Осветительное устройство, обеспечивающее управление световыми характеристиками

Авторы патента:

Полезная модель относится к светотехнике, а именно, к осветительным устройствам на светодиодах, обеспечивающим управление световыми характеристиками, и может быть преимущественно использовано для освещения помещений, в которых отсутствует естественное освещение.

Задачей полезной модели является повышение точности имитации световых характеристик естественного света в режиме реального времени.

Сущность полезной модели заключается в том, что в осветительном устройстве, включающем группы светодиодов различной цветности, блоки управления мощностью светового излучения каждой группы светодиодов, микропроцессор, формирующий в соответствии с входным сигналом, поступающим от средства задания световых характеристик излучения, выходные сигналы, управляющие работой указанных блоков управления мощностью, согласно полезной модели в качестве средства задания световых характеристик светового излучения использован датчик световых характеристик естественного света.

1 н.п.ф., 1 ил.

Известен целый ряд светодиодных осветительных устройств, в которых обеспечивается управление световыми характеристиками излучения, в частности, яркостью и характеристиками цветности.

Так, например, известно осветительное устройство [RU 2256305], включающее группы светодиодов различной цветности, в котором с помощью формируемых микропроцессором сигналов управления мощностью излучения светодиодов воспроизводятся характеристики цветности излучения, соответствующие вводимым в микропроцессор характеристикам цветности, задаваемым вручную пользователем с помощью средства их задания - пульта управления.

Рассматриваемое устройство позволяет управлять цветовым фоном светового излучения в широком спектральном диапазоне.

Однако управление световыми характеристиками рассматриваемого устройства не направлено на уменьшение неблагоприятного влияния искусственного освещения на организм человека.

Между тем, актуальной является задача разработки светодиодных осветительных устройств, обеспечивающих создание в помещении световой среды, характеристики которой приближены к характеристикам естественного света.

Искусственное освещение отличается от естественного освещения как по спектральному составу, так и своей статичностью - отсутствием циркадных (суточных) ритмов, под воздействием которых происходила биологическая эволюция человека, оставившая глубокий след в механизмах функционирования внутренних органов (см., например, Марк Ри и др. «Анализ влияния наружного освещения на систему суточного ритма человека». Светотехника 3, 2010, с.54).

Как показывают медико-биологические исследования (см., например, В.Н.Анисимов. Мелатонин роль в организме, применение в клинике. РМЖ, 2006. Т.14, 4, С.269), «неправильное» искусственное освещение может вызвать ряд заболеваний, таких как бессонница, депрессии, бесплодие и др.

Современные полихромные светодиодные осветительные устройства, в которых обеспечивается изменение световых характеристик во времени, потенциально позволяют создавать внутри помещения освещение, имитирующее естественный свет.

Так, известно осветительное устройство [RU 2427984], выбранное в качестве ближайшего аналога.

Рассматриваемое устройство включает группы светодиодов различной цветности, блоки управления мощностью светового излучения каждой группы светодиодов, микропроцессор, а также средство задания световых характеристик светового излучения. Микропроцессор выполнен с возможностью формирования в соответствии с входным сигналом, поступающим от средства задания световых характеристик светового излучения, выходных сигналов, управляющих работой указанных блоков управления мощностью.

С помощью независимого управления мощностью групп светодиодов регулируется общий уровень интенсивности излучения всех групп светодиодов и уровень интенсивности излучения каждой из групп светодиодов в отдельности, при этом при смешении излучения светодиодов достигается излучение желаемой цветности и яркости.

В качестве средства задания световых характеристик излучения в рассматриваемом устройстве использован жидкокристаллическим дисплей с системой ввода данных, служащий для задания пользователем в микропроцессор исходных данных программы, в соответствии с которой формируются выходные сигналы микропроцессора, управляющие работой блоков управления мощностью светодиодов.

Рассматриваемое устройство также содержит включенные в цепь обратной связи контролирующие устройства, обеспечивающие контроль регулируемых параметров.

Преимуществом данного устройства является то, что в соответствии с заданной программой микропроцессора устройство обеспечивает автоматическое изменение цветового тона и яркости излучения с учетом уровня зрительной задачи, а также циркадных и годичных циклов человека на данном диапазоне географических широт и долгот. Это позволят создавать в помещении излучение, световые характеристики которого имитируют световые характеристики естественного света.

