阅读说明：本技术 天窗灯具 (Skylight lamp ) 是由 贝恩德·P·凯勒 西奥多·D·洛斯 迈克尔·莱昂 本杰明·A·雅各布松 埃里克·塔尔萨 詹 于 2019-02-05 设计创作，主要内容包括：照明灯具显示为天窗,并且被称为天窗灯具。天窗灯具(10)具有类似天空的光组件(14)和多个类似太阳的光组件(16)。类似天空的光组件(14)具有类似天空的光学组件和天空特定的光源,其中,来自天空特定的光源的光作为天窗光离开光学组件的平坦内表面。多个类似太阳的光组件(16)彼此相邻布置,并且从类似天空的光组件(14)的外围向下延伸。多个类似太阳的光组件中的每一个类似太阳的光组件具有类似太阳的光学组件和太阳特定的光源,其中,来自太阳特定的光源的光作为太阳光离开类似太阳的光学组件的平坦内表面。(The lighting fixture is shown as a skylight and is referred to as a skylight fixture. The skylight fitting (10) has a sky-like light assembly (14) and a plurality of sun-like light assemblies (16). A sky-like light assembly (14) has a sky-like optical assembly and a sky-specific light source, wherein light from the sky-specific light source exits a flat interior surface of the optical assembly as skylight light. A plurality of sun-like light assemblies (16) are arranged adjacent to each other and extend downwardly from the periphery of the sky-like light assembly (14). Each of the plurality of sun-like light assemblies has a sun-like optical assembly and a sun-specific light source, wherein light from the sun-specific light source exits as sunlight off of the flat inner surface of the sun-like optical assembly.)

天窗灯具

技术领域

本公开涉及照明灯具(lighting fixtures)，并且尤其涉及模拟天窗的照明灯具。

背景技术

天窗是通常安装在屋顶或天花板上的窗户。天窗是自然光的优选来源，并且在许多住宅和商业建筑中是高度期望的。已知向区域提供自然光增强了情绪、提高了生产力并且改善了氛围以及许多其他益处。天窗通常用于补充有窗户的空间中的自然光，并且通常是向不邻接外壁的内部空间提供自然光的唯一方式。

遗憾的是，在许多空间中提供天窗是不切实际或不可能的。建筑物的较低层将不能直接进入建筑物的屋顶。在许多情况下，甚至建筑物的顶层将具有防止天窗的安装、限制天窗的功能或者将导致天窗的安装过于昂贵的结构或机械部件。

因此，需要向天窗的安装不切实际或不可能的那些空间提供天窗的益处。

发明内容

公开了一种显示为天窗并且被称为天窗灯具(skylight fixture)的照明灯具。天窗灯具具有类似天空的光组件和多个类似太阳的光组件。类似天空的光组件具有特定的光学组件和特定的光源，其中，来自光源的光作为类似天空的光离开光学组件的平坦内表面。多个类似太阳的光组件彼此相邻布置，并且从类似天空的光组件的***向下延伸。多个类似太阳的光组件中的每一个类似太阳的光组件具有特定的光学组件和特定的光源，其中，来自光源的光作为类似太阳的光离开光学组件的平坦内表面。类似天空的光学组件的平坦内表面和多个类似太阳的光学组件的平坦内表面限定空腔。一个或多个控制模块单独地或共同地被配置为在第一模式下驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得类似天空的组件具有带有第一色点的光发射，并且类似太阳的组件中的至少一个类似太阳的组件具有带有不同于第一色点的第二色点的光发射。天窗组件可以被配置为模拟传统天窗的窗户。多个阳光组件中的每一个阳光组件可以被配置为模拟穿过传统天窗的侧壁和/或从该传统天窗的侧壁反射的阳光。对于圆顶的组件或其他形状的天窗灯具，内表面不必是平坦的。

在一个实施方式中，天空特定的光源和太阳特定的光源中的一个或两者包括发射具有第三色点的光的第一LED、发射具有第四色点的光的第二LED和发射具有第五色点的光的第三LED。在该实施方式或独立实施方式中，在类似天空的光学组件的平坦内表面与类似太阳的光学组件中的每一个类似太阳的光学组件的平坦表面之间形成的内角是钝角。在各种实施方式中，内角大于90°并且小于或等于135°；大于或等于95°并且小于或等于130°；或大于或等于100°并且小于或等于125°。

在一个实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值和第二色点的x坐标值相差至少0.1。第一色点落在由1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标定义的第一个颜色空间：(0.37，0.34)、(0.35，0.38)、(0.15，0.20)和(0.20，0.14)内。第二色点落在由1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标定义的第二颜色空间：(0.29，0.32)、(0.32，0.29)、(0.41，0.36)、(0.48，0.39)、(0.48，0.43)、(0.40，0.41)和(0.35，0.38)内。

在一个实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值和第二色点的x坐标值相差至少0.1。第一色点落在由1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标定义的第一个颜色空间：(0.32，0.31)、(0.30，0.33)、(0.15，0.17)和(0.17，0.14)内。第二色点落在由1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标定义的第二颜色空间：(0.30，0.34)、(0.30，0.30)、(0.39，0.36)、(0.45，0.39)、(0.47，0.43)、(0.40，0.41)和(0.35，0.38)内。

在一个实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值和第二色点的x坐标值相差至少0.1。第一色点落在由1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标定义的第一个颜色空间：(0.39，0.31)、(0.34，0.40)、(0.10，0.20)和(0.16，0.06)内。第二色点落在由1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标定义的第二颜色空间：(0.28，0.36)、(0.35，0.26)、(0.44，0.33)、(0.62，0.34)、(0.50，0.46)、(0.43，0.45)、(0.36，0.43)内。

在一个实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值和第二色点的x坐标值相差至少0.1。第一色点落在由1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标定义的第一个颜色空间：(0.10，0.20)、(0.36，0.43)、(0.43，0.45)、(0.50，0.46)、(0.62，0.34)、(0.44，0.33)、(0.16，0.06)内。第二色点落在由1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标定义的第二颜色空间：(0.10，0.20)、(0.36，0.43)、(0.43，0.45)、(0.50，0.46)、(0.62，0.34)、(0.44，0.33)、(0.16，0.06)内。

在一个实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值和第二色点的x坐标值相差至少0.15。在另一实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值和第二色点的x坐标值相差至少0.2。

在一个实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值小于第二色点的x坐标值。在另一实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的y坐标值小于第二色点的y坐标值。在又一实施方式中，在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值小于第二色点的x坐标值，并且在1931 CIE色度图上，第一色点的y坐标值小于第二色点的y坐标值。在1931 CIE色度图上，第一色点的x坐标值和第二色点的x坐标值可以相差至少0.15、0.2和0.25。

在一个实施方式中，天空特定的光源包括发射具有第三色点的光的第一LED、发射具有第四色点的光的第二LED和发射具有第五色点的光的第三LED。在1931 CIE色度图上，第三色点、第四色点和第五色点在x方向和y方向中的至少一个方向上彼此间隔至少0.05。第一LED可以发射白色光，并且第三色点可以在黑体曲线的三个、五个、七个或十个麦克亚当椭圆(MacAdams Ellipses)内。第二LED可以发射蓝色光，第三LED可以发射绿色光，并且在1931 CIE色度图上，第四色点的y坐标值和第五色点的y坐标值可以相差至少0.1、0.15和0.2。

在一个实施方式中，太阳特定的光源中的至少两个太阳特定的光源可以具有发射具有第六色点的光的第四LED、发射具有第七色点的光的第五LED和发射具有第八色点的光的第六LED。在1931 CIE色度图上，第六色点、第七色点和第八色点可以在x方向和y方向中的至少一个方向上彼此间隔至少0.05、0.1和0.15。

在一个实施方式中，太阳特定的光源中的至少两个太阳特定的光源具有发射具有第三色点的光的第一LED、发射具有第四色点的光的第二LED和发射具有第五色点的光的第三LED。在1931 CIE色度图上，第三色点、第四色点和第五色点可以在x方向和y方向中的至少一个方向上彼此间隔至少0.05、0.1和0.15。

