照明裝置和接收器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種方法和對(duì)應(yīng)的照明裝置(100)以及一種接收器，所述接收器采用在可調(diào)光的照明系統(tǒng)中提供碼調(diào)制的兼容性的碼調(diào)制。所述照明裝置包括：用于對(duì)采用多個(gè)調(diào)光模式的輸出光進(jìn)行調(diào)光的裝置(102)，每個(gè)調(diào)光模式表示借助于相應(yīng)的調(diào)光方法對(duì)來(lái)自照明裝置的所述光輸出進(jìn)行調(diào)光；以及用于將碼嵌入在光輸出中的裝置(103)。用于將碼嵌入在所述光輸出中的所述裝置采用這樣的碼調(diào)制，其基于控制來(lái)自所述照明裝置的瞬時(shí)經(jīng)調(diào)光的光輸出使得所述經(jīng)調(diào)光的光輸出在時(shí)間周期T期間的積分值被調(diào)制以便嵌入所述碼。所述碼然后隨后可以在接收機(jī)處借助于積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程而被從已調(diào)制光中提取，而不用知道所述照明裝置的所述調(diào)光方法和/或調(diào)光水平。
【專(zhuān)利說(shuō)明】照明裝置和接收器
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及碼調(diào)制的照明裝置的領(lǐng)域，并且更特別地涉及采用多個(gè)調(diào)光模式的照明裝置和針對(duì)這樣的照明裝置的碼調(diào)制方法、接收器以及照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于發(fā)光二極管(LED)照明模塊來(lái)說(shuō)，可見(jiàn)光通信對(duì)于實(shí)現(xiàn)各種智能照明應(yīng)用，諸如容易試運(yùn)行、狀態(tài)信息讀出以及點(diǎn)和控制等能夠帶來(lái)顯著益處。對(duì)于設(shè)計(jì)可見(jiàn)光調(diào)制方法的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之ー是數(shù)據(jù)調(diào)制應(yīng)該與照明功能性兼容，即，使得調(diào)制到所發(fā)射的光中的數(shù)據(jù)對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)通常是不可見(jiàn)的。
[0003]特別地，例如為了辦公室環(huán)境中的節(jié)能或餐館中的氛圍創(chuàng)造，許多先進(jìn)的LED照明系統(tǒng)允許像調(diào)光這樣的照明功能性。
[0004]存在針對(duì)LED的三個(gè)主要調(diào)光方法，即幅度調(diào)制調(diào)光(AM-D)、脈寬調(diào)制調(diào)光(PWM-D)以及脈沖密度調(diào)制調(diào)光(PDM-D)?？紤]到調(diào)光能力，一個(gè)人將實(shí)際上典型地以低成本并且在對(duì)燈效率的最小影響的情況下設(shè)計(jì)針對(duì)特定調(diào)光方法的數(shù)據(jù)調(diào)制方法。例如，為了與AM-D兼容，ー個(gè)人能夠出于數(shù)據(jù)通信的目的在所期望的光水平附近調(diào)制光輸出的幅度。作為另ー實(shí)例，關(guān)于PWM-D，一個(gè)人能夠選擇調(diào)制連續(xù)脈沖的寬度或位置以將數(shù)據(jù)嵌入在光信號(hào)中。不同的調(diào)制方法對(duì)于不同的調(diào)光模式是更可取的，因?yàn)榈蛯?shí)施方案成本和燈效率方面的最小損失能夠用數(shù)據(jù)調(diào)制與燈調(diào)光方法之間的這種一致性來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0005]然而，附加的挑戰(zhàn)出現(xiàn)在單個(gè)照明裝置被布置成以ー個(gè)以上的調(diào)光方法提供調(diào)光時(shí)，這可以適用于提高照明裝置的效率。例如允許AM-D和PWM-D方法兩者用于相同照明裝置針對(duì)不同情形的調(diào)光的兩個(gè)模式調(diào)光方法是有已知的。典型地，所選調(diào)光方法可以例如響應(yīng)于哪ー個(gè)調(diào)光水平被請(qǐng)求而被設(shè)置。
[0006]進(jìn)ー步地，針對(duì)LED照明系統(tǒng)的已知可見(jiàn)光通信(VLC)方案目標(biāo)在于固定的單個(gè)或兩個(gè)模式調(diào)光方法和對(duì)應(yīng)的固定的數(shù)據(jù)調(diào)制方式，它們?cè)跀?shù)據(jù)接收過(guò)程之前對(duì)于接收器而言為已知的。在這些固定的調(diào)光模式和固定的數(shù)據(jù)調(diào)制方式中，接收器總是需要在數(shù)據(jù)接收過(guò)程(即在光中調(diào)制的數(shù)據(jù)的提取)之前獲得照明裝置的調(diào)光信息，例如哪ー個(gè)調(diào)光模式被使用，這是麻煩的，即使不是不可能的。
[0007]從數(shù)據(jù)通信觀點(diǎn)看，將期望接收器以不同的調(diào)光水平和調(diào)光方法獨(dú)立地工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目標(biāo)是克服上述問(wèn)題，并且提供能夠盲目地(即在沒(méi)有哪ー個(gè)調(diào)光水平和調(diào)光方法被使用的先驗(yàn)知識(shí)的情況下)工作的兼容的數(shù)據(jù)調(diào)制方法、照明裝置以及對(duì)應(yīng)的接收器。
