CN103959908A - 用于控制内部空间中的光照的方法和装置 - Google Patents

Abstract

方法和装置涉及控制空间中的光照。该方法可以包括确定日光遮挡元件和/或照明器具的航向（301），以及至少部分地基于所确定的航向自动地调节日光遮挡元件和/或照明器具的至少一个特性（305）。此外或者可替换地，该方法可以包括主动地确定未来时间的可能的日光条件，以及在未来时间之前开始调节日光遮挡元件和/或照明器具的至少一个特性（202/203）。也提供了可以促进控制光照的方法的一个或多个方面的日光遮挡元件和/或照明器具。

Description

用于控制内部空间中的光照的方法和装置

技术领域

本发明总体上针对光照的控制。更特别地，本文公开的各种不同的方法和装置涉及内部空间中的自然日光和/或人造光的控制。

背景技术

内部空间内的光照的控制可以利用自然日光管理系统。一些自然日光管理系统利用与自然日光光连通的窗口或者其他光通路附近的阴影改变定向到房间中的日光的量和/或类型。例如，可以选择性地驱动自动化百叶窗以便最小化内部空间中来自阳光的眩光。再者，例如，一些日光管理系统可以利用光引导系统将外部日光（漫射地、直接地和/或经由收集和运输）定向到内部区域。然而，已知的日光管理系统遭受一个或多个缺陷。例如，常规的日光管理元件不与日光管理元件的检测的取向信息一致地调节。再者，例如，当前的日光管理元件不主动地根据基于短期天气的信息进行调节。

内部空间内的光照的控制可以附加地或者可替换地采用试图模仿自然日光的人造日光系统。人造日光系统已经在其中许多空间仅有对于自然日光的有限访问的大的建筑物和/或城市区域中实现。一些已知的人造日光系统被配置成以不同程度的准确度模仿自然日光条件。例如，一些人造日光系统与典型的日光模式同步地模仿一整天的色温和光强度的变化。然而，常规的人造日光元件遭受一个或多个缺陷。例如，人造日光元件不与人造日光元件的检测的取向信息一致地调节光输出的方向或其他特性。再者，例如，日光元件不根据基于短期天气的信息调节光输出。结果，这些已知的人造日光系统典型地不能准确地复现其地理位置的当时的日光条件，反而生成与来自相同空间或建筑物内的其他人造日光元件或者来自该空间中的实际日光的照明效果不一致的照明效果。终端用户通常同时体验真实的日光和模仿的日光效果。在那些情况下，如果来自各种不同的光源的方向、强度、色温和其他照明特性不一致或者相冲突，那么得到的组合光照可能使用户迷惑或者使得人造照明效果看起来不真实或者令人不愉快。

因此，本领域中存在提供控制空间中的自然日光和/或人造光并且可选地克服现有方法的一个或多个缺陷的系统和方法的需求。

发明内容

本公开针对用于控制内部空间中的自然日光和/或人造光的创造性方法和装置。例如，一种控制空间中的光照的方法可以涉及确定日光遮挡元件和/或照明器具的航向（heading）并且至少部分地基于所确定的航向自动地调节日光遮挡元件和/或照明器具的至少一个特性。再者，例如，一种控制内部空间中的光照的方法可以附加地或者可替换地涉及主动地确定未来时间的可能的日光条件并且在未来时间之前调节日光遮挡元件和/或照明器具的至少一个特性。也提供可以促进控制光照的方法的一个或多个方面的日光遮挡元件和/或照明器具。

总的说来，在一个方面中，本发明涉及一种控制空间中的光照的方法，并且包括步骤：利用日光遮挡元件和照明器具中的至少一个的传感器确定所述日光遮挡元件和照明器具中的至少一个的航向。该方法也包括步骤：确定所述日光遮挡元件和照明器具中的至少一个的地理位置；确定该地理位置的至少一个气候相关参数；以及基于所述航向和气候相关参数调节日光遮挡元件和照明器具中的所述至少一个的至少一个特性。

在一些实施例中，所述至少一个特性包括照明器具的光输出方向。在其他实施例中，所述至少一个特性包括照明器具的光输出分布形状。在还有其他的实施例中，所述至少一个特性包括日光遮挡元件的多个遮光栅格的旋转取向。

在一些实施例中，航向经由所述日光遮挡元件和照明器具中的至少一个上的传感器确定。

在一些实施例中，气候相关参数包括基于短期天气的信息。在这些实施例的一些版本中，所述方法进一步包括根据基于短期天气的信息主动地确定未来时间的相对于内部空间的外部空间中的可能的日光条件的步骤；并且其中在未来时间之前与可能的日光条件一致地调节所述日光遮挡元件和照明器具中的至少一个的所述至少一个特性。

在一些实施例中，所述方法进一步包括步骤：确定所述日光遮挡元件和照明器具中的至少一个的俯仰和偏航中的至少一个。与所述俯仰和偏航中的至少一个一致地调节日光遮挡元件和照明器具的所述至少一个特性。在这些实施例的一些版本中，传感器确定所述俯仰和偏航中的至少一个。

总的说来，在另一个方面中，一种控制空间中的光照的方法包括步骤：接收基于短期天气的信息；根据基于短期天气的信息主动地确定未来时间的相对于所述空间的外部空间中的可能的日光条件；以及在未来时间之前开始与可能的日光条件一致地调节日光遮挡元件和照明器具中的至少一个的至少一个特性。

在一些实施例中，调节步骤包括调节日光遮挡元件的所述至少一个特性并且调节照明器具的所述至少一个特性。基于短期天气的信息可以包括云覆盖信息和/或来自外部空间附近的位置的日光水平相关信息，以及风力和风向。

