專利名稱：調光型led照明設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及在住宅、辦公室、商店等場所中使用的照明設備。更具體地說，本發明涉及調光型LED照明設備，利用從交流電源接收的電力驅動LED以作為光源。
由于高強度藍色LED已投入實際應用，藍色LED、紅色LED和綠色LED被組合安裝在一起，用于構成類似于熒光燈、白熾燈等的通用照明設備。和現有的熒光燈、白熾燈等相比，采用LED聚合燈的照明設備的優點在于壽命長，能耗低。LED燈的優點之一是能夠隨意變化LED燈發出的光的顏色。即，通過組合三種基本顏色的LED，構成LED燈，并構造用于獨立改變三種基本顏色的相應LED組的亮度的電路，可在很寬的范圍內改變燈的色調。
在利用LED聚合燈的照明設備中，配置了可變地調節藍色LED的亮度的藍色調節鈕，可變地調節紅色LED的亮度的紅色調節鈕，可變地調節綠色LED的亮度的綠色調節鈕。這種情況下，通過反復不定地操縱這三種調節鈕，可任意改變燈的色調。
現在正在研究調光型照明設備的可用性。研究了調光型照明設備用在超市中，用于照明店鋪中的貨物/商品的情況。商店的所有者或管理者會嘗試通過巧妙地利用從照明設備投向顧客的光所產生的色感，提高顧客的購買欲。于是，例如，可以采用與相應貨物/商品的顏色相配的恰當顏色，例如，用微紅的白光照亮肉類，用青白色光照亮蔬菜。但是，難以利用三個調節鈕，借助三原色的諸如“微紅的白色”，“青白色”之類的組合，獲得所需的精確色調。原因在于三種調節鈕的組合模式的數目是有限的。這些問題同樣適用于住宅內的起居室照明，酒吧、俱樂部等等的商店中的情調(mood)照明。
另一方面，通過利用高層次的概念，例如色差等，有可能減少調節鈕的數目。但是，對于普通用戶來說，諸如“色差”之類的概念過于專業，以致難以理解調光方面的真實感受。另外還難以再現相同的調光狀態。
另一方面，存在一種系統，在該系統中，預先準備了幾種色調，用戶可適當地選擇所需的色調。但是，所提供的色調中的色感是不連續的，并且不能表現精細的色調。
此外，諸如用于相應照明顏色的調節鈕之類的操作輸入部分通常被固定在墻壁或類似物上面，降低調節的方便性。最好是以通過遙控操作，改變電視頻道相同的方式，調節照明顏色。
為了克服現有技術的缺陷，設計出了本發明。本發明的目的是提供一種LED照明設備，該照明設備可由任何人簡單地完成光線的調光，并可僅僅通過可變地操縱遙控器上的一個操縱鈕，在較寬的范圍內獲得各種色調。
按照本發明的一個方面，調光型LED照明設備包括LED聚合燈部分，其中包括有第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三顏色LED組；用于連接電源的交流電源連接部分；對通過交流電源連接部分接收的交流電整流的電源轉換部分；借助電源轉換部分的輸出，向相應的第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三LED組提供電力，以便照亮這些LED組的第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路和第三顏色驅動電路；產生一系列控制輸入信號的控制輸入產生裝置，響應用戶的操作，控制輸入信號的值在預定的范圍內增大或減小；按照預定的特性曲線，產生對應于控制輸入信號的值的，第一顏色照度數據，第二顏色照度數據和第三顏色照度數據的組合的控制輸出產生裝置；和根據第一顏色照度數據，第二顏色照度數據和第三顏色照度數據，單獨控制第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路和第三顏色驅動電路，改變第一LED組，第二LED組和第三LED組的電力供給量的單電源控制裝置，
