照明裝置輸出光參數的測量方法、裝置及照明系統的製作方法

2023-12-02 05:09:41 1

專利名稱：照明裝置輸出光參數的測量方法、裝置及照明系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明設備領域，具體而言，涉及一種照明裝置輸出光參數的測量方法、裝置及照明系統。
背景技術：
現有的照明系統通常由多個LED晶片或多個LED燈組成，這些光源發出的光在空間被混合在一起，對單個LED晶片或單個LED燈輸出光參數的測量是非常困難的。現有技術中通常採用兩種方法來解決這一問題。第一種方法是採用光傳感器陣列進行多點測量，並根據LED光源陣列跟光傳感器陣列之間的映射關係估計出每個LED光源的光通量。不過，這種方法要求光傳感器的數量至少與LED光源的數量相等，但是在LED光源之外安裝光傳感器陣列有很大的困難。第二種方法基於可見光通信的原理將每個LED光源的標誌信息加入其驅動信號中。這樣，接收端只需從輸出的混合光信號中提取每個LED光源的標誌信息 來對每個LED光源進行辨別。這種方法只需要一個或者遠小於LED光源數量的光傳感器，但是需要用通信軟體對每個LED光源的驅動信號進行CDMA，TDMA,或FDMA的解調，包括調製(LED端)或解調(接收端)收到的LED光信號，由於調製與解調需要比較複雜的算法，對每個光源的信號進行處理，對處理器的運算速度和存儲量有更高的要求。以FDMA (頻分多址)為例，兩個LED光源的驅動信號被指定不同的基礎頻率一即fl、f2，如圖I所示，在接收端用這兩個已知的頻率對混合光信號進行濾波即可分別估計出它們的光強度幅值，如A1、A2。光通量只能描述光的強度(即亮度)，不能描述光的色彩。然而，即便是在光強不變的情況下，如果光的色彩發生變化，同樣可以認為照明系統失效。上述兩種方法都只能從多個LED光源混合而成的光信號中提取單個LED光源的光通量，無法測量照明系統的輸出光色參數。為解決該問題，現有技術中有兩種方法可以測量光的色坐標，第一種應用CDMA技術辨別多個不同顏色的單色LED燈在某個目標點的輸出光強度，並用這些單色光的強度計算被測目標點處混合光的色坐標，但是這種方法不能從混合光中辨別某個LED燈輸出光的色坐標；第二種方法採用三刺激測色傳感器來測量照明光色坐標。三刺激測色傳感器通常由三組光電二極體和高敏感度的濾光片組成，傳感器輸出RGB或CIE的XYZ三刺激值。圖2示出了現有技術測色裝置的結構示意圖，具體地，測色裝置為三刺激測色傳感器，其中，12、14、16為濾光片，18、20、22為光傳感器。然而，三刺激測色傳感器輸出的色坐標24、26、28是混合光的色坐標，而不能區分混合光中不同光源的色坐標，根據混合光的光色參數不能準確反映照明系統的工作狀態，從而不能準確控制照明系統的工作。綜上，現有技術中要麼只能區分混合光信號中不同光源的強度，要麼只能測混合光的色坐標，而不能區分不同光源在某個目標點的色坐標，能夠自動區分混合光信號中不同光源對某個目標點的色坐標及色溫的技術還從來沒有被提出過，可是根據照明系統輸出的混合光的這些參數，不能對照明系統進行準確的檢測和控制。針對現有技術中因根據照明系統輸出混合光的參數對照明系統進行監控，而帶來的不能準確監測和控制照明系統工作狀態的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容
針對相關技術因根據照明系統輸出混合光的參數對照明系統進行監控，而帶來的不能準確監測和控制照明系統工作狀態的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本發明的主要目的在於提供一種照明系統輸出光參數的測量方法、裝置及照明系統，以解決上述問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種照明系統輸出光參數的測量方法，該方法包括獲取照明系統輸出混合光中的所有單色電信號，其中，照明系統包括一個或多個燈具；根據每個單色電信號分別進行解調處理，以獲取與每個燈具所對應的所有單色信號序列；根據每個單色信號序列分別進行平均值計算，以獲取與每個單色信號序列相對應的信號序列均值；根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數，其中，輸出光參數包括光通量參數、色坐標參數以及色溫參數。進一步地，獲取照明系統輸出混合光的所有單色電信號的步驟包括獲取照明系統輸出的混合光；根據混合光進行濾光處理，以獲取混合光中的所有單色光信號；根據每 個單色光信號分別進行電信號轉換，以獲取單色電信號。進一步地，根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數的步驟包括根據信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的色坐標參數。