TWI533757B - 照明度調整系統 - Google Patents

Description

照明度調整系統

本發明相關於一種照明度調整系統，特別是室內燈具於閱讀區域內為減低眩光而自動調整照明度的系統。

眩光對於生理和心理有嚴重的危害性，而且對於勞動生產率也有明顯的影響。眼睛在視野內遇到非常強烈的光或光不太強而背景很暗，這時會引起可見度降低，以致於難以看到物體；還會引起眼睛流淚、疼痛，甚至眼臉痙攣等。眩光形成的方式，可分為直接眩光、間接眩光、對比眩光等。直接眩光是正在觀察物體的方向或接近於這一方向存在發光體時所引起的眩光，一般會以加燈罩避免直視，或是將燈源的光均化來改善。間接眩光是不在觀察物體方向存在發光體時所引起的眩光，通常指的是燈源反射至眼睛中所產生的不適感，特別是亮面書籍或桌面，間接眩光會比較明顯，一般會調降亮度，或是所謂的防眩膜片來減少這部份的眩光。

另一種由環境光與燈具產生的對比眩光，是在燈具設計中比較沒有著墨的地方，也比較容易被使用者忽略，長期處於不適當的對比眩光的環境下閱讀，對視力的影響不容忽視。本發明就此問題進行一種照明度調整系統的設計。

本發明相關於一種照明度調整系統，特別是可以改善燈具在 室內照明時，因為環境光源造成的對比眩光影響閱讀者舒適度的系統，照明度調整系統包括：第一光源、第二光源、第一感測單元與控制單元，第一光源為環境光源，第一光源與第二光源射分別發射第一光線與第二光線於閱讀面，閱讀面具有一個閱讀照明度，第一感測單元用以感測非第二光源直接發射光線的環境照明度以及控制單元依據閱讀照明度與環境照明度計算一指標值，調整第一光源的亮度使指標值於一預定範圍內便可適當的減少對比眩對閱讀者的影響。

本發明的第二光源具有遮蔽片與發光體，遮蔽片具有第一面與第二面，發光體設置於鄰近第一面，第一感測單元設置於鄰近第二面，遮蔽片用以遮蔽發光體的光線使得第一感測單元不會直接收到發光體的光線。

本發明的第二光源可設置一個底座放置於閱讀面上，本發明的系統更包括一個第二感測單元可以設置於底座上，第二感測單元用以感測閱讀照明度，上述底座用以支撐遮蔽片與發光體。

本發明的閱讀照明度需大於第一值，此第一值可因不同環境而有所不同，如果是在精密工作時，需要將第一值設定為1000流明，而一般閱讀時可設定第一值在500流明。

本發明的指標值相對閱讀照明度與環境照明度的除值為正比例關係。

本發明的控制單元與第一感測單元設置於第二光源內，第二光源更包括傳送單元，第一光源更包括接收單元，控制單元將調整指令由傳送單元傳送給接收單元，第一光源依據調整指令調整一固定亮度，重複 量測環境照明度與此調整步驟使指標值落於預定範圍內。

本發明的指標值在預定範圍外且第一光源已到達不可調整的極限，控制單元發送一警示提醒使用者手動調整第二光源。

本發明的第二光源為顯示器的背光源，閱讀面為顯示器的屏幕，第一感測單元設置於該顯示器的殼體上，當顯示器為手持式顯示器時，第一感測單元與屏幕設置於同一面上。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解