按照色品坐標系中設定的預定原始曲線，根據控制輸入信號的值，LED聚合燈部分的色調被連續改變。
調光型LED照明設備還可包括產生一系列第二控制信號的第二控制輸入產生裝置，通過用戶的操作，第二信號的值在預定的范圍內增大或減小；通過根據第二控制輸入信號的值，均勻地增大或減小第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路和第三顏色驅動電路的電流值，均勻地改變第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三顏色LED組的電力供應量的共用電源控制裝置，在照明亮度被改變的同時，LED聚合燈的色度基本保持不變。
第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路和第三顏色驅動電路可以是恒流型驅動電路，單電源控制裝置借助脈沖寬度調制方法，單獨改變第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三顏色LED組的電力供給量。
調光型LED照明設備還可包括產生一系列第二控制信號的第二控制輸入產生裝置，通過用戶的操作，第二控制信號的值在預定的范圍內增大或減小；通過根據第二控制輸入信號的值，改變來自于電源轉換部分的輸出，均勻地改變第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三顏色LED組的電力供應量的共用電源控制裝置，在照明亮度被改變的同時，LED聚合燈的色度基本保持不變。
LED聚合燈部分，交流電源連接部分，電源轉換部分，第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路，第三顏色驅動電路，包括控制信號接收部分的控制輸出產生裝置和單電源控制裝置被安裝在照明設備主體部分上，包括控制信號發射部分的控制輸入產生裝置被安裝在與主體部分分離的遙控器上，控制信號發射部分通過無線電傳輸線路與控制信號接收部分相連。
根據本發明的另一方面，調光型LED照明設備包括LED聚合燈部分，其中包括第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三顏色LED組；向相應的第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三LED組提供電力，以便照亮這些LED組的第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路和第三顏色驅動電路；產生一系列控制輸入信號的控制輸入產生裝置，響應用戶的操作，控制輸入信號的值在預定的范圍內增大或減小；按照在色品坐標系中設定的預定原始曲線，產生與控制輸入信號的值相對應的，第一顏色照度數據，第二顏色照度數據和第三顏色照度數據的組合的控制輸出產生裝置；根據第一顏色照度數據，第二顏色照度數據和第三顏色照度數據，單獨控制第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路和第三顏色驅動電路，改變第一LED組，第二LED組和第三LED組的電力供給量的單電源控制裝置，其中根據控制輸入信號的值，LED聚合燈部分的色調被連續改變。
結合本發明優選實施例的附圖，并根據下面給出的詳細說明，將更充分地理解本發明，但是，優選實施例的附圖和說明不應被看作對本發明的限制，而只是用于說明和理解本發明，其中

圖1是表示根據本發明的調光型LED照明設備的一個實施例的通用電路圖的方框圖；圖2是概括地表示與本發明的一個實施例相關的原始曲線的xy色品圖；和圖3是與本發明的一個實施例相關的螺旋形狀的原始曲線的一般性圖解說明。
