CN101896024B

CN101896024B - 照明装置

Info

Publication number: CN101896024B
Application number: CN2010101832280A
Authority: CN
Inventors: 侧垣玉実; 五岛成夫; 村上忠
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: US20100295479A1; EP2254395A1; JP2010272311A; CN101896024A; JP5302770B2

Abstract

一种照明装置，包括：灯负载；点亮电路单元，用于开启所述灯负载；传感器单元；放大器电路单元；控制单元，用于根据是否存在人体来控制所述点亮电路单元，以开启或关闭所述灯负载；以及电源单元。在所述点亮电路单元未被操作并且所述灯负载关闭的同时，在经放大的检测信号的电压超过第一阈值电压时，则所述控制单元判定存在人体，在所述点亮电路单元被操作并且所述灯负载开启的同时，在经放大的检测信号的电压超过第二阈值电压时，则所述控制单元判定存在人体，所述第二阈值电压的大小被设置成高于所述第一阈值电压的大小。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，所述照明装置根据是否存在人体来开启或关闭灯负载。

背景技术

通常，已知各种根据是否存在人体来开启或关闭灯负载的照明装置（例如参见日本专利申请公开No.H8-96968）。作为所述照明装置中的一个，已知图4所示的照明装置1。照明装置1可以包括例如由荧光灯或LED形成的灯负载2、用于开启灯负载2的点亮电路单元3、传感器单元4、放大器电路单元5、控制单元6以及电源单元7。

传感器单元4可以被配置为超导传感器、多普勒传感器、超声波传感器等。传感器单元4检测其值根据人体的存在或移动发生变化的物理量并且输出具有对应于所述物理量的电压电平的检测信号。例如，被配置为超导传感器的传感器单元4检测所监测的区域中的红外线作为物理量，该物理量随人体发射的红外线发生变化。此外，被配置为多普勒传感器或超声波传感器的传感器单元4对发射的微波或超声波的频率与从移动的人体反射的反射波的频率进行比较，并且检测随多普勒效应变化的频率差作为物理量。

放大器电路5放大从传感器单元4输出的检测信号并且输出经放大的检测信号至控制单元6。如果经放大的检测信号的电压超过预定的阈值电压，则控制单元6判定存在人体并且控制点亮电路单元3开启灯负载2。如果经放大的检测信号的电压没有超过预定的阈值电压，则控制单元6判定不存在人体并且控制点亮电路单元3关闭灯负载2。电源单元7供应由商用电源产生的操作功率至每个单元。

在下文中，将描述照明装置1的基本操作。首先，不断地操作传感器单元4以输出如图5中实线“S”表示的检测信号。然而，如图5中所示，检测信号的电压（幅值）电平非常小，控制单元6难以基于所述检测信号对是否存在人体作出判断。因此，放大器电路单元5将所述检测信号放大为图6所示。如图6所示，传感器单元4的经放大的检测信号相对于参考电势具有正的或负的幅值。此外，阈值电压X和X’分别被设置为如图6中虚线所示的正的或负的电压电平，并且阈值X和X’具有相同的大小。

此外，如果经放大的检测信号的电压超过阈值电压X和X’（也就是说，经放大的检测信号的电压的大小大于阈值电压X和X’的大小），则控制单元6判定在传感器单元4所监测的区域存在人体，并且向点亮电路单元3发送开启控制信号。当点亮电路单元3接收到开启控制信号时，开启灯负载2。如果经放大的检测信号的电压在开启灯负载2的时刻之后没有超过阈值电压X和X’，则控制单元6判定不存在人体并且向点亮电路单元3发送关闭控制信号，当点亮电路单元3接收到关闭控制信号时，关闭灯负载2或将灯负载2开启为低照明水平。

此外，控制单元6在预定的采用周期里对从放大器电路单元5输出的检测信号进行采样，并且对所采样的检测信号执行A/D转换以获得数字值。然后，控制单元6判定所述数字值是否超过阈值电压X和X’并且基于所述判定结果控制点亮电路单元3。此外，即使控制单元6在灯负载2开启的同时判定不再存在人体，控制单元6也不立即关闭灯负载2。控制单元6设置一个开启时间（例如，一分钟）并且从该时间倒计时。也就是说，灯负载2在开启时间期间保持开启并且在所述开启时间倒计时到零时关闭。然而，当控制单元6在开启时间内检测到人体时，控制单元6重新触发开启时间。

