CN115280749A - 用于准确的白色和饱和色的颜色定位的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种驱动多个基于LED的光源以提供准确的白点和饱和色点的方法。该方法包括接收或设置可选目标色度；确定可选目标色度在全局公共色域的两个顶点之间；定义全局公共色域内的内部区域；计算可选目标色度与内部区域的过渡边界之间的第一有向距离，和可选目标色度与全局公共色域的直边之间的第二有向距离；以及至少部分地基于计算的第一和第二有向距离将可选目标色度修改为灯具色域内的修改后的目标色度，或者至少部分地基于计算的第一和第二有向距离基于可选目标色度生成用于驱动多个光源的激活信号。

Description

用于准确的白色和饱和色的颜色定位的系统和方法

技术领域

本公开总体上针对使用发光二极管（LED）用于准确的白色/柔和色点和饱和色的颜色定位的照明系统和方法，而不需要用户改变设置或重新配置照明装置。

背景技术

LED照明产品只可以在其自身的实际色域内产生颜色。由于LED技术固有的制造差异，没有两个LED完全相同。颜色差异可以是明显的，尤其是在不同的产品和LED制造商之间。因此，没有两个LED灯可以产生完全相同的颜色的色域。例如，两个LED灯可以产生代表白光的特定色点，但它们会因为它们具有不同的色域而以不同的方式产生色点。

尽管有这些差异，但希望能够指定光的准确颜色，尤其是白光。该问题的一个典型解决方案涉及将所有LED产品限制在所有LED产品共有的小色域内。这是有益的，因为它对将色点传递给产品的方式进行了标准化。使用小公共色域使不同的LED器材能够精确地在小公共色域内定位颜色。不幸的是，随着照明系统中LED产品数量的增加，所有产品共有的色域的尺寸减小。公共色域的小尺寸意味着产品只可以产生白色和柔和颜色，而不是饱和色。因此，虽然不同的LED器材能够在小公共色域内精确定位颜色，但它们失去了产生位于其色域外部的饱和色的能力。其他解决方案牺牲了LED器材之间的一致性，以获得可能最宽的色域（即最饱和色）。在提供准确的白点和提供完全饱和色之间切换需要更改设置或重新配置LED照明装置。

因此，本领域需要配置为提供准确的白点和饱和色而无需改变设置或重新配置照明装置的LED照明系统和方法。本文所述的系统和方法还表现出关于DMX值和温度变化的一致行为。

发明内容

本公开涉及用于控制一个或多个LED照明产品以提供准确的白色/柔和色点和饱和色点的创造性系统和方法，而不需要改变设置或重新配置照明装置。本文公开的系统包括至少一种照明产品，该至少一种照明产品包括多个光源，优选地，基于LED的光源。该系统还包括控制器，该控制器被配置为将操作色域的中心部分指定为用于准确定位白色/柔和颜色的准确区域，并且将操作色域的外部部分指定为用于定位饱和色的饱和区域。控制器还被配置为基于用户请求的色点在中央部分和外部之间进行融合（blend）。

通常，在一个方面中，提供了一种在颜色空间中以可选目标色度驱动多个基于LED的光源的方法。该方法包括在颜色空间的全局公共色域内接收或设置可选目标色度；确定可选目标色度在全局公共色域的第一多个顶点的两个相邻顶点之间；用过渡边界定义全局公共色域内的内部区域；以及计算可选目标色度与内部区域的过渡边界之间的第一有向距离，和可选目标色度与两个相邻顶点之间的全局公共色域的直边之间的第二有向距离。该方法还包括至少部分地基于计算的第一和第二有向距离将可选目标色度修改为灯具色域内的修改后的目标色度，或者至少部分地基于计算的第一和第二有向距离基于可选目标色度生成用于驱动多个基于LED的光源的激活信号。

在示例实施例中，该方法还包括计算灯具色域，其中灯具色域至少部分地包围全局公共色域，并且计算灯具色域的步骤包括确定或接收指示由多个基于LED的光源发射的光的色度特性的色度数据，其中色度特性定义灯具色域。

在示例实施例中，灯具色域完全包围全局公共色域。

在示例实施例中，定义内部区域的步骤包括：通过计算全局公共色域的第一多个顶点处的色点的色度值的平均值来定义全局色域中心；在全局色域中心与全局公共色域的第一多个顶点中的每一个顶点之间延伸一条线；以及定位第二多个顶点，使得第二多个顶点中的每个顶点与在全局色域中心和第一多个顶点中的每个顶点之间延伸的线之一相交，并且过渡边界连接第二多个顶点。

在示例实施例中，定义内部区域的步骤包括：通过计算全局公共色域的第一多个顶点处的色点的色度值的平均值来定义全局色域中心；定位第二多个顶点，使得第二多个顶点的每个顶点在全局色域中心和第一多个顶点的各个顶点之间；以及连接第二多个顶点之间的过渡边界；其中第一和第二多个顶点与全局色域中心不共线。

在示例实施例中，确定可选目标色度在全局公共色域的第一多个顶点的两个相邻顶点之间的步骤包括：通过计算在全局公共色域的第一多个顶点处的色点的色度值的平均值来定义全局色域中心；在全局色域中心和全局公共色域的第一多个顶点中的每一个顶点之间延伸一条线；以及通过计算可选目标色度与全局色域中心和全局公共色域的两个相邻顶点之间延伸的线之间的第三和第四有向距离，来确定可选目标色度位于全局色域中心与全局公共色域的第一多个顶点之间。

