用于向镜面和折射物体提供动态照明效果的方法和系统的制作方法
【专利摘要】提供了一种增强镜面和折射物体（14）上的所感知到的表面照明效果的照明系统（10）。光源（12）在要光照的镜面和/或折射物体的上方、下方或与其的至少部分围绕的关系中布置在与彼此的空间分布中。控制器（16）被配置、编程和/或结构化成利用每一个光源的诸如强度、颜色或频谱成分之类的照明参数（18）中的时间变化驱动每一个光源，而同时维持物体表面处的均匀照度水平。与控制器耦合的光源的几何布置在物体的表面处产生可视觉感知的闪耀。
【专利说明】
用于向镜面和折射物体提供动态照明效果的方法和系统
技术领域
[0001]本发明一般涉及照明控制系统。更特别地，本文所公开的各种发明方法和装置涉及使镜面和折射物体的光效果动态变化而同时维持其均匀光照。
【背景技术】
[0002]数字照明技术，即基于诸如发光二极管(LED)之类的半导体光源的光照，提供了对传统荧光、HID和白炽灯的可行替换。LED的功能优点和益处包括高能量转换和光学效率、耐久性、较低操作成本和许多其它优点和益处。LED技术中的最新进展已经提供了高效且鲁棒的全光谱照明源，其使得能够在许多应用中实现各种照明效果。包含这些源的灯具中的一些以照明模块为特征，其包括能够产生不同颜色的一个或多个LED，例如红色、绿色和蓝色，以及用于独立控制LED的输出以便生成各种颜色和颜色改变的照明效果的处理器。
[0003]使用照明来实现镜面和折射物体的期望的美学效果经常在家庭中以及在零售店、博物馆、办公室和其中期望展示这样的物体的任何其它地方中进行。例如，为了突显钻石的质量和切割，人们可以将钻石放置在具有视觉上增强钻石的属性的光源的陈列橱中。同样地，水晶玻璃器皿可以有用地在展现水晶的晶体结构的光源下展示。类似地，有光泽的、经抛光的金属物体可以优选地由增强其纹理、刻面和细节的感知的光源进行光照。这样的效果可以通过在要展示的物体周围放置一个或多个光源来实现。
[0004]虽然向镜面和折射物体提供光照确实提供了突显物体的切割和质量的美学属性和特性的某种能力，但是其很少增强这样的物体的特性来产生诸如当物体相对于固定光源移动时(或者相反地，当物体固定而提供光照的光源移动时)视觉感知到的闪耀效果。镜面或折射物体上的运动和光的方面使光基于光参数中的改变(由于它们折射通过物体表面和/或被物体表面反射)而被视觉感知为闪耀的。这些所感知到的闪耀效果是镜面和折射物体的另一合期望的品质。
[0005]因此，在本领域中存在对提供一种照明系统的需要，其向镜面和折射物体提供可感知的闪耀效果而不使用给予光或物体的运动。
【发明内容】
[0006]本公开涉及用于增强镜面和折射物体上的所感知到的表面照明效果的发明方法和装置。例如，通过提供要光照的物体上方、下方和/或处于与其部分地围绕关系中的空间分布的光源，以及利用诸如每一个光的强度、颜色和/或频谱成分之类的照明参数中的时间变化驱动每一个光源，折射和/或镜面物体的表面效果将相应地动态变化。例如，定位在与钻石戒指或水晶玻璃的部分地围绕关系中的一系列空间分布的灯，其中每一个盏灯被驱动成在强度(或颜色或频谱成分)方面随时间改变，但是同时在物体表面处维持总体照度的均匀性，由于照明在其被物体反射和折射时的动态性质而产生在可视觉感知的闪耀。
[0007]—般地，在一个方面中，本发明涉及一种向至少一个镜面和/或折射物体提供预确定的照度水平的照明系统。照明系统包括定位在与彼此的空间分布关系中和与物体的间隔关系中的多个光源，以及可操作连接到多个光源的控制器。控制器被配置和/或编程为使多个光源中的至少两个光源的预确定的参数在时间段内同时变化并且在该时间段内维持预确定的照度水平中的实质均匀性，由此在物体的表面处由物体的镜面和/或反射性质导致的可视觉感知的照明效果发生在时间段内。因此，本发明的一个方面聚焦于一种照明系统，其包括控制器，所述控制器被配置和/或编程为在时间上控制至少两个光源的参数使得在光源中制定的时间变化产生对镜面和/或折射物体的可视觉感知的表面效果。通过“可视觉感知”，其意指暗示由照明系统光照的镜面和/或折射物体的普通观察者能够看到发生在物体表面处的光效果中的动态变化。更特别地，由于被光照的物体的反射和/或折射性质以及光参数中的受控时间变化，普通观察者将观察到发生在物体表面处的通俗地所说的“闪耀”效果。
[0008]在一些实施例中，控制器被配置、编程和/或结构化成根据预确定的模式使多个光源的预确定的参数时间变化。在那些实施例的一些版本中，预确定的模式可以是例如高斯模式，其中参数在一段时间内在值中的对称增加和减小之间维持峰值或最小阈值。在那些实施例的一些版本中，预确定的模式还可以是例如锯齿形模式，其中参数值线性增加和减小，或者方波模式，其中参数值瞬时增加至峰值或者减小至最小阈值而后在某个时间间隔内保持在该值处。诸如正弦模式之类的其它模式当然也是可能的变型。
[0009]在一些实施例中，控制器被配置、编程和/或结构化成根据随机模式时间触发多个光源的参数变化的预确定的模式。在那些实施例的一些版本中，随机数生成器可以连接到或集成到控制器中并且被编程、配置和/或结构化成向控制器提供代表值或模式的随机输入，控制器将会把所述值或模式输出到光源以便迫使参数遵循随机确定的值或模式。
[0010]在一些实施例中，控制器被配置、编程和/或结构化成根据周期性模式来时间触发多个光源的参数变化的预确定的模式。在那些实施例的一些版本中，时钟信号连接到或集成到控制器中并且被编程、配置和/或结构化成向控制器提供代表值或模式的周期性触发，控制器将向光源输出所述值或模式以便迫使参数遵循随机确定的值或模式。
[0011]在一些实施例中，用户接口连接到控制器并且为照明系统的用户提供选择性确定模式或增加或减小控制器根据其将使参数变化的百分数的能力。
[0012]在一些实施例中，多盏灯可以跨一个、两个或三个维度空间分布。在一维分布中，灯可以沿纵轴布置。在二维分布中，灯可以布置在灵活网格中或者安装在平坦表面上的空间分布栅格中。在三维分布中，灯可以布置在弯曲表面上，诸如圆顶或半球。在三维空间分布中，将每一个光源与要光照的物体等距间隔是有利的。
