CN103299713B - 一种照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种照明设备和一种由该照明设备产生光的方法。该照明设备包括：光产生单元，其被配置用于产生色温在[第一色温，第二色温]范围内的光；以及控制器，其被配置用于控制所述光产生单元产生色温随时间从第三色温变化到第四色温的光，其中所述第三和第四色温都在[第一色温，第二色温]范围内。本发明的照明设备可以产生色温随时间变化的光，例如色温从较不优选的色温变化到优选色温。当使用者在色温从较不优选的色温变化到优选色温的光下阅读时，可以减少使用者眼睛的适应错误。

Description

一种照明设备

发明领域

本发明涉及照明，特别地涉及一种照明设备。

发明背景

在现有的台灯中，使用了不同的色温（CT），其范围大多数在2700K至6500K。现有台灯中的一些发出一种色温的光；而其它的则发出多于一种色温的光，例如，2700K（暖白色光）和6500K（冷白色光），这二者都适合用作阅读光。然而，所有现有的台灯都随着时间保持一种恒定的色温，除非使用者将当前的色温改变或调整成另一种色温。

发明目的和概述

人眼可以适应不同的视觉刺激，例如，不同距离处的目标物体。当眼睛正在响应视觉刺激时总是会出现适应错误，这意味着眼睛总是不能完全集中在目标物体上并且不能在视网膜上形成理想图像。根据医学知识，在长时间段内出现大的适应错误将会伤害眼睛，甚至会降低眼睛的适应力；而适应错误的减少从长远来看对眼睛有益，即使人们不能轻易注意到它。

发明人已经在实验中发现可以减少使用者眼睛的适应错误，并且如果使用者在色温从较不优选的色温变化到优选色温的光下阅读，借助适应错误的减少，使用者视觉不清的体验能够得到明显的改善。例如，如果相比于具有6500K色温的冷白色光，使用者更偏好具有2700K色温的暖白色光，则当使用者在具有2700K色温（即较不优选的色温）的暖白色光逐渐变化到具有6500K色温（即优选色温）的光下阅读时可以减少使用者眼睛的适应错误。

为了更好地解决上面所关心的问题，按照本发明的一个实施例，提供了一种照明设备，包括：

- 光产生单元，其被配置用于产生色温在[第一色温，第二色温]范围内的光；

- 控制器，其被配置用于控制该光产生单元以产生色温随时间从第三色温变化到第四色温的光，其中第三和第四色温在[第一色温，第二色温]范围内。

有利地，照明设备可以进一步包括接口，其被配置用于接收信号并将该信号提供给控制器，其中，控制器被配置成基于该信号控制光产生单元产生的光的色温变化。

有利地，当光产生单元包括多个光源时，该控制器被进一步配置成基于该信号控制所述多个光源中的全部光源或至少部分光源的功率，以便控制光产生单元产生的光的色温变化。

有利地，光产生单元产生的光的色温变化的范围从较不优选的色温到优选色温。

本发明的照明设备可以产生具有随时间而变化的色温的光，例如从较不优选的色温到优选的色温。当使用者在色温从较不优选的色温变化到优选的色温的光下阅读时，可以减少使用者眼睛的适应错误。

按照本发明的另一实施例，提供了一种通过照明设备产生光的方法，该照明设备包括光产生单元，其能够产生色温在[第一色温，第二色温]范围内的光，所述的方法包括：

- 控制光产生单元以产生色温随时间从第三色温变化到第四色温的光，其中第三和第四色温在[第一色温，第二色温]范围内。

附图说明

现在将通过实例的方式，参考附图，更详细地对本发明进行解释，在附图中：

图1示出根据本发明的一个实施例的照明设备10的示意图；

图2示出根据本发明的一个实施例的示例性照明设备20；

图3a示出图2的光产生单元201产生的光从2700K到6500K的色温变化的示例性曲线；

图3b示出图2的光产生单元201产生的光从2700K到6500K的色温变化的另一示例性曲线；

图4示出根据本发明的一个实施例的另一示例性照明设备40；

图5a示出图4的光产生单元401产生的光色温从6500K到2700K的变化的示例性曲线；以及

图5b示出图4的光产生单元401产生的光色温从6500K到2700K的变化的另一示例性曲线。

贯穿上面的附图，相同的附图标记将被理解为指相同、相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

现在将参考本发明的实施例，其中的一个或多个示例被图示在图中。这些实施例通过对本发明的解释来提供，并且不意味着对本发明的限制。例如，被图示或描述成一个实施例的一部分的特征可以与另一个实施例一起使用，从而产生又一个实施例。其意图在于，本发明包含在本发明的范围和精神内的这些和其他的修改和变型。

图1示出根据本发明的一个实施例的照明设备10的示意图。例如照明设备10可以是台灯。

照明设备10包括光产生单元101，其能够产生色温在[第一色温，第二色温]范围内的光。光产生单元101可以包括多个光源，并且所述多个光源中的至少两个产生具有不同色温的光。例如，该光源可以是荧光灯、发光二级管灯。同样，该光产生单元101可以是单个光源，其色温能够被它的驱动模块（例如镇流器）动态控制。在光产生单元101中光源的个数不应成为对本发明的限制。

照明设备10进一步包括控制器102，其被配置成控制光产生单元101以产生色温随时间从第三色温变化到第四色温的光。在一个示例中，第三色温等于第一色温，第四色温等于第二色温。在另一个示例中，第三色温等于第二色温，第四色温等于第一色温。在另一个示例中，第三色温和第四色温可以在[第一色温，第二色温]范围内。控制器102可以采取任何配置，但是通常包括处理器和数模转换器。

有利地，照明设备10可以进一步包括接口103，该接口可以包括一个或多个选项，分别代表一个或多个照明模式。

当使用者选择接口103的一个选项时，向控制器102产生信号。控制器102基于该信号控制所述多个光源中的全部光源或至少部分光源的功率，以便控制光产生单元101产生的光的色温变化。更有利的是，为了使色温的变化不被使用者觉察到，色温的平均变化速率低于阈值，例如200K/min，并且变化发生的步长每一个都小于阈值，例如20K。

在下文中，仅为了说明的目的，本发明的照明设备的实现/配置都将通过使用多个荧光灯作为光产生单元的一个说明性示例并且使用LED灯作为光产生单元的另一个说明性示例来进行详细描述。应当理解的是，通过将荧光灯和LED灯的组合用作光产生单元的示例，本领域普通技术人员能够完全理解所述照明设备的实现/操作。

图2示出根据本发明的一个实施例的示例性照明设备20。示例性照明设备20包括光产生单元201、控制器202、接口203和镇流器单元204。

如图2所示，光产生单元201包括两个荧光灯2011、2012。荧光灯2011被配置成产生具有例如2700K色温的暖白色光，荧光灯2012被配置成产生具有例如6500K色温的冷白色光。图2的光产生单元201的配置是一个说明性示例，并且应当理解，光产生单元201的其他配置也是可能的，比如三个荧光灯、四个荧光灯。

镇流器单元204包括两个电子镇流器2041和2042，其分别耦合到两个荧光灯2011和2012。通过改变到两个电子镇流器2041和2042的电压输入，可以调整两个荧光灯2011和2012的功率，由此可以实现光产生单元201产生的光的不同色温。

接口203包括四个选项2031、2032、2033、2034来供使用者选择。选项2031代表光产生单元201产生的光的色温随时间从2700K逐渐变化到6500K；选项2032代表光产生单元201产生的光的色温随时间从6500K逐渐变化到2700K；选项2033代表光产生单元201产生的光的色温为2700K；以及选项2034代表光产生单元201产生的光的色温为6500K。图2的接口203上的选项设置是一个说明性示例，并且应当理解，接口203上的选项的其他设置也是可能的，例如接口203可以只包含两个选项，一个代表色温从2700K变化到6500K，另一个代表色温从6500K变化到2700K。本领域技术人员将会理解色温不必要必须是2700K和6500K。它也可以是3000K和6600K。

为了减少使用者眼睛的适应错误的目的，使用者对于四个选项2031、2032、2033、2034之一的选择将基于他对于光的特定色温的偏好。例如，如果使用者在阅读时相对于诸如色温为2700K的暖白色光，更喜欢诸如色温为6500K的冷白色光，他会选择选项2031；或者如果使用者在阅读时相对于诸如色温为6000K的冷白色光，更喜欢诸如色温为3000K的暖白色光，他会选择选项2032。当然，当不考虑适应错误的改善时，使用者可以在阅读时选择接口203上的四个选项2031、2032、2033、2034中的任何一个。

