一种基于多基色光源的照明方法及系统与流程

1.本发明涉及智能照明技术领域，尤其涉及一种基于多基色光源的照明方法及系统。


背景技术：

2.led产品是一种基于半导体发光原理的新型固态冷光源。近年来不断提高的技术水平，促使了led光效的提升、光色的丰富、显色性的改善、结温和热阻的降低，同时大规模的量产也大大降低了led光源的价格。led照明作为新一代绿色照明光源，具有高效、节能、环保、使用寿命长、易维护等独特优势，将成为人类照明史上继白炽灯和荧光灯之后的又一个巨大飞跃。借着led照明获得2014年度诺贝尔物理学奖的东风，led将迎来新一轮的快速发展期，将朝着更高光效、更高可靠性、更低功耗、更低成本、更智能化方向发展。现有的led灯具光源中，混光配光技术基本由两到三种发光体进行混合搭配，其导致光源的总功率以及总光通量不够大，同时混合出来的光色类别数量不多，并且在光色的某些特定参数中不可调节，存在一定的局限性。


技术实现要素：

3.针对上述所显示出来的问题，本发明提供了一种基于多基色光源的照明方法及系统用以解决背景技术中提到的两到三种发光体进行混合搭配导致光源的总功率以及总光通量不够大，同时混合出来的光色类别数量不多，并且在光色的某些特定参数中不可调节，存在一定的局限性的问题。
4.一种基于多基色光源的照明方法，包括以下步骤：
5.设置多基色光源的电磁波发射范围；
6.设置完毕后，调节每一路光源的光电转化参数；
7.根据每一路光源的光电转化参数对多基色光源中的各个基础光色进行搭配，获取搭配结果；
8.获取需求色温，根据所述需求色温选择在搭配结果中选择目标搭配结果进行照明。
9.优选的，所述设置多基色光源的电磁波发射范围，包括：
10.确定目标空间的空间体积；
11.基于所述空间体积，获取所述多基色光源中每个基础光色的照射范围；
12.根据每个基础光色的照射范围和该基础光色的光线照射系数以及该基础光色的电磁波信号波长确定该基础光色的电磁波信号覆盖范围；
13.根据每个基础光色的电磁波信号覆盖范围设置多基色光源的电磁波发射范围。
14.优选的，所述设置完毕后，调节每一路光源的光电转化参数，包括：
15.通过ac-dc模块将第一电压值降为第二电压值并作为恒压源输出；
16.利用dc-dc模块将所述恒压源转换为电流可调的恒流源；
17.根据所述多基色光源中每一路光源的内置led芯片确定该路光源的可调电流范围；
18.根据每一路光源的可调电流范围控制dc-dc模块调节输出电流以使每一路光源的光电转化参数满足混合需求照明的光参数。
19.优选的，所述根据每一路光源的可调电流范围控制dc-dc模块调节输出电流以使每一路光源的光电转化参数满足混合需求照明的光参数，包括：
20.获取外置遥控器或者遥控开关下发的控制指令；
21.将所述控制指令传输至预设单片机；
22.接收所述预设单片机根据所述控制指令生成的pwm信号；
23.通过所述pwm信号根据每一路光源的可调电流范围控制dc-dc模块调节输出电流以使每一路光源的光电转化参数满足混合需求照明的光参数。
24.优选的，所述根据每一路光源的光电转化参数对多基色光源中的各个基础光色进行搭配，获取搭配结果，包括：
25.设定预设色温等级，同时设定每个色温等级对应的光线分布；
26.根据每个色温等级对应的光线分布对多基色光源中的各个基础光色进行比例搭配；
27.根据每个色温等级对应的各个基础光色进行比例搭配确定每个基础光色的输出比；
28.将每个色温等级对应各个基础光色的输出比确认为所述搭配结果。
29.优选的，获取需求色温，根据所述需求色温选择在搭配结果中选择目标搭配结果进行照明，包括：
30.根据目标空间的环境参数确定需求色温；
31.确认所述需求色温在所述色温等级中的目标等级；
32.根据所述目标等级在所述搭配结果中选择所述目标等级对应的各个基础光色的目标输出比；
33.根据各个基础光色的目标输出比生成每个基础光色的电磁波信号在多基色光源的电磁波发射范围对目标空间进行照明。
34.优选的，所述方法还包括：
35.获取每个色温下的光色显示；
36.确定每个色温下的光色显示的标准显色指数；
