一种批量调控智能照明灯具色温的方法及系统与流程
一种批量调控智能照明灯具色温的方法及系统与流程
随着智能照明技术的快速发展，人们对照明环境的色温调节提出了更高的要求。传统的色温调控方法存在调节选项有限、定制费用高昂、调节过程繁琐等问题。为了解决这些问题，本文提出了一种能够精确、统一、批量控制色温的智能照明系统。
本发明涉及物联网照明工程领域、利用测定灯具色温范围实现照明效果控制，具体涉及一种批量调控智能照明灯具色温的方法及系统。
背景技术：
随着智能照明技术的发展，照明系统不仅仅是提供光照，更是营造氛围、提升环境质量的关键因素之一。色温调节作为智能照明系统中的重要功能，它允许用户根据个人喜好或特定场景需求调整灯具色温，从而影响人们的情绪和生理节律，或者根据照射物体的商品属性进行对应调节突出产品特点增加展示效果。例如自习室，或者图书类商品，需要冷光色温照射；餐厅、咖啡馆等休闲场所，服装类商品常选择暖光，以营造出舒适、温馨的氛围。
一般认为，冷光是色温值5000k以上，肉眼观察灯光效果偏蓝，给人清冷的感觉。暖光是色温值5000k以下，肉眼观察灯光效果偏黄，给人温暖的感觉。
传统的色温调控方法通常只提供有限的色温调节选项，例如通过面板按键调节对应的灯具色温。甚至是所有灯具设置到固定在统一的色温后，不再允许进行色温调控操作。
如果需要软件调节更多色温值，通常要求同一调控场景下，使用的灯具设备具有相同的色温调节范围，即相同的冷光极值和暖光极值。那么针对不同应用目的，使用面板灯、射灯、筒灯、灯带等多种应用类型的灯具时，需要定制统一的色温调节范围。然而这种定制，定制费用极其高昂。
为了节省费用购买不同厂家、批次的不同种类灯具，也会出现不同的厂家、批次、灯具种类会有不同灯具色温范围的情况。对应用的具体场景统一调节色温目标值造成了困难，简单调节灯具色温参差不齐肉眼可见影响美观和光效。精准调节需要调试人员使用色温检测仪器边测边调，且只能一个灯一个灯的调整到目标色温，再次变换目标色温需求又需要重复这一繁冗的过程，费时费力。
因此，需要一种新的技术方案来解决这些问题，实现更为高效、可靠的场景色温调节。
技术实现思路
本发明为解决背景技术提到的问题，满足用户对于照明环境色温灵活变化的需求，开发一种能够精确、统一、批量控制色温的智能照明系统。通过精确控制每个参与场景的灯具设备，实现了场景内色温的统一调节。从而确保了色温调节的精确性和一致性。使得灯具在不同场景下的色温调节互不影响，提高了系统的灵活性和适应性。
智能灯具进行标定，依照标定结果处理为非线性调节函数存储，i为灯具设备唯一地址，x是灯具i的调光输入信号参数；灯具安装运行后，调试设置场景绑定该场景及其参与的灯具设备，获取每个参与场景的灯具i的初始色温可调范围数据，即色温可调范围区间的冷光极值ti,min和暖光极值ti,max。
每个参与灯具的初始色温范围根据不同厂家、不同生产批次，灯具使用的冷光灯珠和暖光灯珠决定的。冷光灯珠灯路满功率色温值，和暖光灯珠灯路满功率色温值，即是该灯具的色温调节范围极值，该灯具通过赋予不同灯路不同功率进行极值范围内的色温调节。初始色温是由灯珠的物理特性决定的。
当前场景需要色温调节，先绑定该场景和参与的灯具设备。参与的灯具及其数量取决于场景应用的区域覆盖的灯具。场景和参与灯具设备绑定是通过数据进行的虚拟设定，绑定关系存储在每个参与的灯具中，以及要控制场景进行色温调节的客户端设备中。
所有该场景下灯具的冷光极值比对选择最小值，所有暖光极值比对选择最大值，两者作为场景色温范围冷光和暖光极值tscenecold和tscenewarm 。
场景下所有参与的灯具由系统自动运行程序进行选值：所有冷光极值比对选择最小值，作为场景色温调节上限tscenecold = min(ti1,max ,ti2,max ,..., tin,max)。所有暖光极值比对选择最大值，作为场景色温调节下限，tscenewarm = max(ti1,min, ti2,min, ..., tin,min) ，两者作为场景色温范围极值。这是照明系统应用场景的短板效应，场景色温可调范围的取值只能选择参与灯具色温的最小调节范围。tin,max和tin,min 中的n表示第n个灯具参与该场景，其中i代表智能灯具设备地址。
