CN205726531U - 室内防眩光智能照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种室内防眩光智能照明系统，包括环境灯、主光灯、以及与所述的环境灯和主光灯可控连接的控制器，还包括用以检测主光灯发光亮度的主光传感器，用以检测环境灯发光亮度的环境光传感器，所述的主光传感器和环境光传感器分别与所述的控制器通讯连接。本实用新型根据UGR评价标准实时监测当前照明是否出现眩光情况，实现对室内LED灯防眩光的检测，本系统采用PID控制器进行调节控制，实现光源照明亮度和环境背景光亮度对比度趋于稳定值，并且UGR值在产生眩光UGR阈值以下，从而实现防止眩光的产生。本实用新型由于采用上述结构，本照明系统装置的结构简单，测量的成本低，集成化程度高，可方便地对照明要求较高的室内LED灯进行控制。有广泛的应用价值和市场前景。

Description

室内防眩光智能照明系统

技术领域

本实用新型涉及室内照明技术领域，特别是涉及一种室内防眩光智能照明系统。

背景技术

眩光是一种产生不舒适感，或降低看主要目标的能力，或两者兼有的不良视觉环境。由视野中不适宜的亮度分布悬殊的亮度差，或在空间中或时间上极端的对比引起。根据对视觉影响的不同，眩光分为令人眼感觉不舒服的不舒适眩光和导致人眼视觉能力低下的失能眩光两类。

为克服不舒适眩光，中国专利CN 204100151公开了一种UGR小于19的正面发光平板灯，包括背板以及铝型材，背板外缘设置折边，铝型材包括型材基座，折边设置在型材基座上设置的折边凹槽内，背板上固定有铝基板，铝基板上设置LED灯，型材基座的底部内侧设有外延的阶梯台，扩散板设置在阶梯台上。

虽然上述专利通过铝型材合理设计，至少在实验室条件下优化了防眩光性能，但是，具体用户端用于室内照明时，家具的摆放、室外光的强弱等条件均未考虑其中，这仍然会产生亮度部分悬殊的亮度差，导致眩光现象存在。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种室内防眩光智能照明系统。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种室内防眩光智能照明系统，包括环境灯、主光灯、以及与所述的环境灯和主光灯可控连接的控制器，还包括用以检测主光灯发光亮度的主光传感器，用以检测环境灯发光亮度的环境光传感器，所述的主光传感器和环境光传感器分别与所述的控制器通讯连接。

所述的环境灯和主光灯分别为LED灯，所述的控制器与所述的LED灯的驱动模块可控连接。

所述的主光灯和环境灯左右集成设置构成整体灯具，所述的主光灯光线传感器设置在主光灯下方并检测斜下方向出光的亮度，所述的环境光传感器设置在整体灯具中心正下方。

所述的控制器包括PWM控制器和PID控制器，所述的控制器为单片机。

一种所述的室内防眩光智能照明系统的调节方法，包括以下步骤，

1)控制器根据主光传感器和环境光传感器的感测值计算当前工作区的UGR值，

2)若UGR值小于或等于设定值，则进行下一步，若UGR值大于设定值，若此时环境光传感器检测到的环境亮度大于预设的高阈值，则主光灯提供给人的照明亮度不够，即增强主光灯的亮度以减小UGR值直至小于或等于设定值；若此时环境光传感器检测到的环境亮度小于预设的低阈值，则减弱主光灯的亮度以减小UGR值直至小于或等于设定值；

3)延时预定时间间隔之后，重复继续步骤1)。

所述的步骤2)中基于PID控制原理进行UGR值调节。

所述的UGR值的设定值为16-17。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型根据UGR评价标准实时监测当前照明是否出现眩光情况，实现对室内LED灯防眩光的检测，本系统采用PID控制器进行调节控制，实现光源照明亮度和环境背景光亮度对比度趋于稳定值，并且UGR值在产生眩光UGR阈值以下，从而实现防止眩光的产生。本实用新型由于采用上述结构，本照明系统装置的结构简单，测量的成本低，集成化程度高，可方便地对照明要求较高的室内LED灯进行控制。有广泛的应用价值和市场前景。

附图说明

图1所示为本实用新型的室内防眩光智能照明系统的结构示意图；

图2所示为使用态示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、2所示，本实用新型的室内防眩光智能照明系统包括环境灯、主光灯、以及与所述的环境灯和主光灯可控连接的控制器，还包括用以检测主光灯发光亮度的主光传感器，用以检测环境灯发光亮度的环境光传感器，所述的主光传感器和环境光传感器分别与所述的控制器通讯连接，另还包括电源模块以及晶振模块等。

具体来说，主光传感器和环境光传感器两个传感器都是安装在灯具上的，环境灯和主光灯优选为集成灯具，两者可为左右结构等设计，以主光灯能进行区域性局部照明，环境灯能对其余部分进行辅助环境照明为宜，两个传感器的位置和指向是不同的，光线传感器是安装在主光灯的斜下方，有个倾斜的指向斜下方的角度以便指向主要设定工作区域，如办公桌位置，环境光传感器是安装在整个集成灯具的中心下面表面，两个传感器实物都是很小的，可以固定或者说是集成在LED灯上。两个传感器是分别设置在灯的外表面，通过传感器的引线接到LED内部中间嵌入的控制器,如单片机上，实现传感器和控制器的通讯。通讯方式：两个传感器和单片机之间是通过I²C通信协议进行通讯。其中，需要指出的是，本实用新型的环境灯和主光灯可以采取分别设置的方式，即，两者相分离设置而且分别与控制器进行通讯可控连接，同样能实现本实用新型的目的，而且，主光灯和环境光的数量可视情况任意设置，如多个主光灯和多个环境灯等，进行统一的调度控制，能保证最佳的照明效果。

