可见光通信锁的制作方法

本公开要求于2016年9月29日提交的美国临时专利申请62/401,818、于2016年9月29日提交的美国临时专利申请62/401,837、于2016年9月29日提交的美国临时专利申请62/401,811以及于2016年11月3日提交的美国临时专利申请62/417,127的权益，上面提到的这些申请的全部内容以引用的方式并入本文。

本公开大体上涉及锁(lock)，更具体地涉及使用可见光通信的锁。

背景技术：

锁可以涉及用于限制进入有形事物(如建筑物、结构、容器、车辆)或无形事物(如账户、信息)的安全装置/工具。智能锁可以涉及使用电子/软件来操作的锁。例如，智能锁可以包括无线控制的电子锁。无线电子锁可以使用电子密钥(即，电子卡)来远程控制锁，而不使用传统的钥匙。当使电子卡靠近电子锁时，电子卡可以发送由嵌入锁内的接收器接收的无线信号(包括密钥)，以对锁进行解锁。可以使用各种类型的射频(rf)信号来发送密钥，诸如wi-fi、蓝牙、zigbee、和/或其它无线rf技术。

这种智能锁经受rf通信的不足。首先，rf通信可能是不安全的。使用rf通信发送的信号可能会被使用rf信号接收器的实体截获。该实体可以对该信号进行解码以获取密钥并打开锁。其次，rf通信可能是不可靠的。使用rf通信发送的信号可能会受到相同频谱内的附近rf信号干扰，这可能会导致锁的故障(例如，卡住、意外打开)。此外，锁接收器可能不能充分接收到使用rf通信发送的信号(例如，由于无线信号质量差、环境因素或装置配对问题)，这可能会导致锁的电子触发问题(例如，用户可能需要多次尝试才能打开锁)。第三，基于rf的无线通信对人类来说是不可见的，使得电子锁的无线操作既不直观也不人性化。

技术实现要素：

本公开涉及用于锁的可见光通信(vlc：visiblelightcommunication)。在本公开的一个方面中，vlc智能锁设备可以包括光电探测器、vlc解码器、控制器、存储器、锁、和/或其它组件。光电探测器可以被配置为接收从硬件钥匙设备发出的可见光。vlc解码器可以联接至光电探测器，并被配置为，将由光电探测器接收的可见光解码，以获得密钥代码。存储器可以被配置为存储预设密钥代码。控制器可以联接至vlc解码器、存储器和锁。控制器可以被配置为，当预设密钥代码与密钥代码关联时，对锁进行解锁。

在一些实施方式中，密钥代码可以包括硬件钥匙装置的标识。制器可以被配置为，当预设密钥代码与硬件钥匙装置关联时，对锁进行解锁。

在一些实施方式中，硬件钥匙装置可以包括智能手机，并且该智能手机的标识可选自由imei号、meid号、产品序列号码和该智能手机的电话号码组成的组。在一些实施方式中，硬件钥匙装置可以包括第一智能手机，并且该第一智能手机可以被配置为，经由无线通信从第二智能手机远程接收密钥代码。在一些实施方式中，第一智能手机可以被配置为，经由文本消息传送(textmessaging)来从第二智能手机接收密钥。

在一些实施方式中，硬件钥匙装置可以被配置为获得用户的生物信息。密钥代码可以包括基于用户的生物信息的用户标识。控制器可以被配置为，当预设密钥代码与用户标识关联时，对锁进行解锁。

在一些实施方式中，vlc智能锁设备还可以包括用于输入预设密钥代码的输入装置。在一些实施方式中，输入装置可以包括现场编程工具。

在一些实施方式中，vlc智能锁设备还可以包括led和vlc编码器。led可以被配置作为根据vlc信号发射可见光的vlc发送器。该vlc编码器被配置为对vlc信号进行编码。

在一些实施方式中，控制器、存储器和vlc解码器可以被集成在集成电路(ic)中。

在一些实施方式中，锁可以包括/被嵌入门中。例如，锁可以包括/被嵌入车辆的门锁中。锁可以包括/被嵌入车库的门锁中，并且硬件钥匙装置可以包括汽车的车灯。锁可以包括/被嵌入在自行车锁中。在一些实施方式中，vlc智能锁还可以包括：对vlc智能锁设备供电的电池；以及被配置为对该电池充电的光伏(pv)板。一些pv像素可以被配置为接收从led发出的vlc信号的pd。

