CN113728196A

CN113728196A - 照明设备、光照系统、和操作照明设备的方法

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Publication number: CN113728196A
Application number: CN202080029489.9A
Authority: CN
Inventors: A·W·M·德百斯特; J·J·瑞恩
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2040-04-16
Also published as: JP2022524655A; CN113728196B; US11378241B1; JP7059453B1; EP3956605B1; WO2020212464A1; EP3956605A1; US20220186897A1

Abstract

本发明涉及一种照明设备，该照明设备包括布置在载体上的多个LED（3）、放置在由至少一个所述LED（3）发射的光的路径中的光学元件、以及用于操作至少一个所述LED（3）的驱动单元。驱动单元在第一操作模式下以选定的功率驱动第一选择的LED（13，图3A），以发出具有设备光通量并且具有第一光束宽度的第一光束，并且驱动单元在至少一个另外的操作模式下以所述选定的功率驱动另外选择的LED（13，图3B）——该另外选择的LED（13，图3B）与来自所述第一选择的至少一个LED不同——以发出另外的光束，该另外的光束具有另外的设备光通量、并具有比第一光束宽度更宽的另外的光束宽度。另外选择的LED中的LED均匀地分布在载体之上。

Description

照明设备、光照系统、和操作照明设备的方法

技术领域

本发明涉及可调节的照明设备（诸如光源），并且更具体地涉及具有可控的光束宽度的照明设备。为此，照明设备包括多个单独可控的发光二极管（LED）。本发明进一步涉及操作所述照明设备的方法和包括至少两个所述照明设备的光照系统。

背景技术

对于许多应用来说，期望具有一种生成其角度分布可以改变的光束的光源。例如，需要可变性来创建用于照亮物体阵列的广角光束，或者创建用于照亮单个小物体的窄角光束。传统上，通过将（多个）光源（例如LED布置）移向或移离透镜或抛物面镜的焦点来改变角度分布。当光源被移离焦点时，其图像被模糊化，从而形成较宽的光束。不幸的是，这样做，图像退化，从而变得非常不均匀；在闪光灯中使用的熟悉的抛物面反射器的情况下，形成了黑暗的“环形孔”，这在视觉上是不期望的并且牺牲了场景的完全照明。

最近，包括LED阵列的照明设备已经变得可用，其中通过激活或驱动一个或多个LED子集来获得可调节的光束，即：对于窄光束或聚光，激活或驱动少量居中布置的LED；而对于产生宽光束或泛光，仅激活/驱动一圈不太居中布置的LED。然而，在宽光束的情况下，这具有产生具有所述黑暗的“环形孔”的宽光束的缺点。替代地，为了避免所述黑暗的“环形孔”，驱动居中布置的LED和这一圈不太居中布置的LED。然而，这些需要在调光水平下驱动，以避免照明设备的热过载并达到大约相同的光通量，使得照明设备具有相对高的复杂性和高成本的缺点。

发明内容

本发明的目的是消除这些已知的照明设备的至少一个缺点。为此，如开头段落所描述类型的照明设备包括：

多个LED，围绕其中心布置在载体上；

光学元件，放置在由至少一个所述LED发射的光的路径中，并且光轴延伸穿过所述中心和所述光学元件；和

驱动单元，用于操作至少一个所述LED，

驱动单元在第一操作模式下被配置成以第一选定功率P1驱动第一选择的LED L1，以发出具有第一设备光通量F1并具有第一光束宽度的第一光束，并且驱动单元被配置成在至少一个另外的操作模式下以另外选定的功率Pf驱动另外选择的LED Lf——该另外选择的LED Lf与来自所述第一选择的至少一个LED不同——以发出另外的光束，该另外的光束具有另外的设备光通量Ff、并具有比第一光束宽度更宽的另外的光束宽度，其中0.5*F1 ≤Ff ≤ 1.5*F1、优选地其中0.8*F1 ≤ Ff ≤ 1.2*F1，

其中，另外选择的LED中的LED Lf均匀地分布在载体之上，其中被驱动的LED Lf中的两个最接近的LED之间的最短距离最多相差三倍，并且其中第一选择的LED具有第一数量N1的LED，并且另外选择的LED具有另外数量Nf的LED，其中N1在Nf ± 20%的范围内。