進一步地，在根據信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的色坐標參數之後，方法還包括根據色坐標參數進行坐標轉換，以獲取xyz坐標；根據xyz坐標進行色溫計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的色溫參數。進一步地，根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數的步驟包括根據信號序列均值與第二定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的光通量參數。進一步地，根據每個單色信號序列分別進行均值計算，以獲取與每個單色信號序列相對應的信號序列均值的步驟包括根據每個單色信號序列分別進行幅值估計計算，以獲取每個單色信號序列的幅值；根據幅值與照明系統的輸入信號根據第一公式進行平均值計算，以獲取每個單色信號序列均值，其中，第一公式為均值=幅值*輸入信號的佔空比。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種照明系統輸出光參數的測量裝置，該裝置包括獲取裝置，用於獲取照明系統輸出混合光中的所有單色電信號，其中，照明系統包括一個或多個燈具；信號接收裝置，與第一獲取裝置連接，用於根據每個單色電信號分別進行解調處理，以獲取與每個燈具所對應的所有單色信號序列；信號處理裝置，與信號接收裝置連接，用於根據每個單色信號序列分別進行平均值計算，以獲取與每個單色信號序列相對應的信號序列均值；計算裝置，與信號處理裝置連接，用於根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數，其中，輸出光參數包括光通量參數、色坐標參數以及色溫參數。進一步地，獲取裝置包括濾光裝置，用於獲取照明系統輸出的混合光，並根據混合光進行濾光處理，以獲取混合光中的所有單色光信號；光傳感器，與濾光裝置連接，用於根據每個單色光信號分別進行電信號轉換，以獲取單色電信號。
進一步地，計算裝置包括第一計算器，與信號處理裝置連接，用於根據信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的色坐標參數。進一步地，計算裝置還包括第一轉換器，與第一計算器連接，用於根據色坐標參數進行坐標轉換，以獲取xyz坐標；第二計算器，與第一轉換器連接，用於根據xyz坐標進行色溫計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的色溫參數。進一步地，計算裝置還包括第三計算器，與信號處理裝置連接，用於根據信號序列均值與第二定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的光通量參數。進一步地，信號處理裝置包括第四計算器，與信號接收裝置連接，用於根據每個單色信號序列分別進行幅值估計計算，以獲取每個單色信號序列的幅值；第五計算器，與第四計算器連接，用於根據幅值與照明系統的輸入信號根據第一公式進行平均值計算，以獲取每個單色信號序列均值，其中，第一公式為均值=幅值*輸入信號的佔空比。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種照明系統輸出光參數的 測量系統，該系統包括照明系統輸出光參數的測量裝置。通過本發明的照明系統測量方法、裝置及照明系統，採用從照明系統輸出的混合光中提取單個燈具的輸出光信號並對該信號進行處理的方法，獲取到單個燈具的輸出光參數，由於單個燈具的輸出光參數可以準確反映照明系統的工作狀態，從而可以根據每個燈具的輸出光通量參數對照明系統的光強進行控制，通過色坐標參數以及色溫參數精確控制照明系統的色彩輸出、白光的色溫及照明系統中每個燈具色彩變化，解決了現有技術中因根據照明系統輸出混合光的參數對照明系統進行監控，而帶來的不能準確監測和控制照明系統工作狀態的問題，實現了通過單個燈具的輸出光參數精確控制照明系統工作狀態的效果O


