CN115942570A - 一种智能调节照度的光营养装置及照度调节方法 - Google Patents

Abstract

一种智能调节照度的光营养装置及照度调节方法，该装置包括：底座；光照组件，包括可拆卸固定的多组发光元件；位姿调节组件，分别与底座和光照组件固定，带动光照组件在竖直方向和/或水平方向移动，以及调整光照组件的照射方向；光照传感器，实时监测照射区域的照度；模式选择组件，接收多种模式选择信号，并生成对应的模式控制指令；控制组件，分别与光照组件、光照传感器和模式选择组件通信连接，根据光照传感器监测的照度结果调控光照组件作用于照射区域的照度，以使得照射区域的照度为800‑30000lux；并根据从模式选择组件接收的模式控制指令及光照传感器监测的照度结果，调节照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。

Description

一种智能调节照度的光营养装置及照度调节方法

技术领域

本发明涉及智能光学技术领域，尤其涉及智能调节照度的光学装置，特别是一种智能调节照度的光营养装置及照度调节方法。

背景技术

光线通过人眼给人们带来视觉，同时对人眼的视觉功能产生影响。这种影响的程度取决于光源的照明特性。用来描述光源照明特性的常见物理量有照度、色温、峰值光谱、眩光等。不合适的照明环境会使人眼感到疲劳，降低人们的工作效率，还会在一定程度上减弱睫状肌的调节功能，损伤视网膜，从而破坏人眼的视觉健康。

通过设置照明产品的照明参数，使其产生合适的照明环境，有望降低人眼的视觉疲劳程度，改善人眼的视觉健康情况，提高人们的工作效率。例如，公开号为CN101761811A的发明专利申请公开一种LED泛光照明装置及增加其照度的方法。该LED泛光照明装置包括：发光板、散热器、第一反光杯、泛光罩和第二反光杯；发光板紧贴散热器设置；第一反光杯罩在发光板周围，通过其内壁将发光板发出的部分光线反射而聚集；泛光罩罩在第一反光杯的开口处，使光线透射出泛光罩后更加柔和、均匀；第二反光杯罩在泛光罩外，将从泛光罩透射出的部分光线再次反射而聚集，从而提高照度。虽然具有提高照度，照度均匀的特点。但是该照明装置功能单一，无法根据不同情况实现不同光谱的照射，并且该照明装置调节的光照度也无法满足近视防控的护眼需求。

再如，公开号为CN108156693A的发明专利申请公开一种照度实时调节照明系统，包括LED光源模块、单片机模块、人体感应模块、桌面照度采集模块及亮度调节模块，单片机模块包括处理器模块、存储模块及计时模块。所述存储模块用于存储照度控制曲线，所述人体感应模块用于检测用户是否位于照明系统的照明区域中，所述计时模块用于获取用户对照明系统的实际使用时长，所述桌面照度采集模块采集LED光源模块实际产生的照度值，所述亮度调节模块在处理器模块控制下调节LED光源模块的输出亮度。虽然可以通过对照度实时调整，使用户在长时间使用照明系统时仍然保持保持最低状态的视力疲劳程度。但是该照明系统的位置固定，无法移动至不同场景下进行照度调节，并且该照明系统也无法根据不同需求实现不同光谱的照射，仅具有功能单一的照度调节。

上述方案虽然都可以实现对照度的调节，但是上述的照明设备功能单一，光谱结构不合理，并且现有的光照度无法满足近视防控的护眼需求，并未有效发挥智能光学科技的巨大潜能。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种智能调节照度的光营养装置及照度调节方法。本发明通过对光照组件、位姿调节组件等的设计，可以灵活地对不同区域进行照射，并根据不同区域的照度情况和所需光营养模式来调节照度，使得照射区域的照度满足相应模式的预定照度。充分开发光学的潜能，将光科技与智能设备相结合，有效扩宽光科技的用途，造福于民。

第一方面，本发明提供一种智能调节照度的光营养装置，包括：

底座；

光照组件，包括可拆卸固定的多组发光元件；

位姿调节组件，分别与底座和光照组件固定，并带动光照组件相对底座在竖直方向和/或水平方向移动，以及调整光照组件的照射方向；

光照传感器，实时监测照射区域的照度；

模式选择组件，能够接收多种模式选择信号，并生成对应的模式控制指令；

控制组件，分别与光照组件、光照传感器和模式选择组件通信连接，根据光照传感器监测的照度结果调控光照组件作用于照射区域的照度，以使得照射区域的照度为800-30000lux；并根据从模式选择组件接收的模式控制指令及光照传感器监测的照度结果，调节照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。

本发明的光学装置充分利用光能在保健、养生及调理等方面的功效，提出了以光营养、科学用光的先进光营养理念。基于上述目的，本发明开发了智能调节照度的光营养装置及采用该装置进行照度调节的方法。特别的，通过光照组件的设置，从硬件上满足向照射区域提供照度为800-30000lux，优选800-25000lux，更优选1000-15000的营养光的条件，区别于现有技术主要针对视力保护等单一用途的光学照明设备仅能提供小于500lux照度光源的情况；并且，通过光照传感器及控制组件等的组合，从软件控制方面为本发明的光营养装置增加了智能调控和使用便利，在智能感应模式下，控制组件根据光照传感器监测的照度结果调控光照组件作用于照射区域的照度，以使得照射区域的照度匹配预定照度，满足不同的光照需求。

进一步的，光照传感器、模式选择组件和控制组件可拆卸的固定于位姿调节组件上。为了操作、维修方便及结构美观，本发明的上述部件优选采用可拆卸的方式固定。此外，将上述部件一体集成在位姿调节组件上从技术及设计方面也是能够实施的。更进一步的，根据需要，将上述部件具体设置在非位姿调节组件的其他结构或部件上，也是技术上能够允许的。

进一步的，装置还包括固定于底座的行走组件，行走组件包括导向轮及其第一驱动机构、驱动轮及其第二驱动机构；第一驱动机构与控制组件信号连接，通过接收控制组件的转向指令，转动导向轮以改变底座的运动方向；第二驱动机构与控制组件信号连接，通过接收控制组件的行走指令，转动驱动轮以提供底座运动的动力。行走组件的具体元器件是本领域常规的部件，借助现代移动装置、机器人、AI技术等智能手段，使得加载了上述行走组件的光营养装置不同于普通光学照明设备通常静止/固定使用的方式，能够提供智能的移动就位，根据不同人群和模式的空间光照需求，对不同人群进行定时、定量、定点以及多角度、多方位的照射。可选的，光营养装置还可以包括移动电源和用于对移动电源充电的充电桩，移动电源设置于底座内，并用于对光照组件、光照传感器、控制组件、第一驱动机构和第二驱动机构等部件进行供电。

进一步的，光照组件包括光照底板，所述多组发光元件可拆卸固定于光照底板，每组发光元件包括多个灯源，光照底板上设有多个接口，每组发光元件分别通过一个接口与控制组件通信连接，控制组件根据光照传感器监测的照射区域照度调节发光元件照射的组数和/或每组发光元件照射的灯源个数，使得照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。

进一步的，所述照射区域包括从光照组件的出光面到照射平面之间的区域，所述照射平面与出光面平行，且到出光面的垂直距离为50-100cm，优选50-80cm，更优选60-70cm；

模式选择信号至少包括第一选择信号、第二选择信号、第三选择信号和第四选择信号；

第一选择信号：波长650-680nm的红光，照射平面中心照度为1000-3000lux。该信号利用特定波长及较低照度的红光刺激毛囊，有利于促进毛发生长，营养头皮。

第二选择信号：在原有紫光含量的基础上增加10-20%紫光的全光谱，照射平面中心照度800-2500lux。该信号在全光谱及较低照度基础上，增加少量紫光。紫光是可见光中最短的波长，约360 nm~400 nm（国际照明委员会[CIE]）。紫光大量存在于室外阳光中，而在室内光环境中很少检测到紫光。本发明优选采用波长为360-410nm紫光芯片激发的全光谱，更好的还原室外阅读等用眼环境，有利于保护视力。

第三选择信号：波长550-695nm的混合光，照射平面中心1000-3500lux。通过利用红光(波长约620-695nm)、绿光(波长约550-577nm)、黄/橙光（波长约570-610nm）等形成混合光，有利于缓和肌肤问题，综合改善肌肤。

第四选择信号：全光谱，照射平面中心照度2000-15000lux。该信号能够较好的模拟室外阳光环境，有利于皮肤生成维生素D，维生素D有促进钙吸收的作用，每日使用该模式半小时以上，有助于补钙及促进骨骼发育。

上述模式选择信号将光照度、波长等更多光参数进行了组合，形成了更为具体的营养模式。在模式选定的情况下，光照组件根据光照传感器的反馈，对照预定模式选择信号的参数，进行实时调节，从而使照射区域的至少照度对应模式选择信号的预定照度。上述模式选择信号为本发明光营养装置主要的选择信号，本发明的光营养装置在照度800-30000lux范围内，还可设置其他光学照射组合模式，因而本光营养装置可随智能光学技术的进步匹配和加设多种光营养模式。

