专利名称：用于地板的发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置，该发光装置包括发光单元和允许检测附 近物体的相关联的控制单元。此外，本发明涉及一种包括这种发光装置
的交通控制系统和一种用于控制携带无线通信装置(如RFID标签和/或 基于NFC的装置)的物体的方法。
背景技术：
在US 6 603 082 Bl中公开了 一种包括发光单元和压力传感器的地 板砖。当压力传感器检测到人踩到砖上时，其可开始相互作用过程， 该相互作用过程包括启动发光单元以及与相邻砖的通信。因此，行人 (例如)可被选择性地引导以通过若干等同通道来均匀地分布他们的 流动.
发明内容
基于这种情形，本发明的目的在于提供一种具有额外功能的发光 装置。
这个目的通过根据权利要求1所述的发光装置、根据权利要求9 所述的交通控制系统以及根据权利要求IO所述的方法来实现。在从属 权利要求中公开了优选实施例.
根据本发明的发光装置包括发光单元，该发光单元受控制地发光， 所发出的光(例如)可编码某种信息和/或单纯地照亮一个区域.该发 光单元可包括一或多个单独发光器，例如以发光二极管(LED)、磷 光体转换LED、有机LED (OLED)、激光器(LASER)、磷光体转 换激光器、彩色荧光灯、滤波(彩色)囟素灯、滤波(彩色)高强度 放电(HID)灯和/或滤波(彩色)UHP灯的形式.此外，发光装置包 括相关联的控制单元，该控制单元控制发光单元的活动(开启、关掉、 亮度、颜色、空间启动图案等)。所述控制单元包括以下构件
a)传感器模块，其用于检测笫一附近物体(例如人)的存在。物体 被检测为在"附近"的距离可取决于潜在的应用(underlyingapplication)且通常在发光装置的直径范围内；在典型实施例中，物体 将必须触摸传感器模块以被检测到。
b)接收器模块，其用于从第二附近物体接收无线信号。所述第二物 体在原则上可与传感器模块所检测的第一物体相同.但通常，笫二物 体为由第一物体所携带的某种特殊装置，例如RFID标签和/或基于 NFC的装置。第二物体被认为在"附近"的距离通常对应于笫一物体 在"附近"的距离；当然，其可受到第二物体与接收器模块之间的无 线通信范围的限制.
与对附近(第一)物体的存在做出反应的已知触感型发光装置相 比，所提出的发光装置额外地允许从附近的第二物体接收数据.这些 数据(例如)可用于验证传感器检测的结果，或识别(笫二和/或笫一) 物体，物体的识别允许控制单元启动物体专用程序，例如，利用相对 应的光来标记允许的区域和禁止的区域，或引导旅客到所希望的目的 地，
发光装置的接收器模块可持续地为有源的或"醒着"的，以从可 能的(笫二)附近物体接收无线信号，或其可以某种频率(例如，0.1 至10Hz)间歇地启用，在优选实施例中，控制单元适于在传感器模块 已经检测到第一附近物体存在的情况下启动接收器模块.这特别适用 于第一附近物体与第二附近物体相关联(且第一附近物体应经由第二 附近物体来识别)的情况.这种情况敏感的启动可为启动接收器模块 的唯一方式，或其可额外地应用到其它的启动方案.
