CN102804924A

CN102804924A - 具有改进的snr的照明系统和方法

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Publication number: CN102804924A
Application number: CN2010800272843A
Authority: CN
Inventors: J.C.塔尔斯特拉; H.T.G.M.彭宁德夫里斯; G.F.伊亚尼; L.T.文肯夫卢格尔; F.W.A.A.范利尤文
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2030-06-14
Also published as: US8917023B2; RU2012101768A; JP2014239064A; JP5960761B2; WO2010146519A1; CN102804924B; JP5628304B2; RU2556013C2; EP2443911B1; EP2443911A1; KR20120027057A; JP2012530346A; BRPI1009626A2; ES2548149T3; CA2765633A1; US20120098436A1

Abstract

本发明涉及一种包括多个照明器（101a-d）的照明系统（100）。这些照明器中的每一个被布置成在发射的光中传送识别码ID。为了确保利用选择设备（120）选择期间充分地检测到识别码，系统进一步包括控制单元（130），该控制单元被布置用于识别具有等于或低于最小预设值或者等于或高于最大预设值的标称驱动值的任何照明器。该控制单元将这样的识别的照明器的标称驱动值设置（或者指示驱动器设置）为预定值以便实现来自该照明器的相应预定光输出，从而确保足够的信号用于传送识别码ID。

Description

具有改进的SNR的照明系统和方法

技术领域

本发明的构思涉及照明系统，更特别地涉及这样的照明系统，该照明系统包括：多个照明器，这些照明器中的每一个被布置成在发射的光中传送识别码；以及选择设备，其被布置用于选择这些照明器中的至少一个，该选择基于它的/它们的识别码。此外，给出了相应的方法。

背景技术

已知包括多个照明器的照明系统，其利用了在发射的光中传送来自各照明器的数据。WO2006/079199公开了一种包含发光二极管LED的照明设备，这些LED例如由脉宽调制信号PWM驱动，数据信号被调制到所述信号上。此外，感测装置用来通过检测LED提供的所有（或部分）照明而接收LED发射的光中的数据信号。随后，从检测的照明中提取数据信号。

这种技术最近用在用于照明器的点和控制方法中。典型地，手持式选择设备被布置成通过指向一个或多个照明器并且借助于照明器的取回的识别码识别该照明器而选择并且控制各照明器。识别码可以包含在照明器中并且通过调制来自照明器的光输出（例如借助于脉宽调制PWM）而以不可见的方式传送至选择设备。这样，将识别码调制到从照明器输出的平均光强度上。这使得选择设备能够在其定向视场中基于取回的识别码而选择照明器。

然而，上面描述的系统——其中在发射的光中发射并且从发射的光中检测例如识别码形式的数据——具有若干问题。当接收来自多个照明器的识别码时，接收器可能出于若干原因，例如由于低光强度、房间中的遮挡物体、调制信号的失真等等，而不能够解析各信号。

发明内容

本发明的目的是克服这个问题，并且提供一种改进的照明系统和用于选择这种照明系统中的照明器的方法。依照本发明的第一方面，这个目的和其他目的是借助于一种照明系统来实现的，该照明系统包括多个照明器，每个照明器被布置成在发射的光中传送识别码ID。该照明系统进一步包括控制单元，该控制单元被布置用于识别至少一个具有标称驱动值的照明器，所述标称驱动值等于或低于最小预设值或者等于或高于最大预设值。控制单元进一步被布置用于将这样的识别的照明器的驱动值设置为预定值。

本发明的要点记载于以下认识中：识别码在发射的光中实现为强度调制。在驱动信号太低或太高（分别相应于深度昏暗和近最大光强度）的情况下，可用调制深度对于在检测识别码中提供良好的信噪比变得很关键。因此，实现了一种照明系统，其中识别以标称驱动值操作的照明器，该标称驱动值太低或太高而不能允许实现可靠且优选地无缝的强度调制（的检测），并且其中将这些识别的照明器的驱动值设置为预定值。在预定值处，可用调制深度足够大，从而实现用于检测所述代码的良好信噪比。

依照照明系统的一个实施例，该系统进一步包括被布置用于选择所述照明器中的至少一个的选择设备。该选择基于识别码。

依照照明系统的实施例，选择设备被布置成发送第一初始化命令以及可选地发送第二初始化命令。当接收到第一初始化命令时，除了所述至少一个识别的照明器之外的所有照明器都传送它们的识别码。设置识别的照明器的标称驱动值的步骤在接收到第二初始化时执行，在所述设置步骤之后，所述至少一个识别的照明器传送它的/它们的识别码。

通过这种方式，选择设备检测出提供识别码的可靠信号强度的第一组照明器读数。随后，第二初始化命令激活驱动值设置以便改进识别的照明器的识别码的传送/检测的质量，这些识别码在其标称驱动值设置处不能被正确地调制。典型地，识别的照明器的数量是低的，例如，灯的总数（比如N）中仅仅一些（比如m）分别在最大驱动值的<10%或者>90%处被驱动。因此，用户希望选择这些照明器之一的概率是小的：~m/N<<1。因而，大部分时间用户将仅仅发送一个初始化命令。

依照照明系统的一个实施例，在所述选择步骤之前设置最小和/或最大预设值。

预定驱动值（以及因而发射的光的强度水平）可以有利地在照明器的调试（初始设置）期间或者在以后的阶段在选择设备处设置。对于包括超过一个颜色通道的彩色灯（彩色光源，例如红色、绿色和蓝色LED）而言，可以选择单个颜色通道以便应用预定驱动值。这一方面将在发射的光中引起色点的轻微移动，但是同时将限制照明器的总强度变化。

依照照明系统的一个实施例，在所述选择步骤期间设置最小和/或最大预设值。

例如当拥有具有非常低的驱动值的照明器时，最小值或最大值的动态设置是有利的，所述驱动值靠近该照明器的关断状态。这借助于允许选择设备初始时设置低的最小预设值而完成，并且如果选择设备不能取回足够的检测信号，那么选择设备增加照明器的最小预设值，直到存在发射的光的可靠检测。通过这种方式，实现了从照明器发射的光的总光强度水平的最小增加，同时仍然获得可靠的检测。这将降低识别码的传送期间房间中的照明变化的可见性。可以执行类似的过程以便获得最大值附近的灯的可靠检测。

依照照明系统的一个实施例，预定驱动值被布置成分别为最小或最大预设值的固定百分数值。为了最小化对所述选择步骤期间来自照明器的光强度变化的任何感知，优选地将预定驱动值设置为基本上不偏离标称驱动值的值，从而在传送识别码之前，分别将深度昏暗的照明器的驱动值增加到例如该照明器的最大驱动值的10%，并且将近最大值照明器的驱动值设置为例如该照明器的最大驱动值的90%。

依照照明系统的一个实施例，选择单元被布置成基于选择设备检测的光的信噪比调节最小预设值。因此，选择设备处的光测量的驱动信噪比水平有利地用作用于获得识别的照明器的输出的（且与其设置的驱动值相应的）总光强度的最小变化的度量。

依照照明系统的一个实施例，在所述选择步骤之后，识别的照明器的驱动值被布置成缓慢返回到其初始值（即经过预定义时间间隔返回）。其间选择设备选择照明器的时间相对较短，典型地大约200ms。通过允许识别的照明器的驱动值（其与从该照明器发射的光强度相应）缓慢地返回到其初始值，降低了用户感知到光强度的变化的风险。

依照照明系统的一个实施例，标称驱动值与平均光强度输出相应。

此外，依照本发明的第二方面，提供了一种用于从多个照明器中选择照明器的方法。该方法包括：识别至少一个具有标称驱动值的照明器，所述标称驱动值等于或低于最小预设值或者等于或高于最大预设值；在发射的光中从每个照明器传送识别码；将这样的识别的照明器的强度值设置为预定强度值；检测识别码；以及基于检测的识别码选择照明器。本发明的第二方面通常可以具有与第一方面相同的特征和优点。

依照所述方法的一个实施例，该方法进一步包括提供第一初始化命令。作为对于第一初始化命令的响应，对于除了所述至少一个识别的照明器之外的所有照明器执行所述传送步骤。该方法进一步包括可选地提供第二初始化命令。作为对于第二初始化命令的响应，对于所述至少一个识别的照明器执行所述设置步骤，并且对于所述至少一个识别的照明器执行所述传送步骤。

依照所述方法的一个实施例，该方法在所述选择步骤之后进一步包括步骤：将识别的照明器的驱动值缓慢地返回到其初始值（即经过预定义时间间隔返回）。

本发明的这些和其他方面、特征和优点根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。应当指出的是，本发明涉及权利要求书中记载的特征的所有可能的组合。

附图说明

现在将参照示出本发明实施例的附图更加详细地描述本发明的这个方面和其他方面。

图1为依照本发明构思的照明系统的实施例的图示；

图2a-2c分别示出了图解说明依照本发明构思的照明系统的实施例、依照本发明构思的照明系统的实施例中的照明器以及依照本发明构思的选择设备的实施例的示意图框图；以及

图3a-3c为图解说明依照本发明构思的实施例的识别的照明器的平均光强度关于时间的曲线图。

具体实施方式

现在，将在下文中参照附图更完整地描述依照本发明构思的实施例，在附图中示出了本发明的一些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施并且不应当被视为限于本文阐述的实施例；相反地，这些实施例通过实例的方式提供，使得本公开将是全面而完整的，并且将本发明构思的范围完全传达给本领域技术人员。相同的附图标记始终表示相同的元素。

图1为依照本发明构思的照明系统100的实施例的图示。多个照明器101a-g布置在例如天花板中以便照明房间。每个照明器被布置成在发射的光中传送各自的识别码ID。用户借助于选择设备120选择照明器，以便以特定于应用的方式控制该照明器。选择设备120能够通过检测从照明器发射的光并且基于它们的ID代码识别各照明器而从多个照明器中选择照明器。此外，每个照明器包括控制单元130（或者与之通信），该控制单元被布置成识别具有太高或太低的驱动值（分别与近最大值和深度昏暗的平均光强度值相应）的照明器，并且将这些识别的照明器的驱动值调节为预定驱动值。

现在参照图2a-c，更加详细地解释依照本发明构思的照明系统。照明系统200的一个示例性实施例包括多个基于LED的照明器101a-d。照明器101a-d中的每一个被布置成在其发射的光中传送识别码IDa-d。在这里，基于LED的照明器101a-d在各自的电驱动器112中采用用于脉宽调制（PWM）的装置以设置从照明器发射的光的强度。通常，利用两个寄存器控制PWM：一个控制脉冲的占空比，该占空比与从照明器输出的光的强度相应，并且另一个寄存器设置PWM频率。这两个寄存器通常可以从布置在控制单元130中的固件进行设置。只要PWM频率高于数百赫兹，那么它对人眼基本上不可见。通过将不同的PWM频率分配给每个照明器101a-d，配备有光检测器121和信号处理单元124的选择设备120可以区分撞击到检测器121上的光来源于哪个照明器101a-d。在这里，光传感器121为用于测量光强度的光通量传感器。然而，也可以使用其他更复杂的光传感器（比如照相机）以便能够测量其他的光特性。此外，应用识别码的可替换方式可以是借助于振幅调制、代码排序以及更多。这对于本领域技术人员是公知的，并且被认为落入本发明构思的范围内。

对应控制单元130可以被布置成与照明器101中的每个电驱动器112直接连接，从而形成独立单元，参见图2b，或者可以被布置成用于所有照明器的中央控制单元，如图2a中所示。在一个可替换的实施例中，控制单元130布置在选择设备120中，参见图2c。选择设备于是进一步被布置成将设置发送至各电驱动器112。

除了上面提到的编码调制之外，作为将各PWM频率应用到每个照明器的替换，也可以通过借助PWM占空比的变化稍微改变光的强度而以几乎不可见的方式传送代码。为了实现各ID，可以使用并且通过例如开关键控或双相调制启用码分多址调制方案。优选地，将ID实现为正交码，从而允许它们可容易地区分。由于这两种方法都可以利用仅仅固件的变化来实现，因而它们在现有照明系统中实现起来非常廉价。

照明器101a-d中包含的光源例如基于发光二极管、HID灯（高强度放电）、卤素灯、白炽灯和/或荧光管状灯。

控制单元130不管是布置在每个照明器中、布置在选择设备中还是作为中央控制单元，都被布置成（无线地或者通过接线）与照明器101a-d通信以便控制来自照明器101a-d的光输出。此外，控制单元130可以具有处理单元131和软件以便控制来自照明器的照明。控制单元130也可以连接到用户接口（未示出）以便允许用户进行显式编程。此外，控制单元130可以被布置成借助于继电器或半导体开关完全关断每个光源，从而允许降低待机功耗（未示出）。

此外，在该示例性实施例中，选择设备120为遥控器。在可替换的实施例中，选择设备可以是固定设备。然而，为了简单起见，将在下文中使用术语遥控器。遥控器120包括如上面所讨论的光检测器121、信号处理单元124（即微处理器）、用于将信号发送至照明器101a-d和/或控制单元130的发射器122以及用户输入端123。用户输入端123可以是例如键按钮、触摸显示器、用于语音命令的装置等等。利用用户输入端123，用户可以输入数据，例如要在照明系统中使用的数据、指示应当执行选择的数据以及选择数据。

当执行照明器的选择时，用户（或者可替换地，遥控器120或控制单元130中的固件）发起该选择。用户典型地通过按压用户输入端123上的选择按钮发起该选择。随后，借助于信号（例如射频信号）、光等等进行遥控器120与控制单元130之间的通信。遥控器利用发射器122将信号发送至相应的接收器132，该接收器布置在控制单元130中。可替换地，当控制单元130布置在选择设备120本身中时，接收器132布置在照明器101a-d处以便设置照明器的驱动值。

控制单元130被布置用于识别至少一个具有等于或低于最小预设值或者等于或高于最大预设值的标称驱动值的照明器101。用于照明器的标称驱动值可以从控制单元130中的驱动设置（例如选择的占空比）或者通过测量驱动电流、驱动振幅、当前的功耗、驱动器112中的设置等等而取回。此外，标称驱动值可以通过测量照明器的当前光输出强度而取回，或者作为先前驱动设置动作的结果，可以存储到选择设备或驱动器112中。如果具有符合识别要求的标称驱动值的照明器被识别，那么控制单元130将这样的识别的照明器的驱动值设置为预定驱动值。例如，如果照明器关断或者具有非常低的光强度输出，那么控制单元将设置更高的驱动值，例如最大驱动值的10%。类似地，如果将照明器设置在满强度或近满强度处，那么控制单元降设置更低的驱动值，例如最大驱动值的90%。典型地，将驱动值设置为这样的值，该值确保得到将提供允许通过调制输出的光而传送来自照明器的识别码ID的强度的照明器的光强度值，但是优选地尽可能靠近标称驱动值以便不造成房间中照明的太大变化。

各识别码IDa-d在来自照明器101a-d的发射的光中传送。遥控器120经由光检测器121接收来自照明器101a-d的光并且检测的信号经过信号处理。然后，基于提取的识别码IDa-d执行特定照明器的选择。

依照照明系统的一个实施例，最小预设值和最大预设值可以在选择步骤之前设置，例如由用户输入，在制造期间设置或者在照明系统的调试期间设置。

此外，可以应用确定预定驱动值的一些可替换方式，这将在下文中进一步加以讨论。

在照明系统的一个实施例中，将预定驱动值设置为最小预设值的固定百分数值（针对太低的驱动值）和最大预设值的固定百分数值（针对太高的驱动值）。可替换地，百分数值取决于最小预设值或最大预设值。

依照照明系统的一个实施例，在选择步骤期间设置最小预设值和最大预设值。可替换地，在选择照明器的步骤期间设置这些参数中的仅仅一个。作为一个实例，遥控器120被布置成自适应地指示照明器应用最小预设值。起初，遥控器120指示照明器101a-d应用最大驱动值的1%的低的最小预设值。如果遥控器120不能检测特定照明器的ID代码，那么遥控器指示照明器101a-d将最小预设值升高到2%，依此类推，直到检测到包含来自期望的照明器的ID代码的足够信号。

在一个实施例中，遥控器120被布置成根据盛行的信噪比（SNR）适应性调节最小预设值。例如，对于深度昏暗的/接近关断的照明器，遥控器从低的最小预设值开始。如果盛行的SNR太低（由于照明器较远、被遮挡，或者如果用于照明器的标称驱动值太低），那么遥控器120发送指令给控制单元130以增大照明器的最小值，直到实现具有特定ID代码的光的可靠检测。对于具有近最大强度的照明器而言，可以遵循类似的过程。

在照明系统的一个实施例中，遥控器120被布置成发送第一初始化命令。用户可以例如按压用户输入端123上的选择按钮。除了控制单元130识别具有太高或太低驱动值的任何照明器之外，当接收到第一初始化命令时，除了识别的照明器之外的所有照明器都在它们的发射的光中传送它们的识别码。接着，遥控器120可以选择这些未识别的照明器之一。接着，用户可以第二次按压选择按钮，由此遥控器被布置成发送第二初始化命令。当接收到第二初始化命令时，控制单元120被布置成执行将识别的照明器的驱动值设置为预定驱动值的步骤。随后，识别的照明器被布置成传送它们的识别码。因此，第二初始化命令用来允许用户仅仅在他或她真正想要选择被设置为非常高或非常低的标称驱动值的照明器时才这样选择。

可替换地，识别的照明器的驱动值的设置可以通过选择单元130指示识别的照明器而执行：即，被识别为具有非常低/非常高的驱动功率的照明器被布置成在接收到来自选择单元的第二初始化命令时完全忽略第一初始化命令，但是分别增大/减小它们的驱动功率。

图3a-3c为图解说明选择期间从识别的照明器输出的平均光强度与时间的关系的曲线图。上面的虚曲线示出了初始时具有与最大预设值相比太高的驱动值的照明器的平均强度。下面的实线示出了初始时具有与最小预设值相比太低的驱动值的照明器的平均强度。最大和最小预设值在图中被示为平均强度值I_max和I_min。在图3a中，示出了如何在选择时间t_s期间降低具有太高的标称平均强度值的照明器的平均强度值，以及在选择时间t_s期间升高具有太低的标称平均强度值的照明器的平均强度值。典型地，将选择时间t_s设置在10-500ms的范围内。优选地，将选择时间设置为大约200ms，这短得足以不可被用户察觉，然而对于可靠的检测和选择时间是足够长的。随后，平均强度返回到初始标称值。这可能使得观看者注意到光照水平的变化，这是不希望的。在图3b中，初始标称平均光强度与选择时间期间设置的平均强度之间的差异远没有那么明显。事实上，平均强度值已经被设置成靠近I_max和I_min以便最小化感知的平均光强度值变化。也可以选择预定驱动值，使得选择期间的平均强度值等于I_max和I_min。图3c示出了如何允许平均光强度值经过预定义时间间隔平滑地返回到标称平均光强度值（或者与该平均光强度值相应的驱动值）。允许光强度值返回到标称平均光强度值的延迟时间典型地设置在1-5s的范围内，并且优选地设置为2s。

一种依照本发明构思的用于从多个照明器中选择照明器的方法包括：

- 识别至少一个具有标称驱动值的照明器，所述标称驱动值等于或低于最小预设值或者等于或高于最大预设值，

- 将这样的识别的照明器的驱动值设置为预定值，在发射的光中从每个照明器传送识别码，检测识别码，以及

- 基于检测的识别码选择照明器。

此外，该方法的一个实施例包括：

提供第一初始化命令。作为对于该第一初始化命令的响应，对于除了所述至少一个识别的照明器之外的所有照明器执行所述传送步骤。该方法进一步包括可选地提供第二初始化命令的步骤。作为对于该第二初始化命令的响应，对于所述至少一个识别的照明器执行所述设置步骤，并且对于所述至少一个识别的照明器执行所述传送步骤。

此外，依照一个实施例，所述方法包括在所述选择步骤之后，经过预定义时间间隔将识别的照明器的驱动值缓慢地返回到其初始值。

在上文中，描述了如所附权利要求书中所限定的依照本发明的照明系统和方法的实施例。这些实施例应当被看作仅仅非限制性的实例。技术人员应当理解的是，许多修改和可替换的实施例都可能处于本发明的范围之内。

Claims

1.一种照明系统（100），包括

- 多个照明器（101a-d），每个照明器被布置成在发射的光中传送识别码ID；以及

- 控制单元（130），其被布置用于：

- 识别至少一个具有标称驱动值的照明器，所述标称驱动值等于或低于最小预设值或者等于或高于最大预设值；并且

- 将这样的识别的照明器的标称驱动值设置为预定值。

2.依照权利要求1的照明系统，进一步包括被布置用于基于所述识别码选择所述照明器中的至少一个的选择设备（120）。

3.依照权利要求2的照明系统，其中所述选择设备被布置成发送第一初始化命令至控制单元（130），并且其中当接收到所述第一初始化命令时，除了所述至少一个识别的照明器之外的所有照明器都被布置成传送它们的识别码。

4.依照权利要求3的照明系统，其中所述选择设备被布置成发送第二初始化命令，其中所述控制单元被布置成在接收到所述第二初始化命令时执行所述将所述识别的照明器的标称驱动值设置为预定值的步骤，在所述设置步骤之后，所述至少一个识别的照明器被布置成传送其识别码。

5.依照权利要求2-4中任何一项的照明系统，其中在所述选择步骤之前设置所述最小预设值和所述最大预设值。

6.依照权利要求2-4中任何一项的照明系统，其中在所述选择步骤期间设置所述最小预设值和所述最大预设值。

7.依照权利要求1-6中任何一项的照明系统，其中所述预定值被布置成分别为所述最小预设值或所述最大预设值的固定百分数值。

8.依照前面的权利要求中任何一项的照明系统，其中所述选择单元被布置成基于选择设备检测的光的信噪比调节最小预设值。

9.依照前面的权利要求中任何一项的照明系统，其中在所述选择步骤之后，所述识别的照明器的标称驱动值被布置成经过预定义时间间隔返回到其初始值。

10.依照前面的权利要求中任何一项的照明系统，其中所述标称驱动值与平均光强度输出相应。

11.一种用于从多个照明器中选择照明器的方法，包括：

- 将这样的识别的照明器的标称驱动值设置为预定值，

- 在发射的光中从所述多个照明器中的每一个传送识别码，

- 检测所述识别码，以及

- 基于检测的识别码选择照明器。

12.依照权利要求11的方法，进一步包括：

提供第一初始化命令，其中作为对于所述第一初始化命令的响应，对于除了所述至少一个识别的照明器之外的所有照明器执行所述传送步骤。

13.依照权利要求12的方法，进一步包括：

提供第二初始化命令，其中作为对于所述第二初始化命令的响应，对于所述至少一个识别的照明器执行所述设置步骤，并且对于所述至少一个识别的照明器执行所述传送步骤。

14.依照权利要求11-13的方法，在所述选择步骤之后进一步包括步骤：

让所述识别的照明器的所述标称驱动值经过预定义时间间隔返回到其初始值。