进一步的，光照传感器监测的照射区域照度调节发光元件照射的组数和每组发光元件照射的灯源个数，具体包括：

第一步：监测环境照度

根据发光元件照射的组数和每组发光元件照射的灯源个数，得到光照组件作用于照射区域的照度；

根据光照组件作用于照射区域的照度，以及光照传感器监测的照射区域照度，得到照射区域的环境照度；

第二步：匹配光照组件

根据照射区域的环境照度和照射区域的目标照度，得到光照组件作用于照射区域的待调节照度；

根据光照组件作用于照射区域的待调节照度，调节发光元件照射的组数和每组发光元件照射的灯源个数；

其中，发光元件照射的组数、每组发光元件照射的灯源个数、以及光照组件作用于照射区域的待调节照度，满足以下关系：

；

式中，E为光照组件作用于照射区域的待调节照度，I₀为灯源的法向光强，θ为灯源中1/2法向光强的光线与其法线之间的夹角，a为灯源对应的常数，I₀、θ和a为灯源的自身特性，可以通过选取的灯源直接得到，对于a的取值，可以根据灯源固有参数（I₀、θ），并通过上述关系式进行实验得到，n为发光元件照射的组数，m为每组发光元件照射的个数，d_i为第i组发光元件中心到照射区域的距离，该距离可以通过设置距离传感器进行测得，也可以通过角度传感器测得发光元件的倾斜角度和高度传感器测得发光元件的高度进行计算得到，也可以采用其他方式进行得到，仅需要保证可以得到距离即可，在此不做具体限定，（x₀，y₀，z₀）为照射区域的空间坐标，（x_i0，y_i0，z_i0）为第i组发光元件中心的空间坐标，（x_ij，y_ij，z_ij）为第i组第j个灯源的空间坐标，对于空间坐标的确定，可以将照射区域作为坐标原点，并通过发光元件与照射区域的距离和高度进行确定，也可以直接通过GPS定位或激光点云技术进行获取，还可以采用其他方式进行获取空间坐标，在此不做具体限定。

具体而言，根据光照组件作用于照射区域的待调节照度，调节发光元件照射的组数和每组发光元件照射的灯源个数，包括：

获取每组发光元件的最大照度、光照组件固定的发光元件组数和每组发光元件的灯源个数；

基于每组发光元件的最大照度和待调节照度，得到待调节发光元件的最小组数；

根据待调节发光元件最小组数和光照组件固定的发光元件组数，判断光照组件固定的发光元件是否满足预定要求；

若满足预定要求，则根据预定选取要求、待调节发光元件最小组数和光照组件固定的发光元件组数，得到光照组件待调节的发光元件组数，基于光照组件待调节的发光元件组数，参照上述关系式得到每组发光元件待调节的灯源个数；

基于光照组件待调节的发光元件组数和每组发光元件待调节的灯源个数，调节光照组件照射的发光元件组数和灯源个数。

其中，获取每组发光元件的最大照度，可以包括：

根据每组发光元件的全部灯源作用时的起始照度（灯源处的照度）以及发光元件在不同距离的照度变化，得到每组发光元件照度随距离衰减的系数/趋势；（发光元件在不同距离的照度变化可以通过实验测得）

基于每组发光元件照度随距离衰减的系数和发光元件与照射区域的距离，得到每组发光元件的最大照度。

基于每组发光元件的最大照度和待调节照度，得到光照组件的发光元件最小组数，可以包括：

计算待调节照度和每组发光元件的最大照度的比值，并对比值向上取整得到光照组件的发光元件最小组数。

根据光照组件待调节的发光元件组数和光照组件固定的发光元件组数，判断光照组件固定的发光元件是否满足预设要求，包括：

计算光照组件待调节的发光元件组数和光照组件固定的发光元件组数的差值，若差值大于零，则不满足预设要求，此时可以生成增加发光元件组数的反馈信号，该反馈信号可以通过告警的方式进行提示操作人员进行添加发光元件，也可以通过其他方式进行实现，在此不作限定，若差值不大于零，则满足预设要求。

预定选取要求为选取待调节发光元件最小组数或光照组件固定的发光元件组数作为光照组件待调节的发光元件组数。

进一步的，位姿调节组件包括伸缩结构和旋转结构，伸缩结构带动光照组件相对底座在竖直方向上移动，旋转组结构带动光照组件相对底座在竖直方向和/或水平方向移动，以及改变光照组件的照射方向。

进一步的，伸缩结构包括与底座固定的第一伸缩杆、套设于第一伸缩杆内的第二伸缩杆、以及固定第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸缩固定件，伸缩固定件在第一状态固定第一伸缩杆和第二伸缩杆，在第二状态解除固定的第一伸缩杆和第二伸缩杆。

进一步的，旋转结构包括第一旋转杆、第二旋转杆、旋转架和旋转固定件，旋转固定件包括第一旋转固定轴、第二旋转固定轴和第三旋转固定轴，第一旋转杆通过第一旋转固定轴与第二伸缩杆转动固定，第二旋转杆两端通过第二旋转固定轴和第三旋转固定轴分别与第一旋转杆和旋转架转动固定的；旋转架可旋转地支撑光照组件；

第一旋转固定轴在第三状态固定第一旋转杆和第二伸缩杆，在第四状态解除固定的第一旋转杆和第二伸缩杆；第二旋转固定轴在第五状态固定第二旋转杆和第一旋转杆，在第六状态解除固定的第二旋转杆和第一旋转杆；第三旋转固定轴在第七状态固定第二旋转杆和旋转架，在第八状态解除固定的第二旋转杆和旋转架。