控制器202包括处理器2021和数模转换器2022。例如，处理器2021可以是微控制单元（MCU），该微控制单元可以包括四个预先存储的数字电信号集合，其分别对应于接口203上的四个选项的四个照明模式。每一个数字电信号集合可以包括两组数字电信号，一组用于控制荧光灯2011的功率，另一组用于控制荧光灯2012的功率。在这个实施例中，所述的数字电信号是电压信号。应当指出，每一个数字电信号集合是根据相应的照明模式预先计算，并预先存储在MCU的存储器中的。

在下文中，将描述该实施例的照明设备20的实现。

当使用者基于他对于光的特定色温的偏好而从接口203上的四个选项中选择了一个选项（例如选项2031）时，代表使用者选择的选项2031的信号被提供给处理器2021。

处理器2021接收到该信号，并且选择一个与选项2031的照明模式相对应的数字电信号集合。随后，处理器2021将选择的数字电信号集合提供给数模转换器2022。具体来说，首先，处理器2021将最开始的两个数字电信号提供给数模转换器2022，数模转换器2022将这两个数字电信号转换为两个模拟电信号。这两个模拟电信号然后被分别提供给两个电子镇流器2041、2042，来分别控制两个荧光灯2011、2012的功率。在预定的间隔之后，处理器2021将接下来的两个数字电信号提供给数模转换器2022，数模转换器2022将这两个数字电信号转换为两个模拟电信号。这两个模拟电信号然后被分别提供给两个电子镇流器2041、2042，来进一步分别控制两个荧光灯2011、2012的功率。随后，处理器2021将接下来的两个数字电信号提供给数模转换器2022，以便进一步实现对两个荧光灯2011、2012的功率控制。本领域技术人员应当理解发送给数模转换器2022的两个数字电信号的变化不一定同步。它们可以是异步的，或者甚至有可能一个用于最终控制灯之一的数字电信号没有改变，而另一个用于控制灯中的另一个的数字电信号随时间变化。

由于两个荧光灯2011、2012中的每一个的功率由控制器202基于选择的数字电信号集合来控制，因此实现了由产生单元201产生色温随时间从较不优选的色温（例如2700K）变化到优选色温（如6500K）的光的照明模式。

图3a示出图2的光产生单元201产生的光从2700K变化到6500K的色温变化的示例性曲线。图3a的x轴表示时间（以分钟为单位），图3a的y轴表示色温（K）。如图3a所示，在最开始的10分钟内，光产生单元201产生的光的色温保持在2700K，以帮助使用者集中在他的阅读上；在接下来的20分钟内，光产生单元201产生的光的色温逐渐由2700K变化到6500K；然后光产生单元201产生的光的色温保持在6500K。图3a的色温变化曲线是一个说明性示例。应当理解，色温的变化不限于线性曲线，图3b所示的色温的曲线性变化也是可能的。阶梯式变化或其他形式的变化也是适用的。

图4示出根据本发明的一个实施例的另一示例性照明设备40。示例性照明设备40包括光产生单元401、控制器402和接口403。

如图4所示，光产生单元401包括两个LED灯4011、4012。LED灯4011被配置成产生例如具有2700K色温的暖白色光，并且LED灯4012被配置成产生例如具有6500K色温的冷白色光。两个LED灯4011、4012中每一个的功率可以通过改变到两个LED灯4011、4012中每一个的电流输入来调整。

接口403包括四个选项4031、4032、4033、4034以供使用者选择。选项4031代表光产生单元401产生的光的色温随时间从2700K逐渐变化到6500K；选项4032代表光产生单元401产生的光的色温随时间从6500K逐渐变化到2700K；选项4033代表光产生单元401产生的光的色温是2700K；以及选项4034代表光产生单元401产生的光的色温是6500K。

控制器402包括处理器4021和数模转换器4022。例如，处理器4021可以是微控制单元（MCU），该微控制单元可以采取的形式是四个预先存储的数字电信号集合，它们分别对应于接口403上四个选项的四种照明模式。每一个数字电信号集合可以包括两组数字电信号，一组用于控制LED灯4011的功率，另一组用于控制LED灯4012的功率。在这个实施例中，所述数字电信号是电流信号。应当指出，每一个数字电信号集合是根据相应的照明模式预先计算的并预先存储在MCU的存储器中。

