本發(fā)明涉及照明設(shè)備。具體地，本發(fā)明涉及照明設(shè)備中的通信。

背景技術(shù)：

熒光燈和白熾燈照明是用于各種照明應(yīng)用(諸如例如辦公空間或大型購(gòu)物中心的照明)的常用照明技術(shù)。然而，白熾燈照明不具有競(jìng)爭(zhēng)上的能量效率，并且熒光燈管通常含有不容易處理的環(huán)境不友好元素。近年來(lái)，發(fā)光二極管(LED)主要由于它們超過(guò)其他現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)秀能量效率而已經(jīng)成為照明應(yīng)用市場(chǎng)上的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者。

先前技術(shù)無(wú)法達(dá)到對(duì)伴隨照明設(shè)備的最新發(fā)展的設(shè)計(jì)和功能的高需求。例如，尋求超過(guò)先前技術(shù)的能力的新照明效果。這種照明效果例如可以是任意移動(dòng)或變形光圖案。

隨著集成電路以及包括被布置在PCB上的分立組件的電路的漸增的復(fù)雜度，以下問(wèn)題與組件之間的通信以及向設(shè)備提供電力有關(guān)。為了高度實(shí)現(xiàn)通用照明設(shè)備，設(shè)備的光源必須能夠以快速且?guī)缀跬瑫r(shí)的方式通信。此外，將期望能夠?qū)⒄彰髟O(shè)備的光源關(guān)于彼此且還關(guān)于電源幾乎任意放置。

借助本技術(shù)，不同組件(例如，發(fā)光二極管)之間的、且用于提供電力的通信路徑由于互連的數(shù)量而變得越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。例如，隨著PCB上的分立組件(諸如例如，發(fā)光二極管)的數(shù)目的增加，連接路徑變得更復(fù)雜，而PCB的面積可能有限，這轉(zhuǎn)而可能導(dǎo)致對(duì)最終設(shè)備功能的限制。因此，期望找到用于解決伴隨提供通用照明的照明設(shè)備的組件之間的通信的復(fù)雜度和缺陷的新方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的總體目的是提供照明設(shè)備，照明設(shè)備被提供有設(shè)備的不同部件之間的、更靈活的通信。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種照明設(shè)備，包括：

光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備；

光學(xué)透射光接收設(shè)備，光學(xué)透射光接收設(shè)備電連接到所述光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備，以形成第一接收器-發(fā)射器對(duì)；以及

光源；

照明設(shè)備被布置為使得從所述光源發(fā)送的光信號(hào)從所述光源無(wú)引導(dǎo)地傳播，所述光信號(hào)由所述光接收設(shè)備接收，

其中，所述光信號(hào)的一部分被發(fā)送通過(guò)所述光學(xué)透射光接收設(shè)備和所述光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備。

光學(xué)透射組件是這樣的組件：可以允許至少足夠的光信號(hào)穿過(guò)組件的材料，使得可以由光接收設(shè)備準(zhǔn)確地接收光信號(hào)。光學(xué)透射例如可以為透明的、半透明的、亞透明的或其組合。光源發(fā)射由光學(xué)透射光接收設(shè)備接收的光信號(hào)。光信號(hào)無(wú)引導(dǎo)地傳播，換言之，光信號(hào)不從光源或任意其他設(shè)備向另一設(shè)備引導(dǎo)，但由光源發(fā)出，并且可以自由地傳播通過(guò)光學(xué)透射材料和空氣或圍繞光發(fā)射設(shè)備的光源的任意包層材料。

