专利名称：包括通信装置的场致发光二极管照明装置和包括该装置的装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明装置，包括至少一个发光二极管光发射器，设计为通过产生初次辐射和由于对所述初次辐射作出反应而激励至少一层材料产生的二次辐射来发射白光；与所述至少一个发光二极管光发射器连接的电子控制部件，用于控制发光；以及与所述控制部件连接的至少第一通信部件。本发明还涉及一种包括为至少一个这种装置供电的电源线的照明装备。
背景技术：
包括通信装置的公知照明装置使用发光二极管来发射发光的通信信号。
在美国专利申请2002/0048177中具体描述了这种装置。这些装置用于与声音或视觉类型的接收器关联的信息显示器或指示装置。
但是，公知装置不能用于高质量的发光。这些具有彩色二极管的照明装置实际上不能实现很好的着色(color rendering)。此外，通信信号的重叠易于削弱光的质量并改变可见光的颜色和强度。
在发射白光的发光二极管照明装置中，该二极管发射第一光辐射，其颜色接近蓝色光或紫外线。第一辐射特别激励磷或其它荧光材料层，该层以可见光中的更高波长的颜色发射第二辐射，例如接近黄色或绿色。由此第一和第二辐射的混合给出用于发光的高质量白光。
但是，控制发射白光的发光二极管在发射用于发光的光线的同时传输通信信号会产生光质量和传输率的问题。实际上磷的荧光性具有太大的响应时间，以至于不能每秒传输超过1兆比特的信号。此外，即使速度较低，第一辐射的调制也改变了由于第一和第二辐射的混合而导致的白颜色。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括通信装置的照明装置，使得可以进行高传输率和/或高质量的白光发射，还提供一种装备有该装置的装备。
在根据本发明的装置中，电子控制部件控制至少一个发光二极管光发射器的电源，以根据由第一通信部件提供的通信信号发射所述初次辐射的调制光信号，所述调制光信号被设计为由对初次辐射敏感的光信号接收器部件而接收。
在优选实施方式中，所述照明装置包括接收器部件，其包括连接到接收信号处理部件的对初次辐射敏感的传感器。
有利地，所述接收器部件包括滤光部件，用于让对应于初次辐射的光信号通过并滤除二次辐射。
优选地，所述接收器部件包括电子滤波部件，用于减小或消除代表由接收器部件接收的光信号的信号的DC分量。
优选地，所述电子控制装置控制至少一个发光二极管光发射器的电源，以通过叠加代表通信信号的DC分量和调制信号来发射所述初次辐射的调制光信号。
有利地，所述DC分量取决于代表通信信号的值。
有利地，所述调制信号的振幅取决于代表通信信号的值。
有利地，所述电子控制部件包括补偿部件以补偿发光颜色漂移。
在特定实施例中，所述照明装置包括由所述电子控制部件控制的至少一个红色发光二极管光发射器和/或至少一个蓝色发光二极管光发射器。
优选地，所述电子控制部件包括用于控制光的色温的部件。
有利地，所述照明装置包括至少一个连接到所述控制部件的光传感器，用于调整打算发光的光强度、着色指数和/或色温。
有利地，所述照明装置包括至少一个电流传感器，用于向控制部件提供代表在至少一个发射器中流动的电流的信号，并调整要提供给所述发射器的电流。
根据本发明实施例的照明装备包括电源线，用于向如上所述至少一个照明装置和连接到包括对初次辐射敏感的传感器的接收器的至少一个电设备供电。
有利地，所述接收器集成在所述至少一个电设备中。
下面通过描述本发明的特定实施例，本发明的其它优点和特征将更加清楚，所述实施例仅作为非限制性的例子而给出并表示在附图中，其中图1表示可以被白色发光二极管发射器发射的光谱；图2表示通信信号的例子；
图3示出由代表通信信号的信号控制的第一和第二辐射的光强度的样子；图4表示根据本发明实施例的照明装置；图5A、5B和5C表示在根据本发明实施例的没有补偿的照明装置中的信号；图6A、6B和6C表示在根据本发明实施例的具有补偿的照明装置中的信号；图7表示根据本发明实施例的也包括发射彩色光的二极管的照明装置；图8表示根据本发明实施例的照明装置的控制电路图；图9表示发射白光的二极管的功能的模型图；图10表示根据本发明实施例的照明装置的第一补偿图；图11表示根据本发明实施例的照明装置的第二补偿图；图12表示根据本发明实施例的照明装置的调整图；图13表示包括根据本发明实施例的设备和装置的装备；图14表示可以由根据本发明实施例的装置发射的信号。
