CN105898965B - 照明灯及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种照明灯及其工作方法,所述照明灯包括光源;所述照明灯进一步包括:光强检测模块,所述光强检测模块用于检测所述光源发出的照明光和环境光在工作面上的反射光的光强I测,并传送到计算模块;计算模块,所述计算模块用于根据接收到的光强I测而得出光照度E实=f(I测),并传送到判断模块;判断模块,所述判断模块用于判断接收到的光照度E实是否处于设定范围内,判断结果传送到控制模块;控制模块,所述控制模块用于根据接收到的判断结果去调整所述光源。本发明具有节能、减少眼疲劳等优点。
Description
技术领域
本发明涉及灯,特别涉及照明灯及其工作方法。
背景技术
目前,学生近视眼发病率居高不下,经调研发现,环境因素与近视眼发病率关联密切,其中教室照明是影响近视眼发病率最重要的因素之一。若光线太强,如阳光或非常亮的光源等照射书面时,会引起强烈反射,刺激眼睛,使眼睛不适,而且难以看清字体,相反,若光线过弱时,使书面照明不足,眼睛不能清晰地看清字体,头部就会向前凑近书本。以上两种情况均易使眼睛疲劳,而眼睛的过度调节或痉挛都能够形成近视。
为了改善这一状况,提供给学生健康的照明环境,有关主管部门相继颁布了国家标准、地方标准来规定教室环境的照明。其中一个关键的指标是要求教室的平均照度要大于等于300Lx(勒克斯),对于有些特殊专用教室要求大于等于500Lx(勒克斯)。
为了满足学校照明的规定,对光源的选择尤为重要。现阶段常用的产品有普通日光灯和三基色荧光灯,部分地区的学校采用了灯管型的LED光源。这些学校的照明方案中,普通日光灯、三基色荧光灯光源的品质较差,不但光源直射眼睛,存在着频闪和严重的炫光,非常容易造成眼睛疲劳,而且光源的寿命低、光衰减严重,能耗高,维护成本高,照度达不到国家规定。部分学校采用了新型的LED光源,但只关心发光效率,降低能耗及维护成本,对于光源频闪的改善仅仅是使其频率更高,也不能很好的满足不同教学模式要求。
现今学校照明设计对于工作面环境光的变化基本没有处理,造成真实的照明环境往往不能满足要求,在不同环境光的状况下,桌面照度要么偏高太多,要么偏低太多。个别厂家的产品在教室里布置单独的感光传感器用来识别环境光变化情况,根据设定的阈值来开关灯源,能够解决部分由于环境光变化引起的照度变化问题。
现有的教室或者工作面采用的照明方案主要单纯的从光源本身来设计,选用不同功率的灯光来满足不同照明要求,设计时常常以理想环境来进行模拟,验收通常也回避环境光的影响。同时,现有的方案所选用的日光灯光源容易老化,维护更换成本较高,对于环境光变化带来的工作面照度的影响缺少有效反馈的手段。另一方面环境光对相对封闭空间(如教室)而言,产生的影响条件是非常复杂的,不同位置的影响情况也是不一样的。
传统的光源缺少有效的光功率调节手段也是制约设计照度稳定性方案的一个重要原因。为了真正解决光源本身问题及环境光带来的工作面照度达不到要求,进而影响学生学习、工作效率以及增加近视率这一问题,有必要采用一种技术手段来全面的解决上述情况。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述不足,本发明提供了一种节能、输出稳定的照明灯。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种照明灯,所述照明灯包括光源;所述照明灯进一步包括:
光强检测模块,所述光强检测模块用于检测所述光源发出的照明光和环境光在工作面上的反射光的光强I测,并传送到计算模块;
计算模块,所述计算模块用于根据接收到的光强I测而得出光照度E实=f(I测),并传送到判断模块;
判断模块,所述判断模块用于判断接收到的光照度E实是否处于设定范围内,判断结果传送到控制模块;
控制模块,所述控制模块用于根据接收到的判断结果去调整所述光源的工作参数。
根据上述的照明灯,可选地,所述光强检测模块进一步包括:
光阑,所述光阑设置在所述反射光的光路上;
传感器,所述传感器用于将穿过所述光阑的反射光转换为电信号,并传送到计算模块。
根据上述的照明灯,可选地,所述光强检测模块进一步包括:
光会聚器件,所述光会聚器件设置在所述光阑与传感器之间的反射光光路上。
根据上述的照明灯,优选地,所述光会聚器件为凸透镜或菲涅尔透镜或罗纹透镜,所述凸透镜的凸面与所述工作面相对。
根据上述的照明灯,优选地,所述凸透镜的焦距为11.8mm-425mm。
根据上述的照明灯,优选地,所述光源是LED或无极灯。
根据上述的照明灯,优选地,所述照明灯为面板灯,所述光强检测模块设置在所述面板灯的侧部。
本发明的目的还在于提供了一种上述照明灯的工作方法,该发明目的通过以下技术方案得以实现:
根据上述的照明灯的工作方法,所述工作方法包括如下步骤:
(A1)所述光源通电,照明灯工作;
(A2)光强检测模块获得所述光源产生的照明光以及环境光在工作面上的反射光I测,并传送到计算模块;
(A3)所述计算模块根据接收到的光强I测而得出光照度E实=f(I测),并传送到判断模块;
(A4)判断模块判断接收到的光照度E实是否处于设定范围内:
若判断结果为是,则结束;
若判断结果为否,判断结果传送到控制模块;
(A5)控制模块根据接收到的判断结果去调整所述光源,回到步骤(A2),直到所述光照度E实处于所述设定范围内。
根据上述的工作方法,优选地,所述光源的调整方式为:
若光照度高于设定范围的最大值,降低所述光源的工作电流;
若光照度低于设定范围的最小值,提高所述光源的工作电流
若光照度处于设定范围内,保持所述光源的工作参数。
根据上述的工作方法,优选地,所述光照度ρ为所述工作面的反射比,S为所述光强检测模块的用于接收所述反射光的面积,i所述光强检测模块的反射光接收面相对所述工作面的法线间的夹角,a,b分别为常数。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:
通过实时检测工作面照度去动态调节光源的光能输出,从而维持工作面照度的稳定性。
当环境中的照明情况发生变化时,如白天、黑夜、晴天、阴天等不同自然光照明状况,可以维持工作面照度的恒定,进而可以避免由于照明环境变化带来的用眼疲劳;另一方面,智能调光还能有助于提高节能效果,减少碳排放,保护环境。
附图说明
参照附图,本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是:这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案,而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中:
图1是根据本发明实施例1的照明灯的基本结构图;
图2是根据本发明实施例1的工作方法的流程图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案,已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此,本发明并不局限于下述可选实施方式,而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1:
图1示意性地给出了本发明实施例1的照明灯的基本结构图,如图1所示,所述照明灯包括:
边框11、光源21及导光板31,所述光源21设置在所述边框11的内壁,所述导光板31嵌入所述边框11内,并与所述光源21相对设置;
位移检测模块41,所述位移检测模块用于检测所述光源和导光板之间的距离的变化,并传送到调整模块;所述位移检测模块可采用光纤光栅位移传感器、光电式位移检测等模块;
