專(zhuān)利名稱(chēng)：環(huán)境光補(bǔ)償傳感器和過(guò)程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)有補(bǔ)償環(huán)境光影響的裝置的用于發(fā)射光的固態(tài)基(solid-state based)光源。此外，本發(fā)明涉及相應(yīng)的電路系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
光源將發(fā)生改變的方式為，常規(guī)照明設(shè)備(例如信號(hào)燈、照明器等)和系統(tǒng)將越來(lái)越多地配備有基于LED的光源(LED 發(fā)光二極管)。這些LED光源的主要優(yōu)點(diǎn)是它們顯著 更高的效率和它們?cè)黾拥膲勖Ｓ捎诜浅Ｐ〉腖ED尺寸以及它們的靈活的形狀因子，對(duì)照 明器設(shè)計(jì)者提供了新穎和令人感興趣的機(jī)會(huì)。很多時(shí)候多個(gè)LED的組合(串聯(lián)和/或并聯(lián)地連接)用于增大光輸出并且因此實(shí)現(xiàn)物理上更大的高亮度照明設(shè)備，例如，典型地諸如交通燈。在汽車(chē)領(lǐng)域，基于LED的照明 設(shè)備也愈來(lái)愈多地被實(shí)施?？梢杂欣夭捎没贚ED的光源的附加領(lǐng)域?yàn)閷?zhuān)業(yè)照明應(yīng)用(例如建設(shè)領(lǐng)域)以及消費(fèi)者應(yīng)用(例如家庭氣氛照明)。特別是在這些應(yīng)用中，施加在光源上的要求高。特別 地，需要非常良好的顏色質(zhì)量(例如顯色)。此外，另外感興趣的是根據(jù)用戶(hù)需求來(lái)調(diào)適這 種LED光源的顏色本身(和/或色溫)。所有這些需要針對(duì)LED光源的特別定制的電子驅(qū) 動(dòng)電路系統(tǒng)。通常，白光是借助于(不同顏色的)一些不同的LED的組合來(lái)產(chǎn)生的。原則上， 這些不同顏色的混合用于產(chǎn)生具有所要求特性的期望的白光(或者也可以是任何其它顏 色)。很多時(shí)候使用紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)LED。例如，可以添加諸如琥珀色(A)的 更多顏色以改善顏色質(zhì)量。還可以使用其它顏色組合。借助于這樣的組合，可以調(diào)節(jié)白光 的光輸出(光通量)和色溫。借助于電子驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)選擇性地組合由可用的LED產(chǎn)生的 光，可以產(chǎn)生其它顏色。然而，這些可能性需要非常專(zhuān)門(mén)的電子驅(qū)動(dòng)電路用于這樣的光源的每個(gè)LED(或 LED的組合)。另外，可以實(shí)施基于傳感器的反饋回路(控制)，以便測(cè)量光特性以及根據(jù)期 望屬性來(lái)調(diào)節(jié)光輸出?？梢圆捎弥T如例如光傳感器(測(cè)量光通量)或者(真實(shí))顏色傳感 器(測(cè)量光譜)之類(lèi)的常規(guī)感光設(shè)備來(lái)測(cè)量光特性。可以添加諸如溫度感測(cè)設(shè)備之類(lèi)的另 外的傳感器。所有感測(cè)的數(shù)據(jù)將用于饋送給照明設(shè)備的控制電路系統(tǒng)，只要已經(jīng)達(dá)到所需 要的光特性，該控制電路系統(tǒng)將獨(dú)立地調(diào)節(jié)LED的驅(qū)動(dòng)電流。在各種各樣的基本電路中，可 以修改LED的電子驅(qū)動(dòng)電流，這些為現(xiàn)有技術(shù)。舉例而言，應(yīng)提到的是脈寬調(diào)制(PWM)、振幅 調(diào)制(AM)以及直流饋送。通常，顏色控制原理經(jīng)?；陬伾答伝芈?，其中顏色傳感器用于測(cè)量實(shí)際的光 (光譜、顏色)。根據(jù)傳感器信號(hào)，固態(tài)基光源的輸出可以朝所要求的設(shè)置來(lái)調(diào)節(jié)和調(diào)適。由 于顏色傳感器不僅識(shí)別相關(guān)光源的輻射光譜(其將被控制)，而且識(shí)別其它干擾源(環(huán)境 光)的光譜，因此必須使用特殊的設(shè)置和/或過(guò)程來(lái)補(bǔ)償這一點(diǎn)。US 2006/0152725A1公開(kāi)了包含照射系統(tǒng)和用于補(bǔ)償環(huán)境光貢獻(xiàn)的感測(cè)系統(tǒng)的基于LED的測(cè)量?jī)x器。照射系統(tǒng)包含調(diào)制的LED，而感測(cè)系統(tǒng)包含用于第一級(jí)的光電二極管、 跨阻放大器和積分器以補(bǔ)償環(huán)境光對(duì)第一級(jí)的輸出端的影響。這些部件昂貴且必需實(shí)施復(fù) 雜的控制電路，這使得所述設(shè)備昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述缺點(diǎn)，并且提供簡(jiǎn)單、廉價(jià)且易于組裝的具有用于補(bǔ)償環(huán)境光影響的裝置的固態(tài)基光源。