CN102438367B - 一种基于人眼感受亮度的线性化调光*** - Google Patents
一种基于人眼感受亮度的线性化调光*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN102438367B CN102438367B CN201110326689.3A CN201110326689A CN102438367B CN 102438367 B CN102438367 B CN 102438367B CN 201110326689 A CN201110326689 A CN 201110326689A CN 102438367 B CN102438367 B CN 102438367B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- brightness
- light modulation
- dimming
- parameter
- experiencing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
- Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于视觉功效学的线性化调光***,目的是提供一种基于人眼感受亮度的线性化调光***,能够根据当前亮度、目标亮度、调光时间来计算调光曲线。本发明提出的线性化调光原理基于视觉功效学和心理物理学的研究结果,即感受亮度与实际亮度呈对数变化。通过建立调光电气参数、实际亮度、感受亮度这三者之间的对应关系,然后以感受亮度线性变化为目标,根据用户的参数设定,解算出电气参数的变化曲线。然后直接控制电气参数按照曲线变化,实现线性化调光。本发明可以使得在调光过程中感受亮度随时间线性变化,调光过程更加均匀柔和。可用于机舱等对照明要求较高的场合以及室内照明领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于感受亮度的线性化调光***,可以应用于机舱等照明要求较高的场合以及室内照明领域。
背景技术
视觉是人体最重要的感觉之一,随着科技的进步和人民生活水平的提高,人们对照明的要求也从过去单一注重照度逐步提升到注重包括照度、舒适度、效率、非生物安全效应等在内的综合性因素。
恶劣的照明条件会使人眼适应性变差。如果照明***不能有效控制和调节,容易使人产生视觉疲劳,甚至造成严重的后果。视觉工效学的研究表明,照明除了提供满足用户功能性视觉任务所需的光环境外,还可以通过生理、心理以及生物等多种方式影响人的生命节律以及健康状况。因此,合适的照明调光方法对于缓解视觉疲劳、增加照明舒适度、提高照明效率等有着重要的意义。
目前的调光往往通过手动旋钮或控制电气参数(如电压、占空比等)的直接改变来实现。这种调节带给人眼对亮度的感受往往是突变的、非线性的,频繁的突变容易使人眼感到不适或疲劳。工效学的研究表明,实际亮度与感受亮度之间存在差异。这种差异造成人眼在不同初始亮度值的条件下对于亮度变化量的敏感程度也是不同的。感受亮度与实际亮度之间呈现对数关系。比如在由暗到亮的过程中,若实际亮度线性增加,感受亮度开始增加得很快,后来却增加得很慢。
传统的手动调光或档位调光没有考虑这种现象,而本发明涉及的线性化调光***考虑实际亮度和感受亮度的区别。它结合视觉工效学的有关理论,关注调光过程的柔和、均匀、缓变,使得感受亮度在调光过程中线性变化,是一种符合现代照明要求的调光***。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于人眼感受亮度的线性化调光***。能够根据当前亮度、目标亮度、调光时间来计算调光曲线,使得在调光过程中感受亮度随时间线性变化,调光过程更加均匀柔和。可用于机舱等对照明要求较高的场合以及室内照明领域。
本发明提出的线性化调光原理基于视觉功效学和心理物理学的研究结果,即感受亮度与实际亮度呈对数变化。通过建立调光电气参数、实际亮度、感受亮度这三者之间的对应关系,然后以感受亮度线性变化为目标,根据用户的参数设定,解算出电气参数的变化曲线。然后直接控制电气参数按照曲线变化,实现线性化调光。
本发明提出的基于人眼感受亮度的线性化调光***,由光电特性采集器1、调光目标设定器2、调光曲线计算生成器3和调光执行器4组成,其中:光电特性采集器1和调光目标设定器2的输出端分别连接调光曲线计算生成器3的输入端,调光曲线计算生成器3的输出端连接调光执行器4的输入端;
光电特性采集器1建立调光电气控制参数与实际亮度关系;
调光目标设定器2用于设定目标亮度值或目标电和调光过程所需时间;
调光曲线计算生成器3根据收到的电气参数与实际亮度关系,以及目标亮度值和调光过程所需的时间,建立基于感受亮度的线性化调光曲线;
调光执行器4根据所述调光曲线计算生成器3生成的基于感受亮度的线性化调光曲线,改变调光镇流器或驱动器的控制量,执行调光过程。
本发明中,所述光电特性采集器建立调光电气控制参数与实际亮度关系,具体步骤为:
选取好控制参数以后,启动光电特性采集器,在参数变化范围内取点,改变参数取值,逐点测量光源的实际亮度,结果记录,数据可以通过多次测量求均值得到,且测量的数据点尽量多一些,根据结果拟合控制参数与实际亮度的关系;一旦拟合完成则将结果保存以便长期使用,直到更换光源或用户需要校正曲线时再重新测量。
本发明中,调光曲线计算生成器建立基于感受亮度的线性化调光曲线具体步骤如下:
3) 将(4)式代入(3)式,得到电气参数随时间的变化关系:
其中是已经拟合得到的已知函数;是亮度的绝对阈限,是一个常数;、和、是根据传感器测量和用户设定的目标计算得到的已知量;是用户设定的值; 与韦伯分数有关的一个常数;(5)式中除了以外所有的参量都已知,可以由PC机或者其它控制器根据用户的设定和预先拟合的函数关系直接计算得到。
本发明提出的基于视觉功效学的调光具有以下明显优点:
(1)调光过程中感受亮度线性变化,人眼感受舒适,调光过程均匀、柔和。