本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)：通過(guò)使用由光學(xué)透射材料制成的組件，被布置在設(shè)備中的光源或其他光發(fā)射設(shè)備可以以使得能夠與多于一個(gè)的其他光接收設(shè)備通信的若干方向發(fā)送光信號(hào)。例如，光接收設(shè)備是光學(xué)透射的，使得光信號(hào)可以至少部分地穿過(guò)光接收設(shè)備的材料。因此，光信號(hào)可以到達(dá)例如獨(dú)立于光接收設(shè)備的位置的第二光學(xué)透射光接收設(shè)備，這促進(jìn)光接收/發(fā)送設(shè)備的增加數(shù)量的可用布置。在這種設(shè)備中，被布置在其中的組件可以借助將不被設(shè)備的光學(xué)透射組件遮擋的光信號(hào)來(lái)通信。本發(fā)明使得能夠設(shè)計(jì)獨(dú)立于設(shè)備內(nèi)的組件的位置的、照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)和布局的靈活性。這樣，因?yàn)槔缯彰髟O(shè)備的不同部件之間的、或用于光發(fā)射設(shè)備的供電的通信可以在不受光發(fā)射設(shè)備的物理位置限制的情況下進(jìn)行，所以可以啟用新的照明效果。設(shè)計(jì)的靈活性包括用于對(duì)光學(xué)透射組件(即，光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備和光接收器)供電的方式。由此，可以減小甚至消除經(jīng)由諸如電纜的物理連接進(jìn)行的、設(shè)備的組件之間的電連接的數(shù)量。此外，照明系統(tǒng)尺寸的增大可以增大發(fā)光二極管之間的間隔，這意味著，在現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于光發(fā)射設(shè)備的數(shù)量，必須使用相對(duì)較大量的襯底(例如，印刷電路板)，由此現(xiàn)有技術(shù)中引入附加的成本和有限的形狀變體。本發(fā)明減輕這些缺點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述光學(xué)透射光接收設(shè)備被配置為將由光源發(fā)射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電力，并且將電力提供給所述光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備。由此，光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備可以無(wú)線地被提供有來(lái)自光源的電力。光源可以經(jīng)由電源轉(zhuǎn)換器被提供有來(lái)自干線的電力。為了將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電力，光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備可以被提供有光伏功能。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，照明設(shè)備還可以包括第二接收器-發(fā)射器對(duì)和被布置為向所述第二接收器-發(fā)射器對(duì)提供電力的第二光源。換言之，對(duì)于每個(gè)接收器-發(fā)射器對(duì)，可以存在單獨(dú)的光源。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，來(lái)自所述第一光源和所述第二光源的光信號(hào)包括由對(duì)應(yīng)接收器-發(fā)射器對(duì)中的相應(yīng)光學(xué)透射光接收設(shè)備識(shí)別的地址，使得相應(yīng)光發(fā)射設(shè)備被獨(dú)立地尋址并供電。這樣，用戶可以經(jīng)由連接到光源的處理器控制光發(fā)射設(shè)備中的哪些被連接到應(yīng)被啟動(dòng)的光接收設(shè)備。由此，可以利用遠(yuǎn)程供電的光發(fā)射設(shè)備獲得光學(xué)3D效果。此外，啟用動(dòng)態(tài)光效果。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，照明設(shè)備可以包括被布置為二維或三維布局結(jié)構(gòu)的多個(gè)接收器-發(fā)射器對(duì)。由此，接收器-發(fā)射器對(duì)可以被布置為可以嵌入或集成在光學(xué)透射材料(可以為固體、液體或粘性)中的矩陣結(jié)構(gòu)。材料可以充當(dāng)用于接收器-發(fā)射器對(duì)的載體。此外，因?yàn)榭梢垣@得照明設(shè)備的整體或至少部分的幾乎透明的外觀，所以對(duì)于用戶，可以獲得視覺(jué)上更吸引人的外觀。接收器-發(fā)射器對(duì)中的每一個(gè)可以被認(rèn)為是各具有其自身功能(例如，接收光、處理所接收光、發(fā)射光)的像素。此外，接收器-發(fā)射器對(duì)中的每一個(gè)還可以具有關(guān)聯(lián)的光學(xué)透射處理器，用于識(shí)別所接收的光的地址，從而確定所關(guān)聯(lián)的光發(fā)射設(shè)備是否應(yīng)當(dāng)發(fā)射光信號(hào)。

優(yōu)選地，由用于提供電力的光源發(fā)射的所述光信號(hào)的波長(zhǎng)在可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍之外。光學(xué)波長(zhǎng)范圍大致為400至800nm。優(yōu)選的波長(zhǎng)范圍在藍(lán)色到UV-A范圍或近紅外范圍。此外，接收器-發(fā)射器對(duì)中的發(fā)射器優(yōu)選地可以發(fā)射可見(jiàn)光。

接收器-發(fā)射器對(duì)的光學(xué)透射光接收設(shè)備和光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備可以被布置為使得它們形成機(jī)械集成單元。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述接收器-發(fā)射器對(duì)可以電連接到第二光學(xué)透射光接收設(shè)備。

此外，接收器-發(fā)射器對(duì)可以電連接到第二光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備。

換言之，照明設(shè)備可以包括第二接收器和/或第二發(fā)射器。從而，可以啟用附加的功能(例如，利用光信號(hào)在兩個(gè)接收器-發(fā)射器對(duì)之間的通信)。

第二光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備可以被配置為根據(jù)由所述第二光接收設(shè)備接收的信息內(nèi)容發(fā)射光信號(hào)。光發(fā)射設(shè)備可以充當(dāng)可以由另外的光學(xué)透射光接收設(shè)備接收的信息控制的像素輸出。所接收的信息可以嵌入由另外的光學(xué)透射光接收設(shè)備接收的光信號(hào)中。信息內(nèi)容可以由處理器(可以是光學(xué)透射的)來(lái)處理，處理器被連接到相同單元的接收器-發(fā)射器對(duì)的以及另外的接收器-發(fā)射器對(duì)的光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備。另外的光學(xué)透射光接收設(shè)備可以電連接到光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備。這打開(kāi)了允許照明設(shè)備的接收器-發(fā)射器單元之間的通信的可能性。由此，可以啟用照明設(shè)備內(nèi)的交叉通信，這可以進(jìn)一步提高控制光發(fā)射設(shè)備的靈活性。

光源優(yōu)選地被布置為與光學(xué)透射光接收設(shè)備分離且間隔距離。例如，光源可以被布置為使得沒(méi)有物理連接存在于光源與光學(xué)透射光接收設(shè)備之間。

而且，照明設(shè)備可以包括反饋機(jī)構(gòu)，反饋機(jī)構(gòu)被配置為在所述間隔超過(guò)預(yù)定距離時(shí)關(guān)閉光源。反饋機(jī)構(gòu)可以包括光學(xué)接收器或機(jī)械開(kāi)關(guān)。

此外，包括接收器-發(fā)射器對(duì)的各個(gè)像素可以包括可以由光信號(hào)充電的能量存儲(chǔ)裝置。這樣，照明設(shè)備可以在離線模式下操作，因此不同時(shí)提供有光功率。

照明設(shè)備還可以包括被布置為與所述光源相鄰的通信光源，其中，所述通信光源被配置為向所述接收器-發(fā)射器對(duì)發(fā)送光信號(hào)，用于控制接收器-發(fā)射器對(duì)的發(fā)射器。通信光源可以從中央控制單元向所有接收器-發(fā)射器對(duì)發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用于通信。通信光源可以被布置在與用于提供電力的光源相同的機(jī)械單元中。

此外，光學(xué)透射光接收設(shè)備可以有利地被配置為接收從所有方向到達(dá)光接收設(shè)備的光信號(hào)(即，接收器可以整個(gè)由光學(xué)透射材料制成)。

光接收設(shè)備可以有利地為固態(tài)光電晶體管或光電二極管。光發(fā)射設(shè)備可以有利地為固態(tài)照明設(shè)備，在固態(tài)照明設(shè)備中，借助電子和孔穴的重組生成光。這種光發(fā)射設(shè)備有利地可以為發(fā)光二極管。光學(xué)透射光接收設(shè)備有利地由銦-鎵-鋅氧化物制成。然而，光學(xué)透射光接收設(shè)備可以由任意其他合適材料制成。此外，光學(xué)透射載體(固體材料)板可以由塑料或玻璃制成。

在研究所附權(quán)利要求和以下描述時(shí)，本發(fā)明的另外特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以組合本發(fā)明的不同特征，以創(chuàng)建除了下文中描述的實(shí)施例之外的實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其他方面，其中：

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的照明設(shè)備；

圖2示出了圖1所示的實(shí)施例的截面圖；

圖3示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明概念的實(shí)施例的像素；以及

圖4示意性圖示了像素的示例性組件。

具體實(shí)施方式

在以下描述中，參考示例應(yīng)用描述本發(fā)明。然而，應(yīng)注意，這并不限制本發(fā)明的范圍，該范圍同樣適用于其他應(yīng)用(例如，一般照明設(shè)備、LED燈、編碼光燈具、平視顯示器、電視機(jī)以及顯示器)。

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性照明設(shè)備100。在圖2中，示出了照明設(shè)備100的截面。在該實(shí)施例中，多個(gè)光源102、102’被配置為向接收器-發(fā)射器單元113、113’無(wú)線地提供電力。光源102、102’被布置在“光學(xué)背板”中，光學(xué)背板被布置為底板117。底板117的光源102、102’連接到電源轉(zhuǎn)換器120，電源轉(zhuǎn)換器120被配置為將來(lái)自干線119的電力轉(zhuǎn)換成適于光源102、102’的電力。電源轉(zhuǎn)換器120在電源轉(zhuǎn)換器120的電力入口121處連接到干線119。借助光信號(hào)115、115’提供無(wú)線電力，光信號(hào)由接收器-發(fā)射器單元113、113’的光學(xué)透射光接收設(shè)備108、108’(如圖3所示)來(lái)接收。單元113、113’被布置為形成光立方101的像素。此外，光立方101可以在底板117與光立方101之間沒(méi)有電連接的情況下以滑入式方式放置在底板117上，唯一接觸是底板117的明顯機(jī)械支撐功能。由此，光源102被布置為與光立方101物理地分離。如圖1所示，底板117可以包括光發(fā)射設(shè)備102的二維陣列122(為了避免在附圖中混亂，僅標(biāo)記一個(gè)光發(fā)射設(shè)備)。而且，可以存在反饋機(jī)構(gòu)單元105，反饋機(jī)構(gòu)單元105檢測(cè)是否從底板117去除光立方101，并且因此在不需要電力時(shí)關(guān)閉供電光源102。例如，可以作為從底板117去除光立方101的響應(yīng)而輕擊機(jī)械開(kāi)關(guān)，或者反饋機(jī)構(gòu)可以包括光學(xué)接收器，光學(xué)接收器被配置為檢測(cè)由接收器-發(fā)射器單元113的光發(fā)射設(shè)備(圖3中所示的發(fā)射器104)發(fā)射的可見(jiàn)光，并且如果反饋單元105的光學(xué)接收器未檢測(cè)到可見(jiàn)光，則關(guān)閉光源102。

另外，可選地存在底板117中通信的光源(103)。通信光源(例如，光源102)可以向光立方101的所有接收器108、108’發(fā)送數(shù)字高頻數(shù)據(jù)。從而，與光立方101的所有像素通信。

圖3示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性接收器-發(fā)射器單元113。接收器-發(fā)射器單元113可以通過(guò)接收由接收器-發(fā)射器單元113的接收器108轉(zhuǎn)換的光信號(hào)115來(lái)從光源102接收光功率。單元113包括接收器-發(fā)射器對(duì)104、108。接收器108具有光伏功能，從而包括用于將光信號(hào)115轉(zhuǎn)換成電力的光伏元件。發(fā)射器104被配置為使用從接收器108接收的電力發(fā)射可見(jiàn)光201。此外，接收器-發(fā)射器單元113可以接收光信號(hào)220，光信號(hào)220可以由處理器106(圖4所示)處理，處理器106被布置在單元113中，并且光信號(hào)還可以用于指示處理器控制發(fā)射器104。另外，接收器-發(fā)射器單元113可以朝向第二接收器-發(fā)射器單元發(fā)射光信號(hào)221，用于控制第二單元。

圖4更詳細(xì)地圖示了圖3中示意性示出的接收器-發(fā)射器單元113。接收器-發(fā)射器單元113包括接收器-發(fā)射器對(duì)，接收器-發(fā)射器對(duì)包括具有參考圖1至圖3描述的功能的光學(xué)透射光接收設(shè)備108和光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備104。此外，接收器-發(fā)射器單元113包括第二光學(xué)透射光接收設(shè)備202，并且還可以包括第二光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備210。發(fā)射器210和接收器202可以經(jīng)由至少一個(gè)導(dǎo)體214、214’電連接。然而，接收器202可以首先利用導(dǎo)體214連接到第一接收器-發(fā)射器對(duì)206的發(fā)射器104。另外，發(fā)射器104經(jīng)由導(dǎo)體214’電連接到第二接收器-發(fā)射器對(duì)208的發(fā)射器210。接收器108被配備有光伏功能(即，光伏元件)，使得其可以向至少發(fā)射器104提供電力。電力還可以被提供到第二光接收設(shè)備202或第二光發(fā)射設(shè)備210。發(fā)射器104被配置為發(fā)射可見(jiàn)光201。導(dǎo)體214、214’可以是光學(xué)透射的，并且可以由例如銦-錫-氧化物(ITO)制成。如在圖3和圖4中所示，接收器-發(fā)射器對(duì)108、104以及附加的接收器202和附加的發(fā)射器210可以被布置在機(jī)械單元中，機(jī)械單元可以構(gòu)成在圖1中所示的光立方的像素。