本發(fā)明通過(guò)提供一種用于發(fā)射光的固態(tài)基光源來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的，該固態(tài)基光源包 含一個(gè)或多個(gè)光源元件，其用于產(chǎn)生光；第一傳感器，其用于接收由光源元件發(fā)射的光和 環(huán)境光并且用于產(chǎn)生代表所接收的光的第一傳感器信號(hào)；第二傳感器，其用于僅接收環(huán)境 光并且用于產(chǎn)生代表所接收的環(huán)境光的第二傳感器信號(hào)；以及控制單元，其用于接收該第 一和第二傳感器信號(hào)并且用于基于該第一和第二傳感器信號(hào)之間的差值產(chǎn)生用于控制所 述光源元件的控制信號(hào)以補(bǔ)償環(huán)境光的影響。根據(jù)本發(fā)明，具有相應(yīng)布線的第二傳感器與 被相應(yīng)地調(diào)節(jié)的控制單元一起被提供。可以采用相同的傳感器。第一傳感器被定位成接收 從光源元件發(fā)射的光和環(huán)境光并且可以包含用于保證從這兩個(gè)光源發(fā)射的光能夠到達(dá)該 傳感器的裝置。第二傳感器包含裝置，其被定位成防止由光源元件發(fā)射的光到達(dá)該傳感器。本發(fā)明的有利實(shí)施例包含第三傳感器，該第三傳感器被保護(hù)免受光照射，用于產(chǎn) 生代表暗度的第三傳感器信號(hào)以用作參考，其中所述控制單元還接收第三傳感器信號(hào)，以 便將第三傳感器信號(hào)考慮在內(nèi)來(lái)產(chǎn)生用于控制光源元件的控制信號(hào)。該第三信號(hào)構(gòu)成定義 基線的參考信號(hào)，使得由第一和第二傳感器產(chǎn)生的傳感器信號(hào)可以按照更精確的方式來(lái)評(píng) 估?；舅枷朐谟?，基于差值的評(píng)估比基于絕對(duì)值的評(píng)估更精確，因?yàn)槔鐪囟茸兓耐獠?影響很大程度上得到補(bǔ)償，因?yàn)檫@些外部影響幾乎同樣地影響所采用的傳感器。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例設(shè)有輸入單元，其用于輸入有關(guān)由固態(tài)基光源發(fā)射的光的 期望屬性的信息；以及控制單元，其用于接收來(lái)自輸入單元的信息并且用于產(chǎn)生用于根據(jù) 這些期望屬性來(lái)控制光源元件的控制信號(hào)。用戶(hù)具有限定由固態(tài)基光源發(fā)射的光的屬性的 可能性。這樣的屬性可以是待發(fā)射的光的顏色或亮度。有利地，另一實(shí)施例包含導(dǎo)向裝置，其用于選擇性地將環(huán)境光以及由光源元件產(chǎn) 生的光導(dǎo)向到第一傳感器并且將環(huán)境光單獨(dú)導(dǎo)向到第二傳感器。這些裝置確保這兩個(gè)傳感 器被提供有恰當(dāng)?shù)墓?，使得環(huán)境光的影響可以正確地得到補(bǔ)償。導(dǎo)向裝置的實(shí)例可以是將 在限定位置接收到的光導(dǎo)向到第一和/或第二傳感器的光導(dǎo)。本發(fā)明的優(yōu)選版本包含漫射器，其至少部分地置于光源元件和傳感器之上，用以 通過(guò)將由光源元件產(chǎn)生的光的至少部分導(dǎo)向到第一傳感器以及通過(guò)將環(huán)境光解調(diào)并均勻 地導(dǎo)向到第一和第二傳感器，改善由第一和第二傳感器產(chǎn)生的傳感器信號(hào)的質(zhì)量。漫射器 混合到達(dá)傳感器的光。此外，光以均勻的方式到達(dá)傳感器。相應(yīng)地，傳感器接收到更精確限 定的光，其使得傳感器能夠產(chǎn)生增強(qiáng)和改善的傳感器信號(hào)。有利地，本發(fā)明的又一實(shí)施例具有濾波構(gòu)造，其包含用于收集環(huán)境光和由光源元 件產(chǎn)生的光的第一漫射器和用于僅收集環(huán)境光的第二漫射器；以及安裝單元，其用于整體 地安裝第一和第二傳感器和該濾波構(gòu)造，其中第一漫射器將所收集的光導(dǎo)向到第一傳感器 并且第二漫射器將所收集的光導(dǎo)向到第二傳感器。安裝單元有助于部件的組裝，因?yàn)樗鼈兛梢栽谧鳛檎w插入到固態(tài)基光源中之前單獨(dú)地預(yù)組裝在安裝單元內(nèi)。這是有利的，因?yàn)楣虘B(tài)基光源內(nèi)部的可用空間經(jīng)常非常有限，這使得組裝更加復(fù)雜。組裝的復(fù)雜性隨著必須 安裝的單獨(dú)部件的數(shù)目的增加而增大。因此，將傳感器以及濾波構(gòu)造和電源所需要的所有 部件預(yù)組裝在沒(méi)有顯著空間限制的環(huán)境內(nèi)，即固態(tài)基光源的外部，明顯地有助于固態(tài)基光 源的制造，得到更加經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特點(diǎn)在于第一漫射器突出到安裝單元之上并且具有至少一個(gè) 第一側(cè)壁和第一端表面，該第一端表面具有第一面朝外層和第二面朝內(nèi)層，其中突出到安 裝單元之上的側(cè)壁的部分以及第一面朝外層是透明的且第二面朝內(nèi)層至少部分地將已經(jīng) 穿透?jìng)?cè)壁的光導(dǎo)向到第一傳感器；以及第二漫射器具有至少一個(gè)透明的第二側(cè)壁和第二透 明端表面，該端表面與安裝單元對(duì)準(zhǔn)，所述安裝單元具有不透明的分界(delimiting)壁。 