專利名稱：隨著日光光強(qiáng)的增大而使人造光光強(qiáng)最佳化的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人造發(fā)光系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)日光感測(cè)器，用于感測(cè)日光強(qiáng)弱；人造光源器件，用以提供一定強(qiáng)弱的人造光；以及一個(gè)控制器，以根據(jù)感測(cè)到的日光強(qiáng)弱來(lái)控制人造光的強(qiáng)弱。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)感測(cè)到的日光強(qiáng)弱來(lái)控制人造光強(qiáng)弱的方法。
上述這種人造發(fā)光系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛使用，特別是在建筑物照明方面。為了在所控制的環(huán)境中提供適當(dāng)?shù)墓鈴?qiáng)，當(dāng)感測(cè)器感測(cè)到日光光強(qiáng)已降到一個(gè)預(yù)定的閾值以下時(shí)，控制器就使光源開啟；反之，當(dāng)日光光強(qiáng)超過(guò)預(yù)定的閾值時(shí)，則關(guān)閉或減弱人造光的強(qiáng)度。
除了涉及環(huán)境要有適當(dāng)光強(qiáng)的明顯的人類工程學(xué)方面之外，光強(qiáng)還影響到人類的生理方面。眾所周知，人體生理系統(tǒng)是由通常稱為生物鐘的機(jī)構(gòu)加以調(diào)整的。多種生理功能呈現(xiàn)出24小時(shí)的周期性。這種重復(fù)性的行為稱之為“日律(circadian rhythm)”。人們還了解，光線能明顯地影響這種日律。個(gè)人的心情和行為也與周圍光線強(qiáng)弱有關(guān)。應(yīng)按照個(gè)人的喜好使光線強(qiáng)弱達(dá)到最佳，使人們的感覺、心態(tài)和行為處于良好狀態(tài)。這方面作為例子可參看美國(guó)專利US-5,163,426。
De Boer en Fischer的文章“內(nèi)部光(Interior lighting)”(第二版，PhilipsTechnical Library，Kluwer Technische Boeken，Deventer-Antwerpen，1981年，60-63頁(yè))建議；在人造光與日光光強(qiáng)之間須給予的可接受亮度平衡的永久性人造光的光強(qiáng)與外界日光的光強(qiáng)成正比。如果這一亮度平衡被忽略，則對(duì)著亮背景所看的物體會(huì)出現(xiàn)背影，這是不希望有的。
歐洲專利申請(qǐng)EP-A 0 410 484提出了一種人造發(fā)光系統(tǒng)，其中，在一定的日光強(qiáng)弱范圍內(nèi)，人造光的強(qiáng)弱基本上與進(jìn)入房間的日光強(qiáng)弱成比例。以這種方式改變?nèi)嗽旃馐浅鲇谏鲜鐾瑯拥睦碛桑礊榱吮苊獬霈F(xiàn)背影。
以上所述是為了強(qiáng)調(diào)調(diào)整來(lái)自日光源和人造光源的組合光的總光強(qiáng)的重要性，特別是控制家庭環(huán)境、辦公室、工廠、公共建筑及場(chǎng)地、醫(yī)院、航海線、飛機(jī)的發(fā)光系統(tǒng)的重要性。
本發(fā)明的目的就是要提供以上所述的發(fā)光系統(tǒng)，其中考慮到了人們的需要及其使用時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明具有以下的特征。本系統(tǒng)包括一個(gè)日光控制裝置，例如遮光或窗口板，該板的透明度是可控制變化的，用以控制日光量。另外，當(dāng)日光光強(qiáng)低于一個(gè)預(yù)定的閾值時(shí)，隨著由日光感測(cè)器感測(cè)到的日光光強(qiáng)增大，控制器使人造光的光強(qiáng)降低；而當(dāng)日光光強(qiáng)高于該預(yù)定閾值時(shí)，則通過(guò)日光控制裝置的控制來(lái)減少日光量。
本發(fā)明基于多次實(shí)驗(yàn)，其中在辦公室環(huán)境下曾請(qǐng)過(guò)多位試驗(yàn)者，設(shè)置人造光對(duì)現(xiàn)有日光進(jìn)行補(bǔ)償，使試驗(yàn)者對(duì)所作的實(shí)驗(yàn)感到最滿意為止。由試驗(yàn)者按實(shí)際調(diào)整其發(fā)光的判斷來(lái)考慮有關(guān)視覺性能(讀/寫)與整個(gè)視覺舒適性及環(huán)境(相關(guān)空間)的試驗(yàn)的平衡。盡管大部分時(shí)候日光臺(tái)上的照度都高于許多辦公室照明標(biāo)準(zhǔn)指定的500勒克斯(lux)，但發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)者還要加上人造光，即使水平工作臺(tái)(例如一張桌子)上的日光光強(qiáng)已處在2000勒克斯范圍。用窗前放置的遮光板可降低室內(nèi)供“觀看”的日光光強(qiáng)的20-50％。陰天時(shí)，所加的人造光強(qiáng)弱隨著日光光強(qiáng)的增加而大致恒定地維持在1000勒克斯左右。睛天時(shí)，隨著日光光強(qiáng)增加到2000勒克斯，所加的人造光光強(qiáng)從1200勒克斯減少到500勒克斯。但是，當(dāng)日光光強(qiáng)增加到2000勒克斯的閾值以上時(shí)，所加的人造光在無(wú)遮光板場(chǎng)合增加，而在有遮光板場(chǎng)合減小。在多云的日子，出現(xiàn)類似晴天時(shí)的情況，平均有較強(qiáng)的人造光。
換句話說(shuō)，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)用遮光板來(lái)減小窗戶的亮度即日光強(qiáng)弱時(shí)，其所加的人造光要比不用遮光板時(shí)小。這種見解被用來(lái)使人造發(fā)光系統(tǒng)的能量消耗達(dá)到最優(yōu)化，同時(shí)也使人們?cè)谑芸刂频目臻g感覺良好。
以下結(jié)合附圖以舉例方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。其中

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的方框圖。
圖1示出本發(fā)明中系統(tǒng)100的方框圖。操作使用時(shí)，系統(tǒng)100放置在人們所在的空間(圖上未示出)。系統(tǒng)100包括一個(gè)日光感測(cè)器102，用以感測(cè)從窗戶(未示出)射入的日光的強(qiáng)弱。系統(tǒng)100還包括一個(gè)或多個(gè)人造光源104，用以提供一定大小的人造光到空間中的有關(guān)水平和垂直表面上；以及一個(gè)控制器106，用以根據(jù)感測(cè)器102感測(cè)到的日光強(qiáng)弱來(lái)控制人造光的強(qiáng)弱。系統(tǒng)100還包括一個(gè)日光控制裝置108，例如遮光或窗口板，以便控制透光率的變化，從而控制進(jìn)入受控空間的日光強(qiáng)弱。
當(dāng)感測(cè)到的日光光強(qiáng)低于一個(gè)預(yù)定的閾值時(shí)，隨著由日光感測(cè)器102感測(cè)到的日光光強(qiáng)的增大，控制器106可使人造光的光強(qiáng)降低；而更可取的是當(dāng)感測(cè)到的日光光強(qiáng)大于水平工作臺(tái)上的大致為2000勒克斯的一閾值時(shí)，隨著由日光感測(cè)器102感測(cè)到的日光光強(qiáng)的增大，控制器106可使人造光源104提供的人造光的光強(qiáng)增大。一個(gè)替換的或輔助的方案是，當(dāng)日光光強(qiáng)大于預(yù)定的閾值時(shí)，可用控制器106通過(guò)控制日光控制裝置108來(lái)減少進(jìn)入室內(nèi)的日光量。
以上述方式來(lái)綜合控制人造光和日光，其中考慮到了人類工程學(xué)方面以及能源的消耗。最可取的是通過(guò)一個(gè)“循規(guī)則的(rule-based)系統(tǒng)”來(lái)達(dá)到這種控制。控制器106最好是可編程的，使用戶能按其喜好來(lái)改變?nèi)嗽旃馀c日光的變化，例如變化率、閾值、或使之隨季節(jié)而變。一種循規(guī)則的系統(tǒng)例如“模糊控制器”非常適合用作本發(fā)明系統(tǒng)中的控制器，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人在光的感受方面更傾向于光的“質(zhì)”而不是“量”。于是，由于用戶的喜好，在本發(fā)明的系統(tǒng)中廣泛采用模糊控制器是有好處的。此外，也可以考慮采用各種隨天氣變化(例如明天、多云、晴天)型的控制，以適應(yīng)對(duì)這時(shí)日光特性的控制過(guò)程。這也最好用一模糊控制器來(lái)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種人造發(fā)光系統(tǒng)，包括一個(gè)日光感測(cè)器，用于感測(cè)日光強(qiáng)弱；人造光源器件，用于提供人造光；一個(gè)控制器，用于根據(jù)感測(cè)到的日光強(qiáng)弱來(lái)控制人造光的強(qiáng)弱；其特征在于，該系統(tǒng)還包括日光控制裝置，用于控制日光量；和所述控制器當(dāng)日光光強(qiáng)低于一預(yù)定閾值時(shí)使人造光光強(qiáng)隨著由所述日光感測(cè)器感測(cè)到的日光光強(qiáng)增大而降低，而當(dāng)日光光強(qiáng)高于所述預(yù)定閾值時(shí)通過(guò)控制所述日光控制裝置來(lái)減小日光量。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值至少是由天氣或季節(jié)的類型決定的。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值是可由用戶控制的閾值。
4.一種控制來(lái)自人造光源和來(lái)自日光的總發(fā)光強(qiáng)弱的方法，包括感測(cè)日光的強(qiáng)弱；根據(jù)感測(cè)到的日光強(qiáng)弱來(lái)控制人造光的強(qiáng)弱；其特征在于該方法還包括當(dāng)感測(cè)到的日光光強(qiáng)低于一預(yù)定的閾值時(shí)使人造光強(qiáng)隨著日光光強(qiáng)的增大而降低；當(dāng)感測(cè)到的日光光強(qiáng)高于所述預(yù)定的閾值時(shí)通過(guò)控制日光控制裝置來(lái)減小日光量。
全文摘要
一種人造發(fā)光系統(tǒng)(100)，包括感測(cè)日光強(qiáng)弱的日光感測(cè)器(102)、提供一定人造光的人造光源器件(104)、控制日光強(qiáng)弱的日光控制裝置(108)和根據(jù)感測(cè)的日光強(qiáng)弱來(lái)控制人造光強(qiáng)弱的控制器(106)?？刂破?106)當(dāng)感測(cè)到的日光光強(qiáng)低于一閾值時(shí)使人造光的光強(qiáng)隨著日光光強(qiáng)的增大而降低，而當(dāng)感測(cè)到的日光光強(qiáng)高于該閾值時(shí)通過(guò)控制日光控制裝置(108)來(lái)減小日光量。
文檔編號(hào)H05B37/02GK1138407SQ95191173
公開日1996年12月18日 申請(qǐng)日期1995年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月11日
發(fā)明者S·H·A·貝格曼, G·J·范登貝爾德, A·D·廷納 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司