将每个参与场景的灯具色温调节范围变为场景色温范围极值，即通过冷光灯路和暖光灯路的电参数或功率调节变为场景色温范围极值，存入灯具中。这个场景色温范围极值是通过程序决定，在嵌入式软件层面，将每个灯具色温调节范围约束在场景色温范围极值组成的区间内。在该范围内可以实现无极调光。
用户通过系统客户端输入想要达到的目标色温ti(x)=ttarget，该场景内所有灯具统一利用前述方法步骤调到目标色温。场景内所有灯具统一进行目标色温调节。目标色温是由操作人员人工设置录入调节参数，具体根据场景被照射物体需求色温设计或者操作人员观感、需求来取值。
场景色温范围极值存入参与场景的灯具中，在该场景下对于任意灯具i，其变动到场景统一的目标色温时，调节函数为：；用户通过系统客户端输入想要达到的目标色温，该场景内所有灯具统一利用前述方法步骤调到目标色温ttarget。针对场景内灯具ti(x)=ttarget，反向求解出需要通过主控芯片和调光控制芯片需要给出的具体信号参数x。
优选的，所述非线性调节函数 可以表示为：，其中γi是非线性调节系数控制整体的非线性程度，αi是波动调节系数，控制中间色温区域的精细调节。根据韦伯-费希纳定律，人眼对光线的感知是对数关系，幂函数可以近似模拟这种对数关系。led灯具通常表现的是非线性输入输出关系，幂函数同时也可以有效的模拟和补偿这种非线性特性。正弦调制 (1+ αi* sin(π * x)) 的选择，是基于无极调光需要平滑过度的需求。通过波动调节系数实现在不同的色温区域实现局部精细调整，较为常用的是将色温区域分为暖光，中性光，冷光三种区域。
非线性调节系数 γi：大于1时，智能灯具在低色温区域变化较慢，高色温区域变化较快；小于1时，智能灯具在低色温区域变化较快，高色温区域变化较慢；等于1时，呈线性变化，这种情况极少出现。
波动调节系数αi：大于0，智能灯具在中间色温区域增加调节幅度；小于0，在中间色温区域减少调节幅度；等于0无额外的中间区域调节。在场景中灯具基本都进行了可调色温范围的缩小过程，缩小的范围一般处于智能灯具色温调节范围的中间区域，波动调节系数αi的引入可以使结果更精准。
可以使用分段函数进行表达，各段函数的γi值和αi值可以不一样，具体根据该分段采用的灯具伏安特性曲线、色温混光原理曲线、或两者的结合计算对应各段的γi值和αi值。
所述目标色温在当前执行场景色温范围极值之间取值，在取值范围内实现无极调光，一个场景的色温可调节范围通过客户端操作界面显示，一个场景的目标色温值通过客户端输入并通过无线通信发送给该场景的所有灯具。
若干个灯具交互形成物联网系统，系统可以划分若干个场景；所述若干个灯具中每个灯具包括：主控芯片存储包括灯具唯一设备地址、冷光极值ti,min和暖光极值ti,max、以及场景编号，调光控制芯片根据主控芯片信号输出电参数用于调节控制冷光灯路、暖光灯路的亮度无线通信模块用于和系统内其他设备交互，共享相关色温数据用于计算；所述场景具有唯一不重复场景编号，灯具设备具有唯一设备地址用于和场景绑定，每个灯具可以存储多个场景信息；同一场景内所有灯具同一时刻执行相同的色温调节方案。
所述冷光极值和暖光极值，是灯具在出厂或色温标定时，将其数值记录在灯具控制芯片中，灯具初始色温可调范围数据与灯具设备地址对应绑定。
一个智能灯具可以绑定参与多个场景，并存储每个参与场景的色温范围极值，每个场景的色温范围极值互不影响，灯具当前色温取决于当前执行的场景要达到的目标色温值。
所述场景具有唯一场景编号，灯具设备具有唯一设备地址用于和场景绑定，同一场景内所有灯具同一时刻执行相同的色温调节方案。场景编制的目的就是为了实现统一的色温调节方案，除了色温调节外还可以包括灯具亮度、亮灯持续时间等设置。通过客户端可以进行场景的新增、删除、修改操作，可以通过客户端进行对应参数设置和灯具设备绑定。
所述灯具色温可调范围数据，是灯具在出厂或色温标定时，将其个体的冷光极值和暖光极值的数值记录在灯具控制芯片中。灯具生产时选用的灯珠色温是确定的，出厂调试人员可以根据灯珠色温直接进行色温范围极值录入。如果说不具备出厂色温数据，也可以通过色温标定设备对具体灯具的色温范围采集获得，将数据录入灯具控制芯片中，以备方法程序调用。
本发明具有以下有益效果：每个场景独立调节参与灯具色温，可以实现场景无极色温调节。消除灯具种类、生产厂家和批次对批量调节灯具色温的影响。增强用户体验：用户可以通过操作界面直观地选择目标色温，系统将自动调整至用户设定的色温，提供了便捷的操作体验。增加了智能照明系统色温调节的扩展性。
本文原文来自X技术网