在发光装置的优选实施例中，接收器模块能确定从第二附近物体 所接收的无线信号的强度。如果使用多个发光装置，那么它们的接收 器模块所接收的信号强度之间的比较将允许相对于发光装置来定位笫 二物体.如果已知关键操作参数，如在第二物体中的发射器的强度， 甚至可能推断出笫二附近物体与接收器模块之间的绝对距离。
迄今，仅假定接收器模块可接收无线信号。但在优选实施例中， 接收器模块也将包括发射器来发射无线信号(例如)到笫二附近物体， 这将允许与第二物体的双向通信，这种双向通信可视情况用于启动通 过接收单元的通信，因而，例如，如果传感器模块检测到(第一)附 近物体的存在，则可能主动地询问RFID标签和/或基于NFC的装置的 身份.如先前所提到的，笫二物体可特别地包括射频标识应答器("RFID 标签")和/或能通过近场通信(NFC)原理进行通信的装置，诸如现 代移动电话，即，接收器模块可适于与这样的装置通信.RFID技术在 许多应用中的重要性日益增加，且相对应的装置(应答器、读取器) 也日益变得能以较低成本容易地购买到。因此在未来许多物体将配备 RF1D标签从而不需要额外的成本或仅需要较小的额外成本来使用这 种技术，NFC技术(例如)在ISO 18092、 ECMA 340和ETSI TS 102 中规定，且通常以大约13.56 MHz的频率操作并具有大约20 cm的有 限范围.其已在公共运输和诸如移动电话、PDA等便携式装置中使用， NFC可用作单独的标识/许可检查或与RFID技术组合使用。
控制单元的传感器模块可基于允许检测第一附近物体的任何合适 技术，特别地，传感器模块可包括用于检测接触它的物体的重量的压 力传感器，用于检测由于物体存在所造成的电容变化的电容传感器， 用于检测由于物体存在所造成的电感应变化的感应传感器或检测由于 物体所造成光学变化(例如在光透射或反射方面)的光学传感器。
该发光装置可视情况包括存储器单元，用于存储与附近物体的相 互作用历史相关的信息，即，附近第一物体的传感器检测的历史和与 附近第二物体的无线通信的历史。所述信息(例如)可表示自从对物 体进行最后检测以来所经历的时间，或物体检测的(移动)平均数. 然后可根据所存储的信息来控制发光单元，例如，通过假定与自从最 后与物体进行相互作用以来所经历的持续时间成比例地变化的亮度或
颜色来控制发光单元。
根据本发明的另一实施例，该控制单元可采取编程模式，在该编 程模式中，可基于与附近(第一或第二)物体的相互作用(即，检测 或无线数据通信)来更改其"正常"操作模式.控制单元的有源操作 模式可视情况由存储于存储器单元中的内部状态变量来确定。这个实 施例的一个应用(例如)为在编程模式期间通过单纯地在地板上走动 而将踪迹编程到地板上的发光装置阵列内。(例如)可通过外部命令， 通过由接收器模块识别特定第二物体，通过由传感器模块检测特定图 案(例如，与第一物体的多个快速的相继接触)等来启动编程模式，
发光单元可优选地被设计成其可由控制单元启动成具有不同光强 度和/或不同光颜色的照明状态。这种不同的照明状态(例如)可用于使光强度适应所需要的照明水平或使光强度适于将用于使用者的信息 进行编码。发光单元可特别地包括可单独或同时选择性地启动的至少
两个发光器(例如，不同颜色的LED)。
控制单元可视情况包括到外部构件的至少一个通信接口 .这种链 路(例如)可用于使发光装置进入先前提到的编程模式，以将信息从 控制单元传输到某中央数据处理单元供进一步评估，或者从外部控制 发光单元.该通信接口可优选地为双向的以允许与类似发光装置和/ 或由若干类似发光装置共用的外部构件联接。在此情况下，可构建相 同或类似发光装置的阵列，其可以协调的方式对物体的存在做出反应。
发光装置优选地被成形为砖，该砖可与相对应的砖放在一起以基 本上无缝的方式来填充某些区域.在简单的情况下，所述砖的形状为 矩形或六边形，然而，更复杂的形状也是可能的，包括需要一组若干 不同形状来无缝地填充一区域的情况。
本发明还涉及一种交通控制系统，其包括上文所述类型的至少一 个发光装置(即，具有发光单元和相关联的控制单元的发光装置，该 控制单元包括传感器模块和接收器模块)和与发光装置的接收器模块 兼容的至少一个无线通信装置，该无线通信装置特别地为RFID标签和 /或基于MFC的装置.关于该交通控制系统细节的更多信息，优点和 改进，参考发光装置的前文描述。
此外，本发明涉及在一区域中控制携带无线通信装置(特别是 RFID标签和/或基于NFC的装置)的物体的方法，该方法包括
a) 检测该物体在该区域中的至少一个检测位点的存在；
b) 借助于其无线通信装置来识别该物体；
c) 取决于物体的身份和检测该物体的检测位点来改变至少一个发 光单元的状态(例如，将其接通或断开或者改变其亮度或颜色)。
交通控制系统和前述方法实现了上述类型的发光装置的特定应 用，借助于传感器在一区域中定位物体并借助于RFID标签来识别物 体.然后取决于所确定的位置和物体的身份来启动发光单元，例如在 某旅客必须要到达某个别目的地时要走的方向中来启动发光单元。此 外，如果在临界区中检测到未授权人员，发光单元(例如)可发出警 报信号。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将显然和明晰。将借助于附图以举例说明的方式来描述这些实施例.