在示例实施例中，计算第一和第二有向距离的步骤包括通过计算全局公共色域的第一多个顶点处的色点的色度值的平均值来定义全局色域中心；在全局色域中心和可选目标色度之间延伸一条线；将该线投影到全局公共色域上；以及计算可选目标色度与该线与内部区域的过渡边界相交的第一点之间的第一有向距离，和可选目标色度与该线与两个相邻顶点之间的全局公共色域的直边相交的第二点之间的第二有向距离。

在示例实施例中，该方法还包括当可选目标色度在内部区域内时确定不修改可选目标色度。

在示例实施例中，该方法还包括当可选目标色度在内部区域之外时确定修改可选目标色度。

在示例实施例中，该方法还包括至少部分地基于计算的第一和第二有向距离之间的关系，将可选目标色度修改为在灯具色域内和全局公共色域外的修改后的目标色度。

在示例实施例中，该方法还包括计算灯具色域，其中灯具色域至少部分地包围全局公共色域并且灯具色域包括第三多个顶点；并且将第一颜色空间区块修改为第二颜色空间区块，其中第一颜色空间区块由全局公共色域的直边、内部区域的过渡边界以及在直边的端点和过渡边界之间延伸的线定义，并且第二颜色空间区块由内部区域的过渡边界和灯具色域的第三多个顶点的两个相邻顶点定义。

通常，在另一方面中，提供了一种系统。该系统包括多个基于LED的光源，所述多个基于LED的光源被配置为生成由颜色空间内的灯具色域定义的光；和控制器。控制器被配置为：接收或设置颜色空间的全局公共色域内的可选目标色度；确定可选目标色度在全局公共色域的第一多个顶点的两个相邻顶点之间；用过渡边界定义全局公共色域内的内部区域；以及计算可选目标色度与内部区域的过渡边界之间的第一有向距离，以及可选目标色度与两个相邻顶点之间的全局公共色域的直边之间的第二有向距离。控制器还被配置为至少部分地基于计算的第一和第二距离将可选目标色度修改为灯具色域内的修改后的目标色度，或者至少部分地基于计算的第一和第二有向距离基于可选目标色度生成用于驱动多个基于LED的光源的激活信号。

在示例实施例中，控制器还被配置为基于修改后的目标色度生成用于驱动多个基于LED的光源的另一个激活信号。

在示例实施例中，灯具色域至少部分地包围全局公共色域，并且灯具色域由多个基于LED的光源发射的光的色度特性定义。

在示例实施例中，修改后的目标色度在全局公共色域之外。

应当领会，前述构思和以下更详细讨论的附加构思的所有组合（假设这些构思不相互矛盾）被认为是本文公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本公开末尾的要求保护的主题的所有组合都被认为是本文公开的发明主题的一部分。

附图说明

在附图中，遍及不同视图，类似的附图标记通常指代相同的部分。此外，附图不一定是按比例的，而是通常将重点放在图示本公开的原理上。

图1图示了描绘根据本公开的彩色照明系统的示意框图。

图2图示了根据本公开的包括单个独特照明器材色域的CIE色度图。

图3图示了图2的CIE色度图，其包括根据本公开的两个独特的照明器材色域。

图4图示了根据本公开的包括独特照明器材色域和在照明器材色域内的全局公共色域的CIE色度图。

图4A图示了根据本公开的另一个CIE色度图，其包括另一个独特的照明器材色域和不完全在照明器材色域内的另一个全局公共色域。

图5图示了根据本公开的图4的CIE色度图，其包括用于准确定位白点的内部区域。

图5A图示了根据本公开的另一CIE色度图，其包括用于准确定位白点的另一内部区域。

图6是图示了根据本公开的控制基于LED的照明产品以产生准确的白色和饱和色的方法的流程图。

图7图示了根据本公开的示出内部区域内的目标色度点的示例CIE色度图。

图8图示了根据本公开的示例CIE色度图，其示出了在全局公共色域内和内部区域外的目标色度点。

图8A图示了大体上围绕图8中的区块8A截取的放大图。

图9图示了根据本公开的另一示例CIE色度图，其示出了在全局公共色域内和内部区域外的附加目标色度点。

图9A图示了大体上围绕图9中的区块9A截取的放大图。

图9B图示了根据本公开的拉伸目标点的另一示例方法。

图10图示了根据本公开的示例CIE色度图，其示出了示例性照明器材色域、示例性全局公共色域、和示例性非重叠内部区域。

图11图示了根据本公开的图10的示例CIE色度图，其示出了第一颜色空间区块。

图12图示了根据本公开的图10的示例CIE色度图，其示出了第二颜色空间区块。

图13图示了根据本公开的图10的示例CIE色度图，其示出了第三颜色空间区块。

图14图示了根据本公开的示例CIE色度图，其示出了基于图11中所示的第一颜色空间区块的第一修改颜色空间区块。

图15图示了根据本公开的示例CIE色度图，其示出了基于图12中所示的第二颜色空间区块的第二修改颜色空间区块。

图16图示了根据本公开的示例CIE色度图，其示出了基于图13中所示的第三颜色空间区块的第三修改颜色空间区块。

图17图示了根据本公开的示例CIE色度图，其示出了针对颜色精度进行优化的照明器材色域的中心部分和针对饱和度进行优化的照明器材色域的外部部分。

具体实施方式

本公开描述了用于控制一个或多个基于LED的照明产品以提供准确的白色/柔和色点和饱和色点的系统和方法的各种实施例，而不需要改变设置或重新配置照明装置。申请人已经认识到并意识到在同一系统内提供准确的白色和完全饱和色的阴影而不需要重新配置将是有益的。利用本公开的某些实施例的特定目标是定义操作色域的内部区域以准确地定位白色/柔和颜色，同时保持对照明器材的整个色域的访问（access）以同样提供饱和色。

