CN110360483B - 模拟自然光的分区方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟自然光的分区方法，其包括构建部分球体状主体，多个连接管构成的网格排列形成部分球体状主体，内衬板体布置于所述部分球体状主体内部，内衬板体由多个板拼接形成，所述内衬板体外形适配于所述部分球体状主体的外形；多个LED光源模块固定于所述部分球体状主体的内侧，将多个LED光源模块按高度分区为高纬度区、低纬度区和云层反射区；调节在高纬度区的LED光源模块以模拟天空背景颜色，采用亮度计、照度计测量高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度和色度，基于测量结果调节亮度和照度，多次迭代以获得期望亮度和照度的高纬度区、低纬度区和云层反射区。

Description

模拟自然光的分区方法
技术领域
本发明涉及一种光环境构建技术领域，特别涉及一种模拟自然光的分区方法。
背景技术
目前的一些自然光环境实验需要在合适的时间和天气情况在室外进行或在室内特定位置悬挂光源来模拟。考虑到不同时间点太阳/月亮在天空中的空间位置都有着不同的亮度、照度和照射角度等变化，本质上就是一组组不同的光环境场景。一般的光环境的指标为指定区域的照度、光强分布情况，目前很多场景对亮度与色度的层次性也开始有明确的需求。因此，需要一种便于多场景使用、可调节光亮度、色度、光强和照度的模拟自然光分区的方法。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种模拟自然光的分区方法，其能够模拟各种情况下的自然光环境，且便于维护和调整。
为实现上述目的，本发明提供的一种模拟自然光的分区方法包括：
第一步骤，构建部分球体状主体，多个连接管构成的网格排列形成部分球体状主体，内衬板体布置于所述部分球体状主体内部，内衬板体由多个板拼接形成，所述内衬板体外形适配于所述部分球体状主体的外形；
第二步骤，多个LED光源模块固定于所述部分球体状主体的内侧，将多个LED光源模块按高度分区为高纬度区、低纬度区和云层反射区；
第三步骤，调节在高纬度区的LED光源模块以模拟天空背景色，其中，色温为2700～7000K，亮度调节范围0～15000cd/m2；调节在低纬度区的LED光源模块，其中，色温为2700～7000K，色温可变，亮度调节范围0～35000cd/m2；调节在云层反射区的LED光源模块，其中，色温为2700～7000K，亮度调节范围0～35000cd/m2；
第四步骤，采用亮度计、照度计测量高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度和色度，基于测量结果调节亮度和色温，多次迭代以获得期望亮度和色温的高纬度区、低纬度区和云层反射区。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，分区方法还包括，
第五步骤，定期检测高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度和色度以调节亮度和色温。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，所述云层反射区处于部分球体状主体的穹顶内表面水平±90°，垂直-15°～+25°范围内。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，高纬度区域包括从驾驶员眼位增加25°以上区域，低纬度区域包括从驾驶员眼位增加眼位25°以下区域。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度调节范围0～35000cd/m2。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，环形通道水平滑动地布置于所述部分球体状主体的外侧。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，所述内衬板体由多个矩形、梯形、三角形或多边形曲面板无缝拼接形成。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，色温和亮度的均匀性分别为80％～100％。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，调节在低纬度区的LED光源模块以模拟太阳高度角大于25°的天空背景色。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，第二步骤，将多个LED光源模块基于从驾驶员眼位，水平0°，上25°、下15°、水平135°属于高亮区域，其他区域属于低亮区域，第三步骤，调节高亮区域的LED光源模块以模拟天空背景色，其中，色温为2700～7000K，亮度调节范围0～35000cd/m2；调节低亮区域的LED光源模块，其中，色温为2700～7000K，色温可变，亮度调节范围0～15000cd/m2。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，所述LED光源模块整体亮度0～35000cd/m2可调，色温2700K～7000K。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，云层反射区属于低纬度区。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，所述LED光源模块包括驱动电源模块以及控制模块，所述LED光源模块设有统一的电气以及通信接口、通信控制总线。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，通信控制总线为TCP、CAN或DMX协议中的任意一种。
所述的一种模拟自然光的分区方法中，所述部分球体状主体为钢构体，所述连接管为钢管，所述网格的内表面设有垂直于内衬板体的悬臂圆钢，悬臂圆钢的端部设有固定所述板的驳接爪。