10‧‧‧第一光源

100‧‧‧天花板

20‧‧‧桌子

210‧‧‧閱讀面

30‧‧‧第二光源

310‧‧‧底座

320‧‧‧支撐臂

330‧‧‧燈罩

311‧‧‧第二感測單

332‧‧‧第一感測單元

312‧‧‧控制單元

313‧‧‧傳送單元

331‧‧‧發光體

40‧‧‧行動裝置

410‧‧‧屏幕

420‧‧‧第一感測單元

第1圖為本發明系統的第一實施例。

第2圖為本發明系統的第二實施例。

評價眩光的重要方式之一就是通過計算UGR(統一眩光值，或統一眩光指數)，UGR為國際照明委員會(International Commission on Illumination,CIE)建議之眩光計算方法，為結合Einhorn與Hopkinson公式及Guth位置參數，所計算出之統一眩光指數為以人因參數為基礎，以預測出視覺對於環境不舒適之光源眩光。統一眩光指數(Unified Glare Rating,UGR)之定義如下式：

其中Li為第i個光源區的亮度；ωi為第i個光源區的立體角；Lb為背景亮度；Pi為至第i個光源區方位的位置參數，與觀察者至光源之橫 向與縱向正切函數值相關。

統一眩光指數UGR和主觀感覺的關係：

UGR<9：感覺黑

UGR>10：感覺適中

UGR>16：感覺疲倦

UGR>22：開始感覺不舒服

UGR>28：感覺非常不舒服

從上表中可以看到統一眩光值UGR在10--15左右的時候，可以保證使用者的視覺感受比較舒適，不會受到眩光的影響。

第1圖示本發明照明度調整系統的第一實施例，照明度調整系統包括：第一光源10、第二光源30、第一感測單元332與控制單元312，第一光源10為環境光源，在此實施例中第一光源10為設置於天花板100的室內照明燈，第一光源10也可以是壁燈或其他非第二光源30的燈具，其主要供應環境照明用，其發射的光線會照在閱讀面210上，在本發明中第一光源10的亮度可由控制單元312調整，第二光源30為設置於桌面20上檯燈，第二光源30也可以是立燈或是吊燈的型式，其主要提供光線於閱讀面210上，閱讀面210具有一個閱讀照明度，閱讀照明度可以依視覺應用的方式在一預定範圍上，例如在精密工作時，需要將第一值設定為1000流明，而一般閱讀時可設定第一值在500流明。第一感測單元332用以感測非第二光源30發射光線的環境照明度以及控制單元312依據閱讀照明度與環境照明度計算一指標值，調整第一光源10的亮度使指標值於一預定範圍內便可適當的減少對比眩對閱讀者的影響。

指標值可使用UGR來精準估算眩光值，也可用其他種類似的指標進行估算眩光值，原則上指標值會與(光源區亮度/背景亮度)為正比例關係。

第一實施例中的第二光源30為檯燈，具有燈罩330與發光體331，燈罩330原則上以遮蔽發光體的光線為主，燈罩330具內表面與外表面，發光體331設置於鄰近內表面，第一感測單元332設置於鄰近外表面，燈罩330用以遮蔽發光體331的光線使得第一感測單元332不會直接收到發光體331所發出的光線，第一感測單元332所偵測到的照明度約略等於人眼感受到環境光的亮度。

第二光源30可另包含底座310與支撐臂320，支撐臂320一端耦接底座310，一端耦接燈罩330，本發明的系統更包括第二感測單元311設置於底座310上，第二感測單元310用以感測閱讀照明度。參閱UGR的公式，本發明的指標值可設定成相對閱讀照明度與環境照明度的除值為正比例關係，本發明的控制單元312、傳送單元313與第一感測單元設置311於底座310，第一光源10更包括接收單元(未圖示)，控制單元312依據第一感測單元332感測到的環境照明度以及第二感測單元311感測到的閱讀照明度估算要調整的級距，由傳送單元傳送調整指令給接收單元，第一光源10依據調整指令調整亮度，使指標值落於預定範圍內。

調整亮度的方式可以是預先依據依事先量測好的級距直接調整第一光源10的亮度，一次性地使指標值落於預定範圍內，或是第一光源10依據調整指令每次調整一個固定亮度，重複第一感測單元332與第二感測單元311的感測與步進式的調整，直到指標值落於預定範圍內，如此可以 避免強烈的光線變化，使人眼更為疲勞。此處的指標值可以利用UGR來估算，期預定範圍約為10--15左右，如果用其他的指標值調整則需要比對實際狀況來設計期預定範圍。

