用于调节模拟输出中的周期性改变的照明设备和方法与流程
用于调节模拟输出中的周期性改变的照明设备和方法
1.本技术是于2017年8月7日提交的、申请号为201780066068.1、发明名称为“用于调节模拟输出中的周期性改变的照明设备和方法”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及包括发光二极管(led)的照明设备，其中发光二极管的温和/或亮度在白天或夜间自动改变，并且当手动施加照明改变时，温可以有利地基于一天中的时间而改变。
背景技术：
3.以下描述和示例仅作为背景提供，并且旨在揭示被认为可能与本发明相关的信息。任何以下信息都不必然旨在或应被解释为构成影响本文要求保护的主题的可取得专利权的特点的现有技术。
4.照明设备，有时称为照明器材、发光体或灯，包括白炽照明设备、荧光照明设备和日益流行的发光二极管(led)照明设备。led提供了许多优于诸如白炽灯和荧光灯具之类的传统照明设备的优点。主要地，led照明设备具有更低的功耗、更长的寿命、由最低程度的危险材料构成，并且可以针对不同的应用进行颜调谐。例如，led照明设备提供调节度(例如，从白到蓝到绿等)或温(例如，从“暖白”到“冷白”)以产生不同照明效果的机会。
5.照明设备可以包括多led照明设备，其将多个不同颜的发光led组合成单个包装。多led照明设备的示例是其中两个或更多个不同度的led在同一包装内组合以产生白或近白光的设备。市场上有许多不同类型的白光照明设备，其中一些组合了红、绿和蓝(rgb)led，红、绿、蓝和黄(rgby)led，磷光体转换的白和红(wr)led、rgbw led等。通过在同一包装内组合led的不同度，并驱动涂有不同半导体材料或由不同半导体材料制成并具有不同驱动电流的不同颜的led，这些照明设备可以混合它们的度输出，从而在从“暖白”(例如，大约2600k-3700k)到“中性白”(例如，3700k-5000k)到“冷白”(例如，5000k-8300k)的宽温或相关温(cct)域内生成白光或近白光。一些多led照明设备还使得能够将照明的亮度和/或颜改变为特定的设定点。当在标准化度图上设置为特定亮度和度(或颜设定点)时，这些可调谐的照明设备全都应当产生相同的颜和显指数(cri)。
6.度图在度坐标和频谱波长方面映射人眼可以感知的域。所有饱和颜的频谱波长分布在轮廓空间的边缘(称为人类视觉的“域”)周围，该轮廓空间涵盖人眼感知的所有调。域的弯曲边缘被称为光谱轨迹并且与单光对应，其中每个点表示单个波长的纯调。域的下部的直边被称为紫线。这些颜虽然位于域的边界，但在单光中没有对应的颜。较少饱和的颜出现在图的内部，中心附近是白和近白。
7.在图1中所示的1931cie度图中，人类视觉的域10内的颜在度坐标(x,y)方面进行映射。例如，峰值波长为625nm的红(r)led可以具有(0.69,0.31)的度坐标，峰
值波长为528nm的绿(g)led可以具有(0.18,0.73)的度坐标，并且峰值波长为460nm的蓝(b)led可以具有(0.14,0.04)的度坐标。沿着黑体轨迹12的度坐标(即，颜点)遵循普朗克(planck)方程，e(λ)＝aλ-5
/(e
(b/t)-1)。位于黑体轨迹上或其附近的颜点提供一系列白或近白光，温范围在大致2500k和10000k之间。通常通过混合来自两个或更多个不同颜的led的光来实现这些温。例如，可以混合从rgb led发射的光以产生基本上白的光，其温在大约2500k至大约5000k的范围内。虽然照明设备通常被配置为产生沿着黑体曲线布置的一系列白或近白温(例如，大约2500k至5000k)，但是一些照明设备可以被配置为在由各个led(例如，rgb)形成的域三角形内产生任何颜。
8.黑体轨迹12的至少一部分常常被称为与白天的温的开尔文(kelvin)标度对应的“白天轨迹”。例如，如图2中所示，示出了若干边界框14a、14b、14c和14d，其说明目标在于模拟一天中的白天日光的温。例如，14a、14b、14c和14d是沿着黑体轨迹12(以虚线示出)的白天轨迹的度区域，其分别与6000k、4000k、3000k和2300k的kelvin目标温对应。例如，6000k的白天轨迹温可以模拟中午的蓝天，4000k可以模拟与一些黄阴天的不太蓝的混合，3000k可以模拟主要黄和一些红早晨天空的混合，2300k可以模拟主要红与一些黄日出天空，类似于自然白、冷白和暖白温之间的差异。
9.一些照明设备允许通过更改提供给各个led链的驱动电流的比率来改变温。通过调节提供给一个或多个发射led链的驱动电流水平(电流调光)或者占空比(pwm调光)，可以改变提供给不同颜led链的驱动电流，特别是驱动电流的比率。例如，包括rgb led链的照明设备可以被配置为通过增加提供给红led链的驱动电流并减小提供给蓝和/或绿led链的驱动电流来产生暖白温。
10.显指数(cri)是定义整体颜或颜外观的指数，并且cri可以由光通量(即，流明输出或亮度)和度来定义。亮度和度，或者温(当混合时)，常常可以形成当led老化时由于驱动电流、温度和随时间的改变而改变的目标设置。在一些设备中，可以调节提供给一个或多个发射led的驱动电流，以改变照明设备的亮度等级和/或温设置。例如，可以增加提供给所有led链的驱动电流，以增加从照明设备输出的流明或亮度。在另一个示例中，如上所述，可以通过更改提供给led链的驱动电流的比率来改变照明设备的温设置。如上所述，包括rgb led的照明设备可以被配置为通过增加提供给红led链的驱动电流以及减小提供给蓝和/或绿led链的驱动电流来产生“更暖”的白光。
11.需要一种照明设备，其可以在一整天中(包括傍晚和夜间)产生由亮度和度定义的不同颜或颜外观。期望模拟在结构的内部空间中配置的一个或多个照明设备的白天轨迹，延伸到夜晚。基于期望在一整天中周期性发送的定时信号，需要周期性地改变亮度以及形成一个或多个房间内的一组或多组照明设备的温的度。期望的定时信号可以从远离一组或多组照明设备的定时器发送，以便动态地改变温，以便跟踪结构外部的模拟温，或与结构外部的模拟温对应，并且特定于室外日光或室外日光的可能的缺乏。
12.还需要一种照明系统和方法，其不需要依赖传感器输出以便周期性地改变从单个照明设备或一组或多组照明设备输出的温。在不使用传感器，而是代替地通过使用基于各个房间应用的一天中的时间信号的情况下，有选择地应用模拟温的动态改变。这证明是有利的并且适用于改进的照明系统，其不依赖并且不能依赖于传感器输出来周期性地改变温输出。更进一步，期望每当需要涉及从一个或多个照明设备输出的温变化的任务
时，可以有利地手动改变亮度以超控(override)由led产生的温输出的模拟日光或其缺乏。类似于用于产生一天中的时间的期望定时器，在规律的周期性时间输出，以及响应于那些一天中的时间的输出的对应温改变，期望的照明系统可以通过手动改变组内所有照明设备的亮度来更改动态和自动模拟的日光输出，以取决于手动调节发生的一天中的时间而产生温输出的不同改变。因此，有利地，期望相对于一天中的时间手动改变温，并且可能在一天中的某些时间比其它时间更多。例如，当模拟的日光输出在中午时间附近模拟较高的温时，在发生任务时手动改变亮度将不会显著影响维持更逼真的中午时间日光模拟所需的高温。然而，即使在日出和日落期间亮度改变与中午时间相同的量，也期望在日出和日落期间比在中午时更多地手动改变较低温输出。因此，期望利用温作为一天中的时间和亮度二者的函数之间的关系，以便实现任务调光(或反向调光)并在结构内产生与发生在结构之外的实际日光更一致的白天模拟。模拟和手动超控应当期望地应用于结构内的各组照明设备。例如，卧室内的一组照明设备内的自动模拟应当与厨房的不同，并且由于在这些房间中需要执行不同的任务，每个房间中的手动超控也应当是不同的。
技术实现要素：
13.以下提供了对用于动态和自动地控制白天或夜晚的温改变并且手动超控自动改变的温的照明设备、系统和方法的各种实施例的描述。任务调光的手动超控可以在一天中的任何时间发生，并且优选地，由于对自动改变的温的手动改变(取决于期望的任务，或者增加或者减小温)而导致的温改变可以高效且有利地维持对随着白天或夜晚中的时间而变化的外部发生的实际日光改变的更真实的模拟。
14.根据一个实施例，提供了一种包括多个led链的照明设备，其中每个链可以被配置为以与度设置一致的度产生用于照明设备的照明。例如，每个链可以是主要度之一，诸如红、绿或蓝。而且，链还可以具有与白度设置一致的度。照明设备还可以包括耦合到多个led链的驱动电路。驱动电路被配置为生成到每个链的驱动电流，并且基于提供给那些链的驱动电流，驱动电流可以根据一天中的时间自动改变从照明设备输出的温。例如，如果在周期性的时间修改驱动到led链的电流的比率，那么那种修改可以基于来自例如定时器的时间输出而自动发生。
15.对温进行的自动修改或改变不涉及在遥控器的用户接口上致动诸如滑块之类的触发器。与涉及从遥控器发送到接口或从调光器发送到控制器的强度值的改变的手动超控不同，温的自动改变通过参数或设定点发生，作为一个或多个照明设备的存储器内的存储内容预先存在，并且当一个或多个照明设备接收到从遥控器发送的一天中的时间信号时被调用。手动超控必然涉及用户对用户接口上的触发器的致动，而温的自动改变在适当的一天中的时间信号被周期性且自动发送的时候发生，无需任何用户对触发器的致动。
16.照明设备还可以包括控制模块，该控制模块耦合到驱动电路，用于发送例如由任务调光功能产生的亮度值。亮度值被发送到多个led链中的每一个。控制模块可以包括接口，该接口被耦合成从遥控器接收强度值，该遥控器是例如相对于照明设备远程放置的，具体而言是相对于照明设备内的包括控制器的控制模块远程放置的。存储介质可以包括从遥控器接收的强度值到发送到led链的亮度值的非线性第一映射。存储介质还可以包括温作为一天中的时间的函数的第二映射。控制模块还可以包括在照明设备内的控制器，控制
器被耦合成从接口接收强度值的改变并且从存储介质获取第一和第二映射，以产生在一天中的第一时间相对于一天中的第二时间期间的温的改变。根据一个实施例，强度值的改变可以在白天期间降低温，作为调光功能的一部分。但是，取决于任务，如果需要反向调光，例如在需要更高温度进行读取任务的阴天，强度值的改变可以增加温。而且，例如，如果当前模拟输出是夜间并且用户希望在他/她从床上醒来时增加温，那么可以增加强度值。
17.用户移动遥控器上的触发器相应地改变发送到在例如结构的房间内的一组照明设备内的每个照明设备的控制模块的强度值。随着强度的增加或减小，可以基于各个房间手动控制任务照明。而且，基于各个房间应用的手动超控优先于也是基于各个房间应用的温输出的自动改变。例如，使用改进的用于组投射的发现和确认处理，手动地在遥控器上致动单个触发器超控整组照明设备的温输出的自动改变。强度的改变可以与施加到led链的亮度的固定的或者可变的改变对应。亮度的固定改变可以在一天中的第一时间期间产生比一天中的第二时间期间从led链输出的温的更大改变，而亮度的可变的改变可以在一天中的第一时间期间产生与一天中的第二时间期间相等的从led链输出的温改变。根据第一实施例，即使从led链输出的亮度在一整天中保持恒定但是在一整天中改变相同的量，在一天中的第一时间期间温也可以比在一天中的第二时间期间改变得更多，或者根据第二实施例，即使从led链输出的亮度在一整天中改变了但是在一整天中改变相同的量，在一天中的第一时间期间温也可以改变与一天中的第二时间期间相同的量。
18.多个led链中的每一个led链可以产生与另一个led链不同的光谱波长范围。向多个led链中的每一个led链施加驱动电流，该驱动电流作为多个led链之间的比率随着一天中的时间而自动改变。直到接口接收到强度值才会终止动态和自动改变功能。被耦合成接收强度值的接口是在照明任务期间接收的接口，照明任务可以是或者调光或者反向调光，例如，从用户经由遥控器的手动超控触发，以暂时停止温随着一天中的时间的动态和自动改变。可替代地，温的动态和自动改变可以在调光或反向调光的水平上继续。例如，当来自定时器的一天中的下一个时间信号调用自动改变的温显示内的下一个温时，所产生的温可以大于或小于通常从该显示产生的温。当用户致动遥控器上或者包括三端双向可控硅开关元件(triac)的ac电源耦合调光器上的按钮或滑块时，发生手动超控。例如，在遥控器或三端双向可控硅开关上对触发器的致动可以使按钮或滑块位置从遥控器或调光器输出到接口作为强度值发送。手动调光超控将造成来自多个led链的亮度输出的改变。手动调光超控和由此产生的亮度输出改变将取决于用户致动触发器(例如，按钮或滑块)的一天中的时间而不同地影响led输出温。
19.例如，如果从led链输出的温从日出到中午动态地自动地从例如2300kelvin变为6000kelvin，那么通过对亮度输出进行手动调光可以发生手动任务照明超控。与在例如中午时间发生亮度调光时相比，在早晨对亮度进行手动调光将对降低温具有更大的影响。即使亮度调光程度相同，经由任务调光降低温也有利地在早晨比在中午期间更大。这个优点是关键的，因为当结构中的用户执行调光以在结构的那个房间内执行任务时，用户将更喜欢保持与中午时相关联的较高温。尽管如此，用户还喜欢在例如早晨或傍晚时段期间实现更大的温降低，因为在那些时间期间，温已经接近暖白谱并且进一步调光以完成任务不会有害地影响用户对已经处于较低温轨迹的室外日光的日光模拟的感
知。从历史上看，用户习惯使用的白炽灯大约为2700k，在变暗时会降至1500k。但是，诸如荧光或led照明设备之类的高温照明设备在调光时不会显著改变温。因此，用于在早晨和傍晚更多地进行led调光的目的一般与常规的led照明操作相反，但是理想地通过本手动超控来实现，当实现更高的温时，还将维持常规期望的较少的led调光。
20.因此，根据一个实施例，优选的是，到多个led链中的每一个led链的驱动电流随着一天中的时间自动改变以改变从led输出的温，从而模拟太阳从太阳升到太阳落下的自然白天的光。根据另一个实施例，虽然到多个led链中的每一个led链的驱动电流取决于与太阳位置相关的定时器输出而自动改变，但是该接口允许来自远离照明设备的遥控器内的定时器的有线或无线通信。远离照明设备的遥控器还允许触发器，用于使用户致动触发器并改变发送到接口的强度值。调光或反向调光触发按钮滑块可以被配置在远离照明设备并耦合到ac干线的基于三端双向可控硅开关的调光器或遥控器上。致动不仅改变强度值，而且相应地改变由触发按钮控制的一组或多组照明设备内的所有led上的相同量的亮度。然而，取决于一天中的时间，当led通常产生较低的温时，通过改变强度值实现的亮度改变优选地具有比它们产生较高温时更大的效果。虽然亮度的改变相同，但对温的不同影响的好处源于人类对模拟日光的感知，如上所述，动机在于在超控、手动调光调节期间让用户在高峰日照时间比用户将期望较低温的非峰值时间保持更高的温。每当用户期望从较高亮度调光到较低亮度以执行某些任务时进行那种调节，而在峰值日照时间期间保持较高温并且在非峰值日照时间期间更显著地降低温。
21.根据又一个实施例，提供了一种照明系统。该照明系统可以包括多个led，其被配置为沿着黑体曲线产生多个温。还可以提供用于产生一天中的多个时间的定时器，一天中的多个时间包括一天中的第一时间和一天中的第二时间。驱动电路可以耦合在定时器和多个led之间，以接收一天中的多个时间并且将驱动电流指派给多个led，以在一天中的第一时间期间产生第一温并且在一天中的第二时间期间产生第二温。驱动电路取决于定时器何时产生一天中的第一时间信号和一天中的第二时间信号而自动且动态地产生第一温和第二温。但是，第一温和第二温的动态和自动产生可以被用户致动触发器而超控。控制模块，具体而言是耦合到控制模块的接口，可以从遥控器或调光器接收强度值，并且可以向多个led中的每一个led发送对应的亮度值。基于强度值到亮度值的非线性第一映射来确定亮度值。那个非线性第一映射可以存储在存储介质中，连同温作为一天中的时间的函数的第二映射。存储介质，具体而言是第一映射和第二映射，由控制器使用。当控制器从遥控器或调光器接收到强度值的改变时，控制器从存储介质中取出第一和第二映射，并且即使由强度值改变引起的亮度改变在一天中的第一时间和一天中的第二时间都相等，也可以在一天的第一时间期间产生比在一天中的第二时间期间更大的温改变。
22.例如，遥控器内的定时器优选地是具有时钟的任何模块、电路或系统。时钟优选地取决于地球相对于放置定时器的结构的位置而改变。时钟可以耦合到任何同步系统，诸如晶体振荡器，或者可以从例如卫星或通过互联网接收周期性馈送。而且，可以优选地基于定时器所在的纬度和纵向坐标以及定时器所在的特定时区来重置时钟。定时器以用户期望的任何间隔(诸如每分钟、每小时或几个小时)产生一天中的多个时间。因此，如果规律的定时间隔被设置为每小时，那么一天中的多个时间可以包括白天，例如从早上6点、早上7点、早上8点等开始。可替代地，定时器仅在选定的时间产生时间信号，诸如日出、日出后一小时、
日落和/或日落前一小时。在后一个示例中，定时器可以在固定的时间段(例如，一小时)内以相对短的间隔(例如，10分钟的间隔)产生，以在每次日出之后和日落之前的温改变时产生平滑或“淡入”效果。因此，对于观察者，温将以一系列增加的或减小的步长改变或线性地改变，以增加或减小自动温改变的显示。
23.与优选地配置在遥控器(即，物理小键盘，或者有线或无线耦合到一组或多组照明设备的便携式计算设备)中的定时器一样，ac干线耦合的调光器也被配置为远离照明设备。遥控器或调光器手动地、非线性地、取决于一天中的时间而改变亮度值，将温改变不同的量。但是，从调光器输出的强度值的改变在多个led之间同等地改变亮度值，取决于一天中的时间，将温改变相等或不同的量。例如，调光器可以包括触发器，当由用户致动时，触发器在上午10点之前和下午4点之后比上午10点到下午4点之间更多地改变温。而且，当由用户致动时，触发器在调光器上的移动可以记录相应强度值的改变，并且相应地记录亮度值的改变。温优选在上午10点之前和下午4点之后比上午10点到下午4点之间更多地减小。更优选地，温在日出后一小时或两小时以及日落前一小时或两小时比在日出和日落之间的中间期间减小更多。那些时间是相对于包含照明设备的结构的地理位置的当地时间。
24.根据又一个优选实施例，多个led可以包括第一多个led。第二多个led可以与结构的房间内的第一多个led分组。因而，两个或更多个基于led的照明设备可以在结构的房间内分组在一起。那些照明设备可以是安装在天花板中的一组下照灯par照明设备，和/或例如放置在床头柜上的灯中的一个或多个a20照明设备或a19照明设备。无论照明设备的类型或其功能如何，照明设备都可以彼此分组以用于控制目的。但是，通常，例如，一组照明设备一般在结构的一个房间内地理上彼此接近地配置。因此，优选地根据一些实施例，分组的多个照明设备可以被配置为在该组内的所有照明设备之间产生相同的温。分组的多个照明设备之间的温由作为分组的多个照明设备中的每一个内的内容存储的数据集来设置。例如，配置该数据集的内容，然后使用遥控器将其存储在分组的照明设备中。因此，遥控器不仅可以发现结构内的所有照明设备，而且此后可以对某些照明设备组进行分组，而且还可以指派限定组内的每个照明设备的度和亮度值的数据集的内容。此后，当定时器调用基于时间的显示时，诸如温改变的自动淡入，将周期性的一天中的时间信号发送到具体分组的照明设备组。这使得那个组内的所有照明设备在一整天中经历温的自动改变，以及可能还有亮度输出的自动改变。因而，优选的方法包括基于从远离分组的多个照明设备的定时器发送的周期性、不同的一天中的时间信号来自动改变分组的多个照明设备之间的温，以模拟由太阳产生的改变的自然光。
25.优选的照明方法还包括在分组的多个照明设备之间对亮度进行手动调光，从而导致温随着从定时器发送的当前的一天中的时间信号而改变。具体而言，如果在一天中的第一时间(即，在一天中的第一时间的当前的一天中的时间信号处)发生手动调光，那么温可以比在一天中的第二时间(即，在一天中的第二时间的当前的一天中的时间信号处)发生手动调光时更多地改变。手动调光可以维持其终止自动改变温或者增加/减少自动改变温的超控状态，直到超时定时器结束、预定的一天中的时间信号随后发生，或者可能是下一个预定的一天中的时间信号随后发生。超控状态可以无限期地维持，或者维持具体的预定时间量。而且，手动超控，并且具体而言是调光或反向调光水平的强度改变，可以在固
定的时间量或者变化的时间量内基于多个步长逐渐地、线性地、以指数方式或者以任何用户期望的调光或反向调光梯度发生，以逐渐淡入自动改变的温改变。在下文中进一步描述其细节，包括每个上述实施例的细节。
附图说明
26.通过阅读以下详细描述并参考附图，本发明的其它目的和优点将变得显而易见。
27.图1是1931cie度图的曲线图，图示了颜感知或温的黑体曲线，以及包括多个不同颜的led的照明设备可实现的频谱波长的域；
28.图2是沿着黑体曲线的示例性温空间，示出了来自多个led的四个照明边界；
29.图3描绘了包含照明设备的结构与太阳之间的角度关系，包括白天日光在一整天行进的路径长度的改变；
30.图4是取决于太阳的路径长度在整个白天的主波长之间的关系图；
31.图5描绘了照明设备内的不同颜的led的阵列，其中每个不同颜的led可以配置在类似颜的led链中；
32.图6是包含多个照明设备的结构的示例性平面图，所述多个照明设备布置在结构的一个或多个房间内的一个或多个组中，对应的遥控器也放置在结构内的一个或多个房间内；
33.图7是照明设备的示例性框图，该照明设备包括电源转换器、led驱动电路、控制电路控制器和多个不同颜的led链；
34.图8是可以包括在图7的照明设备内的led驱动电路的示例性框图；
35.图9是远离照明设备的遥控器的示例性gui，进一步图示了物理照明设备到可能与结构内的特定区域或房间相关联的组的调试(commission)；
36.图10a是图7中所示的控制器的示例性gui，进一步图示了将照明设备组指派给例如小键盘按钮；
37.图10b是图7中所示的控制器的示例性gui，进一步图示了将场景或随时间改变的场景(即，显示)指派给先前指派给例如小键盘按钮的一个或多个组；
38.图10c是图7中所示的控制器的示例性gui，进一步图示了对每个场景的颜和亮度的指派以及用于调用每个场景以形成显示的时间的指派；
39.图11是不同颜波长下亮度的光谱灵敏度的曲线图；
40.图12是提供给照明设备的不同强度(诸如功率或电流)下的亮度的曲线图；
41.图13a和13b是在一天的不同时间出现的不同温的曲线图，并且亮度改变对那些颜的不同效果取决于亮度何时改变；
42.图14是存储在照明设备的存储介质中的内容(或数据集)以及从控制器发送的时间消息的框图，其中时间消息取决于控制器内的实时时钟的状态来寻址不同的数据集，并且如果寻址到不同的数据集则取决于状态来自动改变从照明设备输出的颜或者手动改变从照明设备输出的颜；
43.图15是温作为一天中的时间和亮度二者的函数而改变的曲线图；
44.图16是温作为一天中的时间和亮度二者的函数而改变的另一个曲线图；以及
45.图17是转递到亮度调光曲线的强度和转递到颜模拟曲线的亮度的框图，以便在
例如手动改变白天模拟显示的任何时候生成目标温。
46.虽然本发明易于进行各种修改和替换形式，但是其具体实施例在附图中以示例的方式示出并且将在本文中详细描述。但是，应当理解的是，附图和对其详细描述并非旨在将本发明限制于所公开的特定形式，相反，其目的是涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。
具体实施方式
47.在基于led的照明设备的各种优点中，led提供了将人造光与自然光集成的独特机会，并且通过动态照明机制提供有益且健康的照明。基于led的照明设备的一个特殊利好是出于各种原因产生人造日光，尤其是用于人类疾病，诸如昼夜节律紊乱、季节性疾病、轮班工作条件障碍等。许多常规的基于led的照明设备复制或“模拟”自然日光条件的机制是通过使用传感器。传感器可以检测结构的内部结构内的日光条件，并且从照明设备创建人工照明，其试图复制自然日光条件或模拟结构外部的日光。遗憾的是，传感器在技术和这些传感器所在的位置方面都有局限性。因此，传感器并不总是准确地检测外部日光条件，并且有时不能正确模拟室外自然日光条件。
48.因而，另一个更优选的替代机制是保持跟踪一天中的时间并将多个一天中的时间值从定时器发送到基于led的照明设备。代替于使用传感器(这种情况有与该传感器相关联的各种缺陷)，使用定时器，并且模拟的日光基于从定时器发送的一天中的时间值或数据而改变。如果取决于其中模拟日光的房间而不同地定制昼夜显示，那么使用定时器和一天中的时间值证明是有益的。传感器无法取决于房间而定制模拟，而是在整个结构中感知并提供一致的模拟。因此，基于各个房间对照明设备进行分组并使用不同遥控器和具有不同的一天中的时间值的相关联的定时器分别控制每个房间，这对于定时器而非传感器来说是固有的——不使用传感器来控制日光模拟的额外好处。当然，使用定时器相对于传感器有可接受的限制。定时器改变发送到照明设备的一天中的时间值以在一天中以周期性间隔更新照明设备输出，而不考虑外部条件是否改变，除了在一天中的那个时间期间发生的正常条件以外。例如，除非定时器耦合到传感器，以及传感器优选地放置在结构外部并且通信链接到定时器，否则定时器本身不能检测多云的外部条件、部分多云、阴天、有雾或下雨的状况。因而，定时器以及从遥控器照明设备的定时器发送的一天中的多个时间值或数据的通信限于在一天中的各个时间期间预期的正常日光条件。在一些情况下使用定时器模拟日光与统计上正常的日照条件相关，但可以根据房间朝向日光条件的方向来定制。取决于被控制的照明设备组和包含这些设备的房间的朝向选择性地定制模拟的好处超过了使用传感器而不是定时器的任何好处。在全年的大多数日子里，在各组照明设备之间基于各个房间进行单独控制和定制被证明是比传感器更优越的控制机制。定时器确定为一天中的正常时间日光模拟的情况与外面实际发生的情况的任何偏差是可接受的偏差，并且不会干扰定时器执行的日光模拟以及在结构内的房间之间定制定时器控制的好处。仅使用定时器而不使用传感器也可以简单地从定时器操作的易用性而不是用于感测不正常的外部日光条件的不准确且通常有缺陷的传感器读数而被证明是足够的。但是，如果产生的模拟显示对于用户来说是不可接受的，那么用户可以随时手动改变温输出，如下所述。
49.根据一个实施例，优选地通过使用定时器来模拟日光条件，该定时器基于日历日
和一天中的时间来操纵和更新来自照明设备的模拟，并且该功能在一整天中自动且动态地执行。自动模拟作为动态改变的显示发生，其在没有用户干预的情况下自动继续，并且具体地响应于照明设备接收到从定时器发送的一天中的时间信号而继续改变温输出。无需用户致动触发器即可发生自动模拟和自动改变温，在功能上保留用于手动超控，而不是自动显示。此后，取决于用户所需的任务，或者如果用户希望手动改变模拟以相对于结构外部发生情况更准确，那么用户可以手动改变从照明设备或具体的照明设备组输出的温，或者在单个步骤中响应于用户致动来改变，或者在平滑的多个步骤中逐渐地改变或随着时间线性地改变。在任务完成之后或者在用户将调光器致动回到其先前的触发位置之后或者在一天中的下一个时间发生日光模拟改变之后或者下下一个时间发生日光模拟改变之后，可以发生在平滑的多个步骤中或者随着时间线性地进行的相同反转，返回到自动和动态改变模拟输出。
50.图3更详细地图示了类似于图1和图2中所示的日光的白天轨迹和光谱特点，其由太阳16相对于例如承载一个或多个照明设备的结构18的位置改变而产生。如图3中所示，太阳16和结构18之间的角度关系在一整天中改变，其中角度关系常常被称为天顶角当太阳16从头顶位置移动到与地球表面20几乎水平的位置时，路径长度(pl)从pl1增加到pl4。重要的是，日光的光谱分布，具体而言是日光的光谱辐射，随pl改变。如图4中所示，较短的波长可以更灵敏并且在较短的pl处产生比较长波长更大的光谱辐射。图3和图4的组合图示了，当太阳16直接在结构18上方时，较短路径长度(pl1)产生较大量的较低波长度谱，并且当太阳16接近地平线时，较长路径长度(pl4)示出较长波长光谱辐射的优势。在pl1，自然日光条件通常更多是冷白或自然日光温，其中蓝相对于红和黄占优势。相反，随着路径长度增加到pl4，温更接近与白炽灯或卤素灯相关联的暖白，其中红和黄相对于蓝占优势。为了模拟人造照明系统(诸如本发明的一个或多个照明设备)内的自然日光条件的改变，照明设备必须基于例如改变的路径长度(pls)在一整天内改变其温输出。
51.图5部分地图示了“白”led照明设备24。照明设备通过包括例如多个白led半导体器件26、多个黄绿半导体器件28、多个红led半导体器件30，以及如果照明设备24是基于rgb的照明设备则包括蓝led半导体器件32，来构成白照明。红、绿、蓝和白半导体器件各自限定在度空间的特定度区域中，该度区域包括由红、绿、蓝和白光发射器发射的组合光的目标度区域。例如，rgb系统可以取决于各种红、绿、蓝度区域的混合形成特定温的白光。红、绿、蓝和白半导体器件由各种有机或无机半导体材料制成，每种材料产生不同的度或波长输出。某些红，绿，蓝或白半导体器件可以用涂层封装，从而还产生期望的度波长输出。例如，白led半导体器件可以包括涂有磷光体的蓝发光led半导体器件。而且，通过独立地衰减三个或四个rgb或rgbw led(或led链)中的每一个，照明设备24能够产生宽域，具有沿着黑体曲线并且根据沿着白天轨迹的期望输出的温。
52.图6图示了包含多个照明设备38的结构36的示例。照明设备38有时可互换地简称为灯、照明器材或发光体。住宅36可以具有多个房间，诸如卧室、起居室等。优选地，每个照明设备包括至少一个led，并且更优选地，包括若干led链，其中每个链可以在度区域内产生相应的颜。照明设备38可以包括par照明设备，其被示为例如起居室内的下照灯38a，以及其它par照明设备38c，例如卧室内的下照灯。例如，起居室可以有四个标有38a的下照灯，
而卧室可以有三个标有38c的下照灯。在例如起居室内的沙发旁边是桌子，在桌子上配置有例如a20照明设备38b。
53.优选地，每个照明设备包括用于第一通信协议的通信接口，该通信协议是由例如住宅36内的所有照明设备38使用的无线通信协议。流行的第一通信协议可以是使用ieee 802.15.4的wpan和/或基于其的任何协议，如zigbee。因此，如果期望，照明设备可以彼此无线通信。除了无线互连的照明设备之外，遥控器也可以无线或有线地互连。图6中所示的遥控器可以是分别与例如起居室和卧室相关联的物理小键盘40a和40b。如稍后将提到的，物理小键盘可以由虚拟小键盘代替，并且指派给例如移动电话，并且具体而言指派给移动电话或移动计算机上显示的gui。因此，遥控器可以是有线或无线地连接到由物理小键盘控制的一组或多组物理照明设备的物理小键盘，或者遥控器可以是无线连接到由无线便携式设备的gui上所示的虚拟小键盘控制的一组或多组照明设备的基于计算机的便携式设备。移动设备的gui上显示的虚拟小键盘可以看起来与物理小键盘完全相同，具有类似于物理小键盘上的实际触发器的虚拟触发器(即，按钮、滑块等)。物理小键盘可以通过有线或无线地与其对应的照明设备通信，而移动设备的gui上显示的虚拟小键盘可以使用无线通信协议(诸如wpan或zigbee)进行通信。而且，与照明设备38中的物理灯和物理小键盘40通信的第一通信协议相反，第二通信协议经由桥接器42链接到第一通信协议，桥接器42可以放置在住宅附近，并且住宅36可以允许诸如以太网、wifi、蓝牙等第二通信协议从例如移动电话向照明设备38通信。
54.图7图示了根据本发明一个实施例的照明设备38的示例性框图。图7中所示的照明设备提供硬件和/或软件的一个示例，其可以用于实现动态地和自动地模拟自然日光，并且此后当需要一个或多个照明任务时手动地超控该模拟的方法。可能需要手动超控来执行临时任务或更准确地模拟当前的外部日光条件——例如，从无云晴朗的外部日光条件变为多云或下雨条件。
55.物理照明设备38包括多个发射led 40，并且在这个示例中，物理照明设备38包括四链任意数量的串联连接的led。每个链可以具有两到四个相同颜的led，它们串联耦合并被配置为接收相同的驱动电流。在一个示例中，发射led 40可以包括红led链、绿led链、蓝led链，以及白或黄led链。但是，优选实施例不限于任何特定数量的led链、每个链内的任何特定数量的led，或任何特定颜或led颜的组合。在一些实施例中，发射led 40可以安装在基板上并且封装在发射器模块的主要光学器件结构内，可能与一个或多个光电探测器一起。
56.除了发射led 40之外，照明设备38还包括用于为照明设备供电和控制从一个或多个发射器模块输出的光的各种硬件和软件部件。在图7所示的实施例中，照明设备38连接到ac干线42，并且包括用于将ac干线电压(例如，120v或240v)转换为dc电压(v
dc
)的ac/dc转换器44。dc电压(例如，15v)被供给led驱动电路46以产生驱动电流，该驱动电流被供给发射led 40以产生照明。在图7的实施例中，包括dc/dc转换器48，用于将dc电压(v
dc
)转换为较低电压v
l
(例如，3.3v)，该电压v
l
被用于给照明设备的较低电压电路系统(诸如锁相环(pll)50、接口52和控制电路系统54)供电。在其它实施例中，照明设备38可以由dc电压源(例如，电池)而不是ac干线42供电。在此类实施例中，照明设备可以耦合到dc电压源，并且可以包括或不包括dc/dc转换器来代替ac/dc转换器44。可能需要附加的定时电路系统来向控制驱
动电路提供定时和同步信号。
57.在所示实施例中，pll 50包括在照明设备38内，用于提供定时和同步信号。pll 50可以锁定ac干线频率并且可以产生高速时钟(clk)信号和同步信号(sync)。clk信号为控制电路54和led驱动电路46提供定时信号。在一个示例中，clk信号频率在几十mhz范围内(例如，23mhz)，并且与ac干线精确地频率和相位同步。控制电路54使用sync信号来创建用于控制led驱动电路46的定时信号。在一个示例中，sync信号频率等于ac干线频率(例如，50或60hz)，并且还与ac干线精确地相位对齐。
58.在一些实施例中，接口52可以包括在照明设备38内，用于在设备制造期间或者在照明设备或照明设备组的供应或调试期间从外部校准工具接收数据集或内容。例如，经由接口52接收的数据集或内容可以存储在控制电路54的存储介质56内的映射表中。可以经由接口52接收的数据集或内容的示例包括但不限于由每个led链发射的光(即，其被混合时形成温)的光通量(即，亮度值)、强度、波长、度，更具体而言，如下面将更详细描述的，(a)亮度值到强度值的映射，和(b)温到亮度值和一天中的时间值的映射。
59.接口52不限于在照明设备或照明设备组的供应或调试期间接收数据集或内容。接口54还可以用于从例如遥控器64接收命令。命令也可以从调光器52发送到控制电路(控制器)54。调光器62可以耦合到ac干线，如图所示，类似于三端双向可控硅开关，以允许用户手动操作调光器。调光器62的三端双向可控硅开关改变ac干线上的相切rms电压，并将由此导出的对应强度值转发到照明设备中。通过致动遥控器64或调光器62上的触发按钮或滑块，可以将强度值形式的调光或反向调光命令发送到驱动电路46。与致动调光器52上的触发器相反，用户可以致动遥控器的用户接口(诸如物理小键盘)或便携式计算机(诸如智能电话或笔记本电脑)的图形用户界面上的触发器(即，按钮或滑块)，以允许有线地或者无线地经由接口52从遥控器64发送调光或反向调光命令。经由调光器62或者遥控器64，由于调光导致的强度值的减小(或由于反向调光导致的强度值的增加)将造成由于存储在介质56中并由控制电路控制器54取出的映射表而导致亮度的降低/增加。例如，在执行任务时或者在对实际日光条件(例如，多云、下雨或阴天的室外条件)执行更准确的温模拟时，可以经由调光器62或遥控器64和接口52将命令传送到照明设备38，以打开/关闭照明设备、控制亮度等级，并且如下所述手动且暂时地超控温日光模拟显示(白天或夜晚)。
60.接口52不限于在照明设备或照明设备组的供应或调试期间接收数据集或内容。接口54还可以用于从例如遥控器64接收命令。命令也可以从调光器62发送到控制电路(控制器)54。调光器62可以耦合到ac干线，如图所示，类似于三端双向可控硅开关，以允许用户手动操作调光器。调光器62的三端双向可控硅开关改变ac干线上的相切rms电压，并将由此导出的相应强度值转递到照明设备中。通过致动遥控器64或调光器62上的触发按钮或滑块，可以将强度值形式的调光或反向调光命令发送到驱动电路46。与致动调光器62上的触发器相反，用户可以致动遥控器的用户接口(诸如物理小键盘)或便携式计算机(诸如智能电话或笔记本电脑)的图形用户界面上的触发器(即，按钮或滑块)，以允许有线地或者无线地经由接口52从遥控器64发送调光或反向调光命令。经由调光器62或者遥控器64，由于调光导致的强度值的减小(或由于反向调光导致的强度值的增加)将造成由于存储在介质56中并由控制电路控制器54取出的映射表而导致亮度的降低/增加。例如，在执行任务时或者在对实际日光条件(例如，多云、下雨或阴天的室外条件)执行更准确的温模拟时，可以经由调
光器62或遥控器64和接口52将命令传送到照明设备38，以打开/关闭照明设备、控制亮度等级，并且如下所述手动且暂时地超控温日光模拟显示(白天或夜晚)。
61.根据一个优选实施例，接口52被耦合用于接收来自遥控器64的控制信号，并且具体而言是用于接收来自用户致动遥控器64上的触发器的控制信号，用于更改一组或多组照明设备38之间自动改变的照明显示。根据自动改变的照明显示，遥控器64可以包括定时器，该定时器经由接口52向控制电路控制器54发送多个一天中的时间信号。例如，如果遥控器64包括其中具有实时时钟的物理小键盘40，那么实时时钟取决于日历日和一天中的时间而在多个一天中的时间信号中周期性地发送一天中的时间信号。一天中的时间信号对于由定时器记录并输出的日历日和一天中的时间是唯一的。如果例如每小时发送一天中的时间信号，则从多个一天中的时间信号中仅发送针对该当前小时的一天中的具体时间信号，其中每个信号与不同的小时对应。
62.使用从pll 50接收的定时信号和来自接口52的控制信号(例如，从远程定时器发送的周期性的一天中的时间信号集，以创建日光模拟随一天中的时间改变的显示，以及执行调光功能以将强度值改变为期望的亮度水平的调光器)，控制电路控制器54基于亮度和存储在介质56中的作为亮度和时间的函数的温映射来计算并产生指示要提供给每个led链40的期望驱动电流的值。这个信息可以通过符合标准(诸如spi或i2c)的串行总线从控制电路控制器54传送到led驱动电路40。此外，控制电路54可以提供闩锁信号，该闩锁信号指示led驱动电路46同时改变提供给每个led链40的驱动电流以防止亮度和颜伪影。
63.在一些实施例中，控制器54可以被配置用于根据2015年12月31日作为美国公开no.2015/0382422a1公布的美国专利申请序列号no.14/314,530；2016年7月12日作为美国专利no.9,392,663公告的no.14/314,580；以及2016年3月3日作为美国公开no.2016/0066384a1公布的no.14/471,081中描述的一种或多种补偿方法确定实现照明设备的期望光通量和/或期望度所需的相应驱动电流，它们共同受让并整体并入本文。在优选实施例中，控制电路控制器54还可以被配置用于调节提供给发射led 40的驱动电流，以便不超过在由温度传感器58确定的当前工作温度处的归因于照明设备38的一个或多个功率转换器的最大安全电流水平或最大安全功率水平。
64.如图7中所示，温度传感器58可以包括在照明设备38内，用于测量照明设备的当前操作温度。在一些实施例中，温度传感器58可以是热敏电阻，其热耦合到包括图7中所示的一个或多个部件的电路板或芯片。例如，温度传感器58可以耦合到包括ac/dc转换器44、dc/dc转换器48、pll 50和接口52的电路板。在另一个示例中，温度传感器58可以热耦合到包括led驱动电路46和发射led链40的芯片。在其它实施例中，温度传感器58可以是led，其用作温度传感器和光学传感器两者，以测量led链40的环境光条件或输出特性。由传感器58测得的温度被提供给控制器54，用于调节驱动电流。
65.在一些实施例中，控制电路控制器54可以通过执行存储在存储介质56内的程序指令来确定相应的驱动电流。在一个实施例中，存储第一映射和第二映射的存储介质56可以是非易失性存储器，并且可以被配置用于存储程序指令以及校准值表，如例如在2015年12月31日作为美国公开no.2015/0377699 a1公布的美国专利申请序列号no.14/314,451以及2015年12月31日作为美国专利no.9,392,660公告的14/471,057中所描述的，它们共同受让并整体并入本文。可替代地，控制电路控制器54可以包括用于确定期望的驱动电流的组合
逻辑，并且存储介质56可以仅用于存储作为亮度值和一天中的时间的函数的温以及作为亮度值的函数的强度的映射表。
66.一般而言，led驱动电路46可以包括多个(n个)驱动器块68，n等于包括在照明设备38内的发射led链40的数量。在一个示例性实施例中，led驱动电路46包括四个驱动器块68，每个驱动器块被配置为从发射led链40中的不同的一个产生照明。在一些实施例中，led驱动电路46可以包括用于测量环境温度、测量光电探测器和/或发射器正向电压和光电流以及调节led驱动电流的电路系统。每个驱动器块68接收指示来自控制电路54的期望驱动电流的数据，以及指示驱动器块68何时应当改变驱动电流的闩锁信号。
67.图8是根据本发明一个实施例的led驱动电路46的示例性框图。在图8的示例性实施例中，led驱动电路46包括四个驱动器块68，每个块包括dc/dc转换器72、电流源74和lc滤波器76，用于生成提供给连接的发射led链40a以产生照明的操作驱动电流(idrv)，以及用于获得发射器正向电压(vfe)测量的相对小的驱动电流(idrv)。在一些实施例中，当控制器80将“out_en”信号驱动为高时，dc/dc转换器72可以将dc电压(v
dc
)转换为脉宽调制(pwm)电压输出(vdr)。这个pwm电压信号(vdr)由lc滤波器76滤波，以在连接的led链40a的阳极上产生正向电压。led链的阴极连接到电流源74，当“led_on”信号为高时，其强制固定驱动电流(idrv)等于由通过led链40a的“发射器电流”信号提供的值。来自电流源74的“vc”信号向dc/dc转换器72提供反馈，以输出适当的占空比并使电流源74上的电压降最小化。
68.如图8中所示，每个驱动器块30还可以包括差分放大器78，用于测量连接的发射led链26a上的正向电压降(vfe)。当测量vfe时，dc/dc转换器32被关闭，并且电流源74被配置用于通过连接的发射led链40a吸取相对小的驱动电流(例如，大约1ma)。通过该电流在led链40a上产生的正向电压降(vfe)由差分放大器78测量，其产生等于vfe的信号。正向电压(vfe)被模数转换器(adc)42转换成数字信号并提供给控制器80。第二控制器80确定何时进行正向电压测量并产生out_en、发射器电流(emitter current)和led_on信号，这些信号提供给每个驱动器块68。
69.led驱动电路46不限于图8中所示的实施例。在一些实施例中，每个led驱动器块68可以包括用于测量光电流的附加电路系统，当这些链被配置用于检测入射光(例如，环境光或从其它发射led发射的光)时，跨一个或多个发射led链40感应出所述光电流。在一些实施例中，led驱动电路46可以附加地包括一个或多个接收器块(未示出)，用于测量跨一个或多个光电探测器感应出的正向电压和/或光电流，光电探测器也可以包括在发射器模块内。在一些实施例中，led驱动电路46可以包括用于测量驱动电路的温度的温度传感器和用于将发射器正向电压(vfe)和测得的温度多路复用到adc 82的多路复用器。在先前提到的共同未决申请中描述了这种驱动电路的示例性实施例。
70.dc/dc转换器48和dc/dc转换器72可以包括基本上任何类型的dc/dc功率转换器，包括但不限于降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器、转换器、单端初级电感器转换器(sepic)或反激转换器。ac/dc转换器44同样可以包括基本上任何类型的ac/dc功率转换器，包括但不限于降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器、转换器、单端初级电感器转换器(sepic)或反激转换器等。这些功率转换器中的每一个一般包括用于存储从输入电压源接收的能量的多个电感器(或者变压器)、用于向负载供应能量的多个电容器，
以及用于控制输入电压源和负载之间的能量传送的开关。取决于所使用的功率转换器的类型，由功率转换器供应给负载的输出电压可以大于或小于输入电压源。
71.根据一个优选实施例，ac/dc转换器44包括反激转换器，而dc/dc转换器48和dc/dc转换器72包括降压转换器。ac/dc转换器44将ac干线电力(例如，120v或240v)转换为基本上较低的dc电压v
dc
(例如，15v)，其被提供给降压转换器48/72。降压转换器48/72将从ac/dc转换器44输出的dc电压逐步降低到较低的电压，该较低的电压被用于给低压电路系统供电以及向led链40提供驱动电流。
72.在一些实施例中，可以从调光器62或遥控器64基本连续地在最小水平(例如，0％亮度)和最大水平(例如，100％亮度)之间调节亮度水平，反之亦然。调节可以是线性的，但是在大多数情况下由于调光器和遥控器64上的滑块调节相对于亮度输出的差异，调节是非线性的并且更多地是对数刻度，如图12中所示和描述的。具体而言，触发位置的移动(滑块的移动、按下按钮的时间量，或者是否按下一个或多个按钮)翻译成强度值。触发位置的位置可以与强度值对应，但是触发位置/状态或强度值相对于亮度水平是非线性的。因此，触发器的致动不会翻译成亮度水平的确切的“一对一”改变。需要非线性映射。通过将亮度级别定义为16位变量，可以容易地实现缩放。在其它实施例中，可以在有限数量的预定义步长之间调节亮度级别，其中每个步长与亮度的百分比改变(例如，0％、25％、50％、75％或100％最大亮度)或者流明输出中的分贝改变(例如，+/-1db)对应。
73.图9图示了基于实际物理照明设备38的位置和功能对其进行分组的示例。当描述分组机制以及场景/显示指派机制时，稍后将公开用于提供分组以及照明设备的功能的机制。但是，如图9中所示，诸如卧室之类的位置可以具有一组照明设备38，并且与该组照明设备38相关联的是特定场景或显示。由于每个照明设备38具有一个或多个led，因此通过在分组的照明设备内设置场景或时变显示，可以将多个led的rgb定制为用户期望的任何颜、亮度或视觉效果。
74.图9图示了在遥控器64的图形用户界面上(具体而言是遥控器64的gui 85上)显示为虚拟照明设备的多个物理照明设备。虚拟照明设备39与结构内的各个实际照明设备38对应。除了物理照明设备38之外，还有在整个结构内部间隔开的物理小键盘40，如图6所示。照明设备38可以具有任何类型的形状因子，包括a20、par38、线性凹槽、洗墙灯和轨道灯。小键盘40可以安装在信号组合接线盒中并且耦合到ac干线。而且，出现在无线或有线遥控器64上的虚拟小键盘可以消除物理小键盘40。虚拟小键盘可以存在于计算机(具体而言，例如智能电话的移动设备)上的gui应用上。如果遥控器由有线物理小键盘或具有其上示出虚拟小键盘的gui的无线移动设备组成，那么小键盘(无论是物理的还是虚拟的)通常被描述为遥控器64。除了物理照明设备38和物理小键盘40的网络之外，遥控器64还用于控制与物理照明设备38和物理小键盘40的网络之间的通信。遥控器64本质上是执行单元，其对指令和数据进行执行，以呈现用户可以用来执行图10b和10c中描述的分组和场景/显示指派的gui。控制指令通过通信接口从控制器64发送到照明设备38的网络。用于控制器64的通信接口简单地使用例如zigbee通信协议正确地与照明设备和小键盘通信。如果需要桥接器或集线器以在照明设备38通信的zigbee协议和遥控器64使用的协议之间桥接，遥控器64也可以通过不同的协议进行通信。例如，软件应用可以在控制器64上操作，可能在苹果(apple)或者安卓(android)移动设备上操作，以在控制器22上呈现虚拟小键盘。集线器或桥接器连接在
wifi和可以使用zigbee的无线灯网络之间。如果遥控器64在没有中间桥接器或集线器的情况下直接通信，那么具有无线电接口的加密狗将允许遥控器64的gui直接与物理照明设备38和物理小键盘40的网络通信。
75.结构中的典型安装将在每个房间中具有物理小键盘40和各种物理照明设备38。在一些情况下，一些房间可以具有多个小键盘，就像常规的两路或三路灯开关一样控制同一个照明设备，其中三路开关使用两个开关，并且两路开关使用一个开关——开/关。然后，每个房间中的物理小键盘40一般地控制颜、亮度、光谱或视觉效果。小键盘可以静态地控制这些效果，或者根据时间来控制。静态控制只是用户按下物理小键盘上的触发按钮或滑块。住宅中的照明设备38和物理小键盘40也可以由运行应用的计算机控制，其中基于无线电的加密狗插入usb端口，或者可以由移动设备(诸如也运行软件应用的智能电话)控制。例如，加密狗可以直接传送zigbee消息，而桥接器或集线器在wifi和zigbee消息之间进行转换。
76.在物理照明设备38和物理小键盘40安装在结构中之后，必须在分组和场景构建过程之前发现物理照明设备38和物理小键盘40。因此，使用例如具有加密狗的控制器时，第一步是发现该控制器范围内的所有照明设备和小键盘。照明设备38和小键盘40使用的无线网络优选地是网状网络，因此物理上远离的照明设备或小键盘仍然可以通过一个或多个跃程(hop)而在控制器的通信范围内。当用户指示控制器发现所有设备(可通过控制器的gui上的命令)时，加密狗广播指示所有设备直接接收消息或者通过任意数量的跃程接收消息的消息，以利用其唯一id号(常常被称为mac地址)进行响应。每个照明设备以及小键盘的唯一mac地址被发送回遥控器64。如果遥控器64是具有屏幕的个人计算机或电话，它在该屏幕上显示gui图标集合，作为表示已响应的对应物理照明设备的虚拟照明设备。这些图标被称为虚拟照明设备，因为需要区分出现在gui上的作为虚拟照明设备39的照明设备与存在于住宅中的照明设备或物理照明设备38。
77.例如，如图9中所示，在结构中具有六个par物理照明设备38的设施中，将出现六个虚拟照明设备39图标。小键盘也将在稍后的步骤中示为虚拟小键盘图标。当从每个照明设备向遥控器发回确认消息时，发生所有照明设备已被发现的指示，这导致每个物理灯变蓝，并且每个物理小键盘闪烁。而且，每个所发现的物理照明设备和物理小键盘将在gui上出现为虚拟照明设备和虚拟小键盘图标。如果在用户通过在住宅周围走动来检查时不是所有物理照明设备都变蓝或者小键盘都闪烁，那么并非所有确认消息都已返回，因此唯一mac灯地址的丢失的确认消息将指示非蓝的物理灯还没有被发现。然后需要采取补救措施，如下所述。但是，如果所有物理照明设备在物理检查时变为蓝，那么将出现对应的图标，并且住宅内的所有物理照明设备将在控制器gui上出现为图标。
78.在发现了所有物理照明设备和物理小键盘之后，下一步是分组。在分组过程或机制中，需要一起控制的物理照明设备被指派具体的组地址。如图9中所示，在分组机制期间，组地址被下载到每个照明设备的存储介质56中。此后，在控制机制期间，物理小键盘40的单个按钮的致动，或者指派给虚拟小键盘的虚拟按钮的组名称的致动，将使得控制消息经由单个组播消息从控制器发送到与那个唯一组地址相关联的所有唯一mac地址，以经由微处理器提取机制启动与那组物理照明设备相关联的内容。在分组机制期间以及场景构建器或显示构建器机制期间发生对组寻址和照明设备38内的内容存储的进一步描述。
79.可存在不同类型的遥控器64，尤其是应用于多个照明设备38的通信协议。遥控器
64可以简单地包括具有usb接口的加密狗并且被无线电插入到移动设备的usb端口中。如果遥控器64要通过集线器或桥接器进行通信，那么遥控器64使用不同的协议进行通信，各种照明设备38使用这些协议彼此通信以及与物理小键盘40通信。
80.例如，在发现阶段期间，通过从跃程到跃程的网状网络从远程控制器64发送广播发现信号，其具有从例如唯一地址到唯一地址的确认返回(例如，以十六进制)。广播发现和确认返回形成具有针对特定灯的目的地地址和下一跃程地址的路由表。路由表连同我们稍后将描述的组地址以及与该组地址相关联的内容一起存储在照明设备38的存储器中。组地址和内容可以具有形成组播表的例如分别为f和c的组地址。在共同受让并通过引用整体并入本文的美国专利申请序列号no.15/041,166中阐述了用于各组照明设备的照明设备发现、组播表制定和内容(场景/显示构建器)以及每个过程的流程图的示例。
81.可以通过发送发现消息来发起发现处理。至少一次，在安装了照明设备38之后，可能需要网络配置。如果需要，可以重复这种网络配置。通常，配置或发现过程仅执行一次。但是，如果更换照明设备，那么必须在修改照明系统的任何时间重复发现处理。因此，如果网络被修改或重新配置、如果添加或移除照明设备、或者发生照明场景的修改，那么可以进行发现处理。当在发现阶段期间配置网络时，遥控器一开始不了解可用的照明设备。照明系统网络的结构不像有线网络的布线结构那样通过安装而预先确定。代替地，它可以由多个物理条件确定，如相邻照明设备之间的距离或屏蔽材料、墙壁或照明设备之间的其它设备或者甚至由结构36内的电器或其它设备的电磁干扰来确定。
82.为了计算网络配置，广播优选地由控制器64触发。通过将消息寻址到预定义的广播地址来发送广播消息，所有物理设备(照明设备及小键盘)都监听该预定义的广播地址。例如，广播信号将首先由靠近控制器的那些设备接收。然后，那些照明设备可以将广播消息转递到其它照明设备，其它照明设备进一步经由一个或多个跃程将消息转递到甚至更远的照明设备。为了完成网络配置，控制器必须从每个灯接收确认信号，灯以此确认它已经接收到广播消息。确认信号优选地作为单播或直接消息发回到发送广播的控制器。发送这种单播消息的每个照明设备必须接收确认，以防止这种照明设备重新发送相同的消息。因此，由控制器通过网状网络发回返回确认，也作为单播消息。
83.在发现阶段或发现处理期间，广播、接收和确认返回，然后发送确认应答相当耗时。但是，由于发现处理不经常发生，并且一般仅在初始安装期间配置照明设备期间发生，因此用户一般可接受可能花费多秒的耗时的发现处理。但是，当随后控制所发现的照明设备时，应当避免任何时间延迟或滞后，尤其是任何爆米花效应。在一些情况下，甚至在几分之一秒内，当使用随后描述的组播和聚合确认机制来执行控制时，对用户来说明显是讨厌的。
84.虽然与控制过程相比相对慢，但发现过程以广播发现消息开始，由此，该消息可通过多个跃程被路由到所有各种节点，包括物理照明设备38和物理小键盘40。那些节点、小键盘和照明设备中的每一个到遥控器64的单播和确认返回必须通过网状网络作为确认信号被路由，于是，通过指示从所有这些照明设备输出的蓝光和所发现的小键盘的闪烁的物理小键盘，遥控器64接收期望地具有所有物理照明设备的唯一mac地址的确认。
85.图9图示了分组过程，其中远程控制器64上的gui不仅用于对虚拟照明设备39图标进行分组，而且还用于基于用户命名的任何组的物理照明设备38或者预先存在的具有指派
给它的预先存在场景的组。图9图示了如果遥控器64具有类似于便携式计算机或电话的屏幕那么在遥控器64上显示的gui。在该gui上，gui的左手部分上是表示或者组或者小键盘的图标。当选择组图标时，如所指示的，可以出现一系列组a、b、c等。根据一个实施例，出现一系列组图标90。根据一个实施例，在用户提供名称之前不会命名组图标。因此，例如，组a可以是给予组图标的名称，或者可以简单地是给予组图标的默认名称。在遥控器64的gui上示为图标的组可以具有预定义的名称，诸如卧室下照灯或卧室床头柜(night stand)。在后一个实施例中，那些预定义的名称也可以具有预定义的场景或显示。例如，卧室下照灯可以具有唯一指派给下照灯或者卧室中的照明设备的预定义场景或显示，作为存储在那组照明设备中的内容。例如，唯一指派的场景/显示优选地不同于与照明设备的卧室床头柜组相关联的预定场景或显示。如图9中所示，在所有照明设备已经被发现并且在gui 85的右侧部分中出现为虚拟照明设备39或图标之后，可以通过点击gui中的虚拟照明设备来对一个或多个照明设备进行分组，并且虚拟照明设备图标39可以闪烁或改变为不同的颜。例如卧室内的对应物理照明设备或灯38也将改变颜或闪烁，如由与虚拟照明设备39图标闪烁对应的物理照明设备闪烁所示。以这种方式，用户将知道虚拟照明设备图标和物理照明设备之间的对应关系，以便当他或她执行分组过程时，知道哪个照明设备(虚拟图标和物理的)被指派给每个组，如图9中所示，其中与虚拟照明设备39对应的卧室向下照明设备38被指派给a组。
86.作为示例，如果有三个房间，每个房间(即，厨房、起居室和卧室)中带有一个小键盘，那么在卧室中，可能在床头柜上有两个a20照明设备并且在天花板中有两个par38照明设备。用户可能想要独立地控制这两组物理照明设备，以便创建被称为卧室下照灯和卧室床头柜的两个组，并且这些组在gui 85的组90中显示为另一个组名称。在起居室中，可以有三个a20照明设备和四个par38照明设备。用户可能想要创建三个命名的组图标90，包括在椅子旁边的端桌上的一个a20、在沙发的任一端上的两个a20，以及在天花板中的四个par38，因此创建三个组，称为起居-下照灯、起居-端桌-椅和起居-端桌沙发。命名的组图标可以由用户命名，或者可以用预定义场景和与其相关联的显示来预定义。在厨房中，天花板中可以有四个par38被一起控制，因此创建了一个叫做厨房-下照灯的组，或者可以与相关联的场景/显示预先存在。
87.使用上面的示例，在gui的左侧有六组虚拟照明设备图标，在gui的右侧有十个par38灯图标(虚拟照明设备)和五个a20灯图标(虚拟照明设备)。所有的灯都仍是蓝的。当用户点击灯图标时，对应的物理灯及其相关的mac地址瞬间改变颜，如例如当点击虚拟照明设备图标时所示。用户将进入例如卧室并且将注意到相应的物理照明设备改变颜或闪烁，指示其与虚拟照明设备的对应关系。然后，用户例如将两个虚拟灯图标拖放到左侧名为组a或“卧室-床头柜”的组中。这个处理可以对其它组继续，例如，用户可以点击par38虚拟灯图标，直到识别出卧室中的两个图标，然后将那些虚拟灯图标拖放到例如名为组b或“卧室-下照灯”的组中。例如，当虚拟灯图标被放入组中时，相关联的物理灯变回其默认的灯。用户可以在起居室、厨房或整个结构中执行相同的分组过程。
88.此时，gui右侧的所有虚拟照明设备图标都消失了，因为它们已经例如被拖放到名为组图标90的对应组中。而且，所有物理照明设备都产生白光。下一步是配置每个房间中的物理小键盘。稍后将描述使用例如移动电话控制设备配置虚拟小键盘。但是，目前，描述物
理小键盘的配置。在配置小键盘时，用户可以点击不同的选项卡，例如选项卡b，而不是gui顶部的选项卡a。通过点击与小键盘相关联的另一个选项卡，每个小键盘上的按钮可以被配置为针对特定组的照明设备产生特定的亮度、颜、光谱设置和视觉属性设置。参考图10a、10b和10c更详细地示出在物理小键盘上配置具体按钮的设备控制过程。
89.例如，配置特定小键盘通过选择小键盘开始，如图10a中所示，即在点击gui 85的左侧部分中的小键盘图标后选择虚拟小键盘图标92。一旦识别出虚拟小键盘图标92，就可以将小键盘图标92指派给要命名的一个或多个组图标90或预定义的命名的组图标。此后，如图10b中所示，gui 85改变其显示并呈现虚拟小键盘92，其具有对应的虚拟触发按钮98。虚拟按钮98可以由虚拟滑块代替，所有虚拟滑块都属于触发器的类别。示出了五个虚拟按钮，但是，根据需要可以有更多或更少的按钮。场景或显示可以与被选择的虚拟场景/显示图标100相关联并拖放到对应的触发按钮98上。以这种方式，虚拟小键盘92上的每个按钮可以作为触发滑块操作。按下按钮的时间越长，滑块位置越大。每个触发按钮可以具有对结构内的一组或多组物理照明设备38的相关联的控制，以及通过将对应内容下载到物理照明设备38而指派给照明设备38的那些组中的每一组的对应场景或显示。也可以从下拉菜单而不是拖放技术来执行组或场景/显示的指派。
90.作为示例，如果有控制卧室-下照灯组和卧室-床头柜组的两个按钮，那么顶部两个按钮可以控制那些组中的每一组。用户将特定的温、亮度或任何视觉属性指派给各种按钮中的每一个，并且，在这种情况下，指派给虚拟小键盘92的虚拟按钮。例如，底部按钮可以被指派给由对应物理小键盘控制的所有组，并且底部按钮可以被指派给关闭与可归因于该小键盘的各个组相关联的所有灯。可以针对起居室、厨房以及结构内的所有剩余物理小键盘重复描述将按钮分组到卧室的处理。通过虚拟小键盘配置进行分组，然后虚拟小键盘配置与适当的物理小键盘对应。选择触发按钮并将其指派给预定义的或非预定义的照明设备组，以及控制那些组的场景和显示。
91.在编程到控制器64gui上显示的虚拟小键盘的各种虚拟按钮之后，将对应的组地址和所指派的场景和显示的对应内容从虚拟小键盘92下载到图1的对应物理小键盘40。物理小键盘40将与虚拟小键盘92完全相同地操作，因为触摸与虚拟小键盘上的五个按钮对应的任何按钮将向由物理小键盘控制的物理照明设备发送组播控制消息。而且，类似于在执行虚拟灯图标的分组时识别物理照明设备，当选择虚拟小键盘时，与虚拟小键盘92相关联的物理小键盘40将闪烁。例如，当在控制器64的gui内选择虚拟小键盘92时，对应的物理小键盘40a、40b等将闪烁，向用户指示已经选择了结构内的哪个小键盘。
92.如图10b中所示，与虚拟小键盘92的五个虚拟按钮98一起还有上/下按钮104。上/下触发按钮可以在虚拟小键盘92中编程，并且在物理小键盘40中具有对应的类似编程效果。例如，一旦在使用gui上的虚拟按钮编程之后致动了物理小键盘40上的对应按钮，对应的物理照明设备组就开启。物理小键盘40或虚拟小键盘92可以具有与虚拟触发滑块上/下按钮104对应的按钮或触摸灯，其在虚拟小键盘上以及在物理小键盘上可操作以调节由物理/虚拟小键盘上被按下的最后一个按钮控制的灯的亮度。例如，如果与卧室相关联的物理或虚拟小键盘的顶部按钮将卧室-下照灯设置为一半亮度的红，那么在物理/虚拟小键盘的顶部按钮被按下之后，上/下箭头将调节卧室-下照灯的亮度。例如，在按下与卧室床头柜组相关联的另一个按钮之后，上/下箭头将控制卧室床头柜的亮度。当按下上/下箭头时，使
用组播寻址将消息发送到与小键盘按钮相关联的物理照明设备组。可替代地，上/下触发器104可以控制可由该小键盘控制的所有照明设备组。例如，与虚拟或物理小键盘相关联的所有组被一起调光或反向调光，而不只是由被按下的最后一个按钮98控制的组。而且，如上所述，触发器可以包括按钮98或上/下按钮104。按下按钮98的持续时间作为触发滑块操作，或者，例如，五个组中的适当的上/下按钮104也可以作为按下的最后一个按钮98或指派给由那些按钮98控制的一个或多个房间内的所有照明设备的所有按钮98的触发滑块操作。
93.根据一个实施例，指派给虚拟小键盘上的虚拟按钮并因此指派给物理小键盘上的物理按钮的组也可以通过使用下拉图标而被指派给预定义的场景或显示。下拉图标记录应用于组的预定义场景或显示，并且通过控制器64的gui，该组及其对应的场景或显示被应用于例如虚拟小键盘92上的虚拟按钮，然后将那个组、场景或显示下载到对应物理小键盘上的正在闪烁以指示其被选择进行编程的物理按钮。在所有按钮都被编程为其具有预定义场景和显示的对应预定义组名称之后，或者根据另一个实施例，编程为任何用户定义的和未预定义的组名称或场景和显示之后，物理小键盘可以中断在发现/配置处理中发生的闪烁。一旦将虚拟小键盘图标拖放到gui屏幕的左侧，用户就可以输入那个小键盘的名称，例如“卧室_1”。为了对虚拟/物理小键盘上的按钮进行编程，用户选择gui屏幕85左侧的虚拟小键盘，其优选地被预先命名为用户可识别出的东西。
94.根据一个实施例，如果场景和显示没有被预定义和指派给预定义的组名称，而是由用户定义以允许按钮呈现任何可能的、基本上无限数量的场景或显示，用户可以选择创建场景或显示按钮106，如图10b中所示。然后，对应的gui将出现在遥控器64上，如图10c中所示。gui允许用户通过点击手动控制108手动控制要指派的任何温、亮度或视觉属性。然后，手动控制可以调出黑体曲线110以允许用户沿着黑体曲线110挑选任何温，或者使用滑块112为每个组手动选择视觉属性、温(cct)和/或亮度等。而且，用户可以针对每个属性、温或亮度指派时间(以增量或者一天中的时间114)，以产生显示的自动改变的温。可以将时间编程为例如白天，以从日出到日落全天自动且动态地改变温。该显示还可以延伸到日落，到夜晚。取决于存储在对应的一组或多组照明设备中的显示，从指派到所产生的显示的一组或多组照明设备输出的温输出的改变是自动的。温的改变也可以作为由从遥控器(虚拟小键盘92或者物理小键盘40)内的定时器发送的多个一天中的时间信号触发的一系列场景来实现。因此，遥控器64包括实时时钟，该实时时钟基于日历日和白天期间一天中的时间产生多个一天中的时间信号。那些一天中的时间信号可以经由连接到晶体振荡器、经由连接到互联网或卫星来同步。取决于多个一天中的时间信号中的哪一个被发送，从对应的一组照明设备输出的温经由发送到分组的照明设备mac地址集的组播信号进行响应。在整个白天期间的不同时间发送不同的一天中的时间信号，以触发从所寻址的一组照明设备输出的不同温。因此，用户可以对照明设备的卧室组进行编程，以操作与例如照明设备的厨房组不同的模拟日光。即使将相同的一天中的时间信号发送到卧室和厨房组(例如，上午中段时间)，存储在卧室照明设备中的显示也可以产生2300kelvin的较低温，或者关闭，而厨房照明设备可以产生接近6000kelvin的较高温。可替代地，用户可以针对厨房与卧室在不同时间处对一天中的时间信号进行编程。例如，一天中的日出时间信号在卧室中可以比在厨房中更早。用于厨房的遥控器与用于卧室的分开，并且各自以不同的方式对定时器进行编程，允许选择性地修改显示，并且之后选择性地手动超控每个显示。
95.现在转到图11，示出了不同颜波长处的亮度的光谱灵敏度的曲线图。虽然从物理角度来看各种波长的照明设备的功率相等，但视觉系统对不同波长的灵敏度不同。例如，即使相等功率的光应当在所有光谱波长处产生相同的效果，也可以表达辉度或亮度，实际上，并非所有波长看起来都同样明亮。视觉辉度定义为l＝c∫p(λ)v(λ)dλ，其中p是光谱功率，v是标准观察者的适光光谱灵敏度。如图11中所示，辉度可以表示为这样的事实：相同功率但不同波长的照明设备对于标准观察者而言看起来并非同样明亮。关于温作为亮度以及一天中的时间的函数之间的关系的进一步细节将在后面参考图15描述。但是，根据一个实施例，足以认识到较低的温比较高的温更多地受到亮度和一天中的时间的改变的影响。但是，根据另一个实施例，全天可变的亮度在亮度具有相同的改变的情况下可以在全天产生相同的温改变。图12图示了当诸如虚拟/物理小键盘之类的遥控器64在例如触发滑块上接收用户致动以产生发送到接口52的不同强度值时发生的情况。强度值与触发位置值对应。触发位置/状态与流明输出之间的关系具有图12中所示的特点。控制器54通过表和插值将触发位置/状态位置转换成流明输出和温。那些转换函数在一天中的不同时间是不同的。一旦已知期望的流明输出和温，控制器54计算每个led链所需的驱动电流。应用于所有led链的那个值是改变从所有led链输出的亮度所需的电流或功率值。
96.如图12中所示，滑块移动的改变用于在虚拟/物理小键盘上或与物理小键盘相关联的三端双向可控硅调光器上产生强度的改变，所产生的亮度将以非线性方式改变。换言之，滑块移动强度输出与亮度输出之间存在非线性关系。因此，存储介质56包含强度值到亮度值的非线性第一映射，使得虚拟/物理小键盘或调光器上的滑块位置的每个增量改变将与根据沿着图12所示的非线性曲线的一系列点的映射的亮度值对应。强度与亮度非线性曲线的映射或图一般被称为亮度调光曲线，并且被映射为存储介质内的第一映射。触发滑块经由用户的移动造成产生的亮度输出，然后使用逐渐移动和亮度输出的记录来制定第一映射，然后将其存储在存储介质56中以供后续使用。
97.图13a和13b图示了当用户在一天的不同时间致动触发器时发生的情况，一天中的那些时间是从例如遥控器物理/虚拟小键盘内的定时器发送的时间。一天中的第一个时间可以是日出前，然后是触发日出事件的第二个时间。一天的日出前、日出、早晨和中午时间中的每一个对存储在对应的一组或多组照明设备内的不同数据集或内容进行寻址。例如，从定时器输出的日出前时间触发自动显示的第一内容或数据集，并且将适当比率的电流发送到led链以产生相对低的温。因此，定时器触发第一内容，该第一内容包括相对低的流明输出和温。在显示中发生到较高温的自动改变之前，例如在通常产生3200kelvin的早晨时间，对例如调光器或物理小键盘的触发器进行手动调节将使亮度120降低的量，并且重要的是，对于亮度降低120，通常达到3200kelvin的温将降低到远低于3200kelvin。亮度降低120和温的显著降低可以保持超时时段，直到发送下一个一天中的时间信号，或者下一个一天中的时间信号之后的时间信号，或者当触发器被再次致动以释放手动超控模式时。
98.当触发器被致动时手动超控调光期间温的显著降低(或在反向调光期间温的增加)可以在没有任何淡入的情况下发生。但是，期望在显示期间和手动超控之前在温自动改变中发生淡入。而且，期望从定时器发送更少的一天中的时间信号，以最小化温改变的自动淡入量。如图13b中所示，例如，在日出后一小时，发送一天中的第一时间信号，以便
在优选地小于两小时并且更优选地小于一小时的固定时间内以多个步长121、线性地123或以指数方式125增加温。为了最小化一天中的时间信号的数量，可以还有一个一天中的时间信号在日落前一小时或两小时内以多个步长、线性地或以指数方式降低温。可能仅有两个一天中的时间信号并且每天两次发送那些信号，将显著减少执行显示所需的通信量，并且将减少需要存储在一组或多组照明设备中的内容量。
99.图13b还图示了与图13a中所示的相同的亮度降低120，例如，如果用户将调光器或物理小键盘上的滑块致动为与他或她在图13a中在日出后一小时(即，早晨)所调的相同的量。但是，在图13b中，如果滑块在一天中的中午时间被致动，那么相同的亮度降低120产生比图13a中所示日出时显著较小的温降低。在中午，在一天中的中午时间自动和动态设定的温，例如6500kelvin，降低到略低于6500kelvin(《6.5k kelvin)，并且这个降低远小于在早晨或日出时间会发生的温降低(《《《3.2k kelvin)。因而，亮度改变对温的影响取决于一天中的时间，因为如上所示，产生较低温的led链的光谱灵敏度比产生较高温的led链的光谱灵敏度更意义深远(profound)。即使提供给所有led链的功率或电流都基于强度值的改变而改变相同的量，但是例如在中午时间期间具有蓝光谱输出优势的冷白的温的改变将少于在日出或日出前时间期间主要产生的红光谱输出。
100.昼夜节律显示可以用于在一天的不同时间模拟日光并且可以在结构内的不同组的照明设备中继续。然而，如果某组照明设备需要限定的任务，或者需要将模拟改变为更接近类似室外日光条件，那么用户可以手动修改昼夜节律显示以在一天中的某些时间比一天中的其它时间对温产生更深远的影响。本发明的显著益处是，例如，日出后一小时和日落前一小时的亮度改变对温的影响大于其间的任何时间。
101.即使调光手动发生，在较高温时间比在较低温时间对彩模拟的影响减小也是期望的，这样即使用户手动改变在整个白天自动发生的昼夜节律显示，昼夜节律也不会明显中断。换言之，在暖白照明输出时间期间将昼夜节律显示改变为比在通常在高峰日照时间期间发生的冷白照明输出时间期间更暖的温更有利。以这种方式，执行任务或更接近类似实际室外日光条件所需的手动调节仍然与实际的室外日光条件更加一致。暖白保持更暖的白，而冷白保持冷白，等等。
102.也可以手动进行反向调光。在夜间，用户可以致动触发器以手动超控夜间自动改变的温显示，该显示可以被编程为无论发送的一天中的时间信号(或者，在这种情况下，发送的夜间的时间信号)为何，都没有照明输出。例如，用户可能希望致动卧室的物理小键盘上的触发按钮或上/下按钮以超控无照明输出显示，以增加卧室内的照明设备组内的亮度和温。反向调光有利地导致输出较低的温以模拟白炽灯照明输出，白炽灯照明输出通常在用户从床上醒来和在夜间时间打开白炽灯时发生。在夜间发生的反向调光的手动超控类似于白天，因为亮度的改变在较低的温处比在较高的温处具有更大的影响。因此，本发明适用于延伸超出白天的昼夜节律显示，并且手动超控同样适用于亮度的任何改变并且其对较低温的影响大于对较高温的影响。
103.现在转到图14，存储介质56可以包含与包含存储介质56的照明设备相关联的内容或数据集。可能地根据图9和图10中所示的描述分组的照明设备组中的每一个可以针对相应的照明设备组包含相同的内容。例如，针对一天中的各种时间124或者传感器可以感知的各种条件126的温设置中的内容。存储在具有存储介质56的照明设备组中的每一个中的
一天中的各种时间124或日照条件126在一天中的时间124的情况下的被时间消息触发或者在日照条件126的情况下被传感器读数触发。
104.如图14中所示，时间消息可以取决于该时间消息的值来激活存储在存储介质56中的内容或对其执行，例如，将对一天中的中午时间数据集124执行，然后时间消息将最有可能是在遥控器内该定时器的本地中午时间或附近。具有遥控器64的定时器或实时时钟可以发送适当的时间消息以寻址当前的一天中的时间124的适当内容。时间消息将改变具有类似存储的时间内容或数据集的对应照明设备组的颜输出。可替代地，将调用具体显示的按钮，诸如调用显示a的按钮1，在按钮1被按下时将导致显示a的发起。这将导致发送适当的时间消息，或者可替代地，可以在每个照明设备中到例如通过简单地发起显示a来以规律的周期性间隔自动地改变取出的内容的定时器。无论时间消息是从遥控器定时器发送的还是定时器存在于基于编程的显示的照明设备组内，控制电路控制器54都执行周期性改变的、自动改变的内容或数据集序列，以模拟沿着白天轨迹的日光改变，从早期日出时的小至2000kelvin到中午时间最大超过6000kelvin，然后在日落时降回到不到2000kelvin。根据替代实施例，可以采用类似于温度传感器58的传感器来测量结构内部或外部的日光，然后基于传感器读数自动且动态地改变被提取和执行的内容或数据集，使得感测到的日光不仅可以沿着白天的轨迹而且可以在任何度点或光谱上模拟。
105.图15是颜的曲线图，具体而言是温或cct的曲线图，其作为一天中的时间和亮度二者的函数而改变。出于上述原因，温在一天中自动且动态地改变。如图所示，从多个led链输出的温自动改变以复制结构外的实际日光条件，并且例如模拟昼夜节律紊乱所需的自然日光。在非高峰日照时间，例如日出前、早晨日出时间以及傍晚和日落时间，温可以模拟沿着白天轨迹的日出和日落时间。优选地，在早晨和傍晚时段，目标温小于例如3200或3000kelvin，并且在中午时间附近，目标温可以高达6000或6500kelvin。6000-6500kelvin可以模拟蓝天中午时间，而3500或小于3000kelvin可以模拟主要是黄与一些红早晨天空或傍晚天空的混合。图15图示了一天中的不同时间(tod)，从tod1开始到tod6，可能还有更多。
106.图15还示出了亮度从例如全亮度br1到小于全亮度的亮度(或称br2)的改变。根据一个实施例，亮度从在一天中恒定的一个水平br1改变到在一天中也恒定的另一个水平br2。根据另一个实施例，亮度从在一天中改变的一个水平br1改变到在一天中也改变的另一个水平br2。在任一实施例中，亮度从br1变为br2，导致对温的影响取决于一天中的时间而显示，在tod4处的影响相对小，但在tod1-3以及tod5和tod6的影响较大。通过不同的箭头130和132示出了针对相同亮度改变的温差异。箭头130指示大于箭头132的温改变，但亮度从br1到br2的改变是相同的。亮度的改变是通过遥控器或调光器的强度改变来实现的。当遥控器或调光器上的触发器减小到例如其调节量的一半时，强度可以减少一半，并且根据图12中所示的亮度到强度的第一映射，亮度可以非线性地降低接近前一亮度的一半的量。如果br2表示相对于br1的半亮度，那么温不仅随亮度而改变，而且还随一天中的时间而改变。例如，在中午时间，即使滑块已经移动以指示例如半亮度，温也相对不受影响。这种效果是有价值的，因为在用户希望执行任务并通过手动调节滑块来降低亮度的中午时间，即使滑块被移动，也期望将模拟的日光放置在6000kelvin或更高的自然日光条件下。这确保在手动超控之后模拟的白天日光条件对于外部正在发生的情况仍然看起来正常。换言
之，即使用户沿着调光曲线调节亮度变暗，由多个led模拟的白天自然日光条件也仍保持在峰值日照时间附近。相反，如果用户在日出或早晨时间沿着调光曲线调光，那么温将比中午下降得更多，有利的原因是在那些时间期间实际日光条件在暖白温下更是如此，并且对调光的任何改变都会保留得比发生在外面的暖白条件更多。
107.图15还以虚线示出了，根据第二实施例，亮度从在一整天中改变的一个级别br1改变到也在一整天中改变的另一个级别br2'。在这个实施例中，触发滑块的任何致动用于调用手动超控，将在全天的温改变中具有相同的效果，如指示在一天的不同时间的相等的改变量的箭头130和箭头132'所示。
108.本发明优选实施例的主要优点在于，当要执行任务时，例如，通过由用户手动调节的调光曲线发生亮度降低时，仍然保留模拟的自然日光条件。在整个醒着的时间及以后继续模拟的日光条件，即使在手动调光或反向调光发生时也有利于心理和美学的原因，例如，在日出之后不久和日落之前，照明可能更适合模拟产生更多暖白温的白炽灯照明，诸如卤素等。因此，颜模拟最适合作为天文显示实现，因为自然光照最大程度地根据太阳是向上还是向下(具体而言是太阳的路径长度)而改变。但是，当执行某些任务时，不必将亮度耦合到基于时间的显示，因此优选实施例允许用户根据需要调节亮度。例如，在中午时间改变亮度会改变模拟的太阳在其峰值日光条件下的亮度，同时保持峰值日光或高温条件。相反，在一天的早晨或傍晚时间改变亮度会改变模拟白炽灯的亮度，其中更期望产生比中午时间更低的温。因此，本发明的优选实施例不一定被绘制用于全天的温的自动和动态改变，而是被绘制为用户在一整天中周期性需要的任务照明条件，其中亮度可以改变但对温的效果取决于用户致动调光器的一天中的时间。
109.图16图示了在早晨和中午时间(tod3和tod4)的不同时间手动调节亮度时对温或cct的影响。具体而言，图16指示当在tod3的早晨时间与tod 4的中午时间内手动地将亮度从br1(以实线示出)改变为br2(以虚线示出)时温的更大改变。在tod3，当由箭头134所示亮度从br1变为br2时，温实质下降。然而，如箭头136所示，当亮度从br1变为br2时，在中午时间tod4，温几乎没有像早晨tod3下降得那样多。当然，图16是各种tod的示例，不代表可能仅使用两个tod：日出后一小时和日落前一小时，以及可能地日落或夜晚。而且，图16没有图示日落之后的tod，也没有图示在白天或夜晚之后可能发生的反向调光。更进一步地，图16没有图示在每个tod处将发生的温的自动改变的淡入。
110.图17图示了来自三端双向可控硅调光器上的或与物理或虚拟小键盘相关联的手动激活触发器(诸如滑块)的用户输入如何产生馈入亮度调光曲线模块140的强度值，其包含存储介质内的强度值到亮度值的非线性第一映射，并映射与输入到调光曲线模块140的强度值对应的亮度值。颜模拟模块142从例如定时器144接收亮度值以及一天中的时间消息或tod值。tod值和亮度(br)值的组合通过温作为一天中的时间的函数的第二映射以及亮度输入来接收。因此，颜模拟模块142根据一天中的时间以及输入到它的亮度水平执行温的第二映射。颜模拟模块142沿着x/y度图(具体而言是沿着温的黑体曲线)产生对应的温。知道适当的度，度模块146可以包括控制电路和led驱动电路，用于通过向多个led链中的每一个发送适当的驱动电流来控制每个led链。因此，度模块146包括控制和驱动多个led链以从多个led链中的每一个产生适当的照明。通过亮度调光曲线模块140和颜模拟模块142，第一映射和第二映射的组合在度模块内产生适当的驱动电流，用于
