一種依據(jù)自然光照的室內(nèi)led照明調(diào)光方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法，首先在建筑物的窗戶的內(nèi)測，放置一個(gè)五面安裝有光敏傳感器的正方體自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)，根據(jù)自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)采集到的各面的光強(qiáng)，判斷此時(shí)的天氣狀況；根據(jù)天氣狀況，計(jì)算自然光源中在室內(nèi)的工作臺(tái)面產(chǎn)生的輻射光強(qiáng)、直射光強(qiáng)，得到自然光在室內(nèi)工作臺(tái)面的光照強(qiáng)度；參照人眼對(duì)自然光照強(qiáng)度的最低需求，確定室內(nèi)LED燈具的工作亮度等級(jí)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了人們的工作區(qū)域獲得比較舒適的光照，并且具有方便、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)LED照明調(diào)光方法，特別涉及一種依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，照明節(jié)能已逐漸成為人們的共識(shí)，除了采用高效能光源外，在不影響人們對(duì)照明需求的前提下，合理地控制光源的輸出光強(qiáng)也是照明節(jié)能的重要手段。太陽光是最適合人類視覺系統(tǒng)的光源，在室內(nèi)照明中合理地利用自然光，不僅可保護(hù)人眼視力，而且可以減少電能消耗，具有廣闊的發(fā)展前景和良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)價(jià)值。
[0003]目前的國內(nèi)智能照明，研究利用自然光在建筑中的應(yīng)用主要分為兩種:直接利用法和間接利用法。直接利用法即通過在室外安裝采光設(shè)備，直接將室外采集的陽光引入到室內(nèi)，達(dá)到利用自然光照明的目的，典型代表如室外平面鏡反射法、導(dǎo)光管法、棱鏡組多次反射法、光導(dǎo)纖維法等。間接利用法即通過安裝相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，將太陽能轉(zhuǎn)換成不同形式的熱能或者電能，再加以利用到室內(nèi)照明中，典型代表如光一熱一電轉(zhuǎn)換方式、光一電轉(zhuǎn)換方式等。
[0004]上述兩種方法都是基于輔助手段或者工具來利用太陽光，在實(shí)現(xiàn)過程中面臨造價(jià)和運(yùn)用復(fù)雜度較高的難題，在現(xiàn)實(shí)生活中，尤其是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國家和地區(qū)很少有推廣實(shí)例。
[0005]當(dāng)前辦公樓宇中臨窗的燈具功率，其照明功率是按沒有考慮自然光的條件下所需要的最大功率設(shè)置的，而在大多數(shù)工作時(shí)段，臨窗燈具的照明相對(duì)室外的自然光，只是輔助光源，特別是晴天，透過窗戶的自然光足以為臨近窗口的區(qū)域提供照明，此時(shí)室內(nèi)燈具可以不照明或只提供少量光照即可。但當(dāng)前絕大多數(shù)情況下臨窗燈具與非臨窗燈具是一起控制的，再加上自然光源由于天氣變化，云彩遮擋、時(shí)段變化等原因表現(xiàn)出不穩(wěn)定，為了不影響人們的工作，在辦公時(shí)間內(nèi)，臨窗燈具與非臨窗燈具一樣處于全功率工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致大量的電能浪費(fèi)。
[0006]LED照明在室內(nèi)照明中的應(yīng)用越來越廣泛，當(dāng)前LED照明一般采用恒流驅(qū)動(dòng)，通過PWM方法進(jìn)行調(diào)光性控制，這也為依據(jù)環(huán)境照明情況進(jìn)行調(diào)光提供了硬件條件。通常的做法是在燈具上集成一個(gè)光敏傳感器，該傳感器感知燈具周圍的光照，從而實(shí)現(xiàn)LED燈具的自動(dòng)調(diào)光。但這種方法存在明顯的缺陷，由于光敏傳感器在燈具上的安裝位置是固定的，光敏傳感器背向環(huán)境光源和面向環(huán)境光源，調(diào)光效果可能差異較大，因此對(duì)燈具的安裝提出了額外的要求；另一方面，燈具是安裝于天花板內(nèi)還是突出于天花板，光敏傳感器感知的光照也是不同的，為了美觀，照明燈具的殼體一般鑲嵌于天花板中，安裝于燈具體中的光敏傳感器從而也難以感知環(huán)境光照。
[0007]室外自然光照強(qiáng)度、方位角、高度角會(huì)隨時(shí)間變化，室內(nèi)光照也會(huì)隨之變化，在利用自然光照的同時(shí)，為了獲得比較舒適的工作光照環(huán)境，合理的室內(nèi)智能照明方案應(yīng)該是根據(jù)外部光照變化而動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)室內(nèi)燈管亮度等級(jí)，在人工光的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)保持光照效果的穩(wěn)定。[0008]室外自然光可以分為太陽直射光和太陽輻射光兩類。地球上的光線均是由太陽帶來的，一部分太陽光透過大氣層到達(dá)地面，成為直射光，直射光形成的照度非常高，具有方向性，可以使物體形成陰影。另一部分太陽光碰到大氣層中的空氣分子、灰塵、水蒸氣等微粒，產(chǎn)生多次反射，形成太陽輻射光。太陽輻射光具有一定的亮度，形成的照度低，沒有方向性，不能使物體形成陰影。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法，以保障人們的工作區(qū)域獲得比較舒適的光照，由于LED燈具不是全時(shí)段工作于額定功率，因此可以達(dá)到節(jié)能的目的。