本发明的有益效果：
本发明的模拟自然光的分区方法的部分球体状主体类似于太阳发光方式，LED光源模块产生的光经由内衬板体反射能够发出所需亮度、色度、光强和照度的光，适用于很多场景，通过LED分区发光能够多层次地真实模拟自然光。
附图说明
图1是本发明一个实施例的模拟自然光的分区方法的步骤示意图。
图2是本发明一个实施例的模拟自然光的分区方法的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-2所示，一种模拟自然光的分区方法包括：
第一步骤S1，构建部分球体状主体，多个连接管构成的网格排列形成部分球体状主体，内衬板体布置于所述部分球体状主体内部，内衬板体由多个板拼接形成，所述内衬板体外形适配于所述部分球体状主体的外形；
第二步骤S2，多个LED光源模块固定于所述部分球体状主体的内侧，将多个LED光源模块按高度分区为高纬度区、低纬度区和云层反射区；
第三步骤S3，调节在高纬度区的LED光源模块以模拟天空背景色，其中，色温为2700～7000K，亮度调节范围0～15000cd/m2；调节在低纬度区的LED光源模块，其中，色温为2700～7000K，色温可变，亮度调节范围0～35000cd/m2；调节在云层反射区的LED光源模块，其中，色温为2700～7000K，亮度调节范围0～35000cd/m2；
第四步骤S4，采用亮度计、照度计测量高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度和色度，基于测量结果调节亮度和色温，多次迭代以获得期望亮度和色温的高纬度区、低纬度区和云层反射区，
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，分区方法还包括，
第五步骤S5，定期检测高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度和色度以调节亮度和色温。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，所述云层反射区处于部分球体状主体的穹顶内表面水平±90°，垂直-15°～+25°范围内。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，高纬度区域包括从驾驶员眼位增加25°以上区域，低纬度区域包括从驾驶员眼位增加眼位25°以下区域。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度调节范围0～35000cd/m2。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，环形通道水平滑动地布置于所述部分球体状主体的外侧。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，所述内衬板体由多个矩形、梯形、三角形或多边形曲面板无缝拼接形成。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，色温和亮度的均匀性分别为80％～100％。发光区域是有不同的发光模块构成的，不同的发光模块可能会出现亮度不一致的情况。用均匀性来评估构成整个发光区域的各发光模块的亮度一致性。亮度均匀性的计算方法如下：选取发光区域中的不同测试点进行亮度测试，获取各测试点的亮度值；在所有测试点的亮度值中选取最大亮度Lmax、最小亮度Lmin、以及计算得到所有测试点的平均亮度Lavg均匀度计算公式如下：U＝Lmin/Lmax*100％或U＝Lmin/Lavg*100％。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，调节在低纬度区的LED光源模块以模拟太阳高度角大于25°的天空背景色。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，第二步骤S2，将多个LED光源模块基于从驾驶员眼位，水平0°，上25°、下15°、水平135°属于高亮区域，其他区域属于低亮区域，第三步骤S3，调节高亮区域的LED光源模块以模拟天空背景色，其中，色温为2700～7000K，亮度调节范围0～35000cd/m2；调节低亮区域的LED光源模块，其中，色温为2700～7000K，色温可变，亮度调节范围0～15000cd/m2。
所述的一种模拟自然光的分区方法的一个实施方式中，所述LED光源模块整体亮度0～35000cd/m2可调，色温2700K～7000K。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，云层反射区属于低纬度区。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，所述LED光源模块包括驱动电源模块以及控制模块，所述LED光源模块设有统一的电气以及通信接口、通信控制总线。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，通信控制总线为TCP、CAN或DMX协议中的任意一种。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，所述部分球体状主体为钢构体，所述连接管为钢管，所述网格的内表面设有垂直于内衬板体的悬臂圆钢，悬臂圆钢的端部设有固定所述板的驳接爪。
为了进一步理解本发明，
在一个实施方式中，环境光模拟的分区方法，将整个模拟系统分为三个区域：高纬度区、低纬度区、云层反射区：
所述的高纬度区是通过调节LED光源模块使得色温为6500K，亮度调节范围0～15000cd/m2，模拟太阳高度角(＞25°)的天空光色，
所述的低纬度区是通过调节LED光源模块色温3000～6500K，色温可变，模拟黎明或者黄昏的天空背景颜色，
所述的云层反射区属于低纬度区的特殊情况，是通过调节LED光源模块使得色温为6500K，亮度调节范围0～35000cd/m2。