维持依赖一天中的时间以及亮度改变的日光模拟。
111.受益于本公开的本领域技术人员将理解，本发明被认为提供了改进的照明设备、系统和方法，其不仅模拟一整天的日光，而且在需要照明任务时，可以例如通过在早晨和傍晚时段有利地比在中午时间降低更多的温来维持该模拟。鉴于本说明书，对于本领域技术人员来说，对本发明各个方面的替代实施例的进一步修改是显而易见的。因此，旨在将以下权利要求解释为包含所有这些修改和改变，因而，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的。
技术特征：
1.一种照明设备，包括：多个发光二极管led链，所述多个led链中的每一个led链被配置为以与度设置一致的度为照明设备产生照明；驱动电路，耦合到所述多个led链，其根据一天中的时间自动改变来自照明设备的温输出；控制模块，耦合到驱动电路，用于向驱动电路发送亮度值，所述控制模块包括：接口，耦合成接收强度值；存储介质，包括强度值到亮度值的非线性第一映射，以及温作为一天中的时间的函数的第二映射；以及控制器，耦合成从接口接收强度值的改变并从存储介质获取非线性第一映射和第二映射，以在日出或日落附近产生比中午时间更大的温改变，即使在日出、日落和中午时间由强度值导致的亮度改变相等。2.如权利要求1所述的照明设备，其中所述多个led链中的每一个led链被配置为产生一个光谱波长范围。3.如权利要求1所述的照明设备，其中驱动电路通过根据一天中的时间向所述多个led链中的每一个led链施加不同的驱动电流来自动地改变温。4.如权利要求3所述的照明设备，其中对所述多个led链中的每一个led链的不同驱动电流随着一天中的时间而自动地改变以改变温输出，从而模拟太阳的自然光的改变。5.如权利要求3所述的照明设备，其中对所述多个led链中的每一个led链的不同驱动电流根据太阳的位置而自动改变。6.如权利要求1所述的照明设备，其中接口包括有线或无线接口，用于在用户致动遥控器上的按钮或滑块时接收强度值的改变，其中所述遥控器有线或无线地耦合到所述接口。7.如权利要求1所述的照明设备，进一步包括耦合到控制器的调光器，用于在用户致动调光器上的按钮或滑块时从调光器转发强度值的变化。8.一种照明系统，包括：多个发光二极管led，被配置为沿黑体曲线产生多个温；定时器，用于产生一天中的多个时间，包括日出或日落时的一天中的第一时间和中午时间处的一天中的第二时间；驱动电路，耦合在定时器和多个led之间，用于接收所述一天中的多个时间并且向所述多个led发送驱动电流以在一天中的第一时间期间产生第一温并且在一天中的第二时间期间产生第二温，其中定时器远离驱动电路并且无线地或通过有线连接将所述一天中的多个时间转发到驱动电路以及控制模块，所述一天中的多个时间中的每一个时间与所述一天中的多个时间中的其他时间具有不同的时间值；遥控器，耦合为产生强度值；控制模块，耦合在遥控器与驱动电路之间，用于接收强度值并向多个led中的每一个发送与强度值具有非线性对应关系的亮度值，所述控制模块包括：存储介质，包括强度值到亮度值的非线性第一映射，以及温作为一天中的时间的函数的第二映射；以及控制器，耦合为从遥控器接收强度值的变化，从存储介质获取非线性的第一映射和第
二映射，并且在一天中的第一时间期间产生比在一天中的第二时间期间更大的温变化，即使在一天中的第一时间和一天中的第二时间处由强度值引起的亮度变化相等。9.如权利要求8所述的照明系统，其中定时器包括实时时钟，该实时时钟根据遥控器所处的地球位置而变化，并且从定时器产生的一天中的多个时间包括有规律的定时间隔。10.如权利要求8所述的照明系统，其中一天的多个时间是根据太阳相对于定时器在地球上的位置的位置而变化的值。11.如权利要求8所述的照明系统，进一步包括耦合到ac干线的调光器，并且包括触发器，当用户致动该触发器时，该触发器改变由调光器产生的强度值，并且相应地非线性地改变亮度值，并且根据一天中的时间而改变不同量的温。12.如权利要求11所述的照明系统，其中当用户致动调光器的触发器时，该触发器降低强度值和亮度值，导致温在日出后一小时和日落前一小时内的下降多于这两者之间的时间。13.如权利要求8所述的照明系统，进一步包括耦合到ac干线的调光器，并且包括触发器，当用户致动该触发器时，该触发器改变由调光器产生的强度值，并且相应地在多个led之间相等地改变亮度值，并且根据一天中的时间而改变不同量的温。14.如权利要求8所述的照明系统，所述遥控器包括触发器，当用户致动触发器时，该触发器在日出后一小时和日落前一小时比在两者之间的过渡期间改变温更多。15.一种用于照射结构的方法，包括：在所述结构内的多个发光二极管led照明设备中产生温；基于从远离所述多个led照明设备的定时器发送的周期性的、一天中的不同时间信号，自动改变所述多个led照明设备之间的温，以模拟由太阳产生的改变的自然光；接收强度值的变化；响应于接收到强度值的变化，获取强度值到亮度值的第一映射和温作为一天中的时间的函数的第二映射；以及在一天中的第一时间期间产生比在一天中的第二时间期间更大的温变化，即使在一天中的第一时间和在一天中的第二时间处由强度值引起的亮度变化相等。16.如权利要求15所述的方法，其中所述产生包括将驱动电流转发到所述多个led照明设备中的每一个内的多个发光二极管led链中的每一个，以沿着温的黑体曲线产生度值的混合。17.如权利要求15所述的方法，其中接收强度值的变化包括检测遥控器上的按钮或滑块的致动以降低所述多个led照明设备的强度值。18.如权利要求15所述的方法，其中一天中的第一时间包括接近日出或日落的时间，并且一天中的第二时间包括接近中午时间的时间。19.一种照明系统，包括：多个发光二极管led照明设备，分组为结构的多个房间之间的多个组，其中所述多个led照明设备的第一组位于所述结构的第一房间内；驱动电路，耦合到所述多个led照明设备中的每一个，其中第一驱动电路耦合到所述多个led照明设备的第一组中的每一个，用于根据一天中的时间而自动改变来自所述多个led照明设备的仅第一组的温输出，与所述多个led照明设备的其他组分开且分离；
第一控制模块，耦合到第一驱动电路，其中所述第一控制模块包括：第一控制器，耦合为从遥控器接收强度值的变化，该遥控器远离第一控制器并且无线地或有线地连接到第一控制器，并且其中第一控制器耦合为接收强度值的变化并作为响应而在一天中的第一时间相对于一天中的第二时间产生led照明设备的仅第一组专用的温输出的变化。20.如权利要求19所述的照明系统，其中：所述多个led照明设备的第二组位于所述结构的第二房间内；并且照明系统还包括：第二驱动电路，耦合到所述多个led照明设备的第二组中的每一个，用于根据一天中的时间而自动改变来自所述多个led照明设备的仅第二组的温输出，与所述多个led照明设备的第一组分开且分离；以及第二控制模块，耦合到第二驱动电路，其中所述第二控制模块包括：第二控制器，耦合为从第二遥控器接收强度值的变化，该第二遥控器远离第二控制器并且无线地或有线地连接到第二控制器，并且其中第二控制器耦合为接收强度值的变化并作为响应而在一天中的第三时间相对于一天中的第四时间产生led照明设备的仅第二组专用的温输出的变化。21.一种照明设备，包括：多个发光二极管led；耦合到多个led的一个或多个驱动电路；以及耦合到一个或多个驱动电路的控制模块，所述控制模块包括：耦合为接收强度的接口；存储介质，包括强度到亮度的非线性第一映射，以及温作为亮度和一天中的时间的函数的第二映射；以及控制器，被配置为：使所述一个或多个驱动电路根据一天中的时间而自动调整所述多个led的亮度和温；对从设置在远离照明设备的遥控器设备接收到由照明设备提供的强度值的从对应于基于一天中的当前时间的当前温和当前亮度的第一强度值到第二强度值的所要求的变化作出响应；使用第一映射确定目标亮度，基于接收到的第二强度值确定目标亮度；利用所述第二映射确定所述多个led的目标温，所述目标温基于一天中的当前时间和所确定的目标亮度；并且使所述一个或多个驱动电路调整所述多个led中的至少一部分中的每一个的亮度和温以产生在目标温和所确定的目标亮度下的照明；其中，在一天中的不同时间将多个led转换为第二强度会导致所确定的目标温的相应变化。22.一种方法，包括：使一个或多个驱动电路根据一天中的时间而自动调整设置在照明设备中的多个发光二极管led的亮度和温；
从设置在远离照明设备的遥控器设备接收由照明设备提供的强度值的从对应于基于一天中的当前时间的当前温和当前亮度的第一强度值到第二强度的所要求的变化；使用强度到亮度的非线性第一映射确定多个led的目标亮度，基于所接收的第二强度值确定目标亮度；使用温作为亮度和一天中的时间的函数的第二映射确定多个led的目标温，基于一天中的时间和所确定的目标亮度确定目标温；以及控制器使所述一个或多个驱动电路调节所述多个led中的至少一部分中的每一个的亮度和温以产生在目标温和所确定的目标亮度下的照明。23.一种发光二极管led照明控制器，可操作地可耦合到一个或多个led链，所述led照明控制器包括：通信接口电路；以及控制器电路，响应于接收到输入信号进行以下操作，其中所述输入信号包括表示经由通信接口电路的一个或多个可操作地可耦合的led链的所要求的亮度变化的数据：确定一天中的当前时间；使用第一温曲线确定一个或多个可操作地可耦合的led链的当前温输出，该第一温曲线包括表示作为一天中的时间的函数的第一温的数据；以及基于一个或多个可操作地可耦合的led链所要求的亮度变化，使用第二温曲线，确定一个或多个可操作地可耦合的led链的作为一天中的当前时间的函数的目标温输出；其中，第二温曲线至少包括与所确定的一天中的当前时间对应的目标温；并且其中目标温在太阳中午时包括的温变化小于在日出和日落时的温变化。24.一种发光二极管led照明控制方法，包括：响应于接收到输入信号进行以下操作，其中所述输入信号包括表示一个或多个可操作地可耦合的led链的所要求的亮度变化的数据：由led照明控制电路确定一天中的当前时间；由led照明控制电路使用第一温曲线确定一个或多个可操作地可耦合的led链的当前温输出，该第一温曲线包括表示作为一天中的时间的函数的第一温的数据；以及由led照明控制电路基于一个或多个可操作地可耦合的led链所要求的亮度变化，使用第二温曲线，确定一个或多个可操作地可耦合的led链的作为一天中的当前时间的函数的目标温输出；其中，第二温曲线至少包括与所确定的一天中的当前时间对应的目标温；并且其中，目标温在太阳中午时包括的温变化小于在日出和日落时的温变化。
技术总结
本公开涉及用于调节模拟输出中的周期性改变的照明设备和方法。提供了用于沿着白天或夜间轨迹模拟日光的照明设备、系统和方法。取决于太阳相对于包含照明设备和系统的结构的路径长度来模拟日光。一个或多个照明设备可以分组在一起，并且通过那个组内的所有照明设备在一整天中产生相同的温改变，通过在一整天中产生不同的温而沿着轨迹执行日光模拟。而且，优选实施例的特定优点是能够在任何时间手动改变从一组或多组照明设备输出的模拟自然日光，并且有利地通过简单地致动与虚拟或物理小键盘相关联的调光器上的触发器而在某些时间比其它时间更多地改变颜输出。间比其它时间更多地改变颜输出。间比其它时间更多地改变颜输出。
