CN105830537A - 用于控制多光源照明单元的照亮的方法和装置 - Google Patents

用于控制多光源照明单元的照亮的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开内容针对用于照明控制和用于当激活/停用时提供效果的发明性方法和装置。例如，描述了用于例如使用调光器开关（101）和/或激励LED的预定义的顺序来控制由具有多个LED（102）的基于LED的照明单元（100）发射的光的各种所选属性的各种方法和装置。

Description

用于控制多光源照明单元的照亮的方法和装置
技术领域
一般说来，本发明涉及照明控制。更特别地，本文中所公开的各种发明性方法和装置涉及控制具有多个光源的照明单元的照亮。
背景技术
数字照明技术（即，基于诸如是发光二极管（LED）之类的半导体光源的照亮）提供对传统荧光、HID和白炽灯的可行替代。LED的功能优势和好处包括高的能量转换和光学效率、耐久性、较低操作成本以及许多其他的功能优势和好处。LED技术的最近进步已提供高效和鲁棒的全谱照明源，其使能实现许多应用中的各种各样照明效果。体现这些源的器材中的一些器材的特征在于包括能够产生例如红、绿和蓝的不同颜色的一个或多个LED的照明模块，以及用于独立控制所述LED的输出以便生成各种各样颜色和颜色改变的照明效果的处理器。
诸如是由白炽光源产生的常规照明的强度可以使用调光器开关来控制。通常，调光器开关是基于晶闸管的，并且光源的强度可以经由可切换的相位角来控制。在某些情况下，通过调整RC电路中的电阻器（例如电位计）的值来控制相位角。这导致产生输出波形，由此，进入的正弦波的部分被截断。随着产生的输出波形的均方根（RMS）电压减小，所发射的光可以被减暗。
调光器当前不能用于控制除强度之外的白炽光源的照明属性。例如，调光器不用于控制光如何由白炽照明单元在诸如是房间之类的特定区域中进行分布。然而，基于LED的照明单元（特别是并入了多个基于LED的光源的那些）可以提供控制其他照明属性的机会，所述其他照明属性包括但不限于温度、饱和度、色调、光分布等。
附加地，尽管多数人欣赏戏剧性的动态照明效果的创造，但多数照明单元和器材简单地打开和关闭，而不具有任何效果。这对于人类眼睛可能是不令人愉快的。
因此，本领域中存在对使用现有调光器开关控制由基于LED的照明单元发射的光的各种属性的需求。本领域中还存在对提供当被激励或者停用时提供效果的照明单元和器材的需求。
发明内容
本公开内容涉及用于照明控制和用于当激活/停用时提供效果的发明性方法和装置。例如，描述了用于例如使用调光器开关或者激励LED的预定义的顺序来控制由具有多个LED的基于LED的照明单元发射的光的各种所选属性的各种方法和装置。
一般说来，在一个方面中，本发明涉及一种基于LED的照明单元，其包括：多个LED；一个或多个光学元件；以及可操作地与所述多个LED和所述光学元件耦合的控制器。所述控制器可以被配置为基于可能值的范围内的所检测的电信号的特性的值：激励从多个预定分布中选择的多个LED的预定分布；或者将所述一个或多个光学元件配置为实现从多个预定的照明效果中选择的照明效果。
在各种实施例中，所检测的电信号的特性可以是所述电信号的均方根（RMS）。在各种实施例中，所述一个或多个光学元件可以包括多个准直器，其可基于所检测的电信号特性的值配置为定义由所述多个LED发射的光的束宽度或者角度。
在各种实施例中，所述多个预定分布可以被选择为使得由所述多个LED产生的光束宽度与所述电信号特性的值在可能值的范围内的位置相对应。在各种实施例中，所述多个预定分布可以被选择为使得由所述多个LED产生的光的总强度与所述电信号特性的值在可能值的范围内的位置相对应。在各种实施例中，所述多个预定分布可以被选择为使得由所述多个LED产生的光束角度与所述电信号特性的值在可能值的范围内的位置相对应。在各种实施例中，所述多个预定分布可以被选择为促使所述多个LED在表面上产生多个预定的照明效果图案。
在各种实施例中，电信号可以包括AC电压，并且照明器材可以进一步包括用于将AC电压转换成DC电压的AC-DC转换器。在各种实施例中，驱动器可以被实施并被配置为基于DC电压和控制器的输出，为多个LED提供经脉冲宽度调制的电流。
在各种实施例中，多个预定分布可以包括多个LED的多个预定的子集。在各种实施例中，多个LED可以包括LED线性条带，并且多个预定分布可以被选择为使得沿所述条带的被激励的LED的前缘与电信号特性的值在可能值的范围内的位置相对应。
在各种实施例中，一个或多个光学元件可以包括被放置在与多个LED相距可调整距离处的至少一个透镜。可调整距离可以基于所检测的电信号特性的值来选择。在各种实施例中，一个或多个光学元件可以包括基于所检测的电信号特性的值来驱动的可开关的漫射器。
在另一方面中，本发明涉及一种照明控制方法，其包括由控制器检测与调光器开关相关联的电信号；由控制器确定在可能值的范围内的所检测的电信号的特性的值；以及，由控制器基于所述特性的值激励从多个预定分布中选择的多个LED的预定分布；或者由控制器基于所述特性的值将一个或多个光学元件配置为实现从多个预定的照明效果中选择的照明效果。
在各种实施例中，所检测的电信号的特性可以是所述电信号的均方根（RMS）。在各种实施例中，配置一个或多个光学元件可以包括基于所检测的电信号特性的值，将多个准直器配置为定义由多个LED发射的光的束宽度或者角度。
在各种实施例中，电信号可以包括AC电压，并且所述方法可以进一步包括将AC电压转换成DC电压。在各种版本中，所述方法可以进一步包括基于DC电压和所检测的电信号特性的值，为多个LED提供经脉冲宽度调制的电流。