图1示意性地示出具有根据本发明的发光砖的地板区域的透视图； 图2示意性地示出根据本发明的发光砖的布局. 图3示意性地示出联接到外部读取器和控制器的多个发光装置的 布局，
图4说明了通过评估无线信号的强度来定位物体的原理， 图5示出了带有电容传感器模块的发光装置的实例， 图6说明了利用发光装置来引导旅客。
具体实施例方式
在附图中相同的附图标记或差别为100的整数倍的附图标记指代 相同或类似的构件。
现将在下文中来描述根据本发明的发光装置，其特定地实现为发 光砖，该发光砖可用于铺设地板、墙壁、天花板等.在这个方面，图1 示出铺有根据本发明的相同矩形(或不同形状)的发光砖100的地板 区域l。如将在下文更详细地描述，通过向所述砖110加栽重物，例如， 当行人3踩在所述砖110上时，启动所述砖IOO(即，接通使它们发光).
砖100优选地能采取不同的照明状态，例如，具有不同的光强度 或下同颜色。这种能力(例如)可用于根据自从人最后一次踩到砖上 所经过的时间来改变照明状态.如图1所示，在地板1上行走的人3 的踪迹因而(例如)可逐渐消失.但应指出的是，通过检测到砖100 上的重物所启动的行为并不限于接通相对应的发光单元，但也可或替 代地包括断开有源的发光单元或改变其颜色或强度，可通过所检测到 重物而启动的程序的其它实例可(例如)见于US 6 603 082 B1。
图l还示出了行人3携带具有RF1D标签2的手提箱，其中经由与 相对应砖100的无线通信来识别所述标签，因此，"笫一物体"(行 人3)藉由其重量检测到，而"第二物体"(RFID标签2)经由无线 数据发射来识别。这允许系统区别不同的物体且示出对于它们中每一 个的单独响应。
在所描述的系统的一个特定应用中，如在火车站、机场、商店、旅馆或办公室等公共场所的旅客3可被单独地引导到他或她的目的地 (例如，某站台、门、产品、房间等).这种引导(例如)可通过以强光 点亮旅客3随后必须踩到的那些砖100'来实现，其中可使用不同颜色 来表示不同人的路径和/或到不同目的地的路径.
在所描述系统的另一应用中，发光砖100的地板1可用于检测未 授权人(即，不带有正确RFID标签的人)的存在并通过(例如)使所 述人周围的砖闪光来启动相对应的警报。
图2示意性地示出根据本发明的发光砖100的一种可能布局.所 述砖IOO包括发光单元10，该发光单元10包含不同颜色的两个发光二 极管ll、 12，特别是OLED.发光二极管ll、 12由控制单元20的驱 动器21选择性地接通或断开，控制单元20设置两个开关27和28的闭 合状态.
控制单元20还包括联接到驱动器21的传感器单元24，该传感器 单元24检测附近物体3的存在，各种检测原理可用于这个目的，例如
-评估压力信号。这种评估可利用额外的传感机构来实现，或者如 果该发光单元包4舌OLED 11、 12，那么经由它们固有容量(intrinsic capacity)的变化来实现.
-评估共同模式电容(相对于周围环境).
-评估感应的邻近效应(insuctive proximity effect)。
-传感反射到砖IOO上的光的变化。
驱动器21还联接到接收器模块22。通过其天线23，接收器模块 22可建立与外部RFID标签22的无线(单向或双向)通信，取决于识 别程序的结果(包括可能无识别的情况)，控制单元20的操作模式可 改变.
控制单元20还包括存储器单元25，例如，RAM、 ROM、 EPROM 等。所述存储器单元25可用于存储内部状态变量，关于有效ID的信 息和/或关于砖100的检测历史的信息。
最后，控制单元20包括通信接口 26，经由该通信接口 26，其可 与相邻砖和/或中央主计算机交换信息.因此，相邻的砖(例如)可被 告知传感器单元24是否检测到物体和/或接收器22是否识别了物体， 且可协调砖的反应(如在图1的砖100'以强光照射的情况下).
利用所描迷的发光砖的设计，可通过物体的检测和/或识别来触发各种程序，例如
-发光单元10和/或周围砖的发光单元被接通、断开或改变其亮度。 -发光单元10和/或周围砖的发光单元改变其颜色， -只要传感器单元24检测到物体3，即按照上述方式来操纵照明状态.