在一些实施例中，调节步骤包括在未来时间之前至少三十秒开始调节日光遮挡元件的所述至少一个特性。

在一些实施例中，调节步骤包括在未来时间之前至少三十秒开始调节照明器具的所述至少一个特性。

在一些实施例中，调节步骤在未来时间之前基本上完成。

在一些实施例中，日光遮挡元件的所述至少一个特性包括调节漫射窗口覆盖物的部署水平。

在一些实施例中，照明器具为基于LED的多方向照明器具。

总的说来，在另一个方面中，提供了一种照明器具，该照明器具具有：航向传感器，其生成航向数据；地理位置源，其提供地理位置数据；控制器；以及光源，其生成光输出。控制器接收地理位置的至少一个气候相关参数。控制器基于航向数据和气候相关参数改变光输出的至少一个特性。

在一些实施例中，所述至少一个特性包括光输出的光输出方向。在其他实施例中，所述至少一个特性包括光输出的光输出形状。在还有其他的实施例中，气候相关参数包括基于短期天气的信息。

在一些实施例中，航向传感器是也生成俯仰和偏航数据中的至少一个的三轴电子传感器。

总的说来，在另一个方面中，本发明涉及一种日光遮挡元件，该日光遮挡元件具有提供地理位置数据的地理位置源、控制器和可致动窗口覆盖物。控制器接收地理位置的基于短期天气的信息，并且根据基于短期天气的信息主动地确定未来时间的外部空间中的可能的日光条件。控制器耦合到可致动窗口覆盖物并且在未来时间之前与可能的日光条件一致地驱动窗口覆盖物。

在一些实施例中，日光遮挡元件进一步包括航向传感器，并且控制器至少部分地基于来自航向传感器的输出驱动窗口覆盖物。

在一些实施例中，窗口覆盖物包括机械地耦合到由控制器激活的马达的多个遮光栅格。窗口覆盖物可以包括由控制器驱动的电致变色设备。

当在本文中用于本公开的目的时，术语“LED”应当被理解为包括能够响应于电信号而生成辐射的任何电致发光二极管或者其他类型的基于载流子注入/结的系统。因此，术语LED包括但不限于响应于电流而发射光的各种不同的基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管（OLED）、电致发光带等等。特别地，术语LED指的是可以被配置成生成红外光谱、紫外光谱以及可见光谱（通常包括从近似400纳米到近似700纳米的辐射波长）的各种不同部分中的一个或多个中的辐射的所有类型的发光二极管（包括半导体和有机发光二极管）。LED的一些实例包括但不限于各种不同类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED（下文中进一步加以讨论）。也应当理解的是，LED可以被配置为和/或控制为生成具有给定光谱的各种不同带宽（例如半高全宽或FWHM）（例如窄带宽、宽带宽）以及给定一般颜色类别中的各种各样的主波长的辐射。

例如，被配置成生成基本上白色的光的LED（例如白色LED）的一种实现方式可以包括分别发射不同的电致发光光谱的若干管芯，这些光谱组合混合以形成基本上白色的光。在另一种实现方式中，白色光LED可以与将具有第一光谱的电致发光转换成不同的第二光谱的磷光体材料关联。在这种实现方式的一个实例中，具有相对较短的波长和窄带宽光谱的电致发光“泵激”磷光体材料，这反过来辐射具有一定程度上更宽的光谱的更长波长的辐射。

术语“光源”应当被理解为指的是各种各样的辐射源中的任何一种或多种，包括但不限于基于LED的源（包括一个或多个如上面所限定的LED）、白炽源（例如白炽灯、卤素灯）、荧光源、磷光源、高强度放电源（例如钠蒸汽、汞蒸气和金属卤化物灯）、激光器、其他类型的电致发光源、火焰发光源（例如火焰）、蜡烛发光源（例如气灯罩、碳弧辐射源）、光致发光源（例如气体放电源）、使用电子饱和的阴极发光源、电流发光源、晶体发光源、运动发光源、热发光源、摩擦发光源、声致发光源、辐射发光源和发光聚合物。

给定光源可以被配置成生成可见光谱内、可见光谱外的电磁辐射或者这二者的组合。因此，术语“光”和“辐射”在本文中可交换地使用。此外，光源可以包括作为组成部件的一个或多个滤波器（例如滤色器）、透镜或者其他光学部件。再者，应当理解的是，光源可以被配置用于各种各样的应用，包括但不限于指示、显示和/或光照。“光照源”是一种特别地被配置成生成具有足够的强度以便有效地照射内部或外部空间的辐射的光源。关于这点，“足够的强度”指的是所述空间或环境中生成以便提供周围环境光照（即可以间接地感知并且可以在整体地或者部分地被感知之前例如从各种各样的居间表面中的一个或多个反射的光）的可见光谱内的足够的辐射功率（经常采用单位“流明”以表示按照辐射功率或者“光通量”的来自光源的所有方向上的总光输出）。

术语“光谱”应当被理解为指的是由一个或多个光源产生的辐射的任何一个或多个频率（或者波长）。相应地，术语“光谱”涉及不仅在可见范围内的频率（或者波长），而且涉及整个电磁谱的红外、紫外和其他区域内的频率（或者波长）。再者，给定光谱可以具有相对较窄的带宽（例如具有基本上很少的频率或波长分量的FWHM）或者相对较宽的带宽（具有各种不同的相对强度的若干频率或波长分量）。也应当理解的是，给定光谱可以是两个或更多其他光谱的混合的结果（例如分别从多个光源发射的混合辐射）。

出于本公开的目的，术语“颜色”与术语“光谱”可交换地使用。然而，术语“颜色”通常用来主要指一种可由观察者感知的辐射属性（但是该用法并非意在限制该术语的范围）。相应地，措辞“不同的颜色”隐含地指具有不同波长分量和/或带宽的多个光谱。也应当理解的是，可以关于白色光和非白色光二者使用术语“颜色”。

术语“色温”在本文中通常与白色光有关地使用，但是该用法并非意在限制该术语的范围。色温基本上指的是白色光的特定颜色含量或浓淡（例如带红色的、带蓝色的）。给定辐射样本的色温常规上依照辐射与所讨论的辐射样本基本上相同的光谱的黑体辐射器的以开氏度（K）为单位的温度进行表征。黑体辐射器色温通常落入从近似700开氏度（典型地被认为最先对人眼可见）到超过10000开氏度的范围内；白色光通常在高于1500-2000开氏度的色温下被感知到。