依據上述的調整步驟對第一光源10的亮度進行，若第一光源10已到達不可調整的極限，但指標值仍在預定範圍外且控制單元312發送一警示提醒使用者手動調整第二光源30，警示的方式可以是另外設置蜂鳴器或是以燈光亮暗交錯作為提醒。

第1圖中的另一種實施方式可以利用行動裝置50來達成，行動裝置50一般具有相機、傳送單元與控制單元，具有相機的手機可安裝光感測的應用程式(例如Android Play中的Luxmeter)，可進行照明度的量測，使用者可以往復的利用行動裝置50在燈罩330的上方測到的環境照明度與閱讀面210感測閱讀照明度，控制單元估算由傳送單元傳送調整指令給接收單元，第一光源10依據調整指令調整亮度，指標值落於預定範圍內。

第2圖揭露本發明的第二實施例，第一光源10為環境光源與第一實施例相同，行動裝置40具有螢幕410與感測單元420，行動裝置40內部更包括背光源、控制單元以及傳送單元(未圖示)，背光源可提供閱讀照明度於上述螢幕410上，感測單元420可以量測第一光源10照明的環境照明度、第一感測單元420與屏幕410設置於同一面上，控制單元依據感測單元420感測到的環境照明度以及屏幕410的閱讀照明度估算要調整的級距，由傳送單元傳送調整指令給第一光源10的接收單元，第一光源10依據調整指令調整亮度，使指標值落於預定範圍內。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧第一光源

311‧‧‧第二感測單

100‧‧‧天花板

332‧‧‧第一感測單元

20‧‧‧桌子

312‧‧‧控制單元

210‧‧‧閱讀面

313‧‧‧傳送單元

30‧‧‧第二光源

331‧‧‧發光體

310‧‧‧底座

320‧‧‧支撐臂

330‧‧‧燈罩

Claims (9)

1. 一種照明度調整系統，包括：一第一光源發射一第一光線於一閱讀面；一第二光源發射一第二光線於該閱讀面，該閱讀面具有一閱讀照明度；一第一感測單元用以感測非該第二光源發射光線的一環境照明度；以及一控制單元依據該閱讀照明度與該環境照明度計算一指標值，調整該第一光源的亮度使該指標值於一預定範圍內其中，該控制單元與該第一感測單元設置於該第二光源內，該第二光源更包括一傳送單元，該第一光源更包括一接收單元，該控制單元將一調整指令由該傳送單元傳送給該接收單元，該第一光源依據該調整指令調整一固定亮度，重複量測該環境照明度與此調整步驟使該指標值落於預定範圍內。
2. 如請求項1所述之系統，其中該第二光源具有一遮蔽片與一發光體，該遮蔽片具有一第一面與一第二面，該發光體鄰近該第一面，該第一感測單元鄰近該第二面，該遮蔽片用以遮蔽該發光體的光線。
3. 如請求項1所述之系統，更包括一第二感測單元用以感測該閱讀照明度。
4. 如請求項3所述之系統，其中，該閱讀照明度需大於一第一值。
5. 如請求項3所述之系統，其中，該第二光源具有一底座設置於該閱讀面上，該第二感測單元設置於該底座上。
6. 如請求項1所述之系統，其中，該指標值相對該閱讀照明度與該環境照明度的除值為正比例關係。
7. 如請求項1所述之系統，其中，當該指標值在該預定範圍外且該第一光源已到達不可調整的極限，該控制單元發送一警示提醒手動調整該第二光源。
8. 如請求項1所述之系統，其中，該第二光源為一顯示器的背光源，該閱讀面為該顯示器的屏幕，該第一感測單元設置於該顯示器的一殼體上。
9. 如請求項8所述之系統，其中，該顯示器為一手持式顯示器，該第一感測單元與屏幕設置於同一面上。