[0013]—般地，在一个方面中，用于与具有相对于彼此和相对于镜面和/或折射物体空间定位并且适配成向物体提供预确定的照度水平的多个光源的照明系统一起使用的控制器被配置、编程和/或结构化成使多个光源中的至少两个光源的预确定的参数在时间段内变化使得在所述时间段内在物体的表面处发生可视觉感知的照明效果。控制器还被配置、编程和/或结构化成维持物体处的总体照度水平的均匀性。
[0014]—般地，在一个方面中，提供了一种用于控制布置成向频谱和/或折射物体提供光照的至少两个光源的方法，其中光源相对于彼此空间分布并且产生存在于物体表面处的预确定的照度水平。方法包括以下步骤:使至少两个光源的预确定的参数在时间段内变化使得物体表面的视觉感知在所述时间段内变化，其中视觉感知取决于物体的反射和/或折射属性；以及控制至少两个光源中的每一个的预确定的参数中的变化使得预确定的照度水平在所述时间段内保持恒定。
[0015]—般地，在一个方面中，一种用于在对至少一个镜面和/或折射物体光照和提供预确定的照度水平中使用的照明系统包括适配用于定位在与彼此的空间分布关系和与物体的间隔关系中的第一组光源，以及适配用于定位在与彼此的空间分布关系和与第一组光源以及物体的间隔关系中的第二组光源，可操作连接到第一组光源的第一控制器，其中第一控制器被配置、编程和/或结构化成使第一组中的至少一个光源的预确定的参数在时间段内同时变化，以及可操作连接到第二组光源的第二控制器，其中第二控制器被配置、编程和/或结构化成使第二组中的至少一个光源的预确定的参数在所述时间段内同时变化。第一和第二控制器每一个被配置、编程和/或结构化成在所述时间段期间维持预确定的照度水平中的实质均匀性。在一些实施例中，第一和第二控制器互连在网络配置中。
[0016]如出于本公开的目的而使用的，术语“LED”应当被理解成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、有机发光二极管(0LED)、电致发光带等等。特别地，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)，其可以被配置成生成在红外光谱、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。LED的一些示例包括但不限于各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED(下面进一步讨论)。还应当领会，LED可以被配置和/或控制以生成具有针对给定光谱(例如，窄带宽、宽带宽)的各种带宽(例如，半高全宽或FWHM)和在给定通用颜色类别内的各种各样的主波长的辐射。
[0017]例如，被配置为生成基本上白色光的LED(例如，白色LED)的一种实现方式可以包括若干管芯，其分别发射不同的电致发光光谱，这些光谱组合地混合以形成基本上白色光。在另一种实现方式中，白光LED可以与磷光体材料相关联，该磷光体材料将具有第一光谱的电致发光转换为具有不同的第二光谱。在该实现方式的一个不例中，具有相对短波长和窄带宽光谱的电致发光“栗浦”磷光体材料，其进而辐射具有更宽些光谱的较长波长辐射。
[0018]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可以指具有被配置成分别发射不同辐射光谱的多个管芯(例如，其可以或可以不单独可控)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 )的集成部分。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，漫射透镜)的LED等等。
[0019]术语“光源”应当被理解为指各种各样的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(例如灯丝灯、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)以及激光器和其它类型的电致发光源。
[0020]给定的光源可以被配置成生成可见光谱内、可见光谱外或两者组合的电磁辐射。因此，术语“光”和“辐射”在本文中可互换地使用。此外，光源可以包括作为集成组件的一个或多个过滤器(例如滤色器)、透镜或其它光学组件。而且，应当理解光源可以被配置用于各种各样的应用，包括但不限于指示、显示和/或光照。“光照源”是特别地被配置成生成具有充足亮度的辐射以有效照射内部或外部空间的光源。在该上下文中，“充足亮度”是指在空间或环境中生成的在可见光谱中的充足辐射功率(根据辐射功率或“光通量”，单位“流明”经常被用来表示在所有方向上来自光源的总光输出)以提供环境光照(即，可以被间接感知并且可以例如在被完全或部分感知之前被各种各样的居间表面中的一个或多个反射的光)。
[0021]术语“光谱”应当被理解成是指由一个或多个光源产生的辐射的任何一个或多个频率(或波长)。因此，术语“光谱”不仅指可见范围中的频率(或波长)，还指红外、紫外和整个电磁光谱的其它区域中的频率(或波长)。而且，给定光谱可以具有相对窄的带宽(例如具有基本上很少频率或波长分量的FWHM)或相对宽的带宽(具有各种相对强度的若干频率或波长分量)。还应当领会，给定光谱可以是两个或更多其它光谱混合的结果(例如，混合分别从多个光源发射的福射)。
[0022]术语“色温”在本文中一般结合白光使用，尽管这种使用并不旨在限制该术语的范围。色温本质上是指白光的特定颜色内容或深浅(例如，泛红、泛蓝)。给定辐射样本的色温常规地根据辐射与所讨论的辐射样本本质上相同的光谱的黑体辐射器的开尔文温度(K)来表征。黑体辐射器色温一般落在从大约700 K(典型地被视为对人眼第一可见的)到超过10，000 K的范围内；白光一般被感知在1500-2000 K以上的色温处。
