CN101542245A - 照明系统 - Google Patents

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Abstract

照明系统(1)包括用于产生相互具有不同颜色的光(R，G，B)的多个灯(11，12，13)；在一个实施例中，这些灯是荧光灯。包含颜色传感器(51)的感测系统(50)提供指示颜色传感器接收的光的颜色的传感器输出信号(Ss)。感测系统包括插在灯和传感器之间的光导装置(60)，所述传感器布置在与环境光屏蔽的服务室(74)。每个光导仅捕获来自一个灯的光，并且传感器接收所捕获的光的混合物。颜色传感器和光导用于校正公差、灯老化、环境温度等的反馈系统中。

Description

照明系统
技术领域
本发明总体上涉及用于产生光的照明系统，其包括多个光源，每个光源产生相互不同的颜色，并且每个是可控制的以便各个光强可以改变。该系统还包括控制器，其为各个灯产生控制信号以便设定各个灯的各个光强。光源可以是任何合适的类型，例如荧光灯、LED灯等等；在下文中，将针对荧光灯的情况来解释本发明，但是应当强调的是，本发明并不限于荧光灯。在典型的实施例中，所述系统包括三个灯，分别产生红光、绿光和蓝光，从而该系统表示为RGB系统；在下文中，将针对RGB系统的情况解释本发明，但是应当强调的是，本发明并不限于RGB系统。
背景技术
三个灯相对靠近地安装在一起，典型地安装在公共外壳或保护壳(armature)中，使得各个光成分在距灯的一定距离处混合，并且观察者将观察到具有色点的混合光，所述色点位于适当的颜色空间内在由所述各个颜色的三个色点限定的三角形内的某点处，混合光(mixture)的色点的精确位置依赖于各个灯的相对强度。通过改变各个灯的相对强度，有可能在所述三角形内产生任何可能的颜色，包括白色，这对于本领域技术人员应该是清楚的。
存在这样的情况，其中混合光的颜色的精度是重要的。例如，在具有用于产生相同的颜色的两个或多个不同的照明系统的房间内，人的眼睛足够敏感，甚至能够注意到这些不同系统之间的轻微色差。这方面中存在的问题是，在实践中，例如由于公差(tolerance)、老化、环境温度等的原因，控制信号和输出光强之间的关系可能从一个灯到另一个灯发生改变和/或作为时间的函数而改变。
为了克服该问题，照明系统可以配有感测系统，其包括感测实际产生的光并为控制器产生测量信号的颜色传感器，该信号指示光混合物的颜色，使得控制器可以调节其控制信号。于是，另一个问题是找出上述传感器的合适位置。一方面，传感器应当放置在离各个光源足够远的距离处，使得光在该位置实际上被混合，但另一方面，不期望传感器本身是可见的和/或阻挡部分的光输出。此外，传感器不应受环境光的干扰。实际上，很难满足所有的这些要求。
本发明的总体目标是提供这些问题的解决方案。
发明内容
根据本发明的第一重要方面，所述感测系统还包括光导装置，该光导装置包括多个光导，每个光导具有接近于各自光源定位的输入端并且具有接近于传感器定位的输出端。利用这样的光导装置，有可能将光传感器定位在灯外壳或保护壳内，其与环境光屏蔽并且位于温度不会变得非常热的位置。光传感器不直接接收光，而是通过光导接收光，所以光传感器的位置本身不必是光被混合的位置。每个光导可以具有接近于各自的灯安装的输入端，其安装在不阻挡输出光的位置。所有光导引导其采样光到相同的光传感器，使得光传感器接收混合的光。
其他有利的详尽细节在从属权利要求中提及。
附图说明
本发明的这些和其他方面、特征和优点将参照附图根据一个或多个优选实施例的以下描述予以进一步说明，在附图中相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且其中：
图1是示意性说明照明系统的框图；
图2A和图2B示意性说明了根据本发明的光导系统的设计细节；
图3是示意性说明根据本发明的照明系统的实际实施例的示图。
具体实施方式
图1是示意性说明了根据本发明的照明系统1的框图。在所说明的实施例中，该系统包括具有相关驱动器21、22、23的三个灯11、12、13以及控制器30，该控制器具有为对应驱动器21、22、23产生对应控制信号Sc1、Sc2、Sc3的三个输出端31、32、33。举例而言，第一个灯11产生红光R，第二个灯12产生绿光G以及第三个灯13产生蓝光B。在足够远的距离处，三个单独灯11、12、13的光输出被混合，并且观察者观察到混合的光ML。本领域技术人员应当清楚并由此不需要进一步的解释，人类观察者所观察到的混合光的颜色依赖于各个光输出的相对强度。控制器30具有用于接收目标输入信号Si的目标输入端34，所述信号指示混合光ML的所需颜色。目标输入端34可耦合到用于接收可变用户输入信号的用户输入端(未示出)。由用户操作以产生这种用户输入信号的用户输入设备可以是任何合适类型的设备，例如键盘、可变电压源、可变电阻等，但用户输入信号Si还可以由计算机系统(例如PC)产生；为了简单起见，没有示出这种用户输入设备。应当指出的是，代替可变的设置，在不想改变输出颜色的情况下，控制器30还可以固定的设置进行操作；在这样的情况下，目标输入端34可耦合到恒定信号源，这可通过存储器(例如RAM)实现。
照明系统1还包括感测系统50，其包括接收混合的光并产生传感器输出信号Ss的颜色传感器51，所述信号指示颜色传感器51所接收到的光的颜色。传感器输出信号Ss还可指示颜色传感器51接收的光的强度。应当指出的是，合适的颜色传感器本身是已知的，本发明可利用目前已知的颜色传感器来实现，并且本发明并不旨在提供改进的颜色传感器，所以不必在此给出颜色传感器的设计和功能的详尽描述。
控制器30具有传感器输入端35，其被耦合用以接收传感器输出信号Ss。控制器30比较所接收的传感器输出信号Ss与参考信号，该参考信号基于输入信号Si和/或控制输出信号Sc1、Sc2、Sc3。如果控制器30发现传感器输出信号Ss偏离参考信号所表示的期望值，则调节其控制输出信号Sc1、Sc2、Sc3以便减小偏离。因此，感测系统50提供了允许控制器30将混合的输出光ML的颜色和强度设置和/或维持在所需值的反馈环。
根据本发明的一个重要方面，感测系统50包括插入在灯11、12、13和传感器51之间的光导装置60。该光导装置60包括对应每个灯11、12、13的相关光导61、62、63，所述光导具有接近于对应的灯而设置的输入端61a、62a、63a，使得其基本仅接收来自对应灯的光，并且具有接近于传感器51而设置的输出端61b、62b、63b以便向传感器51提供捕获的光。因此，传感器51能够布置在实际的混合输出光ML不存在的位置，例如相关保护壳的内部，这将在下文中予以解释。
应当指出的是，光导本身是已知的，本发明可利用已知的光导来实现，并且本发明并不旨在提供改进的光导，所以不必在此给出光导的设计和操作的详尽描述。仅借助实例，应当指出的是，光导可以实现为光纤，或更通常地为由具有较低介电常数和较低折射率的材料所围绕的具有高介电常数和高折射率的电介质材料的本体，以便提供全内反射。作为另一实例，光导可以实现为具有反射内壁的中空管。
图2A示意性说明了每个光导61、62、63可与其他的光导完全分开，以及光导61、62、63可以具有其各自的输出端61b、62b、63b，这些输出端接近于传感器51布置并被定向，使得每个光导的捕获光照射传感器51。在此情况下，捕获光的样本的混合发生在光导和传感器之间的空间内和/或传感器51的光敏表面上。该图进一步示出了光导从输入端到输出端可具有笔直形状(参见62)，或从输入端到输出端可具有弯曲形状(参见61、63)。
在图2B中示意性说明的可替换的实施例中，分开的光导61、62、63可彼此相遇并合并成一个组合的光导部分64，该光导部分64的输出端64b接近于传感器51而布置并被定向，使得来自光导的捕获光的混合物照射传感器51。在此情况下，捕获光的样本的混合发生在组合的光导部分64中。
应当指出的是，在以上两种情况下，传感器51测量混合的光，其中各个光的贡献的相对比例依赖于光导的实际尺寸以及其各自输入端的精确设置。此外，传感器51对于不同的单独颜色可以具有不同的敏感度特性。本领域技术人员应当清楚，在校准过程中，有可能确定传感器51对各个光输出的实际响应，所述校准过程可提供由控制器30存储在相关存储器内的校正因子，使得控制器30总是能够根据传感器输出信号Ss确定每个单独的灯的实际的各个光输出级。
图3是示意性说明照明系统1的实际实施例的示图。该图示出了保护壳70的示意性截面部分，该保护壳容纳彼此平行布置在具有侧壁72和上壁73的灯室71内的管形的三个荧光灯11、12、13；在下端75处，灯室71是开放的以允许光离开保护壳。在灯室71的上方，保护壳70包括容纳传感器51的服务室74，并且尽管未示出，还可能包括控制器30和驱动器21、22、23。服务室74基本封闭以防止环境光到达传感器51，以及防止来自灯11、12、13的光直接到达传感器51。该图示出了从灯11、12、13延伸通过上灯室壁73到达服务室74内的传感器51的光导61、62、63。光导61、62、63的输入端61a、62a、63a布置在对应灯11、12、13的上方，即与光从灯室出射的下灯室端相对，使得光导不会阻挡光。以不同的方式描述：如果指向灯室71的出口侧75的灯的一侧表示为前侧，而灯的相对侧表示为背侧，则光导61、62、63的输入端61a、62a、63a面对相应灯的背侧布置。可替换地，有可能使光导61、62、63的输入端61a、62a、63a布置在相应灯的旁边。
典型地，传感器51还对红外辐射敏感。因此，在优选的实施例中，所述系统包括防止红外光到达传感器51的红外滤光器81。有利地，这种红外滤光器81可以直接布置在传感器51之上，如图1示意性所示。应当指出的是，这样的滤光器本身是已知的。还应当指出的是，这种滤光器在传感器51不对红外线敏感的情况下可以省略。
典型地，传感器51还对紫外辐射敏感，或者这种辐射甚至可减少传感器的使用寿命。因此，在优选的实施例中，所述系统包括防止紫外光到达传感器51的紫外滤光器82。有利地，这种紫外滤光器82可以直接布置在传感器51之上，如图1示意性所示。应当指出的是，这样的滤光器本身是已知的。还应当指出的是，这种滤光器在传感器51不对紫外线敏感的情况下可以省略。
可替换地，红外滤光器81和/或紫外滤光器82可合并在光导装置60内，即在各个光导61、62、63中，或者如果存在的话，合并在组合的光导部分64内。
概括而言，本发明提供了照明系统1，其包括用于产生彼此具有不同颜色的光R、G、B的多个灯11、12、13。在一个实施例中，这些灯是荧光灯。
包括颜色传感器51的感测系统50提供了传感器输出信号Ss，其指示颜色传感器接收的光的颜色。
所述感测系统包括插入在灯和传感器之间的光导装置60，其布置在与环境光屏蔽的服务室74内。每个光导仅捕获来自一个灯的光，并且传感器接收捕获的光的混合物。
颜色传感器和光导用在校正公差、灯老化、环境温度等的反馈系统中。
虽然已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但本领域技术人员应当清楚，上述图示和描述应当被认为是说明性或示例性的而非限制性的。本发明不限于所披露的实施例；相反，若干的变化和修改可能处于所附权利要求中限定的本发明的保护范围内。
例如，三个驱动器21、22、23可集成在具有三个输出端的一个驱动器内。同样，控制器30和驱动器21、22、23也可集成。
此外，保护壳可包括附图中未示出的更多光学部件。例如，保护壳可附加地配有漫射器，其位于尽可能远离灯的位置，以便改善各个灯的光成分的混合。
本领域技术人员在实施请求保护的本发明时，根据对于附图、本公开和所附权利要求的研究，能够理解和实现所披露的实施例的其他变化。在权利要求中，措词“包括”并不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并不排除多个。单个处理器或其他单元可实现权利要求中陈述的多个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述一些措施这一事实并不表示这些措施的组合不能加以利用。计算机程序可存储/分布在适合的介质上，如光学存储介质或与其他硬件部分一起提供或作为其他硬件一部分的固态介质，但也可以其他形式分布，如通过因特网或其他有线或无线的电信系统分布。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。

Claims (13)

1.一种照明系统(1)，包括：
用于产生彼此具有不同颜色的光(R，G，B)的至少两个灯(11，12，13)；
感测系统(50)，其包括用于提供传感器输出信号(Ss)的颜色传感器(51)，所述信号指示颜色传感器接收的光的颜色；
其中感测系统(50)包括插入在灯(11，12，13)和传感器(51)之间的光导装置(60)。
2.根据权利要求1的照明系统，其中光导装置(60)包括多个光导(61，62，63)，每个光导与相应的灯(11，12，13)相关联，其中每个光导(61，62，63)具有接近于相应的灯(11，12，13)而设置的输入端(61a，62a，63a)并且具有接近于传感器(51)而设置的输出端(61b，62b，63b)。
3.根据权利要求2的照明系统，其中每个光导(61，62，63)的输出端(61b，62b，63b)被定向以使每个光导的捕获光照射传感器(51)。
4.根据权利要求1的照明系统，其中光导装置(60)包括多个光导(61，62，63)，每个光导与相应的灯(11，12，13)相关联并且具有接近于相应的灯(11，12，13)而设置的输入端(61a，62a，63a)；
其中光导装置(60)还包括具有接近传感器(51)而布置的输出端(64b)的组合的光导部分(64)；
其中所述多个光导(61，62，63)彼此相遇并且合并成组合的光导部分(64)。
5.根据权利要求4的照明系统，其中组合的光导部分(64)的输出端(64b)被定向以使来自光导(61，62，63)的捕获光的混合物照射传感器(51)。
6.根据权利要求1的照明系统，还包括布置成用于防止红外光到达传感器(51)的红外滤光器(81)。
7.根据权利要求6的照明系统，其中红外滤光器(81)合并在光导装置(60)内。
8.根据权利要求1的照明系统，还包括布置成用于防止紫外光到达传感器(51)的紫外滤光器(82)。
9.根据权利要求6的照明系统，其中紫外滤光器(82)合并在光导装置(60)内。
10.根据权利要求1的照明系统，还包括保护壳(70)，该保护壳具有其中布置有灯(11，12，13)的灯室(71)，并且具有其中布置有传感器(51)的服务室(74)，灯室(71)具有用于来自灯(11，12，13)的光(R，G，B)的至少一个出口开口(75)，服务室基本封闭；
其中光导(61，62，63)具有其输入端(61a，62a，63a)，输入端(61a，62a，63a)位于从相应的灯(11，12，13)到出口开口(75)的直接路径之外的位置。
11.根据权利要求10的照明系统，其中每个灯(11，12，13)具有指向灯室(71)的出口侧(75)的前侧以及与前侧相对的背侧，并且其中光导(61，62，63)的输入端(61a，62a，63a)面对相应的灯的背侧而布置。
12.根据权利要求1的照明系统，还包括：
用于产生控制信号(Sc1，Sc2，Sc3)的控制器(30)，所述控制信号用于控制对应灯的对应强度；
其中响应传感器输出信号(Ss)的控制器被设计成调节其控制信号(Sc1，Sc2，Sc3)，使得传感器输出信号(Ss)至少基本相应于参考信号。
13.一种用于控制照明系统(1)中的灯(11，12，13)的方法，该方法包括步骤：
捕获各个灯产生的部分光(R，G，B)；
利用光导系统(60)引导捕获的光至颜色传感器(51)。
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