参考图1，图示了描绘根据本公开的包括光源102A-C的彩色照明系统100的示意框图。光源102A-C是三个窄带的、基本上单色的光源，例如红色、绿色和蓝色光源。彩色照明系统100还包括光源接口104、包括微处理器108的控制器106、存储器110、和外部接口112。彩色照明系统100可以经由外部电源连接113供电，或者可以使用诸如电池的内部电源。图1中所示的光源102A-C可以安装在单个照明器材中。然而，应当领会，任何数量的光源和相应的灯具可以包括在彩色照明系统100中。控制器106的微处理器108被配置为经由外部接口112接收对可选择目标色度的请求，并且在处理之后，输出一个或多个控制信号以经由光源接口104驱动光源102A-C。光源102A-C是强度可控的（可调光的）并且可以被控制以来自0-100％的相对强度输出它们各自颜色的光。

尽管图1示出了红色、蓝色和绿色光源102A-C，但是应当领会可以使用任何源颜色。附加地，应当领会，可以使用任何合适数量的光源，例如，可以使用附加的或更少的光源。为了图示包括光源102A-C的照明器材的颜色生成能力，图2示出了CIE色度图，或颜色空间或颜色系统，其包括三角形照明器材色域114。在替代实施例中，照明器材色域可以具有不同的形状（例如，多边形）。包括光源102A-C的照明器材被配置为以各种组合和比例生成并混合红光、绿光和蓝光，以创建不同温度的光。每个光源发出的光表现出独特的色度特性，并且这些色度特性可以映射到CIE色度图上具有x和y色度坐标的对应点116、118和120。光源102A-C的x和y色度坐标116、118和120定义了照明器材的唯一色域。照明器材色域114指定照明器材可以经由加法混合生成的所有可能的颜色（或色温）。x和y色度坐标仅取决于色调和饱和度，并且与发光能量的量无关。虽然照明器材色域114的边界附近的x和y色度坐标更加饱和，但是随着人从边界朝向照明器材色域114的中心点移动，颜色变得不那么饱和。

如上所讨论，由于LED技术固有的制造差异，没有两个LED完全相同；因此，包括红色、绿色和蓝色光源的另一个照明器材将具有不同的照明器材色域。图3示出了图2的CIE色度图，其包括两个独特的照明器材色域114和122。

申请人已经认识到并领会到，多个照明单元——每个照明单元被配置为基于多个光源的加法混合来产生可变色光或可变色温白光——可能不能够产生基本上相同范围的颜色或色温的光，即使照明单元通常采用类似的光源。如果两个或更多个这样的照明单元接收到旨在使来自多个单元的光生成相同颜色（或色温）的指令（例如照明命令），则每个照明单元实际上可以至少部分地基于它们各自的不同色域（例如，如由它们各自的“相同颜色”源的不同色度坐标确定的那样）生成可感知的不同颜色（或色温）的光。如果将两个或多个这样的照明单元例如作为照明系统的组件部署在一起（例如，以在给定环境中提供通用照明或其他类型的串联照明），则不一致、不可预测、和通常不合期望的伪影可能导致生成可变色光或可变色温白光。

为了在多个照明单元中一致且可预测地生成可变色光或可变色温白光，可以参考图4、图4A和图5中所示的全局公共色域124和内部区域126来控制多个照明单元的光源。全局公共色域124可以包括在颜色空间中两个或更多个照明单元所共有的所有色点。如图4中所示，全局公共色域124可以完全封闭在照明系统装置内的每个灯具色域内。如图4A中所示，全局公共色域124可以替代地不完全封闭在照明系统装置内的每个灯具色域内。在图4A中，虽然顶点125A和125B在色域114的内部，但顶点125C在色域114的外部。全局公共色域124可以任何合适的方式生成。生成全局公共色域124的一个示例方法涉及确定落入照明系统安装内的每个灯具色域内的色域，无论该色域是三边多边形、四边多边形还是一些其他形状。出于解释本公开的目的，如图4、图4A和图5中我们使用三角形全局公共色域，但可以使用任何形状。全局公共色域124是由多个直边S1-S3和多个顶点125A-C形成的多边形。全局公共色域124的每个顶点125A-C被布置在多个直边中的两个相邻直边相交处。

如图5中所示，在全局公共色域124内生成较小的内部区域126以准确地定位白点。内部区域126由用于定义全局公共色域和连接这些顶点的边界的相同数量的顶点定义。在图4、图4A和图5中所示，全局公共色域124具有三个顶点125A-C，并且如图5中所示，内部区域126也具有三个顶点127A-C。然而，应该领会的是，两者都可以有附加的顶点。在示例实施例中，如图5中所示，内部区域126的每个顶点与全局公共色域124的中心和全局公共色域124的顶点共线。图5示出了线L1-L3形象地从中心发出并穿过内部区域126的顶点127A-C并在全局公共色域124的顶点125A-C处结束以图示这种共线性。

