CN110475410A - 智能照明的照度感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能照明的照度感测方法，其包括有：一立体空间等分有四个主要区域，该四个主要区域之间皆互相重叠形成有四相邻区域，又该四个主要区域内皆设置有一环境光传感器，且该环境光传感器皆以斜向角度测得所对应的主要区域的一主要空间照度值，一控制器连接该环境光传感器且读取该主要空间照度值，将相邻两该主要区域的主要空间照度值相加取平均后乘上直接照度影响比例值，再加上间接照度影响比例值计算出该相邻区域的一相邻空间照度值，藉此获得四个该主要空间照度值与四个该相邻空间照度值。本发明可以兼具低建置成本与精准感测调光的实用功效，有效控制该立体空间内的平均照度。

Description

智能照明的照度感测方法

技术领域

本发明有关于一种照度感测方法，尤指一种能兼具低建置成本与高感测照度精准度的智能照明的照度感测方法。

背景技术

按，照度的高低是视力的基本条件，但并非意味着照度愈高，就对视力愈有利， 当照度增加时虽然视力也增加，但照度高到某种程度时视力就会停止增进，而低于某 一限度时视力会呈缓慢减退，长期下来将会伤害眼部的肌肉而导致眼睛近视，因此在 教室学习、会议室或办公室的环境中为达视力的保健，要求合宜的照度是非常重要的， 例如CNS的办公室及教室照度标准为500lux，而要知道照度是否适宜，就需对照度 加以测量，已知的测量方式常见有两种：1、平均照度测量法：在一空间内设置有多 个感测器，且该感测器配合可测量的范围同时感测多个光源，再将全部感测器的数值 进行平均计算，藉此求得该空间的平均照度，并依据该平均照度进行全部光源的统一 调整，该方法的测量精准度低，且该光源的统一调整亦能容易造成部分区域的照度过 高或过暗，其调光效果明显不足；2、独立照度测量法：在一空间内的每个光源处装 设有垂直向下测量的感测器，藉此单独测得每个光源位置的照度，并对每个光源进行 调光以符合所需的照度，该方法的测量精准度虽高，但其大量的感测器会大幅的提高 其建置成本，且该感测与控制上的程序运算亦会相对复杂，使其叠积偏差值与出错率 皆难以控制，更存在装设大量感测器的不美观缺点，使该智能照明难以推广，如上所 述皆为本发明所欲改善的技术问题点。

有鉴于此，本发明人于多年从事相关产品的制造开发与设计经验，针对上述的目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性的本发明。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题在于针对现有技术存在的上述缺失，提供一种智能照明的照度感测方法。

一立体空间等分有四个主要区域P1、P2、P3、P4，该四个主要区域之间皆互相 重叠形成有四相邻区域S1、S2、S3、S4，又该四个主要区域内皆设置有一环境光传 感器，且该环境光传感器皆以斜向角度测得所对应的主要区域的一主要空间照度值 p1、p2、p3、p4，一控制器连接该环境光传感器且读取该主要空间照度值，将相邻两 该主要区域的主要空间照度值相加取平均后乘上直接照度影响比例值M，再加上间 接照度影响比例值G计算出该相邻区域的一相邻空间照度值s1、s2、s3、s4，藉此获 得四个该主要空间照度值与四个该相邻空间照度值。

其中，四个该主要区域的相对中心位置形成有一中心区域S5，且该中心区域相 加四个该相邻空间照度值并取平均计算获得一中心空间照度值s5。

其中，该立体空间以地板平面的方型区块划分该主要区域，且该环境光传感器设置于该主要区域相对该中心区域的对角位置。

其中，该立体空间以地板平面的三角型区块划分该主要区域，且该环境光传感器设置于该主要区域相对该中心区域的对边位置。

其中，该直接照度影响比例值是依据多个光源之间的平均间距与光源垂直地板高度估算光照范围所产生的衰减比例。

其中，该直接照度影响比例值公式定义该平均间距与该垂直高度构成有一斜边距离，而该直接照度影响比例值等于斜边距离分之一，又该斜边距离是以三角函数公式 计算为平均间距的平方加上垂直高度的平方后开根号。

