CN102132089A - 可控制照明区域的照明装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制照明区域大小的装置，包括第一光学单元，第二光学单元，第一驱动器(80)和第二驱动器(90)，其中，第一光学单元产生第一发散角的第一光束以形成照度最大值在中央区域的第一照明光场(130)，第二光学单元产生第二发散角的第二光束以形成照度最大值在中央区域的第二照明光场(140)，第一驱动器(80)选择性提供第一或第三驱动电流至第一光学单元以控制第一照明光场(130)的照度，第二驱动器(90)选择性提供第二或第四驱动电流至第二光学单元以控制第二照明光场(140)的照度，当第一驱动器(80)提供第一驱动电流以及第二驱动器(90)提供第二驱动电流时，形成第一照明区域，当第一驱动器(80)提供第三驱动电流以及第二驱动器(90)提供第四驱动电流时，形成第二照明区域，并且第一和第二照明区域不相同，以及控制照明区域大小的方法。

Description

可控制照明区域的照明装置与方法 技术领域
本发明涉及照明用的照明装置， 更为具体地， 涉及一种可控制照明区域的 照明装置与方法。 背景技术
目前市面上出售的照明装置有各种不同的发散角可供选择， 使用者可依照 需求来购买照明装置。 例如， 墙壁上的小挂画则选用较小发散角的照明装置使得 照明区域集中在小挂画上， 而大挂画就选用较大发散角的照明装置使得照明区域 集中在大挂画上。
但是， 如果要改变照射区域， 使用者就必须购买发散角不同的照明装置来 应需求而更换； 再加上若是照明装置的安装位置较高， 会增加更换照明装置的困 难度。
美国专利 4101957、 5584568及 6986593均公开了这样的照明装置， 其中通 过控制该照明装置中光源前两个透镜之间的距离来进行光束放大或缩小， 以便实 现发散角的改变并从而改变照明区域。 但透射式光学组件容易牺牲大角度的光 线， 造成效率下降。 美国专利 4855884公开了这样一种设计， 其中利用可变曲率 的反射镜搭配马达来控制反射面张幵或缩小， 以改变照明区域。 但是， 此设计在 机构上相当复杂。 此外， 上述两类方法都需要利用马达带动光学组件来改变照明 区域的大小， 增加了组装的难度。
美国专利公开号 20070091602 公开了这样一种技术， 其中利用数个发光二 极管以及与之相对应的透镜组， 可形成不同的照射光场分布， 如最大强度分布在 中央或是最大强度分布在周围使得光场分布为环状， 而且通过将数个光场迭加以 实现所需大小的照明区域。 但此专利所采用的光学组件为透射式光学组件， 易造 成大角度的光线损失， 使得效率降低。 发明内容
本发明的目的是提供一种可控制照明区域的照明装置与方法， 其中通过改 变输入到发光二极管的驱动电流来改变照明区域的大小。 本发 ¾提出了一种控制照明区域大小的装置， 包括： 第一光学单元， 包括 第一发光二极管与第一光学组件， 用以产生具有第一发散角的第一光束， 使得该 第一光束可形成第一照射光场，其中，该第一照射光场的照度最大值在中央区域； 第二光学单元， 包括第二发光二极管与第二光学组件， 用以产生具有第二发散角 的第二光束， 使得该第二光束可形成第二照射光场， 其中， 该第二照射光场的照 度最大值在中央区域； 第一驱动器， 选择性地提供第一驱动电流或第三驱动电流 至第一发光二极管用以控制第一照射光场的照度； 第二驱动器， 选择性地提供第 二驱动电流或第四驱动电流至第二发光二极管用以控制第二照射光场的照度， 其 中， 当第一驱动器提供第一驱动电流至第一发光二极管， 第二驱动器提供第二驱 动电流至第二发光二极管时， 可形成第一照明区域； 当第一驱动器提供第三驱动 电流至第一发光二极管， 第二驱动器提供第四驱动电流至第二发光二极管时， 可 形成第二照明区域， 其中第一照明区域与第二照明区域不同。