[0023]较低色温一般地指示具有更显著的红色成分或“更暖的感觉”的白光，而较高色温一般地指示具有更显著的蓝色成分或“更冷的感觉”的白光。作为示例，火具有大约I，800 K的色温，常规白炽灯泡具有大约2848 K的色温，清早的日光具有大约3，000K的色温，并且阴天正午的天空具有大约10，000Κ的色温。在具有大约3，000Κ色温的白光下观看的彩色图像具有相对微红的色调，而在具有大约10，000Κ色温的白光下观看的相同彩色图像则具有相对微蓝的色调。
[0024]术语“照明灯具”在本文中用于指特定形状因子、组装或封装的一个或多个照明单元的实现方式或布置。术语“照明单元”在本文中被用来指包括相同或不同类型的一个或多个光源的装置。给定的照明单元可以具有各种各样的用于光源的安装布置、壳体/外壳布置和形状、和/或电气和机械连接配置中的任意一种。此外，给定的照明单元可以可选地与涉及光源的操作的各种其它组件(例如，控制电路)相关联(例如，包括、耦合到和/或与其一起封装)。“基于LED的照明单元”指单独地或与其它非基于LED的光源组合地包括如上所讨论的一个或多个基于LED的光源的照明单元。“多通道”照明单元是指包括被配置成分别生成不同辐射光谱的至少两个光源的基于LED或非基于LED的照明单元，其中每个不同源光谱可以被称为多通道照明单元的“通道”。
[0025]术语“控制器”在本文中一般地用于描述涉及一个或多个光源的操作的各种装置。控制器可以以许多方式(例如用专用硬件)来实现，以执行本文所讨论的各种功能。“处理器”是控制器的一个示例，其采用可以使用软件(例如微代码)编程以执行本文所讨论的各种功能的一个或多个微处理器。控制器可以采用处理器或不用处理器来实现，并且也可以实现为执行一些功能的专用硬件和执行其它功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。在本公开的各种实施例中可以采用的控制器组件的示例包括但不限于常规的微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。由于“控制器”的各种类型，其中的任一个可以适合用于依照本发明的任何方面使用，因此控制器将被描述为“配置、编程和/或结构化”成执行所陈述的功能，因而涵盖所有可能形式的“控制
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[0026]在各种实现方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(在本文中一般地被称为“存储器”，例如，易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM以及EEPR0M、软盘、压缩盘、光盘、磁带等)相关联。在一些实现方式中，存储介质可以用一个或多个程序来编码，所述一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，执行本文中所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输送的，使得存储在其上的一个或多个程序能够被加载到处理器或控制器中以便实现本文中所讨论的本发明的各个方面。术语“程序”或“计算机程序”在本文中以通用意义被用来指能够被用于对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码(例如，软件或微代码)。此外，“程序”或“计算机代码”要理解为存储在非暂时性、计算机可读介质上。
[0027]术语“可寻址的”在本文中被用来指一种设备(例如，一般的光源、照明单元或灯具、与一个或多个光源或照明单元相关联的控制器或处理器、其它非照明相关设备等)，其被配置成接收旨在用于多个设备(包括它本身)的信息(例如，数据)并且选择性地对旨在用于它的特定信息做出响应。术语“可寻址的”通常结合联网环境(或下面进一步讨论的“网络”)使用，其中多个设备经由一些通信介质或媒体耦合在一起。
[0028]在一种网络实现方式中，耦合到网络的一个或多个设备可以充当用于耦合到网络的一个或多个其它设备的控制器(例如，以主/从的关系)。在另一种实现方式中，联网环境可以包括被配置成控制耦合到网络的设备中的一个或多个的一个或多个专用控制器。一般地，耦合到网络的多个设备中的每一个都可以访问存在于通信介质或媒体上的数据;然而，给定设备可以是“可寻址的”因为它被配置成基于例如分配给它的一个或多个特定标识符(例如，“地址”)来选择性地与网络交换数据(即，从网络接收数据和/或向网络传输数据)。
[0029]如本文中所使用的术语“网络”是指促进信息在耦合到网络的任何两个或更多设备之间和/或多个设备之中的输送(例如，用于设备控制、数据存储、数据交换等)的两个或更多设备(包括控制器或处理器)的任何互连。如应当容易领会的，适于互连多个设备的网络的各种实现方式可以包括各种网络拓扑中的任一个并且采用各种通信协议中的任一个。此外，在根据本公开的各种网络中，两个设备之间的任何一个连接可以表示两个系统之间的专用连接，或者可替换地表示非专用连接。除了承载旨在用于这两个设备的信息之外，这样的非专用连接可以承载未必旨在用于这两个设备中的任一个的信息(例如，开放网络连接)。另外，应当容易领会，如本文中所讨论的设备的各种网络可以采用一个或多个无线、有线/电缆、和/或光纤链路来促进遍及网络的信息输送。
[0030]如本文中所使用的术语“用户接口”是指人类用户或操作者与一个或多个设备之间的接口，其使得能够实现用户与(多个)设备之间的通信。可以在本公开的各种实现方式中采用的用户接口的示例包括但不限于，开关、电位计、按钮、表盘、滑动器、鼠标、键盘、小键盘、各种类型的游戏控制器(例如操纵杆)、追踪球、显示屏、各种类型的图形用户接口(GUI)、触摸屏、麦克风以及可以接收某种形式的人类生成刺激并且响应于此而生成信号的其它类型的传感器。
