CN101554093A - 用于生成具有可变颜色的光的设备 - Google Patents

Abstract

在照明系统(10)中，包括：灯组件(14)，具有多个灯(12A、12B、12C)和相关联的灯驱动器(13A、13B、13C)；公共控制器(15)，用于为灯驱动器(13A、13B、13C)生成控制信号(ξ1、ξ2、ξ3)；存储器(18)，包含带有色点的颜色表；该颜色表的色点位于对应于颜色空间的天花板的二维平面中。当在感知均匀的第二颜色空间测量时，周边色点(PC)以等距色点组位于所述平面的边界线上。等距辐条(spoke)色点(SC)位于所述平面中的固定色调线(42)上，固定色调线连接所述周边色点(PC)中的一个到白色点(W)。

Description

用于生成具有可变颜色的光的设备

发明领域

本发明总的涉及发光(lighting)领域。更具体地，本发明涉及用于生成具有可变颜色的光的照明(illumination)设备。

背景技术

以可变颜色来照明空间的照明系统是普遍已知的。通常，这样的系统包括多个光源，每个光源发射具有特定颜色的光，不同光源的各个颜色相互不同。然后由系统生成的总体光整体上是由几个光源发射的光的混合。通过改变不同光源的相对强度，可以改变总体光混合的颜色。

注意到光源可以是不同的类型，诸如例如TL灯、卤素灯、LED等。在下面，将简单地使用词语“灯”，但是这不意图排除LED。

作为例子，在家、商店、餐馆、旅馆、学校、医院等情况下，可能期望能够改变发光的颜色。在很多场合，期望具有平滑且缓慢的转变，具有颜色(用色调和饱和度描述)上的精细的选择以通过用户接口来容易地找到期望的颜色，或者具有舒服的有色氛围而不具有太快的动态改变。

对于本领域的熟练技术人员应该清楚的是，光的颜色可以通过颜色空间中的色点的坐标来表示。在这样的表示中，改变颜色对应于在颜色空间中从一个色点到另一个色点的位移(displacement)，或者系统的色点的设置的位移。此外，颜色序列对应于颜色空间中色点的集合，该集合将被指示为路径。于是动态地改变颜色可以被指示为“游历”这样的路径。更一般地，动态改变发光的颜色将被指示为“航行(navigating)”经过该颜色空间。

典型地，照明系统包括三个单色灯，这些灯也将被指示为生成原色(primary color)的原灯(primary lamp)。通常，这些灯是近红(R)、近绿(G)、近蓝(B)，并且该系统被指示为RGB系统。应当注意到照明系统可以具有四个或者更多的灯。白灯可以被用作第四个灯。也可以使用一个或者多个另外的颜色，例如黄色灯、青色灯等。在下面的说明中，将假定RGB系统，但是本发明也可以被应用到具有四种或者甚至更多颜色的系统中。

对于每个灯，光强可以被表示为从0(没有光)到1(最大强度)的数字。可以通过三维坐标(ξ1、ξ2、ξ3)表示色点，从0到1范围内的每个坐标以线性方式对应于其中每一个灯的相对强度。各个灯的色点可以分别被表示为(1，0，0)、(0，1，0)、(0，0，1)。这些点描述了在CIE 1931(x，y)颜色空间中的三角形。在这个三角形内的所有颜色都可以通过该系统生成。

理论上，颜色空间可以被认为是连续体(continuum)。然而，实际上，照明系统的控制器是数字控制器，只能够生成离散的控制信号。当用户希望航行经过具有包括这样的数字控制器的系统的颜色空间时，他只能在所述坐标之一的方向上采用离散的步骤。一个问题是RGB颜色空间不是线性空间，所以，当沿着一个颜色强度坐标轴采取一定大小的离散步骤时，由用户感知的颜色改变的量是不固定的，而是依赖于颜色空间内的实际位置。

为了解决这个问题，已经提出了不同的颜色空间的表示，例如CIELAB颜色空间，这种情况下独立变量是色调(H)、饱和度(S；在CIELAB中用S＝色度/明度(Lightness)计算)、亮度(B；在CIELAB中根据明度计算)。因为明度的感知均匀性(即，明度级的线性改变也被用户感知为光强度级的线性改变)，使用这个参数而不是亮度是有利的。然而，为了一般化该描述，在下面的说明中将使用参数“亮度”，这些值也用感知均匀分布(例如，在u’V’Y空间中，用“Y”描述强度，感知均匀亮度分布是logarithm(Y))来描述。CIELAB颜色空间可以被看作是离散点的三维空间(3D网格)。在这个空间中的每个点可以通过坐标m、n、p来表示，并且在每个点，色调(H)、饱和度(S)、亮度(B)分别具有特定的值H(m，n，p)、S(m，n，p)、B(m，n，p)。只要颜色是在由原灯所定义的色域的外部边界之内，用户便可以沿着三个坐标轴的任意一个采取离散步骤，产生分别在色调、饱和度和亮度上的预定和恒定的改变。原则上，变量色调、饱和度和亮度是相互独立的。然而，不是色调、饱和度和亮度的可能值的所有组合对应于物理上可能的颜色。在最新技术的实施方式中，系统包括3个分别用于色调、饱和度和亮度的3D查找表。使用这样的3D查找表，优势是对于每个m、n和p的组合，可以容易地考虑产生的H、S和B的组合是否对应于物理上可能的颜色，并且如果需要就在表中输入偏离值(deviating value)。对于H、S和B的组合将产生物理上不可能的颜色的存储位置，表可以包含特定码，或者它们可以包含不同颜色的值，例如颜色空间边界的最近值。

然而，一个问题是这样的具有3D查找表的方案要求相对大量的存储空间。在一个示范性情况下，系统允许以25种可能的亮度级别的亮度、以75种可能的饱和度级别的饱和度、和以200种可能色调值的色调的独立设置。在这样的情况下，系统要求3*200*75*25＝1125000个存储位置(超过1M字节)。

本发明目的在于减少需要的存储空间量，使得可以使用具有有限存储空间的低成本微控制器。本发明的另外目的是提供一种更有效的方式，来生成颜色表、和配备有这样的颜色表的颜色导航(navigation)设备，允许沿着固定色调、固定饱和度或者固定相对亮度(在颜色空间CIE 1931中的某个色点(x，y)处，相对亮度是可能处于这个色点处的最大绝对亮度的百分数(或者0和1之间的系数))的线通过该颜色空间的简单导航方法。

发明内容

根据本发明的一个重要方面，定义了二维颜色表，有效地映射三维颜色空间的上表面。在表中色点的两个坐标是色调和饱和度。定义具有相同色调的色点，使得当在例如L*a*b空间的感知均匀颜色空间中测量时，连续色点之间的间隔基本相等。结果，当沿着固定色调的线从一个色点步进(step)至下一个色点时，用户将感知到饱和度的相等改变。沿着颜色空间的边界(即，最大饱和度)，在原色之间，预定义某些特定中间色点以便保证那些特定颜色能够通过该系统产生。在两个相邻原色之间，总定义有至少一个特定中间色点。沿着颜色空间边界的每个区段(section)，在原色和相邻中间色点之间或者在两个相邻中间色点之间，定义中间色点，使得当在相同的感知均匀颜色空间中被测量时，连续色点之间的间隔基本相等。可以选择沿着各个区段的色点的数目，使得如期望的那样给予某些区段和其他区段相比更大的权重。发现容纳32个色调级别和8个饱和度级别的表是足够的，该表仅要求256个存储器位置；然而，更精细的颜色分布也是可行的；特别地，色调步骤的数目可以更大，并且可以例如高至90。简单地通过控制器将RGB值乘以0和1之间的系数可以执行改变亮度(调光)。

在从属权利要求中提到了进一步有利的详细说明。

附图说明

将通过下面的一个或者多个优选实施例结合附图的描述进一步说明本发明的这些和其他的方面、特征和优势，在附图中相同的附图标记指示相同或者相似的部分，并且其中：

图1示意性地示出根据本发明的照明系统的框图；

图2是示意性地图示三维RGB颜色空间的示意图；

图3示意性地示出色度图；

图4A-4D图示用于计算颜色表的色点的方法。

具体实施方式

图1示意性地示出了照明系统10的框图，包括灯组件14。灯组件14包括多个(这里：三个)灯12A、12B、12C，例如LED，每个灯分别具有关联的灯驱动器13A、13B、13C，由公共控制器15来控制。在19处指示了用户输入设备。三个灯12A、12B、12C分别生成具有相互不同的光颜色的光16A、16B、16C；通常使用的颜色是红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)。除了纯的红色、绿色和蓝色，灯通常将发射接近红色、接近绿色和接近蓝色的光。由灯组件14所发射的总体光(overall light)在17处被指示；该总体光17，其为各个光16A、16B、16C的混合，具有由原灯12A、12B、12C的相互光强度LI(R)、LI(G)、LI(B)所确定的颜色，而相互光强度LI(R)、LI(G)、LI(B)又由各个驱动器13A、13B、13C的控制器15生成的控制信号ξ1、ξ2、ξ3所确定。各个强度LI(R)、LI(G)、LI(B)可以被看作RGB颜色空间中的三维坐标。

图2是示意性图示这样的三维RGB颜色空间的示意图。三个正交轴被分别指示为R、G、B。每个轴可以例如以流明(lumen)表示灯12A、12B、12C中的一个的实际光强度，但是通常使用标准化的轴，其中对应的坐标可以具有仅在0和1之间的指示对应的灯的相对灯功率的值，相对灯功率可以在关闭(0)和最大(1)之间变化。在这个方面，应当注意到通常用选择的固定灯电流来操作LED，该LED以预定的切换频率被开启和关闭，于是占空比(即，开时间和切换周期之间的比率)确定平均灯功率。因此，图2中沿着三个正交轴的值也可以被看作表示对应的灯的驱动信号的占空比。这些值将被指示为具有0和1之间的值的X、Y、Z。

在图2中，可以用该系统10产生的颜色被限制在具有角点O(0，0，0)、R(1，0，0)、G(0，1，0)、B(0，0，1)的立方体20内。此外，角点被指示A(1，1，0)、D(1，0，1)、C(0，1，1)和E(1，1，1)。立方体20具有六个边界平面，其中三个平面将被指示为“最大平面”：第一最大平面21RDEA包括其中红色贡献最大的所有颜色，第二最大平面22GAEC包括其中绿色贡献最大的所有颜色，而第三最大平面23BCED包括其中蓝色贡献最大的所有颜色。经过原点的线，例如线24，包括具有相同的颜色但是不同的亮度的所有色点；这样的线与最大平面的交点定义了对于那个颜色的可能的最大亮度。

相对的三个平面将被指示为“最小平面”：这些是经过O的平面。三个最大平面与三个最小平面的交叉线，即闭合线RAGCBDR，包括具有最大饱和度的所有点，并且将被指示为颜色空间边界曲线，简称作CSB曲线。

可以实现到亮度是独立坐标的坐标系统的转换。这样的系统是例如具有坐标x、y、Y的CIE 1931坐标系统，其中x和y是色度坐标，并且其中大写字母Y指示亮度。通过下面的公式定义关于颜色坐标的转换：

$x=\frac{X}{X+Y+Z}---\left(1a\right)$

$y=\frac{Y}{X+Y+Z}---\left(1b\right)$

$z=\frac{Z}{X+Y+Z}=1-x-y---\left(1c\right)$

因此，如图3中所示，所有的颜色可以在二维xy平面中被表示，图3示意性地示出CIE(xy)色度图。该图是公知的，所以对其进行最少的说明。点(1，0)、(0，0)和(0，1)分别指示理想的红色、蓝色和绿色，它们是虚拟颜色。曲线1表示纯光谱颜色。以纳米(nm)指示波长。虚线2连接曲线1的末端。由曲线1和虚线2包围的区域3包括所有的可见光；与曲线1的纯光谱颜色形成对比，区域3的颜色是混合颜色，该混合颜色可以通过混合两种或者更多种纯光谱颜色来获得。反过来，每种可见颜色可以通过在色度图中的坐标来表示；色度图中的点将被指示为“色点”。

注意到图3的二维表示对应于具有相同亮度的所有颜色。对于不同的亮度，线1和2的形状可能是不同的。亮度可以被看作垂直于图3的绘图的平面的第三轴。根据亮度堆叠的所有二维曲线一起定义了弯曲了的三维体。换句话说，图3的色度图是三维颜色空间的二维截面。还要注意到以RGB表示的边界平面转换到以x、y、Y表示的边界平面。特别地，上述最大表面21、22、23转换到以x、y、Y表示的三个最大平面，它们一起定义了三维颜色空间的“上”边界，假定亮度的第三轴被看作“垂直”轴并且坐标x和y被看作定义了“水平”平面。三维颜色空间的所述“上”边界将在下文中被指示为该颜色空间的“天花板(ceiling)”。

尽管在其他颜色空间中可以获得其他的定义，在CIE 1931(x，y)颜色空间中解释色调、饱和度和亮度的基本概念最为容易，参考图3。为简洁起见，下一步我们使用CIE 1931(x，y)颜色空间。当两种纯光谱颜色被混合时，产生的混合颜色的色点位于连接两种纯颜色的色点的线上，产生的色点的确切位置依赖于混合比率(强度比率)。例如，当紫色和红色被混合时，产生的混合颜色红紫色(purple)的色点位于虚线2上。如果两个颜色能够混合产生白色，则它们被称为“互补颜色”。例如，图3示出连接蓝色(480nm)和黄色(580nm)的线4，该线经过白色点，指示蓝光和黄光的恰当的强度比率将被感知为白光。相同的情形将应用于任何其他组的互补颜色：在对应的恰当强度比率的情况下，光混合将被感知为白光。应该注意到光混合实际上仍然包含两种处于不同波长的光谱贡献(contribution)。

如果两种互补颜色(灯)的光强度被分别指示为I1和I2，那么混合光的总体强度Itot将由I1+I2所定义，而产生的颜色将由比率I1/I2定义。例如，假定第一颜色是在强度I1处的蓝色而第二颜色是在强度I2处的黄色。如果I2＝0，产生的颜色是纯蓝色，并且产生的色点位于曲线1上。如果I2增加，色点向着白色点游历线4。只要色点位于纯蓝和白色之间，那么对应的颜色就仍然被感知为带青色的(blueish)，但是越靠近白色点，产生的颜色将越淡。

在下面，词语“颜色”将被用于区域3中的实际颜色，与短语“色点”相关联。颜色的“印象”将由词语“色调”所指示；在上面的例子中，色调将是蓝色。应该注意到色调和曲线1的光谱颜色相关联；对于每个色点，通过沿着穿过白色点的线将这个色点投影到曲线1上可以找到对应的色调。

此外，将通过短语“饱和度”来表述颜色是否更淡或者不那么淡的事实。如果色点位于曲线1上，则对应的颜色是纯光谱颜色，也被指示为全饱和色调(饱和度＝1)。当色点朝向白色点移动时，饱和度减小(更少的饱和色调或者更浅色的色调)；在白色点，按照定义，饱和度为0。

应该注意到通过混合两种颜色可以获得许多可见颜色，但是这不应用于所有的颜色，正如从图3可以容易地看出的一样。利用产生三种不同颜色的灯，可以产生具有任何期望的在由三个对应色点所定义的三角形内的颜色。可以是使用更多的灯，但那不是必需的。例如，也可能增加白光灯。或者，如果期望产生在所述三角形之外的颜色，可以增加具有更靠近期望的颜色的色点的第四灯。在所述三角形之内，颜色不再作为三种光输出的唯一组合而获得，而是可以作为四种光输出的组合以几种不同的方式被获得。

在图3中，三个示范性色点C1、C2、C3指示三个灯12A、12B、12C的各个近红、近绿和近蓝的颜色。如果可以连续地改变所述控制信号ξ1、ξ2、ξ3，那么利用系统10，可以将输出光混合17的混合颜色设置于由所述点C1、C2、C3所定义的三角形内的任何期望的位置处。然而，通常用户需要允许他以离散的步骤改变颜色的功能。为了那个目的，控制器15被提供有包含颜色表的存储器18。在这个表中的每个条目对应于CIE 1931颜色空间中的特定色点，并且包含对应的控制信号ξ1、ξ2、ξ3。如果用户选择某个色点，那么控制器15从该表中读取用于控制信号ξ1、ξ2、ξ3的对应值，并且使用这些值来控制驱动器13A、13B、13C，这产生了具有用户期望的颜色的混合光17。在这样的情况下，可获得的色点沿着在颜色空间中的网格而定位。

以这样的方式组织该表使得用户可以容易地沿着固定色调、固定饱和度或者固定亮度的线以逐步的方式航行经过颜色空间。用户输入设备19是允许用户输入例如增加(step-up)和降低(step-down)命令来一步地增加或者降低色调的类型，这具有的结果是控制器15将从存储器18取出第一色点，该第一色点在色调方向上紧接着当前色点而定位。用户输入设备19也允许用户输入增加和降低命令来一步地增加或者降低饱和度，这具有的结果是控制器15将从存储器18取出第一色点，该第一色点在饱和度方向上紧接着当前色点而定位。为了简洁起见，在图1中，这通过示出具有针对色调的上/下按钮19HU、19HD，针对饱和度的上/下按钮19SU、19SD，和针对亮度的上/下按钮19BU、19BD的用户控制器19来可视化。

在现有技术中，通常具有三维颜色表，第三维用于亮度。如果用户输入增加或者降低命令来一步地增加或者降低亮度，那么控制器15将从存储器18取出第一色点，该第一色点在亮度方向上紧接着当前色点而定位。然而，这要求很多存储空间。本发明提供解决方案，实现了在整个颜色空间的相同功能而仅仅要求相对小量的存储空间，并且提供了产生这样的表的有效方法。本发明还提供了包括这样的表的照明系统。

根据本发明的第一方面，在存储器18中的颜色表是二维颜色表，并且只包含位于以CIE xyY表示的颜色空间的天花板上的色点。这些色点(考虑到它们位于最大边界表面上并且因此表示对于该特定色调和饱和度可以获得的最大亮度的事实，这些色点将被指示为最大色点)被沿着由固定色调和固定饱和度的正交线所定义的网格而安排；这里饱和度被用作相对值：从白色点到该色点的距离除以从白色点到CIE1931x、y空间中相同色调处的颜色空间边界CSB的最大距离。在下面说明计算饱和度距离的方法。在所述表中存储的用于这些最大色点的相应控制信号ξ1、ξ2、ξ3将被分别指示为ξ1m、ξ2m、ξ3m。应该清楚的是这些值中的至少一个总是等于1。

根据本发明的第二方面，控制器15通过将从存储器18获得的值ξ1m、ξ2m、ξ3m乘以公共倍增系数(multiplication factor)α来设置色点的亮度，α具有0和1之间的值。因此，要被输出的控制信号ξ1、ξ2、ξ3被计算为ξ1＝α·ξ1m、ξ2＝α·ξ2m、ξ3＝α·ξ3m。

通过让α具有在从0到1的范围内的任何值，控制器15可以连续地改变亮度。然而，优选的是也可以以逐步的方式改变亮度。因此，在可行实施例中，根据α＝n/Nb来计算α，其中Nb是定义亮度级别的数目的整数，并且其中n是在从0到Nb范围内的整数。总是计算n是可行的，但是将α的允许值存储在亮度系数存储器中也是可行的，这将要求Nb+1个存储器位置。

然而，应当注意到“感知亮度”以对数的方式涉及“实际亮度”，这意味着如果亮度级别是等距的，这将不会产生感知均匀的亮度步骤。由于感知亮度步骤比实际亮度步骤更重要，所以优选根据下面的公式计算α：

$\mathrm{\α}={10}^{(\frac{i-1}{(\mathrm{Nb}-1)/\mathrm{Nd}}-\mathrm{Nd})}---\left(2\right)$

其中i是在从1到Nb范围内的整数，

并且其中Nd指示在最大亮度级别和最小亮度级别之间十(decade)的数目。

在合适的实施例中，Nd等于2，在该情况下α范围从0.01到1。

公式(2)暗示在α的连续值之间的固定系数。

同样，总是计算α是可行的，但是将根据公式(2)的α的允许值存储在亮度系数存储器中也是可行的，这将要求Nb个存储器位置。

如果控制器15从用户输入19接收色调增加或者色调降低命令信号来一步地增加或者降低色调，那么控制器15将从存储器18取出第一色点，该第一色点紧接着色调方向上的当前色点而定位。如果控制器15从用户输入19接收饱和度增加或者饱和度降低命令信号来一步地增加或者降低饱和度，那么控制器15将从存储器18取出第一色点，该第一色点紧接着饱和度方向上的当前色点而定位。如果控制器15从用户输入19接收亮度增加或者亮度降低命令信号来一步地增加或者降低亮度，那么控制器15将逐1增加或者减小n，或者从存储器18取出第一亮度系数，该第一亮度系数位于亮度系数存储器中紧接着当前亮度系数的存储器位置的存储器位置。重复一下，这里“亮度”意味着“相对亮度”。

本发明的第三方面涉及表中的色点在颜色空间的天花板上的分布。使用xyY空间中的等距色点是可行的，但缺点是步骤将不会被用户感知为产生相同幅度的颜色改变。

本发明要致力于解决这个问题。特别地，本发明致力于提供在二维颜色表中定义最大色点的方法，该方法允许设计者更多的自由以适应一些愿望。

将参考图4A-4B解释由本发明提供的解决方案，其示意性地示出了颜色空间的天花板40的俯视图。天花板的外部周边对应于稍早提到的CSB曲线，并且因此同样被指示为CSB曲线(通过附图标记41指示)。在这个解释中，将假定系统10具有如在图1中示出的三个光源，但是应当注意到该解释也应用于具有四个或者更多光源的系统。

在第一步，确定光源的色点C1、C2、C3，并且确定这些光源的最大强度。应当注意到这些参数依赖于实际光源，并且反过来它们定义CSB曲线41和天花板40的形状。应当注意到色点C1、C2、C3总是位于CSB曲线41上。在该例子中，C1、C2、C3分别对应于红色、绿色和蓝色。考虑到这些色点对应于光源的事实，它们也将被指示为“原”色点。

在第二步，为至少一对相邻原色点定义预定数目的中间色点，那些中间色点位于所述相邻原色点对之间的CSB曲线41上。作为例子，图4A示出一个在C1和C2之间的中间色点IC1(12)、一个在C2和C3之间的中间色点IC2(23)、和一个在C3和C1之间的中间色点IC3(31)。在任意相邻原色点对之间的中间色点的数目可以是2或者更高，但是不期望选择这个数字太高：实际的上限似乎是5。

在该例子中，在每一对相邻原色点之间定义一个中间色点，但这不是必要的：可以是，在每一对相邻色点之间存在至少一个中间色点。

在该例子中，对于每一对相邻原色点，中间色点的数目总是相同的，但这不是必要的：对于不同的对这些数目可以是不同的。

中间色点的确切位置基本是设计自由的问题。在具体的实施例中，中间色点总是位于对应原色点之间的中间(沿着图4A的CSB曲线41测量)。在另一个特定实施例中，中间色点对应于某个预定的颜色或者某个预定的(xy)-坐标；例如该中间色点可以对应于黄色、青色和品红色。

原色点和中间色点一起将CSB曲线41分成曲线区段(section)；在图4A的实施例中，存在六个这样的曲线区段。

应当注意到，可以通过选择在CSB曲线之外(或之内)的某个色点X(例如，位于CIE31(x，y)颜色空间中最大饱和度的边界上的单色色点)、并且沿着经过白色点W的线将该色点X投影到CSB曲线41上来定义中间色点。针对IC1(12)对这进行了说明。

