CN114208395A - 用于控制光的性质的控制器 - Google Patents

Abstract

控制器(1)被配置为控制从发光装置(4)发出的光的性质，控制器包括控制装置(2)和处理单元(3)。控制装置(2)使得用户能够在发光装置的颜色空间中选择从发光装置(4)发出的光的色点。色点的选择通过用户向控制装置(2)提供单个输入来完成。处理单元(3)被配置为基于单个输入，改变从发光装置发出的光的色点。色点的改变根据所接收的单个输入，沿着沿黑体轨迹(BBL)延伸的曲折曲线完成。

Description

用于控制光的性质的控制器

技术领域

本发明涉及用于控制从发光装置发出的光的性质的控制器，其中控制器包括控制装置和处理单元。

背景技术

随着LED技术的进步，具有可变色温的照明系统和灯在专业和消费环境中的使用越来越多。在这样的照明系统中，期望的色温可以通过组合来自具有不同颜色和/或色温(CT)的若干光源的光来获得。

在某些环境中，可能不仅需要控制输出光的色温(即，从更偏蓝的白光调整到更偏黄的白光，反之亦然)，而且还需要控制色调(即，更偏绿的白光、更偏洋红的白光、更偏青的白光或更偏红的白光)。然而，提供这样的控制的控制系统对于普通用户来说可能很复杂并且难以使用。

US 2018/376560 A1公开了一种系统，该系统允许灯具具有更宽范围的色温，同时限制在全强度下达到的最热温度。US 2018/376560A1还公开了强度可以从第一手柄调整，而色温可以从第二手柄调整。

因此，仍然需要更灵活和更容易的方式来控制白光的色温和色调。

US 2013/002157公开了发光装置，发光装置包括：第一LED串，其发出的光的色点在1931CIE色度图上的第一蓝移-黄色区域的至少八个麦克亚当椭圆内；第二LED串，其发出的光的色点在1931CIE色度图上的第二蓝移-绿色区域的至少八个麦克亚当椭圆内；以及第三光源，其发出主波长在600nm和720nm之间的辐射。驱动电路向第一LED串、第二LED串和第三光源提供相应的驱动电流，第一LED串、第二LED串和第三光源中的至少两个独立可控。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分地减轻现有技术的上述缺点，并且进一步提供用于控制光的性质的控制器、系统和方法，其能够实现控制白光的色温和色调的更灵活和容易的控制方式。

根据本发明的第一方面，提供了控制器，控制器被配置为控制从发光装置发出的光的性质，控制器包括：

控制装置；以及

处理单元；

控制装置被配置为使得用户能够在发光装置的颜色空间中选择从发光装置发出的光的色点，色点基于色调和色温来定义，其中选择色点通过提供给控制装置的单个输入来完成，

处理单元被配置为基于经由控制装置接收的单个输入来改变从发光装置发出的光的色点，其中处理单元被配置为根据所接收的单输入，沿着沿黑体轨迹延伸的曲折曲线来改变色点(BBL)。

控制器因此只需要接收单个输入来改变从发光装置发出的光的色点。由此，为控制器的用户提供了改变光色点的简单且直观的方式。

处理单元可以被配置为将从发光装置发出的光的色点从第一色温改变为第二色温。第一色温和第二色温均是曲折曲线上的点。

此外，通过使得处理单元沿预定曲线改变色点，因为容易预测色点的改变，因此允许用户容易地获得期望的色点。将色点限制到曲折曲线也降低了处理单元所需的处理能力。

处理单元被配置为沿其改变色点的曲折曲线可以由控制器的制造商给出，其中控制器可以包括用户可以从中选择的多个不同的曲折曲线，从而允许控制器的用户实现期望的色点或期望的色点改变。因此，制造商可以将发光装置适配为提供针对需要特定光性质的特定应用定制的光，从而提供定制的发光装置。

曲折曲线可以备选地由定义一个或几个曲折曲线的用户给出，处理单元被配置为利用一个或几个曲折曲线来改变从发光装置发出的光的色点。因此，提供了在应用方面具有很大程度的通用性的发光装置，这进而为用户提供了很大程度的发光装置的使用自由度。

在控制器的一个实施例中，曲折曲线集中在BBL周围。

通过使得曲折曲线集中在BBL周围，可以获得各种各样的色调。

在控制器的一个实施例中，曲折曲线不集中在BBL周围。

通过使得曲折曲线不集中在BBL周围，可以将重点放在某些色调上。这是有利的，例如在某些设置中，可能优选强调与发光装置的周围环境相匹配的色调。

在控制器的又一实施例中，曲折曲线的半周期优选地在从300K到1000K的范围内，在从350K到700K的范围内，或者在从400K到600K的范围内，诸如500K。

