CN116076154A

CN116076154A - 发射连续可调颜色的光、特别是个性化和/或照亮内部空间的照明装置

Info

Publication number: CN116076154A
Application number: CN202180057110.XA
Authority: CN
Inventors: T·林德纳
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2023-05-05
Also published as: DE102020117908A1; EP4162771A1; WO2022008250A1; US20230262855A1; DE102020117908B4

Abstract

本发明涉及一种用于发射连续可调颜色的光、特别是用于个性化和/或照亮内部空间的照明装置，包括：‑至少一个照明单元(10)，包括多个、优选地是三个照明元件(10R、10B、10G)；‑至少一个驱动单元(11)，其配置为能够向所述照明单元(10)的照明元件(10R、10B、10G)输出驱动电流信号，以使得所述照明单元(10)的目标颜色(14)能够根据所述驱动电流信号来设置；‑至少一个计算单元(12)、优选地是微控制器，其配置为能够计算设置目标颜色(14)所需的驱动电流信号并相应地控制所述驱动单元(11)，以使得所述驱动单元输出所述驱动电流信号。

Description

发射连续可调颜色的光、特别是个性化和/或照亮内部空间的照明装置

技术领域

本发明涉及一种用于发射连续可调颜色的光、特别是用于个性化和/或照亮内部空间的照明装置，以及相应的方法，还涉及根据权利要求15的序言所述的车辆和根据专利权利要求16的序言所述的处理器。

背景技术

在现有技术中，灯具的各种应用是已知的，例如用于车辆的内部空间，其中灯具的作用是改善内部空间的乘客的空间印象。为了这一目的，经常使用的灯具，其可感知的光线是由多个单独的灯具的光线混合而成。这方面的例子是所谓的RGB-LED，其中红色、绿色和蓝色的发光二极管(LED)以这样的方式组合在一起，它们发出的光混合在一起，形成可感知的颜色。通过对单个LED进行适当的电子控制，RGB-LED的光会混合成一种特定的颜色、例如白色。因此，必须对单个LED进行校准，以便在使用多个这些RGB-LED时，不会感觉到颜色和光强度有明显的差异。为了补偿各个LED在运行过程中的生产公差，必须根据获得的校准值调整各个LED的电流。通常，在生产过程中对LED进行校准，即确定诸如电流强度或脉冲宽度调制(PWM)的占空比等值，这些值是产生白光或特定离散颜色的光所必需的。这些校准值被储存在灯具的电子模块中，因此当灯具被操作时，离散的颜色是按照校准值产生的。

上述生成与灯具有关的校准颜色的方法被认为是费时和不灵活的，因为必须对每个离散的目标颜色进行校准，而且这些值必须存储在灯具的电子模块中，特别是还因为随后对存储在电子模块中的校准值的改变需要重新校准各个灯具。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于发射连续可调颜色的光、特别是用于个性化和/或照亮室内空间的照明装置，以及相应的方法，这使得有可能大大简化所述的设置或校准照明装置的颜色的工作，并使其更加灵活，以便通过照明装置促进室内空间的个性化照明。

特别是，该目标是由一种用于发射连续可调颜色的光、特别是用于个性化和/或照亮内部空间的照明装置实现的，照明装置包括：

-至少一个照明单元，其包括多个、优选地是三个照明元件；

-至少一个驱动单元，其配置为向照明单元的照明元件输出驱动电流信号，从而可以根据驱动电流信号设置照明单元的目标颜色；

-至少一个计算单元、优选地是微控制器，其配置为计算设置目标颜色所需的驱动电流信号并控制驱动单元使得驱动单元输出驱动电流信号。

本发明具有实质性的想法，即不使用固定的校准值来生成单个离散的颜色，而是直接在照明装置中对任何目标颜色进行必要的数值计算。为了能够根据本发明在整个颜色空间、例如RGB颜色空间中调整目标颜色，在照明装置中提供有校准算法，其能够连续调整颜色空间的所有目标颜色。不同于传统的RGB-LED的将用于相应目标颜色的离散校准值的表格或列表，本发明将用于校准照明元件的校准算法存储在照明装置的计算单元中。目标颜色是在运行时通过指定从相应的颜色空间中选择的颜色坐标来设置的。计算单元中的校准算法负责计算各个照明元件的驱动电流信号和/或电压值的相应调整(例如通过脉冲宽度调制)，通过这种方式使照明装置使用校准的光进行照明。为此，各个单独照明元件由驱动单元控制或提供驱动电流信号。