37.获取每个色温下的光色显示对应的多种显色指数搭配方案；
38.基于目标空间的日照光线数据在所述显色指数搭配方案中选择目标显色指数搭配方案；
39.基于所述目标显色指数搭配方案，通过调节每个基础光色的电磁波信号对应的折射范围来改变基础光色搭配比从而调节所述标准显色指数。
40.优选的，所述方法还包括：
41.以所述目标空间的空间体积的中心点为原点构建三维坐标；
42.根据多基色光源的电磁波发射范围对所述三维坐标进行线性规划，获取坐标规划区间；
43.根据多基色光源在目标空间内的照明情况确定在所述坐标规划区间中的光谱分布；
44.根据所述光谱分布确定多基色光源在坐标规划区间内的光照效率；
45.根据所述光照效率和多基色光源的电磁波信号覆盖范围绘制出在所述坐标规划区间内的信号密度图；
46.在所述信号密度图中获取信号密度小于预设密度的多个筛选点的分布位置；
47.根据多基色光源的电磁波信号辐射范围构建所述坐标规划区间的结构调节规则；
48.基于所述结构调节规则，获取所述坐标规划区间的多个扩展规划区间；
49.计算出每个筛选点在多个扩展规划区间中的权重因子，根据所述权重因子筛选出可影响多基色光源照明效果具有优化效果的目标筛选点；
50.根据所述多基色光源的电磁波发射范围确定每个目标筛选点的光色变化范围；
51.根据每个目标筛选点的光色变化范围对该目标筛选点进行光线追踪，根据追踪参数构建多基色光源的照明优化模型；
52.利用预设人工智能算法结合所述照明优化模型对多基色光源进行全局照明优化。
53.优选的，所述多基色光源包括：红色光源、绿色光源、蓝色光源和黄色光源以及白色光源。
54.一种基于多基色光源的照明系统，该系统包括：
55.设置模块，用于设置多基色光源的电磁波发射范围；
56.调节模块，用于设置完毕后，调节每一路光源的光电转化参数；
57.搭配模块，用于根据每一路光源的光电转化参数对多基色光源中的各个基础光色进行搭配，获取搭配结果；
58.照明模块，用于获取需求色温，根据所述需求色温选择在搭配结果中选择目标搭配结果进行照明。
59.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
60.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
61.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
62.图1为本发明所提供的一种基于多基色光源的照明方法的工作流程图；
63.图2为本发明所提供的一种基于多基色光源的照明方法的另一工作流程图；
64.图3为本发明所提供的一种基于多基色光源的照明方法的又一工作流程图；
65.图4为本发明所提供的一种基于多基色光源的照明系统的结构示意图；
66.图5为根据本发明所提供的一种基于多基色光源的照明方法所研发实体架构的工作原理图。
具体实施方式
67.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
68.led产品是一种基于半导体发光原理的新型固态冷光源。近年来不断提高的技术水平，促使了led光效的提升、光色的丰富、显色性的改善、结温和热阻的降低，同时大规模的量产也大大降低了led光源的价格。led照明作为新一代绿色照明光源，具有高效、节能、环保、使用寿命长、易维护等独特优势，将成为人类照明史上继白炽灯和荧光灯之后的又一个巨大飞跃。借着led照明获得2014年度诺贝尔物理学奖的东风，led将迎来新一轮的快速发展期，将朝着更高光效、更高可靠性、更低功耗、更低成本、更智能化方向发展。现有的led灯具光源中，混光配光技术基本由两到三种发光体进行混合搭配，其导致光源的总功率以及总光通量不够大，同时混合出来的光色类别数量不多，并且在光色的某些特定参数中不可调节，存在一定的局限性。为了解决上述问题，本实施例公开了一种基于多基色光源的照明方法。
69.一种基于多基色光源的照明方法，如图1所示，包括以下步骤：
70.步骤s101、设置多基色光源的电磁波发射范围；
