一種照明設備的製作方法

2023-05-12 04:11:01

本發明涉及一種照明設備。

背景技術：

隨著電腦的普及，現在不同年齡段的用戶（青少年、成人及老人）都或多或少地在進行電腦作業，電腦作業時間佔比也日漸增加。換言之，在寫字檯上，用戶一般都會進行兩種不同類型的視覺作業，即紙面作業和電腦作業。紙面作業的特點在於用戶的視覺目標位於水平桌面上，紙面自身不發光；電腦作業的視覺目標位於垂直平面，而電腦屏幕自身也是光源。容易看出，這兩種作業所需要的照明環境有所差異，其差異不僅僅體現在照明方向上，也體現在照度等級及整個視野範圍內的亮度平衡上，燈具的亮度分布是否合適，在這裡起到了關鍵作用。

而在中國質量認證中心CQC的《CQC1601-2013 視覺作業檯燈技術認證規範》中，對視覺作業檯燈的電氣安全、電磁輻射、光生物安全、光學性能等方面做了基礎性推薦。其中對普通作業檯燈的水平面照度等級及均勻度做出了推薦，但是並未對視覺作業檯燈的亮度分布給出推薦和說明。而市面上大多數檯燈的參數設置均參考該標準，這些燈具僅僅考慮到水平桌面的照明情況，適用於傳統的紙面作業。大量電腦作業的情形則被忽略了。用戶只能通過手動調節普通檯燈的位置、角度以及亮度來適應自己的電腦作業，但這樣的調整往往無法得到滿意的照明效果，用戶被迫勉強使用，被動習慣這樣的方式。

技術實現要素：

本發明正是針對普通用戶在書桌上同時進行電腦作業和紙面作業的應用場景，提出了一種可兼顧這兩種場景所需照度的照明設備。

本發明為實現上述功能，所採用的技術方案是提供一種照明設備，包括:

第一光源,所述第一光源照射第一照度測量平面；

第二光源，所述第二光源照射第二照度測量平面，所述第二照度測量平面垂直所述第一照度測量平面。

進一步的，第一照度測量區域位於所述第一照度測量平面上，第一照度EA為在所述第一照度測量區域所測得的平均照度，第二照度測量區域為位於所述第二照度測量平面上，第二照度ED為在所述第二照度測量區域所測得的平均照度，所述第二光源的發光特性由所述第一光源決定，即所述第二光源在所述第二照度測量平面上形成的第二照度ED和所述第一光源在所述第一照度測量平面上形成的第一照度EA存在對應關係。

進一步的，所述第一照度測量區域為GB/T 9473第5.8.2條中所描述的半徑為300mm以內的120°的扇形區域，所述第一照度EA根據GB/T 9473第6.8.2條中的測量方法進行測量；

所述第二照度測量平面距所述第一光源的距離大於350mm且小於650mm,第二照度測量區域為位於所述第二照度測量平面上的長700mm、寬500mm的矩形區域，所述矩形區域的中心點為所述第二光源的幾何中心垂直投影到第二照度測量平面的點,所述矩形的長邊和所述第一照度測量平面平行。

進一步的，所述第二照度ED和第一照度EA的對應關係如下：

當EA位於第一值段，即EA≤E1時，ED 隨EA的增加而增加；

當EA位於第二值段，即E1<EA≤E2時，ED 隨EA的增加而減小；

當EA位於第三值段，即E2E3時，ED 為一定值，

其中E1、E2、E3為常數，取值範圍分別為250lx≤E1≤350lx、450lx≤E2≤550lx、900lx≤E3≤1100lx。

進一步的，所述第二照度ED和第一照度EA的對應關係如下：

當EA位於第一值段時，ED = X1*EA；

當EA位於第二值段時，ED = X2*(EA-300)+Y1；

當EA位於第三值段時，ED = X3*(EA-500)+Y2；

當EA位於第四值段時，ED =Y3，

其中X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3為常數。

進一步的，0.11≤X1≤0.14、-0.07≤X2≤-0.055、0.07≤X3≤0.09、330lx≤Y1≤420lx、210lx≤Y2≤280lx、270lx≤Y3≤355lx。

進一步的，所述照明設備還包括同步運算單元、第二控制單元，所述同步運算單元根據第一照度EA和第二照度ED之間的對應關係運算獲得所述第二光源的發光參數，並將所述發光參數向所述第二控制單元輸出，所述第二控制單元根據所述發光參數控制第二光源發光。