下面將參考附圖，利用本發明的優選實施例，詳細說明本發明。在下面的說明中，為了徹底理解本發明，陳述了許多具體細節。但是，對于本領域的技術人員來說，顯然可在不借助這些具體細節的情況下，實現本發明。在其它情況下，為了避免不必要地使本發明難以理解，沒有詳細地表示眾所周知的結構。
圖1是根據本發明的調光型LED照明設備的一個實施例的電路圖。LED照明設備具有一個主體部分1和通過無線電傳輸線路與主體部分通信的遙控器2，該主體部分具有作為光源的LED聚合燈部分11。
通過安裝紅色LED組11a，綠色LED組11b和藍色LED組11c，構成分散充分混合紅光、綠光和藍光的光線的光學系統，從而構成LED聚合燈部分11。通過恰當地串行和/或并行電連接大量的紅色LED，構成紅色LED組11a。同樣，通過恰當地串行和/或并行電連接大量的綠色LED，構成綠色LED組11b，通過恰當地串行和/或并行電連接大量的藍色LED，構成藍色LED組11c。
主體部分1的交流電源連接部分是與100V的工業交流電源的插座相配的電源插頭12a。通過使電源插頭12a與有效的電源插座相連，并打開電源開關12b，交流電被提供給包括二極管橋式整流器13a和電容器13b的電源轉換部分，電源轉換部分用于對交流電進行整流和濾波，把交流電轉換為直流電。構成聚合燈部分11的紅色LED組11a，綠色LED組11b和藍色LED組11c與電源轉換部分的輸出端并行連接。提供電力，照亮紅色LED組11a中的紅色LED的紅色驅動電路與紅色LED組11a的直流電源線相連。類似地，提供電力，照亮綠色LED組11b中的綠色LED的綠色驅動電路與綠色LED組11b的直流電源線相連，提供電力，照亮藍色LED組11c中的藍色LED的藍色驅動電路與藍色LED組11c的直流電源線相連。通過連接相應顏色的LED組的驅動電路，構成驅動相應顏色的LED組照明的驅動系統。相應顏色的驅動電路包括恒流驅動器14a,14b和14c，寄存器15a,15b和15c，以及比較器16a,16b和16c，并通過計數器17與振蕩電路18相連。后面將詳細說明驅動系統的組件和操作。
主體部分1的處理系統中的主要部件是包括內置存儲器的微計算機19。微計算機19具有與控制信號接收部分110相連的輸入端，和通過總線111與驅動系統相連的輸出端。控制器2向控制信號接收部分110傳輸控制信號。
遙控器2具有位于外殼表面上的，顯示字符的液晶顯示部分，便于用戶輸入操作的操作輸入部分，基于通過操作輸入部分的輸入信號，以IrDA的形式發射用于照亮主體部分的控制信號的控制信號發射部分，和通過總線與這些部件相連，便于集中控制的微計算機。
操作輸入部分具有第一控制輸入產生裝置和第二控制輸入產生裝置。這些控制輸入產生裝置由供用戶操縱的若干按鈕和旋鈕，以及一個用于調光的可變寄存器或旋轉編碼器組成。每個控制產生裝置一系列的控制輸入信號，控制輸入信號的值在預定的范圍內增大和減小。
第一控制輸入產生裝置是用于輸入單獨控制紅色LED組11a，綠色LED組11b和藍色LED組11c的照度的命令，從而產生色調輸入信號的裝置(下面稱為色調輸入裝置)。第二控制輸入產生裝置是用于輸入均勻地控制LED聚合燈15的照度(亮度)的命令，產生光量輸入信號的裝置(下面稱為光量輸入裝置)。下面將對以這些輸入信號為基礎，控制LED組的驅動進行說明。
《LED組驅動控制》當用戶在察看，例如由光量控制輸入裝置和色調控制輸入裝置在液晶顯示部分上顯示的字母數字字符的同時，執行預定的輸入操作時，遙控器2的微計算機響應輸入操作，設定產生的光量輸入信號和色調輸入信號。隨后，當用戶執行預定的操作時，微計算機向主體部分1的控制信號接收部分110發射對應于設定輸入信號的IrDA信號。
