專利名稱：隨著日光光強的增大而使人造光光強最佳化的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種人造發光系統，該系統包括一個日光感測器，用于感測日光強弱；人造光源器件，用以提供一定強弱的人造光；以及一個控制器，以根據感測到的日光強弱來控制人造光的強弱。本發明還涉及一種根據感測到的日光強弱來控制人造光強弱的方法。
上述這種人造發光系統已經得到廣泛使用，特別是在建筑物照明方面。為了在所控制的環境中提供適當的光強，當感測器感測到日光光強已降到一個預定的閾值以下時，控制器就使光源開啟；反之，當日光光強超過預定的閾值時，則關閉或減弱人造光的強度。
除了涉及環境要有適當光強的明顯的人類工程學方面之外，光強還影響到人類的生理方面。眾所周知，人體生理系統是由通常稱為生物鐘的機構加以調整的。多種生理功能呈現出24小時的周期性。這種重復性的行為稱之為“日律(circadian rhythm)”。人們還了解，光線能明顯地影響這種日律。個人的心情和行為也與周圍光線強弱有關。應按照個人的喜好使光線強弱達到最佳，使人們的感覺、心態和行為處于良好狀態。這方面作為例子可參看美國專利US-5,163,426。
De Boer en Fischer的文章“內部光(Interior lighting)”(第二版，PhilipsTechnical Library，Kluwer Technische Boeken，Deventer-Antwerpen，1981年，60-63頁)建議；在人造光與日光光強之間須給予的可接受亮度平衡的永久性人造光的光強與外界日光的光強成正比。如果這一亮度平衡被忽略，則對著亮背景所看的物體會出現背影，這是不希望有的。
歐洲專利申請EP-A 0 410 484提出了一種人造發光系統，其中，在一定的日光強弱范圍內，人造光的強弱基本上與進入房間的日光強弱成比例。以這種方式改變人造光是出于上述同樣的理由，即為了避免出現背影。
以上所述是為了強調調整來自日光源和人造光源的組合光的總光強的重要性，特別是控制家庭環境、辦公室、工廠、公共建筑及場地、醫院、航海線、飛機的發光系統的重要性。
本發明的目的就是要提供以上所述的發光系統，其中考慮到了人們的需要及其使用時的經濟性。
為達到此目的，本發明具有以下的特征。本系統包括一個日光控制裝置，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，當日光光強低于一個預定的閾值時，隨著由日光感測器感測到的日光光強增大，控制器使人造光的光強降低；而當日光光強高于該預定閾值時，則通過日光控制裝置的控制來減少日光量。
本發明基于多次實驗，其中在辦公室環境下曾請過多位試驗者，設置人造光對現有日光進行補償，使試驗者對所作的實驗感到最滿意為止。由試驗者按實際調整其發光的判斷來考慮有關視覺性能(讀/寫)與整個視覺舒適性及環境(相關空間)的試驗的平衡。盡管大部分時候日光臺上的照度都高于許多辦公室照明標準指定的500勒克斯(lux)，但發現試驗者還要加上人造光，即使水平工作臺(例如一張桌子)上的日光光強已處在2000勒克斯范圍。用窗前放置的遮光板可降低室內供“觀看”的日光光強的20-50％。陰天時，所加的人造光強弱隨著日光光強的增加而大致恒定地維持在1000勒克斯左右。睛天時，隨著日光光強增加到2000勒克斯，所加的人造光光強從1200勒克斯減少到500勒克斯。但是，當日光光強增加到2000勒克斯的閾值以上時，所加的人造光在無遮光板場合增加，而在有遮光板場合減小。在多云的日子，出現類似晴天時的情況，平均有較強的人造光。
換句話說，實驗表明，當用遮光板來減小窗戶的亮度即日光強弱時，其所加的人造光要比不用遮光板時小。這種見解被用來使人造發光系統的能量消耗達到最優化，同時也使人們在受控制的空間感覺良好。
以下結合附圖以舉例方式來說明本發明。其中

圖1是本發明系統的方框圖。
圖1示出本發明中系統100的方框圖。操作使用時，系統100放置在人們所在的空間(圖上未示出)。系統100包括一個日光感測器102，用以感測從窗戶(未示出)射入的日光的強弱。系統100還包括一個或多個人造光源104，用以提供一定大小的人造光到空間中的有關水平和垂直表面上；以及一個控制器106，用以根據感測器102感測到的日光強弱來控制人造光的強弱。系統100還包括一個日光控制裝置108，例如遮光或窗口板，以便控制透光率的變化，從而控制進入受控空間的日光強弱。
當感測到的日光光強低于一個預定的閾值時，隨著由日光感測器102感測到的日光光強的增大，控制器106可使人造光的光強降低；而更可取的是當感測到的日光光強大于水平工作臺上的大致為2000勒克斯的一閾值時，隨著由日光感測器102感測到的日光光強的增大，控制器106可使人造光源104提供的人造光的光強增大。一個替換的或輔助的方案是，當日光光強大于預定的閾值時，可用控制器106通過控制日光控制裝置108來減少進入室內的日光量。
以上述方式來綜合控制人造光和日光，其中考慮到了人類工程學方面以及能源的消耗。最可取的是通過一個“循規則的(rule-based)系統”來達到這種控制。控制器106最好是可編程的，使用戶能按其喜好來改變人造光與日光的變化，例如變化率、閾值、或使之隨季節而變。一種循規則的系統例如“模糊控制器”非常適合用作本發明系統中的控制器，因為大多數人在光的感受方面更傾向于光的“質”而不是“量”。于是，由于用戶的喜好，在本發明的系統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，以適應對這時日光特性的控制過程。這也最好用一模糊控制器來進行。
權利要求
1.一種人造發光系統，包括一個日光感測器，用于感測日光強弱；人造光源器件，用于提供人造光；一個控制器，用于根據感測到的日光強弱來控制人造光的強弱；其特征在于，該系統還包括日光控制裝置，用于控制日光量；和所述控制器當日光光強低于一預定閾值時使人造光光強隨著由所述日光感測器感測到的日光光強增大而降低，而當日光光強高于所述預定閾值時通過控制所述日光控制裝置來減小日光量。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述閾值至少是由天氣或季節的類型決定的。
3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述閾值是可由用戶控制的閾值。
4.一種控制來自人造光源和來自日光的總發光強弱的方法，包括感測日光的強弱；根據感測到的日光強弱來控制人造光的強弱；其特征在于該方法還包括當感測到的日光光強低于一預定的閾值時使人造光強隨著日光光強的增大而降低；當感測到的日光光強高于所述預定的閾值時通過控制日光控制裝置來減小日光量。
全文摘要
一種人造發光系統(100)，包括感測日光強弱的日光感測器(102)、提供一定人造光的人造光源器件(104)、控制日光強弱的日光控制裝置(108)和根據感測的日光強弱來控制人造光強弱的控制器(106)。控制器(106)當感測到的日光光強低于一閾值時使人造光的光強隨著日光光強的增大而降低，而當感測到的日光光強高于該閾值時通過控制日光控制裝置(108)來減小日光量。
文檔編號H05B37/02GK1138407SQ95191173
公開日1996年12月18日 申請日期1995年11月2日 優先權日1994年11月11日
發明者S·H·A·貝格曼, G·J·范登貝爾德, A·D·廷納 申請人:菲利浦電子有限公司