照明系统和控制来自照明器的光输出的方法技术方案

一种照明系统，包括用于照射一表面的光源（诸如照明器）以及用于检测从表面反射的光以生成检测信号的检测器。检测信号被针对表面的不同的光照条件进行处理并适配成导出关于表面的反射率分布信息。根据反射率分布信息控制光源。该系统因此包括用于通过使用检测器测量表面反射率以及观察来自动态光源的光反射率的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】照明系统和控制来自照明器的光输出的方法
本专利技术涉及一种照明系统以及涉及一种控制来自照明器的光输出的方法。特别地，它涉及一种照明器，其可以基于由照明器照射的表面的所确定的反射率属性调整其输出。
技术介绍
为保证在特定的位置或表面处供给最优的照明，关于表面反射率的知识是极其重要的。通常，当光与物质交互作用时，发生复杂的光-物质动态。这个交互作用取决于光的物理特性以及物质的物理组分和特性。当光与材料接触时，可能发生三种类型的交互作用：光反射、光吸收以及光透射。即，一些入射光被反射，一些光被透射，并且光的另一部分被介质自身吸收。由于光是一种形式的能量，能量守恒告诉我们，在表面处入射的光等于被反射的光、被吸收的光以及被透射的光的总和。双向反射率分布函数（BRDF）是描述当光与某种材料接触时多少光被反射的函数。通常，光被反射（或透射）的程度取决于观察者和相对于表面法线和切线的光定位。该函数取入射光方向以及出射光方向（取自其中表面法线沿着z轴的坐标系），并且返回沿出射方向射出的反射辐射（radiance）与沿入射方向入射的辐照（irradiance）之比。每个方向自身被方位角和天顶角参数化。因此，BRDF作为整体是4个变量（入射方位角和天顶角以及输出方位角和天顶角）的函数。存在包含波长、位置变化等的其他广义模型。然而，针对本文档的其余部分，假设基本的四参数BRDF函数。它定义在每个可能的入射方向和每个可能的反射方向之间的反射率。存在多个方案来估计BRDF，所述方案范围从理论和分析模型到例如使用角度反射计（gonioreflectometers）的主动测量方案估计。针对表面的BRDF确定光将如何响应于已知的光输入源而从该表面被反射。本专利技术特别涉及使用反射率信息来控制照明器光输出。用于理解表面反射率的已知方法或者依赖于并不总是准确地模拟现实世界的理论/分析模型，或者具有使它们难于集成在照明系统内的复杂的测量设置。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据依照本专利技术的一方面的示例，提供一种照明系统，其包括：光源，用于照射一表面；检测器，用于检测从表面反射的光以生成检测信号；处理器，用于针对表面的不同光照条件处理检测信号并且适配成导出关于表面的反射率分布信息；以及控制器，用于根据反射率分布信息控制光源。本专利技术提供包括诸如照明器的光源的照明系统，该照明系统包括用于通过使用与光源相关联的检测器测量表面反射率以及观察来自动态光源的光反射率的系统。可以将检测器、处理器以及控制器中的一个或多个与光源集成在一起作为组合模块，或者，检测器、处理器以及控制器中的一个或多个可以远离光源。检测器优选地靠近光源，而处理以及控制可以在任何地方实现。检测器用于检测来自表面的光，所述光可以是诸如来自太阳或月亮的自然光以及人造光。当检测到人造光时，它可以是源于照明系统的光源和/或源于照明系统附近的其他光源。到后来被检测到的（反射之后）光的表面的入射角度是已知的。这可能是因为光由作为系统的部分的光源或作为较大的整体网络的部分的光源生成，或者它可能因为太阳和月亮的定位是已知的，或者它可能是因为外部光源的位置例如通过图像分析被检测到。可以通过充当动态光源的日光创建光照条件，或者，可以使用可控光源或光源阵列。检测器例如包括1D传感器（单个光电元件）或包括像素阵列的2D或3D相机。像素阵列的使用使得一系列不同的入射角度能够被处理。所导出的反射率分布信息优选地包括双向反射率分布函数或部分双向反射率分布函数。处理器可以适配成处理在一天的不同时间处以及可选地还可以在一年的不同时间处的检测信号，所述不同时间由此具有不同的自然光照条件。在这种情况下，光照条件可以由日光引起，使得对于测量函数而言不需要主动光源。照明系统可以包括作为一个模块（即，基本上在相同的位置处，例如单个照明器的部分）的光源阵列，其中处理器适配成顺序地控制光源阵列以生成不同的光照条件。在这种情况下，光照被主动地控制，用于提供不同光照条件的照明由系统自身而不是由外部的不受控的源（比如太阳）生成。这具有光的强度和定位两者都是已知的优点。不同的光照条件是为了创建检测信号的目的。光源可以替代地是或也可以是照明器，其是在照明器的网络中的一个照明器，其中处理器适配成针对由在附近的网络的不同照明器生成的光照处理检测信号，所述不同照明器由此创建不同的光照条件。这样，可以使用在多个照明器之间的空间分离以创建使得反射率函数能够被确定的照明效果。