第二接收器202可以被配置為接收光信號(hào)220，光信號(hào)可以包括利用處理單元106處理的、用于接收器202的信息，處理單元106連接到接收器202或與接收器202集成。信息可以為用于使發(fā)射器104發(fā)射特定波長(zhǎng)的、閃光頻率的或某些閃光序列等的光信號(hào)201(即，光)。由接收器202接收的信息可以在接收器202處轉(zhuǎn)換成例如被提供到發(fā)射器104的TTL(晶體管-晶體管邏輯)信號(hào)。而且，發(fā)射器104可以被配置為向發(fā)射器210發(fā)送TTL信號(hào)形式的信號(hào)。從發(fā)射器210發(fā)送的信號(hào)包括從當(dāng)前接收器-發(fā)射器單元113向照明設(shè)備的第二接收器-發(fā)射器單元(例如，圖2中所示的單元113’)轉(zhuǎn)發(fā)的信息。所轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)可以用于同步照明設(shè)備的單元。此外，接收器202可以包括濾光器、光子檢測(cè)器、放大器和/或處理器。注意，接收器202和108可以物理地為一個(gè)接收器，該接收器可以接收光信號(hào)220和115。發(fā)射器210可以包括驅(qū)動(dòng)器電子器件、光學(xué)發(fā)射器和/或準(zhǔn)直光學(xué)器件?？蛇x地，單元113可以嵌入光引導(dǎo)材料中，光引導(dǎo)材料可以圍繞單元113重新引導(dǎo)光信號(hào)，由此進(jìn)一步改進(jìn)光信號(hào)的傳播。

每個(gè)單元113及其組件(106、104、108)是光學(xué)透射的，意味著光信號(hào)(例如，光信號(hào)115)可以透過(guò)圖2中所示的單元113”及其組件。此外，單元113在三維矩陣布局中被布置在分層結(jié)構(gòu)中。然而，單元113還可以隨機(jī)布置在光立方101內(nèi)部的照明設(shè)備中。還注意，單元113的數(shù)量可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于圖示概念的附圖中示出的數(shù)量。

此外，參考圖2，電源轉(zhuǎn)換器120包括處理器118，處理器118為控制光發(fā)射設(shè)備102提供智能。處理器電連接到光源102。例如，由用于提供電力的光發(fā)射設(shè)備102發(fā)射的光信號(hào)可以包括地址，地址可以由連接到該單元113中的光接收設(shè)備的處理單元106識(shí)別。作為另一示例，由用于提供由光發(fā)射設(shè)備102’發(fā)射的電力的光信號(hào)115’可以包括地址，該地址僅由處理單元106’來(lái)識(shí)別，處理單元106’連接到單元113’(單元113’包括第二接收器-發(fā)射器對(duì))中的光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備104’和光學(xué)透射光接收設(shè)備108’。這樣，光立方101的像素113(即，單元113)中的任意一個(gè)的光發(fā)射設(shè)備104、104’可以被單獨(dú)尋址并無(wú)線供電。此外，底板117可以包括光發(fā)射設(shè)備102的二維陣列。用于提供電力的光信號(hào)115、115’優(yōu)選地在藍(lán)光到UV-A光、紅外光或近紅外光或至少可見(jiàn)光譜范圍之外的波長(zhǎng)范圍中。光立方101的材料130優(yōu)選地為光學(xué)透射的，例如由玻璃或塑料材料制成。此外，光立方可以被包圍在反射用于供電的光信號(hào)的材料中，使得借助循環(huán)(被反射)的光信號(hào)來(lái)增加提供電力的效率。

在所圖示的本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例中，光信號(hào)可以從光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備或光源向光學(xué)透射光接收設(shè)備中的至少一個(gè)無(wú)引導(dǎo)地傳播，并且可以傳播通過(guò)光學(xué)透射材料和/或在光學(xué)透射材料內(nèi)傳播。光發(fā)射設(shè)備有利地是發(fā)光二極管，并且光接收設(shè)備有利地為光電二極管或光電晶體管。

附加地，在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)，從附圖、公開(kāi)內(nèi)容以及所附權(quán)利要求的研習(xí)，技術(shù)人員可以理解并實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的實(shí)施例的變型。例如，光學(xué)透射組件可以是光信號(hào)可以傳播通過(guò)的光接收設(shè)備、光發(fā)射設(shè)備、電路板、襯底等中的任一個(gè)。

在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)“包括/包含”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施的事實(shí)不指示不可以有利地使用這些措施的組合。

總之，提供了包括光學(xué)透射發(fā)射器和接收器的照明設(shè)備100。接收器被配置為經(jīng)由從光源102發(fā)送的光信號(hào)接收電力。此外，接收器被提供具有用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電力并供給給發(fā)射器電力的功能。光信號(hào)還可以包括地址，使得設(shè)備的接收器-發(fā)射器對(duì)可以被無(wú)線地獨(dú)立尋址并控制。設(shè)備的光信號(hào)不被引導(dǎo)，但自由傳播通過(guò)照明設(shè)備的光學(xué)透射接收器、光學(xué)透射發(fā)射器或其他光學(xué)透射材料。這使得照明設(shè)備能夠以簡(jiǎn)單方式提供新的光效果。