调整模块,所述调整模块用于根据接收到的距离变化信息去调整所述光源的工作参数,如工作电流,从而降低光源的发热量,使所述距离的变化维持在一定范围内,避免光源损坏。
光强检测模块,所述光强检测模块用于检测所述光源发出的照明光和环境光在工作面上的反射光的光强I测,并传送到计算模块;所述工作面是课桌、办公桌、书桌、黑板面、投影幕布等,利用工作面从事学习、研究等工作。
计算模块,所述计算模块用于根据接收到的光强I测而得出光照度E实=f(I测),并传送到判断模块;
判断模块,所述判断模块用于判断接收到的光照度E实是否处于设定范围内,判断结果传送到控制模块;
控制模块,所述控制模块用于根据接收到的判断结果去调整所述光源的工作参数。
为了提高反射光的接收能力,进一步地,所述光强检测模块进一步包括:
光阑,所述光阑设置在所述反射光的光路上;
传感器,所述传感器用于将穿过所述光阑的反射光转换为电信号,并传送到计算模块。
为了进一步提高共走面反射光的接收能力,以准确反映光照度,进一步地,所述光强检测模块进一步包括:
光会聚器件,所述光会聚器件设置在所述光阑与传感器之间的反射光光路上。
为了降低成本及提高器件的可靠性,进一步地,所述光会聚器件为凸透镜或菲涅尔透镜或罗纹透镜,所述凸透镜的凸面与所述工作面相对。
做了做到光源和工作面的距离与工作面大小、传感器面积大小间的平衡,所述凸透镜的焦距优选为11.8mm-425mm。
图2示意性地给出了本发明实施例1的照明灯的工作方法的流程图,如图2所示,所述工作方法包括如下步骤:
(A1)所述光源通电,照明灯工作;
(A2)光强检测模块获得所述光源产生的照明光以及环境光在工作面上的反射光I测,并传送到计算模块;
(A3)所述计算模块根据接收到的光强I测而得出光照度E实=f(I测)如并传送到判断模块;ρ为所述工作面的反射比,S为所述光强检测模块的用于接收所述反射光的面积,i所述光强检测模块的反射光接收面相对所述工作面的法线间的夹角,a,b分别为常数,可通过理论计算或者标定得出;
(A4)判断模块判断接收到的光照度E实是否处于设定范围内:
若判断结果为是,则结束;
若判断结果为否,判断结果传送到控制模块;
(A5)控制模块根据接收到的判断结果去调整所述光源,如调节光源的工作参数或驱动方式,回到步骤(A2),直到所述光照度E实处于所述设定范围内。
在上述工作方法中,还包括如下步骤:
(B1)所述光源产生的热量传导到所述导光板,所述导光板膨胀,缩短了导光板和光源间的间距;
(B2)利用位移检测模块检测所述导光板和光源间的距离的变化,并传送到控制模块;
(B3)控制模块根据接收到的距离的变化及设定值,调整所述光源的工作参数,如工作电流,从而降低光源的发热量。
通过上述方法,使得工作面照度的恒定,同时,光源由于发热而引出的形变量控制在允许范围内,防止光源损坏。
实施例2:
根据实施例1所述的照明灯及其工作方法在面板灯的应用例。
在该应用例中,光源采用LED,位移检测模块采用压电晶体,通过检测压电晶体的电荷,可获知压电晶体的形变量,从而得出导光板和LED间的相对位移量。光强检测模块设置在面板灯的边框上,具体包括:光阑设置在所述反射光的光路上;传感器用于将穿过所述光阑的反射光转换为电信号,并传送到计算模块;光会聚器件设置在所述光阑与传感器之间的反射光光路上。光会聚器件采用平凸透镜,焦距为11.8mm-425mm,凸面与工作面相对。
在上述照明灯的工作过程中,光照度与光强度间的映射关系为光源的调节方式为:若光照度高于设定范围的最大值,降低所述光源的工作电流;若光照度低于设定范围的最小值,提高所述光源的工作电流;若光照度处于设定范围内,保持所述光源的工作参数。
控制模块根据接收到的形变量及设定值,调整所述光源的工作参数,如工作电流,从而降低光源的发热量,具体调整方式为:
若形变量超过设定值,降低所述光源的工作电流;
