CN109923941B - 使用动态颜色混合方案的led照明组件 - Google Patents

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Abstract

一种飞行器上的LED照明组件，其包括至少一个发光二极管(LED)单元和控制器。LED单元包括任何数量的主LED和至少两个白色LED。控制器被配置为向每个LED提供相应的驱动信号，该相应的驱动信号单独地控制相应的LED的相对强度输出。控制器进一步被配置为通过连续驱动白色LED而不驱动其他LED中的至少一个来显示期望的色点。

Description

使用动态颜色混合方案的LED照明组件
技术领域
本公开总体涉及经由发光二极管(LED)的颜色混合，并且更具体地涉及使用动态颜色混合方案的LED照明组件。
背景技术
颜色混合方案用于通常经由间接照明(即，区域主要由来自照明源的光从另一个表面反射来照明)来提供照明效果。可以创建各种氛围，特别是在使用颜色照明时。
发光二极管(LED)技术的进步使得LED在期望低功率照明解决方案的情况下成为理想的光源，例如在功率可用性有限的飞行器中。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种LED照明组件，其包括：多个主LED，每个主LED都输出相应的颜色；至少两个附加的LED，每个附加的LED都输出白色；控制器，其被配置为向多个主LED和至少两个附加的LED中的每一个提供相应的驱动信号，相应的驱动信号单独地控制相应的主LED和至少两个附加的LED的相对强度输出，其中控制器进一步被配置为通过以下方式来显示期望的色点：连续驱动至少两个附加的LED而不驱动多个主LED中的至少一个；确定主LED的输出的比例混合，以匹配期望的色点；确定至少两个附加的LED的输出的比例混合，以获得白色混合；和通过用白色混合替换主LED中的一个的输出来确定期望的色点的同色异谱等效物。
在另一个实施例中，公开了一种控制飞行器内的照明的方法，其包括：经由飞行器上的用户界面接收期望的颜色选择，期望的颜色选择包括与期望的色点相关联的事件的指示；经由控制器驱动多个LED以产生期望的色点的多个同色异谱等效物；和基于与期望的色点相关联的指示事件，选择期望的色点的所产生的多个同色异谱等效物中的一个。
附图说明
尽管所附权利要求具体地阐述了本技术的特征，但是从以下结合附图的详细描述中可以最好地理解这些技术，附图中：
图1A是根据一个实施例示出照明系统部件的配置的框图。
图1B是根据一个实施例示出照明模块组的主要部件的框图。
图2根据一个实施例示出了CIE 1931色度图。
图3根据一个实施例示出了混合来自不同颜色的多个LED的光输出以产生期望的颜色设定点的方法。
图4根据一个实施例示出了描绘混合颜色的方法的第一步骤的CIE 1931色度图。
图5根据一个实施例示出了描绘混合颜色的方法的第二步骤的CIE 1931色度图。
图6根据一个实施例示出了描绘混合颜色的方法的第三步骤的CIE 1931色度图。
图7根据一个实施例示出了描绘混合颜色的方法的第四步骤的CIE 1931色度图。
图8根据一个实施例示出了描绘混合颜色的方法的第五步骤的CIE 1931色度图。
图9根据一个实施例示出了描绘混合颜色的方法的第六步骤的CIE 1931色度图。
图10根据一个实施例示出了具有多个颜色LED的CIE 1931色度图。
具体实施方式
以下讨论涉及各种实施例。然而，本领域普通技术人员将理解，本文公开的示例具有广泛的应用，并且对任何实施例的讨论仅仅是该实施例的一个示例，并非旨在暗示包括权利要求的本公开的范围受限于该实施例。
在以下描述中使用某些术语来指代特定特征或部件。如本领域技术人员将理解的，不同的人可以通过不同的名称来指代相同的特征或部件。
本文公开了一种改进的LED照明组件。根据一个实施例，LED照明组件添加具有附加颜色(例如，橙色、琥珀色等)的附加LED以增加色域的大小，从而为每个色点创建多个解决方案。用于每个色点的各种解决方案可以用于创建不同的照明方案，这些照明方案随着例如一天中的时间、特定活动(诸如登上飞行器或提供食物等)而变化。
