用于照明系統(tǒng)的光接收器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于接收可見光的光接收器，其中可見光包含強度調(diào)制信號。該光接收器包括：光學(xué)強度調(diào)制濾波器，其被配置用于從可見光過濾強度調(diào)制信號；以及光檢測器，其被配置用于檢測所述過濾的調(diào)制信號。本發(fā)明還涉及依照包括這種光接收器的照明系統(tǒng)。光學(xué)濾波器優(yōu)選地包括熒光層。
【專利說明】用于照明系統(tǒng)的光接收器
[0001 ] 本案為分案申請，母案是申請?zhí)枮?00980121771.3的進(jìn)入國家階段的PCT申請，其發(fā)明名稱為“用于照明系統(tǒng)的光接收器”，申請日為2009年6月5日。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于接收可見光的光接收器。更特別地，本發(fā)明涉及包括被配置用于檢測可見光中的強度調(diào)制信號的光檢測器的光接收器。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，正在開發(fā)高度先進(jìn)的照明系統(tǒng)以便使得消費者能夠獲得對于特定房間或空間的希望的氣氛。
[0004]這種照明系統(tǒng)的一個實例是諸如房間、大廳或車輛之類的結(jié)構(gòu)中的若干光源的布置?？梢园òl(fā)光二極管的光源發(fā)射攜帶識別光源或光源組的代碼的可見光。這些光源代碼通過調(diào)制從光源發(fā)射的可見光而傳輸。在這種照明系統(tǒng)中，用于接收代碼的光接收器例如在遙控設(shè)備中實現(xiàn)或者嵌入到諸如開關(guān)或傳感器設(shè)備之類的另一設(shè)備中。將相機設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)的相機位置并且記錄(register)光斑圖像允許通過識別各代碼確定哪個光源對照明圖案產(chǎn)生貢獻(xiàn)。這些光斑可以例如是地板、墻壁或天花板上的被照射區(qū)域。除了從記錄的圖像導(dǎo)出各代碼之外，信號處理裝置也可以確定關(guān)聯(lián)光源的一個或多個特性，例如光源位置、光強度、色點等等。
[0005]US2007/0008258公開了一種通信系統(tǒng)，該通信設(shè)備包括:光照(lighting)設(shè)備，其具有包括多個發(fā)光元件的發(fā)送器，每個發(fā)光元件發(fā)射不同波長的光；以及終端設(shè)備，其具有包括多個光接收元件的光接收器，這些光接收元件接收每個不同波長的光信號。該通信系統(tǒng)具有光照功能并且能夠進(jìn)行高速信號傳輸。終端設(shè)備包含能夠透過不同波長的波長濾波器，使得每個光接收元件接收不同波長的光。
[0006]US2007/0008258的通信系統(tǒng)要求光接收器包括用于光接收元件的波長濾波器以便檢測來自發(fā)光元件的不同波長的光。
[0007]在本領(lǐng)域中存在對于復(fù)雜度降低的光接收器和照明系統(tǒng)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]提出了一種用于接收可見光的光接收器，其中可見光包含強度調(diào)制信號。該光接收器包括被配置用于從可見光過濾強度調(diào)制信號的光學(xué)強度調(diào)制濾波器以及被配置用于檢測所述過濾的調(diào)制信號的光檢測器。
[0009]此外，提出了一種照明系統(tǒng)，其被配置用于通過多個光源發(fā)射可見光。該系統(tǒng)包括被配置用于對于可見光產(chǎn)生調(diào)制信號以便提供用于光源的識別代碼的調(diào)制器。該照明系統(tǒng)包括前面段落的光接收器。
[0010]通過應(yīng)用被配置用于從可見光過濾強度調(diào)制信號的光學(xué)強度調(diào)制濾波器(即被調(diào)諧成基于可見光的強度調(diào)制頻率進(jìn)行濾波的濾波器)，既不需要波長濾波器，也不需要用于發(fā)射不同波長的光信號的光源。因此，獲得復(fù)雜度降低的光接收器和照明系統(tǒng)。
[0011]應(yīng)當(dāng)理解的是，光學(xué)強度調(diào)制濾波器可以是寬帶濾波器，即能夠在相當(dāng)?shù)墓庾V范圍上通過可見光的濾波器，或者可以是窄帶低通或高通濾波器，即能夠僅僅在有限光譜范圍上通過光的濾波器(例如除了光學(xué)強度調(diào)制濾波器之外還使用波長濾波器，或者使用具有僅對特定光譜范圍的信號作出響應(yīng)的材料組成的光學(xué)強度調(diào)制濾波器)，
盡管為了在所述照明系統(tǒng)中具有用戶交互功能，高速通信可能是希望的，然而較低速通信可能對于不需要快速響應(yīng)的設(shè)備(例如傳感器或開關(guān)中的嵌入式設(shè)備)是足夠的。權(quán)利要求2的實施例提供了一種光接收器，其中光檢測器基本上接收低頻強度調(diào)制信號。該實施例不需要昂貴的電濾波器，例如抗混疊濾波器。而且，用于光接收器的最終電放大器可以是低速、低成本放大器。
[0012]權(quán)利要求3的實施例提供了光接收器中的光學(xué)濾波器的容易且廉價的實現(xiàn)。該光學(xué)濾波器層可以包括多個子層。
[0013]權(quán)利要求4-6的實施例提供了獲得適當(dāng)信噪比的特別合適的光學(xué)濾波器層，即熒光層。該熒光層具有100-300μπι范圍內(nèi)的厚度。該層優(yōu)選地包含磷光體材料，盡管并不排除用于熒光層的其他材料。撞擊到磷光體材料層上的光將觸發(fā)熒光反應(yīng)，并且該反應(yīng)的調(diào)制的受激發(fā)光隨后將被光檢測器檢測到。特別地，熒光層將能夠響應(yīng)具有低強度調(diào)制頻率(例如1Hz或更低)的信號，但是該層通常將不能跟隨較高頻率強度調(diào)制，從而確保低頻強度調(diào)制信號的選擇性通過。通過調(diào)諧該層的熒光時間衰減常數(shù)，可以確定截止頻率。
[0014]權(quán)利要求7的實施例提供了以下優(yōu)點:光電二極管的光電流是接收的過濾信號的適當(dāng)度量。
[0015]權(quán)利要求8的實施例是有利的，因為來自光檢測器的非調(diào)制信號(例如光電二極管的DC電流)被高通濾波器有效地阻擋。這些非調(diào)制信號由光檢測器接收的外界光產(chǎn)生。而且，這些非調(diào)制信號可能由被光學(xué)強度調(diào)制濾波器阻擋的高頻強度調(diào)制信號產(chǎn)生，例如高頻調(diào)制信號。
[0016]在下文中，將進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，該實施例不應(yīng)當(dāng)被視為限制了本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【附圖說明】
[0017]在附圖中:
圖1為安裝在依照本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)中的照明系統(tǒng)的示意圖；
圖2為用于向來自光源的可見光提供低頻調(diào)制信號的實施例的示意圖；以及圖3為依照本發(fā)明實施例的光接收器的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1示出了具有安裝的照明系統(tǒng)2的結(jié)構(gòu)I，其在這種情況下為房間。照明系統(tǒng)2包括多個設(shè)有編碼器(參見圖2)的光源3，所述編碼器被設(shè)置成使得從光源3發(fā)射的光能夠包含光源識別代碼。光源3可以例如是高壓/低壓氣體放電燈泡、無機/有機發(fā)光二極管或者激光二極管?？赡艿氖?，可以在光模塊4中結(jié)合若干光源3。
[0019]所述照明系統(tǒng)還包括置于結(jié)構(gòu)I中的相機5，使得它能夠記錄從光源3發(fā)射的光的照明斑6的圖像。例如結(jié)合到相機5中或者結(jié)合到照明系統(tǒng)2的主控制器8中的信號處理器7被設(shè)置成從記錄的圖像導(dǎo)出光源識別代碼。通過確定光源識別代碼，有可能使光源3和它們的照明斑6的覆蓋區(qū)(foot print)相關(guān)。進(jìn)行這種也稱為光效調(diào)試(commiss1ning)的相關(guān)使得用戶能夠使用包括光接收器(參見圖3)的遙控設(shè)備9直觀地創(chuàng)建照明氛圍。遙控設(shè)備9例如通過與例如主控制器8的無線RF鏈接與系統(tǒng)交互。
[0020]圖2是用于利用識別代碼使用低頻調(diào)制編碼可見光的實施例的示意圖。編碼器20被設(shè)置成使用組合器23將來自光信號發(fā)生器21的用于光源3的驅(qū)動信號與來自緩慢代碼信號發(fā)生器22的緩慢代碼信號組合。來自組合器23的信號被饋送到光源3的驅(qū)動器(未示出)以便獲得具有低頻強度調(diào)制信號24的可見光。優(yōu)選地，緩慢代碼信號被時鐘控制成低于10Hz。有利的是，這允許光調(diào)制對于人眼實際上是不可見的。
[0021]緩慢代碼可以例如使用擴頻技術(shù)在可見光中實現(xiàn)。這種技術(shù)稱為“碼分復(fù)用/碼分多址”(CDM或⑶MA)。對于每個光照源3，或者對于每組一個或多個光源3，分配唯一代碼。這些代碼可以是正交的，即一個代碼的自相關(guān)值一定遠(yuǎn)高于兩個不同代碼的互相關(guān)值。于是，諸如相機5或者遙控器9中的光接收器之類的感測設(shè)備能夠區(qū)分不同光源3的調(diào)制光的同時發(fā)射，從而感測設(shè)備能夠識別這些光源中的每一個。此外，感測設(shè)備能夠測量從識別的光源3接收的調(diào)制光的光照特性(強度、色點等等)。
[0022]對于每個感測的調(diào)制光的發(fā)射，光接收器將包含發(fā)射光源3的標(biāo)識以及測量的光照特性的值的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂破?。獲得了這樣的數(shù)據(jù)之后，主控制器8能夠控制光源3，改變發(fā)射的光的強度或色點以滿足感測設(shè)備周圍區(qū)域中的希望的光效。
[0023]圖3提供了可以例如在遙控設(shè)備9或者另一設(shè)備中實現(xiàn)的光接收器30的示意圖。
[0024]光接收器30包括光學(xué)強度調(diào)制濾波器31，其被配置用于接收強度調(diào)制可見光24并且從可見光過濾強度調(diào)制信號。過濾的光隨后由光檢測器32檢測。
[0025]光學(xué)濾波器31作為施加到光檢測器32上面或上方的一個或多個層而提供。該層具有100-300μπι范圍內(nèi)的厚度并且包含熒光材料，例如磷光體材料。這種層能夠響應(yīng)包含識別代碼的可見光24的緩慢強度調(diào)制并且將關(guān)聯(lián)的調(diào)制信號提供給光檢測器32。非調(diào)制信號(例如由外界光產(chǎn)生)或者具有光學(xué)濾波器31不能響應(yīng)的高頻強度調(diào)制的信號(例如可見光24中的快速代碼信號)將作為DC信號被傳輸?shù)焦鈾z測器32。
[0026]光檢測器32包括接收來自光學(xué)強度調(diào)制濾波器31的過濾信號。來自光電二極管的光電流可以由低成本放大器33放大。電容器34確保不放大DC信號。
【主權(quán)項】
1.一種用于接收由光源發(fā)射的可見光(24)的光接收器(30)，所述可見光包含強度調(diào)制信號，其特征在于，所述光接收器包括: -光學(xué)濾波器(31)，其被配置用于從所述可見光過濾所述強度調(diào)制信號；以及 -光檢測器(32)，其被配置用于檢測所述過濾的強度調(diào)制信號。2.依照權(quán)利要求1的光接收器(30)，其中所述強度調(diào)制信號包含1Hz或更低的強度調(diào)制頻率，并且所述光學(xué)濾波器被配置用于過濾高于1Hz的強度調(diào)制頻率。3.依照權(quán)利要求1的光接收器(30)，其中所述光學(xué)濾波器(31)包括沉積在所述光檢測器上面的層。4.依照權(quán)利要求3的光接收器(30)，其中所述層包括熒光層。5.依照權(quán)利要求4的光接收器(30)，其中所述熒光層包含磷光體材料。6.依照權(quán)利要求5的光接收器(30)，其中所述磷光體層的熒光時間衰減常數(shù)被調(diào)諧成過濾所述強度調(diào)制信號。7.依照權(quán)利要求1的光接收器(30)，其中所述光檢測器(32)包括光電二極管。8.依照權(quán)利要求1的光接收器(30)，其中所述光檢測器連接到高通濾波器，例如電容器(34)。9.一種照明系統(tǒng)(2)，包括被配置用于發(fā)射可見光(24)的多個光源(3)，所述系統(tǒng)包括被配置用于對于所述可見光產(chǎn)生強度調(diào)制信號以便提供用于一個或多個所述光源的識別代碼的調(diào)制器(20)，所述照明系統(tǒng)包括前面的權(quán)利要求中一項或多項的光接收器(30)。10.依照權(quán)利要求9的照明系統(tǒng)(2)，其中所述強度調(diào)制信號具有1Hz或更低的強度調(diào)制頻率。
【文檔編號】H04B10/67GK105827332SQ201610155281
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2009年6月5日
【發(fā)明人】P.H.A.達(dá)明克
【申請人】皇家飛利浦電子股份有限公司