用于可控照明的时分多路复用可切换光学元件的设备和方法技术

公开了用于电控制照明设备以改变其外观和照明效果的方法和装置。照明设备(100)具有控制一个或多个LED光源(110)和一个或多个可电切换的光学元件(150)的多路复用控制器。在照明周期期间，光源在至少两个照明状态之间切换，并且光学元件在至少两个光学状态之间切换。切换序列是足够快的，而不会被观察者检测到。结果，照明模块或照明设备被感知具有大致连续的光输出。多路复用控制器快速地时间排序光源和可切换表面的状态，以产生对照明设备和/或由照明设备照射的物体的视觉改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及照明技术。更具体地，本文中所公开的各种专利技术方法和装置涉及控制可切换光学元件和光源。
技术介绍
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照明，提供了对传统的荧光灯、HID和白炽灯照明模块的可行替代。LED的功能性优点和好处包含高的能量转换和光学效率、耐用性、较低的操作成本等等。LED技术的最近进展已经提供了使得能够实现许多应用中的各种照明效果的高效且稳健的全光谱照明源。体现这些源的一些器材的特征在于包含能够产生例如红、绿和蓝的不同颜色的一个或多个LED以及用于独立控制LED的输出以便生成各种颜色和变色照明效果的处理器的照明模块。 过去，可电切换的散射膜已经被用于制作立体显示。在这些应用中，可切换散射膜的堆叠被用作二维(2D)图像可以被投影到其上的可切换屏幕。通过具有多个屏幕并且选择一个屏幕处于漫射状态而其它的屏幕处于清晰状态，图像可以被定位在三维(3D)空间内的不同深度处，从而创建立体显示。屏幕以足够高以防止感知到闪烁的频率在清晰状态与漫射或散射状态之间切换。 可电切换的散射膜还已经被用于创建背面投影交互表面技术。利用该技术，图像被投影到形成交互表面的可切换屏幕上并且穿过该可切换屏幕。屏幕在漫射状态与清晰状态之间快速切换。在屏幕处于漫射状态时，要在屏幕上示出的图像被投影，然而在屏幕处于清晰状态时，图像可以被投影通过屏幕、被投影到例如保持在屏幕上方的纸的第二表面或物体上。在一个示例中，含有棱镜和漫射表面的物体可以被放置在屏幕上方，并且然后文本可以被投影通过屏幕并且经由棱镜显示在物体的侧面上。 例如，可电调整的光学元件包含无源光束整形元件和可控散射元件。替代地，可电切换的单元可以被用于控制光的方向。在这些示例中，相对不频繁地做出到可电切换的光学元件的状态的改变。这限制了由照明模块或照明设备创建的照明效果可以被控制的程度，照明效果与光学元件的状态直接相关。 照明模块罩和照明设备通常具有固定的可视外观，其达到它们的尺寸和形状正常不能被改变的程度，尽管在一些设计中对照明设备的部件的机械调整作为调整照明模式的方式是可能的。有时期望依赖于其被使用的环境、其正被使用的目的以及根据用户的喜好来改变照明设备的外观。这使得照明设备更多样，并且意指它可以在更宽范围的情况下被应用。 对照明设备做出物理改变以便改变其可视外观(例如移动或替换部件)是不方便的。可能难以接近照明设备，例如它可能被定位在墙壁或天花板上。 因此，在现有技术中存在解决上面描述的常规方法的一些缺点的需要。
技术实现思路
本公开总体上指向用于电控制照明设备以改变其外观和照明效果的专利技术方法和装置。例如，多路复用控制器可以快速地时间排序受电控制的光源和可切换表面的状态以产生被照射物体的彩色轮廓的阴影，或者看起来是第一颜色但还产生第二颜色的光的照明设备，或者可以电子控制以改变其外观的照明设备。 照明设备或照明模块采用例如一个或多个LED光源和一个或多个可电切换的光学元件，其中在照明周期期间，光源在至少两组亮度状态之间切换并且光学元件在至少两个光学状态之间切换。切换序列以等于照明周期倒数的频率重复，该频率高于对照明模块或照明设备的光输出的改变由人的视觉系统所检测到的频率。结果，照明模块或照明设备被感知具有大致连续的光输出。 通过将照明周期分成很多子周期并且适当地控制每个子周期期间LED的亮度和光学元件的光学状态，可能大大增加对由照明模块、照明设备或照明系统产生的照明效果的控制度。 示例性照明模块或照明设备可以生成两个或多个大致地独立的可控照明效果。例如，照明模块可以提供直接照明效果和漫射照明效果，且直接和漫射照明的强度独立可控。因为这些效果可以在不同照明子周期期间以时间序列的方式生成，所以产生独立控制照明效果的能力。这意指相比于其中不同照明效果由单独的元件同时产生的情况，可以降低形成照明模块或照明设备所需要的部件的数目。 在示例性实施例中，照明设备的可视外观以及由照明设备产生的照明效果是大致独立可控的。这使得有趣的视觉效果能够被创建，并且允许用户定制照明设备的外观，而无需大改变所提供的照明效果。 本文中所公开的进一步示例包含具有多个表面的照明设备，多个表面具有可以被电控制以大致地改变它们的外观的元件。