此外， 本发明提出了一种控制照明区域大小的方法， 包含下列步骤： 选定 第一照明区域； 依据第一照明区域， 从工作表中得到第一驱动电流组， 其中该第 一驱动电流组包含第一驱动电流和第二驱动电流； 根据第一驱动电流组， 使得第 一驱动器提供第一驱动电流至第一光学单元， 则该第一光学单元产生具有第一发 散角的第一光束， 且该第一光束可形成第一照射光场， 其中， 该第一照射光场的 照度最大值在中央区域； 第二驱动器提供第二驱动电流至第二光学单元， 使该第 二光学单元产生具有第二发散角的第二光束， 且该第二光束可形成第二照射光 场， 其中， 该第二照射光场的照度最大值在中央区域； 选定第二照明区域； 依据 第二照明区域， 从工作表中得到第二驱动电流组， 其中该第二驱动电流组包含第 三驱动电流和第四驱动电流； 根据第二驱动电流组， 使得第一驱动器提供第三驱 动电流至第一光学单元， 则该第一光学单元产生具有第一发散角的第三光束， 且 该第三光束可形成第三照射光场， 其中， 该第三照射光场的照度最大值在中央区 域； 第二驱动器提供第四驱动,电流至第二光学单元， 使该第二光学单元产生具有 第二发散角的第四光束， 且该第四光束可形成第四照射光场， 其中， 该第四照射 光场的照度最大值在中央区域； 其中， 第一照射光场与第二照射光场形成第一照 明区域， 第三照射光场与第四照射光场形成第二照明区域。 附图说明 以下， 参考附图来详细说明本发明的特征及技术内容， 然而这些附图仅用 于参考与说明， 并非用来对本发明加以限制。 附图中- 图 1示出了根据本发明实施例的照明装置的示意图；
图 2示出了根据本发明实施例的第一及第二光学单元所形成的光场分布图; 图 3示出了根据本发明实施例的光场分布图；
图 4示出了根据本发明实施例的电路控制的示意图；
图 5示出了根据本发明实施例的工作表的示意图； 以及
图 6示出了与图 5中的工作表相对应的照明区域光场分布图。
1 0 第一发光二极管 2 0 第二发光二极管
3 0 第一光学组件 40 第二光学组件
5 0 控制电路板 6 0 电源供应器
7 0 选择信号接收器 8 0 第一驱动器
9 0 第二驱动器 1 00 微控制器
1 1 0 工作表 1 2 0 选择装置
1 3 0 发散角为 2 0 度时光场 1 40 发散角为 6 0 度时光场 分布 分布 具体实施方式
通常， 如果要变换照明区域的大小， 则需要更换不同发散角的灯泡或是改 变灯具的位置， 这造成了使用者的不便。 在不变动照明装置的前提下， 可以通过 控制输入发光二极管的驱动电流， 来变换照明区域的大小。 这将提升使用的便利 性， 并降低使用成本及安装风险。
参照图 1， 其中示出了根据本发明实施例的照明装置。 该照明装置包括： 两 个发光二极管 10、 20； 两个光学组件 30、 40； 以及控制电路板 50。 如图 1中所 示， 第一光学组件 30与第二光学组件 40为曲率不同的光罩。 因此， 第一发光二 极管 10搭配第一光学组件 30所形成的第一光学单元与第二发光二极管 20搭配 第二光学组件 40所形成的第二光学单元， 可产生不同的出光特性， 例如， 不同 发散角或是形成环状光场分布。 此外， 除了不同曲率的光罩之外， 光学组件也可 以利用透镜组来取代以实现不同的出光特性。
参照图 2A, 其中示出了第一光学单元的发散角示意图。 很明显地， 第一光 学单元的发散角 130为 20度。 同样， 参照图 2B， 其中示出了第二光学单元的发 散角示意图。 很明显地， 第二光学单元的发散角 140为 60度。 因此， 搭配第一 光学单元与第二光学单元即可完成本发明可控制照明区域的照明装置。
参照图 3A至 3C，其中示出了通过控制第一光学单元与第二光学单元的不同 照度来控制照明区域的第一实施例。 由图 3A可知， 当第一驱动器提供 1单位的 电流至第一光学单元， 第二驱动器没有提供电流至第二光学单元时， 第一光学单 元和第二光学单元之归一化照度在照明区域切面的分布如图所示， 混光后可以得 到在 1. 5米处照明区域切面分布半径为 25厘米。 由图 3B可知， 当第一驱动器提 供 0. 5单位的电流至第一光学单元， 第二驱动器提供 2. 13单位的电流至第二光 学单元时， 第一光学单元和第二光学单元之归一化照度在照明区域切面的分布如 图所示， 混光后可以得到在 1. 5米处照明区域切面分布半径为 45厘米。 由图 3C 图可知， 当第一驱动器没有提供电流至第一光学单元， 第二驱动器提供 4. 21 单 位的电流至第二光学单元时， 第一光学单元和第二光学单元之归一化照度在照明 区域切面的分布如图所示， 混光后可以得到在 1. 5米处照明区域切面分布半径为 76厘米。