第二方面，本发明还提供一种采用上述光营养装置进行照度调节的方法，包括：

调节位姿调节组件，以使得光照组件相对待照射区域具有预定高度和预定照射方向；

控制光照传感器，以实时监测并获取照射区域的照度；

控制组件根据光照传感器获取的照度结果，调控光照组件作用于照射区域的照度，以使得照射区域的照度为800-30000lux；

并且，控制组件根据从模式选择组件接收的模式控制指令及光照传感器获取的照度结果，调节照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。

本发明提供的智能调节照度的光营养装置及方法，至少包括如下有益效果：

（1）本发明的光营养装置属于光学装置，能够充分利用光能在保健、养生及调理等方面的功效，进一步挖掘光学潜能，区别于现有技术主要针对视力保护等单一用途的光学照明设备，提出了以光营养、科学用光的先进光营养理念，绿色环保，前景广阔。

（2）通过光照组件和位姿调节组件的配合作用，可以对不同区域进行照射。模式选择组件通过接收多种的、不同的模式选择信号，对应生成不同的模式控制指令，可以使得控制组件完成对光照组件的调节，以使其生成不同参数的光组合，并根据光照传感器检测的照射区域的照度情况，将照射区域的照度调节至预定值。其能够满足不同的功能需求，保证照射区域在不同时刻下的照度处于预定值。

（3）通过明确发光元件照射的组数、每组发光元件照射的灯源个数、以及光照组件作用于照射区域的照度之间的关系，可以使得光营养装置可以完成对光照组件的调节，以保证照射区域的照度始终处于预定照度。

（4）通过本发明的光营养装置及其照度调节方法，主要提供了预设及个性化智能设置两种使用模式。预设模式对应了多种模式选择信号，能满足使用者较为综合且普遍的光营养需求。个性化智能设置，这是本光营养装置在其照射区域能够提供800-30000lux照度的基础上，随着光营养理念及技术的推进，本领域技术人员根据所需光照情况，手动设置并调整光照组件的光照参数，即可新增模式选择信号及对应指令，从而满足更为个性化的光营养需求。

附图说明

图1为本发明第一实施例的正视图；

图2为本发明第一实施例的侧视图；

图3为本发明第二实施例的侧视图；

图4为本发明第三实施例的正视图；

图5为本发明第三实施例的侧视图。

附图标记说明：1.底座、2.光照组件、3.位姿调节组件、31.第一伸缩杆、32.第二伸缩杆、33.第一旋转杆、34.第二旋转杆、35.旋转架、 351.前端 V型支撑臂、352.后端支撑臂、3521.第一伸缩臂、3522.第二伸缩臂、3523.伸缩部、36.第一旋转固定轴、37.第二旋转固定轴、38.第三旋转固定轴、39.上部伸缩杆、4.伸缩固定件。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

参见图1-5所示，本发明提供一种智能调节照度的光营养装置，包括：

底座1；

光照组件2，包括可拆卸固定的多组发光元件22；

位姿调节组件3，其与底座1和光照组件2固定，并带动光照组件2相对底座1在竖直方向和/或水平方向移动，以及调整光照组件2的照射方向；

光照传感器，其可拆卸的固定于位姿调节组件3上，并实时监测照射区域的照度，照射区域表示光照组件2照射的区域；

模式选择组件，接收多种模式选择信号生成对应的模式控制指令并发送至控制组件，调控光照组件2生成与模式选择信号对应的不同光谱的光组合，以及调控照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度；模式选择组件优选可拆卸的固定于位姿调节组件3上，或者集成在位姿调节组件3上；

控制组件，分别与光照组件2、光照传感器和模式选择组件通信连接，根据光照传感器监测的照度结果调控光照组件2作用于照射区域的照度，以使得照射区域的照度为800-30000lux；并根据从模式选择组件接收的模式控制指令及光照传感器监测的照度结果，调节照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。控制组件可拆卸的固定于位姿调节组件3上，或者集成在位姿调节组件3上。

本发明的照射区域包括从光照组件2的出光面到照射平面之间的区域，所述照射平面与出光面平行，且到出光面的垂直距离为50-100cm，优选50-80cm，更优选60-70cm；所述照射区域的照度值优选是对照射平面中心进行照度检测的结果。

本实施例的光营养装置通过位姿调节组件3，可以改变光照组件2的高度和照射方向，使营养光具有竖直、水平、旋转的空间四维调整方式，从而使其可以适用于不同的情况。例如，处于不同的位姿状态下，坐姿和卧姿状态下需要光照组件2处于不同的高度和/或不同的照射方向。再如，不同使用者具有不同的身高，其在同样状态下，也会需要光照组件2处于不同的高度和/或照射方向。除上述使用者及其位姿不同导致的光照组件2位姿调整外，还可以根据环境的光照情况进行调整，例如，不同环境的光照方向不同，可以根据光照方向调整光照组件2的照射方向，以完成对指定区域的照度调节。

