CN104470055B - 点亮设备以及使用该点亮设备的照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种点亮设备和使用该点亮设备的照明系统。点亮设备包括电源单元和用于控制电源单元的控制单元。控制单元在点亮设备启动时，基于命令值确定负载在点亮的初始阶段的第一色温。之后，控制单元控制电源单元以使得负载的光量和色温在负载的色温从第一色温变化至第二色温的时间段期间根据第二输出特性而变化。第二色温是第一输出特性中与命令值相对应的色温。通过第二输出特性所定义的在多个光量与多个色温之间的对应关系与第一输出特性所定义的对应关系不同。

Description

点亮设备以及使用该点亮设备的照明系统

技术领域

本发明一般地涉及点亮设备以及使用该点亮设备的照明系统，并且更特别地，涉及一种对包括发光元件的负载进行调光和颜色调节的点亮设备以及使用该点亮设备的照明系统。

背景技术

目前，已提供了照明光的光色(色温)可调节的各种色温可变的照明设备，并且在JP 2010-176986A(以下称作“文献1”)中公开了其的示例。文献1中描述的色温可变的照明设备包括照明光源和驱动部件，其中照明光源包括各自具有不同的光色的多个光源，并且驱动部件使得多个光源各自单独地并且以任意的光量发光。此外，色温可变的照明设备包括确定部件，其确定照明光源的各个光源的光量以使得从照明光源所照射的照明光的色温为与通过控制器接收到的操作输入相对应的色温。

驱动部件使得各个光源以通过确定部件所确定的光量发光。此外，确定部件确定各个光源的光量以使得与操作输入的变化量相对应的照明光的倒数色温的差与操作输入的变化量具有成比例的关系。因而，在该色温可变的照明设备中，相对于操作输入的变化所实际识别出的关于照明光的色温变化的任何不自然感产生的可能性很小。

这里，一般地，在启动诸如色温可变的照明设备等的点亮设备的情况下，不管以控制器所指定的光量和色温的值，首先以初始状态点亮照明光源，之后控制照明光源以使得照明光变为所指定的光量和色温。其原因是为了避免在来自控制器的输入相对于点亮设备的启动延迟的情况下照明光源立刻全点亮。

然而，利用上述传统的色温可变的照明设备，可能产生如下所述的问题。例如，在以控制器指定5000K色温的情况下，在启动设备时首先以初始状态点亮照明光源，之后控制照明光源以使得照明光的色温变为目标色温5000K。即，在假定初始状态中照明光源的色温为2000K的情况下，照明光源的色温从2000K变化至5000K。由此设备启动时照明光源的色温与用户所预期的照明光源的色温不同，结果是用户可能在视觉上有不自然感。

发明内容

考虑到上述问题做出本发明，并且本发明的目的在于提供一种能够避免在设备启动时给用户视觉上的不自然感的点亮设备、以及使用该点亮设备的照明系统。

根据本发明的一方面的点亮设备包括电源单元和控制单元。电源单元用于向包括发光元件的负载供给照明电力。控制单元用于在从外部提供的命令值变化的情况下，控制电源单元以使得负载的光量和色温根据定义了多个命令值与多个光量和多个色温的对应关系的第一输出特性而改变。控制单元在点亮设备启动时，基于在点亮设备启动开始前所预先设置的命令值确定负载在点亮的初始阶段的第一色温，并且控制电源单元以使得负载的光量和色温在负载的色温从第一色温变化至第一输出特性中与预先设置的命令值相对应的第二色温的时间段期间根据第二输出特性而变化。通过第二输出特性所定义的在多个光量与多个色温之间的对应关系与通过第一输出特性所定义的对应关系不同。

根据本发明的另一方面的照明系统包括点亮设备和负载。负载包括各自包括发光元件的多个光源单元，并且多个光源单元分别具有不同的色温。

附图说明

附图仅通过示例而非通过限制的方式描述了根据本教导的一个或者多个实施。在图中，相似的附图标记指代相同或者相似的元件。

图1A是示出根据本发明的实施例的点亮设备的示意电路图；图1B是示出根据本发明的实施例的点亮设备的操作的说明图；

图2A是示出在根据本发明的实施例的点亮设备中要供给至第一光源单元的负载电流与占空比之间的相关性的图；图2B是示出在根据本发明的实施例的点亮设备中要供给至第二光源单元的负载电流与占空比之间的相关性的图；以及

