[發(fā)明專利]一種模擬日光變化的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410631840.8
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104540263A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂天剛;王躍飛;李坤錐
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市鴻利光電股份有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;F21S10/00;F21Y101/02
• 代理公司: 廣州中浚雄杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 44254
• 代理人: 劉各慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用LED燈具來模擬日光變化的方法和裝置。

背景技術(shù)

近年來，城市的發(fā)展給室內(nèi)自然采光帶來了很多的局限性，也有很多人在夜間上班，因此，需要采用人工照明來進(jìn)行補(bǔ)光和照明。目前采用的人工照明燈具色溫都是固定的，而日照光的色溫在一天中均在變化，即早晚的色溫低，中午的色溫高，正是這一自然的變化過程維持了人體正常的生理節(jié)律。

基于照明燈具難以模仿日照的現(xiàn)狀，為了能提高人的生活健康指數(shù)，有人已經(jīng)在研究利用燈具如何模擬日光。如在公開號為103090238A申請日為2013.2.5公開日為2013.5.8的專利文獻(xiàn)中公開了一種色溫隨時(shí)間模擬自然光變化的LED光源照明的方法和裝置，但該方法需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和控制才能模擬自然光。

在模擬自然光時(shí)，通常采用普通照明標(biāo)準(zhǔn)，在中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T4057-2010中規(guī)定，普通照明用LED的初始色度特性要求是額定相關(guān)色溫在2700K-6500K之間，普通照明用LED在CIE1931色度圖中的區(qū)域在黑體軌跡附近。現(xiàn)在，隨著LED的普及，LED在照明領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，因此，現(xiàn)在也有很多人在研究通過何種方式能得到色溫在2700K-6500K之間且與黑體軌跡相近的區(qū)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)照明光，目前主要采用以下幾種方式來合成標(biāo)準(zhǔn)照明光。

如圖1所示，第一種是通過紅綠藍(lán)合成白光，但這種方法主要的問題是綠光的轉(zhuǎn)換效率低，現(xiàn)在紅綠藍(lán)LED的轉(zhuǎn)換效率分別為30％、10％和25％，白光流明效率可達(dá)120lm/W。通過進(jìn)一步提高藍(lán)綠光LED的流明效率，則白光流明效率可達(dá)200lm/W。由于合成白光所要求的色溫和顯色指數(shù)不同，對合成白光的各色LED流明效率均有不同，因此會(huì)影響普通照明白光的效率、色溫和顯色指數(shù)。

第二種方法是用LED+不同色熒光粉，這種方式也包括幾種不同的合成方式；(1)用紫外或紫光LED+RGB熒光粉來合成白光LED，這種工作原理和日光燈是類似的，但是比日光燈性能要優(yōu)越，令紫光LED的轉(zhuǎn)換系數(shù)可達(dá)0.8，各色熒光粉的量子轉(zhuǎn)換效率可達(dá)0.9；(2)用藍(lán)光LED+紅綠熒光粉，藍(lán)光LED效率60％，熒光粉效率70％；(3)藍(lán)光LED+黃色熒光粉和紅色熒光粉來構(gòu)成白光。不管是上述哪種方式，不能用外部控制電路隨機(jī)改變LED+熒光粉的組合，無法實(shí)現(xiàn)白光色溫動(dòng)態(tài)控制。

第三中方式是用單色芯片形成白光。采用這種方式，兩個(gè)參與混光的單色芯片的坐標(biāo)需要位于照明標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域的兩端，這樣，不論怎么調(diào)節(jié)白光，則混合出來的白光基本在兩白光所連接的直線上，但黑體軌跡為一弧線，因此，混出的光難以與黑體軌跡相近似，使得部分混光不屬于標(biāo)準(zhǔn)照明光。

因此，上述三種混光的方法都難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)照明的目的，模擬日光也就存在較大的難度。

發(fā)明內(nèi)容

為了簡化模擬日光的方法，能準(zhǔn)確的模擬出日光，本發(fā)明提供了一種模擬日光變化的方法及裝置。

為達(dá)到上述目的，一種模擬日光變化的方法，對具有三個(gè)以上白光光源的燈具進(jìn)行控制，其中一白光光源在色度圖對應(yīng)的照明區(qū)域的一端，該白光光源的色溫為T_c1，該白光光源的坐標(biāo)為(X₁，Y₁)；

另一白光光源在色度圖對應(yīng)的照明區(qū)域的另一端，該白光光源的色溫為T_c2，該白光光源的坐標(biāo)為(X₂，Y₂)；

其他白光光源在色度圖對應(yīng)的照明區(qū)域的兩端之間，該白光光源的色溫為T_cn，該白光光源的坐標(biāo)為(X_n，Y_n)；

具體包括如下步驟：

(1)根據(jù)日光的照射規(guī)律設(shè)定一時(shí)間段，將該時(shí)間段內(nèi)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的色溫T_cm和坐標(biāo)(X_m，Y_m)存儲(chǔ)到控制器中；

(2)控制器將當(dāng)前的時(shí)間與步驟(1)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比較來獲取當(dāng)前時(shí)間對應(yīng)的色溫和坐標(biāo)值；

(3)獲取色溫和坐標(biāo)值后按照如下方法確定出混光組合，比較X_m位于哪兩個(gè)白光光源所對應(yīng)的X坐標(biāo)之間，設(shè)定比較出來的兩個(gè)白光光源分別為W_x和W_y，確定W_x和W_y為混光組合的白光光源；

(4)利用如下公式計(jì)算出W_x和W_y的混光比例L_wx：L_wy；所述的公式為：