CN101861761A - 利用超声的方向可控照明单元 - Google Patents

利用超声的方向可控照明单元 Download PDF

Info

Publication number
CN101861761A
CN101861761A CN200880116194A CN200880116194A CN101861761A CN 101861761 A CN101861761 A CN 101861761A CN 200880116194 A CN200880116194 A CN 200880116194A CN 200880116194 A CN200880116194 A CN 200880116194A CN 101861761 A CN101861761 A CN 101861761A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unit
lighting unit
signal
control
ultrasonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880116194A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101861761B (zh
Inventor
T·C·W·申克
L·弗里
H·T·G·M·彭宁德夫里斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101861761A publication Critical patent/CN101861761A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101861761B publication Critical patent/CN101861761B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/02—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00—Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • F21V21/14—Adjustable mountings
    • F21V21/15—Adjustable mountings specially adapted for power operation, e.g. by remote control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0435—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by remote control means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S3/801—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/155—Coordinated control of two or more light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/40—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use
    • F21W2131/406—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use for theatres, stages or film studios

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)

Abstract

描述了用在照明系统中的方向可控照明单元10。照明单元10的光发射可以例如通过使用可机械运动的元件14、60来定向到不同的方向。至少两个超声发射器20a、20b或者超声接收器21a、21b设置在照明单元10处，使得它们在位置上或者在空间强度分布或接收灵敏度空间分布的方向或形状上不同。活动控制元件46具有至少一个相应的超声发射器或接收器50。在多个接收器处接收的来自发射器的信号或者在单个接收器处接收的多个发射器的信号之间的差异用来确定所述方向可控照明单元10与所述控制元件46的相对方向，并且根据所述相对方向控制所述照明单元10的方向。

Description

利用超声的方向可控照明单元
技术领域
本发明涉及照明单元及其控制，更特别地，涉及方向可控照明单元、包括至少一个方向可控照明单元的可控照明系统以及用于控制具有至少一个方向可控照明单元的照明系统的方法。
背景技术
方向可控照明单元是已知的并且例如在夜总会和剧院中用在例如用于娱乐目的的照明中。在本上下文中，术语“方向可控”将用来表示照明单元，其具有定向光发射，即与各向同性光发射相反具有特定的方向(例如聚光灯)，其中该光发射的方向可自动(非人工)地控制。
WO2007/072314公开了一种照明单元在灯具内的照明系统以及遥控设备。该遥控设备通过其中的收发器发射信号。在接收到信号时，灯具发送响应信号。于是，遥控器可以用来例如通过控制用于摇动(pan)和倾斜操作的电机或过滤设备而控制最近光源的各种参数，例如其光束方向。此外，遥控器例如通过三角测量、信号强度、飞行时间或者光束方向计算其相对于灯具的位置或者距离。收发器上的通信可以是无线电通信，例如紫蜂(Zigbee)或蓝牙，但也可以是RFID或超声标签。遥控器可以被配置成例如通过改变方向来控制灯朝它的位置的方向性。
发明内容
本发明的目的是提供有利于方向控制，特别是自动方向控制的方向可控照明单元。
依照本发明，这个目的是通过依照权利要求1的方向可控照明单元、依照权利要求5的照明系统以及依照权利要求10的用于控制照明系统的方法来解决的。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。
发明人已经认识到，现有方向可控照明单元和控制系统提供很少的可以适当地用于自动方向控制的信息。因此，本发明的基本思想是在照明单元处提供至少两个超声发射器和/或接收器单元，其被设置成使得它们的超声发射(发射器)或超声接收(接收器)不同。因此，相应的照明单元可以发射和/或接收可以有利地用于以希望的方式控制该照明单元的光发射的方向的超声信号。
依照本发明的照明单元是方向可控的，并且因而包括用于将光发射定向到不同方向的装置。在下面的详细描述中将变得清楚明白的是，这种光定向装置可以被广义地理解为覆盖适合改变光发射方向(例如改变被定义为发射的光管束(bundle)或光束的强度中心的光轴的角度)的任何装置。这种装置包括机械装置(例如用于光源灯具或光学元件(例如可旋转透镜)的电机)以及电气装置(例如使用电压敏感光学设备)。此外，依照本发明的一个优选的方面，方向可控照明单元也可以包括面向不同固定方向的多个光源以及用于控制这些光源以便改变得到的汇总光发射的相对强度并且因而影响该汇总光发射的方向的相应驱动装置。
此外，依照本发明，存在在照明单元处提供的第一超声装置，其包括至少两个超声发射器和/或接收器单元。它们设置在照明单元处，使得它们具有不同的空间接收或发射特性。
在发射器的情况下，这意味着它们提供不同的超声发射。这些不同的发射可以通过将发射器设置在不同的位置处(即彼此相距一定距离)而实现，或者在定向(即非各向同性发射模式)的情况下，设置在不同的方向，使得它们以一定角度设置而实现。同样地，超声发射可以在形状上不同(例如窄发射/宽发射)，或者可以组合上面提到的任何差异。因此，在发射器的情况下，发射的超声将不同，从而在接收位置处，由所述两个发射器发射的超声信号将例如在幅度和/或相位方面不同地接收。
在接收器单元的情况下，这些也不同地设置在照明单元处。它们可以在位置和/或方向(如果它们具有定向的，即非各向同性接收灵敏度)上不同。可替换地或者此外，它们可以具有不同形状的接收灵敏度空间分布(例如宽/窄)。在两个超声接收器的情况下，因而将存在其中来自发射器位置的超声发射将在接收器单元处不同地接收，例如具有不同的幅度和/或相位。
照明单元处的这样提供的第一超声装置用来给出可以用于控制照明单元的方向的附加信息。这可以用在这样的照明系统中，该照明系统具有至少一个如上所述的方向可控照明单元以及带有第二超声装置的活动(mobile)控制元件，所述第二超声装置与照明单元的第一超声装置互补(即，如果照明单元具有发射器，则该活动控制元件将具有至少一个接收器；如果照明单元具有接收器，则该活动控制元件将具有至少一个关联的发射器)。
为了控制方向可控照明单元关于活动控制元件位置的方向，超声信号从发射器发送并且由接收器接收。如果照明单元具有两个接收器，那么控制元件中的发射器发射由照明单元中的所述两个接收器单元接收的超声信号。由于照明单元中接收器的不同布置或接收特性的原因，信号将由所述两个接收器不同地接收。类似地，如果照明单元具有两个发射器，那么这二者发射在控制元件处接收的超声信号。由于发射器的位置、方向或特性之间的差异的原因，那里的超声接收器不同地接收来自所述两个发射器的信号。
随后，评估信号之间的所述差异以便确定方向可控照明单元相对于活动控制元件位置的相对方向。然后，可控照明单元的方向可以通过使用该信息来控制，例如以便使照明单元指向控制元件的位置。
在一个简单的实例中，如果照明单元具有指向右边的第一超声发射器以及指向左边的第二超声发射器，那么将接收的超声识别为来自第一发射器的观察器可以据此推断照明单元指向其左边这一信息。在观察器同时接收来自两个发射器的超声的情况下，接收的信号强度的比较可以给出照明单元是否正好指向观察器(从而以相同的强度接收来自两个发射器的信号)或者偏移量是否仍然存在的信息。
因此，依照本发明的照明单元可以大大地有利于与自动控制照明单元的方向有关的任何类型的控制任务。