图3是示出在根据本发明的实施例的点亮设备的另一结构中的操作的说明图。

具体实施方式

根据本发明的实施例的点亮设备1包括电源单元(第一电源单元13和第二电源单元14)。电源单元将照明电力供给至包括发光元件(发光二极管200或者210)的负载2。此外，根据实施例的点亮设备1包括控制单元12。控制单元12控制电源单元以使得在从外部提供的命令值变化的情况下，负载2的光量和色温根据定义了多个命令值与多个光量和多个色温的对应关系的第一输出特性改变。

控制单元12在点亮设备1启动时，基于在点亮设备1启动开始前所预先设置的命令值确定负载2在点亮的初始阶段的第一色温。之后，控制单元12控制电源单元以使得负载2的光量和色温在负载2的色温从第一色温变化至第二色温的时间段期间根据第二输出特性而变化。第二色温是第一输出特性中与预先设置的上述命令值相对应的色温。通过第二输出特性所定义的在多个光量与多个色温之间的对应关系与通过第一输出特性所定义的对应关系不同。

换言之，根据本发明的实施例的点亮设备1包括将照明电力供给至包括发光元件(发光二极管200或者210)的负载2的电源单元(第一电源单元13和第二电源单元14)，和控制单元12。控制单元12在点亮设备1启动时，基于在点亮设备1启动前预先设置的命令值确定负载2在点亮的初始阶段的第一色温。之后，控制单元12控制电源单元以使得负载2的光量和色温在负载2的色温从第一色温变化至第二色温的时间段期间根据第二输出特性而变化。第二色温是第一输出特性中与预先设置的上述命令值相对应的色温。控制单元12在负载2的色温达到第二色温之后，控制电源单元以使得负载2的光量和色温根据第一输出特性而变化。第一输出特性定义了多个命令值与多个光量和多个色温的对应关系。第二输出特性定义了多个光量与多个色温的对应关系，该对应关系与第一输出特性所定义的对应关系不同。

在根据本发明的实施例的点亮设备1中，在点亮设备1启动的情况下，控制单元12基于命令值确定负载2在点亮的初始阶段的色温(第一色温)，并且控制电源单元以使得负载2的光量和色温根据与第一输出特性不同的第二输出特性改变。因此，在根据本发明的实施例的点亮设备1中，在负载2的目标色温(第二色温)与在负载2的点亮的初始阶段的色温之间的差异减小，因此能够避免给用户视觉上的不自然感。

在上述的点亮设备1中，控制单元12可以进行以下操作。在第二色温与第三色温之间的温差是预定值以下的情况下，控制单元12在点亮设备1启动时控制电源单元(第一电源单元13和第二电源单元14)以使得负载2的光量和色温在负载2的色温从第三色温变化至第二色温的时间段期间根据第一输出特性而变化。第三色温是在第一输出特性中与最小光量相对应的色温。在上述温差大于预定值的情况下，控制单元12在点亮设备1启动时，控制电源单元以使得负载2的光量和色温在负载2的色温从第一色温变化至第二色温的时间段期间根据第二输出特性而变化。

在上述的点亮设备1中，在第一输出特性中与上述预先设置的命令值相对应的光量是阈值以下的情况下，控制单元12可以在点亮设备1启动时进行以下操作。控制单元12控制电源单元(第一电源单元13和第二电源单元14)以使得负载2的光量和色温在负载2的光量从第一输出特性中的最小光量变化至与上述预先设置的命令值相对应的光量的时间段期间根据第一输出特性而变化。