在该照明装置的一个具体实施例中，照明元件配置为LED。LED在制造或购买方面的成本很低，而且数量很大。此外，它们的特点是使用寿命长，功率(电流)消耗低，能效显著，因此，照明装置既可以廉价制造，又可以随后以节能的方式运行。因此，当根据本发明使用大量的照明装置时，例如在车辆的内部空间使用时，这方面变得特别有利。

在一个实施例中，照明装置的照明单元包括至少一个红色照明元件、至少一个绿色照明元件和至少一个蓝色照明元件，其中照明元件发出的光被混合以形成目标颜色，特别是可以被观察者感知。通过对各个照明元件的优选三原色进行加法混合，定义了加色空间，它可以相应地再现人眼的颜色感知。在一个具体的实施例中，三原色可以被混合、例如从红、绿和蓝光中混合，每一种都是由相应的照明元件发出的，以形成目标颜色。因此，目标颜色被理解为照明元件的发射颜色被混合形成人眼可感知的单一颜色，也就是说，观察照明装置的人得到的印象是，例如它是白光(或其它特殊颜色)，尽管它实际上是由红、绿和蓝三色成分混合而成。

在一个实施例中，该照明装置包括照明器壳体，其中包括照明单元和驱动单元以及优选地计算单元。这使得照明装置变得特别紧凑和坚固，从而可以特别容易地集成到其它部件中、例如集成在车辆中。

在一个实施例中，照明装置的计算单元包括至少一个输入接口、例如BUS接口，其中输入接口配置为传输用于相应目标颜色的颜色信息数据、特别是颜色坐标，并且还优选地启动用于设置目标颜色的驱动电流信号的计算，该计算同时还考虑到所接收的颜色信息数据。

这些功能允许根据输入接口的数据，在内部计算的基础上，以最佳的分辨率改变照明装置或照明装置的目标颜色。此外，该接口允许外部访问计算单元，例如与照明装置的操作有关的用于软件和/或固件更新或更新存储在其中的数据。照明装置的BUS接口还有一个优点，即照明装置可以很容易地连接或集成到其它系统部件、例如车辆的部件。将颜色坐标直接输入输入接口，可以根据输入的颜色信息数据计算出目标颜色，而不需要事先对目标颜色进行校准，也不需要将目标颜色的校准值储存在计算单元的存储器中。通过这种方式，所使用的颜色空间的颜色的高分辨率成为可能，以便进一步提高灯光的个性化。

在一个实施例中，照明装置的计算单元和/或驱动单元适于根据电流(电流强度)调整和/或脉冲宽度调制(PWM)分别计算或输出驱动电流信号，以设置或改变目标颜色。

通过对照明元件的电流调整和/或脉冲宽度调制的控制，灯具的颜色可以非常精确地分级，从而使照明装置均匀地发出具有所需颜色的光。同时，还可以单独补偿温度和照明装置老化的影响。总而言之，颜色感知和室内照明的个性化在这里以一种简单的方式得到了改善。

在一个实施例中，照明装置的计算单元包括存储介质，其配置为存储颜色参考数据和/或用于计算设置或改变目标颜色所需的驱动电流信号的校准算法。

照明装置中的内部存储介质被用来以经济有效的方式执行照明装置内部计算目标颜色的数据和/或算法。通过分别调整(单个)照明元件的驱动电流信号，照明元件的生产公差可以根据颜色参考数据(来自制造商)进行补偿。这些颜色参考数据是(提前)记录的数据或数值、例如在照明元件的生产过程中记录。这些颜色参考数据是具体的电流或电压值，必须应用于照明元件以产生特定的颜色。用于白光或特定目标颜色的校准值不需要再存储在计算单元的存储器中。校准算法可以根据收到的颜色信息数据，对必要的电流或电压值进行计算。校准算法可以考虑到存储在存储介质中的颜色参考数据，以优化计算时间，从而优化照明装置的能耗。

特别是，本发明的目的还通过一种操作照明装置的方法得到解决，该照明装置用于发射连续可调颜色的光，特别是用于个性化和/或照亮内部空间，该方法包括以下步骤：

a)将目标颜色的颜色信息数据、特别是颜色坐标输入照明装置；

b)通过照明装置的计算单元中的校准算法，计算所需的驱动电流信号以生成目标颜色；

c)通过照明装置的驱动单元将驱动电流信号输出到至少一个照明单元，以生成目标颜色。

由此，实现了与已经描述的与照明装置有关的相同优点。

在一个实施例中，该方法包括将第二目标颜色的第二颜色信息数据第二次输入到照明装置中，这导致重复执行步骤b)，并且在步骤c)中根据第二目标颜色调整驱动电流信号，以将照明装置发出的光从目标颜色变为第二目标颜色。通过这种方式，进一步优化了由照明装置发出的光的个性化，并进一步改善了颜色感知。

