CN111330133B - 用于控制至少一可调照明参数的动态光控制方法 - Google Patents

用于控制至少一可调照明参数的动态光控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了用于控制至少一可调照明参数的动态光控制方法，其中在第一控制周期期间，执行下述步骤：将至少一可调照明参数的值设定在第一预定水平；使至少一可调照明参数的第一预定水平的值保持第一预定时间段；将至少一可调照明参数的值从第一预定水平变化到第二预定水平；使至少一可调照明参数的第二水平的值保持第二预定时间段；及将至少一可调照明参数的值从第二水平变化到第三预定水平；其中变化至少一可调照明参数包括以预定最大变化速率单调变化至少一可调照明参数。

Description

用于控制至少一可调照明参数的动态光控制方法
技术领域
本申请总体上涉及光控制方法。具体地，本申请涉及用于控制至少一照明参数的方法。
背景技术
已知光可以多种不同方式对人造成影响。用于照明目的的光例如可影响人的专注能力、工作效能及机敏、昼夜节律转换及情绪。具有两种帮助人在两个状态之间切换的照明模式的照明系统也已知，其中第一照明模式可用于保持高度机敏/警醒/警觉，而第二照明模式可用于帮助人放松。还已知可使用脉冲发光，以增加人的机敏和专注能力。然而，脉冲发光及从一种模式切换到另一模式可导致烦躁，因而降低人的生活质量及总工作效能。
发明内容
本发明的目标在于提供一种用于控制至少一照明参数的光控制方法，其可提高人的工作效能并减少因光导致的烦躁。
根据第一方面，提供一种用于在目标位置控制至少一照明参数的动态光控制方法。具体地，目标位置可以是工作效能将被提高的人如工人或机器操作员的预期或计划的眼睛位置。该方法可借助于任何可控照明装置或可调光源完成，尤其是借助于配置成设定并动态改变目标位置处的至少一照明参数的照明系统。适当的照明系统例如可包括一个或多个可控光源，用于提供具有可变照明参数的可减弱的光，前述照明参数例如为目标位置处的光的照度和色温或相关色温(correlated color temperature，CCT)。
根据本发明方法，在第一周期或控制周期期间，执行下述步骤：将至少一照明参数的值设定在第一预定水平；使至少一照明参数的第一预定水平的值保持第一预定时间段；将至少一可调照明参数的值从第一预定水平变化为第二预定水平；使至少一可调照明参数的第二预定水平的值保持第二预定时间段；及将至少一可调照明参数的值从第二预定水平变化为第三预定水平；其中变化至少一可调照明参数包括以预定最大变化速率实质上单调变化至少一照明参数。
第一预定水平、第二预定水平和第三预定水平可根据控制目标预先确定或控制，尤其是由照明系统的光控制装置的用户例如通过选择适当的用户设置预先确定或控制。
目标位置处的至少一照明参数的值的变化可有助于改变其眼睛暴露于照明的人的情绪和/或身体状态。通过影响人例如机器操作员或办公室工作人员的机敏或放松，可提高他们的总工作效能。从而，由于该参数以预定最大速率单调变化，可避免或减少因照明参数变化引起的烦躁或不便。
第一预定水平和第三预定水平可从第一预定范围选择，而第二预定水平可从第二预定范围选择。具体地，第一参数范围和第二参数范围可根据照明预计导致的预期影响进行选择，相应范围内的具体参数水平可被选择以调节影响的强度。因而，相应范围的参数水平的选择可用作预期影响幅度的精调或调节。
第一预定时间段可从第一预定时间段范围选择，及第二预定时间段可从第二预定时间段范围选择。时间段范围及这些范围内的时间段的选择可用于根据具体任务实现最佳表现。
第一预定时间段范围可为从1分钟到60分钟，及第二预定时间段范围可小于60分钟。具体地，整个周期的持续时间可大约为一小时。在一些实施例中，第一时间段具有等于一“学校时”的大约45分钟的持续时间。这样的时间间隔特别适合需要高度集中的智力活动。
在将至少一照明参数设定在第一预定水平之前，具体地，在起始阶段，至少一照明参数可从初始水平渐变到第一预定水平。该起始阶段或初始阶段的持续时间可被选择为使得人眼具有足够的时间逐渐调节到第一参数水平。
第一控制周期之后可以是至少一随后的控制周期。通过提供多个控制周期，人的状态可针对较长时间段进行调节，使得可提高更长时间段例如跨长工作时间的总工作效能。
第一预定水平、第二预定水平和/或第三预定水平可随不同周期而变化。从而，参数水平设置可因不同周期而不同，使得照明影响可根据具体要求或用户偏好随时间进行调整。
每一周期的第三预定水平可用作每一随后周期的第一预定水平。通过使一周期的第三预定水平与相应的随后周期的第一预定水平相等，可确保不发生突然的周期间跳跃。因而，可实现照明系统的平稳运行，这对人眼特别柔和。
在一些实施例中，至少一照明参数包括目标位置处的垂直照度。垂直照度可用于表征在正常工作条件下例如在生产车间或办公室环境中人眼暴露于其中的光强度。通过改变目标位置处的垂直照度，人的状态可被高效地影响，使得他或她的警惕性和效能提高。
在一些实施例中，第一预定垂直照度范围可为从150lx到800lx，及第二预定垂直照度范围可从1000lx到3000lx。这些垂直照度范围适合人从机敏状态切换到放松状态及切换回去。通过有目的地交替机敏状态和放松状态，可实现可观的效能提高。
垂直照度的变化速率可小于2.5lx/s。通过保持垂直照度的变化速率低于2.5lx/s，可避免或减少因垂直照度变化引起的烦躁。
在一些实施例中，实施本发明方法的温度变化模式。其中，至少一照明参数包括光色温，尤其是目标位置处的光色温。光的色温对人的情绪状态具有强影响。具体地，照明光的高色温可有助于增加机敏和专注能力，而照明光的低色温可有助于在高度智力努力之后放松和恢复。因而，通过有目的地交替色温，可实现可观的人效能提高。
第一预定色温范围可从5000K到6500K，第二色温参数范围可从3000K到5000K。在这些色温范围之间交替可导致情绪状态交替，使得实现人效能的总体提高。
色温的变化速率小于50K/s。具体地，变化可以实质上连续的方式沿普朗克轨迹(Planck’s locus)连续发生。通过保持色温的变化速率低于50K/s，可避免或减少因色温变化引起的烦躁。
在一些实施例中，至少一可调照明参数包括两个以上参数。例如，至少一可调照明参数可包括垂直照度和色温。垂直照度和色温可同时变化。
在一些实施例中，照度和色温可独立进行调节，使得根据具体要求，可联合或独立实施照度变化模式和色温变化模式。可使用两种模式的联合或同步运行，以使动态发光对人的影响最大化。而在考虑另外的因素如昼夜节律或时差感的情形下，可使用这些模式的独立或异步运行。
附图说明
在下面的描述中，将提供描述本申请实施方式的细节。然而，对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式可在没有前述细节的情形下实施。
图1示意性地示出了根据一实施例的时间与垂直照度之间的关系；
图2示意性地示出了根据一实施例的时间与色温之间的关系；及
图3示出了根据一实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据一实施例的时间与垂直照度之间的关系，其中时间(x轴)和垂直照度(y轴)按任意单位示出。具体地，图1示出了在两个连续控制周期的例子中，垂直照度怎样随时间变化。然而，该方法不限于两个周期。根据实施例，其也可在单一控制周期中或在多个周期中实施。
在开始，起始于时间点t0，垂直照度从初始水平lux0单调增加到第一水平lux1。其后，在第一周期中，起始于时间点t1，垂直照度在持续到时间点t2的第一时间段保持恒定。从时间点t2直到时间点t3为止，垂直照度单调降低到第二水平lux2并恒定保持在该水平直到时间点t4为止，之后，其再次增加而在时间点t5达到第三垂直照度水平lux1’。在时间点t5及在第三垂直照度水平lux1’，第一周期结束，第二周期开始。
垂直照度在第二周期的时间变化实质上展现与第一周期中同样的特征，其中第一周期的第三垂直照度水平(lux1’)用作第二周期的第一垂直照度水平。
一般地，第二周期的第一水平lux1’和第二水平lux2’可不同于第一周期的第一水平lux1和第二水平lux2。与时间点t1和t2之间的时间间隔对应的第一时间段可位于从1分钟到60分钟的范围中，及时间点t3和t4之间的第二时间间隔可以是60分钟或更少。第一垂直照度水平lux1可位于从1000lx到3000lx的范围中，及第二垂直照度水平可位于从150lx到800lx的范围中。照度变化速率可小于2.5lx/s。
尽管两个周期及任何另外的周期可具有实质上同样的特征，周期参数如第一时间段、第二时间段、第一垂直照度水平和第二垂直照度水平可随不同周期而不同。对于不同周期，相应参数的范围可保持相同。
第一预定垂直照度水平lux1、第二垂直照度水平lux2及第一时间段(t2-t1)和第二时间段(t4-t3)的持续时间以及相应的参数范围可由用户在光控制装置中预先确定，例如通过选择适当的用户设置预先确定。
在图1的实施例中，在不同照度水平之间转变期间，垂直照度的变化为线性变化。然而，在其它实施例中，垂直照度的变化可以是抛物线时间函数或其它单调函数。具体地，该变化可取决于照度的绝对值，使得对于低照度值，变化速率较低，及对于高照度值，变化速率较高，在抛物线时间函数的情形下，具有正的第二导数。这样，可避免或减少因照度变化引起的烦躁。
图2示意性地示出了根据一实施例的时间与色温之间的关系，其中时间(x轴)和色温(y轴)按任意单位示出。色温或相关色温(CCT)的时间变化展现与图1中所示的垂直照度的时间变化实质上同样的图案。具体地，图2示出了在两个连续控制周期的例子中，色温怎样随时间变化。然而，该方法不限于两个周期。根据实施例，其也可在单一周期中或在多个周期中实施。
在开始，在时间点t0，色温从起始值CCT0单调增加到第一水平CCT1。其后，在第一周期中，起始于时间点t1，色温在持续到时间点t2的第一时间段保持恒定。从时间点t2直到时间点t3为止，色温单调降低到第二水平CCT2并恒定保持在该水平直到时间点t4为止。在时间点t4，色温开始再次增加而在时间点t5达到第三色温水平CCT1’。在时间点t5及在第三色温水平CCT1’，第一周期结束，第二周期开始。
色温在第二周期的时间变化实质上展现与第一周期中同样的图案，其中第一周期的第三色温水平(CCT1’)用作第二周期的第一色温水平。一般地，第二周期的第一水平CCT1’和第二水平CCT2’可不同于第一周期的第一水平CCT1和第二水平CCT2。
与时间点t1和t2之间的时间间隔对应的第一时间段可位于从1分钟到60分钟的范围中，及时间点t3和t4之间的第二时间间隔可以是60分钟或更少。第一色温水平CCT1可位于从5000K到6500K的范围中，及第二色温水平可位于从3000K到5000K的范围中。色温变化速率可小于50K/s。
尽管图2中所示的两个周期及任何随后的周期可具有实质上同样的特征，周期参数如第一时间段、第二时间段、第一色温水平和第二色温水平可随不同周期而不同。不同周期的参数范围可保持相同。
第一预定色温水平CCT1、第二色温水平CCT2、第一时间段(t2-t1)和第二时间段(t4-t3)的持续时间以及相应的参数范围可由用户在光控制装置中预先确定，例如通过选择适当的用户设置预先确定。
在图2的实施例中，在不同色温水平之间转变期间，色温的变化为线性变化。然而，在其它实施例中，色温的变化可以是抛物线时间函数或其它单调函数。具体地，该变化可取决于色温的绝对值，使得对于低色温值，变化速率较低，及对于高色温值，变化速率较高，例如在抛物线时间函数的情形下，具有正的第二导数。这样，可避免或减少因色温变化引起的烦躁。在一些实施例中，色温的变化速率为色温的非线性函数，考虑人对色温变化的感知，尤其基于白点沿普朗克轨迹的移动，使得感知到的色温变化速率实质上恒定。
图3示出了根据一实施例的光控制方法的控制周期的流程图。该方法可通过在目标位置处具有至少一可调照明参数(即可在目标位置处测量)的照明系统执行。具体地，这样的照明系统可包括至少一可调光源，具有用于驱动光源的驱动器及用于控制可调光源的驱动器的控制单元。控制单元可包括存储器单元，用于存储数据及计算机可读指令，以及包括配置成读出计算机可读指令并执行计算机可读指令的处理器。控制单元还可包括一个或多个控制接口，用于借助于控制单元控制可调光源的驱动器。照明系统还可包括一个或多个用户接口，用于输入用户命令和/或调整用户设置。具体地，计算机可读指令可包括执行本发明方法的不同实施例的步骤的计算机可读指令。
根据图3实施例的流程图100，在第一步骤110，将至少一可调照明参数设定为第一预定水平。在步骤115，使得至少一可调照明参数的第一预定水平值保持预定时间段。在步骤120，至少一可调照明参数的值被从第一预定水平变化到第二预定水平。在步骤125，至少一可调照明参数的值实质上恒定保持在第二水平第二预定时间段。此外，在步骤130，至少一可调照明参数的值被从第二水平变化到第三预定水平。随着步骤130，第一周期结束。预定参数水平和时间段可从相应的预定范围选择。
在一些实施例中，本方法包括两个以上控制周期，每一控制周期包括与上面描述的步骤110、115、120、125和130类似的步骤。预定参数水平和预定时间段可因不同周期而不同，而对应的参数水平范围和时间段范围对于不同周期可相同。
在一些实施例中，在初始阶段，即在执行第一周期之前，在将至少一照明参数设定为第一预定水平之前，至少一照明参数从初始水平逐渐变化到第一水平。
在一些实施例中，至少一照明参数包括目标位置处的垂直照度。具体地，目标位置处的垂直照度用于表征在正常工作条件下人眼暴露于其中的光强度。通过改变目标位置处的垂直照度，人的状态可被影响，使得他或她的警惕性和效能提高。在一些实施例中，从150lx到800lx之间的范围第一预定水平，及从1000lx到3000lx之间的范围选择第二水平。这些垂直照度范围适合人从机敏状态(较高的垂直照度值)切换到放松状态(较低的垂直照度值)及切换回去。通过有目的地交替机敏状态和放松状态，可实现可观的效能提高。垂直照度尤其在第一时间段和第二时间段之间及初始阶段中的变化速率可小于2.5lx/s。通过保持垂直照度的变化速率低于2.5lx/s，可避免或减少因垂直照度变化引起的烦躁。
在一些实施例中，至少一照明参数包括光色温，尤其是目标位置处的照明光的光色温。光的色温对人的情绪状态具有强影响。具体地，高色温可有助于增加机敏和专注能力，而照明光的低色温可有助于在高度智力活动之后放松和恢复。因而，通过有目的地交替色温，可实现可观的效能提高。第一预定色温范围可从5000K到6500K，第二色温参数范围可从3000K到5000K。在这些色温范围之间交替可导致情绪状态交替，使得实现人效能的总体提高。这些色温范围适合人从机敏状态(较高的色温值)切换到放松状态(较低的色温值)及切换回去。通过有目的地交替机敏状态和放松状态，可实现可观的效能提高。色温尤其在第一时间段和第二时间段之间及初始阶段中的变化速率可小于50K/s。通过保持色温的变化速率低于50K/s，可避免或减少因色温变化引起的烦躁。
在一些实施例中，至少一可调照明参数包括两个以上参数。例如，至少一可调照明参数可包括垂直照度和色温，其中垂直照度和色温可同时变化。
在一些实施例中，照度和色温可独立进行调节，使得可联合或独立实施照度变化模式和色温变化模式。可使用两种模式的联合或同步运行，以使动态发光对人的影响最大化，例如在特定时间段达到峰值效能。
在至少一示例性实施方式已在前面的详细描述中呈现的同时，应意识到，存在大量变型。还应意识到，示例性的实施方式仅为例子，并不用于以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。而是，前面的详细描述将向本领域技术人员提供方便的用于实施示例性实施方式的路线图。

Claims (13)

1.用于控制目标位置处的至少一可调照明参数的动态光控制方法，其中在第一控制周期期间，执行下述步骤：
将至少一可调照明参数的值设定在第一预定水平；
使至少一可调照明参数的第一预定水平的值保持第一预定时间段；
将至少一可调照明参数的值从第一预定水平变化到第二预定水平；
使至少一可调照明参数的第二水平的值保持第二预定时间段；及
将至少一可调照明参数的值从第二水平变化到第三预定水平；
其中，至少一可调照明参数的变化包括以预定最大变化速率单调变化至少一可调照明参数，其中至少一可调照明参数包括光色温，其中色温的变化速率为色温的非线性函数，考虑人对色温变化的感知，基于白点沿普朗克轨迹的移动，使得感知到的色温变化速率实质上恒定。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一预定水平和第三预定水平从第一预定范围选择，第二预定水平从第二预定范围选择。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一预定时间段从第一预定时间段范围选择，及第二预定时间段从第二预定时间段范围选择。
4.根据权利要求3所述的方法，其中第一预定时间段范围为从1分钟到60分钟，及第二预定时间段范围小于60分钟。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在将至少一可调照明参数设定在第一预定水平之前，所述至少一可调照明参数从初始水平渐变到第一预定水平。
6.根据权利要求1所述的方法，其中第一控制周期之后是至少一随后的控制周期。
7.根据权利要求6所述的方法，其中第一预定水平、第二预定水平和/或第三预定水平随不同周期而变化。
8.根据权利要求6所述的方法，其中每一周期的第三预定水平用作每一随后周期的第一预定水平。
9.根据权利要求2所述的方法，其中至少一可调照明参数包括目标位置处的垂直照度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中第一预定垂直照度范围为从150 lx到800 lx，及第二预定垂直照度范围为从1000 lx到3000 lx。
11.根据权利要求9所述的方法，其中垂直照度的变化速率小于2.5 lx/s。
12.根据权利要求7所述的方法，其中第一色温参数范围为从3000 K到5000 K，第二色温参数范围为从5000 K到6500 K。
13.根据权利要求8或9所述的方法，其中色温的变化速率小于50 K/s。
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