這種布置確保第一傳感器被環(huán)境光和由固態(tài)基光源的光源元件發(fā)射的光所入射，而第二傳 感器僅加載了環(huán)境光。本發(fā)明的有利的進(jìn)一步發(fā)展在于第一和第二漫射器相等地突出到安裝單元之 上。這導(dǎo)致對(duì)稱(chēng)和均勻的布置，其優(yōu)點(diǎn)在于，第一和第二漫射器可以具有相同的尺寸，僅僅 在其表面屬性方面不同，即透明、不透明等等。因此，制造在很大程度上是相同的，這導(dǎo)致成 本降低。此外，對(duì)稱(chēng)的布置使得所發(fā)射的光更加均勻，因此改善了光質(zhì)量。本發(fā)明的另一優(yōu)選設(shè)計(jì)的特征在于第一和第二傳感器以及濾波構(gòu)造的第一和第 二漫射器圍繞彼此同心地布置，即，第二傳感器被第一傳感器圍繞，第二漫射器被第一漫射 器圍繞，第一側(cè)壁是透明的，并且第二側(cè)壁是不透明的。這種布置進(jìn)一步提高了對(duì)稱(chēng)度；上 述優(yōu)點(diǎn)同等地，但是在更大程度上適用于這種設(shè)計(jì)。在有利的實(shí)施例中，分界壁是透明的和/或第一和第二漫射器突出到安裝單元之 上。因此，確保了從低于濾波構(gòu)造的上端的角度發(fā)射的光可以進(jìn)入濾波構(gòu)造。這增加了安 裝單元定位的自由度?？梢詫惭b單元定位成遠(yuǎn)高于光源元件，而對(duì)傳感器的功能性沒(méi)有 限制。在本發(fā)明的有利實(shí)施例中，第一和第二漫射器為漏斗狀，用于僅接收在預(yù)定角度 范圍內(nèi)發(fā)射的環(huán)境光。通過(guò)選擇該漏斗狀物的張角，在給定角度下發(fā)射的光可以至少部分 地被防止進(jìn)入傳感器并且將不會(huì)或者較小程度地在所發(fā)射的光的控制中被考慮。隨后，在 另一角度下發(fā)射的光可以更大程度地被考慮。在環(huán)境光總是從固定在其位置中的相同光源 發(fā)射的情況下，可以選擇性地考慮該光以便產(chǎn)生特定的混合效果。在本發(fā)明的優(yōu)選發(fā)展階段中，安裝單元還包含公共陰極，用以有助于第一和第二 傳感器的布線。該特征也用于使制造不那么復(fù)雜且不那么昂貴。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例包含反射器，其包圍光源元件和傳感器以便使由光源元件產(chǎn) 生的光的至少部分的輻射方向均勻化。所發(fā)射的光至少部分地沿限定的方向離開(kāi)固態(tài)基光 源，從而形成光束。該成束的光具有更高的亮度并且可以用于照射特定區(qū)域，例如房間內(nèi)的 圖片或者建筑物的一部分，例如塔頂。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于補(bǔ)償環(huán)境光的電路系統(tǒng)，該電路系統(tǒng)包含用于 輸入第一傳感器信號(hào)的至少一個(gè)第一輸入通道，用于輸入第二傳感器信號(hào)的至少一個(gè)第二 輸入通道，用于計(jì)算第一和第二傳感器信號(hào)之間的差值以補(bǔ)償環(huán)境光和用于產(chǎn)生相應(yīng)控制 信號(hào)的至少一個(gè)信號(hào)處理單元，用于輸出該控制信號(hào)的至少一個(gè)輸出通道。
該電路系統(tǒng)的有利發(fā)展包含用于將第一傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一三刺激信號(hào)的第 一轉(zhuǎn)換單元，用于將第二傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二三刺激信號(hào)的第二轉(zhuǎn)換單元，用于計(jì)算第 一和第二三刺激信號(hào)之間的差值以補(bǔ)償環(huán)境光和用于產(chǎn)生相應(yīng)控制三刺激信號(hào)的另一信 號(hào)處理單元。所述轉(zhuǎn)換單元增大了可以被使用以便控制由固態(tài)基光源發(fā)射的光的信號(hào)格式 的數(shù)量。因此，這些轉(zhuǎn)換單元可以產(chǎn)生與其它相比更容易或更快處理的信號(hào)，并且控制單元 可以簡(jiǎn)化或者可以在更高頻率下工作。光源元件的控制可以加速并且所發(fā)射的光可以更好 地適應(yīng)例如用戶(hù)所期望的變化。