Однако, поскольку световые характеристики излучения формируются в соответствии с заданной программой микропроцессора, в данном устройстве естественный свет имитируется недостаточно полно.

Использование в заявляемом устройстве датчика световых характеристик естественного света для задания желаемых характеристик получаемого излучения позволяет в реальном времени «копировать» внутри помещения естественное освещение, присущее данной местности, времени года, времени суток, погоде (солнце, облачность, осадки).

В качестве указанного датчика может быть использован анализатор характеристик цветности и яркости наружного освещения, в частности, спектрорадиометр с волоконным вводом, концевой участок которого выведен наружу.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого устройства, является повышение точности имитации световых характеристик естественного света в режиме реального времени, поскольку устройство обеспечивает автоматическое воспроизведение указанных характеристик наружного естественного освещения.

На фигуре представлена блок - схема заявляемого устройства.

Устройство содержит корпус 1, в котором расположены группы светодиодов 2 различной цветности, в частности, полихромная светодиодная матрица, содержащая четыре группы светодиодов 2 разного цвета, за счет смешения излучений которых обеспечивается суммарное излучение желаемой цветности, включая белый цвет желаемого спектрального состава.

Устройство содержит также расположенные в корпусе 1 электронные блоки (драйверы) 3 управления мощностью светового излучения групп светодиодов 2, обеспечивающие подачу на них электропитания. Алгоритм управления драйверов 3, в свою очередь, задает расположенный в корпусе 1 микропроцессор 4, на вход которого подается сигнал от датчика 5 световых характеристик естественного света. В качестве указанного датчика, в частности, использован расположенный в корпусе 1 анализатор 5 (спектрорадиометр) координат цветности (цветовой температуры) и яркости, снабженный волоконным вводом 6, концевой участок 7 которого, расположенный в среде наружного естественного освещения 8, обеспечивает доставку естественного освещения 8 к чувствительному элементу анализатора 5.

Устройство также содержит анализаторы 9 характеристик цветности и яркости излучения, соединенные с микропроцессом 4, включенные в цепь обратной связи, которые предназначены для обеспечения стабилизации выходных параметров излучения светодиодов 2.

Кроме того, устройство содержит расположенную в корпусе 1 систему 10 охлаждения, обеспечивающую стабилизацию температурного режима работы светодиодов 2.

Устройство также содержит установленный в корпусе 1 блок 11 питания, обеспечивающий подачу стабилизированного питания в микропроцессор 4, драйверы 3 и систему 10 охлаждения.

Управляющий интерфейс 12 микропроцессора 4 расположен вне корпуса 1, при этом обмен данными между интерфейсом 12 и микропроцессором 4 осуществляется по каналу Bluetooth - связи 13.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства блок 11 питания обеспечивает подачу питания в микропроцессор 4, драйверы 3 и систему 10 охлаждения. Управляющий интерфейс 12 микропроцессора 4 дает команду по каналу Bluetooth - связи 13 на начало работы микропроцессора 4 и анализатора 5.

Естественное освещение попадает на торец концевого участка 7 волоконного кабеля 6 и далее передается на чувствительный элемент анализатора 5. Проанализировав световое излучение по цвету и интенсивности, анализатор 5 подает команду микропроцессору 4 на формирование сигналов, подаваемых на драйверы 3, управляющих мощностью, подаваемой на группы светодиодов 2, и, соответственно, яркостью их излучения. В результате смешения излучений светодиодов 2 воспроизводится освещение по цвету и яркости, «копирующее» естественный свет 8. Изменение световых характеристик излучения, создаваемого светодиодами 2, происходит синхронно с изменением естественного света 12 в течение суточного цикла. Система обратной связи, в которую включены анализаторы 9, обеспечивает стабильность выходного излучения светодиодов 2.

Осветительное устройство, включающее группы светодиодов различной цветности, блоки управления мощностью светового излучения каждой группы светодиодов, микропроцессор, формирующий в соответствии с входным сигналом, поступающим от средства задания световых характеристик светового излучения, выходные сигналы, управляющие работой указанных блоков управления мощностью, отличающееся тем, что в качестве средства задания световых характеристик светового излучения использован датчик световых характеристик естественного света.