[发明专利]一种模拟日光变化的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用LED灯具来模拟日光变化的方法和装置。

背景技术

近年来，城市的发展给室内自然采光带来了很多的局限性，也有很多人在夜间上班，因此，需要采用人工照明来进行补光和照明。目前采用的人工照明灯具色温都是固定的，而日照光的色温在一天中均在变化，即早晚的色温低，中午的色温高，正是这一自然的变化过程维持了人体正常的生理节律。

基于照明灯具难以模仿日照的现状，为了能提高人的生活健康指数，有人已经在研究利用灯具如何模拟日光。如在公开号为103090238A申请日为2013.2.5公开日为2013.5.8的专利文献中公开了一种色温随时间模拟自然光变化的LED光源照明的方法和装置，但该方法需要进行复杂的计算和控制才能模拟自然光。

在模拟自然光时，通常采用普通照明标准，在中华人民共和国轻工行业标准QB/T4057-2010中规定，普通照明用LED的初始色度特性要求是额定相关色温在2700K-6500K之间，普通照明用LED在CIE1931色度图中的区域在黑体轨迹附近。现在，随着LED的普及，LED在照明领域中的应用越来越广泛，因此，现在也有很多人在研究通过何种方式能得到色温在2700K-6500K之间且与黑体轨迹相近的区域内的标准照明光，目前主要采用以下几种方式来合成标准照明光。

如图1所示，第一种是通过红绿蓝合成白光，但这种方法主要的问题是绿光的转换效率低，现在红绿蓝LED的转换效率分别为30％、10％和25％，白光流明效率可达120lm/W。通过进一步提高蓝绿光LED的流明效率，则白光流明效率可达200lm/W。由于合成白光所要求的色温和显色指数不同，对合成白光的各色LED流明效率均有不同，因此会影响普通照明白光的效率、色温和显色指数。

第二种方法是用LED+不同色荧光粉，这种方式也包括几种不同的合成方式；(1)用紫外或紫光LED+RGB荧光粉来合成白光LED，这种工作原理和日光灯是类似的，但是比日光灯性能要优越，令紫光LED的转换系数可达0.8，各色荧光粉的量子转换效率可达0.9；(2)用蓝光LED+红绿荧光粉，蓝光LED效率60％，荧光粉效率70％；(3)蓝光LED+黄色荧光粉和红色荧光粉来构成白光。不管是上述哪种方式，不能用外部控制电路随机改变LED+荧光粉的组合，无法实现白光色温动态控制。

第三中方式是用单色芯片形成白光。采用这种方式，两个参与混光的单色芯片的坐标需要位于照明标准区域的两端，这样，不论怎么调节白光，则混合出来的白光基本在两白光所连接的直线上，但黑体轨迹为一弧线，因此，混出的光难以与黑体轨迹相近似，使得部分混光不属于标准照明光。

因此，上述三种混光的方法都难以达到标准照明的目的，模拟日光也就存在较大的难度。

发明内容

为了简化模拟日光的方法，能准确的模拟出日光，本发明提供了一种模拟日光变化的方法及装置。

为达到上述目的，一种模拟日光变化的方法，对具有三个以上白光光源的灯具进行控制，其中一白光光源在色度图对应的照明区域的一端，该白光光源的色温为T_c1，该白光光源的坐标为(X₁，Y₁)；

另一白光光源在色度图对应的照明区域的另一端，该白光光源的色温为T_c2，该白光光源的坐标为(X₂，Y₂)；

其他白光光源在色度图对应的照明区域的两端之间，该白光光源的色温为T_cn，该白光光源的坐标为(X_n，Y_n)；

具体包括如下步骤：

(1)根据日光的照射规律设定一时间段，将该时间段内不同时间节点对应的色温T_cm和坐标(X_m，Y_m)存储到控制器中；

(2)控制器将当前的时间与步骤(1)的时间点进行比较来获取当前时间对应的色温和坐标值；

(3)获取色温和坐标值后按照如下方法确定出混光组合，比较X_m位于哪两个白光光源所对应的X坐标之间，设定比较出来的两个白光光源分别为W_x和W_y，确定W_x和W_y为混光组合的白光光源；

(4)利用如下公式计算出W_x和W_y的混光比例L_wx：L_wy；所述的公式为：