本發(fā)明的再一方面涉及一種借助于固態(tài)基光源來(lái)發(fā)射光的方法，該方法包含下述步驟-借助于一個(gè)或多個(gè)光源元件來(lái)產(chǎn)生光，-使用第一傳感器接收由光源元件產(chǎn)生的光和環(huán)境光，-使用第一傳感器產(chǎn)生第一傳感器信號(hào)，-使用第二傳感器接收環(huán)境光，-使用第二傳感器產(chǎn)生第二傳感器信號(hào)，-借助于控制單元接收第一和第二傳感器信號(hào)，_借助于控制單元從第一傳感器信號(hào)中減去第二傳感器信號(hào)以補(bǔ)償環(huán)境光的影響，-借助于控制單元產(chǎn)生控制由固態(tài)基光源發(fā)射的光的信號(hào)。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)基光源的第一實(shí)施例的側(cè)視圖，圖2為根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)基光源的第二實(shí)施例的側(cè)視圖，圖3為根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)基光源的第三實(shí)施例的放大側(cè)視圖，圖4為根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)基光源的第三實(shí)施例的放大側(cè)視圖，圖5為根據(jù)本發(fā)明的電路系統(tǒng)的示圖，圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一電路系統(tǒng)的示圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的固態(tài)基光源10。所給出實(shí)施例中的光源10包含四個(gè)光源元件12’至12””、第一傳感器14和第二傳感器16。這些構(gòu)件全部安裝 在印刷電路板18上。光源元件12固定在管座22的上表面20上?？刂茊卧?4置于印刷電 路板18下方?？刂茊卧?4可以設(shè)有附加電子設(shè)備，這些附加電子設(shè)備在圖中未示出。控 制單元24可以連接到輸入單元26，該輸入單元26使得用戶(hù)能夠指定從光源10發(fā)射的光的 期望屬性。電源28確保光源10的需求電力的單元被提供電力。此外，光源10包含反射器 30，其用于使所發(fā)射的光均勻化和成束并且用于將所發(fā)射的光導(dǎo)向到優(yōu)選的方向。光源10 安裝在夾具管座32上，光源10通過(guò)該夾具管座32也可以固定到任何合適的支撐。環(huán)境光 源33產(chǎn)生和發(fā)射環(huán)境光。為了使得能夠恰當(dāng)?shù)貐^(qū)別，由環(huán)境光源發(fā)射的光使用具有虛線的 箭頭來(lái)用符號(hào)表示，而由光源元件12發(fā)射的光使用具有點(diǎn)劃線的箭頭來(lái)指示。光源10的工作原理如下。用戶(hù)可以借助于輸入單元26來(lái)指定由光源10發(fā)射的光的期望屬性。這些屬性可以通過(guò)選擇例如待發(fā)射光的亮度或顏色的特定值而被指定?？?替換地，待發(fā)射光的屬性由制造商預(yù)設(shè)。在這種情況下，輸入單元26可以省略并且用戶(hù)沒(méi) 有選擇和改變由光源10發(fā)射的光的屬性的可能性。通過(guò)供應(yīng)電力，光源元件12開(kāi)始產(chǎn)生 光。光源元件12可以被實(shí)現(xiàn)為L(zhǎng)ED或者其它合適的設(shè)備。為了產(chǎn)生期望顏色的光，四個(gè)光 源元件12’至12””中的每一個(gè)可以具有單獨(dú)的顏色，例如紅色、綠色、藍(lán)色和琥珀色。不同 數(shù)目的光源元件12以及其它組合是可能的。在所示出的實(shí)施例中，假設(shè)所有光源元件12安裝在相同高度下并且只能在由光源元件12的管座22的上表面20限定的水平平面所分界的扇區(qū)內(nèi)發(fā)射光，即，該扇區(qū)具有 180°的張角。在光源元件12不安裝在相同高度的情況下，該平面由最高的管座22的上表 面20限定。如果光源10不在完全黑暗的環(huán)境中工作，環(huán)境光源33 (例如太陽(yáng)或人造光源) 存在并且發(fā)射環(huán)境光。環(huán)境光進(jìn)入光源10并且到達(dá)第一和第二傳感器14和16。傳感器 14和16可以適于例如用顏色或亮度來(lái)表征所接收到的光。還可以采用以不同方式表征光 的傳感器。傳感器14和16配備有導(dǎo)向裝置34，該導(dǎo)向裝置34將環(huán)境光和由光源元件12 產(chǎn)生的光選擇性地導(dǎo)向到第一傳感器14并且將環(huán)境光單獨(dú)地導(dǎo)向到第二傳感器16。在圖1所示實(shí)施例中，第一傳感器14的導(dǎo)向裝置34為包括第一漫射器36的濾波 構(gòu)造35的一部分，所述第一漫射器36收集環(huán)境光和由光源元件12產(chǎn)生的光并且使所收集 的光均勻化，且將所收集的光導(dǎo)向到第一傳感器14，使得所收集的光垂直于第一傳感器14 的表面而到達(dá)第一傳感器14 (參見(jiàn)放大視圖)。第一漫射器36具有第一側(cè)壁38和第一端 表面40，該第一側(cè)壁是透明的。該第一端表面40具有第一面朝外層42和第二面朝內(nèi)層44。 