由以上描述可知， 当不同的电流提供至第一光学单元与第二光学单元时， 本发明的照明装置可以达到照度相同而照明区域不同的效果。 也就是说， 为了实 现使用者所想要的照明区域， 根据本发明， 第一光学单元中的发光二极管与第二 光学单元中的发光二极管就必须接收不同的驱动电流。
参照图 4, 其中示出了照明装置中控制电路板的示意图。 为了要实现亮度相 同但是照明区域不同的效果， 根据本发明， 设计一工作表， 该工作表中包括不同 照明区域所对应的第一驱动电流以及第二驱动电流。 该控制电路板包括： 电源供 应器 60， 提供电源给选择信号接收器 70、 微控制器 100以及两个发光二极管驱 动器 80、 90； 选择信号接收器 70， 接收由选择装置 120输入的选择信号并将其 转换为控制信号以输出到微控制器 100: 微控制器 100， 根据接收的控制信号对 照工作表 110以得到相对应的驱动信号并传送至驱动器 80、 90； 两个驱动器 80、 90， 接收驱动信号后即可产生相对应的驱动电流， 并将驱动电流输入至相对应的 发光二极管 10、 20。 使用者利用选择装置 120选定所需要的照明区域大小， 选择 装置会传送选择信号至选择信号接收器 70， 选择信号接收器 70接收到选择信号 之后送出控制信号至微控制器 100， 微控制器 100根据接收到的控制信号在工作 表 110找出相对应的驱动电流值再传送驱动信号至相对应的驱动器 80、 90， 驱动 器 80、 90接收到驱动信号输出相对应的驱动电流至相对应的发光二极管 10、 20 使其发光， 发光二极管 10、 20发出的光经过相对应的光学组件 30、 40会形成不 同的发光特性， 在远处的照明位置混光后便可得到使用者指定的照明区域大小。
参照图 5， 其中示出了工作表 110的示意图， 其中工作表存储在只读存储器 中。 由图中可见， 选择照明区域 1时， 会在工作表 110上对应出一驱动电流组， 输入第一光学单元的归一化驱动电流为 1单位而输入第二光学单元的归一化驱动 电流为 0单位， 这些驱动电流输入到相对应的发光二极管 10、 20后， 在照明区 域经过混光， 即可获得照明区域半径为 27. 4厘米的光场分布， 其光场分布图如 图 6A所示。 同样， 选择照明区域 2或照明区域 3， 会在工作表 110上对应出相对 应的驱动电流组， 这些驱动电流输入到相对应的发光二极管 10、 20后， 可得到 所选择的照明区域大小， 其光场分布图分别如图 6B及图 6C所示。
另外， 驱动电流组除了存储为工作表的形式外， 也可直接利用固件控制。 将驱动电流组与照明区域大小的关系模拟出来换算成方程式， 例如 yl=ax+b， y2=cx+d, yl和 y2是要输出到相应光学单元的驱动电流， x是回馈信号。 当使用 者调整照明区域大小时， 会有回馈信号到微处理器， 此时微处理器会根据此回馈 信号， 输出相对应之光学单元的驱动电流。 固件是写程序规定微处理器在收到回 馈信号时要做出的反应。
因此， 本发明的优点是提供了一种不需要马达机构带动即可控制照明区域 的照明装置， 并且具有体积小和提升光学效率的特性。
综上所述， 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上， 但是这并非用以限定本 发明， 本领域的技术人员在不脱离本发明之精神和范围内， 可做出各种变动与润 饰， 因此本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (11)

  1. 权 利 要 求
    1. 一种控制照明区域大小的装置， 包括：