(2)对于一定级数的数字调光,不会出现在亮度水平较低时调光级数不够,在亮度水平较高时精度浪费的现象。
(3)线性化调光过程中实际亮度为指数变化,相比传统调光使实际亮度直线变化的方式,对于相同的亮度始末值,线性化调光过程中每一时刻的实际亮度都低于传统调光方式,照明效率更高。
附图说明
图1是本发明的***结构图。
图2是本发明的调光原理图。
图3是本发明的调光实现图。
图4是本发明涉及的光源亮度与电气控制参数对应图。
图中标号:1为光电特性采集器,2为调光目标设定器,3为调光曲线计算生成器,4为调光执行器。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的原理和过程。根据费希纳定律,心理感受量与物理刺激强度呈对数关系 ,式中为绝对阈限, 为韦伯分数是一个常数,心理感受量为,为物理刺激量得绝对值。将上式运用到视觉,则感受亮度与实际亮度为对数关系。因此若将实际亮度按照指数曲线来调节,则感受亮度将线性变化,如图2、图3所示。
根据费希纳定律,可以按照以下步骤建立线性化调光***。由光电特性采集器1、调光目标设定器2、调光曲线计算生成器3和调光执行器4组成,其中:光电特性采集器1和调光目标设定器2的输出端分别连接调光曲线计算生成器3的输入端,调光曲线计算生成器3的输出端连接调光执行器4的输入端。具体步骤为:
1、选取控制参数
2、光电特性采集器建立调光电气控制参数与实际亮度关系
选取好控制参数以后,启动光电特性采集器1。在参数变化范围内取点,改变参数取值,逐点测量光源的实际亮度,结果记录如图2所示(图2所示以控制参数是光源的电压为例)。为了尽量减小误差,图2中的数据可以通过多次测量求均值得到,且测量的数据点尽量多一些。根据图2的结果拟合控制参数与实际亮度的关系以控制参数为电压为例,拟合关系为式(1)。
其中:L为实际亮度,V为控制电参数(电压);
一旦拟合完成则将结果保存以便长期使用,直到更换光源或用户需要校正曲线时再重新测量。
3、编辑调光目标设定器2,读取用户的调光目标。假设某种光源的控制参数是控制电压,用户的调光目标是:在时间T内,光源的亮度由当前亮度变化到。记光源的亮度由变到过程中,对应的感受亮度从变到,电气控制参数(以电压为例)由变到。
4、调光曲线计算生成器建立基于感受亮度的线性化调光曲线
根据费希纳定律感受亮度与实际亮度的关系为
由(1)(2)式可得,
(3)式即为拟合得到的光源的控制参数与感受亮度之间的函数关系。计算基于感受亮度的线性化调光曲线如下:
, (4)
9) 将(4)式代入(3)式,得到电气参数随时间的变化关系:
(5)式即为“基于感受亮度的线性化调光曲线”,其中是已经拟合得到的已知函数;是亮度的绝对阈限,是一个常数,;、和、是根据传感器测量和用户设定的目标计算得到的已知量;是用户设定的值; 与韦伯分数有关的一个常数。因此(5)式中除了以外所有的参量都已知,可以由PC机或者其它控制器根据用户的设定和预先拟合的函数关系直接计算得到。
5、调光执行器执行线性化调光
当用户指定目标亮度(或目标电气控制参数)和调光时间后,调光曲线计算生成器首先按照(5)式计算光源的电气控制参数随时间的变化,生成“基于感受亮度的线性化调光曲线”,根据该曲线,调光执行器改变调光镇流(驱动)器的控制量,执行调光过程。
Claims (1)
1.一种基于人眼感受亮度的线性化调光***,其特征在于由光电特性采集器(1)、调光目标设定器(2)、调光曲线计算生成器(3)和调光执行器(4)组成,其中:光电特性采集器(1)和调光目标设定器(2)的输出端分别连接调光曲线计算生成器(3)的输入端,调光曲线计算生成器(3)的输出端连接调光执行器(4)的输入端;
光电特性采集器(1)建立调光电气控制参数与实际亮度关系;具体步骤为:选取好控制参数以后,启动光电特性采集器,在参数变化范围内取点,改变参数取值,逐点测量光源的实际亮度,结果记录,数据通过多次测量求均值得到,且测量的数据点尽量多一些,根据结果拟合控制参数与实际亮度的关系;拟合关系为式(1)
其中:L为实际亮度,V为控制电参数(电压);
一旦拟合完成则将结果保存以便长期使用,直到更换光源或用户需要校正曲线时再重新测量;
调光目标设定器(2)用于设定目标亮度值或目标电气控制参数和调光过程所需时间;
调光曲线计算生成器(3)根据收到的电气参数与实际亮度关系,以及目标亮度值和调光过程所需的时间,建立基于费希纳定律的线性化调光曲线;
调光执行器(4)根据所述调光曲线计算生成器(3)生成的基于感受亮度的线性化调光曲线,改变调光镇流器或驱动器的控制量,执行调光过程;
其中:调光曲线计算生成器建立基于感受亮度的线性化调光曲线,具体步骤如下:
(2)、计算感受亮度变化速率:,得到感受亮度随时间变化的曲线
根据费希纳定律中感受亮度与实际亮度的关系:
并结合(1)式可拟合得到光源的控制参数与感受亮度之间的函数关系:
(3)、将(4)式代入(3)式,得到电气参数随时间的变化关系:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110326689.3A CN102438367B (zh) | 2011-10-25 | 2011-10-25 | 一种基于人眼感受亮度的线性化调光*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110326689.3A CN102438367B (zh) | 2011-10-25 | 2011-10-25 | 一种基于人眼感受亮度的线性化调光*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102438367A CN102438367A (zh) | 2012-05-02 |
CN102438367B true CN102438367B (zh) | 2014-04-02 |
Family