在一个示例实施例中，LED照明组件至少包括第一颜色的第一LED、第二颜色的第二LED、第三颜色的第三LED，以及每个都具有白色的第四LED和第五LED。LED照明组件进一步包括控制器，该控制器被配置为向第一LED、第二LED、第三LED、第四LED和第五LED中的每一个提供相应的驱动信号。相应的驱动信号单独地控制各种LED的相对强度输出。控制器进一步被配置为通过驱动第四LED和第五LED以及第一LED、第二LED或第三LED中的两个而不驱动第一LED、第二LED或第三LED中的另一个来显示期望的色点。
图1A和图1B提供了可以在飞行器照明系统10中使用的分组层级的示例组织。照明系统可以分解成可以在飞行器上使用的不同的可寻址照明区域20。例如，飞行器上的区域可以包括：侧壁照明、交叉箱(cross-bin)照明、翼上出口照明、天花板照明、直接照明等。照明系统的区域分解允许对飞行器的宽阔区域进行照明控制。
在这些区域20中的每一个内，可以提供一个或更多个照明模块组60。这些模块组60可以被制成线路可更换单元(LRU)，以实现快速组装、维护和更换。例如，一个模块组60可以用于行10-15的主舱交叉箱照明。
飞行器照明系统10进一步包括系统控制器30，其可以使用例如作为在飞行期间(包括飞行的地面部分)用于乘务员控制照明以及用于维护的主要用户界面的乘务员控制面板(ACP)40。
系统中的LED模块可以设计成彼此互连到模块组中。照明模块组60中的每个包括电源70，其将飞行器电力转换为模块组80可用的电力，并且可以包括用于滤除有害噪声和其他信号的滤波器80。每个模块组包括模块组控制器90，其可以智能地处理来自系统控制器30的高级指令并且可能将有用信息提供回到系统控制器30。
照明模块组60可以包括一个或更多个照明模块110，每个照明模块110又包括可以被组织在LED组120中的多个LED 130。注意，单独LED 130可以属于不止一个组120。例如，LED 130可以基于制造商根据一组被布置，并且可以基于其颜色被布置在另一组中。
注意，当照明模块组60包括单个照明模块110时，特性(诸如电源70、滤波器80和控制器90)可以与模块110本身相关联。换句话说，当组60中仅存在单个模块110时，照明模块组60和照明模块110可以被解释为相同的事物。
每个模块110可以被设计为包括以下中的一个或更多个：a)控制电路90，其用于控制组60中的模块和可能其他附接的从模块；b)电源电路70，其使LED盥洗灯能够从例如115VAC，400HZ的电源起作用(function off)；以及c)滤波电路80，其用于过滤到模块的输入功率，并确保不会将有问题的谐波发射、尖峰或其他不希望的功率状况引回到飞行器电源总线上。
模块内的LED 130可以在模块内的LED 120的特定组内被单独地控制，或者被共同地控制(模块中的所有LED)。组120可以包括任意数量的LED，或者可以根据地区区域、颜色、LED特性或其他方案来分组。
为了使照明模块110产生特定的期望的颜色设定点(其包括颜色和强度或光通量)，组合使用不同类型的多个LED 130，使得它们的混合光输出产生特定的期望的颜色和期望的总光通量。例如，照明模块110可以包括LED 130，LED 130产生三原色红色、绿色、蓝色和白色中的每一种颜色。
图2示出了根据一个实施例的CIE 1931色度图。在包括红色LED、绿色LED、蓝色LED、冷白色LED和琥珀色白色LED的照明模块110中，可以通过将红色LED光输出、绿色LED光输出、蓝色LED光输出、冷白色LED光输出和琥珀色白色LED光输出中的每一个的不同强度混合在一起来实现色度图上的特定的期望的颜色设定点。
图3示出了混合来自不同颜色的多个LED 130的光输出以产生期望的颜色设定点的方法。图3的方法可以由LED照明模块110内的控制器执行，并且在照明模块110的操作期间被采用。在另外的实施例中，该方法可以由模块组控制器90内的控制器或其他位置的控制器(其控制LED照明模块110的LED 130)执行。
在步骤310中，输入LED照明模块110的CIE 1931色度图(xd、yd)上的期望的颜色设定点。在步骤320中，确定期望的颜色设定点(xd、yd)是否在LED照明模块110的LED 130的色域内。如果确定期望的颜色设定点(xd、yd)不在LED照明模块110的LED 130的色域内，则在步骤330中，可以设定多个LED 130的默认光输出混合，诸如全部以25％功率、50％功率、75％功率、90％功率或100％功率打开。可替代地，在LED照明模块110的操作期间，在步骤330中，可以选取合理地接近或最接近LED 130的色域内的期望的颜色设定点的颜色，并且该方法可以继续到步骤340。
在步骤340中，确定由LED照明模块110的多个不同颜色LED 130限定的一个或更多个颜色混合区域，其中期望的颜色设定点位于其中。将参考图4至图9更详细地描述根据一个实施例依据步骤340用于确定一个或更多个颜色混合区域的方法。
转到图4，示出了CIE 1931色度图，其中三原色(红色、绿色和蓝色)形成三角形。控制器为期望的色点创建原色的比例度量混合。该点可以称为DRGB。接下来，在图5中，示出了包括两个附加的白色LED(冷白色和暖白色)的图2的CIE 1931色度图。根据该实施例，控制器确定从期望的色点(DRGB)到由两个白色(WW线)形成的色域的交叉点。在一个实施例中，控制器使用从DRGB到WW线的最短距离来确定交叉点。在一个实施例中，控制器可以将交叉点相比最短距离朝向暖白色偏置预定量(例如，10％)，以改善所得混合的CRI。根据一些实施例，控制器偏置交叉点以确保其不与白点中的一个重合。这确保了两个白色LED始终打开，从而提高了颜色混合系统的整体效率和CRI。
接下来，如图6所示，由控制器创建用于与白线的交叉点的原色(RGB)的比率度量混合。该点可以称为WRGB。然后处理器从DRGB中减去WRGB，直到DRGB的原色中的一个变为零。如图7所示，这将“推动”色点远离WRGB，直到颜色LED中一个被移除(在这种情况下为绿色)。得到的点可以称为Sat-DRGB。接下来，处理器创建暖白色LED和冷白色LED的混合，以产生图8中所示的色点WRGB的同色异谱等效物。该色点可以称为WWW。最后，根据该实施例，控制器将先前移除的相同比例的WWW(如图7所示)添加到DRGB颜色混合中。如图9所示，这将色点“拉”回WRGB。得到的色点是DRGB的同色异谱等效物，其中白色混合替换一个颜色LED(在这种情况下为绿色)。
本领域技术人员将理解，控制器可以基于期望的颜色混合用白色混合替换任何颜色LED。例如，如图10所示，控制器可以通过将品蓝色含量驱动为空并用白色混合替换它来驱动LED以获得石灰色或琥珀色，或者通过将深红色含量驱动为空以获得青色。在各种实施例中，控制器可以获得相同颜色的同色异谱等效物(例如，创建更温暖的白色，其使得食物看起来更开胃，或者创建具有增加的品蓝色含量的亮白色，其使得物体看起来更亮)并且基于期望的需求适当地驱动LED。
返回图3，一旦控制器在步骤340中确定了适当的颜色混合比，则在步骤350中，根据确定的颜色混合区域设定LED照明模块110中的每个LED 130的光通量比以产生期望的颜色设定点。例如，如果在步骤340中确定期望的设定点不包含任何红色含量，则红色(R)LED130的光通量比将被设定为基本为零，并且绿色(G)LED 130、蓝色(B)LED 130、冷白色和暖白色(W)LED 130中的每一个的光通量比将被适当地设定以混合以在色度图上产生期望的颜色设定点。
根据各种实施例，上述LED照明组件可以使用针对每个色点产生的多个解决方案来创建各种气氛。例如，可能优选在日落期间获得较冷的橙色，或者在日出期间获得较暖的橙色。在一个实施例中，控制器包括诸如ACP 40的用户界面。控制器可以被配置为经由ACP40接收指示期望的色点(例如，白色)的输入。控制器可以另外被配置为经由ACP 40接收与期望的色点相关联的气氛的指示。例如，当提供食物以使食物看起来更开胃时期望更暖的白色，而在登机时期望亮白色以给予舱室更明亮的外观。在另一实施例中，ACP 40可以被配置为接收与事件(例如，食物、登机、下机、日出、日落等)相关联的指示，并且基于所选择的事件确定期望的色点。