存在本发明的各种优选的可选方面。照明单元的光源当然可以是任何已知的类型，例如白炽灯、放电灯、荧光灯或者LED灯。控制元件是活动的，优选地手持的设备，其可以是有线连接的，但是优选地为无线的。控制装置可以设置在照明单元内、活动控制元件内或者别处。它们可以实现为适当的电子器件，例如执行相应程序的微控制器或者微处理器。应当指出的是，控制装置无需一定为单个专用组件，而是也可以由除其他任务外用于控制目的的组件实现，例如将控制程序作为用于不同目的的若干程序之一而执行的主处理器。
此外，优选的是，向控制装置提供到光学传感器和照明单元的某种类型的连接(例如电缆，比如方向控制连接或输电线，以及无线连接，例如无线电或红外)。控制装置基于从活动控制元件接收的信息自动地控制照明单元的方向(借助于通过所述连接驱动其定向装置)。
依照一个优选实施例，照明单元处的第一超声装置包括至少两个超声发射器单元，其发射可区分的超声信号。这些信号可以通过许多方式来区分，例如作为不同频率的超声信号。同样地，可以对超声信号进行不同的调制，例如幅度或频率调制。通过这种方式，可以将标识符与每个超声发射器单元关联，其中该标识符在所述两个超声发射器之间是不同的(并且在包括多个如上所述的可控照明单元的照明系统中，优选地在所有超声发射器之间是唯一的)。
通过提供这样的标识符，从发射器发射的超声信号变得可由适当的观察器区分，所述观察器即具有例如通过分析频率或者通过解调接收的信号识别标识符的能力的超声接收器。由于发射器被安装成发射具有不同空间分布的超声，因而有关所述不同超声信号的接收的信息包含有关方向可控照明单元相对于观察器的方向的信息。
依照一个实施例，所述可控照明单元包括用于定向光发射的可机械运动的元件。这可以是其上安装了一个或多个光源的运动结构。可替换地，也可能该可运动元件为光学元件，例如透镜或反射器，其通过其运动将来自一个多个照明单元的光定向到不同的方向。虽然有可能将超声装置设置在照明单元处的固定位置，但是依照一个优选的实施例，它们被设置成与可运动元件一起运动。这允许使用上述装置不仅获得有关照明单元的位置与活动控制元件的相对取向的信息，而且反而获得有关当前灯方向与活动控制元件的位置的相对取向的信息，其可以更容易地用于控制目的，尤其是用于反馈控制。
在其中不使用可机械运动的元件对照明单元的光发射定向的可替换实施例中，优选的是，第一超声装置设置在照明单元处的固定位置。通过使用接收的信号之间的差异的上述处理，于是可能获得有关照明单元的位置与活动控制元件的相对取向的信息，并且相应地控制光发射的方向。
作为没有机械运动部件的方向可控照明单元的一个实例，可以提供面向不同的固定方向的多个光源。得到的总和光发射可以通过控制来自这些光源的光发射的相对强度来定向。因此，光发射可以通过以第一强度水平驱动第一光源且以第二强度水平驱动第二光源来定向到例如第一方向，以及通过以第三强度水平驱动第一光源且以第四强度水平驱动第二光源来定向到第二方向。如果第一和第二水平的商不同于第三和第四水平的商，那么得到的总和光发射将指向不同的方向。
依照另外的发展，所评估的差异与接收的信号的相位和/或幅度有关。例如，可以评估相位差和/或幅度商以便获得有关所述相对位置或取向的信息。在一个特别优选的实施例中，第一超声装置包括发射可区分超声信号的发射器，并且分析在活动控制元件处接收的得到的超声信号，从而确定依赖于信号之间的相位和/或幅度差的参数。特别优选的是，这些信号可以通过使用诸如CDMA、TDMA或FDMA之类的多址技术来区分。
在与活动控制元件有关地控制照明单元期间，当然有可能仅使用活动控制元件的位置作为参考，并且使光源指向依赖于该位置的方向，但是不完全对准该活动控制元件。然而，为了有利于控制的处理，优选的是调节可控照明单元以指向活动控制元件的位置。通过这种方式，用户可以非常容易地例如通过将活动控制元件放置在希望的位置来对光斑定向以指向那里。系统中包含的多个照明单元可以单独地、一起或者以选定的组进行控制。作为另一特征，有可能仅在照明单元的方向控制模式下激活第一超声装置，而在随后的正常照明(操作模式)中使该第一超声装置失活。
附图说明
本发明的上述和其他目的、特征和优点根据优选实施例的以下描述将变得清楚明白，其中：
图1示出了方向可控灯的第一实施例的示意性侧视图；
图2示出了图1照明单元的元件的电气连接的示意性表示；
图3示出了包括如图1中所示的方向可控灯的照明系统；
图4以示意形式示出了图3系统的活动控制元件；
图5示出了方向可控灯的第二实施例的示意性侧视图；
图6示出了图3照明单元的元件的电气连接的示意性表示；
图7示出了方向可控灯的第三实施例的示意性侧视图；
图8示出了方向可控灯的第四实施例的示意性侧视图；
图9a、图9b示出了方向可控灯的不同实施例；
图10示出了包含多个方向可控灯的照明系统的另一实施例。
具体实施方式
图1以侧视图示出了方向可控照明单元(照明器)10的第一实施例。照明单元包括安装部件12和灯具14，其在电机驱动接头(joint)16中可相对于安装部件12机械运动。
灯具14承载光源18和超声装置，其在第一实施例的实例中为超声发射器20a、20b。光源18发射围绕中心光轴23的定向光束22(聚光)，其方向分布(立体角)由适当的反射器(未示出)实现。
超声发射器20a、20b设置在灯具14处以发射具有中心轴为26a、26b的空间强度分布的超声信号24a、24b。超声发射器20a、20b的超声发射24a、24b因此在空间强度分布上是不同的。在所示的优选实例中，它们在位置和发射方向上均不同，即轴26a、26b以角度α设置。同样地，超声发射器20a、20b的超声发射24a、24b不同于来自光源18的光发射22的方向，即在轴26a、26b与主光源18的光发射22的中心光轴23之间存在角度β。
可替换地，也有可能超声发射器20a、20b如图所示设置在一定距离处，但是将超声发射到平行的方向。图7中示出了这点。作为另一可替换方案，如图8中所示，如果这些发射具有不同的形状，例如第一宽发射24a和第二窄发射24b，那么它们可以在相同的方向上，甚至具有公共轴26。
应当指出的是，这里示出的可控照明单元10仅仅被示意性地表示。电机驱动接头16没有详细地示出。照明单元的不同种类的电机驱动可活动安装本身对于技术人员是已知的。光源18的类型可以在诸如白炽灯、弧光放电灯、荧光灯和高功率LED之类的可用光源之间完全不同地选择，只要它们适合用于照明目的，即以高得足以照亮特定区域(例如房间的部分)的强度提供可见光。此外，可以存在作为主光源而提供的多个光源，例如LED阵列、多个白炽灯或者甚至不同类型光源的组合。
应当指出的是，在图1的实例中，照明单元的运动仅被示为围绕一个轴(即接头16的轴)的旋转。因此，可以将运动描述为平面角γ，其可以在光源18的中心光轴23与水平方向之间定义。尽管有可能提供其方向仅在所示的一个维度上可控的照明单元10，但是技术人员应当清楚的是，隐含的构思当然可以扩展到多维运动，从而方向于是可以通过立体角而不是平面角来定义。这当然也适用于超声发射器20a、20b相对于彼此(轴26a、26b之间的角度)以及相对于光源18的光轴23的布置。
图2示出了灯具14与超声发射器20a、20b和光源18的简化示意图。电气连接28被提供来供应电能。为了提供可区分的超声信号，这些发射器工作于相同的基本超声频率下，但是具有不同的调制。为了实现这点，提供了调制驱动器电路30a、30b以便依照调制方案驱动发射器20a、20b。
调制可以是发射器20a、20b的简单接通/关断控制。然而，特别优选的是，使用称为“码分多址”(CDMA)的扩频技术来调制发射的超声信号。在这里可以分别指定为“A”或“B”的单独的代码彼此正交，即代码的自相关的值显著高于两个不同代码的互相关的值。因此，解调器可以使用预定的代码来辨别不同源20a、20b的调制的超声信号的同时发射。此外，在一个优选的实施例中，可以应用异步CDMA代码，例如伪噪声(PN)序列，因为它们对于不同的发射器不需要公共的时钟。在更进一步的解决方案中，可以分别使用“时分多址”(TDMA)或“频分多址”(FDMA)在时域或频域区分不同发射器的信号。
驱动器单元30a、30b于是调制超声发射器20a、20b的超声发射24a、24b，使得它们包含不同的识别代码。例如，第一发射器20a发射的信号24a可以包含代码“A”，而从第二发射器20b发射的信号24b包含代码“B”。
具有指向不同方向26a、26b的所述调制的发射器20a、20b的可控照明单元10的使用将参照图3来解释，图3示出了例如在房间中的具有多个光源的照明系统40。提供了例如安装在房间天花板处的常规固定光源42。此外，可控照明单元10也安装在那里。照明单元10连接到控制单元44，使得控制单元44可以控制光发射的方向，该方向在上面解释的实例中可以通过角度γ来描述。
活动控制元件46设置在可以由照明单元10照射的区域内。控制元件46连接到控制单元44。
图4以示意形式示出了控制元件46。它包括接收超声信号并且产生相应的电信号的超声接收器(麦克风)50。该电信号由解调单元52解调以便提取接收的信号的那些依照代码“A”和“B”调制的部分。调制单元52将信号的相应解调的部分输送给测量设备54a、54b，其输送代表分别利用代码“A”和“B”调制的接收的信号部分的相位和/或幅度的值。所述值然后传送到接口单元56并且输送到控制单元44。
因此，虽然图3照明系统40中的活动控制元件46可能接收来自除了发射器20a、20b之外的其他源的超声信号贡献，但是传送给控制单元44的信号仅包含有关来自可控照明单元10的调制的信号24a、24b的接收的强度的信息。
这允许控制单元44控制照明单元10的方向。例如，可能希望对照明单元10定向以指向控制元件46的位置。关于如图3中所示照明单元10的位置，应当清楚的是，照明单元被定向成太偏向右边。这导致来自第一超声发射器20a的相对较强的入射信号24a，其依照代码“A”进行调制，而没有或者只有少量利用代码“B”调制的信号接收自第二超声发射器20b。根据传输到控制单元44的该信息，单元44可以确定照明单元10被定向成太偏向右边。接收的强度的商甚至会给出未对准的角度值的特定度量。
控制单元44因而发送相应的控制命令给电机接头16以便使照明单元10向左运动一定距离。接着，由控制元件46实现超声信号幅度的另外的测量，使得控制单元44接收指示调整(alignment)现在是否正确(相同强度的超声发射24a、24b被接收)或者进一步向左(发射24a更强)或者甚至向右(发射24b更强)校正是否必要的信息。控制单元44于是可以采用闭环控制以准确地定向照明单元10，使得其光轴23定向到控制元件46的位置。
可替换地，控制元件46可以评估来自源20a和20b的信号之间的相位差。当相位差最小化时，灯指向控制元件。
图5示出了照明单元11的可替换实施例。照明单元11大体对应于结合图1所描述的照明单元10。相同的部件用相同的附图标记来引用。在下文中，将仅对不同的部件进行进一步的解释。
代替像第一实施例中那样的两个超声发射器的是，依照第二实施例的照明单元11包括两个超声接收器(麦克风)21a、21b。在当前实例中示出的接收器具有定向的接收特性，从而它们的接收灵敏度不是各向同性的，而是依赖于方向而不同。这些方向特性在图5中象征性地表示为接收区域23a、23b。当然，技术人员应当理解的是，麦克风的实际方向接收特性由三维形状定义。对于每个接收区域23a、23b，可以存在定义的中心轴26a、26b。
在图5的实例中，超声接收器21a、21b在机械运动灯具14上设置在相距彼此的一定距离处。此外，它们设置在不同的方向上，即使得它们的中心轴26a、26b以一定角度设置。
由此得到，在两个接收器21a、21b处接收来自发射器位置的超声信号的方式通常不同(在所示实例中，只有从中心轴23上的位置发射的超声信号将由两个接收器相等地接收)。这用来在照明系统中实现照明单元11的自动控制，其中活动控制单元(未示出)具有单个超声发射器。
该超声发射器发射超声信号，该超声信号可以是恒定的或者例如利用标识符或代码调制的。
像在照明系统的第一实例中一样，在这种情况下具有超声发射器的活动控制元件置于可以被照明单元11照射的区域内。来自发射器的超声信号由两个接收器21a、21b接收。如图6中所示，在照明单元11内，设置了连接到电气连接28的处理电路27。处理电路27处理接收器21a、21b处接收的信号，这通过在两个信号中——从可能的噪声之间——识别来自发射器的贡献并且通过比较这两个信号来实现。
如果利用代码调制发射的超声信号，那么它可以更好地与其他超声信号或噪声影响区分。在这种情况下，可以存在在如图6中所示的处理电路27中通过将接收的信号与现有已知代码相关而实现的解调。这将抑制其他信号贡献并且得到用于以后的比较的仅包含有关信息的信号。当然，在非调制的超声信号的情况下，处理电路27中的相关器单元可以省略。
在第一变体中，所述比较涉及信号的幅度。幅度商被确定并且传送到控制单元29。控制单元29依照该商的值控制方向控制装置——在当前实例中为电机驱动接头16。例如，如果接收器21a中接收的信号幅度除以接收器21b中接收的信号幅度的商高于1，那么照明单元在接收器21b的方向上(即在图5的实例中向右)运动，否则在相反的方向上运动。这被重复，直到商达到值1，从而现在照明单元11正好指向活动控制元件(使得那里的超声发射器位于中心轴23上)。
在另一变体中，针对相位对接收信号进行比较。相位差被确定并且传送到控制单元29。控制单元29控制方向控制装置16以最小化该相位差，这也导致其中照明单元11将指向活动控制元件的配置。
像在第一实施例中一样，依照第二实施例的照明系统也可以使用通过适当连接(例如电力供应28上的输电线通信)实现的进一步的外部控制。
虽然在前面的实施例中照明单元被示为可由可机械运动的灯具14进行方向调节，但是如接下来将结合图9a、图9b所解释的，也可能以不同的方式实现照明单元的光发射的方向控制。应当指出的是，尽管在前面的附图中描述和示出的实例可能将电机接头称为用于控制方向的装置，但是这仅仅作为实例而给出并且不应当被视为是限制性的。相反地，如接下来将描述的，有可能将所示和描述的具有电机接头的照明单元与可替换照明单元交换。
如图9a中所示，将光发射定向到不同方向(这里指定为-2…2)可以通过置于光源18(在这种情况下被示为LED，但是光源18当然可以是任何其他类型)的光束路径上的光学设备60的机械运动(例如旋转)来实现。所示的光学设备可以是例如透镜或漫射器，并且可以例如通过电机使其运动。可替换地，该光学设备可以是反射器。光学设备的位置控制光发射的方向。像在上面描述的灯具14的机械运动的情况中一样，不仅所示平面内的旋转，而且围绕垂直轴的旋转都是可能的。
在图9b中所示的另一实施例中，照明单元11包括多个单独可控的光源64，其安装在公共主体66上，使得它们将定向光发射发射到不同的方向。来自照明单元11的可能的光发射的整个范围在图9b中被标为束型68，并且通过形成来自各光源64的光发射的边界而构成。可替换地，光发射可以重叠。
提供了控制电路70，其接收关于来自照明单元11的光发射的希望的强度和方向的输入命令，并且驱动各光源64以实现作为得到的总和输出的希望的发射。这在没有照明单元11的任何部件的机械运动的情况下实现。例如，如果仅希望方向0上的发射，那么控制设备70可以控制光源64，使得它们除了指向“0”方向的中心光源之外都关断。类似地，如果希望光束方向“-2”，那么只有左边的光源64会接通。在希望的光发射介于提供光源64所在的两个方向之间的情况下，例如对于光方向“-1.5”，这可以通过在部分调暗的状态下操作特定光源64，例如通过在50％的光贡献下操作两个最左边的LED来实现。
因此，照明单元11可以实现充分的范围68内的定向照明，而无需任何机械运动部件。
如图所示，这里示出的光源64优选地为LED，但是可替换地当然可以为其他优选地可调光类型的光源。
同样安装在照明单元11处的是超声装置，其在所示实例中为多个(这里示出4个)超声接收器21，也以机械固定的方式安装。如上所述，可以处理超声接收器21接收的超声信号以便确定朝超声发射器的相对取向，该超声发射器的信号在每个超声接收器21中接收。例如，可以使用已知的利用各接收器21处接收的信号的相位差的阵列处理技术，例如Hamid Krim和Mats Viberg在IEEE Signal ProcessingMagazine，July 1996，pp 67-94上的论文“Two Decades of Array SignalProcessing Research”中所描述的。