在其他示例实施例中，内部区域226的每个顶点不需要具有与图5中所示并且如上所述相同的共线性。例如，在图5A中所示，内部区域226由顶点227A-C和连接顶点227A-C的边界定义。内部区域226具有与用于定义全局公共色域224相同数量的顶点。然而，全局公共色域224和内部区域226的顶点与全局公共色域224的中心不共线。线L4从全局公共色域224的顶点225A延伸并通过内部区域226的顶点227A到线L5和L6的末端。如图5A中所示，线L5在比线L6在线L4终止的点更靠近顶点227A和225A的点处终止于线L4。然而，在替代实施例中，线L5可以在比线L6在线L4处终止的点更远离顶点227A和225A的点处终止于线L4。线L5从全局公共色域224的顶点225B延伸并穿过内部区域226的顶点227B到达沿线L4的点。在替代实施例中，线L5可以在线L4的端点处结束。线L6从全局公共色域224的顶点225C并通过内部区域226的顶点227C延伸到线L4的端点，然而，在替代实施例中，线L6可以在沿线L4的点处结束。在图5A中，线L4-L6中没有一条线延伸穿过或到达全局公共色域224的中心。然而，应当领会，只要顶点225A和227A沿着线L4连接，顶点225B和227B沿着线L5连接，并且顶点225C和227C沿着线L6连接，任何其他合适的配置都可以考虑。在全局公共色域224和内部区域226之间的线L4-L6的部分定义了下面讨论的颜色空间区块。

内部区域126必须完全被全局公共色域124围住，但它也应该足够大以包围所有希望准确定位的白点。全局公共色域124的中心是通过对全局公共色域124的顶点125A-C的x和y色度坐标进行平均来获得的。由控制器106的微处理器108接收的内部区域126内的任何可选目标色度都被准确地定位。换言之，内部区域126内的任何此类可选目标色度按原样使用并且如下文进一步描述的微处理器108停止进一步处理。在示例实施例中，基于照明命令和内部区域126之间的预定关系，可以在每个照明单元中适当地处理由多个照明单元接收到的照明命令。

如下文进一步描述，为了在多个照明单元之间也生成饱和色，可以参考（多个）独立的灯具色域以及全局公共色域124和内部区域126来控制光源102A-C。如本文中所使用的，术语“饱和”指在（多个）独立的灯具色域114内和内部区域126外的任何颜色的饱和度的量。内部区域126外部的这些颜色比内部区域126内部的颜色更饱和（即，具有更少的白色）。术语“饱和”指所有颜色，包括在（多个）独立的灯具色域边界上的颜色和在边界内但在内部区域126的边界外的颜色。术语“完全饱和”用于指在适当上下文中位于全局公共色域124或（多个）灯具色域114的边界上的那些颜色。换言之，在微处理器108执行根据本公开的任何修改之前在全局公共色域124的边界上指定的色点可以被认为是“完全饱和”点。在微处理器108执行根据本公开的修改后，位于灯具色域114边界上的色点可以被认为是“完全饱和”点。

如本文出于本公开的目的而使用的，术语“LED”应被理解为包括任何电致发光二极管或能够响应于电信号而生成辐射的其它类型的基于载流子注入/结的系统。因此，术语LED包括但不限于响应于电流而发射光的各种基于半导体的结构、发光聚合物、电致发光带等等。术语LED指所有类型的发光二极管（包括半导体和有机发光二极管），其可以被配置为生成在红外光谱、紫外光谱、和可见光谱各个部分（一般地包括从大约400纳米到大约700纳米的辐射波长）中的一个或多个中的辐射。

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，如上所讨论的，LED可以指具有被配置为分别发射不同辐射光谱的多个管芯（例如，其可以或不可以单独可控）的单个发光设备。而且，LED可以与磷光体相关联，该磷光体被视为LED（例如，一些类型的白色LED）的组成部分。一般而言，术语LED可以指封装的LED、未封装的LED、表面安装LED、板载芯片LED、T-封装安装LED、径向封装LED、功率封装LED、包括某种类型的包装和/或光学元件（例如，扩散透镜）的LED等等。

术语“光源”应被理解为指各种辐射源中的任何一个或多个，包括但不限于基于LED的源（包括如上所定义的一个或多个LED）、白炽源（例如白热丝灯、卤素灯）、荧光源、磷光源、高强度放电源（例如钠蒸汽、汞蒸汽和金属卤化物灯）、激光、其它类型的电致发光源、高温发光源（例如火焰）、烛发光源（例如汽灯罩、碳弧辐射源）、光致发光源（例如气体放电源）、使用电子饱和的阴极发光源、电流发光源、晶体发光源、显像管发光源、热电发光源、摩擦发光源、声致发光源、辐射致发光源、和发光聚合物。

如本文所用，术语“照明单元”和“照明器材”是指包括一个或多个相同或不同类型的光源的装备。给定的照明器材可以具有用于光源的任何合适的安装布置、外壳/壳体布置和形状、和/或电气和机械连接配置。附加地，给定的照明器材还可以包括、耦合到和/或与与（多个）光源的操作有关的其他组件（例如，控制电路）封装。“基于LED的照明器材”是指包括一个或多个如上所述的单独或与其他非基于LED的光源组合的基于LED的光源的照明器材单元。

如本文所用，术语“控制器”指与一个或多个光源的操作有关的各种装备。控制器可以用专用硬件来实现，使用一个或多个微处理器，所述一个或多个微处理器使用软件编程以执行本文讨论的各种功能，或作为执行一些功能的专用硬件和编程的微处理器以及相关联的电路的组合来执行其他功能。可以在本申请的各种实施例中采用的控制器组件的示例包括但不限于微处理器、专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FGPA）。

