TW202240099A

TW202240099A - 包括改進的動態照明的頭燈

Info

Publication number: TW202240099A
Application number: TW111108423A
Authority: TW
Inventors: 克里斯多夫馬力; 尼可拉斯布宏
Original assignee: 法商熱德公司
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2022-10-16
Also published as: US20220307678A1; US11519591B2; CN115134975A; EP4064792A1

Abstract

本發明涉及包括改進的動態照明的燈，包括：光源；根據控制資訊或控制訊號產生光源的功率的功率模組；調整光源產生的光強度的控制模組；控制模組包括光感測器，其感測燈的環境光，控制模組根據由光感測器產生的資訊來產生控制資訊或控制訊號，控制模組還包括加速度計，其以規則的間隔提供燈的沿至少一個水平軸和一個垂直軸的加速度資料；控制模組包括電路，其儲存和處理加速度資料，以從一組預定身體活動輪廓中選擇身體活動輪廓；控制模組包括儲存在記憶體內的LUT，LUT提供產生控制資訊或控制訊號的至少一個值或參數；所選擇的身體活動輪廓用作存取LUT的入口指針；從LUT讀取的值或參數與光感測器產生的資訊結合使用，以確定控制資訊或控制訊號。

Description

包括改進的動態照明的頭燈

本發明涉及基於所謂的反應式照明技術的頭燈領域，特別涉及包括加速度感測器的頭燈。

本專利申請的申請人已經上市了一種頭燈類型的可攜式燈，其配備有所謂的反應式或動態照明，其工作原理如圖1所示。該頭燈包括配備有感測器的電子電路，該感測器分析外部亮度，以根據情況立即提供經調整的照明功率和最佳光束形狀。

這種類型的頭燈已被證明特別適合體育活動和特別激烈的運動，因為它免除了使用者在不同光束功率臨界值之間進行切換所需的手動模式調整。

藉由這種反應式照明技術，無論考慮到何種照明情況，使用者都可以解放雙手，全神貫注於他的活動。

因此，在近距離照明中，使用者可以在短距離內觀察或檢查物體（例如看地圖、打結或搭帳篷），並且藉由這種動態照明技術，燈可以產生非常寬且低功率的自動設置為最小臨界值的光束。照明自動適應物體的距離。

相反，在行動的情況下，例如當使用者進行步行和/或跑步時，光束會變得混合：在腳的水平上很寬並且被聚焦，以可以看到幾米處並預測地面起伏。

此外，當處於遠景的情況下，使用者抬起頭看遠處——例如在跑步期間尋找燈塔、或甚至是附接到攀岩牆上的繼電器，照明的功率會急劇增加，並且光束變得聚焦以最好地幫助燈的使用者。

最後，注意到反應式或動態照明技術（反應式照明）已被證明在使用上特別經濟，並且可以有利地提高電池的自主性，因為在計算器的控制下它的實施旨在最佳化電池消耗，從而為使用者的燈提供更大的自主性。

正如所看到的，這種反應式或動態照明技術無疑是頭燈領域的重大進步，更一般地是可攜式照明領域的重大進步，特別在於它允許照明不斷適應照明條件。

然而，實踐者已經發現了某些非常具體的情況下的缺點。

事實上，在所謂的越野跑或跑步活動中，鞋子、專業服裝和標誌上許多反光表面的存在會導致投射光水準上的泵浦現象，從而降低照明品質並暴露出使用者的不適區域。

當使用者戴著他的頭燈騎行，或甚至是進行其他非常動態的活動（越野滑雪或其他）時，最低層次的光實際上可能不足以保證在穿過發光或自然障礙物（汽車前燈、樹枝等）時的安全照明條件。之前提到的不適區域於是可能會變成危險區域。

這些就是本發明旨在彌補的缺陷和缺點。

本發明的目的是提出藉由使動態照明技術能夠考慮到需要額外照明的特定照明情況，而對動態照明技術進行重大改進。

本發明的另一目的在於提出一種配備有反應式或動態類型的照明調節並且具有改進的光功率調整的頭燈。

本發明的另一目的是提供一種藉由添加加速度計而改進的頭燈，該加速度計改善了燈使用的反應式或動態調節機制。

本發明藉由諸如頭燈的燈來實現這些目的，該燈包括： - 光源； - 根據控制資訊或控制訊號為該光源供電的功率模組； - 用於調整由該光源產生的光的功率的控制模組，該控制模組包括：光感測器，該光感測器用於感測來自燈的持有者的環境的光，該控制模組被配置為根據由該光感測器產生的資訊來產生該控制資訊或該控制訊號。

該控制模組還包括加速度計，該加速度計被配置為以規則的間隔提供表示該燈的沿至少一個水平軸和一個垂直軸的加速度的資料；以及其中，該控制模組包括被配置為儲存和處理加速度資料以確定在儲存在記憶體內的一組不同的預定身體活動輪廓中選擇的一身體活動輪廓的電路。