[0031]应当领会，前述的概念与下文更详细地讨论的附加概念的所有组合(假如这样的概念并不相互矛盾)被预期作为本文中所公开的发明主题的一部分。特别地，在本公开结尾处出现的所要求保护的主题的所有组合被预期作为本文中所公开的发明主题的一部分。还应当领会，也可能出现在通过引用并入的任何公开中的本文明确采用的术语应当被赋予与本文中所公开的特定概念最一致的含义。
【附图说明】
[0032]在附图中，遍及不同视图，相同的参考符号一般是指相同的部分。而且，附图未必是按比例的，而是一般将重点放在说明本发明的原理上。
[0033]图1是依照本发明的实施例的照明系统的示意性表示；
图2a_2c是依照本发明的实施例的针对两个光源的总体照度与时间关系的图表表示； 图3是依照本发明的实施例使用的控制器的示意性表示；
图4是依照本发明的实施例的照明系统的示意性表示；
图5是依照本发明的实施例的照明系统的特征的示意性表示；
图6是依照本发明的实施例的照明系统的示意性表示；
图7是依照本发明的实施例的照明系统的示意性表示；
图8是依照本发明的实施例的照明系统的示意性表示；
图9是依照本发明的实施例的照明系统的示意性表示；
图10是依照本发明的实施例的照明系统的示意性表示；
图11是依照本发明的实施例的用于创建由受控光源与物体的镜面和/或折射性质的相互作用导致的可视觉感知的照明效果的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]在设计成在物体上产生某种美学效果的照明系统中，合期望的是控制照明系统内的光源的参数。例如，可能合期望的是具有对多个照明源中的哪些被点亮的控制和/或具有对照明源中一个或多个照明源的一个或多个照明参数的控制。例如，可能合期望的是控制由一个或多个基于LED的光源提供的光输出的调暗速率。相反，可能合期望的是控制一个或多个基于LED的光源增加光强度的速率。光源的调暗和/或调亮状态的控制可以使得能够实现在某些时间段期间对光源所光照的区域的所感知到的效果的动态改变。例如，在展示中光照的钻石戒指或水晶玻璃器皿的所感知到的效果可以通过同时且动态地更改用于提供光照的光源的一个或多个参数来增强。
[0035]更一般地，
【申请人】已经认识和领会到，将有益的是使展示中的镜面和/或折射物体上的照明效果动态变化。虽然向物体或光源给予机械运动将产生动态光效果，但是这也将不合期望地给展示添加了复杂度。
[0036]鉴于前文，各种实施例和实现方式涉及用于与镜面和折射物体的展示相关联地使用的动态照明系统。动态照明系统使用各自产生光的多个空间静止的光源，以及使每一个光源的一个或多个参数随时间变化而同时维持展示中的镜面和折射物体的基本上均匀的总体照度的控制器。
[0037]参照图1，在一个实施例中，一般通过参考标记10标注的照明系统包括定位在与彼此的间隔分布关系中并且在镜面和/或折射物体14上方以用于向物体14提供预确定的照度水平的多个光源12。例如，光源中的一个或多个可以是基于LED的光源。另外，基于LED的光源可以具有一个或多个LED，包括在线性、二维或三维配置中的LED阵列。光源可以被驱动以发射具有预确定的性状(即颜色强度、色温)的光。可以在照明系统中采用适配成生成各种不同颜色的辐射的许多不同数目和各种类型的光源(全部基于LED的光源、单独或以组合的基于LED和非基于LED的光源等)。
[0038]每一个光源12通过导线或线缆物理地或无线地连接到控制器16。控制器16被配置、编程和/或结构化成控制与光源12相关联的至少一个照明参数18，诸如光源12的强度、颜色、色温或频谱成分。控制器16导致对光源12的至少一个照明参数18中的随时间的变化。参数18中的该时间变化产生对物体14的可视觉感知的效果，即由参数18中的变化以及物体14的反射率和/或折射率导致的闪光效果(或“闪耀” )ο例如，减小定向在钻石14处的来自一个光源12的光的强度将导致被反射离开光撞击到的钻石表面和折射通过它的光的对应减小。相反，相同时间处不同光源12的强度中的对应增加将增加被反射离开钻石14的不同表面和折射通过该不同表面的光。由于钻石14的反射和折射性质而发生的这种同时且动态的光学效果将产生通常或通俗地称为“闪耀”的闪光光学效果。除了将控制器16配置、编程和/或结构化成使光源12的参数18随时间变化之外，其还被编程、配置或结构化成控制这些变化使得物体14的总体照度维持均匀。因此，控制器16既使光源12的参数18随时间(即在时间段内)变化，并且还在相同的时间段内维持物体14的均匀照度。
[0039]应当理解和领会的是，除其它配置之外，照明系统10可以包括多于两个光源12，并且光源12可以安装或嵌入在展示橱中、天花板或房间墙壁中、或灯具、照明单元中或者作为织物网格的部分。此外，光源12可以合并到一个或多个照明器中或者附连到一个或多个照明器。另外，要理解和领会的是，每一个光源12将附连到电源。如同样在本领域中理解和领会到的，每一个光源可以具有集成或互连的驱动器17(例如脉冲宽度调制驱动器)，其从控制器16接收信号并且相应地掌控从电源递送至光源的电流和/或电压水平。
[0040 ]在图2a_2 c中图表地图示了随时间t的物体14处的总体照度的均匀性和参数18的时间变化。在图2a中，例如，针对两个光源12的时间变化模式中的改变遵循高斯分布的形状。在该示例中，当一个光源(用实线表示)根据平滑曲线增加其对照度的贡献并且然后在遵循增加曲线的对称模式而减小之前的某个时间段100内维持峰值照度的同时，另一个光源12(用虚线表示)所做的刚好相反。虽然图2a示出在时间段200期间，一个光源12处于其峰值照度并且另一个光源关断(例如在时间tl和t2处)，但这不是必然的，因为每一个光源可以保持接通，简单地处于控制器16将参数18变化到的无论什么不同水平，使得总体照度维持均匀。在图2b中，时间变化模式遵循方波的形状，而在图2c中，变化模式遵循锯齿波的形状。当然，还可以利用控制器16实现诸如正弦之类的其它时间变化模式形状。
[0041]控制器16可以被配置、编程和/或结构化成使光源12的参数18变化。用于光源12的参数18的时间变化模式可以被由控制器16触发以在不同时间点处启动。在这样的一个示例中，触发遵循规律时钟32，其结果是参数18的时间模式是周期性的。