检测器可以包括飞行时间相机。这可以例如使得被监测的表面的倾斜度能够被确定。照明器可以用于照射道路的一部分，其中控制器用于根据反射率分布信息控制光源以便减少眩光。这可以包括控制来自照明器的输出的强度或束形状。依照本专利技术的另一方面的示例提供一种控制来自用于照射一表面的照明器的光输出的方法，包括：在照明器处，检测从表面反射的光以生成检测信号；针对表面的不同的光照条件处理检测信号并且导出关于表面的反射率分布信息；以及根据反射率分布信息控制光输出。这个方法利用作为照明器的部分的检测器用于确定表面反射率属性，并且这些属性被用来控制光输出。所导出反射率分布信息可以包括双向反射率分布函数或部分双向反射率分布函数。该方法可以包括处理在一天的不同时间处以及在一年的不同时间处的检测信号，所述不同时间由此具有不同的自然光照条件。可替换地（或附加地），该方法可以包括顺序地控制照明器的光源阵列以生成不同的光照条件。光源可以包括照明器，其是在照明器的网络中的一个照明器，其中该方法包括针对由在附近的不同的照明器生成的光照处理检测信号，所述不同的照明器由此创建不同的光照条件。检测可以包括测量飞行时间以及光强度水平。该方法可以还包括确定外部光源的位置，以及使用来自光源的经检测的光来增强关于表面的所导出的反射率分布信息。这样，可以使用多个类型的光源来形成反射率分布信息。可以例如存在主光源（太阳，或在照明器中的光源，或在阵列中的其他照明器），并且然后可以使用附加的外部光源来增强分布信息。这样，在部分反射率分布模型中的间隙中的至少一些可以被填充。在一个示例中，该方法用于照射道路的一部分，其中该方法包括根据反射率分布信息控制光源以便减少眩光。附图说明现在将参考附图详细描述本专利技术的示例，在附图中：图1示出太阳的运动如何向静止的光传感器提供不同的反射信息；图2示出照明控制系统的第一示例；图3示出照明控制系统的第二示例；图4示出照明器的网络；图5示出可以如何使用像素化光传感器；以及图6示出可以被采用来执行系统的信号处理和控制方面的一般的计算机架构。具体实施方式本专利技术提供一种照明系统，其包括用于照射表面的光源（诸如照明器）以及用于检测从表面反射的光以生成检测信号的检测器。检测信号针对表面的不同光照条件被处理并适配成导出关于表面的反射率分布信息。根据反射率分布信息而控制光源。该系统因此包括用于通过使用检测器测量表面反射率以及观察来自动态光源的光反射率的系统。本专利技术可以使用现有的照明器基础设施（可选地还利用日光）来实现，以创建能够估计表面反射率的智能照明基础设施。例如，基于由于时间/天气/使用的变化导致的表面属性的改变可以进行BRDF的重复测量。第一示例利用自然光源作为光照源。自然光源，即日光和月光，具有已知的运动模式。集成在室外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明系统，包括：光源（13），用于照射一表面（14）；检测器（12），用于检测从所述表面反射的光以生成检测信号；处理器（20），用于针对所述表面的不同的光照条件处理所述检测信号并且适配成导出关于所述表面的反射率分布信息；以及控制器（20），用于根据所述反射率分布信息控制所述光源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.22 EP 16161500.0;2016.01.29 US 62/2884961.一种照明系统，包括：光源（13），用于照射一表面（14）；检测器（12），用于检测从所述表面反射的光以生成检测信号；处理器（20），用于针对所述表面的不同的光照条件处理所述检测信号并且适配成导出关于所述表面的反射率分布信息；以及控制器（20），用于根据所述反射率分布信息控制所述光源。2.如权利要求1所述的照明系统，其中所导出的反射率分布信息包括双向反射率分布函数或部分双向反射率分布函数。3.如任一前述权利要求所述的照明系统，其中所述处理器（20）适配成处理在一天的不同时间处以及可选地还在一年的不同时间处的所述检测信号，所述不同时间由此具有不同的自然光照条件。4.如任一前述权利要求所述的照明系统，包括光源的阵列，其中所述处理器适配成顺序地控制所述光源的阵列以生成所述不同的光照条件用于检测。5.如任一前述权利要求所述的照明系统，其中所述光源是在照明器的网络中的一个照明器，其中所述处理器适配成处理由在附近的所述网络的不同照明器生成的光照导致的所述检测信号，所述不同照明器由此创建所述不同的光照条件。6.如任一前述权利要求所述的照明系统，其中所述检测器（12）包括1D传感器、或包括像素阵列的2D或3D相机、或飞行时间相机。7.如任一前述权利要求所述的照明系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李维斌，H布罗尔斯，R拉杰高帕兰，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL