CN103975648A - 用于感测光输出并且控制光输出的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于照明控制的方法和设备。在一些实施例中提供了感测某一位置处的低照明状况并且在检测到低照明状况之后将光导向该位置的方法和设备。在一些实施例中提供了包括多个联网LED（20，30，220，230，320，330，420，430，520，530）设备。可以响应于在特定位置处感测到的光状况来照明其中一些LED。

Description

用于感测光输出并且控制光输出的方法和设备

技术领域

本发明总体上涉及照明控制。更具体来说，这里所公开的本发明的各种方法和设备涉及感测和控制光输出。

背景技术

数字照明技术，即基于例如发光二极管（LED）之类的半导体光源的照明，给出了针对传统荧光灯、HID灯和白炽灯的一种可行替换方案。LED的功能优点和益处包括高能量转换和光学效率、耐久性、更低的操作成本以及许多其他优点和益处。LED技术的近来的进展提供了高效且鲁棒的全光谱照明源，其允许在许多应用中实现多种照明效果。采用这些照明源的其中一些灯具的特征在于其具有包括能够产生例如红色、绿色和蓝色之类的不同颜色的光的一个或更多LED的照明模块，以及用于独立地控制各个LED的输出以便生成多种颜色和颜色改变照明效果的处理器。

在例如包括基于LED的光源的那些照明系统中，希望能够控制照明系统的一个或更多光源。对于一个或更多光源的控制允许规定对应于环境的照明参数。举例来说，用户可以直接规定一个或更多光源的一个或更多照明参数。此外，例如用户可以规定在环境中的一个或更多位置处所期望的效果，并且可以基于所期望的效果导出一个或更多光源的照明参数。举例来说，照明系统的各个光源与环境之间的关系可以存在于计算机辅助设计（CAD）模型或测量模型中。通过描述环境中的某一位置处所期望的效果，照明系统可以导出对应于各个光源的照明控制参数，这是基于利用CAD模型来识别出在该位置处有效果的光源，识别出各个光源与该位置之间的距离，并且识别出这些光源的已知变量。

虽然可以利用CAD模型或测量模型来规定照明效果，但是其可能受困于一个或更多缺陷。举例来说，在使用CAD模型时，环境中的任何改变和/或照明器的任何重定向都将必须被应用在CAD模型中，以便提供更新后的照明效果。对于CAD模型的这样的更新可能比较麻烦并且/或者昂贵。此外，例如在使用测量模型时，测量装备将需要保持存在于环境中，以便在环境中的改变之后提供更新后的测量。这样的测量装备可能较为昂贵并且/或者操作起来比较麻烦。此外，现有的照明系统无法令人满意地定位和/或跟踪将被照明的环境中的某一项目。

因此，在本领域内需要提供允许控制光输出并且可选地克服现有照明系统的一个或更多缺陷的方法和设备。

发明内容

本公开内容涉及用于照明控制的发明性方法和设备。更具体来说，这里所公开的各种发明性方法和设备涉及感测和引导光输出。举例来说，在一些实施例中提供了感测某一位置处的低照明状况并且在检测到低照明状况之后将光导向该位置的方法和设备。此外，例如在一些实施例中提供了包括多个联网LED的方法和设备。所述联网LED包括具有光生成和/或光感测能力的LED。可以响应于在其他LED处感测到的光状况来照明其中一些LED。

总体来说，在一个方面中提供一种将光导向被阻挡的光感测表面的方法，其包括以下步骤：将光感测表面的第一传感器与多个光生成LED的至少其中一个相关联；将光感测表面的第二传感器与所述多个光生成LED的至少其中一个相关联；监测第一传感器的第一传感器光强度和第二传感器的第二传感器光强度；当第一传感器光强度低于第一传感器阈值水平时，在第一传感器处检测到第一传感器被阻挡状况；当第一传感器处于第一传感器被阻挡状况时，从与第一传感器相关联的至少其中一个光生成LED生成第一光输出；当第二传感器光强度低于第二传感器阈值水平时，在第二传感器处检测到第二传感器被阻挡状况；以及当第二传感器处于第二传感器被阻挡状况时，从与第二传感器相关联的至少其中一个光生成LED生成第二光输出。

在一些实施例中，第一传感器是光感测LED。

在一些实施例中，光生成LED处在面对光感测表面的第二表面上。

在一些实施例中，至少其中一个光生成LED处在光感测表面上。

在一些实施例中，所述光生成LED包括光感测表面上的第一光生成LED和面对光感测表面的第二表面上的第二光生成LED。

在一些实施例中，与第一传感器相关联的至少其中一个光生成LED有别于与第二传感器相关联的光生成LED。此外，将第一传感器和第二传感器当中的每一个与光生成LED相关联包括顺序地激活每一个光生成LED，并且在每一个光生成LED的激活期间监测第一传感器和第二传感器处的光强度。

在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：将每一个光生成LED的光强度贡献与第一传感器和第二传感器当中的每一个相关联。所述方法还可以包括以下步骤：将每一个光生成LED的方向信息与第一传感器和第二传感器当中的每一个相关联。在这些实施例的一些版本中，所述方向信息是从计算机辅助设计模型导出的。

总体来说，在另一方面中提供一种引导LED网络中的各个LED的光输出的方法，其包括以下步骤：在校准模式下激活多个光生成LED当中的每一个；在校准模式期间测量多个光感测节点当中的每一个处的光强度，以便确定每一个光生成LED在每一个光感测节点处的光强度贡献；在活跃模式期间监测多个光感测节点当中的每一个处的光强度；当所述光感测节点当中的一个被阻挡节点处的光强度在活跃模式下低于一定阈值水平时，检测到所述被阻挡节点处的被阻挡状况；以及响应于检测到被阻挡状况激活至少一个光生成LED，其中所激活的至少一个光生成LED在校准模式期间在所述被阻挡节点处至少提供最小光强度贡献。

在一些实施例中，所述被阻挡节点包括至少一个光感测LED。在这些实施例的一些版本中，所述方法还包括在光感测LED不处于被阻挡状况时选择性地利用所述光感测LED生成光输出。

在一些实施例中，所述被阻挡节点包括多个光感测LED。在校准模式下激活多个光生成LED当中的每一个的步骤包括顺序地激活每一个光生成LED。

在一些实施例中，所述被阻挡节点包括至少其中一个光生成LED。在这些实施例的一些版本中，所述被阻挡节点的光生成LED在处于被阻挡状况时不生成光输出。

总体来说，在另一方面中提供一种引导LED网络中的各个LED的光输出的方法，其包括以下步骤：将多个光生成LED的方向信息和强度信息与多个光感测节点相关联；将方向参数与每一个光感测节点相关联；监测每一个光感测节点处的光强度；当所述光强度在所述光感测节点当中的一个被阻挡节点处低于一定阈值水平时，检测到所述被阻挡节点处的被阻挡状况；响应于所述被阻挡状况激活与被阻挡节点相关联的具有对应于被阻挡节点的方向参数的方向信息的至少其中一个光生成LED。

在一些实施例中，所述被阻挡节点包括至少一个光感测LED。

在一些实施例中，响应于被阻挡状况仅激活具有对应于被阻挡节点的方向参数的方向信息的那些光生成LED。

总体来说，在另一方面中提供多个联网LED，其包括被配置成选择性地从中生成光输出的第一LED和被配置成选择性地感测该处的光强度水平的第二LED。当在其间不存在遮挡时，第一LED处的光输出影响第二LED处的光强度。响应于第二LED感测到该处的光强度水平低于一定阈值数值，第一LED在第二LED的方向上照明。

在一些实施例中，第二LED附加地被配置成选择性地从中生成第二光输出，并且第一LED附加地被配置成感测该处的第二光强度水平。当在其间不存在遮挡时，第二LED的第二光输出影响第一LED处的第二光强度。

在一些实施例中，第一LED处在第一表面上，并且第二LED处在面对第一表面的第二表面上。在其他实施例中，第一LED处在第一表面上，并且第二LED也处在第一表面上。

出于本公开内容的目的在这里所使用的术语“LED”应当被理解成包括能够响应于电信号而生成辐射并且/或者充当光电二极管的任何电致发光二极管或者其他类型的载流子注入/基于结的系统。因此，术语LED包括（但不限于）响应于电流而发光的各种基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二级管（OLED）、电致发光条带等等。具体来说，术语LED指代可以被配置成在红外光谱、紫外光谱和可见光谱（其通常包括从近似400纳米到近似700纳米的辐射波长）的各个部分当中的一项或更多项中生成辐射的所有类型的发光二级管（其中包括半导体和有机发光二级管）。LED的一些实例包括（但不限于）各种类型的红外LED、紫外LED、红色LED、蓝色LED、绿色LED、黄色LED、琥珀色LED、橙色LED以及白色LED（后面将进一步讨论）。还应当认识到，LED可以被配置和/或控制成生成具有对应于给定光谱（例如窄带宽、宽带宽）的各种带宽（例如半高全宽或FWHM）以及给定的一般颜色归类内的多种主导波长的辐射。

举例来说，被配置成生成基本上白色光的LED的一种实现方式（例如白色LED）可以包括分别发射电致发光的不同光谱的若干管芯，其组合在一起混合形成基本上白色光。在另一种实现方式中，可以把白色光LED与将具有第一光谱的电致发光转换成不同的第二光谱的磷光体材料相关联。在这种实现方式的一个实例中，具有相对较短波长和较窄带宽光谱的电致发光“泵送（pump）”磷光体材料，所述磷光体材料随即辐射出具有略微更宽的光谱的更长波长的辐射。

还应当理解的是，术语LED不限制LED的物理和/或电气封装类型。举例来说，前面所讨论的LED可以指代具有多个管芯的单一发光装置，所述管芯被配置成分别发射不同的辐射光谱（例如其可以或者可以不是单独可控制的）。此外，LED可以与被视为该LED（例如某些类型的白色LED）的一个集成部分的磷光体相关联。一般来说，术语LED可以指代已封装LED、未封装LED、表面安装LED、板载芯片LED、T型封装安装的LED、径向封装LED、电力封装LED、包括某种类型的外罩和/或光学元件（例如扩散透镜）的LED等等。

术语“光源”应当被理解成指代多种辐射源当中的任何一种或更多种，其中包括（但不限于）基于LED的光源（其中包括如前面所定义的一种或更多种LED）、白炽光源（例如白炽灯、卤素灯）、荧光源、磷光源、高强度放电源（例如钠蒸气、汞蒸气以及金属卤化物灯）、激光器、其他类型的电致发光源、火致发光源（例如火焰）、烛光发光源（例如汽灯罩、炭精电弧辐射源）、光致发光源（例如气体放电源）、利用电子饱和的阴极发光源、电化学发光源、晶体发光源、运动发光源、热致发光源、摩擦发光源、声致发光源、辐射发光源以及发光聚合物。

给定的光源可以被配置成在可见光谱内、在可见光谱外或者以二者的某种组合生成电磁辐射。因此，术语“光”和“辐射”在这里可以互换使用。此外，光源可以包括作为集成组件的一个或更多过滤器（例如滤色器）、透镜或者其他光学组件。此外还应当理解的是，光源可以被配置成用于多种应用，其中包括（但不限于）指示、显示和/或照明。“照明源”是特别被配置成生成具有足够强度的辐射以便有效地照明内部或外部空间的光源。在本上下文中，“足够强度”指的是在空间或环境中生成的可见光谱内的足够的辐射功率（在辐射功率或“光通量”方面常常采用单位“流明”来表示在所有方向上来自光源的总光输出）以便提供周围环境照明（即可以被间接地感知并且在被整体上或部分地感知之前例如可能在多种中间表面当中的一个或更多个中间表面上发生了反射的光）。

术语“照明灯具”在这里被用来指代实施或设置在特定外形尺寸、套件或封装中的一个或更多照明单元。术语“照明单元”在这里被用来指代包括相同或不同类型的一个或更多光源的设备。给定的照明单元可以具有用于（多个）光源的多种安放设置、封装/外罩设置和形状以及/或者电气和机械连接配置当中的任一种。此外，给定的照明单元可选地可以与涉及（多个）光源的操作的各种其他组件（例如控制电路）相关联（例如包括所述组件、与之耦合以及/或者与之封装在一起）。“基于LED的照明单元”指的是（单独地或者与其他非基于LED的光源相组合地）包括一个或更多如前所述的基于LED的光源的照明单元。“多通道”照明单元指的是包括被配置成分别生成不同辐射光谱的至少两个光源的基于LED或非基于LED的照明单元，其中每一个不同的源光谱可以被称作多通道照明单元的一条“通道”。

术语“控制器”在这里通常被用来描述与一个或更多光源的操作有关的各种设备。控制器可以通过多种方式（比如利用专用硬件）被实施来施行这里所讨论的各项功能。“处理器”是控制器的一个例子，其采用可以利用软件（例如微代码）被编程来施行这里所讨论的各项功能的一个或更多微处理器。控制器可以在采用或不采用处理器的情况下实施，并且还可以被实施为用以施行某些功能的专用硬件与用以施行其他功能的处理器（例如一个或更多已编程微处理器和相关联的电路）的组合。可以在本公开内容的各个实施例中采用的控制器组件的例子包括（但不限于）传统的微处理器、专用集成电路（ASIC）以及现场可编程门阵列（FPGA）。

在各种实现方式中，处理器或控制器可以与一种或更多种存储介质（其在这里一般被称作“存储器”，例如RAM、PROM、EPROM和EEPROM之类的易失性和非易失性计算机存储器、软盘、紧致盘、光盘、磁带等等）相关联。在一些实现方式中，可以利用一个或更多程序对存储介质进行编码，当在一个或更多处理器和/或控制器上执行时，所述程序施行这里所讨论的至少一些功能。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内或者可以是可传输的，从而可以将存储在其中的一个或更多程序加载到处理器或控制器中以便实施这里所讨论的本发明的各个方面。术语“程序”或“计算机程序”在这里一般被用来指代可以被采用来对一个或更多处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码（例如软件或微代码）。

在一种网络实现方式中，耦合到网络的一个或更多装置可以充当用于耦合到网络的一个或更多其他装置的控制器（例如以主/从关系）。在另一种实现方式中，联网环境可以包括一个或更多专用控制器，其被配置成控制耦合到网络的一个或更多装置。一般来说，耦合到网络的多个装置可以分别访问存在于一项或更多项通信介质上的数据；但是给定的装置可以是“可寻址”的，这是在于其被配置成例如基于为其指派的一个或更多特定标识符（例如“地址”）选择性地与网络交换数据（即从网络接收数据和/或向网络发送数据）。

这里所使用的术语“网络”指的是促进在任何两个或更多装置之间以及/或者在耦合到网络的多个装置之间传输信息（例如用于装置控制、数据存储、数据交换等等）的两个或更多装置（其中包括控制器或处理器）的任何互连。应当很容易认识到，适于互连多个装置的网络的各种实现方式可以包括多种网络拓扑当中的任一种，并且可以采用多种通信协议当中的任一种。此外，在根据本公开内容的各种网络中，两个装置之间的任一连接可以代表两个系统之间的专用连接，或者替换地代表非专用连接。除了载送针对两个装置的信息之外，这样的非专用连接还可以载送不一定是针对所述两个装置当中的任一个的信息（例如开放网络连接）。此外还应当很容易认识到，这里所讨论的各种装置网络可以采用一个或更多无线、有线/线缆以及/或者光纤链接来促进通过网络传输信息。

应当认识到，前面的想法与后面更加详细地讨论的附加想法的所有组合（前提是这样的想法没有相互矛盾）都被设想为这里所公开的本发明主题内容的一部分。具体来说，本公开内容的末尾处的所要求保护的主题内容的所有组合都被设想为这里所公开的本发明主题内容的一部分。还应当认识到，在通过引用所合并的任何公开内容中也可能出现的这里所明确采用的术语应当被赋予最符合这里所公开的特定想法的含义。

附图说明

在附图中，相同的附图标记在不同的视图中通常指代相同的部件。此外，附图不一定是按比例绘制的，相反重点通常在于说明本发明的原理。

图1示出了具有上方LED表面和下方LED表面的基于LED的照明系统的第一实施例；在下方LED表面的一部分之上示出了一个物体。

图1A示出了图1的下方LED表面的顶视图，其中所示出的物体处在与图1中相同的位置处。

图2示出了图1的基于LED的照明系统的第一实施例，其中移除了图1的物体。

图2A示出了图1的基于LED的照明系统的来自上方表面的特定LED的光输出对于下方表面的特定LED的效果。

图2B示出了图1的基于LED的照明系统的来自上方表面和下方表面的特定LED的光输出对于上方表面和下方表面的特定LED的效果。

图2C示出了图1的基于LED的照明系统的上方表面的哪些LED对于下方表面的特定LED具有影响。

图2D示出了图1的基于LED的照明系统的下方表面的一个LED对于上方表面的特定LED具有影响的LED，并且包括几何结构信息。

图3示出了具有上方LED表面和下方LED表面的基于LED的照明系统的第二实施例；在下方LED表面的一部分之上示出了一个物体，并且示出了从上方LED表面延伸的光输出。

图3A示出了图3的下方LED表面的顶视图，其中所示出的物体处在与图3中相同的位置处；出于说明目的，位于所述物体下方的LED在图3A中是可以看到的。

图3B示出了图3的上方LED表面的底视图，其中特定LED被照明。

图4示出了具有上方LED表面和下方LED表面的基于LED的照明系统的第三实施例；在下方LED表面的一部分之上示出了一个物体，并且示出了从上方LED表面延伸的光输出。

图4A示出了图4的下方LED表面的顶视图，其中所示出的物体处在与图4中相同的位置处；出于说明目的，位于所述物体下方的LED在图4A中是可以看到的。

图4B示出了图4的上方LED表面的底视图，其中特定LED在第一配置中被照明。

图4C示出了图4的上方LED表面的底视图，其中特定LED在第二配置中被照明。

图5示出了具有上方LED表面和下方LED表面的基于LED的照明系统的第四实施例；在下方LED表面的一部分之上示出了一个物体，并且示出了从上方LED表面延伸的光输出。

图5A示出了图5的下方LED表面的顶视图，其中所示出的物体处在与图5中相同的位置处；出于说明目的，位于所述物体下方的LED在图5A中被示出；下方LED表面的特定LED被照明。

图5B示出了图5的上方LED表面的底视图，其中特定LED被照明。

图6示出了具有上方LED表面和下方LED表面的基于LED的照明系统的第五实施例；在一块衬垫之上示出了一个物体，所述衬垫被提供在下方LED表面的一部分之上，并且示出了从上方LED表面延伸的光输出。

具体实施方式

在照明系统中，希望具有对于照明系统的一个或更多光源的控制。照明系统的各个光源与环境之间的关系可以存在于计算机辅助设计（CAD）模型或测量模型中。通过描述环境中的某一位置处所期望的效果，照明系统可以基于识别出CAD模型或测量模型内的各种参数而导出对应于各个光源的照明控制参数。虽然可以利用CAD模型或测量模型来规定照明效果，但是其可能受困于一个或更多缺陷。举例来说，环境中的改变和/或照明器的任何重定向都将必须被人工应用在CAD模型中，以便提供更新后的照明效果。此外，例如在使用测量模型时，测量装备将需要保持存在于环境中，以便在环境中的改变之后提供更新后的测量。此外，现有的照明系统无法令人满意地定位和/或跟踪将被照明的环境中的某一项目。

因此，在本领域内需要提供允许控制光输出并且可选地克服现有照明系统的一个或更多缺陷的方法和设备。

在这方面，申请人已经发现并认识到，提供与感测和控制光输出有关的各种发明性方法和设备将是有益的。

鉴于前述内容，本发明的各个实施例和实现方式涉及照明控制。

在后面的详细描述中，出于解释而非限制的目的阐述了公开具体细节的代表性实施例，以便提供对于所要求保护的本发明的透彻理解。但是受益于本公开内容的本领域技术人员将认识到，偏离这里所公开的具体细节的根据本发明的教导的其他实施例仍然保持在所附权利要求书的范围内。此外，对于众所周知的设备和方法的描述可能被省略，以免模糊对于所述代表性实施例的描述。这样的方法和设备明确落在所要求保护的本发明的范围内。举例来说，这里所公开的方法和设备的各个方面是结合具有分别配备有LED的上方表面和相对的下方表面的照明系统的控制来描述的。但是这里所描述的方法和设备的一个或更多方面可以被实施在其他表面配置中，比如并不直接彼此相对的表面、多平面表面、多于两个表面以及/或者包括非LED光传感器和/或非LED光源的表面。在许多实现方式中，这里所描述的方法和设备的各种实现方式可以被实施在跨越多个表面的复杂环境中。在不背离所要求保护的本发明的范围或精神的情况下，还设想到将这里所描述的一个或更多方面实施在替换地配置的环境中。

参照图1到2D，其中示出了基于LED的照明系统10的第一实施例的各个方面。基于LED的照明系统10包括上方LED表面20和下方LED表面30。墙壁25被示出为在上方LED表面20与下方LED表面30之间延伸。在图1和1A中，在下方LED表面30的一部分之上示出了圆柱状物体5。图1A示出了下方LED表面30的顶视图，其中在图1中相同的位置处示出了物体5。上方LED表面20中的各个LED在图1中全部生成低于完全光输出的光输出水平，正如总体上由各个LED的浅灰色阴影所表明的那样。下方LED表面30中的各个LED都被关闭，正如总体上由各个LED的黑色阴影所表明的那样。下方LED表面30中的各个LED充当光感测LED。也就是说，下方LED表面30中的各个LED充当用以检测光输出的光电二极管。正如这里所描述的那样，在一些实施例中，所有LED都可以选择性地充当光生成LED或光感测LED。此外，在一些实施例中，一个或更多LED可以被专用作光生成LED或光感测LED。此外，在一些实施例中，可以作为针对光感测LED的补充或替代提供非基于LED的光传感器。此外，在一些实施例中，可以作为针对光生成LED的补充或替代提供非基于LED的光源。

完全或部分地处在物体5下方的LED（比如LED 33）可以检测到其处于被阻挡状况。举例来说，如果物体5是不透明的或者基本上会阻挡光，则完全处在物体5下方的LED可以感测到表明处于完全被阻挡状况的光输出水平，并且例如LED 33之类的LED可以感测到表明处于部分被阻挡状况的光输出水平。此外，例如如果物体5是透明的或半透明的但是仍然阻挡或重定向一些光输出，则处在物体5下方的LED可以感测到表明处于部分被阻挡状况的光输出水平，并且例如LED 33之类的LED也可以感测到表明处于部分被阻挡状况的光输出水平。

响应于这样的LED感测到其处于被阻挡状况，一个或更多控制器可以与上方LED表面20当中的一个或更多LED通信，以便请求更改导向这样的被阻挡LED的光输出特性，从而利用这样的特性来照明物体5。举例来说，控制器可以与一个或更多发光LED 20A-E通信，以便令其提高其光输出强度，从而提高物体5上的照明水平。此外，例如控制器可以与一个或更多发光LED 20A-E通信，以便令其更改其光输出颜色，从而更改物体5上的光输出的颜色。此外，例如控制器可以与一个或更多发光LED 20A-E通信，以便令其更改其光束宽度和/或光束方向。一个控制器可以与单个LED或多个LED相关联。举例来说，一个控制器可以与单个LED相关联，并且包括响应于单个光感测LED检测到被阻挡状况而发送信号的发送器。此外，例如一个控制器可以与一组LED相关联，并且包括响应于该组LED当中的一个或更多LED检测到被阻挡状况而发送信号的发送器。此类所发送的信号可以通过网络来发送，并且可以可选地被寻址到一个或更多光生成LED。所述信号例如可以包括通过控制线发送的信号和/或无线通信信号（例如利用DMX、以太网、Bluetooth、ZigBee和/或Z波通信协议）。在一些实施例中，控制器可以发送利用不处于被阻挡状况的第二光感测LED的已编码LED光输出来表明第一光感测LED的被阻挡状况的信号。

除了被物体5部分或完全遮盖的那些LED之外的其他LED也可能感测到其处于部分被阻挡状况。举例来说，LED 31和/或32可能作为物体5的结果而感测到降低的光输出水平。举例来说，来自LED 20E的一些光输出（其总体上由附图标记β表示）可能被物体5部分地或完全阻挡从而未到达LED 32。响应于LED 32感测到其所接收到的光少于预期（例如由于光输出β被阻挡），则一个或更多控制器可以与上方LED表面20当中的一个或更多LED进行通信，以便请求更改导向LED 32的光输出特性。举例来说，与LED 32相关联的控制器可以从LED 20B请求附加的光输出。可选的是，如果可以获得几何结构数据，则控制器可以在请求附加光输出时考虑到完全被阻挡的光感测LED的方向。举例来说，作为处在物体5下方的光感测LED的显著降低的光输出水平的结果，与LED 32相关联的控制器可以意识到光输出的阻挡是来自物体5的方向。相应地，可以从处于总体上远离物体5的方向上的LED（例如LED 20A和/或20B）请求附加的光输出。

在一些实施例中，与LED 32相关联的控制器可以被配置成预期由LED 32感测到的光输出处于特定数值或者处于特定数值范围内。如果控制器确定由LED 32感测到的光输出不处于该范围内，则其可以从其所提供的一些光输出会影响到在LED 32处感测到的光输出的一个或更多光生成LED请求附加的光输出，从而使得在LED 32处感测到的光输出处于预期范围内。在一些实施例中，与LED 32相关联的控制器可以被配置成计算在给定光生成LED的当前照明配置的情况下如果不存在物体5则应当由LED 32感测到的预期光输出，并且在没有达到这样的预期光输出的情况下请求朝向LED 32的附加光输出。举例来说，如果只有LED 20D和20E在完全水平下照明，则可以预期LED 32在没有物体存在的情况下将感测到第一光输出水平。当存在物体5时，LED 32可能感测到低于第一光输出水平。作为响应，与LED 32相关联的控制器可以请求提高光输出（例如通过激活LED 20B），以便把在LED 32处感测到的光输出带到近似第一光输出水平。

图2示出了图1的基于LED的照明系统10，其中移除了物体5。光生成LED 20C正在生成低于完全光输出的光输出水平，正如总体上由图2中的LED 20C的浅灰色阴影所表明的那样。上方LED表面20中的其他LED都被关闭，正如总体上由所述LED的黑色阴影所表明的那样。下方LED表面30中的LED充当光感测LED。来自光生成LED 20C的一些光输出（其总体上由附图标记21C表示）在图2中被示出为导向光感测LED 32。正如这里所描述的那样，LED 20C的光输出还将被导向下方LED表面30上的其他光感测LED。

可以施行照明系统10的校准。在一些实施例中，如图2中所示，可以在不存在外部物体时施行校准。在一个实施例中，在校准期间，各个LED被一次一个地开启（例如LED 20C是在图2中被照明的唯一LED），并且随着各个LED被顺序地激活，可以由下方LED表面30当中的光感测LED测量效果（光强度差异）。由于光感测LED只能测量所发出的光的光谱的一部分，因此可能需要把所测量的数值乘以一个因数，所述因数取决于发光LED的光输出属性和/或光感测LED的感测属性。光生成LED与光感测LED之间的关系通常可以被量化为光生成LED能够在光感测LED上生成的最大勒克斯数量。

可选地可以在不被用户注意到的情况下施行这一校准。这例如是通过具有不会被感知到的较短间隔，其中仅有单一LED生成非常短的闪光，而其他LED则被关闭并且处于感测模式下。由于闪光间隔很短，因此假设稳定照明情况。单一光生成LED对各个光感测LED的贡献被测量为所述间隔中的增量。这一信息是用于确定各个LED之间的影响矩阵的输入。在许多实施例中，由于其可能会对测量造成影响，因此在施行校准时希望没有外部物体存在。

图2A示出了来自上方LED表面20当中的特定LED的光输出对下方LED表面30当中的特定LED的影响。特定发光LED与光感测LED之间的关系在图2A中被示出为一个影响矩阵。所述影响矩阵可以可选地按照替换的格式被存储在与照明系统的一个或更多控制器相关联的存储器中（例如作为查找表）。图2A中的粗线箭头表明影响光感测LED的主要影响发光LED，并且虚线箭头表明影响光感测LED的次要影响LED。举例来说，光生成LED 20B是光感测LED 32的主要影响LED。光生成LED 20A和20C影响光感测LED 32的程度较低。在一些实施例中，除非光生成LED对光感测LED具有至少阈值影响，否则这样的光感测LED可以不与该光生成LED相关联。应当理解的是，在图2A-D中示出的LED可以与未在影响矩阵中示出的其他LED相关联，所述影响矩阵仅仅是作为一些可能关系的实例而给出的。

在图2B中，下方LED表面当中的特定LED在校准阶段期间被照明，以便确定来自这些LED的光输出对其他上方和下方表面LED的影响。正如这里所描述的那样，在某些实现方式中，可能希望下方LED表面30当中的一个或更多LED附加地操作为光生成LED，并且/或者希望上方LED表面20当中的一个或更多LED附加地操作为光感测LED。如图2B中所示，当LED 31被照明时，其对LED 20A、20B和32具有影响。此外，当LED 32被照明时，其对LED 20A、20B和31具有影响。LED 31和32被示出为对于图1的基于LED的照明系统的上方表面和下方表面当中的特定LED具有影响。

在图2C中示出了LED与影响LED之间的关系。该图示出了LED 20A-D当中的哪些对LED 31-34具有影响。这一关系在一些实施例中可以通过取得图2A的相反关系而找到。通过使用这一关系，当物体阻挡下方表面30当中的某一感测LED时，可以立即寻址到影响LED。举例来说，当物体阻挡LED 32时，可以立即导出LED 20B具有较大影响并且20A和20C具有较小影响。因此为了照亮阻挡LED 32的物体，可以至少使用LED 20B。

图2D示出了LED 32与其特定影响LED之间的关系。图2D的影响矩阵包括方向信息和具体强度信息。来自LED 20A和20C的强度关系被标记为2，来自LED 20B的强度被标记为6，并且LED 32上的来自LED 20D的强度被标记为.2。方向信息表明LED 32上的来自LED 20A的光是来自西方，LED 32上的来自20B的方向被标记为顶部，并且来自LED 20C和20D的方向被标记为东方。例如可以通过测量作为一个LED的照明的结果而感测到相对勒克斯来确定强度信息。例如可以通过与系统接口的CAD模型、通过一项或更多项位置测量（超声、超宽带、摄影机检测）、通过经由用户接口的一项或更多项用户输入以及/或者通过对于已知的相邻LED处的相对勒克斯的比较分析来确定方向信息。可以在引导光输出时利用所述强度信息和/或方向信息。举例来说，对于所期望的照明效果可能希望在物体上提供仅来自“顶部”方向的光输出。此外，例如可能希望在物体上提供仅来自“周围”方向的光输出。此外，例如可能希望在无需调节各个LED的光输出水平的情况下在物体上提供相对较低的照明水平，并且可以只利用在所述物体的位置处提供低强度水平的那些LED。虽然在图2A-2D中仅仅示出了特定LED之间的关系，但是应当理解的是，可以类似地确定所述系统的附加LED之间的关系，并且所示出的LED可以具有除了所示出的那些关系之外的其他关系。

当LED之间的直接通信可用时（例如无线或总线拓扑网络），充当传感器的每一个单独的LED可以包括一个控制器并且可以要求其（多个）影响LED提供光输出，并且不需要中央控制器。所述系统可以作为神经网络工作，其中输入直接影响输出。还有可能在感测LED与光生成LED之间放置中间节点，以便简化系统的通信和可控性。还有可能由感测LED将所有数据发送到中央控制器或者负责围绕所述LED的一部分区域的控制器。该控制器随后将通过与影响LED通信或者与控制影响LED的控制器通信来请求该区域处的光输出。

特定LED可以在一部分时间内或者甚至在大多数时间内生成光，并且还具有光感测能力。举例来说，特定LED可以具有其中不发光的不会被感知到的较小间隔，从而使得有可能在这些间隔期间感测光。在这样的间隔期间，LED可能会由于有物体被放置在其上而检测到所有光都被阻挡或者检测到光被部分阻挡。在这种情况下，与该LED相关联的控制器可以要求影响LED在所述物体上提供光输出。在一些实施例中，如果与该LED相关联的控制器确定该LED被阻挡，则可以决定关闭该LED并且使得该LED进入连续感测模式。控制器随后将能够检测到所述物体何时被从该LED上移除，并且在此时停止要求影响LED照亮该位置。

图3示出了具有上方LED表面220和下方LED表面230的基于LED的照明系统210的第二实施例。在下方LED表面230的一部分之上示出了物体205。光输出221被示出为从上方LED表面220延伸。图3A示出了图3的下方LED表面230的顶视图，其中在与图3中相同的位置处示出了物体205。出于说明的目的，处在所述物体下方的LED（例如LED 236）在图3A是可以看到的。用黑色阴影示出的下方LED表面230中的LED是感测到被阻挡状况的LED。在没有阴影的情况下示出的下方LED表面230中的LED（例如LED 234）是未感测到被阻挡状况（但是可选地仍处于感测模式下的）的LED。正如这里所描述的那样，与下方LED表面230当中的处在物体205下方的LED相关联一个或更多控制器可以请求照明一个或更多影响LED，以便在物体205上提供照明。

图3B示出了图3的上方LED表面的底视图，其中特定LED被照明。用黑色阴影示出的上方LED表面220中的LED（例如LED 220A）是未生成光输出的LED。用浅灰色阴影示出的上方LED表面中的LED（例如LED 220D）是生成低于完全光输出的光输出水平的LED。在没有阴影的情况下示出的上方LED表面中的LED（例如LED 220F）是生成近似完全光输出的光输出水平的LED。没有阴影的LED可以是在校准期间对下方LED表面230当中的处在物体205下方的LED提供最大影响的那些LED。具有浅灰色阴影的LED可以是在校准期间对下方LED表面230当中的处在物体205下方的LED提供至少预定水平的光输出的那些LED。具有黑色阴影的LED可以是在校准期间对下方LED表面230当中的处在物体205下方的LED不提供光输出或者提供最小光输出的那些LED。上方LED表面220当中的被照明LED在物体205上共同提供照明该物体205的光输出221。

图4示出了具有上方LED表面320和下方LED表面330的基于LED的照明系统310的第三实施例。在下方LED表面330的一部分之上示出了物体305，并且示出了从上方LED表面320延伸的光输出321。

图4A示出了图4的下方LED表面330的顶视图，其中在与图4中相同的位置处示出了物体305。出于说明的目的，处在所述物体下方的LED（例如LED 336）在图4A是可以看到的。用黑色阴影示出的下方LED表面330中的LED是感测到被阻挡状况的LED。在没有阴影的情况下示出的下方LED表面中的LED（例如LED 334）是未感测到被阻挡状况的LED。正如这里所描述的那样，与下方LED表面330当中的处在物体305下方的LED相关联一个或更多控制器可以请求照明一个或更多影响LED，以便在物体305上提供照明。

图4B示出了图4的上方LED表面的底视图，其中特定LED在第一配置中被照明。图4C示出了图4的上方LED表面的底视图，其中特定LED在第二配置中被照明。用黑色阴影示出的上方LED表面320中的LED（例如LED 320A）是未生成光输出的LED。用浅灰色阴影示出的上方LED表面中的LED（例如LED 320D）是生成低于完全光输出的光输出水平的LED。在没有阴影的情况下示出的上方LED表面中的LED（例如LED 320F）是生成近似完全光输出的光输出水平的LED。

在图4A和4B的照明配置中，各个LED之间的方向数据可用并且被利用来确定将要照明上方LED表面330中的哪些LED。将方向配置参数与被物体305遮盖的光感测LED相关联，以表明对应于从上方表面330当中的LED提供的影响光的优选方向。因此，所述方向配置将由与被物体305遮盖的光感测LED相关联的（多个）控制器利用来从上方LED表面320当中的匹配所述方向参数的LED请求光输出，以便照亮环境。在图4B的第一配置中，所述方向配置表明不应当激活主要将在物体305后方照明的LED。在图4C的第二配置中，替换的方向配置表明应当在第一方向上（例如在朝向货架前方的方向上）将所激活的LED略微远离物体305移动。受益于本公开内容的本领域技术人员将发现并认识到，在替换实施例中可以将其他方向配置与一个或更多光感测LED相关联。

图5示出了具有弧形上方LED表面420和下方LED表面430的基于LED的照明系统410的第四实施例。在下方LED表面430的一部分之上示出了物体405。光输出被总体上导向所述物体，其具有从上方LED表面420延伸的第一上方光输出分量421A和第二上方光输出分量421B。

图5A示出了图5的下方LED表面430的顶视图，其中在与图5中相同的位置处示出了物体405。用黑色阴影示出的下方LED表面430中的LED是感测到被阻挡状况的LED。其从特定方向请求了光，从而得到光束421A。在没有阴影的情况下示出的下方LED表面430中的LED（例如LED 434）是未感测到被阻挡状况的LED。用浅灰色阴影示出的下方LED表面中的LED（例如LED 438）是（位于相反方向上的）被阻挡LED的相邻LED，并且主要受到生成光输出421B的那些上方表面LED的影响。正如这里所描述的那样，与下方LED表面430当中的处在物体405下方的LED相关联一个或更多控制器可以请求照明一个或更多影响LED，以便在物体405上提供照明。该请求还可以被转发到相反方向上的LED（LED 438），从而使其在所请求的方向上要求来自其影响LED的更多的光，从而得到光束421B。在一些实施例中，可以附加地或替换地利用来自校准的强度数据。

图5B示出了图5的上方LED表面420的底视图，其中特定LED被照明。用黑色阴影示出的上方LED表面420中的LED（例如LED 420A）是未生成光输出的LED。用浅灰色阴影示出的上方LED表面中的LED（例如LED 420D）是生成低于完全光输出的光输出水平的LED。在没有阴影的情况下示出的上方LED表面中的LED（例如LED 420F）是生成近似完全光输出的光输出水平的LED。在上方LED表面420的所示出的照明配置中提供了两个光输出分量421A和421B（由没有阴影的LED分组表示，即对应于光输出421A的上方分组和对应于光输出421B的下方分组），并且在其间提供了更加微妙的照明（由浅灰色阴影LED分组表示）。光输出421A是在被阻挡LED的请求下生成的（来自所请求方向的光），而光输出421B则由被阻挡LED的相邻LED请求。

图6示出了具有上方LED表面520和下方LED表面530的基于LED的照明系统510的第五实施例。在下方LED表面530的一部分之上提供的衬垫506之上示出了物体505，并且示出了从上方LED表面520延伸的光输出521。衬垫506被用来在所述物体的所期望的周围区域内（例如朝向货架的前方）得到额外的光。通过选择所期望的衬垫形状和/或尺寸以及/或者切割所述衬垫，可以由用户按照期望拓宽及控制光效果。

当几何结构数据可用时，对于给定LED可能知晓哪些LED与该LED相邻。这样的信息例如可以被系统使用来：确定某一LED处的部分被阻挡状况是否是由于物体被放置在一个邻近LED上而导致的；使得被阻挡LED的相邻LED发光以产生围绕物体的光效果；以及/或者可以将特定LED分组在一起。

可选的是，当照明系统中的所有LED或者一组LED当中的所有LED接收到一些光时，系统本身可以推断出没有物体被放置在表面上，并且满足施行校准的条件。系统本身可以决定在用户许可或注意到的情况下执行校准。

这里所描述的设备和方法可以被利用在其中应用多个LED的多种配置中。举例来说，在一些实现方式中，所述LED照明系统的各个方面可以被实施在零售环境中的货架摆设中。此外，例如在一些实现方式中，所述LED照明系统的各个方面可以被实施在具有嵌入式LED的壁纸中。举例来说，壁纸中的LED可以检测到是否有图画或其他物体被放置在墙壁上或者被靠近墙壁放置。

此外，例如在一些实现方式中，所述LED照明系统的各个方面可以被实施在地板中。举例来说，可以检测到地板上的假人模特（其可选地处在稳定的底座或衬垫上）的位置，并且可以控制具有可重定向光点的照明基础设施来为假人模特位置（或更高的位置）打光，从而照明假人模特。当假人模特被移动时，光效果可以跟随。可选地还可以用无法发光的光传感器来替代本发明中的一个或更多感测LED。

虽然在这里描述并图示出本发明的几个实施例，但是本领域技术人员将很容易设想到用于施行这里所描述的功能以及/或者获得这里所描述的结果和/或一个或更多优点的多种其他装置和/或结构，并且其中每一项这样的变型和/或修改都被认为落在这里所描述的本发明的实施例的范围内。更一般来说，本领域技术人员将很容易认识到，这里所描述的所有参数、规格、材料和配置都意图是示例性的，并且实际的参数、规格、材料和/或配置将取决于为之使用本发明的教导的一种或多种具体应用。通过使用不超出惯常范围的实验，本领域技术人员将认识到或者能够确定这里所描述的具体发明性实施例的许多等效方案。因此应当理解的是，前面的实施例仅仅是作为举例而给出的，并且在所附权利要求书及其等效表述的范围内，可以通过不同于所具体描述并要求保护的方式来实践本发明的实施例。本公开内容的发明性实施例是针对这里所描述的每一项单独的特征、系统、制品、材料、工具和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、制品、材料、工具和/或方法不互相矛盾，则两项或更多项这样的特征、系统、制品、材料、工具和/或方法的任意组合也被包括在本公开内容的发明范围内。

在这里所定义并使用的所有定义都应当被理解成涵盖字典定义、被合并以作参考的文献中的定义以及/或者所定义术语的普通含义。

除非明确另有所指，否则这里在说明书和权利要求书中使用的“一”和“一个”应当被理解成意味着“至少一个”。

这里在说明书和权利要求书中使用的“或者”应当被理解成具有与前面定义的“和/或”相同的含义。举例来说，当在一个列表中分开各个项目时，“或者”或“和/或”应当被解释成是包含性的，也就是说包括若干元件或元件列表当中的至少一个但是也包括多于一个元件，并且可选地包括附加的未列出的项目。只有明确具有相反含义的术语将指代确切地包括若干元件或元件列表当中的一个元件，比如“仅仅其中之一”或者“确切地其中之一”，或者用在权利要求书中的“由...构成”。一般来说，只有当前面有排他性术语时，比如“任一个”、“其中之一”、“仅仅其中之一”或者“确切地其中之一”，这里使用的术语“或者”才应当被解释为表明排他的替换选项（即“其中一个或另一个而非全部两个”）。用在权利要求书中的“实质上由...构成”应当具有其用在专利法领域内的通常含义。

在提到包括一个或更多元件的列表时，这里在说明书和权利要求书中使用的短语“至少一个”应当被理解成意味着从所述元件列表中的任何一个或更多元件当中所选择的至少一个元件，而不一定包括在所述元件列表内具体列出的每一个元件的至少其中之一，并且不排除所述元件列表中的任意元件组合。这一定义还允许可以可选地存在除了在短语“至少一个”所提到的元件列表中的具体标识出的元件之外的其他元件，而不管其与具体标识出的那些元件有关还是无关。因此，作为一个非限制性实例，“A和B的至少其中之一”（或者等效地是“A或B的至少其中之一”，或者等效地是“A和/或B的至少其中之一”）在一个实施例中可以是指至少一个并且可选地包括多于一个A，而没有B存在（并且可选地包括除了B之外的其他元件）；在另一个实施例中可以是指至少一个并且可选地包括多于一个B，而没有A存在（并且可选地包括除了A之外的其他元件）；在另一个实施例中可以是指至少一个并且可选地包括多于一个A以及至少一个并且可选地包括多于一个B（并且可选地包括其他元件）；后面以此类推。

还应当理解的是，除非明确地另有所指，否则在这里所要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，所述方法的各个步骤或动作的顺序不一定受限于所述方法的各个步骤或动作被引述的顺序。

此外，出现在权利要求中的括号之间的附图标记仅仅是出于方便而提供的，并且不应当被解释成以任何方式限制权利要求。

Claims (23)

1.一种将光导向被阻挡的光感测表面的方法，其包括：

将光感测表面的第一传感器与多个光生成LED的至少其中一个相关联；

将所述光感测表面的第二传感器与所述多个光生成LED的至少其中一个相关联；

监测所述第一传感器的第一传感器光强度和所述第二传感器的第二传感器光强度；

当所述第一传感器光强度低于第一传感器阈值水平时，在所述第一传感器处检测到第一传感器被阻挡状况；

当所述第一传感器处于所述第一传感器被阻挡状况时，从与所述第一传感器相关联的至少其中一个所述光生成LED生成第一光输出；

当所述第二传感器光强度低于第二传感器阈值水平时，在所述第二传感器处检测到第二传感器被阻挡状况；以及

当所述第二传感器处于所述第二传感器被阻挡状况时，从与所述第二传感器相关联的至少其中一个所述光生成LED生成第二光输出。

2.权利要求1的方法，其中，所述第一传感器是光感测LED。

3.权利要求1的方法，其中，所述光生成LED处在面对所述光感测表面的第二表面上。

4.权利要求1的方法，其中，至少其中一个所述光生成LED处在所述光感测表面上。

5.权利要求1的方法，其中，所述光生成LED包括所述光感测表面上的第一光生成LED和面对所述光感测表面的第二表面上的第二光生成LED。

6.权利要求1的方法，其中，与所述第一传感器相关联的至少其中一个所述光生成LED有别于与所述第二传感器相关联的所述光生成LED。

7.权利要求1的方法，其中，将所述第一传感器和所述第二传感器当中的每一个与所述光生成LED相关联包括顺序地激活每一个所述光生成LED，并且在每一个所述光生成LED的激活期间监测所述第一传感器和所述第二传感器处的所述光强度。

8.权利要求1的方法，其还包括：将每一个所述光生成LED的光强度贡献与所述第一传感器和所述第二传感器当中的每一个相关联。

9.权利要求1的方法，其还包括：将每一个所述光生成LED的方向信息与所述第一传感器和所述第二传感器当中的每一个相关联。

10.权利要求9的方法，其中，所述方向信息是从计算机辅助设计模型导出的。

11.一种引导LED网络中的各个LED的光输出的方法，其包括：

在校准模式下激活多个光生成LED当中的每一个；

在所述校准模式期间测量多个光感测节点当中的每一个处的光强度，以便确定每一个所述光生成LED在每一个所述光感测节点处的光强度贡献；

在活跃模式期间监测所述多个光感测节点当中的每一个处的所述光强度；

当所述光感测节点当中的一个被阻挡节点处的所述光强度在所述活跃模式下低于一定阈值水平时，检测到所述被阻挡节点处的被阻挡状况；

响应于检测到所述被阻挡状况激活至少一个光生成LED，其中所述激活的至少一个光生成LED在所述校准模式期间在所述被阻挡节点处提供所述光强度贡献的至少最小光强度贡献。

12.权利要求11的方法，其中，所述被阻挡节点包括至少一个光感测LED。

13.权利要求12的方法，其中，所述被阻挡节点包括多个所述光感测LED。

14.权利要求12的方法，其还包括：在所述光感测LED不处于所述被阻挡状况时，选择性地利用所述光感测LED生成光输出。

15.权利要求11的方法，其中，在校准模式下激活所述多个光生成LED当中的每一个的步骤包括：顺序地激活每一个所述光生成LED。

16.权利要求11的方法，其中，所述被阻挡节点包括至少其中一个所述光生成LED。

17.权利要求16的方法，其中，所述被阻挡节点的所述光生成LED在处于所述被阻挡状况时不生成光输出。

18.一种引导LED网络中的各个LED的光输出的方法，其包括：

将多个光生成LED的方向信息和强度信息与多个光感测节点相关联；

将方向参数与每一个所述光感测节点相关联；

监测每一个所述光感测节点处的光强度；

当所述光强度在所述光感测节点当中的一个被阻挡节点处低于一定阈值水平时，检测到所述被阻挡节点处的被阻挡状况；

响应于所述被阻挡状况，激活与所述被阻挡节点相关联的具有对应于所述被阻挡节点的所述方向参数的所述方向信息的至少其中一个所述光生成LED。

19.权利要求18的方法，其中，所述被阻挡节点包括至少一个光感测LED。

20.权利要求18的方法，其中，响应于所述被阻挡状况，仅激活具有对应于所述被阻挡节点的所述方向参数的所述方向信息的那些所述光生成LED。

21.一种LED网络，其包括：

多个联网LED（20，30，220，230，320，330，420，430，520，530）；

所述联网LED（20，30，220，230，320，330，420，430，520，530）包括被配置成选择性地从中生成光输出的第一LED和被配置成选择性地感测该处的光强度水平的第二LED；

其中，当在其间不存在遮挡时，所述第一LED处的所述光输出影响所述第二LED处的所述光强度；

其中，响应于所述第二LED感测到该处的所述光强度水平低于一定阈值数值，所述第一LED在所述第二LED的方向上照明。

22.权利要求21的网络，其中，所述第二LED附加地被配置成选择性地从中生成第二光输出，所述第一LED附加地被配置成感测该处的第二光强度水平，并且当在其间不存在遮挡时，所述第二LED的所述第二光输出影响所述第一LED处的所述第二光强度。

23.权利要求21的网络，其中，所述第一LED处在第一表面上，所述第二LED处在面对所述第一表面的第二表面上或者也处在所述第一表面上。