[发明专利]用于调节模拟输出中的周期性改变的照明设备和方法

说明书

提供了用于沿着白天或夜间轨迹模拟日光的照明设备、系统和方法。取决于太阳相对于包含照明设备和系统的结构的路径长度来模拟日光。一个或多个照明设备可以分组在一起，并且通过那个组内的所有照明设备在一整天中产生相同的色温改变，通过在一整天中产生不同的色温而沿着轨迹执行日光模拟。而且，优选实施例的特定优点是能够在任何时间手动改变从一组或多组照明设备输出的模拟自然日光，并且有利地通过简单地致动与虚拟或物理小键盘相关联的调光器上的触发器而在某些时间比其它时间更多地改变颜色输出。

技术领域

本发明涉及包括发光二极管(LED)的照明设备，其中发光二极管的色温和/或亮度在白天或夜间自动改变，并且当手动施加照明改变时，色温可以有利地基于一天中的时间而改变。

背景技术

以下描述和示例仅作为背景提供，并且旨在揭示被认为可能与本发明相关的信息。任何以下信息都不必然旨在或应被解释为构成影响本文要求保护的主题的可取得专利权的特点的现有技术。

照明设备，有时称为照明器材、发光体或灯，包括白炽照明设备、荧光照明设备和日益流行的发光二极管(LED)照明设备。LED提供了许多优于诸如白炽灯和荧光灯具之类的传统照明设备的优点。主要地，LED照明设备具有更低的功耗、更长的寿命、由最低程度的危险材料构成，并且可以针对不同的应用进行颜色调谐。例如，LED照明设备提供调节色度(例如，从白色到蓝色到绿色等)或色温(例如，从“暖白”到“冷白”)以产生不同照明效果的机会。

照明设备可以包括多色LED照明设备，其将多个不同颜色的发光LED组合成单个包装。多色LED照明设备的示例是其中两个或更多个不同色度的LED在同一包装内组合以产生白色或近白色光的设备。市场上有许多不同类型的白光照明设备，其中一些组合了红色、绿色和蓝色(RGB)LED，红色、绿色、蓝色和黄色(RGBY)LED，磷光体转换的白色和红色(WR)LED、RGBW LED等。通过在同一包装内组合LED的不同色度，并驱动涂有不同半导体材料或由不同半导体材料制成并具有不同驱动电流的不同颜色的LED，这些照明设备可以混合它们的色度输出，从而在从“暖白”(例如，大约2600K-3700K)到“中性白”(例如，3700K-5000K)到“冷白”(例如，5000K-8300K)的宽色温或相关色温(CCT)色域内生成白光或近白光。一些多色LED照明设备还使得能够将照明的亮度和/或颜色改变为特定的设定点。当在标准化色度图上设置为特定亮度和色度(或颜色设定点)时，这些可调谐的照明设备全都应当产生相同的颜色和显色指数(CRI)。

色度图在色度坐标和频谱波长方面映射人眼可以感知的色域。所有饱和颜色的频谱波长分布在轮廓空间的边缘(称为人类视觉的“色域”)周围，该轮廓空间涵盖人眼感知的所有色调。色域的弯曲边缘被称为光谱轨迹并且与单色光对应，其中每个点表示单个波长的纯色调。色域的下部的直边被称为紫色线。这些颜色虽然位于色域的边界，但在单色光中没有对应的颜色。较少饱和的颜色出现在图的内部，中心附近是白色和近白色。

在图1中所示的1931CIE色度图中，人类视觉的色域10内的颜色在色度坐标(x,y)方面进行映射。例如，峰值波长为625nm的红色(R)LED可以具有(0.69,0.31)的色度坐标，峰值波长为528nm的绿色(G)LED可以具有(0.18,0.73)的色度坐标，并且峰值波长为460nm的蓝色(B)LED可以具有(0.14,0.04)的色度坐标。沿着黑体轨迹12的色度坐标(即，颜色点)遵循普朗克(Planck)方程，E(λ)＝Aλ^-5/(e^(B/T)-1)。位于黑体轨迹上或其附近的颜色点提供一系列白色或近白色光，色温范围在大致2500K和10000K之间。通常通过混合来自两个或更多个不同颜色的LED的光来实现这些色温。例如，可以混合从RGB LED发射的光以产生基本上白色的光，其色温在大约2500K至大约5000K的范围内。虽然照明设备通常被配置为产生沿着黑体曲线布置的一系列白色或近白色色温(例如，大约2500K至5000K)，但是一些照明设备可以被配置为在由各个LED(例如，RGB)形成的色域三角形内产生任何颜色。