CN1571610B - 有可调节颜色和亮度的照明装置的电路结构和方法 - Google Patents

有可调节颜色和亮度的照明装置的电路结构和方法 Download PDF

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Abstract

照明装置应当能够用相应的调节装置(E1、E2)独立地调节颜色和亮度。为此用三种不同的颜色运行光源。对于两种颜色只提供第一供电电源(CON、PWM1)，而第三种颜色由第二供电电源(CON、PWM2)供电。通过同时地改变第一(CON、PWM1)和第二(CON、PWM2)供电电源的功率输出可以调节亮度。通过改变第二(CON、PWM2)供电电源的功率输出可以调节颜色。

Description

有可调节颜色和亮度的照明装置的电路结构和方法
技术领域
本发明涉及一种用于照明装置的电路结构。在此尤其涉及一种使得在照明装置中既可以调节发出的光的颜色，又可以调节发出的光的亮度的电路结构。
背景技术
光源的颜色，在文献中又称为色度，一般地用标准比色图确定。这种比色图在德国工业标准DIN5033或等同的国际标准CIE1931中定义。在比色图中颜色由x座标和y座标确定。在图1中示出一种标准比色图。所有的人们可视的颜色都在颜色三角形T中。所谓的消色点U用座标x＝0.33和y＝0.33确定。消色点U周围区域中的颜色一般感觉为白色。在白天过程中的日光采取的颜色在所谓的D线D上。
为了准备能够发出有可调节的颜色例如在D线上的颜色的光的照明装置，在照明装置中需要有三个不同颜色的光源。这三个光源连同其颜色位于图1中所示的点B、G、R上。在此，例如点B在标准比色图的蓝色范围内，点G在绿色范围内而点R在红色范围内。通过调节三个光源的亮度照明装置可以发出三角形BGR内的所有的颜色，所述的三角形BGR由三个点，B、G、R张开。
根据现有技术对于所述的照明装置需要为三个光源的每个都含有供电电源的电路装置。为了连接这三个光源至少需要四个连接线路，在此为三个光源提供公共的基准电位。
三个供电电源的每一个都需要一个调节装置以调节光源的亮度。如果要调节从照明装置发出的光的亮度，而不实质性地改变其颜色，就应当同时操作三个调节装置，或者必须准备第四个调节装置。该第四调节装置必须使得能够同时调节所有三个供电电源的功率输出。
在现有技术中，已经表明缺点是提供上述的光照颜色要求大量的费用，并且没有附加的费用就不能够舒适地调节颜色和亮度。
发明内容
本发明的任务是，提供一种电路结构，所述的电路结构用很少的费用实现颜色和亮度的调节。
本发明的另一个任务在于，用很少的成本提供照明装置的颜色调节，其中可调节的颜色在标准比色图的一条直线上。
本发明的另一个任务在于，使之舒适地调节照明装置的颜色和亮度。
根据本发明的照明装置的电路结构，具有以下的特征：
*第一和第二组光源共用的连接装置，
*第一和第二供电电源，
*其中第一供电电源能够有对第一组光源的可调节的功率输出，而第二供电电源能够有对第二组光源的可调节的功率输出，
所述的电路结构
*包含有第一和第二调节装置，
*其中用第一调节装置能同时调节第一和第二供电电源的功率输出，
而用第二调节装置只能调节第二供电电源的功率输出，
其中第一调节装置包含相互耦联的第一和第二电位器，其中用第一电位器可以调节第一供电电源的功率输出并且用第二电位器可以调节第二供电电源的功率输出，
而第二调节装置含有一个与第一调节装置的第二电位器并联连接的电位器。
本发明还提供一种相应的照明装置，所述的照明装置包含上述的电路结构，其中在连接装置上连接第一和第二组光源，其中第一组光源发出第一颜色而第二组光源发出第二颜色，其中第一和第二颜色不同。
本发明还提供一种调节照明装置的亮度和颜色的方法，其中：准备第一和第二组不同颜色的光源，其中第一组包含两种不同颜色的亚组；为了调节照明装置的亮度均衡地改变所有组光源的亮度；为了调节照明装置的颜色，通过一第二调节装置只调节第二组光源的亮度，其中设立包含相互耦联的第一和第二电位器的第一调节装置，用第一电位器可以调节第一组光源的功率供给，用第二电位器可以调节第二组光源的功率供给，使得用第一调节装置能同时调节第一和第二组光源的功率输出，而且第二调节装置被设立成含有一个与第一调节装置的第二电位器并联连接的电位器，以便用于只调节第二组光源的功率供给。
