CN109379820A - 具有区域控制的教室照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有区域控制的教室照明系统，包括：设置在教室内不同区域，用于提供区域照明的多个灯组；以及与所述灯组连接，用于分别调节所述灯组亮度的控制器；其中，所述灯组由3只白炽灯、2只卤素灯和1只LED灯配置而成。本发明分区域控制教室内的亮度、色温，让教室整体维持在最舒适的照明水平内，能够有效地提高人眼的舒适度，起到预防近视的效果。

Description

具有区域控制的教室照明系统
技术领域
本发明涉及照明系统技术领域，特别是具有区域控制的教室照明系统。
背景技术
据全国学生体质健康调研结果显示，7～岁小学生、～15岁初中生、16～18岁高中生及19～22岁大学生的视力不良率分别为45.71％、74.36％、83.28％和86.36％。如果不能及时得到有效干预，到2020年，我国存在视力问题的人口可能会高达7亿以上。
目前，通常教室内采用统一的控制开关控教室内的照明灯，来调节教室内整体的亮度，但是，由于教室的结构差异及功能区域的差异，统一调节的照明系统不能确保教室内的所有区域都能达到最佳的效果，当教室内部分区域出现太亮或太暗的时候容易对人眼产生刺激，增加人眼的负担，长时间下来，会导致近视等不良反应。因此，设计一种具有区域控制的教室照明系统对于广大青少年的近视预防有重要的意义。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供具有区域控制的教室照明系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种具有区域控制的教室照明系统，包括：设置在教室内不同区域，用于提供区域照明的多个灯组；以及与所述灯组连接，用于分别调节所述灯组亮度及色温的控制器；其中，所述灯组由3只白炽灯、2只卤素灯和1只LED灯配置而成。
进一步地，所述灯组设置在灯罩内，所述灯罩内壁电镀有一反光膜层，所述反光膜层上涂覆有一荧光膜层，所述灯罩下端连接有一透光罩，所述透光罩上设置有滤光片，其中所述滤光片用于滤除440-480nm及630nm以上的光波。
进一步地，该系统还包括：设置在所述不同区域，用于监测区域照度及色温的照度计；所述照度计监测其所在区域的照度及色温并反馈到所述控制器中；
所述控制器进一步包括，根据反馈的区域照度及色温调节该区域灯组的亮度及色温，使教室内不同区域的照度及色温维持在各自的最佳照度区间和最佳色温区间内。
可选地，所述教室被分为前排区域和后排区域，所述前排区域和后排区域分别设置有用于监测照度的照度计，所述照度计分别将从前排区域和后排区域监测到的照度数据发送到所述控制器；所述控制器根据接收到的前排区域的照度调节前排区域灯组的亮度，使前排区域的照度维持在设定的前排区域最佳照度区间内；同理，根据接收到的后排区域的照度调节前排区域灯组的亮度，使后排区域的照度维持在设定的后排区域最佳照度区间内。
可选地，所述教室被分为书桌工作面区域和相邻环境区域，所述控制器调节所述灯组的亮度，使得所述工作面区域与周围相邻环境区域的照度比值为3:1。
本发明的有益效果为：本发明系统分区域控制教室内的亮度，让教室整体维持在最舒适的照度水平内，能够有效地提高人眼的舒适度，起到预防近视的效果。；通过在教室内不同区域设置照度计，能够实时监测教室内不同区域的照度，控制器控制所述区域的灯组自适应地改变亮度，让教室整体维持在最舒适的照度水平内，能够有效地提高人眼的舒适度，智能化水平高；同时采用配比为3:2:1的白炽灯、卤素灯和LED灯组成的灯组为教室提供照明，该灯组发出的光能够极为接近地模拟太阳光，提高人眼的舒适度，降低对人眼的疲劳，从而提高预防近视的效果。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的框架结构图；
图2为Kruithof舒适性曲线示意图；
图3为本发明另一种实施方式的框架结构图。
附图标记：