在一个实施例中，该方法的步骤a)-c)和/或第二颜色信息数据的第二输入都是在运行期间进行。这样就可以改变照明装置的目标颜色，而不必中断光的发射。因此，照明装置的光线的个性化得到了提高，并且通过平滑的梯度改变目标颜色成为可能，从而使照明装置的颜色尽可能地被轻松愉快地改变。

在一个实施例中，颜色信息数据包括目标颜色的色度坐标、特别是RGB值，和/或目标颜色的发光强度值。这不仅使照明装置的目标颜色能够以校准的方式改变，而且目标颜色的亮度或强度也能够通过校准算法以校准的方式改变。通过这种方式，可以实现对系统中存在的所有照明装置以相同的方式实现灯光的设置，从而使用户获得和谐的颜色印象。

在一个实施例中，在照明装置内部计算的驱动电流信号适合于根据电流(电流强度)调整和/或脉冲宽度调制(PWM)为每个照明元件单独设置或改变目标颜色。通过电流调整和/或脉冲宽度调制，通过电流控制照明元件，灯具的颜色可以非常精确地分级，从而使照明装置均匀地发出所需颜色的光线。同时，有可能单独补偿温度和照明装置老化的影响。

总而言之，这改善了颜色感知，从而以一种简单而经济的方式实现了室内照明的个性化。

在一个实施例中，颜色空间的所有颜色、特别是RGB颜色空间的所有颜色，可以通过直接输入或接收相应的颜色信息数据，连续设置为目标颜色。颜色坐标的直接输入使得目标颜色可以根据输入的颜色坐标进行计算，而不需要在照明装置或相应的计算单元中存在输入颜色坐标的相应校准值。通过这种方式，所使用的颜色空间的高分辨率成为可能，以进一步提高灯光的个性化。

在一个实施例中，用于生成目标颜色所需的驱动电流信号的计算是通过照明装置的计算单元中的校准算法进行的，可选择考虑参考数据，该参考数据特别是包括各个照明元件的制造商的数据和/或数据集。这使得计算时间可以缩短或优化，如果适用的话。例如，“标准色”、即重复生成的颜色的参考数据可以被存储。例如，这些数据可以由照明元件的制造商提供。如果在照明装置的界面上输入这样的标准色，相应的算法可以缩短，可以依靠参考数据来使用。这使得照明装置的运行具有能耗效率。

特别是，本发明的目的也是由一种处理器、特别是微处理器来解决的，该处理器包含指令，通过执行指令，使得根据上述之一的方法得以实施。

这使得其具有与已经描述的与照明装置和/或操作照明装置的方法相关的相同优点。

特别是，本发明的目的也通过包括如上所述的处理器和/或如上所述的照明装置的车辆得到解决。

这使得其具有与上文描述的照明装置和/或操作照明装置和/或处理器的方法相关的相同优点。

其它的有利的实施例在从属权利要求中变得很清楚易懂。

附图说明

在下文中，还将通过实施例来描述本发明的其它特征和优点，这些实施例将参照附图进行更详细的解释。

在此，图中描述了：

图1是现有技术中可能实现的具有对于离散目标颜色的离散色值的颜色空间的示意图；

图2是根据本发明的照明装置可以实现的对于目标颜色的连续可调色值的颜色空间示意图；

图3是根据本发明的照明装置的示意图；

图4是照明装置的一个可能的实施例的示意图；

图5是照明装置的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出了颜色空间K的u'v'-图，以说明技术现状，其使用了CIE 1976的颜色坐标(CIE 1976UCS图)。例如，颜色空间K是RGB-颜色空间，其中颜色可以用相应的u'、v'坐标来表示。如果RGB-灯具(例如RGB-LED)与红、绿、蓝灯具一起使用来产生RGB-灯具的一个(混合)颜色，所有可实现的颜色都位于三角区D中(色域)。

三角区D中的离散值M代表普通RGB灯具的离散色值，其可以存储在上述的相应电子模块中。因此，RGB灯具的颜色只能是与M值相对应的颜色。单个LED的相应电流或操作值必须通过复杂的程序进行校准，并编程入灯具中。其它颜色值-三角区D中离散值M之间的连续体-对于本比较例中的普通RGB灯具来说是无法实现的。因此，这些颜色(在数值M之间)不能用该灯具产生或发射。

在图2中，颜色空间K和三角区D以类似于图1的方式示出。然而，根据本发明的照明装置的效果在此以示意图形式示出。照明装置可以最高分辨率在颜色空间K中连续调整目标颜色14、140。

