用于将数据符号嵌入到亮度输出中的照明设备和方法技术

本发明专利技术涉及将数据信号的数据符号嵌入到照明设备的亮度输出中。该设备包括控制器，该控制器被配置用于在帧周期内接收第一基本模式和第二基本模式，并且通过响应于数据信号而在帧周期内相对于第一基本模式对第二基本模式进行相移而产生平移的第二模式，从而将数据符号嵌入到设备的亮度输出中。所述设备也包括被配置成响应于第一基本模式而产生第一亮度输出的第一光源以及被配置成响应于平移的第二模式而产生第二亮度输出的第二光源。第一亮度输出和第二亮度输出具有不同的输出光谱，并且照明设备的亮度输出包括第一亮度输出和第二亮度输出二者。利用该方法，照明设备的短时平均光输出保持恒定，从而相对于现有技术方法减少了可见的闪烁并且允许使用较低的开关频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将数据符号嵌入到亮度输出中的照明设备和方法
本专利技术的实施例总体上涉及照明设备、光学接收器、照明系统和方法的领域，更特别地，涉及用于将数据信号的数据符号嵌入到这样的照明设备的亮度输出中的设备和方法。
技术介绍
近年来，正在开发允许消费者获得用于特定房间或空间的希望的气氛的高度先进的照明系统。这些照明系统离开对单独的光源的传统控制（接通/断开和调光（dimming）），转向场景设置，其中同时控制若干组光源。这种照明系统的一个实例是若干组光源在一定结构（例如房间、大厅或车辆）中的布置。对于这些场景设置应用而言，直观的用户交互被确定为最重要的成功因素之一。向用户提供与光源有关的诸如光源的本地化识别、它们的能力和当前设置之类的信息是允许实现直观的交互的关键。已经提出的向用户提供这样的信息的一种技术基于通过以这样的方式调制照明设备的亮度输出而嵌入识别一个光源或一组光源的代码（也称为“标识符”），该方式使得嵌入的代码对于消费者不可见。嵌入的代码由光学接收器接收，该光学接收器可以例如在用于控制照明设备的遥控器中实现，或者包含于诸如开关或传感器设备之类的另一个单元中。这种技术的早期实现基于将标识符嵌入到光源的光输出强度中。然而，后来证明了人眼对于光功率的变化比对于光颜色的变化更加敏感。因此，更新近的方法被提出以便将标识符嵌入到颜色输出以及混合来自不同颜色通道的颜色的方式中。例如，US2007/0008258公开了一种用于将数据分开地嵌入到不同的颜色通道中且具有颜色匹配接收器的方法。US2007/0008258描述了一种光学通信系统，该光学通信系统：包括具有多个发光二极管的发射器，每个发光二极管发射不同波长的光；并且通过组合两个或更多不同波长的光而提供用于照明的光。发射器将一系列输入信号划分成与不同波长的光相应的多个信号，将所述多个信号中的每一个馈送给所述多个发光元件，并且通过调制所述多个发光元件的发射强度而执行码分多址通信。所述光学通信系统也包括具有接收器的终端装备，该接收器包括针对每个相应波长从发射器接收光学信号的多个光接收元件。终端装备的接收器根据所述多个光接收元件的接收信号产生输出信号。通过调制强度而嵌入数据以及通过调制颜色而嵌入数据二者导致每颜色通道的变化的时间平均输出。因此，将标识符嵌入到照明设备的亮度输出中的所有前面的实现方式的一个缺陷在于出现可见的闪烁，除非使用相当高的开关频率。前面的实现方式的另一个缺陷是低数据吞吐量，当长的地址用于识别光源（例如全世界唯一地址）时，尤其如此。如前面所说明的，本领域中所需的是一种用于将数据嵌入到照明设备的亮度输出中的技术，其可以在不增大开关频率的情况下避免可见的闪烁且增加数据吞吐量。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种能够将数据符号嵌入到亮度输出中的照明设备、照明系统和方法。此外，一个目的是提供一种能够接收和处理包含嵌入的数据的亮度输出的光学接收器。