主體部分1的微計算機19單獨處理作為光量控制信號和色調控制信號的接收IrDA信號。
光量控制信號作為相應驅動器14a,14b和14c的電流調節終端的共用信號，被輸入微計算機19。通過根據光量控制信號，均勻地增大或減小流過相應驅動器14a,14b和14c的電流值，相應LED組11a,11b和11c的供給電力被均勻地增大或減小。即，借助來自于遙控器2的光量輸入裝置的輸入操作，LED組11a,11b和11c的照度被均勻地改變。
在所示實施例中,與照度的均勻控制無關，可相互獨立地控制LED組11a,11b和11c中的每組LED的照度。通過以作為另一控制信號的色調控制信號為基礎，借助脈沖寬度調制方法，實現這種色調控制。即，色調控制信號被輸入微計算機器的A/D轉換端。隨后，進行預定的轉換處理，以將作為照度控制基礎的轉換輸出的形式，輸出8位紅色照度數據，綠色照度數據和藍色照度數據。相應的寄存器15a,15b和15c鎖存紅色照度數據，綠色照度數據和藍色照度數據。這樣鎖存的8位紅色照度數據，綠色照度數據和藍色照度數據變成用于確定驅動紅色LED組11a，綠色LED組11b和藍色LED組11c的驅動脈沖的脈沖寬度，以便以相應獨立的照度照亮相應LED組的數據。RGB三原色中的相應原色的驅動系統彼此相同。于是，下面將作為例子，對紅色照明的控制系統進行說明。
借助振蕩電路18，連續產生頻率足夠高的恒頻時鐘脈沖。借助時鐘脈沖，使256進位(=28)計數器17遞增，從而在給定周期Ts的情況下，使計數器的8位計數值周期性地從都為“0”變化到都為“1”。通過數字比較器16a把該8位計數值和寄存器15a鎖存的8位照度數據進行比較，從數字比較器16a輸出對應于8位照度數據的驅動脈沖，該8位照度數據對應于脈沖寬度Tw，并且脈沖周期為Ts。即，驅動器14a把給定電流提供給紅色LED，以便照亮紅色LED，持續時間對應于驅動脈沖的脈沖寬度Tw。在周期為Ts的情況下，重復該脈沖照明。
如上所述，借助來自于遙控器2的色調輸入裝置的輸入操作，相應顏色的LED組11a,11b和11c的照度被單獨改變。把微計算機19的A/D轉換端的色調控制信號輸入轉換為紅色照度數據，綠色照度數據和藍色照度數據的過程是本發明的特征。因此，下面將對轉換過程進行說明。
《每種顏色的照度數據的產生》微計算機19根據色調控制信號的量值，在256個照度水平上數字化A/D轉換端的模擬色調控制信號輸入。被這樣轉換成相應照度水平的數字值作為色調參數被存入為色調參數準備的地址空間中。在把色調參數作為輸入的情況下，微計算機19執行存儲在存儲器中的預定邏輯程序，以便獲得預先由色品坐標確定的原始曲線上的坐標值(Y,x,y)。隨后，微計算機19進一步執行邏輯程序，以便根據三個坐標值Y,x,y，分別獲得紅色照度的8位數據，綠色照度的8位數據和藍色照度的8位數據。如前所述，這些照度數據被輸入驅動系統。
在所示實施例中，色品坐標系是通過沿照度軸方向，重疊若干的相同照度平面(xy色品圖)，形成的空間坐標系統。借助該坐標系統中某一點處的坐標值(Y,x,y)，明確地確定顏色的這些屬性(顏色的亮度，色度和豐度)。Y對應于顏色的亮度，(x,y)分別對應于顏色的色度和豐度。另一方面，原始曲線是布置在色品坐標系中的可變順序曲線函數，其中為一個輸入值(=色調指定參數的值)而提供了三個坐標值Y,x和y。作為一個特殊的例子，圖2中表示了照度Y0的xy色品圖上的原始曲線。根據圖2的原始曲線f(k)，當色調指定參數k從0增大到255時，色調被連續改變，例如“微粉紅的白色”→“微綠的白色”→“青白色”。通過連續改變色調，可表現諸如“微粉紅的白色”和“微綠的白色”之間的中間色之類的中間色以及其它精致的色調。通過準備原始曲線f(k)的若干模式，并將其存儲在微計算機19的存儲器中，可根據用途，時間，季節等選擇所需的色調，從而允許更容易，并且變化更多地進行調光。
另一方面，通過建立沿照度方向螺旋延伸的原始曲線，可利用一個參數，連續地提供照度值和色調的若干彼此截然不同的組合。例如，能夠表現從“亮青白色”到“暗紅白色”的各種顏色。對應于該曲線的色感從“歡快”到“平靜”。通過準備原始曲線f(k)的若干模式，并將它們存儲在微計算機19的存儲器中，可根據用途，時間，季節等選擇所需的色調，與用戶的優選需要密切相符的照明成為可能。另一方面，從硬件的角度來說，與光量輸入裝置相關的部件與色調輸入裝置結合在一起，可顯著簡化照明設備的總體結構。
此外，通過把時間t作為原始曲線的參數(參見圖3)，可把計時器功能(或者簡單的定時服務功能加入照明設備中，例如在預定的單位時間周期內，沿曲線的預定區域，改變照亮和色調。例如，通過在臥室照明中采用這種功能，可在連續變化的氛圍中獲得舒適的睡眠。另外，通過設定在一定的時段后自動關燈，有助于節能。另外，在夜總會中，通過從“刺激照明”→“鎮靜照明”→“慫恿回家的照明”改變照明，從而顧客玩樂一定的時間，并可提高顧客的換新率。
《變型》作為本發明的另一實施例，在電源轉換部分的下游配置了共用電源控制裝置。微計算機19根據由通過遙控器2的光量輸入裝置的輸入操作產生的光量控制信號，控制該共用電源控制裝置。即，如果光量控制信號是“小”，則共用電源控制裝置降低電源轉換裝置的輸出，否則，增大該輸出。因此，借助來自于遙控器2的光量控制裝置的輸入操作，可均勻地改變相應顏色的LED組的照度。
另外，在上面的兩個實施例中，借助遙控器2的光量輸入裝置的控制，可在保持LED聚合燈部分的色度基本不變的情況下，改變照度。這樣，可在較寬的范圍內，調節照明燈的色調。
借助根據本發明的調光型LED照明設備，可按照預定的原始曲線連續改變LED聚合燈部分的色調。根據由控制輸入信號產生裝置產生的一系列控制輸入信號的值，在色品坐標系中設定該曲線。借助這種安排，可以只通過改變控制輸入產生裝置的操作，簡單地實現調光。
通過配置產生另一系列控制輸入信號的另一控制輸入信號產生裝置，可通過用于相互獨立地，可變地控制輸入信號的色調水平的單獨調節或統一調節，完成LED聚合燈的色調調節。
此外，通過在與照明設備分離的遙控器中配置控制輸入產生裝置，可類似于電視機的遙控操作那樣，容易地完成照明調光。
雖然已通過優選實施例，說明了本發明，但是，在不脫離本發明的原理的情況下，對于本領域的技術人員來說，各種修改，省略，添加和不同設計都是顯而易見的。因此，本發明應被理解為包括在不脫離附加權利要求中陳述的本發明的原理的情況下，能夠實現的所有可能的實施例，修改，省略，添加等等。
權利要求
1. 一種調光型LED照明設備，包括LED聚合燈部分，其中包括有第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三顏色LED組；用于連接電源的交流電源連接部分；對通過所述交流電源連接部分接收的交流電整流的電源轉換部分；借助所述電源轉換部分的輸出，向相應的第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三LED組提供電力，以便照亮這些LED組的第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路和第三顏色驅動電路；產生一系列控制輸入信號的控制輸入產生裝置，響應用戶的操作，所述控制輸入信號的值在預定的范圍內增大或減小；按照預定的特性曲線，產生對應于所述控制輸入信號的值的，第一顏色照度數據，第二顏色照度數據和第三顏色照度數據的組合的控制輸出產生裝置；和根據所述第一顏色照度數據，所述第二顏色照度數據和所述第三顏色照度數據，單獨控制所述第一顏色驅動電路，所述第二顏色驅動電路和所述第三顏色驅動電路，改變所述第一LED組，所述第二LED組和所述第三LED組的電力供給量的單電源控制裝置，按照色品坐標系中設定的預定原始曲線，根據所述控制輸入信號的值，所述LED聚合燈部分的色調被連續改變。