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I是根據本申請現有技術調製信號的示意圖；圖2是根據本申請的測色裝置的結構示意圖；圖3是根據本發明實施例的照明系統輸出光參數的測量裝置的結構示意圖；圖4是根據圖3所示實施例的測量裝置的詳細結構示意圖；圖5是根據本發明實施例的照明系統輸出光參數的測量方法的流程圖；圖6是根據本發明實施例的照明系統的結構示意圖；以及圖7是根據圖6所示實施例的照明系統的驅動信號示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。圖3是根據本發明實施例的照明系統輸出光參數的測量裝置的結構示意圖。圖4是根據圖3所示實施例的測量裝置的詳細結構示意圖。如圖3和圖4所示，該裝置包括獲取裝置10，用於獲取照明系統輸出混合光中的所有單色電信號，其中，照明系統包括一個或多個燈具；信號接收裝置30，與第一獲取裝置10連接，用於根據每個單色電信號分別進行解調處理，以獲取與每個燈具所對應的所有單色信號序列；信號處理裝置50，與信號接收裝置30連接，用於根據每個單色信號序列分別進行平均值計算，以獲取與每個單色信號序列相對應的信號序列均值；計算裝置70，用於根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數，其中，輸出光參數包括光通量參數、色坐標參數以及色溫參數。採用本發明的照明系統輸出光參數的測量裝置，通過獲取裝置獲取照明系統輸出的混合光中的所有單色電信號，然後信號接收裝置對該電信號進行解調處理，以獲取與每個燈具相對應的所有單色信號序列，信號處理器對上述·單色信號序列進行平均值的計算，在獲取到與每個單色信號序列相對應的信號序列均值之後，計算裝置根據信號序列均值進行光參數計算，獲取到每個燈具的光輸出參數。通過採用本申請的照明系統輸出光參數的測量裝置，從照明系統輸出的混合光中提取單個燈具的輸出光信號，並對該信號進行處理，獲取到單個燈具的輸出光參數，單個燈具的輸出光參數可以準確反映照明系統的工作狀態，從而可以根據每個燈具的輸出光通量參數對照明系統的光強進行控制，通過色坐標參數以及色溫參數精確控制照明系統的色彩輸出、白光的色溫及照明系統中每個燈具色彩變化，解決了現有技術中因根據照明系統輸出混合光的參數對照明系統進行監控，而帶來的不能準確監測和控制照明系統工作狀態的問題，實現了通過單個燈具的輸出光參數精確控制照明系統工作狀態的效果。其中，照明系統可以包括η個燈具，燈具可以是LED晶片或LED燈，LED燈可以包括單色LED晶片或多色LED晶片，由此，燈具可以是固定在某個色溫範圍內的白光燈，也可以是色彩可調的彩色燈，這些光源發出的光在空間混合在一起成為照明系統輸出的混合光；單色電信號可以是R、G、B三個單色電信號，也可以是CIE的X、Y、Z三個坐標的電信號。具體地，根據圖4可知本申請的測量裝置可以包括一個或多個獲取裝置10和信號接收裝置30以及信號處理裝置50。當獲取裝置10獲取混合光中的所有單色電信號為R、G、B三個單色電信號時，信號接收裝置30分別對三個單色電信號進行解調處理，獲取與每個燈具向對應的三個單色信號序列，然後信號處理裝置50分別對每個燈具的三個單色信號序列進行平均值計算，以獲取每個燈具三個單色信號序列的均值，之後計算裝置70根據該均值計算每個燈具的輸出光參數；當獲取裝置10獲取混合光中的所有單色電信號為CIE的X、Y、Z三個坐標的電信號時，信號處理裝置50及計算裝置70單色電信號的處理過程與單色電信號為R、G、B三個單色電信號時的處理過程一致。通過信號接收裝置30將獲取到的照明系統輸出混合光中的單色電信號進行解調處理，獲取到單個燈具的信號序列，進而對信號序列進行處理獲取單個燈具的輸出光參數，可以根據每個燈具的輸出光參數獲取每個燈具的輸出光強、光色彩的狀態，從而準確獲知照明系統的工作狀態，使得用戶可以根據這些參數對照明系統進行控制。具體地，如圖4所示，在本申請的測試裝置中，信號接收裝置30對單色電信號進行解調處理，從中提取對應於單個LED燈具的單色信號序列，解調方法由照明系統的驅動信號來確定，比如在使用TDMA技術時，信號接收裝置30會按照事先規定的時間片讀取對應於某個單燈的單色信號序列，其中，時間片是一個時間間隔，在某一個時間片的間隔內，只有一個LED燈具發光，因此在此時間段內，光信號是單一的，而非疊加的。
在本申請的上述實施例中，獲取裝置10可以包括濾光裝置，用於獲取照明裝置輸出的混合光，並根據混合光進行濾光處理，以獲取混合光中的所有單色光信號；光傳感器，與濾光裝置連接，用於根據每個單色光信號分別進行電信號轉換，以獲取單色電信號。其中，獲取裝置10可以通過三刺激測色裝置實現，每個三刺激測色裝置可以包括三條測色通道，每條測色通道分別包括一個濾光裝置和一個光傳感器，濾光裝置可以是濾光片，濾光片可以只對RGB中的一種顏色敏感，也可以只對CIE的XYZ坐標中的某一個敏感，這樣混合光通過濾光裝置，輸出的為一個單色光信號，比如為R光信號或G光信號或B光信號；光傳感器可以是光電二極體，也可以是光電三極體。具體地，圖4示出了一個三刺激測色通道以及該通道信號處理的過程，在圖4中，光傳感器是光電二極體，光傳感器將通過濾光裝置的混合光的單色光信號轉換為電信號，該電信號是與該單色光信號的強度成正比的電壓或電流信號。其中，電信號一般為與光傳感器感光面上接收的混合光的單色光信號的光通量(即光的強度)成正比的電流信號，該電 流信號可以通過外接電阻轉換為與電流信號成正比的電壓信號。