在各种实施例中，可以提供至少一个包括指令的计算机可读介质，所述指令响应于被照明器材的控制器执行而促使所述照明器材执行上面描述的方法中的一个或多个方法。
在另一方面中，本发明涉及一种照明单元，其包括：多个光源；一个或多个光学元件；以及可操作地与多个光源和光学元件耦合的控制器。控制器可以被配置为基于来自调光器开关的所检测的电信号的均方根的值：激励从多个预定分布中选择的所述多个光源的预定分布；或者将一个或多个光学元件配置为实现从多个预定的照明效果中选择的照明效果。
在各种实施例中，多个预定分布可以被选择为使得由多个源产生的光束宽度、由多个光源产生的光的总强度或者由多个光源产生的光束角度与电信号的均方根在可能的均方根范围内的位置相对应。
如本文中所使用的，出于本公开内容的目的，术语“LED”应当理解为包括能够响应于电信号生成辐射的任何电致发光二极管或者其他类型的基于载流子注入/子结的系统。因此，术语LED包括但不限于响应于电流发光的各种基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管（OLED）、电致发光条带等。特别说来，术语LED指可以被配置为生成红外光谱、紫外光谱和可见光谱（一般说来包括从大约400纳米到大约700纳米的辐射波长）的各种部分中的一项或多项中的辐射的全部类型（包括半导体和有机发光二极管）的发光二极管。LED的一些示例包括但不限于各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED（在下面进行进一步讨论）。还应当认识到，LED可以被配置和/或控制为生成具有针对给定频谱（例如窄带、宽带）的各种带宽（例如半最大值处全带宽，或者FWHM）和给定一般颜色类别内的各种各样占优势的波长的辐射。
例如，被配置为基本生成白光的LED（例如白色LED）的一种实施方案可以包括分别发射不同电致发光光谱的一些晶粒，所述不同电致发光光谱组合地混合以基本形成白光。在另一种实施方案中，白光LED可以与将具有第一光谱的电致发光转换成不同的第二光谱的磷光材料相关联。在该实施方案的一个示例中，具有相对短波长和窄带宽光谱的电致发光“激发（pump）”磷光材料，其进而又放射具有稍微更宽光谱的较长波长辐射。
还应当理解，术语LED不限制LED的物理和/或电气封装类型。例如，如上面讨论的，LED可以指具有被配置为分别发射不同的辐射光谱（例如，其可以是或者可能不是可单独控制的）的多个晶粒的单个发光设备。同样地，LED可以与被看作LED（例如某些类型的白色LED）的完整部分的磷光体相关联。一般说来，术语LED可以指经封装的LED、未经封装的LED、表面安装的LED、板上芯片LED、T封装安装的LED、径向封装的LED、功率封装的LED、包括某种类型的包壳（encasement）和/或光学元件（例如漫射透镜、准直器）的LED等。
术语“光源”应当理解为指包括但不限于基于LED的源（包括如上面定义的一个或多个LED）的各种各样辐射源中的任一项或多项。给定的光源可以被配置为生成可见光谱内、可见光谱外或者两者的组合的电磁辐射。因此，在本文中可互换地使用术语“光”和“辐射”。附加地，光源可以包括一个或多个滤光片（例如彩色滤光片）、透镜或者其他光学元件（例如漫射透镜、准直器等）作为完整的构件。同样地，应当理解，光源可以被配置为用于各种各样应用，其包括但不限于指示、显示和/或照亮。“照亮源”是被特别配置为生成具有足以有效地照亮内部或者外部空间的强度的辐射的光源。在该上下文中，“足够的强度”指在空间或者环境中（就辐射功率或者“光通量”来说，单位“流明”通常用于表示在全部方向上来自光源的总光输出）生成的可见光谱中的足以提供环境照亮的辐射功率（即，可以被间接地感知以及可以例如在整体上或者部分上被感知之前被各种各样介于中间的表面中的一个或多个介于中间的表面反射的光）。
术语“光谱”应当理解为指由一个或多个光源产生的一个或多个辐射频率（或者波长）。相应地，术语“光谱”不仅指可见范围中的频率（或者波长），而且还有红外、紫外和整个电磁光谱的其他区域中的频率（或者波长）。同样地，给定的光谱可以具有相对窄的带宽（例如，具有基本上很少频率或者波长分量的FWHM）或者相对宽的带宽（具有各种相对强度的几个频率或者波长分量）。还应当认识到，给定的频谱可以是两个或更多个其他频谱的混合的结果（例如，从多个光源分别发射的混合辐射）。
出于本公开内容的目的，与术语“光谱”可互换地使用术语“颜色”。然而，术语“颜色”一般用于主要指可被观察者感知的辐射的属性（尽管该用法不旨在限制该术语的范围）。相应地，术语“不同的颜色”暗含地指具有不同波长分量和/或带宽的多个光谱。还应当认识到，可以与白光和非白光两者相结合地使用术语“颜色”。
术语“色温”在本文中一般与白光相结合地被使用，尽管该用法不旨在限制该术语的范围。色温基本上指白光的特定颜色内容或者色度（例如，有点发红的、有点发蓝的）。给定光谱样本的色温常规上根据放射与所考虑的辐射样本基本上相同的光谱的黑体放射器的以开氏度（K）计的温度来表征。黑体放射器色温一般落在从大约700开氏度（通常被认为是对人眼可见的首个色温）到超过10,000开氏度的范围内；白光一般在1500-2000开氏度以上的色温处被感知。
较低色温一般指示具有更显著的红色分量或者“较温暖的感觉”的白光，而较高色温一般指示具有更显著的蓝色分量或者“较冷的感觉”的白光。作为示例，火具有大约1,800开氏度的色温，常规的白炽灯泡具有大约2848开氏度的色温，早晨的日光具有大约3,000开氏度的色温，而阴天正午的天空具有大约10,000开氏度的色温。在具有大约3,000开氏度的色温的白光下查看的彩色图像具有相对有点发红的色调，而在具有大约10,000开氏度的色温的白光下查看的相同的彩色图像具有相对有点发蓝的色调。