在上述的点亮设备1中，控制单元12可以将比第二色温低预定色温的色温确定为第一色温。

在上述的点亮设备1中，第二输出特性可以满足第一色温小于第二色温的关系。

在上述的点亮设备1中，在第二色温与第一色温之间的温差可以小于在第二色温与第三色温之间的温差。第三色温是与第一输出特性中的最小光量相对应的色温。

在上述的点亮设备1中，第一输出特性可以是光量随色温的增大而增大的特性。

根据本发明的实施例的照明系统配置为包括点亮设备1和负载2。负载2包括各自包括发光元件(发光二极管200或者210)的多个光源单元(第一光源单元20和第二光源单元21)。多个光源单元分别具有不同的色温。

以下，将要参考附图详细说明根据本发明的实施例的点亮设备1。如图1A中所示，本实施例的点亮设备1包括整流单元10、功率转换单元11、控制单元12、第一电源单元13、第二电源单元14、检测单元15和信号输入单元16。点亮设备1通过向负载2供给照明电力以点亮负载2。负载2由分别以不同的色温发光的第一光源单元20和第二光源单元21构成。

本实施例的点亮设备1能够通过控制器3操作。控制器3包括用于切换在商用电源AC1与点亮设备1之间的电传导的接通/断开的开关30以及用于通过用户的操作改变针对负载2的光量和色温的命令值的旋钮31。控制器3基于旋钮31的操作输出作为PWM(脉冲宽度调制)信号的命令信号。命令信号的占空比(即，命令值)能够通过改变旋钮31的旋转角度而改变。

以下，将要说明本实施例的点亮设备1的各部分。

第一光源单元20由以低色温(这里，2000K)发光的多个(在图中，四个)发光二极管200构成。注意，尽管第一光源单元20具有如图1A中所示的、两个发光二极管200的串联电路作为一组的两组发光二极管并联连接的结构，但是第一光源单元20的结构不限于此。

第二光源单元21由以高色温(这里，8000K)发光的多个(在图中，两个)发光二极管210构成。注意，尽管第二光源单元21由如图1A中所示的两个发光二极管210的串联电路构成，但是第二光源单元21的结构不限于此。例如，在第一光源单元20中的发光二极管200的数量可以与第二光源单元21中的发光二极管210的数量相同。

整流单元10配置为例如二极管桥，将来自商用电源(外部电源)AC1的交流电压V1转换为脉冲电压，并且输出脉冲电压(输出电压V2)。功率转换单元11例如由交流/直流转换电路构成，将整流单元10的输出电压V2转换为直流电压，并且输出直流电压(输出电压V3)。

第一电源单元13由例如直流/直流转换电路构成，转换功率转换单元11的输出电压V3，并且将负载电压V4施加至第一光源单元20。负载电流I1由此流入第一光源单元20中的各个发光二极管200，并且点亮第一光源单元20。第二电源单元14由例如直流/直流转换电路构成、转换功率转换单元11的输出电压V3并且将负载电压V5施加至第二光源单元21。负载电流I2由此流入第二光源单元21中的各个发光二极管210，并且点亮第二光源单元21。

控制单元12包括例如微控制器，并且基于来自控制器3的命令信号S1的占空比执行用于改变负载2的光量和色温的控制。特别地，控制单元12通过基于命令信号S1的占空比控制第一电源单元13和第二电源单元14，控制分别供给至光源单元20和21的负载电流I1和I2。因而，控制单元12通过控制分别具有不同的色温的光源单元20和21的光量的比率，在总体上控制负载2的光量和色温。

检测单元15检测从商用电源AC1供给至整流单元10的交流电压V1，并且将表示在商用电源AC1与点亮设备1之间的导通状态的检测信号S2输出至控制单元12。控制单元12通过监视检测信号S2，基于在商用电源AC1与点亮设备1之间的导通状态执行控制。例如，在通过检测信号S2判断为在商用电源AC1与点亮设备1之间的导通被临时切断的情况下，控制单元12进行控制以使得负载2的色温为预定值。此外，在通过检测信号S2判断为在商用电源AC1与点亮设备1之间建立导通(即，点亮设备1启动)的情况下，控制单元12执行在启动时所进行的控制。

信号输入单元16接收到外部命令信号S1，并且将命令信号S1转换为适合于输入到控制单元12的信号S3。在本实施例的点亮设备1中，信号输入单元16接收到来自控制器3的命令信号S1。