匿在传感器单元24已经检测到物体3之后保持照明状态且在预定持 续时间(足迹)之后转回到预定功能。
-照明状态代表物体检测亊件的移动平均.
-可建立编程或"写入模式"，其中可通过在砖上行走而"写入" 可编程的踪迹.
-砖状态可表示"禁止区域".
-与RFID和/或基于NFC的装置组合，该砖状态(例如)可表示 未授权的人或行李或商店中未付钱的商品.
应当指出的是，上述可能程序的列表远不是完整的.所提出的发 光砖IOO (例如)可应用于商店、旅馆、机场、火车站、休闲公园、公 共建筑、办公建筑等用于装饰目的、客户引导、安全检查支持、市场 营销、舒适或娱乐.此外，其可支持关于商店中"优选客户位置"的 统计。
图3示意性地示出地板发光系统的另一特定实施例，其包括中央 控制机构230 (例如微机)， 一或多个RFID基站222、多个类似的发 光砖200和由人或移动物体所携带的移动标记(图未示).
砖200包括可控制的发光体210、天线223、踩踏传感器224、开 关和局部控制器.传感器224可检测砖上面或砖上方附近人/物体的存 在.这个亊件启动(如在粗体包围的砖中所示)天线223以辐射RF信 号来检测在这个范围中的任何标记，(例如)标准13 MHz系统的范围 为约1 m.
与天线223相关联的RF读取器可安装于每个砖200内.在所示实 施例中，RF读取器基站222替代地由一组砖所共用以节省成本。在此 情况下，仅天线223局部地安装并经由阻抗变换器IT和线226连接到 RF读取器222。如果读取器222不是单独地连接到每个砖200，那么 应存在类似复用器的机构以建立读取器222与每个砖之间的独特(且 可识别的)联接.由RFID行为所得到的数据被进一步提供到主控制器230，而主控 制器230接着处理被踩踏的砖的照明状态。这个处理结果经由外部信 号路径226'或经由RF路径226转移.这将启动局部驱动器IS，局部 驱动器IS使铺设砖200中的灯210加电以保持/改变该砖的亮度/颜色.
作为使用RFID技术的替代，也可使用基于电容的识别系统，例如， PAN ("个人(身体/人)局域网")，其中使用身体或皮肤作为传输 介质(参考，德国Wessling的Ident Technology的Skinplex⑧应用)。 此处，在人的情况下，优点首先在于，因为身体本身构成应答器介质 的一部分，所以可良好地控制关于砖到人的距离的实现。其次，这种 系统可良好地与某种传感器(即，电容检测器)组合(如关于图5的 进一步描述)。但与RFID相比较，PAN总是需要有源装置.
图4涉及约束算法，其允许踩踏事件与位于发光砖300 (例如，根 据图2或图3的砖)的地板上的标签携带者的改进的映射。即使在地 板砖中的天线的到达区域近似恒定的情况下，所接收的信号也将会强 烈地依靠携带标记的人和携带标记的位置或携带标记的方式，该图说 明了两个人(A和B )在地板上的情形，在铺设砖300的左上角的图指 示了在相对应的天线被启动的情况下，由RF读取机构所接收的信号强 度。
在人A所站立的砖中的天线从人A接收(例如)(高)强度A2 的RF数据。但是，其也从人B接收(类似)强度B2的RF信号。为 了解决这种模棱两可性(ambiguity)，采取两种措施首先，在踩踏 亊件后，不仅被踩踏砖中的天线而且周围天线也启动，得到一种可在 中央控制器(未图示)中评估的概率分布区域.其次，控制器可使这 些区域与踩踏事件相关以揭示所测量的RF信号与物体A或B之间的 正确分配.这个方法还允许检测出(例如)人未携带标记.
关于通信结构，也可引入砖间通信(例如)以在踩踏事件之后直 接启动周围砖的天线。
图5示出砖400中用于检测踩踏事件或更一般地在砖上面或上方 人或物体存在的特定传感器布置。在砖400的表面上或下方，存在若 干电极424，电极424形成一或多个电容器，这些电容器由上方中央砖 中的用于设置的符号例示性地指示，在该设置中， 一个电极位于每个 角中且相同电势施加到对角地布置的电极上。该电容取决于在电极上方物质的介电常数或电导率，然后(例如)可在谐振电路中评估电容 的任何变化.该图示出了特别地表示使相邻砖的传感去耦的布置.