然而，由于照明装置1的电源单元7并联至每个单元，当在某个电路中产生噪声时，噪声经由电源单元7发送至控制单元6，从而与从放大器电路单元5输出的检测信号覆盖。结果，即使在不存在人体时，由于与噪声覆盖的结果，经放大的检测信号的电压能够超过阈值电压X和X’，从而产生检测误差。为了解决这个问题，通常使用滤波器来去除噪声分量。然而，在传感器单元4是多普勒传感器的情况下，从多普勒传感器输出的检测信号非常小并且放大器电路单元5要求具有大的放大倍数。在这种情况下，当放大信号分量时，由滤波器降低的噪声分量也被放大。因此，除了使用滤波器之外，可能必须将阈值电压设置成足够高至防止检测误差的水平。

然而，在常规照明装置1中，尤其是点亮电路单元3可能作为噪声源。在点亮电路单元3被操作时与放大器电路单元5的输出重叠的噪声比在点亮电路单元3未被操作时与放大器电路单元5的输出重叠的噪声大。因此，如果仅仅基于灯负载2的开启和关闭状态中的任一个来设置阈值电压，则难以精确地判定人体的存在。

具体而言，当基于灯负载2关闭时与信号重叠的噪声的大小来设置阈值电压X和X’，如图7A所示，在灯负载2的关闭状态期间能够防止检测误差。然而，如图7B所示，在灯负载2的开启状态期间，即使在不存在人体时噪声和检测信号彼此重叠以致超过阈值电压X和X’，从而产生检测误差。

另一方面，当基于在灯负载2的开启期间与信号重叠的噪声的大小将阈值电压Y和Y’的大小设置成高于阈值电压X和X’的大小时，如图8A所示，能够防止灯负载2的开启期间的检测误差。然而，如图8B所示，在灯负载2关闭时，即使在存在人体时检测信号也不超过阈值电压Y和Y’，从而恶化检测灵敏度。

发明内容

考虑到上述情况，本发明提供一种照明装置，所述照明装置具有改进的可靠性，更精确地判定人体的存在而与灯负载的开启和关闭状态无关。

根据本发明的实施例，提供一种照明装置，包括：灯负载；点亮电路单元，用于开启灯负载；传感器单元，用于检测基于人体的存在或移动变化的物理量以输出具有对应于所述物理量的电压电平的检测信号；放大器电路单元，用于放大所述检测信号；控制单元，用于根据是否存在人体来控制所述点亮电路单元，以开启或关闭所述灯负载；以及电源单元，用于向所述单元中的每一个供应功率。

在这里，在所述点亮电路单元未被操作并且灯负载关闭的同时，在经放大的检测信号的电压超过第一阈值电压时，则控制单元判定存在人体，在点亮电路单元被操作并且灯负载开启的同时，在经放大的检测信号的电压超过第二阈值电压时，则控制单元判定存在人体，所述第二阈值电压的大小被设置成高于所述第一阈值电压的大小。

根据本发明的实施例，在点亮电路单元未被操作并且灯负载关闭的同时，如果经放大的检测信号的电压超过所述第一阈值电压，则控制单元判定存在人体。此外，在点亮电路单元被操作并且灯负载开启的同时，如果经放大的检测信号的电压超过所述第二阈值电压，则控制单元判定存在人体。所述第二阈值电压的大小被设置成高于所述第一阈值电压的大小。并且根据灯负载的开启/关闭状态，预置电压在所述第一和第二阈值电压之间偏移。因此，能够防止在开启状态下发生的检测误差并且防止在关闭状态下恶化检测灵敏度。因此，能够更精确地判定人体的存在而与灯负载的开启和关闭状态无关，从而改进可靠性。

在所述电源单元开始向所述单元中的每一个供应功率之后的特定时间段期间，与灯负载的开启和关闭状态无关，如果经放大的检测信号的电压超过所述第二阈值电压，则所述控制单元可以判定存在人体，在所述特定时间段中，在所述点亮电路单元中生成的噪声增加。

根据本发明的实施例，在所述电源单元开始向每个单元供应功率之后的特定时间段期间，与灯负载的开启和关闭状态无关，如果经放大的检测信号的电压超过所述第二阈值电压，则所述控制单元可以判定存在人体。因此，能够防止在所述特定的时间段期间临时增加的噪声引起的检测误差。