在第三步，每个曲线区段被细分成多个片段(segment)。对于每个曲线区段，片段的数目可以相等，但那不是必要的。在图4A的例子中，每个曲线区段被细分成4个片段，这涉及在每个曲线区段上在对应的原色点C1、C2、C3和/或中间色点IC1、IC2、IC3之间定义3个辅助色点AC。对于每个曲线区段，定义这些辅助色点AC使得对应的片段具有相互基本相等的长度(即，色点具有相互基本相等的距离)。为了测量之，使用感知均匀的空间，例如CIELAB颜色空间，也被称为L*a*b颜色空间。或者，也可以使用u’v’Y空间。

应当注意到，L*a*b颜色空间对于本领域技术人员是公知的，所以可以省略详细的讨论。为了完整起见，应当注意到在L*a*b颜色空间中，通过下面的公式表示两个色点之间的距离ΔE：

$\mathrm{\ΔE}=\sqrt{{\left({\mathrm{\ΔL}}^{*}\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}{H}^{*}\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}{C}^{*}\right)}^2}---\left(3\right)$

其中ΔC指示在那两个色点之间的色度差异，色度被定义为饱和度和明度之间的乘积；并且其中ΔH＝C^*Δh^*，C^*是那两个色点的两个色度值的算术平均，并且Δh^*是在那两个色点之间的色调角度差异。

应当注意到，在一个曲线区段中的片段的长度值可以和在另一个曲线区段中的片段的长度值不同。

基于经验，为了改善颜色表，使用下面的公式。

1)沿着在最大亮度处固定色调的线：

ΔE＝ΔC^*     (4)

2)沿着：最大饱和度和最大亮度(在边界CSB)的线：

$\mathrm{\ΔE}=\sqrt{{\left(\mathrm{\Δ}{H}^{*}\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}{C}^{*}\right)}^2}---\left(5\right)$

在第四步，在颜色空间边界线41之内选择白色点W，即在黑色体线上的点。这里，设计者具有一些设计自由以便选择白色点W的色温(color temperature)，但是优选在范围2500K到7000K内选择这个色温，优选在可能具有那个颜色的最大亮度处。优选地，这个白色点和用于定义CIELAB坐标和CIELAB颜色差异的白色点相同。进一步优选的是这个白色点对应于颜色空间的顶点[R，G，B]＝[1，1，1]。

或者，可以使用白色点，使得到原色点、或者到原色点和中间色点的组合的平均距离最小。

在第五步，如图4B所示，定义位于天花板40平面中的固定色调的线42，该线42连接白色点W和对应的在CSB曲线41上定义的色点中的一个。这应用于原色点C，以及中间色点IC，以及辅助色点AC。由于天花板40是弯曲的，所述线42是弯曲的，但是在图4B中它们被示作直线。这些线42在CIELAB空间中是等距的。

在第六步，每个固定色调线42被提供有固定数目的等距色点，其中，再次使用上面的公式(3)计算在那些色点之间的感知颜色距离。如上所述，ΔE＝ΔC^*是固定的。考虑到固定色调线42如轮中的辐条(spoke)一般从白色点W到周边CSB延伸的事实，这些线也被指示为辐条线并且这些色点也被指示为辐条色点SC。相比之下，位于周边CSB上的色点将也被指示为周边色点PC。为了简洁起见，图4B仅示出对于其中一条固定色调线42的辐条色点SC。

应当注意到，关于每条固定色调线42，在具有最高饱和度的辐条色点SC和相应邻近周边色点PC之间的距离也等于相同的常数ΔE＝ΔC^*。在具有最低饱和度的辐条色点SC和白色点W之间的距离也可以等于相同的常数，但是如果辐条色点SC的数目相对高，则这个辐条色点SC可以相当靠近白色点W，在该情况下游历靠近白色点W的固定饱和度线可以导致颜色步骤，这些颜色步骤是如此之小以至于对于用户它们不会被注意到，这对于期望看到颜色变化的用户可能是令人烦恼的。为了防止这种情况，最靠近白色点W的辐条色点SC可以具有到这个白色点W的大于在相同的固定色调线的辐条色点SC之间的相等相互距离的距离。

图4C在更大的尺度上示出了一部分天花板平面40，具有三个具有它们的辐条色点SC的邻近辐条线42的部分。在SCc处指示当前辐条色点。箭头SU指示响应于饱和度增加用户命令的到邻近辐条色点SC1的步骤。箭头SD指示响应于饱和度降低用户命令的到邻近辐条色点SC2的步骤。箭头HU指示响应于色调增加用户命令的到在邻近辐条线上的辐条色点SC3的步骤。箭头HD指示响应于色调降低用户命令的到邻近辐条线上的辐条色点SC4的步骤。