术语“照明器材”在本文中用于指采用特定形状因子、装配或者封装的一个或多个照明单元的实施方案或者安排。术语“照明单元”在本文中用于指包括相同或者不同类型的一个或多个光源的装置。给定的照明单元可以具有以下的任一项：各种各样的对于（一个或者多个）光源的安装安排、外罩/外壳安排和形状、和/或电气和机械连接配置。附加地，给定的照明单元可选地可以与相关于（一个或者多个）光源的操作的各种其他构件（例如控制电路）相关联（例如，包括、耦合到和/或被与之封装在一起）。“基于LED的照明单元”指单独地或者与其他非基于LED的光源相结合地包括一个或多个如上面讨论的基于LED的光源的照明单元。“多通道”照明单元指包括至少两个被配置为分别生成不同的辐射光谱的光源的基于LED的或者非基于LED的照明单元，其中每个不同的源光谱可以被称为多通道照明单元的一个“通道”。
术语“控制器”在本文中一般地用于描述与一个或多个光源的操作相关的各种装置。控制器可以用许多方式（例如，诸如是利用专用硬件）被实施为执行本文中讨论的各种功能。“处理器”是控制器的一个示例，所述处理器采用可以使用软件（例如微代码）被编码为执行本文中讨论的各种功能的一个或多个微处理器。控制器可以在采用或者不采用处理器的情况下被实施，并且还可以被实施为用于执行某些功能的专用硬件和用于执行其他功能的处理器（例如，一个或多个经编程的微处理器和关联的电路）的组合。可以在本公开内容的各种实施例中采用的控制器构件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）。
在各种实施方案中，处理器或者控制器可以与一个或多个存储介质（在本文中被一般化地称为“存储器”，例如，易失性和非易失性的计算机存储器，诸如是RAM、PROM、EPROM和EEPROM、软盘、压缩盘、光盘、磁带等）相关联。在某些实施方案中，存储介质可以以一个或多个程序被编码，所述一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，执行本文中讨论的功能中的至少一些功能。各种存储介质可以被固定在处理器或者控制器内，或者可以是可输送的，以使得存储在其上的一个或多个程序可以被加载到处理器或者控制器中，以便实施本文中讨论的本发明的各种方面。术语“程序”或者“计算机程序”在本文中在一般化的意义上用于指可以用于对一个或多个处理器或者控制器进行编程的任何类型的计算机代码（例如软件或者微代码）。
术语“可寻址的”在本文中用于指被配置为接收旨在用于包括其自身的多个设备的信息（例如数据）和有选择地响应旨在用于其的特定信息的设备（例如，一般说来的光源、照明单元或者器材、与一个或多个光源或者照明单元相关联的控制器或者处理器、其他非照明相关的设备等）。术语“可寻址的”通常与联网环境（或者“网络”，在下面进一步进行讨论）相结合地使用，在所述联网环境中，经由某个或某些通信介质将多个设备耦合到一起。
在一个网络实施方案中，耦合到网络的一个或多个设备可以充当针对耦合到网络的一个或多个其他设备的控制器（例如，在主/从关系中）。在另一实施方案中，联网环境可以包括被配置为控制耦合到网络的设备中的一个或多个设备的一个或多个专用控制器。一般说来，耦合到网络的多个设备每个可以访问出现在一个或多个通信介质上的数据；然而，给定的设备可以是“可寻址的”在于，其被配置为例如基于被指派给其的一个或多个特定标识符（例如“地址”）有选择地与网络交换数据（即，从网络接收数据和/或向网络传输数据）。
如本文中使用的术语“网络”指促进任何两个或更多个设备之间和/或耦合到网络的多个设备之间的信息输送（例如用于设备控制、数据存储、数据交换等）的两个或更多个设备（包括控制器或者处理器）的任何互连。如应当容易认识到的，适于互连多个设备的网络的各种实施方案可以包括各种各样的网络拓扑中的任何网络拓扑，并且采用各种各样的通信协议中的任何通信协议。附加地，在根据本公开内容的各种网络中，两个设备之间的任何一个连接可以表示所述两个系统之间的专用连接，或者可替换地表示非专用连接。除承载旨在用于所述两个设备的信息之外，这样的非专用连接可以承载不必旨在用于所述两个设备中的任一个设备的信息（例如开放的网络连接）。此外，应当容易认识到，如本文中讨论的设备的各种网络可以采用一个或多个无线的、电线/电缆和/或光纤链路以促进贯穿网络的信息输送。
如本文中使用的术语“用户接口”指人类用户或者操作者与一个或多个设备之间的使能进行用户与（一个或者多个）设备之间的通信的接口。可以在本公开内容的各种实施方案中采用的用户接口的示例包括但不限于开关、电位计、按钮、拨号盘、滑块、鼠标、键盘、小键盘、各种类型的游戏控制器（例如操纵杆）、轨迹球、显示屏、各种类型的图形用户界面（GUI）、触摸屏、麦克风以及可以接收某种形式的人类生成的刺激并响应于此生成信号的其他类型的传感器。
应当认识到，前述概念和在下面更详细讨论的附加概念（假设这样的概念不是相互不一致的）的全部组合被设想为是本文中公开的发明性主题的部分。特别地，出现在本公开内容的末尾处的所要求保护的主题的全部组合被设想为是本文中公开的发明性主题的部分。还应当认识到，本文明确采用的、也可以出现在通过引用并入任何公开内容中的术语应当符合与本文公开的特定概念最一致的意义。
附图说明
在附图中，相似的参考字符贯穿不同视图一般指相同的部分。同样地，附图不必按照比例，代替地，一般将重点放在图示本发明的原理上。
图1图示出了根据各种实施例的示例基于LED的照明单元的构件。
图2A-C图示出了根据各种实施例可以如何有选择地激励照明单元上的多个光源中的光源的示例分布。
图3-5描绘了根据各种实施例的可以使用各种强度方案实现的强度示例。