在本上下文中，表述“均匀地分布”意味着被驱动的LED选自多个LED，从而在远场中创建均匀的宽光束，这可以例如通过被驱动的LED Lf（即激活操作的LED，因此被点亮的LED）中的两个最接近的LED之间最短的中心到中心的距离来得到，这些距离最多相差三倍。表述“均匀地分布”也可以描述为：被点亮的LED包括形成有源LED区域的周边的最外面的LED。所述周边环绕子区域，该子区域的尺寸为布置在载体上的多个LED中的全部所占据的总面积的至少70%。在所述子区域内，实现了有源LED中的两个最接近的LED之间的所述最短距离的特征。当由照明设备产生和发出的光束的主方向平行于光轴，并且载体上的LED的布置被划分成相等的区段时，那么优选地，区段中的操作的LED的数量相互最多相差50%、优选地最多相差20%，以获得操作的LED的所述均匀地分布。差异超过50%，光输出和热负荷大体上变得更大，并且因此对驱动器的工作范围的额外要求开始发挥重要作用，而如果差异在± 20%以内，则不对驱动器的工作范围造成严格的要求。例如，当多个LED布置成一个圆时，圆的每个象限包括大约相同的数量，即操作的LED的数量最多相差 ± 50%或 ± 20%。

操作的至少一个所述LED的数量可以是例如两个LED到一万个LED范围内的任何数量的LED，诸如三个、四个、五个、六个、十个、十六个、二十四个、五十个、二百个、或一千个LED。

LED具有基本上总是相同的压降，并且独立于流经所述LED的电流。因此，在已知的照明设备中，同时驱动多个LED的典型方法是通过将它们串联成一串，并且使用电流源来驱动和控制该串的输出。这些驱动器的操作窗口在高侧受最大电压、最大电流和最大功率限制，并且在低侧受最小电流和最小电压限制。LED串上的电压取决于串联的LED的数量和LED的（恒定）正向电压。驱动器的输出电流被设置为一个值，以产生适量的通量。通过减少穿过LED串的电流来实现调光。

给出了根据现有技术的照明设备的一个示例：设定点（setpoint）1是一个窄聚光，其中只有靠近中心的每个3V的12个LED以第一功率P1（例如36伏，1 A）操作，以产生第一光通量F1，然而有可能调暗到10%（即0.1 A）。切换到宽光束的设定点2将操作增加数量的LED（例如52个LED），并且因此将串长度从12个LED增加到52个LED。因此，所需电压为52*3 V =156 V。然后，穿过所述52个LED的电流必须减少到(12/52)*1 A= 0.231 A，以达到相同的另外的功率Pf，其中源的另外的光通量Ff与第一光通量F1相同。如果在这种情况下也需要调光到10%，则驱动器窗口必须在电流和电压两个方向上都非常大，以支持两种模式。特别地，如已知的照明设备所需的电压方向上的宽范围使得已知的照明设备的驱动器相对昂贵和复杂，此外，这对驱动器的性能具有负面影响并且应该优选地避免。

布置在载体上的多个LED可以被认为是具有单独可控的LED和/或由可控LED的组所组成的像素化光源。通过这些特征，得到了相对简单的照明设备，其中通过使用基本上相同数量的操作的LED，以相对简单的方式实现了两种类型的光束之间的切换。例如，这两种类型的光束一般是窄光束或聚光以及“填充的”宽光束或泛光，其中两种光束的光通量保持大体上相同，即其中Ff在F1 ± 50%、或优选 ± 20%的范围内，而不需要因为热过载的风险而调光。通常，由待同时操作的选定量的LED和用于操作所述选定量的LED的选定电流来确定选定功率。因此，通过选择功率P1和Pf，确定了在窄光束和宽光束两种情况下将同时驱动多少个LED，以及以何种电流驱动。通常，将以标称功率驱动LED，并且不需要调光电路，然而，调光的可能性和调光电路在本发明中的应用（通常经由电流控制）被包括在本发明中。多个LED可以包括单独可控的LED和/或独立可控的聚集的LED组。因此，可以通过选择所述单独可控的LED和/或从独立可控的聚集的LED组中选择来形成第一选择和另外选择。