在这样确定朝具有超声发射器的活动控制元件的相对取向之后，控制设备70可以相应地控制照明单元11的光源64以指向确定的方向。
图10示出了另一照明系统80，以便以实例说明可以如何控制多个方向可控照明单元10、10′。应当指出的是，可以由电机接头控制的所示类型的方向可控照明单元10、10′具有作为主光源的卤素灯，具有仅作为实例而给出的作为第一超声装置的两个发射器，并且当然可以由任何另外描述的照明单元、控制光源的方向和类型的方法替换。
在如图10的照明系统80中所示的多个方向可控照明单元的情况下，源的超声发射中的嵌入的代码是唯一的。因此，例如第一方向可控照明单元10的左边的超声发射器可以通过其嵌入的代码不仅与相同照明单元的其他发射器区分，而且与其他照明单元的所有其他超声发射器区分。
希望控制照明系统80的用户如下继续：
首先，识别要首先控制其方向的方向照明单元。这可以例如通过保持活动控制元件46靠近照明单元的超声发射部分来完成，使得控制元件46现在识别被发射以识别照明单元的代码。另一种方法可以是使用识别可控照明设备的用户接口设备。选择的照明单元可以开始闪烁，使得用户能够识别当前选择的照明单元。
另一种方法是将控制设备置于光斑的光束上。基于成对的代码/标识符/信号的幅度/相位的差异，设备可以选择要控制的灯，例如其中来自两个源的信号具有最低的相位/幅度差的灯。
在实现所述选择之后，将控制元件46置于假定从方向光源发射的光要对准的位置。然后，用户启动自动控制，使得控制单元44自动地调节选择的照明单元10以指向该位置。
通过测量在控制元件46处接收的信号中单独编码的超声发射的贡献并且将解调的信息传送到控制单元44来如上所述实现控制。在这里，通过闭环控制算法基于当前的测量或者与一组先前的测量一起计算照明单元10的希望的方向。将该方向传送到方向可控照明单元10，使得照明单元10基于传送的控制数据改变其发射方向(所述变化可以例如依照上面描述的实施例之一来实现)。
重复上面描述的测量和调节步骤，直到实现了令人满意的结果。
在控制单元44内，于是依照一定控制算法来实现控制，该控制算法在每个步骤中得到照明单元10的新方向。控制算法的一个实例可以是尝试一组离散的可能方向并且依照评估准则选择具有最高分数的方向。其他方法可以基于自适应滤波(LMS、RLS算法)或者本身对于技术人员已知的其他最优化技术。
在这样调节了第一照明单元10的方向之后，用户现在可以继续调节第二可控照明单元10′的方向。该照明单元可以定向到相同位置，或者可以使控制元件46运动以将第二照明单元10′定向到不同的位置。
可替换地，也可能同时控制照明系统80中的方向可控照明单元的全部两个(或者在另外的可用照明单元的情况下，所有或至少子集)，使得它们全部定向到光学传感器46的位置。
尽管在上面描述的实例中，仅在2D平面内实现方向控制，但是所述构思当然也适用于3维。
在附图和前面的描述中图示和描述了本发明。这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。
存在多个另外的可能的特征，例如
-具有偏移量的光斑对准活动控制元件
在上面的实例中，示出了可以如何控制照明单元以便正好指向控制元件46。应当指出的是，当然也可能自动地获得具有预定的——固定的或可变地选择的——偏移角的照明方向。例如，操作者可以选择调节光斑，使得它应当指向控制元件46的位置以上的预定角度，比如10°。
-发射超声信号的时间
在前面的正文中，已经结合它们的发射或接收利于控制的超声信号的特殊特征描述了照明单元和超声发射器。当然，提供用于照明的希望的照度仍然是照明单元的主要目的。因此，在已经成功地实现了控制之后，上面描述的发射器可以继续发射调制的超声信号，优选地处于操作模式下，其中禁用超声装置，直到通过进入新的方向控制模式而重新激活。
事实上，在具有多个照明单元的系统中，每个照明单元的超声发射器可以以一定方式来操作，使得它们仅当其照明单元被特别地选择用于控制时才发射超声信号。因此，操作者可以选择有限数量的或者甚至仅仅一个照明单元以用于控制。控制单元于是将分配代码给选择的照明单元的发射器。这将大大地利于代码的操作，因为为了有效的控制，代码需要是唯一的。如果仅当特别地需要时才因而使用代码，那么有限数量的代码就可以满足。甚至可能的是，在多个照明单元的每一个中，发射器具有相同的代码，如果确保它们不被同时操作(控制)的话。
-强度和颜色的附加控制
通过本发明的技术，除了照明单元的方向之外，还可能控制光发射的强度和/或颜色。这可以在例如位于控制元件46处的用户接口处手工地完成，或者通过借助于控制单元44实现的自动控制来完成。例如，强度根据照明单元的取向而增大以便在目标位置实现恒定的光强度。
在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件，并且不定冠词“一”并没有排除复数。在相互不同的从属权利要求中陈述特定技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。权利要求书中的任何附图标记都不应当被视为对范围的限制。

Claims (10)

1.方向可控照明单元，包括
-用于将光发射定向到不同方向的装置(16)
-以及包括至少两个超声发射器和/或接收器单元的第一超声装置(20a，20b，21，21a，21b)
-其中所述至少两个超声发射器/接收器单元设置在所述照明单元处，使得它们在以下至少一个方面不同：位置，发射的空间强度分布的方向，发射的空间强度分布的形状，接收灵敏度空间分布的方向，或者接收灵敏度空间分布的形状。
2.依照权利要求1的单元，其中
-所述第一超声装置包括至少两个超声发射器单元(20a，20b)并且所述超声发射器单元可操作来发射可区分的超声信号(24a，24b)。
3.依照上面的权利要求之一的单元，其中
-所述用于定向光发射的装置包括用于定向所述光发射的可机械运动的元件(14，60)，
-其中所述超声装置(20a，20b)设置在所述可运动元件处以便随其运动。
4.依照上面的权利要求1、2之一的单元，其中
-所述用于定向光发射的装置包括驱动装置(70)，该驱动装置控制面向不同固定方向的多个光源(64)以定向得到的总和光发射(68)，
-其中所述总和光发射(68)通过控制来自所述光源(64)的光发射的相对强度来定向。
5.照明系统，包括
-至少一个依照上面的权利要求之一的方向可控照明单元(10，10′)，
-包括第二超声装置(50)的活动控制元件(46)，其中或者所述第一超声装置包括至少两个超声发射器单元(20a，20b)并且所述第二超声装置包括至少一个超声接收器单元(50)，或者所述第一超声装置包括至少两个超声接收器单元(21，21a，21b)并且所述第二超声装置包括至少一个超声发射器单元，
-以及评估至少一个接收器单元(21a，21b，21，50)处接收的信号的控制装置(44)，其中在相同接收器单元(50)处接收的不同发射器单元(20a，20b)的信号之间的差异或者由不同接收器(21，21a，21b)从相同发射器接收的信号之间的差异用来确定所述方向可控照明单元(10)与所述控制元件(46)的相对方向，并且根据所述相对方向控制所述可控照明单元(10)的方向。
6.依照权利要求5的系统，其中
-所述控制装置(44)被设置成控制所述可控照明单元(10)，使得其方向被调节成指向所述活动控制元件(46)的位置。
7.依照权利要求5或6的系统，其中
-所述控制装置(46)被设置成评估与所述信号的相位或幅度中的至少一个有关的所述差异。
8.依照权利要求7的系统，其中
-所述第一超声装置包括至少两个超声发射器单元(20a，20b)，
-并且所述超声发射器单元可操作来发射可区分的超声信号(24a，24b)，其中两个所述信号在所述接收器单元(50)处接收，
-其中所述控制装置(44)被设置成分析与所述信号之间的差异有关的至少一个参数，其中所述参数依赖于所述信号的相位或幅度中的至少一个，
-并且其中所述信号可通过使用时间、代码和/或频率多址技术来区分。
9.依照权利要求5-8之一的系统，其中
-所述控制装置(44)被设置成仅在所述照明单元(10)的其中要对方向进行调节的方向控制模式下激活所述第一超声装置，
-并且在其中对于照明操作对调节的方向保持恒定的操作模式下使所述第一超声装置失活。
10.控制照明系统的方法，该照明系统包括至少一个依照上面的权利要求1-4之一的方向可控照明单元(10)以及包括第二超声装置(50)的活动控制元件(46)，其中或者所述第一超声装置包括至少两个超声发射器单元(20a，20b)并且所述第二超声装置包括至少一个超声接收器单元(50)，或者所述第一超声装置包括至少两个超声接收器单元(21，21a，21b)并且所述第二超声装置包括至少一个超声发射器单元，所述方法包括步骤
-评估所述接收器单元(50)处接收的来自所述发射器单元(20a，20b)的信号，
-确定在不同接收器单元(21a，21b，21)处从相同发射器单元接收的信号之间的差异或者在相同接收器单元(50)处接收的不同发射器单元(20a，20b)的信号之间的差异，
-使用所述差异确定所述方向可控照明单元(10)与所述控制元件(46)的相对方向，
-以及根据所述确定的相对方向控制所述可控照明单元(10)的方向。
CN200880116194.4A 2007-11-16 2008-11-12 利用超声的方向可控照明单元 Expired - Fee Related CN101861761B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07120834.2 2007-11-16
EP07120834 2007-11-16
PCT/IB2008/054738 WO2009063411A2 (en) 2007-11-16 2008-11-12 Direction controllable lighting unit with ultrasound

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101861761A true CN101861761A (zh) 2010-10-13
CN101861761B CN101861761B (zh) 2014-12-17

Family

ID=40535628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880116194.4A Expired - Fee Related CN101861761B (zh) 2007-11-16 2008-11-12 利用超声的方向可控照明单元

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8462586B2 (zh)
EP (1) EP2215894A2 (zh)
JP (1) JP5462799B2 (zh)
KR (1) KR20100099174A (zh)
CN (1) CN101861761B (zh)
WO (1) WO2009063411A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108506791A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 松下知识产权经营株式会社 照明器具以及照明系统

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2215894A2 (en) * 2007-11-16 2010-08-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Direction controllable lighting unit with ultrasound
EP2462782B1 (en) 2009-08-05 2013-02-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting system with concurrent adjustment of intensity and orientation
KR101801355B1 (ko) * 2011-03-25 2017-11-24 엘지전자 주식회사 회절 소자와 광원을 이용한 대상물의 거리 인식 장치
KR101956173B1 (ko) * 2012-03-26 2019-03-08 삼성전자주식회사 3차원 위치/방향 추정 시스템의 보정 장치 및 방법
US9013960B2 (en) 2012-04-20 2015-04-21 Symbol Technologies, Inc. Orientation of an ultrasonic signal
RU2632248C2 (ru) 2012-05-15 2017-10-03 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Управление устройствами освещения
CN105766065A (zh) * 2013-10-28 2016-07-13 飞利浦灯具控股公司 具有基于空间取向的可调节输出的照明灯具
WO2018024506A1 (en) 2016-08-01 2018-02-08 Philips Lighting Holding B.V. Adjustable luminaire and method using harvested nfc signals
KR101934771B1 (ko) * 2017-10-13 2019-03-18 한국건설기술연구원 오염 방지를 위한 led조명 제어 장치 및 그 방법
WO2019137909A1 (en) * 2018-01-10 2019-07-18 Signify Holding B.V. A led lamp and a method of controlling a led lamp
DE102018108278A1 (de) 2018-04-09 2019-10-10 Schott Ag Halbleiterbasierte Beleuchtungsvorrichtung
KR101962354B1 (ko) * 2018-10-16 2019-03-26 (주)화신코리아 조명용 에이밍 장치 및 에이밍 방법
US10641475B1 (en) * 2019-03-12 2020-05-05 Coronet Inc. Light fixture having multiple movable light sockets
CN112105129B (zh) * 2020-04-09 2023-11-17 苏州触达信息技术有限公司 一种智能灯、智能发光方法和计算机可读存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4980871A (en) * 1989-08-22 1990-12-25 Visionary Products, Inc. Ultrasonic tracking system
US5504477A (en) * 1993-11-15 1996-04-02 Wybron, Inc. Tracking system
US7221271B2 (en) * 2002-10-31 2007-05-22 Gerd Reime Device for controlling lighting for the interiors of automotive vehicles and method for controlling said device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5635394A (en) * 1979-08-30 1981-04-08 Matsushita Electric Works Ltd Automatic tracking apparatus
JPS5784377A (en) * 1980-11-14 1982-05-26 Nippon Denso Co Ltd Device for detecting obstacle
JP2000276912A (ja) * 1999-03-25 2000-10-06 Ushio U-Tech Inc 照明装置の自動制御方法および装置
NO311280B1 (no) 2000-03-14 2001-11-05 Medinova Sf Lyssystem for bruk i fortrinnsvis operasjonsstuer
WO2002016824A1 (en) 2000-08-23 2002-02-28 Ot Light Aps Method and system for controlling the direction, and preferably also the intensity, of light at a site and use of such system
US20040036586A1 (en) * 2002-08-23 2004-02-26 Mark Harooni Light tracking apparatus and method
EP1882393A1 (en) 2005-04-22 2008-01-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and system for lighting control
JP4651528B2 (ja) * 2005-12-16 2011-03-16 小糸工業株式会社 点灯制御装置および照明装置
JP5483527B2 (ja) 2005-12-23 2014-05-07 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 位置認識機能を備えるユーザインターフェース
US7902490B2 (en) * 2007-01-30 2011-03-08 Xtreme Energetics, Inc. Solid-state sun tracker
WO2009003279A1 (en) 2007-06-29 2009-01-08 Carmanah Technologies Corp. Intelligent area lighting system
EP2215894A2 (en) * 2007-11-16 2010-08-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Direction controllable lighting unit with ultrasound

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4980871A (en) * 1989-08-22 1990-12-25 Visionary Products, Inc. Ultrasonic tracking system
US5504477A (en) * 1993-11-15 1996-04-02 Wybron, Inc. Tracking system
US7221271B2 (en) * 2002-10-31 2007-05-22 Gerd Reime Device for controlling lighting for the interiors of automotive vehicles and method for controlling said device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108506791A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 松下知识产权经营株式会社 照明器具以及照明系统
CN108506791B (zh) * 2017-02-24 2021-11-09 松下知识产权经营株式会社 照明器具以及照明系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20100225245A1 (en) 2010-09-09
US9464787B2 (en) 2016-10-11
EP2215894A2 (en) 2010-08-11
KR20100099174A (ko) 2010-09-10
US8462586B2 (en) 2013-06-11
CN101861761B (zh) 2014-12-17
JP2011503815A (ja) 2011-01-27
US20130250590A1 (en) 2013-09-26
WO2009063411A2 (en) 2009-05-22
WO2009063411A3 (en) 2009-07-09
JP5462799B2 (ja) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101861761A (zh) 利用超声的方向可控照明单元
JP5804702B2 (ja) 方向制御可能照明ユニット
US9713234B2 (en) Lighting fixture, lighting system, and method performed by the lighting fixture
US7027736B1 (en) Addressable system for light fixture modules
JP2011525074A (ja) 無線遠隔制御装置選択システム及び方法
EP2659739B1 (en) Setting up hybrid coded-light - zigbee lighting system
US9897300B2 (en) Lighting device
CN103649631A (zh) 用于提供日光外观的照明系统和照明器
WO2012102219A1 (ja) 照明装置および照明システム
WO2006091932A8 (en) Road marker with remotely controllable display
CN113412589B (zh) 用于经由光信号通信的方法和系统
JP2004229273A (ja) 照明光通信方式
CN113196615A (zh) 用于运动中设备的无线充电的接收器和发射器
BE1026717B1 (nl) Beweegbaar armatuursysteem en werkwijze voor het aansturen daarvan
JP2007004203A (ja) 導光体
JP5788204B2 (ja) 照明装置および照明システム
KR101057273B1 (ko) 엘이디 조명 장치
JP6092960B2 (ja) 照明装置および照明システム
CN101223828A (zh) 用于远程控制照明设备的视觉反馈
JP6165351B2 (ja) 照明ユニットのグループ化
EP2587896B1 (en) Lighting system and method of operation thereof
CN112228784A (zh) 搜索灯及搜索照明系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141217

Termination date: 20171112