在接收到期望的色点和与期望的色点相关联的气氛时，LED照明组件根据上面参考图4至图9描述的颜色混合方案来驱动LED。因此，在一个实施例中，当经由用户界面选择亮白色时，控制器驱动各种LED以获得具有增加的品蓝色含量的白色，而当期望更暖白色时，控制器驱动各种LED以获得包括增加的深红色含量的白色的同色异谱等效物。在一个实施例中，控制器可以具有存储在其中的预定的期望的色点，该预定的期望的色点与特定事件或一天中的时间相关联。
本领域技术人员将进一步理解，参考图4至图9描述的实施例不限于使用RGB原色，并且可以使用任何数量的颜色LED来获得期望的色域。根据一个实施例，可以根据期望针对尽可能多的颜色，针对多于三个颜色的每个附加颜色重复上述颜色混合方法。在一个实施例中，控制器基于相应LED的寿命考虑LED的光通量的变化并适当地调整颜色混合比。例如，在一个实施例中，主LED由琥珀色LED、青色LED、品红色LED和橙色LED组成。本领域技术人员将理解，可以提供附加的颜色LED作为主LED的一部分。
类似地，上面已经描述了一个实施例具有冷白色LED和琥珀色白色LED。本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以替代地使用白色LED的另外变型。如上所述，提供另外的LED作为主LED的一部分并且驱动白色LED持续接通的能力，导致高分辨率调光(即，没有可感知的步骤)和CRI水平约为99。此外，使用多个LED的能力提供了输出任何饱和颜色混合以及高质量的二次色(诸如青色、粉红色等)的最大色域。
尽管已经描述了上述用作飞行器内的照明，但是所描述的LED照明组件不受限制并且也可以应用于其他应用。本文使用的术语“飞行器”应理解为任何客车或任何照明区域的替代物。类似地，术语LED或发光二极管应理解为任何照明源的替代物，其可以以与本文所述类似的方式控制。例如，可以使用诸如激光等的照明源来代替上述LED。
一个或更多个系统可以在任何一个或更多个通用计算机上实现，并且部件可以实现为专用应用程序或在客户端-服务器体系结构中实现，客户端-服务器体系结构包括基于web的体系结构。任何计算机可以包括处理器、用于存储程序数据并执行程序数据的存储器(诸如磁盘驱动器的永久存储设备)、用于处理与外部设备的通信的通信端口，以及包括显示器、键盘、鼠标等的用户接口装置。当涉及软件模块时，这些软件模块可以存储为在处理器上可执行的程序指令，存储在诸如磁带、CD-ROM等的介质上，其中该介质可以由计算机读取、存储在存储器中，并由处理器执行。
为了促进对所描述的LED照明组件的原理的理解，已经参考了附图中示出的优选实施例，并且已经使用特定语言来描述这些实施例。然而，该特定语言并不旨在限制所描述的实施例的范围，并且LED照明组件应该被解释为包含本领域普通技术人员通常会想到的所有实施例。
可以根据功能块部件和各种处理步骤来描述上面讨论的示例实施例。这些功能块可以由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件和/或软件部件来实现。例如，LED照明组件可以采用各种集成电路部件，例如存储器元件、处理元件、逻辑元件等，其可以在一个或更多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。类似地，在使用软件编程或软件元件实现所描述的LED照明组件的元件的情况下，LED照明组件可以用具有使用数据结构、对象、进程、例程或其他编程元素的任意组合实现的各种算法的任何编程或脚本语言(诸如C、C++、Java、汇编等)来实现。此外，可以采用任何数量的用于电子配置、信号处理和/或控制、数据处理等的传统技术。字机制被广泛使用，并且不限于机械或物理实施例，而是可以包括与处理器等结合的软件例程。
本文示出和描述的特定实施方式是LED照明组件的说明性示例，并且不旨在以其他方式限制范围。为简洁起见，可以不详细描述传统电子设备、控制系统、软件开发和系统的其他功能方面(以及系统的各个操作部件的部件)。此外，所呈现的各个图中所示的连接线或连接符旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理或逻辑耦合。应该注意，在实际设备中可以存在许多替代或附加的功能关系、物理连接或逻辑连接。此外，除非该元素被具体描述为“必要”或“关键”，否则任何项目或部件都不是必要的。