在本公开的一个方面中，用于vlc智能锁设备的集成电路可以包括vlc信号通道、vlc解码器、控制器、存储器、和/或其它组件。vlc信号通道可以被配置为接收来自光电探测器的数字信号，该光电探测器被配置为接收从硬件钥匙装置发出的可见光。vlc解码器可以联接至vlc信号通道，并被配置为对来自光电探测器的数字信号进行解码，以获得密钥代码。存储器可以被配置为存储预设密钥代码。控制器可以联接至vlc解码器和存储器。控制器可以被配置为确定预设密钥代码是否与密钥代码关联。

在一些实施方式中，密钥代码可以包括硬件钥匙装置的标识。预设密钥代码可与硬件代码装置的标识关联。

在一些实施方式中，硬件钥匙装置可以包括智能手机，并且标识可选自由imei号、meid号、产品序列号码和智能手机的电话号码组成的组。

在一些实施方式中，用于vlc智能锁设备的集成电路还可以包括用于输入预设密钥代码的输入端口。在一些实施方式中，预设密钥代码可以是现场可编程的。

在一些实施方式中，用于vlc智能锁设备的集成电路还可以包括led和vlc编码器。led可以被配置作为根据vlc信号发射可见光的vlc发送器。vlc编码器可以被配置为对vlc信号进行编码。

在一些实施方式中，用于vlc智能锁设备的集成电路还可以包括光电探测器。在一些实施方式中，集成电路可以包括片上系统(soc)系统。控制器、存储器和vlc解码器可以被制作在硅衬底的第一部分上，并且光电探测器可由在硅衬底的第二部分上选择性生长的硅或化合物半导体岛制成。在一些实施方式中，化合物半导体可以是gan。

在一些实施方式中，集成电路可以被封装在封装内系统(sip)系统中。控制器、存储器、vlc解码器可以被制作在硅衬底上，并且光电探测器可由化合物半导体制成。

在一些实施方式中，集成电路可以嵌入在支付系统中的第一装置中。在一些实施方式中，硬件钥匙装置可以包括在支付系统中的第二装置。

本文所公开的系统和/或方法的这些和其它对象、特征和特点、以及相关结构元件的操作方法和功能、零部件的组合和制造的经济成本，都在参照附图考虑以下说明和所附权利要求书后变得更加明显，所有这些附图构成本说明书的一部分，其中，在各个图中，相同的参考数字表示对应的零部件。然而，要清楚地理解，这些图只是为了进行图示和说明，并不旨在定义对本发明的限制。

附图说明

图1图示了根据本公开的一些实施方式的示例vlc智能锁设备和硬件钥匙装置。

图2图示了根据本公开的一些实施方式的示例主从中继器智能手机。

图3图示了根据本公开的一些实施方式的示例vlc自行车锁。

图4图示了根据本公开的一些实施方式的用于vlc智能锁设备的集成电路的示例框图。

图5图示了根据本公开的一些实施方式的示例接收器片上系统。

图6图示了根据本公开的一些实施方式的示例接收器封装内系统系统。

图7至图10图示了根据本公开的一些实施方式的示例编码方法。

图11至图12图示了根据本公开的一些实施方式的示例支付系统。

具体实施方式

本公开涉及用于锁的vlc。使用vlc控制的锁可提供比使用rf通信控制的锁更强的安全措施、更高的可靠性和可视性。vlc是指，使用可见光来发送和接收数据/信息的无线通信。可以根据打开和关闭灯来发送特定的数据/信息。例如，可以以高达数十兆赫的高速来切换led的开/关，而不会闪到人眼。led的快速开/关相当于调制，使得无线vlc处于非常高的数据率。vlc可提供比rf无线通信更大的使用频谱。无辐射危害的可见光可以在不危害人类健康的情况下，允许利用更多发射功率来获得更高的数据率/更强的信号。由于vlc需要使用视线(line-of-sight)(发射器和接收器之间)，该vlc可提供比普遍存在的rf无线通信更高的安全性。与rf无线通信不同，如果拦截实体不访问vlc发射器和vlc接收器之间的可见光，则使用vlc发送的信号可能不会被拦截。例如，vlc智能锁可以被实现为近场锁，该近场锁要求用户将led钥匙装置放置在智能锁附近，防止其它人“窃取”可见光信号。vlc可与rf无线通信共存和/或互补。即，rf无线通信不干扰vlc(使用vlc发送的信号不受rf无线通信的干扰)，并且无论附近的rf无线通信如何，vlc智能锁都可以可靠地工作。此外，vlc智能锁可与rf无线通信结合使用。

图1图示了vlc智能锁设备100和硬件钥匙装置150。该vlc智能锁设备100可以包括光电探测器102、vlc解码器104、控制器106、存储器108、锁110、和/或其它组件。在一些实施方式中，控制器106、存储器108、和/或vlc解码器104可以被集成在集成电路中，如下所述。