通过该种分区方法，可以实现一个分区域的、亮度高且可变、部分区域色温可调节的光模拟环境，主要用来模拟飞行过程中苍穹和云层两个场景。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中所述云层反射区属于低纬度区的一部分，安装在穹顶内表面水平±90°，垂直-15°～+25°范围内。
参见图2，一个实施例中，模拟系统包括：
部分球体状主体1，其为多个连接管构成的网格排列形成的网壳结构；
多个LED光源模块2，其固定于所述部分球体状主体1的内侧；
内衬板体3，布置于所述部分球体状主体1内部的内衬板体4由多个板拼接形成，所述内衬板体4外形适配于所述部分球体状主体1的外形。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，多个环形通道水平环形布置于所述部分球体状主体1的外侧。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，所述板距离相对应的所述网格预定间距。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，所述环形通道水平滑动地布置于所述部分球体状主体1的外侧。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，所述内衬板体3为内衬PC板体，其由多个矩形、梯形、三角形或多边形曲面板无缝拼接形成。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，部分球体状主体1从地面到顶部设置有钢爬梯，部分球体状主体1的顶部设置有圆形洞口，部分球体状主体1的外侧设有门洞，所述门洞设有可开启闭合的门。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，所述门设置报警装置，所述报警装置包括设置于门框上方的气体灭火系统、控制门开闭的启停按钮及手自动转换开关和指示灯。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，气体灭火系统包括声光报警器和放气指示灯。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，钢结构内表面设置有垂直于PC版面的悬臂圆钢，悬臂圆钢的端部采用驳接爪固定PC板。
所述的一种模拟自然光的分区方法的优选实施方式中，所述部分球体状主体1为钢构体，所述连接管为钢管，所述网格的内表面设有垂直于内衬板体3的悬臂圆钢，悬臂圆钢的端部设有固定所述板的驳接爪。
所述的一种自然光模拟装置的一个实施例中，所述板为散射板。
工业实用性
本发明的模拟自然光的分区方法可以在光环境构建领域制造并使用。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (8)

1.模拟自然光的分区方法，其包括以下步骤：
第一步骤，构建部分球体状主体，多个连接管构成的网格排列形成部分球体状主体，内衬板体布置于所述部分球体状主体内部，内衬板体由多个板拼接形成，所述内衬板体外形适配于所述部分球体状主体的外形；
第二步骤，多个LED光源模块固定于所述部分球体状主体的内侧，将多个LED光源模块按高度分区为高纬度区、低纬度区和云层反射区；
第三步骤，调节在高纬度区的LED光源模块以模拟天空背景色，其中，色温为2700~7000K，亮度调节范围0~15000cd/m2；调节在低纬度区的LED光源模块，其中，色温为2700~7000K，色温可变，亮度调节范围0~35000cd/m2；调节在云层反射区的LED光源模块，其中，色温为2700~7000K，亮度调节范围0~35000cd/m2；
第四步骤，采用亮度计、照度计测量高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度和色度，基于测量结果调节亮度和色温，多次迭代以获得期望亮度和色温的高纬度区、低纬度区和云层反射区；
第五步骤，定期检测高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度和色度以调节亮度和色温；
所述云层反射区处于部分球体状主体的穹顶内表面水平±90°，垂直-15°~+25°范围内；
高纬度区域包括从驾驶员眼位增加25°以上区域，低纬度区域包括从驾驶员眼位增加眼位25°以下区域；
高纬度区、低纬度区和云层反射区的亮度调节范围0~35000cd/m2；
环形通道水平滑动地布置于所述部分球体状主体的外侧；
调节在低纬度区的LED光源模块以模拟太阳高度角大于25°的天空背景色。
2.根据权利要求1所述的模拟自然光的分区方法，其特征在于：所述内衬板体由多个矩形、梯形、三角形或多边形曲面板无缝拼接形成。
3.根据权利要求1所述的模拟自然光的分区方法，其特征在于：步骤三中，色温和亮度的均匀性分别为80%~100%。
4.根据权利要求1所述的模拟自然光的分区方法，其特征在于：所述LED光源模块整体亮度0~35000cd/m2可调，色温2700K~7000K。
5.根据权利要求1所述的模拟自然光的分区方法，其特征在于：云层反射区属于低纬度区。
6.根据权利要求1所述的模拟自然光的分区方法，其特征在于：所述LED光源模块包括驱动电源模块以及控制模块，所述LED光源模块设有统一的电气以及通信接口、通信控制总线。
7.根据权利要求6所述的模拟自然光的分区方法，其特征在于：通信控制总线为TCP、CAN或DMX协议中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的模拟自然光的分区方法，其特征在于：所述部分球体状主体为钢构体，所述连接管为钢管，所述网格的内表面设有垂直于内衬板体的悬臂圆钢，悬臂圆钢的端部设有固定所述内衬板体的驳接爪。
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