本实施例的光营养装置在使用过程中，还可以设置运动结构，使其具有自动/手动移动至不同场景的功能。在实际应用场景中，光营养装置还可以包括固定于底座1的行走组件，行走组件包括导向轮及其第一驱动机构、驱动轮及其第二驱动机构；第一驱动机构与控制组件信号连接，并通过接收控制组件的转向指令，以转动导向轮改变底座1的运动方向，第二驱动机构与控制组件信号连接，并通过接收控制组件的行走指令，以转动驱动轮提供底座1运动的动力。在实际移动过程中，控制组件可以根据接收指定的操作信号，来完成对导向轮和驱动轮的驱动，例如，通过无线连接外部的遥控组件，然后通过遥控组件完成对光营养装置的行走路径调控。另外，控制组件还可以通过自身的路径规划完成行走，例如，对于当前环境通过预先拍摄处理进行障碍物分析，当与其对应的定位器件发送定位信息至控制组件时，控制组件通过对定位器件的位置和当前所在位置进行分析，从而进行行走路径的规划，在行走路径规划后，根据规划的行走路径完成对驱动轮和导向轮的驱动。另外，本实施例的光营养装置还可以包括移动电源和用于对移动电源充电的充电桩，移动电源设置与底座1内，并用于对光照组件2、光照传感器、控制组件、第一驱动机构和第二驱动机构进行供电。其中，在进行移动电源的充电操作时，通过充电桩和底座1之间的相对位置，并根据当前环境的障碍物分析，可以对其进行规划充电的路径，并根据规划的充电路径控制第一驱动机构和第二驱动机构，以使得底座1移动至充电桩位置进行充电操作。其触发充电的条件可以是在移动电源的电量降至某一电量下限值时触发，也可以是人为控制进行触发；人为触发的方式，可以直接输入充电指令（在实际场景中可以为预设的充电按钮），也可以为声控进行输入充电指令（例如，声音识别或者特定口令识别）。

光营养装置的模式选择组件接收模式选择信号生成对应的模式控制指令并发送至控制组件，调控光照组件2生成与模式选择信号对应的不同光谱的光组合，以及调控照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。其中，模式选择信号可以是预设的照射模式，不同的照射模式对应不同光谱的光组合，从而使其具有不同的功能性，即本实施例通过需要达到的功能，将与功能对应的光谱组合进行存储为对应的模式选择信号。在进行生成模式控制指令时，通过触发不同的模式选择信号，从而生成可以使得光照组件2生成不同光谱的模式控制指令。另外，模式选择信号也可以是实时输入的数据，通过选定不同光谱的光组合参数，和对应照度参数，从而生成具有实时性的模式选择信号，最后，控制组件再根据接收的该模式选择信号，进行生成对应的照射模式。其中，进行生成模式选择信号或选择对应的照射模式时，可以通过手机APP远程控制进行调节或选择，可以通过遥控控制或选择，还可以通过控制板按钮进行控制或选择。

本实施例在进行预设不同的照射模式时，可以根据产品使用人群或对应的服务领域进行相应的设置。在实际应用场景中，本实施例的模式选择信号至少包括第一选择信号、第二选择信号、第三选择信号和第四选择信号；具体包括：

第一选择信号：波长650-680nm的红光，照射平面中心照度为1000-3500lux。

第二选择信号：在原有紫光含量的基础上增加10-20%紫光的全光谱，照射平面中心照度800-2500lux。

第三选择信号：波长550-695nm的混合光，照射平面中心1000-3500lux；其中，上述混合光主要包括：

红光(波长约620-695nm)：红光对组织的穿透能力比其它波长的色光都强，对皮肤和黏膜有温热作用。红光会刺激血液的流动，加速血液循环，增强人体细胞活力，改善新陈代谢，促进胶原纤维合成，增加肌肤弹性与光泽；

绿光(波长约550-577nm)：绿光较为中性，具有平衡和安定的作用，能够改善因疲劳、精神紧张引起的皮肤粗糙、皱纹、黑头、粉刺及暗疮；

黄/橙光（波长约570-610nm）：渗透皮肤1-2mm，能使皮肤细胞线粒体膜结构发生改变,刺激成纤维细胞增殖,提高肌肤免疫机能、降低皮肤敏感度，有效修复皮肤红印，红斑，缓解红肿，色素红肿，淡斑祛斑等效果。简言之，第三选择信号对应的光组合能够提供红光弹润肌肤、绿光痘肌平衡、黄/橙光敏感肌修护及祛斑等功效。

第四选择信号：全光谱，照射平面中心照度2000-15000lux。该光组合可以有效模拟室外自然光照，为受限于室内活动的人群提供更为多元的光照，有助于综合光营养的开展。

通过不同的选择信号，可以使得光营养装置实现不同的功能，例如，实现生发、防近视、美容、补钙等效果，对于不同的用户，可以结合光谱照度的不同，相应增加和减少光谱的数量、强度等条件，用于达到上述多种养疗目的。其中，本实施例采用的全光谱为：显色指数大于95的4000K色温和掺杂有650nm及690nm的红光，实现从5%－100%的亮度调光，既有特殊波段的加入，也不影响正常的白光光色。