图6和7描绘了根据各种实施例的可以由被配置为具有本公开内容的所选方面的照明单元有选择地投影到表面上的示例照明效果。
图8描绘了具有线性形状的照明单元的另一实施例。
图9描绘了根据各种实施例的用于控制具有多个照明源的照明单元的示例方法。
图10描绘了根据各种实施例可以如何依照预定义的LED激励顺序有选择地激励线性照明单元LED的示例。
图11描绘了根据各种实施例可以如何可操作地耦合被配置为具有本公开内容的所选方面的多个照明单元。
具体实施方式
诸如是由白炽光源产生的常规照明的强度可以使用调光器开关来控制。通常，调光器开关是基于晶闸管的，并且光源的强度可以经由可切换的相位角来控制。在某些情况下，通过调整RC电路中的电阻器（例如电位计）的值来控制相位角。这导致产生输出波形，由此，进入的正弦波的部分被截断。随着产生的输出波形的均方根（RMS）电压被减小，由白炽光源发射的光可以被减暗。
调光器当前不能用于控制除强度之外的白炽照明属性。然而，基于LED的照明单元（特别是并入了多个基于LED的光源的那些）可以提供控制其他照明属性的机会，所述其他照明属性包括但不限于温度、饱和度、色调、光分布等。
因此，申请人已识别和认识到，使用现有的调光器开关控制由基于LED的照明单元发射的光的各种属性将是有益的。鉴于前述内容，本发明的各种实施例和实施方案涉及基于例如由调光器开关提供的电信号的各种特性控制由照明单元中的多个光源发射的光。申请人还已识别和和认识到，提供当被打开和关闭时在美学上令人愉快的照明单元将是有益的。
参考图1，在各种实施例中，可以在各种场景中采用基于LED的照明单元100，其也被简单地称为“照明单元100”，在所述各种场景中的一些场景中，其可以由调光器开关101控制。在某些实施例中，照明单元100可以是可安装在常规照明插座中的。在其他实施例中，照明单元100可以是灯具的部分，所述灯具可以是电池供电的，或者可以被插入AC市电（ACmains）中。
基于LED的照明单元100可以包括多个LED102。多个LED102可以包括当被激励时发射诸如是白色、琥珀色、红色、绿色、蓝色等的各种颜色的LED。在各种实施例中，可以提供一个或多个光学元件104以更改或者以其他方式控制由多个LED102发射的光。光学元件104可以包括诸如是准直器、漫射透镜等的各种类型的元件。
控制器106可以与照明单元100的各种其他构件可操作地耦合。例如，在图1中，控制器106与多个LED102和光学元件104可操作地耦合。在各种实施例中，控制器106可以被配置为基于可能值范围内的所检测的电信号的特性的值执行各种照明控制操作。例如，在各种实施例中，控制器106可以激励从多个预定分布中选择的多个LED102的预定分布。附加地或者可替换地，控制器106可以将光学元件104中的一个或多个光学元件配置为实现从多个预定的照明效果中选择的照明效果。
在各种实施例中，可以在调光检测器108和/或AC/DC转换器110处接收受调光器开关101控制的诸如是AC市电的电信号。调光检测器108可以被配置为检测进入的电信号的一个或多个特性。例如，在某些实施例中，调光器检测器108可以检测进入的电信号的均方根（RMS）。在某些实施例中可以与控制器106集成的调光器检测器108可以向控制器106提供RMS值（或者进入的电信号的不同特性的另一值）。控制器106可以基于所接收的进入的电信号的特性执行各种照明控制操作。
在某些实施例中，控制器106可以操作驱动器112，以控制多少电流被提供给多个LED102。例如，驱动器112可以从AC/DC转换器110接收直流电流，所述AC/DC转换器110可以将AC市电转换成直流电流。驱动器112可以确保多个LED102接收恒定电流或者至少可容许的电流，因为从AC/DC转换器110接收的改变的电流在最好情况下可以导致由多个LED102产生的不可预测的输出，而在最坏情况下可以导致多个LED102的故障。
在各种实施例中，控制器106可以基于进入的电信号的一个或多个特性（诸如该电信号的RMS的值）促使驱动器112改变要将多少电流提供给多个LED102。应控制器106的要求由驱动器112提供给多个LED102的电流电平除了别的方面以外可以规定由多个LED102发射的光强度。在某些实施例中，驱动器112可以被配置为基于来自AC/DC转换器110的DC电压和控制器106的输出向多个LED102提供经脉冲宽度调制的电流。
除强度之外，控制器106可以控制由多个LED102发射的光的其他属性。例如，并且如上面指出的，控制器106可以有选择地激励从多个预定分布中选择的多个LED102的预定分布。在某些实施例中，多个预定分布可以包括多个LED102的多个子集。所述子集可以例如在设计阶段、在制造之前或者期间、或者稍后由终端用户选择，以实现各种照明效果、图案、和/或促使照明单元100发射具有各种属性的光。
例如，在某些实施例中，多个预定分布可以被选择为使得由多个LED102产生的光束的宽度与电信号特性值在可能值的范围内的位置相对应。这种示例在图2A-C中描绘出。在左边的图2A中，调光器开关仅被旋转（或者沿线性路径移动；调光器开关被操作所按照的方式可以改变）了较小量。于是，照明单元200上的多个LED202的置于中心的子集被激励，以使得所发射的光束222a和产生的照明效果224a是相对窄的。在图2B中，例如由于调光器开关被旋转/移动得更远，为照明单元200提供了比曾在图2A中为照明单元200提供的RMS更高的RMS。因此，其现在激励多个LED202中的8个LED的较大子集。相应地，所发射的光束222b和产生的照明效果224b分别比222a和224a更宽。在被提供了比曾在图2A和B中的照明单元200提供的RMS甚至更高的RMS的情况下，右边的图2C中的照明单元200使其多个LED202全部LED被激励。因此，所发射的光束222c和产生的照明效果224c分别比222a、222b和224a、224b更宽。
控制器106为改变光束的宽度可以比有选择地激励多个LED102的分布做得更多。例如，在某些实施例中，多个预定分布可以被选择为使得由多个LED产生的光的总强度与所检测的电信号特性的值在可能值范围内的位置相对应。在又一其他实施例中，多个预定分布可以被选择为使得由多个LED产生的光束的角度与所检测的电信号特性的值在可能值范围内的位置相对应。例如，当调光器开关101被操作为提供特定范围内的RMS电压时，可以激励在基于LED的照明单元100的一侧的LED的子集。当调光器开关101被操作为提供不同范围内的RMS电压时，可以激励在基于LED的照明单元100的另一侧的LED的另一子集。因此，由基于LED的照明单元100发射的光的角度可以取决于调光器开关100的相对位置而变化。在又一其他实施例中，多个预定分布可以被选择为促使多个LED102在表面上产生多个预定照明效果。
图3是描绘响应于电信号的特性的各种值或者值的范围（横轴）可以由多个LED102发射的示例总强度水平（纵轴）的图。当采用第一强度方案时，总强度可以不论电信号特性的值或者不论多个LED102中的多少个LED被照亮而保持相同。因此，例如在图2A-C中，随着更多LED被激励，每个单独的LED可以被更少地激励，以使得累积总强度保持相同。
这种示例在图4中描绘出。假设x（横轴）是被归一化到0和1之间的调光器110的状态。假设存在每个可单独由控制器106控制的多个LED102的N=3的预定分布或者子集。假设作为调光器110的状态的函数的总光输出B(x)（纵轴）。进一步假设控制器106为多个预定分布中的每个子集i生成控制信号ai(x)，其中0≤i≤N，以使得B(x)=a1(x)+a2(x)+...+aN(x)。如果期望恒定的总强度，诸如由图3的第一强度方案所演示的，则可以采用诸如是下面的公式：
a1(x)=B+α1×x
a2(x)=α2×x
a3(x)=α3×x
其中，αi是图的梯度或者斜率（例如da/dx）。因为强度将保持恒定，所以对于全部0≤x≤1有a1(x)+a2(x)+a2(x)=B。因此，可以实施图4中所示的函数以确保恒定的总强度B。
在某些实施例中，为对于由人类进行的对照亮的非线性响应进行补偿，函数B(x)可以被定义为非线性函数，例如B(x)=x2.2，并且函数ai(x)可以被选择为使得它们总计为B(x)。
返回参考图3，如果采用了第二强度方案，则总强度可以随着多个LED的更多分布被有选择地激励而以线性方式增大。因此，在图2A-C中，子集内被激励的LED的亮度可以被逐渐增大。一旦该子集的LED被激励为发射最大强度，则LED的下一个子集（例如202b）可以附加地被激励为逐渐增大强度，直到全部那些LED发射最大强度为止。更多的子集可以以相同的方式紧随其后，直到全部LED被激励为发射最大强度为止。
如果采用了第三的“阶式的（stepwise）”强度方案，则总强度可以被逐步地增大。例如，控制器106可以在存储器114中包括将各种电信号特性的值（例如RMS）的范围映射到各种照明分布的查找表。因此，当RMS在如由图3中的第一“阶”所示的第一范围内时，由多个LED102发射的光的强度可以保持相同。当进入如由图3中的第二“阶”所示的另一范围时，由多个LED发射的光的强度可以例如通过控制器106导致驱动器112向已被激励的LED提供更多电流或者通过阶式地激励LED的新的子集而被增大。在一些这样的实施例中，函数ai(x)可以被选择为总计为B(x)的阶式线性函数。这样的函数ai(x)的示例在图5中描绘出。
返回参考图1，并且如上面指出的，除了或者代替有选择地激励LED的分布，在各种实施例中，控制器106可以将一个或多个光学元件104配置为影响由多个LED102发射的光。例如，在其中一个或多个光学元件包括多个准直器的实施例中，控制器106可以基于所检测的电信号特性的值促使准直器定义由多个LED102发射的光的束宽度或者角度。在其他实施例中，诸如是漫射透镜之类的透镜可以被更改、旋转、移动（例如朝向或者远离多个LED102中的一个或多个LED），或者以其他方式被配置为实现从多个预定的照明效果中选择的照明效果。在某些实施例中，多个预定的照明效果可以包括可以通过以各种方式配置光学元件104而被投影到表面上的多个预定的照明效果图案。
图6和7描绘了可以通过更改一个或多个光学元件104和/或通过激励从多个分布中选择的多个LED102的分布而实现的这样的照明效果图案的两个示例。已连接的调光器开关（例如101）可以用于增大或者减小电信号特性的值，其进而又可以调整诸如是一个或多个透镜或者准直器之类的一个或多个光学元件104，以创建所示的照明效果或者其他类似的照明效果。在某些情况下，调光器开关的操作可以促使照明效果的外观例如以与万花筒类似的方式变形成其他外观。在某些实施例中，光学元件104可以包括基于由例如调光检测器108检测的电信号特性的值来驱动的可开关的漫射器。
尽管图2A-C中所描绘的实施例包括以圆形图案来安排的LED，但这不意味着是限制性的。照明单元100也可以具有以其他方式安排的多个LED102。现在参考图8，描绘了基于LED的照明单元800的可替换的实施例。基于LED的照明单元800的多数构件与图1中的基于LED的照明单元100的那些构件类似，并且未在图8中描绘出。基于LED的照明单元800包括被安排为LED的线性条带的多个LED802a-g。
与图1-2中的多个LED类似，在如图8中所示那个实施例的实施例中，控制器（例如106）可以激励从多个预定的分布中选择的多个LED802a-g的分布。在某些实施例中，多个预定的分布可以被选择为使得沿条带的被激励的LED的前缘——例如在其之后LED被点亮或者已被点亮的那些LED——与电信号特性的值在可能值范围内的位置相对应。例如在图8中，LED802a-d已被激励，并且LED802e-g还未被激励。因此，所述前缘（未描绘出）落在LED802d和802e之间。随着调光器开关801被顺时针地（或者逆时针地；开关的旋转或者移动的方向不重要）转动，LED802e-g可以顺次地被激励，实际上将被激励的LED的前缘向右移动。
图9描绘了根据各种实施例的可以由诸如是100、200或者800之类的基于LED的照明单元实施的示例方法900。在方框902处，可以例如由控制器106和/或调光检测器108检测例如从调光器开关（例如101、801）接收的电信号。在方框904处，可以例如由控制器106确定所检测的电信号的特性的值，诸如其RMS。
在方框906处，可以例如由控制器106激励从多个LED的多个预定分布中选择的多个LED（例如102、202、802）的预定分布。例如，在某些实施例中，在方框908处，可以例如由AC/DC转换器110将AC电压（例如AC市电）转换成DC。在方框910处，可以例如由控制器106和/或驱动器112基于从AC/DC转换器110接收的DC电压和/或在方框904处确定的电信号特性值的值向多个LED提供经脉冲宽度调制的信号。
在各种实施例中，除了或者替代方框906-910处的操作，在方框912处，可以例如由控制器106将一个或多个光学元件（例如104）配置为实现从多个预定的照明效果中选择的预定的照明效果。例如，可以例如由控制器106基于所检测的电信号特性的值调整透镜与多个LED之间的距离。作为另一个示例，可以例如由控制器106基于所检测的电信号特性的值驱动可开关的漫射器。作为又一个示例，可以例如由控制器106基于所检测的电信号特性的值调整一个或多个准直器。在各种实施例中，可以例如经由存储器114中的查找表将光学元件的多个预定配置映射为所检测的电信号特性的值或者值的范围。
在另一方面中，具有多个光源的照明单元（诸如基于LED的照明单元100及其多个LED102）可以被配置为采用预定义的LED激励顺序。这样，当照明单元被打开或者关闭时，实现了美学上更令人愉快的过渡。
返回参考图1，可以将一个或多个预定义的LED激励顺序存储在存储器中。LED激励顺序可以包括被配置为促使控制器106以预定义的（例如美学上令人愉快的）方式有选择地激励或者停用多个LED102的任何信息或者指令。在某些实施例中，LED激励顺序可以包括一个或多个时间间隔，在所述一个或多个时间间隔内，控制器106例如响应于接收到通电或者断电信号而应当在激励/停用多个LED102中的单个LED之间暂停。
可以如何来采用LED激励顺序的一个示例可以在图2A-C观察到。设想一下，取代由调光器开关101的操作所促使，从左到右的三个照明状态被实施为当照明单元100被加电时所采用的LED激励顺序的部分。因此，例如在左边的图2A中，照明单元200a上的两个LED的置于中心的子集首先被激励。在预定的时间间隔（例如一秒的十分之一）的暂停之后，如在中间的图2B中所示，8个LED的较大子集已被激励。在相同或者不同的预定时间间隔的另一个暂停之后，如在右边的图2C中所示，全部LED202c被激励。当打开照明单元时这些顺序之间的过渡可以是比简单地同时打开全部LED在美学上更令人愉快的。除了反过来之外，存储在存储器114中的相同或者不同的预定义的LED激励顺序可以促使照明单元200以相似的逐步方式停用多个LED。
可以如何来采用预定义的LED激励顺序的另一示例在图10中描绘出。在该示例中，具有与图8类似的线性形状的照明单元1000在其预定义的LED激励顺序的各种阶段处被示出。横轴表示时间。因此，随着时间流逝，照明单元1000的越来越多的LED被照亮，直到在最右边全部被照亮为止。
在各种实施例中，预定义的LED激励顺序可以包括在激励（或者停用）LED或者LED的组之间的不同时间间隔的暂停。例如，在某些实施例中，例如为实现戏剧化的效果，暂停时间间隔可以随着更多LED被激励而逐渐变得更长或者更短。在其他实施例中，例如为被同步为与音乐（musicalnumber）相对应，暂停时间间隔可以被预定义为各种图案或者节奏。在某些实施例中，照明单元100可以包括诸如是扬声器（未示出）之类的可听输出构件，并且可以促使与预定义的LED激励顺序相对应的声音被输出。在某些情况下，可听输出可以是柔和的和/或细微的。这可以导致产生多感官切换体验。
在各种实施例中，预定义的LED激励顺序可以在制造期间、安装期间（例如作为试运转过程的部分）或者稍后例如通过用户配置而安装在存储器114中。
在各种实施例中，多个照明单元可以被配置为使用各种通信技术与彼此进行通信，所述通信技术包括但不限于ZigBee、编码光、近场通信（NFC）、射频识别（RFID）、WiFi（例如WiFi直连）、蜂窝（例如3G、4G、5G、GSM等）、蓝牙等。在这样的实施例中，照明单元100可以被配置为将它们的预定义的LED激励顺序与彼此对齐或者以其他方式相适应。这样，当两个（或者更多个）照明单元100被安装得与彼此邻近时，单个组合的LED激励顺序可以被生成，并用于规定全部照明单元的全部LED的集体激励或者停用。
其示例在图11中示出。第一照明单元1100a（其可以被配置为具有本公开内容的所选方面）可操作地与第二照明单元1100b（其也可以被配置为具有本公开内容的所选方面）耦合。一旦如所示的被连接（其可以是如所描述的物理的或者无线的），两个分离的照明单元的预定义的LED激励顺序可以被组合成单个顺序，该单个顺序促使LED以由“时间”箭头所示的顺序被激励。在图11中，右上方的前4个LED被激励，并且剩余的LED将以由“时间”箭头所演示的顺序紧接其后。当然应当理解，这仅是一个示例顺序，并且可以采用许多其他顺序。
尽管已在本文中描述和图示出了几个发明性实施例，但本领域的技术人员将容易设想出用于执行本文中描述的功能和/或获得本文中描述的结果和/或本文中描述的优点中的一个或多个优点的各种各样的其他装置和/或结构，并且这样的变型和/或修改中的每项视为在本文中描述的发明性实施例的范围内。更一般说来，本领域的技术人员将容易认识到，本文中描述的全部参数、尺寸、材料和配置意味着是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于所述发明性讲授所用于的一个或多个具体的应用。本领域的技术人员将识别或者能够使用至多例行试验探知本文中描述的具体发明性实施例的许多等价项。因此，应当理解，仅作为示例呈现了前述实施例，并且在所附权利要求和其等价项的范围内，可以除如所特别描述和要求保护那样之外地实践发明性实施例。本公开内容的发明性实施例涉及本文中描述的每个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。附加地，两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任何组合（如果这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不是相互不一致的的话）包括在本公开内容的发明性范围之内。
如本文中定义和使用的全部定义应当理解为控制了字典定义、通过引用并入的文档中的定义和/或所定义的术语的通常意义。
除非被清楚指示为相反，否则如在本文中在说明书和权利要求中使用的不定冠词“一”和“一个”应当理解为意味着“至少一个”。
如在本文中在说明书和权利要求中使用的短语“和/或”应当理解为意味着如此连结的元件中的“任一项或全部两项”，即，在某些情况下结合地出现并且在其他情况下分离地出现的元件。利用“和/或”列出的多个元件应当以相同的方式来解读，即，如此连结的元件中的“一项或多项”。除由“和/或”从句具体标识的元件之外，不论与那些被具体标识的元件相关还是不相关，其他元件可以可选地出现。因此，作为非限制性示例，当与诸如是“包括”之类的开放式语言相结合地使用时，对“A和/或B”的引用可以：在一个实施例中，仅仅指A（可选地包括除B之外的元件）；在另一实施例中，仅仅指B（可选地包括除A之外的元件）；在又一实施例中，指A和B两者（可选地包括其他元件）；等等。
如在本文中在说明书和权利要求中使用的，“或者”应当理解为具有与如上面定义的“和/或”相同的意义。例如，当分隔在列表中的项时，“或者”或者“和/或”应当解释为是包括性的，即，包括一些元件或者元件的列表中的至少一个元件，而还包括一些元件或者元件的列表中的多于一个元件，并且可选地包括附加的未列出项。只有被清楚地指示为相反的术语（诸如“……中的仅一个”或“……中的确切一个”）或者当用在权利要求中时的术语“由……组成”将指包括一些元件或者元件的列表中的确切一个元件。一般说来，如本文中使用的术语“或者”当有诸如“任一个”、“……中的一个”、“……中的仅一个”、或者“……中的确切一个”、“基本由……组成”之类的排他性术语跟在前面时，应当仅解释为指示排他的替换项（即，“一个或另一个但不是两者”），当用在权利要求中时，应当具有如在专利法的领域中使用的其通常意义。
如在本文中在说明书和权利要求中使用的，引用一个或多个元件的列表的短语“至少一个”应当理解为意味着从元件的列表中的元件中的任意一个或多个元件中选择的至少一个元件，而不必包括元件的列表内特别列出的每个元件中的至少一个元件，并且不排除元件的列表中的元件的任何组合。该定义还允许除短语“至少一个”指代的元件的列表内特别标识的元件之外的元件可以可选地出现，而不论与那些特别标识的元件相关还是不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”（或者等价地，“A或者B中的至少一个”，或者等价地，“A和/或B中的至少一个”）可以：在一个实施例中，指至少一个A（可选地包括多于一个A），其中没有任何B出现（并且可选地包括除B之外的元件）；在另一实施例中，指可选地至少一个B（包括多于一个B），其中没有任何A出现（并且可选地包括除A之外的元件）；在又一实施例中，指至少一个A（可选地包括多于一个A）以及至少一个B（包括多于一个B）（并且可选地包括其他元件）；等等。
还应当理解，除非清楚地指示为相反，否则在包括多于一个步骤或者动作的本文中所要求保护的任何方法中，方法的步骤或者动作的次序不必限于方法的步骤或者动作被详述的次序。
如果有的话，在权利要求中出现在圆括号之间的参考数字仅为了方便而被提供，并且不应当解读为以任何方式限制权利要求。
在权利要求以及上面的说明书中，诸如是“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由……组成”等的全部过渡短语应当理解为是开放式的，即意味着包括但不限于。如在美国专利局专利审查程序指南第2111.03小节中阐述的，只有过渡短语“由……组成”和“基本由……组成”应当分别是封闭式或者半封闭式的过渡短语。

Claims (26)

1.一种基于LED的照明单元（100），包括：
多个LED（102）；
一个或多个光学元件（104）；以及
控制器（106），其可操作地与所述多个LED和所述光学元件耦合，所述控制器被配置为基于在可能值范围内的所检测的电信号的特性的值：
激励从多个预定分布中选择的所述多个LED的预定分布；或者
将所述一个或多个光学元件配置为实现从多个预定的照明效果中选择的照明效果。
2.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所检测的电信号的特性是所述电信号的均方根（RMS）。
3.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述一个或多个光学元件包括多个准直器，所述多个准直器可基于所检测的电信号特性的值配置为定义由所述多个LED发射的光的束宽度或者角度。
4.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述多个预定分布被选择为使得由所述多个LED产生的光束宽度与所述电信号特性的值在可能值范围内的位置相对应。
5.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述多个预定分布被选择为使得由所述多个LED产生的光的总强度与所述电信号特性的值在可能值范围内的位置相对应。
6.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述多个预定分布被选择为使得由所述多个LED产生的光束角度与所述电信号特性的值在可能值范围内的位置相对应。
7.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述多个预定分布被选择为促使所述多个LED在表面上产生多个预定的照明效果图案。
8.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述电信号包括AC电压，并且所述照明器材进一步包括用于将所述AC电压转换成DC电压的AC-DC转换器（110）。
9.根据权利要求9的基于LED的照明单元，进一步包括驱动器（112），其被配置为基于所述DC电压和所述控制器的输出，向所述多个LED提供经脉冲宽度调制的电流。
10.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述多个预定分布包括所述多个LED的多个预定的子集。
11.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述多个LED包括LED线性条带（800，1000），并且所述多个预定分布被选择为使得沿所述条带的被激励的LED的前缘与所述电信号特性的值在可能值范围内的位置相对应。
12.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述一个或多个光学元件包括被放置在与所述多个LED相距可调整距离处的至少一个透镜，其中，基于所检测的电信号特性的值来选择所述可调整距离。
13.根据权利要求1的基于LED的照明单元，其中，所述一个或多个光学元件包括基于所检测的电信号特性的值来驱动的可开关的漫射器。
14.一种照明控制方法，包括：
由控制器（106）检测（902）与调光器开关（101）相关联的电信号；
由所述控制器确定（904）在可能值范围内的所检测的电信号的特性的值；以及
由所述控制器基于所述特性的值来激励（906）从多个预定分布中选择的多个LED（102）的预定分布；或者
由所述控制器基于所述特性的值，将一个或多个光学元件（104）配置（912）为实现从多个预定的照明效果中选择的照明效果。
15.根据权利要求14的照明控制方法，其中，所检测的电信号的特性是所述电信号的均方根（RMS）。
16.根据权利要求14的照明控制方法，其中，配置所述一个或多个光学元件包括基于所检测的电信号特性的值，将多个准直器配置为定义由所述多个LED发射的光的束宽度或者角度。
17.根据权利要求14的照明控制方法，其中，所述电信号包括AC电压，并且所述方法进一步包括将所述AC电压转换（908）成DC电压。
18.根据权利要求17的照明控制方法，进一步包括基于所述DC电压和所检测的电信号特性的值，向所述多个LED提供经脉冲宽度调制的电流（910）。
19.根据权利要求14的照明控制方法，其中，所述多个LED包括LED线性条带（800，1000），并且所述激励包括有选择地激励所述多个LED以使得沿所述条带的被激励的LED的前缘与所述电信号特性的值在可能值范围内的位置相对应。
20.根据权利要求14的照明控制方法，其中，所述配置包括基于所检测的电信号特性的值，调整透镜与所述多个LED之间的距离。
21.根据权利要求14的照明控制方法，其中，所述配置包括基于所检测的电信号特性的值，驱动可开关的漫射器。
22.至少一个包括指令的计算机可读介质，所述指令响应于被照明器材的控制器执行而促使所述照明器材执行根据权利要求14的照明控制方法。
23.一种照明单元（100），包括：
多个光源（102）；
一个或多个光学元件（104）；以及
控制器（106），其可操作地与所述多个光源和所述光学元件耦合，所述控制器被配置为基于来自调光器开关（101）的所检测的电信号的均方根的值：
激励从多个预定分布中选择的所述多个光源的预定分布；或者
将所述一个或多个光学元件配置为实现从多个预定的照明效果中选择的照明效果。
24.根据权利要求23的照明单元，其中，所述多个预定分布被选择为使得由所述多个光源产生的光束宽度与所述电信号的均方根在可能的均方根范围内的位置相对应。
25.根据权利要求23的照明单元，其中，所述多个预定分布被选择为使得由所述多个光源产生的光的总强度与所述电信号的均方根在可能的均方根范围内的位置相对应。
26.根据权利要求23的照明单元，其中，所述多个预定分布被选择为使得由所述多个光源产生的光束角度与所述电信号的均方根在可能的均方根范围内的位置相对应。
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