在描述LED照明组件的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)使用术语“一”和“一个”和“该/所述”以及类似的指示物将被解释为涵盖单数形式和复数形式。此外，除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的引用仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值并入本说明书中，如同其在本文中单独引用一样。最后，除非本文另有说明或上下文另有明显矛盾，否则本文所述的所有方法的步骤可以以任何合适的顺序进行。
在不脱离本公开的精神和范围的情况下，对于本领域技术人员来说，许多修改和调整是明显的。

Claims (8)

1.一种LED照明组件，其包括：
多个主LED，每个主LED都输出相应的颜色；
至少两个附加的LED，每个附加的LED都输出白色；
控制器，其被配置为向所述多个主LED和所述至少两个附加的LED中的每一个提供相应的驱动信号，所述相应的驱动信号单独地控制相应的主LED和所述至少两个附加的LED的相对强度输出，
其中所述控制器进一步被配置为通过以下方式来显示期望的色点：
连续驱动所述至少两个附加的LED而不驱动所述多个主LED中的至少一个；
确定所述主LED的输出的比例混合，以匹配所述期望的色点；
确定所述至少两个附加的LED的输出的比例混合，以获得白色混合；和
通过用所述白色混合替换所述主LED中的一个的输出来确定所述期望的色点的同色异谱等效物。
2.根据权利要求1所述的LED照明组件，其中用所述白色混合替换所述主LED中的一个包括：
确定所述主LED的所述输出的比例混合，以匹配所述至少两个附加的LED的色点；
从所述期望的色点中减去所述至少两个附加的LED的匹配色点，直到所述主LED中的一个的所述输出变为零；和
将相同比例的所述白色混合添加到从所述期望的色点中减去的所述期望的色点。
3.根据权利要求1所述的LED照明组件，其中所述至少两个附加的LED始终打开。
4.根据权利要求1所述的LED照明组件，其中所述控制器被配置为：
校准所述多个主LED和所述至少两个附加的LED以保持颜色随着时间的推移和温度的变化的一致性。
5.一种控制飞行器内的照明的方法，其包括：
经由所述飞行器上的用户界面接收期望的颜色选择，所述期望的颜色选择包括与期望的色点相关联的事件的指示；
经由控制器驱动多个LED以产生所述期望的色点的多个同色异谱等效物；和
基于与所述期望的色点相关联的指示事件，选择所述期望的色点的所产生的多个同色异谱等效物中的一个；
其中所述控制器被配置为驱动：
多个主LED，每个主LED都输出相应的颜色，和
至少两个附加的LED，每个附加的LED都输出白色；并且
其中产生所述期望的色点的多个同色异谱等效物包括：
确定主LED的输出的比例混合，以匹配所述期望的色点；
确定所述至少两个附加的LED的输出的比例混合，以获得白色混合；和
通过用所述白色混合替换所述主LED中的一个的输出来确定所述期望的色点的同色异谱等效物。
6.根据权利要求5所述的方法，其中用所述白色混合替换所述主LED中的一个的所述输出包括：
确定所述主LED的所述输出的比例混合，以匹配所述至少两个附加的LED的色点；
从所述期望的色点中减去所述至少两个附加的LED的匹配色点，直到所述主LED中的一个的所述输出变为零；和
将相同比例的所述白色混合添加到从所述期望的色点中减去的所述期望的色点。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少两个附加的LED始终打开。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制器被配置为：
校准所述多个主LED和所述至少两个附加的LED以保持颜色随着时间的推移和温度的变化的一致性。
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