根据本发明的电路结构具有第一和第二组光源的连接装置。因为对这两个组可以提供公共的基准电位，电路结构有三个连接至两组光源的电连接线路就足够了。
因为只有两组光源由电路结构供电，根据本发明的电路结构只有第一和第二供电电源。两个供电电源都是可调节的，其中第一供电电源使得对第一组光源能够有可调节的功率输出，而第二供电电源使得对第二组光源能够有可调节的功率输出。
为了调节供电电源的功率输出，所述的电路结构具有第一和第二调节装置。
根据本发明用第一调节装置可以同时调节第一和第二供电电源的功率输出，而用第二调节装置只能够调节第二供电电源的功率输出。
一般地电路结构作为照明装置的部分工作，带有第一和第二组光源，其中第一组光源发出第一颜色而第二光源发出第二颜色。第一和第二颜色可以作为第一和第二点标在标准比色图中。优选地这两个颜色不同，由此可以在标准比色图中标出这两个点之间的第一连接线。在此第一连接线上该照明装置可输出所有的颜色。
用第一调节装置根据本发明同时调节第一和第二供电电源的功率输出，并且同时调节第一和第二组光源的亮度。从而第一调节装置使之可以改变照明装置的亮度，而不实质上地影响照明装置输出的颜色。
用第二调节装置根据本发明只调节第二供电电源的功率输出并且从而调节第二组光源的亮度。从而第二调节装置使之可以改变照明装置输出的颜色。
第一和第二组光源的颜色必须这样地选择，在第一连接线上有照明装置应输出的所有的颜色。然而一个光源却一般地不能够含有任意的颜色，这首先是第一连接线不能有任意的位置。
因此，至少一组光源由不同颜色亚组的光源组成是有利的。不丧失普遍适用性地，在此第一组光源由具有第三和第四颜色的第一和第二亚组组成。第三和第四颜色在标准比色图中由第三和第四点代表，在此两点之间可以画第二连接线。
前述的标准比色图中的第一点在该第二连接线上。第一点的位置可以通过第一和第二组光源的亮度比确定。从而可以把第一连接线放置到所希望的位置。
附图说明
下面参照附图借助于实施例详细地说明本发明。在附图中：
图1标准比色图(对此的说明在背景技术节中)，
图2本发明的优选实施例的方框图，
图3标准比色图，带有举例示出的根据本发明的优选实施例的光源颜色的点，
图4本发明优选实施例发出光的光谱，有不同的第二调节装置的调节。
具体实施方式
图2中示出本发明的优选实施例的方框图。该方框图示出带有连接的光源的电路结构的优选实施形式。
电压变换器CON经连接端L和N从，例如用市电或者电池实现的，未示出的电源取得电能。电压变换器CON在其连接端O1和O2上提供工作电压，所述的工作电压适于运行连接在所述电路结构上的光源。
所述的工作电压经连接端I11和I12及I21和I22馈入第一和第二调光装置(PWM1、PWM2)中。第一调光装置PWM1具有两个连接端A11和A12在其上连接第一组G1光源。第二调光装置PWM2具有两个连接端A21和A22，在其上连接第二组G2光源。
在所示的实施例中连接端A21连接连接端A11。因此这两组光源具有共同的基准电位，该共同的基准电位只须一次输送给光源。因此有利地从所述电路结构只需要三条引向光源的连接线。所述的连接线可以插接地通过连接装置S实现。公共的基准电位在该实施例中选择连接端A11的电位。通过相应的调光装置PWM1和PWM2的内部布线A11和A12的连接已经由I11至I21的连接或者从I12至I22的连接给出了。因此不再需要从A11至A21的连接。
电压变换器CON与调光装置PWM1一起构成第一组光源的供电电源。接着电压变换器CON与调光装置PWM2一起构成第二组光源的供电电源。在有附加的费用的条件下还可能为每个调光装置PWM1、PWM2使用独立的电压变换器。