较低的色温通常指示白色光具有更显著的红色分量或者“较暖的感觉”，而较高的色温通常指示白色光具有更显著的蓝色分量或者“较冷的感觉”。举例而言，火具有近似1800开氏度的色温，常规的白炽灯泡具有近似2848开氏度的色温，清晨的日光具有近似3000开氏度的色温，并且正午阴暗的天空具有近似10000开氏度的色温。在具有近似3000开氏度的色温的白色光下观看的彩色图像具有相对带红色的色调，而在具有近似10000开氏度的色温的白色光下观看的相同彩色图像具有相对带蓝色的色调。

术语“照明器具”在本文中用来指特定形状因子、组装或封装的一个或多个照明单元的实现方式或布置。术语“照明单元”在本文中用来指包括一个或多个相同或不同类型的光源的装置。给定照明单元可以具有各种各样的光源安装布置、外壳/壳体布置和形状和/或电气和机械连接布置中的任何一种。此外，给定照明单元可选地可以和与光源的操作有关的各种不同的其他部件（例如控制电路系统）关联（例如包括、耦合到所述部件和/或与所述部件封装在一起）。“基于LED的照明单元”指的是单独地或者与其他非基于LED的光源结合地包括一个或多个如上面所讨论的基于LED的光源的照明单元。“多通道”照明单元指的是基于LED或者非基于LED的照明单元，其包括至少两个被配置成分别生成不同的辐射谱的光源，其中每个不同的源光谱可以称为该多通道照明单元的“通道”。

术语“控制器”在本文中通常用来描述与一个或多个光源和/或日光遮挡元件的操作有关的各种不同的装置。控制器可以以许多方式（例如诸如利用专用硬件）实现以便执行本文讨论的各种不同的功能。“处理器”是采用一个或多个微处理器的控制器的一个实例，所述微处理器可以使用软件（例如微代码）进行编程以便执行本文讨论的各种不同的功能。控制器可以在采用或者在不采用处理器的情况下实现，并且也可以实现为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器（例如一个或多个编程的微处理器和关联的电路系统）的组合。可以在本公开的各个不同的实施例中采用的控制器部件的实例包括但不限于常规的微处理器、专用集成电路（ASIC）以及现场可编程门阵列（FPGA）。

在各种不同的实现方式中，处理器或控制器可以与一种或多种存储介质（在本文中统称为“存储器”，例如诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM之类的易失性和非易失性计算机存储器，软盘，致密盘，光盘，磁带等等）关联。在一些实现方式中，存储介质可以利用一个或多个程序进行编码，所述程序在一个或多个处理器和/或控制器上执行时执行本文讨论的功能中的至少一些。各种不同的存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可运输的，使得存储于其上的所述一个或多个程序可以被加载到处理器或控制器中以便实现本文讨论的本发明的各个不同的方面。术语“程序”或者“计算机程序”在本文中在一般意义上用来指可以被采用以便对一个或多个处理器或控制器编程的任何类型的计算机代码（例如软件或微代码）。

在一种网络实现方式中，耦合到网络的一个或多个设备可以用作用于耦合到该网络的一个或多个其他设备的控制器（例如在主/从关系中）。在另一种实现方式中，联网的环境可以包括一个或多个被配置成控制耦合到网络的设备中的一个或多个的专用控制器。通常，耦合到网络的多个设备中的每一个可以有权访问存在于一个或多个通信介质上的数据；然而，给定设备可能是“可寻址的”，因为它被配置成基于例如分配给它的一个或多个特定标识符（例如“地址”）选择性地与网络交换数据（例如从网络接收数据和/或将数据发送至网络）。

当在本文中使用时，术语“网络”指的是两个或更多设备（包括控制器或处理器）的任意互连，该互连促进（例如用于设备控制、数据存储、数据交换等等的）信息在任意两个或更多设备之间和/或在耦合到网络的多个设备之中的运输。应当容易理解的是，适合于互连多个设备的网络的各种不同的实现方式可以包括各种各样的网络拓扑结构中的任何一个，并且采用各种各样的通信协议中的任何一种。此外，在依照本公开的各种不同的网络中，两个设备之间的任何一个连接可以表示两个系统之间的专用连接，或者可替换地，表示非专用连接。除了携带预期用于这两个设备的信息之外，这样的非专用连接可以携带不一定预期用于这两个设备中的任何一个的信息（例如开放网络连接）。此外，应当容易理解的是，如本文所讨论的设备的各种不同的网络可以采用一个或多个无线、导线/电缆和/或光纤链路以便促进贯穿网络的信息运输。

应当理解的是，前述概念以及下文中更详细地讨论的附加概念的所有组合（倘若这样的概念不相互矛盾）都可以被设想为本文公开的发明主题的部分。特别地，出现在本公开结尾的要求保护的主题的所有组合都可以被设想为本文公开的发明主题的部分。也应当理解的是，本文显式地采用的、也可能出现在通过引用合并的任何公开中的术语应当给予与本文公开的特定概念最一致的含义。

附图说明

在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记通常指相同的部分。再者，附图不一定按照比例，相反地，重点一般放在图解说明本发明的原理。

图1A图示出站在日光模仿照明器具的第一实施例下方的个人。

图1B图示出坐在日光模仿照明器具的第二实施例下方且在日光遮挡元件前面的个人。

图2图示出用于日光模仿照明器具和日光遮挡元件的控制系统的框图。

图3图示出根据基于短期天气的信息主动地调节日光遮挡元件和/或日光模仿照明器具的流程图。

图4图示出基于确定的数据调节日光遮挡元件和/或日光模仿照明器具的一个或多个特性的流程图。

具体实施方式

内部空间内的光照的控制可以利用改变定向到房间中的自然日光的量和/或类型的自然日光管理系统。然而，当前的日光管理系统不包括与日光管理元件的检测的取向信息一致地调节的元件，并且不预见性地根据基于短期天气的信息进行调节。

