CN107532782B - 用于装饰性白色照明的动态颜色阴影 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够创建动态颜色阴影的照明设备(100)。照明设备(100)包括不同颜色的多个光源(104、105、106)，该多个光源被布置为一起作为单元发射白光。此外，对比产生元件(110)接收所发射的光，并且包括可以阻挡光使得阴影能够被创建在对比产生元件后方的物体(122)上的部分(114)。如果选择器处于活跃状态，则控制单元(116)控制光源以调制空间光谱分布，或者如果控制单元处于非活跃状态，则由照明设备发射白光。因此，照明设备可在创建对象上的动态颜色阴影同时发射白光与仅发射白光之间切换。

Description

用于装饰性白色照明的动态颜色阴影

技术领域

本发明涉及一种用于创建装饰性光效果的照明设备。

背景技术

照明设备的快速发展不仅提供了更为能量高效的照明，而且提供了应用和设计的新可能性。例如，近年来，发光二极管(LED)主要由于其超过其他现有技术(诸如例如，荧光照明管)的优良能量效率而已经成为照明应用市场上的强有力竞争者。

随着照明设备的发展，出现了对诸如照明效果之类的功能的新需求。这样的照明效果可以是可变形的或可以以其他方式改变光图案。例如，可能期望由遮盖物产生的阴影是可移动的或是以其他方式可修改的。

装饰性照明的另一示例涉及创建被投射在照明设备的周围环境中的对象上的颜色阴影。这样的颜色阴影可以通过以下来创建：将例如具有不同颜色光的发光LED彼此靠近地放置，使得它们一起创建白光。阻挡由LED发射的光的对象可以针对彩色发光二极管中的每一个将来自二极管的光阻挡不同的量，这引起在阻挡对象后方的对象上的颜色阴影。

US20110116259公开了一种能够创建颜色阴影的系统的示例。US20110116259中所公开的系统可以检测对象后方的阴影的颜色，然后可以根据阴影的期望颜色来调节所发射的光。

然而，可能期望控制颜色阴影中的更多灵活性。例如，可能期望仅具有白光输出或者甚至具有颜色阴影的更动态的外观。

发明内容

本发明的总体目的是提供一种能够产生白光的照明设备并且引起动态颜色阴影。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种照明设备，该照明设备包括：

光源装置，包括不同颜色的多个光源，该多个光源被配置为发射相应的光束，其中由光源装置发射的总光产生白色光束；

对比产生元件，包括透光部分和至少部分地阻光的第二部分，该对比产生元件被布置为接收来自光源装置的白光；

控制单元，被配置为控制光源装置，以调制由光源装置发射的总光在对比产生元件处的空间光谱分布，从而动态地改变由对比产生介质与多个光源配合而创建的颜色阴影；以及

选择器，用于将照明设备在第一模式与第二模式之间切换，在第一模式中，控制单元是非活跃的并且照明设备发射白光，在第二模式中，控制单元是活跃的并且照明设备发射动态改变的颜色阴影。

透光例如可以是透明的、半透明的、亚透明的或其组合。控制单元可以以微处理器的形式。选择器例如可以是禁用控制单元或将控制单元置于空闲模式的开关。

表达“空间光谱分布”旨在指示光颜色在空间延伸中的分布。因此，调制空间光谱分布意指改变发射光的某些波长的空间延伸。因此，发射光的整体光谱成分不改变，但特定空间延伸上的光谱改变。例如，在具有红色光源、绿色光源和蓝色光源的装置中，绿色光源的定位可以移动至不同的位置。这将不影响整体光谱，但光谱的空间分布将改变。

本发明基于以下实现：照明设备可以能够通过禁用或启用空间光分布的调制来产生白光和变化的颜色阴影这两者。还实现了，通过以多个光源一起产生白光的方式布置不同颜色的多个光源，仍然可以通过修改某一颜色的发射光的空间光分布来引起基于变化的颜色阴影的动态图案。

多个光源可以包括红色光源、绿色光源和蓝色光源，每个光源例如均为发光二极管。

所发射的白光优选地具有在2000K与10000K之间的相关色温(CCT)。所发射的白光的CCT在照明设备操作期间是恒定的。

所发射的白光优选地具有在大于70、或大于80、甚至大于90的显色指数(CRI)。优选地，所发射的白光的CRI在照明设备操作期间是恒定的。

所发射的白光优选地具有如下的色点，即，该色点基本上在黑体线(BBL)上，在照明设备操作期间距BBL在15SDCM(颜色匹配标准偏差)内、或在10SDCM内、或甚至在5SDCM内。

产生白光的多个光源(例如，构成红色光源、绿色光源和蓝色光源)在各光源之间以间距来定位，优选地以≤2mm的间距、更优选地以≤1mm的间距、最优选地以≤0.5mm的间距来定位。间距是从第一光源到相邻光源的距离。当然，光源装置的多个光源可以包括同一颜色的多于一个的光源。例如，光源装置可以包括两个红色光源、两个绿色光源以及两个蓝色光源。

根据本发明的一个实施例，照明设备可以包括另一光源，该另一光源是红色光源、绿色光源和蓝色光源中的一个，其中，为了调制空间光谱分布，控制单元被配置为根据时变方案来修改另一光源的强度和光源装置的第一光源的强度，光源装置的第一光源发射与另一光源相同颜色的光束，其中来自另一光源和来自第一光源的光的强度在强度变化上是同步且相反的。因此，可以通过仅使用彩色光源并且通过仅修改光源输出光的强度而以有利的方式创建动态颜色阴影。

另一彩色光源(例如第二光源，例如绿色)或第二彩色光源(例如，红色、绿色、蓝色)被定位为距第一多个光源优选地>2mm，更优选地>4mm，最优选地>5mm。

在另一配置中，可以包括第三光源。例如，照明装置可以包括被定位为彼此靠近(例如，以距离≤2mm)的多个光源(例如，红色、绿色和蓝色)、被定位在距多个光源4mm的距离处的绿色光源、以及被定位在距多个光源8mm的距离处的绿色光源。

多个光源和另一光源可以被布置在诸如反射室或反射器设备之类的光室中。

时变方案可以是脉宽调制方案和连续电流方案中的一个。例如，在脉宽调制方案的情况下，当另一光源以高强度状态发射光时，第一光源的强度处于低状态，并且反之亦然。

在本发明的一个实施例中，照明设备可以包括被配置为发射白光的白色光源，其中，为了调制空间光谱分布，控制单元被配置为相对于多个光源中的一个光源并且相对于白光的强度来修改从多个光源中的至少一个另外的光源发射的光的强度。因此，以这种方式，可以创建多于一个颜色的动态颜色阴影，因为可以修改多个光源中的任何一个光源的任何强度。

备选地或另外地，多个光源是相应的磷光体元件。因此，照明设备可以包括磷光体系统，该磷光体系统包括一组磷光体元件，其中多个光源中的每个光源是一组磷光体元件中的相应磷光体元件。

利用磷光体元件，一种实现经调制的空间光谱分布的备选方式是可能的。例如，照明设备可以还包括光束重定向元件和发光元件，其中发光元件被布置为朝向光束重定向元件来发射光束，并且其中光束重定向元件被布置为朝向磷光体元件来散射光束，光束重定向元件包括具有不同散射性质的两个部分，并且光束重定向元件是可移动的，使得经散射的光束在磷光体元件上的照射位置是可修改的，其中红色光源、绿色光源和蓝色光源中的至少两个光源之间的空间分离是可修改的，以用于调制空间光谱分布。

如所述的，发光元件(例如，激光器)被布置为发射光束重定向元件上的光束，光束重定向元件将该光束散射成若干光束。这些光束中的每个光束撞击磷光体元件。当光束重定向元件被移动以使得来自发光元件的光束撞击具有不同散射性质的不同部分时，磷光体上的照射位置被修改，从而调制空间光谱分布。

调制空间光谱分布的另一种方式是调制磷光体元件之间的空间分离。例如，照明设备还可以包括发光元件和第二组磷光体元件，其中第一组的磷光体元件的空间分布与第二组的磷光体元件的空间分布不同，其中第一组和第二组可相对于发光元件移动，并且其中发光元件被布置为交替地朝向第一组磷光体元件和第二组磷光体元件发光。

对比产生元件的第二部分有利地可以是光阻挡部分，从而高效地创建阴影。有利地，对比产生元件的第二部分是光漫射部分。

可能存在期望根据环境来修改动态颜色阴影的情况。因此，照明设备还可以包括被布置为检测信号的传感器，该信号指示各在照明设备附近的以下项中的至少一个：光的量、光的颜色、温度、湿度和人的存在，其中控制单元被配置为适配空间光谱分布的修改水平。

动态颜色阴影还可以根据地点、日期、时间、季节等来修改。

优选地，照明设备可以被布置在例如灯具中或者在光引擎或灯中。例如，照明设备可以被用作灯具或类似物中的可替换照明源。灯具例如可以被布置为照亮房间。

此外，所发射的白光可以具有在照明设备操作期间不改变的色点和显色指数。

本发明的另外特征和优点将在研究所附权利要求和下文描述时变得明显。技术人员将认识到，可以在不偏离本发明的范围的情况下，组合本发明的不同特征，以创建除了下文中所描述的实施例之外的实施例。