以上对图1和图2的解释只是为了说明问题。当然，必须考虑到颜色空间的实际表示是非常复杂的。因此，在本申请的其它部分中，没有对颜色空间K和三角区D进行语言上的区分。

图3示意性地示出了一个实施例的照明装置1。在这个实施例中，照明装置1包括计算单元12、驱动单元11和两个照明单元10。

在本实施例中，计算单元12设计成微处理器，其具有相应的存储介质12b。该存储介质12b包含校准算法12c，如果适用，还包含颜色参考数据12d。

此外，计算单元12具有输入接口12a。颜色信息数据13可以经由该接口12a输入或接收。在一个实施例中，输入接口是BUS接口、例如CAN-BUS接口或类似的接口系统。

颜色信息数据13基本上可以理解为与颜色空间K(图2)有关的期望目标颜色14的颜色坐标。例如，这些数据可以包括每个照明单元10的颜色空间K的具体坐标和/或每个照明单元10(或各个单独照明元件)的发光强度或亮度。颜色信息数据也可以包括用于目标颜色的RGB混合比例。此外，颜色信息数据13可以包括用于目标颜色14的期望色温指示。

通过将颜色信息数据13输入到输入接口12a，就有可能根据输入的颜色信息数据13通过校准算法12c来计算目标颜色14。校准算法12c因此可以考虑到颜色参考数据12d(在存储介质12b上)以优化计算时间，从而优化照明装置1的能耗。例如，颜色参考数据12d可以包括红色、绿色和蓝色照明元件10R、10G、10B的典型发光强度或坎德拉值。颜色参考数据12d还可以包括通常包括在照明元件的(制造商)数据表中的整个数据集，这些数据对执行校准算法12c有帮助(就性能而言)或是必需的。例如，照明元件的发光强度相对于应用的驱动电流的(非线性)变化值也可以存储在颜色参考数据12d中。颜色参考数据12d可以经由接口12a输入到照明装置1的计算单元12。

将颜色信息数据13输入到接口12a中，例如可以由车辆的系统部件、例如车载计算机来执行。然而，根据本发明，颜色信息数据13也可以通过用户终端、例如智能手机和/或遥控器来输入。

计算单元12中的校准算法12c为照明单元10的各个照明元件10R、10G、10B(见图3)计算必要的驱动电流信号。由校准算法12c计算的信息从计算单元12传输到驱动单元11。

因此，驱动单元11通过相应的线路102用计算出的驱动电流信号控制照明单元10，以根据输入的颜色信息数据13生成目标颜色14。线路102可以包括用于照明单元10R、10G、10B的相应串联电阻。

在一个实施例中，用于设置或改变目标颜色14的驱动电流信号是基于电流(电流强度)调整和/或脉冲宽度调制(PWM)的。各个照明元件10R、10G、10B由驱动单元11相应地控制或提供驱动电流信号，以达到此目的。

根据本发明，照明装置1的两个照明单元10可以以相同或不同的目标颜色14、140进行照明。

图4示出了照明装置10的一个实施例。在这个实施例中，照明单元10包括三个照明元件10R、10G、10B。例如，这些元件可以由红色LED 10R、绿色LED 10G和蓝色LED 10B组成。另外，照明元件10R、10G、10B也可以由OLED或类似物形成。在本实施例中，照明元件10R、10G、10B并排排列成一排。此外，照明单元10包括终端101以用于经由线路102连接到驱动单元11(参照图3)。

照明单元10还可以包括光学元件、例如扩散器，其配置成使来自照明元件10R、10G、10B的光通过漫反射混合以形成目标颜色14。替代地或附加地，可以为照明元件10R、10G、10B的组合或各个单独照明元件10R、10G、10B提供成像元件，这些成像元件配置为在其辐射特性、例如在其方向和/或发散中影响照明装置10的辐射光。

图5示出了照明装置1的照明单元10的另一个实施例。照明元件10R、10G、10B布置成与图4不同的配置。根据本发明，照明单元中照明元件10R、10G、10B的任何布置都包括在内。另外，根据本发明，每个照明单元10的三个照明元件10R、10G、10B的数量只是示例性的，并不限于此。同样，也可以设想在每个照明单元中包含多种不同颜色的照明元件的布置。并不强制要求每种颜色有相同数量的照明元件。例如，可以设想一种布置，例如存在一种颜色的多个照明元件，但其余每种颜色只有一个照明元件。

