基于三軸旋轉(zhuǎn)的空間異性光源照度值計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于L邸燈具光源發(fā)光強度測試領(lǐng)域，設(shè)及一種基于=軸旋轉(zhuǎn)的空間異性 光源照度值計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對每種L邸燈具而言，自設(shè)計定型生產(chǎn)出廠后，其發(fā)光強度在空間分布屬性就已 固定，成為其產(chǎn)品屬性的重要組成內(nèi)容。為了描述該屬性信息，現(xiàn)有光源發(fā)光強度測試方法 是測試固定離散位置點的光強來實現(xiàn)，且運些離散位置點從空間分布來看，是按照半球形 來分布的，其中球屯、為發(fā)光光源，半球截面是W通過該發(fā)光光源，平行于燈具基板的平面。 在IES文件中保存的數(shù)據(jù)，就是運半球空間內(nèi)各測試點上的發(fā)光強度，從數(shù)據(jù)屬性分析上， 是一些ASCII編碼且數(shù)值離散的數(shù)據(jù)點。用數(shù)學(xué)的方法來分析，運些數(shù)據(jù)點可W看作分布 在半球形空間內(nèi)的數(shù)值矩陣，而且數(shù)值隨著位置變化而不同，在不同方向呈現(xiàn)出各向異性 的特性。
[0003]IES文件照度數(shù)據(jù)空間分布示意圖如圖1所示，將IES文件中照度按照空間分布， 藍(lán)色部分?jǐn)?shù)值大，紅色表示數(shù)值小，橫切球體的綠色平面為丫 =90度平面?？蒞看出，該 示例IES文件對應(yīng)的密集矩陣，在半球形空間中的形態(tài)為一個傘狀的錐體。
[0004] 隨著技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，基于空間各向異性點光源發(fā)展來的面狀發(fā)光光源 的需求越來越大，應(yīng)用也越來越廣泛，相關(guān)的設(shè)計和計算要求也越來越高，運給實現(xiàn)基于具 體工況的精確配光帶來了挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)點光源不同，面光源空間上的各向異性更加顯著，在 實際使用中必須考慮到傾仰、旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)等安裝因素，對實際布光效果帶來的顯著影響。而 且，隨著照明工程中精確配光應(yīng)用的推廣普及和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，L邸等發(fā)光特性優(yōu)異的新 技術(shù)新產(chǎn)品不斷發(fā)展成熟，使得傳統(tǒng)點光源的光學(xué)特性在空間上各向異性越發(fā)顯著，并成 為光源的重要產(chǎn)品屬性。因此，如何分析其空間異性的分布規(guī)律，指導(dǎo)透鏡設(shè)計生產(chǎn)，指導(dǎo) 道路照明設(shè)計計算，將是運一領(lǐng)域當(dāng)前及未來一段時間的熱點研究領(lǐng)域。 陽0化]針對運些需求，Wdialux為代表的現(xiàn)有技術(shù)方案受當(dāng)前工況計算限制，在空間角 度布燈計算中，僅僅考慮了傾斜度和旋轉(zhuǎn)角度兩個指標(biāo)，運為未來新型燈具和先進(jìn)布燈設(shè) 計施工，帶來了明顯的局限。例如：
[0006] 現(xiàn)有方案實施照明計算的前提假設(shè)是假定計算環(huán)境所處的地面絕對水平，現(xiàn)實工 況中道路、墻壁、隧道等環(huán)境計算平面的凸凹狀況全部忽略，致使現(xiàn)有方案不能很好的計算 橋梁起坡、高速公路拐彎段、環(huán)形高架橋等工況的路面照明狀況。還導(dǎo)致在需要運用新型燈 具和新設(shè)計方法時，制約了設(shè)備和工藝的進(jìn)步。比如在隧道和十字路口等較復(fù)雜工況下，需 要對燈具照明方向進(jìn)行優(yōu)化組合時，現(xiàn)有方案就顯現(xiàn)出局限性。同時，現(xiàn)有技術(shù)方案在路面 照度計算中，W滿足基本規(guī)范要求中對各參數(shù)計算要求為出發(fā)點，設(shè)定路面計算點每車道3 排共30個計算點，運限制了在計算分析路面平均亮度、縱向均勻度、平均照度等重要指標(biāo) 時的數(shù)據(jù)源，而且還限制了精細(xì)化分析路面的照度效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的是：提供一種基于=軸旋轉(zhuǎn)的空間異性光源照度 值計算方法，該方法可W計算復(fù)雜工況和路況環(huán)境下的路面上任意點位照度值和亮度值， 獲得更加與現(xiàn)實條件接近的照度擬合效果，可W更好地指導(dǎo)實際工程。同時，結(jié)合特定的插 值算法，實現(xiàn)成本低，大大減少計算功耗和存儲空間，提高效率。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0009] 一種基于=軸旋轉(zhuǎn)的空間異性光源照度值計算方法，其特征在于，包括W下步 驟：