其中，该间接照度影响比例值为多个光源、该立体空间的天花板与地板之间互相反射累积量的平均值。

其中，该间接照度影响比例值以四个该主要空间照度值相加取平均后，再乘上该立体空间的天花板与地板对该光源所形成的反射照度，该反射照度采累积法计算得知 不同环境的对应数值，再平均该对应数值即为该天花板的0.65定值加上该地板的0.15 定值。

其中，该控制器连接有一投影机、一投影布幕及至少一电动窗帘，该控制器能依据该主要空间照度值、该相邻空间照度值与该中心空间照度值自动控制该电动窗帘的 遮蔽位置，又于启动该投影机与该投影布幕时，自动将邻近该投影布幕的一个或多个 光源调暗或熄灭，并控制邻近该投影布幕的该电动窗帘同步形成全遮蔽。

其中，该控制器连接有一温度感测器、一湿度感测器、一光感测器及至少一电动窗帘，由该温度感测器与该湿度感测器测得该立体空间内的室温与湿度，且以该光感 测器测得室外阳光照度与照射方向，进而自动调整多个光源的照度与该电动窗帘的遮 蔽位置。

本发明的第一主要目的在于，该立体空间的该四个主要区域内皆设置有环境光传感器，且该环境光传感器皆以斜向角度测得所对应的主要区域的一主要空间照度值， 将相邻两该主要区域的空间照度值相加取平均后乘上直接照度影响比例值，再加上间 接照度影响比例值计算出该相邻区域的一相邻空间照度值，藉此获得四个该主要空间 照度值与四个该相邻空间照度值，藉此利用该环境光感测器、直接照度影响比例值与 间接照度影响比例值计算得知该立体空间内的八个照度值，即能通过最低感测数量同 时调控该立体空间内的多个光源，俾以兼具低建置成本与精准感测调光的实用功效。 本发明的第二主要目的在于，四个该主要区域的相对中心位置形成有一中心区域，且 该中心区域相加四个该相邻空间照度值并取平均计算获得一中心空间照度值，故由该 控制器的公式计算就能补偿直接感测的误差，精准的求得该相邻空间照度值与中心空 间照度值，使该立体空间能通过四个该环境光传感器准确的得知九个区域的不同照度 值，藉此对每个区域的多个该光源调整不同的照度，俾以有效控制该立体空间内的平 均照度。