光电探测器102(例如，光接收器、图像传感器、光电二极管)可以被配置为接收从硬件钥匙装置150发出的可见光。光电探测器102可以接收在可见光(光信号)中编码的密钥信号，且将光信号转换成电子信号。接收到的光转换的电子信号可由接收器逻辑/电路来处理，并且信号可由放大器电路放大。

硬件钥匙装置150可以替代传统的密钥。硬件钥匙装置150可以包括led152，该led152发送包括vlc信号/密钥代码的可见光。硬件钥匙装置150可以包括：用于将vlc信号/密钥代码包括在所发送的可见光中的逻辑(以硬件和/或软件来实现)。例如，硬件钥匙装置150可以包括接口逻辑/电路、编码逻辑/电路、和调制逻辑/电路。接口逻辑/电路可以接收将由编码逻辑/电路为“开锁”信号编码的密钥信号。编码逻辑/电路可通过使用一种或多种加密方法将密钥信号加密来实现锁安全性。调制逻辑/电路可使用密钥信号来调制led152的操作(即，根据密钥信号来切换led152的开/关)。在一些实施方式中，密钥信号可以由驱动器电路放大，以驱动led152(即，打开led灯泡)。led152可以经由光将加密的“开锁”信号发射至vlc智能锁设备100。

参照vlc智能锁设备100，vlc解码器104可以被直接或间接地联接至光电探测器102。vlc解码器104可以被配置为，对由光电探测器102接收到的可见光进行解码，以获得一个或更多个密钥代码。即，(放大后的)光转换的电子信号可由vlc解码器104处理(例如，解码、解调)，以检索被嵌入在由硬件钥匙装置150发送的可见光中的密钥代码。在一些实施方式中，vlc智能锁设备100可以包括/实现可变增益放大逻辑/电路/技术来抵消背景光噪音。

控制器106可以直接或间接地联接至vlc解码器104、存储器108和锁110。存储器108(包括永久和/或临时存储器)可以被配置为存储一个或更多个预设密钥代码。锁110可以包括一个或更多个机械的(例如，挂锁(padlock)、门栓(deadbolt)、弹簧锁、筒锁(cylinderlock))和/或软件(例如，访问控制)锁紧机构。在vlc智能锁设备100的组件之间的联接可以包括一个或更多个电联接和/或一个或更多个机械联接。例如，控制器106和vlc解码器104/存储器108之间的联接可以包括一个或更多个电子连接。控制器106和锁110之间的联接可以包括一个或更多个电子连接和/或一个或更多个机械连接。

vlc智能锁设备100的一个或更多个组件可经由软件、经由硬件、或软件和硬件两者来实现。例如，vlc解码器104可经由硬件来实现，以实现从由光电探测器102接收的可见光中对密钥代码进行解码的逻辑。作为另一示例，vlc解码器104可经由处理器来实现，该处理器执行计算机可读介质中存储的计算机可执行指令，以从由光电探测器102接收的可见光中对密钥代码进行解码。

虽然vlc智能锁设备100的组件如图1所示为单独的块，但这只是为了便于参考，并不具有限制性。在一些实施方式中，vlc智能锁设备100的一个或更多个组件可以被包含在单个或多个组件中。

控制器106可以被配置为，当存储于存储器108中的(多个)预设密钥代码与从硬件钥匙装置150接收到的可见光解码的(多个)密钥代码关联时，将锁110解锁。与密钥代码关联的预设密钥代码可以包括：与从密钥代码派生的值/与密钥代码的全部或部分相匹配的预设密钥代码的全部或部分。基于存储于存储器108的预设密钥代码和从硬件钥匙装置150接收的可见光解码的密钥代码之间的匹配，控制器可以触发电气/或机械组件来打开锁110(允许进入受锁110限制的有形/无形事物)。在一些实施方式中，控制器106可以被配置为，基于接收到来自硬件钥匙装置150的命令/密钥代码，将锁110锁住。

在一些实施方式中，密钥代码可以包括硬件钥匙装置150的标识。控制器106可以被配置为，当预设密钥代码与硬件钥匙装置150的标识关联时，将锁110解锁。例如，硬件钥匙装置150可以包括智能手机，并且该智能手机的标识可选自由imei号、meid号、产品序列号和该智能手机的电话号码组成的组。硬件钥匙装置150的光电发送器组件可经由智能手机中的硬件和/或软件(例如，包括用于调制led/闪光灯的加密和调制软件的锁app)来实现。在一些实施方式中，智能手机的一个或更多个照明组件(例如，led、闪光灯)可以用作led152。因此，智能手机led/闪光灯可具有双重用途：用作用于vlc智能锁设备100的led/闪光灯和光发送器。

