照明方法和照明系统、及存储介质与流程

文档序号:15928688发布日期:2018-11-14 01:24阅读:200来源:国知局

本发明涉及照明技术领域,特别涉及一种照明方法和照明系统、及存储介质。

背景技术

自然光因受地理位置、时间、气候等因素的影响,自然光谱的组成也大有不同。某些特定环境下植物的成长很大程度上依赖于当地的自然光照条件,如若将这些将植物进行移植培养,由于缺乏原来的自然光照条件,则会对它们的成长带来不利的影响,比如花和果实发育;或者,将某一特定自然环境下生长的动物换一地方养殖,也同样会因缺乏原来的自然光条件而影响其成长,比如繁殖迟缓等;此外,自然光对人们视力,尤其是对儿童近视防护方面具有积极的意义,因此,很有必要对特定环境下的自然光进行模拟。



技术实现要素:

本发明的主要目的是提供一种照明方法,旨在能够模拟特定环境的自然光谱。

为实现上述目的,本发明提出的照明方法,包括以下步骤:

获取目标自然光谱;

获取冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱;

对每一所述led光谱进行叠加,得到模拟光谱;

判断所述模拟光谱与所述目标自然光谱是否匹配;

若是,则根据每一所述led光谱确定对应的led灯珠的发光强度;

根据每一所述发光强度控制对应的led灯珠发光。

可选地,所述“判断所述模拟光谱与所述目标自然光谱是否匹配”的步骤包括:

计算所述模拟光谱相对于所述目标光谱的偏离度;

判断所述偏离度是否在预设范围内;

若是,则判断到所述模拟光谱与所述目标自然光谱匹配;若否,则不匹配。

可选地,所述“判断所述模拟光谱与所述目标自然光谱是否匹配”的步骤之后,还包括:

若否,则返回到所述“获取冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱”的步骤。

可选地,所述“对每一所述led光谱进行叠加,得到模拟光谱”的步骤之前,还包括:

获取补光led光谱。

可选地,所述补光led光谱包括红光led光谱、蓝光led光谱、绿光led光谱、紫光led光谱、黄光led光谱、橙光led光谱、红外led光谱、及紫外led光谱中的至少一种。

可选地,所述“根据每一所述发光强度控制对应的led灯珠发光”的步骤包括:

根据预设换算公式,将每一所述发光强度换算为占空比;

根据每一所述占空比对对应的led灯珠进行调节。

可选地,所述目标自然光谱是预设条件下的自然光谱,其中,所述预设条件包括预设地点、预设时段、及预设波段中的至少一种。

本发明还提出了一种照明系统,包括led灯珠组、存储器、处理器、及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的照明程序,所述照明程序被所述处理器执行时实现如上所述的照明方法的步骤。

本发明还提出了一种存储介质,所述存储介质存储有一个或多个程序,所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行,以实现如上所述的照明方法的步骤。

本发明的技术方案,通过对目标自然光谱、冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱的获取,可对冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱进行叠加计算,得到模拟光谱,并判断该模拟光谱与目标自然光谱是否匹配,若二者匹配,则该模拟光谱为目标模拟光谱,根据每一led光谱与led灯珠发光强度对应关系数据库筛选得到对应led灯珠的发光强度,最后根据每一lde灯珠的发光强度来控制对应led灯珠发光,如此,该照明方法可以模拟出特定环境下的自然光谱,也即目标自然光谱,从而为移植的动植物提供一个更有利于其成长的环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明照明方法一实施例的流程示意图;

图2为本发明照明方法另一实施例的流程示意图;

图3为图1中判断所述模拟光谱与所述目标自然光谱是否匹配的步骤细化流程示意图;

图4为图1中根据发光强度控制对应的led灯珠发光的步骤细化流程示意图;

图5为本发明照明系统实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本发明提出一种照明方法,应用于照明系统。

参照图1,图1为本发明照明方法一实施例的流程示意图。

在本发明照明方法一实施例中,该照明方法包括以下步骤:

步骤s10,获取目标自然光谱。

具体地,特定环境下动植物的成长很大程度上都依赖于当地的自然光照条件,当将这些动物换一地方养殖或将植物移植培养时,很有必要对原有环境的自然光谱进行模拟,以有利于它们的成长。原有特定环境的自然光谱这里称为目标自然光谱,首先使用采集设备来采集该地的一年四季,一定时间段、一定波段每一波长的能量数据,该能量数据包括但不限于照度、发光强度等;比如,采集该地从8:00-18:00时间段内、波长为300-800nm内每一波长的发光强度,其中采集间隔可以是每小时一次、或每分钟一次、或实时采集等。然后根据每一波长对应的能量数据来绘制出若干自然光谱,并存储于数据库中,每一自然光谱对应于一预设条件。可以通过用户交互界面输入预设条件来从自然光谱数据库中筛选得到符合预设条件的目标自然光谱。其输入预设条件的方式可以是人工输入的方式。若根据输入的预设条件没有找到符合预设条件的目标自然光谱,则可以进行实时采集该目标光谱信息,并绘制出相应的自然光谱。

可以理解的,该目标自然光谱是预设条件下的自然光谱,其中,预设条件包括预设地点、预设时段、及预设波段中的至少一种。该目标自然光谱是通过采集获得的,可以是采集预设地点处一年四季,不同时间段、不同波长段内每一波长的能量数据,亦可以是采集预设地点处、预设时段内不同波长段内每一波长的能量数据,亦可以是采集预设地点处、预设时段内、预设波长段内每一波长的能量数据。

步骤s20,获取冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱。

具体地,led灯珠组中包括冷白led灯珠、暖白led灯珠、及青光灯珠,每一种led的光谱是随着对应led灯珠的发光强度的变化而变化的,也即,每一led光谱与led灯珠的发光强度一一对应,每一led光谱与一led灯珠的发光强度的对应关系被预先存储于一数据库中。然后从该数据库中获取第一冷白led光谱、第一暖白led光谱、及第一青光led光谱。

需要说明的是,步骤s10和步骤s20可以同时进行,亦可以先后进行,且其先后顺序可随意。

步骤s30,对每一所述led光谱进行叠加,得到模拟光谱。

具体地,将获取的第一冷白led光谱、第一暖白led光谱、及第一青光led光谱对应纵坐标值(相对光强)进行叠加计算,则可得到第一模拟光谱。也即是:

第一模拟光谱=第一冷白led光谱+第一暖白led光谱+第一青光led光谱。

步骤s40,判断所述模拟光谱与所述目标自然光谱是否匹配。

具体地,将获得的第一模拟光谱与目标自然光谱进行比对,并判断二者是否匹配;其判断方法有多种,比如逐一判断对应纵坐标值的相对偏差、或偏离度、或方差等是否在预设范围内、亦可以是其他合理有效的判断方法。

步骤s50,若是,则根据每一所述led光谱确定对应的led灯珠的发光强度。

具体地,当判断叠加得到的第一模拟光谱与目标自然光谱匹配时,则第一模拟光谱为目标模拟光谱,然后可通过预先的每一led光谱与一led灯珠的发光强度对应关系数据库中,筛选得到与第一冷白led光谱、第一暖白led光谱、及第一青光led光谱分别对应的第一冷白led发光强度、第一暖白led灯珠发光强度、及第一青光led灯珠发光强度,则第一冷白led灯珠发光强度、第一暖白led灯珠发光强度、及第一青光led灯珠发光强度分别为对应led灯珠的目标发光强度。

步骤s60,根据每一所述发光强度控制对应的led灯珠发光。

具体地,将第一冷白led灯珠发光强度、第一暖白led灯珠发光强度、及第一青光led灯珠发光强度分别换算为对应led灯珠的功率控制参数,根据每一led灯珠的功率控制参数来控制对应led灯珠发光。led灯珠的发光可以通过占空比(脉冲宽度调制(pwm))调节或电流调节。

因此,可以理解的,本发明的技术方案,通过对目标自然光谱的获取,及冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱的获取,且每一led光谱随着led灯珠的发光强度变化而变化;可对冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱进行叠加计算,得到模拟光谱,并判断该模拟光谱与目标自然光谱是否匹配,若二者匹配,则该模拟光谱为目标模拟光谱,根据每一led光谱与led灯珠发光强度对应关系数据库筛选得到对应led灯珠的发光强度,最后根据每一lde灯珠的发光强度来控制对应led灯珠发光,如此,该照明方法可以模拟出特定环境下的自然光谱,也即目标自然光谱,从而为移植的动植物提供一个更有利于其成长的环境。

进一步地,参阅图3,图3为判断模拟光谱与目标自然光谱是否匹配的步骤细化流程示意图,本实施例中,步骤s40包括以下步骤:

步骤s41,计算所述模拟光谱相对于所述目标自然光谱的偏离度。

具体地,光谱图一般横坐标为波长,纵坐标为相对光强;通过计算相同波长下模拟光谱的相对光强与目标自然光谱的相对光强的偏差,再根据公式计算其偏离度,其计算方法如下:

设定自然光和模拟光在波长i纳米(nm)处的相对光强分别为ri、ri',模拟光的偏差为rδ,自然光平均相对光强为偏离度为a,则计算公式为:

步骤s42,判断所述偏离度是否在预设范围内;

预设范围为0~30%,判断由上述公式计算得到的偏离度值是否在0~30%范围内。

步骤s43,若是,则判断到所述模拟光谱与所述目标自然光谱匹配;若否,则不匹配。

若该偏离度不大于30%,则判断该第一模拟光谱与目标自然光谱匹配;若该偏离度大于30%,则判断该第一模拟光谱与目标自然光谱不匹配。

基于上述实施例提出本发明照明方法的另一实施例,参阅图1,在本实施例中,在步骤“判断所述模拟光谱与所述目标自然光谱是否匹配”的步骤之后,还包括:

若否,则返回到所述“获取冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱”的步骤。

当判断到第一模拟光谱与目标自然光谱不匹配时,返回至步骤s20,并将第一冷白led光谱、第一暖白led光谱、及第一青光led光谱分别修改为第二冷白led光谱、第二暖白led光谱、及第二青光led光谱。然后继续步骤s30及后续步骤,也即,将第二冷白led光谱、第二暖白led光谱、及第二青光led光谱进行叠加,得到第二模拟光谱,并判断第二模拟光谱与目标自然光谱是否匹配;若二者匹配,则确定第二模拟光谱为目标自然光谱,并通过预先的每一led光谱与一led灯珠的发光强度对应关系数据库中,筛选得到与第二冷白led光谱、第二暖白led光谱、及第二青光led光谱分别对应的第二冷白led灯珠发光强度、第二暖白led灯珠发光强度、及第二青光led灯珠发光强度,则第二冷白led灯珠发光强度、第二暖白led灯珠发光强度、及第二青光led灯珠发光强度分别为对应led灯珠的目标发光强度;最后根据第二冷白led灯珠发光强度、第二暖白led灯珠发光强度、及第二青光led灯珠发光强度来控制对应的led灯珠发光。

基于上述实施例提出本发明照明方法的又一实施例,参阅图2,步骤s30之前还包括:

步骤s20b,获取补光led光谱。

具体地,由于led灯珠的光谱仍存在缺陷,比如绿光和红光段仍有缺失;又或者,在特定环境下某波段相对光强需要增强等等,这些都需要增添补光led灯珠并用其光谱来补足该波段的相对光强。该补光led灯珠可以是七色光led灯珠,亦可以是不可见光led灯珠,七色光led灯珠发出光的波长在390~780nm内,七色光led灯珠一般包括红光led灯珠、橙光led灯珠、黄光led灯珠、青光led灯珠、蓝光led灯珠、及紫光led灯珠。如此,通过增添补光led灯珠,可模拟出不同的特定环境下的自然光谱,从而对不同环境下的动植物的成长都提供一个有利的环境。

进一步地,补光led光谱包括红光led光谱、蓝光led光谱、绿光led光谱、紫光led光谱、黄光led光谱、橙光led光谱、红外led光谱、及紫外led光谱中的至少一种。

在特定环境下,动植物的成长需要红光和蓝光的照射,比如,对于植物的生长来说,红光(波长为660nm)和蓝光(波长为450nm)是自然光中有效光合辐射的重要组成部分,其强弱对作物光合作用和物质积累起到重要作用;但由于led灯珠的绿光和红光段有缺失,则需要增添绿光led灯珠和红光led灯珠。又或者,在特定环境下,需要来增添蓝光led灯珠来补足蓝光光谱,比如在白天工作时间,峰值波长为464nm左右的蓝光通过眼睛刺激,能抑制人体褪黑素的分泌,使人精神振奋,有利于提高工作效率;而休息时间,特别是晚上,人体需要放松,应该减少蓝光的刺激。又或者,在特定环境下,需要红外光照射,比如植物的生长过程中,红外光照能种子或孢子的萌发和茎的伸长。

参阅图4,图4为根据每一发光强度控制对应的led灯珠发光的步骤细化流程示意图,本实施例中,步骤s60包括以下步骤:

步骤s61,根据预设换算公式,将每一发光强度换算为占空比;

