CN106609941B - 一种照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明设备包括两个出光方向不同的光源：第一光源、第二光源。第一光源的照度和第二光源的照度存在对应关系。采用了这样的设计之后，在一个照明设备上设置向两个方向进行光照的两组光源，既能满足普通纸面作业的照明需求，也能满足电脑作业时的照明需求。并且通过控制两组光源的发光关系，用户可以根据自己的实际需要来选择并适度调节照明环境，而在调整的过程中纸面作业照度和电脑作业照度始终保持特定的对应关系，从而使纸面作业和电脑作业都可以在一个令人舒适的照明环境中进行。

Description

一种照明设备

技术领域

本发明涉及一种照明设备。

背景技术

随着电脑的普及，现在不同年龄段的用户（青少年、成人及老人）都或多或少地在进行电脑作业，电脑作业时间占比也日渐增加。换言之，在写字台上，用户一般都会进行两种不同类型的视觉作业，即纸面作业和电脑作业。纸面作业的特点在于用户的视觉目标位于水平桌面上，纸面自身不发光；电脑作业的视觉目标位于垂直平面，而电脑屏幕自身也是光源。容易看出，这两种作业所需要的照明环境有所差异，其差异不仅仅体现在照明方向上，也体现在照度等级及整个视野范围内的亮度平衡上，灯具的亮度分布是否合适，在这里起到了关键作用。

而在中国质量认证中心CQC的《CQC1601-2013 视觉作业台灯技术认证规范》中，对视觉作业台灯的电气安全、电磁辐射、光生物安全、光学性能等方面做了基础性推荐。其中对普通作业台灯的水平面照度等级及均匀度做出了推荐，但是并未对视觉作业台灯的亮度分布给出推荐和说明。而市面上大多数台灯的参数设置均参考该标准，这些灯具仅仅考虑到水平桌面的照明情况，适用于传统的纸面作业。大量电脑作业的情形则被忽略了。用户只能通过手动调节普通台灯的位置、角度以及亮度来适应自己的电脑作业，但这样的调整往往无法得到满意的照明效果，用户被迫勉强使用，被动习惯这样的方式。

发明内容

本发明正是针对普通用户在书桌上同时进行电脑作业和纸面作业的应用场景，提出了一种可兼顾这两种场景所需照度的照明设备。

本发明为实现上述功能，所采用的技术方案是提供一种照明设备，包括:

第一光源,所述第一光源照射第一照度测量平面；

第二光源，所述第二光源照射第二照度测量平面，所述第二照度测量平面垂直所述第一照度测量平面。

进一步的，第一照度测量区域位于所述第一照度测量平面上，第一照度EA为在所述第一照度测量区域所测得的平均照度，第二照度测量区域为位于所述第二照度测量平面上，第二照度ED为在所述第二照度测量区域所测得的平均照度，所述第二光源的发光特性由所述第一光源决定，即所述第二光源在所述第二照度测量平面上形成的第二照度ED和所述第一光源在所述第一照度测量平面上形成的第一照度EA存在对应关系。

进一步的，所述第一照度测量区域为GB/T 9473第5.8.2条中所描述的半径为300mm以内的120°的扇形区域，所述第一照度EA根据GB/T 9473第6.8.2条中的测量方法进行测量；

所述第二照度测量平面距所述第一光源的距离大于350mm且小于650mm,第二照度测量区域为位于所述第二照度测量平面上的长700mm、宽500mm的矩形区域，所述矩形区域的中心点为所述第二光源的几何中心垂直投影到第二照度测量平面的点,所述矩形的长边和所述第一照度测量平面平行。