本实施例的光照组件2在生成不同光谱的光组合和不同的照度时，可以通过设置相应的结构，从而使其达到相应的功能。在实际应用场景中，光照组件2可以包括光照底板21和与光照底板21可拆卸固定的所述多组发光元件22，每组发光元件22包括多个灯源，灯源为LED灯、OLED灯（有机发光二极管）、激光灯珠及它们的组合，可以根据使用要求对每组发光元件22进行配备不同功率的LED灯、OLED等和/或者激光灯珠，光照底板21上设有多个接口，每组发光元件22分别通过一个接口与控制组件通信连接，控制组件根据光照传感器监测的照射区域照度结果，调节发光元件22照射的组数和/或每组发光元件22照射的灯源个数，使得照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。其中，在实现不同光谱的光组合时，可以将每组发光元件22发出的光设置为不同的光谱，在控制组件接收到不同的选择信号时，可以根据接收信号选择对应的发光元件22和发光元件22对应的灯源个数。通过对发光元件22和灯源个数的选择，可以在照射区域实现生成不同光谱的光组合和照度的效果。

本实施例在进行灯源个数选择，以生成不同照度时，可以通过光照传感器监测的照射区域照度结果，调节发光元件22照射的组数和/或每组发光元件22照射的灯源个数，具体包括：

根据发光元件22照射的组数和每组发光元件22照射的灯源个数，得到光照组件2作用于照射区域的照度；

根据光照组件2作用于照射区域的照度，以及光照传感器监测的照射区域照度，得到照射区域的环境照度；

根据照射区域的环境照度和照射区域的目标照度，得到光照组件2作用于照射区域的待调节照度；

根据光照组件2作用于照射区域的待调节照度，调节发光元件22照射的组数和每组发光元件22照射的灯源个数；

其中，发光元件22照射的组数、每组发光元件22照射的灯源个数、以及光照组件2作用于照射区域的照度，满足以下关系：

；

式中，E为光照组件作用于照射区域的照度，I₀为灯源的法向光强，θ为灯源中1/2法向光强的光线与其法线之间的夹角，a为灯源对应的常数，n为发光元件照射的组数，m为每组发光元件照射的个数，d_i为第i组发光元件中心到照射区域的距离，（x₀，y₀，z₀）为照射区域的空间坐标，（x_i0，y_i0，z_i0）为第i组发光元件中心的空间坐标，（x_ij，y_ij，z_ij）为第i组第j个灯源的空间坐标。

本发明优选的第一实施例中，光营养装置在通过位姿调节组件3调整光照组件2的位置和照射方向时，该位姿调节组件3可以包括伸缩结构和旋转结构，伸缩结构带动光照组件2相对底座1在竖直方向上移动，旋转组结构带动光照组件2相对底座1在竖直方向和/或水平方向移动，以及改变光照组件2的照射方向。其中，伸缩结构可以包括与底座1固定的第一伸缩杆31、套设于第一伸缩杆31内的第二伸缩杆32、以及固定第一伸缩杆31和第二伸缩杆32的伸缩固定件4，伸缩固定件4在第一状态固定第一伸缩杆31和第二伸缩杆32，在第二状态解除固定的第一伸缩杆31和第二伸缩杆32。通过调整伸缩固定件4，从而可以进一步调整第一伸缩杆31和第二伸缩杆32的伸缩状态，在实际应用场景中，伸缩固定件4处于第一状态时，第一伸缩杆31和第二伸缩杆32固定，此时的高度不可调；在伸缩固定件4处于第二状态时，第一伸缩杆31和第二伸缩杆32为活动状态，此时，可以调节第一伸缩杆31和第二伸缩杆32相对远离或相对靠近，从而可以调节光照组件2处于不同的高度。该伸缩固定件4的结构可以为与第一伸缩杆31螺旋配合固定的筒状结构，该筒状结构内壁直径朝向底座1逐渐增大，第一伸缩杆31远离底座1的一端具有沿轴向的开槽。在筒状结构的伸缩固定件4朝向底座1旋转时（伸缩固定件4朝向第一伸缩杆31的方向旋转），伸缩固定件4会挤压第一伸缩杆31的端部，从而使其挤压第二伸缩杆32，从而完成第一伸缩杆31和第二伸缩杆32的相对固定。

旋转结构可以包括第一旋转杆33、第二旋转杆34、旋转架35和旋转固定件，旋转固定件包括第一旋转固定轴36、第二旋转固定轴37和第三旋转固定轴38，第一旋转杆33通过第一旋转固定轴36与第二伸缩杆32转动固定，第二旋转杆34两端通过第二旋转固定轴37和第三旋转固定轴38分别与第一旋转杆33和旋转架35转动固定，旋转架35旋转支撑光照组件2；第一旋转固定轴36在第三状态固定第一旋转杆33和第二伸缩杆32，在第四状态解除固定的第一旋转杆33和第二伸缩杆32；第二旋转固定轴37在第五状态固定第二旋转杆34和第一旋转杆33，在第六状态解除固定的第二旋转杆34和第一旋转杆33；第三旋转固定轴38在第七状态固定第二旋转杆34和旋转架35，在第八状态解除固定的第二旋转杆34和旋转架35。通过对第一旋转固定轴36、第二旋转固定轴37和第三旋转固定轴38的状态进行改变，可以完成第一旋转杆33和第二伸缩杆32的相对固定或相对旋转，第二旋转杆34和第一旋转杆33的相对固定或相对旋转，第二旋转杆34和旋转架35的相对固定或相对旋转。优选的，第一旋转杆33和第二伸缩杆32相对旋转的第一旋转固定轴36的轴线垂直于第一旋转杆33和第二伸缩杆32，第二旋转杆34和第一旋转杆33相对旋转的第二旋转固定轴37的轴线与第一旋转杆33轴线重合，第二旋转杆34和旋转架35相对旋转的第三旋转固定轴38的轴线与旋转架35轴线重合。更优选的，所述旋转架35整体呈Y型，前端V型支撑臂351可旋转的支撑光照组件2两侧面，后端支撑臂352通过第三旋转固定轴38与第二旋转杆34转动固定。

为了进一步扩展光照组件2的照射范围，本发明提供第二实施例，其中，后端支撑臂352包括伸缩组件，所述伸缩组件包括第一伸缩臂3521、第二伸缩臂3522以及使它们端部活动连接的伸缩部3523，所述第一伸缩臂3521另一端通过第三旋转固定轴38与第二旋转杆34转动固定，第二伸缩臂3522另一端与前端V型支撑臂351转动固定。在实际应用场景中，通过自动/手动调整伸缩部3523，可调整第一伸缩臂3521和第二伸缩臂3522的伸缩状态，从而简单的在第一伸缩臂3521及第二伸缩臂3522伸缩方向上扩展光照组件2的照射范围。

上述实施例具有另一特点，将控制组件及模式选择组件等测控部件集成在一控制台5，该控制台5固定于位姿调节组件3上，例如设置在第二伸缩杆32顶部，并将第一旋转固定轴36固定在所述控制台侧面，从而与第一旋转杆33实现转动固定。所述控制台5上可设置显示屏、触摸屏、和/或按键等，便于控制及接收信号。

为了简化结构，降低成本，针对位姿调节组件3，本发明还提供第三实施例。该实施例中，第一旋转杆33与第二伸缩杆32合并为可与第一伸缩杆31相对远离或相对靠近的上部伸缩杆39，且省略了前述控制台5及第一旋转固定轴36，将控制组件及模式选择组件集成固定在位姿调节组件3合适位置即可。第二旋转杆34通过第二旋转固定轴37与所述上部伸缩杆39转动固定的，第二旋转杆34和上部伸缩杆39相对旋转的第二旋转固定轴37的轴线与上部伸缩杆39的轴线重合。其余结构可与第一或第二实施例类似。本实施例在简化结构的同时，通过伸缩结构和旋转结构也能够满足光照位置和角度等空间需求。

另外，光营养装置还可以包括固定于位姿调节组件3上的悬臂，该悬臂上可以设有一个可折叠的，用于生成照度在500lux以下的自然光线的自然光护眼灯，在需要照射自然光时进行打开使用，在不需要使用的时候可以折叠收纳，可以起到一灯双用的作用。

本发明还提供一种采用上述光营养装置进行照度调节的方法，包括：

根据待照射区域调节位姿调节组件，以使得光照组件具有预定高度和预定照射方向；

获取照射区域的预定照度，并控制光照传感器实时监测待照射区域的照度；

控制组件根据光照传感器监测的照度结果，调节光照组件作用于照射区域的照度，以使得照射区域的照度为800-30000lux；并且，控制组件根据从模式选择组件接收的模式控制指令及光照传感器获取的照度结果，调节照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。

本发明的光营养装置及其照度调节方法，在其照射区域能够提供800-30000lux照度的基础上，不仅在预设模式中提供了多种模式选择信号，满足使用者较为综合且普遍的光营养需求。还为个性化智能设置提供了条件，随着光营养理念及技术的推进，本领域技术人员根据所需光照情况，手动设置、调整、储存光照组件的光照参数，从而满足更为个性化的光营养需求。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种智能调节照度的光营养装置，其特征在于，包括：

底座；

光照组件，包括可拆卸固定的多组发光元件；

位姿调节组件，分别与底座和光照组件固定，并带动光照组件相对底座在竖直方向和/或水平方向移动，以及调整光照组件的照射方向；

光照传感器，实时监测照射区域的照度；

模式选择组件，能够接收多种模式选择信号，并生成对应的模式控制指令；

控制组件，分别与光照组件、光照传感器和模式选择组件通信连接，根据光照传感器监测的照度结果调控光照组件作用于照射区域的照度，以使得照射区域的照度为800-30000lux；并根据从模式选择组件接收的模式控制指令及光照传感器监测的照度结果，调节照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。