在一个实施方式中，类似天空的光组件和类似太阳的光组件可以提供具有大于90的显色指数的复合光输出。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为独立且可变地驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得第一色点和第二色点是独立可变的。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得第一色点和第二色点在时间上改变。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得基于白天的时间选择第一色点和第二色点。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得基于从远程装置接收的信息选择第一色点和第二色点。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得基于由至少一个传感器提供的传感器信息选择第一色点和第二色点。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得基于室外照明条件选择第一色点和第二色点。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得基于室外天气条件选择第一色点和第二色点。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得基于室外环境条件选择第一色点和第二色点。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为在第二模式下驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源来改变第一色点和第二色点以提供昼夜节律刺激。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为在第二模式下驱动每个阳光光源来改变由每个阳光源提供的太阳光的第二色点以具有额外的红色光谱含量。

在一个实施方式中，一个或多个控制模块还可以被配置为与其他天窗灯具通信，并且驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得天空特定的发射和太阳特定的发射与来自其他天窗灯具的发射协调。

尽管为了清楚起见，单独列出了各种实施方式的以上特征，但是只要不破坏功能，以上特征中的每一个特征可以以任何组合一起实现。

在结合附图阅读以下优选实施方式的详细描述之后，本领域技术人员将理解本公开的范围并且认识到本公开的额外方面。

附图说明

结合在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图示出了本公开的几个方面，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1示出了根据一个实施方式的安装在天花板上的天窗灯具；

图2A是根据第一实施方式的天窗灯具的横截面；

图2B是根据第二实施方式的天窗灯具的横截面；

图3示出了安装在房间的天花板中的多个天窗灯具；

图4示出了可以用作天窗灯具的类似天空的组件或类似太阳的组件的显示器；

图5示出了可以用作天窗灯具的类似天空的组件或类似太阳的组件的第一光引擎实施方式；

图6示出了可以用作天窗灯具的类似天空的组件或类似太阳的组件的第二光引擎实施方式；

图7示出了可以用作天窗灯具的类似天空的组件或类似太阳的组件的第三光引擎实施方式；

图8是根据第三实施方式的天窗灯具的局部横截面；

图9示出了在天花板中布置为阵列的多个天窗灯具；

图10A是1931 CIE色度图，在该色度图上提供了类似天空的组件的第一实施方式的颜色空间；

图10B是定义图10A所示的颜色空间的坐标表；

图11A是1931 CIE色度图，在该色度图上提供了类似太阳的组件的第一实施方式的颜色空间；

图11B是定义图11A所示的颜色空间的坐标表；

图12A是1931 CIE色度图，在该色度图上提供了类似天空的组件的第二实施方式的颜色空间；

图12B是定义图12A所示的颜色空间的坐标表；

图13A是1931 CIE色度图，在该色度图上提供了类似太阳的组件的第二实施方式的颜色空间；

图13B是定义图13A所示的颜色空间的坐标表；

图14A是1931 CIE色度图，在该色度图上提供了类似天空的组件的第三实施方式的颜色空间；

图14B是定义图14A所示的颜色空间的坐标表；

图15A是1931 CIE色度图，在该色度图上提供了类似太阳的组件的第三实施方式的颜色空间；

图15B是定义图15A所示的颜色空间的坐标表；

图16A是1931 CIE色度图，在该色度图上提供了类似天空的组件和类似太阳的组件两者的第四实施方式的颜色空间；

图16B是定义图16A所示的颜色空间的坐标表；

图17是根据第一实施方式的1931 CIE色度图，在该色度图上提供了采用两种不同颜色的LED的类似天空的组件的颜色色域；

图18是图17的实施方式的蓝色LED的发射光谱的曲线图；

图19是图17的实施方式的白色LED的发射光谱的曲线图；

图20是根据第二实施方式的1931 CIE色度图，在该色度图上提供了采用三种不同颜色的LED的类似天空的组件的颜色色域；

图21是图20的实施方式的蓝色LED的发射光谱的曲线图；

图22是图20的实施方式的绿色LED的发射光谱的曲线图；

图23是图20的实施方式的白色LED的发射光谱的曲线图；

图24是根据一个实施方式的1931 CIE色度图，在该色度图上提供了采用三种不同颜色的LED的类似太阳的组件的颜色色域；

图25是根据第一实施方式的天窗灯具的横截面，并且示出了天窗灯具的各种照明部件；

图26是根据第二实施方式的天窗灯具的横截面，并且示出了天窗灯具的各种照明部件；

图27是具有采用两种不同颜色的LED的类似天空的组件和类似太阳的组件的示例性天窗灯具的CRI和R9与距中心最低点的距离的曲线图；

图28是具有采用三种不同颜色的LED的类似天空的组件和类似太阳的组件的示例性天窗灯具的CRI和R9与距中心最低点的距离的曲线图；

图29是根据第一实施方式的天窗灯具的横截面，并且示出了从类似太阳的组件发出的光朝向天窗灯具的出射窗格的重定向；

图30是根据第二实施方式的天窗灯具的横截面，并且示出了从类似太阳的组件发出的光朝向天窗灯具的出射窗格的重定向；

图31是根据本公开的一个实施方式的与远程装置通信的天窗灯具的框图；

图32是根据一个实施方式的示例性电子模块和相关联的类似天空的组件和类似太阳的组件的示意图。

具体实施方式

下面阐述的实施方式表示使本领域技术人员能够实践实施方式的必要信息，并且示出了实践实施方式的最佳模式。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并且将认识到本文没有特别提及的这些概念的应用。应当理解，这些概念和应用落在本公开和所附权利要求的范围内。

应当理解，尽管术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出的项目的任何和所有组合。

应当理解，当诸如层、区域或衬底的元件被称为在另一元件“上”或在另一元件“上”延伸时，其可以直接在其他元件上或直接在其他元件上延伸，或者也可以存在中间元件。相对照地，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接在另一元件上延伸”时，不存在中间元件。同样地，应当理解，当诸如层、区域或衬底的元件被称为在另一元件“上方”或在另一元件“上方”延伸时，其可以直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或者也可以存在中间元件。相对照地，当元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接在另一元件上方延伸”时，不存在中间元件。还应当理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接连接或耦接到其他元件，或者可以存在中间元件。相对照地，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，不存在中间元件。

诸如“在…下方”或“在…上方”或“在…上部”或“在…下部”或“水平”或“垂直”的相关术语在本文中可以用于描述附图中所示的一个元件、层或区域与另一元件、层或区域的关系。应当理解，这些术语和以上所讨论的那些术语旨在包括除了附图中所描绘的取向之外的装置的不同取向。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并且不旨在限制本公开。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式。还应当理解，当在本文使用时，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。

除非另有定义，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，除非本文明确如此定义，否则本文所使用的术语应当被解释为具有与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释。

公开了一种显示为天窗并且被称为天窗灯具的照明灯具。天窗灯具具有类似天空的组件和多个类似太阳的组件。类似天空的组件具有类似天空的光学组件和天空特定的光源，其中，来自天空特定的光源的光作为天窗光离开天窗光学组件的平坦内表面。多个类似太阳的组件彼此相邻布置，并且从类似天空的组件的***向下延伸。多个类似太阳的组件中的每一个类似太阳的组件具有类似太阳的光学组件和太阳特定的光源，其中，来自太阳特定的光源的光作为太阳光离开阳光光学组件的平坦内表面。天窗光学组件的平坦内表面和多个阳光光学组件的平坦内表面限定空腔。应当理解，诸如在圆顶形照明灯具等中，各种光学组件的平坦表面可以具有其他形状，例如，弯曲或圆形。一个或多个控制模块单独地或共同地被配置为在第一模式下驱动天空特定的光源和每个太阳特定的光源，使得天空特定的光发射具有第一色点，并且多个类似太阳的组件中的至少一个类似太阳的组件的太阳特定的光发射具有不同于第一色点的第二色点。类似天空的组件可以被配置为模拟传统天窗的窗户。多个类似太阳的组件中的每一个类似太阳的组件可以被配置为模拟穿过传统天窗的侧壁和/或从该传统天窗的侧壁反射的阳光。