进一步的，所述第二照度ED和第一照度EA的对应关系如下：

当EA位于第一值段，即EA≤E1时，ED 随EA的增加而增加；

当EA位于第二值段，即E1<EA≤E2时，ED 随EA的增加而减小；

当EA位于第三值段，即E2<EA≤E3时，ED 随EA的增加而增加；

当EA位于第四值段，即EA>E3时，ED 为一定值，

其中E1、E2、E3为常数，取值范围分别为250lx≤E1≤350lx、450lx≤E2≤550lx、900lx≤E3≤1100lx。

进一步的，所述第二照度ED和第一照度EA的对应关系如下：

当EA位于第一值段时，ED = X1*EA；

当EA位于第二值段时，ED = X2*(EA-300)+Y1；

当EA位于第三值段时，ED = X3*(EA-500)+Y2；

当EA位于第四值段时，ED =Y3，

其中X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3为常数。

进一步的，0.11≤X1≤0.14、-0.07≤X2≤-0.055、0.07≤X3≤0.09、330lx≤Y1≤420lx、210lx≤Y2≤280lx、270lx≤Y3≤355lx。

进一步的，所述照明设备还包括同步运算单元、第二控制单元，所述同步运算单元根据第一照度EA和第二照度ED之间的对应关系运算获得所述第二光源的发光参数，并将所述发光参数向所述第二控制单元输出，所述第二控制单元根据所述发光参数控制第二光源发光。

进一步的，所述同步运算单元的输入为所述第一光源的照度或光强，所述同步运算单元根据所述第一光源的照度或光强进行计算。

进一步的，所述照明设备还包括第一控制单元，所述第一控制单元可对第一光源进行调光，当所述第一光源的发光发生变化时，所述同步运算单元重新计算所述第二光源的发光参数。

进一步的，所述第一光源的可调光方式为连续可调光或档位可调光。

进一步的，所述同步运算单元包括一存储单元，所述存储单元存放所述第一光源在发出不同光强时所对应的所述第二光源的发光参数。

进一步的，所述同步运算单元包括传感单元，所述同步运算单元根据所述传感单元采集获得的第一照度EA进行运算。

进一步的，所述第一控制单元、第二控制单元为PWM调光电路。

进一步的，所述发光参数为光强、电流值或PWM调光信号。

进一步的，所述第一光源和所述第二光源之间通过无线信号来进行通讯，无线通信方式为WiFi、Zigbee或蓝牙。

进一步的，所述第二光源L2的出光方向和所述第一光源L1的出光方向不同，他们之间的夹角大于45°小于135°。

本发明所提供的解决方案通过在一个照明设备上设置向两个方向进行光照的两组光源，既能满足普通纸面作业的照明需求，也能满足电脑作业时的照明需求。并且通过控制两组光源的发光关系，用户可以根据自己的实际需要来选择并适度调节照明环境，而在调整的过程中纸面作业照度和电脑作业照度始终保持特定的对应关系，从而使纸面作业和电脑作业都可以在一个令人舒适的照明环境中进行。

附图说明

图1是符合本发明较佳实施例的照明设备在大屏幕环境使用的发光示意图；

图2是符合本发明较佳实施例的照明设备在小屏幕环境使用的发光示意图；

图3是本发明第一照度测量区域的示意图；

图4是本发明第二照度测量区域的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种照明设备作进一步详细的说明。

本发明提出的一种照明设备的一个较佳实施例为一个台灯，其结构和普通的台灯类似，包括支架部分，灯头部分及电源部分,具体结构可以参考常规的台灯设计，这里就不再赘述。

本实施例和以往台灯的主要区别在于灯头部分设置有两组独立的光源，第一光源L1和普通台灯一样负责桌面照明，第二光源L2负责垂直面照明，请参考图1、图2，图中101、102分别为一个台式电脑屏幕和一个笔记本电脑，第二光源L2主要负责屏幕周围区域的照明。

这里为了表述方便我们采用两个假设的面作为参照面，在本实施例中的桌面即为第一照度测量平面A1，第二照度测量平面A2为垂直于第一照度测量平面A1的一个虚拟的平面，由于我们主要是要解决电脑作业的照度问题，因此第二照度测量平面A2在实际应用中是位于屏幕后方的一个面，大概位于距离灯头位置350mm~650mm这个区间内。

