CN100544532C - 改进的发光系统 - Google Patents

Abstract

发光装置(100)提供所需颜色的光(117)。该装置包括多个光源(101，102，103)，每个光源发射各自颜色的光，当这些光混合时，可感知为所需颜色。配置光检测器(197)以接收被具有特定基准颜色的颜色基准表面(109)反射的光(116)。该检测器还提供s(105)，分析来自光检测器的信号并且识别所接收到的光的颜色为基准表面的颜色。该控制器控制光源，使得所需要的颜色与颜色基准表面的颜色相对应。

Description

改进的发光系统

技术领域

本发明涉及一种发光装置、一种配置成提供所需颜色的光的发光系统、一种提供所需颜色的光的方法以及用于控制发光装置的器件。

背景技术

个人家居和商业实体例如零售商店越来越需要能够产生彩色光的非常大部分光谱的光源。从个人家居的角度来看，所期望的是在起居室、卧室等能够产生基本上任何颜色或者气氛。从商业企业的观点来看，需要的是为产品提供吸引人的彩色显示选择。

然而，目前在发光系统的技术领域中缺少的是方便且直观的控制光源颜色的方法。使用方便是非常重要的，因为改变光的颜色对人们来说还是新鲜的，因为至今为止在大多数情况下选择是开或关。

现存的发光系统包括远程控制，其具有用于控制所发射的颜色的加/减红色、绿色和蓝色按钮。然而，如果使用者没有受过混合颜色的理论培训，这通常是非常笨拙的控制颜色的方式。已有的更复杂的远程控制包括用于色调、饱和、亮度等的控制按钮，所有这些使用起来都是经受复杂之苦。

在本发明领域中的系统的一个实例是公开号为WO01/99474公布的国际专利申请，公开了一种发光控制器件。该器件包括能够在室内测量可见光的传感器，例如测量照射进入室内的太阳光的颜色，并且根据测量的光控制室内的发光。WO01/99474的发光系统分析室内的二维图象，考虑移动、阴影和其他特性，以便使得能够准确控制室内的发光环境。然而，在WO01/99474中公开的系统不能控制所发射的光的颜色为任何想要的颜色。

发明内容

本发明的目的是克服这个问题，提供一种将发光系统的光控制成任何所需要的颜色的方法。

该目的在不同方面实现为根据所附权利要求的发光装置、发光系统、提供光的方法和控制器件。

因此，在第一方面，本发明提供一种发光装置，其被配置成提供所需颜色的光。该装置包括多个光源，该多个光源每个被配置成发射各自颜色的光，当这些光混合时，可感知为所需颜色的光。该发光装置还包括光检测器，该光检测器被配置成接收由具有特定基准颜色的颜色基准表面所反射的光。该检测器还被配置成提供表示所述接收到的光的信号。发光装置中包括的控制器被配置成分析来自光检测器的信号，并且由此能够认别所接收到的光的颜色为基准表面的颜色。该控制器还被配置成控制光源，使得所需要的颜色与颜色基准表面的颜色相对应。

在一个优选的实施例中，发光装置还包括白光源，该白光源被配置成照射颜色基准表面，并且光检测器包括颜色传感器，例如以具有不同彩色滤光器或者CCD器件的光电二极管的形式，其被配置成检测在从颜色基准表面反射之后的白光。

在另一个实施例中，在发光装置中的光检测器包括一个单独的光电检测器，并且控制器被配置成顺序控制光源以发射相应持续时间的光。即，进行颜色顺序扫描。例如，在使用已知的RGB体系的三个光源顺序扫描期间，控制光源首先仅仅发射第一颜色的光，然后仅仅发射第二颜色的光，最后仅仅发射第三颜色的光。可替换地，控制光源以发射其他颜色的光。因此使用一个单独的光电检测器确定颜色基准表面的颜色，这是在简单和低成本方面是有利的并非最不重要的。

光检测器还可以被配置成还检测来自光源的直射光，并且控制器被配置成还根据检测到的直射光来控制光源。即，反馈特性，有利地提供一种校正因为例如光源的温度变化而引起的色差的方法。

