CN116321573A - 一种用于模拟太阳光和天空的照明方法及装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于模拟太阳光和天空的照明方法及装置，包括基于不同地区大气的容积散射系数和LED光源模组的光电参数信息计算某地区不同天空元高度下的天空光色点以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；基于太阳高度角、大气光学质量、地外辐射光谱计算获得的太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息，计算获得不同时刻下的太阳光色点，以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；响应于接收到用户指令，LED驱动模组输出所述PWM信号信息控制LED光源模组。本发明实现对不同地区不同天空元高度下的天空光颜色、不同地理位置不同日期不同时刻太阳光的颜色、天空光颜色到太阳光颜色的变化以及天空光颜色和太阳光颜色同步变化。

Description

一种用于模拟太阳光和天空的照明方法及装置
技术领域
本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种用于模拟太阳光和天空的照明方法及装置。
背景技术
近年来，在市场需求的推动下，许多照明厂家顺势推出了模拟天空效果的照明方案。如在传统的平板灯上喷绘蓝天白云图样，并通过光源点亮图案板，使灯具展现出蓝天白云的效果；或者通过在灯具光源中添加蓝色LED灯珠，使投射光线中蓝光指数增加，从而模拟出蓝天的效果。准确的说现有的天空灯方案其实就是蓝天灯，这类方案存在以下问题：
1)颜色单一，只有色调固定的蓝色或者白色，没有考虑不同天空元高度下的天空颜色的色调是不一样的；
2)蓝光强度过高，用户长时间的使用容易导致情绪萎靡；
3)未考虑太阳光也应该是天空灯中的一个重要组成，没有考虑天空的颜色又可能的太阳光和天空光的叠加效果。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种用于模拟太阳光和天空的照明方法，包括：
S1：基于不同地区大气的容积散射系数和LED光源模组的光电参数信息计算某地区不同天空元高度下的天空光色点以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；
S2：基于太阳高度角、大气光学质量、地外辐射光谱计算获得的太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息，计算获得不同时刻下的太阳光色点，以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；
S3：响应于接收到用户指令，LED驱动模组输出所述PWM信号信息控制LED光源模组复现天空光色点和/或太阳光色点。
在优选的实施例中，所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，所述不同天空元高度下的天空光色点的计算方式为：
利用地外光谱P0计算经过大气层散射后的光谱P1，所述大气层散射后的光谱P1采用如下公式计算：
Figure BDA0004125891340000021
其中，amλ是对应地区大气的容积散射系数；
天空光三刺激值X、Y、Z以及色坐标x，y的计算方式分别采用如下公式计算：
Figure BDA0004125891340000022
Figure BDA0004125891340000023
Figure BDA0004125891340000024
Figure BDA0004125891340000025
Figure BDA0004125891340000026
计算不同天空元高度A与天空光的色纯度α的关系式α＝f(A)；
计算天顶处天空光色坐标x与色纯度α的关系式x＝g(α)；
计算天顶处天空光色坐标y与色纯度α的关系式y＝h(α)；
基于所述不同天空元高度A与天空光的色纯度α的关系式、天顶处天空光色坐标x与色纯度α的关系式以及天顶处天空光色坐标y与色纯度α的关系式计算得到不同天空元高度下的天空光色点。以通过所述天空元高度下的天空光色点和LED光源模组的光电参数信息计算控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息，以通过所述PWM信号信息控制对应光源模块模拟不同地区不同天空元高度下的天空光颜色。
在优选的实施例中，所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，所述LED驱动模组可输出两路PWM信号。
在优选的实施例中，所述LED光源模组中的光源组合包括：
两路蓝色光源组合，所述蓝色光源的色纯度范围介于10％-45％之间，主波长介于480±7nm之间；或者