选择的被驱动的LED的数量在

范围内，其中n通常在16至2500的范围内并且2≤k≤n。优选地，n在30至1600的范围内、甚至更优选地在100至1000的范围内，而k优选地在4至0.5*n的范围内、并且更优选地在10至0.35*n（诸如20至0.25×n）的范围内。最小数量的LED和被驱动的LED优选地具有足够的分辨率、切换和微调待产生的光束的可能性，而最大数量的LED和被驱动的LED优选地使照明设备相对紧凑和简单并且避免热过载的风险。

载体和光学元件两者通常都横向于光轴而布置，其中光轴垂直地延伸穿过载体的中心并且穿过光学元件中心。通常通过被驱动的LED之间的平均距离的差异来获得光束角（即光束宽度）的变化。特别地，当驱动彼此相对接近的一定数量的LED时，获得相对小的光束，而当驱动彼此更远离的相同数量的LED时，获得较宽的光束。

类似地，通过从中心或围绕中心改变相同数量的被驱动的LED的平均（旋转）位置来获得光束方向的变化。然后，当然，区段（例如，在圆内布置的情况下的象限）中的操作的（即开启的）LED的数量可以相互显著不同（例如相差超过20%），例如单个象限中的所有LED可以被开启，而在其他三个象限中所有LED可以被关闭。

照明设备可以具有这样的特征：光学元件是普通的单个透镜，其具有与光轴重合的透镜轴。在宽光束的这种配置中，对于半峰全宽（FWHM），光束角通常在30至75度的范围内，被驱动的LED均匀地分散在载体之上，用于照明设备发出相对填充的宽光束。然而，仅驱动邻近载体/单个透镜的周边的LED，用于照明设备发出相对中空的光束或蝙蝠翼形光束可以是可能的。为了照明设备发出相对窄的光束——即光束角通常在5至30度FWHM的范围内——在照明设备的这种配置中，被驱动的LED通常位于中心附近。替代地，照明设备可以具有这样的特征：光学元件包括LED和单独的、相关联的光学元件的多个组合，该光学元件具有相对于光轴的相应取向。在这种替代配置中，为了期望的光束轮廓而将被驱动的LED取决于组合的光学特性。这使得有可能能够优化用于发出窄光束和宽光束的被驱动的LED的布置，以最佳地消除照明设备的局部热过载和/或使照明设备尽可能紧凑。

更方便的是，照明设备具有这样的特征：第一选择的LED L1具有第一数量N1的LED，并且另外选择的LED Lf具有另外数量Nf的LED，其中N1在Nf ± 20%的范围内，或者N1在Nf ± 10%的范围内，或者N1与Nf相同。替代地或附加地，照明设备可以具有这样的特征：当以相同的电流、因此相同的（标称）功率操作时，多个LED中的每个LED具有基本上相同的LED光通量。通常，不同颜色的LED具有（有时轻微）不同的电压降，因此通过根据相同类型的颜色来选择所有的LED，每个LED之上的电压降是相同的。例如，假设用于产生第一光通量和另外的光通量的LED都是相同类型的白色LED（因此都具有相同的电压降），当第一光通量F1和第二光通量Ff可能相差50%、优选地最多相差20%时，这意味着用于第一通量F1的第一电压V1设置和用于另外的光通量Ff的另外的电压Vf设置之间的选定电压差异也可能分别相差50%、20%，即分别为0.5*V1 ≤ Vf ≤ 1.5*V1、0.8*V1 ≤ Vf ≤ 1.2*V1。LED L1的第一数量N1的范围和LED Lf的另外数量Nf的范围也是如此，即这些范围根据0.8*N1 ≤ Nf ≤1.2*N1相互关联。因此，当在第一光束和另外的光束之间切换时，获得了甚至更简单的照明设备，以发出具有基本上相同的设备光通量的光束。

照明设备可以具有这样的特征：至少一个LED包括RGB LED管芯的集合。管芯优选地可以被单独寻址和操作，这使得照明设备能够提供颜色信号，例如紧急情况下的红色信号。如果多个LED中的所有LED包括RGB LED管芯的相应集合，则使得照明设备能够发出多种多样的彩色光束图案。附加地，该至少一个LED可以包括琥珀色和/或白色LED管芯，以增加彩色图案的可能性。

照明设备可能具有这样的特征：第一选择的LED和另外选择的LED都是不同的LED。这意味着第一选择的被驱动的LED是与另外选择中的被驱动的LED不相同的LED。因此，以简单的方式消除了LED以相互不平衡的方式被驱动，即一些LED总是被驱动而其他LED从未被驱动。

照明设备可以具有这样的特征：第一选择的LED和另外选择的LED包括相同LED的共享子集。这具有的优点是，消除了提供多余量的LED，因为可以减少LED的数量。

照明设备可以具有这样的特征：当第一选择的LED和另外选择的LED涉及相同类型的LED并且涉及大约相同量的同时操作的LED时，在第一操作模式下和另外的操作模式下操作时，所有激活的LED都以相同的电流操作，从而导致以相同的功率操作，即P1 = Pf ±50%、P1 = Pf ± 20%、P1 = Pf ± 10%、或者P1 = Pf。这具有的优点是，利用相同数量的被驱动的LED，LED的调光或升压对于得到设定的设备光通量都不是必要的。因此，当在窄光束和宽光束之间切换时，照明设备不需要调光电路来具有恒定的光通量，从而使得照明设备的实施例能够相对简单和便宜。

照明设备可以具有这样的特征：多个LED中的LED布置成矩阵，所述矩阵可以包括空单元。在照明设备的操作只需要有限数量的设置的情况下，选择的数量以及因此可寻址LED的数量可以减少，并且矩阵布置中的一些位置不是必要的。为了使照明设备仍更加便宜，可以在未使用的位置中省略LED。

照明设备可以具有这样的特征：在操作期间，由驱动器施加不同的、但具有相同量的激活的LED的高切换频率（即通常在100 Hz至100 MHz的范围内）。因此，实现了消除局部热负载（由于一些LED没有被持续驱动），并且进一步可以获得平滑的、相对均匀的光束，特别是当切换频率至少为1000 Hz时。替代地，作为平滑第一光束和另外的光束的相对便宜和简单的解决方案，光学元件可以是轻微漫射的（例如磨砂的、喷砂的）或者设置有抛光涂层/贴件（sticker）。

本发明进一步涉及一种光照系统，其包括根据本发明的至少两个照明设备和用于控制该至少两个照明设备的控制单元。控制单元可以经由导线或无线地连接到照明设备。通常，诸如智能电话或遥控器的用户接口被包括在这种光照系统中。特别地，控制单元可以通过多个照明设备的受控协作来创建静态或动态光照场景。这种系统相对便宜，并且仍然在提供各种光照场景中提供了充足的可能性。当然，光照系统可以包括多于两个的照明设备，例如至少三个、五个、十个、三十个或多达二百五十个照明设备，或者甚至更多。

本发明仍进一步涉及一种操作根据本发明的照明设备的方法，该方法包括以下步骤：

-以选定的第一操作功率P1驱动第一选择的LED L1，以发出具有第一光束宽度的第一光束并且产生第一设备光通量F1；

-同时关闭第一选择的LED，并且以另外选定的操作功率Pf激活另外选择的LEDLf，以发出另外的光束，该另外的光束产生另外的设备光通量Ff并且具有不同于第一光束宽度的另外的光束宽度。

可选地，该方法可以包括附加步骤，如选择重复这些步骤以创建照明循环程序和/或选取照明设备以在调光水平下操作的可能性。同样地，该方法适用于根据本发明的光照系统，其中多个照明设备被控制。

附图说明

现在将借助于示意性附图来进一步阐明本发明，这些示意性附图决不旨在限制本发明的范围，而是用作对本发明的充足的可能性范围的说明。在附图中

图1A-图1B示出了提供自适应聚光的照明设备的原理；

图2示出了在根据现有技术的照明设备中布置成阵列的多个LED的操作模式的俯视图，该照明设备提供自适应聚光；

图3A-图3B示出了在根据本发明的照明设备的第一实施例中布置成阵列的多个LED的操作模式的俯视图，该照明设备提供自适应聚光；

图4A-图4B示出了根据现有技术和根据本发明的驱动器操作窗口；

图5A-图5D示出了根据本发明的第二实施例的照明设备的操作模式，该照明设备提供自适应聚光；

图6示出了根据本发明的第三实施例的照明设备的LED阵列，该照明设备提供自适应聚光；

图7示出了根据本发明的第四实施例的照明设备的LED阵列，该照明设备提供自适应聚光；

图8示出了根据本发明的系统的实施例；以及

图9示出了根据本发明的方法。

具体实施方式

图1A-图1B示出了照明设备1和具有像素化光源的照明设备的操作原理，该照明设备提供自适应聚光。照明设备包括作为像素化光源的多个LED 3，多个LED 3在载体5上布置为LED阵列。LED通过沿着光轴9的光路7向光学元件11发出光，在该图中，单个透镜定位在LED阵列的下游。光轴9延伸穿过载体的中心10并且穿过横向布置的光学元件。在图1A中，只有定位在载体中心中的光轴上的一个LED 13被驱动器15驱动（即处于操作中以生成光）。由LED向光学元件发出的光线17经由折射被重定向，以形成设备光的窄光束19。在图1B中，只有定位成远离光轴、靠近载体的周边/边缘的两个LED 13被驱动器15驱动。由LED向光学元件发出的光线17经由折射被重定向，以形成设备光的宽光束20。

图2示出了布置成矩阵阵列的多个LED 3的俯视图。多个LED用作像素化光源。该图进一步示出了根据现有技术的照明设备的像素化光源的两种操作模式。在图中左侧所示的操作模式下，仅十二个相对居中定位的LED 13以相对高的电流（因此以相对高的功率）驱动，并且提供具有设备光通量的、相对高强度的相对窄的光束，而其他LED被关闭。在图中右侧所示的操作模式下，多个LED 3中的基本上所有的LED 13都在调光状态下被驱动，即现有技术的照明设备需要调光电路来使得LED能够在低电流下、并因此在相对低的功率下操作，并且提供但是具有相同设备光通量的、相对低强度的相对宽的光束。因此，根据现有技术获得了具有相同设备光通量的自适应聚光。

图3A-图3B示出了多个LED 3的俯视图，当以相同的标称功率操作时，所有LED都具有相同的光输出，这些LED以与图2中所示的现有技术的照明设备所示相同的布置布置成矩阵阵列。多个LED用作像素化光源。图3A-图3B进一步示出了根据本发明的照明设备的第一实施例的像素化光源的两种操作模式，以提供自适应聚光。在图3A中所示的操作模式下，第一选择L1 21的仅十二个相对居中定位的LED 13以标称功率被驱动，并且提供具有设备光通量F1的、相对高强度的相对窄的光束。在图3B中所示的操作模式下，另外选择Lf 23的多个LED 3中的也仅十二个LED 13以标称功率被驱动。然而，与第一选择的十二个被驱动的LED相比，另外选择的十二个被驱动的LED处于相互增加的距离，并且以相当均匀的方式处于LED阵列上更分散/分布的位置。这导致但是具有相同设备光通量（即Ff = F1）的、相对低强度的相对宽的光束，如由图3A的照明设备发出的。因此，根据本发明获得了具有相同的设备光通量的自适应聚光。为了使如从照明设备发出的光束在远场中看起来均匀，在图3A-图3B中所示的实施例中，光学元件优选地轻微漫射/散射。例如，可以通过蚀刻、喷砂光学元件的至少一个主表面，或者为至少一个所述主表面提供漫射涂层/贴件来获得光学元件的漫射特性。在图3B中，进一步示出了被点亮的LED 13包括最外面的LED 13'，形成了有源LED区域的周边16。所述周边环绕子区域，该子区域的尺寸大约是布置在载体上的多个LED中的全部所占据的总面积的80%，所述总面积由圆18指示。在所述子区域内，实现了有源LED中的两个最接近的LED之间的所述最短距离的特征，所述最短距离最多相差三倍。

