CN105659704B - 照明调试 - Google Patents

Abstract

一种确定从第一灯具（22）到第二灯具（22）的距离的方法，包含：引起与该第二灯具共置的光源发出指向反射表面（A）的光。该方法另外包含：使用与该第一灯具（22）共置的传感器，检测来自该反射表面的反射光的水平；以及获取为该反射表面（A）确定的反射率值。该方法另外包含：修改反射光的水平以考虑到所获取的反射率值；以及使用所修改的测量以提供该第一灯具和该第二灯具之间的距离的测量。

Description

照明调试

技术领域

本发明涉及照明调试。

背景技术

本公开涉及照明调试的领域。随着数字智能进入独立光源，调试照明控制系统以管理这种智能独立光源的领域成为成功安装的日益关键的步骤。合适的调试对于合适的装置操作、用户接受度和达到目标节能是必要的。例如，佛罗里达电力照明公司（FloridaPower & Light）将调试定义为“确保所有建筑物系统依据有文档记录的设计意图和业主的操作需要而交互地表现的系统化的过程”。大多数能源守则现在要求照明自动化，并且2005年加利福尼亚州24号文（California Title 24）能源守则现在要求控制系统调试作为项目认证的部分。虽然术语“调试”可以在照明控制系统的合适安装的领域内的各种各样的环境上扩展，确定的是在合适的调试方法中，衍生组成待安装照明系统中的照明部件的独立灯具之间的相对距离是重要的。这允许建立具有灯具和单独的传感器和控制器的相对位置的照明器地图，其使灯具能够分配给灯具景观内的不同组并且因此按组控制。

尽管原则上，结合智能灯具的新型照明系统将获得巨大优势，事实上，用于安装和合适调试这种复杂照明系统的传统成本和要求的资源会对所牵涉的决策者形成瓶颈，并且会阻止抓住由智能照明系统提供的机会。然而利用合适地调试的系统，相比于常规照明系统，内嵌和自动的照明控制系统可以将现存的建筑物和新的建筑中的照明消耗减少20%到40%。

因此，正在发展所谓的自动调试技术。

美国专利No.8159156描述一种自动调试的方法，其中通过确定独立灯具之间的相对距离而衍生照明器地图(fixture map)。该灯具装配有光传感器，其因此与每个灯具共置。通过由独立灯具相继发出光，在其它灯具处检测的光的量可以转变为相对距离测量。结果，可以创建具有灯具的相对位置的地图。最后，灯具可以分配到利用此灯具景观定义的不同组。

发明内容

发明人已经认识到与在US8159156中描述的自动调试系统相关联的一些实践困难。对于典型的办公室照明设施，所使用的灯具嵌入到天花板中或者从天花板悬挂（考虑例如飞利浦的PowerBalance灯具家族）。由灯具中的内嵌光传感器检测到的光的量强烈地依赖于直接在灯具下的投射的局部区域的反射系数。发明人已经认识到，使用在US8159156中描述的基于来自周围灯具的光水平的技术所建立的相对距离测量可能是有缺陷的，因为光传感器测量由于在它们周围区域（例如开放办公室空间）中的不均匀分布的反射率而会显著地波动。例如，桌子可以具有比周围的地板更高的反射的表面。在US8159156中获得的照明器地图使用三角测量方法，其基于具有所测量距离的映射圆。不同反射率可以显著地影响距离测量的准确度。

依据本发明的一个方面，提供一种照明调试系统，包含：

多个灯具，每个灯具与一光源和一光传感器共置；

控制器，其配置成选择地控制该光源以发射光并且从该光传感器接收代表由此感测的光的信号；以及所述控制器可访问的存储器；其中所述控制器配置成执行：调试的第一阶段以确定与到达每个光传感器的光路中的反射表面相关联的至少一个反射率值，和在该存储器中存储该反射率值；以及调试的第二阶段，其中该反射率值由该控制器获得，用于将每个光传感器感测的来自发射的光源的光转换成该发射的光源和该传感器之间的距离的测量。

本发明的另一方面提供一种确定从第一灯具到第二灯具的距离的方法，其包含：引起与该第二灯具共置的光源发出指向一反射表面的光；使用与该第一灯具共置的传感器，检测来自该反射表面的反射光的水平；获得为该反射表面确定的反射率值；修改反射光的水平以考虑到所获得的反射率值；以及使用发出的光的所修改的测量以提供对于该第一灯具和该第二灯具之间的距离的测量。