[0009]本發(fā)明構(gòu)思是基于提供來(lái)自采用兩個(gè)或更多個(gè)調(diào)光模式的照明裝置的光輸出的兼容幅度調(diào)制的，在來(lái)自這樣的照明裝置的光的接收器中所述兼容幅度調(diào)制在沒(méi)有在照明裝置中使用的調(diào)光模式和調(diào)光方法的先驗(yàn)知識(shí)的情況下允許在光中調(diào)制的數(shù)據(jù)的提取。[0010]這個(gè)和其它目標(biāo)通過(guò)提供具有在獨(dú)立權(quán)利要求中定義的特征的照明裝置、接收器以及方法而被實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中被定義。
[0011]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第一方面提供了照明裝置，其包括:至少一個(gè)光源，其用于提供光輸出；以及調(diào)光裝置，其用于借助于選自多個(gè)調(diào)光模式的目前調(diào)光模式來(lái)提供光輸出的調(diào)光。每個(gè)調(diào)光模式與預(yù)定調(diào)光方法相關(guān)聯(lián)。所述照明裝置進(jìn)一步包括用于將碼嵌入在經(jīng)調(diào)光的光輸出中的嵌入裝置，所述嵌入裝置被布置用于控制瞬時(shí)經(jīng)調(diào)光的光輸出，使得該經(jīng)調(diào)光的光輸出在時(shí)間周期T期間的積分值被調(diào)制以便嵌入所述碼。
[0012]從而，提供了照明裝置，其中用于光輸出的調(diào)光的不同調(diào)光模式是兼容的，因?yàn)椴煌{(diào)光模式以及從而不同調(diào)光方法可以被采用于相同的光源。通過(guò)提供此而不管哪一個(gè)調(diào)光模式被采用，時(shí)間段T中的積分的光輸出功率被調(diào)制以便嵌入數(shù)據(jù)信息，用于接收從照明裝置輸出的光的接收器能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)提取，而無(wú)需知道正被使用的具體調(diào)光方法。
[0013]根據(jù)所述照明裝置的實(shí)施例，所述碼被調(diào)制到經(jīng)調(diào)光的光輸出中使得它可借助于積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)(integrate-and-dump)過(guò)程而提取。這提供了方便的提取方法，針對(duì)使用上面的兼容的調(diào)制方法(即在一時(shí)間段中調(diào)制積分的光輸出功率)調(diào)制的已調(diào)制光信號(hào)而言，其對(duì)于例如借助于幅度調(diào)制的碼調(diào)制以及對(duì)于借助于脈寬調(diào)制的碼調(diào)制有利地產(chǎn)生相同的提取碼。
[0014]根據(jù)所述照明裝置的實(shí)施例，目前調(diào)光模式響應(yīng)于對(duì)于光源的所請(qǐng)求的光輸出水平DL被選擇。因?yàn)橛脕?lái)嵌入數(shù)據(jù)(即，碼)的調(diào)制被以其中目前調(diào)光模式對(duì)用于從光源接收光的接收器不關(guān)心的方式完成，所以數(shù)據(jù)提取可以在不用知道目前調(diào)光水平的情況下完成。因此，調(diào)光水平僅僅被用于設(shè)置在照明裝置處的目前調(diào)光模式。
[0015]根據(jù)實(shí)施例，兩個(gè)調(diào)光模式在所述照明裝置中被采用。當(dāng)所請(qǐng)求的光輸出值DL低于預(yù)定門(mén)限水平時(shí)第一模式被采用，以及當(dāng)所請(qǐng)求的光輸出值高于預(yù)定門(mén)限水平時(shí)第二模式被采用。這對(duì)于提供高功率效率和仍然準(zhǔn)確的調(diào)光是有利的。作為例子，在本發(fā)明構(gòu)思的設(shè)想的照明裝置中，其是LED照明模塊，出于高功率效率并且仍然實(shí)現(xiàn)足夠準(zhǔn)確的調(diào)光的目的，當(dāng)光輸出被從100%光輸出調(diào)光到例如10%光輸出時(shí)AM-D可以被采用。當(dāng)光輸出被進(jìn)一步調(diào)光時(shí)，即低于10%，使用AM-D不再是更可取的。原因是制造為照明模塊提供準(zhǔn)確而且穩(wěn)定的低驅(qū)動(dòng)電流的電源常常是困難的和昂貴的。替代地，諸如PWM-D之類(lèi)的不同調(diào)光方法可以被采用。在PWM-D中，電源被按照總時(shí)間的百分比周期性地關(guān)斷，而當(dāng)電源被接通時(shí)維持(標(biāo)稱(chēng))驅(qū)動(dòng)電流。以這種方式，準(zhǔn)確且可靠的深度調(diào)光能夠被實(shí)現(xiàn)。
[0016]根據(jù)所述照明裝置的實(shí)施例，用來(lái)嵌入碼的調(diào)制借助于(或者通過(guò))與目前調(diào)光模式相關(guān)聯(lián)的碼調(diào)制方案來(lái)完成。
[0017]根據(jù)所述照明裝置的實(shí)施例，當(dāng)目前調(diào)光模式是第一模式時(shí)，第一碼調(diào)制方案被采用，而如果目前調(diào)光模式是第二模式時(shí)，則第二碼調(diào)制方案被采用。