例如表面可以具有其中它们是大致光学透明的第一状态和其中它们是光学漫射的第二状态。在观看照明设备时，那些在第一状态中的元件具有低的可见性，而那些在第二状态中的元件变得可见，并且连同照明设备的不透明的其它部件一起在很大程度上确定照明设备的外观。 通过改变受控制的元件的状态，可以修改照明设备的外观以及由照明设备创建的照明效果。例如，通过选择性地控制元件，可以使照明设备看起来更大或更小，或者其表面的形状可以看起来在改变。 总体上，在一个方面中，产生对于观看者可辨别的光的装置包含具有产生第一颜色光的第一照明元件以及产生第二颜色光的第二照明元件的照明模块，其中第一颜色光视觉上不同于第二颜色光。装置进一步包含可切换表面和多路复用控制器，可切换表面在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换、大致设置在观看者与照明模块之间，多路复用控制器与照明模块和可切换表面电通信、被配置用于独立控制第一照明元件状态、第二照明元件状态和可切换表面状态。多路复用控制器可操作用于在高达至少1Hz的速率下切换第一照明元件状态、第二照明元件状态和可切换表面状态中的每个。 在一个实施例中，第一光学状态包含大致透明状态，并且第二光学状态具有大致光散射状态。在一个版本中，第一照明元件包含第一 LED，并且第二照明元件包含第二 LED。 在另一实施例中，多路复用控制器被配置用于在可切换表面处于第二光学状态的同时打开第一照明元件其关闭第二照明元件，并且在可切换表面处于第一光学状态的同时打开第二照明元件。在一个版本中，多路复用控制器被配置用于在可切换表面处于第一光学状态的同时打开第一照明元件和第二照明元件以大致相似的第一持续时间，并且在可切换表面处于所述第二光学状态的同时打开所述第一照明元件以第二持续时间且打开第二照明元件以第三持续时间，其中第二持续时间长于第三持续时间。 在另一实施例中，可切换表面进一步包含在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换的第一区域以及在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换的第二区域，并且其中第一区域和第二区域由多路复用控制器独立控制。 总体上，在另一方面中，产生对于观看者可辨别的光的装置包含具有产生第一颜色光的第一照明元件、产生第二颜色光的第二照明元件以及产生第三颜色光的第三照明元件的照明模块，其中第一颜色光、第二颜色光和第三颜色光视觉上不同于彼此。在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换的第二可切换表面大致设置在观看者与照明模块之间。在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换的第一可切换表面大致设置在第二可切换表面与照明模块之间。与照明模块、第一可切换表面和第二可切换表面电通信的多路复用控制器被配置用于独立控制第一照明元件状态、第二照明元件状态、第三照明元件状态、第一可切换表面状态和第二可切换表面状态。多路复用控制器被配置用于在高达至少1Hz的速率下独立切换第一照明元件状态、第二照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生对于观看者可辨别的光的装置，所述装置包括：照明模块(100)，其包括：产生第一颜色光的第一照明元件；以及产生第二颜色光的第二照明元件，其中所述第一颜色光视觉上不同于所述第二颜色光；可切换表面(150)，其在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换，大致设置在所述观看者与所述照明模块之间；以及多路复用控制器，其与所述照明模块和所述可切换表面电通信，被配置用于独立控制第一照明元件状态、第二照明元件状态和可切换表面状态，其中所述多路复用控制器可操作用于在高达至少10Hz的速率下切换所述第一照明元件状态、所述第二照明元件状态和所述可切换表面状态中的每个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.20 US 61/635,9401.一种用于产生对于观看者可辨别的光的装置，所述装置包括: 照明模块(100)，其包括: 产生第一颜色光的第一照明元件；以及 产生第二颜色光的第二照明元件， 其中所述第一颜色光视觉上不同于所述第二颜色光； 可切换表面(150),其在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换，大致设置在所述观看者与所述照明模块之间；以及 多路复用控制器，其与所述照明模块和所述可切换表面电通信，被配置用于独立控制第一照明元件状态、第二照明元件状态和可切换表面状态， 其中所述多路复用控制器可操作用于在高达至少1Hz的速率下切换所述第一照明元件状态、所述第二照明元件状态和所述可切换表面状态中的每个。