在一些实施方式中，vlc智能锁设备100和硬件钥匙装置150可经由vlc进行通信。vlc智能锁设备100可以包括光发送器(例如，led)，并且硬件钥匙装置150可以包括光传感器(例如，pd)。在一些实施方式中，vlc智能锁设备100和硬件钥匙装置150可以各自包括一对光发送器和光传感器。在一些实施方式中，光发送器和光传感器可以集成到一个装置(例如，一个可见光收发器小片(die))中，而不是使用分离的光发送器和光传感器。例如，智能手机中的传统led闪光装置可以被设计和制作成一个集成光芯片，在该集成光芯片中，led部分可以被优化，以获得高光发射效率和输出光功率，而pd可以被优化以获得能够接收非常弱的光信号的超高光探测灵敏度。智能手机的cmos成像器装置可以被设计成具有被优化为pd接收装置的一定的像素。光学装置的这种集成可提高性能和可靠性，并且减小vlc锁装置的光电电路的大小。

在一些实施方式中，硬件钥匙装置150的一个或更多个组件可以被实现为用于另一计算设备的插件装置(plug-indevice)。例如，不是将智能手机的led设计为使用光来发送调制的密钥代码，而是可以提供插件led装置(包括vlc发送器ic和led)以连接至智能手机(例如，经由音频插孔、usb连接)。经由音频插孔使用的插件led装置可以接收：经由一个或更多个音频文件和/或一个或更多个数字文件调制的密钥代码。

在一些实施方式中，硬件钥匙装置150可以被配置为获得用户的生物信息。密钥代码可以包括基于用户的生物信息的用户的标识。控制器106可以被配置为，当预设密钥代码(存储于存储器108中)与用户的标识关联(例如，相匹配)时，将锁110解锁。使用生物信息可以提供安全性，防止硬件钥匙装置150被未经授权的用户滥用(例如，窃取)。例如，vlc智能锁设备100可使用两个独立的安全级别。第一级别可以包括使用硬件钥匙装置150的标识，如上讨论的。第二级别可以包括通过生物信息认证(例如，人脸识别、指纹识别、虹膜识别)来验证用户的身份。可以使用硬件钥匙装置150和/或其它组件来获得生物信息。例如，硬件钥匙装置150可以包括智能手机，并且用户的生物信息可以使用智能手机的内置传感器(例如，内置指纹传感器、内置cmos成像器)来获得。

在一些实施方式中，本文描述的一个或更多个安全措施可使用硬件来实现。例如，参考智能手机硬件钥匙装置的示例，imei和meid号、用户的生物信息、和/或其它信息可以被硬编码至可编程的存储器电路中。用于交互式检查功能的全双工vlc光收发器电路可以被设计/制作为锁片上系统的一部分。一个或更多个电子编程工具可以用于允许用户对安全检查电路编程和重新编程(修改)。

在一些实施方式中，vlc智能锁设备100还可以包括用于输入预设密钥代码的输入装置。例如，vlc智能锁设备100可以包括按钮(数字/机械)、语音输入、图像传感器、qr传感器、和/或其它传感器，用户可以使用这些传感器来输入预设密钥代码以存储在存储器108中。在一些实施方式中，输入装置可以包括一个或更多个现场编程工具。

在一些实施方式中，vlc智能锁设备100还可以包括led和vlc编码器。该led可以被配置为根据vlc信号发射可见光的vlc发送器。该vlc编码器可以被配置为对vlc信号进行编码。通过led和vlc编码器，智能锁设备100可以与硬件钥匙装置150和/或其它vlc装置来回通信。vlc智能锁设备100和硬件钥匙装置150之间的这种交互性可为vlc锁提供进一步的安全级别。例如，硬件钥匙装置150可经由led152把“打开”光信号发送至vlc智能锁设备100。vlc智能锁设备100可使用其led将包含安全问题的光信号发送回硬件钥匙装置150。该安全问题可以是滚动的，并且可由用户/vlc智能锁设备100定期修改。为了让控制器106打开锁110，用户可能需要通过硬件钥匙装置150正确地回答安全问题。