所述第一層42是透明的，使得所有到達(dá)第一層42的光可以穿透到第一漫射器36內(nèi)。所述 第二層44是半透明的，這意味著所有從外部入射到第二層44上的光，即在當(dāng)前情況下先前 已經(jīng)穿透第一層42的光，也可以穿透第二層44。從內(nèi)部入射到第二層44上的光，即已經(jīng)穿 透?jìng)?cè)壁38的光，至少部分地被反射，并且所反射的部分被導(dǎo)向到第一傳感器14。第一漫射 器36確保第一傳感器14被加載了環(huán)境光和借助光源元件12發(fā)射的光?？商鎿Q地，當(dāng)整個(gè)第一傳感器14置于光源元件12的管座22之下時(shí)，以及當(dāng)光源 元件12能夠發(fā)射超出水平平面之外(即張角大于180°的扇區(qū)內(nèi))的光時(shí)，第一漫射器36 可以省略。在這種情況下，環(huán)境光以及由光源元件12產(chǎn)生的光將入射到第一傳感器14上。第二傳感器16的導(dǎo)向裝置34被實(shí)現(xiàn)為第二漫射器46，該第二漫射器46僅收集環(huán) 境光并且將環(huán)境光導(dǎo)向到第二傳感器16的表面。第二漫射器46具有第二側(cè)壁48，該第二 側(cè)壁48超過(guò)管座22的上表面20并且是不透明的以防止從光源元件12產(chǎn)生的光到達(dá)第二 傳感器16。第二漫射器具有透明的第二端表面49，環(huán)境光可以穿過(guò)該第二端表面49。第二 側(cè)壁48具有反射表面以防止從光源元件12產(chǎn)生的光被吸收。相反地，該光被反射并且可 以對(duì)由光源10發(fā)射的光有貢獻(xiàn)(參見(jiàn)從光源元件12””發(fā)射的光線)。當(dāng)光到達(dá)傳感器的表面時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)的傳感器信號(hào)。第一傳感器14產(chǎn)生第一傳感 器信號(hào)Si，該第一傳感器信號(hào)Sl代表環(huán)境光和由光源元件12發(fā)射的光。第二傳感器16產(chǎn) 生第二傳感器信號(hào)S2，該第二傳感器信號(hào)S2僅代表環(huán)境光。第一和第二傳感器信號(hào)Sl和 S2隨后傳輸?shù)娇刂茊卧?4，該控制單元24基于第一和第二傳感器16信號(hào)之間的差值產(chǎn)生 控制信號(hào)SC。在輸入單元26連接到控制單元24的情況下，控制單元24在產(chǎn)生控制信號(hào) Sc時(shí)也考慮由用戶(hù)指定的屬性(參見(jiàn)圖2)。
圖2示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例。在這里，主漫射器50位于光源元件12和第一傳感器14之上。主漫射器50的工作原理與針對(duì)第一漫射器36所述的相同，然而，主漫射 器50的構(gòu)造略微不同。主漫射器50僅包括凸形彎曲的端表面而沒(méi)有側(cè)壁。主漫射器50 的主要目的是改善傳感器信號(hào)的質(zhì)量。由于由光源元件12發(fā)射的光部分地被主漫射器50 反射(按照與針對(duì)第一漫射器36所述相同的方式，參見(jiàn)上文)，因而光的強(qiáng)度提高并且傳感 器接收到更強(qiáng)烈的光，得到更明晰以及更強(qiáng)的傳感器信號(hào)。由于主漫射器50位于光源元件 12和傳感器之上，因而環(huán)境光和由光源元件12發(fā)射的光之間再也無(wú)法進(jìn)行區(qū)分，這是因?yàn)?主漫射器50之下的光包含來(lái)自光源12和33 二者的貢獻(xiàn)。因此，僅收集環(huán)境光的第二傳感 器16置于主漫射器50外部，在所描繪的情況下置于反射器30的開(kāi)口端附近。如上所述， 第二傳感器16通過(guò)不透明側(cè)壁而被保護(hù)免受由光源元件12發(fā)射的光照射，所述不透明側(cè) 壁也用作第二傳感器16在反射器30上的固定器。第二傳感器信號(hào)S2可以有線或者無(wú)線 地傳輸?shù)娇刂茊卧?4。圖3示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例。第一和第二傳感器14和16集成到安裝單元51 內(nèi)。安裝單元51包含傳感器基底52，公共陰極54固定到該傳感器基底52。在固態(tài)基光源 10的所示實(shí)例中，第一和第二傳感器14和16分別細(xì)分為三個(gè)子區(qū)域14’、14”和14”’以 及16，、16”和16”，。濾波構(gòu)造35包含置于每個(gè)子區(qū)域之上的濾色裝置56。該裝置56使 得能夠通過(guò)測(cè)量三種顏色(例如紅色、綠色和藍(lán)色)的貢獻(xiàn)來(lái)表征所接收的光的顏色。然 而，可設(shè)想不同的數(shù)目和顏色。該濾色裝置包含不同的濾波器，入射到濾波器上的光中僅一 種特定顏色的貢獻(xiàn)可以穿過(guò)這些不同的濾波器。此外，第三傳感器58被提供，該第三傳感 器在此情況下通過(guò)反射層60被保護(hù)免受光照射。第三傳感器58產(chǎn)生第三傳感器信號(hào)S3， 該第三傳感器信號(hào)代表暗度并且用作參考信號(hào)。