图1中示出了示例性天窗灯具10。天窗灯具10安装在天花板结构12中，在所示实施方式中，天花板结构12是吊顶，诸如，在许多商业建筑中使用的吊顶。然而，本领域技术人员将认识到，天窗灯具10可以安装在任何类型的天花板结构12(诸如，石膏板、木材、砖石等)中。实质上，天窗灯具10具有传统天窗的总体外观并且模拟传统天窗。天窗灯具10采取具有多个侧壁和底壁的倒置盒子的总体形状。为了下面将变得更清楚的目的，底壁被称为类似天空的组件14，而侧壁被称为类似太阳的组件16。类似天空的组件14和类似太阳的组件16由光引擎形成，其细节在下面进一步描述。

通常，类似天空的组件14被配置为发射光并且向观察者提供天空的外观。实质上，类似天空的组件14模拟传统天窗的窗户部分。类似太阳的组件16被配置为模拟传统天窗的侧壁。通常，传统天窗的侧壁反射从太阳发出的更加定向的阳光。对于本文描述的概念，类似太阳的组件16被配置为模拟以特定角度直接穿过天窗或被侧壁反射的阳光。因此，类似天空的组件14被配置为提供与天空相关联的总体上非定向的光，而类似太阳的组件16模拟直射阳光或其从太阳的反射。根据白天或夜晚的时间，从类似天空的组件14和类似太阳的组件16发射的光的强度、色温、颜色将改变，以努力模拟由传统天窗在白天或夜晚的不同时间以及白天与夜晚之间的任何过渡提供的光。

图2A和图2B提供了天窗灯具10的两个不同实施方式的截面图。在图2A的实施方式中，类似太阳的组件16基本上正交于类似天空的组件14。相对的类似太阳的组件16实际上彼此平行。换句话说，类似太阳的组件16的暴露表面与类似天空的组件14的暴露表面形成90°角。

对于图2B的实施方式，类似太阳的组件16的暴露表面与类似天空的组件14的暴露表面形成钝角α。如下面进一步描述的，增加类似太阳的组件16的暴露表面与类似天空的组件14的暴露表面之间的角度可以改善穿过天窗灯具10的阳光的模拟。尽管对钝角α的值没有特别的限制，但是当钝角α为：

90°<α≤135°；

95°≤α≤130°；或者

100°≤α≤125°时，

实验已经示出了特别有效的性能。

在图2A和图2B中还示出了电子模块18和通用壳体20。电子模块18为天窗灯具10提供必要的电子设备。电子模块18可以包括电源电子设备、控制电子设备、通信电子设备和/或用于类似天空的组件14和类似太阳的组件16的必要的驱动电路。在图2A和图2B以及随后选择的附图中，虚线箭头表示从类似天空的组件14发出的“阳光”，并且实线箭头表示从阳光组件16直接发出或从阳光组件16反射的“阳光”。

图3示出了安装在具有墙壁22的房间的天花板结构12中的两个天窗灯具10。尽管可能不能完全控制光，但是图3示出了来自类似天空的组件14的“阳光”主要向下投射到房间中，其中，来自类似太阳的组件16的“阳光”(实线箭头)以更加成角度的方式投射到房间中，使得从类似太阳的组件16发出的光照亮墙壁22并且从墙壁22反射，以努力模拟以一定角度穿过传统天窗并且直接照亮墙壁22或者从传统照明灯具的侧壁反射并且以一定角度反射到房间中的阳光。

如上所述，类似天空的组件14和类似太阳的组件16两者都可以由各种类型的光引擎提供。特定天窗灯具10中的类似天空的组件14和类似太阳的组件16可以结合相同或不同类型的光引擎。如果相同的光引擎用于类似天空组件14和类似太阳的组件16两者，则这些光引擎可以根据光引擎的光谱能力相同或不同地配置。

图4至图7示出了四种不同类型的光引擎。所示的光引擎仅作为示例提供，并且不表示排他性或穷举性的列表。参考图4，所示的第一类型的光引擎可以采取显示装置(诸如，发光二极管(LED)显示器、液晶显示器(LCD)、有机LED(OLED)显示器等)的形式。典型的显示组件24将包括在其上显示图像的显示面板26以及用于驱动显示面板26的适当的驱动器电子设备28。基于驱动器电子设备28的输入，显示面板26将以期望的方式显示图像。

由于可以显示的场景中的极大灵活性以努力在白天或夜晚的任何时间期间模拟天空的外观，因此显示组件24作为类似天空的组件14是特别有益的。显示器可以简单地提供跨显示器的均匀的颜色以模拟白天的蓝色天空、傍晚的日落或夜晚的黑色。在更复杂的实施方式中，显示器可以变化以指示云、散布在夜空中的星星、日出或日落期间照亮云的红橙色光等。实质上，结合显示组件24提供了呈现从特定颜色的面板到特定静止或运动图像的任何东西的灵活性，这可以在多个天窗灯具10之间协调。

图5、图6和图7的实施方式将通常不能显示特定的图像，但是可以投射具有变化的强度、颜色和色温的光，同时显示特定的颜色和亮度。应注意，从这些光引擎中的一个光引擎发出的光可能不同于光引擎实际显示的面板的颜色。例如，人们可能希望光引擎显示为蓝色，但是投射白色光。在这些实施方式中，从光引擎投射的光和光引擎的外观将基本上均匀。

特别参考图5，提供了边缘光型光引擎(edge lit-type light engine)，其中，光学组件32与一个或多个光源34边缘光。特别地，光学组件32可以是单层或多层光波导、漫射器、透镜或其任何组合。示出为LED但不限于此的光源34照亮光学组件32的边缘，并且从光学组件32的前表面发射光。通常，光源34将沿着光学组件32的至少一侧的全部(如果不是光学组件32的多侧或所有侧)延伸。光引擎30将包括光引擎壳体36，以将光学组件32和光源34相对于彼此保持在适当的取向，并且允许整个光引擎30安装在天窗灯具10中。应注意，根据应用，光源34的LED可以是相同或不同的颜色。如果提供不同颜色的LED，则光学组件32将促进来自各种LED的光的混合，使得光以均匀的方式从光学组件32的前表面发出。

现在转到图6，示出了背光型光引擎40。提供了具有前侧和相对后侧的光学组件42。光源44(诸如LED阵列)被定位为照亮光学组件42的后表面，使得从光源44发射的光穿过光学组件42并且从光学组件42的前表面发出。通常，光源44的LED阵列的LED与光学组件42的后表面间隔开，其中，混合室46设置在光源与光学组件42的后表面之间。这允许在光源44中使用不同颜色的光的LED。不同颜色的光将在混合室中混合并且穿过光学组件42，这可以根据具体应用提供进一步的混合和漫射。与以上实施方式一样，可以提供光引擎壳体48，以将光学组件42和光源44保持在彼此适当的取向，并且允许安装到天窗灯具10。

图7示出了侧光型光引擎(side lit-type light engine)50，其以与图6的方式类似的方式配置。例外的是，光源54的LED设置在混合室56的侧面上并且垂直于光学组件52的后表面。来自光源54的LED的光将发射到混合室56中，并且最终通过光学组件52，使得混合的光从光学组件52的前表面发出。可以提供光引擎壳体58以保持光学组件52和光源54的适当取向，并且提供混合室56。同样，光源54的LED可以提供不同颜色的光，其中，混合室56和光学组件52被配置为使得从光学组件52的前表面发出的光具有期望的颜色。光源34、44和54不必是LED；然而，基于LED的光源提供能量高效和高质量的光，如下面将进一步描述的。光学组件32、42和52可以包括一个或多个光/波导、漫射膜、透镜膜、漫射器、透镜等。

图8示出了天窗灯具10的局部横截面，其中，类似太阳的组件16中的每一个类似太阳的组件16采用背光光引擎40。此外，光学组件42成角度，使得光学组件42的暴露表面与类似天空的组件14的暴露表面形成钝角，该类似天空的组件14可以采用显示组件24、光引擎30、光引擎40或光引擎50，如上所述。如所示的，光源44是LED阵列，其中，LED阵列的每个LED沿着垂直表面分布，该垂直表面与类似天空的组件14的暴露表面正交。混合室设置在LED阵列与光学组件42的后表面之间。尽管光源44的LED阵列的LED布置在光引擎壳体48的垂直平面上，但是LED所在的平面也可以成角度，其中，LED布置在其上的平面平行于光学组件42。在其他实施方式中，LED所在的平面不是垂直的，但是不必与光学组件42平行。

在一个实施方式中，类似天空组件14和类似太阳的组件16的暴露表面的外观被配置为表现为传统天窗，其通常具有涂漆的垂直侧壁和窗户。因此，类似太阳的组件16可以具有光学组件32、42、52，其具有颜色为平白色的低光泽内表面。内表面是一旦安装就可见的内表面。低光泽、平白色内表面提供了垂直侧壁的外观，其通常被涂成平白色。类似太阳的组件16将是高效的，并且除了提供等于或大于50的R9之外，还提供等于或大于85或90的CRI。跨光学组件32、42、52的内表面的超均匀颜色混合和均匀亮度增强了模拟效果。

天窗灯具10的光学组件32、42、52的内表面可以是无光漫射器。对于波导实施方式，光学组件32将包括在与内表面相对的后表面上的高反射背衬。除了颜色可变之外，类似天空的组件14还应该提供85或90或大于85或90的CRI。在一个实施方式中，根据实施方式，颜色的范围可以从天蓝色到非常高的相关色温，诸如，5000K或5500K的+/-5％的三个、五个、七个或十个麦克亚当椭圆内的白色光。

图9示出了多个(六个)天窗灯具10彼此紧密接近地安装在天花板结构12中以形成虚拟天窗的吸引人的矩阵的实施方式。通过适当的电子设备，由天窗灯具10中的每一个天窗灯具10提供/显示的光和/或图像可以根据需要相同或协调。例如，太阳的移动、云的经过、阴影的移动等可以从一个天窗灯具10过渡到另一天窗灯具10，以从整个组的天窗灯具10形成复合显示和/或照明效果。这样的操作可以绑定到各种传感器、信息传感器等，使得由天窗灯具10显示的光和/或信息对应于相关联的室外环境。对于协调由天窗灯具10提供的效果与外部环境的额外信息，参考2018年2月8日提交的美国临时专利申请序列号62/628,131，其全部内容通过引用结合于此。

如所指出的，类似天空的组件14和类似太阳的组件16中的每一个可以关于它们的照明能力和特性被配置为相同或不同。尽管类似太阳的组件16中的不同的类似太阳的组件可以在给定的天窗灯具10上不同地配置，但是它们通常在给定的天窗灯具10上相同地配置。给定相应的类似天空的组件14和类似太阳的组件16的不同目标，类似天空的组件14和类似太阳的组件16可以被设计为在不同的强度水平、颜色空间、色温、分布模式等下操作，并且提供不同功效水平或具有不同显色指数值的光。此外，可以设计和/或控制不同的类似天空的组件14和类似太阳的组件16，使得每个面板提供具有不同特性的光，然而来自整个天窗灯具10的光组合以提供具有特定特性的光，该特性不同于类似天空的组件14和类似太阳的组件16中的任一个的特性。

在某些实施方式中，类似太阳的组件16被设计为模拟穿过传统天窗的阳光的定向性质。类似天空的组件14被设计为模拟天空的外观和穿过传统天窗的阳光的非定向性质。类似天空的组件14和类似太阳的组件16还可以被配置为模拟穿过传统天窗的窗户和侧壁或从传统天窗的窗户和侧壁反射的光的外观。实现这些目标的一个更重要的照明特性是颜色空间，并且尤其是相应的类似天空的组件14和类似太阳的组件16在其操作的色点。

在某些实施方式中，离开类似天空的组件14的光在光谱中相对地朝向蓝色偏移，以更好地模拟蓝色天空的外观。离开类似太阳的组件16的光在光谱中相对地朝向红色偏移，以更好地模拟阳光的外观。在第一实施方式中，离开类似天空的组件14的光在第一天窗颜色空间A内具有色点。如图10A所示并且如图10B的表中所列出的，第一天窗颜色空间A由1931CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.37，0.34)、(0.35，0.38)、(0.15，0.20)和(0.20，0.14)。离开类似太阳的组件16的光在第一天窗颜色空间A内具有一个或多个色点。如图11A所示并且如图11B的表中所列出的，第一阳光颜色空间A由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.29，0.32)、(0.32，0.29)、(0.41，0.36)、(0.48，0.39)、(0.48，0.43)、(0.40，0.41)和(0.35，0.38)。类似天空的组件14和类似太阳的组件16两者都可以被配置为在操作期间改变色点以模拟和/或跟踪整个白天和夜晚的外部环境的变化条件。

在第二实施方式中，离开类似天空的组件14的光在第二天窗颜色空间B内具有色点。如图12A所示并且如图12B的表中所列出的，第二天窗颜色空间B由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.32，0.31)、(0.30，0.33)、(0.15，0.17)和(0.17，0.14)。离开类似太阳的组件16的光在第二天窗颜色空间B内具有一个或多个色点。如图13A所示并且如图13B的表中所列出的，第二阳光颜色空间B由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.30，0.34)、(0.30，0.30)、(0.39，0.36)、(0.45，0.39)、(0.47，0.43)、(0.40，0.41)和(0.35,0.38)。类似天空的组件14和类似太阳的组件16两者都可以被配置为在操作期间改变色点以模拟和/或跟踪整个白天和夜晚的外部环境的变化条件。

以上定义的第一实施方式和第二实施方式为相应的类似天空的组件14和类似太阳的组件16提供了相对有限的颜色空间来操作。这些实施方式旨在在日出和日落之间(但不必包括日出和日落)的主要白天时间期间模拟传统天窗，在日出和日落时，天空可能显示较少蓝色和较多红橙色。为了扩展天窗灯具10的功能以更好地模拟白天时间之外的传统天窗的外观，在扩展的颜色空间中操作是有益的。例如，颜色空间可能需要被偏移或扩展以解决与黄昏、黎明和夜间相关联的较深的蓝色以及与日出和日落相关联的较多红橙色和红色色调。在第三实施方式中提供了类似天空的组件14和类似太阳的组件16的示例性增强的颜色空间。

在第三实施方式中，离开类似天空的组件14的光在第三天窗颜色空间C内具有色点。如图14A所示并且如图14B的表中所列出的，第三天窗颜色空间C由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.39，0.31)、(0.34，0.40)、(0.10，0.20)和(0.16，0.06)。离开类似太阳的组件16的光在第三天窗颜色空间C内具有一个或多个色点。如图15A所示并且如图15B的表中所列出的，第三阳光颜色空间C由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.28，0.36)、(0.35，0.26)、(0.44，0.33)、(0.62，0.34)、(0.50，0.46)、(0.43，0.45)、(0.36，0.43)。类似天空的组件14和类似太阳的组件16两者都可以被配置为在操作期间改变色点以模拟和/或跟踪整个白天和夜晚的外部环境的变化条件。曲线图中突出显示的点是相应的类似天空的组件14和类似太阳的组件16的示例性色点。

在第四实施方式中，类似天空的组件14和类似太阳的组件16两者的颜色空间被极大地扩展和/或相同或基本上相同。如图16A所示并且如图16B的表中所列出的，天窗和阳光颜色空间由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.10、0.20)、(0.36、0.43)、(0.43、0.45)、(0.50、0.46)、(0.62、0.34)、(0.44、0.33)、(0.16、0.06)。类似天空的组件14和类似太阳的组件16两者都可以被配置为在操作期间改变色点以模拟和/或跟踪整个白天和夜晚的外部环境的变化条件。曲线图中突出显示的点是相应的类似天空的(正方形点)组件14和类似太阳的(三角形点)组件16的示例性色点。

