专利名称：将数据合并到所发射的光中的光模块、照明系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种光模块，其包括至少两个原色光源，该原色光源能够发射原色 光，从而使得光模块能够发射具有强度(Y)和色坐标(X，y)的光，该光模块还包括调制 器，该调制器能够调制原色光源，从而使得数据能够嵌入所发射的光中。而且，本发明 涉及一种包括这样的光模块的照明系统。而且，本发明涉及一种将数据嵌入到由所述光 模块发射的光中的方法。这样的设备特别关注于对照明系统的先进的控制和在有限空间 中数据的自由空间传输。
背景技术：
从US2007/008258中了解所提出种类的照明系统的实施例。该文献公开了一种 基于照明的通信网络，其利用合并到由照明系统的光模块发射的光中的数据的自由空间 传输作为强度调制。所述光模块包括多个发光二极管(LED)，每个发光二极管发射不同 波长(原色)的光，并且提供通常来自这样的系统所请求的照明以用于辅助提高人眼对物 体的可见性。而且，所述网络包括多个检测器，每个检测器包括多个对应于由LED发射 的原色的波长选择性光接收元件(使用带通滤波器)。所述光模块通过以下操作传输数据(i)将一连串输入信号分成多个对应于LED 的不同波长的信号；Gi)将每个信号提供给对应的LED ； (iii)通过调制LED的发射强度 执行码分多址通信。接收这种调制的光允许检测器ω从每个波长选择性光接收元件产生信号； (ii)将所述信号与用于通过光模块进行数据广播的展开码(spread code)相关联；(iii)对所 述信号进行解码并再生作为检测器的输出端口上的输出的数据。US2007/0008258中描述的解决方案的缺点在于，人眼对应强度变化是非常敏 感的，特别是在某些频率范围内。因此，通过将所发射的光中数据实现为强度变化，作 为通信网络的一部分的照明系统的次要用途可以削弱系统作为人类视觉的辅助的主要功 能，特别是当在人眼的高敏感性频率范围中使用时。因此，显然需要提供一种可替代的 调制方案，其允许传输数据而不降低(或至少不以较高的速率降低)在宽调制频率范围上 照明系统的主要功能的感知的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种至少部分地解决上述需求的照明系统和调制方法。根 据第一方面，本发明通过提供一种照明系统实现该目的，该照明系统包括多个光模块， 每个光模块包括至少两个原色光源，该原色光源能够发射原色光，从而使得该光模块能 够发射具有强度和色坐标的(组合)光，该光模块还包括调制器，该调制器能够调制原色 光源，从而使得数据能够嵌入到所发射的光中，其特征在于所述调制器被设置为调制所 发射的光的色坐标。基于人眼对颜色变化的敏感性低于对强度变化的敏感性的见识(insight)，本发明有利地允许将数据嵌入到从照明系统发射的光中，而不削弱其作为人类视觉的辅助的 主要功能的性能。在本发明的实施例中，所述调制器被设置为根据扩频调制方案调制光。在实施 例中，所述数据包括光模块识别码。有利地，这允许通过感测设备来识别各个光模块 (并且因此识别它们的控制)，甚至当它同时被源自许多光模块的光照射时也是如此。在实施例中，所述光模块进一步包括被设置为确定由该光模块发射的光的色坐 标(X，y)以便校准所发射的光的检测器。有利地，这实现了反馈回路以便控制并稳定所 发射的光的色点。在实施例中，所述调制器被设置为利用调制字母表来调制色坐标，该调制字母 表定义了表示至少逻辑“0”和逻辑“1”的至少两个色度坐标(Xo，y。)和(X1, Y1) O 在实施例中，调制字母表的至少两个色度坐标( ，Yo)和(A，Y1)被设置到位于具有所 发射光的目标色度坐标(xT，yT)的公共轴上。在又一个实施例中，所述公共轴形成围绕 所发射光的目标色度坐标(xT，yT)的MacAdam椭圆的细长轴。有利地，该设置使得对 于观察者而言色坐标调制的可见性最小化，而同时它使得感测设备的检测能力最大化。在实施例中，所述至少两个色度坐标( ，ytl)和(Xl，yi)分别表示预定的色移 Axytl和Axyi。当使用调制将数据嵌入更均勻的非失真的参考色空间(比如CIEL'a'b和 CIELuv空间时，该实施例具有相当大的优点。根据第二方面，本发明提供一种包括多个根据本发明的光模块的照明系统。在 实施例中，该照明系统进一步包括远程感测设备，其被设置为确定由所述光模块发射的 光的色坐标(χ，y)以便检测嵌入在所发射的光中的数据。根据第三方面，本发明提供一种将数据嵌入到由照明系统的光模块发射的光中 的方法，该方法包括以下步骤ω设置所述光模块使之包括至少两个原色光源，该原色 光源能够发射原色光，从而使得光模块能够发射具有强度和色坐标的光；Gi)使用调制 器调制原色光源；Gii)设置所述调制器以调制所发射光的色坐标。本发明的这些和其他方面将根据下文描述的实施例而清楚并且参照这些实施例 被阐明。
在下面的结合附图对示范性和优选实施例的描述中公开了本发明的其他细节、 特征和优点。图1示出根据本发明的照明系统的实施例图2示出CIExy色度3示出根据本发明的光模块中的调制器的实施例图4示出根据本发明的照明系统中所包含的感测设备的实施例
具体实施例方式图1示出根据本发明的照明系统100。该系统包括多个光模块110。每个模块 包括至少两个原色光源111、112、113，其能够发射原色光，从而通过使用合适的混合 光学元件114混合由该光源发射的原色光使得该光模块发射具有强度(Y)和色坐标(X，
4y)的组合光。所述光源原则上可以是任意类型，比如气体放电灯泡、无机发光二极管 (LED)、有机LED和激光二极管。因此作为实例，光模块110可以包括分别发射红色、 绿色和蓝色光的三个原色光源111、112、113。可替代地，所述光模块可以包括超过三 个光源，比如第四琥珀色LED。又可替代地，光模块110甚至可以包括(第五)涂有磷 光体的LED，其发射宽带预定义的光谱，比如白色光。光模块110进一步包括能够调制 所述原色光源的调制器115，使得数据能够嵌入所发射的光中。在实施例中，光模块110 进一步包括检测器116，该检测器116被设置为确定由所述光模块发射的光的色坐标(X， y)以便校准所发射的光。在实施例中，所述数据(包括例如光模块识别码、与构成的原色光源111、 112、113相关的数据、所发射的光的发光特性或与发光不相关的数据，比如对象的音乐 或信息、图片或定位在光模块110附近的雕像)是使用扩频技术实现的。这种技术被称 为“码分多路复用/码分多址”(CDM或CDMA)。每个光模块110被分配了唯一的ID 码。这些ID码必须是正交的，即码的自相关值必须显著高于两个不同码的互相关值。于 是，例如包括光电检测器的感测设备190能够区分同时传输的不同光模块110的调制光， 使得所述感测设备能够识别它们中的每一个。而且，感测设备190可以测量从所识别的 光模块110接收的调制的光的发光特性(强度，色点等等)。对于调制的光的每个感测的 发射，感测设备190将包含光模块110的身份和测量的发光属性值的数据传送(优选地使 用例如ZigBee协议无线传送)给主控制器200。获得这样的数据允许所述主控制器控制 光模块110，从而改变所发射的光的强度或色点以满足感测设备190周围的区域中期望的 光效应。所述光效应形成照明系统100的主要功能，而嵌入并传输所述数据形成次要功 能。(组合的)光效应(假设它具有三色值XYZ)可以在CIExyY色空间中使用众所 周知的关系式表征x = X/ (X+Y+Z)或 X = (Y/y) · χy = Y/ (X+Y+Z)公式 1ζ = Z/(X+Y+Z)或 Z = (Y/y) · ζ = (Y/y) · (l_x_y)图2示意性示出该色空间的xy平面，其被称为色度图。假设下面的解释光模 块110包括三个LED，其在可见光谱的红色、绿色和蓝色部分中发射分别具有强度YR、 Yg和Yb以及分别具有色度坐标(％，yR)、(xG, yG)和(％，yB)的光。由这些原色光 源的附加颜色混合所创建的光效应可以依照构成成分被表征为