附图说明

现在将参考示出了本发明的示例性实施例的附图，来更详细地描述本发明的这些和其他方面，在附图中：

图1图示了根据本发明的一个实施例的照明设备；

图2a至图2b示意性图示了示例时变方案；

图3a至图3b图示了光源装置的一个示例；

图4图示了光源装置的另一示例；

图5图示了根据本发明的一个实施例的照明设备；以及

图6图示了根据本发明的一个实施例的照明设备。

具体实施方式

在以下描述中，参考示例应用或实施例来描述本发明。然而，应当注意，这决不是限制本发明的范围，本发明同样适用于例如其他应用，诸如一般照明装备、LED灯、编码光灯具。

图1图示了根据本发明的一个实施例的照明设备的示例。图1示出了光源装置102，该光源装置102包括多个光源(在这一实例中为三个光源104、105、106)和另一光源108。还存在对比产生元件110，该对比产生元件110包括透光部分112和第二部分114，该第二部分114在这一实例中是阻光的，但也可以是例如半透明或漫射的。对比产生元件被布置为接收从多个光源104、105、106发射的光。此外，控制单元116被连接到光源装置102，以控制多个光源104、105、106以及另一光源108。作为控制单元116的一部分，此处还示出了选择器118，选择器118操作以将控制单元116在活跃与非活跃模式之间切换。选择器也可以与控制单元116分离。当然，还存在用于向控制单元116和光源装置102提供电功率的电源119。

可以例如为红色光源104、绿色光源105和蓝色光源106的多个光源各自被配置为发射光束，然而，由来自多个光源104、105、106的汇聚光束发射的总光是白光束120。另一光源108被配置为发射红光、绿光或蓝光中的任何一个(即，多个光源的颜色中的任何一个)。在这一实例中，另一光源108发射绿光。包括由另一光源108发射的光的总光由对比产生元件110接收。因为对比产生元件110包括阻光部分114，所以在被照明设备100照射的物体122上创建了阴影123。可选地，另一光源108和多个光源104、105、106被布置在光室124中，光室124可以是反射室。

在活跃模式中，控制单元116控制光源装置102调制总光的空间光谱分布。这可以通过根据时变方案来调制来自另一光源108(在这一实例中，是绿色光源)和绿色光源105的发射光的强度而实现。调制的时间尺度使得改变的颜色阴影应当可由用户观察。优选地，颜色阴影从第一配置到第二配置的改变花费至少一秒。调制使得总发射光的相关色温(CCT)不改变，即，总发射光被维持处于白色。时变方案的一个示例是如图2a所示的脉宽调制方案。时变方案的另一示例是如图2b所示的连续电流方案。在脉宽调制方案中，如图2a所示，经调制的光的脉冲是同步且相反的，使得绿光的总强度保持恒定但空间延伸是变化的。在连续电流方案(图2b)中，强度的连续变化以相同方式彼此相反，使得绿光的总强度保持恒定但空间延伸是变化的。在非活跃模式中，对空间光谱分布的调制被禁用。当然，其他时变方案也是可以的。

在另一实施例中，另一光源108可以是白色光源108。白色光源108本身可以由多个光源组成，其中，该另外多个光源和第一多个光源104、105、106中的具有相同颜色的个体光源根据时变方案而被调制。在另一光源(108)是单个白色光源且多个光源104、105、106是红色光源、绿色光源和蓝色光源的情况下，可以通过相对于多个光源104、105、106切换白色光源108的光输出来获得动态颜色阴影。在这种配置中，多个光源104、105、106产生白光，并且被布置成彼此相距比在具有颜色的另一光源的情况下大的距离，该距离可以例如大于5mm。白色光源108和多个光源104、105、106的白光的CCT相同。白光具有在2000K与10000K之间的CCT。优选地，白光在BBL上或靠近BBL。另外，优选地，两个模式(活跃和非活跃)均给出大于70的CRI并且可以相同，然而这不是必需的。

此外，如图5所示，传感器602可以被布置为检测如下的信号，即，该信号指示照明设备周围的环境性质(例如，光的量、光的颜色、温度、湿度)或在照明设备附近存在人。控制单元116然后可以适配空间光谱分布的修改水平。例如，如果在与照明设备100相同的房间中存在人，则颜色阴影可以被适配(例如，不那么深或更深的颜色阴影)，使得房间中的舒适性得以提高。