该反射率值代表反射表面的反射系数，并且在一些实施例中可以是反射系数。在其它实施例中，其中来自光源的发出的光的水平在多个测量各处是共同的，反射光自身可以提供一适合于修改反射光的水平的反射率值。

下面描述的实施例提出一种调试过程的具有四个步骤的示例技术：

-步骤1：确定在独立灯具之下或者附近的区域的反射系数

-步骤2：通过控制灯具（光源）与传感器的不同组合，相继测量不同的光水平

-步骤3：使用步骤1的反射系数确定灯具之间的相对距离

-步骤4：从灯具之间的相对距离衍生照明器地图。

为了更好的理解本发明并且示出本发明可以如何实施，现在将以例子的方式参考附图。

附图描述

图1是受控灯具的示意性框图；

图2A和2B是阐释计算反射系数中的步骤的示意图；

图3是阐释传感器角度灵敏度的示意图；

图4是阐释双束照射的示意图；

图5是示出灯具阵列的从底面看的示意性平面图；以及

图6是在调试期间的空间的透视图。

具体实施方式

在本公开中讨论的实施例中，描述了一种确定从第一灯具到第二灯具的距离的方法，其中光水平到距离测量的转换考虑到一确定的反射系数。在一个实施例中，通过使用位于局部反射区域之上的灯具中的局部光源而评定反射系数，并且通过使用同一个灯具中的内嵌的传感器而校正该反射系数。假设局部表面的反射是朗伯型，所评定的反射系数也可以用于转换与由同一办公区域内其它灯具发出的光有关的所测量的光强度。

如在下文所描述，照明系统调试方法中的第一阶段涉及确定反射系数，并且第二阶段涉及在一种确定灯具之间距离的方法中使用所确定的反射系数。该距离测量可以用于，例如使用在US8159156中描述的绘制圆的三角测量方法，获得一照明器地图。

图1通过例子的方式阐释灯具4，其由悬挂设施16从例如办公室的待照射区域的天花板8悬挂。此处描述的技术也适用于凹嵌式灯具。灯具4具有一引导照明部件，其可包含一个或更多个引导照明设备22，该引导光设备22配置成将照射一般地向下地引导到工作面10并且安放在下表面42上。另外提供传感器12，其具有向外朝向的视场，该视场通常是锥形的并且由虚线表示。为了使图完整但是以图解形式，控制器24被连接以控制灯具。在此公开中，该控制器作为调试单元而操作。该控制器包括处理单元，其执行计算机程序以处理光信号并且输出控制信号。该控制器可以被提供在灯具本身中，或者可以被提供在该空间中连接到该空间中的其它照明设备和/或多个相似灯具。控制器24从传感器12接收传感器信号S_u，其基于由传感器12在其视场内检测的光 φR。传感器信号S_u具有与该传感器感测的光有关的水平-当由该传感器转换时，其向控制器24提供代表传感器输入的光信号。控制器24可以从该空间中的多于一个传感器接收信号。在该照明系统的使用中，例如通过凭借控制信号14而控制调光水平、颜色、束形状等等，控制器24负责在使用来自传感器12（或者可能来自该空间内的其它传感器）的所检测的传感器输入的同时，在调试期间调整照明部件22的光输出。在该调试时期，控制器24是可操作的以实现该第一阶段和该第二阶段并且产生一输出，该输出包含示出灯具在空间中的估计位置的照明器地图。

一些灯具被装配用于所谓的双束概念，其中宽束和/或窄束可以通过合适地控制照明设备22而被选择。

依据本公开的调试方法，一灯具下的局部区域的反射系数R1在工作面10上一般表示为A，在第一阶段中确定，先于在第二阶段中确定灯具之间的相对距离测量。通过当为内嵌于同一灯具的照明部件22供电时测量光反射φR，进行局部区域反射系数的校正。当被供电时，照明部件22向下朝向工作面10发送通量φ1。这导致入射到传感器12上的反射通量φR。当灯具利用所谓的双束概念装配时，窄束被用于确定局部反射系数（以便减少比如来自墙或者窗户的反射等等的二阶影响），如在后面更完全地描述的。

所确定的反射系数在调试过程期间被使用以修改从相邻灯具反射的光的被感测的值，如将在后面更完全地描述的。

光传感器12可以实现为光二极管/晶体管。CMOS/CCD照相机也可以被使用，以利用更高空间准确度测量光的量。这种传感器在可用的灯具中是已知的。图2A和2B示出用于测量反射系数的可能顺序。图2A阐释一区域，在该区域中两个灯具L1、L2从天花板悬挂。尽管未示于图2A，它们受例如图1所示控制器24的控制器控制。例如，该控制器首先激活第一灯具L1以引起它朝下将一束光φ1引导到直接位于第一灯具之下的区域A1。传感器12检测作为在局部区域A1处反射系数R1的结果的反射通量φR，这允许该反射系数被确定。例如，R1=φR/φ1，其中φ1基于对于控制信号14上的给定控制功率水平的照明设备22的输出通量而已知，并且φR转换成探测器信号S_U。