71.步骤s102、设置完毕后，调节每一路光源的光电转化参数；
72.步骤s103、根据每一路光源的光电转化参数对多基色光源中的各个基础光色进行搭配，获取搭配结果；
73.步骤s104、获取需求色温，根据所述需求色温选择在搭配结果中选择目标搭配结果进行照明。
74.上述技术方案的工作原理为：首先设置多基色光源的电磁波发射范围进而确定多基色光源的照射范围，然后调节所述多基色光源中每一路光源的光电转化参数从而可以对该路光源的特定参数进行修改，然后根据每一路光源的光电转化参数对多基色光源中的各个基础光色进行搭配，获取搭配结果，可获得每个色温对应的基础光色的搭配比例，最后根据现场的需求色温来选择合适的基础光色搭配比例来对现场进行照明工作。
75.上述技术方案的有益效果为：通过设置多基色光源可以保证光源的总功率以及总光通量的足够大，进而保证照明效果的合格性，同时使得混合出来的光色类别数量众多，可根据用户的实际需求情况来自适应地产生混合光来进行照明，提高了实用性以及用户的体验感，进一步地，通过调节每一路光源的光电转化参数可实现对于每一路光源光色的特定参数的调节工作，使得适用范围更加广泛，进一步地提高了实用性和稳定性。
76.在一个实施例中，如图2所示，所述设置多基色光源的电磁波发射范围，包括：
77.步骤s201、确定目标空间的空间体积；
78.步骤s202、基于所述空间体积，获取所述多基色光源中每个基础光色的照射范围；
79.步骤s203、根据每个基础光色的照射范围和该基础光色的光线照射系数以及该基础光色的电磁波信号波长确定该基础光色的电磁波信号覆盖范围；
80.步骤s204、根据每个基础光色的电磁波信号覆盖范围设置多基色光源的电磁波发射范围。
81.上述技术方案的有益效果为：通过确定每个基础光色的照射范围进而确定其电磁波信号覆盖范围可以根据每二个基础光色的信号参数与光学参数之间的关联关系来精准地设置出多基色光源的电磁波发射范围，提高了设置的精度，进一步地保证了照明效果。
82.在一个实施例中，如图3所示，所述设置完毕后，调节每一路光源的光电转化参数，包括：
83.步骤s301、通过ac-dc模块将第一电压值降为第二电压值并作为恒压源输出；
84.步骤s302、利用dc-dc模块将所述恒压源转换为电流可调的恒流源；
85.步骤s303、根据所述多基色光源中每一路光源的内置led芯片确定该路光源的可调电流范围；
86.步骤s304、根据每一路光源的可调电流范围控制dc-dc模块调节输出电流以使每一路光源的光电转化参数满足混合需求照明的光参数。
87.上述技术方案的有益效果为：可对每一路光源进行独立供电并且实现电流可控，实现对于每一路光源的稳定控制，提高了整体的稳定性。
88.在一个实施例中，所述根据每一路光源的可调电流范围控制dc-dc模块调节输出电流以使每一路光源的光电转化参数满足混合需求照明的光参数，包括：
89.获取外置遥控器或者遥控开关下发的控制指令；
90.将所述控制指令传输至预设单片机；
91.接收所述预设单片机根据所述控制指令生成的pwm信号；
92.通过所述pwm信号根据每一路光源的可调电流范围控制dc-dc模块调节输出电流以使每一路光源的光电转化参数满足混合需求照明的光参数。
93.上述技术方案的有益效果为：通过利用pwm信号来控制dc-dc模块调节输出电流以使每一路光源的光电转化参数满足混合需求照明的光参数可以以简单高效的实现方式来控制dc-dc模块，提高了工作效率和控制稳定性。
94.在一个实施例中，所述根据每一路光源的光电转化参数对多基色光源中的各个基础光色进行搭配，获取搭配结果，包括：
95.设定预设色温等级，同时设定每个色温等级对应的光线分布；
96.根据每个色温等级对应的光线分布对多基色光源中的各个基础光色进行比例搭配；
97.根据每个色温等级对应的各个基础光色进行比例搭配确定每个基础光色的输出比；
98.将每个色温等级对应各个基础光色的输出比确认为所述搭配结果。
99.上述技术方案的有益效果为：通过确定每个基础光色的输出比可以直观地确定在混合光中各个基础光色的输出比例，为后续进行色温匹配混合光的工作奠定了基础。