[0042]在另一示例中，触发以随机化方式发生，例如由随机数生成器30触发，随机数生成器30可以与控制器16集成。随机数生成器30可以例如预编程有可以由控制器16实现的任何数目的模式，并且随机地选择照明系统10在任何给定时间间隔期间产生哪个程序。可替换地，随机数生成器30可以被配置、编程和/或结构化成向控制器16的输入输出随机值，控制器16然后处理随机值并且向光源12输出与随机值对应的信号;随机值可以代表例如参数18的减小或增加的百分数。控制器16还可以被编程、配置和/或结构化成使未被提供代表随机值的信号的(多个)其它光源12变化使得总体照度保持恒定。还可以通过随机数生成器30向代表时间段的时钟32提供随机值输入来确定每一个随机值对其具有效果的时间段。在另一示例中，触发以诸如由查找表、数据文件或类似手段提供的经编程的序列发生。
[0043]作为控制器16可以如何被配置、编程和/或结构化成这样做的示例，出于维持物体14处的总体照度水平的均匀性的目的，查找表34可以构造成包含对于而言必要的数据:使控制器16基于归因于一个光源12的时间变化而使每一个光源12变化适当的量。查找表34将存储在控制器16的存储器中(或者由控制器16可访问的分离存储器中)。因此，作为示例，如果一个光源12的参数18随机变化成产生峰值照度，则控制器16将访问查找表34存储于其中的存储器并且获取代表(多个)其它光源12(不接收由随机数生成器30确定的参数值的系统10中的光源)的参数的数据以便将总体照度维持在均匀水平。应当理解和领会的是，由随机数生成器30的输出代表的参数值的边界可以被配置、编程和/或存储在随机数生成器30中，或者依照如以下将进一步描述的另一实施例，可以可替换地通过使用用户接口 50由用户选择。
[0044]存储在控制器16的存储器中的代表光源12的照度和/或其它参数18的数据可以是预确定的或者基于照明系统10所作出的测量来计算。在这样的示例中，传感器(35)被放置在物体14的定位处或附近，其能够至少测量到达其定位的光的照度。传感器35经由有线或无线通信构件连接到控制器16。一种实现方式，设定的校准，涉及校准序列，其中每一个光源12的照度贡献由传感器35单独测量(参见图1)。在该校准序列中，每一个光源单独设置到预确定的初始设置并且传感器测量其照度。比较这些照度值以检查它们是否基本上均匀。如果它们不是，软件开始调节各个光源12的设置以获得均匀性。换句话说，校准序列采用反馈回路，其中调节各个光源设置直到总体照度基本上均匀。这可以例如在照明系统10安装或配置时或者在物体14布置或移动时进行，此后照明系统10对使用准备就绪直到配置明显改变。另一实现方式，实时校准，涉及在照明系统10与控制回路一起使用时的测量。在该实现方式中的，当传感器35所测量的照度比阈值高到期望的量以上时，控制器16减少一个或多个光源12的照度贡献。同样地，如果所测量的照度比阈值低到期望的量以下，控制器16增加一个或多个光源12的照度贡献。
[0045]在一个实施例中，如图4中所见，多个光源12以彼此横向间隔的关系定位在安置于桌子25上的镜面和/或反射物体14(例如水晶玻璃)上方。光源12在这个所图示的实施例中可以布置在例如天花板面板中或安装到天花板27的灯具或照明单元中，或者作为附连天花板27的灵活网格。每一个光源12的(一个或多个)参数18适配成通过控制器16和与每一个光源12相关联的驱动器17而随时间变化。然而，多个光源12的总体照度保持基本上恒定而不管每一个光源12的参数的时间变化。
[0046]如图5中示意性表示的，每一个光源14包括光通过其发射的出射窗口/孔24。每一个光源的重要特性在于光源的孔/出射窗口 24的面积相对于相邻光源之间的间距X必须是小的。出射窗口的面积与间距X之比至多I: 2并且更加优选地1:10。通过如相比于光源12之间的间距X而维持相对小的光孔24，每一个光源12将贡献物体14的总体照度的不同部分。因此，通过维持这些期望的比值，最大化了照明系统10产生的闪光效果。
[0047]在许多实施例中，有利的是光源12产生窄波束角以便最有效地产生利用本照明系统10实现的动态照明效果。波束角描述例如在最大(中心)强度的一半处的光源强度轮廓的角宽度。窄波束角例如是30度或者优选地15度。
[0048]每一个光源还可以包括与其相关联的次级光学结构(未示出)以用于将其发射的光以合期望的波束角定向或聚焦到物体上。可替换地，多个光源可以结合公共光学系统进行操作。在又一可替换的实施例中，照明系统配置成向物体14提供预确定的照度水平而没有附加光学结构。
[0049]除了图4中提供的二维几何形状之外，本发明的另一方面，如图6中所示，将包括诸如沿纵轴X-X在一维上延伸的多个光源12。轨迹、轨道或其它常规灯安装部件可以用于促进该几何形状。该实施例的操作与图1的实施例的操作相同，尽管控制器16将被不同地配置、编程和/或结构化以计及由光源12的该几何形状产生的光照效果中的差异。
[0050]光源12的几何形状的另一示例在图7中提供，其中光源12跨三个维度间隔。在该实施例中，每一个光源12安装到诸如圆柱、半圆柱、桶形穹窿、圆顶、半球或球体这样的弯曲结构26的凹陷表面29。物体14定位在弯曲结构26的足迹内并且与每一个光源12等距。通过维持物体14与光源12的等距，将最小化光的漫射或散射的任何效果，并且由照明系统10产生的闪光效果将增强。关于图1中图示的实施例，控制器16被配置成使至少两个光源14的至少一个参数在时间段内同时变化而同时在该相同时间段内维持物体14的表面处的均匀照度水平。
[0051]参照图8，可以在任何所公开的实施例中采用的另一特征是用户接口50。控制器16可以与用户接口 50集成以便准许用户选择性地控制可以对参数18做出的改变水平或者以挑选光照的预编程的时间模式。因此，作为示例，用户可以选择性地增加或减小将使每一个光源12的参数变化的程度，从而相应地增加或减小照明效果中的动态变化的量。可以经由控制器16通过例如参数18的时间变化的速度、幅度和/或随机性的改变来调制动态变化的量。例如，用户可以基于他/她所期望的照明效果来使用用户接口 50上的小键盘52或向上和向下箭头54选择显示在屏幕56上的0(没有可感知的动态效果)和100(强动态效果)之间的百分数。O和100之间的任何数字将产生系统10能够产生的动态效果的部分。其它数字范围或简单的图形滑块是可替换的接口元件。
[0052]作为附加示例，用户接口50可以被编程、配置和/或结构化成为用户提供基于光源12的瓦数或其它光参数来选择系统10能够提供的总体最大照度的期望的百分数。例如，用户可以基于他/她所期望的照明效果而使用用户接口 50上的小键盘52或向上和向下箭头54来选择显示在屏幕56上的0(系统10“关断”)和100(系统10提供其最大照度)之间的百分数。O和100之间的任何数字将产生系统10能够产生的最大照度的部分。其它数字范围或简单的图形滑块是可替换的接口元件。
[0053]参照图9，另一方面是以空间组织的方式提供照明改变的协调。为了实现这一点，控制器16被配置、编程和/或结构化成以空间组织的方式使光源12的参数18变化。例如，控制器16可以增加光源12的组(标注为A)的参数18，而同时对应地减小组B和C中的那些光源
12。在下一时间段期间，用于组A中的光源的参数18将增加而同时组B和C中的那些将减小。对于下一时间段，组B中的光源12将增加而同时组A和C中的那些将减小。在该示例中，组A，B和C中的光源12的参数18的量和速率可以变化以提供所期望的效果，诸如创建跨照明系统1移动的光的视觉感知。
[0054]图9中示出本发明的该相同实施例的可替换特征，除了控制器16控制光源12的空间协调时间变化之外，控制器16还可以被配置、编程和/或结构化成使光源12的颜色(假定由控制器16控制的光源12的其它参数是除颜色之外的其它参数，诸如例如强度)在整天内变化。在该实施例中，作为示例，照明系统10可以产生模仿一天过程内日光的几何形状和颜色中的改变的照明效果。此外，照明效果可以由控制器16控制得比实时更快，诸如在数秒或数分钟的过程内，如与数小时相对，以便使系统10的观察者在合理的时间段内体验到这样的照明效果。
[0055]如图10中所示的另一方面提供了两组(或更多组)光源200和300，其中的每一组分别由控制器202和302控制，并且每一组具有分离的电源。控制器202，302可以被编程、配置和/或结构化成以本文描述的任何方式产生照明效果。此外，控制器202和302可以连接在网络内。在联网配置中，每一个控制器202，302可以被配置、编程和/或结构化成使得一个控制器，例如202，可以以预确定的方式响应于其它控制器(在该示例中，302)产生的无论什么照明效果。
[0056]应当理解和领会到的是，每一个光源12，不管系统10的几何形状如何，时间变化的光的预确定的参数可以是光的强度、颜色、色温、频谱成分或这些的任何组合中的任一个。此外，不管系统10的几何形状如何，控制器16，如以上所陈述的，被配置、编程和/或结构化成控制与光源12相关联的至少一个照明参数，诸如光源12的强度、颜色、色温和/或频谱成分。此外，控制器16被配置、编程和/或结构化成维持物体14处的总体照度的时间均匀性而不管光源14所实现的参数中的时间变化如何。除许多其它之外，这样的系统在以下各项中具有有利的应用:在零售展示中以突显诸如钻石戒指、水晶玻璃器皿或金属物体之类的镜面和/或折射物体的闪光属性，在其中展示包括折射和/或镜面材料的艺术品的博物馆中，在酒店和餐厅中以提供对珠宝和餐具的闪光照明效果。
[0057]参照图11，依照实施例，公开了图示用于控制光源12以向镜面和/或折射物体10提供光照并且创建由光与物体的镜面和/或折射性质的相互作用导致的可视觉感知的照明效果的方法400的流程图。在步骤410中提供具有至少两个光源12的照明系统，至少两个光源12每一个定位在与彼此和与镜面和/或折射物体的间隔关系中以便利用预确定的照度水平提供对镜面和/或折射物体10的光照。光源12可以是本文所描述的或以其它方式预想到的实施例中的任一个。例如，光源12可以是基于LED的光源。另外，基于LED的光源可以具有一个或多个LED，包括线性、二维或三维配置中的LED阵列。光源可以被驱动以发射具有预确定的性状(即颜色强度、色温)的光。可以在照明系统中采用适配成生成各种不同颜色的辐射的许多不同数目和各种类型的光源(全部基于LED的光源、单独或以组合的基于LED和非基于LED的光源等)。
[0058]照明系统10还可以包括控制器，其配置成控制与光源12相关联的一个或多个照明参数18，诸如光源12的强度、颜色、色温或频谱成分。根据实施例，控制器16导致对光源12的至少一个照明参数18中的随时间的变化，并且参数18中的该时间变化产生对物体14的可视觉感知的效果，即由参数18中的变化和物体14的反射率和/或折射率中的变化导致的闪光效果(或“闪耀”)。此外，照明系统10还可以包括集成或互连的驱动器17(例如脉冲宽度调制驱动器)，其从控制器16接收信号并且相应地掌控从电源递送至光源的电流和/或电压的水平。
[0059]在步骤420中，两个或更多光源12的一个或多个预确定的参数18在时间段内变化使得所发射的光中的物体表面的视觉感知在该时间段内变化。视觉感知取决于光与物体的反射和/或折射属性的相互作用。在步骤430中，诸如通过控制器16控制两个或更多光源12中的每一个的一个或多个预确定的参数18中的变化，使得预确定的照度水平在该时间段内保持恒定。
[0060]在可选步骤440中，有意地更改、改变或修改预确定的参数。例如，用户或程序或传感器可以选择性地以某个百分数或范围来更改、改变或修改预确定的参数。例如，控制器16可以被配置或编程以便准许可以对参数18做出的改变水平的选择性控制或者挑选预编程的光照时间模式。因此，作为示例，用户可以选择性地增加或减小每一个光源12的预确定的参数将变化的程度，从而相应地增加或减小照明效果中的动态变化的量。可以经由控制器16通过例如参数18的时间变化的速度、幅度和/或随机性的改变来调制动态变化的量。例如，用户可以基于他/她所期望的照明效果而使用用户接口50上的小键盘52或向上和向下箭头54来选择显示在屏幕56上的0(没有可感知的动态效果)和100(强动态效果)之间的百分数。O和100之间的任何数字将产生系统10能够产生的动态效果的部分。其它数字范围或简单的图形滑块是可替换的接口元件。
