控制照明器材光通量光谱的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制照明器材的方法，该照明器材具有多个各自着色的光源（例如发光二极管），它们发出的光具有不同的光通量光谱，该光通量光谱不但在其初始光谱组成方面不同、而且也会随温度变化并且随时间下降（ｄｅｇｒａｄｅ）。本方法控制上述器材，以使上述器材即使在初始光谱特性不同、温度变化以及通量随时间下降的情况下，仍然投射出具有预定期望通量光谱的光。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术一般涉及照明器材，特别是涉及被设置成产生具有选定色谱的光的照明器材。此类照明器材在剧院、电视业和建筑照明应用中已经使用多年。通常，每个器材均包括一个安装在凹面镜附近的白炽灯，该凹面镜通过一个透镜装置反射光，以向剧院舞台等处投射光束。为了仅传输该灯所发出的光的选定波长，同时吸收和/或反射其他波长，可在该器材的前端安装某种滤色器。这使得所投射的光束具有特定光谱组成。在这些照明器材中所使用的滤色器通常为涂有色散化学染料的玻璃或塑料膜(例如聚酯或聚碳酸酯的)形式。这些染料可传输光的某些波长，而吸收其他波长。这样的滤光器可提供几百种不同的颜色，而且这些颜色的一些已经被广泛接受为本行业中的标准颜色。此类塑料滤色器尽管一般是有效的，但通常寿命有限，这主要是由于塑料滤色器需要散发大量热量，这些热量是从所吸收的波长中获得的。对于传输蓝、绿波长的滤色器，该问题尤为突出。此外，虽然可提供的颜色种类很多，但这些颜色仍然受商用染料的可用性以及那些染料与玻璃或塑料基材的兼容性的限制。而且，吸收非选定波长的机理本来就是效率低下的。大量能量散失为热量。在一些照明应用中，气体放电灯取代了白炽灯，分色镜取代了滤色器。此类分色镜的典型结构为具有多层二向色涂层的玻璃基片的形式，该二向色涂层可以反射某些波长并传输剩余波长。这些可供选择的照明器材总的来说具有较高的效率，它们的分色镜不会由于过热而产生褪色或其他退化现象。然而，分色镜只能提供有限的色彩控制，因此这类器材不能再现许多由吸收性滤色器产生的且已被接纳为行业标准的复杂颜色。最近，一些照明器材用发光二极管(LED)代替白炽灯和气体放电灯。通常使用红、绿、蓝色发光二极管，将它们布置成适当的阵列。一些发光二极管器材中还包括琥珀色二极管。通过向这些发光二极管提供选定大小的功率(通常使用脉宽调制电流)，可投射出具有多种颜色的光。这些器材不需使用滤色器，因此提高了具有白炽灯或气体放电灯的现有器材的效率。此类发光二极管照明器材的一个不足是通量量值(magnitude)及峰值通量波长会因器件的不同而产生明显变化，同时也随每个器件的结温而产生明显变化，因为不同颜色的发光二极管所表现出的通量温度系数差别较大。而且，每个器件所产生的通量大小会随时间下降(degrade)，并且对于不同器件，下降速率不同，这取决于它们的温度时间关系和标称颜色。所有这些因素可在这些器件所投射的光的复合光束的色谱上引起明显变化。到目前为止，发光二极管照明器材仍未被设计，以补偿通量和光谱组成上的明显变化。这些器材的用户只是简单接受了这一事实，即所投射的光束的色谱将具有未知的初始组成，会随温度变化，并且由于发光二极管退化，会随时间变化。根据前面的描述应该理解的是，需要一种改进的控制照明器材的方法，该照明器材具有多个各自着色的光源(例如发光二极管)，它们发出的光具有不同的光通量光谱，该光通量光谱不但在其初始光谱组成方面不同，而且也会随温度变化并且随时间下降。特别地，需要一种控制此类器材的方法，以使上述器材即使在初始光谱特性不同、温度变化以及随时间下降的情况下，仍然投射出具有预定期望通量光谱的光。本专利技术满足了这些需要，并提供更多的相关优点。
技术实现思路