100.在一个实施例中，获取需求色温，根据所述需求色温选择在搭配结果中选择目标搭配结果进行照明，包括：
101.根据目标空间的环境参数确定需求色温；
102.确认所述需求色温在所述色温等级中的目标等级；
103.根据所述目标等级在所述搭配结果中选择所述目标等级对应的各个基础光色的目标输出比；
104.根据各个基础光色的目标输出比生成每个基础光色的电磁波信号在多基色光源的电磁波发射范围对目标空间进行照明。
105.上述技术方案的有益效果为：可精准地匹配到需求色温对应的混合光光色进而以电磁波的形式在其照射范围内对目标空间进行照明可以快速地通过色温匹配的方式来确定混合光的光色进而进行快速稳定照明，提高了照明效率和工作效率以及照明稳定性。
106.在本实施例中，所述根据各个基础光色的目标输出比生成每个基础光色的电磁波信号在多基色光源的电磁波发射范围对目标空间进行照明，包括：
107.构建每个基础光色的光照响应通道，根据该基础光色的目标输出比确定光色分量；
108.根据所述环境参数构建目标空间的光色频谱，基于所述光色频谱确定每个基础光色的线性补偿量；
109.根据每个基础光色的线性补偿量确定该基础光色的期望电磁波发射功率：
[0110][0111]
其中，q
i2
表示为第i个基础光色的期望电磁波发射功率，q
i1
表示为第i个基础光色的初始电磁波发射功率，ei表示为第i个基础光色对应的光照响应通道的映射精度，ki表示为第i个基础光色对应的光照响应通道的响应系数，f
i1
表示为第i个基础光色的基础光色分量，f
i2
表示为第i个基础光色的线性补偿量，αi表示为第i个基础光色的光量校正系数；
[0112]
根据每个基础光色的期望电磁波发射功率生成该基础光色的电磁波信号在多基色光源的电磁波发射范围对目标空间进行照明。
[0113]
上述技术方案的有益效果为：通过计算出每个基础光色的期望电磁波发射功率可以使得每个基础光色的输出比在色温中有着足够比例从而保证照明效果和色温效果，提高了实用性，进一步地，通过对每个基础光色的进行线性补偿可以使得补偿后的光量更加符合环境需要，提高了兼容性的同时也进一步地提高了实用性。
[0114]
在一个实施例中，所述方法还包括：
[0115]
获取每个色温下的光色显示；
[0116]
确定每个色温下的光色显示的标准显色指数；
[0117]
获取每个色温下的光色显示对应的多种显色指数搭配方案；
[0118]
基于目标空间的日照光线数据在所述显色指数搭配方案中选择目标显色指数搭配方案；
[0119]
基于所述目标显色指数搭配方案，通过调节每个基础光色的电磁波信号对应的折射范围来改变基础光色搭配比从而调节所述标准显色指数。
[0120]
上述技术方案的有益效果为：通过对相同色温下的标准显色指数来进行调节可以使得用户可以体验到在同一色温下的不同混合光的显色效果，进一步地提高了用户的体验感以及照明效率。
[0121]
在一个实施例中，所述方法还包括：
[0122]
以所述目标空间的空间体积的中心点为原点构建三维坐标；
[0123]
根据多基色光源的电磁波发射范围对所述三维坐标进行线性规划，获取坐标规划区间；
[0124]
根据多基色光源在目标空间内的照明情况确定在所述坐标规划区间中的光谱分布；
[0125]
根据所述光谱分布确定多基色光源在坐标规划区间内的光照效率；
[0126]
根据所述光照效率和多基色光源的电磁波信号覆盖范围绘制出在所述坐标规划区间内的信号密度图；
[0127]
在所述信号密度图中获取信号密度小于预设密度的多个筛选点的分布位置；
[0128]
根据多基色光源的电磁波信号辐射范围构建所述坐标规划区间的结构调节规则；
[0129]
基于所述结构调节规则，获取所述坐标规划区间的多个扩展规划区间；
[0130]
计算出每个筛选点在多个扩展规划区间中的权重因子，根据所述权重因子筛选出可影响多基色光源照明效果具有优化效果的目标筛选点；
[0131]
根据所述多基色光源的电磁波发射范围确定每个目标筛选点的光色变化范围；
[0132]
根据每个目标筛选点的光色变化范围对该目标筛选点进行光线追踪，根据追踪参数构建多基色光源的照明优化模型；
[0133]
利用预设人工智能算法结合所述照明优化模型对多基色光源进行全局照明优化。
[0134]
上述技术方案的有益效果为：可针对多基色光源的照明参数中的与照明效果优化有直接关联的参数来构建照明优化模型可以使得对于多基色光源的照明优化效果更加直观，保证了对于照明效果优化的优化转换率，进一步地提高了照明效率。
[0135]
在一个实施例中，所述多基色光源包括：红色光源、绿色光源、蓝色光源和黄色光源以及白色光源。
[0136]
本实施例还公开了一种基于多基色光源的照明系统，如图4所示，该系统包括：
[0137]
设置模块401，用于设置多基色光源的电磁波发射范围；
[0138]
调节模块402，用于设置完毕后，调节每一路光源的光电转化参数；
[0139]
搭配模块403，用于根据每一路光源的光电转化参数对多基色光源中的各个基础光色进行搭配，获取搭配结果；
[0140]
照明模块404，用于获取需求色温，根据所述需求色温选择在搭配结果中选择目标搭配结果进行照明。
[0141]
上述技术方案的工作原理及有益效果在方法权利要求中已经说明，此处不再赘述。
[0142]
在一个实施例中，本技术方案提供了一种基于多色光源(蓝色/红色/黄色/绿色)，可搭配不同色温段的白色光源，首先通过一组多路电源控制器，调节每一路光源的光电转化参数，达到相关需求的光源出光效果，并且使光源发出肉眼可见光波段中的所有光色，甚至可以模拟季节和日照的光照数据进行照明需求。
[0143]
其中，前端电源驱动控制技术原理如下：整体架构包括ac-dc、dc-dc以及控制单元三部分，相对于一体化设计结构，当前模块化设计架构具有更强的兼容性和更宽的通用性，同时也便于后续的维护工作。多基色的每一种光源在混光过程中，光学特性很大程度上取决于流经其电流的大小，ac-dc输出为恒压源特性，其电流大小由负载特性决定。如果直接将光源接于ac-dc输出端，电流将不可控或跟随其伏安特性，由于多基色光源包含多路独立的led芯片，各led芯片需独立供电且电流可调，针对于此，增加dc-dc恒流控制单元，该单元将恒压源转换为电流可调的恒流源，驱动负载电压取决于输入电压，驱动电流采用pwm控制
方式，同时兼顾电流可调特性及led散热均衡性，pwm信号由单片机生成，相应控制命令根据需求可由外置遥控器或开关下发，单片机接收相关指令后生成对应的pwm信号控制dc-dc驱动芯片从而输出需要的电流，实现调节各组基色光源的光电转化参数，使各种基色的光色达到混出需求照明的光参数，其工作原理图如图5所示；
[0144]
采用本技术手段后，通过电源驱动控制端，我们可以对蓝色，黄色，红色，绿色，白色，五种光源进行电磁波范围控制，光电参数调控，通过多次的电源调整各个基础光色的搭配比，混合出不同色温的光，例如1000k-9000k，每一个阶段范围的色温，五种光色的搭配比都是有差异化的，当我们需求的色温是2000k的时候，通过电源驱动控制器，调整五路输出比，将蓝色，绿色，白色调节至输出为零，红色和黄色的输出比为1：1，在此输出混合环境下，可以得到2000k色温的光色照明，继续调节，红色和黄色的输出比为1：1.1，在此输出混合环境下，可以得到2200k色温的光色照明(相对光谱如下)；同时，通过光电参数调控，光源电磁波范围控制，对于相同色温的光色，进行显色指数的调节，以上数据仅仅是为了解释本发明而给出的实施例，不构成对本发明的限制，在实际应用中，该比例可以根据开发需求进行调节。
[0145]
通过本发明的技术方案，可实现结构灵活简便，光源可以根据使用空间进行很大程度的适应调整，同时，由于光色种类繁多，可以定制不同场景所需要的光色，提高了用户的体验感和实用性，进一步地，光色的各项参数都可以进行按需调节，包含光效，色温，显色指数，提高了控制稳定性。
[0146]
本领域技术用户员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0147]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。