通过不管灯负载的开启和关闭状态而精确地判定人体的存在，本发明提供一种改进的可靠性的效果。

附图说明

从下面结合附图给出的实施例的描述中，本发明的目的和特征将变得显而易见。其中：

图1是示出了随时间的变化的时序图，其中图1的（a）至（d）示出了根据本发明的实施例在所检测的区域内取决于是否存在人体的变化；

图2A和2B表示根据本发明的实施例从放大器电路单元输出的信号的电压随时间变化的特性，其中图2A示出了在灯负载关闭时的电压变化，而图2B示出了在灯负载开启时的电压变化；

图3是根据本实施例在紧随电源单元开始向每个单元供应功率之后的时序图；

图4是示出了常规照明装置的一个示例的方框图；

图5表示根据常规照明装置从传感器单元输出的信号的电压随时间变化的特性；

图6表示根据常规照明装置从放大器电路单元输出的信号的电压随时间变化的特性；

图7A和7B解释了根据常规照明装置基于在关闭状态期间所产生的噪声设置控制单元的阈值电压时的信号检测；以及

图8A和8B解释了根据常规照明装置基于在开启状态期间所产生的噪声设置控制单元的阈值电压时的信号检测。

具体实施方式

在下文中，将参考形成本发明的实施例的一部分的图1到图3描述本发明的实施例。

根据本发明的实施例的照明装置1基本上具有与上述常规照明装置1一样的配置，除了控制单元6的阈值电压之外。因此，相同的部件给予了相同的参考标记并且将省略对其多余的描述。

根据本发明的实施例的照明装置1具有如下特征：根据灯负载2的关闭和开启状态应用第一阈值电压A和A’或第二阈值电压B或B’来判定是否存在人体，所述第二阈值电压B和B’的大小被设置成高于所述第一阈值电压A和A’的大小。具体而言，如图2A所示，在点亮电路单元3为被操作并且灯负载2关闭的同时，如果从放大器电路单元5输出的检测信号的电压超过第一阈值电压A和A’（也就是说，检测信号的电压的大小大于第一阈值电压A或A’的大小），则控制单元6判定存在人体。此外，如图2B所示，在点亮电路单元3被操作并且灯负载2开启的同时，如果检测信号的电压超过第二阈值电压B和B’，则控制单元6判定存在人体。此外，图2A和2B中所示的检测信号相对于常规情况下的参考电势具有正的和负的幅值。此外，如图2A和2B中的虚线所示，所述第一阈值电压A和A’和第二阈值电压B和B’分别被设置在正的和负的电压水平。所述第一阈值电压A和A’具有相同的大小，而所述第二阈值电压B和B’具有相同的大小。

将参考图1描述照明装置1的操作。图1是示出了随时间T的变化的时序图，其中图1的（a）示出了通过放大器电路单元5从传感器4输出的噪声和检测信号的电压V的变化，图1的（b）示出了通过控制单元6获得的检测到人体/未检测到人体的结果的变化，（c）示出了灯负载2的开启时间的变化，并且（d）示出了灯负载2的开启/关闭的状态的变化。

例如，在从0到T1的时间段期间，在传感器4的检测区域内不存在人体。因此，如图1的（a）所示，不生成具有超过所述第一阈值电压A和A’的电压的检测信号。因此，如图1的（b）所示，控制单元6的判定结果连续地表示为“未检测到”人体，并且如图1的（d）所示允许灯负载2保持为“关闭”。

然而，在时间T1，人体进入传感器单元4的监测区域，并且如图1的（a）所示，生成具有超过第一阈值电压A和A’的电压的检测信号。因此，如图1的（b）所示，控制单元6的判定结果表示为“检测到”人体，并且如图1的（d）中所示允许灯负载2为“开启”。此外，如图1的（a）所示，控制单元6将阈值电压从所述第一阈值电压A和A’偏移至所述第二阈值电压B和B’。此外，如图1的（c）所示设置开启时间（例如，一分钟）。然后，在T1到T2的时间段期间，由于在传感器单元4的监测区域中连续存在人体，所以如图1的（a）所示，生成具有超过所述第二阈值电压B和B’的电压的检测信号。因此，控制单元6的判定结果连续地表示为“检测到”人体并且允许灯负载2保持“开启“。此外，在T1到T2的时间段期间，如图1的（c）所示，通过重复倒计时并且重新触发，基本保持在时间T1设置的开启时间。

在时间T2，人体从传感器单元4的监测区域消失，并且如图1的（a）所示，不再生成具有超过所述第二阈值电压B和B’的电压的检测信号。因此，如图1的（b）所示，控制单元6的判定结果表示“未检测到”人体。然后，在从T2到T3的时间段期间，倒计时开启时间而不重新触发。此外，控制单元6不立即“关闭”灯负载2并且允许灯负载2在开启时间的倒计时期间保持“开启”。