图4D是用上述的方法获得的实际颜色表的在CIE31(x，y)中的图形表示。在CSB曲线41上有32个色点，因此32个固定色调线42中的每一个具有10个色点SC。白色点W具有色温4500K。存在3个由单色色点黄色、青色、品红色定义的中间色点，通过菱形符号指示。

总而言之，本发明提供照明系统10，包括：

-灯组件14(lamp assembly)，具有多个灯12A、12B、12C和相关联的灯驱动器13A、13B、13C；

-公共控制器15，用于为灯驱动器13A、13B、13C生成控制信号ξ1、ξ2、ξ3；

-存储器18，包含带有色点的颜色表；

其中，该颜色表的色点位于对应于颜色空间的天花板(ceiling)的二维平面中。当在感知均匀的第二颜色空间测量时，周边色点PC以等距色点组位于所述平面的边界线上。等距辐条(spoke)色点SC位于所述平面中的固定色调线42上，固定色调线连接所述周边色点PC中的一个到白色点W。

尽管在附图和前面的描述中已经详细说明和描述了本发明，对于本领域技术人员来说应该清楚的是这样的说明和描述应当被看作解释性的或者示范性的，而不是限制性的。本发明不限于公开的实施例；而是，若干变体和修改可以在如附加权利要求中限定的本发明的保护范围之内。

例如，有色灯的数目大于3个是可行的，并且中间色点的数目大于1是可行的。例如，在RGBA的情况下，颜色空间的顶点可以被表示为[1，1，1，1]，但是在RGBW的情况下，优选使用[0 0 0 1]。

另外，应当注意到，在第二颜色空间中测量的距离的公差(tolerance)被定义为CIELAB坐标中的ΔE＝3。

本领域技术人员在实践要求保护的本发明中，通过研究附图、公开文本和附加的权利要求，可以理解和实现对于公开的实施例的其他变体。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或者步骤，并且不定冠词“一”或者“一个”不排除多个。单个处理器或者其他单元可以实现在权利要求中列举(recite)的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列举某些措施的事实不指示这些措施的组合不能被有利地利用。计算机程序可以在合适的介质(诸如光学存储介质或者和其他硬件一起提供或者作为其他硬件的部分提供的固态介质)上被存储/发布，但是也可以以其他的形式发布，诸如通过因特网或者其他有线或者无线电信系统。权利要求中的任何附图标记不应该被解释为限制该范围。

在上面，已经参考框图解释了本发明，该框图图示了根据本发明的设备的功能模块。必须理解可以以硬件实施这些功能模块的一个或者多个，其中通过各个硬件部件执行这样的功能模块的功能，但是也可以以软件实施这些功能模块的一个或者多个，以便这些功能模块的功能通过计算机程序、或者诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器之类的可编程器件的一个或者多个程序行来执行。

Claims (25)

1.用于生成与三个或者更多个光源(12A、12B、12C)的系统关联的色点表的方法，所述方法包括步骤：

-在第一颜色空间，确定天花板平面(40)作为所有色点的集合，其中至少一个所述光源(12A、12B、12C)具有最大强度，所述第一颜色空间是其中亮度为独立坐标的颜色空间；

-确定所述天花板平面(40)的边界曲线(41)；

-在所述边界曲线(41)上确定所述光源(12A、12B、12C)的原色点(C1、C2、C3)；

-关于至少一对相邻原色点(C1、C2)，定义预定数目的位于在所述相邻原色点对之间的所述边界曲线(41)上的中间色点(IC1(12))，因此将所述边界曲线(41)划分成曲线区段；

-关于每一个边界曲线区段，定义预定数目的位于所述边界曲线区段上的辅助色点(AC)，使得这些辅助色点(AC)将所述边界曲线区段划分成当在感知均匀第二颜色空间中被测量时相互相等长度的曲线片段；

-选择白色点(W)；

-定义多个位于所述天花板平面(40)中的固定色调的辐条线(42)，每条辐条线(42)连接所述白色点(W)和在所述边界曲线(41)上定义的对应的其中一个色点(C，IC，AC)；