具体实施例方式
图1示出能够由可用在根据本发明的装置中的白光发光二极管发射的光谱。在该二极管中，第一辐射以蓝光或紫外线发射，例如集中在460纳米的波长。第二辐射由特别由第一辐射激励的磷制成的荧光层重新发射。第二辐射例如是绿色或黄色，例如集中在550纳米。混合这两次辐射就产生可用于发光的白光。
图2示出能够调制由白色发光二极管发射的第一辐射的通信信号帧的例子。第一辐射1具有快速响应时间，并且能够以快传输率传输数据。
在图3中，由曲线4表示的第一辐射1具有快速响应，而由曲线5表示的第二辐射以较慢的响应跟随该第一辐射。如果通信信号3象在图3的第一部分6中那样变化很小，则第二辐射2可以达到足够大的值，并且不会削弱白光太多。在变化很快的情况下，如在图3的曲线的第二部分7中那样，第一辐射在其最大值，而第二辐射无法达到其正常发光值。在部分7，所述装置的亮度降低，而着色变得很差，因为白光分量减小得很多。此外，第二辐射的慢反应易于干扰为接收光通信信号而设计的辐射传感器。
在根据图4表示的本发明实施例的照明装置8中，设计为发射白光9的发光二极管光发射器10连接到电子控制电路11。通信电路12连接到控制电路以提供通信信号13，并连接到通信线14以接收要发送的信号。电子控制电路11连接到电源线15以接收电能。当电能由控制电路提供时，光发射器10产生初次辐射1和由于对所述初次辐射作出反应而激励至少一层16材料所产生的二次辐射2。因此，控制电路根据第一通信部件12提供的通信信号13来控制发光，并命令发光二极管光发射器10的电源发射所述初次辐射1的调制光信号17。所述调制光信号17被设计为由对初次辐射1敏感的光信号接收器18接收。
接收器18包括连接到用于处理接收信号21的处理电路20的对初次辐射敏感的传感器19。滤光器22设置在传感器19的前部，以便让对应于初次辐射1的光信号通过并滤除二次辐射2。
有利地，处理电路20包括电子滤波器28，以减小或消除代表由接收传感器19接收的光信号的信号的DC分量。处理电路的输出信号98被提供给接收器的通信电路23，该通信电路又依次提供可由该接收器的功能模块25使用的信号24。
控制电路11优选包括用于接收由光传感器27提供的信号26的输入端。由此，电路11可以按照动态方式根据传感器接收的光来调整光强度、着色和色温。这种调整使得可以考虑所产生的光，以及可能存在于被照亮的房间里的环境光。该传感器可以是光电二极管、或者颜色传感器类型。在这种情况下，信号26将包括代表诸如红、绿和蓝3种颜色的3个信号。
图5A至5C示出了非补偿装置中的信号。图5A的曲线30示出通信信号13，图5B的曲线31示出由初次辐射1产生的光信号，曲线32示出二次辐射2的样子。初次辐射1将被接收并用于通信。二次辐射与初次辐射结合用于产生白光。在图5A至5C的情况中，通信执行得很快，但着色仍然可能被干扰。
在有利实施例中，控制电路11通过叠加代表通信信号的DC分量和调制信号，来控制发光二极管光发射器10发射所述初次辐射的光信号。
图6A至6C示出补偿装置的信号。图6A的曲线33示出包括DC分量34和调制部分35的通信或控制信号13，图6B的曲线36示出由初次辐射1产生的具有DC部分37和可变部分38的光信号，而曲线39示出二次辐射2。二次辐射受到的干扰更小，并且通过改变DC分量34或37的值可以更为容易地进行调整。由此，亮度、着色和色温非常稳定，并且极少依赖于通信信号。
为了改善着色和色温的控制，图7表示的根据本发明实施例的装置包括由控制电路11控制的红光41的发光二极管发射器40以及蓝光43的发光二极管发射器42。
图8表示控制电路11的框图。在该图中，连接到线15的电源电路分别通过电源电路46、47和48向光发射器10、40和42供电。
控制和调整电路49接收通信信号13，并根据代表所述信号的值来命令电源电路。电流传感器50、51和52向电路49提供代表分别在光发射器10、40和42中流动的电流的信号。控制和调整最好根据提供给电路49的参数53来执行。例如该参数可以记录在存储电路中。
光传感器27连接到电路49，使得可以有效调节光强度、着色指数和/或色温。其它传感器54可以向电路49提供控制信号55。例如，传感器54可以是存在(presence)探测器，其使得照明装置可以根据是否有人员在探测区域内来接通或断开。传感器的设置可以取决于使用，例如传感器可以设置在照明装置附近，或远远地位于更合适的位置。传感器还可以设置在工作台或书桌上。然后有利的是，将该传感器通过无线链路链接到控制装置，特别是通过无线电或红外链路。
由此，由电路49分别施加到电源电路46、47和48的控制信号60、61和62可以取决于若干信号或事件。
图9的图示出了发射白光的发光二极管的功能模型。块70表示从光发射器输出的初次辐射1的发生器，块71表示由磷荧光层产生的二次辐射2的发生器。得到的白光9是辐射1和2的组合。
在补偿装置中，DC分量的值被调整为基本保持恒定的光特性。图10示出了这样的调节系统，其使得控制信号60可以被提供给受制于(clamp)表示通信信号的信号13的白光发射器。由此，检测和校正模块72接收信号13并将DC分量信号73提供给运算器74。所述运算器74组合信号13和信号73，以提供控制电路46的控制信号60。DC分量73可特别根据信号13的平均值、均方根值、频率和/或占空系数来确定。
在图11表示的调节系统中，模块72通过提供信号73来校正DC分量，接收信号13的模块75通过提供振幅根据输入信号13变化的调制信号76来校正可变信号的振幅。信号73和76被施加到运算器77，运算器77提供根据输入信号13校正的包含DC分量和可变通信信号的信号78。信号78可以作为控制信号60而施加到电路46。但是，校正可以通过接收信号13并提供信号80来校正着色和/或色温的颜色校正模块79来完成。信号80在运算器81中与信号78组合，以提供控制信号60。模块79也可以通过提供控制信号61和62来控制蓝色或红色发光二极管。
图12示出还根据在光发射器中流动的电流执行调节的调节系统。由此，调节模块85接收通信信号13和代表在白色发光二极管中流动的电流的并由传感器50提供的信号86。模块85执行调节，并根据信号13和电流信号86提供包含DC分量和可变部分的信号87。颜色校正模块88从光或颜色传感器27接收信号26，还接收分别由电流传感器51和52提供的信号89和90。模块88根据信号26、89和90来执行颜色校正，提供校正信号91来校正控制白光发射器，并提供信号61和62来控制红光和蓝光发射器。运算器92组合信号87和91以提供白光发射器的控制信号60。有利地，这种装置非常有效地补偿了光强度、着色指数和色温。
图13示出包括连接到电源线15和电设备95的根据本发明实施例的照明装置8的装备，该电设备95连接到包含对初次辐射1敏感的传感器的接收器18。所述接收器18还可以集成在接收器96中，以接收通信光信号。具体地，所述电设备可以是计算机、多媒体仪器、或便携式仪器，尤其是视频或声音仪器。
图14示出还能用于通过脉冲宽度调制或通过二极管发光周期变化来执行亮度改变和调整的照明装置的信号。由此，可以在低频处调制DC分量37以控制发光强度，并且将代表要通过辐射而发射的通信信号的可变分量38叠加到信号37上。
在上述装置中，将光发射器描述为以直接发光方式来工作。但有利的是，光发射器可以包括光学光或颜色分布、散射和/或混合装置，以提高光的质量。此外，光发射器可以有很多，并且可以按照矩阵的形式排列和/或由排列在分布装置周围的高功率发射器组成。
权利要求
1.一种照明装置，包括至少一个发光二极管光发射器(10)，设计为通过产生初次辐射(1)和由于对所述初次辐射(1)作出反应而激励至少一层材料(16)产生的二次辐射(2)来发射白光(9)，与所述至少一个发光二极管光发射器(10)连接的电子控制部件(11)，用于控制发光，以及与所述控制部件连接的至少第一通信部件(12)，该照明装置的特征在于，所述电子控制部件控制至少一个发光二极管光发射器的电源，以根据由第一通信部件(12)提供的通信信号(13)发射所述初次辐射的调制光信号(3，4，31，36)，所述调制光信号设计为由对初次辐射(1)敏感的光信号接收器部件(18)接收。