在各种实施例中，控制器可以与一个或多个存储介质（本文中通常称为“存储器”，例如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM、软盘、致密盘、光盘、磁带等）相关联。在一些实施方式中，存储介质可以用一个或多个程序编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，这些程序执行本文讨论的功能中的至少一些。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内或者可以是可移动的，使得存储在其上的一个或多个程序可以加载到处理器或控制器中，从而实现本文讨论的本发明的各个方面。

现在将参考图6描述使用彩色照明系统100来针对准确的白点和饱和色定位颜色的过程。应理解，各种实施例可以不包括参考图6描述的步骤中的每一个，并且步骤的顺序不受限制。即，在其他实施例中，可以以不同于所描述的顺序来执行该过程而不离开本公开的范围。

在彩色照明系统100的控制器106能够确定是否经由光源接口104输出一个或多个控制信号以驱动光源102A-C之前，照明器材色域114、全局公共色域124和内部区域126必须在步骤S602处定义。

至少一个照明器材色域114可以由照明器材的制造商预定义和预编程并且存储在存储器110中。替代地，可以使用任何合适的工具来计算照明器材色域以测量照明器材的光源的色度并存储在存储器110中。例如，可以测量光源的光谱功率分布并将其映射到颜色空间，例如CIE色度图。然后可以将这样的数据存储在存储器110中。在一些实施例中，器材色域取决于温度，因此可以根据需要对其进行计算和重新计算。

照明器材的全局公共色域124或包括多个照明器材的系统也可以由制造商预定义和预编程并存储在存储器110中。替代地，专业照明安装人员或另一用户可以定义包含与系统中的所有照明器材相同的色点的色域并将其存储在存储器110中。在示例实施例中，全局公共色域可以包含与系统中的所有照明器材相同的大多数但不是所有色点。在全局公共色域未完全包含在灯具的色域内的特定情况下，可以使用任何合适的区域映射来修改在全局公共色域中和灯具色域之外选择的色点。在其他实施例中，计算机程序产品可以被配置为确定包含与系统中的所有或大部分照明器材相同的色点的色域，并将其存储在存储器110中。全局公共色域124的中心也可以由制造商或本文描述的其他方式定义并存储在存储器110中。

全局公共色域124的内部区域126可以由制造商预定义和预编程并且存储在存储器110中。否则，专业照明安装人员或一些其他用户可以定义内部区域126来定制要准确定位的所有白点。在其他实施例中，计算机程序产品可以被配置为基于要被准确定位并存储在存储器110中的所有白点的（多个）输入来确定内部区域126。

一旦定义了照明器材色域114、全局公共色域124和内部区域126，就可以在步骤S604处经由外部接口112接收或设置用户可选目标色度。例如，用户可以经由外部接口以红色、绿色和蓝色值的形式将目标色度输入为从0到255变化的数字，这些值可以根据DMX-512协议（其中八位被用于指定每个光源的相对强度；即24位颜色控制）处理。然而，应当领会，实质上可以在多种照明命令格式中的任何一种中采用任何标度来指定给定照明单元中各个源的相对量，以生成光的结果颜色或色温。在示例实施例中，DMX值可以是加权值并且可以采用调光曲线。

在微处理器108接收到用户可选目标色度之后，在步骤S606处确定目标色度在全局公共色域124的两个相邻顶点之间。例如，参照图5和图7，微处理器108可以基于全局公共色域的顶点数将全局公共色域124划分为三个区域，并确定目标色度位于哪个区域中。由于全局公共色域124具有红色、绿色和蓝色点，全局公共色域124可以如图5中使用上面讨论的线L1-L3所示被划分为区域RG、GB和BR。用户可选目标色度可以在三个区域中的任何一个中。为了确定目标色度位于哪个区域，可以推导出每条线L1-L3的方程，并且可以计算目标色度和每条线之间的有向距离，以确定目标色度是高于还是低于每条线线（或每条线相对于中心点的向外或向内）。由于这些线不会改变，因此可以在定义全局公共色域124并将其存储在存储器110中时计算它们。以下等式可用于定义每条线：

其中a代表斜率，并且b代表y截距。参考图5，上式（1）定义线L2，上式（2）定义线L1，并且上式（3）定义线L3。

一旦微处理器108确定目标色度位于哪个区域中，微处理器108就可以在步骤S608处忽略其他区域。参考图7，在示例实施例中，目标色度点P1在GB区域中，在中心-绿线（例如，线L1）和中心-蓝线（例如，线L3）之间，并且微处理器108聚焦于该区域。微处理器108然后可以使用等式y=ax+b定义顶点127A和127C之间的内部区域126的过渡边界130以及顶点125A和125C之间的全局公共色域124的边界132。

然后微处理器108可以在步骤S610处计算目标色度点P1与边界130和132中的每一个之间的有向距离。例如，微处理器108可以计算表示目标色度点P1和边界130（或b1）之间的距离的d_P-b1和表示在目标色度点P1和边界132（或b2）之间的距离的d_P-b2。这些距离可以定义为目标色度点与各个边界之间的最短距离。尽管边界130和132不一定平行，但在所有实际应用中它们将几乎是平行的。使用最短距离是一种将它们视为可以平行也可以不平行的同等有效斜率的方法。这些边界130和132在实际实施方式中将不会是垂直的。可以使用以下等式来计算上面讨论的有向距离：