進一步的，所述同步運算單元的輸入為所述第一光源的照度或光強，所述同步運算單元根據所述第一光源的照度或光強進行計算。

進一步的，所述照明設備還包括第一控制單元，所述第一控制單元可對第一光源進行調光，當所述第一光源的發光發生變化時，所述同步運算單元重新計算所述第二光源的發光參數。

進一步的，所述第一光源的可調光方式為連續可調光或檔位可調光。

進一步的，所述同步運算單元包括一存儲單元，所述存儲單元存放所述第一光源在發出不同光強時所對應的所述第二光源的發光參數。

進一步的，所述同步運算單元包括傳感單元，所述同步運算單元根據所述傳感單元採集獲得的第一照度EA進行運算。

進一步的，所述第一控制單元、第二控制單元為PWM調光電路。

進一步的，所述發光參數為光強、電流值或PWM調光信號。

進一步的，所述第一光源和所述第二光源之間通過無線信號來進行通訊，無線通信方式為WiFi、Zigbee或藍牙。

進一步的，所述第二光源L2的出光方向和所述第一光源L1的出光方向不同，他們之間的夾角大於45°小於135°。

本發明所提供的解決方案通過在一個照明設備上設置向兩個方向進行光照的兩組光源，既能滿足普通紙面作業的照明需求，也能滿足電腦作業時的照明需求。並且通過控制兩組光源的發光關係，用戶可以根據自己的實際需要來選擇並適度調節照明環境，而在調整的過程中紙面作業照度和電腦作業照度始終保持特定的對應關係，從而使紙面作業和電腦作業都可以在一個令人舒適的照明環境中進行。

附圖說明

圖1是符合本發明較佳實施例的照明設備在大屏幕環境使用的發光示意圖；

圖2是符合本發明較佳實施例的照明設備在小屏幕環境使用的發光示意圖；

圖3是本發明第一照度測量區域的示意圖；

圖4是本發明第二照度測量區域的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的一種照明設備作進一步詳細的說明。

本發明提出的一種照明設備的一個較佳實施例為一個檯燈，其結構和普通的檯燈類似，包括支架部分，燈頭部分及電源部分,具體結構可以參考常規的檯燈設計，這裡就不再贅述。

本實施例和以往檯燈的主要區別在於燈頭部分設置有兩組獨立的光源，第一光源L1和普通檯燈一樣負責桌面照明，第二光源L2負責垂直面照明，請參考圖1、圖2，圖中101、102分別為一個桌上型電腦屏幕和一個筆記本電腦，第二光源L2主要負責屏幕周圍區域的照明。

這裡為了表述方便我們採用兩個假設的面作為參照面，在本實施例中的桌面即為第一照度測量平面A1，第二照度測量平面A2為垂直於第一照度測量平面A1的一個虛擬的平面，由於我們主要是要解決電腦作業的照度問題，因此第二照度測量平面A2在實際應用中是位於屏幕後方的一個面，大概位於距離燈頭位置350mm~650mm這個區間內。

第一光源L1對第一照度測量平面A1進行照射，這裡所指的照射並不要求第一光源L1僅僅面向第一照度測量平面A1發光，也不限定第一光源L1的發光方向一定要垂直於第一照度測量平面A1，而在第一照度測量平面A1我們劃定一塊區域作為第一照度測量區域C1，本文所述照射指從第一光源L1射出的光大部分射向該區域，而第一光源L1在第一照度測量區域C1產生的照度的平均值為第一照度EA。根據標準GB/T 9473第5.8.2條中所描述的讀寫作業檯燈的照度要求，以第一光源L1出光口的幾何中心的垂直投影到第一照度測量平面A1的點為圓心，位於眼睛的正前方，靠近眼睛一側的投射範圍內，離圓心的半徑距離為300mm的三分之一扇形以內為主要區，而該區域以外離圓心的半徑距離為500mm的三分之一扇形為次要區，如圖3所示，本發明將該標準中的半徑300mm區域即主要區作為第一照度測量區域C1。而第一照度EA的測量方法則根據GB/T 9473第6.8.2條中所列的測量方法進行測量，本實施例中的第一照度EA符合GB/T 9473第5.8.2條的照度要求。

而第二光源L2的出光方向和第一光源L1的出光方向不同，他們之間的夾角大於45°小於135°。本文所指的出光方向，不局限於光源本身，也可以是發光元件和配光元件組合後形成的出光方向。第二光源L2照射第二照度測量平面A2，我們在第二照度測量平面A2上劃定一塊區域作為第二照度測量區域C2，本文所述照射指從第二光源L2射出的光大部分射向該區域，而第二光源L2在第二照度測量區域C2產生的照度的平均值為第二照度ED。在本實施例中第二照度測量平面A2為牆面，和第一光源L1的距離為400mm，在實際使用中可能並不存在牆面，那麼第二照度測量平面A2可以是和第一光源L1的距離為350mm到650mm之間的任意一個平面，我們對這個平面進行限定僅是為了後續表述照度關係時可以有一個參照。如前文所述，本發明主要是解決電腦作業的照明問題，而第二光源L2負責得是電腦顯示屏及其周邊區域的照明，因此如圖4所示，圖中101部分為一個電腦顯示屏，而第二照度測量區域C2為從屏幕向外擴展的矩形區域，矩形的長、寬分別為700mm和500mm，其長邊和第一照度測量平面A1平行，矩形區域的中心點為第二光源L2的幾何中心垂直投影到第二照度測量平面A2的點。第二照度ED的測量方法為，在第二照度測量區域C2的邊緣及中間位置各取任意的幾個點計算平均值。

本實施例為了實現紙面作業和電腦作業整體舒適的光環境，對第二照度ED和第一照度EA之間的關係進行了限制，即第二光源L2在第二照度測量平面A2上形成的第二照度ED和第一光源L1在第一照度測量平面A1上形成的第一照度EA存在對應關係。也就是說第二光源L2的發光特性由所述第一光源L1決定，從而使得ED隨EA的變化而變化。

而第二照度ED和第一照度EA的對應關係，具體如下：

當EA位於第一值段，即EA<E1時，ED = X1*EA，常數X1的取值範圍為0.11≤X1≤0.14，因此ED 隨EA的增加而增加；

當EA位於第二值段，即E1≤EAE3時，ED =Y3，即ED 為一定值，常數Y3的取值範圍為270lx≤Y3≤355lx 。

其中以上各值段的分界點的取值範圍為250lx≤E1≤350lx、450lx≤E2≤550lx、900lx≤E3≤1100lx。

而具體在本實施例中E1=300lx、E2=500lx、E3=1000lx。而對於X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3這些常數，我們進行了大量的實驗研究人們在紙面作業和電腦作業時對光環境的喜好度，最後獲得了一些較佳的值，其中X1的選值為1.2、1.25或1.3，X2的選值為-0.065、-0.063或-0.06，X3的選值為0.072、0.076或0.081，Y1的選值為366lx、378lx或390lx，Y2的選值為228lx、236lx或254lx，Y3的選值為281lx、304lx或349lx。這些值可以進行任意組合。

本實施例中第一光源的發光強度適固定的，在燈具設計時，先根據我們選定的光源及配光方案對第一照度測量區域C1進行測量而獲得第一照度EA，再根據上述對應關係計算獲得第二照度ED，然後對第二光源L2進行選型及配光設計而實現在第二照度測量平面A2的獲得第二照度ED。

而在另一較佳實施例中，第一光源L1是可以調光的，在調光過程中第一照度EA必然會發生變化，為了使第一照度EA和第二照度ED仍然維持前述對應關係，第二光源L2需要跟隨第一光源L1同步進行調光。在本實施例中，照明設備還包括，第一控制單元、第二控制單元及同步運算單元。其中第一控制單元和第二控制單元可分別對第一光源L1、第二光源L2進行調光，第一控制單元的輸入為用戶輸入的調光信息，而第二控制單元的輸入為由同步運算單元運算獲得的第二光源L2的發光參數。同步運算單元的輸入為第一光源的發光特性，如照度或光強等，然後根據這些發光特性進行計算。在本實施例中，同步運算單元計算發光參數的過程如下，首先根據第一光源L1的調光信息計算出第一光源的發光強度，根據這個發光強度得到對應的第一照度EA，然後依據前述第二照度ED和第一照度EA的對應關係運算獲得ED，最後根據第二照度ED計算出可以獲得該值的第二光源L2的發光參數，並向第二控制單元輸出。同步運算單元始終關注第一光源L1的發光狀態，當第一光源L1的發光發生變化時，同步進行運算。而在另一較佳實施例中，為了克服環境光的影響，同步運算單元並不是根據第一光源L1的發光強度來進行計算，而是根據實際測得的第一照度EA來計算第二光源L2的發光參數，這樣就需要在同步運算單元中增加傳感單元，由傳感單元採集獲得的第一照度EA，燈具點亮時始終進行檢測、運算、調節第二光源L2發光這樣一個循環操作。

而有些閱讀燈並不提供連續調光功能,而是提供預設的幾個亮度檔位供用戶選擇,在這種情況下,同步運算單元沒有必要每次都重新計算,只需在同步運算單元增加一個存儲單元,用以存放每一檔位第二光源L2的發光參數,即第一光源L1在發出不同光強時所對應的第二光源L2的發光參數。這個發光參數可以是光強、電流值或者PWM調光信號。

本實施例中的第一光源L1、第二光源L2並不限定為一個單獨的發光體，光源可以包括一個或一組發光單元，發光單元可以選用白熾燈、節能燈、滷素燈、LED等，在本實施例中採用LED作為光源。第一光源L1、第二光源L2可以設置在一起，也可以分別設置在位置不同的兩個支撐件上，如第一光源L1類似傳統檯燈結構，第二光源L2通過黏貼、夾持等方法設置在屏幕後方。第一光源L1、第二光源L2可以組成一個結構體，也可以採用分離設置的方式，當採用分離設置時，為保證第一照度EA和第二照度ED間的對應關係，分離部件之間應該可以通過無線信號來進行通訊。無線通信方式可以為WiFi、Zigbee或藍牙。

在本實施例中，第一控制單元、第二控制單元為PWM調光電路，在其他實施例中也可選用調幅式調光電路、相位調光電路等。第一光源的可調光方式可以採用連續調光方式或檔位調光方式。

上文對本發明優選實施例的描述是為了說明和描述，並非想要把本發明窮盡或局限於所公開的具體形式，顯然，可能做出許多修改和變化，這些修改和變化可能對於本領域技術人員來說是顯然的，應當包括在由所附權利要求書定義的本發明的範圍之內。