在下文中，将描述该实施例的照明设备40的实现。

当使用者基于他对于光的特定色温的偏好而从接口403的四个选项中选择了一个选项（例如选项4032）时，代表选项4032的信号被提供给处理器4021。

处理器4021接收到该信号，并且基于该信号，从四个数字电信号集合中选择与选项4032的照明模式相对应的一个数字电信号集合。然后，处理器4021将选择的数字电信号集合提供给数模转换器4022。具体来说，首先，处理器4021将最开始的两个数字电信号提供给数模转换器4022，数模转换器4022将这两个数字电信号转换为两个模拟电信号。这两个模拟电信号然后被分别提供给两个LED灯4011、4012，以控制两个LED灯4011、4012中每一个的功率。在预定的间隔之后，处理器4021将接下来的两个数字电信号提供给数模转换器4022，该数模转换器4022将这两个数字电信号转换为两个模拟电信号。这两个模拟电信号然后被分别提供给两个LED灯4011、4012，以进一步控制两个LED灯4011、4012的功率。随后，处理器4021将接下来的两个数字电信号提供给数模转换器4022，以便实现对两个LED灯4011、4012中的每一个的功率的进一步控制。同样能够容易理解的是，数字电信号的变化不必同步。

由于两个LED灯4011、4012中每一个的功率由控制器402基于选择的数字电信号集合来控制，因此实现了由产生单元401产生具有随时间从6500K变化到2700K的色温的光的照明模式。

图5a示出图4的光产生单元401产生的光从6500K到2700K的色温变化的示例性曲线。图5a的x轴表示时间（以分钟为单位），图5a的y轴表示色温（K）。如图5a所示，在最开始的十分钟内，光产生单元401产生的光的色温保持在6500K，以帮助使用者集中在他的阅读上；在接下来的二十分钟内，光产生单元401产生的光的色温逐渐从6500K变化到2700K；然后光产生单元401产生的光的色温保持在2700K。图5a的色温变化曲线是一个说明性示例。应当理解，色温的变化并不限于线性曲线，图5b所示的色温的曲线性变化也是可能的。本领域技术人员将会理解所述的“最开始的十分钟”和所述的“接下来的二十分钟”不应当用来限制每个阶段的持续时间。每个阶段的持续时间可以被控制成具有不同的长度，或者由使用者自己来设定，或者可以是使用者在工作会话开始时输入的预期阅读时间的百分比。例如，如果使用者决定进行60分钟的阅读，产生具有2700K色温的光的持续时间可以是20分钟，或是整个持续时间的20%，也就是12分钟。并且，从2700K到6500K的变化持续时间可以是20分钟、15分钟，或是整个持续时间的20%，也就是12分钟。在这里，附加优点是每个阶段的持续时间都可以基于使用者的预期工作时间来调整。同样，每一个持续时间可以基于使用者的偏好来调整。例如，如果使用者对于适应错误有相对低的忍耐限度，他可以例如在首次使用照明装置时设置或编程产生具有较不优选色温的光的较短周期。如果使用者对于适应错误有相对高的忍耐限度，他可以例如在使用照明装置的任意时间设置或编程产生具有较不优选色温的光的较长周期。

应当指出，图4的光产生单元401的配置是一个说明性示例。在另一实施例中，光产生单元401可以包括超过两个LED灯，如四个LED灯，第一个被配置成产生具有2500K色温的暖白色光，第二个被配置成产生具有2700K色温的暖白色光，第三个被配置成产生具有6500K色温的冷白色光，以及第四个被配置成产生具有6700K色温的冷白色光。当照明设备被用于照明时，这四个LED灯中任意两个可以被控制成开启。例如，如果第一个和第四个开启，光产生单元401可以产生具有从2500K变化到6700K的色温的光，或是具有从6700K变化到2500K的色温的光；以及如果第二个和第三个开启，光产生单元401可以产生具有从2700K变化到6500K的色温的光，或是具有从6500K变化到2700K的色温的光。