本专利技术涉及一种改进的控制照明器材的方法，该照明器材具有多个各自着色的光源(例如发光二极管)，它们发出的光具有不同的光通量光谱，该光通量光谱不但在其初始光谱组成方面不同，而且也会随温度变化并且随时间下降。该方法控制所述器材，以使其在即使在初始光谱特性不同、和/或温度变化以及通量随时间下降的情况下，仍然投射出具有预定期望通量光谱的光。更特别的是，在本专利技术的一方案中，尽管每组发射光都有一个基于物质固有变化的不同的光通量光谱，但该方法控制照明器材所发出的光的光通量光谱。该方法包括一个初始步骤通过测量发光器件组响应预定功率输入所发出的光的光谱分布来校准多个发光器件组中的每一组；以及一个进一步的步骤将指定大小的功率供给多个器件组中的每一组中的发光器件，以使器件组可协同发出具有期望合成光通量光谱的光。在本专利技术的这个方案中，校准步骤包括测量通量量值，其中该通量是由多个发光器件组中的每一组响应预定功率输入而发出的。也可测量通量的峰值波长和光谱半宽，其中该通量是由多个发光器件组中的每一组发出的。该方法可用于控制照明器材，以使其发出的光具有合成光通量光谱，该合成光通量光谱模拟已知光源(具有或不具有滤色器)的光通量光谱。供给步骤包括向多个器件组的每一组中的每个发光器件供给一定大小的功率，这样多个发光器件组协同发出具有合成光通量光谱的光，该合成光通量光谱相对于要被模拟的已知光源(具有或不具有滤色器)的光通量光谱或自定义光谱，在整个可见光谱上具有最小标准平均偏差。在本专利技术的一个单独独立的方案中，即使在每组发射光具有一个随温度变化的不同的光通量光谱的情况下，该方法控制照明器材所产生的光的光通量光谱。该方法包括一个初始步骤确定多个发光器件组的每一组中的每个发光器件的温度；一个进一步的步骤在温度确定的基础上，确定多个发光器件组中的每一组所发出的通量的光谱分布；以及一个进一步的步骤将指定大小的功率供给多个发光器件组中的每一组中的发光器件，以使发光器件组协同发出具有期望合成光通量光谱的光。更特别的是，每个发光器件组所发出的通量的量值会随温度变化，有时峰值波长也会随温度变化。确定多个发光器件组中的每一组所发出的通量的光谱分布的步骤包括在多个测量温度下，考虑多个发光器件组中的每一组所发出的通量的量值和峰值波长(可选)的测量。多个发光器件组可被安装在散热器上，确定每个多元发光器件的温度的步骤可以包括使用单个温度传感器测量散热器的温度，然后根据供给此器件的功率的大小、该器件发出的通量大小、此器件与散热器之间的热阻、以及散热器的测定温度来计算每个发光器件的温度。或者，确定每个发光器件的温度的步骤可以包括测量环境温度，然后根据供给此器件的电能的量、该器件发出的通量大小、此器件与散热器之间的热阻、供给所有这些器件的功率总量减去所有这些器件所发出的通量的总量、散热器和周围空气之间的热阻、以及测定的环境温度来计算每个发光器件的温度。在本专利技术的另一个单独独立的方案中，即使每组发射光具有一个随时间退化的不同的光通量光谱的情况下，该方法控制照明器材所产生的光的光通量光谱。该方法包括一个初始步骤为多个发光器件组中的每一组建立一个时基下降因素；以及一个进一步的步骤向多个发光器件组的每一组中的发光器件供给指定大小的功率，其中指定大小的功率是部分地基于每个器件组的时基下降因素来选择的，以使器件组在照明器材的整个寿命内协同发出具有期望合成光通量光谱的光。为多个发光器件组中的每一组建立一个时基下降因素的步骤还包括保存随时间的器件温度记录。在本专利技术的其它更详细的特征中，多个器件组中的每个发光器件是一个发光二极管。此外，多个发光二极管组包括至少4个组，其被共同设置以使其发出的光覆盖了可见光谱的大部分连续部分。结合附图对优选实施例所作的下列描述以举例的方式说明了本专利技术的原理，根据这些描述，本专利技术的其它特征和优点应该更加清楚。附图说明图1是适于实施本专利技术的一个照明器材的示意性侧面剖视图，该器材包括多个发光二极管组，每一组发出的光具有一个不同的窄带光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制由照明器材所产生的光的光通量光谱的方法，该照明器材包括多个发光器件组，由于物质固有变化，每一组发出的光具有不同的光通量光谱，所述方法包括：通过测量所述组响应预定功率输入所发出的光的光谱分布来校准所述多个发光器件组中的每一 组；以及将指定大小的功率供给所述多个器件组的每一组中的发光器件，以使所述器件组协同发出具有期望合成光通量光谱的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DW坎宁安，
申请(专利权)人：DW坎宁安，
类型：发明
国别省市：US[美国]