其他目的、优点和本发明的新颖特性将从以下详细的描述与相关的附图更加显明。

附图说明

图1是本发明的空间区域分布示意图。

图2是本发明相邻空间照度感测的示意图。

图3是本发明相邻空间与中央空间的照度感测示意图。

图4是本发明的直接照度影响比例值的相对位置示意图。

图5是本发明的控制器界面示意图(一)。

图6是本发明的环境光传感器的电路示意图。

图7是本发明另一使用状态的空间区域分布示意图。

图8是本发明又一使用状态的空间区域分布示意图。

图9是本发明使用状态的立体示意图。

图10是本发明控制器界面示意图(二)。

图11是本发明控制器界面示意图(三)。

图12是本发明组合关系的方块示意图。

附图标号

主要区域－－－－－－P1、P2、P3、P4

主要空间照度值－－－p1、p2、p3、p4

相邻区域－－－－－－S1、S2、S3、S4

相邻空间照度值－－－s1、s2、s3、s4

中心区域－－－－－－S5

中心空间照度值－－－s5

间接照度影响比例值－G

直接照度影响比例值－M

光源垂直地板高度－－H

平均间距－－－－－－L1

斜边距离－－－－－－L2

立体空间－－－－－－10

环境光传感器－－－－11

光源－－－－－－－－12

天花板－－－－－－－13

地板－－－－－－－－14

控制器－－－－－－－20

控制界面－－－－－－201

投影机－－－－－－－21

投影布幕－－－－－－22

电动窗帘－－－－－－23

温度感测器－－－－－24

湿度感测器－－－－－25

光感测器－－－－－－26

具体实施方式

为使贵审查委员对本发明的目的、特征及功效能够有更进一步的了解与认识，以下兹请配合“附图说明”详述如后：

先请由图1连续至图5所示观之，一种智能照明的照度感测方法，其包括有：一 立体空间10等分有四个主要区域P1、P2、P3、P4，该四个主要区域P1、P2、P3、 P4之间皆互相重叠形成有四个相邻区域S1、S2、S3、S4，又该四个主要区域P1、 P2、P3、P4内皆设置有一环境光传感器11，如图6所示为该环境光传感器11的电路 示意图，可证明该环境光传感器11能据以实施，但不限制以何种感光电路达成照度 感测的目的，又该环境光传感器11皆以斜向角度测得所对应的主要区域P1、P2、P3、 P4的一主要空间照度值p1、p2、p3、p4，而该主要空间照度值p1、p2、p3、p4为该 环境光传感器11感测范围内的照度平均值，该环境光传感器11的感测范围依据不同 机型规格与该立体空间10的空间大小可自行调整设定，即该感测范围能设定等于或 接近该主要区域P1、P2、P3、P4，同理该斜向角度亦视立体空间10的空间大小而定， 使该环境光传感器11的斜向角度可调整为与垂直地板夹角的45度至75度之间，一控制器20连接该环境光传感器11且读取该主要空间照度值p1、p2、p3、p4，将相 邻两该主要区域P1、P2、P3、P4的主要空间照度值p1、p2、p3、p4相加取平均后 乘上直接照度影响比例值M，再加上间接照度影响比例值G计算出该相邻区域S1、 S2、S3、S4的一相邻空间照度值s1、s2、s3、s4，其公式为：

s1＝((p1+p2)/2)M+G

s2＝((p2+p4)/2)M+G

s3＝((p1+p3)/2)M+G

s4＝((p3+p4)/2)M+G

藉此获得四个该主要空间照度值p1、p2、p3、p4与四个该相邻空间照度值s1、 s2、s3、s4，再者，四个该主要区域P1、P2、P3、P4的相对中心位置形成有一中心 区域S5，且该中心区域S5相加四个该相邻空间照度值s1、s2、s3、s4并取平均计算 获得一中心空间照度值s5其公式为：

s5＝(s1+s2+s3+s4)/4

藉此利用该环境光感测器11、直接照度影响比例值M与间接照度影响比例值G 计算得知该立体空间10内的九个照度值，即能通过最低感测数量同时调控该立体空 间10内的多个光源12，俾以兼具低建置成本与精准感测调光的实用功效，而该立体 空间10的光源12数量大于四个，又该立体空间10以地板平面的方型区块划分该主 要区域P1、P2、P3、P4，且该环境光传感器11设置于该主要区域P1、P2、P3、P4 相对该中心区域S5的对角位置，再配合图7所示，该立体空间10亦可为长方型空间， 并于该立体空间10内以不等间距设置有多个该光源12，续请参阅图8所示，该立体 空间10以地板平面的三角型区块划分该主要区域P1、P2、P3、P4，且该环境光传感 器11设置于该主要区域P1、P2、P3、P4相对该中心区域S5的对边位置。

再进一步说明，复请由图1连续至图5所示观之，该直接照度影响比例值M是 依据多个光源12之间的平均间距L1与光源垂直地板高度H估算光照范围所产生的 衰减比例，由于该光源12至地板14的距离不变时，该光源12强度如加倍则直接照 明度亦加倍，二者是正比的关系，又该直接照明度与光源12至地板14的距离则成反 比的关系，在光源12强度不变的情形下，光源12至地板14的距离加倍时，其照明 面积会扩大为四倍，而直接照明度只有原先的四分之一，此项原则称为平方反比定律 (Law of Inverse Squares)，藉此就能估算光照范围所产生的衰减比例，使该直接照度 影响比例值M公式定义为该平均间距L1与该垂直高度H构成有一斜边距离L2，而 该直接照度影响比例值M等于斜边距离L2分之一，又该斜边距离L2是以三角函数 公式计算为平均间距L1的平方加上垂直高度H的平方后开根号，即公式为：

M＝1/L2

该间接照度影响比例值G为多个光源12、该立体空间10的天花板13与地板14 之间互相反射累积量的平均值，又该间接照度影响比例值G以四个该主要空间照度 值p1、p2、p3、p4相加取平均后，再乘上该立体空间10的天花板13与地板14对该 光源12所形成的反射照度，光源12的间接照度包含了从天花板13反射的光线、从 墙面反射的光线、从地板14反射的光线以及此光线到任何一个角度相互间的反射， 且该光源12射出的光线亦会部份被天花板、壁面、地面、家具等材料吸收与由窗户 射出室外，因此需要通过间接照度影响比例值G进行修正，而其中主要有影响的是 天花板13与地板14，而其它部分的反射与吸收所造成误差极小，可略为不计，因此 该反射照度是取通用室内空间材料反射率(参考CNS规定标准照度设计)的平均值计 算求得为该天花板的0.65定值加上该地板的0.15定值，藉以代入该0.8定值就能适 用各种不同空间的环境，其公式为：

G＝((p1+p2+p3+p4)/4)0.8

该直接照度影响比例值M与该间接照度影响比例值G皆是依据相关理论与实际 测量所推导得知的应变值，配合不同的光源12之间的平均间距L1与光源垂直地板高 度H代入相对应的数值，藉此就能通过对立体空间10的四等分规划，让四个该环境 光传感器11就能精准的测量出四个该主要空间照度值p1、p2、p3、p4，而该相邻区 域S1、S2、S3、S4与中心区域S5的位置接近该环境光传感器11的最远感测距离， 因此照度的测量精确度将会大幅下降，而且该中心区域S5因为重叠最多的光源12 导致相对较高的实际照度无法被该环境光传感器11所直接感测，故配合该控制器20 的公式计算就能补偿直接感测的误差，精准的求得该相邻空间照度值s1、s2、s3、s4 与中心空间照度值s5，使该立体空间10能通过四个该环境光传感器11准确的得知九 个区域的不同照度值，藉此对每个区域的多个该光源12调整不同的照度，俾以有效 控制该立体空间10内的平均照度。

本发明的实际应用情况，再请由图9、图10配合图3所示观之，该控制器20连 接有一投影机21、一投影布幕22及至少一电动窗帘23，该控制器20具有一控制界 面201，且该控制界面201形成可触碰控制的各种按钮(例如窗帘控制、投影布幕、投 影机及智能照明的自(手)动按钮)与显示各种感测数值(例如温度、湿度、照度及耗电 量等数值)，藉此能自行设定不同的照明模式与亮度，并自动执行补光与减光，藉此 符合人眼标准照明，该控制器20能依据该主要空间照度值p1、p2、p3、p4、该相邻 空间照度值s1、s2、s3、s4与该中心空间照度值s5自动控制该电动窗帘23的遮蔽位 置，如阳光由两个该主要区域P2、P4一侧照射于该立体空间10内，该主要区域P2、 P4的该主要空间照度值p1、p2将会偏高，通过该控制器20的判断就能直接降下该 侧的电动窗帘23，即达到减光目的，而该电动窗帘23的遮蔽导致照度不足时，亦能 控制该光源12进行补光，藉此达到智能照明控制的使用功效，又当启动该投影机21 与该投影布幕22时，该控制器20能自动将邻近该投影布幕22的一个或多个光源12调暗或熄灭，并控制邻近该投影布幕22的该电动窗帘23同步形成全遮蔽，藉此达到 最佳的投影效果，同理，当使用于教室或会议室时，亦能设定特定区域(白板、黑板 或讲台)为聚光位置，对该特定区域进行额外的补光。再请配合图11、图12所示，该 控制器20连接有一温度感测器24、一湿度感测器25、一光感测器26，由该温度感 测器24与该湿度感测器25测得该立体空间10内的室温与湿度，且以该光感测器26 测得室外阳光照度与照射方向，进而自动调整多个光源12的照度与该电动窗帘23 的遮蔽位置，亦能配合设定白天照明模式与夜间照明模式，让智能照明结合了精准的 照度感测与专业数据分析出最适合人眼光需求所制定的情境，完全对健康、学习与办 公成效量身打造。

综上所述，本发明确实已达突破性的结构设计，而具有改良的发明内容，同时又能够达到产业上的利用性与进步性，且本发明未见于任何刊物，亦具新颖性，当符合 专利法相关法条的规定，爰依法提出发明专利申请。

唯以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能以的限定本发明实施的范围；即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的 范围内。

Claims (10)

1.一种智能照明的照度感测方法，其特征在于，其包括有：

一立体空间，该立体空间等分有四个主要区域，该四个主要区域之间皆互相重叠形成有四相邻区域，又该四个主要区域内皆设置有一环境光传感器，且该环境光传感器皆以斜向角度测得所对应的主要区域的一主要空间照度值；以及一控制器，该控制器连接该环境光传感器且读取该主要空间照度值，将相邻两该主要区域的主要空间照度值相加取平均后乘上直接照度影响比例值，再加上间接照度影响比例值计算出该相邻区域的一相邻空间照度值，藉此获得四个该主要空间照度值与四个该相邻空间照度值。

2.根据权利要求1所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，四个该主要区域的相对中心位置形成有一中心区域，且该中心区域相加四个该相邻空间照度值并取平均计算获得一中心空间照度值。

3.根据权利要求2所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，该立体空间以地板平面的方型区块划分该主要区域，且该环境光传感器设置于该主要区域相对该中心区域的对角位置。

4.根据权利要求2所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，该立体空间以地板平面的三角型区块划分该主要区域，且该环境光传感器设置于该主要区域相对该中心区域的对边位置。

5.根据权利要求2所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，该直接照度影响比例值是依据多个光源之间的平均间距与光源垂直地板高度估算光照范围所产生的衰减比例。

6.根据权利要求5所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，该直接照度影响比例值公式定义该平均间距与该垂直高度构成有一斜边距离，而该直接照度影响比例值等于斜边距离分之一，又该斜边距离是以三角函数公式计算为平均间距的平方加上垂直高度的平方后开根号。

7.根据权利要求2所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，该间接照度影响比例值为多个光源、该立体空间的天花板与地板之间互相反射累积量的平均值。

8.根据权利要求7所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，该间接照度影响比例值以四个该主要空间照度值相加取平均后，再乘上该立体空间的天花板与地板对该光源所形成的反射照度，该反射照度采累积法计算得知不同环境的对应数值，再平均该对应数值即为该天花板的0.65定值加上该地板的0.15定值。

9.根据权利要求2所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，该控制器连接有一投影机、一投影布幕及至少一电动窗帘，该控制器能依据该主要空间照度值、该相邻空间照度值与该中心空间照度值自动控制该电动窗帘的遮蔽位置，又于启动该投影机与该投影布幕时，自动将邻近该投影布幕的一个或多个光源调暗或熄灭，并控制邻近该投影布幕的该电动窗帘同步形成全遮蔽。

10.根据权利要求2所述的智能照明的照度感测方法，其特征在于，该控制器连接有一温度感测器、一湿度感测器、一光感测器及至少一电动窗帘，由该温度感测器与该湿度感测器测得该立体空间内的室温与湿度，且以该光感测器测得室外阳光照度与照射方向，进而自动调整多个光源的照度与该电动窗帘的遮蔽位置。