CN116133214A - 一种利用环境光的照度维持系统及其节能照明方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用环境光的照度维持系统及其节能照明方法，系统在环境光强大的情况下，从机系统自动减小灯具亮度，在环境光强小的情况下，从机系统自动增大灯具亮度，从而充分利用了环境光照明达到节能的目的，并实现了灯具照度维持在标准范围内的功能。

Description

一种利用环境光的照度维持系统及其节能照明方法

技术领域

本发明涉及节能照明技术领域，具体涉及一种利用环境光的照度维持系统及其节能照明方法。

背景技术

现有的室内照明系统，一般是室内照明功率密度相同，这样保证了在无环境光时，室内所有范围内的照明效果接近，但在有环境光的情况下，如在白天，靠近窗户一侧的桌面照度，在同等照明条件下，照度要明显高于离窗户较远一侧的照度，这样就导致了两个问题：一是室内照度不均匀；二是在有环境光的情况下，灯具照明亮度过剩、浪费能源；为了解决这两个问题，一般的做法是给灯下照射面(例如桌面)增加照度传感器，通过照度传感器时时反馈桌面照度值，来调节各个灯具的亮度。但这种方法存在照度传感器不好布置的问题，比如，如果将照度传感器布置在桌面，需要专门布置供电电线，并且容易受到人员活动时遮挡传感器影响效果，如果布置在灯下其它地方，照度传感器测量的并非工作面照度，不能直接准确反映室内工作面的照度值，从而无法准确的控制调光量，效果又不够理想，并且还存在上诉的布线问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用环境光的照度维持系统及其节能照明方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例一提供一种利用环境光的照度维持系统，包括

系统主机：所述系统主机包括主机无线通信模块和人机交互界面，用于给系统从机下发指令并显示各个灯具上照度传感器值，并用于给系统从机下发照度最小阈值和最大阈值。

系统从机：所述系统从机包括从机无线通信模块、照度传感器、0-10V输出或0/10V输出，用于在接收到系统主机发送的读照度传感器值指令后，测量安装位置的照度值后将照度值上传给系统主机；在恒照度模式下，以设定频率读取照度传感器的值，并将测量值和系统主机下发的最小阈值和最大阈值做比较，当测量值大于最大值阈值时，减小照明灯具的调光电压输出，当测量值小于最小值时，增大照明灯具的调光电压输出。

本发明优选地，所述系统主机与所述系统从机通过所述从机无线通信模块与主机无线通讯模块通讯连接。

本发明优选地，所述系统主机与多个系统从机无线通讯连接，每个所述系统从机连接一个照明灯具。

本发明实施例二提供一种节能照明方法，包括上述的利用环境光的照度维持系统，其节能照明方法包括以下步骤：

S1：在无环境光时，打开照明灯具，调节灯具功率，用照度计测量照明范围内工作面的照度，使得工作面的照度值满足标准或需求值；

S2：系统主机给各个系统从机下发读取照度传感器值的指令，系统从机接受到指令，读取照度传感器值，并将读取的照度值上传给系统主机显示处理；

S3：记录上述灯具上照度传感器的值，并将最大值和最小值通过系统主机下发给系统从机；

S4：系统从机以设定采样频率，读取照度传感器的值，并将该值和上述得到最大值和最小值做比较，当大于最大值时，减小照明灯具的调光输出电压，降低照明灯具功率，减小照明灯具亮度，当小于最小值时，增大照明灯具的调光输出电压，调高灯具功率，增大灯具亮度。

本发明优选地，根据步骤S1，打开照明灯具，设定一定的亮度值后，用手持式照度传感器测量桌面照度值，当桌面照度值的值符合照度要求值后可进行步骤S2，如不满足要求，可调整照明灯具亮度值后，重新测量。

本发明优选地，所述的系统从机上设有一个固定的照度传感器窗口，系统从机在现场安装时，照度传感器窗口分别水平朝向最近的室内墙壁。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明系统在环境光强大的情况下，从机系统自动减小灯具亮度，在环境光强小的情况下，从机系统自动增大灯具亮度，从而充分利用了环境光照明达到节能的目的，并实现了灯具照度维持在标准范围内的功能。

附图说明

此处所说明的附图用来公开对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种利用环境光的照度维持系统及其节能照明方法中系统主机读取系统从机照度传感器值的流程示意图；

图2为本发明实施例所述的一种利用环境光的照度维持系统及其节能照明方法中系统主机下发最大/最小阈值给系统从机的流程示意图；

图3为本发明实施例所述的一种利用环境光的照度维持系统及其节能照明方法中系统从机维持照度框图的流程示意图。

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。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

本发明实施例一提供一种利用环境光的照度维持系统，包括

系统主机：所述系统主机包括主机无线通信模块和人机交互界面，用于给系统从机下发指令并显示各个灯具上照度传感器值，并用于给系统从机下发照度最小阈值和最大阈值。

系统从机：所述系统从机包括从机无线通信模块、照度传感器、0-10V输出或0/10V输出，用于在接收到系统主机发送的读照度传感器值指令后，测量安装位置的照度值后将照度值上传给系统主机；在恒照度模式下，以设定频率读取照度传感器的值，并将测量值和系统主机下发的最小阈值和最大阈值做比较，当测量值大于最大值阈值时，减小照明灯具的调光电压输出，当测量值小于最小值时，增大照明灯具的调光电压输出。

所述系统主机与所述系统从机通过所述从机无线通信模块与主机无线通讯模块通讯连接。

所述系统主机与多个系统从机无线通讯连接，每个所述系统从机连接一个照明灯具。

本发明实施例二提供一种节能照明方法，包括上述的利用环境光的照度维持系统，其节能照明方法包括以下步骤：

S1：在无环境光时，打开照明灯具，调节灯具功率，用照度计测量照明范围内工作面的照度，使得工作面的照度值满足标准或需求值；

具体地，打开照明灯具，设定一定的亮度值后，用手持式照度传感器测量桌面照度值，当桌面照度值的值符合照度要求值后可进行步骤S2，如不满足要求，可调整照明灯具亮度值后，重新测量；

S2：系统主机给各个系统从机下发读取照度传感器值的指令，系统从机接受到指令，读取照度传感器值，并将读取的照度值上传给系统主机显示处理；

S3：记录上述灯具上照度传感器的值，并将最大值和最小值通过系统主机下发给系统从机；

S4：系统从机以设定采样频率，读取照度传感器的值，并将该值和上述得到最大值和最小值做比较，当大于最大值时，减小照明灯具的调光输出电压，降低照明灯具功率，减小照明灯具亮度，当小于最小值时，增大照明灯具的调光输出电压，调高灯具功率，增大灯具亮度。

本发明的工作原理如下:

如图1-3所示，首先建立一个公式：

E＝kφ

其中，其中，E为桌面照度，φ为灯具的辐射光通量，单位lm，k为一个系数，为达到照明恒定照度目的，通常方法是通过测量E(桌面照度值)，然后去调节φ，而要知道上述桌面照度值E，最直接的方法是将照度传感器布置在桌面上去测量，但如果把照度传感器布置在桌面上，存在两个问题：一是照度传感器要实时测照度，需要供电和通讯线路，所以实施起来可行性不高。二是照度传感器布置在桌面上，容易受到人活动的影响，导致照度计测量值不停的变化，进一步导致照明灯具亮度不停的变化，从而使得人眼舒适感降低。

鉴于上述两个问题，本发明提出的解决方案是将用于实时测量照度的传感器和系统从机中的调光电路集成在一起，固定在照明灯具的上边，建立如下公式：

其中，E₁为桌面照度，E₂为系统从机的照度传感器照度值，φ为照明灯具的辐射光通量，单位为lm，k为一个系数，上式中，知道E₁、E₂的值，就可以调节φ(照明灯具的辐射光通量)。在实施例中，具体步骤如下：

S1：在无环境光的情况下，打开照明灯具，设定一定的亮度值后，用手持式照度传感器测量桌面照度值(E₁)，当E₁的值符合照度要求值后可进行步骤2，如不满足要求，可调整照明灯具亮度值后，重新测量。