2.根据权利要求1的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括接收器部件(18)，其包括连接到接收信号处理部件(20)的对初次辐射(1)敏感的传感器(19)。
3.根据权利要求2的照明装置，其特征在于，所述接收器部件(18)包括滤光部件(22)，用于让对应于初次辐射(1)的光信号通过并滤除二次辐射(2)。
4.根据权利要求2或3的照明装置，其特征在于，所述接收器部件(18)包括电子滤波部件(28)，用于减小或消除代表由该接收器部件接收的光信号的信号(21)的DC分量。
5.根据权利要求1至4中任一项的照明装置，其特征在于，所述电子控制部件(11)控制至少一个发光二极管光发射器(10)的电源，以通过叠加代表通信信号(13)的DC分量(37，73)和调制信号(36，76)来发射所述初次辐射(1)的调制光信号(36)。
6.根据权利要求5的照明装置，其特征在于，所述DC分量(73)取决于代表该通信信号(13)的值。
7.根据权利要求5或6的照明装置，其特征在于，所述调制信号(73)的振幅取决于代表该通信信号(13)的值。
8.根据权利要求7至9中任一项的照明装置，其特征在于，所述电子控制部件(11)包括补偿部件(72，79，88)以补偿发光颜色漂移。
9.根据权利要求1至8中任一项的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括由所述电子控制部件(11)控制的至少一个红色发光二极管光发射器(40)和/或至少一个蓝色发光二极管光发射器(42)。
10.根据权利要求1至9中任一项的照明装置，其特征在于，所述电子控制部件(11)包括用于控制光的色温的部件(79，88)。
11.根据权利要求1至10中任一项的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括至少一个连接到所述控制部件(11)的光传感器(27)，用于调整打算发光的光的光强度、着色指数和/或色温。
12.根据权利要求1至11中任一项的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括至少一个电流传感器(50，51，52)，用于向控制部件提供代表在至少一个发射器(11)中流动的电流(86，89，90)的信号，并调整要提供给所述发射器的电流。
13.一种照明装备，包括用于向至少一个照明装置供电的电源线(15)，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的照明装置(8)和至少一个连接到包括对初次辐射(1)敏感的传感器(19)的接收器(18)的电设备(95，96)。
14.根据权利要求13的照明装备，其特征在于，所述接收器(18)集成在所述至少一个电设备(95)中。
全文摘要
照明装置包括由初次辐射(1)和二次辐射(2)产生的白光(9)的至少一个发射器(10)、用于控制发光的电子控制电路(11)、和通信电路(12)。电子电路(11)控制光发射器的电源，以根据通信信号(13)发射用于所述初次辐射的调制的发光信号(3，4，31，36)。该发光调制信号由对初次辐射(1)敏感的发光信号接收器(18)接收。一种照明装备包括电源线、至少一个照明装置(8)和至少一个连接到接收器(18)的电装置(95，96)，该接收器包括对初次辐射(1)敏感的传感器(19)。
文档编号H04B10/116GK1720682SQ200380105198
公开日2006年1月11日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年12月5日
发明者让-路易斯·洛瓦托, 文森特·米尼尔, 弗吉尼·科洛姆, 罗兰·穆萨纳特, 米歇尔·巴劳尔特 申请人:施耐德电器工业公司