用于生成具有可变颜色的光的设备的制作方法

专利名称：用于生成具有可变颜色的光的设备的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及发光(lighting)领域。更具体地，本发明涉及 用于生成具有可变颜色的光的照明(illumination)设备。
背景技术：
以可变颜色来照明空间的照明系统是普遍已知的。通常，这样的 系统包括多个光源，每个光源发射具有特定颜色的光，不同光源的各 个颜色相互不同。然后由系统生成的总体光整体上是由几个光源发射 的光的混合。通过改变不同光源的相对强度，可以改变总体光混合的 颜色。
注意到光源可以是不同的类型，诸如例如TL灯、卣素灯、LED等。 在下面，将筒单地使用词语"灯，，，但是这不意图排除LED。
作为例子，在家、商店、餐馆、旅馆、学校、医院等情况下，可 能期望能够改变发光的颜色。在很多场合，期望具有平滑且緩慢的转 变，具有颜色(用色调和饱和度描述)上的精细的选择以通过用户接 口来容易地找到期望的颜色，或者具有舒服的有色氛围而不具有太快 的动态改变。
对于本领域的熟练技术人员应该清楚的是，光的颜色可以通过颜 色空间中的色点的坐标来表示。在这样的表示中，改变颜色对应于在 颜色空间中从一个色点到另一个色点的位移(displacement)，或者 系统的色点的设置的位移。此外，颜色序列对应于颜色空间中色点的 集合，该集合将被指示为路径。于是动态地改变颜色可以被指示为"游 历"这样的路径。更一般地，动态改变发光的颜色将被指示为"航行 (navigating)，，经过该颜色空间。
典型地，照明系统包括三个单色灯，这些灯也将被指示为生成原 色(primary color)的原灯(primary lamp)。 通常，这些灯是近红 (R)、近绿(G)、近蓝(B)，并且该系统被指示为RGB系统。应当注 意到照明系统可以具有四个或者更多的灯。白灯可以被用作第四个灯。 也可以使用一个或者多个另外的颜色，例如黄色灯、青色灯等。在下面的说明中，将假定RGB系统，但是本发明也可以被应用到具有四种 或者甚至更多颜色的系统中。
对于每个灯，光强可以被表示为从0 (没有光)到l (最大强度) 的数字。可以通过三维坐标(gl、 ^、 ^3)表示色点，从0到1范围内 的每个坐标以线性方式对应于其中每一个灯的相对强度。各个灯的色 点可以分别被表示为(l，O，O) 、 (O，l，O) 、 (O，O，l)。这些点描述 了在CIE1931(x，y)颜色空间中的三角形。在这个三角形内的所有颜色 都可以通过该系统生成。
理论上，颜色空间可以被认为是连续体(continuum)。然而，实 际上，照明系统的控制器是数字控制器，只能够生成离散的控制信号。 当用户希望航行经过具有包括这样的数字控制器的系统的颜色空间 时，他只能在所述坐标之一的方向上采用离散的步骤。 一个问题是RGB 颜色空间不是线性空间，所以，当沿着一个颜色强度坐标轴采取一定 大小的离散步骤时，由用户感知的颜色改变的量是不固定的，而是依 赖于颜色空间内的实际位置。
为了解决这个问题，已经提出了不同的颜色空间的表示，例如 CIELAB颜色空间，这种情况下独立变量是色调(H)、饱和度(S;在 CIELAB中用S=色度/明度(Lightness)计算)、亮度(B;在CIELAB 中根据明度计算)。因为明度的感知均匀性(即，明度级的线性改变 也被用户感知为光强度级的线性改变)，使用这个参数而不是亮度是 有利的。然而，为了一般化该描述，在下面的说明中将使用参数"亮 度"，这些值也用感知均匀分布(例如，在u，V，Y空间中，用"Y"描 述强度，感知均勻亮度分布是logarithm(Y))来描述。CIELAB颜色空 间可以被看作是离散点的三维空间(3D网格)。在这个空间中的每个 点可以通过坐标m、n、p来表示，并且在每个点，色调(H)、饱和度(S)、 亮度(B)分别具有特定的值H(m， n， p) 、 S (m， n， p) 、 B(m， n， p)。 只要颜色是在由原灯所定义的色域的外部边界之内，用户便可以沿着 三个坐标轴的任意一个采取离散步骤，产生分别在色调、饱和度和亮 度上的预定和恒定的改变。原则上，变量色调、饱和度和亮度是相互 独立的。然而，不是色调、饱和度和亮度的可能值的所有组合对应于 物理上可能的颜色。在最新技术的实施方式中，系统包括3个分别用 于色调、饱和度和亮度的3D查找表。使用这样的3D查找表，优势是