图6说明了一种特定引导应用。此处，并不是整个地板被发光砖 覆盖，而是某较小区域包括一些砖500。如果人走到中央砖上，该系统 可通过使(例如)八个相邻的适当砖照明来指示要走的方向。这个系 统还可检测人所携带的标记(例如，集成到票券或旅馆钥匙中的标记)， 且该方向(例如)可指适当登记桌或旅馆房间。
除了使整个砖照明外，可仅照亮砖侧部、边缘或砖上的某些其它 图案或砖之间的缝。
最后，应当指出的是，在本申请中，术语"包括(包含)"并不 排除其它元件或步骤的存在，"一"或"一个"并不排除为多个，且 单个处理器或其它单元可展行若干机构的功能。本发明在于在每一个 新颖特征性特点和特征性特点的每一个组合.此外，在权利要求书中 的附图标记并不被认为限制其范畴.
权利要求
1. 一种发光装置(100，200，300，400，500)，其带有发光单元(10)和相关联的控制单元(20)，其中，所述控制单元(20)包括a)传感器模块(24，224，424)，其用于检测第一附近物体(3)的存在；b)接收器模块(22，23，222，223)，其用于从第二附近物体(2)接收无线信号。
2. 根据权利要求1所述的发光装置(100， 200， 300， 400， 500 )， 其特征在于，所述控制单元(20)适于在所述传感器模块(24， 224，424)已经检测到笫一附近物体(3)存在的情况下启动所述接收器模 块(22， 23， 222， 223 ).
3. 根据权利要求1所述的发光装置(100， 200， 300， 400， 500 )， 其特征在于，所述接收器模块(22， 23， 222， 223 )能确定从第二附近物体(2)所接收的无线信号的强度(A1，A2，.,.B1，B2，…).
4. 根据权利要求1所述的发光装置(100， 200， 300， 400， 500)， 其特征在于，所述接收器模块(22,23，222，223)包括用于向第二附近物体(2)发射无线信号的发射器。
5. 根据权利要求1所述的发光装置(100， 200， 300， 400， 500)， 其特征在于，所述第二附近物体包括标RFID标签(2)和/或基于NFC的装置.
6. 根据权利要求1所述的发光装置(100， 200， 300， 400, 500)， 其特征在于，所述传感器模块(24， 224， 424)包括压力传感器、电容传感器、感应传感器或光学传感器.
7. 根据权利要求1所述的发光装置(100， 200， 300， 400， 500)， 其特征在于，所述控制单元(20)可采取编程模式，其中可取决于与附近物体(2， 3)的相互作用来更改所述控制单元(20)的操作模 式。
8. 根据权利要求1所述的发光装置(100， 200， 300， 400， 500)， 其特征在于，其包括到外部构件的至少一个通信接口，特别地为到类似发光装置(IOO')和/或到由几个类似发光装置共用的外部构件 (222,230)的双向通信接口 (26,226,226，)。
9. 一种交通控制系统，其包括根据权利要求1所述的发光装置(100， 200， 300， 400， 500)和与所述发光装置的接收器模块(22,23,222,223)兼容的至少一个无线通信装置，所述无线通信装置特别地为RFID标签 (2)和/或基于NFC的装置。
10.—种用于在区域(1)中控制携带无线通信装置的物体(3)的 方法，所述无线通信装置为RFID标签(2)和/或基于NFC的装置， 所述方法包括a) 检测所述物体(3)在所述区域(1)中至少一个检测位点(100， 200， 300， 400， 500 )的存在；b) 借助于所述物体的无线通信装置来识别所述物体(3);c) 取决于所述物体(3)的身份和所述检测位点来改变至少一个 发光单元(10)的照明状态.
全文摘要
本发明涉及一种发光装置，特别是用于铺设例如地板区域(1)的发光砖(100，100′)，该发光装置包括发光单元和相关联的控制单元。该控制单元适于检测第一附近物体(3)的存在和从该第一物体(3)所携带的第二附近物体接收无线信号，例如从RFID标签(2)和/或基于NFC的装置接收无线信号。该发光装置可例如在引导旅客通过如机场的公共场所的方法中使用。
文档编号H05B37/02GK101536610SQ200780042537
公开日2009年9月16日 申请日期2007年11月8日 优先权日2006年11月17日
发明者A·希尔杰斯, R·埃尔弗里克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司