[0018]根據(jù)所述照明裝置的實(shí)施例，調(diào)光方法各提供幅度調(diào)制調(diào)光、脈寬調(diào)制調(diào)光以及脈沖密度調(diào)制調(diào)光中的一個(gè)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的第二方面，提供了接收器，其包括用于接收源自于根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的照明裝置的信號(hào)的裝置，以及用于借助于(或者通過(guò))積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程來(lái)提取所接收到的信號(hào)中的碼的裝置。通過(guò)對(duì)從根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明裝置接收到的信號(hào)執(zhí)行積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程，所述接收器能夠操作以執(zhí)行數(shù)據(jù)接收，而不用知道在照明裝置中正被使用的具體調(diào)光水平和調(diào)光方法。
[0020]根據(jù)所述接收器的實(shí)施例，所接收到的信號(hào)是光信號(hào)LS，并且接收器進(jìn)一歩包括用于在進(jìn)入用于提取碼的裝置之前將所接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。
[0021]根據(jù)所述接收器的實(shí)施例，所述積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程針對(duì)長(zhǎng)度T的許多時(shí)間周期包括:對(duì)于每個(gè)時(shí)間周期⑴在時(shí)間周期T期間對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行積分，以及(ii)登記所接收到的信號(hào)在該時(shí)間周期期間的作為結(jié)果的積分值。經(jīng)登記的作為結(jié)果的積分值的序列與碼相關(guān)聯(lián)。
[0022]根據(jù)所述接收器的實(shí)施例，它進(jìn)一歩包括用于使積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程同步的時(shí)鐘同步単元，這是有利的。
[0023]根據(jù)所述接收器的實(shí)施例，它被進(jìn)一歩布置用于對(duì)從照明裝置接收到的信號(hào)強(qiáng)度執(zhí)行估計(jì)，這在特定照明應(yīng)用中可能是有用的。
[0024]進(jìn)ー步地，提供了包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的ー個(gè)或多個(gè)照明裝置和一個(gè)或多個(gè)接收器的照明系統(tǒng)。
[0025]根據(jù)第三方面，提供了針對(duì)采用多個(gè)調(diào)光模式的光源的碼調(diào)制方法。每個(gè)相應(yīng)的調(diào)光模式表示借助于相應(yīng)的調(diào)光方法對(duì)來(lái)自光源的光輸出進(jìn)行調(diào)光。所述碼調(diào)制方法包括當(dāng)被用選自多個(gè)調(diào)光模式的目前調(diào)光模式調(diào)光時(shí)控制瞬時(shí)經(jīng)調(diào)光的光輸出，使得經(jīng)調(diào)光的光輸出在時(shí)間周期T期間的積分值被調(diào)制以便嵌入碼。
[0026]所述方法可以進(jìn)一歩包括檢測(cè)正被采用的目前調(diào)光模式。用來(lái)嵌入碼的調(diào)制借助干與目前調(diào)光模式相關(guān)聯(lián)的碼調(diào)制方案來(lái)完成。
[0027]根據(jù)所述方法的實(shí)施例，它進(jìn)一歩包括，優(yōu)選地在光源外部(例如在接收器中)，從光輸出中提取碼?；謴?fù)碼的步驟包括借助于積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程處理從所述照明裝置輸出的光，例如如由接收器所接收到的經(jīng)調(diào)光的光輸出的一部分。
[0028]應(yīng)指出，本發(fā)明涉及在權(quán)利要求中記載的特征的所有可能組合。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]現(xiàn)將參考示出本發(fā)明的(ー個(gè)或多個(gè))實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這個(gè)和其它方面，在附圖中:
圖1是圖示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明裝置的實(shí)施例的示意框圖，
圖2a_b是圖示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的碼調(diào)制方法的實(shí)施例的時(shí)序圖，當(dāng)采用脈寬調(diào)制調(diào)光模式PWM-D模式時(shí)所述碼調(diào)制方法在這里為ニ元兼容幅度調(diào)制，
圖3a_b是圖示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的碼調(diào)制方法的實(shí)施例的時(shí)序圖，當(dāng)采用幅度調(diào)制調(diào)光模式AM-D模式時(shí)所述碼調(diào)制方法為ニ元兼容幅度調(diào)制，
圖4a-b示出了當(dāng)采用a)幅度調(diào)制調(diào)光模式AM-D、以及b)脈寬調(diào)制調(diào)光模式PWM-D模式時(shí)圖示4級(jí)兼容幅度調(diào)制的時(shí)序圖，
圖5是圖示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明裝置的實(shí)施例的示意框圖，以及 圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的接收器的實(shí)施例的示意框圖。
具體實(shí)施方案
[0030]本發(fā)明構(gòu)思基于提供碼調(diào)制方法，本文下面被稱(chēng)為兼容幅度調(diào)制CAM，其在可調(diào)光的照明系統(tǒng)中提供碼調(diào)制的兼容性。CAM是基于在可以采用多個(gè)調(diào)光模式的照明裝置中每個(gè)調(diào)光模式表示借助于相應(yīng)的調(diào)光方法對(duì)來(lái)自照明裝置的光輸出進(jìn)行調(diào)光，控制來(lái)自照明裝置的瞬時(shí)經(jīng)調(diào)光的光輸出使得經(jīng)調(diào)光的光輸出在時(shí)間周期T期間的積分值被調(diào)制以便嵌入碼。所述碼然后隨后可以借助于積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程被從所輸出的已調(diào)制光中提取，而不用知道照明裝置的調(diào)光方法和/或調(diào)光水平。
[0031]作為圖示的方式，首先針對(duì)利用兩種調(diào)光模式的照明裝置描述CAM。圖1詳述了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明裝置100的實(shí)施例的示意框圖。照明裝置包括光源101，所述光源101在這里包括發(fā)光二極管LED，其被驅(qū)動(dòng)器106電力地供電。光源可能替換地包括更多LED，或者可能替換地基于HID燈(高強(qiáng)度放電)、鹵素?zé)?、白熾燈?或螢光管狀燈。
[0032]驅(qū)動(dòng)器106確定調(diào)光水平并且接通和斷開(kāi)光源101。驅(qū)動(dòng)器包括用于將電力提供給光源的電子軟件和硬件，并且進(jìn)一步包括適合的處理能力(例如至少一個(gè)處理器)，而且可選地包括至少一個(gè)存儲(chǔ)器電路。在下面，僅驅(qū)動(dòng)器的功能性通過(guò)涉及選擇、處理、編碼等的不同裝置而被描述。功能性可以由軟件或硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0033]驅(qū)動(dòng)器106包括諸如中央處理單元(CPU)之類(lèi)的處理單元或者可選地是其一部分。單個(gè)處理器或其它單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。
[0034]驅(qū)動(dòng)器106布置有用于選擇目前調(diào)光模式的裝置，其在這里被圖示為框104?；谕ㄟ^(guò)可選的(單向)通信接口(未示出)所接收到的信息，光源的調(diào)光水平DL或接通/斷開(kāi)被控制。在這里，框104從通信接口檢索所請(qǐng)求的調(diào)光水平值DL，所述通信接口是例如遙控器、計(jì)算機(jī)化的控制系統(tǒng)或人工調(diào)光控制器。取決于所請(qǐng)求的調(diào)光水平值DL，預(yù)定調(diào)光方法被選擇。對(duì)于這個(gè)例示的實(shí)施例，如果調(diào)光水平DL被選擇成小于預(yù)定門(mén)限水平，例如來(lái)自照明裝置的最大光輸出的10%，則PWM-D將被利用為調(diào)光方法。如果調(diào)光水平DL被選擇成在預(yù)定門(mén)限水平處或者高于預(yù)定門(mén)限水平，則AM-D將被利用為調(diào)光方法。在替換實(shí)施例中，預(yù)定門(mén)限水平可以被設(shè)置在例如最大光輸出的80%、75%、50%、40%、33%或20%處。換句話說(shuō)，對(duì)于高于門(mén)限水平的調(diào)光水平DL，光源被用與所請(qǐng)求的調(diào)光水平相稱(chēng)的DC電流(即與100%光輸出相對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)電流的一定比例)驅(qū)動(dòng)并且在該電流水平附近被調(diào)制(見(jiàn)圖3a與b)。對(duì)于低于門(mén)限的調(diào)光水平，光源被用PWM調(diào)制的電流驅(qū)動(dòng)，其中“導(dǎo)通電流(on current)”等于與門(mén)限水平相稱(chēng)的DC電流以及PWM占空比定義在門(mén)限水平處(占空比=100%)或者低于門(mén)限水平(占空比〈100%)的調(diào)光水平(見(jiàn)圖2a與b)。
[0035]照明裝置100進(jìn)一步包括用于提供對(duì)光輸出的調(diào)光的調(diào)光裝置，即用于提供AM-D或PWM-D調(diào)光電流生成的電路，在這里由框102來(lái)圖示。如在框104中所選擇的對(duì)調(diào)光方法的當(dāng)前選擇因此連同所請(qǐng)求的調(diào)光水平DL的信息一起在框102中被采用，所述框102然后輸出針對(duì)光源的經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)電流。
[0036]針對(duì)光源101的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)一步包括用于將碼嵌入在光輸出中的嵌入裝置，所述嵌入裝置在這里由框103來(lái)表示。在數(shù)據(jù)嵌入中使用的調(diào)制方法在這里響應(yīng)于目前調(diào)光模式被選擇。與目前調(diào)光模式有關(guān)的數(shù)據(jù)在這里被從框104檢索。進(jìn)一步地，要被嵌入到光輸出中的實(shí)際數(shù)據(jù)被從數(shù)據(jù)源DS檢索，所述數(shù)據(jù)源DS可以經(jīng)由例如照明裝置本身內(nèi)的控制電路、遙控器或針對(duì)照明裝置為其部分的照明系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化的控制系統(tǒng)來(lái)提供。數(shù)據(jù)可以與例如照明裝置的標(biāo)識(shí)碼、當(dāng)前照明設(shè)定、照明裝置的當(dāng)前照明測(cè)量、與照明裝置有關(guān)的數(shù)據(jù)(諸如光源101的燃燒小時(shí)的數(shù)目)或任何外部數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，所述任何外部數(shù)據(jù)例如通信數(shù)據(jù)，諸如文本數(shù)據(jù)、音樂(lè)或語(yǔ)音、視頻數(shù)據(jù)、來(lái)自例如溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、光電傳感器等的傳感器數(shù)據(jù)。
[0037]來(lái)自框102的經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)電流和來(lái)自框103的數(shù)據(jù)嵌入電流在獨(dú)立電路中被生成并且在到光源LED 101的輸入端處被組合?；旧?，時(shí)間間隔T中的總的光功率被波動(dòng)以嵌入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。例如，T間隔中的較高的總的光功率意指比特“I”以及T間隔中的較低的總的光功率意指比特“O”。然而，跨越更長(zhǎng)時(shí)間段的平均光功率仍然等于由所期望的調(diào)光水平所指示的值。取決于要被嵌入的數(shù)據(jù)和所應(yīng)用的照明應(yīng)用，時(shí)間間隔T的范圍可以從(約)IOns至Ij (約)lms。這對(duì)應(yīng)于在?100Mbit/s至?lkbit/s之間的比特率。優(yōu)選地,時(shí)間間隔T的范圍從IOOns至100 ii s并且更優(yōu)選從I y s至10 ii S。
[0038]只要上述描述被滿足，一個(gè)人就具有關(guān)于對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)嵌入方法的具體實(shí)施的自由。例如，一個(gè)人能夠同時(shí)地生成滿足調(diào)光和數(shù)據(jù)嵌入兩者的光波形，這將在下面被描述?；蛘?，一個(gè)人能夠像在照明裝置100中那樣通過(guò)首先在框102中生成經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)電流、并且然后修改用于數(shù)據(jù)嵌入的信號(hào)來(lái)采取兩步方式。
[0039]照明裝置100可以利用ニ元碼調(diào)制，即數(shù)據(jù)是選自{-1，1}的數(shù)據(jù)值的序列。這個(gè)參考圖2被描述。圖2a-b是圖示了當(dāng)在光源中采用PWM-D模式時(shí)CAM的實(shí)施方案的時(shí)序圖。圖2a圖示了如由框102所提供的驅(qū)動(dòng)電流，其被脈沖調(diào)制一因此PWM-D調(diào)光在框104中被選擇ー以便提供光源101的最大光輸出(100%)的約5%的調(diào)光水平。在這種情況下，作為例子，門(mén)限水平被設(shè)置在10%并且PWM占空比是約50%。對(duì)于每個(gè)時(shí)間周期T (與I/fpwi相對(duì)應(yīng)，fpM為PWM頻率)，每個(gè)脈沖然后被用CAM調(diào)制，以便嵌入相應(yīng)的數(shù)據(jù)值。調(diào)制到經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)電流上并且在圖示了經(jīng)調(diào)制的經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的圖2b中可見(jiàn)的數(shù)據(jù)序列在這里是{*，1，-1, -1, 1，-1, 1，*}，其中*表示“無(wú)數(shù)據(jù)”，因此圖2b中可見(jiàn)的第一和最后ー個(gè)時(shí)間周期不包含驅(qū)動(dòng)電流的數(shù)據(jù)調(diào)制。驅(qū)動(dòng)器信號(hào)以及因此所關(guān)聯(lián)的光輸出在“無(wú)數(shù)據(jù)”間隔期間通過(guò)正被使用的具體調(diào)光模式和調(diào)光水平而被確定。例如，在PWM調(diào)光模式下，“無(wú)數(shù)據(jù)”信號(hào)能夠被設(shè)置成由具有非波動(dòng)占空比的脈沖列構(gòu)成，非波動(dòng)占空比的值由調(diào)光水平所確定。
[0040]繼續(xù)，當(dāng)照明裝置100的調(diào)光水平DL被選擇成高于門(mén)限水平時(shí)，AM-D調(diào)光被采用，如上面所描述的那樣。用于針對(duì)照明裝置100的這個(gè)驅(qū)動(dòng)模式的CAM的實(shí)施方案現(xiàn)參考圖3被描述。圖3a-b是圖示了當(dāng)在光源中采用AM-D模式時(shí)CAM的實(shí)施方案的時(shí)序圖。圖3a圖示了如由框102所提供的驅(qū)動(dòng)電流，其被幅度調(diào)制，因此AM-D調(diào)光在框104中被選擇，以便提供光源101的最大光輸出(100%)的A%的總的光輸出。對(duì)于每個(gè)時(shí)間周期T，經(jīng)調(diào)光的光輸出然后被用CAM調(diào)制，以便嵌入相應(yīng)的數(shù)據(jù)值。調(diào)制到經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)電流上并且在圖示了經(jīng)調(diào)制的經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的圖3b中可見(jiàn)的數(shù)據(jù)序列在這里是{*，I, -1, -1,1，-1, I, *}，其中*表示“無(wú)數(shù)據(jù)”，因此圖3b中可見(jiàn)的第一和最后ー個(gè)時(shí)間周期不包含驅(qū)動(dòng)電流的數(shù)據(jù)調(diào)制。碼調(diào)制在這里借助于從照明裝置輸出的平均光水平的幅度調(diào)制來(lái)完成。典型地，調(diào)制深度依賴(lài)于所需要的信噪比和對(duì)于照明系統(tǒng)允許的光照邊界條件而在1%與20%之間。如上面針對(duì)PWM調(diào)光模式所提到的那樣，驅(qū)動(dòng)器信號(hào)以及因此所關(guān)聯(lián)的光輸出在“無(wú)數(shù)據(jù)”間隔期間通過(guò)正被使用的具體調(diào)光模式和調(diào)光水平而被確定。在AM調(diào)光模式下，“無(wú)數(shù)據(jù)”信號(hào)能夠被設(shè)置成由其值由調(diào)光水平所確定的DC (直流電)信號(hào)構(gòu)成。
[0041]CAM適合于ニ元碼調(diào)制之外的其它碼調(diào)制，并且在圖4a和b中，4級(jí)調(diào)制針對(duì)AM-D模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖4a)以及PWM-D模式驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖4b)被圖示。四個(gè)不同的符號(hào){_3，-1, 1，3}被編碼到經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中。注意，碼級(jí)的數(shù)目在本發(fā)明構(gòu)思中不限于任何具體的數(shù)字集。
[0042]在如上面所描述的對(duì)照明裝置采用的CAM的所有情況下，盡管照明的瞬時(shí)光功率輸出由于數(shù)據(jù)嵌入要求而波動(dòng)，跨越較長(zhǎng)時(shí)間段(> T)(例如0.01秒)的平均光輸出被維持為相同的并且根據(jù)調(diào)光水平要求被維持?；旧希搜蹜?yīng)該僅感知到LED燈的調(diào)光，而數(shù)據(jù)嵌入過(guò)程對(duì)于人眼而言應(yīng)該是不可見(jiàn)的。
[0043]如上面所提到的那樣，針對(duì)光源的驅(qū)動(dòng)電流可以由單個(gè)(邏輯)電路通過(guò)聯(lián)合地考慮調(diào)光水平和數(shù)據(jù)嵌入要求來(lái)生成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明裝置的這樣的實(shí)施例在圖5中被圖示。圖5詳述了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明裝置200的實(shí)施例的示意框圖。照明裝置200包括光源101，所述光源101在這里包括發(fā)光二極管LED，其被驅(qū)動(dòng)器206電力地供電。替換地，光源可以為上面結(jié)合圖1所提到的類(lèi)型的燈。驅(qū)動(dòng)器206確定調(diào)光水平并且接通和斷開(kāi)光源101。像先前針對(duì)圖1中的照明裝置所描述的那樣，驅(qū)動(dòng)器206布置有用于選擇目前調(diào)光模式的裝置，其被圖示為框104?；谕ㄟ^(guò)可選的(單向)通信接口(未示出)所接收到的信息，光源的調(diào)光水平DL或接通/斷開(kāi)被控制?？?04從適合的通信接口檢索所請(qǐng)求的調(diào)光水平值DL。
[0044]照明裝置200進(jìn)一步包括用于提供光輸出的調(diào)光和編碼的裝置，即用于提供AM-D或PWM-D調(diào)光電流生成的電路以及數(shù)據(jù)嵌入裝置，在這里由框105來(lái)圖示。如在框104中所選擇的調(diào)光方法的目前選擇因此連同所請(qǐng)求的調(diào)光水平DL的信息一起在框105中被采用，并且要被嵌入在信號(hào)中的數(shù)據(jù)被以與針對(duì)照明裝置100的類(lèi)似方式從數(shù)據(jù)源DS檢索，如上面參考圖1所討論的那樣?？?05然后輸出被CAM調(diào)制以便驅(qū)動(dòng)光源101的經(jīng)調(diào)光的驅(qū)動(dòng)電流。
[0045]在數(shù)據(jù)嵌入中使用的調(diào)制方法在這里響應(yīng)于目前調(diào)光模式被選擇。與目前調(diào)光模式有關(guān)的數(shù)據(jù)被從框104檢索。
[0046]上面所描述的照明裝置輸出被調(diào)光和編碼的光。為了提取嵌入在所述光中的數(shù)據(jù)，本發(fā)明構(gòu)思進(jìn)一步涉及接收器。圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的接收器300的實(shí)施例的示意框圖。接收器300包括用于接收源自于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明裝置的信號(hào)LS的光傳感器301，其被可選地連接到用于信號(hào)LS的光電轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器304。光傳感器和轉(zhuǎn)換器可以替換地被集成在單個(gè)傳感器單元中。接收器300進(jìn)一步包括用于借助于積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程來(lái)處理所接收到的信號(hào)以及進(jìn)一步地用于從來(lái)自用于處理所接收到的信號(hào)的裝置的輸出中提取碼的裝置，在這里由框302來(lái)圖示。積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程針對(duì)長(zhǎng)度T的許多時(shí)間周期包括:對(duì)于每個(gè)時(shí)間周期，在時(shí)間周期T期間對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行積分，并且登記所接收到的信號(hào)在該時(shí)間周期期間的作為結(jié)果的積分值。經(jīng)登記的作為結(jié)果的積分值的序列與嵌入的碼相關(guān)聯(lián)。在嵌入的碼的這個(gè)積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)處理以及提取的輸出端，如圖2b和圖3b中所圖示的來(lái)自照明裝置的兩個(gè)已調(diào)制光信號(hào)兩者以1/T速率產(chǎn)生相同的碼序列，如上面所標(biāo)識(shí)的那樣。
[0047]可選地，接收器300包括時(shí)鐘同步單元303，其被布置用于獲得T的精確值。即使接收器應(yīng)該知道對(duì)于T的預(yù)定義理想值，來(lái)自具體照明裝置的T的實(shí)際值也可能由于諸如溫度、濕度等之類(lèi)的真實(shí)環(huán)境而遭受一定程度的不準(zhǔn)確。因此，時(shí)鐘同步單元303在接收器中的作用是恢復(fù)實(shí)際值T，所述實(shí)際值T接近于理想的預(yù)定義值。為了幫助這個(gè)時(shí)鐘同步過(guò)程，通常的做法是將已知周期序列加在數(shù)據(jù)序列前頭，以便接收器恢復(fù)針對(duì)這個(gè)對(duì)應(yīng)發(fā)送器(即，在這里是照明裝置)的T的精確值。
[0048]應(yīng)該提到的是，接收器的其它方面(例如模擬和數(shù)字濾波、低噪聲放大以及可能使用的線路編碼、錯(cuò)誤控制編碼和奇偶校驗(yàn)編碼方案等的解碼)超出本發(fā)明的范圍。
[0049]根據(jù)接收器的實(shí)施例，附加于數(shù)據(jù)接收和碼提取，接收器被布置成對(duì)從照明裝置接收到的光的信號(hào)強(qiáng)度執(zhí)行估計(jì)。
[0050]如上面所描述的接收器和照明裝置可以包括諸如中央處理單元(CPU)之類(lèi)的處理單元或者為其一部分。單個(gè)處理器或其它單元可以實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。
[0051]本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明決不限于上面所描述的優(yōu)選實(shí)施例。相反，許多修改和變化在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)是可能的。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能認(rèn)識(shí)到在本發(fā)明的實(shí)施例中，PWM-D模式被布置使得PWM電流脈沖列不在零與I門(mén)限之間切換，如上面所描述的那樣，而是替代地在零與系統(tǒng)的最大容許電流之間切換。占空比將同時(shí)地必須被設(shè)置在I門(mén)限/I標(biāo)稱(chēng)倍大小的較小值處以實(shí)現(xiàn)所需要的調(diào)光水平。這個(gè)選項(xiàng)可以適用于相對(duì)大的調(diào)光水平DL (即相對(duì)地接近于100%光輸出)，但將難以在非常低的調(diào)光水平(即相對(duì)地接近于0%光輸出)下實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閷?shí)施非常低的占空比是困難的/昂貴的。
【權(quán)利要求】
1.ー種照明裝置(100)，其包括: 至少ー個(gè)光源(101)，其用于提供光輸出；以及 裝置(102)，其用于借助于選自多個(gè)調(diào)光模式的目前調(diào)光模式來(lái)提供所述光輸出的調(diào)光，其中每個(gè)調(diào)光模式與預(yù)定調(diào)光方法相關(guān)聯(lián)， 所述照明裝置進(jìn)ー步包括用于將碼嵌入在所述經(jīng)調(diào)光的光輸出中的裝置(103)，所述裝置被布置用于控制所述瞬時(shí)經(jīng)調(diào)光的光輸出，使得所述經(jīng)調(diào)光的光輸出在時(shí)間周期T期間的積分值被調(diào)制以便嵌入所述碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其中，所述碼被調(diào)制到所述經(jīng)調(diào)光的光輸出中使得它可借助于積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程而提取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明裝置，其中，所述目前調(diào)光模式響應(yīng)于對(duì)于所述光源的所請(qǐng)求的光輸出水平DL被選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，當(dāng)包括兩個(gè)調(diào)光模式時(shí)，其中當(dāng)所述請(qǐng)求的光輸出值DL低于預(yù)定門(mén)限水平時(shí)，第一模式被采用，以及當(dāng)所述請(qǐng)求的光輸出值高于所述預(yù)定門(mén)限水平時(shí)，第二模式被采用。
5.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的照明裝置，其中，用來(lái)嵌入所述碼的所述調(diào)制借助于與所述目前調(diào)光模式相關(guān)聯(lián)的碼調(diào)制方案來(lái)完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的依賴(lài)權(quán)利要求4時(shí)的所述的照明裝置，其中如果所述目前調(diào)光模式是所述第一模式，則第一碼調(diào)制方案被采用，以及如果所述目前調(diào)光模式是所述第二模式，則第二碼調(diào)制方案被采用。
7.根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的照明裝置，其中，所述調(diào)光方法各提供幅度調(diào)制調(diào)光、脈寬調(diào)制調(diào)光以及脈沖密度調(diào)制`調(diào)光中的ー個(gè)。
8.一種接收器(300)，其包括: 裝置(301)，用于接收源自于根據(jù)任何前述權(quán)利要求的照明裝置的信號(hào)；以及 裝置(302)，用于借助于積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程來(lái)提取所述碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收器，其中，所述接收到的信號(hào)是光信號(hào)LS，并且所述接收器進(jìn)一歩包括用于在進(jìn)入用于提取所接收到的信號(hào)的所述裝置(302)之前將所述接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置(304)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的接收器，其中，所述積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程針對(duì)長(zhǎng)度T的許多時(shí)間周期包括: 對(duì)于每個(gè)時(shí)間周期
在所述時(shí)間周期T期間對(duì)所述接收到的信號(hào)進(jìn)行積分；以及
登記所述接收到的信號(hào)在所述時(shí)間周期期間的作為結(jié)果的積分值， 其中，所述登記的作為結(jié)果的積分值的序列與所述碼相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的接收器，進(jìn)ー步包括用于使所述積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程同步的時(shí)鐘同步単元(303)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的接收器，進(jìn)ー步被配置用于對(duì)從所述照明裝置接收到的所述信號(hào)強(qiáng)度執(zhí)行估計(jì)。
13.ー種照明系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的至少ー個(gè)照明裝置以及根據(jù)權(quán)利要求8-12中任ー項(xiàng)的至少ー個(gè)接收器。
14.一種針對(duì)采用多個(gè)調(diào)光模式的照明裝置的碼調(diào)制方法，其中，每個(gè)相應(yīng)的調(diào)光模式表示借助于相應(yīng)的調(diào)光方法對(duì)來(lái)自所述光源的所述光輸出進(jìn)行調(diào)光，所述碼調(diào)制方法包括: 當(dāng)被用選自所述多個(gè)調(diào)光模式的目前調(diào)光模式調(diào)光時(shí)，控制來(lái)自所述照明裝置的所述瞬時(shí)經(jīng)調(diào)光的光輸出，使得 所述經(jīng)調(diào)光的光輸出在時(shí)間周期T期間的所述積分值被調(diào)制以便嵌入碼。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的碼調(diào)制方法，進(jìn)一步包括從所述光輸出中提取所述碼，其中，恢復(fù)所述碼的步驟包括借助于積分和轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程來(lái)處理所述經(jīng)調(diào)光的光輸出的接收部分。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK103503564SQ201280021994
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月6日
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