因此，控制器的灵敏度可以被优化，诸如以确保相对于希望覆盖的色温的总间隔具有高度的灵敏度。需要一定程度的灵敏度来允许对色点进行微调谐，而太大的灵敏度可能会使得调谐过程对用户来说过于繁琐。

在控制器的一个实施例中，曲折曲线在以下色温中的至少五个色温处与BBL相交：6000K、5500K、5000K、4500K、4000K、3500K、3000K、2700K、2500K、2300K。

选择至少一些上述色温作为曲折曲线和BBL之间的交点，确保了选定色温，此处是照明中最常用和期望的色温，被表示为控制器可实现的选择。

在控制器的一个实施例中，曲折曲线的幅度为至少10标准偏差颜色匹配(SDCM)、至少15SDCM或至少20SDCM。

通过在曲折曲线的幅度上具有最小值，它可以确保当处理单元正在改变从发光装置发出的光的色点时，用户能够注意到色温的改变，同时也注意到色调的改变。

在控制器的一个实施例中，曲折曲线的幅度随着色温的降低而降低。

因此，当选择具有较低色温的光并且因此选择较暖的光时，BBL的较小偏差以及因此较小的色调度被确保。这进而使得所产生的光更适合观看者。

在控制器的一个实施例中，幅度的降低是逐渐的并且在一个周期内至少降低10％。

在控制器的一个实施例中，曲折曲线的周期随着色温的降低而降低。

因此，控制器对于较低的色温并且因此对于较暖的光具有较大的灵敏度。这进而使得用户能够在较低色温下对色点进行进一步微调谐，并且使得所产生的光更适合观看者。

在控制器的一个实施例中，周期的降低是逐渐的并且是周期内的至少10％。

在控制器的一个实施例中，当色点超出或超过色点的预设阈值点和/或色温的时间导数改变符号时，曲折曲线被相移。

通过对曲折曲线进行相移，控制器的用户可以达到更广泛的色调，例如如果用户已达到所需的色温，但想要不同的色调，则可以通过对曲折曲线进行相移来实现。

在控制器的一个实施例中，处理单元还被配置为根据附加曲线来降低发光装置的光通量，同时降低发光装置的色温。

因此，处理单元可以被配置为不仅基于被适配到BBL的曲折曲线来改变从发光装置发出的光的性质，而且还可以基于附加曲线来改变光的性质。这样的附加曲线可以根据色温来指示发光装置的光通量。

这提供了控制器，可能的光输出的进一步参数可以利用控制器来调整。例如，使用根据色温来指示发光装置的光通量的附加曲线还提供了在可实现的输出范围内包括改进的调光效果。

在控制器的一个实施例中，控制装置是按钮、转盘、滑块或操纵杆。

控制装置可以是物理对象，用户可以经由控制装置来向控制器提供输入，控制装置也可以是例如触摸屏上的按钮、转盘、滑块或操纵杆的虚拟表示，用户随后能够经由虚拟表示来向控制器传递单个输入。

根据本发明的第二方面，提供了用于控制从发光装置发出的光的性质的照明系统，照明系统包括：

根据上述任一实施例的控制器；以及

灯、灯具或照明器具，

其中控制器可通信地连接到或被通信地连接到灯、灯具或照明器具。

根据本发明的第三方面，提供了控制从发光装置发出的光的性质的方法，方法包括以下步骤：

提供根据本发明的第一方面的任何实施例的控制器，以及

向控制器的用户接口提供单个输入，以控制从发光装置发出的光的性质，以及

借助控制器的处理器，基于在用户接口处接收的单个输入来改变从发光装置发出的光在发光装置的颜色空间中的色点。

本发明的其他目的、特征和优点将从以下具体实施方式、附图和所附权利要求中变得显而易见。本领域的技术人员将认识到，本发明的不同特征可以被组合来创建不同于以下描述的实施例。

附图说明

现在将参考示出本公开的(多个)实施例的附图来更详细地描述本公开的该方面和其他方面。

图1示出了具有控制装置和处理单元的控制器的实施例的示意图，控制器被连接到发光装置。

图2示出了滑块形式的控制装置的示意图。

图3示出了在颜色空间中被适配到黑体轨迹(BBL)的曲折曲线。

图4示出了在颜色空间中的BBL周围集中的曲折曲线。

图5示出了在颜色空间中的BBL周围未集中的曲折曲线。

图6示出了在BBL周围适配的曲折曲线，半周期为500K。

图7示出了在BBL周围适配的曲折曲线，其中曲折曲线的幅度随着色温的降低而降低。

图8示出了在BBL周围适配的曲折曲线，其中曲折曲线的周期随着色温的降低而降低。

图9示出了在BBL周围适配的曲折曲线，其中曲折曲线经历了相移。

图10A示出了在颜色空间中被适配到BBL的曲折曲线。

图10B示出了与图10A所示曲线相关联的附加曲线，附加曲线根据色温来控制光强度。

图11示出了灯形式的发光装置的示意图。

图12示出了灯具形式的发光装置的示意图。

图13示出了根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开，其中示出了本公开的当前优选实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文所述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整，并且将本公开的范围充分传达给技术人员。

图1示出了根据本公开的控制器1的实施例的示意图，控制器1被连接到发光装置4。

通常，不管实施例如何，根据本发明的控制器1包括控制装置2和处理单元3。

控制装置2使得用户能够通过向控制装置2给出单个输入来选择发光装置4的色点。色点是颜色空间中基于色调和色温定义的点。从发光装置4发出的光的色点可以沿着沿黑体轨迹(BBL)延伸的曲折曲线而改变。色点是颜色空间中的二维点，其中二维指定色温和颜色匹配的标准偏差(SDCM)。

发光装置4可以包括(多个)红色发光二极管(LED)、(多个)绿色LED和(多个)蓝色LED，并且曲折曲线可以被适配为单独控制(多个)LED，从而允许控制不同的颜色色调。发光装置4还可以包括(多个)暖白光LED，例如，(多个)2200K和/或冷白光LED，例如5000K。(多个)暖白光LED和(多个)冷白光LED可以被添加主要用于驱动色温，而(多个)RGB LED可以主要控制色调，从而降低处理单元3所需的复杂度，因为每个LED主要需要控制一个参数。

黑体轨迹(BBL)(也被称为普朗克轨迹或白线)是当黑体的温度改变时，白炽黑体的颜色在特定色度空间(例如，在色度图中)中发生的路径或轨迹。轨迹在相对较低的温度(约700K)处从深红色变为橙色、黄白色、白色，最后在较高温度下变为蓝白色。

在颜色测量系统中使用所谓的麦克亚当椭圆来测量在人眼检测到颜色变化之前麦克亚当椭圆轴周围可能有多少颜色变化。可以围绕任何目标颜色绘制一系列同心麦克亚当椭圆，并且任何给定的光输出越接近目标，当这些灯在安装中并排放置时，颜色偏差就越小。每个麦克亚当椭圆中与目标点的距离以SDCM(颜色匹配的标准偏差)测量。SDCM为1表示没有可见色差，2-3SDCM意味着几乎没有任何可见色差，而4或更多SDCM则很容易被人眼察觉。SDCM的数越少，颜色偏移越小。

处理单元3被配置为基于经由控制装置2接收的单个输入，改变发光装置4发出的光的色点。当接收到单个输入时，处理单元3将改变从发光装置4发出的光的色点5，色点5的改变将沿着颜色空间中的曲折曲线变化。曲折曲线将在以下进一步详述。色点5的改变可以沿着曲折曲线连续跟随，也可以沿着曲线跳跃或突然移动。处理单元被配置为在使得SDCM振荡在不同色温下实现不同色调的同时增加或降低色温。曲折曲线可以是沿着蜿蜒路线的任何类型的曲线。作为非限制性示例，曲折曲线可以是正弦曲线。

处理单元3和发光装置4可以例如借助无线局域网、WLAN、蓝牙、Wi-Fi等，被无线连接或可无线连接。处理单元3和发光装置4也可以或备选地借助有线连接(例如插头和插座连接、局域网等)被连接或可连接。

控制装置2可以被表示为按钮、转盘、滑块、操纵杆等。备选地，控制器1可以被提供有用户接口形式的控制装置2，其中可以提供按钮、转盘、滑块、操纵杆等的虚拟表示，并且其中控制器1的用户可以然后与控制装置的虚拟表示交互，以经由单个输入来选择色点，从而允许处理单元3基于单个输入来改变从被连接或可连接到处理单元3的发光装置4发出的光的性质。这样的用户接口可以例如是触摸屏，例如移动电话、平板计算机、膝上型计算机等的触摸屏。

现在参考图2和图3，图2示出了根据本发明的控制装置2的实施例，并且图3示出了根据本发明的颜色空间中的曲折曲线6。所示的控制装置2为滑块21的形式。滑块21允许用户通过移动滑块21来向控制装置21传递单个输入。所示实施例中的曲折曲线6沿BBL适配。可以进行不同的适配，并且其中一些将在稍后介绍。控制装置21可以具有与其直接相关联的曲折曲线6，这可以通过使得滑块21的端部对应于曲折曲线6上的两个不同曲线值来执行，其中第一滑块端部211对应于具有高色温的第一曲线值61，第二滑块端部212对应于具有低色温的第二曲线值62。两个端部之间的滑块步长则对应于第一曲线值61和第二曲线值62之间的色温值。类似的实现方式可以使用不同类型的控制装置2来实现，诸如操纵杆、转盘等。

这样的设置可以轻松概览可用的设置，并且直观地控制光的性质。如上所述，在控制装置是控制装置本身不限定范围的类型的控制装置的情况下，如被提供有滑块的两个端部，曲折曲线可以利用色温的高阈值和低阈值来预先确定，例如，第一曲线值61和第二曲线值62分别为高阈值和低阈值。处理单元3然后可以被配置为使得控制装置2(例如，作为按钮)的推动向处理单元3发信号，以将色点改变为朝向第一曲线值61。当第一曲线值61随后达到时，处理单元3可以被配置为将色点朝向第二曲线值62改变，从而允许例如在处理单元3在控制装置2被按压时增加色温的情况下，用户达到第一曲线值61和第二曲线值62之间的所有色温，当达到第一曲线值61时，其可以被配置为在控制装置2再次被按压时开始降低色温。

现在参考图4和图5，示出了预定曲线的两种不同可能性，两者均是被适配到BBL的曲折曲线。在图4中，曲折曲线7围绕BBL居中地适配，因此曲折曲线7的一个周期的平均值为零。通过使得曲折曲线7围绕BBL居中地适配，大量的色调可供用户使用。图5所示的曲折曲线8在BBL周围非居中地布置，即，曲折曲线8的一个周期的平均值不为零。如果需要强调特定的色调，这可能是有利的。

参考图6，示出了被适配到BBL的曲折曲线9的另一可能性。所示曲折曲线9的半周期为500K。被适配到BBL的曲折曲线的半周期可以在300K到1000K的范围内，也可以在350K到700K的范围内或者在400K到600K的范围内。曲折曲线9示出了在6000K、5500K、5000K、4500K、4000K、3500K、3000K或2500K与BBL相交，但是不同的曲线适配可以在不同的点与BBL相交，相交还可能发生在2700K和2300K。被适配到BBL的曲折曲线的幅度可以至少为10SDCM、15DCM或20SDCM。

参考图7和图8，示出了被适配到BBL的另外两个曲折曲线。图7中所见的曲折曲线10被适配为具有随着色温降低而逐渐降低的幅度。备选地，幅度可以随着色温的降低而逐渐增加。幅度变化也可以逐步进行，而不是逐渐进行。当从较暖的颜色变为较冷的颜色或反之亦然时，幅度的降低可以被配置为在曲折曲线10的一个周期上至少10％。图8中所见的曲折曲线11被适配为在色温降低时逐渐降低曲折曲线11的周期。备选地，周期可以随着色温的降低而逐渐增加。周期变化也可以逐步进行而不是逐渐进行。当从较暖的颜色变为较冷的颜色时，周期的降低可以被配置为在曲折曲线11的一个周期上至少10％。

图9示出了根据本公开的沿BBL的曲折曲线12a、12b的另一适配。如图9所示，处理单元3可以被适配为对适配曲线进行相移。处理单元3可以被提供有颜色空间中的阈值点，其中处理单元3被适配为在达到阈值点时对曲折曲线进行相移，或者它可以作为对色温变化符号的时间导数的响应来完成。处理单元3可以被配置为将曲折曲线相移π、0.5π、0.25π等。通过对曲折曲线进行相移，可以允许用户选择更广泛的色调。用于对预定曲线进行相移的阈值还可以指示处理单元3在接收到单个输入时应开始降低色温而不是增加色温，反之亦然，从而允许用户可以使用更广泛的色调。在控制装置上已显示范围的情况下，例如如利用具有其两个端部的滑块所看到的，处理单元3可以被配置为每当达到范围的端部值时，例如当滑块移动到滑块的任一端部时，使得曲折曲线相变。如图9上的两个曲折曲线12a和12b所示，处理单元3可被配置为每当曲折曲线从降低色温变为增加色温或反之亦然时对曲折曲线进行相移。

图10A和图10B示出了被适配到BBL的曲折曲线以及相关联的光通量曲线。除了与它相关联的曲折曲线之外，处理单元3还可以被提供有附加曲线。图10B示出了这样的附加曲线14的示例。附加曲线14可以控制从发光装置4发出的光的附加性质，这些附加性质可以与光的色点相关联或者可以与所发出的光的其他性质相关联。图10B所示的附加曲线14根据色温来确定发光装置4的光通量，其中光通量随着色温的降低而降低。附加曲线14也可以被设置为当色温降低时增加发光装置4的光通量。

现在参考图11和图12，示出了不同的发光装置4，根据本公开的控制器1可以被通信地连接到该发光装置4或可以可通信地连接到该发光装置4。图11中示出了灯41，并且图12中示出了灯具42，作为具有发出所发出的光的光出射表面的发光装置4的示例，但是本公开不限于此并且可以利用各种不同的灯具来执行。

所描述的本公开还涵盖用于控制从发光装置发出的光的性质的方法，图13示出了例示这样的方法的实施例的流程图。方法包括三个步骤，第一步骤100提供根据本公开的控制器，第二步骤200向控制器的用户接口提供单个输入来控制从发光装置发出的光的性质，以及第三步骤300基于在用户接口处接收的单个输入来改变从发光装置发出的光的色点。

现在已描述了本发明的特定实施例。然而，如对本领域技术人员显而易见的，若干备选方案是可能的。例如，处理单元3可以被配置为通过组合所呈现的不同适配来适配从发光装置4发出的光的色点，例如，曲线可能是非集中的并且也经历相移，因此所呈现的曲折曲线的不同组合必须被认为在本如所附权利要求所限定的发明范围内。

Claims (15)

1.一种控制器(1)，被配置为控制从发光装置(4)发出的光的性质，所述控制器包括：

控制装置(2)；以及

处理单元(3)；

所述控制装置(2)被配置为使得用户能够在所述发光装置的颜色空间中选择从所述发光装置发出的光的色点，所述色点基于色调和色温来定义，其中所述色点的所述选择通过提供给所述控制装置的单个输入来完成，

所述处理单元(3)被配置为沿着预定曲线来改变所述色点，从而允许所述用户基于经由所述控制装置接收的所述单个输入来调整从所述发光装置发出的光的所述色点，其中所述处理单元被配置为根据所接收的所述单个输入，沿着沿黑体轨迹BBL延伸的曲折曲线来改变所述色点。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述曲折曲线集中在所述BBL周围。

3.根据权利要求1或2所述的控制器，其中所述曲折曲线不集中在所述BBL周围。

4.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中所述曲折曲线的半周期在从300K到1000K的范围内，在从350K到700K的范围内，或者在从400K到600K的范围内，诸如500K。

5.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中所述曲折曲线在以下色温中的至少五个色温处与所述BBL相交：6000K、5500K、5000K、4500K、4000K、3500K、3000K、2700K、2500K、2300K。

6.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中所述曲折曲线的幅度为至少10标准偏差颜色匹配SDCM、至少15SDCM或至少20SDCM。

7.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中所述曲折曲线的幅度随着色温的降低而降低。

8.根据权利要求7所述的控制器，其中所述幅度的降低是逐渐的并且在一个周期内至少为10％。

9.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中所述曲折曲线的周期随着色温的降低而降低。

10.根据权利要求9所述的控制器，其中所述周期的降低是逐渐的并且在一个周期内至少为10％。

11.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中当所述色点超出或达到所述色点的预设阈值点和/或所述色温的时间导数改变符号时，所述曲折曲线被相移。

12.根据前述权利要求中任一项所述的控制器，其中所述处理单元被配置为根据附加曲线(14)来降低所述发光装置的光通量，同时降低所述发光装置的所述色温。

13.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制装置(2)是按钮、转盘、滑块或操纵杆。

14.一种用于控制从发光装置发出的光的性质的照明系统，所述照明系统包括：

根据上述权利要求中任一项所述的控制器(1)；以及

灯(41)、灯具(42)或照明器具，

其中所述控制器能够通信地连接到所述灯、所述灯具或所述照明器具，或者所述控制器被通信地连接到所述灯、所述灯具或所述照明器具。

15.一种控制从发光装置(4)发出的光的性质的方法，所述方法包括以下步骤：

提供(100)根据权利要求1至13中任一项所述的控制器(1)，以及

向所述控制器的用户接口提供(200)单个输入，以控制从所述发光装置发出的光的所述性质，以及

借助所述控制器的所述处理单元(2)，基于在所述用户接口处接收的所述单个输入，改变(300)所述发光装置发出的光在从所述发光装置发出的光的颜色空间中的所述色点。

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