7对于每个m、 n和p的组合，可以容易地考虑产生的H、 S和B的组合 是否对应于物理上可能的颜色，并且如果需要就在表中输入偏离值 (deviating value)。对于H、 S和B的组合将产生物理上不可能的颜 色的存储位置，表可以包含特定码，或者它们可以包含不同颜色的值， 例如颜色空间边界的最近值。
然而， 一个问题是这样的具有3D查找表的方案要求相对大量的存 储空间。在一个示范性情况下，系统允许以25种可能的亮度级别的亮 度、以75种可能的饱和度级别的饱和度、和以200种可能色调值的色 调的独立设置。在这样的情况下，系统要求3*200*75*25-1125000个 存储位置(超过1M字节)。
本发明目的在于减少需要的存储空间量，使得可以使用具有有限 存储空间的低成本微控制器。本发明的另外目的是提供一种更有效的 方式，来生成颜色表、和配备有这样的颜色表的颜色导航(navigation)
设备，允许沿着固定色调、固定饱和度或者固定相对亮度(在颜色空 间CIE 1931中的某个色点(x，y)处，相对亮度是可能处于这个色点 处的最大绝对亮度的百分数(或者0和l之间的系数))的线通过该 颜色空间的简单导航方法。

发明内容
根据本发明的一个重要方面，定义了二维颜色表，有效地映射三 维颜色空间的上表面。在表中色点的两个坐标是色调和饱和度。定义 具有相同色调的色点，使得当在例如L*a*b空间的感知均匀颜色空间 中测量时，连续色点之间的间隔基本相等。结果，当沿着固定色调的 线从一个色点步进(step)至下一个色点时，用户将感知到饱和度的 相等改变。沿着颜色空间的边界(即，最大饱和度)，在原色之间，预 定义某些特定中间色点以便保证那些特定颜色能够通过该系统产生。 在两个相邻原色之间，总定义有至少一个特定中间色点。沿着颜色空 间边界的每个区段(section)，在原色和相邻中间色点之间或者在两 个相邻中间色点之间，定义中间色点，使得当在相同的感知均匀颜色 空间中被测量时，连续色点之间的间隔基本相等。可以选择沿着各个 区段的色点的数目，使得如期望的那样给予某些区段和其他区段相比 更大的权重。发现容纳32个色调级别和8个饱和度级别的表是足够的，该表仅要求256个存储器位置；然而，更精细的颜色分布也是可行的； 特别地，色调步骤的数目可以更大，并且可以例如高至90。简单地通 过控制器将RGB值乘以0和l之间的系数可以执行改变亮度(调光)。 在从属权利要求中提到了进一步有利的详细说明。


将通过下面的一个或者多个优选实施例结合附图的描述进一步说 明本发明的这些和其他的方面、特征和优势，在附图中相同的附图标 记指示相同或者相似的部分，并且其中
图1示意性地示出根据本发明的照明系统的框图2是示意性地图示三维RGB颜色空间的示意图3示意性地示出色度图4A-4D图示用于计算颜色表的色点的方法。
具体实施例方式
图1示意性地示出了照明系统10的框图，包括灯组件14。灯组件 14包括多个(这里三个)灯12A、 12B、 12C，例如LED,每个灯分别 具有关联的灯驱动器13A、 13B、 13C，由公共控制器15来控制。在19 处指示了用户输入设备。三个灯12A、 12B、 12C分别生成具有相互不 同的光颜色的光16A、 16B、 16C;通常使用的颜色是红色(R)、绿色(G)、 蓝色(B)。除了纯的红色、绿色和蓝色，灯通常将发射接近红色、接 近绿色和接近蓝色的光。由灯组件14所发射的总体光(overall light) 在17处被指示；该总体光17，其为各个光16A、 16B、 16C的混合，具 有由原灯12A、 12B、 12C的相互光强度LI(R)、 LI (G) 、 LI(B)所确定 的颜色，而相互光强度LI(R)、LI(G)、LI(B)又由各个驱动器13A、 13B、 13C的控制器15生成的控制信号S 1、 S 2、《3所确定。各个强度LI (R)、 LI (G) 、 LI (B)可以被看作RGB颜色空间中的三维坐标。