-关于每条辐条线(42)，定义预定数目的位于所述辐条线(42)上的辐条色点(SC)，当在所述第二颜色空间中测量时这些辐条色点(SC)是等距的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一颜色空间是CIE1931(x，y，Y)空间。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二颜色空间是CIELAB颜色空间。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二颜色空间是u’v’Y颜色空间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在相邻原色点对之间的中间色点的所述预定数目是在从1到5的范围内。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在每一对相邻原色点之间定义至少一个中间色点。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，对于每一对相邻原色点，所述中间色点的数目是相同的。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着所述边界曲线(41)测量时，中间色点总是位于在所述对应原色点之间的中间。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，通过给出为CIE 1931空间中的x，y坐标的期望的色点沿着经过所述白色点(W)和这个期望的色点的线到所述边界曲线(41)上的投影定义中间色点。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，从由青色、品红色、黄色组成的组中选择至少一个期望的色点。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所有边界曲线区段，辅助色点的数目是相同的。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述白色点(W)使得它的色温在范围2500K到7000K的范围内，并且它的亮度是最大值，这个最大值可以利用这个光源处于这个颜色处，或者处于所有原色(primary)处于最大输出的这个光源的亮度值处。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述白色点(W)和用于在所述第二颜色空间中定义坐标和颜色差异的白色点相同。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述白色点(W)对应于所述颜色空间的顶点([R，G，B]＝[1，1，1])。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述白色点(W)使得它到所述原色点的平均距离最小；其中在所述第二颜色空间中沿着在所述第一颜色空间中定义的线性曲线、并且用CIELAB坐标中的公差ΔE＝3测量所述距离。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述白色点(W)使得它到原色点和中间色点的组合的平均距离最小；其中在所述第二颜色空间中沿着在所述第一颜色空间中定义的线性曲线、并且用CIELAB坐标中的公差ΔE＝3测量所述距离。

17.根据权利要求1所述的方法，其中对于每一条辐条线(42)所述辐条色点(SC)的数目是相同的。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述白色点(W)和所述具有最低饱和度的辐条色点(SC)之间的距离大于在所述相同辐条线(42)的所述辐条色点(SC)之间的相等相互距离。

19.照明系统(10)，包括：

-灯组件(14)，具有多个灯(12A、12B、12C)和相关联的灯驱动器(13A、13B、13C)，所述灯组件(14)被设计用于产生由所述各个灯(12A、12B、12C)的光输出贡献(16A、16B、16C)组成的光混合(17)；

-公共控制器(15)，用于为灯驱动器(13A、13B、13C)生成控制信号(ξ1、ξ2、ξ3)；

-用户输入设备(19)，用于输出命令信号到所述控制器(15)；

-与所述控制器(15)相关联的存储器(18)，所述存储器(18)包含带有色点的颜色表；所述表中的每一个条目包含用于所述灯驱动器(13A、13B、13C)的对应最大控制信号组(ξ1m、ξ2m、ξ3m)，以便使所述总体光输出混合(17)在所述对应色点处具有最大可能强度；

其中，所述颜色表的色点可以用权利要求1至18中的任意一项的方法获得。

20.根据权利要求19所述的照明系统，其中所述用户输入设备(19)能够生成识别期望的颜色设置的色调、饱和度和亮度的命令信号；

其中，所述控制器(15)，响应于接收这样的用户命令信号，被设计为基于在所述用户命令信号中的所述色调和饱和度信息从所述存储器(18)中读取所述最大控制信号(ξ1m、ξ2m、ξ3m)，基于在所述用户命令信号中的亮度信息确定倍增系数(α)，通过将所述最大控制信号(ξ1m、ξ2m、ξ3m)乘以所述倍增系数(α)来计算输出控制信号(ξ1、ξ2、ξ3)，并且发出所述因此计算的输出控制信号(ξ1＝α·ξ1m、ξ2＝α·ξ2m、ξ3＝α·ξ3m)用于控制所述驱动器(13A、13B、13C)。

21.根据权利要求20所述的照明系统，其中所述用户输入设备(19)能够生成饱和度增加/降低命令来一步地增加/降低所述饱和度；

并且其中所述控制器(15)，响应于接收饱和度增加/降低用户命令，被设计为用位于在所述相同的辐条线(42)上邻近所述当前色点(SCc)的所述第一色点(SC1；SC2)的最大控制信号(ξ1m、ξ2m、ξ3m)替换所述当前色点(SCc)的最大控制信号(ξ1m、ξ2m、ξ3m)。

22.根据权利要求20所述的照明系统，其中所述用户输入设备(19)能够生成色调增加/降低命令来一步地增加/降低所述色调；

并且其中所述控制器(15)，响应于接收色调增加/降低命令，被设计为用位于在所述第一邻近辐条线(42)上邻近所述当前色点(SCc)的所述色点(SC3；SC4)的最大控制信号(ξ1m、ξ2m、ξ3m)替换所述当前色点(SCc)的最大控制信号(ξ1m、ξ2m、ξ3m)。

23.根据权利要求20所述的照明系统，其中所述用户输入设备(19)能够生成亮度增加/降低命令来一步地增加/降低所述亮度；

并且其中，所述控制器(15)，响应于接收亮度增加/降低命令，被设计为增加/减小所述倍增系数(α)。

24.根据权利要求23所述的照明系统，其中控制器(15)被设计为通过将所述倍增系数(α)的当前值乘以固定系数来计算所述倍增系数(α)的增加的/减小的值。

25.根据权利要求23所述的照明系统，其中所述存储器(18)包含用于所述倍增系数(α)的允许值的表，并且其中所述控制器(15)被设计为通过从所述表读取所述倍增系数(α)的下一个允许值来获得所述倍增系数(α)的增加的/减小的值。

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