在傳感器適于測(cè)量所接收的光的顏色的情 況下(如同在所示實(shí)例中的情況那樣)，第三傳感器信號(hào)S3可以用于定義顏色黑色以及可 見(jiàn)光的色譜的一個(gè)端部。在所接收的光的亮度被測(cè)量的情況下，第三傳感器信號(hào)S3可以用 于定義最小亮度。因此，所接收的光的顏色和亮度可以基于傳感器信號(hào)的差值而被評(píng)估，這 得到與基于絕對(duì)傳感器信號(hào)評(píng)估顏色和亮度相比更加精確的結(jié)果。此外，安裝單元51包含第一和第二漫射器36和46以及分界壁64。第二漫射器 46與分界壁64對(duì)準(zhǔn)，而第一漫射器36突出到安裝單元51之上。突出的第一漫射器36使 得能夠按照上文所述方式來(lái)收集由光源元件12發(fā)射的光。為了防止從光源元件12發(fā)射的 光到達(dá)第二傳感器16，分界壁64延伸光源元件12的管座22的上表面20?？商鎿Q地，第一和第二漫射器36、46相等地突出到安裝單元51之上是可能的。在 這種情況(未演示)下，第二漫射器46的第二側(cè)壁48是不透明的，以防止由光源元件12 發(fā)射的光進(jìn)入第二傳感器16。在圖4中，示出了固態(tài)基光源10的第四實(shí)施例。在此實(shí)施例中，第二傳感器16和 第二漫射器46被第一傳感器14和第一漫射器36完全包圍。漫射器36和46的第一和第 二端面40和49突出到水平平面之上。在所給出的實(shí)施例中，傳感器14、16和漫射器36、46 具有圓形形狀，但是諸如三角形、矩形或六角形之類(lèi)的其它形狀也是可能的。如上文所述以 及圖3中所示，傳感器14、16可以細(xì)分為兩個(gè)或更多個(gè)子區(qū)域。第一漫射器36的第一側(cè)壁 38是透明的，并且從光源元件12發(fā)射的光可以穿過(guò)以便如前所述借助于第一端表面40被 引導(dǎo)朝向第一傳感器14。第二側(cè)壁48是不透明的，由此防止光進(jìn)入第二漫射器46。在圖4所示的實(shí)施例中，第二側(cè)壁48是反射性的，使得從光源元件12發(fā)射的光被反射并且對(duì)由 固態(tài)基光源10發(fā)射的光有貢獻(xiàn)。由于第二側(cè)壁48的不透明，由光源元件12產(chǎn)生的光不能進(jìn)入第二漫射器46。因 此，可以選擇第二漫射器46的第二端表面的各種構(gòu)造。唯一的約束是其對(duì)環(huán)境光是透明 的。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，第二端表面49和第一端表面40的構(gòu)造相同，這會(huì)是有益的。可替換地， 第二端表面49可以是完全透明的。另一個(gè)可能性是，第一和第二側(cè)壁38和48是透明的， 第一漫射器36的第一端表面40如上所述來(lái)構(gòu)造，并且第二端表面49是透明的。從光源元 件12發(fā)射的光在入射到第一端表面40上時(shí)被導(dǎo)向到第一傳感器14。不入射到第一端表面 40上而是穿過(guò)第一和第二側(cè)壁38、48的光碰撞到第二端表面49并且離開(kāi)第二漫射器46。 該光不被偏轉(zhuǎn)并且第二傳感器16未接收到由光源元件12發(fā)射的光的貢獻(xiàn)。
在另一發(fā)展中，至少第二漫射器46為漏斗狀并且側(cè)壁38、48是不透明的?？梢岳?如由可借助于輸入單元26控制的調(diào)節(jié)設(shè)備(未示出)來(lái)調(diào)節(jié)張角。通過(guò)調(diào)節(jié)第一漫射器 36的張角，從特定角度發(fā)射的環(huán)境光可以被衰減或放大。由此，特別是當(dāng)環(huán)境光的屬性(即 其入射角、顏色或亮度)是公知的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)特殊的光效果。這種狀況可以在封閉房間 中發(fā)現(xiàn)，其中環(huán)境光僅由可控的環(huán)境光源產(chǎn)生，即，太陽(yáng)和日光沒(méi)有影響?？梢栽O(shè)想的是，產(chǎn) 生環(huán)境光的光源可以被包含在固態(tài)基光源10的控制機(jī)制內(nèi)，從而為建立光效果開(kāi)創(chuàng)了新 的可能性。在圖5中，示意性地示出了依據(jù)本發(fā)明的電路系統(tǒng)68。電路系統(tǒng)68包含用于輸 入第一傳感器14信號(hào)的至少一個(gè)第一輸入通道70，用于輸入第二傳感器信號(hào)S2的至少一 個(gè)第二輸入通道72，用于產(chǎn)生控制信號(hào)SC的至少一個(gè)信號(hào)處理單元74，以及用于輸出控制 信號(hào)SC的至少一個(gè)輸出通道76。對(duì)環(huán)境光貢獻(xiàn)的補(bǔ)償可以如下來(lái)達(dá)成舉例而言，三通道 RGB顏色(紅色、綠色、藍(lán)色)傳感器已被選擇用于實(shí)現(xiàn)該設(shè)置。還可以設(shè)想不同數(shù)目的通 道，例如單通道(通量)傳感器(如果僅亮度必須被控制)或者具有多于三個(gè)傳感器信號(hào) 的多通道傳感器，其得到更高的分辨率。