以下，将要参考图2A和2B说明本实施例的点亮设备1的操作。如图2A中所示，在负载2的光量小的区域中(在命令信号S1的占空比为40％到100％的区域中)，控制单元12控制第一电源单元13以使得供给至第一光源单元20的负载电流I1随着占空比的减小而增大。另一方面，在负载2的光量大的区域中(在命令信号S1的占空比为5％到40％的区域中)，控制单元12控制第一电源单元13以使得供给至第一光源单元20的负载电流I1随着占空比的减小而减小。此外，如图2B中所示，控制单元12控制第二电源单元14以使得供给至第二光源单元21的负载电流I2随着占空比的减小而增大。

如上所述，由于控制电源单元13和14的控制单元12，负载2的光量和色温根据由图1B中的实线A1所标明的第一输出特性而改变。这里，“第一输出特性”定义了命令值(命令信号的占空比)与负载2的光量和色温的对应关系。具体地，假定负载2的额定光量为100％，在光量在0.5％到5％的范围内变化的情况下，控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的色温恒定在2000K。此外，在光量在5％到100％的范围内变化的情况下，控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的色温随着光量的增大/减小在2000K与2800K之间变化。此外，在光量在100％到110％的范围内变化的情况下，控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的色温随着光量的增大/减小在2800K与5000K之间变化。即，在从外部提供的命令值变化的情况下，控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据第一输出特性变化。第一输出特性是光量随着色温的增大而增大的特性。控制单元12预先存储第一输出特性。即，控制单元12预存储多个命令值与多个光量和多个色温的对应关系。注意，控制单元12中所存储的第一输出特性可以是表示如图1B中实线A1所示的值的函数、或者是将光量和色温与各个命令值相关联的表格。

例如，在将控制器3的旋钮31旋转至命令信号S1的占空比为95％的位置的情况下，在占空比为80％时，光量将为5％并且色温将达到2000K。在占空比为92％的情况下，光量将为0.5％并且色温将为2000K不变。接着，在占空比超过92％的情况下，光量将为0。此外，在将控制器3的旋钮31旋转至命令信号S1的占空比为40％的位置的情况下，负载2的光量和色温将分别为100％和2800K。此外，在将控制器3的旋钮31旋转至命令信号S1的占空比为5％的位置的情况下，负载2的光量和色温将分别为110％和5000K。注意，为了突出负载2的色温在从2000K到2800K的范围内的变化，图1B的横轴不具有线性刻度，即，未以相等的间隔设置色温的刻度。

这里，在控制单元12在点亮设备1启动时控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据第一输出特性而改变的情况下，可能产生下述的问题。例如，考虑到在通过控制器3指定负载2的光量为110％的状态下启动点亮设备1的情况。在这种情况下，如果控制单元12进行控制以使得负载2的光量和色温根据第一输出特性而变化，则首先以显著低于目标色温5000K的色温2000K点亮负载2，之后负载2的色温达到目标色温。因此，尽管用户预期接近具有高色温的日光色的光，但是以接近具有低色温的灯泡色的光点亮负载2，作为结果，用户可能在视觉上具有不自然感。

因而，在本实施例的点亮设备1中，控制单元12在启动点亮设备1的情况下，控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据第二输出特性而变化。通过第二输出特性所定义的命令信号S1的占空比(命令值)与负载2的光量和色温的对应关系与通过第一输出特性所定义的对应关系不同。此外，控制单元12基于在点亮设备1启动时命令信号S1的占空比(命令值)确定点亮的初始阶段负载2的色温(第一色温)。具体地，在本实施例的点亮设备1中，控制单元12控制电源单元13和14以使得在点亮的初始阶段的负载2的色温将为比负载2的目标色温低预定值(这里，800K)的色温。即，控制单元12将比第二色温(在第一输出特性中，与在点亮设备1的启动前所设置的命令值相对应的色温)低预定色温的色温确定为点亮的初始阶段的第一色温。第二输出特性满足第一色温低于第二色温的关系。