图2是示意性图示这样的三维RGB颜色空间的示意图。三个正交 轴4皮分别指示为R、 G、 B。每个轴可以例如以流明(lumen)表示灯12A、 12B、 12C中的一个的实际光强度，但是通常使用标准化的轴，其中对 应的坐标可以具有仅在0和l之间的指示对应的灯的相对灯功率的值， 相对灯功率可以在关闭(0)和最大(1)之间变化。在这个方面，应当注意到通常用选择的固定灯电流来操作LED,该LED以预定的切换频 率被开启和关闭，于是占空比(即，开时间和切换周期之间的比率) 确定平均灯功率。因此，图2中沿着三个正交轴的值也可以被看作表 示对应的灯的驱动信号的占空比。这些值将被指示为具有0和1之间 的值的X、 Y、 Z。
在图2中，可以用该系统10产生的颜色被限制在具有角点 O(O，O, 0)、 R (l，O，O) 、 G(O，l，O)、 B(0，0，l)的立方体20内。此外， 角点被指示A(l，l，O)、 D(l，O，l)、 C(0，1，1)和E(l，l，l)。立方体20 具有六个边界平面，其中三个平面将被指示为"最大平面"第一最 大平面21RDEA包括其中红色贡献最大的所有颜色，第二最大平面 22GAEC包括其中绿色贡献最大的所有颜色，而第三最大平面23BCED 包括其中蓝色贡献最大的所有颜色。经过原点的线，例如线24，包括 具有相同的颜色但是不同的亮度的所有色点；这样的线与最大平面的 交点定义了对于那个颜色的可能的最大亮度。
相对的三个平面将被指示为"最小平面，，这些是经过O的平面。 三个最大平面与三个最小平面的交叉线，即闭合线RAGCBDR，包括具有 最大饱和度的所有点，并且将被指示为颜色空间边界曲线，简称作CSB 曲线。
可以实现到亮度是独立坐标的坐标系统的转换。这样的系统是例 如具有坐标x、 y、 Y的CIE 1931坐标系统，其中x和y是色度坐标， 并且其中大写字母Y指示亮度。通过下面的公式定义关于颜色坐标的 转换
x = ^^~~ (la)
X + F + Z
少=一 r— _ (lb)
i + y + z
=1_jc-;; (lc)
X + F + Z
因此，如图3中所示，所有的颜色可以在二维xy平面中被表示， 图3示意性地示出CIE (xy)色度图。该图是公知的，所以对其进行最 少的"i兌明。点(l，O)、 (O，O)和(O，l)分别指示理想的红色、蓝色和 绿色，它们是虚拟颜色。曲线1表示纯光语颜色。以纳米(nm)指示 波长。虚线2连接曲线1的末端。由曲线1和虚线2包围的区域3包 括所有的可见光；与曲线1的纯光谱颜色形成对比，区域3的颜色是
10混合颜色，该混合颜色可以通过混合两种或者更多种纯光谱颜色来获
得。反过来，每种可见颜色可以通过在色度图中的坐标来表示；色度 图中的点将被指示为"色点"。
注意到图3的二维表示对应于具有相同亮度的所有颜色。对于不 同的亮度，线1和2的形状可能是不同的。亮度可以被看作垂直于图3 的绘图的平面的第三轴。根据亮度堆叠的所有二维曲线一起定义了弯 曲了的三维体。换句话说，图3的色度图是三维颜色空间的二维截面。 还要注意到以RGB表示的边界平面转换到以x、 y、 Y表示的边界平面。 特别地，上述最大表面21、 22、 23转换到以x、 y、 Y表示的三个最大 平面，它们一起定义了三维颜色空间的"上"边界，假定亮度的第三 轴被看作"垂直"轴并且坐标x和y被看作定义了 "水平，，平面。三 维颜色空间的所述"上，，边界将在下文中被指示为该颜色空间的"天 花板(ceiling )，，。
尽管在其他颜色空间中可以获得其他的定义，在CIE 1931 (x，y) 颜色空间中解释色调、饱和度和亮度的基本概念最为容易，参考图3。 为简洁起见，下一步我们使用CIE1931(x，y)颜色空间。当两种纯光谱 颜色^t混合时，产生的混合颜色的色点位于连接两种纯颜色的色点的 线上，产生的色点的确切位置依赖于混合比率(强度比率)。例如， 当紫色和红色被混合时，产生的混合颜色红紫色(purple)的色点位 于虚线2上。如果两个颜色能够混合产生白色，则它们被称为"互补 颜色"。例如，图3示出连接蓝色(480nm)和黄色(580nm)的线4， 该线经过白色点，指示蓝光和黄光的恰当的强度比率将被感知为白光。 相同的情形将应用于任何其他组的互补颜色在对应的恰当强度比率 的情况下，光混合将被感知为白光。应该注意到光混合实际上仍然包 含两种处于不同波长的光谱贡献(contribution)。
如果两种互补颜色(灯)的光强度被分别指示为II和12，那么混 合光的总体强度Itot将由11+12所定义，而产生的颜色将由比率11/12 定义。例如，假定第一颜色是在强度II处的蓝色而第二颜色是在强度 12处的黄色。如果12=0，产生的颜色是纯蓝色，并且产生的色点位于 曲线1上。如果I2增加，色点向着白色点游历线4。只要色点位于纯 蓝和白色之间，那么对应的颜色就仍然被感知为带青色的(blueish), 但是越靠近白色点，产生的颜色将越淡。在下面，词语"颜色"将被用于区域3中的实际颜色，与短语"色 点"相关联。颜色的"印象，，将由词语"色调"所指示；在上面的例 子中，色调将是蓝色。应该注意到色调和曲线1的光谱颜色相关联； 对于每个色点，通过沿着穿过白色点的线将这个色点投影到曲线1上 可以找到对应的色调。
此外，将通过短语"饱和度"来表述颜色是否更淡或者不那么淡 的事实。如果色点位于曲线1上，则对应的颜色是纯光谱颜色，也被 指示为全饱和色调(饱和度=1).当色点朝向白色点移动时，饱和度 减小(更少的饱和色调或者更浅色的色调)；在白色点，按照定义， 饱和度为0。
应该注意到通过混合两种颜色可以获得许多可见颜色，但是这不 应用于所有的颜色，正如从图3可以容易地看出的一样。利用产生三 种不同颜色的灯，可以产生具有任何期望的在由三个对应色点所定义 的三角形内的颜色。可以是使用更多的灯，但那不是必需的。例如， 也可能增加白光灯。或者，如果期望产生在所述三角形之外的颜色， 可以增加具有更靠近期望的颜色的色点的笫四灯。在所述三角形之内， 颜色不再作为三种光输出的唯一组合而获得，而是可以作为四种光输 出的组合以几种不同的方式被获得。
在图3中，三个示范性色点Cl、 C2、 C3指示三个灯UA、 12B、 的各个近红、近绿和近蓝的颜色。如果可以连续地改变所述控制信号 ;1、 12、 13，那么利用系统IO，可以将输出光混合17的混合颜色 设置于由所述点C1、 C2、 C3所定义的三角形内的任何期望的位置处。 然而，通常用户需要允许他以离散的步骤改变颜色的功能。为了那个 目的，控制器15被提供有包含颜色表的存储器18。在这个表中的每个 条目对应于CIE 1931颜色空间中的特定色点，并且包含对应的控制信 号gl、《2、《3。如果用户选择某个色点，那么控制器15从该表中读取 用于控制信号《1、g2、g3的对应值，并且使用这些值来控制驱动器13A、 13B、 13C，这产生了具有用户期望的颜色的混合光17。在这样的情况 下，可获得的色点沿着在颜色空间中的网格而定位。
以这样的方式组织该表使得用户可以容易地沿着固定色调、固定 饱和度或者固定亮度的线以逐步的方式航行经过颜色空间。用户输入 设备19是允许用户输入例如增加(step—up)和降低(step-down)命
12令来一步地增加或者降低色调的类型，这具有的结果是控制器15将从 存储器18取出第一色点，该第一色点在色调方向上紧接着当前色点而 定位。用户输入设备19也允许用户输入增加和降低命令来一步地增加 或者降低饱和度，这具有的结果是控制器15将从存储器18取出第一 色点，该第一色点在饱和度方向上紧接着当前色点而定位。为了简洁 起见，在图1中，这通过示出具有针对色调的上/下按钮19HU、 19HD, 针对饱和度的上/下按钮19SU、 19SD，和针对亮度的上/下按钮19BU、 19BD的用户控制器19来可视化。
在现有技术中，通常具有三维颜色表，第三维用于亮度。如果用 户输入增加或者降低命令来一步地增加或者降低亮度，那么控制器15 将从存储器18取出第一色点，该第一色点在亮度方向上紧接着当前色 点而定位。然而，这要求很多存储空间。本发明提供解决方案，实现 了在整个颜色空间的相同功能而仅仅要求相对小量的存储空间，并且 提供了产生这样的表的有效方法。本发明还提供了包括这样的表的照 明系统。