存在获得光源装置的其他方式，例如，如示出了光源装置500的一个示例的图3a至图3b所示。在图3a至图3b中，示出了一组磷光体元件402、404、406、408和发光元件、以及光束重定向元件412，该发光元件是激光器410，但发光元件的其他备选方案也是可以的。光束重定向元件412可以例如是折射或衍射光学元件。光束重定向元件在所示的实施例中是具有两个部分414、416的漫射光学元件，这两个部分414、416对光的重定向不同，例如，部分416将光重定向成比部分414更宽的角度。光束重定向元件412被布置，以使得其接收来自激光器410的光束并且朝向一组磷光体元件402、404、406、408来重定向光束。光束重定向元件412可在如图3a(位置1)与图3b(位置2)所示的两个位置之间移动，使得由激光器410发射的光束由漫射光学元件的不同部分(例如，414或416)接收，并且光束的重定向(或散射)从而可以被调制。为了说明的目的，在一组磷光体元件402、404、406、408中示出了四个照射位置418、419、420、421。当光束重定向元件412从第一位置移动至第二位置时，照射位置也改变了(图3a至图3b)，并且因此从一组磷光体元件402、404、406、408发射的空间光谱分布也改变了。换言之，替代为了调制空间光谱分布而调制图1和图2中的光源104、105、106和另一光源108的个体强度，在图3a至图3b所示的实施例的情况下，可以通过调制光源之间的距离(在此被示出为一组磷光体元件402、404、406、408上的照射位置)来调制空间光谱分布。

图4图示了本发明的实施例的另一光源装置500。光源装置500包括布置在可移动夹持器508中的两组磷光体元件502、504、506和502’、504’、506’，可移动夹持器508具有平面形状。还存在容纳多个光源512(仅有一个被编号)的壳体510。光源例如可以是发射白光的LED。在光源装置中，与第二组的个体磷光体元件502’、504’、506’之间的间距516相比，第一组中的个体磷光体元件502、504、506之间的间距514更小。当夹持器508在箭头的方向上来回移动时，由光源512发射的光交替地由第一组磷光体元件502、504、506和第二组磷光体元件502’、504’、506’接收。因此，可以通过使接收由光源512发射的光的磷光体元件的组交替，来调制空间光谱分布。

图6示出了以灯泡700形式的、根据本发明的照明设备700。与图1和图2类似，存在具有阻光部分114和透光部分112的对比产生元件712，该对比产生元件712被布置为接收由光源装置102发射的光，该光源装置102包括多个光源104、105、106和另一光源108。对比产生元件712在这里具有球泡形状，但其他形状(例如，管形状)当然也是可以的。控制单元116和选择器118被布置在灯泡712的底座部分714中。

另外，技术人员在实践所要求保护的发明时，从对附图、公开内容以及所附权利要求的研究中，可以理解并实现对所公开实施例的变型。例如，照明设备可以被布置为光引擎或灯具，或者被布置为除本文所描述的之外的其他形状的灯泡。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实不指示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (21)

1.一种照明设备(100)，用于照射对象(122)，所述照明设备(100)包括：

光源装置(102)，包括不同颜色的多个光源(104、105、106)，所述多个光源被配置为发射相应的光束，其中由所述光源装置发射的总光产生白色光束；

对比产生元件(110)，包括透光部分(112)和至少部分地阻光的第二部分(114)，所述对比产生元件被布置为接收来自所述光源装置的白光，并且创建所述对象上的阴影(123)；

另一光源(108)；

控制单元(116)，被配置为控制所述光源装置，以通过调制所述另一光源(108)和所述多个光源中的至少一个光源的强度，来调制由所述光源装置发射的所述总光在所述对比产生元件处的空间光谱分布；以及

选择器(118)，用于将所述照明设备在第一模式与第二模式之间切换，在所述第一模式中，所述控制单元是非活跃的并且所述照明设备发射白光，在所述第二模式中，所述控制单元是活跃的，

其中在所述第二模式中，所述照明设备被布置为创建所述对象上的动态改变的颜色阴影。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述多个光源包括红色光源、绿色光源和蓝色光源，每个光源均为发光二极管。

3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其中所述另一光源(108)是红色光源、绿色光源和蓝色光源中的一个光源，

其中，为了调制所述空间光谱分布，所述控制单元被配置为根据时变方案来修改所述另一光源的强度和所述光源装置的第一光源的强度，所述第一光源发射与所述另一光源相同颜色的光束，其中来自所述另一光源和来自所述第一光源的光的强度在强度变化上是同步且相反的。