一路蓝色光源和一路色坐标在(0.3333，0.3333)7步色容差范围内的白色光源组合，其中，所述蓝色光源的色纯度范围介于40％±5％之间，主波长范围介于480±7nm之间，所述7步色容差范围为7步麦克亚当椭圆或7步方框。基于LED驱动模组接收通过该天空元高度下的天空光色点和LED光源模组的光电参数信息计算得到的控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息，输出两路PWM信号以控制所述LED光源模组的光源组合，以此模拟不同地区不同天空元高度下的天空光颜色。
在优选的实施例中，所述不同时刻下的太阳光色点的计算方式为：计算出不同高度角下，散射和吸收后地外辐射光谱即地表光谱，利用所述地表光谱计算太阳光色点，构建不同太阳高度角下的所述太阳光色点变化关系，将太阳高度角转换为时刻，获得不同时刻下的所述太阳光色点。以通过所述不同时刻下的所述太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息计算控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息，模拟不同地理位置不同日期不同时刻下的太阳光颜色。
在优选的实施例中，所述LED光源模组中的光源组合包括：
两路色温不同的白光光源和一路主波长为480±7nm，色纯度在40％±5％的蓝光光源；或者
三路色温不同的白光光源和一路主波长为480±7nm，色纯度在40％±5％的蓝光光源。
在优选的实施例中，所述LED驱动模组可输出至少三路PWM信号，其中两路控制白光混中间色温，另一路控制所述蓝光光源。基于LED驱动模组接收通过所述不同时刻下的所述太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息计算控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息，输出至少三路PWM信号以控制所述LED光源模组的光源组合，以此模拟不同地理位置不同日期不同时刻下的太阳光颜色。
在优选的实施例中，还包括天空光色点与不同时刻下的太阳光色点的切换，具体包括：
计算不同时刻下的太阳光色点的色温；
计算两路/三路白光混出对应色温所需的占空比η1，η2，η3；
按照k1+k2(η1，η2，η3)＝1使蓝光和混合光源的占空比按系数进行线性变化，其中，k1为蓝光光源的占空比，k2为两路/三路混光后混合光源的占空比，对应两路/三路白光光源占空比的缩放系数；
将计算的占空比输出至所述LED驱动模组，控制所述LED光源模组实现天空光色点到不同时刻下的太阳光色点的均匀切换。以此实现天空光颜色到太阳光颜色的变化。
本发明还提供了一种用于模拟太阳光和天空的照明装置，包括：
计算模块，配置用于基于不同地区大气容积散射系数和LED光源模组的光电参数信息计算某地区不同天空元高度下天空光色点以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；基于太阳高度角、大气光学质量、地外辐射光谱计算太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息，计算获得不同时刻下的太阳光色点，以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；
LED驱动模块，配置用于响应于接收到用户指令，LED驱动模组输出所述PWM信号信息控制LED光源模组复现天空光色点和/或太阳光色点。
在优选的实施例中，所述照明装置包括两个发光区域，其中一个发光区域用于模拟太阳光，另一个发光区域用于模拟天空光，用于模拟天空光区域的蓝色光源占空比满足
Figure BDA0004125891340000041
，其中，A为太阳光区域的色点到等能白点的距离，B为蓝色光源的色点到等能白点的距离。通过占空比控制对应光源模块，同步实现天空光颜色和太阳光颜色变化。
本发明的技术效果在于：
1)可以模拟不同地区不同天空元高度下的天空光颜色，解决现有天空灯方案色调单一问题；
2)可以模拟不同地理位置不同日期不同时刻下的太阳光颜色，将模拟太阳光引入天空灯，更贴近实际天空的变化，利用模拟太阳光中和模拟天空光的蓝色，解决用户长时间使用蓝天灯容易情绪萎靡的问题；
3)可以实现天空光颜色到太阳光颜色的变化，实现动态光变化，为灯具附加调光调色功能，满足用户的特殊颜色需求；
4)可以同步实现天空光颜色和太阳光颜色变化，实现不同时刻太阳光的模拟，同时可以模拟被影响的天空光颜色，进而达到自然光引入户内的效果。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于模拟太阳光和天空的照明方法的流程图；
图2示出了根据本发明的一个具体的实施例的不同天空元高度下的天空光色点的计算流程图；
图3示出了根据本发明的一个具体的实施例的地外辐射光谱的示例图；
图4示出了根据本发明的一个具体的实施例的不同时刻下的太阳光色点的计算流程图；