在以上或可选实施方式中的任何一个实施方式中，离开类似天空的组件14的光的色点的1931 CIE色度图上的ccx值可以小于或约等于离开类似太阳的组件16的光的色点的1931 CIE色度图上的ccx值。可选地，离开类似天空的组件14的光的色点的1931 CIE色度图上的ccy值可以小于或约等于离开类似太阳的组件16的光的色点的1931 CIE色度图上的ccy值。在其他实施方式中，离开类似天空的组件14的光的色点的1931 CIE色度图上的ccx值小于或约等于离开类似太阳的组件16的光的色点的1931 CIE色度图上的ccx值，并且离开类似天空的组件14的光的色点的1931 CIE色度图上的ccy值小于或约等于离开类似太阳的组件16的光的色点的1931 CIE色度图上的ccy值。

在基于LED的实施方式中，LED阵列用于类似天空的组件14和类似太阳的组件16中的一个或两者。在以下实施方式中，假设LED阵列用于类似天空的组件14和类似太阳的组件16两者。在结合图17的1931 CIE色度图描述的第一实施方式中，采用双色LED阵列作为类似天空的组件14的光源。双色LED阵列将具有第一颜色的多个LED和第二颜色的多个LED。

对于该实施方式，第一LED是发射蓝色光的蓝色LED，色点CP1在1931 CIE色度图的左下方。蓝色LED的主波长为475nm，并且整体光谱如图18所示，图18是输出强度与波长的曲线图。第二LED是在黑体曲线的三个或五个麦克亚当椭圆上或黑体曲线的三个或五个麦克亚当椭圆内的色点CP2处发射白色光的白色LED。在该示例中，白色LED的色温大约为5000K(+/-0.5％、1％、2％或5％)和显色指数(CRI)至少为85或90(即，CRI 85、CRI 90)。白色LED的整体光谱如图19所示，图19是输出强度与波长的曲线图。

对于双色LED阵列，离开类似天空的组件14的光的色点可以根据相应LED被驱动的程度沿着在与蓝色LED和白色LED相关联的色点之间延伸的连接线变化。在该实施方式中，离开类似天空的组件14的光的色点可以沿着连接线从色温大约为5000K的白色光到天蓝色在颜色上变化。天空目标的三个示例性色点被示出为连接线上的圆圈。尽管双色LED阵列是成本有效的，并且沿着限定的连接线提供可变的色点，但是与从双色LED阵列发射的光相关联的整体光谱在某种程度上是有限的。

增加来自类似天空的组件14的发射光的整体光谱色域的一种方式是在LED阵列中两次使用三种或更多种LED。即使设计要求沿着单个线性连接线改变颜色，在LED阵列中使用三种或更多种颜色也是有益的。在图20的1931 CIE色度图中示出了三色LED阵列的示例。在该示例中，采用了较深的蓝色LED、绿色LED和白色LED。较深的蓝色LED发射蓝色光，色点CP3在1931 CIE色度图的左下方。蓝色LED的主波长为460nm，但是主波长范围可以从约450nm到约465nm，如图21所示，图21是输出强度与波长的曲线图。

绿色LED发射绿色光，色点CP5在1931 CIE色度图的左上方。绿色LED的主波长为520nm，但是主波长范围可以从约505nm到约530nm，如图22所示，图22是输出强度与波长的曲线图。白色LED在黑体曲线的三个或五个麦克亚当椭圆上或黑体曲线的三个或五个麦克亚当椭圆内的色点CP5处发射白色光。在该示例中，白色LED的色温大约为5000K(+/-0.5％、1％、2％或5％)和显色指数(CRI)至少为85或90(即，CRI 85、CRI 90)。白色LED的整体光谱如图23所示，图23是输出强度与波长的曲线图。尽管在所描述的实施方式中使用了特定颜色的LED，但是各种颜色的LED及其组合被认为在本公开的范围内。

类似的概念用于设计类似太阳的组件16。例如，图24的1931 CIE色度图示出了用于三种颜色的LED中的每一种颜色的LED的三种示例性颜色空间。颜色空间CS1位于示图的左上部，并且对应于发射绿黄色光的绿黄色LED。颜色空间CS2位于示图的左下部，并且对应于发射绿蓝色光的绿蓝色LED。颜色空间CS3位于示图的右下部，并且对应于发射红蓝色光的红色LED。这三种不同颜色的LED的组合允许在控制离开类似太阳的组件16的光的颜色和色温方面有很大的灵活性。在类似太阳的组件16在日出、日落和白天时间期间单独或主要模拟阳光及其反射的更集中的应用中，颜色空间的目标范围沿着黑体曲线驻留，并且从约5600K延伸到2700K(包括在三个、五个、七个或十个麦克亚当椭圆内)。

作为参考，颜色空间CS1由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.337421，0.498235)、(0.361389，0.547099)、(0.345207，0.557853)和(0.320079，0.506653)。颜色空间CS2由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.253872，0.284229)、(0.281968，0.363411)、(0.269385，0.367235)和(0.239191，0.282521)。颜色空间CS3由1931 CIE色度图上的以下x坐标、y坐标定义：(0.547946，0.298632)、(0.532764，0.307913)、(0.586923，0.341618)和(0.602105，0.332400)。同样，这些是为了帮助本领域技术人员理解本文描述的概念的目的而提供的非限制性示例。

参考图25和图26，天窗灯具10提供垂直照明部件和水平照明部件两者。垂直部件由类似天空的组件14提供，而水平部件由类似太阳的组件16提供。尽管对于图26的实施方式，类似太阳的组件16并不完全垂直，但是出于本文的目的，类似太阳的组件16被认为提供了水平照明部件。这些垂直照明部件和水平照明部件最终组合以提供在出射平面处离开天窗灯具10的复合照明部件，该出射平面是对应于天窗灯具10的与类似天空的组件14相对的开口的平面。

垂直照明部件和水平照明部件相对于强度、颜色、色温、CRI等中的一个或多个是独立可控的。因此，与复合照明部件相关联的发射轮廓(其实际上是整个天窗灯具10的输出)可以通过控制由类似天空的组件14提供的垂直照明部件和由多个类似太阳的组件16提供的水平照明部件来定制。应注意，由不同的类似太阳的组件16提供的水平照明部件可以相同或不同以提供对称的发射轮廓和非对称的发射轮廓两者。例如，天窗灯具10可以被设计为提供上述功能，并且仍然使复合照明部件提供具有期望的颜色、色温、CRI或其任何组合的期望的发射轮廓。复合照明部件的发射轮廓可以具有到基本上为椭圆形、对称或非对称的强度分布的归一化的强度分布(即，基本上为朗伯发射轮廓(Lambertian Emissionprofile))。

此外，通过将三种或更多种颜色的LED用于类似天空的组件14和类似太阳的组件16中的一个或两者，可以显著改善整个天窗灯具10的复合光输出的白色光颜色质量。特别地，可以改善整个天窗灯具10的复合光输出的CRI。

关于CRI，通过测量基于LED的灯具针对各种单独颜色(被称为R1至R8)的CRI等级并且然后取结果的平均值来计算基于LED的灯具的CRI。有趣的是，在计算CRI时通常不考虑R9(红色)和R13(肤色/米色)。这些红色和肤色颜色对以健康和自然的方式呈现肤色有显著的影响，并且使人们感到放松和更加警觉。因此，照明可能具有高的CRI，并且仍然缺乏正确地呈现肤色和/或增强情绪和警觉性所必需的红色和肤色颜色内容。对于给定的类似天空的组件14和类似太阳的组件16中的一个，通过使用三种或更多种颜色的LED提供的扩展的光谱可以改善复合照明部件的CRI等级以及感知质量。扩展的光谱还可以显著改善垂直照明部件和水平照明部件的质量。

图27和图28示出了当采用三种或更多种颜色的LED时复合照明部件的CRI和R9两者的改进。图27是图17的双色LED实施方式的CRI和R9与距中心最低点的距离(即距离灯具6英尺)的曲线图。该测试中的中心最低点距天窗灯具10的出射平面的中心大约6英尺。图28是图20的三色LED实施方式的CRI和R9与距中心最低点的距离的曲线图。整个范围上的CRI显著改善，并且CRI曲线变平，这表明在较低距离处的CRI有很大的改善。R9平均也得到改善。

图29和图30示出了用于改善与整个天窗灯具10、类似太阳的组件16或整个天窗灯具10和类似太阳的组件16两者相关联的功效的技术。图29示出了在类似太阳的组件16的内表面与类似天空的组件14的内表面之间具有大于90°的角度的益处。实质上，类似太阳的组件16的光输出分布倾向于朝向出射平面，或者换句话说，朝向出射平面向下成角度。使类似太阳的组件16的光输出分布向下成角度减少了与穿过其他类似太阳的组件16和类似天空的组件14的发光表面并且被该发光表面反射的光相关联的损耗。同样，当钝角α为：

90°<α≤135°；

95°<α≤130°；或者

100°<α≤125°时，

实验已经示出了特别有效的性能。

图30示出了另一实施方式，其中，类似太阳的组件16的内表面基本上是垂直的，但是类似太阳的组件16的光学配置使得类似太阳的组件16的光输出分布被定向或重定向为偏向出射平面，或者换句话说，朝着出射平面向下成角度。这可以通过使在其上设置LED阵列的平面成角度、采用漫射器或波导结构来重定向来自LED阵列的光等来提供。允许来自类似太阳的组件16的更多的光无阻碍地逸出天窗灯具10还可以增加以较低角度穿过传统天窗并且更直接地照亮墙壁的阳光的模拟，诸如，在早上或晚上期间以及在一年中当地球相对于太阳保持离轴(即，白天太阳在地平线上较低)时的那些秋季、冬季和春季月份期间。

如上所述，可以单独地控制相应的类似天空的组件14和类似太阳的组件16，使得由类似天空的组件14和类似太阳的组件16提供的光可以在任何给定的时间以不同的色点发光。可以永久地固定或动态地控制来自类似天空的组件14和类似太阳的组件16的光的特定色点，使得所发射的光的色点可以基于用户输入、预定义程序或根据任何数量的变量或变量的组合而改变。变量的范围可以从日期、白天和白天的时间到任何数量的传感器输出，诸如室内和/或室外温度传感器、光传感器、运动传感器、湿度传感器、雨传感器等。

可以进一步控制类似天空的组件14和类似太阳的组件16，使得天窗灯具10的复合照明输出实现特定的颜色、色温、CRI等，同时实现其他照明目标，诸如以固定或动态方式模拟传统天窗。尽管模拟传统天窗已经是迄今为止大部分讨论的主题，但是可以控制类似天空的组件14和类似太阳的组件16以增强情绪、支持总体健康和心理健康和/或提供其他生理益处。

例如，参考Rea,M.S.等人的A model of phototransduction by the humancircadian system；Brain Research Reviews 50(2005)213-228(其全部内容通过引用结合于此)，天窗灯具10可以被配置为递送增强的昼夜节律刺激。这是通过控制由类似天空的组件14和类似太阳的组件16提供的水平照度与垂直照度之间的比率来实现的。昼夜节律刺激由光谱功率分布、色温和递送到人眼的相应特性的光量来控制。垂直照度(诸如由类似太阳的组件16提供的垂直照度)似乎在递送对昼夜节律的影响方面具有最大的效率。天窗灯具10由于其垂直发光表面和水平发光表面以及独立的光谱和亮度控制，可以提供对该刺激的有效控制。控制类似天空的组件14和类似太阳的组件16在最低点的60°至90°的区域中提供35％或更多的区域亮度分布将提供更高的垂直照度。这可以通过增加类似太阳的组件16的亮度并且降低或保持类似天空的组件14的亮度来提供。此外，具有较高量的红色光谱含量的光可以从类似太阳的组件16发射，根据需要进一步调节昼夜节律或其他警觉性刺激。

天窗灯具10可以基于何时期望昼夜节律刺激以及期望多少昼夜节律刺激来控制全天的光的特性。在早上或在早上的特定时间段期间，天窗灯具10将其60°至90°的照度增加到35％或更多，并且改变光谱功率分布和/或系统垂直照度以提供>0.3的昼夜节律刺激，其是根据Rea MS、Figueiro MG、Bierman A、Bullough JD；J Circadian Rhythms；2010年2月13日；8(1)：2(其全部内容通过引用结合于此)的人的优选的昼夜节律夹带。当天晚些时候，天窗灯具10可以通过提供导致<0.1的昼夜节律刺激的光谱功率分布和系统垂直照度来减少其昼夜节律刺激。这种减少的一个因素可以是通过修改类似天空的组件14和类似太阳的组件16的发射(亮度和/或光谱含量)比率来改变35％或更少的60°至90°区域照度分布。

在另一实施方式中，由类似太阳的组件16提供的红色光谱含量可以暂时增加以在午餐后时间期间和/或晚上增加由天窗灯具10提供的红色垂直照度以应对所谓的“午餐后的沉浸”和/或改善轮班工作者的夜间警觉性。对于通过将轮班工作者暴露于红色光的垂直照度来增加轮班工作者的警觉性的潜力，参考Figueiro M.G.等人的Biological Researchfor Nursing 2016，第18(1)90卷，其全部内容通过引用结合于此。对于通过提供增加的红色光暴露来增加人在“午餐后的沉浸”期间的警觉性的潜力，参考Sahin L.、Figueiro M.G.的Physiology&Behavior，第116-117卷，2013年1月，其全部内容通过引用结合于此。同样，可以在保持或不保持天窗灯具10的复合照明输出的期望的特性的同时提供所有以上实施方式。

多个天窗灯具10可以由远程源、由主灯具共同控制，或者以分布式方式控制以协同操作以呈现静态或动态场景。根据场景的性质，天窗灯具10中的每个灯具10可以具有相应的类似天空的组件14和类似太阳的组件16的不同或相同的光输出。在一个场景中，天窗灯具10中的每个灯具10可以为场景提供相同的光输出，使得天窗灯具10中的每个灯具10对于统一的场景具有相同的外观。在另一场景中，天窗灯具10中的两个或更多个天窗灯具10将具有不同的光输出配置，其中，每个天窗灯具10表示整个场景的一部分。还可以控制天窗灯具10以提供几乎任何类型的情绪、主题、假日或类似的照明，其中，从类似天空的组件14和类似太阳的组件16发射的光的颜色、色温、亮度和光谱含量仅受光源的性质和能力及其控制的限制。天窗灯具10可以被控制或配置为在不同时间或响应于传感器输入或外部控制输入以不同的模式操作。

例如，天窗灯具10可以用于模拟具有变化场景的传统天窗，该变化场景在工作时间期间跟踪外部条件，并且在非工作时间期间过渡到装饰性重点照明模式。可选地，天窗灯具10可以在正常工作时间之后过渡到增强警觉性或者提供一些其他类型的昼夜节律刺激的模式。同样，这种控制可以通过天窗灯具的编程或者独立地或者基于来自其他传感器等的各种输入的远程控制来提供。相应的类似天空的组件14和类似太阳的组件16的不同能力和配置的独立控制和潜力为天窗形照明灯具提供了极大的灵活性。

图31示出了能够提供与远程装置51有线或无线通信的天窗灯具10的框图。远程装置51可以是另一照明灯具或天窗灯具10、设置在服务器、个人计算机等上的远程控制系统以及移动计算装置，诸如智能电话、调试工具、专用控制模块等。电子模块18与远程装置51之间的通信可以是有线或无线的，并且可以在任何类型的网络技术上工作。远程装置51将包括中央处理单元(CPU)53等以及相关联的存储器55，该存储器55将包括用于控制远程装置51的操作和与电子模块18的通信的必要软件。CPU 53可以与通信接口57相关联，该通信接口57将为远程装置51提供必要的通信能力。

图32示出了与用于天窗灯具10的类似天空的组件14和一个或多个类似太阳的组件16相关联的示例性电子模块18。在所示实施方式中，类似天空的组件14被扩展以示出LED阵列，该LED阵列包括不同颜色的LED 59的混合。尽管本领域技术人员将认识到各种颜色组合，但是以下示例采用发射第一波长的白色光的白色LED 59、发射第二波长的蓝色光的蓝色LED 59和发射第三波长的绿色光的绿色LED 59。LED阵列可以被划分为多串串联连接的LED 59。在该实施方式中，LED串LS1包括白色LED 59，并且形成第一组LED。LED串LS2包括蓝色LED 59，并且形成第二组LED。LED串LS3包括绿色LED 59，并且形成第三组LED。

电子模块18控制驱动电流i₁、i₂和i₃，该驱动电流i₁、i₂和i₃用于驱动类似天空的组件14的相应LED串LS1、LS2和LS3。类似太阳的组件16可以以类似的方式由相同或不同的电子模块18类似地配置和驱动。可以调节通过相应LED串LS1、LS2和LS3提供的驱动电流i₁、i₂和i₃的比率以有效地控制从LED串LS1的白色LED 59发射的白色光、从LED串LS2的蓝色LED59发射的蓝色光以及从LED串LS3的绿色LED 59发射的绿色光的相对强度。来自每个LED串LS1、LS2和LS3的复合光混合以生成具有期望的颜色、相关色温(CCT)和强度的整体光输出，后者也可以被称为调光水平。如所指出的，整体光输出可以呈现任何期望的颜色或CCT。

当模拟传统天窗时，类似天空的组件14的整体光输出的范围可以从傍晚天空的深蓝色到白天天空的中等蓝色到落在黑体轨迹(BBL)的期望的邻近范围上或黑体轨迹(BBL)的期望的邻近范围内并且具有期望的CCT的白光。以相同的方式控制类似太阳的组件16以模拟直射和反射的阳光以及上述任何其他颜色和CCT，以获得从装饰到生理的效果。

LED串LSx的数量可以从一个变化到多个，并且在不同的串中可以使用不同的LED颜色的组合。每个LED串LSx可以具有相同颜色、相同颜色的变化或者基本上不同颜色的LED。在所示实施方式中，每个LED串LS1、LS2和LS3被配置为使得串中的所有LED 59在颜色上都基本上相同。然而，在某些实施方式中，每串中的LED 59可以在颜色上显著变化，或者是完全不同的颜色。还设想了单串实施方式，其中，可以使用旁路电路等为不同颜色的LED单独地调节电流。

电子模块18包括AC-DC转换电路61、控制电路60、通信接口(I/F)62和多个电流源，诸如所示的DC-DC转换器64。AC-DC转换电路61被配置为接收AC信号(AC)、整流该AC信号、校正该AC信号的功率因数，并且提供DC功率信号(PWR)。DC功率信号可以用于直接或间接为控制电路60和设置在电子模块18中的任何其他电路(包括DC-DC转换器64和通信接口62)供电。

响应于控制信号CS1、CS2和CS3，电子模块18的三个相应的DC-DC转换器64为类似天空的组件14的三个LED串LS1、LS2和LS3提供驱动电流i₁、i₂和i₃。如所指出的，可以以类似的方式为类似太阳的组件16中的每一个类似太阳的组件16提供额外的驱动电路。驱动电流i₁、i₂和i₃可以是脉宽调制(PWM)信号或可变DC信号。如果驱动电流i₁、i₂和i₃是PWM信号，则控制信号CS1、CS2和CS3可以是PWM信号，该PWM信号在PWM信号的每个周期的逻辑高状态期间有效地接通相应的DC-DC转换器64，并且在PWM信号的每个周期的逻辑低状态期间断开相应的DC-DC转换器64。因此，用于三个LED串LS1、LS2和LS3的驱动电流i₁、i₂和i₃也可以是PWM信号。从三个LED串LS1、LS2和LS3中的每一个发射的光的强度将基于相应的PWM信号的占空比而变化。

控制电路60将调节提供给LED串LS1、LS2和LS3中的每一个的驱动电流i₁、i₂和i₃的占空比，以有效地调节从LED串LS1、LS2和LS3发射的复合光的强度，同时基于来自控制电路60的指令保持期望的强度、颜色和/或CCT。如果用于三个LED串LS1、LS2和LS3的驱动电流i₁、i₂和i₃是可变DC电流，则控制电路60生成控制信号CS1、CS2和CS3，该控制信号CS1、CS2和CS3导致DC-DC转换器64以适当的DC电平输出驱动电流i₁、i₂和i₃。

控制电路60可以包括诸如微处理器或微控制器的中央处理单元(CPU)66以及足够的存储器68以存储必要的数据和软件指令，以使得控制电路60能够如本文所述地起作用。如上所述，控制电路60可以与通信接口62交互以促进与其他天窗灯具10或远程装置有线或无线通信。

当在权利要求中或通常在说明书中使用术语“控制系统”或“控制电路”时，该术语应被广义地解释为包括硬件和提供所述功能所需的任何额外的软件或固件。这些术语不应仅被解释为软件，因为需要电子设备来实现本文描述的控制系统。例如，控制系统可以但不必包括控制电路60、DC-DC转换器64、AC-DC转换电路58等。

表述“相关色温”(“CCT”)根据其众所周知的含义用于指在明确定义的意义上(即，可以由本领域技术人员容易且精确地确定)在颜色上最接近的黑体的温度。本领域技术人员熟悉相关色温，并且熟悉色度图，该色度图示出了对应于特定相关色温的色点以及示图上对应于特定相关色温范围的区域。即使光的色点在黑体轨迹上，光也可以被称为具有相关色温(即，其相关色温将等于其色温)；即，本文提到的具有相关色温的光不排除在黑体轨迹上具有色点的光。

“光引擎”或“光源”可以是光从其出射的任何结构(或结构的组合)。在许多情况下，光引擎由一个或多个光源加上一个或多个机械元件、一个或多个光学元件和/或一个或多个电气元件组成。在许多情况下，光引擎是照明灯具的部件，即，它不是完整的照明灯具，但是它可以是在空间上分离并作为单元控制的一群或一组离散的LED。在一些实施方式中，例如，照明灯具中的光引擎可以是安装在与照明灯具中的一个或多个其他光引擎间隔开的板(例如，印刷电路板)上的一组离散的LED(例如，LED阵列)。在一些实施方式中，较大的板可以包括占据板的不同部分的不同组或群的LED，并且从而包括多个光引擎。光引擎可以例如包括板上芯片、封装的LED、辅助光学器件和/或控制/驱动电路。在一些实施方式中，照明灯具可以包括第一光引擎和第二光引擎，该第一光引擎包括第一板上的多个LED，该第二光引擎包括第二板上的多个LED。在一些实施方式中，光引擎可以包括在一个维度、两个维度或三个维度上彼此间隔开(总共)的多个LED。

例如，第一光引擎可以安装为与第二光引擎相邻或者与第二光引擎横向间隔开但是与第二光引擎在同一平面上，并且从而在一个维度上间隔开。第一光引擎可以被定位为与第二光引擎相邻或者与第二光引擎间隔开，但是被定位为与第二光引擎成一角度或者在第二平面上，并且从而在两个维度上。第一光引擎可以在两个维度或三个维度上与第二光引擎偏移。第一光引擎可以相对于一个或多个其他光引擎的两个、三个或更多维度偏移或定位。在一些实施方式中，光引擎可以包括单个光源(例如，单个LED)或者光源阵列(例如，多个LED、多个其他光源或者一个或多个LED和/或一个或多个其他光源的组合)。在一些实施方式中，多个光源(例如，多个LED)可以在板上并且一起被控制，例如，控制装置(其控制来自多个光源的光的混合的色点，和/或控制从多个光源中的一个或多个光源发射的光的亮度等)可以控制板上的多个光源(和/或可以控制板上的所有光源)。

表述“光出射区域”、“光出射表面”或“出射平面”(例如，“至少第一光出射区域在空间的边界处”)是指光穿过的任何区域(例如，当光从光出射区域的一侧的空间行进到光出射区域的另一侧时，即，当光通过光出射区域离开空间时)。例如，如果照明灯具具有限定内部空间(在顶部封闭并且在底部开口)的圆柱形表面，则光可以通过行进穿过圆柱形表面的底部的圆形光出射区域(即，这种圆形光出射区域由圆柱形表面的下边缘限定)离开该空间。这种光出射区域可以是开口的，或者可以部分地或完全地被至少部分地透光(例如，透明或半透明)的结构占据。例如，光出射区域可以是不透明结构中的开口(光可以通过该开口出射)，光出射区域可以是其他不透明结构中的透明区域，光出射区域可以是被透镜或漫射器等覆盖的不透明结构中的开口。

除非另有定义，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明主题所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，除非本文明确如此定义，否则术语(诸如在常用词典中定义的那些术语)应当被解释为具有与它们在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释。本领域技术人员还将理解，对与另一特征“相邻”设置的结构或特征的引用可以具有与相邻特征重叠或在相邻特征下面的部分。

由光源发射的可见光的颜色和/或由多个光源发射的混合可见光的颜色可以在1931 CIE(国际照明委员会)色度图上或1976 CIE色度图上表示。本领域的技术人员熟悉这些示图，并且这些示图是容易获得的。

CIE色度图根据两个CIE参数(即，x(或ccx)和y(或ccy)(在1931图的情况下)或u’和v’(在1976图的情况下))映射出人类的颜色感知。相应示图上的每个色点对应于特定的色调。对于CIE色度图的技术描述，参见例如“Encyclopedia of Physical Science andTechnology”，第7卷，230-231(Robert A Meyers编辑，1987)。光谱颜色分布在轮廓空间的边界周围，该轮廓空间包括人眼感知的所有色调。边界表示光谱颜色的最大饱和度。

1931 CIE色度图可以用于将颜色定义为不同色调的加权和。除了1976色度图上的类似距离表示类似的颜色感知差异之外，1976 CIE色度图类似于1931图。

如本文所使用的，表述“色调”是指具有对应于CIE色度图上的特定点的颜色阴影和饱和度的光，即可以用1931 CIE色度图上的x坐标、y坐标或1976 CIE色度图上的u’坐标、v’坐标表征的色点。

在1931 CIE色度图中，与示图上色点的偏差可以用x坐标、y坐标表示，或者可选地，为了给出颜色感知差异的程度的指示，可以用麦克亚当椭圆(或多级麦克亚当椭圆)表示。例如，定义为来自由1931 CIE色度图上的一组特定坐标定义的特定色调的十个麦克亚当椭圆(也称为“十步麦克亚当椭圆”)的色点的轨迹由以下色调组成，该色调各自将被感知为在共同程度上不同于特定色调(并且对于定义为与特定色调间隔其他数量的麦克亚当椭圆的点的轨迹同样如此)。

典型的人眼能够区分彼此间隔多于七个麦克亚当椭圆的色调(并且无法区分彼此间隔七个或更少麦克亚当椭圆的色调)。

由于1976图上类似的距离表示类似的颜色感知差异，因此与1976图上点的偏差可以用坐标u’和v’表示，例如，距该点的距离＝(Δu’²+Δv’²)^1/2。该公式在u’坐标、v’坐标的标度中给出了对应于点之间的距离的值。由各自距指定的色点共同距离的点的轨迹定义的色调由各自将被感知为在共同程度上不同于指定的色调的色调组成。

通常在CIE图上表示的一系列点被称为黑体轨迹。沿着黑体轨迹的色度坐标(即，色点)对应于服从普朗克方程的光谱功率分布：E(λ)＝Aλ^-5/(e^(B/T)-1)，其中，E是发射强度，λ是发射波长，T是黑体的温度，并且A和B是常数。1976 CIE图包括沿着黑体轨迹的温度列表。这些温度列表示出了被导致增加到这样的温度的黑体辐射器的颜色路径。当加热的物体变为白炽时，它首先发出红色，然后黄色，然后白色，并且最后蓝色。发生这种情况是因为与黑体辐射器的峰值辐射相关联的波长随着温度的增加而逐渐变短，符合维恩位移定律。因此，可以根据其色温来描述在黑体轨迹上或黑体轨迹附近产生光的发光体。

表述“主波长”在本文中根据其众所周知和公认的含义用于指光谱的感知颜色，即产生最类似于从观察由光源发射的光所感知的颜色感觉的颜色感觉的光的单个波长，与“峰值波长”相反，“峰值波长”是众所周知指在光源的光谱功率分布中具有最大功率的光谱线。因为人眼不能同等地感知所有波长(其感知黄色和绿色比红色和蓝色更好)，并且因为由许多固态光发射器(例如，发光二极管)发射的光实际上是波长范围，因此感知的颜色(即，主波长)不必等于(并且通常不同于)具有最高功率的波长(峰值波长)。真正的单色光(诸如激光)的主波长与其峰值波长相同。

众所周知，发射相应不同色调(两种或更多种)的光的光源可以组合以生成具有期望的色调的光的混合(例如，对应于期望的色点的非白色光或期望的色温的白色光等))。还众所周知，由颜色的混合产生的色点可以使用CIE色度图上的简单几何形状容易地预测和/或设计。还众所周知，从期望的混合光色点的概念开始，本领域技术人员可以容易地选择当混合时将提供期望的混合光色点的不同色调的光源。

例如，本领域技术人员可以选择第一光引擎(例如，包括发光二极管和磷光体)，在CIE色度图上绘制从第一光引擎出射的光的色点(即，第一色点)，绘制混合光的色点的期望范围(或单个期望的色点)，并且通过混合光的色点的期望范围(或单个色点)绘制一个或多个线段，使得线段延伸超过期望的色点。以这种方式绘制的每个线段将在第一色点处具有一端，将穿过期望的混合光色点(或期望的单个色点)的范围，并且将在第二色点处具有其另一端。

可以提供第二光引擎，第二色点的光从该第二光引擎出射，并且当第一光引擎和第二光引擎被通电使得光从该第一光引擎和第二光引擎出射时，混合光的色点将必然沿着连接第一色点和第二色点的线段，并且混合光的色点沿着线段的位置将由从第一光引擎和第二光引擎出射的相应光的相对亮度决定(即，与从第一光引擎和第二光引擎出射的相应光的相对亮度成比例)。即，来自第二光引擎的混合光的比例越大，混合光的色点越接近第二色点；该关系在几何上成比例，即混合光的色点与第一色点间隔的线段的长度的分数等于来自第二光引擎的混合光的分数(并且反之亦然)。在几何方面，(1)从第一色点到混合光的色点的距离除以(2)从第一色点到第二色点的距离的比率将等于第一光引擎的亮度(以流明为单位)除以混合光中的光的组合的亮度(以流明为单位)的比率。因此，一旦识别出提供延伸通过期望的混合光色点的线段的端点的光源(或光引擎)，就可以通过计算到达期望的混合光色点所需的第一光源和第二光源(或光引擎)的相对亮度来获得期望的混合光色点。

在使用两个以上光源(和/或光引擎)的情况下(例如，在存在来自第一光源的第一色点的混合光、来自第二光源的第二色点的光和来自第三光源的第三色点的光的情况下)，几何关系可以用于确保获得期望的混合光色点(例如，在概念上，可以确定来自第一光源(或第一光引擎)和第二光源(或第二光引擎)的光的子混合的色点，并且然后可以确定混合或子混合(具有第一光源(或第一光引擎)和第二光源(或第二光引擎)以及第三光源(或第三光引擎)的组合亮度的亮度)的色点)，并且可以达到的混合光色点的范围由从连接光源(和/或光引擎)的相应色点的绘制线获得的周长限定。

本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施方式的改进和修改。所有这些改进和修改都被认为在本文公开的概念和随后的权利要求的范围内。