[0010] SOI:將光源定義空間坐標(biāo)系，并將光源進(jìn)行=軸旋轉(zhuǎn)得到旋轉(zhuǎn)空間坐標(biāo)系；
[0011] S02 :根據(jù)S軸旋轉(zhuǎn)的角度，利用S角函數(shù)原理推導(dǎo)出采樣點與旋轉(zhuǎn)后X軸的夾角 C'和采樣點與旋轉(zhuǎn)后Z軸的夾角丫'計算公式，
其中，X'為旋轉(zhuǎn)后的X軸坐標(biāo)，y'為旋轉(zhuǎn)后的y軸坐標(biāo)，H'為旋轉(zhuǎn)后的Z軸坐標(biāo)的相反數(shù)；
[0012] S03 :根據(jù)路面采樣點坐標(biāo)，求出C'和丫'，并計算采樣點的光強值Iy.c.;
[0013] S04 :計算照度值Ep，計算公式為：
其中，丫為光源與路面采樣 點的夾角，町為光源與路面的距離。
[0014] 優(yōu)選的，步驟S02中旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)由如下公式得到：
陽016] 其中，X、y、Z為空間坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，5為沿X軸旋轉(zhuǎn)的角度，1])為沿y軸旋 轉(zhuǎn)的角度，V為沿Z軸旋轉(zhuǎn)的角度，*代表任意數(shù)值。
[0022] 優(yōu)選的，所述光源為空間異性的點光源或者空間異性的面狀光源。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0024] 1.算法可靠透明。本方法的推導(dǎo)基于=角函數(shù)變化和矩陣運算理念，可靠性較高， 程序?qū)崿F(xiàn)代價較小，與現(xiàn)有主流技術(shù)方案相比，計算流程清晰簡便，有利于實際運用中的頻 繁調(diào)用。
[00對 2.運用潛力較大。相比現(xiàn)有方案局限于計算路面上30個點位的照度數(shù)值，本發(fā)明 理論上可W計算路面上任意點位照度值和亮度值，對于實現(xiàn)進(jìn)一步分析照明設(shè)計結(jié)果，評 估設(shè)計方案質(zhì)量，具有較大潛力。
[00%] 3.計算邊界嚴(yán)密。在燈具=軸向上旋轉(zhuǎn)后，地面上計算點新的照度坐標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán) 密的邏輯分析，對于X'和y'不同的取值范圍，對應(yīng)的C'有不同的計算方法，形成了嚴(yán)密的 取值計算范圍。
[0027] 4.緊密吻合實際。現(xiàn)有方案只考慮了二軸計算，但隨著精確布光的逐步普及應(yīng)用， 燈具新的設(shè)計和安裝形式將會越來越多的出現(xiàn)在工程實際中，現(xiàn)有方案的局限性將會越發(fā) 明顯。有鑒于此，本算法將空間因素考慮進(jìn)來，可W更好地指導(dǎo)實際工程。
[0028] 5.算法兼容性好。在能更好滿足現(xiàn)有規(guī)范要求的30個計算點的前提下，該方法 實現(xiàn)基礎(chǔ)為=角函數(shù)計算，實現(xiàn)代價較小，在結(jié)合相關(guān)IES文件插值算法后，相比現(xiàn)有計 算方案，可W提高效率近80 %，可W大大減少計算功耗和存儲空間，易于在AmlroW、I0S、 Windows、Linux等計算環(huán)境間跨平臺部署。同時，還能根據(jù)實際數(shù)據(jù)分析要求，加密計算點 數(shù)量，依托X86和化wer架構(gòu)強大的計算能力，計算整個路面任一點照度值，為實現(xiàn)各種復(fù) 雜工況更科學(xué)的量化、分析和評估提供客觀的計算結(jié)果。
【附圖說明】
[0029] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0030] 圖1為現(xiàn)有IES文件照度數(shù)據(jù)空間分布示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明基于=軸旋轉(zhuǎn)的空間異性光源照度值計算方法的光源旋轉(zhuǎn)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明基于=軸旋轉(zhuǎn)的空間異性光源照度值計算方法的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)示意圖；
[0033] 圖4為本發(fā)明基于=軸旋轉(zhuǎn)的空間異性光源照度值計算方法的計算點P平面直角 坐標(biāo)系示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實施方式】并參 照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明