本实施例中,采用脉宽调制(pwm)方式来控制每一led灯珠的发光,也即改变其占空比来控制对应led灯珠发光。led灯珠的发光强度与占空比呈线性关系,可以根据此线性关系将每一发光强度换算为占空比。需要说明的是,发光强度与占空比的线性关系是已知的,可存储于一数据库中,以便于查阅和计算。

步骤s62,根据每一占空比对对应的led灯珠进行调节。

根据每一占空比信号来控制对应led灯珠的亮度,这种调节控制方式,调制频率在3125hz以上,避免了光源出现频闪,也保证了光源使用的可靠性。

本发明还进一步提出一种照明系统,前述照明方法应用于该照明系统中。

在本发明照明系统的一实施例中,照明系统包括led灯珠组、存储器、处理器、及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的照明程序,所述照明程序被所述处理器执行时实现前述照明方法的步骤。

为了更好的理解本发明,参照图5,图5为本发明照明系统一实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图。

如图5所示,该照明系统100可包括:处理器1001,例如cpu,网络接口1004,用户接口1003,存储器1005,通信总线1002。其中,通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信;用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)或交互界面,在本发明中照明系统100在软件运行的过程中可与用户端进行交互,在对照明系统100进行参数设置或调试时,测试人员或设置人员可利用用户接口1003进行数据信息的输入,可选地,用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选地可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。存储器1005可以是高速ram存储器,也可以是稳定的存储器(non-volatilememory),例如磁盘存储器;存储器1005可选地还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

并且,本领域技术人员可以理解,图5中示出的装置结构并不构成对上述装置的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。

本发明的照明系统,通过对目标自然光谱的获取,及冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱的获取,且每一led光谱随着led灯珠的发光强度变化而变化;可对冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱进行叠加计算,得到模拟光谱,并判断该模拟光谱与目标自然光谱是否匹配,若二者匹配,则该模拟光谱为目标模拟光谱,根据每一led光谱与led灯珠发光强度对应关系数据库筛选得到对应led灯珠的发光强度,最后根据每一lde灯珠的发光强度来控制对应led灯珠发光,如此,该照明方法可以模拟出特定环境下的自然光谱,也即目标自然光谱,从而为移植的动植物提供一个更有利于其成长的环境。

如图5所示,作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、及控制程序。

在图5所示的照明系统100中,网络接口1004主要用于连接后台服务器或大数据云端,与后台服务器或大数据云端进行数据通信;用户接口1003主要用于连接客户端(用户端),接收输入的用户指令;而处理器1001可以调用存储器1005存储的控制程序,并执行如下操作:

获取目标自然光谱;

获取冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱;

对每一所述led光谱进行叠加,得到模拟光谱;

判断模拟光谱与目标自然光谱是否匹配;

若是,则根据每一led光谱确定对应的led灯珠的发光强度;

根据每一发光强度控制对应的led灯珠发光。

进一步地,处理器1001还可以调用存储器1005中存储的控制程序执行以下操作:

计算模拟光谱相对于目标光谱的偏离度;

判断偏离度是否在预设范围内;

若是,则判断到模拟光谱与目标自然光谱匹配;若否,则不匹配。

进一步地,处理器1001还可以调用存储器1005中存储的控制程序执行以下操作:

若否,则返回到“获取冷白led光谱、暖白led光谱、及青光led光谱”的步骤。

进一步地,处理器1001还可以调用存储器1005中存储的控制程序执行以下操作:

获取补光led光谱。

进一步地,处理器1001还可以调用存储器1005中存储的控制程序执行以下操作:

补光led光谱包括红光led光谱、蓝光led光谱、绿光led光谱、紫光led光谱、黄光led光谱、橙光led光谱、红外led光谱、及紫外led光谱中的至少一种。

进一步地,处理器1001还可以调用存储器1005中存储的控制程序执行以下操作:

根据预设换算公式,将每一发光强度换算为占空比;

根据每一占空比对对应的led灯珠进行调节。

进一步地,处理器1001还可以调用存储器1005中存储的控制程序执行以下操作:

所述目标自然光谱是预设条件下的自然光谱,其中,所述预设条件包括预设地点、预设时段、及预设波段中的至少一种。

此外,本发明还提供一种存储介质,存储介质存储有一个或者多个控制程序,一个或者多个控制程序可被一个或者多个处理器执行,以实现如上所述的照明方法的步骤。

其中,控制程序被执行时所实现的方法可参照本发明照明方法的各个实施例,此处不再赘述。

需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

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