>2,0.5<λ<1.0；

(3-2-1)计算辐射光源在室内的工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)的辐射光强E_rd：

令窗户所在的墙面为面A，垂直于地板并与面A垂直相交的墙面为面B，则以面A与面B的相交线为z轴，面A与地板的相交线为y轴，面B与地板的相交线为x轴；设窗户宽为_Y，高为H，窗户离z轴最近的边沿与z轴的距离为Y_w，窗户下沿与工作台面的高度差为h_t，窗户面元为dydz，则

$E_{rd}=\underset{Y_w\&le;y\&le;Y_w+Y,h_t\&le;z\&le;h_t+H}{\&Integral;\&Integral;}\frac{E_{r\&CenterDot;}\&CenterDot;(z-z_0)\&CenterDot;\sqrt{{x_0}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({x_0}^2+{\left(y-y_0\right)}^2+{\left(z-z_0\right)}^2)}^2}dydz$

(3-2-2)计算自然光在室内工作台面的光照强度E_s，其中E_s＝E_rd；进行步骤(4)；

(3-3)如果E_max>εE_背且σ_E>λ(E_max-m_E)，判断此时为晴天，取辐射光强E_r为E_前、E_左、E_右中的最小值，而直射光强E_z＝E_上-E_r；其中ε、λ为阈值常数，ε>2,0.5<λ<1.0；

(3-3-1)由下式计算直射光的太阳高度角γ_s：

其中，δ为太阳赤纬角，由下式可计算获得，

δ＝23.45*sin(360*(284+N')/365)；

N'为积日数，自1月1日开始计算；

为当地的地理纬度；

Ω为太阳时角，Ω＝(TT-12)×15，TT为真太阳时；

(3-3-2)计算太阳光相对窗户平面的方向角α：

α＝α_s-α_b

α_s为太阳方位角；α_b为建筑物正面法线相对正南方向的夹角，往东为负，往西为正；

其中，太阳方位角为α_s，由下式获得：

(3-3-3)计算辐射光源在室内的工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)的辐射光强E_rd：

$E_{rd}=\underset{Y_w\&le;y\&le;Y_w+Y,h_t\&le;z\&le;h_t+H}{\&Integral;\&Integral;}\frac{E_{r\&CenterDot;}\&CenterDot;(z-z_0)\&CenterDot;\sqrt{{x_0}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({x_0}^2+{\left(y-y_0\right)}^2+{\left(z-z_0\right)}^2)}^2}dydz$

(3-3-4)计算直射光在室内衰减后的光强E_zd：

直射光在工作台面所在的水平面形成平行四边形光斑，在y轴方向上，光斑中心偏离窗户中心的平移距离为Δy＝x·tan(α)；光斑平行于y轴的两条边与窗户所在的墙面的距离分别为d₁、d₂；d₁＝h_t·cot(γ)，d₂＝(h_t+H)·cot(γ)；其中，γ为太阳光相对窗户平面的方向角，γ＝γ_s；

若d₁≤x₀≤d₂,则此时直射光在室内形成光斑覆盖了工作台面的点T(x₀,y₀,z₀)，则E_zd＝E_z；

否则， $E_{zd}=\underset{\mathrm{\&Delta;}y-\frac{Y}{2}\&le;y\&le;\mathrm{\&Delta;}y+\frac{Y}{2},d_1\&le;x\&le;d_2}{\&Integral;\&Integral;}\frac{\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;E_z\&CenterDot;z_0\&CenterDot;\sqrt{{(x-x_0)}^2+(y-{y_0}^2)}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;{({\left(x-x_0\right)}^2+{\left(y-y_0\right)}^2+{z_0}^2)}^2}dydz;$ 其中，μ为反射因子；

(3-3-5)计算室内的工作台面的自然光照强度E_s，计算自然光在室内工作台面的光照强度E_s，其中，E_s＝E_rd+E_zd；进行步骤(4)

(4)确定室内LED灯具的工作亮度等级：

(4-1)计算人眼对自然光照强度的最低需求：

对于一天中的任意时刻t，设t_r为日出时间，t_f为日落时间；

当 $t_r<t\&le;\frac{t_r+t_f}{2},E_{min}^s=E_0+\frac{100}{t_f-t_r}\&CenterDot;(t-t_r);$

当 $\frac{t_r+t_f}{2}<t<t_f,E_{\min c}^s=E_0+\frac{100}{t_f-t_r}\&CenterDot;(t_f-t)$

其中，在春、秋季节E₀为225lx；夏季E₀为200lx，冬季E₀为250lx；

(4-2)如果将LED灯具的工作亮度等级设为0，即LED灯具处于全关状态；

(4-3)如果将LED灯具的工作亮度等级n为：

$n=min\{N,\frac{E_{min}^s-E_s}{E_{av}}\}$

其中，N为LED灯具的最大允许亮度等级；E_av为LED灯管亮度每提高一级，室内工作台面增加的光照强度。

2.根据权利要求1所述的依据自然光照的室内LED照明调光方法，其特征在于，步骤(1)所述对自然光光强进行采集，具体为：

每间隔一段固定的时间，对自然光光强进行一次采集。

3.根据权利要求1所述的依据自然光照的室内LED照明调光方法，其特征在于，步骤(1)所述对自然光光强进行采集，具体为：

对自然光光强进行即时采集。

4.根据权利要求1所述的依据自然光照的室内LED照明调光方法，其特征在于，所述光敏传感器位于其所在面的中心位置。