第一光源L1对第一照度测量平面A1进行照射，这里所指的照射并不要求第一光源L1仅仅面向第一照度测量平面A1发光，也不限定第一光源L1的发光方向一定要垂直于第一照度测量平面A1，而在第一照度测量平面A1我们划定一块区域作为第一照度测量区域C1，本文所述照射指从第一光源L1射出的光大部分射向该区域，而第一光源L1在第一照度测量区域C1产生的照度的平均值为第一照度EA。根据标准GB/T 9473第5.8.2条中所描述的读写作业台灯的照度要求，以第一光源L1出光口的几何中心的垂直投影到第一照度测量平面A1的点为圆心，位于眼睛的正前方，靠近眼睛一侧的投射范围内，离圆心的半径距离为300mm的三分之一扇形以内为主要区，而该区域以外离圆心的半径距离为500mm的三分之一扇形为次要区，如图3所示，本发明将该标准中的半径300mm区域即主要区作为第一照度测量区域C1。而第一照度EA的测量方法则根据GB/T 9473第6.8.2条中所列的测量方法进行测量，本实施例中的第一照度EA符合GB/T 9473第5.8.2条的照度要求。

而第二光源L2的出光方向和第一光源L1的出光方向不同，他们之间的夹角大于45°小于135°。本文所指的出光方向，不局限于光源本身，也可以是发光元件和配光元件组合后形成的出光方向。第二光源L2照射第二照度测量平面A2，我们在第二照度测量平面A2上划定一块区域作为第二照度测量区域C2，本文所述照射指从第二光源L2射出的光大部分射向该区域，而第二光源L2在第二照度测量区域C2产生的照度的平均值为第二照度ED。在本实施例中第二照度测量平面A2为墙面，和第一光源L1的距离为400mm，在实际使用中可能并不存在墙面，那么第二照度测量平面A2可以是和第一光源L1的距离为350mm到650mm之间的任意一个平面，我们对这个平面进行限定仅是为了后续表述照度关系时可以有一个参照。如前文所述，本发明主要是解决电脑作业的照明问题，而第二光源L2负责得是电脑显示屏及其周边区域的照明，因此如图4所示，图中101部分为一个电脑显示屏，而第二照度测量区域C2为从屏幕向外扩展的矩形区域，矩形的长、宽分别为700mm和500mm，其长边和第一照度测量平面A1平行，矩形区域的中心点为第二光源L2的几何中心垂直投影到第二照度测量平面A2的点。第二照度ED的测量方法为，在第二照度测量区域C2的边缘及中间位置各取任意的几个点计算平均值。

本实施例为了实现纸面作业和电脑作业整体舒适的光环境，对第二照度ED和第一照度EA之间的关系进行了限制，即第二光源L2在第二照度测量平面A2上形成的第二照度ED和第一光源L1在第一照度测量平面A1上形成的第一照度EA存在对应关系。也就是说第二光源L2的发光特性由所述第一光源L1决定，从而使得ED随EA的变化而变化。

而第二照度ED和第一照度EA的对应关系，具体如下：

当EA位于第一值段，即EA<E1时，ED = X1*EA，常数X1的取值范围为0.11≤X1≤0.14，因此ED 随EA的增加而增加；

当EA位于第二值段，即E1≤EA<E2时，ED = X2*(EA-300)+Y1，常数X2、Y1的取值范围为-0.07≤X2≤-0.055，330lx≤Y1≤420lx，因此ED 随EA的增加而减小；

当EA位于第三值段，即E2≤EA≤E3时， ED = X3*(EA-500)+Y2 ，常数X3、Y2的取值范围为0.07≤X3≤0.09，210lx≤Y2≤280lx，因此ED 随EA的增加而增加；

当EA位于第四值段，即EA>E3时，ED =Y3，即ED 为一定值，常数Y3的取值范围为270lx≤Y3≤355lx 。

其中以上各值段的分界点的取值范围为250lx≤E1≤350lx、450lx≤E2≤550lx、900lx≤E3≤1100lx。

而具体在本实施例中E1=300lx、E2=500lx、E3=1000lx。而对于X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3这些常数，我们进行了大量的实验研究人们在纸面作业和电脑作业时对光环境的喜好度，最后获得了一些较佳的值，其中X1的选值为1.2、1.25或1.3，X2的选值为-0.065、-0.063或-0.06，X3的选值为0.072、0.076或0.081，Y1的选值为366lx、378lx或390lx，Y2的选值为228lx、236lx或254lx，Y3的选值为281lx、304lx或349lx。这些值可以进行任意组合。