在一些实施方式中，主从中继器系统可用于为硬件钥匙装置150的使用提供密钥代码。例如，如图2所示，可以使用两个不同的智能手机210、220。智能手机210可以包括led212和成像器214。智能手机220可以包括led222和成像器224。智能手机220可以被配置为，从智能手机210接收一个或更多个密钥代码，或者反之亦然。密钥代码可通过使用智能手机210、220的无线通信(例如，蜂窝网络、wifi、蓝牙)进行交换。无线通信可以包括智能手机210、220之间的直接通信或智能手机210、220之间的间接通信。例如，参考图2，通过无线通信中继器235(例如，蜂窝塔、路由器)，可间接地将无线通信230从智能手机210发送至智能手机220。无线通信230可以包括被格式化为命令、通知、文本消息、电子邮件、和/或其它通信格式的通信。基于从智能手机220接收到的信号，智能手机220可使用从智能手机210接收的密钥代码，经由led222将“开锁”信号发射至智能锁设备200(智能锁设备200包括用于操作(多个)锁紧机构的ic204)的pd202。

在一些实施方式中，主装置可使用加密代码来生成密钥信号，并且从装置可以用作被动密钥，来发送包含由主装置生成的密钥信号的可见光。这种主从配置可提供额外的安全级别和/或灵活性。主装置可以用于远距离生成实时加密代码，且通过无线通信将密钥代码发送至从装置，以便一次性/有限使用密钥代码。例如，在vlc智能锁设备从从装置接收到“打开”光信号后，锁电子电路可验证用户的认证。在验证完成后，vlc智能锁可将“禁用”/“减少”光信号发送至从装置，以在“打开”锁之前禁用/减少密钥代码的使用次数。因此，从装置仅可开锁一次/有限的次数。

本文公开的vlc锁可用于各种情况/环境。例如，vlc锁可以嵌入/被配置为嵌入门中(例如，作为门锁的部分)。例如，vlc锁可以嵌入/被配置为嵌入车辆的车门中。许多车辆利用rf无线通信使用远程控制密钥。如上文所述，车辆使用rf无线通信可能不安全、不可靠和非可见。通过将vlc锁用于车门，车辆门锁的安全性和可靠性可得到改善，并且其操作是人眼可见的。在一些实施方式中，对于光控制的车辆密钥/锁系统，可以将唯一的车辆vin码和/或其它车辆标识符编码到硬件钥匙装置中，和/或可将硬件钥匙装置标识符(例如，imei、meid号)编码到vlc智能锁设备中。现场编程工具可用来根据需要修改编码的信息。

作为另一示例，vlc锁可以嵌入/被配置为嵌入车库的门锁中，并且硬件钥匙装置可以包括汽车的车灯(例如，通过车灯实现、嵌入在车灯中)。对于车库智能锁系统，可以在车库门内或附近安装vlc智能锁设备，以接收来自硬件钥匙装置的密钥信号。例如，vlc智能锁设备可以嵌入/被配置为嵌入车库的门中。可将硬件钥匙装置安装在车辆中(例如，通过头灯、尾灯来实现、将硬件钥匙装置嵌入在头灯、尾灯中)。车辆的驾驶者/乘员可使用车辆的车灯来将打开/解锁、关闭/上锁信号发送给vlc智能锁设备。许多车库门系统利用rf无线通信使用远程控制密钥。如上文所述，使用rf无线通信的架构可能不安全和不可靠。通过把vlc锁用于车库门，车库门的安全性和可靠性可得到改善。在一些实施方式中，对于光控制的车库密钥/锁系统，可将唯一的车辆vin码和/或其它车辆标识符编码到vlc智能锁设备中，和/或可将智能锁设备标识符编码到硬件钥匙装置中。现场编程工具可用来根据需要修改编码的信息。

作为另一示例，vlc锁可以嵌入/被配置为嵌入在自行车锁中。示例自行车锁300如图3所示。自行车锁300可以包括vlc智能锁设备，该vlc智能锁设备基于从硬件钥匙装置经由vlc接收到合适的密钥代码，将自行车锁300解锁。在一些实施方式中，自行车锁300还可以包括用于给vlc智能锁设备供电的电池。在一些实施方式中，自行车锁300还可以包括被配置为对电池充电的光伏(pv)板310。该光伏板310可以包括一个或更多个pv电池阵列(例如，太阳能电池)。在其它电源(例如，电源插头)可能无法为电池充电的情况下，这可为vlc智能锁设备提供电源。在一些实施方式中，可以将一个或更多个pv电池转换成可见光pd装置/像素320，该可见光pd装置/像素320被配置为接收来自硬件钥匙装置的光信号。可以把被重新配置为pd像素的pv电池设置在pv板上的不同位置，这使得更容易接收vlc信号。类似地，vlc锁可具有设置在锁板上不同位置处的一个以上的pd，这使得更容易获得来自led/智能手机的光信号。