根据本发明的第一方面，在存储器18中的颜色表是二维颜色表， 并且只包含位于以CIE xyY表示的颜色空间的天花板上的色点。这些 色点(考虑到它们位于最大边界表面上并且因此表示对于该特定色调 和饱和度可以获得的最大亮度的事实，这些色点将被指示为最大色点) 被沿着由固定色调和固定饱和度的正交线所定义的网格而安排；这里 饱和度被用作相对值从白色点到该色点的距离除以从白色点到 CIE1931x、 y空间中相同色调处的颜色空间边界CSB的最大距离。在下
面说明计算饱和度距离的方法。在所述表中存储的用于这些最大色点 的相应控制信号gl、《2、《3将被分别指示为glm、 g2m、 g3m。应该清
楚的是这些值中的至少一个总是等于1。
根据本发明的第二方面，控制器15通过将从存储器18获得的值 glm、 g2m、 g3m乘以公共倍增系数(multiplication factor)"来设 置色点的亮度，"具有0和l之间的值。因此，要被输出的控制信号gl、 《2、 g3被计算为gl = "^lm、 g2 = a^2m、 g3=ag3m。
通过让"具有在从0到1的范围内的任何值，控制器15可以连续 地改变亮度。然而，优选的是也可以以逐步的方式改变亮度。因此， 在可行实施例中，根据"=11/酕来计算《，其中Nb是定义亮度级别的数目的整数，并且其中n是在从0到Nb范围内的整数。总是计算n是 可行的，但是将"的允许值存储在亮度系数存储器中也是可行的，这将 要求Nb+1个存储器位置。
然而，应当注意到"感知亮度"以对数的方式涉及"实际亮度"， 这意味着如果亮度级别是等距的，这将不会产生感知均匀的亮度步骤。 由于感知亮度步骤比实际亮度步骤更重要，所以优选根据下面的公式 计算"<formula>formula see original document page 14</formula> 其中i是在从l到Nb范围内的整数，
并且其中Nd指示在最大亮度级别和最小亮度级别之间十(decade) 的数目。
在合适的实施例中，Nd等于2，在该情况下"范围从0. 01到1。
公式(2)暗示在"的连续值之间的固定系数。
同样，总是计算"是可行的，但是将根据公式(2)的"的允许值 存储在亮度系数存储器中也是可行的，这将要求Nb个存储器位置。
如果控制器15从用户输入19接收色调增加或者色调降低命令信 号来一步地增加或者降低色调，那么控制器15将从存储器18取出第 一色点，该笫一色点紧接着色调方向上的当前色点而定位。如果控制 器15从用户输入19接收饱和度增加或者饱和度降低命令信号来一步 地增加或者降低饱和度，那么控制器15将从存储器18取出第一色点， 该第一色点紧接着饱和度方向上的当前色点而定位。如果控制器15从 用户输入19接收亮度增加或者亮度降低命令信号来一步地增加或者降 低亮度，那么控制器15将逐1增加或者减小n,或者从存储器18取出 第一亮度系数，该第一亮度系数位于亮度系数存储器中紧接着当前亮 度系数的存储器位置的存储器位置。重复一下，这里"亮度"意味着 "相对亮度"。
本发明的第三方面涉及表中的色点在颜色空间的天花板上的分 布。使用xyY空间中的等距色点是可行的，但缺点是步骤将不会被用 户感知为产生相同幅度的颜色改变。
本发明要致力于解决这个问题。特别地，本发明致力于提供在二 维颜色表中定义最大色点的方法，该方法允许设计者更多的自由以适应一些愿望。
将参考图4A-4B解释由本发明提供的解决方案，其示意性地示出 了颜色空间的天花板40的俯视图。天花板的外部周边对应于稍早提到 的CSB曲线，并且因此同样被指示为CSB曲线(通过附图标记41指示)。 在这个解释中，将假定系统IO具有如在图1中示出的三个光源，但是 应当注意到该解释也应用于具有四个或者更多光源的系统。
在第一步，确定光源的色点C1、 C2、 C3，并且确定这些光源的最 大强度。应当注意到这些参数依赖于实际光源，并且反过来它们定义 CSB曲线41和天花板40的形状。应当注意到色点C1、 C2、 C3总是位 于CSB曲线41上。在该例子中，Cl、 C2、 C3分别对应于红色、绿色和 蓝色。考虑到这些色点对应于光源的事实，它们也将被指示为"原" 色点。