[0061 ]在可选的步骤450中，选择和/或修改时间段的持续时间。例如，控制器16可以被配置、编程和/或结构化有用于光源12的参数18的时间变化模式，其可以被控制器16触发以在不同时间点处启动。在这样的一个示例中，触发遵循规律时钟32，其结果是参数18的时间模式是周期性的。在另一示例中，触发以随机化方式发生，例如通过随机数生成器30触发，随机数生成器30可以与控制器16集成。
[0062]虽然已经在本文中描述和图示了若干发明实施例，但是本领域普通技术人员将容易预想到各种各样的其它的手段和/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/或一个或多个优点，并且这样的变型和/或修改中的每一个被认为处于本文所描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易领会到，本文所描述的所有参数、尺度、材料和配置意指是示例性的，并且实际的参数、尺度、材料和/或配置将取决于发明教导所用于的一个或多个具体应用。本领域技术人员将认识到或者能够仅仅使用常规实验确定本文所描述的具体发明实施例的许多等同方案。因此要理解到，仅通过示例的方式呈现前述实施例，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，可以以与具体描述和要求保护的不同方式实践发明实施例。本公开的发明实施例针对本文所描述的每一个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互矛盾的，则两个或更多这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合包括在本公开的发明范围内。
[0063]如本文所定义和使用的所有定义应当理解为支配字典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义的术语的普通含义。
[0064]如本文在说明书和权利要求中所使用的不定冠词“一”应当被理解为意指“至少一个”，除非清楚指示相反。
[0065]如本文在说明书和权利要求中所使用的短语“和/或”应当理解为意指如此结合的元素中的“任一个或二者”，即在一些情况下结合存在并且在其它情况下非结合存在的元素。利用“和/或”列出的多个元素应当以相同方式解释，即如此连结的元素中的“一个或多个”。除通过“和/或”子句具体标识的元素之外的其它元素可以可选地存在，而不管与具体标识的那些元素有关还是无关。因而，作为非限制性示例，当结合诸如“包括”之类的开放式语言使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施例中可以是指仅A(可选地包括除B之外的元素);在另一实施例中可以是指仅B(可选地包括除A之外的元素);在又一实施例中可以是指A和B 二者(可选地包括其它元素)等。
[0066]如本文在说明书和权利要求中所使用的，“或者”应当理解成具有与如以上限定的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项时，“或者”或“和/或”应当解释为包括性的，即至少一个的包括，但是还包括数个元素或元素列表中的多于一个，以及可选地，附加的未列举的项。只有清楚指示相反的术语，诸如“仅其中的一个”或“其中的确切的一个”或当使用在权利要求中“由……构成”将是指数个元素或元素列表中的确切的一个元素的包括。一般地，当前续排他性术语，诸如“任一个”、“其中的一个”、“其中的仅一个”或“其中的确切一个”时，如本文所使用的术语“或者”仅应当解释为指示排他性的替换方案(即“一个或另一个但非二者”)。当使用在权利要求中时，“基本上由……构成”应当具有如在专利法律领域中所使用的其一般含义。
[0067]如本文在说明书和权利要求中所使用的，在引用一个或多个元素的列表中，短语“至少一个”应当理解为意指选自元素列表中的任何一个或多个元素的至少一个元素，但是未必包括元素列表内所具体列出的每一个元素中的至少一个并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义同样允许除短语“至少一个”所引用的元素列表内所具体标识的元素之外的元素可以可选地存在，而不管与具体标识的那些元素有关还是无关。
[0068]还应当理解到，除非清楚指示相反，在本文所要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，该方法的步骤或动作的次序未必限于记载方法的步骤或动作的次序。
[0069]出现在权利要求中的括号之间的参考标号，如果有的话，仅仅为了方便而提供并且不应当解释为以任何方式限制权利要求。
[0070]在权利要求以及上述说明书中，诸如“包括”、“包含”、“承载”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由……组成”等之类的所有过渡短语要被理解为开放式的，即意指包括但不限于。仅过渡短语“由……构成”和“基本上由……构成”应当分别为封闭式或半封闭式过渡短语，如美国专利局专利审查流程手册章节2111.03中所阐述的那样。
【主权项】