通過(guò)從包含環(huán)境光和由光源元件12產(chǎn)生的光的傳感器信號(hào)Sl中減去僅由環(huán)境光 產(chǎn)生的傳感器信號(hào)S2，可以計(jì)算出固態(tài)基光源10的傳感器信號(hào)貢獻(xiàn)。在數(shù)學(xué)上，這得到Scn = Sin-S2"其中η為敏感通道的數(shù)目，Sl為包含環(huán)境光和由光源元件12產(chǎn)生的光的貢獻(xiàn)的傳感器信號(hào)，S2為僅包含環(huán)境光的貢獻(xiàn)的傳感器信號(hào)，并且Sc為補(bǔ)償了環(huán)境光貢獻(xiàn)的所計(jì)算的傳感器信號(hào)。圖6中大體上示出了產(chǎn)生限定光源10的光輸出(顏色)所需的適當(dāng)結(jié)果的另一 種方式。除了圖5中顯示的電路系統(tǒng)68之外，該電路系統(tǒng)68還包含用于將第一傳感器信 號(hào)Sl轉(zhuǎn)換為第一三刺激信號(hào)的第一轉(zhuǎn)換單元78以及用于將第二傳感器信號(hào)S2轉(zhuǎn)換為第 二三刺激信號(hào)的第二轉(zhuǎn)換單元80。第一和第二傳感器信號(hào)Sl和S2基本上被轉(zhuǎn)變成三刺激 值Xln和Χ2η?？梢愿鶕?jù)這些值計(jì)算固態(tài)基光源10的三刺激值Xcn。最后，可以由此計(jì)算 顏色坐標(biāo)。圖5和圖6中沒(méi)有包含信號(hào)放大級(jí)以及信號(hào)轉(zhuǎn)換例程，其可能是將絕對(duì)傳感器讀數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)傳感器讀數(shù)所需的。通常，微控制器或信號(hào)處理單元可以用于執(zhí)行整個(gè)過(guò)程， 該過(guò)程還包含使用校準(zhǔn)矩陣以及其它所需的信號(hào)和/或數(shù)學(xué)運(yùn)算和/或轉(zhuǎn)換和/或計(jì)算來(lái) 計(jì)算給定光源10的當(dāng)前顏色坐標(biāo)。盡管本發(fā)明已經(jīng)參考特定實(shí)施例予以描述，還應(yīng)當(dāng)理解的是，各種變化和修改根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是清楚明白的并且被認(rèn)為落在本發(fā)明潛在思想 的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
用于發(fā)射光的固態(tài)基光源，包含-一個(gè)或多個(gè)光源元件(12)，其用于產(chǎn)生光，-第一傳感器(14)，其用于接收由光源元件(12)發(fā)射的光和環(huán)境光并且用于產(chǎn)生代表所接收的光的第一傳感器信號(hào)(S1)，-第二傳感器(16)，其用于僅接收環(huán)境光并且用于產(chǎn)生代表所接收的環(huán)境光的第二傳感器信號(hào)(S2)，以及-控制單元(24)，其用于接收第一和第二傳感器信號(hào)(S1，S2)并且用于基于第一和第二傳感器信號(hào)(S1，S2)之間的差值產(chǎn)生用于控制光源元件(12)的控制信號(hào)(Sc)以補(bǔ)償環(huán)境光的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)基光源，其特征在于第三傳感器(58)，該第三傳感器被保護(hù)免受光照射，用于產(chǎn)生代表暗度 的第三傳感器信號(hào)(S3)以用作參考，其中控制單元(24)還接收第三傳感器信號(hào)(S3)，以便 將第三傳感器信號(hào)(S3)考慮在內(nèi)來(lái)產(chǎn)生用于控制光源元件(12)的控制信號(hào)(Sc)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求其中一項(xiàng)的固態(tài)基光源，其特征在于輸入單元(26)用于輸入有關(guān)由該固態(tài)基光源發(fā)射的光的期望屬性的信 息，并且控制單元(24)用于接收來(lái)自該輸入單元(26)的信息且用于產(chǎn)生用于根據(jù)這些期 望屬性來(lái)控制光源元件(12)的控制信號(hào)(Sc)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求其中一項(xiàng)的固態(tài)基光源，其特征在于導(dǎo)向裝置(34)，其用于選 擇性地將環(huán)境光和由光源元件(12)產(chǎn)生的光導(dǎo)向到第一傳感器(14)并且將環(huán)境光單獨(dú)導(dǎo) 向到第二傳感器(16)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求其中一項(xiàng)的固態(tài)基光源，其特征在于主漫射器(50)，其至少部分地置于光源元件(12)和傳感器之上，用以通 過(guò)將由光源元件(12)產(chǎn)生的光的至少部分導(dǎo)向到第一傳感器(14)并且通過(guò)將環(huán)境光解調(diào) 并均勻地導(dǎo)向到第一傳感器(14)，改善傳感器信號(hào)(Si)的質(zhì)量。