在这些实施例的任何一个中，控制器可以配置成连续地分析被检测到的光并且连续地控制光源。可替换地，控制器可以配置成作为对触发信号的响应，分析被检测的光并且控制光源。

另外，发光装置还可以包括存储装置，该存储装置用于存储关于光源的控制的信息使得多个所需颜色被存储并且其中所存储的颜色是可选择的。

在一个实施例中，发光装置还包括漫射体以将来自光源的光漫射。可替换的，当发光装置用于通过光投射到表面(例如天花板或墙)上来提供直射光时，则不需要漫射体。在这种实施例中，不同颜色在墙或天花板的表面上混合并且不需要漫射体。另外，光源可以符合RGB体系并且优选地为发光二极管(LED)形式，但是也可以是彩色荧光灯(CFL)形式。

在第二方面，本发明提供一种发光系统，该发光系统被配置成提供所需颜色的光。该系统包括多个如上所述的发光装置，并且每个发光装置还包括用于传递信号的通信装置，该信号使每个装置中的控制器能够控制光源，从而使得所需颜色的光与颜色基准表面的颜色相对应。

在第三方面，本发明提供一种用于提供所需颜色光的方法。该方法包括控制多个光源发射各自颜色的光，当这些光混合时可感知为所需颜色的光。由具有特定基准颜色的颜色基准表面所反射的光被接收，并且由此提供表示所接收的光的信号。分析该信号，由此将所接收的光的颜色识别为基准表面的颜色。最后，控制光源，使得所需颜色的光与颜色基准表面的颜色相对应。

在第四方面，本发明提供一种颜色控制器件，其用于控制发光装置提供所需颜色的光。发光装置优选地包括多个光源，每个光源被配置成发相应颜色的光，当这些光混合时可感知为所需颜色的光。即，发光装置与上面所讨论的装置类似。颜色控制器件的特征在于光检测器被配置成接收由具有特定基准颜色的颜色基准表面所反射的光，并且被配置成提供表示所述被接收的光的信号。另外，控制器件包括控制器，该控制器被配置成对来自光检测器的信号进行分析，并且由此能够识别所接收的光的颜色为基准表面的颜色，并且配置成控制发光装置中的光源以使所需要的颜色与颜色基准表面的颜色相对应。

本发明的优点在于它提供了一种简易且直观的控制发光装置的方法，以提供任何所需要颜色的光。这可以经过分析从具有所需颜色的颜色基准表面反射的光并且控制各个光源发射相应强度的彩色光以最简单的方式实现，当所发射的这些彩色光通过例如漫射体混合时，提供所需颜色的光。颜色基准表面可以是任何适当的实体上的表面，包括诸如一张彩纸之类的简单实体。

从个人在家庭环境中使用本发明的角度来看，这些优点可以被感觉到，其中本发明增加了用户舒适的体验。

从商业企业的角度来看，本发明特别关注的，因为选择恰当的发光设置用于在商店里展示产品是个非常重要的问题。例如，本发明的使用者不用代替在用于产品的展示环境中必须粉刷不同颜色的涂料，可以使用本发明来实现改变展示环境的颜色设置。

附图说明

参考示出本发明的当前优选实施例的附图，对本发明的这个和其他方面更加详细地进行描述。

图1示意性示出根据本发明的装置的第一实施例的横截面视图。

图2示意性示出根据本发明的装置的第二实施例的横截面视图。

图3示意性示出根据本发明的系统。

图4a和4b示意性示出涉及颜色反馈系统的本发明的实施例。

具体实施方式

参考图1对结合有颜色顺序扫描的基于LED的发光装置100进行说明。扫描功能用于扫描色“卡”形式的颜色基准表面，该色“卡”表示发光装置100的所需颜色设置。

发光装置100包括三个LED光源，其符合RGB颜色系统，即红色(R)LED 101、绿色(G)LED 102和蓝色(L)LED 103。虽然这里使用符合RGB系统的三LED构造，但是使用包括其他数量的LED和其他颜色系统的其他构造是可能的。

LED 101-103的光发射由与LED和电源(为了简化未示出)连接的控制器105控制。单个光电二极管形式的光检测器107还与控制器105连接。除了开口106，漫射体111包围光源101-103、控制器105和光检测器107，来自光源101-103的被反射的光115通过该开口106落到“色卡”109形式的颜色基准表面上，该“色卡”简单形式为一张彩纸。虽然图1示出了间接打到卡109上的光，但是还可以是光直接打到卡109上的其他构造。

在此处没有详细说明控制器105中的电路、LED101-103或者光检测器107，这个未必会使本发明的说明不清楚，因为本领域技术人员已经知道特性。然而，控制器105优选地包括可编程装置和存储装置以及用于连接LED101-103和光检测器107的任何必须的接口连接电路。

进行色卡109的扫描，因为检测器107接收由色卡109反射的光116并且控制器105分析检测器107产生的信号，该信号表示所接收的光。即，来自LED101-103的光115经色卡109穿过漫射体111的孔106散射到光检测器107上。优选地，没有光直接从LED101-103到达光检测器107。通过进行颜色顺序扫描，在控制器105控制LED101-103首先仅仅发射红光，然后仅仅发生绿光，最后仅仅发射蓝光的意义上来说，使用单个光电二极管作为光检测器107可以确定色卡109的颜色。关闭所有LED通过扫描可以实现颜色确定的进一步准确性。这可以为来自其他光源(未示出)的任何周围环境的发光进行校正。

在该申请中可以利用LED101-103具有非常小的响应时间(<<1ms)这一事实，因为颜色顺序扫描可以进行得非常快使得观看者不会注意到不同LED颜色的任何闪烁。

色卡109的扫描可以或者是连续的(例如以1Hz左右的频率)或者仅仅当使用者通过例如按压与控制器105连接的开关装置118(例如按钮或者触敏垫等)触发扫描时。

在扫描程序过程中LED101-103的强度设置可以是几个选项中的任意一个。然而，优选地，扫描强度与已经设置的光(即观看者所感知到的光117)的强度相对应，使得在扫描过程中平均强度没有变化。

优选地，随着时间的颜色的整体强度是恒定的。因为在一个颜色的扫描期间其他颜色具有零强度这一事实，扫描期间该颜色的强度可以更高，以使随着时间的平均强度是恒定的。例如，假设在扫描之前红色LED101等于特定亮度C。在时间T期间扫描每个颜色。在GLED102和BLED103的扫描期间，红色LED的强度为零。因此，在红色LED101的扫描期间，红色的强度可以是3C，以使随着时间的平均值再次是恒定强度C。其他选择是例如最高的或者最低的LED光亮度级别。

在不需要具有总是或多和少地附着在发光装置100上的彩色卡109的应用中，控制器105可以将颜色信息存储在存储装置(未示出)中，当发光装置100被激活时，连续“显示”那个颜色直到检测到具有不同颜色的卡。例如，控制器105可以存储前五个扫描过的颜色作为使用者预置。当使用者通过例如接触触敏控制开关(touch sensitive controlswitch)或者简单的按钮开关提供触发信号时，发光装置100可以在这些颜色中循环，并且当显示所需颜色时，使用者可以通过释放按钮来选择某一存储的预置颜色。

使用LED的一种可选方案是使用其他形式的光源。当使用LED时，可以进行不太显著的扫描。然而，颜色顺序扫描色卡的原则也可以与“较慢的”发光装置(象彩色荧光灯(CFL)一样)一起使用，但是在这种情况下顺序颜色频闪(color flashing)将可以观察到，因为与LED的响应时间相比，CFL的响应时间更长。

现在转向图2，将讨论发光装置的第二实施例。与关于图1的上述装置100类似，发光装置200包括三个LED光源201、202和203。应当注意在这个实施例中没有进行颜色顺序扫描，因此光源的响应时间不太重要。因此，在这个实施例中可以利用除了LED之外的其他类型光源。

LED201-203的光213的发射由与LED和电源(为了简化未示出)连接的控制器205控制。颜色传感器形式的光检测器207还与控制器205连接。漫射体211包围光源201-203和控制器105。

与图1的实施例相对照，从白光源219发出的白光221落在“色卡”形式的颜色基准表面209上，该“色卡”的简单形式为一张彩纸。白光源219优选通过任何白光源实现，包括现有技术中已知的白色LED。

在此处没有详细说明控制器205中的电路、LED201-203或者光检测器207，因为本领域技术人员已经知道特性，这个未必会使本发明的说明不清楚。不过，典型地使用颜色传感器，其最简单的形式可以是与不同彩色滤光器(例如RGB(未示出))一起排列的三个光电二极管。然而，也可以使用CCD芯片，例如典型地结合在数码相机、web相机以及如今也在移动电话中使用的图象传感器中的CCD芯片。