ID=45986173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110326689.3A Expired - Fee Related CN102438367B (zh) | 2011-10-25 | 2011-10-25 | 一种基于人眼感受亮度的线性化调光*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102438367B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106686811A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-17 | 深圳市思乐数据技术有限公司 | 彩票机自助终端及其灯光控制方法 |
CN112055454A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-08 | 惠州市西顿工业发展有限公司 | 一种调光曲线查询表的建立方法、调光方法及调光器 |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013221188A1 (de) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Erkennung der Müdigkeit des Fahrers in einem Fahrzeug |
CN104122792B (zh) * | 2014-07-01 | 2016-08-24 | 河南科技大学 | 搓澡机器人优化控制方法 |
CN105451395A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-03-30 | 山东乐康电器科技有限公司 | 一种模拟人眼明适应的智能灯光装置及空气检测设备 |
CN106028511B (zh) * | 2016-05-30 | 2017-12-29 | 上海典芯半导体有限公司 | 一种led无级调光*** |
CN107666737B (zh) * | 2016-11-18 | 2020-10-27 | 广州市野光源眼科技有限公司 | 动态照明方法 |
CN107666736B (zh) * | 2016-11-18 | 2020-10-27 | 广州市野光源眼科技有限公司 | 动态照明方法 |
CN107666738B (zh) * | 2016-11-18 | 2019-05-10 | 广东夏野日用电器有限公司 | 动态照明方法 |
EP3544387A4 (en) * | 2016-11-18 | 2020-06-24 | Guangdong Wlight Visual Health Research Institute | DYNAMIC LIGHTING METHOD AND DEVICE |
CN108401314B (zh) * | 2018-01-29 | 2019-12-13 | 杭州电子科技大学 | 基于极坐标的无极调光调色方法 |
CN110622621A (zh) * | 2018-03-07 | 2019-12-27 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 呼吸灯调节方法、装置及电子设备 |
CN108966464B (zh) * | 2018-08-15 | 2020-07-21 | 青岛亿联客信息技术有限公司 | 设置调光档位的方法、档位调节方法及装置、*** |
CN110958750B (zh) * | 2018-09-25 | 2020-11-27 | 珠海格力电器股份有限公司 | 照明设备控制方法及装置 |
CN109451622B (zh) * | 2018-09-27 | 2021-02-05 | 天津华来科技股份有限公司 | 一种led照明灯具亮度变化的控制方法、装置及*** |
CN111163558B (zh) * | 2018-11-08 | 2022-02-25 | 松下知识产权经营株式会社 | 调光曲线校正方法及单元、led照明装置及存储介质 |
CN109673077A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-23 | 中科芯集成电路股份有限公司 | 一种led亮度调节的非线性校正***及其校正方法 |
CN109511208B (zh) * | 2019-01-11 | 2020-03-20 | 北京汽车股份有限公司 | 车辆的灯光控制方法、***及车辆 |
CN109782164B (zh) * | 2019-01-25 | 2021-04-23 | 高铭电子(惠州)有限公司 | 汽车启动开关的检测方法 |
CN111511077B (zh) * | 2019-01-31 | 2022-07-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 调光曲线生成方法、调光曲线生成装置、led照明装置 |
CN109640464B (zh) * | 2019-02-27 | 2020-10-02 | 上海客益电子有限公司 | 一种pwm信号占空比控制方法以及相应的电路和led灯 |
CN110543191B (zh) * | 2019-08-28 | 2020-06-19 | 华南理工大学 | 基于室内视觉图像分析的建筑采光控制装置和方法 |
CN112218403B (zh) * | 2020-11-13 | 2023-12-29 | 珠海雷特科技股份有限公司 | 智能灯具及其亮度色温调节方法、计算机可读存储介质 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1082303A (zh) * | 1992-07-29 | 1994-02-16 | 新典自动化股份有限公司 | 自动连续调光装置 |
JP2003317972A (ja) * | 2002-04-23 | 2003-11-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 照明システム |
CN101360378A (zh) * | 2008-09-05 | 2009-02-04 | 广州市雅江光电设备有限公司 | 一种led调光装置的调光方法 |
CN101521968A (zh) * | 2008-02-27 | 2009-09-02 | 立锜科技股份有限公司 | 电流调节器及其控制方法 |
-
2011
- 2011-10-25 CN CN201110326689.3A patent/CN102438367B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1082303A (zh) * | 1992-07-29 | 1994-02-16 | 新典自动化股份有限公司 | 自动连续调光装置 |
JP2003317972A (ja) * | 2002-04-23 | 2003-11-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 照明システム |
CN101521968A (zh) * | 2008-02-27 | 2009-09-02 | 立锜科技股份有限公司 | 电流调节器及其控制方法 |
CN101360378A (zh) * | 2008-09-05 | 2009-02-04 | 广州市雅江光电设备有限公司 | 一种led调光装置的调光方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106686811A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-17 | 深圳市思乐数据技术有限公司 | 彩票机自助终端及其灯光控制方法 |
CN106686811B (zh) * | 2016-12-23 | 2018-11-09 | 深圳市思乐数据技术有限公司 | 彩票机自助终端及其灯光控制方法 |
CN112055454A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-08 | 惠州市西顿工业发展有限公司 | 一种调光曲线查询表的建立方法、调光方法及调光器 |
CN112055454B (zh) * | 2020-08-31 | 2022-09-13 | 惠州市西顿工业发展有限公司 | 一种调光曲线查询表的建立方法、调光方法及调光器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102438367A (zh) | 2012-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102438367B (zh) | 一种基于人眼感受亮度的线性化调光*** | |
US10420184B1 (en) | Bio-dimming lighting system | |
CN105258797B (zh) | 基于光生物效应的led健康照明评价方法及健康照明灯 | |
CN102131333B (zh) | 一种led的调光方法 | |
CN106658833A (zh) | 一种符合人眼舒适性的调光方法、装置及台灯 | |
CN104812119A (zh) | 模拟动态自然光的智能家居照明*** | |
CN105163418A (zh) | 线性调光方法及装置 | |
JP5031916B2 (ja) | 照明装置 | |
EP2745636B1 (en) | Dimmable luminary featuring colour change during dimming | |
CN204031559U (zh) | 一种小夜灯控制电路 | |
CN204518159U (zh) | 一种光感检测自动调节色温的led驱动装置 | |
KR20130066666A (ko) | 발광다이오드 점등장치, 조명장치 및 조명방법 | |
CN104735869A (zh) | 一种基于视觉舒适度的灯光控制***及控制方法 | |
CN102972098B (zh) | 用于照明的方法和装置 | |
US20110301406A1 (en) | Illuminating apparatus and control method thereof | |
Hrbac et al. | Low-Cost Extra-Low Voltage LED Dimmer for Tuneable White Lighting | |
CN204465979U (zh) | 一种基于视觉舒适度的灯光控制*** | |
CN203200560U (zh) | 电熨斗调温旋钮发光指示装置 | |
CN108012368B (zh) | 一种led的pwm调光方法 | |
CN203618177U (zh) | 一种医院照明用led球泡灯 | |
CN203910382U (zh) | 一种光感应控制电位器 | |
CN219181720U (zh) | 一种电动工具 | |
CN205912295U (zh) | 一种具有自动色温调节的照明*** | |
Lin et al. | An intelligent lighting control system based on ergonomic research | |
KR102345552B1 (ko) | 자연광 기반의 루틴 조명 장치 및 그 제어 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140402 Termination date: 20141025 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |