[发明专利]一种基于人眼感受亮度的线性化调光系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于感受亮度的线性化调光系统，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。如果照明系统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系统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系统。

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系统。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系统，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：

1）   通过传感器可以测得光源实际亮度的初始值                                                或者电气参数的初始值，目标亮度是用户的设定值，计算感受亮度的初始值和目标值；

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

 ，                     (4)

3）   将(4)式代入(3)式，得到电气参数随时间的变化关系：

                                 (5)