例如，考虑在通过控制器3指定负载2的光量为105％的状态下启动点亮设备1的情况。由于在这种情况下目标色温为3600K，因此控制单元12将点亮的初始阶段的色温确定为2800K。接着，控制单元12控制电源单元13和14从而以2800K的色温点亮负载2。之后，控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据图1B中的虚线B1示出的第二输出特性而变化。

此外，考虑在通过控制器3指定负载2的光量为110％的状态下启动点亮设备1的情况。由于在这种情况下目标色温为5000K，因此控制单元12确定在点亮的初始阶段的色温为4200K。接着，控制单元12控制电源单元13和14从而以4200K的色温点亮负载2。之后，控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据图1B中的虚线B2示出的第二输出特性而变化。

如上所述，在本实施例的点亮设备1中，控制单元12在启动点亮设备1的情况下，控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据与第一输出特性不同的第二输出特性而变化。此外，控制单元12基于命令值确定负载2在点亮的初始阶段的色温。因而，在通过控制器3所指定的负载2的目标色温与点亮设备1启动时负载2在点亮的初始阶段的色温之间的差减小，并且因此能够避免带给用户视觉上的不自然感。

注意，在负载2的光量在0.5％到100％的范围内变化的情况下，由于负载2的色温在2000K到2800K的范围内变化，因此用户在视觉上不容易有不自然感。接着，在设备启动时通过命令值所指定的负载2的光量是阈值以下的情况下，控制单元12可以控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据第一输出特性而变化。这里，“通过命令值所指定的负载2的光量是阈值以下”与通过控制器3指定负载2的光量为100％以下的状态相对应。即，在这种情况下，阈值为100％。

换言之，在第二色温与第三色温之间的温差是预定值以下的情况下，控制单元12在点亮设备1启动时进行以下操作。控制单元12在负载2的色温从第三色温变化至第二色温的时间段期间，控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据第一输出特性变化。另一方面，在上述温差大于预定值的情况下，控制单元12在负载2的色温从第一色温变化至第二色温的时间段期间，控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据第二输出特性变化。第二色温是第一输出特性中与在点亮设备1的启动前预先设置的命令值相对应的色温。第三色温是第一输出特性中与最小光量相对应的色温。

在这种情况下，在第二色温与第一色温之间的温差小于在第二色温与第三色温之间的温差。

此外，在本实施例的点亮设备1中，第二输出特性满足在负载2的点亮的初始阶段的色温低于通过命令值所指定的色温的关系，但是第二输出特性的模式不限于此。

顺便提及，在设备启动时，由于对电源单元13和14的控制的可变性，因此存在如下情况，其中供给至具有高色温的第二光源单元21的负载电流I2比供给至具有低色温的第一光源单元20的负载电流I1更早地流过。在这种情况下，由于以比通过控制器3所指定的负载2的目标色温高的色温立刻点亮负载2，因此用户可能在视觉上具有强烈的不自然感。例如，考虑通过控制器3所指定的负载2的目标色温是3600K的情况。在这种情况下，如果在设备启动时由于电源单元13和14控制的可变性而首先点亮第二光源单元21，则将以比3600K高的8000K色温点亮负载2。

因而，控制单元12可以在设备启动时控制电源单元13和14以使得首先点亮第一光源单元20并且接着点亮第二光源单元21。以下，将要参考图3说明在本配置中点亮设备1的操作。例如，考虑一种情况，其中在通过控制器3指定负载2的光量为105％的状态中启动点亮设备1。在这种情况下，控制单元12确定负载2在点亮的初始阶段的色温为2800K。接着，控制单元12控制第一电源单元13以使得首先以调光的下限、0.5％的光量点亮第一光源单元20。接着，控制单元12点亮第二光源单元21并且控制电源单元13和14以使得负载2的色温将为2800K。之后，控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据如图3中虚线B3所示的第二输出特性而变化。

此外，考虑一种情况，其中在通过控制器3指定负载2的光量为110％的状态下启动点亮设备1。在这种情况下，控制单元12确定负载2在点亮的初始阶段的色温为4200K。接着，控制单元12控制第一电源单元13以使得首先以调光的下限、0.5％的光量点亮第一光源单元20。接着，控制单元12点亮第二光源单元21并且控制电源单元13和14以使得负载2的色温将为4200K。之后，控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的光量和色温根据如图3中虚线B4所示的第二输出特性而变化。

在该配置中，即使在设备启动时对电源单元13和14的控制发生变化的情况下，也在具有低色温的第一光源单元20点亮之后点亮具有高色温的第二光源单元21。因此，该结果使得容易避免在设备启动时给用户视觉上的不自然感。注意，期望控制单元12控制电源单元13和14以使得负载2的光量尽可能减小，直到负载2的色温达到点亮的初始阶段的色温为止。

这里，根据本发明的实施例的照明系统包括上述实施例中任何一个的点亮设备1以及负载2。负载2例如由已经描述的第一光源单元20和第二光源单元21构成。明显地，负载2可以配置为更多个光源单元。在这种情况下，期望光源单元各自具有不同的色温。该配置能够通过例如利用针对各个光源单元分别具有不同的色温的发光元件实现。此外，该结构能够通过例如利用针对全部光源单元具有相同色温的发光元件、并且区分针对各个光源单元将从发光元件所发射的光的波长转换为不同的波长的转换材料而实现。注意，本实施例的照明系统可以包括控制器3。

尽管前面已经说明了被认为是最佳的方式和/或其它示例，但是应当理解其中可以进行各种修改，并且在此公开的主题可以实施为各种形式和示例，并且它们可以应用于多个应用，这里只描述了其中的一些。以下权利要求书旨在包含处于本教导的真实范围中的任意及全部的修改和变形。

Claims (8)

1.一种点亮设备，包括：

电源单元，用于向包括发光元件的负载供给照明电力；以及

控制单元，用于控制所述电源单元以使得在从外部提供的命令值变化的情况下，所述负载的光量和色温根据定义了多个命令值相对于多个光量和多个色温的对应关系的第一输出特性而变化，

其中，所述控制单元在所述点亮设备启动时，基于所述第一输出特性中与在所述点亮设备启动开始前所预先设置的命令值相对应的第二色温，确定所述负载在点亮的初始阶段的第一色温，并且控制所述电源单元，以使得所述负载的光量和色温在所述负载的色温从所述第一色温变化至所述第二色温的时间段期间，根据第二输出特性而变化，以及

通过所述第二输出特性所定义的在多个光量与多个色温之间的对应关系与通过所述第一输出特性所定义的所述对应关系不同。

2.根据权利要求1所述的点亮设备，其中，

在所述第二色温与所述第一输出特性中与最小光量相对应的第三色温之间的温差是预定值以下的情况下，所述控制单元在所述点亮设备的启动时，控制所述电源单元以使得所述负载的光量和色温在所述负载的色温从所述第三色温变化至所述第二色温的时间段期间，根据所述第一输出特性而变化，以及

其中，在所述温差大于所述预定值的情况下，所述控制单元在所述点亮设备启动时，控制所述电源单元以使得所述负载的光量和色温在所述负载的色温从所述第一色温变化至所述第二色温的时间段期间，根据所述第二输出特性而变化。

3.根据权利要求1所述的点亮设备，其中，所述控制单元在所述点亮设备启动时，在所述第一输出特性中与预先设置的所述命令值相对应的光量是阈值以下的情况下，控制所述电源单元以使得所述负载的光量和色温在所述负载的光量从所述第一输出特性中的最小光量变化至与预先设置的所述命令值相对应的光量的时间段期间，根据所述第一输出特性而变化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的点亮设备，其中，所述控制单元用于将比所述第二色温低预定色温的色温确定为所述第一色温。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的点亮设备，其中，所述第二输出特性满足所述第一色温小于所述第二色温的关系。

6.根据权利要求5所述的点亮设备，其中，在所述第二色温与所述第一色温之间的温差小于在所述第二色温与在所述第一输出特性中与最小光量相对应的第三色温之间的温差。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的点亮设备，其中，所述第一输出特性是光量随着色温的增大而增大的特性。

8.一种照明系统，包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的点亮设备；以及

所述负载，

其中，所述负载包括各自包含所述发光元件的多个光源单元，以及

其中，所述多个光源单元分别具有不同的色温。