根據本申請的上述實施例，信號處理裝置50可以包括第一計算器，與信號處理裝置50連接，用於根據信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的色坐標參數。具體地，第一計算器根據信號處理裝置50處理得到的每個單色信號序列的均值與第一定標係數進行乘法計算，得到分別對應每個燈具的輸出光參數中不同單色的色坐標參數。其中，第一定標係數可以從光傳感器的技術資料中獲取，也可以通過實驗得出，還可以在燈具安裝後通過調試、定標階段估計出來。在本申請的上述實施例中，計算裝置70還可以包括第一轉換器，與第一計算器連接，用於根據色坐標參數進行坐標轉換，以獲取xyz坐標；第二計算器，與第一轉換器連接，用於根據xyz坐標進行色溫計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的色溫參數。其中，根據CIE給出的標準公式和參數，可以按照如下方法計算色溫 (I)將RGB或XYZ坐標轉換成xyz坐標；(2)用(xe, ye)表示(X, y)坐標的中心點，並根據(xe, ye)計算反斜率n= (x_xe) /(y-ye);(3)在(x, y)坐標接近中心點(xe = O. 3356, ye = O. 1691)或色溫範圍在3000K-50，000K之間的情況下，用如下公式計算色溫(用CCT表示)CCT (X，y) =A0+A1exp (_n/+A2exp (_n/12) +A3exp (_n/13),這裡的參數為Atl = -949. 86315、A1 = 6253. 80338、Α2=28· 70599、A3=O. 00004、t^O. 92159、t2=0. 20039、t3 = 0. 07125。(4)在(x, y)坐標接近中心點(xe=0. 3356, ye=0. 1691),或色溫範圍在50000-800, 000K的情況下，用下式計算色溫CCT (X，y) =449η3+3525η2_6823· 3η+5520. 33。具體地，第一轉換器根據第一計算器計算得到的色坐標參數進行轉換，將其轉換為xyz坐標，然後第二計算器根據xyz坐標進行色溫計算，獲取到每個燈具輸出光參數中的色溫參數，上述第一轉換器和第二計算器可以設置在如圖4所示的色溫計算裝置中。在本申請的上述實施例中，如果使用的濾光裝置分別對RGB中的一種敏感，那麼根據CIE1931標準給出的公式可以計算出CIE的XYZ坐標，然後從CIE的XYZ坐標又可以導出CIE的xyz坐標，進而根據已知的公式可以根據xyz坐標計算得出單個LED燈的色溫參數；如果使用的濾光裝置分別對CIE的XYZ坐標中的某一個坐標敏感，則可將XYZ坐標轉換為xyz坐標,然後計算單個LED燈的色溫。根據本申請的上述實施例，計算裝置70還可以包括第三計算器，與信號處理裝置50連接，用於根據信號序列均值與第二定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的光通量參數。具體地，由於光傳感器感光面上接收的光通量也跟LED發出的總光通量成正比，本申請通過第三計算器根據信號處理裝置50處理得到的單色信號序列的均值與第二定標係數進行乘法計算，獲取每個燈具輸出光參數中的光通量參數。其中，第一定標係數可以從光傳感器的技術資料中獲取，也可以通過實驗得出，還可以在燈具安裝後通過調試、定標階段估計出來。在本申請的上述實施例中，信號處理裝置50可以包括第四計算器，與信號接收 裝置30連接，用於根據每個單色信號序列分別進行幅值估計計算，以獲取每個單色信號序列的幅值；第五計算器，與第四計算器連接，用於根據幅值與照明裝置的輸入信號根據第一公式進行平均值計算，以獲取每個單色信號序列均值，其中，第一公式為均值=幅值*輸入十目號的佔空比。具體地，第四計算器根據每個單色信號序列分別進行幅值估計計算，估算出每個單色信號序列的幅值，然後第五計算器根據照明系統的驅動信號的佔空比計算該單色信號序列的均值。其中，幅值估計可以採用任何常用的信號幅值估計、或包絡估計算法，以FDMA(頻分解調)為例，上述幅值估計可以通過如下方法實現(I)對傳感器測得的混合光信號進行帶通濾波假設照明系統包括多個LED燈，第i個LED光源的基礎頻率為A，用於過濾該LED光信號的濾波器為gi(t)=2g(t)cos (2 π fj)，其中g (t)是一個長度為T個採樣周期的矩形窗函數；(2)估計經過濾波的第i個LED的光信號(用s表示)的包絡可根據以下公式進行幅值估計的處理
Jr^r 25'(φ)ε]2π ,ψg{t - φ) φ。圖5是根據本發明實施例的照明系統輸出光參數的測量方法的流程圖。如圖5所示，該方法包括如下步驟步驟S102，獲取照明系統輸出混合光的所有單色電信號，其中，照明系統包括一個或多個燈具。其中，照明系統可以包括η個燈具，燈具可以是LED晶片或LED燈，LED燈可以包括單色LED晶片或多色LED晶片，由此，燈具可以是固定在某個色溫範圍內的白光燈，也可以是色彩可調的彩色燈，這些光源發出的光在空間混合在一起成為照明系統輸出的混合光。並且如圖4所示，獲取裝置10獲取到的混合光的單色電信號可以是R、G、B三個單色電信號，也可以是CIE的X、y、ζ 二個坐標的電/[目號。步驟S104，根據每個單色電信號分別進行解調處理，以獲取與每個燈具所對應的所有單色信號序列。
步驟S106，根據每個單色信號序列分別進行平均值計算，以獲取與每個單色信號序列相對應的信號序列均值。步驟S108，根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數，其中，輸出光參數包括光通量參數、色坐標參數以及色溫參數。採用本發明的照明系統輸出光參數的測量方法，通過獲取照明系統輸出的混合光中的所有單色電信號，然後對該電信號進行解調處理，以獲取與每個燈具相對應的所有單色信號序列，並根據上述單色信號序列進行平均值的計算，在獲取到與每個單色信號序列相對應的信號序列均值之後，根據信號序列均值進行光參數計算，獲取到每個燈具的光輸出參數。通過採用本申請的照明系統輸出光參數的測量方法，從照明系統輸出的混合光中提取單個燈具的光信號，並對該信號進行處理，獲取到單個燈具的輸出光參數，單個燈具的輸出光參數可以準確反映照明系統的工作狀態，從而可以根據每個燈具的輸出光通量參數對照明系統的光強進行控制，通過色坐標參數以及色溫參數精確控制照明系統的色彩輸出、白光的色溫及照明系統中每個燈具色彩變化，解決了現有技術中因根據照明系統輸出混合光的參數對照明系統進行監控，而帶來的不能準確監測和控制照明系統工作狀態的問題，實現了通過單個燈具的輸出光參數精確控制照明系統工作狀態的效果。 具體地，步驟S104和步驟S106可以通過如下方法實現當獲取裝置10獲取混合光中的所有單色電信號為R、G、B三個單色電信號時，信號接收裝置30分別對三個單色電信號進行解調處理，獲取與每個燈具向對應的三個單色信號序列，然後信號處理裝置50分別對每個燈具的三個單色信號序列進行平均值計算，以獲取每個燈具三個單色信號序列的均值，之後計算裝置70根據該均值計算每個燈具的輸出光參數；當獲取裝置10獲取混合光中的所有單色電信號為CIE的XYZ三個坐標的電信號時，信號處理裝置50及計算裝置70單色電信號的處理過程與單色電信號為R、G、B三個單色電信號時的處理過程一致。通過信號接收裝置30將獲取到的照明系統輸出混合光中的單色電信號進行解調處理，獲取到單個燈具的信號序列，進而對信號序列進行處理獲取單個燈具的輸出光參數，可以根據每個燈具的輸出光參數獲取每個燈具的輸出光強、光色彩的狀態，從而準確獲知照明系統的工作狀態，使得用戶可以根據這些參數對照明系統進行控制。具體地，如圖4所示，在本申請的測試方法中，信號接收裝置30對單色電信號進行解調處理，從中提取對應於單個LED燈具的單色信號序列，解調方法由照明系統的驅動信號來確定，比如在使用TDMA技術時，信號接收裝置30會按照事先規定的時間片讀取對應於某個單燈的單色信號序列，其中，時間片是一個時間間隔，在某一個時間片的間隔內，只有一個LED燈具發光，因此在此時間段內，光信號是單一的，而非疊加的。在本申請的上述實施例中，獲取照明系統輸出混合光的所有單色電信號的步驟包括獲取照明系統輸出的混合光；根據混合光進行濾光處理，以獲取混合光中的所有單色光信號；根據每個單色光信號分別進行電信號轉換，以獲取單色電信號。具體地，首先獲取裝置10可以分別通過三刺激測色裝置的三條測色通道獲取到照明系統的輸出混合光的三個單色光坐標。這三個單色坐標可以是RGB的三個單色光坐標，也可以是CIE的XYZ的三個單色光坐標，然後通過光傳感器將光信號轉換為電信號。如圖6所示，光傳感器將通過濾光裝置的混合光的單色光信號轉換為電信號，該電信號是與該單色光信號的強度成正比的電壓或電流信號。其中，電信號一般為與光傳感器感光面上接收的混合光的單色光信號的光通量(即光的強度)成正比的電流信號，該電流信號可以通過外接電阻轉換為與電流信號成正比的電壓信號。在本申請的上述實施例中，根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數的步驟包括根據信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的色坐標參數。具體地，根據處理得到的每個單色信號序列的均值與第一定標係數進行乘法計算，得到分別對應每個燈具的輸出光參數中不同單色的色坐標參數。其中，第一定標係數可以從光傳感器的技術資料中獲取，也可以通過實驗得出，還可以在燈具安裝後通過調試、定標階段估計出來。 