在第二步，为至少一对相邻原色点定义预定数目的中间色点，那 些中间色点位于所述相邻原色点对之间的CSB曲线41上。作为例子， 图4A示出一个在C1和C2之间的中间色点IC1(12)、 一个在C2和C3 之间的中间色点IC2 (23)、和一个在C3和Cl之间的中间色点IC3 (31)。 在任意相邻原色点对之间的中间色点的数目可以是2或者更高，但是 不期望选择这个数字太高实际的上限似乎是5。
在该例子中，在每一对相邻原色点之间定义一个中间色点，但这 不是必要的可以是，在每一对相邻色点之间存在至少一个中间色点。
在该例子中，对于每一对相邻原色点，中间色点的数目总是相同 的，但这不是必要的对于不同的对这些数目可以是不同的。
中间色点的确切位置基本是设计自由的问题。在具体的实施例中， 中间色点总是位于对应原色点之间的中间(沿着图4A的CSB曲线41 测量)。在另一个特定实施例中，中间色点对应于某个预定的颜色或 者某个预定的(xy)-坐标；例如该中间色点可以对应于黄色、青色和品 红色。
原色点和中间色点一起将CSB曲线41分成曲线区段(section); 在图4A的实施例中，存在六个这样的曲线区段。
应当注意到，可以通过选择在CSB曲线之外(或之内)的某个色 点X(例如，位于CIE31(x，y)颜色空间中最大饱和度的边界上的单色色 点)、并且沿着经过白色点W的线将该色点X投影到CSB曲线41上来
15定义中间色点。针对IC1(12)对这进行了说明。
在第三步，每个曲线区段被细分成多个片段(segment)。对于每 个曲线区段，片段的数目可以相等，但那不是必要的。在图4A的例子 中，每个曲线区段被细分成4个片段，这涉及在每个曲线区段上在对 应的原色点C1、 C2、 C3和/或中间色点IC1、 IC2、 IC3之间定义3个 辅助色点AC。对于每个曲线区段，定义这些辅助色点AC使得对应的片 段具有相互基本相等的长度(即，色点具有相互基本相等的距离)。 为了测量之，使用感知均匀的空间，例如CIELAB颜色空间，也被称为 "a丰b颜色空间。或者，也可以使用u，v，Y空间。
应当注意到，L* a *1)颜色空间对于本领域技术人员是公知的，所 以可以省略详细的讨论。为了完整起见，应当注意到在"a孝b颜色空 间中，通过下面的公式表示两个色点之间的距离A￡:
M = V()2 + (A/T )2 + (AC* )2 (3)
其中AC指示在那两个色点之间^^;^差^^色度被定义为饱和度 和明度之间的乘积；并且其中A// = 5 A/z*， C是那两个色点的两个 色度值的算术平均，并且是在那两个色点之间的色调角度差异。
应当注意到，在一个曲线区段中的片段的长度值可以和在另一个 曲线区段中的片段的长度值不同。
基于经验，为了改善颜色表，使用下面的公式。
1) 沿着在最大亮度处固定色调的线
A￡ = AC* (4)
2) 沿着最大饱和度和最大亮度(在边界CSB)的线
A^"(A/T)2+(AC"2 (5)
在第四步，在颜色空间边界线41之内选择白色点W,即在黑色体 线上的点。这里，设计者具有一些设计自由以便选择白色点W的色温 (color temperature)，但是优选在范围2500K到7000K内选择这个 色温，优选在可能具有那个颜色的最大亮度处。优选地，这个白色点 和用于定义CIELAB坐标和CIELAB颜色差异的白色点相同。进一步优 选的是这个白色点对应于颜色空间的顶点[R， G， B]-[l， 1， 1]。
或者，可以使用白色点，使得到原色点、或者到原色点和中间色 点的组合的平均距离最小。
在第五步，如图4B所示，定义位于天花板40平面中的固定色调的线42，该线42连接白色点W和对应的在CSB曲线41上定义的色点 中的一个。这应用于原色点C，以及中间色点IC，以及辅助色点AC。 由于天花板40是弯曲的，所述线42是弯曲的，但是在图4B中它们被 示作直线。这些线42在CIELAB空间中是等距的。
在第六步，每个固定色调线42被提供有固定数目的等距色点，其 中，再次使用上面的公式(3)计算在那些色点之间的感知颜色距离。 如上所述，M:AC'是固定的。考虑到固定色调线42如轮中的辐条 (spoke) —般从白色点W到周边CSB延伸的事实，这些线也被指示为 辐条线并且这些色点也被指示为辐条色点SC。相比之下，位于周边CSB 上的色点将也被指示为周边色点PC。为了简洁起见，图4B仅示出对于 其中一条固定色调线42的辐条色点SC。
应当注意到，关于每条固定色调线42，在具有最高饱和度的辐条 色点SC和相应邻近周边色点PC之间的距离也等于相同的常数 A￡ = AC*。在具有最低饱和度的辐条色点SC和白色点W之间的距离也 可以等于相同的常数，但是如果辐条色点SC的数目相对高，则这个辐 条色点SC可以相当靠近白色点W，在该情况下游历靠近白色点W的固定 饱和度线可以导致颜色步骤，这些颜色步骤是如此之小以至于对于用 户它们不会被注意到，这对于期望看到颜色变化的用户可能是令人烦 恼的。为了防止这种情况，最靠近白色点W的辐条色点SC可以具有到 这个白色点W的大于在相同的固定色调线的辐条色点SC之间的相等相 互距离的距离。
图4C在更大的尺度上示出了一部分天花板平面40，具有三个具有 它们的辐条色点SC的邻近辐条线42的部分。在SCc处指示当前辐条 色点。箭头SU指示响应于饱和度增加用户命令的到邻近辐条色点SC1 的步骤。箭头SD指示响应于饱和度降低用户命令的到邻近辐条色点 SC2的步骤。箭头HU指示响应于色调增加用户命令的到在邻近辐条线 上的辐条色点SC3的步骤。箭头HD指示响应于色调降低用户命令的到 邻近辐条线上的辐条色点SC4的步骤。
图4D是用上述的方法获得的实际颜色表的在CIE31(x，y)中的图 形表示。在CSB曲线41上有32个色点，因此32个固定色调线42中 的每一个具有10个色点SC。白色点W具有色温4500K。存在3个由单 色色点黄色、青色、品红色定义的中间色点，通过菱形符号指示。总而言之，本发明提供照明系统IO，包括
-灯组件14 (lamp assembly)，具有多个灯12A、 12B、 12C和 相关联的灯驱动器13A、 13B、 13C;
-公共控制器15，用于为灯驱动器13A、 13B、 13C生成控制信号 ;1、 g2、 g3;
-存储器18，包含带有色点的颜色表；
其中，该颜色表的色点位于对应于颜色空间的天花板(ceiling) 的二维平面中。当在感知均匀的第二颜色空间测量时，周边色点PC以 等距色点组位于所述平面的边界线上。等距辐条(spoke)色点SC位 于所述平面中的固定色调线42上，固定色调线连接所述周边色点PC 中的一个到白色点W。
尽管在附图和前面的描述中已经详细说明和描述了本发明，对于 本领域技术人员来说应该清楚的是这样的说明和描述应当被看作解释 性的或者示范性的，而不是限制性的。本发明不限于公开的实施例； 而是，若干变体和修改可以在如附加权利要求中限定的本发明的保护 范围之内。
例如，有色灯的数目大于3个是可行的，并且中间色点的数目大 于1是可行的。例如，在RGBA的情况下，颜色空间的顶点可以被表示 为[l，l，l，l]，但是在RGBW的情况下，优选使用
-[l， 1， 1])。
15. 根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述白色点(W)使 得它到所述原色点的平均距离最小；其中在所述第二颜色空间中沿着 在所述第一颜色空间中定义的线性曲线、并且用CIELAB坐标中的公差 /^ = 3测量所述距离。
16. 根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述白色点(W)使 得它到原色点和中间色点的组合的平均距离最小；其中在所述第二颜 色空间中沿着在所述第一颜色空间中定义的线性曲线、并且用CIELAB 坐标中的公差A￡ = 3测量所述距离。
17. 根据权利要求1所述的方法，其中对于每一条辐条线(42) 所述辐条色点(SC)的数目是相同的。
18. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述白色点(W)和所述 具有最低饱和度的辐条色点(SC)之间的距离大于在所述相同辐条线(42)的所述辐条色点(SC)之间的相等相互距离。