电灯照明模块1、灯组11、控制器12、照度计13、太阳光照明模块2、聚光器21、光纤22、散光器23、窗帘控制器24
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1，其示出具有区域控制的教室照明系统，包括：电灯照明模块11，通过控制安装在教室内不同区域的灯组11实现教室内的分区域照明；其中，
所述电灯照明模块1进一步包括：设置在教室内不同区域，用于提供区域照明的多个灯组11；以及与所述灯组11连接，用于分别调节所述灯组11亮度的控制器12；其中，所述灯组11由3只白炽灯、2只卤素灯和1只LED灯配置而成。
本发明上述实施方式，采用配比为3:2:1的白炽灯、卤素灯和LED灯组11成的灯组11为教室提供照明，该灯组11发出的光能够极为接近地模拟太阳光，提高人眼的舒适度，降低对人眼的疲劳，从而提高预防近视的效果。
在一种实施方式中，所述灯组11设置在灯罩内，所述灯罩内壁电镀有一反光膜层，所述反光膜层上涂覆有一荧光膜层，所述灯罩下端连接有一透光罩，所述透光罩上设置有滤光片，其中所述滤光片用于滤除440-480nm及630nm以上的光波。
经研究发现，波长为440-480nm的蓝光及波长为630nm以上的红光对人眼的刺激性最大，因此，本发明上述实施方式，通过为灯组11设置灯罩，并通过透光罩上的滤光片过滤掉440-480nm的蓝光及波长为630nm以上的红光，能够进一步提高人眼的舒适程度；同时，灯罩上设有透光罩和荧光膜层，能够避免人眼直视造成的不舒适感。
在一种实施方式中，所述系统还包括：设置在所述不同区域，用于监测区域照度及色温的照度计13；所述照度计13监测其所在区域的照度及色温并反馈到所述控制器12中；
所述控制器12进一步包括，根据反馈的区域照度及色温调节该区域灯组11的亮度及色温，使教室内不同区域的照度维持在各自的最佳照度区间和最佳色温区间内。
在一种实施方式中，所述教室被划分为不同的区域，所述不同的区域中均设有用于监测区域照度及色温的照度计13及提供区域照明的所述灯组11，所述照度计13监测其所在区域的照度及色温并反馈到所述控制器12中，所述控制器12根据反馈的区域照度及色温控调节区域灯组11的亮度及色温，使教室内不同区域的照度及色温维持在各自的最佳照度区间和最佳色温区间内。
在一种场景中：设定教室某区域的最佳照度区间为450-600Lx，照度计13实时监测该区域的照度，当监测的照度小于450Lx时，控制器12控制该区域的灯组11逐渐增大亮度，直到该区域的照度达到500Lx后保持灯组11的亮度；当监测的照度大于600Lx时，控制器12控制灯组11逐渐降低亮度，直到该区域的照度达到500Lx后保持灯组11的亮度。
本发明上述实施方式，通过在教室内不同区域设置照度计13，能够实时监测教室内不同区域的照度，控制器12控制所述区域的灯组11自适应地改变亮度，让教室整体维持在最舒适的照度水平内，能够有效地提高人眼的舒适度，智能化水平高。
在一种场景中：设定教室某区域的最佳色温区间为4000-5000K，照度计13实时监测该区域的色温，当监测的色温小于4000K时，控制器12控制该区域的灯组11逐渐调节色温，直到该区域的色温达到4500K后保持灯组11的色温；当监测的色温大于5000K时，控制器12控制灯组11逐渐调节色温，直到该区域的色温达到4500K后保持灯组11的色温。
在一种场景中，教室根据长度被分为前排区域和后排区域，所述前排区域和后排区域分别设置有用于监测照度的照度计13，所述照度计13分别将从前排区域和后排区域监测到的照度数据发送到所述控制器12；所述控制器12根据接收到的前排区域的照度调节前排区域灯组11的亮度，使前排区域的照度维持在设定的前排区域最佳照度区间内；同理，根据接收到的后排区域的照度调节前排区域灯组11的亮度，使后排区域的照度维持在设定的后排区域最佳照度区间内。
在一种场景中，教室根据长度被分为前排区域和后排区域，所述前排区域和后排区域分别设置有用于监测色温的照度计13，述照度计分13别将从前排区域和后排区域监测到的色温数据发送到所述控制器12；所述控制器12根据接收到的前排区域的色温调节前排区域灯组11的色温，使前排区域的色温维持在设定的前排区域最佳色温区间内；同理，根据接收到的后排区域的色温调节前排区域灯组11的色温，使后排区域的色温维持在设定的后排区域最佳色温区间内。
在另一种场景中，教室被分为书桌的工作面区域和相邻环境区域，为了获得最佳的视觉效果，控制器12控制灯组11的亮度，使得所述工作面区域与周围相邻环境区域的照度比值为3:1。
经研究发现，当工作面与相邻环境区域的照度比值为3:1时，人眼的舒适度最佳，能够有效地减少对眼睛的刺激度，本发明上述实施方式，通过分区域地调节教室内的亮度，使不同区域维持在不同的照度水平上，从而提高人眼舒适度，具有良好的预防近视的效果。
在一种实施方式中，所述电灯照明模块11还包括：设置在所述教室外的户外照度计，所述户外照度计与所述控制器12连接，用于在每天早上10点时获取户外照度，并将获取的该户外照度反馈到所述控制器12中；所述控制器12根据该户外照度设定教室整体的最佳照度区间。
在一种场景中，控制器12控制教室内全部区域的灯组11维持在所述教室整体的最佳照度区间内。
在一种场景中，当户外照度计早上10点获取的户外照度为A时，将A加减50Lx作为最佳照度区间的边界(例如获取的户外照度为540Lx，即最佳照度区间为490-590Lx)；当照度计13监测到教室内的照度不在该最佳照度区间时，控制器12控制灯组11逐渐增大或减小亮度，直到教室内的照度达到A后保持灯组11的亮度。
经研究发现，早上10点的户外照度为当天的最佳照度，该照度对眼睛的伤害程度最小，人眼睛对该照度的舒适度最佳，在该照度下进行工作，能够有效地减少对眼睛的刺激，具有良好的护眼效果。
在一种实施方式中，所述照度计13还用于测量其所在区域的色温并反馈到所述控制器12，所述控制器12以Kruithof舒适性曲线为依据，根据获取的色温获取相应的照度舒适区间，并根据该照度舒适区间对所述最佳区域照度区间进行微调。
其中，如图2所示，Kruithof舒适性曲线指出了各种色温对应的令人感到舒适的照度范围。例如，色温较低的照明系统(2700°-3000°K在50至100Lx的照度下能提供舒适的照明，而如果照度进一步提高，将会令人感到不快。举例来说，在色温6000°K的情况下，房间内照度至少要达到500Lx，才不会让人感到不舒服。
在一种场景中，在非上课时间，系统设定教室内的最佳照度区间为200-300Lx，若此时照度计13测出教室内的色温为4000°K，根据Kruithof舒适性曲线，控制器12将最佳照度取件调整为230-300Lx。
在一种实施方式中，参见图3，所述具有区域控制的教室照明系统，进一步包括太阳光照明模块2，用于将太阳光引入到教室内实现照明；其中，
所述太阳光照明模块2进一步包括，太阳光导入装置，所述太阳光导入装置包括聚光器21、光纤22和散光器23；所述聚光器21设置在所述教室外楼顶上，用于收集太阳光，将收集的太阳光导入所述光纤22的入光口，所述光纤22的出光口设置在所述教室内，所述出光口连接有散光器23，所述散光器23将光纤22传来的太阳光发散后射向教室内以供照明。
本发明上述实施方式，通过太阳光导入装置将户外的太阳光引入到教室内用作照明，能够在太阳光充足的情况下直接将太阳光用作照明，极大提高人眼的舒适程度及护眼效果，同时还有节能的效果。
在一种实施方式中，所述聚光器21包括菲涅尔透镜，所述光纤22的入光口设置在所述菲涅尔透镜的交点处，太阳光垂直照射到所述菲涅尔透镜上，汇聚在所述菲涅尔透镜的焦点，进入所述光纤22的入光口。
本发明上述实施方式，聚光器21中采用菲涅尔透镜对太阳光进行汇聚，其中菲涅尔透镜具有良好的汇聚特性，能够降低太阳光采集过程中的损耗，提高太阳光的利用率和转化率，从而提高照明系统的效果和性能。
在一种实施方式中，所述散光器23包括设置在所述光纤22出光口的开口向下的碗状罩，所述碗状罩内壁电镀有一反光膜层，所述反光膜层上涂覆有一荧光膜层，所述碗状罩下端连接有一透光罩，所述透光罩上设置有滤光片，其中所述滤光片用于滤除440-480nm及630nm以上的光波。
在一种实施方式中，所述散光器23与所述灯组11组装在一起，共同设置在所述灯罩中。
本发明上述实施方式，教室内的散光器23与灯组11组装在一起，为室内照明提供最自然光的补充。
在一种实施方式中，所述太阳光照明模块2进一步包括：设置在所述教室窗户上的滤光玻璃，所述滤光玻璃上涂覆有滤光层，所述滤光层用于滤除440-480nm及630nm以上的光波。
在一种实施方式中，所述太阳光照明模块2进一步包括：窗帘控制器12，所述窗帘控制器12与设置在教室内的照度计13连接，所述照度计13将获取的教室内照度反馈到所述窗帘控制器12，当监测到的教室内照度大于设定的最大照度阈值时，所述窗帘控制器12控制设置在窗户上的窗帘闭合，以降低教室内的照度。
在一种场景中，设定所述最大照度阈值为1000Lx。
本发明上述实施方式，太阳光照明模块2还包括设置在教室的窗户，通过对教室窗户的设置，能够调节太阳光的射入，从而调节教室内的照明效果。
在一种实施方式中，所述教室窗户上设置的滤光玻璃为石英玻璃，所述石英玻璃对紫外光的穿透比为50-73％。
经研究发现，适当的紫外线照射皮肤能够有效地预防近视，具体为适当的紫外线照射人体皮肤后，有助于人体产生多巴胺，而多巴胺的产生有助于预防近视，因此，本发明上述实施方式，窗户上设置的玻璃采用石英玻璃，能够将适当紫外线透入到教室内，从而通过照射学生的皮肤达到预防近视的效果。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.具有区域控制的教室照明系统，其特征在于，包括：
设置在教室内不同区域，用于提供区域照明的多个灯组；以及与所述灯组连接，用于分别调节所述灯组亮度及色温的控制器；其中，所述灯组由3只白炽灯、2只卤素灯和1只LED灯配置而成。
2.根据权利要求1所述的具有区域控制的教室照明系统，其特征在于，所述灯组设置在灯罩内，所述灯罩内壁电镀有一反光膜层，所述反光膜层上涂覆有一荧光膜层，所述灯罩下端连接有一透光罩，所述透光罩上设置有滤光片，其中所述滤光片用于滤除440-480nm及630nm以上的光波。
3.根据权利要求1所述的具有区域控制的教室照明系统，其特征在于，还包括：设置在所述不同区域，用于监测区域照度及色温的照度计；所述照度计监测其所在区域的照度及色温并反馈到所述控制器中；
所述控制器根据反馈的区域照度及色温调节该区域灯组的亮度及色温，使教室内不同区域的照度和色温维持在各自的最佳照度区间和最佳色温区间内。
4.根据权利要求3所述的具有区域控制的教室照明系统，其特征在于，所述教室被分为前排区域和后排区域，所述前排区域和后排区域分别设置有用于监测照度的照度计，所述照度计分别将从前排区域和后排区域监测到的照度数据发送到所述控制器；所述控制器根据接收到的前排区域的照度调节前排区域灯组的亮度，使前排区域的照度维持在设定的前排区域最佳照度区间内；同理，根据接收到的后排区域的照度调节前排区域灯组的亮度，使后排区域的照度维持在设定的后排区域最佳照度区间内。
5.根据权利要求3所述的具有区域控制的教室照明系统，其特征在于，所述教室被分为前排区域和后排区域，所述前排区域和后排区域分别设置有用于监测色温的照度计，述照度计分别将从前排区域和后排区域监测到的色温数据发送到所述控制器；所述控制器根据接收到的前排区域的色温调节前排区域灯组的色温，使前排区域的色温维持在设定的前排区域最佳色温区间内；同理，根据接收到的后排区域的色温调节前排区域灯组的色温，使后排区域的色温维持在设定的后排区域最佳色温区间内。
6.根据权利要求3所述的具有区域控制的教室照明系统，其特征在于，所述教室被分为书桌工作面区域和相邻环境区域，所述控制器调节所述灯组的亮度，使得所述工作面区域与周围相邻环境区域的照度比值为3:1。
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