根据GB50043-2004的照度标准，办公室等室内照明多数采用19的UGR值作为感觉舒适与不舒适的界限值，即UGR值大于19时会使观察者感到不适，有明显的眩光产生。对于本实用新型而言，在具体安装时，可根据室内布局调整安装角度，使主光传感器的检测方向正好指向使用者的眼睛，同时因为控制器控制的调光把眩光影响降到最低，即调控在UGR值在16以下，远小于不适眩光界限值19，即便如果安装的位置稍有偏移，也不会对实际产生眩光或者过大的偏差，即执行标准安装亦能保证实际的照明没有眩光，大大提高了产品性能和施工的统一性。

优选地，所述的环境灯和主光灯分别为LED灯，所述的控制器与所述的LED灯的驱动模块可控连接。所述的控制器包括PWM控制器和PID控制器。PWM控制器是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换及LED照明等许多领域中，其可便捷调整主光灯和环境灯的亮度，实现本实用新型防眩光之目的。

本实用新型的室内防眩光智能照明系统的调节方法，包括以下步骤，

1)控制器根据主光传感器和环境光传感器的感测值计算当前工作区的UGR值，计算采用标准公式(1)进行，

$UGR=8\lg \[\frac{0.25}{L_b}\mathrm{\Σ}\frac{L_a^2\·\mathrm{\ω}}{p^2}\]---\left(1\right)$

式中，L_b:为背景亮度(cd/m²)；

L_a:为观察者眼睛方向每个光源发光部分的亮度(cd/m²)；

ω:每个光源发光部分对观察者眼睛形成的立体角(sr)；

P:每个光源的古斯(Guth)位置指数。

其中：UGR值为CIE在综合各国眩光评价方法与公式的基础上改进的一种眩光评价指数，即“统一眩光评价”，是室内视觉环境中的照明装置发出的光对人眼造成不舒适感的一种评价方法，其中，L_a、L_b在常规中是用亮度计测出来的，本实用新型创造性地将主光传感器和环境光传感器融入到灯具中，而且将一个整体式灯具分为两个独立控制的主光灯和环境光灯，使其能够自动检测并调光。本实用新型中用传感器检测L_a、L_b。其中，L_a是光线传感器检测到的光源照明亮度，L_b为环境传感器的检测值，ω和P与现有技术相同，在此不再展开描述。进一步地，用户通过遥控机或控制面板输入该LED灯安装的高度、工作面高度、等距离参数输入，控制器可以实现自动调节功能。

具体来说，两个传感器有两种类型，分别是数字型和模拟型。数字型传感器检测到的是照度，而公式中是量是亮度，所以需要进行照度和亮度间的换算；模拟型传感器测到的电压值，通过检测到的电压值变可以对应出亮度值。而且，亮度值有线性度，也就是说，传感器检测的分别是是C,D两点的值，而在上述公式中需要的是标准测量点A和B两点的亮度值，已知AC、BD两点间的距离，则可以由这两个量折算出，具体如，同时用亮度计测出标准测量点C点和标准测量点D点的值，然后拟合其关系，比如A点的值是C点值乘以AC点之间的距离，这样的即可将两个传感器感测值换算、并结合与标准测量点的距离拟合处理后带入上述公式。La、Lb分别指的是A、B两点的亮度值。其中Lb可以由D点照度(或亮度)以及照度(或亮度)反比例定律计算得出，La可以由亮度(或照度)与亮度(或照度)关系以及C点的亮度(或照度)值计算得出。

2)若UGR值小于或等于16时，则进行下一步，若UGR值大于16时，若此时环境光传感器检测到的环境亮度大于预设的高阈值，则主光灯提供给人的照明亮度不够，即增强主光灯的亮度以减小UGR的值直至小于或等于16；若此时环境光传感器检测到的环境亮度小于预设的低阈值，则减弱主光灯的亮度以减小UGR的值直至小于或等于16；其中，调节过程基于PWM方法进行LED灯亮度的调节，控制过程基于PID控制原理进行UGR控制。采用PID控制器进行调节控制，实现光源照明亮度和环境背景光亮度对比度趋于稳定值，PID控制器由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定，把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值，从而实现系统稳定保持最佳照明舒适度，而且调节过程平滑稳定，减少突变，提高使用舒适性；

3)延时预定时间间隔之后，重复继续步骤1)。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种室内防眩光智能照明系统，其特征在于，包括环境灯、主光灯、以及与所述的环境灯和主光灯可控连接的控制器，还包括用以检测主光灯发光亮度的主光传感器，用以检测环境灯发光亮度的环境光传感器，所述的主光传感器和环境光传感器分别与所述的控制器通讯连接。

2.如权利要求1所述的室内防眩光智能照明系统，其特征在于，所述的环境灯和主光灯分别为LED灯，所述的控制器与所述的LED灯的驱动模块可控连接。

3.如权利要求1或2所述的室内防眩光智能照明系统，其特征在于，所述的主光灯和环境灯左右集成设置构成整体灯具，所述的主光灯光线传感器设置在主光灯下方并检测斜下方向出光的亮度，所述的环境光传感器设置在整体灯具中心正下方。

4.如权利要求1或2所述的室内防眩光智能照明系统，其特征在于，所述的控制器包括PWM控制器和PID控制器，所述的控制器为单片机。