2.如权利要求1所述的光营养装置，其特征在于，所述光照传感器、模式选择组件和控制组件可拆卸的固定于位姿调节组件上。

3.如权利要求1所述的光营养装置，其特征在于，所述光营养装置还包括固定于底座的行走组件，行走组件包括导向轮及其第一驱动机构、驱动轮及其第二驱动机构；

第一驱动机构与控制组件信号连接，通过接收控制组件的转向指令，转动导向轮以改变底座的运动方向；

第二驱动机构与控制组件信号连接，通过接收控制组件的行走指令，转动驱动轮以提供底座运动的动力。

4.如权利要求1-3任一项所述的光营养装置，其特征在于，光照组件包括光照底板，所述多组发光元件可拆卸固定于光照底板，每组发光元件包括多个灯源，光照底板上设有多个接口，每组发光元件分别通过一个接口与控制组件通信连接，控制组件根据光照传感器监测的照射区域的照度结果，调节发光元件照射的组数和/或每组发光元件照射的灯源个数，使得照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。

5.如权利要求4所述的光营养装置，其特征在于，所述照射区域包括从光照组件的出光面到照射平面之间的区域，所述照射平面与出光面平行，且到出光面的垂直距离为50-100cm；

模式选择信号至少包括第一选择信号、第二选择信号、第三选择信号和第四选择信号；

第一选择信号：波长650-680nm的红光，照射平面中心照度为1000-3500lux；

第二选择信号：在原有紫光含量的基础上增加10-20%紫光的全光谱，照射平面中心照度800-2500lux；

第三选择信号：波长550-695nm的混合光，照射平面中心1000-3500lux；

第四选择信号：全光谱，照射平面中心照度2000-15000lux。

6.如权利要求5所述的光营养装置，其特征在于，根据光照传感器监测的照射区域照度结果，调节发光元件照射的组数和/或每组发光元件照射的灯源个数，包括：

根据发光元件照射的组数和每组发光元件照射的灯源个数，得到光照组件作用于照射区域的照度，再根据光照组件作用于照射区域的照度，以及光照传感器监测的照射区域照度，得到照射区域的环境照度；

根据照射区域的环境照度和照射区域的目标照度，得到光照组件作用于照射区域的待调节照度，再根据光照组件作用于照射区域的待调节照度，调节发光元件照射的组数和每组发光元件照射的灯源个数；

其中，发光元件照射的组数、每组发光元件照射的灯源个数、以及光照组件作用于照射区域的待调节照度，满足以下关系：

；

式中，E为光照组件作用于照射区域的待调节照度，I₀为灯源的法向光强，θ为灯源中1/2法向光强的光线与其法线之间的夹角，a为灯源对应的常数，n为发光元件照射的组数，m为每组发光元件照射的个数，d_i为第i组发光元件中心到照射区域的距离，（x₀，y₀，z₀）为照射区域的空间坐标，（x_i0，y_i0，z_i0）为第i组发光元件中心的空间坐标，（x_ij，y_ij，z_ij）为第i组第j个灯源的空间坐标。

7.如权利要求1-3任一项所述的光营养装置，其特征在于，位姿调节组件包括伸缩结构和旋转结构，伸缩结构带动光照组件相对底座在竖直方向上移动，旋转结构带动光照组件相对底座在竖直方向和/或水平方向移动，以及改变光照组件的照射方向。

8.如权利要求7所述的光营养装置，其特征在于，伸缩结构包括与底座固定的第一伸缩杆、套设于第一伸缩杆内的第二伸缩杆、以及固定第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸缩固定件，伸缩固定件在第一状态固定第一伸缩杆和第二伸缩杆，在第二状态解除固定的第一伸缩杆和第二伸缩杆。

9.如权利要求8所述的光营养装置，其特征在于，旋转结构包括第一旋转杆、第二旋转杆、旋转架和旋转固定件，旋转固定件包括第一旋转固定轴、第二旋转固定轴和第三旋转固定轴，第一旋转杆通过第一旋转固定轴与第二伸缩杆转动固定，第二旋转杆两端通过第二旋转固定轴和第三旋转固定轴分别与第一旋转杆和旋转架转动固定；旋转架可旋转地支撑光照组件；

第一旋转固定轴在第三状态固定第一旋转杆和第二伸缩杆，在第四状态解除固定的第一旋转杆和第二伸缩杆；第二旋转固定轴在第五状态固定第二旋转杆和第一旋转杆，在第六状态解除固定的第二旋转杆和第一旋转杆；第三旋转固定轴在第七状态固定第二旋转杆和旋转架，在第八状态解除固定的第二旋转杆和旋转架。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的光营养装置的照度调节方法，其特征在于，包括：

调节位姿调节组件，以使得光照组件相对照射区域具有预定高度和预定照射方向；

控制光照传感器，以实时监测并获取照射区域的照度；

控制组件根据光照传感器获取的照度结果，调控光照组件作用于照射区域的照度，以使得照射区域的照度为800-30000lux；

并且，控制组件根据从模式选择组件接收的模式控制指令及光照传感器获取的照度结果，调节照射区域的照度对应模式选择信号的预定照度。

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