本专利技术的一个实施例阐明了一种照明设备，该照明设备用于将数据信号的一个或多个数据符号嵌入到该照明设备的亮度输出中。该设备包括控制器，该控制器被配置用于在帧周期内接收第一基本模式（basepattern）和第二基本模式，其中当在本文中使用时，措词“基本模式”指的是帧周期内的一个或多个基本脉冲。控制器进一步被配置用于通过响应于数据信号而在帧周期内相对于第一基本模式对第二基本模式进行相移而产生平移的第二模式，从而将数据符号中的所述一个或多个嵌入到照明设备的亮度输出中。当在本文中使用时，术语“模式”指的是帧周期内的一个或多个脉冲。控制器可以以硬件、软件或者作为具有硬件部件和软件部件二者的混合解决方案而实现。所述设备也包括第一和第二光源。第一光源被配置成响应于第一基本模式而产生第一亮度输出。第二光源被配置成响应于控制器产生的平移的第二模式而产生第二亮度输出，其中第一亮度输出和第二亮度输出具有不同的输出光谱。照明设备的亮度输出包括第一亮度输出和第二亮度输出二者。而且，公开了一种用于将数据信号的一个或多个数据符号嵌入到照明设备的亮度输出中的方法。该方法包括步骤：在帧周期内接收第一基本模式和第二基本模式，以及通过响应于包括数据符号的数据信号而在帧周期内相对于第一基本模式对第二基本模式进行相移而产生平移的第二模式，从而将数据符号中的所述一个或多个嵌入到照明设备的亮度输出中。该方法也包括步骤：响应于第一基本模式而产生第一亮度输出，以及响应于平移的第二模式而产生第二亮度输出。照明设备的亮度输出包括第一亮度输出和第二亮度输出，并且第一亮度输出和第二亮度输出具有不同的输出光谱。为了允许从照明设备的亮度输出中获取数据信号的数据符号，公开了一种光学接收器。该公开的光学接收器包括光学检测器，该光学检测器被配置用于单独地检测照明设备的第一亮度输出和第二亮度输出，其中照明设备的亮度输出包括第一亮度输出和第二亮度输出，并且第一亮度输出和第二亮度输出具有不同的输出光谱。这样的功能可以例如通过使用具有不同滤色器的光传感器（photosensor）来实现。接收器也包括处理单元，该处理单元被配置用于在帧周期内接收第一基本模式和第二基本模式，并且基于检测的照明设备的第二亮度输出接收平移的第二模式。此外，处理单元被配置用于针对帧周期确定第二基本模式与第一基本模式之间的第一相差，并且针对帧周期确定平移的第二模式与第一基本模式之间的第二相差。此外，处理单元被配置用于通过针对帧周期将第二相差与第一相差进行比较而确定数据信号的一个或多个数据符号。这样的接收器可以例如在用于控制照明设备的遥控器中实现，或者包含于诸如开关或传感器设备之类的另一个单元中。当在本文中使用时，术语“相移”和“相差”指的是帧周期内参考通道的模式与非参考通道的模式之间的时差。术语“颜色通道”或“通道”指的是具有基本上相同的输出光谱的一个或多个光源（即基本上相同颜色的光源的集合）。基本模式的位置针对其保持恒定的通道在这里称为“参考通道”。基本模式的位置针对其相对于参考通道的基本模式发生相移的通道称为“非参考通道”。当在本文中使用时，措词“模式的位置”或者“脉冲的位置”指的是帧周期内模式的时间位置。因此，例如，措辞“基本模式的位置针对其发生相移的通道”指的是基本模式的时间位置针对其平移（即时间上平移）的通道。以帧周期重复的任何模式（即第一基本模式、第二基本模式、平移的第二模式）可以在帧周期内包括单个脉冲（例如当以帧周期重复的模式构成脉宽调制信号时，情况就是如此）或者在帧周期内包括超过一个脉冲（例如当以帧周期重复的模式构成脉冲密度调制信号时，情况就是如此）。本专利技术的主旨在于通过在帧周期内对非参考颜色通道的基本模式的位置进行循环相移（circularlyphaseshift）（即通过调制相差）而将数据嵌入到照明设备的亮度输出中。利用该方法，照明设备的短时平均光输出保持恒定，从而相对于现有技术方法减少可见闪烁并且允许使用较低的开关频率。