波长感测照明系统和关联方法

波长感测照明系统和关联方法
【专利摘要】一种波长感测照明系统(10)可以包括光源(40)、传感器和控制器(61)。一个或多个光源(40)和传感器可以包括在阵列(39)中。光源(40)可以发射照明光(44)，并且传感器可以感测环境光(48)。照明光(44)可以包括数据光(45)。照明系统(10)可以包括连接在网络(69)中的多个节点。节点可以通过发射和接收数据光(45)而通信，数据光(45)可以由控制器(61)分析。光源(40)和传感器可以由能够发射照明光(44)和接收环境光(48)的发光半导体装置(40)提供。转换材料(30)可以将源光(42)的波长转换为转换光(46)。转换材料(30)可以增加由照明系统(10)发射和检测的光的波长范围。
【专利说明】波长感测照明系统和关联方法 发明领域
[0001] 本发明涉及照明系统的领域，且更具体来说，涉及可以发射和感测在波长范围内 的光的照明系统和关联方法。
[0002] 发明背景
[0003] 自从发现火以来，照明系统已被用来照明空间。多年以来，技术给我们带来了白炽 灯，其通过加热金属丝，从而使其散热来产生光。尽管白炽灯能够照明区域，但是其以极低 的效率这样做。
[0004] 引入荧光灯以在使用较少的能量时提供可比的光。荧光灯激发密闭体积内的气 体，例如，水银蒸气。激发气体的原子通常在其在能级之间移动时产生紫外光。然后，紫外 光为转换材料（例如，磷）所吸收。磷可以使吸收光的波长范围位移，从而发射具有较长波 长的光。这种位移可能被本领域技术人员称作斯托克斯位移。这种磷发射或转换光可以在 可以被用来照明空间的可见光谱的范围内。
[0005] 寻求额外的效率、持续改进技术带来了发光半导体装置，且更具体来说，发光二极 管。发光二极管可以在被电流驱动时发射光。和突光灯一样，转换材料可以应用于发光半 导体装置以改变用于照明空间的光的波长范围。
[0006] 包括转换材料的照明系统可以方便地允许将从光源发射的源光转换为不同的波 长范围的光。通常，可以通过使用发光、荧光或磷光材料执行此转换。波长转换材料有时可 以包括在应用于透镜或光学器件的大部分另一材料中，或另外位于与从光源发射的光成一 直线上。在一些情况下，转换材料可以应用于光源本身。存在描述照明装置的许多公开的 发明，所述照明装置利用应用于LED的转换材料将具有源波长范围的光转换为具有转换的 波长范围的光。
[0007] 用于降低功率消耗的额外的策略涉及控制照明系统只在需要照明时照明空间。传 统上，拨动开关包括在照明电路中以允许用户直接控制光的操作状态。另外，定时器可能包 括在照明电路中以根据预定或动态时间表打开和关闭灯。然而，除非由用户直接参与，否则 开关和定时器提供很少的灵活性。
[0008] 传感器可以另外包括在照明系统中以控制对感测到的符合所期望的事件的操作。 作为实例，传感器可以确定空间中光的等级，其又可以在感测到值低于阈值后使照明系统 被打开。作为额外的实例，传感器可以检测空间中运动的存在以控制照明。然而，包括专用 传感器可能会增加零件的数量和建立照明系统所需的复杂性，由此增加其制造成本。
[0009] 另外，每个照明装置可以独立于其他照明装置而操作，从而需要包括在每个照明 装置中的传感器，进一步增加生产成本。一些所建议的解决方案在照明系统中包括无线电 发射机，以允许包括在其中的装置之间的通信。然而，包括无线电进一步增加复杂性和包括 在照明系统中的组件的数量。
[0010] 一个所建议的解决方案被描述在Knapp的每个国际专利申请公开 W02011/016860、W02011/008251、W02010/098811 和 W02010/027459 中，并且每个申请涉及 当发光半导体装置不发射光时，在工作周期的部分期间，使用发光半导体装置来执行光电 二极管的操作。上述Knapp申请另外叙述使用发光半导体装置来传输和接收包括在照明系 统中的装置之间的双向通信。然而，Knapp申请使用可能导致冗余数据传输的数据传输方 法，从而减少系统的有效吞吐量。另外，Knapp申请缺乏先进的波长感测功能性，从而限制 本文公开的系统的有效性。
[0011] 存在需要一种波长照明系统，其可以通过改变工作周期的各个部分之间的操作状 态来发射照明光并且感测环境光。进一步存在需要一种照明系统，其可以分析感测到的环 境光以改变包括在照明系统中的节点的特性。存在需要一种照明系统，其包括波长转换材 料以扩大可以通过发光半导体装置发射或检测的光的波长范围。另外，存在需要一种照明 系统，其中节点互相通信以增加系统的有效性。 发明概要
[0012] 考虑到上述情况，本发明的实施方案涉及一种波长感测照明系统，其可以在工作 周期的部分期间发射照明光并且感测环境光。另外，根据本发明的实施方案，照明系统可以 有利地分析感测到的环境光以改变包括在照明系统中的节点的特性。可以包括波长转换材 料以扩大可以通过发光半导体装置发射或检测的光的波长范围。照明系统可以包括节点， 这些节点可以有利地彼此互相通信以增加系统的有效性。照明系统可以分析感测到的环境 光以确定一个或多个环境条件。
[0013] 考虑到上述情况，本发明提供一种照明系统，其包括传感器和控制器，以及根据至 少一个实施方案的光源。光源可以包括在阵列中以发射照明光。传感器可以另外包括在阵 列中以从环境感测环境光。控制器可以可操作地连接到传感器以分析感测到的环境光。控 制器也可以可操作地连接到光源以控制发射照明光。
[0014] 控制器可以分析环境光以检测或生成与环境条件相关的数据。数据可以在数据光 中可传输，数据光可以由至少一个数据波长定义。可以相对于照明光定义一个或多个数据 波长。
[0015] 数据可以由包括在阵列中的光源可传输。传感器可以选择性地感测环境光中的主 波长，所述主波长由控制器定义。此外，传感器可以选择性地感测环境光中的多个主波长。 可以将多个主波长的至少一部分联系起来以定义与环境条件相关的数据。
[0016] 控制器可以使用传感器接收数据，控制器可以分析数据。控制器也可以控制从光 源传输数据光。光源和/或传感器可以选择性地可操作，其中可以在多个方向上从光源选 择性地发射照明光，并且可以从多个方向通过传感器接收环境光。
[0017] 根据本发明的实施方案，与环境条件相关的数据可以包括图像。图像可以包括在 一系列图像中，可以将这些图像联系起来以创建视频。另外，数据包括多个图像，可以比较 这些图像以确定在多个图像中的对象的接近变化（proximate variance)。控制器可以分析 接近变化以确定对象的运动。另外，控制器可以分析运动以确定运动速度。
[0018] 根据本发明的实施方案，阵列可以包括多个传感器。包括在多个传感器中的每个 传感器可以对与每个传感器相对应的至少一个波长敏感。每个传感器可以选择性地可操 作。
[0019] 根据本发明的实施方案，光源和传感器可以被包括作为发光半导体装置。发光半 导体装置可以在感测操作与发射操作之间选择性地可操作。感测操作可以发光半导体装置 由感测环境光而定义。发射操作可以由发光半导体装置发射照明光而定义。阵列可以包括 多个发光半导体装置。
[0020] 根据本发明的实施方案，控制器可以指定照明光的至少一部分作为标志灯光。控 制器可以控制光源以将包括标志灯光的照明光发射到环境。照明光可以从环境中的反射点 反射作为环境光。环境光可以继续包括标志灯光。传感器可以感测包括标志灯光的环境光， 其中控制器可以计算发射标志灯光与感测标志灯光之间的延迟。控制器也可以分析延迟以 确定阵列与反射点之间的距离。
[0021] 根据本发明的实施方案，照明系统可以包括节点的网络。节点的网络中的每个节 点可以包括光源、传感器和控制器。节点的网络中的每个节点近似地知道网络中的额外节 点。网络中的节点可以分析延迟以确定节点与反射点之间的距离。可以通过传输和接收数 据光使这个距离在网络内互相通信。另外，可以通过分析由网络中的节点的至少一部分计 算的距离来确定环境条件。此外，控制器可以分析由网络中的节点的至少一部分计算的距 离以确定环境条件的多维布置。节点可以通过传输和接收电磁信号互相通信。