图4A-图4B示出了根据现有技术61和根据本发明63的驱动器操作窗口。驱动多个LED的典型方法是通过将它们串联起来，并且使用电流源来驱动该串。图4A示出了获得驱动器的操作窗口的边界的原理。通常，这些驱动器具有在高侧受最大电压Vmax、最大电流Imax、和最大功率Pmax限制的操作窗口。在低侧，操作窗口具有最小电流Imin和最小电压Vmin。LED串上的电压取决于串联的LED的数量和LED的正向电压。驱动器的输出电流被设置为一个值，以产生适量的通量。设定点1和设定点2指示大约最大通量的设定点69、71。调光是通过减少穿过LED串的电流来实现的，并由调光箭头65、67指示。在图4B中，可以看到如图2中所示的已知的照明设备的两种操作模式（窄光束、宽光束），它们被绘制在一个图中。“设定点1”71被绘制在36伏、1 A处，用于仅操作十二个LED以获得窄聚光，以及由箭头67指示的低至0.1 A的调光范围。当切换到“设定点2”69时，串长度从12个操作的LED增加到52个操作的LED，因此所需电压为156 V，因此电流应为0.231 A，以达到已知的照明设备的相同输出通量。如果在这种情况下也需要调光到10%，则电流应该减少到0.0231 A。因此，如所示出的，用于已知的照明设备的驱动器窗口61（如由细虚线所指示）在电流和电压两个方向上都必须非常大，以支持两种操作模式。与现有技术照明设备所需的相对大的操作窗口相反，本发明通过在两种模式下使用（或多或少的）等量的LED，将两种模式保持在用于本发明照明设备的相对小的驱动器窗口63（由粗虚线所指示）的内部。

图5A-图5D示出了根据本发明的照明设备的第二实施例的操作模式，该照明设备提供自适应聚光。在这些图5A-图5D中，示出了四种操作模式，它们都导致照明设备以相同的强度和相同的设备光通量发出实际上相同的宽光束。在图5A中，对十二个被驱动的LED13进行第一选择21以产生光束，而在图5B-图5C中，分别对十二个被驱动的LED进行第二选择23、第三选择25和第四选择27（都作为另外选择），以产生基本上相同的光束。在图5A-图5D中，仅示出了四种不同的选择。然而，显然，从多个LED 3/LED 3的阵列中选择多得多的数量的LED可能创建各种各样的可能光束。特别是在图5A-图5D所示的照明设备中，原则上可能的选择的数量是：

，其中n=52并且k=12，从而导致n!/((n!-k!)*k!) ≈ 2*10^11种可能的选择。通过高频变化，例如以10000 Hz或1 MHz的频率，在源中选择较宽分散的LED，使得更多的LED有助于光束轮廓并且光学元件需要更少的平滑。

图6示出了根据根据本发明的照明设备的第三实施例的多个LED 3的俯视图，该照明设备提供自适应聚光。在这个实施例中，多个LED布置成矩阵单元布置，其中相当多数量的单元是空的，即LED被移除或者从未设置在这些空单元中。在照明设备仅用于（非常）有限数量的设置的情况下，照明设备的这种实施例是有趣且可行的。如图6中所示，照明设备被设计成：在两种设置之间切换，即所示的设置，其是如由第一选择21的均匀分散的被驱动的LED 13产生的单个类型的宽光束；并且在替代的窄光束设置中，其通过选择23的围绕载体5的中心10相对居中地布置的非有源/未驱动的LED而产生。在所示的实施例中，十二个LED中有三个LED存在重叠，这三个LED既是第一选择的一部分，又是第二选择的一部分。

图7示出了布置在根据本发明的照明设备的第四实施例的LED阵列中的多个LED3，该照明设备提供颜色自适应聚光。所示的第四实施例具有四个不同颜色的LED 13，即红色LED 13a、绿色LED 13b、蓝色LED 13c和琥珀色LED 13d。在充分混合的布置中，多个LED要么包括不同颜色的单个颜色的LED——例如单个颜色的红色、绿色、蓝色，以及可选的琥珀色和白色的LED——的混合，要么多个LED包括至少一个单个的LED，但是优选地包括所有LED，该LED具有不同颜色的LED管芯，例如红色管芯14a、绿色管芯14b、蓝色管芯14c、琥珀色管芯14d，这在图中指示为一个LED。充分混合意味着特定颜色的LED具有仅不同颜色的相邻LED，例如如图6中所示的布置。管芯和/或LED可以被单独寻址和操作，这使得照明设备能够提供彩色信号（例如紧急情况下的红色信号），或者发出多种多样的彩色光束图案。