接收器可以通过针对每个帧周期对于每个非参考颜色通道将参考通道和非参考通道的基本模式之间的相差与参考通道的基本模式和非参考通道的平移的模式之间的相差进行比较而提取嵌入的数据。所述光源可以包括高压/低压气体放电源、无机/有机发光二极管、激光二极管、白炽源或卤素源。嵌入到照明设备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种照明设备，用于将数据信号的一个或多个数据符号嵌入到该照明设备的亮度输出中，该设备包括：控制器，其被配置用于：在帧周期内接收第一基本模式且在该帧周期内接收第二基本模式，并且通过响应于数据信号而在帧周期内相对于第一基本模式对第二基本模式进行相移而产生平移的第二模式，从而将数据符号中的所述一个或多个嵌入到照明设备的亮度输出中；第一光源，其被配置成响应于第一基本模式而产生第一亮度输出；以及第二光源，其被配置成响应于平移的第二模式而产生第二亮度输出；其中：照明设备的亮度输出包括第一亮度输出和第二亮度输出，并且第一亮度输出和第二亮度输出具有不同的输出光谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.03.13 EP 09155067.31.一种包括至少一个照明设备的照明系统，该照明设备包括：第一光源，其被配置为响应于第一驱动信号产生具有可见光的第一输出光谱的第一亮度输出；第二光源，其被配置为响应于第二驱动信号产生具有可见光的第二输出光谱的第二亮度输出，所述第二输出光谱不同于所述第一输出光谱，生产可见光的亮度输出的照明设备包括第一亮度输出和第二亮度输出二者；以及控制器，其被配置用于：在帧周期内接收第一基本模式且在该帧周期内接收与第一基本模式分离的第二基本模式，其中所述第一基本模式和所述第二基本模式都是可变的以调节所述照明设备的亮度输出的功率等级和颜色，通过响应于数据信号而在帧周期内相对于第一基本模式对第二基本模式进行相移而产生平移的第二模式，从而将所述数据信号中的一个或多个数据符号嵌入到照明设备的亮度输出中；向所述第一光源提供所述第一基本模式作为所述第一驱动信号，以及向所述第二光源提供所述平移的第二模式作为所述第二驱动信号。2.权利要求1的照明系统，进一步包括：第三光源，其被配置为响应于第三驱动信号产生具有可见光的第三输出光谱的第三亮度输出，所述第三输出光谱不同于所述第一输出光谱和第二输出光谱；其中，所述控制器进一步被配置用于：在帧周期内接收第三基本模式，其中所述第三基本模式是可变的以调节所述照明设备的亮度输出的功率等级和颜色，通过响应于数据信号而在帧周期内相对于第一基本模式对第三基本模式进行相移而产生平移的第三模式，从而将数据符号中的所述一个或多个嵌入到照明设备的亮度输出中；并且向所述第三光源提供平移的第三模式作为所述第三驱动信号。3.权利要求2的照明系统，进一步包括解复用器，该解复用器被配置成将数据信号解复用成第一数据流和第二数据流，其中控制器通过响应于数据信号的第一数据流对第二基本模式进行相移而产生平移的第二模式并且通过响应于数据信号的第二数据流对第三基本模式进行相移而产生平移的第三模式。4.权利要求1的照明系统，其中数据信号为二进制信号，并且嵌入到所述照明设备的亮度输出中的数据符号中的所述一个或多个通过第二基本模式相对于第一基本模式的相移方向而确定。5.权利要求1的照明系统，其中数据信号为多级信号，并且嵌入到所述照明设备的亮度输出中的数据符号中的所述一个或多个通过第二基本模式相对于第一基本模式的相移方向和相移量而确定。6.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：TCW申克，M温特，HJG拉德马歇尔，JWH库彭，
申请(专利权)人：TCW申克，M温特，HJG拉德马歇尔，JWH库彭，
类型：发明
国别省市：NL