若形变量不超过设定值,保持所述光源的工作参数。
根据本实施例达到的益处在于:实时检测工作面的光照度,并根据光照度去实时调整光源的工作参数,使得工作面的光照度恒定,降低了眼疲劳,节能减排。实时检测导光板和光源的间距,在导光板由于吸收光源产生的热量而膨胀到设定值时,需要降低光源的工作电流,也即降低了光源的发热量,有效地防止了由于导光板进一步膨胀而挤坏光源的现象发生,延长了照明灯中光源的使用寿命。
实施例3:
根据实施例1所述的照明灯及其工作方法在荧光灯中的应用例。
与实施例2不同的是:在该应用例中,位移检测模块采用光纤光栅位移传感器。光照度与光强度间的映射关系为:使用校准过的照度计获知工作面的光照度,以及光强检测模块获得的光强度,通过二次函数拟合,从而得出各系数a,b,c。使用调光器去调整荧光灯的光亮度。
上述实施例仅是示例性地给出了光源可以采用LED、荧光灯,当然还可以是其他类型的出光可调的光源,如无极灯。
Claims (10)
1.一种照明灯,所述照明灯包括光源;其特征在于:所述照明灯进一步包括:
光强检测模块,所述光强检测模块用于检测所述光源发出的照明光和环境光在工作面上的反射光的光强I测,并传送到计算模块;
计算模块,所述计算模块用于根据接收到的光强I测而得出光照度E实=f(I测),并传送到判断模块;ρ为所述工作面的反射比,S为所述光强检测模块的用于接收所述反射光的面积,i为所述光强检测模块的反射光接收面相对所述工作面的法线间的夹角,a,b分别为常数;
判断模块,所述判断模块用于判断接收到的光照度E实是否处于设定范围内,判断结果传送到控制模块;
控制模块,所述控制模块用于根据接收到的判断结果去调整所述光源的工作参数。
2.根据权利要求1所述的照明灯,其特征在于:所述光强检测模块进一步包括:
光阑,所述光阑设置在所述反射光的光路上;
传感器,所述传感器用于将穿过所述光阑的反射光转换为电信号,并传送到计算模块。
3.根据权利要求2所述的照明灯,其特征在于:所述光强检测模块进一步包括:
光会聚器件,所述光会聚器件设置在所述光阑与传感器之间的反射光光路上。
4.根据权利要求3所述的照明灯,其特征在于:所述光会聚器件为凸透镜或菲涅尔透镜或罗纹透镜,所述凸透镜的凸面与所述工作面相对。
5.根据权利要求3所述的照明灯,其特征在于:所述光会聚器件为凸透镜,所述凸透镜的焦距为11.8mm-425mm。
6.根据权利要求1所述的照明灯,其特征在于:所述光源是LED或无极灯。
7.根据权利要求1所述的照明灯,其特征在于:所述照明灯为面板灯,所述光强检测模块设置在所述面板灯的侧部。
8.根据权利要求1至7任一所述的照明灯的工作方法,所述工作方法包括如下步骤:
(A1)所述光源通电,照明灯工作;
(A2)光强检测模块获得所述光源产生的照明光以及环境光在工作面上的反射光I测,并传送到计算模块;
(A3)所述计算模块根据接收到的光强I测而得出光照度E实=f(I测),并传送到判断模块;
(A4)判断模块判断接收到的光照度E实是否处于设定范围内:
若判断结果为是,则结束;
若判断结果为否,判断结果传送到控制模块;
(A5)控制模块根据接收到的判断结果去调整所述光源,回到步骤(A2),直到所述光照度E实处于所述设定范围内。
9.根据权利要求8所述的工作方法,其特征在于,所述光源的调整方式为:
若光照度高于设定范围的最大值,降低所述光源的工作电流;
若光照度低于设定范围的最小值,提高所述光源的工作电流
若光照度处于设定范围内,保持所述光源的工作参数。
10.根据权利要求8所述的工作方法,其特征在于:所述光照度ρ为所述工作面的反射比,S为所述光强检测模块的用于接收所述反射光的面积,i为所述光强检测模块的反射光接收面相对所述工作面的法线间的夹角,a,b分别为常数。
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