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一光学状态包括大致透明状态并且所述第二光学状态包括大致光散射状态。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一照明元件包括第一LED并且所述第二照明元件包括第二 LED。4.根据权利要求2所述的装置，其中所述多路复用控制器被配置用于在所述可切换表面处于所述第二光学状态的同时将所述第一照明元件切换到第一亮度水平并且将所述第二照明元件切换到第二亮度水平，并且在所述可切换表面处于所述第一光学状态的同时将所述第二照明元件切换到所述第一亮度水平。5.根据权利要求2所述的装置，其中所述多路复用控制器被配置用于在所述可切换表面处于所述第一光学状态的同时打开所述第一照明元件和第二照明元件大致相似的第一持续时间，并且在所述可切换表面处于所述第二光学状态的同时打开所述第一照明元件第二持续时间。6.根据权利要求2所述的装置，其中所述可切换表面(1150)进一步包括在所述第一光学状态与所述第二光学状态之间可电切换的第一区域(1101)以及在所述第一光学状态与所述第二光学状态之间可电切换的第二区域(1102，1103，1104)，并且其中所述第一区域和所述第二区域由所述多路复用控制器独立控制。7.一种用于产生对于观看者可辨别的光的装置，其包括: 照明模块(810)，其包括: 产生第一颜色光的第一照明元件； 产生第二颜色光的第二照明元件；以及 产生第三颜色光的第三照明元件， 其中所述第一颜色光、所述第二颜色光和所述第三颜色光视觉上不同于彼此； 第二可切换表面(852),其在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换，大致设置在所述观看者与所述照明模块之间；以及 第一可切换表面(851),其在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换，大致设置在所述第二可切换表面与所述照明模块之间；以及 多路复用控制器，其与所述照明模块、所述第一可切换表面和所述第二可切换表面电通信，被配置用于独立控制第一照明元件状态、第二照明元件状态、第三照明元件状态、第一可切换表面状态和第二可切换表面状态， 其中所述多路复用控制器被配置用于在高达至少1Hz的速率下独立切换所述第一照明元件状态、所述第二照明元件状态、所述第三照明元件状态、所述第一可切换表面状态和所述第二可切换表面状态中的每个。8.根据权利要求7所述的装置，其中: 所述第一光学状态包括大致透明状态；以及 所述第二光学状态包括大致光散射状态。9.根据权利要求7所述的装置，其中: 所述第一照明元件包括第一 LED ； 所述第二照明元件包括第二 LED ;以及 所述第三照明元件包括第三LED。10.根据权利要求8所述的装置，其中所述多路复用控制器被配置用于将所述第一可切换表面切换成散射所述第一颜色光并且将所述第二可切换表面切换成散射所述第二颜色光。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一可切换表面(851)大致地包围所述照明模块(810)，并且所述第二可切换表面(852)大致地包围所述第一可切换表面。12.一种用于产生对于观看者可辨别的光的照明设备，其包括: 照明模块(1610)； 至少部分地围绕所述照明模块的包围件，其包括: 在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换的第一可切换表面(1651-1654);以及在第一光学状态与第二光学状态之间可电切换的第二可切换表面(1654-1656);以及控制器，其与所述照明模块、所述第一可切换表面和所述第二可切换表面电通信，被配置用于独立控制照明模块照明元件状态、第一可切换表面状态和第二可切换表面状态。13.根据权利要求12所述的装置，其中: 所述第一光学状态包括大致透明状态；以及 所述第二光学状态包括大致光散射状态。14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一可切换表面(1901)大致地包围所述照明模块，并且所述第二可切换表面(1902)大致地包围所述第一可切换表面。15.—种用于控制包括控制器、第一光源、第二光源和可切换表面的照明设备的方法，其包括以下步骤: 周期性地将所述可切换表面从第一光学状态切换到第二光学状态，其中所述切换具有至多10ms的周期； 独立控制所述第一光源在所述第一光学状态和/或所述第二光...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·埃德沃斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL