CN111885795A - 一种灯具照度的恒定方法、装置及系统 - Google Patents

一种灯具照度的恒定方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种灯具照度的恒定方法、装置及系统，所述灯具照度的恒定方法包括采集环境亮度值；获取灯具发光点与被照射面之间的距离值；根据距离值和照度的预设关系式计算所述距离值对应的照度值；使用所述环境亮度值和所述照度值控制所述灯具的照度。所述灯具照度的恒定装置包括背景光采集模块、获取模块、计算模块、控制模块、存储模块、通信模块和输出模块。本发明提供的灯具照度的恒定方法、装置及系统，使灯具以照度来呈现亮度，同时使灯具在不同的使用场景中都是基于IEC、CIE及国内外照明协会推荐的照度下进行工作，让使用者用眼更舒适，眼部不易疲劳，尤其可保护学生和孩子的视力。

Description

一种灯具照度的恒定方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及照明调节技术领域，尤其涉及一种灯具照度的恒定方法、装置及系统。
背景技术
随着国内外照明行业的高速发展，不管是专业人士还是普通的用户对照明的需求越来越高，越来越专业。然而目前市面上灯具都只是通过调节灯的光通量(单位：Lm)来实现自己的对不同的照明场景需求，但是IEC、CIE及国内外的照明协会制定的推荐照明亮度标准都是采用照度(单位：Lx)来衡量亮度是否符合最佳状态；造成用户实际运用中极大的不便，尤其是非专业用户根本无法判断自己的选择的亮度是否是科学的。其次目前的灯具有些虽然可以调节亮度，但非专业用户无法判断什么样的亮度是合适，尤其是中小学生。并且当灯具与待照射区域之间的距离变化后，其输出的亮度还是固定不变的，使灯具输出的亮度与灯具当前的距离不符合，导致待照射区域的亮度不合适，难以满足用户需求。
发明内容
本发明提供一种灯具照度的恒定方法、装置及系统，旨在解决现有灯具的亮度无法提供一个在不同场景下和背景亮度下对应的不同恒定照度的光环境、以及无法判断所使用的亮度是否是各专业机构建议的亮度或照度的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种灯具照度的恒定方法，所述灯具照度的恒定方法包括：
采集环境亮度值；
获取灯具发光点与被照射面之间的距离值；
根据距离值和照度的预设关系式计算所述距离值对应的照度值；
使用所述环境亮度值和所述照度值控制所述灯具的照度。
进一步地，所述预设关系式为：
E1:E2＝h2 2:h1 2
其中，E1为高度为h1时的照度，E2为高度为h2时的照度。
进一步地，所述照度E的计算公式为：
Figure BDA0002552711130000021
其中，E为照度，Φ为光通量，S为被照射面上的照射区域面积，h为灯具发光点与被照射面之间的垂直距离，r为照射区域半径，α为灯具发光点照射边缘与中轴线之间的夹角。
进一步地，所述光通量Φ为环境光通亮和灯具光通量之和。
进一步地，所述灯具照度的恒定方法还包括：
输出显示所述灯具的被照射面照度值。
此外，本发明还提供一种灯具照度的恒定装置，所述灯具照度的恒定装置应用上述的灯具照度的恒定方法，所述灯具照度的恒定装置包括背景光采集模块、获取模块、计算模块、控制模块、存储模块、通信模块和输出模块，所述背景光采集模块与所述获取模块分别与所述计算模块连接，所述计算模块与所述控制模块连接，所述存储模块与所述计算模块连接，所述通信模块与所述计算模块连接，所述输出模块与所述计算模块连接，具体地，
背景光采集模块，用于采集环境亮度值；
获取模块，用于获取灯具发光点与被照射面之间的距离值；
计算模块，用于依据所述距离值和照度的预设关系式得到与所述距离值对应的照度值；