S2：系统主机通过主机无线通信模块读取各个系统从机上照度传感器的测量值E₂，此时E₂对应着桌面照度值E₁。只要保证E₂值不变，桌面照度值E₁的值即恒定。

S3：由于照明灯具安装位置的不同，受墙面反射或物体反射、照明功率密度等因素影响，室内各处照明灯具上的照度传感器E₂可能存在着差异，将最小值作为最小阈值、将最大值作为最大阈值，通过无线通信下发给各个系统从机，从而控制各个照明灯具的E₂值在一定的范围内变化，最终的使得桌面照度E₁值恒定在一个区间。

S4：按照步骤S1-S3设置好系统后，在有环境光的情况下，当环境光和照明灯具共同作用下，室内各处照明灯具上的照度传感器E₂值大于最大阈值，系统从机通过减小调光输出电压，减小照明灯具辐射光通量，从而达到恒定照度及节能的目的；在环境光较弱或照明灯具光效降低时，室内各处照明灯具上的照度传感器E₂值小于最小阈值，系统从机通过增大调光输出电压，增大照明灯具辐射光通量，从而达到恒定照度的目的。

由于照明灯具安装位置的不同，受环境光、墙面反射或物体反射、照明功率密度等因素影响，各个照明灯具的K值不是固定，特别是环境光随天气、季节、白天各个时间段变化，K很难去量化。所以系统从机是采用逐步逼近的方式进行调光的，最终使得照明灯具的辐照光通量在一定的阈值范围内。

Claims (6)

1.一种利用环境光的照度维持系统，其特征在于，包括

系统主机：所述系统主机包括主机无线通信模块和人机交互界面，用于给系统从机下发指令并显示各个灯具上照度传感器值，并用于给系统从机下发照度最小阈值和最大阈值。

系统从机：所述系统从机包括从机无线通信模块、照度传感器、0-10V输出或0/10V输出，用于在接收到系统主机发送的读照度传感器值指令后，测量安装位置的照度值后将照度值上传给系统主机；在恒照度模式下，以设定频率读取照度传感器的值，并将测量值和系统主机下发的最小阈值和最大阈值做比较，当测量值大于最大值阈值时，减小照明灯具的调光电压输出，当测量值小于最小值时，增大照明灯具的调光电压输出。

2.根据权利要求1所述的利用环境光的照度维持系统，其特征在于，所述系统主机与所述系统从机通过所述从机无线通信模块与主机无线通讯模块通讯连接。

3.根据权利要求2所述的利用环境光的照度维持系统，其特征在于，所述系统主机与多个系统从机无线通讯连接，每个所述系统从机连接一个照明灯具。

4.一种节能照明方法，其特征在于，包括如权利要求1-4所述的利用环境光的照度维持系统，其节能照明方法包括以下步骤：

S1：在无环境光时，打开照明灯具，调节灯具功率，用照度计测量照明范围内工作面的照度，使得工作面的照度值满足标准或需求值；

S2：系统主机给各个系统从机下发读取照度传感器值的指令，系统从机接受到指令，读取照度传感器值，并将读取的照度值上传给系统主机显示处理；

S3：记录上述灯具上照度传感器的值，并将最大值和最小值通过系统主机下发给系统从机；

S4：系统从机以设定采样频率，读取照度传感器的值，并将该值和上述得到最大值和最小值做比较，当大于最大值时，减小照明灯具的调光输出电压，降低照明灯具功率，减小照明灯具亮度，当小于最小值时，增大照明灯具的调光输出电压，调高灯具功率，增大灯具亮度。

5.根据权利要求4所述的一种节能照明方法，其特征在于，根据步骤S1，打开照明灯具，设定一定的亮度值后，用手持式照度传感器测量桌面照度值，当桌面照度值的值符合照度要求值后可进行步骤S2，如不满足要求，可调整照明灯具亮度值后，重新测量。

6.根据权利要求5所述的利用环境光的照度维持系统，其特征在于，所述的系统从机上设有一个固定的照度传感器窗口，系统从机在现场安装时，照度传感器窗口分别水平朝向最近的室内墙壁。

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