图8示出了根据本发明的光照系统29，其包括根据本发明的三个照明设备1和连接到该照明设备的控制单元31。每个照明设备包括容纳相应的多个LED（未示出）、驱动器（未示出）、反射器32和透镜（未示出）的相应外壳30。控制单元可以实现多个照明设备的受控协作，以创建静态光照设置或创建动态光照场景。为此，控制单元可以单独地激活照明设备中的任何一个，这可以导致照明设备可以独自地、顺序地或同时地操作，其取决于期望什么样的光设置或光照场景。

图9示出了根据本发明的方法。所示的方法包括四个步骤，即：

第一步骤33：设置照明设备的调光水平，请注意此步骤是可选的；

第二步骤35：以选定的操作功率驱动第一选择的LED，以发出具有第一光束宽度的第一光束并且产生设备光通量；

第三步骤37：同时关闭第一选择的LED，并且以所述选定的操作功率激活另外选择的LED，以发出另外的光束，该另外的光束产生所述设备光通量并且具有不同于第一光束宽度的另外的光束宽度；和

第四步骤39：选择重复这些步骤来创建照明循环程序，要么从第一步重复要么从第二步重复，请注意这是可选步骤。

Claims

1.一种照明设备，包括：

多个LED，围绕其中心布置在载体上；

光学元件，放置在由至少一个所述LED发射的光的路径中，光轴延伸穿过所述中心和所述光学元件；和

驱动单元，用于操作至少一个所述LED，

所述驱动单元在第一操作模式下被配置成以选定功率P1驱动第一选择的LED L1，以发出具有第一设备光通量F1并具有第一光束宽度的第一光束，并且所述驱动单元被配置成在至少一个另外的操作模式下以另外选定的功率Pf驱动另外选择的LED Lf——所述另外选择的LED Lf与来自所述第一选择的至少一个LED不同——以发出另外的光束，所述另外的光束具有另外的设备光通量Ff、并具有比所述第一光束宽度更宽的另外的光束宽度，其中0.5*F1 ≤ Ff ≤ 1.5*F1、优选地其中0.8*F1 ≤ Ff ≤ 1.2*F1，

其中，所述另外选择的LED中的LED Lf均匀地分布在所述载体之上，其中被驱动的LEDLf中的两个最接近的LED之间的最短距离最多相差三倍，并且其中所述第一选择的LED具有第一数量N1的LED，并且所述另外选择的LED具有另外数量Nf的LED，其中N1在Nf ± 20%的范围内。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，布置在所述载体上的LED的数量为n，并且待同时操作的LED的数量为k，其中n在30-2500的范围内并且k在10≤k≤0.35*n的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，当在相同（标称）功率下操作时，所述多个LED中的每个LED具有基本上相同的LED光通量。

4.根据权利要求1、2或3所述的照明设备，其特征在于，至少一个LED包括RGB LED管芯的集合。

5.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述光学元件是普通的单个透镜，所述透镜具有与所述光轴重合的透镜轴。

6.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述第一选择的LED和所述另外选择的LED都是不同的LED。

7.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述第一选择的LED和所述另外选择的LED包括相同LED的共享子集。

8.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于，在所述第一操作模式下和所述另外的操作模式下操作时，所有激活的LED都以相同的电流操作。

9.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于，至少位于所述中心附近的LED被激活，以使所述照明设备发出相对窄的光束。

10.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述多个LED中的LED布置成矩阵，所述矩阵可以包括空单元。

11.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于，在操作期间，由驱动器施加不同的、但具有相同量的激活的LED的高频率切换（100 Hz-100 MHz）。

12.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于，所述光学元件可以是轻微漫射的，以平滑发出的第一光束和另外的光束。

13.一种光照系统，包括根据前述权利要求1至12中任一项所述的至少两个照明设备、和用于控制所述至少两个照明设备的控制单元。

14.操作根据前述权利要求1至12中任一项所述的照明设备或根据权利要求13所述的光照系统的方法，所述方法包括以下步骤：

-同时关闭所述第一选择的LED，并且以另外选定的操作功率Pf激活另外选择的LEDLf，以发出另外的光束，所述另外的光束产生另外的设备光通量Ff并且具有不同于所述第一光束宽度的另外的光束宽度。

15.根据权利要求14所述的操作照明设备的方法，所述方法包括另外的步骤：

-设置所述照明设备的调光水平；以及

-选择重复这些步骤，以创建照明循环程序。