在这一点上，应该指出的是，以上描述的所有部分、特别是附图中所示的细节在单独或以任何组合考虑时都被认为与本发明有关。

附图标记列表

1 照明装置

10 照明单元

10R 照明元件

10G 照明元件

10B 照明元件

101 照明装置的端子

102 线路

11 驱动单元

12 计算单元

12a 输入接口

12b 存储介质

12c 校准算法

12d 颜色参考数据

13 颜色信息数据

130 第二颜色信息数据

14 目标颜色，如人眼所感知的

140 第二目标颜色，如人眼所感知的

K 颜色空间

D 三角区(色域)

Claims

1.一种用于发射连续可调颜色的光、特别是用于个性化和/或照亮内部空间的照明装置，包括：

-至少一个照明单元(10)，包括多个、优选地是三个照明元件(10R、10B、10G)；

-至少一个驱动单元(11)，其配置为能够向所述照明单元(10)的照明元件(10R、10B、10G)输出驱动电流信号，以使得所述照明单元(10)的目标颜色(14)能够根据所述驱动电流信号来设置；

-至少一个计算单元(12)、优选地是微控制器，其配置为能够计算设置所述目标颜色(14)所需的驱动电流信号并相应地控制所述驱动单元(11)，以使得所述驱动单元输出所述驱动电流信号。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述照明元件(10R、10B、10G)配置为LED。

3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，

所述照明单元(10)包括至少一个红色照明元件(10R)、至少一个绿色照明元件(10G)和至少一个蓝色照明元件(10B)，以及

由所述照明元件(10R、10G、10B)发出的光混合形成目标颜色(14)，所述目标颜色特别是能够被观察者感知。

4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，

所述照明装置具有包括所述照明单元(10)和所述驱动单元(11)以及优选地所述计算单元(12)的照明器壳体。

5.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，

所述计算单元(12)包括至少一个输入接口(12a)、特别是BUS接口(12a)，所述至少一个输入接口配置为能够获得用于目标颜色(14)的颜色信息数据(13)、特别是颜色坐标，并且优选地，用于设置所述目标颜色(14)所需的驱动电流信号的计算是在考虑到所接收的颜色信息数据(13)的情况下进行的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，

所述驱动单元(11)和/或所述计算单元(12)适于基于电流匹配和/或脉冲宽度调制(PWM)单独计算或输出用于调整或改变目标颜色(14)的驱动电流信号。

7.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，

所述计算单元(12)包括适于存储颜色参考数据(12d)和/或用于计算调整或改变目标颜色(14)所需的驱动电流信号的校准算法(12c)的存储介质(12b)。

8.一种操作用于发射连续可调颜色的光、特别是用于个性化和/或照亮内部空间的照明装置的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将用于目标颜色(14)的颜色信息数据(13)、特别是颜色坐标输入照明装置(1)；

b)在所述照明装置(1)的计算单元(12)上通过校准算法(12c)计算生成所述目标颜色(14)所需的驱动电流信号；

c)通过所述照明装置(1)的驱动单元(11)将所述驱动电流信号输出到至少一个照明单元(10)，以生成所述目标颜色(14)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

向所述照明装置(1)第二次输入第二目标颜色(140)的第二颜色信息数据(130)导致重新执行步骤b)，在步骤c)中根据第二目标颜色(140)调整驱动电流信号，以将所述照明装置(1)发出的光从所述目标颜色(14)变为第二目标颜色(140)。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，

步骤a)-c)和/或第二颜色信息数据(130)的第二次输入分别相应地是在或能够在运行时执行。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

颜色信息数据(13、130)包括用于目标颜色(14、140)的色度颜色坐标、特别是RGB值和/或用于目标颜色(14、140)的发光强度值。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

在所述照明装置(1)中基于电流调整和/或脉冲宽度调制(PWM)计算的用于调整或改变目标颜色(14)的驱动电流信号相对每个照明元件(10R、10G、10B)进行单独调整。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

颜色空间(K)、特别是RGB颜色空间的所有颜色能够通过输入相应的颜色信息数据(13)被连续设置为目标颜色(14)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

用于生成目标颜色(14)所需的驱动电流信号的计算是通过所述照明装置(1)的计算单元(12)上的校准算法(12c)进行的，并且同时考虑到参考数据(12d)，所述参考数据(12d)特别是包括各个单独照明元件(10R、10G、10B)的制造商方面的数据和/或数据记录。

15.一种处理器、特别是微处理器，包含指令，通过执行所述指令使得根据前述权利要求中任一项所述的方法得以实施。

16.一种车辆，包括根据权利要求15所述的处理器和/或根据权利要求1-7中任一项所述的照明装置，所述照明装置用于发射连续可调颜色的光、特别是用于个性化和/或照亮车辆内部空间。