内部空间内的光照的控制也可以利用试图模仿自然日光的人造日光系统。然而，当前的人造日光系统不包括与人造日光元件的检测的取向信息一致地调节光输出的方向或其他特性的元件，并且不根据基于短期天气的信息调节光输出。

因此，申请人认识到且理解提供以改进的精度控制内部空间中的自然日光和/或人造光并且可选地克服现有技术的一个或多个缺陷的系统和方法的需求。

鉴于以上所述，本发明的各个不同的实施例和实现方式针对空间中的光照的控制。

在以下详细描述中，出于解释而不是限制的目的，阐述了公开特定细节的代表性实施例以便提供对于要求保护的本发明的透彻理解。然而，受益于本公开的本领域普通技术人员应当清楚的是，偏离本文公开的特定细节的、依照本教导的其他实施例仍然处于所附权利要求书的范围内。而且，可以省略公知装置和方法的描述以便不使这些代表性实施例的描述模糊不清。这样的方法和装置显然处于要求保护的本发明的范围内。例如，本文公开的方法的各个不同的实施例结合控制日光遮挡元件的一个或多个特性以及日光模仿照明器具的一个或多个特性的控制系统进行讨论。然而，可以设想不偏离要求保护的本发明的范围或精神的该方法的其他配置和应用。例如，在一些应用中，该方法可以结合这样的控制系统实现，该控制系统控制一个或多个日光模仿照明器具，但是不控制任何日光遮挡元件，或者反之亦然。

参照图1A，图示出站在日光模仿照明器具2的第一实施例下方的个人1。日光模仿照明器具2作为人造天窗而被安装，并且主要将光输出3定向到墙壁处。如本文详细地描述的，光输出3可以被配置成使得它基本上与照明器具2的地理位置处的实际日光效果相应。例如，光输出3的光束方向、光束形状、色温、强度和/或热温可以被配置成基本上与该地理位置处的实际日光效果相应。在一些实现方式中，日光模仿照明器具3可以采用基于LED的光源，并且该基于LED的光源的光输出的色温、方向、光束形状、强度和/或热温中的一个或多个可以进行调节。例如，基于LED的光源的方向可以利用驱动支撑LED中的一个或多个或者其他光源的表面的马达，通过选择性地激活LED阵列的某些子集或者其他光源，通过移动一个或多个LED或者其他光源上方的光学元件，和/或通过旋转或者以其他方式改变在一个或多个LED或者其他光源上方提供的一个或多个光学元件的取向而改变。

尽管图1A中图示出位于建筑物中的天窗照明器具2，但是应当理解的是，本文描述的方法和装置适用于可选地可以处于其他位置的其他日光模仿照明器具。例如，可以在建筑物、飞机、车辆、航海船只、集装箱旅馆、遮阳伞、帐篷和/或光疗设备中提供日光模仿窗口、门和/或其他照明器具。再者，例如，在一些实施例中，可以提供不进行日光模仿的照明器具，其仍然基于照明器具的航向、俯仰和/或偏航以及短期天气条件中的一个或多个调节光输出。

参照图1B，图示出坐在日光模仿照明器具5的第二实施例下方的个人4。日光模仿照明器具5作为一对天窗安装在倾斜的天花板中并且在大体向下的方向上将光输出6朝个人4定向。光输出6也可以被配置成使得它基本上与照明器具5的地理位置处的实际日光效果相应。在图1B中图示出的还有门7，该门在其中具有光输出开口。窗口覆盖物8也在基本上开放的位置中图示出。如本文详细地描述的，窗口覆盖物8可以被配置成使得它的定位和/或状态基本上与其地理位置处的实际日光效果相应（例如在日光明亮时闭合以便降低眩光）。例如，窗口覆盖物8跨门7延伸的程度可以被配置成基本上与该地理位置处的实际日光效果相应。再者，例如，窗口覆盖物8可以是多层窗口覆盖物8，并且在给定时间部署的层数（以及可选地部署的程度）可以被配置成基本上与该地理位置处的实际日光效果相应。

尽管图1B中图示出在建筑物内位于门7前的特定窗口覆盖物8，但是应当理解的是，本文描述的方法和装置适用于可选地可以处于其他位置的其他日光遮挡元件。例如，日光遮挡元件可以包括用于日光开口的任何类型的覆盖物，该覆盖物促进太阳眩光、视亮度、幕罩眩光、照度比、太阳热增益或损耗和/或UV曝光的控制。日光遮挡元件特别地可以包括任何类型的百叶窗、窗帘、百叶帘、软百叶窗、垂直百叶窗、可调节遮光栅格或面板、布质覆盖物、网格、网格覆盖物、窗口板条和/或类似物。这样的日光遮挡元件可以包括各种不同的开启设备，例如拉绳、拉带、系带、滑轮、杠杆，和/或被配置成促进开启、闭合、移动日光遮挡元件和/或以其他方式改变日光遮挡元件的配置的任何其他类型的设备。开启设备可以耦合到用于选择性地驱动该开启设备的可控马达。举例而言，日光遮挡元件可以包括跨窗口提供的一系列可调遮光栅格，并且上面的遮光栅格的控制可以独立于下面的遮光栅格的控制。下面的遮光栅格可以置于第一旋转取向以便降低来自日光的感知的眩光，并且上面的遮光栅格可以置于第二旋转取向以便最大化天花板上的光照。日光遮挡元件也可以包括在智能窗口中利用的一个或多个遮挡元件，例如电致变色设备、光致变色设备、悬浮颗粒设备、微型百叶窗和/或可以被电激活到一个或多个状态以便改变窗口或者其他结构的光透射性质（例如介于透明与不透明之间；介于透明、半透明和不透明之间；介于半透明与不透明；介于透明与半透明之间）的液晶设备。