由于K是a的函数（例如，余弦函数），因此应该理解K有六个可能的值，也就是说，两个用于本文讨论的边界130和132，另外两个用于全局公共色域的边界以及顶点125A和127A与顶点125B和127B之间的内部区域（例如，在区域RG内），并且另外两个用于全局公共色域的边界和顶点125B和127B与顶点125C和127C之间的内部区域（例如，在区域BR内）。因此，d_P-b1和d_P-b2的计算使用了两个不同的K值，也就是说，一个用于b1且另一个用于b2。由于K是一个预先知道的比例因子，并且可以作为出厂设置预先计算，因此可以将其存储在存储器110中。还应该领会，等式中针对K使用的“±”在此指示应该选择代表所需方向的符号，使得正向距离离开/更远离中心128定向并且负向距离朝向/更靠近中心128定向。例如，对于蓝绿色或黄色，正向距离从中心向外指向，但对于紫色，正向距离向内指向中心。应使用正确的符号，使得正向距离离开/更远离中心128定向。

应当领会，有向距离也可以以其他方式确定。例如，可以绘制一条线，其将本文讨论的全局公共色域的中心连接到目标色度点P1。从中心到点P1的线可以投影到全局公共色域上。距离d_P-b1和d_P-b2可以使用单投影线计算。这特别适用于全局公共色域和内部区域平行或基本平行时的情况。

在步骤S612，基于有向距离，微处理器108可以确定目标色度点P1是在内部区域126的过渡边界130内还是在内部区域126的过渡边界130和全局公共色域124的边界132之间。如果目标色度点P1在内部区域126的过渡边界130内（如图7中所示），那么用户已经选择了可以准确定位的白点。在那种情况下，有向距离d_P-b1和d_P-b2将都是负数，因为目标色度点P1在b1和b2相对于中央的内侧。换言之，当有向距离d_P-b1和d_P-b2均为负时，边界b1和b2二者都在目标色度点P1相对于全局公共色域的中心的外侧。当有向距离均为负时，微处理器108在步骤S614A使用输入值原样用于向光源102A-C输出控制信号。换言之，最终的目标色度是请求的目标色度。当目标色度点位于内部区域126的过渡边界130内时，不需进一步处理。如图7中所示，使用全局公共色域124的R、G和B的输入DMX值表示点P1，其位于全局公共色域124和内部区域126二者内。因此，使用内部区域124的控制参数优化彩色照明系统100的准确性。

另一方面，如下面进一步描述的，如果目标色度点位于内部区域126的过渡边界130和全局公共色域124的边界132之间，则微处理器108可以将修改的控制信号输出到光源102A-C。如图8和图8A中所示，使用全局公共色域124的R、G和B的输入DMX值可以表示点P2，点P2位于内部区域126的过渡边界130和全局公共色域124的边界132之间。由于点P2在内部区域126之外，因此用户正在表达更饱和色的意图并且微处理器108可以将该点拉伸到修改后的目标色度。基于图8和图8A中表示的点P2的值，有向距离d_P-b1将为正，并且有向距离d_P-b2将为负。这是因为点P2相对于中心点128在过渡边界130的外侧（或上方）但在边界132的内侧（或下方）。换言之，目标点P2在过渡边界130上方和边界132下方。当至少一个有向距离为正时，微处理器108在步骤S614B确定必须在向外的方向上朝向全局公共色域124和照明器材色域114的边界132修改输入值。向外的方向上修改的输入值指定了比最初请求更饱和的颜色。

为了确定在向外的方向上将目标色度点拉伸多远，微处理器108可以在步骤S616处计算边界130和132之间的点的分数（fractional）距离，由比率R和1-R表示。比率R可以使用有向距离的绝对值表示如下：

当加在一起时，比率R和1-R等于1或100%。比率R表示目标色度点是否更接近内部区域126的过渡边界130或全局公共色域124的边界132。当点更接近过渡边界130时，比率R更大，因为点与边界132之间的距离大于点与过渡边界130之间的距离。当点更靠近边界132时，比率R更小，因为点与边界132之间的距离小于点与过渡边界130之间的距离。当该点更接近内部区域126的过渡边界130时，加权平均将有利于色度接近用户目标色点。相反，当该点更接近全局公共色域124的边界132时，加权平均将不利于色度接近用户目标色点。如图8和图8A中所示，基于点P2的位置，微处理器108将该点拉伸到修改后的目标色度MP2。在图8和图8A中，修正后的目标色度MP2与目标色度点P2相邻并稍微向外。在图8和图8A中修改后的目标色度MP2仍然在全局公共色域124内。

如图9和图9A中所示，基于点P3的位置，微处理器108将该点拉伸到修改后的目标色度MP3。图9中修改后的目标色度MP3不再在全局公共色域124内。相反，修改后的目标色度MP3被向外拉伸超出全局公共色域124并进入照明器材色域114的不与全局公共色域124重叠的部分。如图9和图9A中所示，基于点P4的位置，微处理器108将点P4拉伸到修改后的目标色度MP4，该目标色度MP4也在全局公共色域124之外并且在照明器材色域114中。图9和图9A示出了用户选择的目标点（P3对P4）中饱和度的微小差异如何在修改后的色度点（MP3对MP4）中产生大不相同的饱和度。换言之，由于P4比P3稍微更饱和，因此修改后的点MP4比修改点MP3更饱和，这是由于如本文所讨论的微处理器108执行的拉伸。在示例实施例中，可以像修改后的目标色度被应用于灯具的色域那样，根据输入调光比率确定修改后的目标色度。

如果R、G和B的输入值包括一个或多个等于0的值，这将导致上述比率R为零，并且微处理器108定位仅受照明单元或器材的LED的光学能力限制的完全饱和色。另一方面，如果输入值表示低饱和度的颜色，则比率R较大，并且微处理器在请求的颜色和最饱和的可能颜色之间进行融合。

在示例实施例中，随着用户改变DMX输入值，器材通过在准确的白色/柔和颜色和饱和色之间融合来逐渐响应这些改变。

在示例实施例中，微处理器108可以交替地确定将目标色度点在向外的方向上拉伸多远。代替使用上面讨论的边界130和132之间的点的分数距离，如图9B中所示，可以绘制将全局公共色域的中心128连接到目标点P5的线L6，并且可以将线投影到全局公共色域124上。如图9B中所示，目标点P5可以表示距离A和B以及距离d_P-b1和d_P-b2的加权平均。测量内部区域126的顶点127A和线L6与内部区域126的过渡边界130相交的点之间的距离A。测量内部区域126的顶点127C和线L6与内部区域126的过渡边界130相交的点之间的距离B。微处理器108可以将拉伸的目标色度（例如，MP5）计算为相同的比率A和B，但应用于过渡边界130和器材色域线114A。换言之，目标点P5是过渡边界130的端点和边界132的端点的加权平均。拉伸的目标使用相同的加权平均，但应用于过渡边界130和器材色域的边界114A。

在示例实施例中，沿向外方向拉伸目标色度点的过程涉及在全局公共色域126中拉伸颜色空间区块134。例如，图10示出了内部区域126和内部区域126与全局公共色域124的外部之间的区块134。如上所讨论，由于内部区域26始终保持不变，因此所有器材都可以准确地定位区块126中请求的点。在内部区域126和全局公共色域124的外部之间请求的点可以如上所述被拉伸以产生饱和色。在示例实施例中，颜色空间区块134或其部分也可以被拉伸。

如图11-13中所示，区块134可以划分为子区块136、138和140。在示例实施例中，微处理器108可以基于全局公共色域124和内部区域126的顶点数量将区块134划分为三个子区块。在示例中，可以在微处理器108如上所述确定目标色度位于哪个区域中之后或与其同时执行该子划分。例如，子区块136是全局公共色域124的不与内部区域126重叠并且位于图11中的线L1和L3之间的部分。类似地，子区块138是全局公共色域124的不与内部区域126重叠并且位于图12中的线L1和L2之间的部分。子区块140也是全局公共色域124的不与内部区域126重叠并且位于图13中的线L2和L3之间的部分。

参考图14-16，子区块136、138和140可以分别修改为子区块142、144和146。例如，在图14中的子区块136（在本公开中另外称为颜色空间区块）可以被修改，使得子区块136的外边界仅受照明单元或器材的LED的光学能力限制。当确定目标色度点在颜色空间区块136内时，子区块136可以修改为子区块或颜色空间区块142。返回参考图11，颜色空间区块136由内部区域126的过渡边界130、全局公共色域126的边界132、以及在全局公共色域126的中心128和顶点125A和125C之间延伸的线L1和L3的部分定义。图14中的颜色空间区块142由内部区域126的过渡边界130和照明器材色域114的多个顶点150、152、154中的两个相邻顶点150和152定义。

类似地，可以修改颜色空间区块138和140，使得它们的外边界在适当时仅受照明单元或器材的LED的光学能力限制。例如，当目标色度点被确定在颜色空间区块138内时，图12中的颜色空间区块138可以变成图15中的颜色空间区块144，并且当目标色度点被确定在颜色空间区块140内时，图13中的颜色空间区块146可以变成图16中的颜色空间区块146。图17示出了相对于内部区域126组合的修改后的颜色空间区块142、144和146。

有利地，本文描述的系统和方法使用户能够在基于LED的照明系统内容易地选择准确的白色/柔和色点和饱和色，而不改变设置或重新配置照明装置。

虽然本文已经描述并说明了若干发明实施例，但是本领域普通技术人员将容易设想到各种其它措施和/或结构，以用于执行本文所描述的功能和/或获得本文所描述的结果和/或优点中的一个或多个，并且这样的变形和/或修改中的每一个被视为在本文所描述的发明实施例的范围内。更一般而言，本领域技术人员将容易领会到，本文所描述的所有参数、尺寸、材料和配置都意指是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于本发明教导所用于的特定的一个或多个应用。本领域技术人员将认识到或仅仅使用常规实验就能够确定本文所描述的特定发明实施例的许多等同物。因此，要理解的是仅仅作为示例来呈现前述实施例，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于如特别描述和要求保护的那样的其它方式实践发明实施例。本公开的发明实施例涉及本文所描述的每个单独的特征、系统、物件、材料、套件和/或方法。此外，两个或更多个这样的特征、系统、物件、材料、套件和/或方法的任何组合都包括在本公开的发明范围内，只要这样的特征、系统、物件、材料、套件和/或方法不相互矛盾。

Claims (14)

1.一种在颜色空间中以可选目标色度（P1、P2、P3、P4、P5）驱动多个基于LED的光源（102A、102B、102C）的方法，所述方法包括：

在所述颜色空间的全局公共色域（124）内接收或设置（S604）所述可选目标色度；

确定（S606）所述可选目标色度在所述全局公共色域（124）的第一多个顶点（125A、125B、125C）的两个相邻顶点之间；

用过渡边界定义（S602）所述全局公共色域（124）内的内部区域（126）；

计算（S610）所述可选目标色度与所述内部区域的所述过渡边界之间的第一有向距离（d_P-b1），和所述可选目标色度与两个相邻顶点之间的全局公共色域的直边（S1、S2、S3）之间的第二有向距离（d_P-b2）；以及

至少部分地基于计算的第一和第二有向距离将可选目标色度修改为灯具色域（114）内的修改后的目标色度，所述修改在朝向全局公共色域和照明器材色域的边界向外的方向上，或

基于所述可选目标色度生成用于驱动所述多个基于LED的光源的激活信号，所述可选目标色度在所述内部区域内。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

计算所述灯具色域，其中所述灯具色域至少部分地包围所述全局公共色域，其中所述计算灯具色域的步骤包括确定或接收指示由多个基于LED的光源发射的光的色度特性的色度数据，其中所述色度特性定义所述灯具色域。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述灯具色域完全包围所述全局公共色域。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述定义内部区域的步骤包括：

通过计算所述全局公共色域的第一多个顶点处的色点的色度值的平均值来定义全局色域中心（128）；

在所述全局色域中心与所述全局公共色域的第一多个顶点中的每一个顶点之间延伸一条线（L1、L2、L3）；以及

定位第二多个顶点（127A、127B、127C），使得第二多个顶点中的每个顶点与在全局色域中心和第一多个顶点中的每个顶点之间延伸的线之一相交，并且所述过渡边界连接第二多个顶点。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述定义所述内部区域的步骤包括：

通过计算所述全局公共色域的第一多个顶点处的色点的色度值的平均值来定义全局色域中心（128）；

定位第二多个顶点（127A、127B、127C），使得第二多个顶点的每个顶点在所述全局色域中心和第一多个顶点的各个顶点之间；以及

连接所述第二多个顶点之间的所述过渡边界；

其中所述第一和所述第二多个顶点与所述全局色域中心不共线。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定可选目标色度在所述全局公共色域的所述第一多个顶点的两个相邻顶点之间的步骤包括：

通过计算所述全局公共色域的第一多个顶点处的色点的色度值的平均值来定义全局色域中心（128）；

在所述全局色域中心与所述全局公共色域的所述第一多个顶点中的每一个顶点之间延伸一条线（L1、L2、L3）；以及

通过计算所述可选目标色度与所述全局色域中心和全局公共色域的两个相邻顶点之间延伸的线之间的第三和第四有向距离，确定所述可选目标色度位于所述全局色域中心与所述全局公共色域的第一多个顶点之间延伸的两条相邻线之间。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算所述第一和所述第二有向距离的步骤包括：

通过计算所述全局公共色域的所述第一多个顶点处的色点的色度值的平均值来定义全局色域中心（128）；

在所述全局色域中心和所述可选目标色度之间延伸一条线；

将所述线投影到所述全局公共色域上；以及

计算所述可选目标色度与所述线与所述内部区域的所述过渡边界相交的第一点之间的第一有向距离，和所述可选目标色度与所述线与所述两个相邻顶点之间的所述全局公共色域的直边相交的第二点之间的第二有向距离。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述可选目标色度在内部区域之外时确定修改所述可选目标色度。

9.根据权利要求9所述的方法，还包括至少部分地基于所述计算的所述第一和所述第二有向距离之间的关系，将可选目标色度修改为在所述灯具色域内和所述全局公共色域外的修改后的目标色度。

10. 根据权利要求1所述的方法，还包括：

计算所述灯具色域，其中所述灯具色域至少部分地包围所述全局公共色域并且所述灯具色域包括第三多个顶点（150、152、154）；以及

将第一颜色空间区块（136、138、140）修改为第二颜色空间区块（142、144、146），其中所述第一颜色空间区块由所述全局公共色域的直边、所述内部区域的过渡边界以及在所述直边的端点和所述过渡边界之间延伸的线定义，并且所述第二颜色空间区块由所述内部区域的所述过渡边界和所述灯具色域的所述第三多个顶点的两个相邻顶点定义。

11. 一种系统，包括：

多个基于LED的光源（102A、102B、102C），被配置为产生由颜色空间内的灯具色域（114）定义的光；和

控制器（108）被配置为：

在所述颜色空间的全局公共色域（124）内接收或设置可选目标色度（P1、P2、P3、P4、P5）；

确定所述可选目标色度在所述全局公共色域的第一多个顶点（125A、125B、125C）的两个相邻顶点之间；

用过渡边界定义所述全局公共色域内的内部区域（126）；

计算所述可选目标色度与所述内部区域的所述过渡边界之间的第一有向距离（d_P-b1），和所述可选目标色度与两个相邻顶点之间的全局公共色域的直边（S1、S2、S3）之间的第二有向距离（d_P-b2）；以及

至少部分地基于计算的第一和第二距离将可选目标色度修改为所述灯具色域内的修改后的目标色度（MP1、MP2、MP3、MP4、MP5），所述修改在朝向全局公共色域和照明器材色域的边界向外的方向上，或

基于可选目标色度生成用于驱动所述多个基于LED的光源的激活信号。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器还被配置为基于所述修改后的目标色度生成用于驱动所述多个基于LED的光源的激活信号。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述灯具色域至少部分地包围所述全局公共色域，并且所述灯具色域由所述多个基于LED的光源发射的光的色度特性定义。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述修改后的目标色度在所述全局公共色域之外。

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