CN103857096A

CN103857096A - 最佳视觉照明装置及方法

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Publication number: CN103857096A
Application number: CN201210493463.7A
Authority: CN
Inventors: 胡能忠; 吴锦铨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-06-11

Abstract

本发明揭露一种最佳视觉照明方法以及最佳视觉照明装置，所述装置包括一照明模块、一传感器模块及一计算模块。所述照明模块用于产生多个不同色温的照明光，并以所述多个不同色温的照明光来照射一被照物。所述传感器模块用于感测所述被照物所反射的光。所述计算模块用于算出在每一色温的照明光照射下的被照物的饱和度、彩度及亮度，借以得到对应于所述多个不同色温的照明光的多个喜好值，并控制所述照明模块使其以具有所述多个喜好值中的最大值的对应色温的照明光来进行照明。

Description

最佳视觉照明装置及方法

技术领域

本发明涉及一种照明装置及方法，特别涉及一种最佳视觉照明装置及方法。

背景技术

目前市售的商品投射灯，如卤素灯泡或低色温发光二极管（LED）等，都是固定的色光及频谱，但是不同的商品往往需要不同的色光照明来呈现出最佳的照明效果。例如，柳橙在使用低色温并高演色的色光照明下，则会呈现出更为黄橙的色外貌；而柠檬就需要使用较高色温及高演色的的色光照明，才会呈现出更加鲜绿的颜色。又例如在画廊、美术馆、博物院等场所中，照投射在艺术品上的照明光，应依艺术品的不同色调，而需要有不同色光的照明，以使其更可呈现其丰富的视觉颜色。

因此，目前已有人提出了利用红色发光二极管、蓝色发光二极管、绿色发光二极管所产生的光线来混合出不同色温的输出光线，使其可随着情境或季节来调配出需要色温，例如：在寒冷冬季中以暖色光线照明。

然而，在目前的色温可调式灯具中，一般以有线/无线遥控方式控制色温，无论是有线还是无线控制，都还是需要以人为被动地控制色温。而且，以人为调整往往也无法确认出哪一色温具有最佳的照明效果。再者，现有的智能照明装置也无针对被照物的色调进行自动调整照明色温的功能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种最佳视觉照明装置，其以人的视觉为依归，而能自动挑选符合被照物的最佳视觉的照明光来照明。

本发明的另一目的在于提供一种最佳视觉照明方法，其以人的视觉为依归，而能自动挑选符合被照物的最佳视觉的照明光来照明。

为达上述目的，本发明提供一种最佳视觉照明装置，其包括照明模块、传感器模块及计算模块。所述照明模块用于产生多个不同色温的照明光，并以所述多个不同色温的照明光来照射一被照物。所述传感器模块用于感测所述被照物反射的光，以获得一组反应值。所述计算模块电性连接所述传感器模块及所述照明模块，用于接收所述反应值，并根据所述反应值计算出每一色温的照明光照射下所述被照物的饱和度、彩度及亮度，以得到对应所述多个不同色温的照明光的多个喜好值，并控制所述照明模块以具有所述多个喜好值中的最大值对应的色温的照明光进行照明。

在一优选实施例中，所述喜好值为将所述饱和度、所述彩度及所述亮度分别乘以权重的加总。

在此优选实施例中，所述传感器模块包括红光传感器、绿光传感器及蓝光传感器。具体而言，所述红光传感器具有的灵敏度的波长为600nm±20nm；所述绿光传感器具有的灵敏度的波长为555nm±20nm；所述蓝光传感器具有的灵敏度的波长为445nm±20nm。而且，所述喜好值为将所述饱和度、所述彩度及所述亮度分别乘以权重的加总，且所述饱和度的权重为0.40、所述彩度的权重为0.17、所述亮度的权重为1.66。

在此优选实施例中，所述照明模块包括：第一发光二极管，其所发出的光的主要波长为448nm±20nm；第二发光二极管，其所发出的光的主要波长为505nm±20nm；第三发光二极管，其所发出的光的主要波长为562nm±20nm；及第四发光二极管，其所发出的光的主要波长为619nm±20nm。

为达上述另一目的，本发明另提供一种最佳视觉照明方法，其包含下列步骤：以多个不同色温的照明光照射一被照物；感测所述被照物反射的光，以获得一组反应值；根据所述反应值计算每一色温的照明光照射下所述被照物的饱和度、彩度及亮度，以得到对应所述多个不同色温的照明光的多个喜好值；及控制具有所述些喜好值中的最大值对应的色温的照明光进行照明。

在一优选实施例中，感测所述被照物反射的光包括同时感测波长为600nm±20nm的红光、波长为555nm±20nm的绿光及波长为445nm±20nm的蓝光。此外，计算所述喜好值为将所述饱和度、所述彩度及所述亮度分别乘以权重并加总，且所述饱和度的权重为0.40、所述彩度的权重为0.17、所述亮度的权重为1.66。

在此优选实施例中，所述多个不同色温的照明光由一照明模块产生，所产生的色温包括2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K、9000K及12000K。且照明模块包括：第一发光二极管，其所发出的光的主要波长为448nm±20nm；第二发光二极管，其所发出的光的主要波长为505nm±20nm；第三发光二极管，其所发出的光的主要波长为562nm±20nm；及第四发光二极管，其所发出的光的主要波长为619nm±20nm。

依据本发明的最佳视觉照明装置及方法，其以红、绿、蓝光传感器所感测到的反应值计算出每一色温的照明光照射下所述被照物的饱和度、彩度及亮度，并根据这三个参数可计算出最符合人眼的最佳喜好值，且根据对被照物进行各个照明色光所产生的喜好值进行最佳照明。因此克服了现有技术中无法针对被照物进行自动调整色温之缺点，且可确认所述色温即为最符合人类视觉的最佳照明。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的最佳视觉照明装置的架构示意图。

图2为本发明一优选实施例的最佳视觉照明方法的流程图。

图3为比较得出最大喜好值的步骤流程图。

【主要组件符号说明】

100、最佳视觉照明装置； 120、照明模块；

122、第一发光二极管； 124、第二发光二极管；

126、第三发光二极管； 128、第四发光二极管；

140、传感器模块； 142、红光传感器；

144、绿光传感器； 146、蓝光传感器；

160、计算模块； 200、被照物；

210、反射的光； S10～S40、步骤。

具体实施方式

为了使本发明的上述及其它目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

首先结合附图来详细说明本发明所述的最佳视觉照明装置的一优选实施例。请参照图1，本发明的一优选实施例的最佳视觉照明装置的架构示意图。本实施例的最佳视觉照明装置100包括一照明模块120、一传感器模块140及一计算模块160。

所述照明模块120用于产生多个高演色及色温的照明光，以依序照射一被照物200。如图1所示，所述照明模块120包含一第一发光二极管122、一第二发光二极管124、一第三发光二极管 126、及一第四发光二极管128。优选地，第一发光二极管 122、第二发光二极管 124、第三发光二极管 126及第四发光二极管 128为彼此很靠近地设置在同一电路板（图未示）上，以达到优选的混光效果。进一步而言，第一发光二极管 122所发出的光的主要波长为448nm±20nm；第二发光二极管 124所发出的光的主要波长为505nm±20nm；第三发光二极管 126所发出的光的主要波长为562nm±20nm；及第四发光二极管 128所发出的光的主要波长为619nm±20nm。

值得一提的是，只要调配上述四个LED的能量配比就可混出符合能源之星(Energy star)规范的演色指数均大于80的8种色温的照明光，其色温分别包括2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、及6500K。此外，本实施例的照明模块120还可另外产生10000K及12000K的高色温照明光，以对应具有如雪地或金属等冷色调的被照物200。在此实施例中，所述照明模块120依序以上述十种色温的照明光照射所述被照物200。然而，本发明并不限制以几种色温照射被照物200。

所述传感器模块140用于感测所述被照物200反射的光210，以获得一组反应值。如图1所示，所述传感器模块140包括一红光传感器142、一绿光传感器144及一蓝光传感器146。所述红光传感器142即为对红光敏感的传感器；所述绿光传感器144即为对绿光敏感的传感器；所述蓝光传感器146即为对蓝光敏感的传感器。具体而言，所述红光传感器对于波长为600nm±20nm的光具有灵敏度；所述绿光传感器对于波长为555nm±20nm的光具有灵敏度；所述蓝光传感器对于波长为445nm±20nm的光具有灵敏度。所述红光传感器142、所述绿光传感器144及所述蓝光传感器146会接收被照物200所反射的光210而分别产生一组反应值。

所述计算模块160电性连接至所述传感器模块140及所述照明模块140，以针对于所接收的所述反应值，计算出在每一色温（2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K、10000K及12000K）的照明光的照射下，所述被照物的饱和度(saturation)、彩度(chroma)及亮度，借以得到对应于所述多个不同色温的照明光的多个喜好值。其中每一组反应值可由RGB到XYZ的转换矩阵A而计算出近似三刺激值，再由所述近似三刺激值经过现有的色度学计算，而可得到概估的所述被照物的饱和度、彩度及亮度。矩阵A如下列式1：

Figure 2012104934637100002DEST_PATH_IMAGE002

（式1）

需注意的是，所述喜好值为将所述饱和度、所述彩度及所述亮度分别乘以权重的加总，即为W_s* Suv + W_c* Cab +W_L* L =喜好度，其中W_s为饱和度的权重，且所述饱和度的权重为0.40；W_c为彩度的权重，且所述彩度的权重为0.17；W_L为亮度的权重，且所述亮度的权重为1.66。另外，Suv为饱和度、Cab为彩度、L为亮度。

通过上述计算模块160的运算，可以得出对应于十个色温（2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K、10000K及12000K）的所述多个喜好值后，计算模块160便会控制所述照明模块160，而以具有所述多个喜好值中的最大值的对应色温的照明光来进行照明。优选地，所述照明模块160可包括一控制模块（图未示），其可动态的调配上述四种LED的能量配比，以发出对应色温的照明光。此外，所述多个喜好值中的最大值所对应的色温的照明光，即为符合人类最佳视觉的色温，其可对所述被照物200产生最佳的照明效果。

接下来结合附图详细介绍利用上述最佳视觉照明装置100的最佳视觉照明方法。请一并参考图1及图2，其中图2为本发明的一优选实施例的最佳视觉照明方法的流程图。所述最佳视觉照明方法开始于步骤S10。

在步骤S10中，依序以多个不同色温的照明光来照射一被照物，然后执行步骤S20。具体而言，其即是以所述照明模块120来产生的多个不同色温的照明光，并依序将其用于照射一被照物200。其中所述多个不同色温的照明光包括2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K、10000K及12000K。

在步骤S20中，感测所述被照物反射的光，以获得一组反应值，然后执行步骤S30。具体来说，感测所述被照物200反射的光210包括同时感测波长为600nm±20nm的红光、波长为555nm±20nm的绿光及波长为445nm±20nm的蓝光。也就是说，所述红光传感器142、所述绿光传感器144及所述蓝光传感器146会接收到被照物200反射的光210而分别产生一组反应值。

在步骤S30中，根据所述反应值来计算每一色温的照明光照射下的被照物的饱和度、彩度及亮度，以得到对应于所述多个不同色温的照明光的多个喜好值，然后执行步骤S40。进一步来说，在所述计算模块160计算每一色温的照明光照射下的所述被照物的饱和度、彩度及亮度的过程中，包括下列步骤：(a) 将每一组反应值由RGB到XYZ的转换矩阵A计算出近似三刺激值；(b) 再由所述近似三刺激值经过现有的色度学进行计算，可得到概估的所述被照物的饱和度、彩度及亮度。需注意的是，所述喜好值为将所述饱和度、所述彩度及所述亮度分别乘以权重的加总，即为W_s* Suv + W_c* Cab +W_L* L =喜好度，其中W_s为饱和度的权重，且所述饱和度的权重为0.40；W_c为彩度的权重，且所述彩度的权重为0.17；W_L为亮度的权重，且所述亮度的权重为1.66。另外，Suv为饱和度、Cab为彩度、L为亮度。

值得一提的是，在步骤S30之后及步骤S40之前，还包括下列比较喜好值的步骤。请参照图3，比较得出最大喜好值的步骤流程图。

在步骤S32中，判断与前一个色温的照明光产生的喜好值比较是否较大，如果是，则进行步骤S34，如果否，则进行步骤S36。详细地说，在进行上述十种色温的照明光的照射时，均进行步骤S32比较步骤。

在步骤S34中，更换新的喜好值，并记录此色温的照明光，然后回到步骤S10并进行产生下一个色温的照明光照射，借此比较下一个喜好值。

在步骤S36中，保留原来的喜好值，然后回到步骤S10并进行产生下一个色温的照明光照射，借以比较下一个喜好值。最终将可得到一最大喜好值，以及与其对应的色温的照明光。值得注意的是，本发明并不限于此种方式找出最大喜好值，也可利用其它的方式来加以实施。

在步骤S40中，控制以具有所述多个喜好值中的最大值的对应色温的照明光来进行照明。通过上述计算模块160的运算，可以得出对应十个色温（2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K、10000K及12000K）的所述多个喜好值后，计算模块160会控制所述照明模块160，而以具有所述多个喜好值中的最大值所对应的色温的照明光来进行照明。具体地说，所述多个喜好值中的最大值所对应的色温的照明光即为符合人类最佳视觉的色温，其可对所述被照物200产生最佳的照明效果。

综上所述，本发明所述的最佳视觉照明装置及方法，其以红、绿、蓝光传感器所感测到的反应值，来计算出在每一色温的照明光照射下，被照物的饱和度、彩度及亮度，并根据这三个参数来计算出最符合人眼的最佳喜好值，并根据对应于最大喜好值的色温的照明光，来对被照物进行最佳照明。因此，本发明克服了现有技术中无法针对被照物进行自动调整色温的缺点，且可确认所述色温即为最符合人类视觉的最佳照明。

以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种最佳视觉照明装置，其特征在于，包括：照明模块，用于产生多个不同色温的照明光，并以所述多个不同色温的照明光来照射一被照物；传感器模块，用于感测所述被照物所反射的光，以获得一组反应值；以及计算模块，电性连接至所述传感器模块及所述照明模块，并用于接收所述反应值而根据所述反应值，来计算出在每一色温的照明光的照射下所述被照物的饱和度、彩度及亮度，以得到对应于所述多个不同色温的照明光的多个喜好值，并控制所述照明模块使其以具有所述多个喜好值中的最大值的对应色温的照明光来进行照明。

2.如权利要求1所述的最佳视觉照明装置，其特征在于，所述喜好值为将所述饱和度、所述彩度及所述亮度分别乘以权重的加总。

3.如权利要求1所述的最佳视觉照明装置，其特征在于，所述传感器模块包括红光传感器、绿光传感器及蓝光传感器。

4.如权利要求3所述的最佳视觉照明装置，其特征在于，所述红光传感器对于波长为600nm±20nm的光具有灵敏度；所述绿光传感器对于波长为555nm±20nm的光具有灵敏度；所述蓝光传感器对于波长为445nm±20nm的光具有灵敏度。

5.如权利要求4所述的最佳视觉照明装置，其特征在于，所述喜好值为将所述饱和度、所述彩度及所述亮度分别乘以权重的加总，且所述饱和度的权重为0.40、所述彩度的权重为0.17、所述亮度的权重为1.66。

6.如权利要求1所述的最佳视觉照明装置，其特征在于，所述照明模块包括：第一发光二极管，其所发出的光的主要波长为448nm±20nm；第二发光二极管，其所发出的光的主要波长为505nm±20nm；第三发光二极管，其所发出的光的主要波长为562nm±20nm；及第四发光二极管，其所发出的光的主要波长为619nm±20nm。

7.一种最佳视觉照明方法，其特征在于，包含下列步骤：以多个不同色温的照明光来照射一被照物；感测所述被照物所反射的光，以获得一组反应值；根据所述反应值来计算每一色温的照明光照射下，所述被照物的饱和度、彩度及亮度，以得到对应于所述多个不同色温的照明光的多个喜好值；及以具有所述多个喜好值中的最大值所对应的色温的照明光，来进行照明。

8.如权利要求7所述的最佳视觉照明方法，其特征在于，感测所述被照物所反射的光的步骤，包括同时感测波长为600nm±20nm的红光、波长为555nm±20nm的绿光及波长为445nm±20nm的蓝光。

9.如权利要求8所述的最佳视觉照明方法，其特征在于，计算所述喜好值是将所述饱和度、所述彩度及所述亮度分别乘以权重并进行加总，且所述饱和度的权重为0.40、所述彩度的权重为0.17、所述亮度的权重为1.66。

10.如权利要求7所述的最佳视觉照明方法，其特征在于，所述多个不同色温的照明光由一照明模块产生，其所产生的色温包括2700K、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K、5700K、6500K、9000K、及12000K，所述照明模块包括：第一发光二极管，其所发出的光的主要波长为448nm±20nm；第二发光二极管，其所发出的光的主要波长为505nm±20nm；第三发光二极管，其所发出的光的主要波长为562nm±20nm；及第四发光二极管，其所发出的光的主要波长为619nm±20nm。