参照图2，图示出用于日光模仿照明器具130和日光遮挡元件150的控制系统的框图。尽管控制系统的各种不同的部件可能被描述为被利用来控制日光模仿照明器具130和日光遮挡元件150二者的方面，但是应当理解的是，在一些实施例中，一个或多个部件可以仅仅控制日光模仿照明器具130或者日光遮挡元件150的方面。例如，在一些实施例中，日光模仿照明器具130和日光遮挡元件150中的每一个都是包含其自身的控制部件并且不共享任何共同的控制部件的独立的器具。

该控制系统包括取向传感器112。在一些实施例中，日光模仿照明器具130包括取向传感器112并且日光遮挡元件150包括单独的取向传感器112。具有板载取向传感器允许在无需人工调试照明器具130和/或日光遮挡元件150的情况下实现照明器具130和/或日光遮挡元件150的复杂的现实控制。取向传感器可以感测照明器具130和/或日光遮挡元件150的航向、俯仰和横滚中的一个或多个。例如，照明器具130和/或日光遮挡元件150通常可以限定平面，并且该平面相对于天底轴的航向、俯仰或横滚可以被确定。航向通常引用特定元件对于地球磁极的取向或者该元件围绕天底轴的旋转取向。航向可以利用一个或多个诸如例如数字罗盘之类的传感器（例如磁力计、陀螺罗盘和/或霍尔效应传感器）进行测量，所述传感器提供指示对于地球磁极的取向的电子输出。俯仰引用特定元件围绕与天底轴垂直的第一轴的旋转，并且可以利用一个或多个诸如例如陀螺仪和/或加速度计之类的传感器进行测量。横滚引用特定元件围绕与天底轴和第二轴垂直的第三轴的旋转，并且可以利用一个或多个诸如例如陀螺仪和/或加速度计之类的传感器进行测量。在一些实施例中，所述取向传感器中的一个或多个仅仅感测航向。再者，在一些实施例中，单个取向传感器可以感测航向、俯仰和横滚中的多个。例如，可以利用可以确定航向、俯仰和横滚的三轴电子罗盘。

如本文中所描述的，由日光模仿照明器具130生成的光输出和/或由日光遮挡元件150遮挡和/或漫射的日光的量可以至少部分地基于对应照明器具130和/或日光遮挡元件150的检测的取向。例如，日光模仿照明器具130的光输出的方向可以基于其感测的航向。例如，可以结合确定的日期、时间和/或地理位置（并且可选地结合如本文所描述的基于天气的信息）利用与太阳的表观日常模式和太阳的年度轨道之间的关系有关的数据以标识任何生成的阳光的可能的实际方向和/或强度，该阳光在日光模仿照明器具130是直接暴露于外部的实际透光元件的情况下将透射通过该照明器具。因此，可以调节光输出的方向以便模仿通过自然透光元件的生成的阳光的可能的实际方向。再者，例如，其他照明器具可以具有根据其航向和/或日光遮挡元件150的航向调节的光输出。例如，邻近具有向东的航向的日光遮挡元件150的照明器具可以在早晨将其光输出调暗以便适应增加的经由日光遮挡元件150覆盖的开口进入内部区域的自然光。再者，例如，日光遮挡元件150可以基于其感测的航向进行调节。例如，如果感测的航向与如本文所描述的一个或多个附加的参数的组合指示太阳很可能正好在日光遮挡元件150选择性地覆盖的光开口的视野中并且日光水平很可能是强烈的，那么可以调节日光遮挡元件150以便漫射和/或遮挡整个光输出开口。

控制系统也包括位置传感器114以及日期和时间传感器116。在一些实施例中，日光模仿照明器具130包括传感器114、116并且日光遮挡元件150包括单独的传感器114、116。在其他实施例中，日光模仿照明器具130和日光遮挡元件150可以共享一个或多个传感器114、116。例如，可以包括单独地耦合到控制器110的传感器114、116。位置传感器114确定地理位置。位置传感器114可以包括例如存储在存储器中的预先编程的地理位置（例如在工厂针对特定地理区域编程）、全球定位系统（GPS）单元和/或内部或外部地理定位装置（例如具有地理感测能力的附近设备（例如智能电话），其可以经由有线或无线通信传输地理位置，和/或内部或外部网络，其可以利用IP地址、GSM天线塔和/或MTS蜂窝技术以确定地理位置）。时间和日期传感器116可以包括例如可选地可以基于地理位置信息更新的外部或内部时钟（例如以便确定适当的时区和/或切换到日光节省时间）。在一些实施例中，传感器112、114和/或116可以仅仅在初始上电时、在重置之后、在特定间隔处和/或在用户经由用户接口排队以节省能量之后激活。

控制系统也包括基于气候的日光模型118。基于气候的日光模型118可以包括例如基于气候的日光建模（CBDM）数据，该数据使用从用于特定位置的气象数据集合导出的太阳和天空条件预测各种不同的辐射或发光量（例如辐照度、照度、辐射亮度和亮度）。此外或者可替换地，基于气候的日光模型118可以包括由美国供暖、制冷和空调协会（ASHRAE）开发的晴天算法。基于气候的日光模型118可以存储在存储器中和/或从外部数据源接收或者更新。例如，基于气候的日光模型118可以经由到远程服务器的有线或无线连接而接收。再者，例如，基于气候的日光模型118可以接收自生成数据编码光输出的一个或多个其他光源。

如本文所描述的，由日光模仿照明器具130生成的光输出和/或由日光遮挡元件150遮挡和/或漫射的日光的量可以至少部分地取决于基于气候的日光模型118。例如，日光模仿照明器具130的光输出的色温和强度可以基于来自基于气候的日光模型118的历史日光颜色和/或强度数据。例如，可以结合本文描述的一个或多个附加参数利用这样的数据以便标识任何生成的阳光的可能的颜色和/或强度，该阳光在日光模仿照明器具130为直接暴露于外部的实际透光元件的情况下将透射通过该照明器具。因此，可以调节光输出的色温和/或强度以便模仿可能的实际条件。再者，例如，可以根据基于气候的日光模型118调节日光遮挡元件150。例如，可以结合本文描述的一个或多个附加参数利用这样的数据以便标识很可能透射通过日光遮挡元件150覆盖的光开口的任何生成的阳光的可能的强度，并且可以相应地调节日光遮挡元件150。

控制系统也包括到基于短期天气的信息120的链路。基于短期天气的信息120可以包括传输的用于特定位置和/或地理区域的短期天气数据。例如，基于短期天气的信息120可以包括来自当地气象站的天气信息，例如对于包括元件130和/或150的位置，短期是否可能为多云条件、局部多云条件和/或晴天条件。这样的条件可以基于例如日光传感器、雷达和/或人工输入的数据而确定。再者，例如，基于短期天气的信息120可以包括用于一个或多个远程位置的天气信息，例如该远程位置的当前条件是否为结合了风力和风向的多云、局部多云和/或晴天。再者，例如，基于短期天气的信息120可以包括用于一个或多个远程位置的天气信息，例如远程位置的亮度水平。

根据这样的基于短期天气的信息120信息，可以确定（远程地或者在控制系统处）未来时间是否可能为多云、局部多云和/或晴天条件，和/或未来时间预期的亮度值如何。例如，如果照明器具130和/或日光遮挡元件150的位置以西一英里的天气数据指示云正好遮住了太阳并且风向以10MPH向东，那么可以确定在该位置处在近似6分钟内很可能云会遮住太阳。在一些实施例中，照明器具130和/或日光遮挡元件150可以在未来的基于天气的变化之前主动地调节一个或多个特性。例如，如果日光遮挡元件150包括百叶窗，那么它可以在太阳被完全遮住之前预期日光水平降低的情况下缓慢地开启百叶窗。在一些实施例中，百叶窗的开启可以在一定时间段内逐渐地完成以便最小化对个人而言该变化的可察觉性。例如，可以在预期日光水平降低之前在45秒的过程中缓慢地调节百叶窗。再者，在一些实施例中，照明器具130可以在一定时间段内逐渐地调节光输出特性以便最小化对个人而言该变化的可察觉性。例如，可以在预期日光水平降低之前在45秒的过程中缓慢地减小照明器具130的光输出强度以便模仿实际的日光条件。再者，例如，其他照明器具可以在预期日光降低之前在45秒的过程中主动地使光输出增加以便维持内部区域中的希望的光照水平以补偿来自自然光源和/或模仿的光源的更少的光照。再者，例如，邻近日光遮挡元件150的照明器具可以在预期的晴天时段期间主动地使其光输出调暗以便适应经由日光遮挡元件150覆盖的开口进入内部区域中的增加的自然光。在一些实施例中，基于短期天气的信息120可以包括一定位置的5分钟或者更少时间内将发生的天气相关事件。在一些实施例中，基于短期天气的信息120可以包括可以根据风向和/或风速选择性地利用的来自若干周围地理位置的数据。

控制系统也包括基于位置的日光参数计算模块125和控制器110。基于位置的日光参数计算模块125利用来自输入112、114、116、118和/或120的数据确定日光模仿照明器具130的适当的光输出特性和/或日光遮挡元件150的适当的光遮挡和/或漫射特性。控制器110适当地调节日光模仿照明器具130和/或日光遮挡元件150的所述一个或多个特性。可选地，控制器110可以与控制其光源的日光模仿照明器具130的驱动器和/或控制窗帘、光学器件或其他元件的马达或其他致动器通信。可选地，控制器110可以与控制其一个或多个方面的日光遮挡元件150的马达或其他致动器通信。在一些实施例中，日光模仿照明器具130和日光遮挡元件150中的每一个可以具有控制器110。在一些实施例中，可以将模块125结合到控制器110中。

模块125可以基于一个或多个数据值以及一种或多种算法确定用于日光模仿照明器具130的适当的光输出和/或用于日光遮挡元件150的适当的日光遮挡和/或漫射。例如，如图4中所图示的，在步骤301处，模块125可以确定航向301，在步骤302处确定地理位置，在步骤303处确定日期和时间，并且在步骤304处确定用于该地理位置的一个或多个气候相关参数。在一些实施例中，这些值中的一个或多个可以经由存储器、一个或多个传感器、时钟和/或到外部数据的通信链路电子地提供。气候相关参数可以包括存储的基于气候的日光模型118和/或基于短期天气的信息120。例如，模块125可以利用从基于气候的日光模型118获得的历史亮度值并且根据来自基于短期天气的信息120的云覆盖信息向上或向下调节这些值。

然后，模块125可以利用从步骤301-305接收的参数中的一个或多个确定基于位置的日光参数，例如透射通过日光遮挡元件150覆盖的光开口的可能的日光和/或应当被日光模仿照明器具130透射的日光的可能的特性。一旦确定了基于位置的日光参数，模块125就可以将这样的参数传送至控制器110。基于这些参数，控制器110于是可以在步骤305处调节照明器具130和/或日光遮挡元件150的一个或多个特性（如果必要的话）。如所讨论的，在一些实施例中，照明器具130和/或日光遮挡元件150的特性可以根据元件130和/或150的航向、俯仰和/或偏航进行调节。例如，照明器具130的光输出可以具有至少部分地通过元件130的航向、俯仰和/或偏航确定的光束方向、强度、色温和/或热温。例如，如果确定太阳在东方，那么面向西方的照明器具130可以具有更多漫射的照明特性，并且面向东方的照明器具130可以具有更少漫射的照明特性。再者，例如，日光遮挡元件150可以具有其部署和/或取向至少部分地通过元件150的航向、俯仰和/或偏航确定的一个或多个遮光栅格、百叶帘和/或漫射器。例如，如果确定太阳在东方，那么面向西方的日光遮挡元件150可以不遮挡任何自然光，并且面向东方的日光遮挡元件150可以遮挡和/或漫射大部分自然光。

再者，例如，如图3中所图示的，在步骤201处，模块125可以接收基于短期天气的信息，并且确定用于所述地理位置的一个或多个基于位置的日光参数。基于位置的日光参数可以至少部分地根据步骤201处接收的基于短期天气的信息120。例如，模块125可以结合所确定的日期、时间和/或位置利用太阳的日常模式和太阳的年度轨道以便标识日光的可能的实际方向和/或强度，然后根据基于短期天气的信息120（例如预期的短期云覆盖数据、预期的短期视亮度水平数据）修改该数字。一旦确定了气候相关参数，模块125就可以将这样的参数传送至控制器110。基于这些参数，控制器110于是可以在步骤202处主动地调节照明器具130的一个或多个特性，和/或主动地调节日光遮挡元件150的一个或多个特性。例如，可以在预期云覆盖扩展的情况下主动地调节照明器具130的光输出的漫射性，从而提供实际的外部条件的真实表示。再者，例如，可以在预期云覆盖扩展的情况下主动地调节光遮挡元件150遮挡和/或漫射的程度以便提供较少遮挡的透射窗口。在一些实施例中，对于元件130和/或150的调节可以主动地开始并且可选地也可以在预期的日光未来变化之前或者与其同时地完成。在一些实施例中，对于元件130和/或150的调节可以在预期的日光未来变化之前至少30秒开始，并且可选地也可以在至少30秒的过程中发生。在一些实施例中，这些调节可以在预期的未来变化之前开始，但是直到预期的未来变化之后（可选地在经由例如板载日光传感器核实了预期的变化之后）完成。

在各个不同的实施例中，控制系统可以在完全实现所述变化之前将变化呈现给用户，并且向用户提供肯定或者拒绝这些变化的选项。例如，在一些实施例中，控制系统可以将主动变化呈现给用户，并且使得用户能够停止该主动变化（如果希望的话）。在这些实施例中的一些实施例中，主动变化可以是逐渐的，并且用户可能能够在整个变化发生之前在逐渐的改变期间停止整个变化。

尽管图2中仅仅图示出单个光遮挡元件150和日光模仿照明器具130，但是在许多实施例中可以提供多个照明器具和/或光遮挡元件。可选地，这样的多个照明器具和/或光遮挡元件中的一个或多个可以由共同的主控制器（具有发送至每个元件的不同配置和/或发送至一个或多个元件的共同配置）控制。再者，在一些实施例中，可选地可以将这样的多个照明器具和/或光遮挡元件联网。例如，在一些实施例中，多个照明器具可以借助于传输的例如经由一个或多个LED的脉宽调制编码的照明通信。可选地，在一些实施例中，照明器具和/或光遮挡元件中的一个或多个可以用作其他照明器具和/或光遮挡元件的主元件。在一些实施例中，照明器具和/或光遮挡元件可以与不具有那些检测构件的其他元件共享检测的关于位置和/或取向的信息。在一些实施例中，照明器具和/或光遮挡元件可以在众多元件之中共享当前的照明设置、计划的照明设置和/或气候模型以便调整照明效果，从而可以创建一致的效果。

尽管本文描述和图示了若干本发明实施例，但是本领域普通技术人员应当容易设想用于执行所述功能和/或获得所述结果和/或本文描述的优点中的一个或多个的各种各样的其他构件和/或结构，并且每种这样的变型和/或修改被认为处于本文描述的本发明实施例的范围之内。更一般地说，本领域技术人员应当容易理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置预期是示例性的并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于针对其使用本发明教导的特定一个或多个应用。本领域技术人员应当认识到或者能够仅仅使用例行实验确定本文描述的特定的本发明实施例的许多等效物。因此，应当理解的是，前述实施例仅仅通过实例而给出，并且在所附权利要求书及其等效物的范围内，可以与具体描述和要求保护的实施例不同地实施本发明实施例。本公开的本发明实施例针对本文描述的每种单独的特征、系统、物品、材料、工具包和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、物品、材料、工具包和/或方法不相互矛盾，那么两个或更多这样的特征、系统、物品、材料、工具包和/或方法的任意组合都包含在本公开的发明范围内。

本文限定和使用的所有定义都应当被理解为支配字典定义、通过引用合并的文献中的定义和/或定义的术语的普通含义。

除非有相反的明确说明，在本文的说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”应当被理解为表示“至少一个”。

在本文的说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应当被理解为表示这样结合的元素（即在一些情况下合取存在并且在其他情况下析取存在的元素）中的“任一个或二者”。利用“和/或”列出的多个元素应当以相同的方式进行解释，即这样结合的元素中的“一个或多个”。除了由“和/或”子句特定地标识的元素之外，可选地可以存在其他元素，不管其与特定地标识的那些元素有关还是无关。因此，作为非限制性实例，当与诸如“包括/包含”之类的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施例中可能仅仅涉及A（可选地包括不同于B的元素）；在另一个实施例中可能仅仅涉及B（可选地包括不同于A的元素）；在又一个实施例中可能涉及A和B二者（可选地包括其他元素）；等等。

当在本文的说明书和权利要求书中使用时，“或者”应当被理解为具有与上面定义的“和/或”相同的含义。例如，当分开列表中的项目时，“或者”或“和/或”应当被解释为包括，即包括至少一个，但是也包括若干元素或元素列表中的超过一个元素，以及可选地附加的未列表项目。只有相反地明确说明的项目，例如“仅仅其中一个”或“恰好其中一个”或者当用在权利要求书中时，“由……组成”将表示包括若干元素或元素列表中的恰好一个元素。通常，当被诸如“任一”、“其中一个”、“其中仅仅一个”或者“其中恰好一个”之类的排他性措词居前时，本文使用的措词“或者”应当仅仅解释成表示排他性可替换项（即“一个或另一个，而不是二者”）。当在权利要求书中使用时，“基本上由……组成”应当具有其在专利法领域中使用的普通含义。