调光装置PWM1和PWM2各具有一对连接端D11、D12及D21、D22，通过这些连接端使之能够调节向相应组光源的功率输出。在手动调节时实施用电位器的调节方式是有利的，因为这只需要调节装置的很少的费用。然而在原则上也可以使用其它的调节可能性实施，例如通过可变电压源或者电流源，或者通过数字的指令程序。
第一调节装置E1包含两个同时操作的电位器。这样的结构称为双联电位器或者立体电位器。该双联电位器的一个电位器与连接端D11和D12连接，由此可以调节调光装置PWM1的功率输出。该双联电位器的另一个电位器与连接端D21和D22连接，由此可以调节调光装置PWM2的功率输出。从而第一调节装置E1的操作同时导致第一和第二组光源的亮度改变。这意味着由照明装置输出的光的亮度改变而无颜色改变。
第二调节装置E2包含一个电位器。该电位器与连接端D21和D22连接，由此可以调节调光装置PWM2的功率输出。从而操作第二调节装置E2导致第二组光源的亮度改变。这意味着照明装置发出的光的颜色改变。
所述的调节装置的布线意味着第二调节装置E2的电位器与第一调节装置E1的电位器并联，这与第二调光装置PWM2连接。为了可以影响电位器的作用，可以与电位器串联和/或并联地连接电阻器。
为了调节功率输出在调光装置PWM1和PWM2中有利地选择脉冲宽度调制。这种调制以很小的耗损功率工作。特别适宜地是脉冲宽度调制结合发光二极管作光源、。
在图2所示的实施例中采用发光二极管作光源，在下文中发光二极管称为LED。然而也可以使用其它的光源，例如白炽灯或者放电灯或者有机LED，只要提供适当的供电电源即可。
第一组G1光源由2个并联的亚组UG1和UG2组成。所述的亚组也可以选择成串联连接的。例如每个亚组UG1、UG2由串联的三个LED组成。亚组UG1、UG2还可以由不同数量的串联或并联的LED组成。
举例中第二组G2光源由3个LED的串联电路组成。然而本发明也可以用任意数量的串联或并联的LED实施。在各个组或者亚组中的LED的数量确定光流的成分，后者对照明装置的总的光流作贡献。
下面的表中是光源组或亚组的优选实施形式，在颜色、发射的波长和光流成分方面进行了汇总：
颜色     波长λ        光流成分
  UG1UG2G2 红       617毫微米     51％绿       525毫微米     36％蓝       470毫微米     13％
图3在标准比色图中示出上述表中给出的值。点P2代表第二组G2光源的颜色。点P3代表第一亚组UG1光源的颜色。点P4代表第二亚组UG2光源的颜色。有利地这样地选择光源的颜色，使得三角形P2、P3、P4张开尽可能大的面积。从而有可调节颜色的大的选择。
通过点P2画出调光轨迹L1，照明装置应发出的颜色实质上在此调光轨迹上。调光轨迹L1与点P3和点P4的连线L2相交于点P1。第一组G1光源可发出的所有颜色都在该直线L2上。在此要如此地选择第一和第二亚组UG1、UG2的亮度比例，使第一组G1发出的光的颜色处在点P1上。
这时用第二调节装置E2可以在所示的例子中，在点P1和点P2之间的调光轨迹L1上调节任意的颜色。
对于普遍的照明目的，调光轨迹L1有利地与接近相应于白色的标准比色图区域相交。这样用第二调节装置E2可以调节不同的白色边缘(Weisstoere)。在此例中图1中所示的D线紧靠着调光轨迹L1。由此所述的照明装置可以模拟不同的日光印象。
图4示出如实施例中所述的照明装置的光谱。在横轴上给出以nm(毫微米)为单位的波长λ。在纵轴上给出任意刻度的相对强度。
示出第二调节装置E2的三个不同调节的光谱：
在光谱1上是第二组G2光源的亮度借助于第二调节装置E2几乎降低到零。照明装置发出的颜色相应地处在图3中的点P1上。
在光谱3上是第二组G2光源的亮度借助于第二调节装置E2调节到最大值。照明装置发出的颜色相应地处在图3中的点P2附近。
在光谱2上是第二组G2光源的亮度借助于第二调节装置E2调节到中等值。照明装置发出的颜色相应地处在调光轨迹L1的中间区域。
光谱1、2、3的比较表明照明装置的总亮度不受第二调节装置E2的明显影响。因此可以有利地这样选择光源的颜色，使得照明装置发出的光的颜色的改变不引起明显的亮度改变。

Claims (11)

1.照明装置的电路结构，具有以下的特征：
*与第一(G1)和第二(G2)组光源连接的连接装置(S)，
*第一(CON、PWM1)和第二(CON、PWM2)供电电源，
*其中第一供电电源(CON、PWM1)能够有对第一组(G1)光源的可调节的功率输出，而第二供电电源(CON、PWM2)能够有对第二组(G2)光源的可调节的功率输出，
其特征在于，所述的电路结构
*包含有第一(E1)和第二(E2)调节装置，
*其中用第一调节装置(E1)能同时调节第一(CON、PWM1)和第二(CON、PWM2)供电电源的功率输出，
而用第二调节装置(E2)只能调节第二供电电源(CON、PWM)的功率输出，
其中第一调节装置(E1)包含相互耦联的第一和第二电位器，其中用第一电位器能调节第一供电电源(CON、PWM1)的功率输出并且用第二电位器能调节第二供电电源(CON、PWM2)的功率输出，
而第二调节装置(E2)含有一个与第一调节装置(E1)的第二电位器并联连接的电位器。
2.如权利要求1所述的电路结构，
其特征在于，
能借助于脉冲宽度调制调节第一(CON、PWM1)和第二(CON、PWM2)供电电源的功率输出。
3.如权利要求1所述的电路结构，
其特征在于，
与第一和第二组光源连接的连接装置(S)具有一个公共的基准电位。
4.照明装置，所述的照明装置包含根据权利要求1所述的电路结构，其中在连接装置(S)上连接第一(G1)和第二(G2)组光源，
其中第一组(G1)光源发出第一颜色而第二组(G2)光源发出第二颜色，其中第一和第二颜色不同。
5.如权利要求4所述的照明装置，
其特征在于，
如此地选择第一和第二组(G1、G2)光源的颜色，使得第二调节装置(E2)能够进行调节，使得照明装置发白色光。
6.如权利要求4所述的照明装置，
其特征在于，
至少一组(G1、G2)光源包含并联或者串联连接的不同颜色的亚组(UG1、UG2)光源。
7.如权利要求6所述的照明装置，
其特征在于，
第一组(G1)光源由红色的亚组(UG1)和绿色的亚组(UG2)组成，而第二组(G2)光源发蓝色的光。
8.如权利要求7所述的照明装置，
其特征在于，
红色的亚组(UG1)发出617nm波长范围的光，
绿色的亚组(UG2)发出525nm波长范围的光，
而第二组(G2)光源发出470nm波长范围的光。
9.如权利要求8所述的照明装置，
其特征在于，
在调节装置(E1、E2)调节使得第一和第二供电电源((CON、PWM1)，(CON、PWM2))产生最大功率输出的情况下，
基于照明装置的总光流，
红色的亚组(UG1)具有51％范围的成分，
绿色的亚组(UG2)具有36％范围的成分，
并且第二组(G2)光源具有13％范围的成分。
10.如权利要求4至9之一所述的照明装置，
其特征在于，
所述的第一和第二组光源是LED。
11.调节照明装置的亮度和颜色的方法，
其中：
-准备第一(G1)和第二(G2)组不同颜色的光源，其中第一组(G1)包含两种不同颜色的亚组(UG1、UG2)；
-为了调节照明装置的亮度均衡地改变所有组(G1、G2)光源的亮度；
-为了调节照明装置的颜色，通过一第二调节装置(E2)只调节第二组(G2)光源的亮度，
其中设立包含相互耦联的第一和第二电位器的第一调节装置(E1)，其中用第一电位器能调节第一组(G1)光源的功率供给，用第二电位器能调节第二组(G2)光源的功率供给，使得用第一调节装置(E1)能同时调节第一和第二组光源的功率输出，
而且所述的第二调节装置(E2)被设置成含有一个与第一调节装置(E1)的第二电位器并联连接的电位器，以便用于只调节第二组(G2)光源的功率供给。
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