4.根据权利要求3所述的照明设备，其中所述时变方案是脉宽调制方案和连续电流方案中的一个方案。

5.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的照明设备，其中所述多个光源和任何另一光源被布置在光室中。

6.根据权利要求1或2所述的照明设备，其中所述另一光源是被配置为发射白光的白色光源，其中，为了调制所述空间光谱分布，所述控制单元被配置为：相对于所述多个光源中的一个光源并且相对于所述白光的强度，来修改从所述多个光源中的至少一个另外的光源发射的光的强度。

7.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的照明设备，其中所述对比产生元件的所述第二部分是光阻挡部分(114)。

8.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的照明设备，其中所述对比产生元件的所述第二部分是光漫射部分。

9.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的照明设备，还包括被布置为检测信号的传感器(602)，所述信号指示均在所述照明设备附近的以下项中的至少一项：光的量、所述光的颜色、温度、湿度和人的存在，其中所述控制单元被配置为适配所述空间光谱分布的修改水平。

10.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的照明设备，其中所述照明设备被布置为光引擎、灯泡或灯具中的一种。

11.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的照明设备，其中所发射的所述白光具有在所述照明设备的操作期间不改变的色点。

12.根据权利要求11所述的照明设备，其中所发射的所述白光还具有在所述照明设备的操作期间不改变的显色指数。

13.一种照明设备(100)，用于照射对象(122)，所述照明设备(100)包括：

光源装置(102)，包括不同颜色的多个光源(104、105、106)，所述多个光源被配置为发射相应的光束，其中由所述光源装置发射的总光产生白色光束；

对比产生元件(110)，包括透光部分(112)和至少部分地阻光的第二部分(114)，所述对比产生元件被布置为接收来自所述光源装置的白光，并且创建所述对象上的阴影(123)；

磷光体系统，所述磷光体系统包括第一组磷光体元件(402、404、406、408；502、504、506)，其中所述多个光源中的每个光源是所述第一组磷光体元件中的相应磷光体元件；

控制单元(116)，被配置为控制所述光源装置，以通过调制所述多个光源中的至少两个光源之间的距离，来调制由所述光源装置发射的所述总光在所述对比产生元件处的空间光谱分布；以及

选择器(118)，用于将所述照明设备在第一模式与第二模式之间切换，在所述第一模式中，所述控制单元是非活跃的并且所述照明设备发射白光，在所述第二模式中，所述控制单元是活跃的，

其中在所述第二模式中，所述照明设备被布置为创建所述对象上的动态改变的颜色阴影。

14.根据权利要求13所述的照明设备，还包括光束重定向元件(412)和至少一个发光元件(410；512)，

其中所述发光元件被布置为朝向所述光束重定向元件来发射光束，并且

其中所述光束重定向元件被布置为朝向所述磷光体元件来散射所述光束，所述光束重定向元件包括具有不同散射性质的两个部分，并且所述光束重定向元件是可移动的，使得经散射的所述光束在所述磷光体元件上的照射位置是可修改的，

其中所述多个光源中的至少两个光源之间的空间距离是可修改的，以用于调制所述空间光谱分布。

15.根据权利要求14所述的照明设备，还包括第二组磷光体元件(502’、504’、506’),

其中所述第一组的所述磷光体元件的空间分布与所述第二组的所述磷光体元件的空间分布不同，

其中所述第一组和所述第二组磷光体元件相对于所述发光元件是可移动的，其中所述发光元件被布置为交替地朝向所述第一组和所述第二组磷光体元件发射光。

16.根据权利要求13-15中的任一项所述的照明设备，其中所述对比产生元件的所述第二部分是光阻挡部分(114)。

17.根据权利要求13-15中的任一项所述的照明设备，其中所述对比产生元件的所述第二部分是光漫射部分。

18.根据权利要求13-15中的任一项所述的照明设备，还包括被布置为检测信号的传感器(602)，所述信号指示均在所述照明设备附近的以下项中的至少一项：光的量、所述光的颜色、温度、湿度和人的存在，其中所述控制单元被配置为适配所述空间光谱分布的修改水平。

19.根据权利要求13-15中的任一项所述的照明设备，其中所述照明设备被布置为光引擎、灯泡或灯具中的一种。

20.根据权利要求13-15中的任一项所述的照明设备，其中所发射的所述白光具有在所述照明设备的操作期间不改变的色点。

21.根据权利要求20所述的照明设备，其中所发射的所述白光还具有在所述照明设备的操作期间不改变的显色指数。

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