本实施例中第一光源的发光强度适固定的，在灯具设计时，先根据我们选定的光源及配光方案对第一照度测量区域C1进行测量而获得第一照度EA，再根据上述对应关系计算获得第二照度ED，然后对第二光源L2进行选型及配光设计而实现在第二照度测量平面A2的获得第二照度ED。

而在另一较佳实施例中，第一光源L1是可以调光的，在调光过程中第一照度EA必然会发生变化，为了使第一照度EA和第二照度ED仍然维持前述对应关系，第二光源L2需要跟随第一光源L1同步进行调光。在本实施例中，照明设备还包括，第一控制单元、第二控制单元及同步运算单元。其中第一控制单元和第二控制单元可分别对第一光源L1、第二光源L2进行调光，第一控制单元的输入为用户输入的调光信息，而第二控制单元的输入为由同步运算单元运算获得的第二光源L2的发光参数。同步运算单元的输入为第一光源的发光特性，如照度或光强等，然后根据这些发光特性进行计算。在本实施例中，同步运算单元计算发光参数的过程如下，首先根据第一光源L1的调光信息计算出第一光源的发光强度，根据这个发光强度得到对应的第一照度EA，然后依据前述第二照度ED和第一照度EA的对应关系运算获得ED，最后根据第二照度ED计算出可以获得该值的第二光源L2的发光参数，并向第二控制单元输出。同步运算单元始终关注第一光源L1的发光状态，当第一光源L1的发光发生变化时，同步进行运算。而在另一较佳实施例中，为了克服环境光的影响，同步运算单元并不是根据第一光源L1的发光强度来进行计算，而是根据实际测得的第一照度EA来计算第二光源L2的发光参数，这样就需要在同步运算单元中增加传感单元，由传感单元采集获得的第一照度EA，灯具点亮时始终进行检测、运算、调节第二光源L2发光这样一个循环操作。

而有些阅读灯并不提供连续调光功能,而是提供预设的几个亮度档位供用户选择,在这种情况下,同步运算单元没有必要每次都重新计算,只需在同步运算单元增加一个存储单元,用以存放每一档位第二光源L2的发光参数,即第一光源L1在发出不同光强时所对应的第二光源L2的发光参数。这个发光参数可以是光强、电流值或者PWM调光信号。

本实施例中的第一光源L1、第二光源L2并不限定为一个单独的发光体，光源可以包括一个或一组发光单元，发光单元可以选用白炽灯、节能灯、卤素灯、LED等，在本实施例中采用LED作为光源。第一光源L1、第二光源L2可以设置在一起，也可以分别设置在位置不同的两个支撑件上，如第一光源L1类似传统台灯结构，第二光源L2通过黏贴、夹持等方法设置在屏幕后方。第一光源L1、第二光源L2可以组成一个结构体，也可以采用分离设置的方式，当采用分离设置时，为保证第一照度EA和第二照度ED间的对应关系，分离部件之间应该可以通过无线信号来进行通讯。无线通信方式可以为WiFi、Zigbee或蓝牙。

在本实施例中，第一控制单元、第二控制单元为PWM调光电路，在其他实施例中也可选用调幅式调光电路、相位调光电路等。第一光源的可调光方式可以采用连续调光方式或档位调光方式。

上文对本发明优选实施例的描述是为了说明和描述，并非想要把本发明穷尽或局限于所公开的具体形式，显然，可能做出许多修改和变化，这些修改和变化可能对于本领域技术人员来说是显然的，应当包括在由所附权利要求书定义的本发明的范围之内。

Claims (13)

1.一种照明设备，其特征在于所述照明设备包括:

第一光源,所述第一光源照射第一照度测量平面；

第二光源，所述第二光源照射第二照度测量平面，所述第二照度测量平面垂直所述第一照度测量平面

第一照度测量区域位于所述第一照度测量平面上，第一照度EA为在所述第一照度测量区域所测得的平均照度，第二照度测量区域为位于所述第二照度测量平面上，第二照度ED为在所述第二照度测量区域所测得的平均照度，所述第二光源的发光特性由所述第一光源决定，即所述第二光源在所述第二照度测量平面上形成的第二照度ED和所述第一光源在所述第一照度测量平面上形成的第一照度EA存在对应关系,

所述第一照度测量区域为GB/T 9473第5.8.2条中所描述的半径为300mm以内的120°的扇形区域，所述第一照度EA根据GB/T 9473第6.8.2条中的测量方法进行测量；

所述第二照度测量平面距所述第一光源的距离大于350mm且小于650mm,第二照度测量区域为位于所述第二照度测量平面上的长700mm、宽500mm的矩形区域，所述矩形区域的中心点为所述第二光源的几何中心垂直投影到第二照度测量平面的点,所述矩形的长边和所述第一照度测量平面平行,

所述第二照度ED和第一照度EA的对应关系如下：

当EA位于第一值段，即EA≤E1时，ED随EA的增加而增加；

当EA位于第二值段，即E1<EA≤E2时，ED随EA的增加而减小；

当EA位于第三值段，即E2<EA≤E3时，ED随EA的增加而增加；

当EA位于第四值段，即EA>E3时，ED为一定值，

其中E1、E2、E3为常数，取值范围分别为250lx≤E1≤350lx、450lx≤E2≤550lx、900lx≤E3≤1100lx。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于：所述第二照度ED和第一照度EA的对应关系如下：

当EA位于第一值段时，ED＝X1*EA；

当EA位于第二值段时，ED＝X2*(EA-300)+Y1；

当EA位于第三值段时，ED＝X3*(EA-500)+Y2；

当EA位于第四值段时，ED＝Y3，

其中X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3为常数。

3.根据权利要求2所述的照明设备，其特征在于：0.11≤X1≤0.14、-0.07≤X2≤-0.055、0.07≤X3≤0.09、330lx≤Y1≤420lx、210lx≤Y2≤280lx、270lx≤Y3≤355lx。

4.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于：所述照明设备还包括同步运算单元、第二控制单元，所述同步运算单元根据第一照度EA和第二照度ED之间的对应关系运算获得所述第二光源的发光参数，并将所述发光参数向所述第二控制单元输出，所述第二控制单元根据所述发光参数控制第二光源发光。

5.根据权利要求4所述的照明设备，其特征在于：所述同步运算单元的输入为所述第一光源的照度或光强，所述同步运算单元根据所述第一光源的照度或光强进行计算。

6.根据权利要求4所述的照明设备，其特征在于：所述照明设备还包括第一控制单元，所述第一控制单元可对第一光源进行调光，当所述第一光源的发光发生变化时，所述同步运算单元重新计算所述第二光源的发光参数。

7.根据权利要求6所述的照明设备，其特征在于：所述第一光源的可调光方式为连续可调光或档位可调光。

8.根据权利要求4所述的照明设备，其特征在于：所述同步运算单元包括一存储单元，所述存储单元存放所述第一光源在发出不同光强时所对应的所述第二光源的发光参数。

9.根据权利要求4所述的照明设备，其特征在于：所述同步运算单元包括传感单元，所述同步运算单元根据所述传感单元采集获得的第一照度EA进行运算。

10.根据权利要求6所述的照明设备，其特征在于：所述第一控制单元、第二控制单元为PWM调光电路。

11.根据权利要求4所述的照明设备，其特征在于：所述发光参数为光强、电流值或PWM调光信号。

12.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于：所述第一光源和所述第二光源之间通过无线信号来进行通讯，无线通信方式为WiFi、Zigbee或蓝牙。

13.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于：所述第二光源L2的出光方向和所述第一光源L1的出光方向不同，他们之间的夹角大于45°小于135°。