2．按照權利要求1所述的調光型LED照明設備，還包括產生一系列第二控制信號的第二控制輸入產生裝置，通過用戶的操作，所述第二信號的值在預定的范圍內增大或減小；通過根據所述第二控制輸入信號的值，均勻地增大或減小所述第一顏色驅動電路，所述第二顏色驅動電路和所述第三顏色驅動電路的電流值，均勻地改變所述第一顏色LED組，所述第二顏色LED組和所述第三顏色LED組的電力供應量的共用電源控制裝置，在照明亮度被改變的同時，所述LED聚合燈的所述色度基本保持不變。
3．按照權利要求2所述的調光型LED照明設備，其中所述第一顏色驅動電路，所述第二顏色驅動電路和所述第三顏色驅動電路是恒流型驅動電路，所述單電源控制裝置借助脈沖寬度調制方法，單獨改變所述第一顏色LED組，所述第二顏色LED組和所述第三顏色LED組的電力供給量。
4．按照權利要求1所述的調光型LED照明設備，還包括產生一系列第二控制信號的第二控制輸入產生裝置，通過用戶的操作，所述第二控制信號的值在預定的范圍內增大或減小；通過根據所述第二控制輸入信號的值，改變來自于所述電源轉換部分的輸出，均勻地改變所述第一顏色LED組，所述第二顏色LED組和所述第三顏色LED組的電力供應量的共用電源控制裝置，在照明亮度被改變的同時，所述LED聚合燈的所述色度基本保持不變。
5．按照權利要求1所述的調光型LED照明設備，其中所述LED聚合燈部分，所述交流電源連接部分，所述電源轉換部分，所述第一顏色驅動電路，所述第二顏色驅動電路，所述第三顏色驅動電路，包括控制信號接收部分的所述控制輸出產生裝置和所述單電源控制裝置被安裝在照明設備主體部分上，包括控制信號發射部分的所述控制輸入產生裝置被安裝在與所述主體部分分離的遙控器上，所述控制信號發射部分通過無線電傳輸線路與所述控制信號接收部分相連。
6．一種調光型LED照明設備，包括LED聚合燈部分，其中包括第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三顏色LED組；向相應的第一顏色LED組，第二顏色LED組和第三LED組提供電力，以便照亮這些LED組的第一顏色驅動電路，第二顏色驅動電路和第三顏色驅動電路；產生一系列控制輸入信號的控制輸入產生裝置，響應用戶的操作，所述控制輸入信號的值在預定的范圍內增大或減小；按照在色品坐標系中設定的預定原始曲線，產生與所述控制輸入信號的值相對應的，第一顏色照度數據，第二顏色照度數據和第三顏色照度數據的組合的控制輸出產生裝置；根據所述第一顏色照度數據，所述第二顏色照度數據和所述第三顏色照度數據，單獨控制所述第一顏色驅動電路，所述第二顏色驅動電路和所述第三顏色驅動電路，改變所述第一LED組，所述第二LED組和所述第三LED組的電力供給量的單電源控制裝置，其中根據所述控制輸入信號的值，所述LED聚合燈部分的色調被連續改變。
全文摘要
本發明的目的是提供一種LED照明設備,該照明設備可由任何人簡單地完成光線的調光,并可通過簡單的操作,在較寬的范圍內獲得各種色調。調光型LED照明設備包括LED聚合燈部分,用于產生一系列控制輸入信號的控制輸入產生裝置,控制輸出產生裝置和單電源控制裝置。根據所述控制輸入信號的值,所述LED聚合燈部分的色調被連續改變。
文檔編號H05B37/02GK1309523SQ00137558
公開日2001年8月22日 申請日期2000年12月28日 優先權日1999年12月28日
發明者大石昌利, 時本豐太郎, 今井章雄 申請人:埃維克斯公司, 東海旅客鐵道株式會社