当在本文的说明书和权利要求书中使用时，涉及具有一个或多个元素的列表的短语“至少一个”应当被理解为表示选自该元素列表的元素中的任何一个或多个的至少一个元素，但是不一定包括该元素列表内特别地列出的每一个元素的至少一个并且不排除该元素列表中的元素的任何组合。这个定义也允许可选地可以存在与短语“至少一个”涉及的元素列表内特别地标识的元素不同的元素，不管其与特别地标识的那些元素有关还是无关。

还应当理解的是，除非有相反的明确说明，在本文所述的包括超过一个步骤或动作的任何方法中，该方法的步骤或动作的顺序不一定限于该方法的步骤或动作被记载的顺序。再者，在权利要求中出现在括号中的附图标记（如果有的话）仅仅为了方便而提供，并且不应当以任何方式被视为限制了权利要求。

在权利要求书中以及在上面的说明书中，所有过渡短语（例如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉有”、“拥有”、“构成”等等）都应当被理解为开放式的，即表示包含但不限于。如美国专利局专利审查程序手册2111.03节中所述，只有过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”分别应当是封闭式的或者半封闭式过渡短语。

Claims (26)

1.一种控制空间中的光照的方法，包括：

利用日光遮挡元件和照明器具中的至少一个的传感器确定所述日光遮挡元件和所述照明器具中的所述至少一个的航向（301）；

确定所述日光遮挡元件和所述照明器具中的所述至少一个的地理位置（302）；

确定所述地理位置的至少一个气候相关参数（304）；以及

基于所述航向和所述气候相关参数调节所述日光遮挡元件和所述照明器具中的所述至少一个的至少一个特性（305）。

2.权利要求1的方法，其中所述至少一个特性包括所述照明器具的光输出方向。

3.权利要求2的方法，其中所述至少一个特性包括所述照明器具的光输出分布形状。

4.权利要求1的方法，其中所述至少一个特性包括所述日光遮挡元件的多个遮光栅格的旋转取向。

5.权利要求1的方法，其中所述航向经由所述日光遮挡元件和所述照明器具中的所述至少一个上的传感器确定。

6.权利要求1的方法，其中所述气候相关参数包括基于短期天气的信息。

7.权利要求6的方法，进一步包括根据所述基于短期天气的信息主动地确定未来时间的相对于所述空间的外部空间中的可能的日光条件；并且其中在所述未来时间之前与所述可能的日光条件一致地调节所述日光遮挡元件和所述照明器具中的所述至少一个的所述至少一个特性（202/203）。

8.权利要求1的方法，进一步包括：确定所述日光遮挡元件和所述照明器具中的所述至少一个的俯仰和偏航中的至少一个，并且其中与所述俯仰和所述偏航中的所述至少一个一致地调节所述日光遮挡元件和所述照明器具的所述至少一个特性。

9.权利要求8的方法，其中所述传感器确定所述俯仰和所述偏航中的所述至少一个。

10.一种控制空间中的光照的方法，包括：

接收基于短期天气的信息（201）；

根据所述基于短期天气的信息主动地确定未来时间的相对于所述空间的外部空间中的可能的日光条件；以及

在所述未来时间之前开始与所述可能的日光条件一致地调节日光遮挡元件和照明器具中的至少一个的至少一个特性（202/203）。

11.权利要求10的方法，其中所述调节步骤包括调节所述日光遮挡元件的所述至少一个特性并且调节所述照明器具的所述至少一个特性。

12.权利要求10的方法，其中所述基于短期天气的信息包括云覆盖信息。

13.权利要求10的方法，其中所述基于短期天气的信息包括来自所述外部空间附近的位置的日光水平相关信息、风力和风向。

14.权利要求10的方法，其中所述调节步骤包括在所述未来时间之前至少三十秒开始调节所述日光遮挡元件的所述至少一个特性。

15.权利要求14的方法，其中所述调节步骤包括在所述未来时间之前至少三十秒开始调节所述照明器具的所述至少一个特性。

16.权利要求15的方法，其中所述调节步骤在所述未来时间之前基本上完成。

17.权利要求10的方法，其中所述日光遮挡元件的所述至少一个特性包括调节漫射窗口覆盖物的部署水平。

18.权利要求10的方法，其中所述照明器具是基于LED的多方向照明器具。

19.一种照明器具，包括：

航向传感器（112），其生成航向数据；

地理位置源（114），其提供地理位置数据；

控制器（110），所述控制器接收所述地理位置的至少一个气候相关参数；

光源，其生成光输出；

其中所述控制器基于所述航向数据和所述气候相关参数改变所述光输出的至少一个特性。

20.权利要求19的照明器具，其中所述至少一个特性包括所述光输出的光输出方向和/或光输出形状。

21.权利要求19的照明器具，其中所述气候相关参数包括基于短期天气的信息。

22.权利要求19的照明器具，其中所述航向传感器是也生成俯仰和偏航数据中的至少一个的三轴电子传感器。

23.一种日光遮挡元件，包括：

地理位置源（114），其提供地理位置数据；

控制器（110），所述控制器接收所述地理位置的基于短期天气的信息，并且根据所述基于短期天气的信息主动地确定未来时间的外部空间中的可能的日光条件；

所述控制器耦合到可致动窗口覆盖物；

其中所述控制器在所述未来时间之前与所述可能的日光条件一致地驱动所述窗口覆盖物。

24.权利要求23的日光遮挡元件，进一步包括航向传感器，并且其中所述控制器至少部分地基于来自所述航向传感器的输出驱动所述窗口覆盖物。

25.权利要求23的日光遮挡元件，其中所述窗口覆盖物包括机械地耦合到由所述控制器激活的马达的多个遮光栅格。

26.权利要求23的日光遮挡元件，其中所述窗口覆盖物包括由所述控制器驱动的电致变色设备。