权利要求
1.一种光模块(110)，包括至少两个原色光源(111，112，113)，该原色光源能够发 射原色光从而使得该光模块能够发射具有强度(Y)和色坐标(X，y)的光，该光模块还包 括调制器(115)，该调制器能够调制原色光源从而使得数据能够嵌入到所发射的光中，其特征在于，调制器(115)被设置为调制所发射的光的色坐标以便嵌入所述数据。
2.根据权利要求1的光模块(110)，其中所述数据包括光模块识别码。
3.根据权利要求1的光模块(110)，其中调制器(115)被设置为根据扩频调制方案调 制光。
4.根据权利要求1的光模块(110)，还包括检测器(116)，该检测器被设置为确定由 该光模块(110)发射的光的色坐标(X，y)以便校准所发射的光。
5.根据权利要求1的光模块(110)，其中调制器(115)被设置为利用调制字母表(123) 来调制色坐标，该调制字母表定义了表示至少逻辑“0”和逻辑“1”的至少两个色度坐 标(x0, y0)禾B (χ” γι) ο
6.根据权利要求5的光模块(110)，其中调制字母表(123)的至少两个色度坐标( ， Yo)和(Xl，Y1)被设置为位于具有所发射光的目标色度坐标(xT，yT)的公共轴(124)上。
7.根据权利要求6的光模块(110)，其中公共轴(124)形成围绕所发射光的目标色度 坐标(xT，yT)的MacAdam椭圆(125)的细长轴。
8.根据权利要求5的光模块(110)，其中至少两个色度坐标(X(l，y0)和(Xl，Yl)分别 表示预定的色移Δ xy0和Δ Xy1。
9.一种包括多个根据权利要求1-8的光模块(110)的照明系统(100)。
10.根据权利要求9的照明系统(100)，还包括远程感测设备(190)，其被设置为确定 由所述光模块发射的光的色坐标(X，y)以便检测嵌入在所发射的光中的数据。
11.根据权利要求10的照明系统(100)，其中远程感测设备(190)被进一步设置为基 于嵌入光中的数据识别光模块(110)。
12.根据权利要求11的照明系统(100)，其中远程感测设备(190)被进一步设置为测 量光模块(110)的光属性。
13.—种将数据嵌入到由照明系统(100)的光模块(110)发射的光中的方法，包括以 下步骤-设置光模块(110)使之包括至少两个原色光源(111，112)，该原色光源能够发射原 色光从而使得光模块能够发射具有强度(Y)和色坐标(X，y)的光，-使用调制器(115)调制原色光源，其特征为设置调制器(115)以调制所发射光的色坐标(X，y)，同时保持强度Of)恒定。
全文摘要
提出一种光模块(110)，其包括至少两个原色光源(111，112，113)，该原色光源能够发射原色光，这允许光模块通过构成的原色的附加颜色混合发射具有强度(Y)和色坐标(x，y)的光。该光模块还包括调制器(115)，其能够调制原色光源从而使得数据能够嵌入所发射的光中。调制器(115)被设置为调制所发射的光的色坐标以便嵌入数据。这是特别有利的，因为人眼对颜色变化的敏感性比对强度变化的敏感性低。因此，本发明有利地允许将数据嵌入到从照明系统(100)的光模块(110)发射的光中，而不削弱其作为人类视觉的辅助的主要功能的性能。
文档编号G09G3/34GK102017472SQ200980116211
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年5月6日
发明者D·塞库洛夫斯基, L·费里, M·M·弗恩豪特, P·H·A·达明克, T·C·W·申克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司