專利名稱:平鋪板照明方法和系統(tǒng)的制作方法
平鋪板照明方法和系統(tǒng)本發(fā)明是申請?zhí)枮?00480017409. 9、申請日為2004年4月21日、發(fā)明名稱為“平鋪板照明方法和系統(tǒng)”的專利申請的分案。優(yōu)先權申請本申請要求下述美國臨時申請作為優(yōu)先權申請2003年4月21日申請、序列號為60/464,185、名稱為“平鋪板(tile)照明方法和系統(tǒng)”的申請;2003年5月5日申請、序列號為60/467,913、名稱為“平鋪板照明方法和系統(tǒng)”的
申請;2003年9月5日申請、序列號為60/500,754、名稱為“平鋪板照明方法和系統(tǒng)”的
申請;2003年11月20日申請、序列號為60/523,903、名稱為“照明系統(tǒng)管理器”的申請;2004年3月31日申請、序列號為60/558,400、名稱為“提供照明部件的方法和系統(tǒng)”的申請;背景已知基于LED的照明方法和系統(tǒng)包括那些已經由Color Kinetics公司開發(fā)和市場化的技術以及在授權專利、專利申請和其他文件中公開的技術,在此引用這些技術。存在著改進照明器材的需求,改進照明器材能充分利用創(chuàng)造性的基于LED的照明方法和系統(tǒng),包括具有特定形式的照明器材,包括平鋪板形式的照明器材。
發(fā)明內容
本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)用于提供一種平鋪板照明系統(tǒng),它包括配置為二維形狀的照明系統(tǒng),例如正方形、矩形、圓形、多邊形或其他形狀。本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)用于控制該平鋪板光源的光輸出,機械地構建用于提供最佳光輸出的平鋪板光源,用于將這些平鋪板光源彼此連接從而便于尋址和控制這些平鋪板光源,用于創(chuàng)作利用該平鋪板光源要表現的效果,用于向該平鋪板光源提供功率和數據,等等。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)還包含三維光源,該光源包括簡單幾何形狀的平面電路板的組合。例如,大體上球形的照明單元可以由形狀為簡單多邊形的電路板構成,例如三角形、六邊形或五邊形。相似的,金字塔形照明單元可以由三角形照明單元形成。按照在本文中所述用于其他照明單元的方式,也可以對這些三維照明單元進行尋址、驅動和控制,利用本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)可以為這樣的照明單元創(chuàng)作效果。本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)還包括控制協(xié)議,它可以包括將多個照明單元布置為串聯(lián)結構,并利用對應這些照明單元中每個的ASIC(特定用途集成電路)數據流來控制所有這些照明單元,其中每個照明系統(tǒng)都對該流中首次出現的未修改的數據位進行響應,修改該數據位,并將該流發(fā)送到下一個ASIC。所述的協(xié)議在某些情況下為“串燈”協(xié)議或Chromasic協(xié)議,例如由Color Kinetics公司提供并在已經通過引用結合在本發(fā)明中的專利申請中進行了描述的協(xié)議。
該方法和系統(tǒng)還包括向照明系統(tǒng)提供通信機構,其中該照明系統(tǒng)對從照明系統(tǒng)外部源發(fā)出的數據進行響應。該數據由照明系統(tǒng)外部的信號源發(fā)出。該信號源可以為無線信號源。在一些實施例中,該信號源包括用于感應環(huán)境條件的傳感器,對照明系統(tǒng)的控制響應于該環(huán)境條件。在一些實施例中,信號源根據照明系統(tǒng)的腳本照明程序來產生信號。在一些實施例中,對照明系統(tǒng)的控制是基于將照明系統(tǒng)單元作為面向目標的計算機程序中的目標進行排列而進行的。在一些實施例中,該計算機程序是創(chuàng)作系統(tǒng)。在一些實施例中,該創(chuàng)作系統(tǒng)將虛擬系統(tǒng)中的屬性與照明系統(tǒng)的真實世界屬性聯(lián)系起來。在一些實施例中,真實世界屬性包括該照明系統(tǒng)的多個照明單元的位置。在一些實施例中,計算機程序為計算機游戲。在其他實施例中,該計算機程序為音樂程序。在本發(fā)明提供的方法和系統(tǒng)的實施例中,照明系統(tǒng)包括電源。在一些實施例中,該電源為功率因數控制的電源。在一些實施例中,該電源為雙級電源。在一些實施例中,功率因數校正包括能量存儲電容和DC-DC轉換器。在一些實施例中,PFC和能量存儲電容可以通過總線與DC-DC轉換器分開。在本發(fā)明提供的方法和系統(tǒng)的一些實施例中,照明系統(tǒng)還包括在建筑物內或建筑物內上布置至少一個這樣的照明單元。在一些實施例中,這些照明單元被布置為建筑物上的陣列。在一些實施例中,該陣列被配置為可以顯示數字、單詞、字母、標識、商標和符號中的至少一種。在一些實施例中,該陣列被配置為可以顯示具有基于時間的效果的燈光表演。本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)包括用于提供平鋪板照明系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。該平鋪板照明系統(tǒng)可包括布置在格柵中的多個可尋址照明單元,用于控制可尋址照明單元的照明的控制器,和用于覆蓋該格柵的光漫射蓋。在一些實施例中,該光漫射蓋包括磷光材料。在一些實施例中,該光漫射蓋基本是半透明的。在一些實施例中,該光漫射蓋具有幾何形狀。在一些實施例中,該光漫射蓋具有不規(guī)則圖案。在一些實施例中,可以按照平鋪排列的方式,將照明系統(tǒng)配置成與多個相似照明系統(tǒng)鄰接布置。在一些實施例中,可以利用串燈協(xié)議來控制這些照明單元。在一些實施例中,照明系統(tǒng)還包括用于在該平鋪板照明系統(tǒng)上創(chuàng)作效果的創(chuàng)作系統(tǒng)。在一些實施例中,照明系統(tǒng)可以與其它相似的照明系統(tǒng)協(xié)調效果。在一些實施例中,可以將照明系統(tǒng)布置在建筑環(huán)境中。在一些實施例中,可以將照明系統(tǒng)布置在建筑物之外。本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)包括提供平鋪板光源,它包括布置在電路板上且形成陣列的多個LED照明單元以及用于從這些照明單元接收光的漫射器,其中這些LED照明單元響應于控制信號而產生不斷變換顏色的混合光。在一些實施例中,光漫射蓋板包括磷光材料。在一些實施例中,光漫射蓋板基本上是半透明的。在一些實施例中,光漫射蓋板具有幾何形狀。在一些實施例中,光漫射蓋板具有不規(guī)則圖案。在一些實施例中,方法和系統(tǒng)包括用于為照明系統(tǒng)創(chuàng)作效果的創(chuàng)作系統(tǒng)。在一些實施例中,創(chuàng)作系統(tǒng)是面向目標的創(chuàng)作設備。在一些實施例中,該陣列上顯示的效果對應于創(chuàng)作設備的圖形表示。在一些實施例中,陣列上顯示的效果對應于輸入的視頻信號。在一些實施例中,陣列置于建筑環(huán)境中。在一些實施例中,陣列被布置在建筑物之外。本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)包括提供平鋪板光源,該光源包括置于矩形外殼周邊的多個線形LED照明單元,和用于使照明單元發(fā)出的光漫射的漫射器。在一些實施例中,該漫射器包括磷光材料,可以基本上是半透明的,可以具有幾何形狀或具有不規(guī)則圖案。在一些實施例中,該方法和系統(tǒng)包括位于外殼中的反射器,用于為漫射器的不同部分提供一致水平的光輸出。在一些實施例中,分為多個單元。在一些實施例中這些單元為矩形。在一些實施例中這些單元為三角形。在一些實施例中,該方法和系統(tǒng)包括用于為照明系統(tǒng)創(chuàng)作效果的創(chuàng)作系統(tǒng)。在一些實施例中,該創(chuàng)作系統(tǒng)為面向目標的創(chuàng)作設備。在一些實施例中,陣列上顯示的效果對應于創(chuàng)作設備的圖形表示。在一些實施例中,該陣列位于建筑環(huán)境中。在一些實施例中,該陣列位于建筑物外表面上。本發(fā)明描述的方法和系統(tǒng)包括照明系統(tǒng),該照明系統(tǒng)包括一連串基于LED的照明單元和固定機構,其中每個照明單元被配置為對按照串行尋址協(xié)議發(fā)送給它的數據進行響應,其中以柔性串配置所述一連串照明單元,所述固定機構將柔性串緊固在特定結構中。在一些實施例中,該固定機構實質上為用于保持該柔性串的線形槽。在一些實施例中,該固定機構將柔性串保持為陣列形式。在一些實施例中,該方法和系統(tǒng)包括用于為照明系統(tǒng)創(chuàng)作效果的創(chuàng)作系統(tǒng)。在一些實施例中,該創(chuàng)作系統(tǒng)為面向目標的創(chuàng)作設備。該一些實施例中,陣列上顯示的效果對應于創(chuàng)作設備的圖形表示。在一些實施例中,陣列上顯示的效果對應于輸入的視頻信號。在一些實施例中,該陣列位于建筑物環(huán)境中。在一些實施例中,該陣列位于建筑物外表面上。本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)包括用于照明系統(tǒng)的模塊化部件,該模塊化部件包括布置在電路板陣列中的一系列基于LED的照明單元,其中每個照明單元被配置為對按照串行尋址協(xié)議發(fā)送給它的數據進行響應。該方法和系統(tǒng)還包括用于為照明系統(tǒng)創(chuàng)作效果的創(chuàng)作系統(tǒng)。在一些實施例中,該創(chuàng)作系統(tǒng)為面向目標的創(chuàng)作設備。在一些實施例中,陣列上顯示的效果對應于創(chuàng)作設備的圖形表示。在一些實施例中,陣列上顯示的效果對應于輸入的視頻信號。在一些實施例中,該電路板為柔性電路板。在一些實施例中,電路板為印刷電路板。在一些實施例中,該陣列位于建筑物環(huán)境中。在一些實施例中,該陣列位于建筑物外表面上。本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)包括用于提供照明系統(tǒng)的方法和系統(tǒng),該照明系統(tǒng)包括多個模塊化部件,其中每個模塊化部件包括布置在電路板陣列中的一系列基于LED的照明單元,其中每個照明單元被配置為對按照串行尋址協(xié)議發(fā)送給它的數據進行響應。在一些實施例中,將這些模塊化部件彼此相鄰布置從而形成一個大的模塊化部件陣列。該方法和系統(tǒng)還包括用于為照明系統(tǒng)創(chuàng)作效果的創(chuàng)作系統(tǒng)。在一些實施例中,該創(chuàng)作系統(tǒng)為面向目標的創(chuàng)作設備。該一些實施例中,在該陣列上顯示的效果對應于創(chuàng)作設備的圖形表示。在一些實施例中,陣列上顯示的效果對應于輸入的視頻信號。在一些實施例中,該陣列位于建筑物環(huán)境中。在一些實施例中,該陣列位于建筑物外表面上。本發(fā)明公開的方法和系統(tǒng)包括受控制的、聯(lián)網或非聯(lián)網照明設備。該基本的構件塊包括多個用于照明表面的基于半導體的照明設備,例如發(fā)光二極管(LED)。還包括用于產生能夠提供多種比例的彩色圖案和變色能力的表面的系統(tǒng)和方法。在一些實施例中,該照明設備可以結合到任何2D或3D表面中。在一些實施例中,被照明的表面包括多個幾何結構,從而最大化光輸出、均勻化和漫射光輸出、和對光輸出整形。所看到的表面結合了紋理和2D或3D造型,從而可以引導或控制燈光射向觀眾。本發(fā)明還描述了多種將設備安裝和連接到表面上/表面中的固定方法。
作為描述本發(fā)明而使用的術語,術語“LED”應當被理解為包括任何發(fā)光二極管或其它類型的載流子注入/基于結的(junction-based)系統(tǒng),它可以根據電信號發(fā)光。因此術語LED包括但不局限于可以響應于電流而發(fā)光的基于半導體結構,發(fā)光聚合體、發(fā)光條、電子發(fā)光條等。特別是,術語LED特指所有類型的發(fā)光二極管(包括半導體和有機發(fā)光二極管),它們可以配置為產生處于紅外光譜、紫外光譜和可見光譜的不同部分中的一個或多個中的光輻射(通常包括波長為從大約400毫微米到大約700毫微米之間的光輻射)。LED的一些例子包括但不局限于多種類型的紅外線LED、紫外線LED、紅光LED、藍光LED、綠光LED、黃光LED、琥珀色光LED、橙光LED、和白光LED (下面詳細說明)。應當理解這些LED可以配置為產生對應給定光譜且具有多種帶寬的光輻射(例如窄帶和寬帶)。應當注意本發(fā)明系統(tǒng)中的LED可以是包括白色、紫外、紅外或處于電磁光譜中的其他顏色的任何顏色。如本文中所使用的,術語“LED”還應當被理解為包括但不局限于所有類型的發(fā)光二極管、發(fā)光聚合體、可以根據電流產生光的半導體管芯(dies)、有機LED、電致發(fā)光條、和其他這種系統(tǒng)。在一實施例中,“LED”指具有多個可獨立控制的半導體管芯的單個發(fā)光二極管。應當理解術語“LED”并不會限制LED的封裝類型。術語“LED”包括封裝后的LED、未封裝的LED、表面安裝的LED、板上芯片LED和所有其它結構的LED。術語“LED”還包括與某些材料(例如磷光體)封裝或聯(lián)系在一起的LED,其中該材料可以將LED發(fā)射的能量轉換為不同波長。例如,配置可以產生白色光的LED(例如白色LED)的一種實現方式可包括很多管芯,它們可以分別發(fā)射不同光譜的光,這些光組合或混合從而形成白色光。在其他實現方式中,使白光LED可以與磷光材料聯(lián)系,該材料可以將具有第一光譜的光轉換為不同的第二光譜。在該實現方式的一個例子中,具有相對較短波長和較窄帶寬光譜的光“抽運(pumps) ”該磷光材料,該磷光材料隨即福射出具有較寬光譜的較長波長福射光。應當理解術語LED并不限制LED的物理和/或電子封裝類型。例如,如上所述,LED可以指具有多個管芯的單獨發(fā)光設備,其中這些管芯被配置為可以分以發(fā)射不同光譜的輻射光(例如,它們可以或不可以被獨立控制)。而且,LED(例如某些類型的白色LED)可以與磷光材料結合,該磷光材料作為該LED的一個主要部分。通常,術語LED是指封裝后的LED、未封裝的LED、表面安裝的LED、板上芯片LED、徑向封裝的LED、功率封裝LED、包括某些類型的包裝和/或光學元件(例如漫射透鏡等)的LED。術語“光源”應當被理解為是指多種輻射光源中的任何一種或多種,包括但不局限于,上述基于LED的光源、白熾光源(例如白熾燈、齒素燈)、突光光源、磷光光源、高強度放電光源(例如鈉汽燈、汞汽燈、金屬鹵化物燈)、激光燈、其它類型的照明光源、電致發(fā)光源、高溫發(fā)光源(pyro-luminescent sources)(例如火焰)、燭光源(例如、汽燈(gasmantles)、碳弧輻射源)、光致發(fā)光光源(例如氣體放電光源)、利用電子飽和的陰極射線致發(fā)光光源、電流致發(fā)光光源、晶體發(fā)光光源、顯象管發(fā)光源(kine-luminescentsources)、熱致發(fā)光光源、摩擦發(fā)光光源、聲致發(fā)光光源、輻射致發(fā)光光源、和發(fā)光聚合物。特定的光源可以被配置為產生可見光譜、可見光譜以外的光譜或可見光譜和可見光譜以外的結合的電磁輻射光。因此,術語“光”和“輻射”在本說明書可以互換使用的。另夕卜,光源可以包括作為一個組成部件的一個或多個濾光器(例如濾色鏡)、透鏡或其他光學部件。而且,應當理解這些光源可以被配置為適用于任何應用,包括但不局限于指示和/或照明。“照明光源”是特定配置為可以產生具有足夠強度的輻射光從而有效照明一個內部或外部空間的光源。LED系統(tǒng)是一種照明光源類型。本文中使用的“照明光源”應當被理解為包括例如LED系統(tǒng)的所有照明光源,例如白熾燈的白熾光源,例如火焰的高溫光源,例如汽燈、碳弧輻射源的燭光發(fā)光光源,以及包括氣體放電的光致發(fā)光源,熒光光源,磷光光源,激光,例如電致發(fā)光燈的電致發(fā)光源,發(fā)光二極管,和利用電子飽和的陰極射線致發(fā)光光源,以及包括電流致發(fā)光光源、晶體發(fā)光光源、顯象管發(fā)光光源、熱致發(fā)光光源、摩擦發(fā)光光源、聲致發(fā)光光源、輻射致發(fā)光光源的各種各樣的發(fā)光光源。這些照明光源還可以包括能夠產生基色的發(fā)光聚合體。術語“照明”應當被理解為是指利用照明光源產生某頻率的輻射光。術語“顏色”應當被理解為是指在一光譜中的任何頻率的輻射光;即,本文中使用的“顏色”應當被理解為不僅包括可見光譜頻率,而且包括了紅外和紫外光譜區(qū)域頻率以及電磁波頻譜范圍內的其他區(qū)域的頻率。術語“頻譜”應當被理解為是指有一個或多個光源產生的輻射光的任何一個或多個頻率(或波長)。因此,術語“頻譜”不僅指可見光范圍內的頻率(或波長),還指紅外、紫外和整個電磁頻譜內的其他區(qū)域中的頻率(或波長)。而且,特定頻譜可以具有相對較窄帶寬(必需的幾個頻率)或相對較寬帶寬(具有多種不同相對強度的多個頻率或波長成分)。應當理解特定頻譜可以是兩個或多個其他頻譜混合的結果(例如,從多個光源發(fā)射的混合輻射光)。為了本說明書中說明的目的,術語“顏色”與術語“頻譜”互換使用。但是,術語“顏色”通常主要是指觀察者可以察覺到的輻射特性(但是該使用并不用于限定該術語的范圍)。因此,術語“不同顏色”隱含指具有不同波長成分和/或帶寬的不同頻譜。應當理解術語“顏色”可以與白色或非白色光結合使用。術語“色溫”通常在說明書中與白色光結合使用,但是這種使用并不用于限制該術語的范圍。色溫實質上通常是指白色光的特定顏色內容或濃淡(例如,微紅、淡藍)。特定輻射樣本的色溫通常取決于與所討論的輻射樣本實質上輻射相同頻譜的黑體輻射計的Kelvin溫度(K)。白色光的色溫通常處于大約700K度(通常認為人眼的首先可見的)到超過10000K度之間的范圍內。較低色溫通常表示白色光具有更顯著的紅色成分或“更溫暖的感覺”,而更高色溫通常表示白色光具有更顯著的藍色成分或“更冷的感覺”。下面通過例子的形式說明,木材燃燒火焰通常具有大約1800K度的色溫,常用的白熾燈具有大約2848K度的色溫,早上的日光的色溫大約為3000K度,陰天正午的天空的色溫大約為10000K度。在色溫大約為3000K度的白光下看到的彩色圖像通常相對有些淡紅色,而在色溫大約為10000K度的白光下看到的同樣的彩色圖像則顯得相對有些淡藍色。術語“照明單元”和“照明器材”在本說明書中可以互換使用,用于指包括相同或不同類型的一個或多個光源的裝置。特定照明單元可以具有多種用于該光源的安裝裝置、外殼/殼體裝置和形狀,和/或電氣和機械連接結構中的任何一種。另外,特定照明單元也可以隨意地與(例如包括,與之連接和/或封裝在一起的)多種與該光源操作有關的其他部件(例如控制電路)相聯(lián)系?!盎贚ED的照明單元”指單獨或與其他非LED光源相結合的包括一個或多個如上所述的基于LED的光源的照明單元。本文中使用的術語“處理器”或“控制器”可以互換使用,用于描述與一個或多個光源的操作相關的多種裝置。處理器或控制器可以通過多種方式來實現,例如由利用軟件(例如微碼或固件)編程的一個或多個微處理器與專用硬件以執(zhí)行所述多種功能來實現,或由執(zhí)行某些功能的專用硬件和編程的微處理器以及執(zhí)行其他功能的相關電路的組合來實現。在其他情況中,處理器可以包括集成電路,例如特定用途集成電路。在多種實現方式中,處理器或控制器可以與一個或多個存儲介質(總稱為“存儲器”,例如易失性或非易失性計算機存儲器,例如RAM、PR0M、EPR0M和EEPR0M、軟盤、壓縮盤、光盤、磁帶等)聯(lián)系使用。在某些實施方式中,該存儲介質可以用一個或多個程序進行編碼,這些程序在一個或多個處理器和/或控制器上運行,從而執(zhí)行上述的至少一些功能。很多種存儲介質可以固定或移植在處理器或控制器中,從而可以將其中存儲的一個或多個程序加載到處理器或控制器中,從而實現本發(fā)明所述的多個方面。本文中所使用的術語“程序”或“計算機程序”在廣義上是指可以用于編程一個或多個處理器或控制器的任何類型的計算機代碼(例如軟件或微碼),包括通過檢索所存儲的指令序列。本文中所使用的術語“可尋址”是指可以接收用于包括其自身的多種設備的信息(例如數據),并選擇性地對用于該設備的特定信息做出響應的設備(例如,通常的光源、照明單元或器材、與一個或多個光源或照明單元相聯(lián)系的控制器或處理器、其他非照明相關設備等)。術語“可尋址”經常與聯(lián)網環(huán)境(或下面將說明的“網絡”)結合使用,其中多種設備可以通過通信介質或媒體耦合在一起。在一種實現方式中,與網絡耦合的一個或多個設備可以作為用于與該網絡(例如,主機/從屬機關系)耦合的一個或多個其他設備的控制器。在其他實現方式中,聯(lián)網環(huán)境可以包括一個或多個專用控制器,用于控制與該網絡耦合的一個或多個設備。通常,與該網絡連接的多個設備中的每一個都可以對通信介質或媒體中存在的數據進行存取;但是,特定設備可以是“可尋址的”,它被配置為可以根據例如一個或多個分配給它的標識符(例如“地址”),選擇性的與網絡交換數據(即,從網絡接收數據和/或向其發(fā)送數據)。在其它實現方式中,這些設備可以被配置為按照特定順序或沿著特定路徑,例如通過沿線或按串布置這些設備,接收數據。在這種實現方式中,可以根據特定照明單元在該串結構中的順序位置,向該特定照明單元提供數據。因此,該第一單元對第一數據的分組進行響應,第二單元對第二數據的分組進行響應,以此類推。這可以通過例如使各照明單元修改提供給它的數據的分組(例如通過將數據字節(jié)的第一位置置為“I”)和通過使各照明單元對第一個未修改的數據的分組進行響應來實現。這種和其它依賴于照明單元在該照明單元的串結構中的順序位置的實現方式稱為“串燈”協(xié)議。本文中使用的術語“網絡”是指兩個或多個設備的任何互連,這些設備(包括控制器或處理器)可以實現任何兩個或多個設備和/或與該網絡耦合的多個設備之間的信息傳輸(例如,用于設備控制、數據存儲、數據交換等)。應當理解,適用于互連多個設備的網絡的多種實現方式包括多種網絡拓撲中的任何一個,且可以使用多種通信協(xié)議中的任何一個。另外,在本發(fā)明的多種網絡中,兩個設備之間的任何一種連接可以表示這兩個系統(tǒng)之間的專用連接或非專用連接。除了傳送這兩個設備之間的專用信息,這種非專用連接還可以傳送用于這兩個設備中任何一個的非必需信息(例如開放網絡連接)。另外,應當理解本文中所述的設備的多種網絡使用一個或多個無線、電線/電纜、和/或光纖連接來進行網絡中的信息傳輸。本文中描述的照明系統(tǒng)還包括用于改變和/或選擇由照明系統(tǒng)所顯示的照明效果的用戶接口。用戶接口和處理器之間的通信可以通過有線或無線傳輸來實現。本文中使用的術語“用戶接口”指人類用戶或操作員與一個或多個設備之間的接口,它可以實現用戶和設備之間的通信。本發(fā)明的多種實現方式中所使用的用戶接口的例子包括但不局限于,開關、人機界面、操作員界面、電位計、按鈕、轉盤、滑動器、鼠標、鍵盤、小鍵盤、多種類型的游戲控制器(例如joystick)、跟蹤球、顯示屏幕、多種類型的圖形用戶界面(GUI)、觸摸屏、麥克風和可以接收某些形式的人類產生激勵并對此作出響應產生信號的其它類型的傳感器。應當理解,前述概念和下面將詳細說明的其他概念的所有結合都作為本發(fā)明主題的一部分。特別是,說明書結束位置出現的所述主題的所有結合都被認為是本文所描述的創(chuàng)造性主題的一部分。
圖1示出根據本發(fā)明一個實施例,作為照明環(huán)境中的設備的照明單元的一個例子;圖2示出具有多個照明單元和一個中央控制器的照明系統(tǒng);圖3示出根據本發(fā)明的原理用于對照明單元編制程序的編程設備的示意結構圖;圖4示出本發(fā)明中多個照明單元的多種結構;圖5示出本發(fā)明中的平鋪板照明器材;圖6示出用于本發(fā)明平鋪板光源實施例的墻壁安裝方法和系統(tǒng);圖7示出用于平鋪板照明系統(tǒng)的墻壁安裝軌道系統(tǒng);圖8示出平鋪板照明系統(tǒng)的多個單元之間的電氣和機械連接示意圖;圖9示出兩個平鋪板照明單元之間的磁連接;圖10示出用于連接多個平鋪板照明單元的支架系統(tǒng);圖11示出根據本發(fā)明的一個實施例,包括電源感應模塊的照明單元控制器的一部分;圖12示出根據本發(fā)明的一個實施例,包括電源感應模塊的照明單元控制器的電路實現的一個例子;圖13示出用于連接多個平鋪板照明單元并將這些平鋪板照明單元安裝到墻壁或其他表面上的支架系統(tǒng);圖14示出用于在平鋪板照明單元周圍產生光圈效應的系統(tǒng);圖15示出平鋪板光源的內部邊緣照明實施例以及其外蓋照明的實施例。圖16示出平鋪板照明單元的漫射板外表面的實施例;圖17示出平鋪板照明單元的漫射板外表面的其它實施例;圖18示出設計與平坦表面相齊平的平鋪板照明單元;圖19示出設計與平坦表面相齊平的平鋪板照明單元的其他形式;
圖20示出形成平鋪板照明單元內部的可尋址照明單元陣列或格柵;圖21示出形成平鋪板照明單元內部的可尋址照明單元陣列或格柵的其他實施例;圖22示出接近LED照明單元且用于在平鋪板照明單元中漫射光的漫射元件的實施例;圖23示出照明單元的Penrose平鋪板結構;圖24示出用于產生照明控制信號的電路示意圖;圖25示出用于從動畫設備和光管理設備創(chuàng)作照明控制信號的元件結構示意圖;圖26示出與某一環(huán)境中的照明系統(tǒng)相關的數據的配置文件;圖27示出利用計算機屏幕虛擬表達一個環(huán)境;圖28示出具有照明系統(tǒng)的一個環(huán)境,這些照明系統(tǒng)在該環(huán)境的多個部分投射光;圖29示出效果在照明系統(tǒng)中的傳播的示意圖;圖30為一流程圖,示出使用圖像捕捉設備來判斷多個照明系統(tǒng)在環(huán)境中的位置的步驟;圖31為一流程圖,示出與圖形用戶界面交互從而在環(huán)境中產生照明效果的步驟;圖32示出傳送由網絡發(fā)送器產生的數據的照明系統(tǒng)的示意圖;圖33為一流程圖,示出利用面向目標的編程技術產生用于照明系統(tǒng)的控制信號的步驟;圖34示出在自配置網絡中的多個平鋪板照明單元的結構;圖35示出由多個平面電路板照明單元形成的球形照明單元;圖36示出圖35所示的實施例的多個元件的近景;圖37示出設計用于與其它電路板元件互連從而形成圖35所示的大體球形照明單元的大體三角形電路板元件;圖38示出理想的固體,它可以由多邊形形成,并包括根據本發(fā)明原理的照明單元結構;圖39示出用于多個照明單元的網絡結構;圖40示出由高速串行總線連接的多個平鋪板光源;圖41示出與漫射器具有不同接近距離的一組LED ;圖42示出一 LED板的直觀圖,其上布置有多個照明單元;圖43不出一 LED板,漫射板按照相對于該板表面一個角度布置在接近該板的位置;圖44示出可用作漫射器的材料的不同形狀和類型的實施例;圖45示出用于本文描述的方法和系統(tǒng)的照明節(jié)點的固定機構的例子;圖46示出用于照明節(jié)點的貫穿固定機構;圖47示出漫射器的三維、復雜表面;圖48示出具有圖形元件的半球形漫射器;圖49示出在照明節(jié)點陣列的頂部上重疊材料,該材料包括透明和半透明材料;圖50示出在照明節(jié)點陣列上重疊標志或其他圖形元件;圖51示出板上的規(guī)則、平面LED陣列;
圖52示出陣列LED的不規(guī)則圖案;圖53示出LED陣列的三維、Mobius條結構;圖54示出用于保持照明節(jié)點的格柵;圖55示出用于表現圖片的保持照明節(jié)點的格柵的實施例;圖56示出具有短透鏡帽的串照明節(jié)點;圖57示出具有加長的透鏡帽的串照明節(jié)點;圖58示出沒有透鏡帽的串照明節(jié)點;圖59示出串照明節(jié)點的CAD圖;圖60示出在無透鏡實施例中的串照明節(jié)點的CAD圖;圖61示出具有感應用戶接口的平鋪板光源;圖62示出多個表面,其中平鋪板照明單元可以布置在其上或結合在其中;圖63示出用于照明水環(huán)境的平鋪板光源的實施例;圖64示出具有光源陣列的電路板;圖65示出具有光源陣列的電路板的其他實施例;圖66示出圖64和65的印刷電路板的后示圖;圖67示出照明單元的其他結構;圖68示出多個節(jié)點構成的陣列;圖69示出照明系統(tǒng)管理機構;圖70示出聯(lián)網照明系統(tǒng)管理機構的實施例;圖71示出照明系統(tǒng)管理器的實施例,其中控制指令是以XML腳本形式傳遞的。詳細實施例下面的描述涉及本發(fā)明的幾個示意性實施例。雖然本領域技術人員很容易想到本發(fā)明的很多變化,但是這些變化和改進都應當落入上述公開內容的范圍內。因此,本發(fā)明的范圍并不局限于下面描述中的特定方式。下面將描述本發(fā)明的多個不同實施例,包括與基于LED照明光源相關的特定實施例。但是,應當理解本發(fā)明并不局限于任何特定的實現方式,本文中所描述的各種實施例主要是示例性的目的。例如,說明書中涉及的多種概念應當在不同的環(huán)境中適當地實現,這些環(huán)境可以是包括基于LED的光源的環(huán)境,包括其它類型光源而不包括LED的環(huán)境,包括LED和其它類型光源結合的環(huán)境,僅包括非發(fā)光有關設備或與多種類型光源結合的環(huán)境。圖1示出根據本發(fā)明一個實施例,可以作為照明環(huán)境中的設備的照明單元100的一個例子。在2000年I月18日授權給Mueller等人、名稱為“多色LED照明方法和裝置”的美國專利No. 6,016,038和2001年4月3日授權給Lys等人、名稱為“照明部件”的美國專利No. 6,211,626中,可以找到一些基于LED的照明單元的例子,它們與下面將結合圖1說明的照明單元相似。在本發(fā)明的不同實施例中,多個照明單元組成的系統(tǒng)(如下面將結合圖2說明的那樣)中,可以單獨使用或將其與其他相似的照明單元結合使用圖1所示的照明單元100。在單獨使用或與其他照明單元結合使用時,照明單元100可用于不同應用,包括但不局限于通常的室內或室外空間照明、目標物或空間的直接或非直接照明、戲劇或其他基于娛樂/特殊效果照明、裝飾性照明、安全指示照明、車輛照明、顯示器和/或商業(yè)(例如用于廣告和/或在零售/消費環(huán)境下)照明以及用于多種指示和信息提示目的的照明和通信相結合的系統(tǒng)等。另外,在很多種不同產品中都可以使用與圖1所描述的照明單元相似的一個或更多照明單元,這些產品包括但不局限于不同形式的照明器材、不同形式且具有不同形狀和電氣/機械耦合關系(包括對用于常規(guī)燈座或固定器上的模塊或燈泡所進行的替換或“改裝”)的發(fā)光模塊或燈泡、以及多種消費和/或家用產品(例如,夜晚照明燈、玩具、游戲或游戲部件、娛樂部件或系統(tǒng)、器具、工具、廚房工具、清潔產品等等)。在一個實施例中,圖1所示的照明單元100包括一個或更多光源104,例如圖1中的光源104A、104B、104C和104D,其中所述一個或更多光源可以是基于LED的光源,它包括一個或更多發(fā)光二極管(LED)。在該實施例的一個方面中,這些光源104A、104B、104C和104D中的任何兩個或多個都可用于產生不同顏色(例如紅、綠或藍色)的發(fā)光。雖然圖1示出了四個光源104A、104B、104C和104D,但是應當理解發(fā)光單元并不局限于此,如下面將要描述的那樣,照明單元100中可以使用不同數目和多種類型的光源(所有基于LED的光源、基于LED和非基于LED光源的結合),這些光源用于產生多種不同顏色的發(fā)光,包括大致白色光。如圖1所示,照明單元100還包括一處理器102,它用于輸出一個或多個控制信號以驅動光源104A、104B、104C和104D,從而使光源產生多種強度的光。例如,在一種實現方式中,處理器102可以為每個光源輸出至少一個控制信號,從而獨立地控制各光源所產生的光的強度。由該處理器產生以控制光源的控制信號的一些例子包括,但不局限于,脈沖調制信號、脈沖寬度調制信號(PWM)、脈沖幅度調制信號(PAM)、脈沖位移(displacement)調制信號、模擬控制信號(例如,電流控制信號、電壓控制信號)、上述信號的組合和/或調制或其他控制信號。在一個方面中,處理器102可以控制其他專用電路(在圖1中沒有示出),由這些專用電路進一步控制光源從而改變它們各自的強度。本說明書中的照明系統(tǒng)可以有效地操作這些LED。典型的LED工作特性取決于LED的電流量。當電流小于實現最大亮度的電流電平時,可以獲得最佳效率。通常都是在高于其最有效工作電流的驅動LED以增加該LED的亮度并同時保持合理的預期壽命。因此,當PWM信號的最大電流值可變時,可以提供更大的效率。例如,如果所需的光輸出小于最大所需輸出時,則可以減小電流最大值和/或PWM信號寬度。這樣例如會導致脈沖幅度調制(PAM),但是可以改變用于驅動LED的電流的寬度和幅度以使LED性能最佳。在一個實施例中,照明系統(tǒng)還可用于僅對經過LED的電流提供幅度控制。由于說明書中很多實施例都描述了使用PWM和PAM來驅動LED,因此本領域技術人員應當明白存在很多種技術來實現所述的LED控制,因此本發(fā)明的范圍將不局限于任何一個控制技術。在一些實施例中,還可以使用其它技術,例如脈沖頻率調制(PFM)、脈沖位移調制(PDM)或與PWM和PAM中的任意一個或兩個的結合。脈沖寬度調制(PWM)是在特定的時間周期內向LED提供基本恒定的電流。該時間或脈沖寬度越短,觀察者看到的所得亮度越小。人眼累積在一個時間段內接收到的光,因此即使在不考慮脈沖寬度的情況下經過LED的電流產生了相同的亮度級,人沿也會感到較短脈沖比較長脈沖顯得“較暗”。PWM技術被認為是用于驅動LED的一種最佳技術,但本發(fā)明并不局限于這種控制技術。當照明系統(tǒng)中具有兩個或更多顏色的LED時,這些顏色可以被混合起來,通過改變這些LED的強度或察覺到的強度,可以產生多種顏色變化。在一個實施例中,LED表現出三種顏色(例如紅、綠、藍),利用PWM可以驅動每一種顏色以改變其視在強度。該系統(tǒng)能夠產生數百萬種顏色(例如,當每個PWM信道使用8位控制時,可以產生16.7百萬種顏色)。 在一個實施例中,利用PWM調制LED并調制驅動LED的電流的幅度(脈沖幅度調制或PAM)。LED效率增加到最大值,隨之該效率按照電流函數減小。通常,是以偏離其最大效率的電流電平來驅動LED,從而實現更大的亮度并同時保持可接受的預期的壽命。該目標通常是為了使LED輸出的光最大化并保持可接受的壽命。在一個實施例中,當需要較低強度時,可以用較低的電流最大值來驅動LED。仍然可以使用PWM,但是最大電流強度將根據所需的光輸出而改變。例如,為了減小最大工作點處輸出的光的強度,可以減小電流的幅度直到實現最大效率為止。如果還需要進一步降低LED強度,則可以減少PWM驅動從而減小視在亮度。在照明單元100的一個實施例中,圖1所示的一個或多個光源104A、104B、104C和104D包括多個LED或其它類型光源構成的組(例如,多種LED或其它類型光源的并聯(lián)和/或串聯(lián)),該組可以由處理器102 —起控制。另外,應當理解一個或多個光源104A、104B、104C和104D可包括一個或更多LED,這些LED用于產生具有多種光譜(即,波長或波長帶寬)中的任何一種的光,所述光譜包括但不局限于多種可見光(包括基本白光)、不同色溫的白光、紫外線或紅外線。在圖1所示的照明單元100的另一個方面中,照明單元100的結構和排列可以產生在很寬范圍內的多種不同顏色光。例如,將照明單元100進行特定排列,從而使兩個或更多光源所產生的、由處理器控制的可變強度光組合從而產生混合顏色的光(包括具有不同色溫的基本白光)。特別是,通過改變一個或多個光源的強度(例如,根據處理器102輸出的一個或多個控制信號),就可以改變混合后的彩色光的顏色(或色溫)。另外,可以對處理器102進行特定配置(例如編程),從而向一個或多個光源提供控制信號,從而產生多種靜態(tài)或隨時間變化(動態(tài))的多顏色(或多色溫)照明效果。如圖1所示,照明單元100還包括存儲器114來存儲多種信息。例如,存儲器114可用于存儲一個或多個可由處理器102執(zhí)行的照明程序(例如,產生一個或多個對光源的控制信號)以及可用于產生可變顏色發(fā)光的多種類型的數據(例如校準信息,下面將祥述)。存儲器114還可以存儲一個或多個特定的標識符(例如,序列號,地址等),用于在局部或在系統(tǒng)層面上標識照明單元100。在多個實施例中,例如制造商可以預先對這種標識符進行編程,因此,該標識符可以是可變的或不可變的(例如通過位于照明單元上的某些類型的用戶接口,或利用照明單元接收到的一個或多個數據或控制信號)?;蛘?,可以在初次使用該照明單元的時候現場確定該標識符,當然該標識符也可以是可變或不可變的。在控制圖1中的照明單元100中控制多個光源和控制照明系統(tǒng)(下面將結合圖2說明)中的多個照明單元100時可能產生的問題在于實質相同的光源輸出的光之間可能存在顯著的差異。例如,假設分別利用相同的控制信號驅動兩個實質相同的光源,則各光源輸出的光的真實強度可感覺不同。這種光輸出的差異可能與多種因素有關,包括例如光源制造之間的細微差別、光源隨時間的正常磨損之間的差異將改變其產生的發(fā)光的光譜等等。為了當前討論的需要,對于我們不知道其控制信號與其產生強度之間所具有的特定關系的光源,統(tǒng)稱為“未校準”光源。在圖1所示的照明單元100中使用一個或多個未校準光源可能導致產生具有不可預料的、或“未校準的”顏色或色溫的光。例如,假設第一照明單元包括第一未校準紅色光源和第一未校準藍色光源,且每個光源都由具有可調參數的對應控制信號來控制,其中可調參數的調節(jié)范圍為O到255 (0-255)。為了說明這個例子,如果將紅色控制信號設置為零,則產生藍光,如果將藍色控制信號設置為零,則產生紅光。但是如果兩個控制信號都從非零值開始變化,則可以產生多種可感覺不同的顏色(例如,在該例子中,至少可以產生多種不同深淺的紫色)。特別是,當紅色控制信號的值為125且藍色控制信號的值為200時,可能可以產生特定的所需顏色(例如淡紫色)?,F在,假設第二照明單元包括與第一照明單元的第一未校準紅色光源實質相同的第二未校準紅色光源,和與第一照明單元的第一未校準藍色光源實質相同的第二未校準藍色光源。如上所述,即使兩個未校準紅色光源分別由相同的控制信號驅動,各紅色光源輸出的光的真實強度也可感覺不同。相似的,即使兩個未校準藍色光源分別由相同的控制信號驅動,各藍色光源輸出的光的真實強度也可感覺不同。在上面描述的基礎上,應當理解如果在光源中結合使用多個未校準光源以產生混合顏色的光,則可以觀察到的在相同控制條件下由不同光源產生的光的顏色(或色溫)會感覺不同。特別是,再次考慮上述的“淡紫色”例子;在紅色控制信號為125且藍色控制信號為200的條件下由第一照明單元所產生的“第一淡紫色”實際上與在紅色控制信號為125且藍色控制信號為200的條件下由第二照明單元所產生的“第二淡紫色”感覺不同。另外,第一和第二照明單兀由于其未校準光源的特點決定,將產生未校準的顏色。根據前述描述,在本發(fā)明的一個實施例中,照明單元100包括校準裝置,用于在任何給定時間產生具有校準后的(例如預定的、可表示的)顏色的光。在一個方面中,校準裝置配置成可以調節(jié)該照明單元中的至少一些光源的光輸出,從而補償不同照明單元中所用的相似光源之間的感覺差異。例如,在一個實施例中,照明單元100的處理器102可以配置成控制光源104A、104BU04C和104D中的一個或多個,從而輸出具有校準后強度的輸出光,該強度按照預定方式實質上對應于光源的控制信號。將具有不同光譜和相應校準強度的光混合,其結果是將產生校準后的顏色。在該實施例的一個方面中,存儲器114中存儲各光源的至少一個校準值,處理器被編程為向與光源相對應的控制信號提供各自的校準值,從而產生校準后的強度。在該實施例的一個方面中,需要在先確定一個或多個校準值(例如,在照明單元制造/測試階段),并將其存儲于存儲器114中以供處理器102使用。在另一方面中,處理器102可以配置成借助例如一個或多個光敏元件動態(tài)地(例如不定時地)獲得一個或多個校準值。在不同實施例中,光敏元件可以是與照明單元耦合的一個或多個外部元件,或者可以被集成為照明單元自身的一部分。光敏元件是與照明單元100集成或聯(lián)系在一起并受到與該照明單元操作相聯(lián)系的處理器102監(jiān)視的信號源的一個例子。這種信號源的其他例子將在下面結合圖1所示的信號源124來進一步描述。由處理器102執(zhí)行的從而獲得一個或多個校準值的一個不例性方法包括向光源提供參考控制信號,測量(例如通過一個或多個光敏元件)該光源產生的光輻射的強度。該處理器可以被編程為對所測量得到的強度和至少一個參考值(例如表示響應于參考控制信號而預期的正常強度)進行比較。根據比較結果,處理器可以確定該光源的一個或多個校準值。特別是,處理器可以獲得校準值,從而當向光源提供參考控制信號時,該光源可以輸出具有與該參考值對應的強度(即,“預期”強度)的輻射光。在很多方面中,可以對于給定光源的控制信號/輸出強度的整個范圍得出一個校準值?;蛘?,對于給定光源需要得到多個校準值(即,可以獲得很多校準值“采樣”),這些校準值分別對應不同的控制信號/輸出強度范圍,從而接近一個分段線性方式的非線性校準函數。在其他方面中,如圖1所示,照明單元100可選擇性地包括一個或多個用戶接口118,用于方便進行多種用戶選擇設定或功能(例如,通??刂普彰鲉卧?00的光輸出,改變和/或選擇由照明單元產生的不同的預先編制的照明效果,改變和/或選擇所選照明效果的不同參數,為照明單元設定特定標識符,例如地址或序列號等)。在很多不同實施例中,通過電線或電纜或無線傳輸的方式來實現用戶接口 118和照明單元之間的通信。在一種實現方式中,照明單元的處理器102監(jiān)視用戶接口 118,并至少部分地根據用戶接口操作來控制光源104A、104B、104C和104D中的一個或多個。例如,處理器102可以配置成響應于用戶接口的操作,產生一個或多個控制信號來控制一個或多個光源?;蛘?,處理器102可以配置成通過選擇一個或多個存儲在存儲器中的預先編制的控制信號,修改通過執(zhí)行照明程序而產生的控制信號,從存儲器中選擇并執(zhí)行一個新的照明程序或者影響一個或多個光源產生的輻射光來做出響應。特別是,在一種實現方式中,用戶接口 118可以構成一個或多個開關(例如標準墻壁開關)來中斷對處理器102的供電。在該執(zhí)行過程的一個方面中,處理器102可以配置成監(jiān)視由該用戶接口控制的電源,并至少部分地根據用戶接口操作所引起的電源中斷來控制光源104A、104B、104C和104D中的一個或多個。如上所述,處理器可以配置成通過選擇一個或多個存儲在存儲器中的預先編制的控制信號、修改通過執(zhí)行照明程序而產生的控制信號,從存儲器中選擇并執(zhí)行一個新的照明程序或者影響一個或多個光源產生的輻射光來對電源中斷預定時間長度做出響應。也可以利用多種照明程序對基于LED的照明系統(tǒng)進行預先編程,例如在非網絡模式下使用或當在網絡模式下被信號觸發(fā)時所執(zhí)行的存儲程序。例如,在照明設備上設置的開關,用于使照明設備產生純色;在幾分鐘內使照明顏色在可見光譜范圍內緩慢變化的程序;或設計成快速改變照明特性或者甚至選通光線的程序。通常,用于設定照明系統(tǒng)地址的開關也可用于將系統(tǒng)設置為預先編程好的非網絡照明控制模式。每個照明控制程序也可具有能夠使用開關設置調節(jié)的可調參數。利用本發(fā)明原理的編程設備也可以設置所有這些功能。例如,可以在編程設備中提供用戶接口,從而能夠在照明系統(tǒng)中進行程序選擇,調節(jié)照明系統(tǒng)中程序的參數,在照明系統(tǒng)中設置新的程序,或在照明系統(tǒng)中進行其他設置。通過利用本發(fā)明原理的編程設備與照明系統(tǒng)通信,可以選擇程序并設置可調節(jié)參數。然后,該照明設備可以在不需要設置開關的情況下執(zhí)行該程序。對該程序選擇設置開關的其他問題在于這些開關不能提供直觀的用戶接口。該用戶需要查詢手冊中的表格才能找到對應特定程序的特定開關設置,但是根據本發(fā)明原理的編程設備可以包含用戶接口屏幕。該用戶接口可以顯示與該程序相關的信息、編程參數或與照明設備相關的其他信息。編程器可以從照明裝置中讀出信息,并向用戶接口屏幕提供該信息。在一些實施例中,非網絡設備可以檢測電路中例如同步信號等信號或電源是否“打開”,從而開始制造效果。因此,通過將照明程序初始化同步為這些外部因素,可以使形式上沒有聯(lián)網的多個照明單元同步。圖1還示出照明單元100可以配置成從一個或多個其他信號源124接收一個或多個信號122。在一個實施例中,照明單元的處理器102可以單獨使用信號122或與其他控制信號(例如通過執(zhí)行照明程序產生的信號,用戶接口輸出的一個或多個信號等)結合使用信號122,從而按照與上述結合用戶接口描述的方式相似的方式控制光源104A、104B、104C和104D中的一個或多個。通過例子的形式,照明單元100還可以包括傳感器和/或感應器(transducer)和/或其它信號發(fā)生器(下面統(tǒng)稱為傳感器),使其作為信號源124。傳感器可以通過有線或無線傳輸系統(tǒng)與處理器102聯(lián)系起來。與用戶接口和網絡控制系統(tǒng)很相似,傳感器可以向處理器提供信號,該處理器可以通過從存儲器114選擇新的LED控制信號、修改LED控制信號、產生控制信號或改變LED的輸出來做出響應。由處理器102接收并處理的信號122的例子包括但不局限于一個或多個音頻信號、視頻信號、功率信號、多種類型的數據信號、手持遙控器提供的信號、表示從網絡(例如互聯(lián)網)獲得的信息的信號、表示一些可檢測/可感應的條件的信號、照明單元發(fā)出的信號、調制光構成的信號等等。在很多實現方式中,信號源124可能距離照明單元100較遠,或作為部件包括在照明單元中。例如,在一個實施例中,可以通過網絡將一個照明單元100發(fā)出的信號發(fā)送給另一個照明單元100??梢杂糜趫D1所示照明單元100之中或與其連接使用的信號源124的一些例子包括可以響應于某些觸發(fā)而產生一個或多個信號122的多種傳感器或感應器。這些傳感器的例子包括但不局限于多種類型的環(huán)境條件傳感器,例如熱敏(例如溫度、紅外)傳感器,濕度傳感器、運動傳感器、光敏/光傳感器(例如對電磁輻射的一個或多個特定頻譜敏感的傳感器)、聲音或震動傳感器或其他壓力/應力感應器(例如麥克風、壓電設備)等等。信號源124的其他例子包括多種測量/檢測設備,用于監(jiān)視電信號或特性(例如,電壓、電流、功率、電阻、電容、電感等)或化學/生物特性(例如酸度、一種或多種特定化學或生物成分、細菌是否出現等),并根據所述信號或特性的測量值提供一個或多個信號122。信號源124的其他例子包括多種類型的掃描器、圖像識別系統(tǒng)、語音或其他聲音識別系統(tǒng)、人工智能和機器人技術系統(tǒng)等。信號源124還可以是照明單元100、處理器102、或多種可獲得信號發(fā)生設備中的任意一種,例如媒體播放器、MP3播放器、計算機、DVD播放器、CD播放器、電視信號源、攝像機信號源、麥克風、揚聲器、電話、蜂窩電話、即時消息設備、SMS設備、無線設備、個人備忘記事本設備等等。在一個實施例中,圖1所示的照明單元100可包括一個或多個光學設備130,用于對光源104A、104B、104C和104D所產生的輻射光進行光學處理。例如,一個或多個光學設備可以配置為能夠改變所產生的輻射光的空間分布和/或傳播方向。特別是,一個或多個光學設備可以被配置為改變所產生輻射光的漫射角度。在本實施例的一個方面中,一個或多個光學設備130可以被特別配置為不定地改變所產生輻射光的空間分布和傳播方向中的一個或全部(例如,響應于某些電和/或機械刺激)??赡馨ㄔ谡彰鲉卧?00中的光學設備的例子包括但不局限于反射材料、折射材料、透明材料、濾波器、透鏡、平面鏡、和光導纖維。該光學設備130還可包括磷光材料、發(fā)光材料或其他能夠對所產生輻射光做出響應或與其相互作用的其他材料。如圖1所示,照明單元100包括一個或多個通信端口 120,用于使照明單元100與多種其他設備中的任何一個耦合。例如,一個或多個通信端口 120可以將多個照明單元耦合在一起形成一個聯(lián)網的照明系統(tǒng),其中至少一些照明單元是可尋址的(例如,具有特定的標識符或地址)并且可以對經過網絡傳輸來的特定數據做出響應。該照明單元100還包括用于與編程設備通信的通信端口 120。通信端口可用于通過有線或無線傳輸接收數據。在本發(fā)明的一個實施例中,通過通信端口 120接收到的信息與地址信息有關,且照明單元100可用于接收該地址信息并將其存儲在存儲器114中。照明系統(tǒng)100將該存儲的地址作為自己的地址,并在從網絡數據接收數據時使用該地址。例如,照明單元100可以與網絡連接,其中在該網絡中進行網絡數據通信。照明單元100還可監(jiān)視在該網絡中通信的數據,并對所“聽到”的、且與照明系統(tǒng)100存儲器114中存儲的地址相對應的數據進行響應。該存儲器114可以是任何類型的存儲器,包括但不局限于非易失存儲器。本領域技術人員應當理解,很多系統(tǒng)和方法都可以實現通過網絡與可尋址照明器材進行通信(例如US專利6016038),本發(fā)明并不局限于特定的系統(tǒng)和方法。在一實施例中,照明系統(tǒng)100可用于選擇特定的照明程序、修改照明程序的參數、或進行選擇或修改或根據從編程設備接收到的數據產生特定的照明控制信號。特別是,在聯(lián)網的照明系統(tǒng)環(huán)境中,如下面將要詳細說明的那樣(例如結合圖2),當數據通過網絡通信時,與該網絡耦合的各照明單元的處理器102可以被配置為能夠對與其相關(例如,在某些情況下,由聯(lián)網照明單元的各標識符所指示的)的特定數據(例如照明控制命令)進行響應。一旦特定處理器識別出發(fā)送給它的特定數據,該處理器可以讀出數據并且例如根據接收到的數據改變其光源所產生的照明條件(例如,通過為光源產生適當的控制信號)。在一個方面中,與該網絡耦合的各照明單元的存儲器114可以加載例如一個照明控制信號表,該表對應于處理器102所接收到的數據。當處理器102從網絡中接收到數據時,處理器可以參考該表來選擇與所接收到的數據相對應的控制信號,并相應地控制該照明單元的多個光源。在該實施例的一個方面中,特定照明單元的處理器102不論是否與網絡耦合,都被配置為能夠對按照DMX協(xié)議(例如在US專利6016038和6211626中描述的)接收到的照明指令/數據進行解譯,該DMX協(xié)議是照明工業(yè)中經常在可編程照明應用中使用的照明命令協(xié)議。但是,應當理解用于本發(fā)明的照明單元并不局限于這個方面,根據不同實施例的照明單元可以被配置為能夠對其他類型的通信協(xié)議進行響應,從而控制它們各自的光源。在一個實施例中,圖1的照明單元100可包括一個或多個電源108和/或與其連接。在很多方面中,電源108的例子包括但不局限于AC電源、DC電源、電池、基于太陽能的電源、熱電或基于機械的電源等等。另外,在一個方面中,電源108可包括一個或多個電源變換設備或與其相關聯(lián),這些設備可以將外部電源接收到的功率轉換為適用于照明單元100操作的形式。雖然并未在圖1中明確示出,但是根據本發(fā)明的多種實施例,可以將照明單元100實現為多種不同結構配置中的任何一種。例如,特定照明單元可具有多種光源安裝結構、用于部分或全部封裝光源的封裝/容納結構和形狀、和/或電氣和機械連接結構中的任何一種。特別是,照明單元可以被替換或“改進”配置從而可以與傳統(tǒng)燈座或固定結構(例如Edison型螺紋燈座、鹵素固定結構、突光固定結構等)電氣和機械連接。另外,上述的一個或多個光學元件可以部分或整體與照明單元的封裝/容納結構結合一體。另外,特定照明單元也可以選擇性地與多種其他涉及光源操作的部件(例如控制電路,諸如處理器和/或存儲器、一個或多個傳感器/感應器/信號源、用戶接口、顯示器、電源、功率轉換設備等)聯(lián)系起來(例如包括、耦合和/或包裝在一起)。圖2示出根據本發(fā)明一個實施例聯(lián)網后的照明系統(tǒng)200的一個例子。在圖2的實施例中,與結合圖1的描述相似,多個照明單元100耦合在一起形成聯(lián)網照明系統(tǒng)。但是應當理解,圖2所示照明單元的特定結構和排列僅是為了說明,本發(fā)明并不局限于圖2所示的特定系統(tǒng)拓撲結構。因此,照明單元100可以與網絡聯(lián)系,從而照明單元100可以響應網絡數據。例如,處理器102可以是與網絡聯(lián)系的可尋址處理器。通過有線或無線網絡可以進行網絡數據通信,該可尋址處理器可以“聽到”涉及到它的命令的數據流。當處理器“聽到”針對它的數據時,它可以讀出數據并根據接收到的數據改變照明條件。例如,照明單元100中的存儲器114可以加載與處理器102接收到的數據相對應的照明控制信號表。當處理器102從網絡、用戶接口或其他信號源中接收到數據時,處理器可以選擇與該數據相對應的控制信號并相應地控制LED。該接收到的數據可以初始化處理器102所執(zhí)行的照明程序,或修改照明程序或控制數據,或者控制照明單元100的光輸出。另外,雖然并未在圖2中明顯示出,但是應當理解,聯(lián)網的照明系統(tǒng)200可以被靈活配置為包括一個或多個用戶接口以及一個或多個信號源,例如傳感器/感應器。例如,一個或多個用戶接口和/或一個或多個如傳感器/感應器等信號源(如結合圖1所述的那樣)可以與聯(lián)網照明系統(tǒng)200的任何一個或多個照明單元相聯(lián)系。或者(或除了前述的那樣),一個或多個用戶接口和/或一個或多個信號源可以被實現為聯(lián)網照明系統(tǒng)200中的“獨立”元件。不論是獨立元件還是與一個或多個照明單元100特定聯(lián)系的元件,這些設備都可以被聯(lián)網照明系統(tǒng)的照明單元“共享”。換句話說,一個或多個用戶接口和/或一個或多個例如傳感器/感應器等信號源可以構成聯(lián)網照明系統(tǒng)中的“共享資源”,從而可與控制該系統(tǒng)的照明單元中的任何一個或多個結合使用。如圖2的實施例所示,照明系統(tǒng)200可包括一個或多個照明單元控制器208 (下稱“LUC”),例如LUC208A、208B、208C和208D,其中每個LUC負責與一個或多個與其耦合的照明單元100通信并通常對他們進行控制。雖然圖2示出三個照明單元100以串聯(lián)方式與一特定LUC耦合,但是應當理解,本發(fā)明并不局限于這個方面,利用多種不同的通信媒介和協(xié)議,不同數目的照明單元100可以按多種不同的結構與一特定LUC耦合。在圖2的系統(tǒng)中,每個LUC又與中央控制器202耦合,該中央控制器202配置成可以與一個或多個LUC通信。雖然圖2示出三個LUC通過開關或耦合設備204與中央控制器202耦合,但是應當理解,根據不同實施例,不同數目的LUC可以與該中央控制器202耦合。另外,根據本發(fā)明的不同實施例,多個LUC和中央控制器可以利用多種不同的通信媒介和協(xié)議耦合在一起形成多種結構,從而形成聯(lián)網照明系統(tǒng)200。另外,應當理解可以不同方式(例如,使用不同結構、通信媒介和協(xié)議)實現LUC和中央控制器的互連以及照明單元與各種LUC的互連。例如,根據本發(fā)明的一個實施例,圖2中所示的中央控制器202可以實現與LUC進行基于以太網通信,而該LUC可以與照明單元100之間可以進行基于DMX的通信。特別是,在本實施例的一個方面中,每個LUC都被配置為基于以太網的可尋址控制器,中央控制器202根據以太網協(xié)議,通過特定的唯一地址(或唯一地址組)可以對它們識別。這樣,中央控制器202就可以支持在整個耦合LUC網絡中的以太網通信,每個LUC都可以對針對它的通信進行響應。然后,基于與中央控制器202的以太網通信,每個LUC可以例如通過DMX協(xié)議向與其耦合的一個或多個照明單元傳送照明控制信息。特別是,根據一個實施例,圖2所示的LUC208A、208B、208C和208D都可以被配置為“智能型”,因此中央控制器202可以向LUC提供更高級的命令,這些LUC在將照明控制信息提供給照明單元100之前,需要對這些更高級命令進行解釋。例如,假設多個照明單元的排列形式為彼此相連,照明系統(tǒng)操作者希望產生顏色變化效果,使照明單元一個接一個地改變顏色,從而表現出正在傳播的彩虹這樣的效果(“彩虹鏈”)。在該例子中,操作者可以向中央控制器202提供簡單的指令來實現該目的,然后中央控制器利用基于以太網協(xié)議向一個或多個LUC提供高級命令以產生“彩虹鏈”。該命令可包含例如定時、強度、色調、飽和度或其他相關信息。當特定LUC接收到該命令時,它可以解釋該命令,從而產生適當的照明控制信號,然后利用DMX協(xié)議通過多種發(fā)送信號的技術的任何一種(例如PWM)向一個或多個受其控制的照明單元提供這些照明控制信號。應當理解,前述在本發(fā)明一個實施例的照明系統(tǒng)中利用多種不同的通信實現方式的例子(例如以太網/DMX)的目的僅是示例性的,本發(fā)明并不局限于該特定例子。所述的方法和系統(tǒng)的一個方面是怎樣打開和關閉彩色LED (例如紅、綠、藍LED,或在白色光產品情況下,該白色或琥珀色LED的不同色溫),從而實現顏色變化或色溫變化的效果。這個部分討論了控制紅、綠、藍色LED,但是也可以使用相同的方式來控制不同的LED,例如白色和琥珀色LED、白光實施例。在這些實施例中,處理器102例如具有三個輸出管腳,這三個管腳分別用于紅色LED、綠色LED和藍色LED (當然也可以包含其他數目的輸出管腳或其它類型的LED)。在這些實施例中,相同顏色的多個LED與一個輸出信道連接,這樣輸出信道或管腳就可以同時控制例如紅、綠或藍色LED的組。在這些實施例中,處理器102上可以以特定頻率運行中斷服務程序(ISR)。該ISR可以將對應各LED信道的一組所需強度值轉換為對應輸出管腳的各信道上的“開”和“關”數字流。在這些實施例中,ISR順序地處理這些輸出信道。即,可以將該ISR實現為在處理器102上運行的軟件或固件程序,用于更新各輸出管腳的“開”和“關”狀態(tài)。在這些實施例中,首先更新第一顏色,然后程序繼續(xù)執(zhí)行到更新第二顏色的位置。該程序繼續(xù)執(zhí)行第三顏色后,將再次開始更新第一顏色,等等。在這些實施例中,中斷服務程序將所需的一組LED強度值組轉換為對應各LED信道的開和關命令流。在這些實施例中,聯(lián)網照明單元100系統(tǒng)通過DMX協(xié)議接收控制指令,該協(xié)議在很多年里廣泛應用于戲劇照明系統(tǒng)中。中央控制器通過網絡可以向各照明單元100發(fā)送DMX協(xié)議格式的照明控制信號,這些照明單元100中的每一個都具有控制紅、綠和藍色LED組的處理器102。在很多情況下,中間功率/數據電源(ros)將最初以其他協(xié)議例如以太網發(fā)送的指令轉換為DMX協(xié)議格式,從而可以發(fā)送給各照明單元100。該DMX協(xié)議指令包括用于紅色的信道、用于藍色的信道和用于綠色的信道。在一些實施例中,各信道值具有8位分辨率,可以為每個信道產生256個可能的值。對于聯(lián)網照明單元100來說,在各照明單元的處理器上運行DMX收集程序。該收集程序從輸入DMX協(xié)議指令開始值開始直到它接收到用于紅色的指令、用于藍色的指令和用于綠色的指令進行循環(huán)。然后該收集程序通過在內部存儲的14位強度值表中查找該8位DMX信道值,將每個8位DMX信道值轉換為所需的更高分辨率14(或16位)的強度值。該14(或16)位強度值可以使這些聯(lián)網照明單元100的動態(tài)分辨率是8位產品的64(或128)倍,從而可以對所產生的顏色值進行更為精細的控制。對于非聯(lián)網的照明單元100來說,對燈光表演預先編制的指令可以存儲在各照明單元100的存儲器中。例如按鈕或功率中斷設備等用戶接口可以使用戶在很多不同的表演或軟件/固件程序中進行選擇,這些表演或程序可以產生如上所述的能夠被ISR使用的數據。對應各預先編程的表演,對應各紅、綠和藍色各個信道的值可以存儲在表中以便由中斷服務程序存取。在使用串行數據協(xié)議的特定其他實施例中,照明單元100的控制指令被置入包括一串字節(jié)的數據流中,每個字節(jié)表示對LED信道的控制指令。在這些實施例中,將對應第一未修改字節(jié)(下面將詳細說明)的輸入數據流鎖存到三個不同的12位移位寄存器中,其中一個移位寄存器用于紅色信道,一個移位寄存器用于綠色信道,一個移位寄存器用于藍色信道。在這些實施例中,振蕩器為第一移位寄存器提供時鐘脈沖,然后是第二移位寄存器,最后是第三移位寄存器,并向分別用于驅動紅、綠和藍色LED的三個晶體管驅動器中的每一個提供彼此具有120度相位偏移的信號。選擇性地異相驅動LED能夠使系統(tǒng)負載比較平均。對于使用串行尋址協(xié)議的聯(lián)網產品來說,控制指令是以一連串字節(jié)的形式發(fā)送給一連串獨立的照明單元,每個照明單元都配備有特定用途集成電路(ASIC) 3600,可以對該電路進行編程以響應輸入的指令流。中央控制器提供的控制數據流包括用于串連的多個獨立照明單元100的控制指令,其中串行的控制指令的位置對應于各照明單元在照明單元串中所處的位置。每個獨立的照明單元100接收數據流,并隨即對針對它的數據字節(jié)進行響應。每個照明單元100順序接收完整的字節(jié)數據流,然后檢測對于表示該字節(jié)是否已經被修改的那個位的字節(jié)數據,例如通過判斷該字節(jié)數據的預定位置是否存在“I”。如果該字節(jié)數據已經被修改,則ASIC3600將檢測下一個字節(jié),等等,直到找到一個未修改的位為止。該照明單元100然后將與未修改字節(jié)數據所表示的控制指令相對應的值存儲在表中,該表存儲有對應該中斷服務程序的輸入值。當照明單元100已經在數據流中找到并使用了頭三個未修改字節(jié)的數據時,照明單元100例如通過將預定位置的零改變?yōu)椤癐”或相反,或通過從該流中整體去除該字節(jié)數據,來修改這些字節(jié)。然后將整個修改后的數據流發(fā)送到串接的下一個照明單元100,該照明單元100將對該流中的下個字節(jié)數據做出響應,該下一字節(jié)數據當前已經成為第一個未修改字節(jié)。結果是該照明單元100的串將按照數據流中的字節(jié)串的順序對控制指令串行響應。圖3示出與照明系統(tǒng)100通信聯(lián)系的編程設備300。該編程設備300包括處理器302、與處理器302聯(lián)系的用戶接口 304、與處理器302聯(lián)系的通信端口 306、以及與處理器302聯(lián)系的存儲器308。該通信端口 306可以向照明系統(tǒng)100進行數據信號通信,照明系統(tǒng)100可用于接收該數據信號。例如,通信端口 306可以通過有線傳輸來傳輸數據,照明系統(tǒng)100的通信端口 120可以接收該有線傳輸。相似的,通信端口可以通過無線傳輸進行通信。編程設備處理器302可以與用戶接口 304聯(lián)系,從而用戶接口 304可以用于產生處理器302中的地址。該用戶接口 304用于向處理器提供信號,處理器然后產生地址和或從存儲器308中選擇一個地址。在一個實施例中,用戶接口可以用于產生或選擇一個開始地址,編程設備然后自動產生后面的地址。例如,用戶可以通過在用戶接口上作出選擇來選擇新的地址,然后該地址被傳輸到照明系統(tǒng)100。在地址傳輸之后,可以選擇或產生新的地址,從而將其發(fā)送到下一個照明系統(tǒng)100。當然該新地址的選擇和/或產生的實際定時時序并不是嚴格的,實際上可以在前一地址傳輸之前或在其他適當的時間產生新的地址。在用戶希望對一個以上的照明系統(tǒng)100尋址的情況下,該產生地址的方法是很有用的。例如,用戶有由一百個照明系統(tǒng)100構成的行,并且希望該第一個照明系統(tǒng)包括地址編碼為一千的地址。用戶可以在編程設備上選擇地址為一千并使編程設備向照明系統(tǒng)提供該地址。然后編程設備可以按照需要的級數(例如一千零一)自動產生下面的地址。然后將該新產生的地址(例如一千零一)提供給該照明系統(tǒng)行中的下一個照明系統(tǒng)。這樣避免了新地址的重復選擇并對于用戶自動進行一個以上的步驟。該地址的選擇/產生可以是以任何需要的方式進行的(例如增加2、3等等)。編程設備可以將選擇/產生的地址存儲在其存儲器中,隨后調用該地址以便向照明系統(tǒng)進行傳輸。例如,用戶有多個照明系統(tǒng)需要編程,由于它預先知道他將要編程的照明系統(tǒng),因此他可能希望用一組地址對該編程設備的存儲器進行預編程。他具有計劃好的草案,希望選擇一個地址、將其存儲在存儲器中,然后選擇將放入存儲器中的新地址。該選擇并存儲地址的系統(tǒng)可以將一長串地址放入存儲器中。然后他開始按照加載這些地址的順序,將地址信息發(fā)送給照明系統(tǒng)。預編程設備300包括用戶接口 304,該用戶接口可以與處理器302相聯(lián)系。用戶接口 304可以是界面、按鈕、開關、刻盤、滑片、編碼器、模數轉換器、數模轉換器、數字信號發(fā)生器或其他用戶接口。用戶接口 304可以接受地址信息、程序信息、燈光表演信息、或其他用于控制照明設備的信息或信號。該設備可以在接收到用戶接口信息時與照明設備進行通信。該用戶接口信息還可存儲在存儲器中,或者被從存儲器發(fā)送到照明設備中。該用戶接口 304還可包含用于顯示信息的屏幕。該屏幕可以是熒光屏、IXD、等離子屏幕、背投顯示器、邊緣照射顯示器、單色屏幕、彩色屏幕、或任何其他類型的顯示器。本文中所述的很多實施例都包含在照明系統(tǒng)100中設定地址。但是,根據本發(fā)明原理的方法和系統(tǒng)也可以包含選擇照明系統(tǒng)100中的模式、設定、程序或其他設定。一實施例還包含修改照明系統(tǒng)100中的模式、設定、程序或其他設定。在一實施例中,可以使用編程設備來選擇照明系統(tǒng)100中的一個預先編制的模式。例如,用戶可以利用編程設備選擇一模式,然后將該選擇提供給照明系統(tǒng)100,其中該照明系統(tǒng)100會選擇對應的模式??梢詫⒕幊淘O備300預先設定為與照明系統(tǒng)100中的模式相對應的模式。例如,該照明系統(tǒng)100可具有四個預先編制的模式刷色、靜態(tài)紅、靜態(tài)綠、靜態(tài)藍以及隨機顏色發(fā)生。編程設備300也具有相同的四個模式選擇,從而用戶可以在編程設備300上進行選擇,然后將該選擇提供給照明系統(tǒng)100。當接收到該選擇時,照明系統(tǒng)100可以從存儲器中選擇對應的模式,以便由處理器102執(zhí)行。在一實施例中,編程設備在其存儲器中存儲有模式指示符,該模式指示符指示特定的模式或照明程序等等。例如,編程設備可以具有存儲在存儲器中的指示選擇的指示符,提供該模式指示符將在照明系統(tǒng)中啟動或設置與該指示符對應的模式。本發(fā)明的實施例包括使用編程設備300從照明系統(tǒng)存儲器114中讀出可用選擇,然后將該可用選擇提供給用戶。用戶然后選擇需要的模式并將該選擇返回給照明系統(tǒng)100。在一實施例中,照明系統(tǒng)可以接收該選擇并啟動對應模式。在一實施例中,編程設備300可用于將照明模式、程序、設定等下載到照明系統(tǒng)100中。照明系統(tǒng)100還將照明模式存儲在其存儲器114中。照明系統(tǒng)100可在下載完成時和/或稍后該模式可用于選擇時,執(zhí)行該模式。例如,編程設備300具有存儲在存儲器308中的一個或多個照明程序。用戶可以選擇編程設備300上的一個或多個照明程序,然后使編程設備300將所選擇的程序下載到照明系統(tǒng)100。該照明系統(tǒng)100然后將該照明程序存儲在其存儲器114中。照明系統(tǒng)100和/或所下載的程序可以設置成使照明系統(tǒng)的處理器102自動執(zhí)行所下載程序中的一個。本文中所使用的術語“有線”傳輸和/或通信應當被理解為包含了電線、電纜、光學或設備物理連接的其它類型通信。本文中所使用的術語“無線”傳輸和/或通信應當被理解為包含了聲音、RF、微波、IR或設備沒有物理連接的所有其他通信和/或傳輸系統(tǒng)。在識別了照明單元100的不同幾何構造以及用于識別照明單元100的某些可選擇方法后,可以發(fā)現向該構造提供照明控制信號需要操作者能夠將適當的控制信號與適當的照明單元100聯(lián)系起來。聯(lián)網的照明單元100的構造可以是任意排列的,需要操作者開發(fā)一個表或相似的工具來將特定光與環(huán)境中的特定幾何位置聯(lián)系起來。對于需要很多照明單元100的大型裝置來說,很難識別并保持跟蹤照明單元的物理位置與其網絡地址之間的關系,特別是假設照明安裝人員與長期使用并維護該照明系統(tǒng)的操作人員不是同一個人的時候更是如此。因此,在很多情況下,為了能夠為照明單元提供控制信號,最好能夠提供一個尋址方案,從而能夠使照明單元100的物理位置與它的虛擬位置之間的關系更為簡單。因此,本發(fā)明的一個實施例涉及一種向照明單元100提供地址信息的方法。該方法包括以下步驟(A)向一個獨立尋址的控制器發(fā)送數據,該控制器與至少一個LED照明單元100和至少一個其他可控制設備耦合,該數據包括對應由控制器輸出到至少一個LED照明單元100的第一控制信號的第一控制信息和對應由控制器輸出到至少一個其他可控制設備的第二控制信號的第二控制信息中的至少一個,和(B)根據該數據控制至少一個LED光源和至少一個其他可控制設備中的至少一個。本發(fā)明的其他實施例涉及一種方法,包括以下步驟(A)接收對應多個可獨立尋址控制器的數據,其中該多個可獨立尋址的控制器中的至少一個可獨立尋址控制器與至少一個LED光源和至少一個其他可控制設備耦合;(B)選擇與第一控制信息和第二控制信息中的至少一個相對應的數據的至少一部分,該第一控制信息對應于由至少一個可獨立尋址的控制器輸出到至少一個LED光源的第一控制信號,該第二控制信息對應于由至少一個可獨立尋址控制器輸出到至少一個其他可控制設備的第二控制信號;和(C)根據所選擇的數據部分,控制至少一個LED光源和至少一個其他可控制設備中的至少一個。本發(fā)明的其他實施例涉及一種照明系統(tǒng),包括多個可獨立尋址的控制器,它們耦合在一起以形成網絡,該多個可獨立尋址控制器中的至少一個可獨立尋址控制器與至少一個LED光源和至少一個其他可控制設備耦合;和至少一個處理器,它們與該網絡耦合并被編程為可以向多個可獨立尋址的控制器發(fā)送數據,該數據與第一控制信息和第二控制信息中的至少一個相對應,該第一控制信息對應于由至少一個可獨立尋址的控制器輸出到至少一個LED光源的第一控制信號,該第二控制信息對應于由至少一個可獨立尋址控制器輸出到至少一個其他可控制設備的第二控制信號。本發(fā)明的其他實施例涉及一種用于照明系統(tǒng)中的裝置,該照明系統(tǒng)包括多個可獨立尋址的控制器,它們耦合在一起以形成網絡,該多個可獨立尋址控制器中的至少一個可獨立尋址控制器與至少一個LED光源和至少一個其他可控制設備耦合。該裝置包括至少一個具有輸出端的處理器,至少一個處理器利用該輸出端與所述網絡耦合,且至少一個處理器被編程為可以向多個可獨立尋址的控制器發(fā)送數據,該數據與第一控制信息和第二控制信息中的至少一個相對應,該第一控制信息對應于由至少一個可獨立尋址的控制器輸出到至少一個LED光源的第一控制信號,該第二控制信息對應于由至少一個可獨立尋址控制器輸出到至少一個其他可控制設備的第二控制信號。本發(fā)明的其他實施例涉及一種用于照明系統(tǒng)的裝置,該照明系統(tǒng)包括至少一個LED光源和至少一個其他可控制設備。該裝置包括至少一個控制器,它們至少具有第一和第二輸出端口從而將該至少一個控制器分別與至少該至少一個LED光源和該至少一個其他可控制設備耦合,該至少一個控制器還具有至少一個數據端口以接收數據,該數據包括第一控制信息和第二控制信息中的至少一個,該第一控制信息對應于由所述第一輸出端口輸出到至少一個LED光源的第一控制信號,該第二控制信息對應于由所述第二輸出端口輸出到至少一個其他可控制設備的第二控制信號,所述至少一個控制器可以根據該數據控制該至少一個LED光源和該至少一個其他可控制設備中的至少一個。本發(fā)明的其他實施例涉及一種用于照明系統(tǒng)中的方法,該照明系統(tǒng)至少包括耦合在一起形成串聯(lián)連接的第一和第二可獨立尋址的設備,所述可獨立尋址設備中的至少一個包括至少一個光源。該方法包括以下步驟(A)向第一和第二可獨立尋址設備發(fā)送數據,該數據包括對應該第一和第二可獨立尋址設備中的至少一個的控制信息,該數據是基于所述第一和第二可獨立尋址設備在串聯(lián)連接中的相對位置而排列的。本發(fā)明的其他實施例涉及一種用于照明系統(tǒng)中的方法,該照明系統(tǒng)至少包括第一和第二可獨立尋址的設備,所述可獨立尋址設備中的至少一個包括至少一個光源。該方法包括以下步驟(A)在第一可獨立尋址設備處接收用于至少第一和第二可獨立尋址設備的第一數據;(B)從該第一數據中至少去除第一數據部分以形成第二數據,該第一數據部分與用于第一可獨立尋址設備的第一控制信息相對應;和(C)從第一可獨立尋址設備發(fā)送第二數據。本發(fā)明的其他實施例涉及一種照明系統(tǒng),包括耦合在一起形成串聯(lián)連接的至少第一和第二可獨立尋址的設備,所述可獨立尋址設備中的至少一個包括至少一個光源;和與第一和第二可獨立尋址設備耦合的至少一個處理器,所述至少一個處理器被編程為可以向至少第一和第二可獨立尋址設備發(fā)送數據,該數據包括對應該第一和第二可獨立尋址設備中的至少一個的控制信息,該數據是基于至少所述第一和第二可獨立尋址設備在串聯(lián)連接中的相對位置而排列的。本發(fā)明的另一個實施例涉及一種用于照明系統(tǒng)中的裝置,所述照明系統(tǒng)包括耦合在一起形成串聯(lián)連接的至少第一和第二可獨立尋址的設備,所述可獨立尋址設備中的至少一個包括至少一個光源。該裝置包括至少一個具有輸出端的處理器,所述至少一個處理器利用該輸出端與所述第一和第二可獨立尋址設備耦合,且所述至少一個處理器被編程為可以向至少第一和第二可獨立尋址設備發(fā)送數據,該數據包括用于第一和第二可獨立尋址設備中的至少一個的控制信息,該數據是基于至少所述第一和第二可獨立尋址設備在串聯(lián)連接中的相對位置而排列的。本發(fā)明的其他實施例涉及用于照明系統(tǒng)中的裝置,該照明系統(tǒng)至少包括第一和第二可獨立控制的設備,所述可獨立控制設備中的至少一個設備包括至少一個光源。該裝置包括至少一個控制器,所述至少一個控制器具有至少一個輸出端口,用于將所述至少一個控制器與至少第一獨立可控制設備耦合,和至少一個數據端口,用于接收用于至少第一和第二可獨立控制設備的第一數據,所述至少一個控制器構造成從第一數據中去除至少第一數據部分以形成第二數據,并通過至少一個數據端口發(fā)送該第二數據,該第一數據部分對應于用于至少第一可獨立控制的設備的第一控制信息。本發(fā)明的其他實施例涉及一種照明系統(tǒng),該照明系統(tǒng)包括LED照明系統(tǒng),用于通過第一數據端口接收數據流,根據該數據流的第一部分產生照明條件并通過第二數據端口至少將該數據流的第二部分傳輸出去;殼體,該殼體用于容納LED照明系統(tǒng)并利用數據連接機構將第一和第二數據端口電聯(lián)系起來;其中數據連接機構包括具有至少一個不連續(xù)部分的電導體;其中第一數據端口與數據連接機構的不連續(xù)部分的第一側邊聯(lián)系,第二數據端口與不連續(xù)部分的第二側邊聯(lián)系,其中第一和第二側邊電絕緣。本發(fā)明的其他實施例涉及一種集成電路。該集成電路包括數據識別電路,其中該數據識別電路用于讀取通過第一數據端口接收到的數據流的至少第一部分;照明控制電路,用于根據該數據第一部分產生至少一照明控制信號;和輸出電路,用于通過第二數據端口發(fā)送該數據流的至少第二部分。本發(fā)明的其他實施例涉及一種用于控制照明系統(tǒng)的方法。該方法包括以下步驟提供多個照明系統(tǒng);向所述多個照明系統(tǒng)中的第一照明系統(tǒng)提供數據流;使第一照明系統(tǒng)接收該數據流并讀出該數據流的第一部分;使第一照明系統(tǒng)根據該數據流的第一部分產生照明效果;并使第一照明系統(tǒng)向多個照明系統(tǒng)的第二照明系統(tǒng)傳送該數據流的至少第二部分。參照圖4,在具有可選擇的通信設備120的各種情況下,照明單元100可以有多種結構。這些結構包括線形結構404(在一些實施例中也可以是曲線),圓形結構402、橢圓形結構414、諸如金字塔形的三維結構418、或者多種結構402、404的組合等等。照明單元100還可以包括很多不同顏色的LED,例如紅、綠和藍色LED,這些LED通過多種混合方式可以產生混合色彩,同時一個或多個其他LED也可以產生變換顏色以及白光色溫的效果。例如,紅、綠和藍色可以與琥珀色、白色、UV、橙色、IR或其他顏色的LED混合。琥珀色和白色LED可以混合起來以實現變換顏色和白色色溫。不論這些LED是紅、綠、藍、琥拍色、白、橙、UV或其他顏色,這些LED顏色的任何組合都可以產生全色域顏色。本說明書中描述的多種實施例都包括了照明單元100中的LED的所有可能組合,從而在處理器102的控制下可以根據需要改變光的顏色、強度、飽和度和色溫的光。LED與例如磷光體等其它機構的組合也包括在其中。雖然由于紅、綠和藍色混合可以產生很廣范圍色域的混合色彩而提議將它們混合,但是通常這種系統(tǒng)的色彩質量或色彩表現能力并非在所有的應用中都很理想。這主要是因為當前紅、綠和藍色發(fā)光器的帶寬很窄。但是,根據通過例如標準索引CRI測量的結果,更寬帶寬的信號源能實現很好的色彩的再現。在某些情況下需要的LED頻譜輸出是當前不能實現的。但是,已經知道更寬帶寬的光源已經出現,這種更快帶寬的光源包括在所述的照明單元100的光源范圍內。另外,白色LED(通常通過藍色或UV LED加上磷光體機構產生)累加會產生“更好”的白色,它的色溫仍然處于可以從這些光源中控制或選擇的范圍內。白色與紅、綠和藍色混合色相加不會增加所得到色彩的色域,但是可以在該混合色中增加具有更寬帶寬的光源。琥珀色光源與該混合色相加也可以通過填補色域而改進顏色。光源的這些組合作為照明單元100可以幫助填補可見光譜,從而如實地再現需要的光譜。它們包括廣義上的日光等同物或多個對應其他光源或所需光特性的離散波形。所需特性包括能夠去除該光光譜中的某些部分的能力,因為可以包括吸收或衰減特定波長的環(huán)境。例如水可以吸收和衰減大多數非藍和非綠色的光,因此水下應用得益于組合藍色和綠色光源光用于照明單元100。琥珀色和白色光源可以提供可選擇色溫的白色光源,其中可以通過結合這兩個光源的色度坐標的線,沿著黑體曲線選擇所產生的光的色溫。該色溫選擇對于為光源指定特定色溫值很有用。橙色是另一種顏色,其光譜特性與白色的基于LED光源結合能用于從照明單元100提供可控制色溫光。白色光與其它顏色的光組合作為用于照明單元100的光源能夠為很多商業(yè)和家庭應用以及非直接照明應用提供多用途光,該商業(yè)和家庭應用可以是例如在泳池、療養(yǎng)院、汽車、建筑內部(商業(yè)和住宅),該非直接照明應用例如壁櫥照明、商業(yè)交費點照明、商品推銷、玩具、美容、標識、航空、航海、醫(yī)療、潛水、宇航、軍事、消耗裝置、箱下照明、辦公家具、景觀、包括廚房、家庭劇院、衛(wèi)生間、龍頭、餐廳、地板、車庫、家庭辦公室、家用產品、家庭活動室等住宅、墳墓照明、博物館、照相、藝術應用等等。參照圖4,照明單元100可以被布置為多種形式。因此,一個或多個光源104A-104D可以與一個處理器102 —起布置在殼體中。該殼體可以是多種形狀,例如類似點光源402的形狀,如圓形或橢圓形。這種點光源402可以位于傳統(tǒng)照明器材中,例如燈泡或圓柱形固定裝置中。通過將點光源402排列成直線,或通過將光源104A-104D大體上在位于例如圓柱形殼體的基本線形殼體中的一板上排列為線形,可以將照明單元100配置為基本線形排列。線形照明單元404可以與其它線形元件404或其他形狀的元件端部對端部地布置,從而產生不同形狀的由多個照明單元構成的較長線形照明系統(tǒng)??梢詫んw彎曲從而形成曲線形的照明單元。相似的,還可以制造具有分支的“T”或“Y”形連接點,從而形成分支的照明單元410。一個彎曲的照明單元可以包括一個或多個“V”形元件。點光源402、線性404、曲線形、分支形410和彎曲形照明單元100的不同結構組合可以產生任何形狀的照明系統(tǒng),例如成形為類似字母、數字、符號、標識符、物體、結構等的照明系統(tǒng)。下面將描述適用于與其它不同結構的照明單元100連接的照明單元100的實施例。在一個實施例中,本發(fā)明設計一種受控制的、聯(lián)網或非聯(lián)網的、配置為面板或平鋪板的照明單元。可以將具有一個或多個LED的照明單元100安裝或嵌入到這樣一個照明單元100中,從而實現不同規(guī)模的顏色圖案或顏色變換。本實施例中,這種照明單元100可以安裝或集成在墻壁、天花板、門、窗戶或地板上。
參照圖5,照明單元100處于平鋪板500中,該平鋪板500包括多個三角形區(qū)域502,每個三角形區(qū)域的顏色都可以被選擇和控制,從而形成多種令人愉快的效果。發(fā)光和顏色圖案可以被產生、操作、減弱和移動。該平鋪板500可以聯(lián)網以用于協(xié)同效果,或者以獨立模式運行。在一些實施例中,所照明表面的特別部分包括幾何結構以最大化光輸出、使光輸出均勻或漫射、或使光輸出成形。所觀察到的表面包括有紋理以及2D或3D形狀,從而將光引導向觀察者。圖5的實施例是一個設計用于平面墻安裝的平鋪板500,該平鋪板500包括12個單元平板,每個單元平板504具有四個可控制區(qū)域。這只是多個平鋪板500的多種可能組合中的一個??梢詫⑺行螤畹钠戒伆?00組合在一起來覆蓋任何平面,就象傳統(tǒng)的地板、墻壁或天花板的平鋪板或其他可以配合在一起來覆蓋建筑物或建筑物的一部分的建筑材料。平鋪板500可以配合在一起形成家具以及固定物,在任何情況下,它們都具有本說明書中以及本文中所引用的專利或專利申請中所描述的照明系統(tǒng)功能。參照圖6,有很多安裝措施都可以用于將平鋪板500或平板安裝到表面上或用于將單元相互連接。在一個實施例中,使用了墻壁安裝602。墻壁安裝604使用裝配夾604來提供所需的間隔、將單元體固定到墻壁上、并提供距離墻壁的間距。與墻壁的安裝可以通過固定夾或兩片夾板來完成,例如Z形夾或法國夾板。平鋪板500還可以利用橫跨其背面的線繩像畫片一樣掛在一個鉤子上。這些夾板設計還可以結合例如槽或凹入表面等特征,從而可以用于相鄰單元之間的數據通信線路的走線以及電源線的固定,或者為了經過墻壁孔和接線盒進行端接和通路以進行更好的布線。圖6和下面的圖詳細示出了怎樣使用和安裝平鋪板500。圖6還示出了天花板安裝608。盡管通過像在墻壁安裝實施例中所描述的那樣利用夾具和其他部件將這些設備安裝到天花板,天花板經常覆蓋具有懸掛的格柵狀基礎結構,因此也可允許多種天花板平鋪板以及光源和HVAC有關元件。天花板平鋪板單元610的尺寸可以與標準懸掛天花板格柵匹配。例如,2英尺X2英尺的單元610可以直接配合到標準天花板格柵612中。其他用于天花板安裝的布線選項包括從一個單元到另一個單元的跳線以實現安裝靈活性。在其他實施例中,還可以引入平鋪板500用于地板元件。殼體設計可以具有足夠的結構強度以形成地板單元,就像例如計算機中心中所用的有凸起花紋或甚至可用作直接適用的地板材料的建筑結構平鋪板?;蛘?,可以將平鋪板500安裝在透明或半透明地板單元的下方,從而通過這些單元提供照明。例如,多個這些平板單元的組合可以用作舞池或工作室和場景布置,從而提供多種動態(tài)和娛樂效果。對于天花板安裝實施例,所有的材料和結構最好都是防增壓的(plenum rated),這是因為懸掛天花板上方的空間通常用于空氣處理。包括平板和布線絕緣的所選擇材料應當符合防火等級的所有要求并且不會釋放揮發(fā)氣體。另外,對于高功率LED設備或集中使用很多LED的場合來說,可以將散熱結構直接集成在平板結構中。散熱結構有很多實施例。它們可以是傳統(tǒng)的鑄造形式或壓出的金屬散熱片以及風扇和適當的通風和空氣流動通道。其他結構包括可以實現對流的液態(tài)冷卻系統(tǒng),以便傳導熱量并使熱量從光源排散出去。其他用于散熱的裝置包括熱電冷卻設備,例如利用Peltier效應的冷卻設備,它可以使用電能產生冷卻的一側,從而將熱量散發(fā)到“熱”的一側。圖7示出了用于平鋪板500的軌道安裝設備700。本實施例涉及一種安裝系統(tǒng),它包括可以將很多平鋪板500或平板單元連接在一起的軌道。如圖7所示,可以使用相同的軌道700作為懸掛或安裝系統(tǒng)。參照圖8,本發(fā)明的另一方面涉及通過平鋪板500之間的直連式連接器802實現設備之間的配線,該原理與積木相似。即,模塊化平鋪板500或平板單元可以利用機械和電連接件802實現彼此直接相連。參照圖9,平鋪板500具有磁鐵結構900,通過磁鐵結構900之間的吸引力可以將平鋪板500連接在一起。平板應當足夠輕并摻雜有鐵質材料或磁鐵,其磁場應當適當排列從而可以實現相鄰單元的耦合。參照圖10,圖10描述了利用兩用連接件連接和固定平鋪板500或平板的結構。在圖10中,鉆石形和三角形單元1002是用于互連這些平鋪板500的支架。放大圖示出這些平鋪板500之間的電和數據連接。圖11示出包括LUC處理器1102和功率感應模塊1114的普通LUC208的方塊圖。如圖11所示,該功率感應模塊1114與電源輸入連接電路1112耦合,然后通過功率輸出連接電路1110向與該LUC耦合的一個或多個照明單元提供功率。該功率感應模塊1114還向處理器1102提供一個或多個輸出信號1116,處理器然后通過連接電路1108向中央控制器202提供與功率感應相關的信息。在圖11所示LUC的一個方面中,功率感應模塊1114與處理1102 —起適用僅僅判斷與該LUC相耦合的多個照明單元中的任意一個是否正在消耗任何功率,而不需要確定真實的功率消耗或消耗功率的單元的實際數目。根據本發(fā)明的一個實施例,這種判斷與該LUC相耦合的照明單元集合是否正在消耗功率或沒有消耗功率的“二進制”判斷簡化了標識符判斷/學習算法(例如,可能由LUC處理器1102或中央控制器202執(zhí)行的算法)。在其他方面中,功率感應模塊1114和處理器1102至少可大致確定照明單元在任何特定時間的真實功率消耗。如果已知單獨照明單元消耗的平均功率為a,則通過真實的功率測量可以知道在任何特定時間正在消耗功率的單元數目。這種判斷在本發(fā)明的其他實施例中很有用,下面將會說明。圖12示出根據本發(fā)明一個實施例包括功率感應模塊1114的LUC的電路實施方案的一部分的例子。在圖12中,電源輸入連接電路被示為正極接線端1112A和接地接線端1112B。相似的,到照明單元的功率輸出連接電路被示為正極接線端1110A和接地接線端1110B。在圖12中,功率感應模塊1114實際是插入在電源輸入連接電路的接地接線端1112B和功率輸出連接電路的接地接線端1110B之間的電流傳感器。電流傳感器包括采樣電阻R3,用于根據從功率輸出連接電路得到的功率來產生采樣電壓。然后利用運算放大器U6放大該米樣電壓,從而向處理器1102提供指不功率正在消耗的輸出信號1116。在圖12所示實施例的一個方面中,電源輸入連接電路1112A和1112B可以提供大約20V的電源電壓,功率感應模塊314可以設計成產生輸出信號316,輸出信號316為與該LUC耦合的照明單元組正在獲得大約2伏特/負載電流(例如2V/A增益)。在其他方面中,處理器102可包括檢測分辨率級別為大約O. 02V的A/D轉換器,且照明單元被設計為每一個該照明單元受到激勵時,可以產生大約O.1A的電流,當該組中的任何一個單元受到激勵時導致最小大約O. 2V的輸出信號1116 (根據上述的2V/A增益)(即容易被處理器的A/D轉換器分辨)。在其他方面中,實時地測量照明單元組的最小靜態(tài)電流(截止電流,沒有光源受到激勵),可以為功率感應模塊1114設計適當的閾值,從而輸出信號1116可以真實地反映何時由于真正激勵一個或多個光源而使照明單元組消耗功率。如上所述,根據本發(fā)明的一個實施例,該LUC處理器1102可以監(jiān)視功率感應模塊1114提供的輸出信號116,從而判斷照明單元組是否正在消耗功率,并使用標識符判斷/學習算法中的指示來確定與該LUC相耦合的照明單元組的標識符集合。參照圖13,利用嵌入在凹入區(qū)域1304中的支架元件1302可以在背部連接平鋪板500以連接和互連平鋪板500。該凹入區(qū)域1304作為溝道可以有利于具有照明單元100的照明系統(tǒng)的布線或配線。放大區(qū)域示出支架元件1302的實施例。該支架同時形成能夠提供間隔、墻壁懸掛以及相鄰平鋪板500之間連接的元件。支架1302可以提供間隔、安裝和懸掛以及整體內部布線溝道。支架1302可利用這些特點中的一個或多個。在使平鋪板500與墻壁、地板、天花板或其他表面間隔的情況下,光學元件可以在平鋪板背側邊緣上提供光學路徑,從而構成照明面板并實現平鋪板500的“光圈效應”。該光暈也可以由獨立的發(fā)光元件來實現,從而可以對前部和背部照明實現獨立控制。該光圈效應可以使用遮光板或成形輪廓來產生不同的照明形狀,例如鋸齒形、波浪狀、線形、表面上具有變化的褪色的漫射材料、甚至簡單的銳邊框架。通過不同和獨立控制的照明單元還可以實現光圈或框架效應。線條或鄰接表面可以是光帶,該光帶可以作為平鋪板或面板格柵或圖案中的加重部分。圖14示出由獨立控制的直角形照明單元1404分離的正方形平鋪板500。照明單元1404可以模塊化或者制成任意形狀,從而能夠產生任意的圖形或圖形組。在一些實施例中,可以將每個平鋪板500分為多個獨立形狀。利用可控制節(jié)點的底層格柵,有足夠的照明可以將各節(jié)點照亮至格柵自身分辨率的程度。在平鋪板500中,包括多邊形、圓形和其他任何聯(lián)鎖圖案組的任意形狀都可以被分離和獨立控制。如圖15右手邊所示,為了減少平鋪板500所需的發(fā)光元件的數目,可以在面對該形狀中心的邊緣上安裝具有LED的板,使其作為照明單元100或光源1502。光源1502發(fā)出的光的強度將作為離光源1502的距離的函數逐步衰減。為了提供更均勻的照明,該平鋪板500內部的形狀可以捕獲并反射照明光,從而為蓋板1512提供更均勻照明的表面,該蓋板1512放置在光源1502所置區(qū)域的上方。在圖15中,明顯地為觀察者示出一個金字塔1510,使光向觀察者集中??拷摻鹱炙?510的金字塔表面1504比更為靠近光源1502的平面區(qū)域1508更亮,這是因為光源1502發(fā)出的光的入射角度使得從成角表面1504向上反射的光比從平面區(qū)域1508反射的光更多(朝向正從基本朝向金字塔1508頂部方向觀察金字塔的觀眾的眼睛)。如圖15左手側所示,利用該漫射蓋板1512,該效果可以從整個平鋪板500提供非常均勻強度的照明。因此,圖15示出具有和不具有漫射蓋板1512且具有照亮內部的邊緣的平鋪板500。注意使用金字塔元件1508來對光輸出進行引導、漫射和均勻化。對角線為相鄰區(qū)域之間提供了分割,它可以在不同高度上提供從而消除或允許相鄰部分的顏色重疊。金字塔1508是實現較好光效果的簡單形狀,但是也可以使用其它形狀,它們對于不同差別和不同結構的平鋪板500可能更為有效。曲線形狀,特別是那些符合光分布數學模型的特定形狀可以在整個距離上提供更好的均勻性。由2nd階方程式表示的形狀,例如拋物線可能更適于為平鋪板500的觀察者眼睛提供反射光均勻性的校正特性。在一些實施例中,用于平鋪板500內部的表面材料可以是粗糙白色表面,即Lambertian表面。Lambertian表面是具有最佳粗糙特性的表面,因此符合Lambert的余弦定律,該定律指出從最佳漫射表面在任何方向反射的光將隨著該方向和該表面法線之間角度的余弦值變化。結果是不論觀察角度如何,該表面的照明都相同。這些與上述的形狀結合可以提供具有很難察覺變化的令人舒適的均勻照明表面。當然,在一些實施例中,需要使用多種形狀和材料來實現除均勻照明以外的效果。很多不同形狀可以提供變化、陰影和紋理,從而實現光線浮雕般的效果。例如,通過設計平鋪板500的內部結構、該內部的反射特性、或蓋板1512的透光能力,可以改變平鋪板500特定區(qū)域中的光強度,從而形成符號、字母、數字、標識符、字符、圖案或其他元素。注意在平鋪板500的內部使用例如金字塔1508等表面,可以在下部形成空間,該空間可用于隱藏電源和控制器、連接器和平鋪板500系統(tǒng)的其他部分。圖15的實施例示出了邊緣照亮系統(tǒng),也可以使用照明單元的其他結構來照亮該平鋪板500的內部。它們包括規(guī)則或不規(guī)則的格柵、柱狀陣列、圓環(huán)狀或其他形狀的用作發(fā)光元件的照明單元100。這些元件還可以提供固定顏色,且在該平鋪板500內部具有可獨立控制的節(jié)點。在這些實施例中,電路板可使用白色焊接掩膜工藝,以最大化平鋪板500的反射和光輸出。圖15的蓋板1512是用于平鋪板500的漫射板的一個例子。出于美學和裝飾目的,可以將這些漫射板可以成形或雕刻成多種令人愉快的形式。它們可以是能夠彼此替換從而改變整個外觀或表現不同主題的模塊化單元。在顏色和形狀的組合中,每種安裝都是唯一的。使用例如絲網等有色透明或不透明覆蓋物可以實現更多效果。這可用于廣告或信息目的,分配或自動售貨機的前部、標記、例如電話或公共電話間等接入服務以及其他使用了藝術品、符號或顯示的應用。通過在有色圖形后面變化顏色,可以實現具有半透明顏色的閃光效果。然后通過使用模塊化漫射板,可以根據材料的顏色實現多種顏色變化效果。圖16和17示出可在很廣范圍內漫射和衍射光的紋理和形狀,它們都包含在本說明書范圍內。蓋板1600可以結合圖形和例如字符和藝術品等其他元素。在Escher或Penrose類型圖案中可以提供很多周期形或非周期性的嵌入裝飾。可以在很多環(huán)境中布置這些紋理和形狀的平鋪板500,例如覆蓋建筑物內部和外部的一部分,包括墻壁、門、窗戶、天花板、地板、家具、桌子、架子和其他表面。圖18和19示出形成面板的漫射表面,使用傳統(tǒng)制造技術很容易形成和鑄造這些面板。其中可以將平鋪板500設計成與一個平面1802平齊,通過使平鋪板的背面完全貼到墻壁上而不留空隙,并保持平鋪板的布線和其他機械方面暴露在外,可以實現在該多單元結構外側不需要框架。圖20示出具有規(guī)則格柵形式顏色變化元件2002的結構2000,每個顏色變化元件都使用集成了紅、綠和藍色LED的LED組。當然,也可以使用其它LED顏色。發(fā)光元件可以與集成控制、電源和通信的芯片或電路板背部上的ASIC耦合,從而使開發(fā)任意形狀結構都變成非常簡單的過程。圖20和21示出兩種不同的印刷電路板2000、2100,它們的發(fā)光元件2002、2102之間具有不同的間隔。結構2000為6X6陣列或每平方英尺36個單元。結構2100為8X8陣列或每平方英尺64個單元。該數目可以根據特定的應用而改變,在整個空間都完全裝滿發(fā)光元件2002、2102之前,對該數目沒有任何限制。這些受控光板可以被制成任何形狀。每個節(jié)點都是可以獨立控制的,可以通過例如DMX等尋址方案或在某些實施例中優(yōu)選使用本文中其他地方將要描述的串照明協(xié)議進行控制,其中根據該串照明協(xié)議各節(jié)點可以串行接收數據并對該流中的第一未修改數據元素進行響應。在特定實施例中,RGB組協(xié)同位于單獨的封裝中。當將照明元件置于這種格柵結構中時,可以直接將漫射板置于該元件上方,通過向各柵格元件創(chuàng)作信號、改變柵格元件的強度和顏色可以產生任何形狀、符號、字符等。一個實施例是將多個電路板204排列成正方形圖案并用漫射器覆蓋以形成平鋪板光源500。在一些實施例中,控制可以是面向目標的控制,例如與本文中其他地方將描述的軟件創(chuàng)作系統(tǒng)結合。在一些實施例中,創(chuàng)作可以是幾何創(chuàng)作方法,如下文中將描述的那樣。因此,可以在結構2000、2100中表示軟件中創(chuàng)作的效果,例如Flash動畫,然后通過不同的漫射板對該效果進行漫射,最終形成非常愉悅的效果,例如顏色爆炸、彩虹鏈、tie-dye式效果等。這些效果可包括滾動文本、圖形、動畫等。在很多實施例中,可以創(chuàng)作效果響應于輸入信號,例如輸入視頻信號,其中形成格柵或陣列的各照明單元100可以響應于視頻信號元素,從而表示輸入視頻信號的像素或像素部分。其它提供平鋪板500的方法使用邊緣照明,其中一個實施例使用了反射性下側或壓出的反射器形狀。參照圖22,另一個實施例2200使用不同的物理層來實現效果。該方法使用具有漫射器2202的整體LED節(jié)點2204。使用具有白色焊接掩膜的多邊形PCB,每個節(jié)點2202位于漫射材料2204上的凸起的下方。該效果是多個可獨立尋址的可控制節(jié)點在相同的色場彩中浮動。被示為小圓形的發(fā)光節(jié)點2204向上面的漫射器2202發(fā)光,該漫射器具有多種形狀和紋理。邊緣發(fā)光單元可以按照圖22所示的水平箭頭方向發(fā)光。參照圖23, Penrose平鋪板是一組平鋪板,不論使用多少個這些平鋪板,它們都可以形成不規(guī)則圖案。這些圖案是周期性的。最簡單的具有該特性的兩個平鋪板的組是如圖23所示的兩個偏菱形,它們每個邊都為單元長度。通過顏色控制,所產生的具有這些形狀的平鋪表面會具有非常有趣的圖案。這些圖案是平鋪板按照沒有規(guī)則循環(huán)圖案的方式排列滿該平面而形成的排列。相同外觀的平鋪板組經??梢詿o限循環(huán),但是不會均勻分開。這些形狀在美國專利No. 4133152中公開,該專利通過引用結合在本文中,其名稱為用于覆蓋表面的平鋪板組。其他平鋪板包括可以形成周期性和非周期性平鋪平面的通用平鋪板。這些效果是基于幾何的并與例如媒體(音樂、視頻、視頻和計算機游戲、電影等)其他系統(tǒng)耦合。目前已經有很多實施例可以將具有物理位置的照明單元100與用于該照明單元100的地址以及該照明單元100的多種結構聯(lián)系起來,該地址可以是網絡地址、唯一標識符、或能夠彼此傳遞控制信號的一系列照明單元100或照明單元串中的位置,照明單元100的結構包括平鋪板呈多種幾何形狀的排列,還希望有裝置可以向照明單元創(chuàng)作控制信號。這種創(chuàng)作系統(tǒng)的例子是基于軟件創(chuàng)作系統(tǒng),例如馬薩諸塞州波士頓的Color Kinetics公司提供的 C0L0RPLAY 。本發(fā)明的一個實施例涉及一種用于產生控制信號的系統(tǒng)和方法。本文中將結合用于多種結構的照明單元100的創(chuàng)作燈光表演和顯示來說明該控制信號,應當理解控制信號用于控制能夠對該控制信號響應的任何系統(tǒng),而不論該系統(tǒng)是照明系統(tǒng)、照明網絡、燈、 LED、LED照明系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、環(huán)繞聲系統(tǒng)、煙霧發(fā)生器、雨發(fā)生器、機電系統(tǒng)或其它系統(tǒng)。如 美國專利No. 6016038,6150774和6166496所述的照明系統(tǒng)示出了可以使用控制信號的不 同類型照明系統(tǒng)。
在特定計算機應用中,通常存在用于表現某類虛擬環(huán)境的顯示屏(可以是個人計 算機屏幕、電視、膝上型電腦屏幕、手提式屏幕、gameboy屏幕、計算機監(jiān)視器、平板顯示器、 IXD顯示器、PDA顯示屏或其他顯示器)。通常真實世界環(huán)境中的用戶會環(huán)繞該顯示屏幕。本 發(fā)明還涉及在虛擬環(huán)境中使用計算機應用程序產生用于系統(tǒng)的控制信號,例如位于真實世 界環(huán)境中的照明系統(tǒng),諸如位于上述多種結構中的照明單元100,這些結構包括線形結構、 陣列、曲線結構、3D結構和其他結構,特別是包括通過將平鋪板500排列為多種二維和三維 結構而形成的結構。
本發(fā)明的實施例描述了用于產生控制信號的方法,如圖24中的方塊圖所示。該方 法包括提供或產生一圖像或圖像的表示,即圖形表示2402。該圖形表示可以是例如繪畫、照 片、所產生的圖像等靜態(tài)圖像或表現為靜態(tài)的圖像。該靜態(tài)圖像包括在計算機屏幕或其他 屏幕上顯示的圖像,甚至正在屏幕上不斷刷新的圖像。該靜態(tài)圖像還可以是圖像的硬拷貝。
提供圖形表示2402還包括產生圖像或該圖像的表示。例如,使用處理器執(zhí)行軟件 以產生圖形表示2402。所產生的圖像可以是或表現為靜態(tài),或者該圖像也可以是動態(tài)的。 用于產生動態(tài)圖像的軟件例子為Macromedia公司提供的Flash5計算機軟件。Flash5是 廣泛使用的用于產生圖形、圖像和動畫的計算機程序。其他用于產生圖像的有用產品包括 例如 Adobe Illustrator、Adobe Photoshop 以及 Adobe LiveMotion0 還有很多可用于產 生靜態(tài)和動態(tài)圖像的程序。例如,微軟公司制作的計算機程序畫圖。該軟件可用于在屏幕 上產生位圖格式的圖像。其他很多軟件程序都可以產生位圖、向量坐標或其他技術的圖像。 還有很多程序可以提供三維或更多維的圖像。例如微軟公司的Direct X library可以產 生三維空間的圖像。任何前述軟件程序或相似程序的輸出都可作為圖像表示2402。在一些 實施例中,圖像表不對應于輸入視頻信號,其中各視頻巾貞都被表不為圖形表不。
在一些實施例中,可以使用處理器上執(zhí)行的軟件產生圖形表示2402,但是該圖形 表示2402并不在屏幕上顯示。在一實施例中,算法可產生圖像或其表示,例如空間中的爆 炸。該爆炸功能可產生一圖像,然后使用該圖像產生本文中所述的控制信號并將該圖像顯 示或實際上不顯示在屏幕上。該圖像例如可以通過照明網絡來顯示,而不是顯示在屏幕上。
在一實施例中,可以通過處理器上執(zhí)行的程序來產生或表不圖像。在一實施例中, 產生圖像或該圖像的表示的目的是提供空間中規(guī)定的信息。例如,產生圖像可以定義照明 效果怎樣在空間中穿過。例如該照明效果可以表示爆炸。該表示可以在平鋪板500的格柵 角落開始發(fā)出白色光,然后該光從該角落以一定速度(具有速率和方向)開始穿行,該光的 顏色會隨著該效果傳播的繼續(xù)而改變。在一實施例中,圖像發(fā)生器可產生函數或算法。該 函數或算法可以表現事件,例如爆炸、雷擊、前燈、頭燈、火車經過空間或格柵、子彈穿過空 間或格柵、光線經過空間或格柵、日出穿過空間或格柵、紡紗針輪圍繞空間或格柵、彩虹鏈、 或其它事件。該功能或算法可以表現圖像,例如光在空間或格柵中旋轉、光球在空間或格柵 中回彈、聲音在空間中反射、或其他圖像。該功能或算法還可以表現隨機產生的效果或其他 效果。術語“格柵”包含任意二維排列,例如格柵、陣列、點陣、或相似表面,包括彎曲或曲線排列,例如包圍角落的墻壁。術語“空間”包括任何三維排列。
再次參照圖24,照明系統(tǒng)配置裝置2404可以執(zhí)行所述方法和系統(tǒng)的其他步驟。該 照明系統(tǒng)配置裝置可產生系統(tǒng)配置文件、配置數據或用于照明系統(tǒng)的其他配置信息,例如 結合圖1描述的內容。
該照明系統(tǒng)配置裝置可以表現系統(tǒng)或使其與環(huán)境100中的一個或多個位置聯(lián)系 起來,該系統(tǒng)可以是例如照明單元100、聲音系統(tǒng)或其它系統(tǒng)。例如,LED照明單元100可以 與其在空間中的位置相聯(lián)系。在一實施例中,被照亮的表面的位置也被認為包括在配置文 件中。該被照亮表面的位置還可以與照明單元100聯(lián)系起來。在一些實施例中,所照亮的 表面107可以是所需的參數,而產生照亮該表面的光的照明單元100也同樣重要。當照明 單元100計劃照亮一個表面時,可以向照明單元100提供照明控制信號。例如,當所產生的 圖像要求空間的特定部分改變色調、飽和度或亮度時,可以向照明系統(tǒng)提供控制信號。在這 種情況下,控制信號可以控制照明系統(tǒng),從而可以在適當時間照亮所照明的表面107。該被 照亮的表面107可位于墻面上,而設計向該表面107投射光的照明單元100可以位于天花 板上。當表面107將被照亮時,配置信息可以啟動照明單元100使其驅動或變化。
參照圖24,可以將圖形表示2402和照明系統(tǒng)配置裝置2404提供的配置信息提供 給轉換模塊2408,該模塊將配置裝置提供的位置信息與圖形表示提供的信息聯(lián)系起來,并 將該信息轉換為控制信號,例如用于照明單元100的控制信號。轉換模塊然后能傳送控制 信號例如到照明單元100。在一些實施例中,轉換模塊將圖形表示中的位置映射為照明單 元100在環(huán)境中的位置,并存儲在該環(huán)境的配置文件中(下面將會描述)。該映射可以是圖 形表示中的像素或像素組對環(huán)境100中的照明單元100或照明單元組的一對一映射。也可 以是圖形表示中的像素對由照明單元100照亮的環(huán)境中的表面107、多邊形、或目標物的映 射。映射關系還可以將向量坐標信息、波形函數或算法與照明單元100的位置映射。很多 不同的映射關系都可以想到并包含在本文中。
參照圖25,描述了用于產生控制信號的方法和系統(tǒng)的方塊圖的另一實施例。照明 管理裝置2502用于產生映射文件2504,該文件可以將照明單元100與環(huán)境中的位置、該照 明系統(tǒng)照亮的表面映射起來。動畫裝置2508產生用于動畫效果的圖形文件的序列。轉換 模塊2512將用于照明單元100的映射文件2504中的信息與圖形文件中的圖形信息聯(lián)系起 來。例如,圖形文件中的顏色信息可用于轉換照明單元100的色彩控制信號以產生相似的 顏色??梢詫⒃搱D形文件的像素信息轉換為照明單元100的地址信息,該地址信息對應于 所討論的像素。在一些實施例中,轉換模塊2512包括查找表,用于根據照明系統(tǒng)配置文件 的內容和適用于動畫裝置的轉換算法,將特定圖形文件信息轉換為特定的照明控制信號。 將轉換后的信息發(fā)送到重放工具2514中,該重放工具然后播放該動畫并將控制信號2518 提供給環(huán)境中的照明單元100。
參照圖26,該圖示出了配置文件2600的實施例,示出了對應照明單元100或其它 系統(tǒng)而存儲的配置信息的特定要素。因此,該配置文件2600可以存儲各照明單元100的 標識符2602以及照明系統(tǒng)在對應環(huán)境100的所需坐標或映射系統(tǒng)中的位置2608(可以為 (X,y, z)坐標,極坐標,(X,y)坐標等)。位置508和其他信息與時間相關,因此該配置文 件2600包括時間要素2604。該配置文件2600還可以存儲由該照明單元100所照亮的位置 2610的信息。該信息包括一組坐標,或者它可以是所識別的表面、多邊形、目標物或環(huán)境中的其他項目。該配置文件2600還可以存儲關于用于該照明單元100的可獲得的自由度的 信息,例如顏色范圍2612中的可用顏色、強度范圍2614中的可用強度等。該配置文件2600 還包括與由所述控制系統(tǒng)控制的環(huán)境中的其它系統(tǒng)相關的信息、與環(huán)境中的表面107的特 征相關的信息等。因此,配置文件2600可以將一組照明單元100映射為可以在環(huán)境100中 產生的條件。
在一個實施例中,利用處理器上執(zhí)行的程序可以產生例如配置文件2600的配置 信息。參照圖27,該程序可以在具有圖形用戶界面2712的計算機2700上運行,其中可以顯 示出環(huán)境2702的表示,以圖形格式示出照明單元100、被照亮的表面107或其他要素。該界 面包括例如空間的表示2702。然后可以在界面2712中顯示光線、被照亮的表面或其它系統(tǒng) 的表不,然后可以向系統(tǒng)分配位置。在一個實施例中,位置坐標或位置映射表可以表不一個 系統(tǒng),例如照明系統(tǒng)。例如還可以為所照亮表面表示產生位置映射表。圖27示出具有照明 單元100的空間。在其他實施例中,照明單元100可以位于建筑物的外表面上、建筑物的窗P坐坐由 廠寸寸T ο
表示2702還可以用于簡化效果的產生。例如,利用屏幕2712上的圖標2710可以 表示一組存儲的效果。利用光標或鼠標可以選擇爆炸圖標,該圖標會提示用戶在坐標系統(tǒng) 點擊該爆炸的開始點和結束點。通過在表示中定位一個向量,用戶可以使爆炸在空間2702 的上角開始,光和/或聲波將經過該環(huán)境傳播。利用配置文件2600中所標識的所有處于預 定位置的照明單元100,可以通過照明系統(tǒng)和其他例如聲音系統(tǒng)等系統(tǒng)在空間中播放爆炸 表不。
在使用中,如本文中所使用的控制系統(tǒng)可用于根據提供給計算機2700的用戶的 信息或與其配合,從照明單元100向用戶或編程器提供信息。如何提供信息的一個例子是 與用戶結合在計算機2700上產生計算機動畫。照明單元100可用于根據計算機2700上 的顯示2712產生一個或多個照明效果。該照明效果可以產生很多種不同效果,包括顏色 變化效果;頻閃效果;閃光效果;協(xié)同照明效果;與例如視頻或音頻其它媒介協(xié)同的照明效 果;顏色色度、飽和度或強度在一段時間內變化的刷色效果;產生環(huán)境色;褪色;模擬運動 的效果,例如彩虹鏈,閃光拖尾經過空間,日出,爆炸的熱柱,其他運動效果;以及很多其他 效果。這些能夠產生的效果幾乎是無限的。光和色不斷地環(huán)繞著用戶,控制或改變空間內 的照明或顏色可以改變情緒,產生氣氛,增強材料或目標,或產生其他令人愉快或有用的效 果。該計算機2700的用戶可以觀察這些效果并同時在顯示器2712上修改它們,從而形成 允許用戶很方便地修改這些效果的反饋環(huán)。
在一實施例中,可以將所產生的用于形成圖像或表示的信息提供給一個照明單元 100或多個照明單元100。然后將該信息作為配置文件中產生的信息發(fā)送給照明系統(tǒng)。例 如,圖像可以表示在空間右上角開始的爆炸,該爆炸傳播經過該空間。隨著圖像傳播經過其 計算后的空間,可以向對應空間中的照明系統(tǒng)提供控制信號。當該圖像經過該照明系統(tǒng)投 射光的被照明空間時,該通信信號可以使照明系統(tǒng)產生具有特定色調、飽和度和強度的光。 本發(fā)明的一個實施例使通過照明系統(tǒng)投影圖像??梢酝ㄟ^計算機屏幕或其他屏幕或投影設 備來投影該圖像。在一個實施例中,可以在使用照明系統(tǒng)重放該圖像之前或期間,使用屏幕 來顯示該圖像。在一個實施例中,可以使聲音或其他效果與照明效果協(xié)同作用。例如,傳播 經過空間的光波的峰值強度可以正好位于聲波之前。因此,光波經過空間之后緊接著就是聲波。該光波可以利用照明系統(tǒng)重放,而聲波可以利用聲音系統(tǒng)重放。這種協(xié)作可以產生 正在穿過空間的效果,或者它們也可以產生其他多種效果。
參照圖27,效果可以通過虛擬環(huán)境來傳播,該虛擬環(huán)境表示為計算機2700的顯示 屏2712上的3D。在一些實施例中,可以將該效果模擬成隨時間在空間中運動的向量或平 面。因此,真實世界環(huán)境中位于該效果平面上的所有照明單元都可以被控制,從而當效果平 面?zhèn)鞑ソ涍^照明系統(tǒng)平面時可以產生特定類型的照明。這可以在顯示屏的虛擬環(huán)境中模擬 出來,從而使開發(fā)者托拽該平面經過隨時間變化的多個位置。例如,效果平面2718可以與 向量2708 —起運動經過虛擬環(huán)境。當效果平面2718到達金字塔2714時,該金字塔可以高 亮顯示為從色板2704中選擇出的顏色。處于真實世界中對應該金字塔的目標上的照明單 元100可以在真實世界環(huán)境中以相同顏色照明。當然,該金字塔可以為任何目標、平面、表 面、墻壁等上的照明系統(tǒng)的任何結構,從而使能夠產生的3D效果范圍為無限。
在一個實施例中,從中央控制器發(fā)出圖像信息。該信息可以在照明系統(tǒng)響應該信 息之前改變。例如,圖像信息可以指示位置映射中的位置。在將該信息發(fā)送到照明系統(tǒng)之 前,可以收集該位置映射中指示的所有信息??梢栽诿慨攬D像刷新時或每當圖像的一部分 被刷新或其它時間時,完成該工作。在一個實施例中,可以對收集到的信息執(zhí)行一個算法。 該算法可以平均該信息,計算和選擇最大信息,計算和選擇最小信息,計算和選擇該信息中 的第一個四分位(quartile),計算和選擇該信息的第三個四分位,計算和選擇最經常使用 的信息,計算和選擇該信息的積分或對該信息執(zhí)行其他計算??梢愿鶕邮盏降男畔?zhí) 行該步驟從而拉平照明系統(tǒng)的效果。例如,在一個刷新周期內,該信息可以多次改變映射中 的信息,當投影光具有給定刷新周期內的一個值時,該效果看上去最好。
在一個實施例中,可以在照明系統(tǒng)對信息進行響應之前,改變發(fā)送到該照明系統(tǒng) 的信息。例如可以在發(fā)送該信息之前改變信息格式。計算機可以通過USB端口或其他通信 端口發(fā)送該信息,當將該信息發(fā)送到照明系統(tǒng)時,該信息的格式可以變化為例如DMX等照 明協(xié)議。在一個實施例中,通過計算機、便攜式計算機、記事本計算機、個人數字助理或其它 系統(tǒng)的通信端口向照明系統(tǒng)或其它系統(tǒng)發(fā)送信息或控制信號。該信息或控制信號還可以 存儲在存儲器、電子設備中,或相反以后可以讀出。例如Color Kinetic公司制造和銷售的 iPlayer和SmartJack系統(tǒng)等系統(tǒng)可用于發(fā)送和/或存儲照明控制信號。
在一個實施例中,多個系統(tǒng)可以與位置映射表相聯(lián)系,這些系統(tǒng)具有共享的位置 映射表或者這些系統(tǒng)可以駐留在獨立的位置區(qū)域中。例如,第一照明系統(tǒng)所照亮的表面的 位置可能與第二照明系統(tǒng)所照亮表面相交叉。這兩個系統(tǒng)可以對發(fā)送給它們中任一個的信 息進行響應。在一個實施例中,也可對兩個照明系統(tǒng)的交互進行控制。可以使用算法、函數 或其他技術來改變處于交互空間中的一個或多個照明系統(tǒng)的照明效果。例如,如果交互空 間大于照明系統(tǒng)的非交互空間的一半,則可以修改該照明系統(tǒng)的色調、飽和度或亮度,以補 償該交互區(qū)域。這種技術可以調節(jié)該交互區(qū)域或相鄰區(qū)域的整體表現。
在一個實施例中,照明效果還可以與另外加入的聲音相結合,從而加強照明效果。 一個例子是所謂的“紅色警報”序列,其中使“嗚嗚”的警報聲效果與配合該聲音的閃爍紅 色的照明單元結合使用。二者相互加強。這種效果協(xié)作的例子還有使用低頻聲音和閃爍光 制造地震的聲音和動作。該光和聲音的動作可用于指不方向。
在一個實施例中,以二維或平面視角來表現燈。這樣就可以在平面中表示燈,其中該燈與多個像素相聯(lián)系。然后可以使用標準計算機圖形技術來制造效果??梢允褂弥g動 畫和甚至標準工具來產生照明效果。Macromedia Flash可以與低分辨率制圖技術一起來 制作網頁上的動畫。Flsh使用簡單的向量制圖技術,因此很容易制作動畫。該向量表示對 于例如互聯(lián)網上用于通過網絡發(fā)送動畫的流應用非常有效。使用相似的技術也可以產生動 畫,通過將像素信息或向量信息映射到像素或向量可以獲得照明命令,該像素或向量對應 于照明單元在某一環(huán)境100的坐標系統(tǒng)中的位置。
例如,計算機2700的動畫窗口可以表示燈空間或其他環(huán)境。該窗口中的像素可以 對應于該空間中的燈,或者可以根據較高分辨率圖像產生低分辨率的平均圖像。按照這種 方式,當對應像素或相鄰像素接通時,該空間內的燈也將被激發(fā)。由于基于LED照明技術可 以利用數字控制信息產生任何需要的顏色,參見美國專利6016038,6150774和6166496,因 此該燈可以精確地再現原始圖像中的顏色。
利用本發(fā)明系統(tǒng)和方法產生的效果的一些例子包括,但不局限于爆炸、顏色、水 下效果、湍流、顏色變化、火焰、導彈、跟蹤、空間的旋轉、形狀運動、Tinkerbell式形狀、燈在 空間中運動以及很多其他效果。這些效果中任何一個都可以由參數來規(guī)定,例如頻率、波 長、波寬、峰峰測量值、速度、慣量、摩擦力、速率、寬度、旋轉、向量等。這些效果中的任何一 個可以與其它效果例如聲音結合使用。
在計算機制圖技術中,反混淆是用于去除成像中的階梯效應的技術,其中繪出邊 緣并存在分辨率限制。當在電視上顯示很窄的條紋圖案時,就會看到該階梯效應。當線條 接近水平時,邊緣將表現得像是螞蟻在爬行一樣。按照相似的方法,可以控制照明從而在存 在該效效果動作時能夠提供較為平緩的過渡。可以修改例如波長、幅度、相位或頻率等效果 參數,從而實現更好的效果。
例如,參照圖29,示意圖2900中的多個圓圈表示單個光源2904隨時間流逝的變 化。對于“橫移”燈的效果來說,僅需要簡單地使用階躍函數,從而當波形經過該燈時使該燈 脈動。但是,在不考慮寬度的情況下,該效果幾乎是不可見的。因此該效果最好具有寬度。 但是如果該燈僅在某一時間段打開的階躍函數,則表現出來的效果僅僅是非常粗糙刺目的 變化,這種效果在某些情況下是需要的,但是對于需要在一定時間內移動的效果來說(即, 具有與這些效果相關的相同速度),則會是非正常情況。
圖29所示的波形2902具有對應于該變化的形狀。實際上,它是波形2902傳播經 過該空間時的可視卷積。例如爆炸形成的這種波形可以經過空間內的多個點,這些點的強 度從零開始增加,并且其色調或飽和度也可能相應變化,這樣就會產生該效果動作的更真 實效果。在某些點,隨著燈的數目和密度增加,該空間將變成屏幕的擴展并提供多個較大稀 疏的像素。即使利用相對較少的照明單元100,該效果也可作為與大屏幕顯示相似的顯示。
這些效果具有相聯(lián)系的運動和方向,即速度。也可以描述其他物理參數以給出物 理參數,例如摩擦力、慣量和動量。除了這些,效果還具有特定的軌跡。在一個實施例中,每 個燈都有表示,該表示給出了該燈的屬性。該燈表示可以采用例如2D位置的形式。照明單 元100可以具有分配的所有不同的自由度(例如xyz-rpy)或它們的組合。本文中所列出 的技術并不局限于照明。根據其位置還可以通過其他設備傳輸這些信號,例如煙火等特殊 效果設備、氣味產生設備、煙霧裝置、氣泡機器、運動機械、聲音設備、在空間中運動的聲音 效果或其它系統(tǒng)。
本發(fā)明的其他實施例將在圖30中說明,圖30包括流程圖3000,具有用于產生控制 信號的很多步驟。首先,在步驟3002中,用戶可以訪問如圖27所示的顯示器2712那樣的圖 形用戶界面。然后,在步驟3003中,用戶可以利用圖形程序或相似程序在顯示器上產生圖 像。該圖像表示例如房間、空間、墻壁、建筑物、表面、物體等環(huán)境,在該環(huán)境中布置有照明單 元100。結合圖30,假設該環(huán)境中的照明單元100的結構是已知的并被存儲在例如表格或 配置文件2600中。當然僅通過獲知照明單元100的順序位置,例如在按照串形燈協(xié)議(該 協(xié)議還可通過按照特定順序將格柵排列成串而形成格柵)的燈串中的位置,可以存儲類似 的信息。然后,在步驟3004中,用戶可以從例如效果菜單中選擇一個效果。在一個實施例 中,該效果可以是從調色板中選擇的顏色。該顏色可以是白色的色溫。該效果可以是本文中 描述的其他效果。在一個實施例中,通過在處理器上執(zhí)行程序可以產生圖像3003。然后可 以將該圖像顯示在計算機屏幕上。當在步驟3004中從調色板中選擇出一個顏色時,用戶可 以在步驟3008中選擇該圖像的一部分。這可以通過在圖形用戶界面中的屏幕上使用光標 來實現,其中該光標位于該圖像的所需部分之上,然后使用鼠標選擇該圖像部分。在選擇圖 像的某一部分之后,可以在步驟3010將該圖像部分的信息轉換為照明控制信號。這可以包 括改變位流的格式或將該信息轉換為其他信息??梢詫⒅谱髟搱D像的信息分為多個顏色, 例如紅、綠和藍色。還可以按照例如分開的紅、綠和藍色信號將該信息提供給照明系統(tǒng)。在 步驟3012中還可以將該信號作為合成信號傳送到照明系統(tǒng)中。該技術對于改變照明系統(tǒng) 的顏色非常有用。例如,可以在圖形用戶界面中顯示調色板,該調色板可以顯示上百萬種不 同顏色。用戶可能希望將空間或其他區(qū)域中的照明顏色改變?yōu)樯钏{。為了實現這個任務, 用戶可以利用鼠標從屏幕中選擇該顏色,空間中的照明將改變?yōu)榕c該用戶所選擇屏幕部分 的顏色相匹配。通常計算機屏幕上的信息是由紅、綠和藍色小像素來表示的。例如US專 利6016038、6150774和6166496中所揭示的LED系統(tǒng)可以包括紅、綠和藍色照明元件。將 屏幕上的信息轉換為控制信號的轉換步驟可以是格式變化,從而使該照明系統(tǒng)明白這些命 令。但是,在一個實施例中,這些獨立照明元件的信息或級別可以與用于產生像素信息的信 息相同。從而可以對照明系統(tǒng)中的像素信息進行精確再現。
利用本文中所述的技術,包括用于判斷照明系統(tǒng)在環(huán)境中的位置的技術、用于模 擬環(huán)境中的效果的技術(包括時間和幾何效果)以及用于將照明系統(tǒng)環(huán)境映射為虛擬環(huán)境 的技術,可以模擬在無限范圍的環(huán)境中無限范圍的效果。這些效果并不局限于可以在正方 或矩形顯示器中產生的效果,例如平鋪板500。相反,還可以將照明系統(tǒng)布置在例如線、串、 曲線、多邊形、錐形、圓柱形、立方體、球形、半球形、非線性結構、云和任意形狀和結構中,然 后在虛擬環(huán)境中按照這些照明系統(tǒng)在所選坐標系統(tǒng)中的位置模擬這些照明系統(tǒng)。因此,可 以將照明系統(tǒng)布置在任何環(huán)境的內部或外部內或之上,這些環(huán)境包括房間、空間、建筑、家、 墻壁、目標、產品、零售店、車輛、輪船、飛機、泳池、溫泉區(qū)、醫(yī)院、操作間或其他位置。
在一些實施例中,照明系統(tǒng)可以與用于計算機應用的編碼相聯(lián)系,從而可以修改 或產生該計算機應用編碼以控制照明系統(tǒng)。例如,可以使用面向目標的編程技術以計算機 編碼的形式為目標物增加屬性,這些屬性可用于管理照明系統(tǒng)的動作。面向目標技術是本 領域公知的,在Timothy Budd所著的文章“面向目標編程介紹”中有所說明,該文章的全部 內容都已經通過引用結合在本文中。應當理解還可以使用其它編程技術來指導照明系統(tǒng) 協(xié)同計算機應用來照明,面向目標的編程作為本領域技術人員公知的多種編程技術中的一種,可以實現所述的方法和系統(tǒng)。
在一個實施例中,開發(fā)者可以使照明系統(tǒng)輸入端與計算機應用中的目標聯(lián)系起 來。例如,開發(fā)者具有照明單元100的介紹,該介紹被加到應用目標的編碼結構或目標中。 該目標包括多種屬性,例如位置、速度、顏色、強度或其他值。開發(fā)者可以將燈作為具有計算 機應用編碼格式的目標的一個例子。例如,該目標可以是面向目標的計算機動畫程序或實 體模擬程序中具有多個屬性的向量,該屬性可以是例如方向和速率??梢詫⒄彰鲉卧?00 作為計算機應用目標的一個例子加入,該照明系統(tǒng)可以具有很多屬性,例如強度、顏色或多 種效果。因此當計算機應用中出現的事件調用了該向量目標時,該程序中運行的線程可以 獲得編碼來作為該照明系統(tǒng)處理器的輸入。該照明可以精確表現幾何體、布局、空間位置, 表現屬性或特征的值,或提供其他元素或目標的指示。
參照圖31,在根據本發(fā)明原理的聯(lián)網照明系統(tǒng)的一個實施例中,網絡發(fā)射器3102 向照明單元100提供網絡信息。在該實施例中,照明單元100可包括輸入端口 3104和輸出 端口 3108??梢詫⒃摼W絡信息提供給第一照明單元100,該第一照明單元100可以讀出用 于對其尋址的信息,并將該信息的剩余部分提供給下一個照明單元100。本領域技術人員應 當知道根據本發(fā)明原理的系統(tǒng)還包含了其他網絡拓撲結構。
參照圖32,流程圖3200示出了用于實現協(xié)同照明的方法的步驟。在步驟3202中, 程序裝置利用例如面向目標的編程技術對計算機應用目標進行編碼。在步驟3204,程序裝 置為該應用中的多個目標中的每一個生成多個例子。在步驟3208中,程序裝置將燈作為例 子加入到該應用的一個或多個目標中。在步驟3210中,程序裝置提供通過應用編碼運行的 線程。在步驟3212中,程序裝置提供線程,從而從具有燈這樣例子的目標獲得照明系統(tǒng)輸 入編碼。在步驟3214中,將在步驟3212中獲得的輸入信號提供給照明系統(tǒng),從而該照明系 統(tǒng)可以對從計算機應用中獲得的編碼進行響應。
根據用于計算機應用的編碼,利用這種輸入到照明單元100的面向目標的光輸 入,可以使真實世界環(huán)境中很多照明效果與計算機應用的虛擬世界目標相聯(lián)系。例如,在例 如多邊形爆炸這樣效果的動畫中,可以使燈效果與該多邊形的爆炸結合起來,例如聲音、閃 爍、動作、振動和其他暫時現象。另外,照明單元100還包括其他效果設備,例如聲音產生設 備、動作產生設備、煙霧機、制雨機、或其他可以產生與該目標相關的指示的設備。
參照圖33,流程圖3300示出了在計算機屏幕的虛擬環(huán)境上的表示與實際環(huán)境中 的一個照明單元100或一組照明單元100之間的協(xié)同照明步驟。在一些實施例中,用于控 制照明單元100的程序編碼具有在該機器上獨立運行并提供控制信號的線程。在步驟3302 中,該程序開始該線程。在步驟3304中,該線程盡可能經常穿過一系列虛擬燈,即程序編碼 中的目標表示虛擬環(huán)境中的燈。在步驟3308中,線程進行三維數學運算,以判斷該環(huán)境中 的哪個真實照明單元100最接近真實世界中的參考點(例如所選擇表面107),將該真實照 明單元100作為計算機表示的虛擬環(huán)境中目標坐標系統(tǒng)中的參考點。因此,(0,0,0)位置 可以是真實環(huán)境中的位置,也可以是計算機應用的顯示器上的顯示屏上的一個點(例如顯 示器中心)。在步驟3310中,編碼將虛擬環(huán)境映射到包括照明單元100的真實世界環(huán)境,從 而使計算機屏幕外發(fā)生的事件與參考點的關系與虛擬目標和計算機屏幕上的參考點的關 系一樣。在一些實施例中,該虛擬世界是二維的,從而可以利用虛擬環(huán)境中的二維目標來表 現該二維真實世界格柵,例如由平鋪板500形成的格柵。在其他情況下,虛擬世界表示真實世界中的三維目標,例如空間或多邊形。這種三維目標包括由例如平鋪板500等二維目標 物形成的目標。
在步驟3312中,該方法的主機可以提供用于映射的界面。如下面將描述的 Directlight API所述,可以利用例如“投射所有燈”的功能來實現該映射功能,所述“投射 所有燈”功能利用例如托拽界面等簡單的用戶接口對真實世界的燈進行映射。在一些實施 例中,這些燈的布置并不比這些燈所朝向的表面更為重要。該表面是指將照明或光線反射 回環(huán)境中的表面,因此它是對于映射程序最重要的表面。該映射程序可以映射這些表面而 不是照明系統(tǒng)的位置,或者它可以同時映射該照明系統(tǒng)的位置和該表面上的光。
提供用于協(xié)同照明的編碼的系統(tǒng)可以是任何適當的計算機,它可以進行編程并包 括處理器、操作系統(tǒng)和存儲器,該存儲器用于存儲需要執(zhí)行的文件,可以是例如數據庫。
每個真實的照明單元100都具有存儲在配置文件中的多個屬性。圖26中示出了該 配置文件的結構的一個例子。在這些實施例中,該配置文件包括多種數據,例如燈的數目、 各燈的位置、燈輸出的位置或方向、燈的灰度級數(亮度)、一個或多個屬性的標識符數目、 以及很多其他屬性。通過改變配置文件中的坐標,可以將真實世界中的燈映射到屏幕上表 現的虛擬世界中,使其能夠反映虛擬環(huán)境中發(fā)生的事件。因此,開發(fā)人員能夠制作基于時間 的效果,例如爆炸。在與多個應用屬性相聯(lián)系的編碼中可以有一個效果庫。例如包括爆炸、 彩虹、色彩鏈、淡入和淡出等。開發(fā)人員將這些效果加在應用中的虛擬目標上。例如,當爆 炸完成時,燈在顯示器中消失,反映出與配置文件中的燈相聯(lián)系的目標的毀滅。
為了簡化配置文件,可以使用多種技術。在一些實施例中,可以使用按照依次順 序排列的多個半球照相機作為具有換算系數的基準,從而對這些燈進行三角測量,從而可 以在不測量這些燈的位置的情況下自動產生配置文件。在一些實施例中,可以將配置文件 鍵入或輸入到圖形用戶界面中,該界面可以將光源托拽到環(huán)境表示上。開發(fā)人員可以生成 一個配置文件,該配置文件使設備可以與真實環(huán)境中的真實布置相匹配。例如,當將照明 單元拖拽在該環(huán)境中時,程序可以將程序中的虛擬燈與該環(huán)境中的真實燈相聯(lián)系起來。名 稱為“用于創(chuàng)作照明序列的系統(tǒng)和方法”的美國專利申請No. 09/616214中包括了幫助照 明配置的燈創(chuàng)作程序的例子。Color Kinetic公司還提供了合適的創(chuàng)作和配置程序,稱為 “ColorPlay”。
在下面將描述的Directlight API中將詳細說明創(chuàng)作編碼的實現方式。 Directlight API是程序裝置接口的一個例子,它可以使程序裝置將照明效果結合到程序 中。面向目標的編程僅是用于結合照明效果的編程技術中的一個例子。照明效果還可以結 合到任何編程語言或編程方法中。在面向目標編程中,程序裝置經常模擬2D或3D空間。
在上述例子中,使用燈來指示可以產生希望的光或具有附著在其上的燈的目標的 位置。由很多其它種方法可以使用該燈。照明系統(tǒng)中的燈可以用于很多種目的,例如指示 計算機應用(例如游戲)中的事件或指示目標的級別或屬性。
已經知道計算機屏幕或相似機構可用于表示環(huán)境中照明單元100的配置,這些照 明單元100的表示可以與面向目標的程序中的目標相鏈接,該面向目標的程序可以產生用 于照明單元100的控制信號,該照明單元100對應于虛擬世界中表示的事件和屬性,因此可 以理解照明單元100的控制信號不僅可以與為創(chuàng)作燈光表演目的的圖形表示相聯(lián)系,還可 以與為例如娛樂目的等其他目的而產生的圖形表示相聯(lián)系,也可以與能夠圖形化表示的其他信號和數據源相聯(lián)系,并可以利用環(huán)境中的照明單元100表現出來。例如,可以通過在顯 示器上顯示的圖形均衡器將音樂圖形化表示出來,該顯示器例如可以是消費電器顯示器或 計算機顯示屏幕。然后按照在軟件創(chuàng)作工具中創(chuàng)作表演的方式,可以將該音樂的圖形表示 轉換為用于照明單元100的創(chuàng)作信號。因此,利用與上述相似的信號發(fā)生機構以及尋址和 配置機構可以將能夠圖形化表示的任何信號或信息轉換為照明單元100上的表示,該尋址 和配置機構可以將照明單元100的真實世界位置轉換為虛擬環(huán)境中的坐標。例如,在例如 房間中的平鋪板500陣列上將任何能夠被信號源124感應的東西作為數據圖形化表示出 來,或者表示為彩色。例如,如果外界溫度比較高,則平鋪板500將發(fā)熱變?yōu)榧t色,如果或者 如果股市升高則變?yōu)樗{色等等。
可以轉換為對照明單元100的控制信號的表示的一個例子是計算機游戲表示。在 計算機游戲中,通常有顯示屏幕(可以是個人計算機屏幕、電視屏幕、膝上型電腦屏幕、手 持機、gameboy屏幕、計算機監(jiān)視器、平板顯示器、IXD顯示器、PDA顯示屏等)將表示某些類 似虛擬的世界。該顯示平可包含圖形表示,從而可以將編碼后的目標、事件和屬性具體化為 用于游戲的程序代碼。用于游戲的編碼可以附加對照明單元100的照明控制信號,從而可 以在屏幕上圖形化表示游戲中的事件,然后將屏幕上的圖形轉換為對應的照明控制信號, 例如表示真實世界中游戲事件或屬性的信號、用于爆炸的閃爍光。在很多游戲中,可以利用 燈陣列,例如平鋪板500陣列,將游戲中的目標直接表示出來;例如可以在建筑物的墻壁和 側壁上玩游戲“pong”,此時利用平鋪板500表示游戲要素,例如操作桿和“球”。
對于結合圖8說明的、相鄰單元之間具有電連接的配置來說,這些連接可用于建 立接近和幾何結構。然后可用于產生系統(tǒng)的總圖,利用該總圖可以創(chuàng)作穿過多個平鋪板500 效果。參照圖34,如果平鋪板A與平鋪板B鏈接或連接,且平鋪板B與平鋪板C連接,則我 們就可以得到三個已經確立了彼此之間的總拓撲或關系的平鋪板。這可以通過系統(tǒng)自動完 成,該系統(tǒng)可以按照類型或單元識別特定的平鋪板。通過存儲器元件可以存儲或表示該信 息,或者利用代表標識符的電路跳線或電阻來存儲或表示該信息。因此,每個平鋪板500或 面板元件都知道它們的鄰接部分是誰,哪個平鋪板500是在發(fā)光元件網絡中,以及每個平 鋪板中有什么,這樣就使系統(tǒng)知道各可控制的發(fā)光元件的位置在那里。進而可以實現將整 個系統(tǒng)作為一個整體單元來實現效果或成像。
在這種實現方式中,各平鋪板500具有唯一的ID或表示該平鋪板500類型的ID。 該平鋪板可以是多種類型中的一種。當相鄰的平鋪板通過邊緣連接部分實現邊緣-邊緣電 連接時,將會出現信息交換程序來實現這些平鋪板之間的通信,并實現它們彼此之間的信 息傳遞。這與當設備與計算機網絡連接時所遵循的協(xié)議非常相似。為了確定整體的拓撲, 需要從一個平鋪板或面板向下一個直至中央控制器進行一系列通信。圖34中示出了兩種 類型的平鋪板500,三角形和正方形。相鄰平鋪板500電連接,從而可以利用串行協(xié)議實現 一個單元到下一個單元的信息傳輸以及低成本(overhead)通信。平鋪板之間的連接可以 使通信路徑可以確定整個裝置的配置。已知鄰接部分和平鋪板類型能夠明確給出兩個鄰接 結構的布局。只要知道連接幾何關系,還可以有兩個以上的鄰接部分。在馬薩諸塞州技術 學校的Kelly Heaton的作品,例如提交到建筑與設計學校的媒體藝術與科學系的2000年 6月計劃中的“物理像素”中,描述了用于產生物理像素的網絡自配置,該“物理像素”是該 系碩士學位的要求科目。
該平鋪板500的其他應用是如上所述在包括冰雕的滑冰場或其它冰類中心比賽 場在冰下使用的設備。這些平鋪板可以鋪在冰下。為了保護這些平鋪板,使用密封劑或透 明保護涂層來防止水的損害以及由人或汽車重量對這些單元的損害。由于水層加在該溜冰 場中并位于這些單元上部,因此這些冰能夠將平鋪板500發(fā)出的光漫射。
一旦冰已經存在,因此冰上的溜冰者或支撐物上的其他感應設備需要連接到定 位系統(tǒng)來判斷溜冰者或例如壓輪等其他人造物品在冰上的絕對位置,然后利用光在整個 時間跟蹤該位置。這樣,溜冰者就可以在滑冰時描繪出多種形狀和特定效果,例如光的余 輝或顏色改變和移動可以實現運動的“拖尾”效果。對于Ice Capade等來說,可以使用燈 作為多種主題的顯示,這些主題包括愛國主題或與冰事件的特性相關的主題,即灰姑娘、 ffinnie-the-pooh 等。
還可以使用其它檢測方式來檢測是否存在人、或人手或胳膊或工具,并通過感應 所述胳膊或工具的接近來“揭示”圖像。例如,隨著胳膊在表面上運動,揭示出照明圖案,就 像你簡單地揭去表面覆蓋物一樣。雖然可能要使用襯墊或該襯墊要在表面上運動,但還是 要求不能接觸。例如,像掃帚一樣的工具的存在和接近可以被檢測到,并能在其很接近的時 候能夠使發(fā)光元件發(fā)光。可以檢測該動作的運動和速率以調整下方照明圖案“揭開”的時 序。這可用于在舞蹈、運動等期間進行運動跟蹤和指示。該表面可以被處理得像帆布一樣, 可以通過其他啟動或信號裝置來選擇顏色。還可以加入余輝效果,從而使該運動具有“尾 巴”。
通常上述用于平鋪板500的任何顯示模式都可以與感應裝置(電磁、IR、無線、電 容、可見光、霍爾效應、聲音等)結合以觸發(fā)效果或使效果與感應到的信號的幅度或位置相 聯(lián)系。運動經過墻壁、地板或天花板的人就可以觸發(fā)很多效果。根據很多原理工作的接近 檢測器也可用于向照明耦合感應到的信息。根據音樂信號(響應系統(tǒng))的頻率和幅度,音 樂也可以提供和耦合照明效果,或者可以觸發(fā)規(guī)定的原本效果然后使其與音樂同步。
聲音效果通常是通過麥克風來實現的,該麥克風根據幅度的函數直接控制和改變 照明圖案或時序。更多復雜的效果都是基于時間和空間的效果,它們與音樂或音頻協(xié)同來 實現效果或進行表演。
通過耦合用于測量環(huán)境光的例如TAOS傳感器等光傳感器或更為簡單的光電傳感 器,附加檢測可以根據環(huán)境光的函數調節(jié)光輸出。然后控制器使用該信息相應地使整體照 明變暗或改變顏色或色溫。甚至時間推移或天空的圖像也可以被使用,面板可用于匹配該 顏色。
甚至可以在地板上產生虛擬的天空光線,此時該空間中天花板不再是屋頂。平鋪 板光源可以用于實現虛擬天空光 或虛擬窗口 等概念,其中你可以僅有一個很便宜的照 相機(甚至廉價的webcam就足夠了)指向建筑物的外部,并利用標準時間或實時的成像來 給出一個虛擬的窗口,該成像不需要實現很高分辨率的窗口,但需要能給人們一種感覺,讓 他們知道外部現在是什么樣,甚至是云的運動或其他經過的東西的陰影。該VS或VW還可以 是基于非感應系統(tǒng),它僅具有簡單的減光類型接口,或類似于馬薩諸塞州的波士頓的Color Kinetics公司提供的ColorDial那樣的接口。
本發(fā)明的其他控制包括用于使燈光變暗和校準的換算系數的集合,可以在工廠中 在控制器存儲器中設定和編程這些內容,或由用戶通過變光開關或PC接口或其他相似的裝置設定到該平鋪板光源。
平鋪板500可以具有任何形狀,包括任意形、多邊形、正方形、矩形、三角形、圓形、 橢圓形、菱形、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形、九邊形、十邊形等其他形狀。
上述大多數說明都集中在用于面板或平鋪板500的二維形狀概念上,但是這些元 件可以是3D的或形成任意三維形狀。也可以形成很多多邊形物體,包括金字塔、四面體、 十二面體、平行管等以及任意三維形狀。
本發(fā)明包括光源的物理形狀以及獨立尋址并控制該光源的各部分的結合,從而在 房間或空間內達到特定的照明效果。本發(fā)明還涉及構造光源或顯示體的方法,它使用了聯(lián) 鎖連接的、實質上相似(similar)的、重復的組件,該組件的聯(lián)鎖機構可以同時實現機械強 度和電連接。本發(fā)明還涉及聯(lián)鎖連接的重復組件的幾何結構的開發(fā),以實現光源的精確定 位。本發(fā)明還涉及顯示體的物理形狀與獨立尋址并控制該顯示體的各部分的能力的結合, 從而實現通用的照明效果。
如圖35、36和37所示,球體3500是特定和有代表性的形狀,首先制作了 2D三角 形狀的聯(lián)鎖連接設計,當該設計與相同設計的其他板相連接和聯(lián)鎖時,就形成了球體3500。 雖然該球體3500不是理想的固體(參見下面),但是利用該原理并根據聯(lián)鎖元件可以制作 成比例的造型和很多形狀。
可以使用利用了剛強支柱和緊固件的機械連接來將多個成形板元件固定在一起, 也可以使用電連接,或者將相鄰板焊接在一起也能使很多較小的形狀保持足夠的連接。在 這種情況下,每個板都是可獨立控制和聯(lián)網的照明單元。該控制可以通過各板上的獨立控 制器完成,該控制器可使用現有的微處理器或集成控制芯片,例如使用了 Color Kinetics 的串照明協(xié)議的Chromasic芯片。
其它形狀包括立方體、八面體、菱方十二面體、五角十二面體、偏方十二面體、五 角三四面體、四面體、偏方復十二面體、五角三十八面體、五角三四面體、偏方三十八面體、 六八面體、二十四面體、三四面體、三八面體和六四面體。這些形狀中的每一個都具有可以 由簡單的幾何元件形成的優(yōu)點,這些幾何元件可以被設計為用于照明控制和照明的電路板 元件。還公開了很多理想的固體,他們都是表面為規(guī)則多邊形的多面體,這意味著它們具有 相同的支架和角度。如圖38所示,僅有五種這類多面體。
在不同實施例中,通過使用多個感應元件,還可以對相互連接和模塊化進行改進, 這些感應元件可以通過彼此之間的接近性來進行校準(co-align)。感應耦合類似地使用 AC信號提供給變壓器,該變壓器可用于從一個元件向另一個提供例如12VAC的電功率。相 似的,可以在功率信號上疊加數據,從而產生多路復用的數據和動力連接。該多路復用也可 以通過這些元件之間的直接電連接和使用多路復用的數據和DC電功率來實現。該概念與 Color Kinetics iColor MR產品相似,但是在外觀因素上平鋪板500與燈非常不同。
甚至較簡單地,單元之間的通信可以通過光學(例如可見光或IR)裝置來實現,將 相鄰面板對齊,光學耦合元件可以使數據從一個單元流到下一個單元。在該方法中,在多種 面板上可以實現廣泛的協(xié)同和同步圖案。另一個方法是使用RF技術,從而使很多面板無線 連接等。
本說明書包括很多使信息在模塊之間傳輸的方法。這還與底層結構相關。在圖39 中,多個帶有編號的塊(1,2,......,N)中的每一個都表示具有多個可控制節(jié)點(例如RGB或RGBW和控制芯片)的平鋪板500??梢允褂镁W絡,例如以太網連接很多網絡集線器或路由器,然后這些網絡集線器或路由器的每一個又與很多平鋪板500連接。按照這種分層次的方法,從處理器、計算機或控制器向集線器提供控制數據流,然后獲得它們的信息,并將該信息提供給平鋪板500中的照明單元100和節(jié)點。這與視頻屏幕相反,該視頻屏幕接收整個視頻信號,并采取該信號中的特定部分以顯示。
參照圖40,本發(fā)明使用概念上更簡單但更快速度的方法,該方法使用了高速串行總線4002。該總線4002可以是FireWire的高速版本。平鋪板500之間的連接可以是無線的,例如藍牙或任何其他已知的無線連接協(xié)議。
參照圖41,在本發(fā)明的一些實施例中,可以使用多種安裝結構。在圖41的實施例中,可以對光源4102到表面4104的距離L4108進行選擇,從而使光源4102發(fā)出的光之間的重疊最小化,并使覆蓋區(qū)域最大。如圖41所示,該距離是LED4102的光束角度的函數。需要選擇距離4108從而在一定百分比上消除大部分重疊,或在相鄰照明元件之間提供框架或外殼。如圖41中所示,與光束角度和距離相關的函數是三角法值。如果半角范圍是α 且相鄰LED之間的距離是L,則從相鄰LED發(fā)出的光束會合的距離是L/ (2tan ( α ))。這是理想距離。但是,由于吸收、反射和其他光學特性,已經證明需要輕微調節(jié)該距離至該距離的另一個的一側,從而獲得最佳效果。
參照圖41,LED與表面的接近程度限定了所產生的圖案。圖41示出一列發(fā)光二極管4102以及漫射表面4104的距離產生的效果。如果LED4102太靠近該表面,則根據該表面4104的漫射性質,將產生一串點。如果太遠,則重疊將導致相鄰光源混合。最后,在最右圖中示出了漫射體位置,該位置對應于相鄰光源發(fā)出的光相會的點。
在通常的實施例中,光源4102并不具有最佳的光束,例如在一個角度具有全部光,但隨著角度增加就沒有光了。但是,光的快速衰減是正常的,通常利用光降為其中心強度一半時的角度來定義光束圖案和角度。
其它可以防止重疊并可能地增加光輸出的機械裝置是用于使各光源4102彼此機械隔離,就像用于孵蛋漫射照明裝置中的機械裝置那樣。可以使用較薄的材料以及很小的偏置距離,從而防止機械部件列通過漫射裝置顯露出來。
參照圖42,示出了沒有任何插入的漫射材料而直接觀察到的光源4102。圖42是安裝在板4202上的規(guī)則陣列中的LED4102的直觀圖像。其中沒有使用漫射裝置。如該圖像中可以看出的那樣,光源4202看上去是一個亮的光點。每個光源都可以被獨立控制,或者可以將它們同步從而同時做同樣的事情。在圖42的頂部示出了面向外部的LED行;沒有材料阻擋到觀眾的光路。在下部的圖像中,示出四個I平方的板,每一個板在RGB LED光源的8X8(64)格柵中。
參照圖43,在一些實施例中,漫射表面4104可以相對光源4102傾斜。在圖43中, 漫射表面4104處于光源和觀察者之間的的LED4102的前面。漫射表面相對于LED具有一定角度。如圖43所示,隨著距離的變化,光點變得可見并與相鄰的光點融合在一起。如果融合得太緊密,則相鄰光源重疊將產生的顏色,此時很難區(qū)分光源和顏色混合的發(fā)生。在區(qū)分顏色的情況下,會導致分辨率的降低一這與發(fā)生的模糊的非聚焦圖像相似。該例子可用于某些應用中,其中希望不同光點之間有所過渡且將分辨率降低的模糊區(qū)域作為效果。
參照圖44,光源4102可使用不同結構和表面。在圖44中,從左到右示出了與表面4104接觸的LED元件4102。該漫射材料中的嵌入特征形成與該LED匹配的形狀。不論 LED是標準5_(Τ1-3/4)包裝、SMT或其他電源包裝,這一點都是真的。緊密的耦合降低了 反射損耗,還可加入光學凝膠材料以消除或使光學損耗最小化。
在圖44的實施例中,用于形成形狀的材料具有通常的光學屬性,可以將一系列獨 立光源4102的光輸出進行整形。在實施例4408中,該材料成型為平板表面。在實施例4410 中,材料4104為光學透鏡。在實施例4412中,由于光與變化距離的相互作用,波形起伏的 表面形成多種圖案和形狀。在實施例4414中,可以在距離LED光源一定距離上調節(jié)該形狀 或任何其它形狀。這種調節(jié)結構可以是用于調節(jié)或設定該距離的多種機械裝置中的一種。 圖中示出了簡單的螺釘4418,因此當擰動該螺釘4418時,該材料移動將距離LED板更近或 更遠。該調節(jié)結構還可以是閂鎖,鋸齒形結構或其他用于調節(jié)距離和高度的結構,該鋸齒形 結構可以與機械棘爪或鋸齒狀機械結構配合。
參照圖45,其中示出很多用于本發(fā)明光源的固定和安裝結構的實施例,這些結構 可以將LED模塊固定到表面上。圖45中的實施例僅是對通用固定結構的示意,并非限制 性的。該例子并不會限制材料或表面彼此連接的裝置。在實施例4502中,當側邊上的小 部件從面板頂部壓入面板中的圓形孔中時,該部件將鎖定在該孔中。圖中示出連接多個模 塊的電纜的剖面圖,該電纜以連續(xù)不斷的方式從一個模塊連到下一個模塊,并且經過絕緣 層剝離裝置(IDC類型)連接到模塊中。該模塊4505具有與其側邊連接的很小的平面耳 片(tab) 4506,該平面耳片4506與該包裝結合為一體,并用作螺釘、釘子卡釘、或其他固定 件的壓固區(qū)域。在實施例4508中,在表面上固定具有配對部件的較小獨立平面片,該模塊 嵌入在該獨立片的頂部。在實施例4510中,該實施例與實施例4504相似,但是耳片區(qū)域 是圓形的或者在模塊底部延伸。在實施例4512中,在面板上制造較小的孔,4516所示的螺 紋結構可以與從安裝表面另一側擰入的自攻螺絲相配合或使用。在實施例4524中,面板固 定器4526與模塊相連接或集成到其中,它從適當尺寸的孔中穿過下壓并直接固定到位。在 實施例4518中,提供了兩片結構,其中第一底片4528通過多種可能手段中的任一種與安裝 表面連接,這些手段包括但不局限于螺釘、釘子、粘接等。該第二片4530已經預先連接了電 纜,它通過配套結構嵌入到底片中,其中當從上按壓該模塊時,該配套結構可以提供鎖定功 能。其他用于防止該單元在底部安裝片4528中縱向滑動或移動的結構并未示出。在實施例 4514中,從底片4528延伸出來的耳片也可以與表面連接起來。該模塊按照與實施例4518 相似的方式與底片4528連接。在實施例4520中,模塊從面板底部刺穿。相似的結構可以 提供嵌合功能,電纜仍然處于面板底部。在實施例4522中,雙面膠可以與模塊底部和模塊 自身粘接。安裝的時候,從粘接劑上揭除保護材料,從而露出粘性表面,然后將其按壓到安 裝表面上。在直接或其他材料的情況下,可以刮掉或去除粘接劑,并加上新的DST層。
參照圖46,示出了推動穿過裝配結構。在圖46中,從底部按壓燈節(jié)點4602使其 通過安裝表面4608中的孔4604。該燈節(jié)點4602底部上的邊緣4610大于孔4604的直徑, 從而可以防止將燈節(jié)點4602完全壓過整個孔。保護連接多個燈節(jié)點4602的電纜4612避 免與安裝孔4604的剪切邊緣嚙合。從面板的另一側將扣環(huán)按壓到燈節(jié)點4602的外側上, 其內部齒形結構4618或其他相似結構可以與燈節(jié)點嚙合,從而防止其再次掉入孔4604中。 一旦與該安裝表面4608嚙合并與其按壓保持齊平,則該正嚙合結構就可以將該單元穩(wěn)固 保持在其位置上。通過利用適當的薄邊工具翅起(prying up)該扣環(huán)4614,可以去除掉扣環(huán) 4614。
參照圖47,所述被燈節(jié)點4102照明的表面并不需要是二維表面。例如,它可以是 復雜的拓撲,例如圖47所示的表面。在該例子中,被大量雕刻或形成紋理的3D表面可以與 照明元件或燈節(jié)點4102陣列結合使用。用這種表面4700,可以實現改變到這種表面4700 的距離引起的多種令人愉快效果。該3D表面4700可以根據需要是任意的透明或半透明材 料。改變深度或厚度將實際上變得不透明,從而能在顏色和半透明方面提供豐富的變化。該 表面自身可以是無色的或者具有本色和很深的顏色。
參照圖48,它還可以具有三維都被照明的形狀4800,利用該形狀后面的可控制燈 節(jié)點4102組,可以增強或加強該形狀4800的特征和顏色。例如,半球形4800上可包括部 分世界地圖,該燈節(jié)點4102可以發(fā)光來增強該顏色,例如通過發(fā)出藍色光來增強海洋、黃 色光來增強黃色表面特征。
參照圖49和50,還可以建立使照明單元陣列與例如半透明圖形和材料等圖形元 件重疊的陣列。例如,層疊的半透明元件4902或透明元件4904可以覆蓋發(fā)光元件的陣列 4900,從而提高該陣列4900所發(fā)出的光的效果。參照圖50,該重疊的元件可以是標志圖 5002或相似的商標、標記、標牌、公司名稱、個人名稱等的類似元件。該重疊元件還可以是圖 形5004,例如當發(fā)光單元利用不同顏色光照明該圖形5004時,該圖形5004被設計為可以產 生變化或“鑒別力(flair)”效果。如上圖所示,在顯示或廣告應用以及消費產品等中的新 奇元素中,照明陣列4900可用于加重和描繪出圖形元素。印刷在不同材料上的圖形具有不 同的透光量,它們覆蓋在陣列上從而可以為所述圖形材料提供柔性和可控制的背光照明效 果。這些圖形可以是任意印刷的材料。
參照圖51,陣列4900可以具有不同的間距。在一個實施例中,陣列4900是具有規(guī) 則間距、線性的平面陣列5100。在另一個實施例中,陣列之間的間隔是不規(guī)則的。圖52示 出了具有不規(guī)則間隔的發(fā)光元件4102的平面陣列5200。圖51和52示出了照明元件間隔 中的變化。該間隔可以是規(guī)則的,也可以是任意的。該間隔可以線性或非線性地、甚至從三 維方向經過這些單元,例如上述球形實施例中所述。
圖53示出Mobius帶形式的三維環(huán)路5300。如圖53所示,可以產生具有變化密度 和間隔、且其3D整體形狀無限變化的照明單元網絡4102的網絡。該Mobius帶是僅有一個 邊緣和一個側邊的拓撲表面。照明元件很容易結合在這些類型的復雜表面中(圓環(huán)面、克 萊因瓶、3維空間中表示的超立方體)。
本文所述的方法和系統(tǒng)還包括使用熱固材料作為安裝燈節(jié)點的柵格或安裝表面 材料。該熱固性塑料可以通過加熱在模具中成型,甚至可以用手成型,然后將其冷卻以形成 所需的形狀。按照這種方法可以在加熱或壓力作用下將定制表面模制、扭曲或相反形成為 所需的形狀,并使其保持該形狀。所述熱固樹脂材料的一些例子包括ABS、丙烯酸樹脂、含氟 聚合物、尼龍、多芳基化合物、聚酯、聚苯硫醚、聚苯乙烯、乙縮醛二乙醇、丙烯腈、甲基丙烯 酸鹽[酯]、酞酸鹽(或酯)、聚丁烯、聚醚、聚亞苯基、聚砜、苯乙烯、丙烯酸脂、纖維素制品、 成型樹脂、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、(polytethylene terephthalate)、和乙烯基 &乙烯聚合物。上述列出的內容并不是要限制熱固材料的類型和種類。其他成形方法是使 用例如金屬等可彎曲和可成形材料,采用線格柵的一種形成,其可以被扭曲和成形為很多 形狀。絲網、屏幕和編織物都可以由金屬、包鍍金屬(像Gumby 外形)制成,甚至可以由塑料材料制成,然后將其推拉成多種形狀。如圖54所示,這些材料的格柵布置可以在所 述模型布置中提供很大的自由度。
參照圖54,可以將燈節(jié)點4102以間隔自由地安排在格柵5402內的空格中,在安裝 目標過程中僅需要符合格柵5402自己的限制條件即可。在本說明書中,安裝表面自身也可 以被成型為3D的。對于安裝表面的形狀并沒有任何限制,只要其是用于安裝或連接發(fā)光元 件即可。
參照圖55,位于格柵5402中的燈節(jié)點4102的復雜排列自身就可以形成圖形元素、 圖標、以及其他主題或藝術在例如顯示器5502中的自由表現。如圖55所示,燈節(jié)點的位置 可以形成符合特定設計的特定圖案和形狀。雖然這些模型的密集陣列可以用于形成任何顏 色的圖案,但是可以證明,如果該應用僅需要該密集陣列的一個子集,則使用特定圖案會更 為經濟。這對于很多裝置來說都更為經濟和實用。另外,圖中所示的格柵5402僅是對用于 安裝和布置燈節(jié)點4102的可能性的一種示意性說明。
所述的方法和系統(tǒng)還為所述的燈節(jié)點或元件提供了多種不同的帽和透鏡選擇。圖 56示出了燈節(jié)點5602具有嵌合模塊5604,該嵌合模塊5604具有短透鏡選擇5608。圖56 的設計是很多模塊設計中的一種。在該說明中,該單元具有半球形透鏡5608。該透鏡5608 被設計為具有特定的配合格式,從而與基座模塊5604相嚙合,因此該透鏡5608也是模塊化 的,并且根據所需的功能可以具有很多形狀,這些功能例如光學特性或僅僅基于外觀美觀 考慮或者應用需求。這些透鏡設計的形式可以是字符、寶石形狀、圖表、公司標識、或許多定 制形狀的任何一種。
圖57示出了長鏡頭5702,其中該透鏡外表表現為沿整個透鏡組件都為均勻的淺 色。
圖58示出沒有透鏡的燈節(jié)點5802。不具有透鏡的模塊可以接受多種不同的透鏡 結構或者根本不需要透鏡。在圖58中,包圍著光發(fā)射器和電子設備的壁5804可適應多種帽 或透鏡模塊。術語“透鏡”并不是以任何方式用于限定的。該“透鏡”設計的材料和形式可 以是光學設備,用于折射、反射和漫射光,但是它可以是透明的、某些區(qū)域不透明或半透明。 該透鏡可以具有任意形狀,其一部分應當與模塊設計相一致。對于該單元的尺寸目前并沒 有限制,一這些尺寸都僅是對特定設計的示意性說明,該單元的尺寸還可以縮小或放大從 而適應多種應用。
圖59示出了燈節(jié)點的單獨節(jié)點固定器實施例的計算機輔助設計(CAD)制圖5900。 圖60示出了燈節(jié)點的無透鏡實施例的CAD制圖6000。圖59和60中所示的模塊都是尺寸 在IOmm左右的代表性模型。燈節(jié)點也可以被很容易地縮小到更小尺寸(例如Imm級別)或 放大到更大尺寸(100或1000mm),其中該模型由該模型中所包括的多個發(fā)光元件構成。圖 59還示出了用于照明元件或模塊的軌道安裝系統(tǒng)5902。在圖59中,所示模塊與軌道形狀 相嵌合或連接,該軌道形狀能夠為很多應用提供線形的模塊布置。完整的照明單元可用于 多種應用。另外,還應當提供可彎的半徑,它可以在用于安裝到其他表面的橫向方向以及垂 直方向上提供靈活性。
參照圖61,本發(fā)明的其他實施例包括利用了多種信號源124向平鋪板500提供控 制信號的實施例,該信號源是例如傳感器。例如可以在平鋪板500上或附近安裝接近傳感 器6102,該傳感器與平鋪板500的控制系統(tǒng)通信,從而當用戶6104接近該平鋪板500時,該平鋪板可以按照預定方式改變顏色。這樣,接近傳感器6102就作為平鋪板500的用戶接 口。然后可以在例如墻壁上布置具有該傳感器6102的平鋪板500陣列,從而用戶6104可 以通過例如在靠近不同平鋪板的情況下按照不同的順序揮手,來創(chuàng)作不同的效果。例如,手 揮過平鋪板500可能會在平鋪板500陣列上產生彩虹鏈或相似的效果。
平鋪板500可以具有任何尺寸,范圍從LED組的尺寸級別的小平鋪板到非常大的 平鋪板不等。參照圖62,平鋪板的尺寸可以覆蓋例如房間或電梯的整個天花板、地板、或墻 壁。因此,例如金屬板可以被制成墻壁面板尺寸,其中LED布置在它上面并且利用上述的串 燈或串行協(xié)議可以對其控制。該金屬板可以形成為與空間匹配的任何形狀,例如矩形、圓 形、規(guī)則多邊形或不規(guī)則形狀。在一些實施例中,都可以利用半透明、彈性塑料或聚合體的 漫射材料將具有多個LED的金屬板覆蓋起來,該材料可以在整個板表面上伸展從而使其作 為一個單元安裝。該單元可以作為墻壁、門、天花板、地板、電梯壁或其他結構單元。
在一些實施例中,平鋪板500是用于戶外或水下使用的,因此可以防水。因此,平 鋪板500可以覆蓋著防水聚合體、橡膠、塑料或其他防水材料,并且具有防滲水結構,例如 用于電源和控制電纜具有密封連接。這些實施例還包括能夠將熱量從LED傳導出去的材 料以增加它們的使用壽命,這些材料可以是例如金屬或其他導熱材料,它們可以與平鋪板 500外的水或其他材料熱連接。防水水下平鋪板500可用于照明地下或地上泳池、可移動的 或地上的溫泉、噴泉、池塘或水景、花園水景顯示、水族館或其他任何水下環(huán)境的底部或側 邊。因此,參照圖63,可以在例如泳池6300、溫泉、噴泉、池塘或水族館的底部中顯示平鋪板 500,從而在泳池6300中提供數字控制的具有多種顏色或色溫的照明表演。
在一些實施例中,光源104可以位于例如板204等支撐結構上。該板204可以為 圓形板或其他適于固定光源104和電子部件的類似結構,這些電子部件可以是例如電子設 備202中使用的部件。參照圖64,在一些實施例中,板204可以由矩形板204組成,其上具 有光源104的陣列或格柵2208。在圖64所示的實施例中,該陣列為在邊長為六英寸的正方 形板204上的六乘六陣列。該陣列2208具有任何數目的光源104并且還可以采用其他任 何尺寸。這些光源由多個LED小型組構成,這些LED可以是紅、綠、藍、白或其他顏色的LED。 在一些實施例中,各光源104由紅、綠和藍色表面安裝LED三個一組構成的組構成。該正方 形陣列使得陣列2008很容易與其它包括類似陣列2208的板204并排排列,從而可以在多 個陣列2208上產生效果,例如覆蓋建筑物墻壁或外側的擴展系統(tǒng)。即,陣列2208可以作為 大型照明系統(tǒng)的模塊化部件。為了便于快速安裝,板204可以具有多個預先制造的螺釘孔 2210,從而方便將該板204與墻壁或其他安裝表面固定在一起。在一些實施例中,在板204 上提供保護覆蓋層2212,例如防止該板損壞和防止用戶觸摸觸摸板204上的電路連接的塑 料覆蓋層。該覆蓋層2212包括空隙2214,從而使用戶能夠直接看到光源104,而不需要通 過覆蓋層2212對光進行漫射。在其他實施例中,覆蓋層2212可以是透光覆蓋層或光漫射 覆蓋層。
參照圖65,在其他實施例中,光源104的陣列2208為3X3陣列,其密度小于圖65 所示的6 X 6陣列,但是包括相同的部件,例如板204 (同樣為6英寸X6英寸板204)、覆蓋層 2212、螺釘孔2210和空隙2214,用戶可以通過該空隙2214直接看到光源104。同樣,光源 104由多種顏色的LED構成,例如紅、綠和藍色表面安裝LED的三個一組構成的組。
圖66示出板204的背面,例如結合圖64和65描述的矩形陣列2208板204。該板204包括用于從源接收功率和數據的插口 2218和用于送出功率和數據的插口 2220。在 一些實施例中,插口 2218、2220可以使板204與其它板204串聯(lián)排列,其中中央控制器發(fā)出 的數據通過插口 2218、2220從一個板傳送到另一個板。在一些實施例中,陣列2208中的各 光源104的每一組可以具有例如ASIC3600等處理器,用于對光源104處理照明控制信號。 在一些實施例中,ASIC3600串聯(lián)布置,并由例如本文中所述的串聯(lián)控制機構來控制,其中各 ASIC根據第一未修改字節(jié)處理數據流,將該字節(jié)修改為其所響應的那樣,并將修改后的數 據流發(fā)送到下一個ASIC。位于板204背部上的這些ASIC3600可以排為陣列,例如6X6陣 列2208或3X3陣列2208等陣列。在一些實施例中,每個ASIC3600都與板204背部上的 一電阻和電容布置在一起。該板204還包含其他ASIC2230,從而可以使中央控制器識別布 置有ASIC的板204的特定類型,從而識別該板204為6 X 6陣列還是3X3陣列。該板204 還包括從板的螺釘孔2210突起的突出物2228。這些突出物2228可以引導用于將連接板 204和表面連接到一起的螺釘,它們還可以使板204的背部和表面之間具有一定間距,從而 當將板204固定到表面上時,不會擦傷ASIC3600或其他部件。角部的突出物2224也可以 為板204的角部提供一定間距。
在一些實施例中,覆蓋層2212可以與透鏡、漫射器或其他光學機構400相匹配,該 光學機構400用于對從構成陣列2208的光源104中發(fā)出的光進行整形,從而增加光源104 的視角。
在一些實施例中,照明單元100包括dip line型的安裝板,它可以使這些照明單元 布置在表面上的任何位置。板204包括綜合的無用標記,用于在安裝過程中校準這些單元 100。在一些實施例中,板204具有綜合的激光水平線以便于精確安裝。在該實施例中,例 如Dipline型(Dipline是分層導電安裝材料的商標)表面材料的導體的分層表面可用于 通過將具有插頭連接器的模塊推壓通過該材料的表面而使其與表面內的所選導電層接觸, 使這些單元布置于表面上的任何位置。
參照圖67,外殼可以是柔性帶6750、條等形式,從而用戶能夠使外殼與特定形狀 或空腔相符合。因此,所述的平鋪板500的多種實施例可以是柔性的平鋪板。相似的,外殼 以可以采用柔性串6754的形式。這種帶6750或串6754可以具有不同的長度、寬度和厚度, 以適應受益于柔性外殼的應用的特殊需要,例如可以成形以適應外科手術照明應用的身體 局部或空腔,成形以適應物體,成形以適應異??臻g等。在柔性實施例中,對小型帶6750或 串6754最好使用薄形電池,例如聚合體或“紙”電池。
參照圖68,陣列6800可以由柔性串6754形成,該柔性串可以是例如結合圖56_59 說明的串燈節(jié)點構成的串,并已經通過參考結合在說明中。這種陣列6800可以是柔性的, 一旦將其定位,陣列就可以用于顯示與剛性格柵相似的效果,該剛性格柵可以是例如結合 圖64-66說明的布置在電路板上的那樣。例如,通過將節(jié)點的柔性串沿行和/或列方向回形 排列,或通過將串節(jié)點布置在槽中以產生線形排列,則可以將陣列6800布置在建筑外部。 這種陣列可用于例如顯示例如設計成在大型陣列上顯示的效果,包括變色表演、圖形效果、 動畫效果、視頻類型效果、文本滾動效果等。
參照圖69a,需要提供照明系統(tǒng)管理器5000來管理對多個照明單元100或照明系 統(tǒng)的控制。參照圖6%,提供了照明系統(tǒng)管理器5000,它由硬件和軟件部件結合構成。還包 括用于映射多個照明系統(tǒng)的位置的映射機構5002。映射機構可使用多種技術來確定和映射燈的位置,這些技術包括例如本文中描述的技術或本領域公知的技術。這些位置可以是真 實世界中的物理位置或相對位置,例如照明單元100在照明單元串或陣列中的相對位置。 還提供了一種照明系統(tǒng)組合器5004,用于將照明系統(tǒng)上顯示的一個或多個燈光表演組合起 來。這些表演創(chuàng)作是基于幾何和面向目標編程方法,例如根據本發(fā)明或所引用的技術或現 有技術中的多種方法和系統(tǒng)所確定的并利用映射機構映射的照明系統(tǒng)的幾何結構。還提供 了照明系統(tǒng)引擎,用于通過執(zhí)行用于燈光表演的編碼并向例如一個或多個照明系統(tǒng)或管理 照明系統(tǒng)的相關系統(tǒng)提供照明控制信號,來顯示燈光表演,其中所述相關系統(tǒng)可以是例如 功率/數據系統(tǒng)。本文中將對照明系統(tǒng)管理器5000、映射機構5002、照明系統(tǒng)組合器5004 和照明系統(tǒng)引擎5008進行詳細說明。
通過計算機硬件、遠程通信硬件和計算機軟件等部分的組合來實現照明系統(tǒng)管理 器5000、映射機構5002、照明系統(tǒng)組合器5004和照明系統(tǒng)引擎5008。這些不同部分可以處 于單獨計算機系統(tǒng)上或分布在多個獨立計算機系統(tǒng)上。
參照圖70,在一個實施例中,映射機構5002和照明系統(tǒng)組合器5004處于一個創(chuàng)作 計算機5010上。該創(chuàng)作計算機5010可以使傳統(tǒng)計算機,例如個人計算機。在一些實施例 中,該創(chuàng)作計算機5010包括通常個人計算機的部件,例如圖形用戶界面、鍵盤、操作系統(tǒng)、 存儲器和通信機構。在一些實施例中,創(chuàng)作計算機5010可以利用圖形用戶界面在開發(fā)環(huán)境 例如Windows環(huán)境中工作。該創(chuàng)作計算機5010可以通過例如任何通常的通信連接,例如有 線、數據連接、無線連接、網絡卡、總線、以太網連接、火線、802. 11結構、藍牙或其他連接方 式與網絡連接。在一些實施例中,例如在圖70中,例如通過以太網開關5120為創(chuàng)作計算機 5010提供了以太網連接,因此該計算機可以與其它基于以太網的設備通信,優(yōu)選包括照明 系統(tǒng)引擎5008、照明系統(tǒng)自身(可以從創(chuàng)作計算機5010接收指令)、或向包括一個或多個 照明單元100的照明系統(tǒng)提供功率和/或數據的功率/數據源(TOS) 1758。例如該照明系 統(tǒng)可以為平鋪板光源500或具有陣列2208的板204,其中多個照明單元100按格柵圖案進 行排列。映射機構5002和照明系統(tǒng)組合器5004包括在創(chuàng)作計算機5010上運行的軟件應 用程序。
參照圖70,在控制系統(tǒng)向一個或多個照明系統(tǒng)傳遞多個合成表演的結構中,利用 一個或多個以太網開關,通過以太網連接將利用創(chuàng)作計算機5010組合起來的多個表演傳 送到照明系統(tǒng)引擎5008中。該照明系統(tǒng)引擎5008下載由系統(tǒng)組合器5004合成的多個表 演,并通過為照明系統(tǒng)產生照明控制信號來播放它們。在一些實施例中,照明控制信號被以 太網開關轉送到一個或多個功率/數據源中,繼而轉送到照明系統(tǒng)中,這些照明系統(tǒng)例如 通過打開或關閉LED、控制其顏色或色溫、改變其灰度、強度或飽和度等,來執(zhí)行這些指令。 在一些實施例中,可以將功率/數據源編程為能夠直接從照明系統(tǒng)組合器5004中接受燈光 表演。在一些實施例中,將橋路編程為能夠將信號從照明系統(tǒng)引擎5008的格式轉換為通常 格式,例如用于娛樂照明的DMX或DALL信號。
照明系統(tǒng)組合器5004可以使用參照圖24-33說明的圖形表示和面向目標的創(chuàng)作 技術。因此,包括表示視頻信號的圖形表示可以被轉換為控制指令,其中照明控制信號將照 明單元100的位置映射為圖形表示中的對應位置。在對輸入視頻信號進行圖形表示的情況 下,可以將通常視頻信號的行/列格式映射為照明單元100組的格式,例如布置在平鋪板光 源500中的單元或板204上的陣列2208。因此,可以使用平鋪板光源500或陣列2208來顯示不同分辨率的視頻效果、其它動畫效果、圖形、文本滾動效果、以及廣范圍的變色效果。
參照圖71,在一些實施例中,可以將利用照明系統(tǒng)合成器5004組合出來的燈光表 演編輯為簡單的腳本,實施為XML文件。該XML文件可以在以太網連接中快速地傳輸。在 一些實施例中,照明系統(tǒng)引擎5008中的XML分析程序可以讀出XML文件。利用XML文件來 傳輸燈光表演可以使燈光表演與其他類型的編程指令結合起來。例如,XML文件類型定義 不僅包括用于通過照明系統(tǒng)引擎5008來執(zhí)行的用于燈光表演的XML指令,還包括具有用于 其他計算機系統(tǒng)的指令的XML,這些系統(tǒng)包括例如聲音系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、視頻系 統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、聲音效果系統(tǒng)、煙效果系統(tǒng)、霧效果系統(tǒng)、干冰效果系統(tǒng)、其他照明系統(tǒng)、安全 系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、傳感器反饋系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、瀏覽器、網絡、服務器、無線計算機系統(tǒng)、建 筑物信息技術系統(tǒng)、或通信系統(tǒng)。
因此本文中提供的方法和說明書包括提供一個照明系統(tǒng)引擎,用于像多個照明系 統(tǒng)轉送控制信號,其中該照明系統(tǒng)引擎可以回放表演。該照明系統(tǒng)引擎5008可以包括處理 器、數據機構、操作系統(tǒng)和通信機構。該照明系統(tǒng)引擎5008被配置為能夠與DALL或DMX照 明控制機構通信。在一些實施例中,照明系統(tǒng)引擎與按照串行通信協(xié)議工作的照明控制機 構通信。在一些實施例中,照明控制機構為用于照明單元102的功率/數據源。
在一些實施例中,照明系統(tǒng)引擎執(zhí)行從照明系統(tǒng)合成器5004下載的燈光表演。在 一些實施例中,這些表演作為XML文件從照明系統(tǒng)合成器5004傳送到照明系統(tǒng)引擎5008 中。在該實施例中,這些表演通過網絡傳送到照明系統(tǒng)引擎。在一些實施例中,通過以太網 機構傳送這些表演。在一些實施例中,通過無線機構傳送這些表演。在一些實施例中,通過 火線機構傳送這些表演。在一些實施例中,通過互聯(lián)網傳送這些表演。
在一些實施例中,由照明系統(tǒng)合成器5004合成的表演可以與其它計算機系統(tǒng)的 文件合并,例如包括一個XML分析程序,它可以分析照明系統(tǒng)合成器5004輸出的XML文件 以及與其它計算機相關的XML元素。在一些實施例中,可以通過向包括燈光表演的XML文件 加入其他元素來合成燈光表演。在一些實施例中,其他計算機系統(tǒng)包括瀏覽器,該瀏覽器的 用戶可以編輯XML文件,利用該瀏覽器可以編輯由燈光表演合成器產生的燈光表演。在一 些實施例中,照明系統(tǒng)引擎5008包括服務器,其中該服務器可以通過互聯(lián)網接收數據。在 一些實施例中,照明系統(tǒng)引擎5008可以處理很多照明系統(tǒng)區(qū)域,其中每個照明系統(tǒng)區(qū)域都 具有獨立的映射關系。在一些實施例中,利用照明系統(tǒng)引擎5008的內部時鐘可以將該多個 區(qū)域同步。
本發(fā)明包括的方法和系統(tǒng)包括用于提供照明系統(tǒng)管理器5000的映射機構5002的 方法和系統(tǒng),該映射機構5002用于映射多個照明系統(tǒng)的位置。在一些實施例中,映射系統(tǒng) 利用上述技術來確定環(huán)境中的照明系統(tǒng)。在一些實施例中,映射機構利用圖形用戶界面可 以映射二維空間中的照明系統(tǒng)。
在本發(fā)明的一些實施例中,照明系統(tǒng)引擎5008包括具有Linux操作系統(tǒng)的個人計 算機。在一些實施例中,照明系統(tǒng)引擎可以利用橋路與DMX或DALL系統(tǒng)聯(lián)系起來。
下面將說明上述的DirectLight API的實施例。
用于控制照明的編程界面
應當首先閱讀的重要項目
在您通過計算機上的Windows在DirectLight. dll COM目標登記之前,樣品程序和Real Light Setup不能運行。安裝中包括了兩個名稱為“Register DirectLight.exe” 和 “Unregister DirectLight. exe” 的小程序。
DirectLight假設認為您已經將SmartJack連接到Coml上。您可以通過編輯文件 “my_lights. h. ”中的 DMX_INTERFACE_NUM 值來改變這種假設。
關于DirectLight
組織
一個應用程序(例如3D再現游戲)可以在其3D世界中產生虛擬光源。 DirectLight可以將這些光源映射為真實世界的數字光源,并使其顏色和亮度設置對應于 游戲中虛擬光源的位置和顏色。
在DirectLight中通常存在三種類型的虛擬光源
動態(tài)光源虛擬光源最通常的形式具有位置和色值。該光源可以移動且它的顏色 可以根據需要頻繁變化。動態(tài)光源可以表現正在發(fā)光的空間星云、火箭火焰、黃色點光源劃 過公司標識、或貪婪的變異冰鼬鼠的明亮的紅色眼睛。
環(huán)境光源它是靜態(tài)的并且僅有色值。太陽、頭頂上的房間照明燈、或通常的白色 涂液都是環(huán)境光源的例子。雖然我們可以根據需要擁有無限多的動態(tài)和指示光源,但我們 僅能有一種環(huán)境光源(它實際上決定了環(huán)境色值)。
指示器光源指示器光源僅分配給特定的真實世界光源。由于動態(tài)光源可以改變 位置,因此可以影響不同的真實世界光源,環(huán)境光具有恒定的顏色,因此可以影響任何或所 有的真實世界光源,指示器光源經常僅影響單獨的真實世界光源。指示器用于為用戶提供 反饋,使其區(qū)分例如屏蔽狀態(tài)、劇院位置等。
所有這些光源都能夠根據需要地改變其顏色。
通常,用戶希望設置真實世界光源。由“DirectLight⑶I Setup”程序可以生成 “my_lights. h”配置文件并對其進行編輯。API從該“my_lights. h”配置文件中加載這些 設置,該配置文件中包含有關于真實世界光源在哪里、什么類型、哪一類虛擬光源(動態(tài)、 環(huán)境、指示器或它們的結合)將要影響它們的所有信息。
虛擬光源可以靜態(tài)生成,也可以動態(tài)地在運行時間生成。DirectLights在其 自己的線程中運行;不斷地向這些光源發(fā)送新的值從而確保它們不會休眠。在更新您 的這些虛擬光源后,您可以利用單獨一個函數調用就可以將它們發(fā)送給真實世界光源。 DirectLights執(zhí)行所有從虛擬世界到真實世界的映射。
如果你的應用程序已經使用了 3D光源,則實現DirectLight將變得非常容易,因 為可以將你的光源1:1地映射到virtual_light類中。
動作游戲的通常設置具有一個作為主要環(huán)境光源的頭頂光源,多個作為監(jiān)視器背 后、側面和周圍的主要動態(tài)光源,以及一些靠近屏幕作為指示器的小光源。
該環(huán)境光源創(chuàng)造情緒和氣氛。玩家周圍的動態(tài)光源對發(fā)生在其周圍的事情做出反 應例如武器、環(huán)境物體、爆炸等。指示器光源對游戲參數做出實時反饋屏蔽級別、危險、 檢測等。
可以對光源附加效果(照明FX),從而超越或提高動態(tài)照明。在星際旅行中例如 Armada出發(fā)紅色警報,從而導致空間中的所有光源都發(fā)出脈動紅光,該紅色暫時替換了這 些光源所具有的任何其他顏色信息。
還可以增加其他的效果。例如可以為單獨的虛擬光源加入爆炸效果,并在長時間 播放,因此與其不斷地減小數值使火球逐漸消失,還不如生成多個虛擬光源,加入并啟動某 種效果,從而當該效果完成時僅剩下該光源。
真實的光源具有基于其安裝空間的坐標系統(tǒng)。利用坐在計算機監(jiān)視器旁的人作為 參考,就可以考慮其頭部為原點。向其右方X增加,向天花板方向Y增加,向監(jiān)視器方向Z 增加。
虛擬光源完全不需要任何坐標系統(tǒng)。有幾種不同的方式可以將虛擬光源映射為真 實光源。使虛擬光源坐標系統(tǒng)與真實光源坐標系統(tǒng)的坐標軸對準可以使該目的更容易實 現。
光源位置可以具有任意實際的值。該DirectLight⑶I設置程序將光源限制在距 離空間中心I米以內,但是你可以將這些值手工改變?yōu)樽约盒闹邢M膬热?。首先閱讀投 影類型,某些模式需要真實世界和虛擬世界的坐標系統(tǒng)具有相同的比例尺。
開$臺
安裝 DirectLight SDK
運行該Setup, exe文件將
在/Windows/System/下安裝三個dll文件,其中一個用于DirectLight,兩個用于 通過DMX與真實世界光源進行低級通信。
DirectLight. dll
DMXIO. dll
DLPORTI O. dll
在安裝DirectLight的文件夾中有!Visual C++項目文件、源代碼和首標文件
DirectLight. dsp
DirectLight. dsw
etc.
DirectLight. h
DirectLight. cpp
Real—Light, h
Real—Light, cpp
Virtual—Light, h
Virtual—Light, cpp
etc.
編譯時間庫
FX—Library.1 ib
DirectLight. lib
DMXIO. lib
和配置文件
my—lights, h
light—definitions, h
GUI—config—file, h
Dynamic_Localized_Strings. h
該“my_lights. h” 文件可以同時由 DirectLight 和 DirectLight GUIsetup. exe 引用。“my_lights. h” 然后引用 “l(fā)ight_definitions. h”。其他文件僅能被 DirectLight ⑶I Setup, exe引用。該DLL和Setup程序都使用注冊入口來找這些文件
HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\ColorKinetics\DirectLight\l. 00. 000\ location
該目錄中還包括該文檔和子文件夾
FX_Library包含DirectLight可以訪問的照明效果。
Real Light Setup包含用于改變關于真實光源信息的圖形編輯器。
Sample Program包含復制的推薦程序,該程序用于演示怎樣使用DirectLight。
DirectLight COM
該DirectLight DLL實現了一個COM目標,它封裝了 DirectLight的功能。該 DirectLight目標具有DirectLight接口,該接口由客戶程序使用。
為了使用DirectLight COM目標,使用該目標的機器必須具有注冊的DirectLight COM服務器(參見上面描述首先應當閱讀的重要內容)。如果還沒有進行注冊, MicrosoftCOM運行時間庫就不知道在那里可以找到你的COM服務器(實際上,它需要 DirectLight. dll 的路徑)。
為了使程序(我們稱其為客戶)訪問DirectLight COM目標,你必須首先包 括 “directlight. h” 和 “directlight_1. c”,該 “directlight. · h,,文件(尤其)包含了 DirectLight COM接口的定義,該“directlight_1. c”文件(不止后面)包含了這些目標和 接口的不同UID的定義。
在你可以使用任何COM服務之前,你必須首先初始化該COM的運行時間。為了實 現該目的,調用具有NULL參數的CoInitialize函數
coInitialize(NULL);
為了我們的目的,你自己不需要關心返回值。
然后,你必須舉例說明DirectLight目標。為了實現該目的,你需要調用 CoCreateInstance函數。這會產生DirectLight目標的一個例子,并為DirectLight接口提供指針
HRESOLT hCOMError -CoCreateInstance ( CLSID一CDirectLight,NULL,CLSCTX一 ALL ,IID_IDirectLight,(void **)&pDirectLight);
CLSID—CdirectLight 是 DirectLight 目標的指針(在 directlight—1. c 中申 明),IID—IdirectLight 是 DirectLight 接 口 的指針,pDirectLight 是在我們剛剛舉例 的目標上實現DirectLight接口的指針。pDirectLight指針可以由剩余客戶使用來訪問 DirectLight 功能。
由CoCreateInstance返回的任何錯誤很可能是RE⑶B—E—CLASSN0TREG,它表示在你的機器上沒有注冊該類。如果使這種情況,則確保運行Register DirectLight程序并重試。
當你沒有清除你的應用程序時,你應當包括下面的三行
權利要求
1.一種照明系統(tǒng),包括 一連串基于LED的照明單元,其中每個照明單元被配置為響應于按照串行尋址協(xié)議發(fā)送給它的數據,其中這些照明單元被配置為柔性串結構;和固定機構,用于將該柔性串保持在預定結構中。
2.如權利要求1所述的照明系統(tǒng),其中所述固定機構為用于保持所述柔性串的大體線形槽。
3.如權利要求1或2所述的照明系統(tǒng),其中所述固定機構將所述柔性串保持為陣列形式。
4.如權利要求3所述的照明系統(tǒng),其中所述照明單元配置為平鋪板,并且所述平鋪板為任意形狀的二維陣列。
5.如權利要求3所述的照明系統(tǒng),其中所述照明單元配置為平鋪板,并且所述平鋪板為三維形狀的陣列。
6.如權利要求3所述的照明系統(tǒng),其中所述陣列上顯示的效果對應于輸入視頻信號。
7.如權利要求1或2所述的照明系統(tǒng),其中通過串行尋址協(xié)議控制所述一連串基于LED的照明單元,從而顯示照明效果。
8.如權利要求1或2所述的照明系統(tǒng),還包括創(chuàng)作系統(tǒng),用于為所述一連串基于LED的照明單元創(chuàng)作照明效果。
9.如權利要求8所述的照明系統(tǒng),其中所述創(chuàng)作系統(tǒng)為面向目標的創(chuàng)作設備。
10.如權利要求8所述的照明系統(tǒng),其中所述照明效果對應于創(chuàng)作系統(tǒng)的圖形表示。
11.如權利要求3至5中任一項所述的照明系統(tǒng),其中所述陣列布置在建筑環(huán)境中。
12.如權利要求3至5中任一項所述的照明系統(tǒng),其中所述陣列布置在建筑物外表面上。
13.一種提供照明系統(tǒng)的方法,包括 提供一連串基于LED的照明單元,其中每個照明單元被配置為響應于按照串行尋址協(xié)議發(fā)送給它的數據,其中這些照明單元被配置為柔性串結構;和提供固定機構,用于將該柔性串保持在預定結構中。
14.如權利要求13所述的方法,其中所述固定機構為用于保持所述柔性串的大體線形槽。
15.如權利要求13或14所述的方法,其中所述固定機構將所述柔性串保持為陣列形式。
16.如權利要求15所述的方法,其中所述照明單元配置為平鋪板,并且所述平鋪板為任意形狀的二維陣列。
17.如權利要求15所述的方法,其中所述照明單元配置為平鋪板,并且所述平鋪板為三維形狀的陣列。
18.如權利要求15所述的照明系統(tǒng),其中所述陣列上顯示的效果對應于輸入視頻信號。
19.如權利要求13或14所述的方法,其中通過串行尋址協(xié)議控制所述一連串基于LED的照明單元,從而顯示照明效果。
20.如權利要求13或14所述的方法,還包括提供創(chuàng)作系統(tǒng),用于為所述一連串基于LED的照明單元創(chuàng)作照明效果。
21.如權利要求20所述的方法,其中所述創(chuàng)作系統(tǒng)為面向目標的創(chuàng)作設備。
22.如權利要求20所述的方法,其中所述照明效果對應于創(chuàng)作系統(tǒng)的圖形表示。
23.如權利要求15至17中任一項所述的方法,其中所述陣列布置在建筑環(huán)境中。
24.如權利要求15至17中任一項所述的方法,其中所述陣列布置在建筑物外表面上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種平鋪板照明系統(tǒng),其中利用LED(1502)照明平鋪板的內部空間,例如按照柵格內或邊緣照明形式,且一光漫射板(1512)布置覆蓋該內部空間。該平鋪板照明系統(tǒng)可以與其它系統(tǒng)組合以平鋪任何表面,例如底板、天花板、墻壁或建筑物外表面。提供照明控制信號從而在平鋪板照明單元上產生很廣范圍的效果,包括不同平鋪板照明單元之間協(xié)同實現的效果。本發(fā)明提供了二維和三維實施例。
文檔編號E04F13/08GK103017017SQ201210470710
公開日2013年4月3日 申請日期2004年4月21日 優(yōu)先權日2003年4月21日
發(fā)明者G·G·米勒, I·A·利斯, F·M·摩甘, C·皮普格拉斯, B·羅伯格, H·金, K·J·道林, D·羅甘, C·H·切拉 申請人:飛利浦固體狀態(tài)照明技術公司