1.一种用于向至少一个镜面和/或折射物体(14)提供预确定的照度水平的照明系统(10)，系统包括: 适配用于定位在与彼此的空间分布关系中和与物体的间隔关系中的多个光源(12);以及 可操作连接到所述多个光源的控制器(16)，其中所述控制器被配置、编程和/或结构化成使所述多个光源中的至少两个光源的预确定的参数(18)在时间段内同时变化并且在所述时间段期间维持预确定的照度水平中的实质均匀性，由此在物体的表面处由光与物体的镜面和/或折射性质的相互作用导致的可视觉感知的照明效果发生在所述时间段内。2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述控制器被配置、编程和/或结构化成根据随时间触发的预确定的时间模式使所述多个光源的所述预确定的参数时间变化。3.根据权利要求2所述的照明系统，其中所述预确定的模式是高斯模式。4.根据权利要求2所述的照明系统，其中所述预确定的模式是锯齿模式。5.根据权利要求2所述的照明系统，其中所述预确定的模式是方波模式。6.根据权利要求2所述的照明系统，其中预确定的时间模式根据时间周期性模式而被触发。7.根据权利要求2所述的照明系统，其中预确定的时间模式根据时间随机化模式而被触发。8.根据权利要求7所述的照明系统，其中所述随机化模式由连接到所述控制器的随机数生成器(50)确定。9.根据权利要求1所述的照明系统，还包括连接到所述控制器的用户接口(52)。10.根据权利要求9所述的照明系统，其中所述用户接口被配置、编程和/或结构化成准许输出到所述控制器的百分数水平的选择性用户输入，由此所述控制器将根据所述百分数水平而使所述预确定的照度水平变化。11.根据权利要求9所述的照明系统，其中所述用户接口被配置、编程和/或结构化成准许输出到所述控制器的百分数水平的选择性用户输入，由此所述控制器将根据所述百分数水平而使预确定的参数的时间变化量变化。12.根据权利要求9所述的照明系统，其中所述用户接口被配置、编程和/或结构化成准许输出到所述控制器的预确定的时间模式的选择性用户输入，由此所述控制器将根据所述百分数模式而使所述预确定的参数变化。13.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述光源的所述预确定的参数是所述光源的强度、颜色和/或频谱成分中的任一个或其任何组合。14.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述多个光源中的每一个沿纵轴与彼此空间分呙。15.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述多个光源中的每一个在灵活网格中互连到彼此。16.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述多个光源中的每一个在两个维度上相对于彼此空间分布。17.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述多个光源中的每一个在三个维度上相对于彼此空间分布。18.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述多个光源中的每一个安装到弯曲结构(26)的凹陷表面(29)。19.根据权利要求18所述的照明系统，其中所述弯曲结构(26)是圆顶。20.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述多个光源中的每一个与物体等距定位。21.根据权利要求1所述的照明系统，其中预确定的参数包括由所述多个光源中的至少两个发射的光的频谱成分。22.根据权利要求2所述的照明系统，其中预确定的参数的时间变化实质上遵照季节。23.根据权利要求2所述的照明系统，其中预确定的参数的时间变化实质上遵照每日循环。24.根据权利要求2所述的照明系统，其中预确定的参数的时间变化实质上遵照每小时循环。25.根据权利要求2所述的照明系统，其中预确定的参数在每单位时间量度内至少变化一次，单位时间量度基本上在半秒和一分钟之间的范围内。26.—种用于控制至少两个光源(12)的方法，每一个光源定位在与彼此和与频谱和/或折射物体的间隔关系中以便利用存在于物体表面处的预确定的照度水平来向频谱和/或折射物体(14)提供光照，方法包括以下步骤: 使所述至少两个光源的预确定的参数(18)在时间段内变化使得物体表面的视觉感知在所述时间段内变化(420)，其中视觉感知取决于光与物体的反射和/或折射属性的相互作用；以及 控制所述至少两个光源中的每一个的预确定的参数(18)中的变化使得预确定的照度水平在所述时间段内保持恒定(430)。27.根据权利要求26所述的方法，包括选择性地更改所述预确定的参数的百分数改变的另外的步骤(440)。28.根据权利要求26所述的方法，包括选择所述时间段的持续时间的另外的步骤(450)。29.—种用于向至少一个镜面和/或折射物体(14)提供预确定的照度水平中的照明系统(10)，包括: 适配用于定位在与彼此的空间分布关系和与物体的间隔关系中的第一组光源(200); 适配用于定位在与彼此的空间分布关系和与所述第一组光源以及物体的间隔关系中的第二组光源(300); 可操作连接到所述第一组光源(200)的第一控制器(202)，其中所述第一控制器被配置、编程和/或结构化成使所述第一组中的至少一个光源的预确定的参数(18)在时间段内同时变化； 可操作连接到所述第二组光源(300)的第二控制器(302)，其中所述第二控制器被配置、编程和/或结构化成使所述第二组中的至少一个光源的预确定的参数(18)在所述时间段内同时变化;并且 其中，所述第一控制器(202)和所述第二控制器(302)每一个被配置、编程和/或结构化成在所述时间段期间维持预确定的照度水平中的实质均匀性。30.根据权利要求2所述的照明系统，其中所述第一和第二控制器互连在网络配置中。
【文档编号】H05B37/02GK105900530SQ201480063101
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月17日
【发明人】M.J.穆多奇, D.塞库洛维斯基, H.B.J.普拉斯谢尔特
【申请人】飞利浦灯具控股公司