以上所述的用于车门、车库门和自行车锁的vlc锁的用途仅供说明之用，并不意味着具有限制性。vlc锁可用于其它结构/事物/应用。

图4图示了用于vlc智能锁设备的集成电路400的框图。该集成电路400可以包括：vlc信号通道402、vlc解码器404、控制器406、存储器408、和/或其它组件。vlc信号通道402(例如，用于传递信息信号的物理传输介质和/或逻辑连接或介质)可以被配置为接收来自光电探测器的数字信号，该光电探测器被配置为接收从硬件钥匙装置发射的可见光。vlc解码器404可以直接或间接地联接至vlc信号通道402。vlc解码器404可以被配置为将来自光电探测器的数字信号(通过vlc信号通道402接收)解码，以获得一个或更多个密钥代码。存储器408可以被配置为存储一个或更多个预设密钥代码。控制器406可以联接至vlc解码器404和存储器408。控制器406可以被配置为确定(多个)预设密钥代码是否与(多个)密钥代码关联。集成电路400的一个或更多个组件可以包括硬件/软件/逻辑和/或可如上所述的相对于vlc智能锁设备100操作(如图1所示)。

在一些实施方式中，集成电路400还可以包括用于输入预设密钥代码的输入端口。该输入端口可以接收定义/指定预设密钥代码的用户输入。输入端口可以被配置为经由按钮(数字/机械)、语音输入、图像传感器、qr传感器、和/或其它传感器接收输入信号，用户可使用这些传感器来输入预设密钥代码以存储在存储器408中。

在一些实施方式中，集成电路400还可以包括led和vlc编码器。led可以被配置为根据vlc信号发射可见光的vlc发送器。vlc编码器可以被配置为将vlc信号编码。集成电路400的led和vlc编码器可用来实行与硬件钥匙装置的通信。

在一些实施方式中，集成电路400还可以包括光电探测器。例如，集成电路可以包括联接至vlc信号通道402的光电探测器。在一些实施方式中，vlc信号通道可以是光电探测器的一部分。

在一些实施方式中，集成电路400可以包括接收器片上系统(soc：system-on-a-chip)系统500，如图5所示。控制器506、存储器508和vlc解码器504可以被制作在硅衬底510的第一部分上，并且光电探测器502可由在硅衬底的第二部分上选择性生长的硅或化合物半导体岛制成。在一些实施方式中，化合物半导体可以是gan。接收器soc500的组件可以包括/实现放大器、解码器、解调器、锁触发器(以便开锁/锁紧)、和/或其它组件/功能中的一个或更多个。

一种3d异构集成技术可用来将(多个)siic与(多个)led集成在单个半导体衬底上。(多个)ic可以被设计/制作在si晶片(wafer)上。在标准ic制作之后，可使用各种生长技术(例如，mbe或cvd方法)在si衬底的顶部上执行gan(或者用于制造led的其它直接带隙半导体)的选择性生长，以制造led装置。例如，gan岛可生长在将形成led装置的si上。选择性gan生长技术可消除gan膜在全si晶片上生长大面积或晶片级gan膜的长期挑战(由于si和gan材料的晶体不匹配，该gan膜质量可能较差)。在一些实施方式中，多个缓冲层可用在si衬底和gan层之间来解决半导体晶格失配问题。因此，控制电路和led可以集成到单芯片soc小片中。soc方案的优点包括占用空间小且薄，同时实现了高性能和可靠性。

在一些实施方式中，硬件钥匙装置的一个或更多个组件可以集成到soc(发送器soc)中。发送器soc可以包括led、驱动器、编码器、调制器和/或其它组件中的一个或更多个的集成。

在一些实施方式中，集成电路400可以被封装在接收器封装内系统(sip)系统600中，如图6所示。控制器606、存储器608和vlc解码器604可以被制作在硅衬底上，并且光电探测器602可由化合物半导体制成。组件可由单个小片(接收器小片610)制成。在一些实施方式中，硬件钥匙装置的一个或更多个组件可以集成到sip(发送器sip)中。发送器sip可以包括：将led、驱动器、编码器、调制器和/或其它组件中的一个或更多个制作在单个小片上。

在一些实施方式中，vlc锁装置(例如，vlc智能锁设备、硬件钥匙装置)可利用soc技术和sip技术的组合，在该soc技术和sip技术的组合中，组件被封装在单个系统封装中。通常，电子电路可以实现为使用硅晶片制作的集成电路，而led装置可由化合物半导体(例如，gan)制成，以获得高光电(oe：opto-electronic)转换效率。因此，siic可以不与led装置集成在同一半导体衬底中。作为一种解决方案，vlc锁装置的电子电路可以被制成为由si晶片(例如，一片siic小片)制成的单片ic。同时，led装置可由gan衬底(或其它直接带隙化合物半导体)制成。可使用各种封装技术，诸如，倒装芯片或叠片方法来将siic小片(子soc)和led小片一起放到soc+sip模块中。socic小片和led小片之间的互连可使用硅通孔(tsv)(用于垂直电子连接)和中介层(小片之间的复杂电子连接被制作在单独的衬底平面上，该衬底平面具有复杂的用于电路互连的金属线路)来形成。sip方案的优点包括占用空间小，同时实现了电子产品的高性能和可靠性。