本发明进一步提供了一种由照明设备产生光的方法。该照明设备包括光产生单元，其能够产生色温在[第一色温，第二色温]的范围内的光。

所述方法包括步骤：控制光产生单元产生色温随时间从第三色温变化到第四色温的光，其中第三和第四色温在[第一色温，第二色温]的范围内。

有利地，该方法可以进一步包括步骤：通过接口接收信号；并且在这种情况下控制步骤包括步骤：基于该信号，控制光产生单元产生的光的色温的变化。

有利地，当光产生单元包括多个光源时，控制步骤进一步包括步骤：基于信号，控制多个光源中的每一个的功率，以便控制光产生单元产生的光的色温的变化。

有利地，光产生单元产生的光的色温变化范围是从较不优选的色温到优选色温。

本发明进一步提供被配置用于执行以上步骤的计算机可执行指令集。

应当指出的是，以上描述的实施例被给出用来描述而不是限制本发明，并且应当理解的是，正如本领域的技术人员容易理解的，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下诉诸于修改和变型。这样的修改和变型被认为在本发明和所附权利要求的范围内。本发明的保护范围由所附权利要求来限定。另外，在权利要求中的任何附图标记不应被解释为对权利要求的限制。使用动词“包括”和它的动词变化形式并不排除权利要求陈述之外的其他要素或步骤的存在。要素或步骤之前的不定冠词“一”并不排除多个这样的要素或步骤的存在。

Claims (14)

1.一种用于阅读的照明设备，包括：

- 光产生单元，其被配置成产生色温在[第一色温，第二色温]的范围内的光；

- 接口，其被配置成为使用者提供选项，以选择使用者对光的色温的偏好；

- 控制器，其被配置成控制光产生单元产生色温随时间从第三色温变化到第四色温的光，其中第三和第四色温在[第一色温，第二色温]的范围内；

其中第三色温是使用者较不优选的色温，并且第四色温是使用者优选的色温；

其中光产生单元产生的光的色温变化范围是从该较不优选的色温到该优选色温。

2.权利要求1的用于阅读的照明设备，其中，所述光产生单元产生的光的色温从较不优选色温到优选色温的变化能够减少使用者眼睛的适应错误。

3.权利要求1的用于阅读的照明设备，其中所述接口被配置成接收信号并将该信号提供给控制器，该控制器被配置成基于该信号控制光产生单元产生的光的色温变化。

4.权利要求3的用于阅读的照明设备，其中所述光产生单元包括多个光源，并且所述控制器进一步被配置成根据该信号控制所述多个光源中每一个的功率，以便控制该光产生单元产生的光的色温变化。

5.权利要求4的用于阅读的照明设备，其中所述多个光源包括产生色温在[6000K,6800K]的范围内的光的光源，以及产生色温在[2500K，3000K]的范围内的光的光源。

6.权利要求1的用于阅读的照明设备， 其中所述色温的平均变化速率低于阈值。

7.权利要求1的用于阅读的照明设备，其中第三色温与第一色温相同，以及第四色温与第二色温相同。

8.权利要求1的用于阅读的照明设备，其中第三色温与第二色温相同，以及第四色温与第一色温相同。

9.权利要求4的用于阅读的照明设备，其中所述控制器包括处理器和数模转换器，其中

所述处理器被配置成基于该信号产生多个数字电信号并将所述多个数字电信号提供给所述数模转换器；以及

所述数模转换器被配置成将所述多个数字电信号转换为多个模拟电信号并将所述多个模拟电信号分别提供给所述多个光源，以便控制所述多个光源中每一个的功率。

10.权利要求9的用于阅读的照明设备，进一步包括：

- 分别与所述多个光源耦合的多个镇流器；

其中所述数模转换器被配置成分别向所述多个镇流器提供所述多个模拟电信号。

11.一种由用于阅读的照明设备产生光的方法，该照明设备包括能够产生色温在[第一色温，第二色温]的范围内的光的光产生单元以及能够为使用者提供选项以选择该使用者对光的色温的偏好的接口，该方法包括：

- 控制所述光产生单元产生色温随时间从第三色温变化到第四色温的光，其中第三和第四色温在[第一色温，第二色温]的范围内，

其中第三色温是较不优选的色温，第四色温是优选的色温，

其中所述光产生单元产生的光的色温变化范围是从较不优选的色温到优选的色温。

12.权利要求11的方法，其中所述光产生单元产生的光的色温从较不优选的色温到优选的色温的变化能够减少使用者眼睛的适应错误。

13.权利要求11的方法，进一步包括：

- 通过所述接口接收信号；

其中所述控制步骤进一步包括：

- 根据所述信号，控制所述光产生单元产生的光的色温变化。

14.权利要求13的方法，其中所述光产生单元包括多个光源，所述控制步骤进一步包括：

- 基于所述信号控制所述多个光源中每一个的功率，以便控制光产生单元产生的光的色温变化。