控制模块，用于依据所述照度值控制所述灯具进行灯具的照度调节；
存储模块，所述存储模块与所述计算模块连接及用于存储预设的不同场景的标准照度值和计算数据；
通信模块，所述通信模块与所述计算模块连接，通过所述通信模块使手机APP与所述灯具照度的恒定装置连接，以实现通过手机APP对预设的不同场景的标准照度值进行设置；所述通信模块还用于所述灯具照度的恒定装置与其他设备进行通信连接。
输出模块，所述输出模块与所述计算模块连接及用于输出显示所述灯具的照度值，所述输出模块将灯具的照射区域的平均照度值和/或中心照度值输出显示在显示屏或手机APP上。
一种灯具照度的恒定系统，所述灯具照度的恒定系统包括上述的灯具照度的恒定装置和手机APP，所述手机APP与所述灯具照度的恒定装置通信连接，所述手机APP用于查看灯具的照度值及用于设置所述灯具照度的恒定装置。
本发明提供的灯具照度的恒定方法、装置及系统，通过灯具的照度恒定，使灯具以照度来呈现亮度，同时使灯具在不同的使用场景中都是基于IEC、CIE及国内外照明协会推荐的照度下进行工作，使灯具使用者能够根据照度调节亮度并使用照度衡量亮度，使灯具在使用中的照度达到最佳状态，使用户根据照度调光更为科学，让使用者用眼更舒适，眼部不易疲劳，尤其可保护学生和孩子的视力。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的灯具照度的恒定方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的灯具工作时发光点与被照射面的照度计算示意图；
图3为国家建筑照明设计标准GB50034-2013规定的新建、改建和扩建的居住、公共和工业建筑的一般照度标准值；
图4为本发明一实施例提供的灯具照度的恒定装置的结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的灯具照度的恒定系统的结构示意图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请结合参阅图1和图2，本发明一实施例提供的灯具照度的恒定方法包括：
步骤S1：采集环境亮度值；
步骤S2：获取灯具发光点与被照射面之间的距离值；
步骤S3：根据距离值和照度的预设关系式计算所述距离值对应的照度值；
步骤S4：使用所述环境亮度值和所述照度值控制所述灯具的照度；
步骤S5：输出显示所述灯具的照度。
具体地，所述预设关系式为：
E1:E2＝h2 2:h1 2
其中，E1为高度为h1时的照度，E2为高度为h2时的照度。
所述照度E的计算公式为：
Figure BDA0002552711130000041
其中，E为照度，Φ为光通量，所述光通量Φ为环境光通亮和灯具光通量之和，S为被照射面上的照射区域面积，h为灯具发光点与被照射面之间的垂直距离，r为照射区域半径，α为灯具发光点照射边缘与中轴线之间的夹角。
具体在一实施例中，灯具自发光点即光源至被照射面形成圆锥体，发光点为起点，在被照射面上形成圆形的照射区域，发光点照射边缘与中轴线之间的夹角为α，具体在本实施例中，角度α为19.5度；被照射面距离发光点的垂直距离为h，随着距离h的远近不同，照射区域的面积大小也不同，离发光点越远，照射区域的面积越大；同样的，距离h也影响到发光点在照射区域的照度不同，距离发光点越近，照度值越大。如图2所示，当距离h1为1.5m时，照射区域半径r1为106.27cm/2＝53.135cm，中心照度E值为338.12lx，其中，勒克斯lx为照度单位，当距离h2为2.00m时，照射区域半径r2为141.71cm/2＝70.855cm，中心照度E值为190.19lx。