图5示出了根据本发明的一个具体的实施例的LED驱动模块输出两路PWM信号的电路图；
图6示出了根据本发明的一个具体的实施例的模拟晴天晴朗无云时，厦门地区不同天空元高度下的天空光色点、LED光源模组占空比、天空光颜色的变化情况图；
图7示出了根据本发明的一个具体的实施例的LED驱动模块输出三路PWM信号的电路图；
图8示出了根据本发明的一个具体的实施例的天空光至正午时刻太阳光色点的变化图；
图9示出了根据本发明的一个实施例的用于模拟太阳光和天空的照明装置的框图；
图10示出了根据本发明的一个具体的实施例的两个发光区域的示例图；
图11示出了根据本发明的一个具体的实施例的两个发光区域中的LED光源模组的光源组合一的示例图；
图12示出了根据本发明的一个具体的实施例的两个发光区域中的LED光源模组的光源组合二的示例图；
图13示出了根据本发明的一个具体的实施例的LED驱动模块输出四路PWM信号的电路图；
图14示出了根据本发明的一个具体的实施例的太阳光区和天空光区域的色点情况图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例一
根据本发明实施例，提供了一种用于模拟太阳光和天空的照明方法。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于模拟太阳光和天空的照明方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S1：基于不同地区大气的容积散射系数和LED光源模组的光电参数信息计算某地区不同天空元高度下的天空光色点以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息。
在具体的实施例中，图2示出了根据本发明的一个具体的实施例的不同天空元高度下的天空光色点的计算流程图，如图2所示，所述不同天空元高度下的天空光色点的计算方式为：
利用地外光谱P0计算经过大气层散射后的光谱P1，所述地外光谱P0如图3所示，所述大气层散射后的光谱P1采用如下公式计算：
Figure BDA0004125891340000071
其中，amλ是对应地区大气的容积散射系数，不同地理位置该值不同，λ为光的波长，N为标准大气密度，n为空气的折射率；
天空光三刺激值X、Y、Z以及色坐标x，y的计算方式分别采用如下公式计算：
Figure BDA0004125891340000072
Figure BDA0004125891340000073
Figure BDA0004125891340000074
Figure BDA0004125891340000075
Figure BDA0004125891340000076
计算不同天空元高度A与天空光的色纯度α的关系式α＝f(A)；
计算天顶处天空光色坐标x与色纯度α的关系式x＝g(α)；
计算天顶处天空光色坐标y与色纯度α的关系式y＝h(α)；
基于所述不同天空元高度A与天空光的色纯度α的关系式、天顶处天空光色坐标x与色纯度α的关系式以及天顶处天空光色坐标y与色纯度α的关系式计算得到不同天空元高度下的天空光色点。以通过所述天空元高度下的天空光色点和LED光源模组的光电参数信息计算控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息。
S2：基于太阳高度角、大气光学质量、地外辐射光谱计算获得的太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息，计算获得不同时刻下的太阳光色点，以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息。
在具体的实施例中，如图4所示，所述不同时刻下的太阳光色点的计算方式为：计算出不同高度角下，散射和吸收后地外辐射光谱即地表光谱，利用所述地表光谱计算太阳光色点，构建不同太阳高度角下的所述太阳光色点变化关系，将太阳高度角转换为时刻，获得不同时刻下的所述太阳光色点。以通过所述不同时刻下的所述太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息计算控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息。
S3：响应于接收到用户指令，LED驱动模组输出所述PWM信号信息控制LED光源模组复现天空光色点和/或太阳光色点。
在具体的实施例中，响应于接收到用户指令，该用户指令可以是APP、遥控器或旋钮开关等。
在具体的实施例中，如图5所示，所述LED驱动模组输出两路PWM信号，所述LED驱动模组具体为图5所示的驱动控制模块，控制单元连接驱动控制模块以输出驱动控制信号，辅助供电电路连接驱动控制模块进行供电，驱动控制模块连接CC控制电路以及互补控制电路，CC控制电路以及互补控制电路连接LED光源模组的两路光源组合，由驱动控制模块输出PWM调光信号C和PWM调光信号W至互补控制电路分别控制LED光源模组的两路光源组合。