在本申請的上述實施例中，在根據信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的色坐標參數之後，方法還可以包括根據色坐標參數進行坐標轉換，以獲取xyz坐標；根據xyz坐標進行色溫計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的色溫參數。其中，根據CIE給出的標準公式和參數，可以按照如下方法計算色溫 (I)將RGB或XYZ坐標轉換成xyz坐標；(2)用(xe, ye)表示(X, y)坐標的中心點，並根據(xe, ye)計算反斜率n= (x_xe) /(y-ye);(3)在(x, y)坐標接近中心點(xe = O. 3356, ye=0. 1691)或色溫範圍在3000K-50, 000K之間的情況下，用如下公式計算色溫(用CCT表示)CCT (X，y) =A0+A1exp (_n/tj +A2exp (_n/12) +A3exp (_n/13),這裡的參數為A0 = -949. 86315、A1 = 6253. 80338、Α2=28· 70599、A3 = 0. 00004、t^O. 92159、t2=0. 20039、t3 = 0. 07125。(4)在(x, y)坐標接近中心點(xe=0. 3356, ye=0. 1691),或色溫範圍在50000-800, 000K的情況下，用下式計算色溫CCT (X，y) =449η3+3525η2_6823· 3η+5520. 33。具體地，在根據信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的色坐標參數之後，將色坐標參數轉換xyz坐標，然後根據xyz坐標進行色溫計算，獲取到每個燈具輸出光參數中的色溫參數，如果使用的濾光裝置分別對RGB中的一種敏感，那麼根據CIE1931標準給出的公式可以計算出CIE的XYZ坐標，然後從CIE的XYZ坐標又可以導出CIE的xyz坐標,進而根據已知的公式可以根據xyz坐標計算得出單個LED燈的色溫參數；如果使用的濾光裝置分別對CIE的XYZ坐標中的某一個坐標敏感，則可將XYZ坐標轉換為xyz坐標，進而計算單個LED燈的色溫。在本申請的上述實施例中，其中，根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數的步驟包括根據信號序列均值與第二定標係數進行相乘計算，以獲取每個燈具的輸出光參數中的光通量參數。具體地，由於光傳感器感光面上接收的光通量也跟LED發出的總光通量成正比，本實施例的方法通過如下方法計算得到LED燈的光通量根據信號處理裝置50處理得到的單色信號序列的均值與第二定標係數進行乘法計算，獲取每個燈具輸出光參數中的光通量參數。其中，第一定標係數可以從光傳感器的技術資料中獲取，也可以通過實驗得出，還可以在燈具安裝後通過調試、定標階段估計出來。
在本申請的上述實施例中，根據每個單色信號序列分別進行均值計算，以獲取與每個單色信號序列相對應的信號序列均值的步驟包括根據每個單色信號序列分別進行幅值估計計算，以獲取每個單色信號序列的幅值；根據幅值與照明系統的輸入信號根據第一公式進行平均值計算，以獲取每個單色信號序列均值，其中，第一公式為均值=幅值*輸入十目號的佔空比。具體地，根據每個單色信號序列分別進行幅值估計計算，估算出每個單色信號序列的幅值，然後根據照明系統的驅動信號的佔空比計算該單色信號序列的均值。其中，幅值估計可以採用任何常用的信號幅值估計、或包絡估計算法，以FDMA (頻分解調)為例，上述幅值估計可以通過如下方法實現(I)對傳感器測得的混合光信號進行帶通濾波假設照明系統包括多個LED燈，第i個LED光源的基礎頻率為A，用於過濾該LED光信號的濾波器為gi(t)=2g(t)cos (2 π fj)，其中g (t)是一個長度為T個採樣周期的矩形窗函數；(2)估計經過濾波的第i個LED的光信號(用s表示)的包絡可根據以下公式進行 幅值估計的處理
f 2S (爐)e7 2 (/ -爐)卻。
Jt-T需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。圖6是根據本發明實施例的照明系統的結構示意圖。圖7是根據圖6所示實施例的照明系統的驅動信號示意圖。如圖6和圖7所示，該照明系統可以包括一個或多個燈具，還可以包括照明系統輸出光參數的測量裝置。採用本發明的照明系統，通過照明系統輸出光參數的測量裝置，獲取照明系統輸出的混合光中提取單個燈具的輸出光參數，從而可以根據每個燈具的輸出光通量參數對照明系統的光強進行控制，通過色坐標參數以及色溫參數精確控制照明系統的色彩輸出、白光的色溫及照明系統中每個燈具色彩變化，解決了現有技術中因根據照明系統輸出混合光的參數對照明系統進行監控，而帶來的不能準確監測和控制照明系統工作狀態的問題，實現了通過單個燈具的輸出光參數精確控制照明系統工作狀態的效果。