[发明专利]一种具有光生物安全性的舞台灯具控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种具有光生物安全性的舞台灯具控制方法，其特征在于，包括控制单元及与控制单元连接的距离传感器(s11)；舞台灯具包括内设有光源的灯头(s1)及用于驱动灯头(s1)改变照射位置的电机，控制单元与电机及光源连接并用于控制舞台灯具工作；距离传感器(s11)设于灯头(s1)上并用于获取生物到舞台灯具的即时距离d；控制单元中存储光辐射危害曝辐限值E_harm及预先采集的单位时间单位距离下的灯具辐照度值E_S；控制单元根据即时距离d、光辐射危害曝辐限值E_harm及灯具辐照度值E_S获取生物进入照射危险区的参数，当危害条件达到生物进入照射危险区的参数时，控制单元控制舞台灯具动作以消除危害；

具体包括如下步骤：

S1.采集舞台灯具参数：采集单位时间单位距离下的灯具辐照度值E_S；

S2.感应生物距离：距离传感器(s11)检测出生物到舞台灯具的即时距离d，并传输至控制单元；

S3.获取生物进入照射危险区的参数：查询不同波长范围对应的光辐射危害曝辐限值E_harm；

控制单元根据即时距离d、光辐射危害曝辐限值E_harm及灯具辐照度值E_S获取生物进入照射危险区的参数；

S4.消除危害：当危害条件达到生物进入照射危险区的参数时，控制单元控制舞台灯具动作以消除危害；

其中，步骤S3中，生物进入照射危险区的参数为允许照射到人体的最大时间t_max；根据光辐射值与距离的2次方成反比，建立能量表达式(1)：

其中t为辐照时间；根据公式(1)获取允许照射到人体的最大时间t_max：

其中，舞台灯具为多基色，步骤S1中采集各基色对应的灯具辐照度值E_S，步骤S3中查询不同波长范围对应的各基色的光辐射危害曝辐限值E_harm，根据(3)式计算各基色对应的辐照时间，且允许照射到人体的最大时间t_max取各基色对应的辐照时间中的最小值。

2.根据权利要求1所述的一种具有光生物安全性的舞台灯具控制方法，其特征在于，距离传感器(s11)为红外传感器、超声波传感器、激光波传感器或毫米波传感器。

3.根据权利要求1所述的一种具有光生物安全性的舞台灯具控制方法，其特征在于，舞台灯具包括与灯头(s1)转动连接的手臂(s2)及与手臂(s2)转动连接的底座(s3)；电机包括垂直电机(s21)及水平电机(s22)，垂直电机(s21)用于驱动灯头(s1)相对手臂(s2)在垂直方向转动，水平电机(s22)用于驱动手臂(s2)相对底座(s3)在水平方向转动。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有光生物安全性的舞台灯具控制方法，其特征在于，当危害条件达到生物进入照射危险区的参数时，控制单元控制舞台灯具的灯头(s1)改变照射位置或光源渐变降功率中的至少一种动作以消除危害。

5.根据权利要求1所述的一种具有光生物安全性的舞台灯具控制方法，其特征在于，步骤S4中，消除危害的方式为以下两种模式中的一种，或两种模式交替工作：

模式1)：避开受体；控制单元通过电机驱动电路控制电机转动以使灯头(s1)转动，直至距离传感器(s11)获取到的生物到舞台灯具的即时距离d’大于d时停止电机转动；

模式2)：光源渐变降功率；控制单元通过驱动电路控制光源降低功率。

6.根据权利要求1所述的一种具有光生物安全性的舞台灯具控制方法，其特征在于，

步骤S3中，舞台灯具为调光状态时，记调光系数为已知常数k，k∈[0-100％]，允许照射到人体的最大时间t_max为：

7.根据权利要求1所述的一种具有光生物安全性的舞台灯具控制方法，其特征在于，光源渐变降功率消除危害时，控制单元每隔1秒控制光源作一次降功率；记降功率时间为t_i，下标i表示第i秒，记(3)式计算的动作前固有时间t_max为常数C，则有：

t_i＝C+i(i＝0，1，2，…) (4)；

记第i秒的降功率系数为η_i，由(3)式可得：

根据(4)式和(5)式计算降功率系数为η_i为：

降功率系数η_i与调光系数k的乘积为控制单元控制光源降低的实时功率；

若舞台灯具为多基色时，动作前固有时间t_max为各基色对应的辐照时间中的最小值，根据(6)式计算各基色对应的降功率系数η’_i,降功率系数η’_i与各基色对应的调光系数的乘积为控制单元控制光源各基色降低的实时功率。