之后，移动到图2B，第一灯具L1被解除供电并且第二灯具L2被供电以实行同一顺序的步骤，由其可以确定第二灯具L2之下的局部区域A2的反射系数R2。

一旦R1和R2已知，它们被应用到算法以确定由灯具共享的中间区域A1/2的反射率值，例如R₁₂=(R1+R2)/2。

两个相邻灯具之间的中间区域的反射率的计算方式可以依赖于许多因素。提供在灯具上的传感器可以不同，并且特别地，它们对于光检测的定向敏感度可以在相对窄的检测角和更宽更全向的检测角之间改变。图3阐释靠近窗户的两个灯具，其中窄敏感度角可以用于接收仅仅从灯具下面的表面（漫）反射的光，并且过滤来自例如图3中在11所示的窗户的镜面反射光）。

此外，如所提到的，一些灯具利用双束概念装配，这允许由灯具的光源发出的光的角度在窄角度中或者在更宽束中被引导（见图4，其中实线表示宽束22a并且虚线表示窄束22b。在确定如何进行两个灯具之间的中间区域的反射系数的最佳测量时，灯具所装配的传感器和光源的性质可以被考虑以确定：如图2A和2B所示直接向下地取灯具的两个测量并且之后平均这些测量是否有可能更准确。在具有双束概念的灯具的情况中，只对窄束22b供电将使对于灯具之下的局部区域的反射系数的更加准确评定成为可能。

如图3中所阐释，（由相邻灯具发出的）所反射的光可以由镜面和漫射贡献两者组成。镜面贡献可以通过例如将相邻灯具的宽束光分布与检测灯具的宽角度传感器组合而确定。漫射贡献可以通过使用宽束发射和检测灯具中的窄角度传感器而测量，如图3中的粗线宽束22a所示出。

该两个技术的组合也被预料以提供许多可能的测量，这些测量可以在一算法中被利用以确定中间区域的反射系数。

作为另外改进，光传感器可以被提供有可编程窄检测角度（最大为20度）以确保仅仅该灯具下面的局部区域的反射系数被确定，并且因此减少墙/窗户的反射的贡献。此角度在图1中表示为θ。

一旦被确定，反射率值被存储于合适的存储器，例如与控制器24相关联的存储器30。每个反射率值与这样的灯具有关而相关联，所述灯具共享反射率值已经被确定的区域。图1示出一种简单的矩阵例子，其中例如，与位于灯具1和灯具2之间的共享区域相关联的反射率值在合适的矩阵位置中标记为R12。将容易地理解，有可能在与每个灯具相关联的附近和共享空间中将存在若干灯具，其中将需要更加复杂的矩阵结构以存储反射率值。

图5示出从安放在天花板上的一组灯具的从底面看的示例平面图。灯具L1、L2、L3…Ln以网格的构造示出，但是灯具的任何构造都是可能的。如图1的矩阵33中所示，每个灯具具有一相关联的反射率值，其与该灯具和检测传感器共享的区域有关。一旦对于共享的区域的反射率值被确定和存储，这些值在该调试方法的第二阶段中被使用。

图6是调试将在其中进行的空间的示意性透视图。地板100可以具有例如暗色地毯，并且该空间可以包括具有更高反射比的淡灰色桌子110。

在第二阶段中，每个灯具被轮流供电以投射光（在图6中灯具L1示为导通）。当一个灯具被供电时，与该空间中所有其它灯具相关联的传感器12被监控，并且它们的信号S_u被记录。之后，存储器30被访问，使用传感器编号识别“接收器”灯具从而检索与灯具对或者灯具组的每个组合相关联的反射率值。这些反射率值用于修改从相关的接收器灯具接收的信号S_u，以考虑到来自发光的灯具的光路中的反射率值。经修改的信号值之后可以用于以自身已知的方式确定每个接收器灯具与发光的灯具的相对距离。最直接的实现方式是利用局部反射率值Rn修正（由灯具Ln测量的）S_u，而不考虑中间计算的反射率值，然而中间反射率值也可以被考虑到以得到更准确结果。

计算“灯具间”距离的方程在下面给出：

Int₂=Amb+C^*R₂ ^*(Flux₁/(D_1-2)²)

其中flux 1是由Lum 1（灯具1）发出的光通量

R₂是Lum2（灯具2）下的反射率

Int₂是由内嵌于Lum2的传感器测量的光强度（Int₂）

D_1-2是Lum1和Lum2之间的距离

Amb是环境光贡献（通过对发光的灯具调光，可以确定因素Amb）；以及

C是常数（例如依赖于传感器敏感度）。

将理解，在阶段2中，这么进行不是为了确定反射率值的目的，但相反，在阶段1中确定的反射率值被利用以修改传感器输出信号S_u，使得发光的灯具与接收器灯具的距离的更准确评定可以被确定。以此方式，可以实现更加准确的指示灯具相对位置的照明器地图。

另外的加强是可调谐的颜色。灯具下面的反射率作为颜色的函数（（x,y）或CCT）被测量。这可以提高灯具间距离测量的信噪（S/N）比。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。权利要求中，词语“包含”不排除其它元素或步骤，并且不定冠词“一”（a）或“一”（an）不排除复数。单一的处理器或者其它单元可以实现在权利要求中列举的若干项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分布于合适介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分而被供应的光存储介质或者固态介质，但是也可以以其它形式分布，例如经由互联网或者其它有线或无线远程通信系统。权利要求中的任何参考符号不应当被解释成限制范围。

Claims (13)

1.一种照明调试系统，包含：

多个灯具，每个灯具与一光源和一光传感器共置；

控制器，其配置成选择地控制所述光源以发射光并且从所述光传感器接收代表由此感测的光的信号；以及

所述控制器可访问的存储器；

其中所述控制器配置成执行：调试的第一阶段以确定与到达每个光传感器的光路中的反射表面相关联的至少一个反射率值，和在所述存储器中存储所述反射率值；以及调试的第二阶段，其中所述反射率值由所述控制器获得，用于将每个光传感器感测的来自发射的光源的光转换成所述发射的光源和每个光传感器之间的距离的测量；

其中所述控制器在所述调试的第一阶段中配置成实行下述步骤：

激活第一灯具的光源；

测量从局部区域反射到在所述第一灯具上的光传感器的光；

为所述局部区域确定反射系数；以及

为至少一个相邻灯具重复所述步骤，以由此确定对于在所述相邻灯具下面的局部区域的至少一个反射系数；以及

执行一算法以计算与所述反射表面相关联的所述至少一个反射率值，所述反射表面位于所述第一灯具的所述局部区域和所述至少一个相邻灯具的所述局部区域之间。

2.根据权利要求1的系统，其中所述算法产生所述反射系数的平均数。

3.根据权利要求1的系统，其中至少一些所述多个灯具的所述光源可控制成具有窄束的第一模式和具有较宽束的第二模式。

4.根据权利要求1的系统，其中每个灯具的所述光传感器从定向光传感器和全向光传感器选择。

5.根据权利要求4的系统，其中所述定向光传感器的传感器角度是可编程的。

6.根据权利要求1的系统，其中所述存储器存有反射率值的矩阵，每个反射率值与在所述矩阵中识别的相邻灯具之间的中间区域相关联。

7.根据权利要求1的系统，其中所述控制器配置成在所述调试的第二阶段操作，以使用所确定的距离而确定光源和传感器的照明器地图。

8.根据权利要求1的调试系统，包含受所述控制器控制的至少一个照明器光传感器，藉此所述至少一个照明器光传感器的位置是在所述第二阶段的调试中可基于在所述至少一个照明器光传感器处感测的光确定的。

9.根据权利要求8的调试系统，其中所述照明器光传感器是单独的，或者与包含比如光开关或者调光器的光控制部的照明器共置。

10.根据权利要求1的调试系统，其中至少一些所述灯具的所述光源是可控制的以发出不同颜色的光，藉此对于不同颜色光的反射率值是可确定的。

11.一种确定从第一灯具到第二灯具的距离的方法，包含：

引起与所述第二灯具共置的光源发出指向一反射表面的光；

使用与所述第一灯具共置的传感器，检测来自所述反射表面的反射光的水平；

获得为所述反射表面确定的反射率值；

修改所检测的反射光的水平以考虑到所获得的反射率值；以及

使用所修改的测量以提供所述第一灯具和所述第二灯具之间的距离的测量。

12.根据权利要求11的方法，当用于调试照明系统时，基于距离测量而确定灯具的照明器地图。

13.根据权利要求11的方法，其包含在获得为所述反射表面确定的反射率值之前确定所述反射率值的步骤。