CN101855847A - 利用发光二极管室内照明的数据传输 - Google Patents
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Abstract
具有发光二极管的被设置用于数据传输的灯需要较大功率的高频开关。为了简化必要的电子电路，建议将所述发光二极管分成组并且以不同方式调制这些组。通过多级调制，在数据速率保持不变的情况下，符号率可以下降，这降低了开关频率，进而降低了电路费用。
Description
技术领域
本发明涉及一种借助于多个发光二极管发送数据的方法以及一种被设置用于发送数据的具有多个发光二极管的装置。
背景技术
发光二极管-也被称为LED＝Light Emitting Diode(发光二极管)-既在其光输出量和能量效率方面又在其价格方面持续得到发展。可以预见，发光二极管还将被广泛地应用于照明目的。
与诸如白炽灯和日光灯之类的常规照明装置不同，发光二极管可以被非常快速地调制。因此，发光二极管还特别适合在照明的同时进行数据传输。
公知的是，用于室内照明的发光二极管-简称为灯-可用于借助于对该发光二极管的强度的调制来同时发送模拟和/或数字数据。在此适宜的是，使得人不可察觉地执行该调制，以便发光二极管作为灯的功能不受影响。对于调制的一个简单示例是以几兆赫的频率来进行的明暗调节(Hell-Dunkel-Tastung)。还可以使用更复杂的由无线电技术公知的调制。
对此，对于单个发光二极管来说，只须接通小的电功率。但是对于实际的室内照明来说，需要大量发光二极管以达到必要的光强。因此，在大空间的情况下假设需要几百W的电功率。为了传输数据，这么大的电功率必须利用几MHz的高频来开关。但是，这只能用比较高的技术和金钱花费来执行。
发明内容
本发明所基于的任务是，提供一种借助于多个发光二极管来发送数据的方法，该方法可以用简单的电子线路来执行。此外本发明的任务是，提供一种具有多个发光二极管的装置，该装置适于利用简化的电子线路来发送数据。
该任务就方法方面来说通过具有权利要求1的特征的方法来解决。此外，该任务就装置方面来说通过具有权利要求7的特征的装置来解决。所述方法和装置的有利扩展方案在从属权利要求中给出。
在借助于多个发光二极管来发送数据的方法中，借助于对所述发光二极管的强度的调制来发送数据。此外，所述发光二极管关于调制被分成至少两组。每组的发光二极管被一起地和相同地调制，并且对所述组的调制被彼此协调，使得信息与所述调制关联地被编码。
所述调制优选地不被人所察觉，因为可见的调制一般会产生干扰。可替换地还有可能的是，将调制设计成至少部分可察觉。由此例如可以直接向用户展示发光二极管在发送数据。所述数据优选是数字数据。
通过根据本发明的方法使得能够执行Multilevel数据发送-即多级数据发送，其中通过对所述组的调制的关联，可以同时传输多个位。与对所有发光二极管进行相同的调制-即不分成组-相比，这样可以实现在数据速率保持不变的情况下减少电开关过程的频率。由此对电子线路进行了简化。
在本方法的有利扩展方案中，为了对数据进行编码，分别开启和关闭根据信息所确定的数量的组。因此，例如为了传输一个N位值-即为了传输从“0”至“2N-1”(2的N次方减1)的一个整数，可以将发光二极管分成2N-1个组。为此适宜的是必须存在至少2N-1个发光二极管。这样，对于“0”来说不调暗任何组，对于“1”来说调暗其中一个组，依此类推。对于“2N-1”来说，所有的组、也就是说所有的发光二极管都被调暗。
还可以考虑只用N个组来传输N位。这样，可以使用对特定数目A(1＜A＜N)的组进行调暗来传输不同的值，这些值的二进制表示要求对A个组进行调暗。但是，在此应该注意，这些值不能只基于结果得到的亮度来进行区分。对这些值的分辨需要附加消耗，例如位置灵敏的检测。
用于发送数据的所述方法可以有利地用于同时进行室内照明的方法中，其中以基本上恒定的强度来运行用于室内照明的发光二极管。该恒定的强度适宜地只通过调制来加以影响，这优选对于人是不可察觉的。
在用作室内照明的情况下，所述发光二极管适宜地形成照明体、即灯。但是，与常规的照明装置相比，发光二极管的设计自由度明显提高，由此所述照明体可以扩展到整个室内，例如以单个的发光二极管岛的形式，但是这些岛可被一起操作。在本发明的有利的扩展方案和改进方案中，这样执行对组的划分，使得每个组的发光二极管尽可能均匀地分布在由发光二极管形成的所述照明体的整个范围内。由此可以避免由于对不同组进行不同的调制而产生不均匀的照明。这种不同的调制可在上面给出的示例中通过调暗产生，如果其中一组在每个大于“0”的值时都被调暗而另一组例如只在值“2N-1”时才被调暗的话。这样，这后一组被调暗的次数少得多，这总体上导致在时间平均上更高的强度。然而，在照明体上的均匀分布可以阻止这种不相等的强度被识别出来。
所述方法有利地用于传输数据，其中所发送的信息被接收装置-尤其是PC、移动电话或者PDA-接收。为此，所述接收装置可以使用合适的接收器件，例如与相应电子线路一起使用的也被公知用于接收红外信号的光电二极管。
用于发送数据的装置具有多个发光二极管。这些发光二极管被设置为使得借助于对所述发光二极管的强度的调制来传输信息。在此，所述发光二极管关于调制而被分成至少两组，其中可以对每组的发光二极管一起地和相同地进行调制。所述组的调制被彼此协调，使得信息与调制关联地被编码。所述调制优选不被人察觉。
针对方法所述的扩展也可应用于所述装置。
附图说明
根据附图中所示的实施例来阐述本发明的其它优点和细节。其中：
图1示出由发光二极管组成的灯以及被设置用于接收的PDA；以及
图2示出对多组发光二极管的强度调制。
具体实施方式
图1作为实施例示意性地示出被设想用于室内照明的灯3，该灯3具有四个块4，每块分别具有六个发光二极管5。在此，每个块4的发光二极管5被布置在由2×3个发光二极管5构成的矩形中。这些块4在要照明的室内中被分布在该室内天花板的长度方向上，但是由共同的电子设备来操作。
在该实施例中，发光二极管5分成8组6...8，每组分别有三个发光二极管5，其中有三组6...8在图1中示出。组6...8的发光二极管5尽可能在灯3的块4中均匀分布，进而在室内的天花板上均匀分布。
假设灯3被开启以用于室内照明。因此，灯3的发光二极管5以基本上恒定的适当强度发光。为了发送数据2，对发光二极管5的强度进行调制。在此，组6...8的每组四个发光二极管5被一起调制。
在图2中借助于对六组中的三组6...8的调制来示意性示出示例性的调制形式。为了发送数据，以不可察觉的方式在短时间内、例如1ms内将它们调暗。在一次调暗之后到下一次可能的调暗之间有例如19ms的间隔。
利用在图2中示例性示出的三组6...8，可以传输符号“0”至“3”，也就是说随着每次调暗，可以传输两位的信息量。为此，对于“0”来说不调暗组6...8，对于“1”来说调暗组6...8中的一组，对于“2”来说调暗组6...8中的两组，以及对于“3”来说调暗所有三组6...8。
还有可能的是，改变组6...8的数目到符号的所述对应关系。因此例如可以实现：尽可能少地采用调暗，所采取的方式是通过不对组6...8进行调暗来传输最常用到的符号。同样有可能的是，改变组6...8的数目和符号的对应关系或者对于给定数目的组6...8随机地选取将要被调暗的具体的组6...8，以便用开关过程实现发光二极管5的均匀负荷。另一扩展方案在于，对于每个值调暗至少一个组6...8，以使得接收器实现更好的同步性，由此提高了所需组的数目。
根据待传输的符号，调暗相应数目的组。例如根据图2，为了传输“1”调暗第一组6，为了传输“0”不调暗三组6...8中的任何一组。为了传输后续的“2”，调暗前两组6，7。为了使调暗行为更均匀地在组6...8中分布，现在对于另一个“2”调暗第二和第三组7，8。对于后续的“0”，再一次地不调暗三组6...8中的任何一组。
因此，利用在该例中所使用的调制方法，在20ms中可以传输2位，也就是说达到100位/s的数据速率。
如果对所有发光二极管5都相同地调制，则每次调暗只能传输1位。因为根据所述示例每次调暗传输2位，因此在数据速率不变的情况下，开关频率可以减半。这简化了电子结构。在此，更大数目的组6...8将所需的开关频率减少了大约组6...8的数目的二进制对数那么多。
所发送的数据例如由PDA 1接收。为此，PDA 1具有光电二极管与相应的光学系统和电子线路，以便从对室内照明的调制中获得数据。
如果例如在白天在比灯3所能产生的光强得多的光通过房间的窗户进入室内时关闭灯3，则对数据2的发送不是那么容易实现的。用于绕开该情况的方法是，运行处于关闭状态的灯3，但是以在日光下不被人所识别的降低了的强度运行。然而，所发出的数据仍然由接收装置接收。在此甚至可以考虑提高数据速率，因为一方面要接通的电功率由于更小的强度而更小，另一方面因为灯3在这种情况下根本不用于照明，所以不会发生调制对照明功能的干扰。
在日光情况下还有可能的是，接收器由于日光而变得饱和，这可能导致信号质量受损。为此，例如可以使接收器对准灯3，以避免该受损。
在灯3关闭的情况下运行的另一可能性是，将所述方法在灯3接通时相反地转换为：用调亮来代替调暗。如果该调亮以足够的间隔来执行，则灯3看起来几乎是暗的。
Claims (11)
1.一种借助于多个发光二极管(5)来发送数据(2)的方法，其中：
-借助于对所述发光二极管(5)的强度的调制、尤其是不可见的调制来传输数据；
-所述发光二极管(5)被分成至少两组(6...8)；
-每组(6...8)的发光二极管(5)被一起地和相同地调制；以及
-所述组(6...8)的调制被彼此协调，使得所述数据与调制关联地被编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中为了对所述数据进行编码，对能够根据所述数据确定的数目的组(6...8)进行调制，尤其是调暗或者调亮。
3.一种借助于多个发光二极管(5)来进行室内照明和发送数据(2)的方法，其中以基本上恒定的强度运行所述发光二极管(5)以用于室内照明，此外使用根据权利要求1或2所述的方法来发送所述数据(2)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述发光二极管(5)被分成组(6...8)，使得每组(6...8)的发光二极管(5)在这些发光二极管(5)所形成的照明体(3)的整个范围上尽可能均匀地分布，该照明体尤其是灯(3)。
5.一种借助于多个发光二极管(5)来传输数据的方法，其中所述数据借助于根据权利要求1所述的方法被发送，并且被接收装置(1)所接收，该接收装置尤其是PC、移动电话或PDA(1)。
6.一种借助于多个发光二极管(5)进行室内照明和传输数据的方法，其中为了室内照明和发送信息，利用根据权利要求3或4所述的方法来运行所述发光二极管(5)，并且由接收装置(1)接收所述数据。
7.一种利用多个发光二极管(5)来发送数据(2)的装置，该装置被设置为使得借助于对所述发光二极管(5)的强度的调制、尤其是不可见的调制来传输所述数据，其中
-所述发光二极管(5)被分成至少两组(6...8)；
-每组(6...8)的发光二极管(5)被一起地和相同地调制；以及
-所述组(6...8)的调制被彼此协调，使得所述数据与该调制关联地被编码。
8.一种根据权利要求7利用多个发光二极管(5)来进行室内照明和发送数据(2)的装置，其中所述发光二极管(5)被布置在一个或多个灯(3)中，所述装置被设置为使得以基本上恒定的强度来运行所述发光二极管(5)以用于室内照明。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述发光二极管(5)被分成组(6...8)，使得每组(6...8)的发光二极管(5)尽可能均匀地分布在灯(3)的整个范围上。
10.一种用于传输数据的装置，具有：
-根据权利要求7的多个发光二极管(5)；以及
-接收装置(1)，尤其是PC、移动电话或者PDA(1)；
所述装置被设置为使得借助于所述发光二极管(5)发送的数据能够被所述接收装置(1)接收到。
11.一种用于室内照明和利用根据权利要求10所述的用于传输数据的装置来传输数据的装置，该装置此外根据权利要求8或9被设置用于室内照明。
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