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求其中一項(xiàng)的固態(tài)基光源，其特征在于-濾波構(gòu)造(35)，其包含用于收集環(huán)境光和由光源元件(12)產(chǎn)生的光的第一漫射器 (36)和用于僅收集環(huán)境光的第二漫射器(46)，以及-安裝單元(51)，其用于整體地安裝第一和第二傳感器(14，16)以及濾波構(gòu)造(35)，其 中第一漫射器(36)將所收集的光導(dǎo)向到第一傳感器(14)并且第二漫射器(46)將所收集 的光導(dǎo)向到第二傳感器(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的固態(tài)基光源，其特征在于-第一漫射器(36)突出到安裝單元(51)之上并且具有至少一個(gè)第一側(cè)壁(38)和第一 端表面(40)，該第一端表面具有第一面朝外層(42)和第二面朝內(nèi)層(44)，其中突出到安裝 單元(51)之上的側(cè)壁(38)的部分和第一面朝外層(42)是透明的，并且第二面朝內(nèi)層(44) 至少部分地將已經(jīng)穿透?jìng)?cè)壁(38)的光導(dǎo)向到第一傳感器(14)，以及-第二漫射器(46)具有至少一個(gè)透明的第二側(cè)壁(48)和第二透明端表面(49)，該端 表面(49)與安裝單元(51)對(duì)準(zhǔn)，所述安裝單元(51)具有不透明的分界壁(64)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的固態(tài)基光源，其特征在于-第一和第二傳感器(14，16)以及濾波構(gòu)造(35)的第一和第二漫射器(36，46)圍繞彼 此同心地布置，-第二傳感器(16)被第一傳感器(14)圍繞， -第二漫射器(46)被第一漫射器(36)圍繞， -第一側(cè)壁(38)是透明的，以及 -第二側(cè)壁(48)是不透明的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的固態(tài)基光源，其特征在于第一和第二漫射器(36，46)為漏斗狀，用以?xún)H接收在預(yù)定角度范圍內(nèi)發(fā) 射的環(huán)境光。
10.用于補(bǔ)償環(huán)境光的電路系統(tǒng)，包含-至少一個(gè)第一輸入通道(70)，其用于輸入第一傳感器信號(hào)(Si)， -至少一個(gè)第二輸入通道(72)，其用于輸入第二傳感器信號(hào)(S2)， -至少一個(gè)信號(hào)處理單元(74)，其用于計(jì)算第一和第二傳感器信號(hào)(Si，S2)之間的差 值以補(bǔ)償環(huán)境光并且用于產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)(Sc)，-至少一個(gè)輸出通道(76)，其用于輸出控制信號(hào)(Sc)。
11.借助于固態(tài)基光源發(fā)射光的方法，包含下述步驟 -借助于一個(gè)或多個(gè)光源元件(12)產(chǎn)生光，-使用第一傳感器(14)接收由光源元件(12)產(chǎn)生的光和環(huán)境光， -使用第一傳感器(14)產(chǎn)生第一傳感器信號(hào)(Si)， -使用第二傳感器(16)接收環(huán)境光， -使用第二傳感器(16)產(chǎn)生第二傳感器信號(hào)(S2)， -借助于控制單元(24)接收第一和第二傳感器信號(hào)(Si，S2)， _基于第一和第二傳感器信號(hào)(S1，S2)之間的差值，借助于控制單元(24)產(chǎn)生控制由 所述固態(tài)基光源發(fā)射的光的控制信號(hào)(Sc)以補(bǔ)償環(huán)境光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)射光的固態(tài)基光源、相應(yīng)電路系統(tǒng)和方法，包含一個(gè)或多個(gè)光源元件，其用于產(chǎn)生光；第一傳感器，其用于接收由光源元件發(fā)射的光和環(huán)境光并且用于產(chǎn)生代表所接收的光的第一傳感器信號(hào)(S1)；第二傳感器，其用于僅接收環(huán)境光并且用于產(chǎn)生代表所接收的環(huán)境光的第二傳感器信號(hào)(S2)。此外，該固態(tài)基光源包含控制單元，其用于接收第一和第二傳感器信號(hào)(S1，S2)并且用于基于第一和第二傳感器信號(hào)(S1，S2)之間的差值產(chǎn)生用于控制光源元件的控制信號(hào)(Sc)以補(bǔ)償環(huán)境光的影響。
文檔編號(hào)G01J3/02GK101802571SQ200880106657
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者A·希爾格斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司