其中，如圖6所示，照明系統可以包括η個燈具，燈具可以是LED晶片或LED燈，LED燈可以包括單色LED晶片或多色LED晶片，由此，燈具可以是固定在某個色溫範圍內的白光燈，也可以是色彩可調的彩色燈，這些光源發出的光在空間混合在一起成為照明系統輸出的混合光；單色電信號可以是R、G、B三個單色電信號，也可以是CIE的X、Y、Z三個坐標的電信號。具體地,如圖6和圖7所示,本照明系統可以包括一個或多個獲取裝置10和信號處理單元，並且信號接收裝置30和信號處理裝置50都可以設置在信號處理單元中。當獲取裝置10獲取混合光中的所有單色電信號為R、G、B三個單色電信號時，信號接收裝置30分別對三個單色電信號進行解調處理，獲取與每個燈具相對應的三個單色信號序列，然後信號處理裝置50分別對每個燈具的三個單色信號序列進行平均值計算，以獲取每個燈具三個單色信號序列的均值，之後計算裝置70根據該均值計算每個燈具的輸出光參數；當獲取裝置10獲取混合光中的所有單色電信號為CIE的X、Y、Z三個坐標的電信號時，信號處理裝置50及計算裝置70單色電信號的處理過程與單色電信號為R、G、B三個單色電信號時的處理過程一致。通過信號接收裝置30將獲取到的照明系統輸出混合光中的單色電信號進行解調處理，獲取到單個燈具的信號序列，進而對信號序列進行處理獲取單個燈具的輸出光參數，可以根據每個燈具的輸出光參數獲取每個燈具的輸出光強、光色彩的狀態，從而準確獲知照明系統的工作狀態，使得用戶可以根據這些參數對照明系統進行控制。另外，照明系統的燈具可以通過接收解調的驅動信號，通過LED驅動器的驅動發光，如圖7所示，照明系統中的LED燈的晶片接收解調的驅動信號，在本實施例中，將PWM信號(脈寬解調信號)作為LED燈的驅動信號，其中，調製信號可以按照標準的CDMA，TDMAjFDMA通信技術確定，例如，如果解調信號為FDMA，則不同的LED燈的驅動信號或單個燈內的LED晶片的基礎頻率不同且唯一。如圖4所示，在本申請的照明系統中，信號接收裝置30對單色電信號進行解調處理，從中提取對應於單個LED燈具的單色信號序列，解調方法由照 明系統的驅動信號來確定，比如在使用TDMA技術時，信號接收裝置30會按照事先規定的時間片讀取對應於某個單燈的單色信號序列，其中，時間片是一個時間間隔，在某一個時間片的間隔內，只有一個LED燈具發光，因此在此時間段內，光信號是單一的，而非疊加的。從以上的描述中，可以看出，本發明實現了如下技術效果通過從照明系統輸出的混合光中提取單個燈具的光信號，並對該信號進行處理，獲取到單個燈具的輸出光參數，單個燈具的輸出光參數可以準確反映照明系統的工作狀態，從而可以根據每個燈具的輸出光通量參數對照明系統的光強進行控制，通過色坐標參數以及色溫參數精確控制照明系統的色彩輸出、白光的色溫及照明系統中每個燈具色彩變化，解決了現有技術中因根據照明系統輸出混合光的參數對照明系統進行監控，而帶來的不能準確監測和控制照明系統工作狀態的問題，實現了通過單個燈具的輸出光參數精確控制照明系統工作狀態的效果。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種照明系統輸出光參數的測量方法，其特徵在於，包括 獲取照明系統輸出混合光中的所有單色電信號，其中，所述照明系統包括一個或多個燈具； 根據每個所述單色電信號分別進行解調處理，以獲取與每個所述燈具所對應的所有單色信號序列； 根據每個所述單色信號序列分別進行平均值計算，以獲取與每個所述單色信號序列相對應的信號序列均值； 根據所述信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個所述燈具的輸出光參數，其中，所述輸出光參數包括光通量參數、色坐標參數以及色溫參數。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，獲取照明系統輸出混合光的所有單色電信號的步驟包括 獲取所述照明系統輸出的混合光； 根據所述混合光進行濾光處理，以獲取所述混合光中的所有所述單色光信號； 根據每個所述單色光信號分別進行電信號轉換，以獲取所述單色電信號。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據所述信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個所述燈具的輸出光參數的步驟包括 根據所述信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個所述燈具的所述輸出光參數中的色坐標參數。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在根據所述信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個所述燈具的所述色坐標參數之後，所述方法還包括 根據所述色坐標參數進行坐標轉換，以獲取xyz坐標； 根據所述xyz坐標進行色溫計算，以獲取每個燈具的所述輸出光參數中的色溫參數。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據所述信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個所述燈具的輸出光參數的步驟包括 根據所述信號序列均值與第二定標係數進行相乘計算，以獲取每個所述燈具的所述輸出光參數中的光通量參數。
