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爭上的能量效率，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，發(fā)光二極管(LED)主要由于它們超過其他現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)秀能量效率而已經(jīng)成為照明應(yīng)用市場上的強有力競爭者。

先前技術(shù)無法達到對伴隨照明設(shè)備的最新發(fā)展的設(shè)計和功能的高需求。例如，尋求超過先前技術(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；以及

光源；

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

其中，所述光信號的一部分被發(fā)送通過所述光學(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穿過組件的材料，使得可以由光接收設(shè)備準(zhǔn)確地接收光信號。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。光信號無引導(dǎo)地傳播，換言之，光信號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：通過使用由光學(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的其他光接收設(shè)備通信的若干方向發(fā)送光信號。例如，光接收設(shè)備是光學(xué)透射的，使得光信號可以至少部分地穿過光接收設(shè)備的材料。因此，光信號可以到達例如獨立于光接收設(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來通信。本發(fā)明使得能夠設(shè)計獨立于設(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，因為例如照明設(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行，所以可以啟用新的照明效果。設(shè)計的靈活性包括用于對光學(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。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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)備可以無線地被提供有來自光源的電力。光源可以經(jīng)由電源轉(zhuǎn)換器被提供有來自干線的電力。為了將光信號轉(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)明的另一實施例，照明設(shè)備還可以包括第二接收器-發(fā)射器對和被布置為向所述第二接收器-發(fā)射器對提供電力的第二光源。換言之，對于每個接收器-發(fā)射器對，可以存在單獨的光源。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，來自所述第一光源和所述第二光源的光信號包括由對應(yīng)接收器-發(fā)射器對中的相應(yīng)光學(xué)透射光接收設(shè)備識別的地址，使得相應(yīng)光發(fā)射設(shè)備被獨立地尋址并供電。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，啟用動態(tài)光效果。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，照明設(shè)備可以包括被布置為二維或三維布局結(jié)構(gòu)的多個接收器-發(fā)射器對。由此，接收器-發(fā)射器對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)射器對的載體。此外，因為可以獲得照明設(shè)備的整體或至少部分的幾乎透明的外觀，所以對于用戶，可以獲得視覺上更吸引人的外觀。接收器-發(fā)射器對中的每一個可以被認(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)射器對中的每一個還可以具有關(guān)聯(lián)的光學(xué)透射處理器，用于識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。

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

接收器-發(fā)射器對的光學(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械集成單元。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述接收器-發(fā)射器對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，利用光信號在兩個接收器-發(fā)射器對之間的通信)。

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。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)備接收的光信號中。信息內(nèi)容可以由處理器(可以是光學(xué)透射的)來處理，處理器被連接到相同單元的接收器-發(fā)射器對的以及另外的接收器-發(fā)射器對的光學(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)備可以包括反饋機構(gòu)，反饋機構(gòu)被配置為在所述間隔超過預(yù)定距離時關(guān)閉光源。反饋機構(gòu)可以包括光學(xué)接收器或機械開關(guān)。

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

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)射器對發(fā)送光信號，用于控制接收器-發(fā)射器對的發(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光接收設(shè)備的光信號(即，接收器可以整個由光學(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，本發(fā)明的另外特征和優(yōu)點將變得明顯。技術(shù)人員認(rèn)識到，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施例之外的實施例。

附圖說明

現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明的示例性實施例的附圖更詳細(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)明的實施例的照明設(shè)備；

圖2示出了圖1所示的實施例的截面圖；

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、電視機以及顯示器)。

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的實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。在該實施例中，多個光源102、102’被配置為向接收器-發(fā)射器單元113、113’無線地提供電力。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115、115’提供無線電力，光信號由接收器-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)記一個光發(fā)射設(shè)備)。而且，可以存在反饋機構(gòu)單元105，反饋機構(gòu)單元105檢測是否從底板117去除光立方101，并且因此在不需要電力時關(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)而輕擊機械開關(guān)，或者反饋機構(gòu)可以包括光學(xué)接收器，光學(xué)接收器被配置為檢測由接收器-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)射的可見光，并且如果反饋單元105的光學(xué)接收器未檢測到可見光，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115來從光源102接收光功率。單元113包括接收器-發(fā)射器對104、108。接收器108具有光伏功能，從而包括用于將光信號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)射可見光201。此外，接收器-發(fā)射器單元113可以接收光信號220，光信號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，接收器-發(fā)射器對包括具有參考圖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可以被布置在機械單元中，機械單元可以構(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220，光信號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)射特定波長的、閃光頻率的或某些閃光序列等的光信號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。而且，發(fā)射器104可以被配置為向發(fā)射器210發(fā)送TTL信號形式的信號。從發(fā)射器210發(fā)送的信號包括從當(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可以物理地為一個接收器，該接收器可以接收光信號220和115。發(fā)射器210可以包括驅(qū)動器電子器件、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，由此進一步改進光信號的傳播。

每個單元113及其組件(106、104、108)是光學(xué)透射的，意味著光信號(例如，光信號115)可以透過圖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115’可以包括地址，該地址僅由處理單元106’來識別，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)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)中的任意一個的光發(fā)射設(shè)備104、104’可以被單獨尋址并無線供電。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115、115’優(yōu)選地在藍光到UV-A光、紅外光或近紅外光或至少可見光譜范圍之外的波長范圍中。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的材料中，使得借助循環(huán)(被反射)的光信號來增加提供電力的效率。

在所圖示的本發(fā)明的每個實施例中，光信號可以從光學(xué)透射光發(fā)射設(shè)備或光源向光學(xué)透射光接收設(shè)備中的至少一個無引導(dǎo)地傳播，并且可以傳播通過光學(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，在實踐所要求保護的發(fā)明時，從附圖、公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求的研習(xí)，技術(shù)人員可以理解并實現(xiàn)所公開的實施例的變型。例如，光學(xué)透射組件可以是光信號可以傳播通過的光接收設(shè)備、光發(fā)射設(shè)備、電路板、襯底等中的任一個。

在權(quán)利要求中，詞語“包括/包含”不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中記載特定措施的事實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)送的光信號接收電力。此外，接收器被提供具有用于將光信號轉(zhuǎn)換成電力并供給給發(fā)射器電力的功能。光信號還可以包括地址，使得設(shè)備的接收器-發(fā)射器對可以被無線地獨立尋址并控制。設(shè)備的光信號不被引導(dǎo)，但自由傳播通過照明設(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)備能夠以簡單方式提供新的光效果。