具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的快速定量调节照明装置光束角的方法和系统进行详细说明。

实施例一

参见图6，本发明的快速定量调节照明装置光束角的方法包括以下步骤：

S1，根据实际场景，确定目标光束角，利用输入设备，将所述目标光束角发送至照明装置；

S2，照明装置的接收器接收所述目标光束角并将所述目标光束角发送至照明装置的控制器；

S3，照明装置的控制器根据所述目标光束角和存储在照明装置本地ROM或云端的参数表确定所述每个光源的目标功率；

S4，所述驱动器驱动每个光源按相应的目标功率发光，辐射出的光线在被照明空间内发生混合，使光束角发生变化，根据光强叠加原理，获得目标光束角，

其中，所述参数表为记录照明装置的光束角与所述至少两个光源的对应功率的关系表。

所述计算过程可以在照明装置本机MCU内进行，也可以在云端进行。

以下的实施例二～五为不同情况下获得参数表的方法。

实施例二

本实施例的照明装置，其光源由两个LED发光元件，即第一光源和第二光源组成，第一光源的光束角小于第二光源的光束角。

在不改变灯的整体功率W(即额定功率)的情况下，目标光束角与第一光源和第二光源的目标功率的关系见以下参数表，该参数表储存于照明装置的存储介质中：

上表中，W₁ ^k≤第一光源最大输入功率，W₂ ^k≤第二光源最大输入功率，其中k＝1,2,……,i，且，第一光源光束角≤A_k≤第二光源光束角，其中k＝1,2,……,i。

上述参数表体现了在灯的某一整体功率下，光束角A与两个光源的控制功率W₁和W₂的关系，即：通过调整W₁和W₂可以将照明装置的光束角调整至目标值。

上述参数表中的参数值通过以下方法计算得到：

本实施例中，以第一光源和第二光源的空间光强分布数据为朗伯型光源空间光强分布数据为例进行说明。

在额定功率下，第一光源的空间光强分布数据可以表示为：

其中：

I₁₀是垂直于光源面法线方向的发光强度，和第一光源的输入功率相关，I₁₀＝g(W₁)；θ为方向角，即观察方向和光源面法线方向的夹角，如图1所示；m₁取决于半角光束角

在额定功率下，第二光源的空间光强分布数据可以表示为：

其中：

I₂₀是光源面法线方向的发光强度，和第二光源的输入功率相关，I₂₀＝g(W₂)；θ为方向角；m₂取决于半角光束角

假设需要达到的光束角为A，灯的整体功率为W，则：

W₁+W₂＝W，

从而计算出第一光源的输入功率W₁和第二光源的输入功率W₂。

在灯的整体功率确定的情况下，针对不同的光束角A_i，通过上述方法可以提供上述参数表的所有数据。

在灯的整体功率确定的情况下，针对不同的光束角A_i，上述方法可以作为控制器内计算W₁和W₂的算法。

针对更一般的场景(空间光强分布数据无法用解析式表达时)，基于离散点的计算方法如下：

在额定功率下，第一光源的空间光强分布数据可以表示为：

I₁(θ)＝I₁₀K₁(θ)，θ∈{-180°，-179°，-178°，......，0°，......，177°,178°,179°}，

其中：

I₁₀是光源面法线方向的发光强度，和第一光源的输入功率相关，I₁₀＝g(W₁)；θ为方向角；I₁(θ)和I₁₀是在固定功率下，通过空间分布式光度计测定；

在额定功率下，第二光源的空间光强分布数据可以表示为：

I₂(θ)＝I₂₀K₂(θ)，θ∈{-180°，-179°，-178°，......，0°，......，177°,178°,179°}，

其中：

I₂₀是垂直于光源面法线方向的发光强度，和第二光源的输入功率相关，I₂₀＝g(W₂)；θ为方向角；I₂(θ)和I₂₀是在固定功率下，通过空间分布式光度计测定；

假设需要达到的光束角为A，灯的整体功率为W，则：

W₁+W₂＝W，

从而计算出第一光源的输入功率W₁和第二光源的输入功率W₂。

在灯的整体功率确定的情况下，针对不同的光束角A_i，通过上述方法可以提供上述参数表的所有数据。

在灯的整体功率确定的情况下，针对不同的光束角A_i，上述方法可以作为控制器内计算W₁和W₂的算法。上述灯的整体功率W，是通过灯的亮度调节确定的。

实施例三

本实施例对不改变灯的照度(中心光强)的情况下，获得参数表的方法进行说明。

本实施例的照明装置，其光源由2个LED发光元件，即第一光源和第二光源组成。对于每个照明装置，其参数表可以表示为：

上表中，W₁ ^k≤第一光源最大输入功率，W₂ ^k≤第二光源最大输入功率，其中k＝1,2,……,i，且，第一光源光束角≤A_k≤第二光源光束角，其中k＝1,2,……,i。

上述参数表体现了在某一中心光强B下，光束角A与两个光源的控制功率W₁和W₂的关系，即：通过调整W₁和W₂可以将照明装置的光束角调整至目标值。

上述参数表中的参数值通过以下方法计算得到：

本实施例中，以第一光源和第二光源的空间光强分布数据为朗伯型光源空间光强分布数据为例进行说明。

在额定功率下，第一光源的空间光强分布数据可以表示为：

其中：

I₁₀是光源面法线方向的发光强度，和第一光源的输入功率相关，I₁₀＝g(W₁)；θ为方向角；m₁取决于半角光束角

在额定功率下，第二光源的空间光强分布数据可以表示为：

其中：

I₂₀是光源面法线方向的发光强度，和第二光源的输入功率相关，I₂₀＝g(W₂)；θ为方向角；m₂取决于半角光束角

假设需要达到的光束角为A，中心光强为B，则：

I₁₀+I₂₀＝g(W₁)+g(W₂)＝B，

从而计算出第一光源的输入功率W₁和第二光源的输入功率W₂。

在中心光强B不变的情况下，针对不同的光束角A_i，通过上述方法可以提供上述参数表的所有数据。

在中心光强B不变的情况下，针对不同的光束角A_i，上述方法可以作为控制器内计算W₁和W₂的算法。

针对更一般的场景(空间光强分布数据无法用解析式表达时)，基于离散点的计算方法如下：

在额定功率下，第一光源的空间光强分布数据可以表示为：

I₁(θ)＝I₁₀K₁(θ)，θ∈{-180°，-179°，-178°，......，0°，......，177°,178°,179°},

其中：

I₁₀是光源面法线方向的发光强度，和第一光源的输入功率相关，I₁₀＝g(W₁)；θ为方向角；

在额定功率下，第二光源的空间光强分布数据可以表示为：

I₂(θ)＝I₂₀K₂(θ)，θ∈{-180°，-179°，-178°，……，0°，……，177°,178°,179°},其中：

I₂₀是垂直于光源面法线方向的发光强度，和第二光源的输入功率相关，I₂₀＝g(W₂)；θ为方向角。

假设需要达到的光束角为A，中心光强为B，则：

I₁₀+I₂₀＝g(W₁)+g(W₂)＝B，

从而计算出第一光源的输入功率W₁和第二光源的输入功率W₂。

在中心光强B不变的情况下，针对不同的光束角A_i，通过上述方法可以提供上述参数表的所有数据。

在中心光强B不变的情况下，针对不同的光束角A_i，上述方法可以作为控制器内计算W₁和W₂的算法。

上述中心光强B可以由手工输入的照度E值确定，如以距离灯d＝1米的正下方为参考接收面，实现E＝500勒克斯的照度，则为：B＝Ed²＝500*1²＝500坎德拉。

优选的是，系统根据距离传感器获得的距离信息和默认的照度值自动计算中心光强B，并根据存储的参数表确定第一光源和第二光源的目标功率。例如，根据相关照明标准，适合读写作业的照度为500勒克斯，根据距离传感器获得的距离信息d，计算出心光强B，进而进而根据目标光束角值查阅所述参数表，确定第一光源和第二光源的目标功率。

实施例四

本实施例对在不同的灯照度E/中心光强B下，获得参数表的方法进行说明。

本实施例的照明装置，其光源由2个LED发光元件，即第一光源和第二光源组成。对于每个照明装置，其参数表可以表示为：

该参数表体现了照明装置的光束角及输入中心光强B与第一光源的控制功率W₁和第二光源的控制功率W₂之间的关系。即，当我们给照明装置输入一个光束角和中心光强，我们便会得到一个第一光源的控制功率W₁和第二光源的控制功率W₂。

上表中，A为光束角；B为输入中心光强；W为光源的输入功率，有：

其中k＝1,2,……,i，l＝1,2,……,j；

其中k＝1,2,……,i，l＝1,2,……,j；

第一光源光束角≤A_k≤第二光源光束角，其中k＝1,2,……,i。

优选的是，系统根据距离传感器获得的距离信息和默认的照度值E自动计算中心光强B，并根据存储的参数表确定第一光源和第二光源的目标功率。例如，根据相关照明标准，适合读写作业的照度为E＝500勒克斯，根据距离传感器获得的距离信息d，计算出心光强B，进而根据目标光束角值查阅所述参数表，确定第一光源和第二光源的目标功率。

本实施例中，以第一光源和第二光源的空间光强分布数据为朗伯型光源空间光强分布数据为例进行说明。

在额定功率下，第一光源的空间光强分布数据可以表示为：

其中：

I₁₀是光源面法线方向的发光强度，和第一光源的输入功率相关，I₁₀＝g(W₁)；θ为方向角；m₁取决于半角光束角

在额定功率下，第二光源的空间光强分布数据可以表示为：

其中：

I₂₀是光源面法线方向的发光强度，和第二光源的输入功率相关，I₂₀＝g(W₂)；θ为方向角；m₂取决于半角光束角

假设需要达到的光束角为A，中心光强为B，则：

I₁₀+I₂₀＝g(W₁)+g(W₂)＝B，

从而计算出第一光源的输入功率W₁和第二光源的输入功率W₂。

针对不同的光束角A_i和中心光强B_j，通过上述方法可以提供上述参数表的所有数据。

针对不同的光束角A_i和中心光强B_j，上述方法可以作为控制器内计算W₁和W₂的算法。

针对更一般的场景(空间光强分布数据无法用解析式表达时)，基于离散点的计算方法如下：

在额定功率下，第一光源的空间光强分布数据可以表示为：

I₁(θ)＝I₁₀K₁(θ)，θ∈{-180°，-179°，-178°，……，0°，……，177°,178°,179°}，

其中：

I₁₀是光源面法线方向的发光强度，和第一光源的输入功率相关，I₁₀＝g(W₁)；θ为方向角；I₁(θ)和I₁₀是在固定功率下，通过空间分布式光度计测定。

在额定功率下，第二光源的空间光强分布数据可以表示为：

I₂(θ)＝I₂₀K₂(θ)，θ∈{-180°，-179°，-178°，......，0°，......，177°,178°,179°}，

其中：

I₂₀是光源面法线方向的发光强度，和第二光源的输入功率相关，I₂₀＝g(W₂)；θ为方向角；I₂(θ)和I₂₀是在固定功率下，通过空间分布式光度计测定。

假设需要达到的光束角为A，中心光强为B，则：

I₁₀+I₂₀＝g(W₁)+g(W₂)＝B，

从而计算出第一光源的输入功率W₁和第二光源的输入功率W₂。

针对不同的光束角A_i和中心光强B_j，通过上述方法可以提供上述参数表的所有数据。

针对不同的光束角A_i和中心光强B_j，上述方法可以作为控制器内计算W₁和W₂的算法。

图2所示为本发明的一个实施例中第一光源的空间光强分布曲线，该第一光源的光束角较小；图3所示为本发明的一个实施例中第二光源的空间光强分布曲线，该第二光源的光束角较大。图4所示为上述第一光源的空间光强分布曲线和第二光源的空间光强分布曲线的混光效果。从图中可以看出，通过第一光源和第二光源的不同输入功率的组合，可以获得介于第一光源光束角和第二光源光束角之间的任意光束角。

实施例五

对于多个光源，根据前面三个实施例中的两个光源的方法，可以在灯的整体功率和灯的照度(中心光强)均不变的情况下，或在灯的整体功率不变、改变灯的照度(中心光强)的情况下，改变光束角值，通过前面三个实施例的等式关系，确定多个光源的输入功率，获得参数表。

实施例六

为实现上述方法，本发明还提供一种快速定量调节照明装置光束角的系统。如图5所示，该系统包括电源、输入设备、接收器、控制器、驱动器。优选的是，所述照明装置包括两个光源。

所述电源用于为系统中的接收器、控制器和驱动器供电；

所述输入设备用于将目标光束角值发送至照明装置的接收器，也可以将目标照度值一起发送至照明装置的接收器；

所述接收器用于接收所述目标光束角值并将其发送给所述控制器；

所述控制器用于接收所述目标光束角值，并通过计算或查阅参数表确定每个光源的功率；

所述驱动器用于根据每个光源的功率驱动相应的光源发光，从而获得目标光束角；

所述接收器、控制器、驱动器均安装在所述照明装置内；

所述输入设备为手机APP、Pad或遥控器；

所述接收器为蓝牙设备或wifi设备；

所述控制器为照明装置的CPU；

所述驱动器为智能灯的驱动器。

优选的是，所述照明装置由第一光源和第二光源组成，所述第一光源和第二光源各由一组LED发光原件组成，两组LED发光原件各均布在一个环形面上，且这两个环形面同心，所述光学元件为耦合在环形面上的环形透镜。

或者，两组LED发光原件布置在一个环形面上，第一光源和第二光源的LED发光原件交替布置，每个光源的光学原件有多个且与分别耦合在各自的LED发光原件所在位置处。

优选的是，所述第一光源和第二光源的空间光强分布数据通过空间分布式光度计获得，用于确定参数表以及计算第一控制功率和第二控制功率。

以下以照明装置有两个光源为例对上述系统调节照明装置光束角的过程进行说明。

参见图5，利用所述输入设备将目标光束角发送至照明装置，照明装置的接收器接收到目标光束角指令并将该目标光束角指令发送至照明装置的控制器，照明装置的控制器通过如实施例二、实施例三或实施例四中的计算方法或查阅参数表确定第一光源的功率W1和第二光源的功率W2，第一光源和第二光源根据驱动器提供的功率发光，辐射出的光线在被照明空间内发生混合，使光束角发生变化，根据光强叠加原理获得目标光束角。

所述照明设备的输入设备和接收器可以通过有线技术通讯或无线技术通讯。