    第一光学单元， 包括第一发光二极管与第一光学组件， 用以产生具有第一 发散角的第一光束， 使得该第一光束可形成第一照射光场， 其中， 该第一照射光 场的照度最大值在中央区域；
    第二光学单元， 包括第二发光二极管与第二光学组件， 用以产生具有第二 发散角的第二光束， 使得该第二光束可形成第二照射光场， 其中， 该第二照射光 场的照度最大值在中央区域；
    第一驱动器， 选择性地提供第一驱动电流或第三驱动电流至第一发光二极 管用以控制第一照射光场的照度；
    第二驱动器， 选择性地提供第二驱动电流或第四驱动电流至第二发光二极 管用以控制第二照射光场的照度，
    其中， 当第一驱动器提供第一驱动电流至第一发光二极管， 第二驱动器提 供第二驱动电流至第二发光二极管时， 可形成第一照明区域； 当第一驱动器提供 第三驱动电流至第一发光二极管， 第二驱动器提供第四驱动电流至第二发光二极 管时， 可形成第二照明区域， 其中第一照明区域与第二照明区域不同。
  2. 2. 如权利要求 1所述的控制照明区域大小的装置， 其中， 第一照明区域与 第二照明区域照度相同。
  3. 3. 如权利要求 1所述的控制照明区域大小的装置， 其中， 第一光学组件与 第二光学组件为折射式或反射式部件。
  4. 4. 如权利要求 1所述的控制照明区域大小的装置， 其中， 第一驱动电流与 第二驱动电流为第一驱动电流组， 第三驱动电流与第四驱动电流为第二驱动电流 组， 其中所述驱动电流组预先储存于工作表。
  5. 5. 如权利要求 4所述的控制照明区域大小的装置， 其中， 工作表预先储存 于只读存储器之中。
  6. 6. 如权利要求 1所述的控制照明区域大小的装置， 其中， 第一驱动电流与 第二驱动电流为第一驱动电流组， 第三驱动电流与第四驱动电流为第二驱动电流 组， 其中所述驱动电流组由固件控制。
  7. 7. 如权利要求 1所述的控制照明区域大小的装置， 其中， 第一发散角小于 第二发散角。
  8. 8. —种控制照明区域大小的方法， 包含下列步骤：
    选定第一照明区域；
    依据第一照明区域， 从工作表中得到第一驱动电流组， 其中该第一驱动电 流组包含第一驱动电流和第二驱动电流；
    根据第一驱动电流组， 使得第一驱动器提供第一驱动电流至第一光学单元， 则该第一光学单元产生具有第一发散角的第一光束， 且该第一光束可形成第一照 射光场， 其中， 该第一照射光场的照度最大值在中央区域； 第二驱动器提供第二 驱动电流至第二光学单元， 使该第二光学单元产生具有第二发散角的第二光束， 且该第二光束可形成第二照射光场， 其中， 该第二照射光场的照度最大值在中央 区域；
    选定第二照明区域；
    依据第二照明区域， 从工作表中得到第二驱动电流组， 其中该第二驱动电 流组包含第三驱动电流和第四驱动电流；
    根据第二驱动电流组， 使得第一驱动器提供第三驱动电流至第一光学单元， 则该第一光学单元产生具有第一发散角的第三光束， 且该第三光束可形成第三照 射光场， 其中， 该第三照射光场的照度最大值在中央区域； 第二驱动器提供第四 驱动电流至第二光学单元， 使该第二光学单元产生具有第二发散角的第四光束， 且该第四光束可形成第四照射光场， 其中， 该第四照射光场的照度最大值在中央 区域；
    其中， 第一照射光场与第二照射光场形成第一照明区域， 第三照射光场与 第四照射光场形成第二照明区域。
  9. 9. 如权利要求 8所述的控制照明区域大小的方法， 其中， 第一照明区域与 第二照明区域照度相同。
  10. 10. 如权利要求 8 所述的控制照明区域大小的方法， 其中， 第一光学单元 包括第一发光二极管与第一反射式光学组件， 第二光学单元包括第二发光二极管 与第二反射式光学组件。
  11. 11. 如权利要求 8 所述的控制照明区域大小的方法， 其中， 工作表预先储 存于只读存储器之中。
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