CN1714606A - 光源控制系统和方法以及发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制一区域(200)内的光源(208，210，212)的系统，该系统包括：位置装置，用于探测至少一个人在一区域(200)内的位置；动作装置，用于探测所述至少一个人在该区域内进行的一种动作；以及发光控制装置，用于响应探测到的在该区域(200)内的至少一个人和所述至少一个人进行的该种动作，从而控制在该区域(200)内的光源(208，210，212)。

Description

光源控制系统和方法以及发光装置

本发明涉及一种控制一区域内的光源的系统。

本发明还涉及一种控制一区域内的光源的方法。

本发明还涉及包括这种系统的发光装置。

这种系统和方法的实施例已在US 2002/0015097中披露。在此所描述的发光装置包括传感器，其可测量房间中的电磁辐射，尤其是可见光和红外光。该发光装置还包括控制装置，其根据测得的辐射控制房间中的发光。该传感器包括视频传感器，例如电荷耦合器件(CCD)传感器，其可产生该房间的电子图像。采用该发光装置，光源就会随着房间中有人或者没人而自动切换到开或者关。例如，如果在一间办公室中探测到一个或多个人，只要在办公室中有人，就打开光源。另外，根据在一天中的具体时间，可以使用时钟信息，例如为了清洁服务而打开所有的灯，或是只打开定向发光，以使人们可找到去工作场所的路。采用这种发光装置对房间中发光的控制有限。

本发明的一个目的是提供一种根据起始段落所述的系统，其以改进的方式控制光源。为了实现此目的，用于控制一区域内的光源的系统包括：位置装置，用于探测至少一个人在一区域内的位置；动作装置，用于探测在该区域内由至少一个人进行的某种动作；以及发光控制装置，用于响应探测到的该区域内的至少一个人和所述至少一个人进行的某种动作，控制在该区域内的光源。通过探测某人进行的动作，可针对该动作提供给该人最适合的光源。例如，人正在读书时的光源应比正在看电视节目时的光源更亮。在阅读的情况下，光源还可聚焦到书上，而在观看电视节目的情况下，光源不应聚焦到电视屏幕上。对后一种情况，经过例如天花板的间接光是更适宜的。该系统的优越之处还体现在，为了改变某个具体动作的光设定，人们不需要通过人为地操作发光开关来控制光源。

在权利要求2中描述了根据本发明的系统的实施例，其中该系统包括：光强装置，用于探测至少一个人进行某种动作时的光强；以及发光控制装置，用于响应探测到的光强而控制在该区域内的光源。光强可取决于动作的种类。例如，当某人正在操作个人电脑并与文字处理程序互动时，与该文字处理程序互动的光强就不同于玩例如赛车游戏时的光强。根据这种光强，对光源作相应的调整。对于文字处理程序，可以生成具有平均亮度级的白光或黄光，而对于赛车游戏，光可以连续改变成具有变化亮度级的颜色。

在权利要求3中描述了根据本发明的系统的一个实施例，其中该系统包括：日期确定装置，用于确定日期和时间，并且发光控制装置响应于所确定的日期和时间而控制该区域内的光源。亮度级可取决于在一天中进行该动作的具体时间。例如，人们在清晨进早餐时比晚上吃晚饭时需要更亮的灯。

在权利要求4中描述了根据本发明的系统的一个实施例，其中该系统包括：噪声装置，用于探测该区域内的噪声，并且发光控制装置响应于探测到的噪声而控制该区域内的光源。通过探测噪声，可以探测是否有人出现在房间中以及是否应当打开灯。另外，可探测到两个人之间交谈时的光强。例如，当两个人以放松的方式彼此交谈时，发光保持在弱光级。然而，如果他们的交谈因为音量升高而变得较为激烈，则发光变亮。

在权利要求5中描述了根据本发明的系统的一个实施例，其中该系统还包括：运动装置，用于探测人在该区域内的运动，并且发光控制装置响应于探测到的运动而控制该区域内的光源。当人绕房间行走时，他需要更多的光以看清他或她行走的位置。当人坐在椅子上时，光源可变得不太明亮。这样，可更好地控制光源。

在权利要求6中描述了根据本发明的系统的一个实施例，其中该系统还包括：偏好装置，用于确定人的偏好，并且发光控制装置响应于响应至少一个人的偏好而控制该区域内的光源。不同的人可具有不同的偏好发光设置。例如，由于年长者的眼睛对光不太敏感，阅读时，年长者就比年轻人喜欢更明亮的光。控制光时，还可考虑由个人喜好决定的偏好项，如光的颜色。

本发明的一个目的是提供一种根据起始段落所述的方法，其以改进的方式控制光源。为了实现该目的，该方法包括：探测至少一个人在一区域内的位置；探测该区域内的至少一个人进行的某种动作；响应探测到的该区域内的至少一个人以及至少一个人进行的某种动作，从而控制该区域内的光源。

在权利要求7和8中描述了根据本发明的方法的实施例。

本发明的一个目的是提供一种根据起始段落所述的发光装置，其以改进的方式控制光源。为了实现该目的，该发光装置包括根据权利要求1至6任一项所述的系统。

通过下述附图描述的实施例，可加深对本发明的上述表述及其它方面的理解。

图1以示意的方式示出了根据本发明的自适应光环境；

图2以示意的方式示出了具有自适应光环境的房间；

图3以示意的方式示出了具有多种光设置的房间设置；

图4以示意的方式示出了根据本发明的系统；

图5以示意的方式示出了根据本发明的方法；

图6以示意的方式示出了根据本发明的发光装置；

现今，光对于照亮的房间变得越来越重要，人们有很多时间是在房间里度过的。发光条件取决于多种因素，如入射到办公室中的自然光、一天内的具体时间以及环境。比如，在办公室环境中大多数人认为极不舒服的发光条件在迪斯科舞厅中却是受欢迎的。发光时操纵几个方面：光量、光的分布、光谱、这些方面随时间的变化以及发光体的外观。

照度是指打在一表面上的光量。能够进行例如舒适的阅读所需要的照度不同于进行例如精细缝纫时所需的照度。例如，对于中等反差的基于纸件的任务来说，为达到最佳的可见度所需的照度范围是从500至1000lux，大大高于对计算机屏幕可见度所需的照度。

亮度是由一表面发射出的光量。因为不同的物体存在于房间内，所以房间中的亮度级通常是变化的。通常认为任务与周围区域与一般背景之间的亮度比为10∶3∶1是舒适的。

当人的视野中存在高亮度区域时出现眩光。直接眩光由视野中的光源产生，反射眩光由来自例如光滑表面的高亮度反射引起。眩光由于降低了观看细小细节的能力而引起不舒适。可利用间接发光来减轻眩光。

房间中墙壁、天花板和其它表面的反射影响房间中光的分布。

发光条件也由所使用的颜色决定。色调、饱和度和光亮度决定了任意颜色的外观。色调是区别不同颜色的性质。饱和度也称为强度、光强或是色度，其表示给定颜色的纯度。颜色的光亮度是从其表面反射的光的量度。

设计自适应光系统时，为了形成使光适当改变的光系统，应该考虑到所有这些不同的方面。

图1以示意的方式示出了根据本发明的自适应光环境。个人电脑(PC)102连接到灯单元104、108和110和传感器单元106上。所述装置的网络通过以太网连接而连接，并且通过在PC102上运行的本地操作网络(LON)控制器来控制灯单元。也可通过利用数字可寻址发光接口(DALI)或是通过专用的微控制器印刷电路板(PCB)控制灯单元，该印刷电路板可直接控制灯单元的镇流器。灯单元104是卤素灯。灯单元108包括两只灯：一只暖光白炽灯和一只冷光白炽灯。灯单元110包括发光二极管(LED)阵列，其包括红、绿和蓝LED。该卤素灯通过使光弱化来改变光斑尺寸和光强，从而提供功能性发光。暖光和冷光提供了一种氛围。一般而言，每种颜色具有可引起特定情绪的特定属性。通常认为红色和橙色暗示“温暖和安逸”，蓝色暗示“凉爽和忧郁”，而颜色的混合体混合暗示着“欢乐和喜庆”，紫色和黑色引起“悲哀和忧伤”的气氛。还有一些颜色被赋予了特定的联想，如绿色是休息，而白色是无生气的。因此，暖光提供红色和橙色，而冷光提供蓝色和白色。可通过光学混合红、绿和蓝LED的光而混合LED颜色。传感器单元106包括运动传感器，其探测在一区域内的运动。该传感器单元106还可包括摄像机，其可记录在房间中出现的目标，如人、桌子和动物。传感器单元106还可包括扩音器，通过它可记录噪声等级。

灯单元的数量和种类仅仅作为例子，这种想法同样也适用于使所有装置与PC相连的连接。

图2以示意的方式示出了具有自适应光环境的房间。该房间200包括桌子202、两把椅子204、发光装置206和安装在发光装置206上的三个光源208、210和212。监视摄像机214安装在房间的一个角落。在另一个角落，扩音器216安装在天花板上。发光装置206、监视摄像机214和扩音器216按照图1中的连接方式连接到LON控制PC 102。光源208、210和212是亮度级和焦点可控的卤素灯。

具有这些设置就可以进行下述应用：今天Pete打算有一个轻松的开始。经过长时间沐浴后他去厨房煮咖啡。他一手拿着报纸一手拿着咖啡走进起居室。他一走进起居室，监视摄像机就开始记录，并且将视频图像连续地发送到PC。在计算机上专门用来分析视频的软件模块开始运行以分析该视频。根据这种分析，该软件模块得出在起居室中探测到运动。该探测软件模块将该信息传送到同样在PC上运行的光控制模块。该光控制模块设计为控制光源208、210和212的光设置。当收到起居室中探测到运动的消息时，该光控制模块使每个卤素灯打开成适当的亮度级并具有宽聚焦。这样，Pete可轻松地穿过房间并坐到长桌前。他边喝咖啡边展开报纸。现在，探测软件模块根据对视频的分析得到人(Peter)正坐在桌子附近，并且有一物体(早报)位于该人的前方。该信息被传送到光控制模块。取代分析视频图像的方式，椅子和桌子也可包括压力传感器。因此，根据从压力传感器接收的数据，该探测软件模块可推出人正坐在椅子上，并且有一物体位于桌子上。该光控制模块使卤素灯聚焦到Pete的位置并提高亮度级。稍后，Jana走进房间坐到Pete的对面。她开始讨论他们的休假计划。扩音器216探测他们说话的声音。这种声音连续到发送到PC上。在PC上，运行着另一软件模块，该软件模块设计用于分析噪音信号。该噪音分析软件模块向光控制模块提供在房间中探测到噪音的信号。当接收到该信号时，该光控制模块再次降低卤素灯的光强。同时，该视频分析模块已分析出另一人正坐在第一个人的对面，并将该信息传送到光控制模块。该信息可包括两个人的坐标，可以是在房间中的绝对坐标，也可以是相对于卤素灯的相对坐标。当接收到该信息时，光锥再次扩展从而将Pete和Jana都包括在光焦点内。

在另一种应用情况中，Pete正在房间中工作。他坐在桌子前，便携式电脑在他的前面。如前所述，利用视频探测到便携式电脑在桌子上。这使得发光聚焦到Pete和他的便携式电脑以及其周围部分，并且针对便携式电脑屏幕调整亮度级。该便携式电脑也连接到与LON控制PC相连的家庭网络上。Pete开始使用文本处理程序。该信息被传送到LON控制PC。调节光，使其对Pete给出足够的光以便使用文本处理程序。现在，Pete切换到图像程序。因为该程序需要对呈现在屏幕上的项目作更精细的选择，就要将屏幕周围的光设置为比文本处理程序的情况下更亮。操作该图像程序之后，Pete必须要联系他的一个客户。他启动了视频会议程序。该信息也被发送到光控制软件模块。现在，光再次减弱到温暖气氛，以使客户感到舒适。

图3以示意的方式示出具有多种光设置的房间设置。该房间300包括：用餐区域I，包括上方安装有两个光源304的桌子302。四把椅子306围绕该桌子302。该房间还包括电视区域III，其包括电视机310、光源312和沙发308。该房间300还包括休息区域II，其包括椅子314和光源316。摄像机318靠着天花板安装。该房间被分为三个区域I、II和III。在每个区域中可分别控制光设置。在设计用于分析视频内容的软件模块中，每个区域的坐标都是已知的。现在，当某人进入房间时，该人所在的坐标确定受控制的灯。例如，在房间中，当仅有一个坐在椅子314上的人时，光控制软件模块只打开光源316。根据该人的动作，调整光设置。如果某人正在进行缝纫工作，光就要例如比阅读时的亮。当房间中有多个人，分别位于不同区域时，更多的灯受到控制。例如，当某人在餐桌302读书时，灯304打开并聚焦到持有书的人上。如果另一个人在看电视310，临近电视310的灯312打开并使光射向天花板，从而在电视310上提供间接光。

图4以示意的方式示出了根据本发明的系统。该系统400包括中央处理单元402、随机存取存储器410、软件总线428和以太网连接408。该以太网连接408将该系统连接至如光源、摄像机、扩音器等的装置上。存储器410可通过软件总线428与中央处理单元402通信。该存储器410包括计算机可读编码412、414、416、418、420、422、424和426。该计算机可读编码412被设计用于推导一个人在一区域内的位置。该位置可根据视频推导出来。该位置还可由位于该区域中的压力传感器或是本领域已知的其他装置(如，IR探测器或近距探测器)推导出来。计算机可读编码414设计用于推导某人在该区域中进行的动作。该动作可根据经由以太网连接408从所连接的装置中接收到的明显消息中推导出来。例如，PC可提供指明某人正在使用的应用程序的消息，或是咖啡机可提供指明该咖啡机正在被某人使用的消息。其他的动作可以是例如：阅读、听收音机、睡觉、打电话、看电影、讲话等等。计算机可读编码418设计用于确定正在进行的动作时的光强。该光强可根据例如某人进行PC输入的键击次数推导出来。该光强还可根据噪音级推导出来：噪声等级越高，交谈越激烈。计算机可读编码420设计为确定时间和日期。该日期和时间可影响光设置。光设置可取决于时间(早晨，晚上)以及日期(周末，平日，日光节约时间)等等。计算机可读编码422设计用于探测在该区域中的噪音等级。其可确定由区域内的人产生的分贝总量。通过连接到以太网连接408上的扩音器提供该声音。计算机可读编码424设计用于确定在该房间内是否探测到运动。因此，运动探测器连接到系统400上。计算机可读编码426设计为包括可进入该区域的不同人关于光设置的偏好项。该偏好项可以结合从计算机可读编码412和422的读取内容进行使用。因此，计算机可读编码412还可设计用于探测出现在该区域中的人。通过分析视频图像并进行面部识别，可识别出出现的一人和/或多人。另外，计算机可读编码422还设计用于根据他们的声音标记识别多个人。通过结合这些偏好，考虑特定的参数选择，如偏好的光颜色或是亮度级。还可考虑非特定的偏好，如人的年龄。计算机可读编码416设计用于将特定光设置通过以太网连接408传送到与该系统相连的灯上。将来自所连接的传感器的读取内容翻译成光设置的工作可由接收该读取内容的特定的计算机可读编码来负责，也可由传送和引导光设置的特定的计算机可读编码416来负责。这是一种设计方式。这里，系统描述采用了软件系统的描述方式。当然，专用硬件或硬件和软件的结合，如可编程硬件也是可行的。

图5以示意的方式示出了根据本发明的方法。步骤500是初始化步骤，在该步骤中，每个传感器都要在LON控制PC上注册。另外，所使用的光源的设置和性能也被传送到LON控制PC。在下一步骤S502中，确定房间中人的位置。例如，通过确定房间区域中位置的坐标。在步骤S504中，确定人进行的动作。在步骤S506中，确定了进行的该动作时的光强，而在步骤S508中，确定当前时间和日期。在下一步骤S510中，探测房间中产生的噪音等级。也有可能确定噪音级最高的位置。在步骤S512中，探测房间不同区域中的运动，以及在步骤S514中，考虑用户的偏好项，以使所有的这些信息都可以在步骤S516中转化为最合适的发光设置，如色调、饱和度、颜色、方向、焦点等等。该方法在步骤S518终止。如前所述，根据为不同步骤提供信息的装置，可省略一些步骤或是改变步骤的顺序。

图6示出了包括根据本发明的系统的发光装置。该发光装置600包括三个LED灯：602、604和606，每个灯有不同的颜色：红、绿和蓝。该发光装置还包括如前所述的根据本发明的系统608。该发光装置可通过由系统608提供的以太网连接而连接到其他的发光装置和传感器。

应当注意，前述实施例是举例说明而不是限定本发明，并且本领域的技术人员不脱离所附权利要求范围就能够设计出多种可替换的方案。在权利要求中，任何放置在括号中的附图标记不应解释为对本发明的限制。词汇“包括”不排除除了列在权利要求中的元件和步骤的出现。元件前的词汇“一”或“一个”不排除多个这种元件的出现。本发明可通过包括几个不同元件的硬件以及通过适当的可编程计算机实现。在列举有几个装置的系统权利要求中，可通过计算机可读软件或硬件的一个和同一项目体现。在相互不同的从属权利要求中记述的某些方法的事实并不表示这些方法的结合不能产生良好效果。

Claims (9)

1、用于控制一区域中的光源的系统，该系统包括：

位置装置，用于探测至少一个人在一区域内的位置；

动作装置，用于探测所述至少一个人在该区域内进行的一种动作；以及

发光控制装置，用于响应探测到的该区域内的所述至少一个人和所述至少一个人进行的该种动作来控制在该区域内的光源。

2、根据权利要求1所述的系统，该系统包括光强装置，用于探测至少一个人进行该种动作时的光强，并且该发光控制装置响应于探测到的光强而控制在该区域内的光源。

3、根据权利要求1所述的系统，该系统包括日期确定装置，用于确定日期和时间，并且该发光控制装置响应于所确定的日期和时间而控制该区域内的光源。

4、根据权利要求1所述的系统，该系统包括用于探测该区域内的噪声的噪声装置，并且该发光控制装置响应于探测到的噪声而控制该区域内的光源。

5、根据权利要求1所述的系统，该系统包括用于探测人在该区域内的运动的运动装置，并且该发光控制装置响应于探测到的运动而控制在该区域内的光源。

6、根据权利要求1所述的系统，该系统包括用于确定人的偏好的偏好装置，并且该发光控制装置响应于所述至少一个人的偏好而控制该区域内的光源。

7、控制在一区域中的光源的方法，该方法包括：

探测至少一个人在一区域内的位置；

探测所述至少一个人在该区域内进行的一种动作；

响应于探测到的该区域内的所述至少一个人以及所述至少一个人进行的该种动作来控制该区域内的光源。

8、根据权利要求7所述的方法，该方法包括探测所述至少一个人进行某种动作时的光强，并且控制光源的步骤包括响应于所探测到的光强而控制该区域中的光源。

9.一种包括根据权利要求1至6任一项所述的系统的发光装置。

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