[0010]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]一種依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法，包括以下步驟:
[0012](I)建筑物室內(nèi)自然光源光強(qiáng)采樣:在建筑物窗戶的內(nèi)測，放置一個(gè)自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)；所述自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)為正方形，以其正對(duì)著窗外的面為前面，自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)的前面、上面、背面、左側(cè)面、右側(cè)面各安裝有一個(gè)光敏傳感器，對(duì)自然光光強(qiáng)進(jìn)行采集;
[0013](2)對(duì)于任一時(shí)刻，自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)的前面、上面、背面、左側(cè)面、右側(cè)面獲得的光強(qiáng)測量值分別為Ew、E±、E胃、Ep Eie，求五個(gè)光強(qiáng)測量值中的最大值、均值及方差，分別記為EMX、mE和σΕ;
[0014](3)調(diào)節(jié)室內(nèi)LED燈具的亮度:
[0015](3-1)如果Emax=E背，或者Emax=E上且E上<βΕ背，判斷此時(shí)為陰暗的陰天，其中β為閾值常數(shù)，1< β〈2 ;設(shè)定可調(diào)LED燈具工作為最大允許亮度等級(jí)N ；
[0016](3-2)如果Emax> εΕ背且σ Ε〈 λ (Emax_mE)，判斷此時(shí)為明亮的陰天，則設(shè)定直射光強(qiáng)為Ez=0，而輻射光強(qiáng)為Er=Emax ;其中ε、λ為閾值常數(shù)，ε >2, 0.5〈 λ〈1.0 ;
[0017](3-2-1)計(jì)算福射光源在室內(nèi)的工作臺(tái)面的點(diǎn)T(xQ, yQ, zQ)的福射光強(qiáng)Erd:
[0018]令窗戶所在的墻面為面A，垂直于地板并與面A垂直相交的墻面為面B，則以面A與面B的相交線為ζ軸，面A與地板的相交線為y軸，面B與地板的相交線為X軸；設(shè)窗戶寬為Y，高為H,窗戶離ζ軸最近的邊沿與ζ軸的距離為Yw,窗戶下沿與工作臺(tái)面的高度差為ht，窗戶面元為dydz,則
【權(quán)利要求】
1.一種依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)建筑物室內(nèi)自然光源光強(qiáng)采樣:在建筑物窗戶的內(nèi)測，放置一個(gè)自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)；所述自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)為正方形，以其正對(duì)著窗外的面的前面，自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)的前面、上面、背面、左側(cè)面、右側(cè)面各安裝有一個(gè)光敏傳感器，對(duì)自然光光強(qiáng)進(jìn)行采集； (2)對(duì)于任一時(shí)刻，自然光光強(qiáng)采樣節(jié)點(diǎn)的前面、上面、背面、左側(cè)面、右側(cè)面獲得的光強(qiáng)測量值分別為Ew、E±、E胃、Ep Eie，求五個(gè)光強(qiáng)測量值中的最大值、均值及方差，分別記為 Emax、mE 和 σ E ; (3)調(diào)節(jié)室內(nèi)LED燈具的亮度: (3-1)如果Emax=E胃，或者Emax=E±且E±〈 β E胃，判斷此時(shí)為陰暗的陰天，其中β為閾值常數(shù)，1< β〈2 ;設(shè)定可調(diào)LED燈具工作為最大允許亮度等級(jí)N ； (3-2)如果Emax> ε E胃且σ Ε〈 λ (Emax_mE)，判斷此時(shí)為明亮的陰天，則設(shè)定直射光強(qiáng)為Ez=O,而輻射光強(qiáng)為E^Emax ;其中ε、λ為閾值常數(shù)，ε >2, 0.5〈 λ <1.0 ； (3-2-1)計(jì)算福射光源在室內(nèi)的工作臺(tái)面的點(diǎn)TUtl, J0, ζ0)的福射光強(qiáng)Etti: 令窗戶所在的墻面為面Α，垂直于地板并與面A垂直相交的墻面為面B，則以面A與面B的相交線為ζ軸，面A與地板的相交線為y軸，面B與地板的相交線為X軸；設(shè)窗戶寬為Y，高為H，窗戶離ζ軸最近的邊沿與ζ軸的距離為Yw，窗戶下沿與工作臺(tái)面的高度差為ht，窗戶面元為dydz,則
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法，其特征在于，步驟(I)所述對(duì)自然光光強(qiáng)進(jìn)行采集，具體為: 每間隔一段固定的時(shí)間，對(duì)自然光光強(qiáng)進(jìn)行一次采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法，其特征在于，步驟(I)所述對(duì)自然光光強(qiáng)進(jìn)行采集，具體為: 對(duì)自然光光強(qiáng)進(jìn)行即時(shí)采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 依據(jù)自然光照的室內(nèi)LED照明調(diào)光方法，其特征在于，所述光敏傳感器位于其所在面的中心位置。
【文檔編號(hào)】F21V23/00GK103759232SQ201410027864
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】賀前華, 鐘源宇, 梁志明, 林志豪 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)