CN105050229A - 基于照度设定的照明系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于照度设定的照明系统，用于对至少一个灯组根据一设定的照度域进行调光，该照明系统包含：该灯组；一控制模块，具有一预先设定的配光曲线数据；一测距模块，经设置对应量测该灯组的一光照距离，进而得到一调光参考信息；以及一测光模块，经设置对应感测该灯组周边的环境光变化，进而得到一补偿参考信息，其中基于该配光曲线数据，该控制模块根据该设定的照度域而对应于该调光参考信息与该补偿参考信息对该灯组予以照度调节。

Description

基于照度设定的照明系统及方法
技术领域
本发明涉及一种照明调控系统，特别是涉及一种基于照度设定的照明系统及方法。
背景技术
照明是指使用各种灯源(光源)来照亮特定环境与场所的技术。照明的出现，延长了现代人作息活动的时间。照明的灯光作为黑夜中的光明，打开了人类的视野，也打破了昼夜的藩篱。照明的使用，必须要以人为出发点，也就是依循用户导向。在此前提下，照明首重视力保健，因为健康是人类成就万事的泉源；其次为光照质量，提供良好的照明环境；最后方为节约能源，提升照明灯具的效率，节省可观的照明用电。
要达到视力保健的目标，“照度”为首要的议题。照度指的是“被照射物体的亮度”，照度必须足够，才能提供眼睛自然舒适地去辨识物体的环境。除了照度适当外，光线必须均匀的分配，避免强烈的明暗对比交错，造成眼睛的疲劳。
目前，虽已有少数照明装置具备调整灯源亮度的功能，但由于用户并无法得知实际的照度，只能够凭感觉来调整，且现有的照明系统本身亦无法根据用户的调整而作精确地调节，其结果往往若非照度不充分则便是过量，对视力健康都会造成影响。
发明内容
因此，本发明的目的即是提供一种基于照度设定的照明系统及方法，能够根据设定的照度值而精确地调光。
本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段是提供一种基于照度设定的照明系统，用于对至少一个灯组根据一设定的照度域进行调光，该照明系统包含：该灯组；一控制模块，具有一预先设定的配光曲线数据，该配光曲线数据为相关于该灯组的一光照分布方向与一光照距离的一亮度分布数据；一测距模块，经设置对应量测该灯组在一预定的光照分布方向上对一参考被照对象的一光照距离，进而得到一调光参考信息；以及一测光模块，经设置对应感测该灯组周边的环境光变化，进而得到一补偿参考信息，其中基于该配光曲线数据，该控制模块根据该设定的照度域而对应于该调光参考信息与该补偿参考信息对该灯组予以照度调节。
根据本发明的一实施例，该测光模块包括一光传感器，经设置对应感测该灯组的一非光照分布方向的环境光变化。
根据本发明的一实施例，该测光模块包括复数个光传感器，经设置对应感测多数个方向的环境光变化，该多数个方向包括一非光照分布方向以及一光照分布方向。
根据本发明的一实施例，基于照度设定的照明系统更包括一设定模块，耦接该控制模块，供一用户设定该照度域。
根据本发明的一实施例，该设定模块包括一电源开关，通过一交流供电电路耦接该控制模块。
根据本发明的一实施例，该测光模块包括一感光组件及一与该感光组件对应配置的集光组件，该感光组件透过该集光组件而对应感测该灯组周边的环境光变化。
本发明亦提供一种基于照度设定的照明方法，系用于对至少一个灯组根据一设定的照度域进行调光，该照明方法包含下列步骤：(a)建置一配光曲线数据，该配光曲线数据为相关于该灯组的一光照分布方向与一光照距离的一亮度分布数据；(b)量测该灯组在一预定的光照分布方向上对一参考被照对象的一光照距离，进而得到一调光参考信息，并且感测该灯组周边的环境光变化，而得到一补偿参考信息；以及(c)基于该配光曲线数据，根据设定的照度域而对应于该调光参考信息与该补偿参考信息对该灯组予以照度调节。
根据本发明的一实施例，步骤(b)中，在一预定的极短时间内感测该灯组周边的环境光，且该灯组在该极短时间内为熄灯并于该感测后予以亮灯。
根据本发明的一实施例，步骤(c)中，在该设定的照度域、该调光参考信息、及该补偿参考信息中的一个或多个产生变动或变动超出一预定的变动范围时，对该灯组予以补偿照度调节。
根据本发明的一实施例，步骤(c)中，系根据该设定的照度域、该调光参考信息、及该补偿参考信息中的一个或多个的变动的幅度而依比例渐进地对该灯组予以照度调节。
根据本发明的一实施例，步骤(c)之前更包括：设定该照度域。
根据本发明的一实施例，步骤(b)中，该光照距离的量测和/或该环境光变化的感测，是以同一个交流供电电路的相同的交流电源周期为同步的基础，而同步进行。
根据本发明的一实施例，设定该照度域的步骤是以同一个交流供电电路的相同的交流电源周期为同步的基础，进而控制该所有的灯组为同步执行。
根据本发明的一实施例，步骤(b)中，该环境光包括该灯组为亮灯情况下的环境光，以及步骤(c)中，该照度调节为对选定的灯组进行，该选定的灯组为亮灯情况下的环境光的照度未在该设定的照度域内的对应灯组。
经由本发明所采用的技术手段，能够精确地调光至设定或选择的照度值，无须利用专业仪表侦测，既方便又正确。再者，本发明能够随着灯组的位置改变而启动校正，以及根据环境光的变化作补偿，以维持照度的准确性，使灯组的设置与使用更为方便。从而，能够提供良好的光照质量与提升照明环境的舒适度，而达到视力保健之效。
本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。
附图说明
图1为显示根据本发明的实施例的一基于照度设定的照明系统的方块图；
图2为显示根据本发明的实施例的一基于照度设定的照明方法的流程图；
图3为显示配光曲线数据的示意图；
图4a至4c为显示根据本发明的实施例的基于照度设定的照明系统的示意图；
图5为显示多个灯组的光照区域的示意图。
符号说明
100照明系统
1灯组
1a灯组
1b灯组
1c灯组
2控制模块
3测距模块
31红外线测距传感器
4测光模块
41感光组件
42集光组件
5设定模块
A1光照区域
DC配光曲线数据
IA调光参考信息
IS补偿参考信息
O参考被照对象
RLux照度域
具体实施方式
以下根据图1至图4c，而说明本发明的实施方式。该说明并非为限制本发明的实施方式，而为本发明的实施例的一种。
根据本发明的一实施例的一基于照度设定的照明系统100，用于对至少一个灯组1根据一设定的照度域RLux进行调光，该照明系统100包含：该灯组1；一控制模块2，具有一预先设定的配光曲线数据DC，该配光曲线数据DC为相关于该灯组1的一光照分布方向与一光照距离的一亮度分布数据；一测距模块3，经设置对应量测该灯组1在一预定的光照分布方向上对一参考被照对象O的一光照距离，进而得到一调光参考信息IA；以及一测光模块4，经设置对应感测该灯组1周边的环境光变化，进而得到一补偿参考信息IS。
具体而言，该灯组1可由一个或数个灯源所构成，该灯源可为发光二极管(lightemittingdiode，LED)、荧光灯或其他类型的灯源。LED灯源在个别的亮度控制上较一般传统灯具更为容易，因此适合使用于本发明的该灯组1中。另外，本发明对该灯组1的类型并不限制，其可为吸顶灯、台灯、路灯、嵌灯、平板灯、投射灯、灯泡、抛物面镀铝反射(Parabolicaluminizedreflector，PAR)灯、灯条、灯管等各种类型，如图4a至4c所示。
如图1所示，该控制模块2耦接该灯组1、该测距模块3、及该测光模块4，从而作为整个系统的控制中枢。该控制模块2中所建置的该配光曲线数据DC用以表示该灯组1在各投射方向的亮度分布大小的曲线，会随着该灯组1的灯源种类及配置等而有所不同。该配光曲线数据DC一般可采极坐标图、直角坐标图、及等光强曲线图等来表示。如图3所示，其为该配光曲线数据DC以极坐标图表示的一个范例，图中的角坐标代表光照方向(度，°)，半径坐标代表光强度(坎德拉/千流明，cd/klm)。
在本实施例中，该测距模块3采用红外线测距传感器31，但亦可采用超音波、雷射、或机构量测等方式进行测距。红外线测距传感器31是利用发出红外光后接收经反射的红外光进行测距。如图4a至4c所示，该测距模块3较佳地为设置在该灯组1上(灯组1内部或外侧皆可)并会随着该灯组1一起移动，用以在该灯组1的位置改变后能量测在新位置的该灯组1与参考被照对象O之间的光照距离，得到最新且正确的调光参考信息IA。该参考被照对象O可随该灯组1的使用状况而任意选择，举例而言，当该灯组1作为路灯使用时，则可选择路面作为该参考被照对象O；当该灯组1作为台灯使用时，则可选择桌面作为该参考被照对象O；以及当该灯组1作为吸顶灯使用时，则可选择地板、桌面、墙面、或床面作为该参考被照对象O。
如图4a至4c所示，该测光模块4较佳地可包括复数个光传感器，该光传感器可经设置对应感测该灯组1的非光照分布方向的环境光变化，可取得多个非光照分布方向的环境光的平均值来运用。该非光照分布方向例如为该灯组1的背向或外侧向，即该灯组1于亮灯时不会直接照射到的方向。通过设置对应于该非光照分布方向的该光传感器，可直接测得不含该灯组1光输出的环境光变化。
该光传感器的部分或全部进一步可经设置对应感测该灯组1的光照分布方向的环境光变化，通过设置对应于该光照分布方向的该光传感器，则可测得含有该灯组1光输出的环境光变化(例，加总的照度值)，以供显示告知用户当下的照度值，以及供该控制模块2作进一步判断与调节。举例而言，如图5所示，在有多个灯组1a、1b、1c的情况中，对于位处中间的灯组1a而言，亦会受到周边灯组1b、1c的光照的相互干扰而影响到该灯组1a的对应的光照区域A1的照度，使所得到的整体环境光的照度未在该设定的照度域内。因此，根据所测得的含有灯组1a本身与周边灯组1b、1c光输出的环境光，该光照区域A1的负责灯组1a可进一步照度调节，而其它灯组1b、1c则不作照度调节，使该光照区域A1的照度到达该设定的照度域内。其中，对于该灯组1a的照度调节较佳地可采大幅度的调节，以在短的时间内使得整体光环境的照度到达该设定的照度域内。
另外，设置对应于该光照分布方向的该光传感器亦可用于测得不含该灯组1光输出的环境光变化。在实际应用中，是在一预定的极短时间内感测该灯组1周边的环境光变化，该灯组1在该极短时间内为熄灯并在感测后予以亮灯。该极短时间较佳地为肉眼所无法察觉的短暂时间，藉此可在不影响使用者的情况下完成感测，以及较精确地取得环境光。
因应不同类型的灯组1，该光传感器可设置在灯组1的背面(如图4a)，内藏于灯组1之间(如图4b)、设置在灯组1的角落(如图4c)等。
如图4a所示，该测光模块4包括一感光组件41及一与该感光组件41对应配置的集光组件42，该感光组件41透过该集光组件42而对应感测该灯组1周边的环境光变化，藉此提高感测的灵敏度。该感光组件41可为感光耦合组件(charge-coupleddevice，CCD)、光感知组件(Lightsensor)、光位置感测组件(positionsensitivedetector，PSD)等。该集光组件42可为汇聚透镜(converginglens)、聚光镜等，以藉此收集更大范围的环境光供该感光组件41感测。
另外，如图1所示，本实施例的基于照度设定的照明系统100还包括一设定模块5，耦接该控制模块2，供一用户设定该照度域RLux。该设定模块5可包括一电源开关(图未示)，通过一交流供电电路耦接该控制模块2，而通过操作该电源开关而设定该照度域RLux。例如，通过该电源开关的切换动作产生开关讯号至该控制模块2，进而设定该照度域RLux。或者，该设定模块5可包括一遥控器(图未示)，该遥控器为讯号连接于该设定模块5的一遥控接收器(图未示)，而通过该遥控器设定该照度域RLux。此外，该设定模块5亦可用于切换(例如，通过该电源开关的切换动作)自动和手动调光功能及其他功能的选择。
请参阅图2，接下来将配合图1对本发明的基于照度设定的照明系统所使用的基于照度设定的照明方法予以说明如后。
首先，在该控制模块2中建置一配光曲线数据DC(步骤S110)。该配光曲线数据DC通常可在该灯组1出厂前经量测而得。该配光曲线数据DC可用查找表型式、方程式型式或其他型式建置在该控制模块2中。再者，该配光曲线数据DC可仅含有该灯组1的一个或数个会使用到的光照分布方向(例如，0°～60°)的亮度分布数据，而并非一定要含有所有光照分布方向(0°～360°)的亮度分布资料。
接着，通过该测距模块3量测该灯组1在一预定的光照分布方向上对一参考被照对象O的一光照距离，而得到一调光参考信息IA，并且通过该测光模块4感测该灯组1周边的环境光变化，而得到一补偿参考信息IS(步骤S120)。该调光参考信息IA与该补偿参考信息IS可为同时量测/感测或任意顺序量测/感测，本发明对此并不予限制。
较佳地，为了在多个灯组1的情况下，使个别的传感器(特别是该测光模块4的光传感器)能够一致性的进行感测以避免产生相互干扰，该光照距离的量测和/或该环境光变化的感测，各该灯组1的该控制模块2以同一个交流供电电路的相同交流电源周期为同步的基础，而同步执行量测/感测/调节。具体而言，在所有的灯组1皆由同一个交流供电电路(例，市电电路)供电的情况下，各该灯组1的该控制模块2撷取该交流供电电路的完整的交流电源周期(1/频率)作为基础，据以调节该控制模块2的控制速率为一致，如此便能控制该光照距离的量测和/或该环境光变化的感测为同步执行。应注意的是，此处的同步执行亦包括在感测过程中所有灯组1为同步进行极短时间的熄灯与亮灯。
接着，该控制模块2基于该配光曲线数据DC，根据设定的照度域RLux而对应于该调光参考信息IA与该补偿参考信息IS对该灯组1予以照度调节(步骤S130)。具体而言，根据该配光曲线数据DC、该调光参考信息IA、及该设定的照度域RLux，该控制模块2可查表/代入方程式而找出/计算出所需提供的亮度/照度，例，所需照度＝f(DC,IA,RLux)。并配合目前环境光的亮度/照度，则能够得出该灯组1实际所需输出的亮度/照度，例，输出照度＝所需照度(f(DC,IA,RLux))－环境光照度(f(IS))，而据以精确地照度调节。
该照度域RLux可在任一时间点进行设定。举例而言，可在建置该配光曲线数据DC之前设定该照度域RLux(步骤S105)，作为出厂默认值使用，亦可由使用者设定而在取得该调光参考信息IA与补偿参考信息IS之前设定该照度域RLux(步骤S115)、在照度调节之前设定该照度域RLux(步骤S125)、或是在照度调节的执行过程中设定该照度域RLux。
另外，因环境状况的变化以及人为的操作，该调光参考信息IA、该补偿参考信息IS、以及该设定的照度域RLux随时都有可能产生变动，该控制模块2则会根据这些变动而对该灯组1予以补偿照度调节。较佳地，为了避免该照度调节过于频繁而有所不当，该控制模块2可经配置而仅在该设定的照度域RLux、该调光参考信息IA、及该补偿参考信息IS中的一个或多个产生变动或变动超出一预定的变动范围时，才对该灯组1予以补偿照度调节。另外，为了避免该照度调节过于剧烈而造成视觉不适，该控制模块2可经配置而根据该设定的照度域RLux、该调光参考信息IA、及该补偿参考信息IS中的一个或多个的变动的幅度而依比例渐进地对该灯组1予以照度调节。
除此之外，该控制模块2同样可用交流供电电路的交流电源周期为同步的基础，而根据该交流供电电路上的电源开关的切换操作、遥控器的遥控操作、或是其他类型的操作而控制该所有的灯组1为同步执行。举例而言，当使用者操作电源开关而对所有该灯组1亮灯的情况中，各该灯组1的该控制模块2则根据该电源开关的亮灯的切换操作(时间点及/或操作次数)而同步地调节该所有的灯组1的照度至设定的照度域RLux，且该所有的灯组1的调节速度亦以该交流电源周期为基础而为同速。
通过上述本发明所提供基于照度设定的照明系统及方法，能够精确地调光至设定或选择的照度值，无须利用专业仪器侦测，既方便又正确。再者，本发明能够随着灯组的位置改变而启动校正，以及根据环境光的变化作补偿，以维持照度的准确性，使灯组的设置与使用更为方便。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种基于照度设定的照明系统，用于对至少一个灯组根据一设定的照度域进行调光，其特征在于，该照明系统包含：
该灯组；
一控制模块，具有一预先设定的配光曲线数据，该配光曲线数据为相关于该灯组的一光照分布方向与一光照距离的一亮度分布数据；
一测距模块，经设置对应量测该灯组在一预定的光照分布方向上对一参考被照对象的一光照距离，进而得到一调光参考信息；以及
一测光模块，经设置对应感测该灯组周边的环境光变化，进而得到一补偿参考信息，
其中基于该配光曲线数据，该控制模块根据该设定的照度域而对应于该调光参考信息与该补偿参考信息对该灯组予以照度调节。
2.如权利要求1所述的基于照度设定的照明系统，其特征在于，该测光模块包括一光传感器，经设置对应感测该灯组的一非光照分布方向的环境光变化。
3.如权利要求1所述的基于照度设定的照明系统，其特征在于，该测光模块包括复数个光传感器，经设置对应感测多数个方向的环境光变化，该多数个方向包括一非光照分布方向以及一光照分布方向。
4.如权利要求1所述的基于照度设定的照明系统，其特征在于，该测光模块包括一感光组件及一与该感光组件对应配置的集光组件，该感光组件透过该集光组件对应感测该灯组周边的环境光变化。
5.一种基于照度设定的照明方法，用于对至少一个灯组根据一设定的照度域进行调光，其特征在于，该照明方法包含下列步骤：
(a)建置一配光曲线数据，该配光曲线数据为相关于该灯组的一光照分布方向与一光照距离的一亮度分布数据；
(b)量测该灯组在一预定的光照分布方向上对一参考被照对象的一光照距离，进而得到一调光参考信息，并且感测该灯组周边的环境光变化，进而得到一补偿参考信息；以及
(c)基于该配光曲线数据，根据该设定的照度域而对应于该调光参考信息与该补偿参考信息对该灯组予以照度调节。
6.如权利要求5所述的基于照度设定的照明方法，其特征在于，
步骤(b)中，在一预定的极短时间内感测该灯组周边的环境光变化，且该灯组在该极短时间内为熄灯并在感测后予以亮灯。
7.如权利要求5所述的基于照度设定的照明方法，其特征在于，步骤(c)中，在该设定的照度域、该调光参考信息、及该补偿参考信息中的一个或多个产生变动或变动超出一预定的变动范围时，对该灯组予以补偿照度调节或是予以根据该变动的幅度而依比例渐进地照度调节。
8.如权利要求5所述的基于照度设定的照明方法，其特征在于，步骤(b)中，该光照距离的量测和/或该环境光变化的感测，是以同一个交流供电电路的相同的交流电源周期为同步的基础，进而同步进行。
9.如权利要求5所述的基于照度设定的照明方法，其特征在于，该照明方法更包括：设定该照度域的步骤，并且设定该照度域的步骤是以同一个交流供电电路的相同的交流电源周期为同步的基础，进而控制该所有的灯组为同步执行。
10.如权利要求5所述的基于照度设定的照明方法，其特征在于，步骤(b)中，该环境光包括该灯组为亮灯情况下的环境光，以及步骤(c)中，该照度调节为对选定的灯组进行，该选定的灯组为亮灯情况下的环境光的照度未在该设定的照度域内的对应灯组。
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