在时间T3，如图1的（c）所示，所述开启时间变为零。因此，如图1的（d）所示，控制单元6允许灯负载2“关闭”。此外，如图1的（a）所示，控制单元6将阈值电压从所述第二阈值电压B和B’偏移到所述第一阈值电压A和A’。然后，在从T3到T4的时间段期间，没有人体进入传感器单元4的监测区域，并且控制单元6的判定结果连续地表示为“未检测到”人体并且允许灯负载2保持“关闭”。

在时间T4，人体再次进入传感器单元4的监测区域，并且如图1的（a）所示，生成具有超过所述第一阈值电压A和A’的电压的检测信号。因此，如图1的（b）所示，控制单元6的判定结果表示为“检测到”人体，并且如图1的（d）所示允许灯负载2“开启”。此外，控制单元6将阈值电压从所述第一阈值电压A和A’偏移至所述第二阈值电压B和B’，并且设置开启时间。然后，在从T4到T5的时间段期间，人体经常进入和离开传感器单元4的监测区域，并且生成多个具有超过所述第二阈值电压B和B’的相应电压的检测信号。在每次人体进入和离开所检测的区域时，控制单元6的判定结果反复地表示为“检测到”和“未检测到”。相应地，开启时间被反复地倒计时和重新触发。

在时间T5，人体从传感器单元4的监测区域消失并且开启时间被倒计时而没有重新触发。在时间T6，开启时间变为零，并且控制单元6允许灯负载“关闭”。此外，如图1的（a）所示，控制单元6将阈值电压从所述第二阈值电压B和B’偏移至所述第一阈值电压A和A’。

如上所述，根据本发明的实施例的照明装置1在灯负载2关闭的同时执行所述第一阈值电压A和A’的检测，并且在灯负载2开启的同时执行所述第二阈值电压B和B’的检测，所述第二阈值电压B和B’的大小高于所述第一阈值电压A和A’的大小。因此，能够防止在开启状态下发生的检测误差，并且防止在关闭状态下恶化的检测灵敏度。因此，能够更精确地判定人体的存在而与灯负载2的开启和关闭状态无关，从而改进可靠性。

与此同时，通常，除了在灯负载2的开启期间与信号重叠的噪声大于在灯负载2的关闭期间与信号重叠的噪声之外，还存在另一问题：噪声临时增加或在电源单元7开始向每个单元供应功率之后的特定时间段增加。为了解决这个问题，如图3所示，在特定的时间段期间（例如，从0到t7），控制单元6将阈值电压偏移至所述第二阈值电压B和B’而与灯负载2的开启和关闭状态无关，并且基于检测信号的电压是否超过所述第二阈值电压B和B’判定人体的存在。因此，能够防止在紧随电源单元7开始供应功率的时间生成的噪声引起的检测误差。图3是时序图，其类似于图1中所示的时序图，示出了随过去的时间的变化，其中图3的（a）至（d）示出了电压V的变化、检测到/未检测到的变化、开启时间的变化以及开启/关闭状态的变化。此外，在时间0电源单元7开始向每个单元供应功率。

尽管已经参照优选实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以在不偏离所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下作出各种修改和变型。

Claims

1.一种照明装置，包括：

灯负载；

点亮电路单元，用于开启所述灯负载；

传感器单元，用于检测基于人体的存在或移动变化的物理量，以输出具有对应于所述物理量的电压电平的检测信号；

放大器电路单元，用于放大所述检测信号；

控制单元，用于根据是否存在人体来控制所述点亮电路单元，以开启或关闭所述灯负载；以及

电源单元，用于向所述单元中的每一个供应功率，

其中，在所述点亮电路单元未被操作并且所述灯负载关闭的同时，在经放大的检测信号的电压超过第一阈值电压时，则所述控制单元判定存在人体，在所述点亮电路单元被操作并且所述灯负载开启的同时，在经放大的检测信号的电压超过第二阈值电压时，则所述控制单元判定存在人体，所述第二阈值电压的大小被设置成高于所述第一阈值电压的大小。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，在所述电源单元开始向所述单元中的每一个供应功率后的特定时间段期间，与所述灯负载的开启和关闭状态无关，如果经放大的检测信号的电压超过所述第二阈值电压，则所述控制单元判定存在人体，在所述特定时间段中，在所述点亮电路单元中生成的噪声增加。