图7至图10图示了用于操作vlc锁装置的示例编码方法。参照图7，智能手机可用作硬件钥匙装置。在步骤710中，初始化可以包括请求使用智能手机的led的许可。在步骤720中，空闲可以表明智能手机的led已准备好使用。在步骤730中，可以检测到对智能手机的按钮(机械的、数字的)按下。在步骤740中，可以按照vlc协议驱动led，位“0”和“1”的序列用光脉冲的宽度表示，以便经由可见光发送必要的信息(例如，密钥代码、打开信号、锁紧信号)。在步骤750中，操作可以结束。

参照图8，智能手机可用作硬件钥匙装置。在步骤810中，初始化可以包括请求使用智能手机的led的许可。初始化可以包括设置sms消息监听器。在步骤820中，空闲可以表明智能手机的led已准备好使用。在步骤830中，可以检测到(经由sms消息)接收到开锁命令。该开锁命令可由另一智能手机(例如，主从中继系统)来发送。滚动代码可用于安全目的。在步骤840中，可以按照vlc协议来驱动led，位“0”和“1”的序列用光脉冲的宽度表示，以便经由可见光发送必要的信息(例如，密钥代码、打开信号、锁紧信号)。在步骤850中，该操作可以结束。

参照图9，智能手机可以用作硬件钥匙装置。在步骤910中，初始化可以包括请求使用智能手机的音频播放功能的许可。在步骤920中，空闲可以表明智能手机的播放功能已准备好使用。在步骤930中，可以检测到对智能手机的按钮(机械的、数字的)按下。在步骤940中，智能手机的led可通过播放预先录制的音频代码来驱动，以便经由可见光发送必要的信息(例如，密钥代码、打开信号、锁紧信号)。预先录制的音频代码可以包括音频文件，其通过智能手机的音频插孔来驱动led。预先录制的音频代码可以包括双通道音频文件，该双通道音频文件可以驱动led(例如，经由20khz音频插孔将其驱动至38khz)。在一些实施方式中，音频文件的双通道可能是彼此相反的(例如，左通道与右通道相反)。在步骤950中，该操作可以结束。

参照图10，在步骤1010中，vlc智能锁设备可以被初始化(设置输入/输出引脚配置)。在步骤1020中，空闲可表明vlc智能锁设备正在等待传入信号。在步骤1030中，如果输入引脚状态改变，则可以调用中断服务例程。该中断服务程序可以使用有限状态机来接收有关输入引脚电平变化的信号。在步骤1040中，如果接收到合适的信号(包含密钥)，则可以将全局标志(例如，keyreceived)设置为真(true)。在步骤1050中，锁马达可以使得能够操作(例如，解锁)锁。电子密钥信号可以驱动锁马达打开锁。在步骤1060中，该操作可以结束。

在一些实施方式中，本文所公开的vlc锁装置可用来控制对无形事物的访问。例如，vlc智能锁设备和硬件钥匙装置可用来帮助(电子)支付。vlc智能锁设备可以被包括/被嵌入在支付装置(例如，atm、智能手机)中，并且硬件钥匙装置可以被包括/被嵌入在用户装置(例如，智能手机)中。支付装置和用户装置可各自包括一对vlc发送器和接收器，以帮助支付机与用户装置之间的通信。可对用户装置的led(例如，闪光灯)进行调制，以将数据调制后的可见光信号发送至支付装置中的pd。安全验证和交易确认信息可以通过使用vlc从支付装置发送至用户装置。可以将支付交易信息携带在调制后的可见光信号上。

例如，图11示出了包括两个智能手机1110、1120的示例支付系统。智能手机1110可通过使用led1112来发送包括vlc信号/密钥代码的光，并且可通过使用成像器1114来接收包括vlc信号/密钥代码的光。智能手机1120可通过使用led1122来发送包括vlc信号/密钥代码的光，并且可通过使用成像器1124来接收包括vlc信号/密钥代码的光。由vlc发送器和接收器对实现的光通信1140可用于帮助支付机(例如，智能手机1110)和用户装置(例如，智能手机1120)之间的通信。