6.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據每個所述單色信號序列分別進行均值計算，以獲取與每個所述單色信號序列相對應的信號序列均值的步驟包括 根據每個所述單色信號序列分別進行幅值估計計算，以獲取每個所述單色信號序列的幅值； 根據所述幅值與所述照明系統的輸入信號根據第一公式進行平均值計算，以獲取每個所述單色信號序列均值，其中，所述第一公式為均值=幅值*輸入信號的佔空比。
7.一種照明系統輸出光參數的測量裝置，其特徵在於，包括 獲取裝置，用於獲取照明系統輸出混合光中的所有單色電信號，其中，所述照明系統包括一個或多個燈具； 信號接收裝置，與所述第一獲取裝置連接，用於根據每個所述單色電信號分別進行解調處理，以獲取與每個所述燈具所對應的所有單色信號序列； 信號處理裝置，與所述信號接收裝置連接，用於根據每個所述單色信號序列分別進行平均值計算，以獲取與每個所述單色信號序列相對應的信號序列均值；計算裝置，與所述信號處理裝置連接，用於根據所述信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個所述燈具的輸出光參數，其中，所述輸出光參數包括光通量參數、色坐標參數以及色溫參數。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述獲取裝置包括 濾光裝置，用於獲取所述照明系統輸出的混合光，並根據所述混合光進行濾光處理，以獲取所述混合光中的所有所述單色光信號； 光傳感器，與所述濾光裝置連接，用於根據每個所述單色光信號分別進行電信號轉換，以獲取所述單色電信號。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述計算裝置包括 第一計算器，與所述信號處理裝置連接，用於根據所述信號序列均值與第一定標係數進行相乘計算，以獲取每個所述燈具的所述輸出光參數中的色坐標參數。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述計算裝置還包括 第一轉換器，與所述第一計算器連接，用於根據所述色坐標參數進行坐標轉換，以獲取xyz坐標； 第二計算器，與所述第一轉換器連接，用於根據所述xyz坐標進行色溫計算，以獲取每個燈具的所述輸出光參數中的色溫參數。
11.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述計算裝置還包括 第三計算器，與所述信號處理裝置連接，用於根據所述信號序列均值與第二定標係數進行相乘計算，以獲取每個所述燈具的所述輸出光參數中的光通量參數。
12.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述信號處理裝置包括 第四計算器，與所述信號接收裝置連接，用於根據每個所述單色信號序列分別進行幅值估計計算，以獲取每個所述單色信號序列的幅值； 第五計算器，與所述第四計算器連接，用於根據所述幅值與所述照明系統的輸入信號根據第一公式進行平均值計算，以獲取每個所述單色信號序列均值，其中，所述第一公式為均值=幅值*輸入信號的佔空比。
13.一種照明系統，包括一個或多個燈具，其特徵在於，包括權利要求7至12中任意一項所述的照明系統輸出光參數的測量裝置。
全文摘要
本發明提供了一種照明系統輸出光參數的測量方法、裝置及系統，該方法包括獲取照明系統輸出混合光中的所有單色電信號，其中，照明系統包括一個或多個燈具；根據每個單色電信號分別進行解調處理，以獲取與每個燈具所對應的所有單色信號序列；根據每個單色信號序列分別進行平均值計算，以獲取與每個單色信號序列相對應的信號序列均值；根據信號序列均值進行光參數計算，以獲取每個燈具的輸出光參數，其中，輸出光參數包括光通量參數、色坐標參數以及色溫參數。通過本發明的照明系統測量方法、裝置及照明系統，實現了通過單個燈具的輸出光參數精確控制照明系統工作狀態的效果。
文檔編號H05B37/02GK102858073SQ20121037640
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者董建飛, 郭成, 吳海寧, 黃建梅, 張國旗 申請人:北京半導體照明科技促進中心