参照图3所示的国家建筑照明设计标准GB50034-2013规定的新建、改建和扩建的居住、公共和工业建筑的一般照度标准值进行预先设置，例如，用于居住建筑起居室的书写阅读场景下的照度标准值为300lx，即要保持照射区域的照度达到300lx，结合距离h值，利用照度E的计算公式和预设关系式，通过调节灯具的光通量，所述光通量与灯具的发光功率是对应的，灯具发光功率不发生改变时光通量恒定，调节灯具的发光功率改变光通量使达到恒定的照度。
当灯具打开后，首先采集环境亮度值，例如在一实施例中，在灯具的发光点的背侧设置感光传感器进行背景光采集，具体地，所述感光传感器设于灯具顶部的盖子上方，通常背景光是由背景光源发出，所述背景光源包括吸顶灯、筒灯、射灯、吊灯、灯带和落地灯中的任意一个或多个；背景光源高于灯具，具体在本发明的实施例中，所述灯具为台灯。
其次，获取灯具发光点与被照射面之间的距离值，具体在一实施例中，在灯具的发光点附近设置距离传感器实现发光点到被照射面之间的距离，参照图3中的照度对应不同应用场景的照度标准值，根据上述的照度E的计算公式和预设关系式在照射区域达到照度标准值；使用所述环境亮度值和所述照度值控制所述灯具的照度。例如，当环境亮度值发生改变和/或当距离值发生改变时，灯具能够根据上述的预设关系式及时调整照射区域的照度，满足恒定照度的要求。作为可选的方案，进一步地，输出显示所述灯具的照度值，具体在一实施例中，在灯具上设置显示屏，直接实时将照射区域的照度值显示在所述显示屏上，或者通过网络将所述照度值显示在用户手机APP上；具体的，照射区域的照度值包括照射区域的平均照度值和中心照度值，输出显示时，可选择平均照度值和/或中心照度值进行输出显示。
请参阅图4，本发明还提供一种灯具照度的恒定装置，所述灯具照度的恒定装置应用上述的灯具照度的恒定方法，所述灯具照度的恒定装置包括获取模块11、计算模块12、控制模块13、背景光采集模块14、存储模块15、通信模块16和输出模块17，所述获取模块11与所述计算模块12连接，所述计算模块12与所述控制模块13连接，所述背景光采集模块14与所述计算模块12连接，所述存储模块15与所述计算模块12连接，所述通信模块16与所述计算模块12连接，所述输出模块17与所述计算模块12连接，具体地，
获取模块11，用于获取灯具发光点与被照射面之间的距离值；具体地使用距离传感器实现；
计算模块12，用于依据所述距离值和照度的预设关系式得到与所述距离值对应的照度值；
控制模块13，用于依据所述照度值控制所述灯具进行灯具的照度调节；
背景光采集模块14，用于采集环境亮度值；具体地，使用感光传感器实现；通过调节背景光源的亮度辅助所述灯具照度的恒定装置进行所述灯具的照度调节，使用户在使用灯具时达到更科学更专业的亮度环境下，亮度更舒适，用眼不易疲劳；
存储模块15，所述存储模块与所述计算模块连接及用于存储预设的不同场景的标准照度值和计算数据；
通信模块16，所述通信模块与所述计算模块连接，通过所述通信模块使手机APP与所述灯具照度的恒定装置连接，以实现通过手机APP对预设的不同场景的标准照度值进行设置；所述通信模块还用于所述灯具照度的恒定装置与其他设备进行通信连接；
输出模块17，所述输出模块与所述计算模块连接及用于输出显示所述灯具的被照射面照度值。
优选地，所述输出模块将灯具的照射区域的平均照度值和/或中心照度值输出显示在显示屏或手机APP上。
请参阅图5，本发明提供一种灯具照度的恒定系统，所述灯具照度的恒定系统包括上述的灯具照度的恒定装置10和手机APP20，所述手机APP20与所述灯具照度的恒定装置10通信连接，具体地，手机APP20与所述灯具照度的恒定装置10通过网络100连接，所述网络100可以是无线WiFi网络、移动通信网络、有线网络或者蓝牙网络中的任意一种，在此不作限定。所述手机APP20用于查看灯具的被照射面的照度值及用于设置所述灯具照度的恒定装置10。具体在一实施例中，所述手机APP20根据灯具使用的不同场景进行照度的设置以满足灯具在不同场景下的使用，例如参照图3中的照度对应不同应用场景的照度标准值，当环境亮度值发生改变或灯具的发光点与被照射面之间的距离值发生改变时，所述灯具照度的恒定装置自动调节灯具的发光功率，进而实现恒定灯具的照度。
与现有技术相比，本发明提供的灯具照度的恒定方法、装置及系统，通过灯具的照度恒定，使灯具以照度来呈现亮度，同时使灯具在不同的使用场景中都是基于IEC、CIE及国内外照明协会推荐的照度下进行工作，使灯具使用者能够根据照度调节亮度并使用照度衡量亮度，使灯具在使用中的照度达到最佳状态，使用户根据照度调光更为科学，让使用者用眼更舒适，眼部不易疲劳，尤其可保护学生和孩子的视力。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种灯具照度的恒定方法，其特征在于，包括：
采集环境亮度值；
获取灯具发光点与被照射面之间的距离值；
根据距离值和照度的预设关系式计算所述距离值对应的照度值；
使用所述环境亮度值和所述照度值控制所述灯具的照度。
2.根据权利要求1所述的灯具照度的恒定方法，其特征在于，所述预设关系式为：
E1:E2＝h2 2:h1 2
其中，E1为高度为h1时的照度，E2为高度为h2时的照度。
3.根据权利要求2所述的灯具照度的恒定方法，其特征在于，所述照度E的计算公式为：
Figure FDA0002552711120000011
其中，E为照度，Φ为光通量，S为被照射面上的照射区域面积，h为灯具发光点与被照射面之间的垂直距离，r为照射区域半径，α为灯具发光点照射边缘与中轴线之间的夹角。
4.根据权利要求3所述的灯具照度的恒定方法，其特征在于，所述光通量Φ为环境光通亮和灯具光通量之和。
5.根据权利要求1所述的灯具照度的恒定方法，其特征在于，所述灯具照度的恒定方法还包括：
输出显示所述灯具的被照射面照度值。
6.一种灯具照度的恒定装置，其特征在于，所述灯具照度的恒定装置应用如权利要求1-5任一项所述的灯具照度的恒定方法，所述灯具照度的恒定装置包括背景光采集模块、获取模块、计算模块和控制模块，所述背景光采集模块与所述获取模块分别与所述计算模块连接，所述计算模块与所述控制模块连接，具体地，
背景光采集模块，用于采集环境亮度值；
获取模块，用于获取灯具发光点与被照射面之间的距离值；
计算模块，用于依据所述距离值和照度的预设关系式得到与所述距离值对应的照度值；
控制模块，用于依据所述照度值控制所述灯具进行灯具的照度调节。
7.根据权利要求6所述的灯具照度的恒定装置，其特征在于，所述灯具照度的恒定装置还包括：
存储模块，所述存储模块与所述计算模块连接及用于存储预设的不同场景的标准照度值和计算数据。
8.根据权利要求6所述的灯具照度的恒定装置，其特征在于，所述灯具照度的恒定装置还包括：
通信模块，所述通信模块与所述计算模块连接，通过所述通信模块使手机APP与所述灯具照度的恒定装置连接，以实现通过手机APP对预设的不同场景的标准照度值进行设置；所述通信模块还用于所述灯具照度的恒定装置与其他设备进行通信连接。
9.根据权利要求6所述的灯具照度的恒定装置，其特征在于，所述灯具照度的恒定装置还包括：
输出模块，所述输出模块与所述计算模块连接及用于输出显示所述灯具的照度值，所述输出模块将灯具的照射区域的平均照度值和/或中心照度值输出显示在显示屏或手机APP上。
10.一种灯具照度的恒定系统，其特征在于，所述灯具照度的恒定系统包括如权利要求6-9所述的灯具照度的恒定装置和手机APP，所述手机APP与所述灯具照度的恒定装置通信连接，所述手机APP用于查看灯具的照度值及用于设置所述灯具照度的恒定装置。
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