所選擇的身體活動輪廓然後用作存取查閱資料表LUT的入口指標，該LUT儲存在頭燈內部的記憶體中並提供用於產生控制光功率的控制資訊或控制訊號的至少一個值或至少一個參數。從而在查閱資料表中讀取的值或參數與由光感測器產生的資訊一起用於確定控制光功率的控制資訊或控制訊號。

較佳地，該組預定身體活動輪廓包括表示步行、跑步和騎行的輪廓。

較佳地，由控制模組設置的光束的功率在分別為低臨界值和高臨界值的兩個臨界值之間變化，並且低臨界值由根據自動選擇的輪廓直接從LUT中提取的值來設置。

較佳地，允許選擇預定輪廓的加速度資料的處理使用基於沿兩個水平軸和沿垂直軸的加速度資料的方差的計算的統計處理方法。

在特定實施方式中，從LUT中提取的資料可以定義在寬光束、窄聚焦光束和/或兩者中選擇的光束的最小光功率臨界值和特定幾何形狀。

較佳地，該燈是頭燈，其被配置為處理加速度資料以檢測使用者的跌倒以及他/她的身體活動，並被配置為與行動電話通訊以傳輸警報訊息。

在特定實施方式中，在跌倒的情況下，控制模組被配置為控制旨在尋求説明的光警報序列。

現在描述如何顯著改進配備有反應式或動態照明系統的頭燈，例如PETZL公司以“RL”燈銷售的頭燈，例如以名稱NAO™或SWIFT RL™銷售的頭燈，並且該頭燈包括用於基於光感測器產生的資訊來調節產生的功率的自動機制。

藉由本發明，用於調節光功率的機制被佈置成除了從光感測器傳出的資訊之外，還整合由加速度感測器產生的其他附加資訊，該加速度感測器提供在一個或多個軸X1、Y1或Z1上的加速度訊號。

下文將詳細描述的特定演算法使得可以設置由光功率調節系統產生的照明臨界值，特別是最小照明臨界值。 一、總體架構

圖2示出了燈100（假設是頭燈）的實施方式的總體架構，燈100包括基於光感測器120的反應式或動態光強度調節系統，使得可以測量環境亮度和/或由頭燈的照明反射的通量的一部分。

燈100還包括加速度感測器，該加速度感測器較佳地為三維（3D）加速度感測器（加速度計）110，使得可以沿著至少一個軸並且較佳地沿著在圖8a至圖8d中具體示出的三個軸X1、Y1、Z1產生加速度資訊，其中軸X1和Z1是水平的，軸Y1是垂直的。

更具體地，燈100包括與控制模組220和包括至少一個發光二極體LED的照明單元230相關聯的功率模組210、以及可選地，聯接到控制模組220的通訊模組（發射器-接收器模組）240和也聯接到控制模組220的電池模組250。

在圖2的示例中，照明單元230包括單個LED二極體231，其配備有連接到功率模組210的電源電路232。顯然，可以設想多個二極體來獲得強光束。一般而言，（一個或多個）LED二極體可以與其自己的焦點光學裝置233相關聯，從而可以確保所產生光束的準直。

在一具體實施方式中，LED二極體231在經過鏈路的控制資訊或控制訊號的控制下由功率模組210藉由電源電路232供電，該控制資訊或控制訊號由控制模組220產生，該鏈路可以採取控制線或替選地形成控制匯流排的一組線的形式。圖2更具體地示出了採取控制引線225的特定示例。

功率模組210具體包括在用於產生高強度光束的LED照明燈中通常遇到的所有部件，並且這些部件通常基於本領域技術人員熟知的脈衝寬度調製（PWM）並且類似於在D類音訊電路中遇到的那些部件。該PWM由控制模組220產生的經過控制引線225的控制訊號控制。一般來說，要注意的是，上面提到的術語“訊號”指的是電學量（電流或電壓），使得可以控制功率模組，特別是控制用於為LED二極體231供應電流的PWM。這只是一個特定實施方式，應該理解，可以用任何“控制資訊”來代替“控制訊號”，“控制資訊”例如為儲存在寄存器中的邏輯資訊，並且如上該藉由任何合適的方式被傳輸到功率模組以控制光束的功率。因此，控制訊號可以根據它是控制訊號還是控制資訊而在不同的介質上傳輸。這些支援可以是聯接控制模組和功率模組的匯流排型通訊線路，或者是用於傳遞控制電壓或電流的簡單電子電路。在特定實施方式中，甚至可以設想將控制模組和功率模組這兩個模組集成到同一模組或積體電路中。

因此，本領域技術人員將容易理解，當提及“控制訊號”時，不加選擇地包括使用電學量（電流或電壓）進行控制的實現以及藉由在電源電路內傳輸的邏輯資訊進行控制的實現。為此，在下文中將無區別地提及控制訊號或控制資訊。

一般而言，構成功率模組210的部件（開關和電路）對於本領域技術人員來說是熟知的，因此為了簡潔起見，在這方面將有意地簡化描述。同樣，可以參考關於PWM的各個方面的一般工作。

返回圖2，可以看出控制模組220包括處理器（uP）221以及RAM類型的揮發性記憶體222和非揮發性記憶體（快閃記憶體、EEPROM）223以及一個或多個輸入/輸出（I/O）電路224。RAM記憶體和非揮發性記憶體用於儲存資料以及韌體或韌體指令。此外，非揮發性記憶體223還用於儲存表示身體活動輪廓的資料，如稍後將描述的，該資料將與由加速度感測器110提供的加速度資料結合使用。

頭燈還包括具有電池控制器252和例如為鋰離子類型的電池251的電池模組250。

一般而言，控制模組220可以存取存在於燈中的每個其他模組，特別是功率模組210、電池模組250、兩個感測器（光感測器120和加速度計110）、以及（如果適用的話）允許與行動電話（智慧型電話）300或任何其他無線通訊設備進行雙向（上鏈和下鏈）無線通訊的通訊模組240。

控制模組220對頭燈的各種部件的存取可以採取各種形式，可以藉由特定電路和/或導體或者形成匯流排的一組導體。作為說明，控制引線225在圖2中表示為導體的形式，而控制模組220、電池模組250和通訊模組240之間的資訊交換使用真實的資料/位址/命令匯流排226。然而，這只是一個特定實施方式，應當理解，如果需要考慮預期應用的具體需求，本領域技術人員可以進行各種修改和/或調整。

藉由存取構成頭燈的各種模組，控制模組220既可以讀取又可以收集這些模組的每一者中包含的資訊，和/或反過來，向這些模組的每一者傳遞資訊、資料和/或命令，這如將在說明書的其餘部分更加清楚地顯現的。

這就是控制模組220可以如何向功率模組210轉發如由在控制引線225上傳輸的訊號表示的控制訊號，並且更一般地，可以如何讀取藉由電源電路232（藉由圖中未示出的導體和/或匯流排）傳輸的二極體231的供電電流的電流值。

類似地，控制模組220可以藉由匯流排226存取電池模組250以在那裡讀取其端子處的不同電壓值（取決於正在進行的充電或放電迴圈）和/或傳遞的強度值，以便能夠計算充電狀態（盎格魯-撒克遜（Anglo-Saxon）著述中的State of Charge （SOC））。 二、通訊模組 240

控制模組220聯接到通訊模組240，通訊模組240允許與行動資訊處理系統或行動電話300進行雙向無線連結。在較佳實施方式中，發射器和接收器將與藍牙標準相容，較佳地與藍牙4.0低功耗標準（Bluetooth 4.0 Low energy standard）相容。在另一實施方式中，將替代地採用WIFI或IEEE802.11標準。通訊模組240包括聯接到無線接收器和無線發射器的基帶單元（未示出），使得可以佈置到行動電話300的上鏈通訊通道，以及反過來佈置到該同一電話的下鏈通訊通道。為此，可能需要通訊模組240對正在接收和發送的資料訊號的數位表示進行串列或並行的各種處理操作，特別是濾波、統計計算、解調、通道編碼/解碼操作，從而可以使通訊對雜訊等具有魯棒性。這種操作在訊號處理領域是熟知的，特別是當它涉及隔離可能攜帶數位資訊的訊號的特定分量時，因此這裡沒有必要重點描述。

一旦檢測到這些資料包，則將這些資料包轉發到控制模組220內的處理器221。

因此處理器221負責解釋接收到的資料包以及根據特定於所使用的標準的格式對要發送的資料包進行格式化。因此，在藍牙低功耗標準的情況下，這些資料包將具有圍繞標準化通用屬性設定檔（Generic Attribute Profile, GATT）的結構，在此不再贅述。根據接收到的資料包中包含的資料位元的解釋，處理器將重建在下鏈上從行動資訊處理系統300接收到的任何資訊或命令。解釋了該資訊或命令後，處理器221將該資訊或命令中繼或轉換到相關模組。因此，在該基本實施方式中，處理器221識別功率模組210關注以修改光強度的命令，並且回應於該識別而能夠產生控制資訊，該控制資訊在控制引線225上被傳送到目的地功率模組210以便功率模組210對由照明單元230產生的光強度進行修改。

此外，處理器221被配置為還識別來自相關聯的行動資訊處理系統300的讀取請求，以便頭燈藉由上鏈將某些參數或資料轉發到行動資訊處理系統300。

因此，這些請求可以是對電池充電狀態或目前光功率值的請求。在這種情況下，處理器221將直接從相關模組中檢索必要的資訊，並在對該資訊進行任何附加的計算以獲得最終所需的資訊之後（例如，在如上面看到的充電狀態的情況下），將對相應的資料包進行格式化以供通訊模組240發送。

很明顯，圖2描述了一個基本實施方式，並且許多其他實施方式是可行的並且在本發明的範圍內。例如，在更複雜的模式中，可以在頭燈內添加其他模組，並且這些模組也將例如藉由匯流排226聯接到處理器221。然後這些模組還可以與相關聯的行動資訊處理系統300交換上鏈或下鏈資料或命令，該行動資訊處理系統300然後可以與頭燈通訊並藉由在智慧手機內運行的專用應用程式向頭燈傳輸各種配置命令。該專用應用程式於是可以藉由尤其是提供使用者友好介面來協調頭燈的各種功能，使用者可以藉由該使用者友好介面輸入指令引數，或直接控制頭燈或為所提供的特徵選擇不同的選項。 三、動態或反應式照明控制

頭燈100的控制模組220實施動態或反應式照明技術。該技術包括用一種更自動化的技術替代熟知的基於各種預先調整的光功率值（例如低、中或高）的手動調整模式，從而可以將光功率的調整留給控制模組220，更具體地說，留給由處理器221在儲存在非揮發性記憶體223中的調節韌體的控制下執行的調節演算法。

根據動態或反應式照明的原理，處理器221根據光感測器120測量的環境亮度值調整光功率，例如藉由從一組的N個預定臨界值中選擇一個值來調整光功率。因此，這種調節機制類似於在有限功率值集合中的離散步驟的調節機制，從而允許控制模組220藉由從調整值到從該組預定值中選擇的另一個值連續經過來控制頭燈。

使用對應於三個功率（例如“低”、“中”或“高”）的一組的三個預定調整值，反應式或動態照明機制因此允許將頭燈自動調整到在N個預定值內的正確值。

以同樣的方式，光束的幾何形狀可以藉由經由控制模組220選擇從一組的多個預定模式中選擇的漫射模式（例如寬、窄、或寬和窄兩者同時）來自動調整。

這種藉由離散步驟進行的動態或反應式調節的結果是實施起來簡單且便宜，並且允許在預定臨界值之間自動切換。

然而，本領域技術人員可以考慮基於可以是線性的或可以不是線性的真正的伺服控制迴路的更複雜的調節機制，該伺服控制迴路在回饋迴路內整合亮度值，以便設置由照明單元230產生的光束的功率。在這方面，誤差校正機制（特別是與合適的參數一起使用的比例（P）、比例積分（PI）校正、或者甚至比例積分微分（PID）等）可以方便地整合在回饋迴路中。

無論設想的是何種類型的光調節，是藉由離散步驟還是藉由線性或非線性的伺服控制，如現在將描述的，藉由引入對由三維加速度感測器110產生的加速度資料μx、μy和μz的使用，都可以有利地改進動態或反應式照明的調節。 四、加速度計 110 與動態光調節機制的協作

三維加速度計110提供沿三個三角軸X1、Y1和Z1的加速度訊號μx、μy和μz。如圖8a至圖8d所示，軸X1和Z1是水平的，而軸Y1是垂直軸，此外，軸X1和Y1相對於使用者佈置在矢狀平面上。

圖3a示出了針對步行身體活動的訊號µx、µy和µz的典型計時圖。

圖3b示出了針對騎行（騎自行車）身體活動的相同訊號µx、µy和µz的典型計時圖。

最後，圖3c示出了針對跑步身體活動的訊號µx、µy和µz的典型計時圖。

圖4a更具體地示出了加速度訊號μx的輪廓，而圖4b和圖4c分別示出了加速度訊號μy和μz的輪廓。

如從這些圖中可以看出的，這些加速度訊號µx、µy和µz的輪廓非常有特點，並且根據所考慮的如下三種身體活動可以清楚地區分：步行；騎自行車或腳踏車；跑步或慢跑。

為了顯著改進反應式或動態調節機制，頭燈100的控制模組220被配置為執行檢測身體活動輪廓的方法，該身體活動輪廓在一組的N個預定輪廓中檢測。

在這方面，控制模組220被配置為使得非揮發性記憶體223包括一儲存區域，在該儲存區域中儲存表示多個身體活動輪廓的資料、較佳表示活動“步行”、“跑步”和“騎行”的資料。此外，非揮發性記憶體223還包括專用於儲存微程式的區域，該微程式允許處理由3D加速度感測器110即時產生的加速度資料μx、μy和μz。如稍後將關於圖5詳細描述的，該演算法將即時產生的加速度資料μx、μy和μz與儲存在記憶體223中的資料（這些資料是儲存在記憶體中的預定輪廓（步行、騎行、跑步）的特徵）進行比較。該演算法旨在以規則的間隔將加速度資料與表示預定輪廓的資料進行比較，以便識別預定身體活動類別，即與儲存在頭燈的記憶體中的不同輪廓相對應的身體活動類別。

圖5示出了根據本發明的光調節方法，該方法聯合地基於檢測環境光和利用加速度資料。

在步驟510中，該方法以規則的間隔（例如每20毫秒）產生一組由3D加速度感測器110產生的加速度資料μx、μy和μz。可選地，該方法可以僅限於加速度資料的一部分，例如沿垂直方向Y1的單一資料µy。

在步驟520中，該方法將資料μx、μy和μz儲存在隨機存取記憶體（RAM）222中。

然後，在步驟530中，加速度資料μx、μy和μz是數位處理的物件，使得可以識別並在儲存在非揮發性記憶體223中的一組的N個預定輪廓中選擇一身體活動輪廓。多種方法可以用來進行身體活動輪廓的選擇或檢測，並將在本說明書的第五部分中更詳細地描述。

在步驟540中，該方法使用在步驟530中選擇的輪廓作為入口指標來存取查閱資料表（LUT），該查閱資料表中儲存了特定於由頭燈100的控制模組220應用的動態或反應式調節機制的值和參數，從而允許產生傳輸到功率模組210的控制資訊或控制訊號。

在特定實施方式中，在查閱資料表（LUT）內讀取的參數對應於載入到反應式或動態調節演算法所使用的寄存器中的臨界值。

更具體地，將參數減小到與動態調節演算法所考慮的最小照明相對應的臨界值。

替選地，在動態調節演算法使用其中儲存了對應於各種亮度值的臨界值的一組不同的寄存器的情況下，讀取LUT對應關係表使得可以提供這些臨界值。因此，根據由加速度感測器110產生並由處理器221處理的加速度資料μx、μy和μz，可以定義亮度的最小值並且還可能定義亮度的最大值。

如將理解的，本領域的技術人員在使用從LUT對應關係表中提取的值時將能夠想到各種變型。應當注意的是，這些值可用於設置比臨界值更通用的參數，特別是用於自動線性或非線性調節機制的變數，例如積分校正參數或變數，或比例-積分等，以便更精細地使反應式或動態調節機制適應檢測到的身體活動輪廓。

然後在步驟550中，該方法讀取LUT並提取其中儲存的（一個或多個）參數，並且在實施特別經濟的較佳實施方式的情況下，該方法提取應該應用於反應式或動態光調節機制的最小臨界值。

在步驟560中，藉由使用從LUT中提取的（一個或多個）值來執行反應式或動態光調節機制，以便精確地適應該調節，並且如果需要，還使用用於控制由頭燈產生的光功率的回饋迴路以便使其適應在步驟530中識別的身體活動。因此，由從LUT提取的一個或多個值以及由光感測器120提供的資訊產生藉由控制引線225傳輸的控制資訊或控制訊號。

因此在基於讀取LUT內的單個最小臨界值的較佳實施方式中，應用動態或反應式調節以便在所有情況下確保對應於從LUT中提取的臨界值的最小光功率。

應當注意，本領域技術人員可以設想各種變型，特別是與光束幾何形狀的調整有關的變型。實際上，除了上述最小臨界值之外，LUT還可以方便地包括一個或多個附加參數，使得可以固定光束的幾何形狀，特別是使用寬準直或窄準直或甚至兩者的組合。甚至可以有利地設置成根據檢測到的身體活動從LUT中提取光功率在三個寬的、混合的和聚焦的準直光束上的分佈比例。

然後，在步驟570中，該方法迴圈到步驟510以讀取和處理新的加速度資料μx、μy和μz。

如可以看出的，反應式或動態光調節機制有利地藉由從加速度計110即時獲得的加速度資料的貢獻來豐富，並且控制模組220對加速度資料進行處理以使處理後的資料更接近於在非揮發性記憶體223中儲存的預定身體活動輪廓，這些預定身體活動輪廓一旦被識別，則可以查閱LUT，以便提取用於光調節的最合適的參數和調整值。

這樣，光感測器120捕獲的環境亮度的使用可以有利地與由3D加速度感測器110直接產生的原始加速度資料μx、μy和μz結合。

圖6示出了剛剛描述的方法的效果，其中可以看出，無論考慮的活動如何，例如步行（圖的左側部分），跑步（圖的中間部分）和騎行或山地騎行（圖的右側部分），沒有加速度測量資料的貢獻的低層次臨界值設置都保持在相同水平。如果該低層次對步行類活動沒有任何困難，則另一方面，觀察到該同樣的低層次對跑步活動來說呈現不適區域，對於山地騎行類活動來說甚至成為危險區域。

如剛剛描述的，圖5中描述的方法使得可以自動提高低層次臨界值，使其適應於跑步活動的更高的第一層次，並再次將其提高到對於山地騎行類活動的更高的第二層次，從而使用者永遠不會處於圖6的中間部分表示的不適區域，更不會處於該圖右側部分的危險區域。

因此，最後可以看到，該方法允許根據反應式或動態調節方法確定的光功率更精細地調整，該方法考慮了所考慮的身體活動的輪廓。

應該注意的是，已經描述了一組的三個活動輪廓，但是本發明可以方便地用於更多數量的輪廓（爬山、高山滑雪、北歐兩項滑雪等）。 五、身體活動檢測方法

身體活動的檢測基於三維（3D）加速度感測器110，該加速度感測器110包括三個基本加速度計： - 第一基本加速度計，其被配置為測量燈沿與燈的行動方向基本平行的第一軸X1的作為縱向加速度的第一分量μx的演變， - 第二基本加速度計，其被配置為測量燈沿與當地地面垂直方向基本平行的第二軸Y1的作為垂直加速度的第二分量μy的演變， - 第三基本加速度計，其被配置為測量燈沿垂直於第一軸和第二軸的第三軸Z1的作為橫向加速度的第三分量μz的演變。

軸X1和Y1相對於使用者置於矢狀平面上。

每個基本加速度計被配置為提供沿其相應軸的基本加速度值的時間序列。由第一基本加速度計提供的第一時間序列形成第一基本原始訊號，用

表示，它根據時間t和3D加速度感測器相對於當地地面基準的運動輪廓μ而變化。由第二基本加速度計提供的第二時間序列形成第二基本原始訊號，用

表示，它根據時間t和3D加速度感測器相對於當地地面基準的運動輪廓μ而變化。由第三基本加速度計提供的第三時間序列形成第三基本原始訊號，用

表示，它根據時間t和3D加速度感測器相對於當地地面基準的運動輪廓μ而變化。3D加速度感測器的運動輪廓μ例如是：步行者的運動輪廓，用μ1表示；騎行者的運動輪廓，用μ2表示；或者跑步者的運動輪廓，用μ3表示。特別如圖8a至圖8d所示。

控制模組220包括數位電子電路，其可以有利地藉由處理器221與其記憶體相關聯而產生或藉由任何其他專用數位訊號處理器（DSP）產生，並且被配置成根據方法700或如圖7所示的用於處理訊號並確定3D加速度感測器的運動輪廓，以及最後允許檢測用於圖5的方法的身體活動的演算法，來處理由3D加速度感測器提供的原始訊號

、

中的一者或至少兩者。

圖7的方法700包括初始的可選的濾波步驟710，隨後是特徵提取步驟720，然後是藉由臨界值處理的決策步驟730。

在處理方法700的稱為“濾波步驟”的初始步驟710中，原始訊號

、

中的一者或多者分別被濾波成新的訊號，稱為有用訊號，並用

、

、

表示，其中有用資訊仍然存在，但被稱為“雜訊”（此處為3D加速度感測器的電子雜訊）的無用資訊被刪除或削弱。因此，訊號中包含的整體資訊在該層次上具有一定程度的專門化。在省略初始濾波步驟710的情況下，原始訊號

、

分別與有用訊號

、

相同。

根據圖8a、圖8b、圖8c和圖8d，分別示出了對於3D加速度感測器110的不同運動輪廓μ0、μ1、μ2和μ3的三元組的有用訊號

、

和

。

根據圖8a，分別示出在第一曲線802、第二曲線804和第三曲線806上的有用訊號

和

通常是3D加速度感測器的具有基準運動輪廓μ0的形式808的訊號，基準運動輪廓μ0對應於3D加速度感測器的低幅度或幾乎為零的運動。

根據圖8b，分別示出在第四曲線822、第五曲線824和第六曲線826上的有用訊號

和

通常是3D加速度感測器的具有步行者的運動輪廓μ1的形式828的訊號。

根據圖8c，分別示出在第七曲線842、第八曲線844和第九曲線846上的有用訊號

和

通常是3D加速度感測器的具有騎行者（“騎自行車者”）的運動輪廓μ2的形式848的訊號。

根據圖8d，分別示出在第十曲線862、第十一曲線864和第十二曲線866上的有用訊號

和

通常是3D加速度感測器的具有跑步者（“慢跑者”）的運動輪廓μ3的形式868的訊號。

特徵提取步驟720的目的是從有用訊號

、

中的至少一者中提取一組有限參數，如果可能的話，提取一組表示觀察到的現象並允許對其進行描述的獨立參數。

換句話說，在步驟720中實施的特徵提取允許有用的向量或標量訊號變成資料。這兩種類型之間的區別很重要：訊號可以被視為一組點，其中每個點與其相鄰點具有高度的依賴性（確定性或統計性）；資料代表了一組點，其中相鄰的概念不太重要。實際上，從訊號到資料的轉換通常分幾個階段進行。於是中間實體攜帶訊號、估計量或資料的名稱。特徵提取的主要目標是從有用訊號中獲得彼此獨立且詳盡地表示要解釋的現象的資料。

一般而言，這裡研究的有用訊號可以用基本估計量來表徵，這些基本估計量是這些訊號的矩：平均值（1 階矩）和偽標準差（2 階矩）更為人所知，也更廣泛使用。例如，估計量可以是同一有用訊號的一個或多個矩的函數。

根據第一實施方式，測量燈的作為垂直加速度的第二分量的演變的有用訊號

可以根據其2階矩、即其方差單獨表徵燈的運動輪廓。根據該第一實施方式，使得可以表徵燈的運動輪廓的估計量在預定持續時間T _est的目前和滑動取樣視窗上藉由以下等式寫出：

其中： - Nech表示目前取樣視窗中平均分佈的取樣時刻的總數， - mS2表示在目前取樣視窗中計算的有用訊號S2的統計平均值，該統計平均值是根據在相同取樣時刻tk的有用訊號S2的測量值計算的。

這裡考慮的基本估計量Est(S2)是有用訊號

的統計方差。

然後，在藉由臨界值處理的決策步驟730中，藉由對估計量

進行臨界值處理來確定燈的運動輪廓的類型。

這些孤立的基本估計量可能並不總是足以提供對複雜問題的良好描述。為了系統地選擇對訊號解釋一致且有用的估計量，更複雜的分析方法可能會證明是有用的。

對於複雜問題，統計學家經常將特徵的有效提取簡化為確定問題的維度。該維度由允許以詳盡方式表示問題的最少參數數量給出。於是這些參數被稱為問題變數。根據定義，這些變數是相互獨立的變數，這將問題的維度減少了1。在實踐中，對於複雜的問題，很難構造變數的向量。事實上，知道如何從訊號中提取的估計量很少完全相互獨立。此外，這些估計量的構造需要問題的“完美”數學模型（在物理學意義上），這並不總是可行的。一定數量的分析方法可以從任何向量中提取、構造參數的向量。這些方法被歸類在因數分析的通用術語下。

因數分析從對資料的幾何推理開始。將訊號視為N維空間中的“點雲”，並試圖確定該雲的幾何特徵：主軸（特徵向量）、傳播、形狀因數等。為此，該方法是計算點雲的特徵向量，然後改變空間，從而在特徵向量的空間中表達雲點的座標，以及這些點上已知的所有關係。因數分析的統計方法包括： - 主成分分析， - 對應關係的因數分析， - 多個對應關係的因數分析， - 判別式因數分析， - 線性回歸， - 按k均值分類（k均值）， - 分形幾何表徵。

例如，根據第二實施方式，估計燈的運動輪廓的問題的維度被認為等於3。三個基本變數由有用訊號

、

各自的統計方差Est(S1)(µ)、Est(S2)(µ)、Est(S3)(µ)形成。有用向量訊號(

、

)的用Est(S1,S2,S3)(µ)表示的標量估計量根據以下等式確定為統計方差 Est(S1)(µ)、Est(S2)(µ)、Est(S3)(µ)的線性組合：

其中，參數a、b、c是藉由學習有用的學習訊號{

,

,

{

、{

,

,

,

確定的。

然後，在藉由臨界值處理的決策步驟730中，藉由對標量估計量

進行臨界值處理來確定燈的運動輪廓的類型。

應該注意的是，這些借助多個變數的組合的更複雜的實現，使得檢測過程更加穩健，特別是關於使用者頭部可能相對於其中一個軸旋轉。 六、本發明的附加改進和優點

在較佳實施方式中，由控制模組220識別的身體活動輪廓藉由無線鏈路傳輸到行動電話300，以便行動電話300可以隨時通知根據上述技術自動檢測到的身體活動，從而如有必要，允許使用者來校正檢測並允許自我調整學習身體活動檢測方法。

此外，在特定實施方式中，頭燈被配置為即時讀取加速度資料μx、μy和μz以確定使用者的跌倒，並且在這種情況下觸發緊急程式。特別地，該程式可以基於向行動電話發送警報訊號以啟動SMS或電子郵件類型的緊急訊息的產生。

替選地或附加地，警報程式將包括啟動燈以產生警報光序列，例如眾所周知的序列S.O.S.的MORSE編碼。

一旦頭燈的控制模組220檢測到使用者跌倒，就可以考慮任何其他警報程式。

最後，值得注意的是，本發明不僅限於頭燈，還可以應用於手持燈。

100:燈 110:加速度計、加速度感測器 120:光感測器 210:功率模組 220:控制模組 221:處理器（uP） 222:RAM類型的揮發性記憶體 223:非揮發性記憶體（快閃記憶體、EEPROM） 224:輸入/輸出（I/O）電路 225:控制引線 226:匯流排 230:照明單元 231:LED二極體 232:電源電路 233:焦點光學裝置 240:通訊模組（發射器-接收器模組） 250:電池模組 251:電池 252:電池控制器 300:行動電話（智慧型電話） 510、520、530、540、550、560、570、710、720、730:步驟 700:方法 802、804、806、822、824、826、842、844、846、862、864、866:曲線 808、828、848、868:形式 LUT:查閱資料表 μ0、μ1、μ2:運動輪廓

本發明的其他特徵、目的和優點將在閱讀以下描述和附圖時顯現，該描述和附圖僅藉由非限制性示例給出。在附圖中：圖1示出了動態或反應式照明的框圖。圖2表示根據本發明的頭燈的實施方式，其結合了光感測器以及加速度感測器以設置反應式或動態照明臨界值。圖3a至圖3c示出了在三個軸x、y和z上的用於所考慮的三種身體活動：步行、騎行和跑步（慢跑）的加速度訊號的典型計時圖。圖4a、圖4b和圖4c更具體地示出了沿軸xx'、yy'和zz'中的每一個的加速度，並且這對於在一個實施方式中考慮的三種身體活動中的每一種來說都是如此。圖5示出了根據本發明的用於控制照明功率的方法的實施方式。圖6示出了根據檢測到的身體活動對最小動態照明臨界值的調整。圖7示出了用於處理訊號和確定3D加速度感測器的運動輪廓的方法。圖8a、圖8b、圖8c和圖8d分別示出了3D加速度感測器（加速度計）110的不同運動輪廓

的三元組的有用訊號(

,

。

100:燈

110:加速度感測器

120:光感測器

210:功率模組

220:控制模組

221:處理器(uP)

222:RAM類型的揮發性記憶體

223:非揮發性記憶體(快閃記憶體、EEPROM)

224:輸入/輸出(I/O)電路

225:控制引線

226:匯流排

230:照明單元

231:LED二極體

232:電源電路

233:焦點光學裝置

240:通訊模組(發射器-接收器模組)

250:電池模組

252:電池控制器

251:電池

300:行動電話(智慧型電話)

Claims

一種燈（100），包括： - 包括一個或多個LED型二極體的一光源（231）； - 用於向該光源（231）提供電流的一功率模組（210），該功率模組由一控制資訊或一控制訊號控制； - 一控制模組（220），該控制模組（220）用於調整由該光源產生的光強度；該控制模組（220）包括：一光感測器（120），該光感測器（120）用於感測來自該燈的持有者的環境的光，該控制模組（220）被配置為根據由該光感測器（120）產生的資訊來產生該控制資訊或該控制訊號，其特徵在於，該控制模組（220）還包括：一加速度計（110），該加速度計（110）被配置為以規則的間隔提供表示該燈的沿至少一個水平軸和一個垂直軸的加速度的資料；其中，該控制模組（220）包括一電路（221，222，223），該電路被配置為數位地儲存和處理表示該加速度的資料，並確定從儲存在一記憶體（223）內的一組預定身體活動輪廓中選擇的一身體活動輪廓；其中，該控制模組（220）包括儲存在該記憶體（223）內的一查閱資料表（LUT），該LUT提供用於產生該控制資訊或該控制訊號的至少一個值或參數；其中，由該電路（221，222，223）選擇的該身體活動輪廓用作存取該LUT的入口指針；其中，從該LUT讀取的該值或參數與該光感測器產生的資訊結合使用，以確定該控制資訊或該控制訊號。
如請求項1所述的燈，其中，該加速度計（110）產生沿兩個水平軸X1、Z1和沿垂直軸Y1的一加速度資料；以及其中，該一組預定身體活動輪廓包括表示步行、跑步和騎行的輪廓。
如請求項1所述的燈，其中，由該控制模組（220）調整的光束的功率在分別為一低臨界值和一高臨界值的兩個臨界值之間變化，並且其中，該低臨界值由直接從該LUT中提取的值設置。
如請求項1所述的燈，其中，被配置為儲存和處理表示該加速度的資料的該電路（221，222，223）使用基於該燈的垂直加速度分量μy的方差的測量的數字和統計處理方法。
如請求項4所述的燈，其中，被配置為儲存和處理表示該加速度的資料的該電路（221，222，223）使用基於該燈的兩個加速度分量的方差的測量的數字和統計處理方法。
如請求項1所述的燈，其中，從該LUT中提取的資料使得能夠定義在寬光束、窄聚焦光束、和/或寬光束和窄聚焦光束兩者中選擇的光束的最小光功率臨界值和特定幾何形狀。
如請求項1所述的燈，其中，該燈是頭燈，並且該控制模組（220）被配置為處理來自該加速度計的資料以檢測使用者的跌倒。
如請求項7所述的燈，其中，該控制模組傳輸使用者跌倒資訊以產生傳輸到行動電話的電子警報。
如請求項8所述的燈，其中，該控制模組被配置為控制旨在尋求説明的光警報序列。
一種如請求項1至請求項9中任一項所述的一燈的光調節方法，包括以下步驟： - 以規則的間隔產生（510）由該加速度計提供的一組加速度資料μx、μy和μz； - 將該加速度資料μx、μy和μz儲存（520）在隨機存取記憶體（222）內； - 對該加速度資料μx、μy和μz執行數位處理（530），以確定從儲存在非揮發性記憶體（223）中的一組的N個預定輪廓中選擇的一身體活動輪廓； - 使用（540）所選擇的身體活動輪廓作為存取一LUT對應關係表的入口指標，該LUT對應關係表中儲存有特定於允許產生用於調整光功率的該控制資訊或該控制訊號的機制的值和參數； - 讀取（550）該LUT對應關係表並提取儲存在其中的一個或多個參數或值； - 根據從該LUT對應關係表中提取的一個或多個值以及由該光感測器（120）提供的資訊來確定該控制資訊或該控制訊號； - 返回第一步驟以讀取和處理新的加速度資料。
如請求項10所述的方法，其中，讀取該LUT對應關係表提供了定義由該燈產生的最小光功率的值。