在具体的实施例中，所述LED光源模组中的光源组合包括：两路蓝色光源组合，所述蓝色光源的色纯度范围介于10％-45％之间，主波长介于480±7nm之间；或者一路蓝色光源和一路色坐标在(0.3333，0.3333)7步色容差范围内的白色光源组合，其中，所述蓝色光源的色纯度范围介于40％±5％之间，主波长范围介于480±7nm之间，所述7步色容差范围为7步麦克亚当椭圆或7步方框。
在可选的实施例中，可以基于预设的某地区不同天空元高度下天空光色点信息及对应LED光源模组所需的PWM信号信息，控制LED驱动模块输出PWM信号控制LED光源模块，实现某一天空元高度下天空光颜色的复现。
在可选的实施例中，可以基于LED驱动模组接收通过该天空元高度下的天空光色点和LED光源模组的光电参数信息计算得到的控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息，输出两路PWM信号以控制所述LED光源模组的光源组合，以此模拟不同地区不同天空元高度下的天空光颜色。
为验证本实施例的方法，设置LED光源模组的光源组合采用
光源1：色坐标为(0.3048，0.3222)色纯度为10.5％的蓝光LED、
光源2：色坐标为(0.2270，0.2921)色纯度为39.1％的蓝光LED，模拟晴天晴朗无云时，厦门地区不同天空元高度下的天空光色点、LED光源模组占空比、天空光颜色的变化情况如图6所示，随着天空元高度的增高，天空光颜色的蓝光色纯度逐渐增高。
综上，本发明上述实施例当中的用于模拟太阳光和天空的照明方法，可以模拟不同地区不同天空元高度下的天空光颜色，解决现有天空灯方案色调单一问题。
实施例二
根据本发明实施例二，也提供了一种用于模拟太阳光和天空的照明方法，本实施例当中的用于模拟太阳光和天空的照明方法与实施例一当中的用于模拟太阳光和天空的照明方法的区别在于：
其中，所述LED光源模组中的光源组合包括：
两路色温不同的白光光源和一路主波长为480±7nm，色纯度在40％±5％的蓝光光源；或者
三路色温不同的白光光源和一路主波长为480±7nm，色纯度在40％±5％的蓝光光源。所述白光光源可以是常规白光LED光源，也可以是全光谱光源。
如图7所示，所述LED驱动模组输出三路PWM信号。所述LED驱动模组具体为图7所示的驱动控制模块，控制单元连接驱动控制模块以输出驱动控制信号，并且控制单元还连接CV控制电路以输出CV控制信号，所述CV控制电路还连接两个CC控制电路，辅助供电电路连接驱动控制模块进行供电，驱动控制模块连接两路CC控制电路以及互补控制电路，一路CC控制电路与互补控制电路连接LED光源模组的两路色温不同的白光光源，一路CC控制电路直接连接LED光源模组的一路蓝光光源，由驱动控制模块输出PWM调光信号C、PWM调光信号W以及PWM调光信号BLUE至互补控制电路分别控制LED光源模组的两路白光光源和一路蓝光光源。
在具体的实施例中，基于LED驱动模组接收通过所述不同时刻下的所述太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息计算控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息，输出至少三路PWM信号以控制所述LED光源模组的光源组合，以此模拟不同地理位置不同日期不同时刻下的太阳光颜色。
在具体的实施例中，还包括天空光色点与不同时刻下的太阳光色点的切换，具体包括：
计算不同时刻下的太阳光色点的色温；
计算两路/三路白光混出对应色温所需的占空比η1，η2，η3；
按照k1+k2(η1，η2，η3)＝1使蓝光和混合光源的占空比按系数进行线性变化，其中，k1为蓝光光源的占空比，k2为两路/三路混光后混合光源的占空比，对应两路/三路白光光源占空比的缩放系数；将计算的占空比输出至所述LED驱动模组，控制所述LED光源模组实现天空光色点到不同时刻下的太阳光色点的均匀切换。以此实现天空光颜色到太阳光颜色的变化。
为验证本实施例的方法，设置LED光源模组的光源组合采用蓝色光源：色坐标为(0.2270，0.2921)色纯度为39.1％的蓝光LED、白光1：色温为1800K的暖白光，色坐标(0.4610，0.4110)、白光2：色温为6500K的冷白光，色坐标(0.3162，0.3303)，模拟天空光至正午时刻太阳光色点的变化情况如下表和图8所示，随着PWM1占空比逐渐增大，PWM2和PWM3的占空比减小，太阳光色点逐渐切换为天空光色点：
Figure BDA0004125891340000101
Figure BDA0004125891340000111
Figure BDA0004125891340000121
综上，本发明上述实施例当中的用于模拟太阳光和天空的照明方法，可以模拟不同地理位置不同日期不同时刻下的太阳光颜色，将模拟太阳光引入天空灯，更贴近实际天空的变化，利用模拟太阳光中和模拟天空光的蓝色，解决用户长时间使用蓝天灯容易情绪萎靡的问题；并且可以实现天空光颜色到太阳光颜色的变化，实现动态光变化，为灯具附加调光调色功能，满足用户的特殊颜色需求。
实施例三
根据本发明实施例，提供了一种用于模拟太阳光和天空的照明装置。
图9示出了根据本发明的一个实施例的用于模拟太阳光和天空的照明装置的框图，如图9所示，该装置包括：
计算模块100，配置用于基于不同地区大气容积散射系数和LED光源模组的光电参数信息计算某地区不同天空元高度下天空光色点以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；基于太阳高度角、大气光学质量、地外辐射光谱计算太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息，计算获得不同时刻下的太阳光色点，以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；
LED驱动模块200，配置用于响应于接收到用户指令，LED驱动模组输出所述PWM信号信息控制LED光源模组复现天空光色点和/或太阳光色点。
在具体的实施例中，如图10所示，所述照明装置包括两个发光区域，其中一个发光区域用于模拟太阳光，另一个发光区域用于模拟天空光，用于模拟天空光区域的蓝色光源占空比满足
Figure BDA0004125891340000131
，其中，A为太阳光区域的色点到等能白点的距离，B为蓝色光源的色点到等能白点的距离。通过占空比控制对应光源模块，同步实现天空光颜色和太阳光颜色变化。
在具体的实施例中，LED光源模组可以采用光源组合一或光源组合二。所述光源组合一如图11所示，包括有一路高色温的白光光源、一路低色温的白光光源以及一路蓝光光源，太阳光发光区域和天空光发光区域共同设置有一路高色温的白光光源和一路低色温的白光光源，其中天空光区域还设置有一路蓝光光源。所述光源组合一如图12所示，包括有一路高色温的白光光源、一路中间色温的白光光源、一路低色温的白光光源以及一路蓝光光源，太阳光发光区域和天空光发光区域共同设置有一路高色温的白光光源、一路中间色温的白光光源以及一路低色温的白光光源，其中天空光区域还设置有一路蓝光光源。
在具体的实施例中，LED驱动模组输出四路PWM信号。如图13所示，所述LED驱动模组具体为图13所示的驱动控制模块，控制单元连接驱动控制模块以输出驱动控制信号，并且控制单元还连接CV控制电路以输出CV控制信号，所述CV控制电路还连接两个CC控制电路，辅助供电电路连接驱动控制模块进行供电，驱动控制模块连接两路CC控制电路以及互补控制电路，一路CC控制电路与互补控制电路连接LED光源模组的三路色温不同的白光光源，一路CC控制电路直接连接LED光源模组的一路蓝光光源，由驱动控制模块输出PWM调光信号W、PWM调光信号M、PWM调光信号C以及PWM调光信号BLUE至互补控制电路分别控制LED光源模组的三路色温不同的白光光源和一路蓝光光源。
在具体的实施例中，将计算的占空比输出至所述LED驱动模组，控制所述LED光源模组实现实现不同时刻太阳光的模拟，同时可以模拟被影响的天空光颜色。
为验证本实施例的方法，设置LED光源模组的光源组合采用
蓝色光源：色坐标为(0.2270，0.2921)色纯度为39.1％的蓝光LED、
白光1：色温为2700K的暖白光，色坐标(0.4611，0.4213)以及
白光2：色温为6500K的冷白光，色坐标(0.3170，0.3371)，太阳光区和天空光区域的色点情况如图14所示。
综上，本发明上述实施例当中的用于模拟太阳光和天空的照明装置，可以实现天空光颜色和太阳光颜色的同步变化，实现不同时刻太阳光的模拟，同时可以模拟被影响的天空光颜色，进而达到自然光引入户内的效果。
以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。措词‘包括’并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词‘一’或‘一个’并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。

Claims (10)

1.一种用于模拟太阳光和天空的照明方法，其特征在于，包括：
S1：基于不同地区大气的容积散射系数和LED光源模组的光电参数信息计算某地区不同天空元高度下的天空光色点以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；
S2：基于太阳高度角、大气光学质量、地外辐射光谱计算获得的太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息，计算获得不同时刻下的太阳光色点，以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；
S3：响应于接收到用户指令，LED驱动模组输出所述PWM信号信息控制LED光源模组复现天空光色点和/或太阳光色点。
2.根据权利要求1所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，其特征在于，所述不同天空元高度下的天空光色点的计算方式为：
利用地外光谱P0计算经过大气层散射后的光谱P1，所述大气层散射后的光谱P1采用如下公式计算：
Figure FDA0004125891310000011
其中，amλ是对应地区大气的容积散射系数；
天空光三刺激值X、Y、Z以及色坐标x，y的计算方式分别采用如下公式计算：
Figure FDA0004125891310000012
Figure FDA0004125891310000013
Figure FDA0004125891310000014
Figure FDA0004125891310000015
Figure FDA0004125891310000016
计算不同天空元高度A与天空光的色纯度α的关系式α＝f(A)；
计算天顶处天空光色坐标x与色纯度α的关系式x＝g(α)；
计算天顶处天空光色坐标y与色纯度α的关系式y＝h(α)；
基于所述不同天空元高度A与天空光的色纯度α的关系式、天顶处天空光色坐标x与色纯度α的关系式以及天顶处天空光色坐标y与色纯度α的关系式计算得到不同天空元高度下的天空光色点。
3.根据权利要求2所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，其特征在于，所述LED驱动模组可输出两路PWM信号。
4.根据权利要求3所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，其特征在于，所述LED光源模组中的光源组合包括：
两路蓝色光源组合，所述蓝色光源的色纯度范围介于10％-45％之间，主波长介于480±7nm之间；或者
一路蓝色光源和一路色坐标在(0.3333，0.3333)7步色容差范围内的白色光源组合，其中，所述蓝色光源的色纯度范围介于40％±5％之间，主波长范围介于480±7nm之间，所述7步色容差范围为7步麦克亚当椭圆或7步方框。
5.根据权利要求1所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，其特征在于，所述不同时刻下的太阳光色点的计算方式为：计算出不同高度角下，散射和吸收后地外辐射光谱即地表光谱，利用所述地表光谱计算太阳光色点，构建不同太阳高度角下的所述太阳光色点变化关系，将太阳高度角转换为时刻，获得不同时刻下的所述太阳光色点。
6.根据权利要求5所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，其特征在于，所述LED光源模组中的光源组合包括：
两路色温不同的白光光源和一路主波长为480±7nm，色纯度在40％±5％的蓝光光源；或者
三路色温不同的白光光源和一路主波长为480±7nm，色纯度在40％±5％的蓝光光源。
7.根据权利要求6所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，其特征在于，所述LED驱动模组可输出至少三路PWM信号，其中两路控制白光混中间色温，另一路控制所述蓝光光源。
8.根据权利要求7所述的用于模拟太阳光和天空的照明方法，其特征在于，还包括天空光色点与不同时刻下的太阳光色点的切换，具体包括：
计算不同时刻下的太阳光色点的色温；
计算两路/三路白光混出对应色温所需的占空比η1，η2，η3；
按照k1+k2(η1，η2，η3)＝1使蓝光和混合光源的占空比按系数进行线性变化，其中，k1为蓝光光源的占空比，k2为两路/三路混光后混合光源的占空比，对应两路/三路白光光源占空比的缩放系数；
将计算的占空比输出至所述LED驱动模组，控制所述LED光源模组实现天空光色点到不同时刻下的太阳光色点的均匀切换。
9.一种用于模拟太阳光和天空的照明装置，其特征在于，包括
计算模块，配置用于基于不同地区大气容积散射系数和LED光源模组的光电参数信息计算某地区不同天空元高度下天空光色点以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；基于太阳高度角、大气光学质量、地外辐射光谱计算太阳光色点和LED光源模组的光电参数信息，计算获得不同时刻下的太阳光色点，以及控制对应LED光源模组所需的PWM信号信息；
LED驱动模块，配置用于响应于接收到用户指令，LED驱动模组输出所述PWM信号信息控制LED光源模组复现天空光色点和/或太阳光色点。
10.根据权利要求9所述的用于模拟太阳光和天空的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括两个发光区域，其中一个发光区域用于模拟太阳光，另一个发光区域用于模拟天空光，用于模拟天空光区域的蓝色光源占空比满足
Figure FDA0004125891310000031
，其中，A为太阳光区域的色点到等能白点的距离，B为蓝色光源的色点到等能白点的距离。/>
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