19. 照明系统(10),包括-灯组件(14)，具有多个灯(UA、 12B、 12C)和相关联的灯驱 动器(13A、 13B、 13C)，所述灯组件(14)被设计用于产生由所述各 个灯(12A、 12B、 12C)的光输出贡献(16A、 16B、 16C)组成的光混 合(17);-公共控制器(15),用于为灯驱动器(13A、 13B、 13C)生成控 制信号(《1、《2、 ^ );-用户输入设备(19),用于输出命令信号到所述控制器(15);-与所述控制器(15 )相关联的存储器(18 )，所述存储器(18 ) 包含带有色点的颜色表；所述表中的每一个条目包含用于所述灯驱动 器(13A、 13B、 13C)的对应最大控制信号组(glm、 g2m、 g3m)，以 便使所述总体光输出混合(17)在所述对应色点处具有最大可能强度；其中，所述颜色表的色点可以用权利要求1至18中的任意一项的 方法获得。
20. 根据权利要求19所述的照明系统，其中所述用户输入设似19 ) 能够生成识别期望的颜色设置的色调、饱和度和亮度的命令信号；其中，所述控制器(15)，响应于接收这样的用户命令信号，被 设计为基于在所述用户命令信号中的所述色调和饱和度信息从所述存 储器(18)中读取所述最大控制信号(《lm、 ^m、 g3m)，基于在所述 用户命令信号中的亮度信息确定倍增系数(《 )，通过将所述最大控制 信号(glm、 ^m、 g3m)乘以所述倍增系数(《)来计算输出控制信号 Ul、 g2、 g3)，并且发出所述因此计算的输出控制信号(gl = 11m、 g2 = a'^2m、 ^3= "^3m)用于控制所述驱动器(13A、 13B、 13C)。
21. 根据权利要求2 0所述的照明系统，其中所述用户输入设4< 19 ) 能够生成饱和度增加/降低命令来一步地增加/降低所述饱和度；并且其中所述控制器(15)，响应于接收饱和度增加/降低用户命 令，被设计为用位于在所述相同的辐条线(42)上邻近所述当前色点 (SCc)的所述第一色点(SCI; SC2)的最大控制信号(glm、 g2m、 g3m) 替换所述当前色点(SCc)的最大控制信号(glm、 g2m、 g3m)。
22. 根据权利要求20所述的照明系统，其中所述用户输入设似19 ) 能够生成色调增加/降低命令来一步地增加/降低所述色调；并且其中所述控制器(15),响应于接收色调增加/降低命令，被设计为用位于在所述第一邻近辐条线(42 )上邻近所述当前色点(SCc )的所述色点(SC3; SC4)的最大控制信号(glm、 g2m、 g3m)替换所述当前色点(SCc)的最大控制信号(glm、 g2m、 g3m)。
23.根据权利要求20所述的照明系统，其中所述用户输入设^( 19 )能够生成亮度增加/降低命令来一步地增加/降低所述亮度；并且其中，所述控制器(15)，响应于接收亮度增加/降低命令，被设计为增加/减小所述倍增系数(")。
24. 根据权利要求23所述的照明系统，其中控制器(15)被设计为通过将所述倍增系数(")的当前值乘以固定系数来计算所述倍增系数(《 )的增加的/减小的值。
25. 根据权利要求23所述的照明系统，其中所述存储器(18)包含用于所述倍增系数(a)的允许值的表，并且其中所述控制器(15)被设计为通过从所述表读取所述倍增系数(")的下一个允许值来获得所述倍增系数(《 )的增加的/减小的值。
全文摘要
在照明系统(10)中，包括灯组件(14)，具有多个灯(12A、12B、12C)和相关联的灯驱动器(13A、13B、13C)；公共控制器(15)，用于为灯驱动器(13A、13B、13C)生成控制信号(ξ1、ξ2、ξ3)；存储器(18)，包含带有色点的颜色表；该颜色表的色点位于对应于颜色空间的天花板的二维平面中。当在感知均匀的第二颜色空间测量时，周边色点(PC)以等距色点组位于所述平面的边界线上。等距辐条(spoke)色点(SC)位于所述平面中的固定色调线(42)上，固定色调线连接所述周边色点(PC)中的一个到白色点(W)。
文档编号H05B37/02GK101554093SQ200780045395
公开日2009年10月7日 申请日期2007年12月4日 优先权日2006年12月8日
发明者C·A·弗巴克尔, J·P·W·巴伊詹斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司