作为另一示例，图12示出了包括智能手机1210和atm1220的示例支付系统。该智能手机1210可通过使用led1212来发送包括vlc信号/密钥代码的光，并且可通过使用成像器1214来接收包括vlc信号/密钥代码的光。该atm1220可通过使用led1222来发送包括vlc信号/密钥代码的光，并且可通过使用成像器1224来接收包括vlc信号/密钥代码的光。由vlc发送器和接收器对实现的光通信1240可用于帮助atm1220(支付机)和智能手机1210(用户装置)之间的通信。智能手机1210和atm1220之间的支付交易可以包括一次或多次取款(例如，在智能手机1210和atm1220之间交换vlc信号，以接收来自atm1220的物理/数字资金)、一次或多次存款(例如，在智能手机1210和atm1220之间交换vlc信号以将数字资金转账至atm1220)、和/或其它支付交易。

下面描述用于电子支付的示例编码程序功能。可将用户装置初始化以用于vlc通信(例如，请求使用智能手机的相机和led的许可)。一旦led准备好使用，智能手机可能就空闲。响应于按钮按下(例如，在智能手机屏幕上的“交易”按钮)，支付/交易例程可以工作以打开led。可使用vlc协议来驱动led，位“0”和“1”的序列用光脉冲的宽度表示，以发送必要的信息。

可将支付装置初始化以用于vlc通信(例如，请求使用atm的pd的许可)。当等待vlc信号时，支付装置可能空闲。一旦接收到正确的vlc信号，就可以调用中断服务例程来将全局标志(例如，keyreceived)设置为真(true)。一旦将全局标志的值设置为真(true)并且验证了安全代码，就可以启用支付交易。“交易”命令可使atm处理电子支付交易。

作为另一示例，vlc智能锁和硬件钥匙装置可以被包括/被嵌入在支付系统中的多个用户装置(例如，多个智能手机)中。可以使用vlc通信来实行点对点(peer-to-peer)资金转账。现有的智能手机的led和pd可分别用作vlc发送器和接收器。可将智能手机-1的led调制为将数据调制后的可见光信号发送至智能手机-2的pd探测器。安全验证和交易确认信息可由智能手机-2的led发送，且由智能手机-1的pd接收。可以将支付交易信息携带在调制后的可见光信号上。在一些实施方式中，一个或更多个银行可能会在后台参与验证和完成点对点交易。

下面描述用于点对点交易的示例编码程序功能。可将智能手机-1初始化以用于vlc通信(例如，请求使用智能手机的相机和led的许可)。一旦led准备好使用，智能手机-1可能就空闲。响应于按钮按下(例如，在智能手机屏幕上的“交易”按钮)，支付/交易例程可工作以打开智能手机-1的led。可使用vlc协议来驱动led，位“0”和“1”的序列用光脉冲的宽度表示，以发送必要的信息。

可将智能手机-2初始化以用于vlc通信(例如，请求使用智能手机-2的pd的许可)。当等待vlc信号时，智能手机-2可能空闲。一旦接收到正确的vlc信号，就可以调用中断服务例程来将全局标志(例如，keyreceived)设置为真(true)。一旦将全局标志的值设置为真(true)并且验证了安全代码，就可以启用转账交易。智能手机-1和/或智能手机-2可将交易信息发送至一个或更多个银行系统(例如，通过蜂窝电话网络)。

在空间上相关的术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”、“左”、“右”等，用于方便描述，以解释一个元件相对于另一个元件的定位。除了与图中描绘的取向不同的取向之外，这些术语还旨在涵盖设备的不同取向。此外，诸如“第一”、“第二”之类的术语也用于描述各种元件、区域、部分等，并且也不旨在具有限制性。贯穿整个说明，相同的术语表示相同的元件。

本文所使用的术语“具有”、“包含”、“含有(including)”、“包括(comprising)”等是开放式术语，表示所述元件或特征的存在，但不排除其它元件或特征。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括单数以及复数，除非上下文另有明确指示。

尽管本发明是在特定实施方式和示例的语境中公开的，但本领域的技术人员将理解，本发明超越了具体公开的实施方式，延伸至本发明的其它可替代实施方式和/或使用、及其明显的修改和等同物。因此，本文公开的本发明的范围不应受上述特定公开的实施方式的限制。

此外，本领域的技术人员将认识到来自不同实施方式的各种特征的可互换性。除了本文描述的变体之外，每个特征的其它已知等同物还可以由本领域的普通技术人员混合和匹配，以便根据本发明的原理构建类似的系统和技术。

需要理解的是，不一定所有的目的或优点都可以根据本发明的任意特定实施方式来实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本发明可以按照实现或优化本文教导的一个或一组优点的方式来体现或实施，而不一定要实现本文教导或建议的其它目的或优点。