检测器207接收由色卡209反射的来自白光源219的光222。然后控制器205分析由检测器207所产生的表示所接收的光222的颜色的信号，并且控制LED201-203发射光213，该光213被漫射体211漫射之后感知为所需要的光215。

将检测器207和白光源219优选地一起组装在具有狭缝225的小盒223中，当使用者想要改变发光装置200的颜色时将色卡209插入到该狭缝225中。盒子223还可以配置成使得狭缝225为“眼睛”形式，以便使得当其放置在有色表面的顶部时，该表面如上所述地被颜色扫描。这种“颜色控制盒”223的变化可以将白光源219和颜色传感器207结合成笔形器件以被使用者用作定点(pointing)器件来指向具有所需颜色的有色表面。“颜色控制盒”223优选地包括控制器224，“颜色控制盒”223与控制器205连接并且通过有线(如图2中所示)或无线连接与控制器205连通。控制器224可以可选择地与控制器205集成在一起。

在描述图3中的系统之前，现将注意力转向图4a和4b。图4a和4b图示说明了结合了反馈系统的发光装置的实施例。与关于图1和2的上述装置100，200相似，发光装置400包括光源401，光源401优选地包括如在前面的实施例中的三个LED。应当注意在这个实施例中没有进行颜色顺序扫描。

光源401的光413的发射由与光源401和电源(为了简便未示出)连接的控制器405控制。颜色传感器形式的光检测器407还与控制器405连接并且被构造成直接接收来自光源401的光413'以及接收通过漫射体411中的孔406被颜色基准表面409反射的光416，这与图1中的实施例相似。控制器被配置成从外部系统451接收外部产生的控制信号。这种信号可以如本领域技术人员将认识到的那样符合任何相关的标准，例如DALI、DMX、RF等，并且可以涉及颜色、模糊级别以及命令发光器件“复制”颜色基准表面409的颜色的信号的设定。控制器405还可以配置成通过检测器407检测触发信号，例如因为与发光器件保持非常接近的基准表面409而产生的周围环境光的很大变化这一形式的触发信号，所述触发表示使用者希望改变器件400所发射的光417的颜色。

图4b更详细地图示说明了控制器405。控制器405包括三个功能单元，这些单元通过硬件电路和软件来实施，正如本领域技术人员所了解的那样。

接口单元441通过连接435接收来自外部系统451的信号，并且通过连接433将基准功率设置传送给光源401中的每个单个的发光单元(例如LED)。接口单元441还从转换单元439接收信号，该转换单元439将来自颜色传感器407通过接线431输出的信号转换成符合颜色坐标系统例如(x，y)和(u，v)的信号。

颜色校正功能437，即由软件指令实现的算法，接收来自接口单元441的输出以及颜色传感器407输出的信号。颜色校正功能437将颜色校正功率电平提供给光源401，正如下面将进一步说明的那样。

从光源401发射的光413从发光器件400射出，如附图标记417所标示的。由附图标记413'所标示的一些光落在颜色传感器407上。颜色校正功能/算法437基于来自颜色传感器407的信号连续地使驱动信号适合于光源401。通过这个，光源401的输出在颜色(和通量)方面保持恒定，而不管光源401的温度变化以及经过非常长的时段。这在发光器件400用于例如颜色复制装置中时是有利的。

可以通过接口单元435简单地从外部系统451提供新目标颜色坐标信号给光源401或者通过复制颜色基准表面409的颜色，来改变光源401的颜色。在后一种情况下，光源401放置于运行模式下，在该模式下光源发射具有足够色彩再现特性的白光。此外，使用来自颜色传感器407的最新近的数据，颜色校正功能437被暂时地搁置(put on hold)。颜色传感器407接收从颜色基准表面409反射的光416。然后传感器407的输出在转换单元439中被转化成新的目标颜色坐标用于光源401，其通过接口单元441被提供给光源401。这导致光源401发射的光413变成颜色基准表面409的颜色。

图3非常示意性地说明了发光系统300，其包括多个相互连接的发光装置301，303，305，其中该发光装置优选为关于图1和2以及4a-b的上述装置100，200，400的发光装置的形式。第一发光装置301包括控制器307，第二发光装置303包括控制器309以及第三发光装置305包括控制器311，第一发光装置301、第二发光装置303和第三发光装置305通过信号连接313连接。控制器307，309，311包括各自的通信装置并且信号连接313可以是任何已知的连接装置，包括有线连接和无线连接。可以使用本领域技术人员已知的任何适当的信号协议进行控制器307，309和311之间的通信。

当发光装置301，303或305中的任何一个从某一色卡获得颜色信息时，它可以使用这个信息，仅仅用于特定的发光装置，或所述颜色也可以被传递给其他发光装置，使得所有的装置301，302和303发射相同的光。

本领域技术人员认识到本发明决不局限于上述优选实施例。相反，许多变形和改动均可以落在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种发光装置(100，200，400)，其配置成提供所需颜色光(117，215，417)，其特征在于：

-多个光源(101，102，103，201，202，203)，每个光源配置成发射各自颜色的光，当它们被混合时，能感知为所需颜色的光，

-光检测器(107，207，407)，配置成接收从所述光源(101，102，103，201，202，203)发射并由具有特定基准颜色的颜色基准表面(109，209，409)反射的光(116，222，416)，以及

-控制器(105，205，224，405)，配置成分析来自光检测器的信号，并且由此能够将所接收到的光的颜色识别为基准表面的颜色，并且配置成控制光源以使得所需颜色与颜色基准表面的颜色相对应。

2.根据权利要求1的发光装置(200)，还包括配置成照亮颜色基准表面的白光源(219)，且其中光检测器包括颜色传感器，该颜色传感器配置成检测在被从颜色基准表面反射之后的白光。

3.根据权利要求2的发光装置，其中颜色传感器包括布置有彩色滤光器的多个光电二极管。

4.根据权利要求2的发光装置，其中颜色传感器是电荷耦合器件设备。

5.根据权利要求1的发光装置，其中光检测器包括一个单独的光电二极管，并且其中控制器被配置成顺序地控制光源以发射各自持续时间的光。

6.根据权利要求1的发光装置，其中光检测器(407)配置成还检测来自光源的直射光(413)，并且其中控制器(405)配置成还根据检测到的直射光来控制光源。

7.根据权利要求2到6的任何一项的发光装置，其中控制器配置成连续地分析所检测到的光以及连续地控制光源。

8.根据权利要求2到6的任何一项的发光装置，其中控制器配置成作为对触发信号的响应分析所检测到的光并且控制光源。

9.根据权利要求1到6的任何一项的发光装置，还包括用于存储与光源的控制有关的信息的存储装置，从而使得多个所需颜色被存储并且其中所存储的颜色是可选择的。

10.根据权利要求1到6的任何一项的发光装置，还包括漫射体(111，211)。

11.根据权利要求1到6的任何一项的发光装置，其中光源符合三原色体系。

12.根据权利要求1到6的任何一项的发光装置，其中光源是发光二极管。

13.根据权利要求1到6的任何一项的发光装置，其中光源是彩色荧光灯。

14.一种发光系统(300)，其配置成提供所需颜色光，其包括多个根据权利要求1到13中任何一项的发光装置(301，303，305)，且其中每个发光装置还包括用于传递信号的通信装置，该信号使每个装置中的控制器(307，309，311)能够控制光源以使所需颜色与颜色基准表面的颜色相对应。

15.一种用于提供所需颜色光(117，215)的方法，特征在于：

-控制多个光源(101，102，103，201，202，203)发射各自颜色的光，当这些光混合时能感知为所需颜色，

-接收从所述光源(101，102，103，201，202，203)发射并由具有特定基准颜色的颜色基准表面(109，209)反射的光，

-提供表示所述接收到的光的信号，

-分析该信号并且由此识别所接收到的光的颜色为基准表面的颜色，

-控制光源以使所需颜色与颜色基准表面的颜色相对应。

16.根据权利要求15的方法，其中进行光源的控制，使得光源顺序地发射各自持续时间的光。

17.根据权利要求15或16的方法，其中连续地进行分析和控制。

18.根据权利要求15或16的方法，其中作为对触发信号的响应进行分析和控制。

19.根据权利要求15或16中任何一项的方法，还包括存储与光源的控制有关的信息，使得多个所需颜色被存储并且其中所存储的颜色是可选择的。

20.根据权利要求15的方法，其中从光源还直接检测光(413)并且其中还根据所检测到的直射光控制光源。

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