[0022] 根据本发明的实施方案，主波长可以指示存在于环境中的物质。此外，根据本发明 的实施方案，控制器可以控制阵列以在感测到事件后发出警报。
[0023] 根据本发明的实施方案，照明系统可以还包括开关电路以使发光半导体装置在感 测操作与发射操作之间交替。发光半导体装置可以大体上同时发射照明光和接收环境光。 此外，发光半导体装置可以包括用于发射照明光的发光二极管和用于感测环境光的光电二 极管。发光二极管可以操作为光电二极管。
[0024] 根据本发明的实施方案，控制器可以通过测量发光半导体装置的驱动电压、确定 在发光半导体装置上的测量电压与驱动电压之间的差以及使用交叉关联执行测量电压和 环境光的时域匹配来分析环境光。
[0025] 根据本发明的实施方案，阵列可以包括多个光源。包括在阵列中的光源的至少一 部分可以是单色发光二极管（LED)、白色发光二极管（LED)和/或红外光（IR)发射二极管 (LED)。可以包括额外类型的发光半导体装置。根据本发明的额外的实施方案，照明光的至 少一部分可以选择性地包括用于影响环境中的对象的生物影响的波长。
[0026] 根据本发明的实施方案，网络中的节点的至少一部分可以使用分布式计算执行分 析。另外，可以通过在电磁信号中包括同步信号使网络中的节点的至少一部分同步。
[0027] 根据本发明的实施方案，数据光可以由多个数据波长定义。数据可以在多个数据 波长下可传输。包括在数据光中的数据波长的数量可以与数据可传输所用的带宽相关。数 据光也可以包括至少一个寻址位，其用于为意图接收数据的节点寻址。此外，包括在数据光 中的数据可以包括至少一个误差检测位。
[0028] 根据本发明的实施方案，关于控制器所执行的分析的反馈可以存储在存储器中。 可以使来自分析的反馈在网络内互相通信。可以使用机器学习来分析反馈。也可以使用神 经网络来分析反馈。控制器可以从存储器接收关于先前分析的反馈，并且分析关于先前分 析的反馈以执行后续分析。也可以使用机器学习来执行这个后续分析。
[0029] 根据本发明的实施方案，照明系统可以还包括阵列与环境之间的波长转换材料。 转换材料可以吸收源光的至少一部分并且发射具有转换的波长范围的转换光。源光可以被 波长转换材料接收和吸收。转换光可以由波长转换材料发射。波长转换材料可以包括荧光 材料、发光材料和/或磷光材料。
[0030] 转换光的转换的波长范围可以包括与环境条件相对应的可变主波长。主波长可以 指示环境中的物质。控制器可以使主波长与物质相关。物质可以是对象、元素、化合物、微 粒或生物制剂。
[0031] 照明光可以由波长转换材料接收作为源光，源光可以由波长转换材料发射作为转 换的波长范围内的转换光。或者，环境光可以由波长转换材料接收作为源光，源光可以由 波长转换材料发射作为转换光，所述转换光将由传感器接收作为转换的波长范围内的转换 光。转换的波长范围可以包括由执行反斯托克斯位移引起的比源波长范围更短的波长。或 者，转换的波长范围可以包括由执行斯托克斯位移引起的比源波长范围更长的波长。
[0032] 根据本发明的实施方案，控制器可以可操作地连接到电压传感器以感测传感器上 的开路电压。
[0033] 根据本发明的实施方案，数据光可以使用操作传输数据，所述操作包括脉冲宽度 调制（PWM)、脉冲振幅调制（PAM)、强度调制、色彩排序和/或工作周期变化。在数据光中传 输数据所用的取样率可以由控制器动态可调。增加的取样率可以与阵列感测到的增加的分 辨率相关。
[0034] 数据可以用数字形式包括在数据光中。也可以加密包括在数据光中的数据。光源 可以用脉冲工作模式操作。控制器可以表征环境光的亮度。控制器也可以处理环境光以去 除噪声。
[0035] 根据本发明的实施方案，阵列可以包括压电衬底。根据本发明的额外的实施方案， 照明系统可以还包括用于驱动阵列的电源。
[0036] 本发明的方法方面可以包括分析环境光以检测或生成与环境条件相关的数据。数 据可以在数据光中由包括在阵列中的光源传输。数据光也可以由至少一个数据波长定义， 其中相对于照明光定义一个或多个数据波长。方法方面可以另外包括选择性地感测环境光 中的多个主波长，所述主波长可以由控制器定义。
[0037] 可以将多个主波长联系起来以定义与环境条件相关的数据。控制器可以被用来使 用传感器从多个方向接收数据、分析数据并且在多个方向上从光源传输数据光。可以选择 性地操作光源和传感器。
[0038] 附图简述
[0039] 图1至图30包括在美国专利申请序号13/269,222中，所述申请的全部内容以引 用的方式并入本文。
[0040] 图31为根据本发明的实施方案的指示由红外线LED发射的光的相对亮度的图解。
[0041] 图32为根据本发明的实施方案的指示可由红外线LED检测的光的相对亮度的图 解。
[0042] 图33为根据本发明的实施方案的指示由蓝色LED发射的光的相对亮度的图解。
[0043] 图34为根据本发明的实施方案的指示可由蓝色LED检测的光的相对亮度的图解。
[0044] 图35为根据本发明的实施方案的指示由蓝色LED发射的光的相对亮度的图解，所 述光包括由波长转换材料转换的光。
[0045] 图36为根据本发明的实施方案的指示可由蓝色LED检测的光的相对亮度的图解， 所述光包括由波长转换材料转换的光。
[0046] 图37为根据本发明的实施方案的指示在实例中检测的光的相对亮度的图解。
[0047] 图38为根据本发明的实施方案的指示在实例中检测的光的相对亮度的图解，所 述光已由波长转换材料转换。
[0048] 图39为根据本发明的实施方案的检测环境中的对象的方框图。
[0049] 图40为根据本发明的实施方案的图示图39的操作的流程图。
[0050] 图41为根据本发明的实施方案的与图39的流程图的事件相关的时间线。
[0051] 图42为根据本发明的实施方案的用于使用多个信道传达数据光的发光半导体装 置阵列的方框图。
[0052] 图43为指示由图42的阵列生成的信道的相对亮度的图解。
[0053] 图44为根据本发明的实施方案的用于检测环境中的物质的方框图。
[0054] 图45A至图45E为指示由图44的阵列生成的信道的相对亮度的图解。
[0055] 图46为根据本发明的实施方案的使用波长转换材料检测环境中的物质的方框 图。
[0056] 图47A至图47E为指示由图46的阵列生成的信道的相对亮度的图解。
[0057] 图48至图51为示出使用根据本发明的实施方案的照明系统使在数据光中感测到 的数据与图像关联的示意图。
[0058] 图52为根据本发明的实施方案的从感测到的环境光创建的图像的图解。
[0059] 图53为根据本发明的实施方案的从感测到的环境光创建的图像的图解。
[0060] 图54为根据本发明的实施方案的从感测到的环境光创建的图像的图解。
[0061] 图55为根据本发明的实施方案的沿着道路定位的节点阵列的俯视平面图。
[0062] 图56为根据本发明的实施方案的在图55中所示的道路上感测到的对象的前视透 视图。
[0063] 优选实施方案的详细描述
[0064] 下文现将参照示出本发明的优选实施方案的附图更全面地描述本发明。然而，本 发明可以用许多不同的形式实施，并且不应该解释为限于本文陈述的实施方案。相反，提供 这些实施方案，以使得本公开内容将为透彻和完整的，并且将本发明的范围完全传达给本 领域技术人员。本领域普通技术人员认识到，本发明的实施方案的以下描述是说明性的并 且不意图以任何方式限制。本发明的其他实施方案将容易地将其自身暗示给享受本公开的 益处的本领域技术人员。全文中相似的符号指代相似的元件。
[0065] 在本发明的实施方案的此详细描述中，本领域技术人员应注意，方向术语，例如， "上面"、"下面"、"上部"、"下部"和其他相似的术语用于方便读者参照附图。此外，在不脱离 本发明的实施方案的原理的情况下，本领域技术人员应注意到此描述可以含有其他术语来 传达位置、定向和方向。
[0066] 本申请涉及2011年10月7日提交的标题为"WAVELENGTH SENSING LIGHTING SYSTEM AND ASSOCIATED METHODS"的美国专利申请序号13/269, 222,所述申请的
【发明者】包 括本申请的
【发明者】。13/269, 222申请的全部内容以引用的方式并入本文。并入的信息被认 为是本公开的很重要的一部分，就像在申请中重复文本一样，并且应被视为本公开的文本 的一部分。因此，尽管在本申请中提及图1至图30,但是没有必要对关于这些附图和其中所 示的专利参考号进一步讨论。
[0067] 现在另外参看图31至图56,根据本发明的实施方案更详细地描述波长感测照明 系统10。贯穿本公开，波长感测照明系统10也可以被称为照明系统10、系统、装置、实施方 案或本发明。在本公开中，对波长感测照明系统10的交替引用并非意在以任何方式限制。 本领域技术人员在享受本公开的益处后将了解，本发明可以包括执行将源光42全部、部分 和最小转换为转换光46的实施方案。另外，本领域技术人员将了解，在使用部分波长转换 的实施方案中，可以使剩余的、未转换的源光42与转换光46结合以在所期望的输出方向上 被定向，例如，以照明空间或感测环境条件。
[0068] 另外，在以下公开中，根据本发明的实施方案，光源作为照明系统10的组件被公 开。光源可以是贯穿以下公开可以被引用的发光半导体装置40。另外，传感器可以被讨论 以感测环境光48。传感器可以是光源，例如，发光半导体装置40。发光半导体装置40可以 包括发光二极管（LED)，以及其他装置。在本发明的实施方案中，传感器的操作可以由光源 (例如，发光半导体装置40)执行。因此，在本发明的至少一个实施方案中，发光半导体装置 40应被假定为总体上包括光源和传感器。
[0069] 此外，在以下公开中，控制器61可以被讨论以分析由传感器感测的环境光48并且 控制光源发射照明光44。传感器和光源可以是发光半导体装置40。控制器61可以总体上 包括用于分析感测到的环境光48的分析处理器以及用于控制发射照明光44的照明控制器 61。
[0070] 控制器61可以是能够发送、接收和分析数据和电子信号的计算机化装置。控制器 61可以控制一个或多个光源，其可以包括在阵列39中。然而，控制器61的功能性不应限于 光源控制操作。控制器61可以另外接受和分析从一个或多个传感器接收的数据或电子信 号。控制器61可以执行分析处理器和照明控制器61这两者的操作，以及本领域技术人员 将明白的许多其他操作。本领域技术人员将另外了解，控制器61可以在本文中被广泛地描 述为用于执行计算操作（包括处理数据）的计算机化装置。
[0071] 本领域技术人员将了解光源（例如但不限于电致发光、激光、白炽和荧光光源）的 额外的实施方案。尽管可以就发光半导体装置40的具体实施方案讨论光源，但是本领域技 术人员将了解，额外的光源以及本发明的各种实施方案的操作可以被包括，并且意图包括 在相同的范围内。因此，本领域技术人员不应将发光半导体装置40在本公开中的使用视为 限制光源的范围。
[0072] 如在本文并入的公开中先前所讨论的，发光半导体装置40可以被用作照明装置 和/或传感器，其可以从多个方向发射照明光44和/或检测环境光48。更具体来说，但不 限于此，LED可以操作为光电二极管以作为光发射器的代替或补充。LED也能够检测入射光 并且产生取决于此入射光的强度和波长的输出电压。根据本发明的实施方案，照明系统10 可以通过使用作为光发射源和光检测装置的LED来有利地实施，从而有利地减少系统10的 复杂性和制造成本。
[0073] 操作为光检测传感器的发光半导体装置40 (例如，LED)的效率可能没有专用传感 器（例如，光电二极管或光电晶体管）实现的效率那么好。然而，发光半导体装置40可以 提供足够的灵敏度以允许其用作与本发明的范围一致的多个应用的光电检测器。通常，如 果将LED插入可能正常接受专用光电二极管传感器的电子电路，那么LED可以执行与专用 光电二极管显著相同的操作。如根据本发明的实施方案所预期的，LED可以在发射电路、检 测电路和任何其他电路之间被切换。LED，很像典型的光电二极管，可能对等于或小于将由 LED发射的光的波长范围敏感。换句话说，操作为传感器的LED可能通常检测包含某些波长 的光，所述波长等于和短于可能由LED发射的波长。
[0074] 在一个实施方案中，阵列39的个别LED的顺序和时间相关的PWM可以与时间相关 的感测功能结合操作以感测一个或多个环境条件。例如，在一个实施方案中，单个LED可能 被供电以发射照明光。阵列39中的额外的LED可以用于检测环境光48(例如，在一个或 多个工作周期期间）。在另一实施方案中，沿着特定几何形状的阵列39扫描可以用于解析 环境信号，例如，沿着矩形或其他形状的阵列39的垂直、水平或对角线扫描。或者或另外， 环境光48的多色检测（包括使用位变异构的白色）可以用于更大的分辨率。与照明光44 相关的感测到的数据的信号处理用于表征环境。数学分析和信号处理技术（包括傅里叶变 换）可以用于分析数据。
[0075] 在另一实施方案中，光学器件可以应用于一个或多个发光半导体装置40,或包括 在阵列39中或在网络69上的发光半导体装置40的部分，以提高检测环境条件所用的分辨 率。可以通过允许一个或多个发光半导体装置40检测照明空间的不同的区域来提高分辨 率。例如，LED可以大体上同时照明和/或检测多个方向。
[0076] 提供上述内容而无意图限制本发明，现在将讨论操作为传感器的LED的一些实例 (说明性类型的发光半导体装置40)。在第一实例中，红外线LED可以作为光电二极管包括 在电路中。红外线LED可以发射具有1400纳米的近似波长的照明光44。这可能导致红外 线LED可用作用于检测具有短于1400纳米的波长的红外光、可见光和紫外光的光电检测 器。然而，由红外线LED发射的照明光44在没有首先被转换为可见光的情况下可能无法被 人检测。
[0077] 作为另一实例，蓝色LED可以作为光电二极管包括在电路中。蓝色LED可以发射 具有460纳米的近似波长的照明光44。这个照明光44可以包括人将可见的高效光。然而， 蓝色LED可能只能够检测具有短于460纳米的波长的环境光48 (其可以包括额外的蓝光和 紫外光），但无需在检测之前对环境光48执行某一波长转换操作。
[0078] 本领域技术人员将了解，一个或多个LED可以包括在阵列39中以发射可接受的波 长范围内的照明光44,并且检测可接受的波长范围内的环境光48。例如，阵列39可以包括 多个蓝色LED和多个红外线LED。蓝色LED可以发射人可以检测到的照明光44。另外，红 外线LED可以检测可见光谱内的环境光48。在这个实例中，红外线LED将能够检测由蓝色 LED发射的光的至少一部分。
[0079] 在另一实例中，一种或多种波长转换材料30可以位于LED与环境之间以转换光的 波长范围。波长转换材料30可以执行斯托克斯位移，其中转换材料30可以从源光42吸收 一个或多个光子（光的基本粒子）。吸收的光子可以使转换材料30进入激发态。然后，转 换材料30可以发射光子，从而允许转换材料30在发射转换光46时从激发态衰减。在斯 托克斯位移期间由转换材料30发射的转换光的光子可以具有比吸收的源光光子更少的能 量。
[0080] 另一类型的波长转换材料30可以执行反斯托克斯位移，其中转换材料30可以 发射具有比吸收的源光42更高能量且因此更短波长的转换光46。由反斯托克斯位移引 起的转换光46的更高能量可能产生于较低的能量状态的两个或更多个光子的组合，以 创建较高的能量状态的一个光子。本领域技术人员一般将这个过程称为光子增频转换 (upconversion)。另外，如本领域技术人员将理解，由反斯托克斯转换材料30发射的转换 光46的较高能量可能是由于晶格中的热声子耗散。
[0081] 如关于本发明所定义的，波长转换材料30可以包括一种或多种转换材料。例如， 但不限于此，波长转换材料30可以包括用于将蓝色源光转换为黄色和红色转换光的两种 类型的磷。作为额外的实例，转换材料30可以包括用于执行斯托克斯位移的第一转换材料 30,以及用于执行反斯托克斯位移的第二转换材料30。例如，第一转换材料30可以将由蓝 色LED发射的蓝光转换为白光，白光可能在视觉上更令观察者赏心悦目。第二转换材料30 可以将源环境光48转换为可能由蓝色LED检测的蓝光或紫外光。通过包括斯托克斯转换 材料30和反斯托克斯转换材料30, LED可以针对各自的波长转换发射和检测可见光谱的显 著范围内的光。此外，对于本实例，红外光的斯托克斯转换和蓝光的反斯托克斯转换可能对 操作而言是无关紧要的，因为转换可能仅仅将源光42的一部分转换为超出可见光谱的范 围的转换光46。
[0082] 现在参看图31至图36,现在将关于由发光半导体装置40 (例如，LED)发射和检测 的光讨论说明性波长范围。以下讨论将针对使用LED作为发光半导体装置40。然而，本领 域技术人员将了解，根据本发明的实施方案，额外的发光半导体装置40可以包括在照明系 统10中，但不限于此。另外，图31至图34中所示的说明性波形预期发射照明光44和检测 环境光48,而不使用转换材料30来执行波长转换。
[0083] 现在参看图31至图32的说明性波形，现在将讨论由红外线LED发射和检测的光。 图31图示可以由说明性红外线LED发射的照明光44,其可以包括用长的波长表征的照明光 44。由红外线LED发射的照明光44的波长范围可以超出可见光谱的范围。图32图示可以 由红外线LED检测的环境光48,其可以包括具有小于由红外线LED发射的照明光44的波长 的环境光48的波长范围。由于环境光48在可见光谱中将包括由短于红外光的波长定义的 光，故红外线LED可以大体上检测环境光48在可见光谱中的整个波长范围。
[0084] 现在参看图33至图34的说明性波形，现在将讨论由蓝色LED发射和检测的光。图 33图示可以由蓝色LED发射的照明光44,其可以包括用相对较短的波长表征的照明光44。 由蓝色LED发射的照明光44的波长范围可以包括在可见光谱中，然而朝向可见光的狭窄的 波长范围。图34图示可以由蓝色LED检测的环境光48,其包括可见光的较小波长范围，其 可以包括用比由蓝色LED发射的蓝色照明光44更短的波长表征的环境光48。由于蓝色LED 可能无法检测比蓝色LED发射的蓝光长的波长，故可能无法检测环境光48在可见光谱中的 显著的波长范围。
[0085] 现在参看图35至图36,现在将讨论由蓝色LED发射和检测的光，所述蓝色LED包 括LED与环境之间的转换材料30。更具体来说，根据本发明的实施方案，现在将讨论具有 能够执行斯托克斯位移和反斯托克斯位移的转换材料30的蓝色LED。图35图示可以由蓝 色LED发射的照明光44,其可以包括用相对较短的波长表征的照明光44。图35另外可以 包括已被转换材料30转换为近似黄光的波长范围的照明光44的波长范围。本领域技术人 员将了解，可以组合由蓝色LED发射的蓝色源光42和由转换材料30发射的黄色转换光46 以创建近似白光。
[0086] 另外参看图34,可以由蓝色LED检测的环境光48可以包括可见光的较小波长范 围，其可以包括具有短于蓝色LED发射的蓝色照明光44的波长的环境光48。然而，可检测 环境光48的波长范围可以另外包括用比蓝色LED可原生检测的光更长的波长表征的环境 光48。
[0087] 反斯托克斯转换材料30可以将环境源光42的原生未检测的波长转换为可由蓝色 LED检测的转换光46。由于蓝色LED可以检测短于其可发射蓝光的波长，并且由于转换材 料30可以将长波长的光转换为短波长的光，故蓝色LED然后可能够检测可见光谱的显著波 长范围。
[0088] 现在另外参看图37至图38,现在将讨论超出蓝色LED的可检测光谱的范围的环境 光48的波长范围的说明性转换和检测。本领域技术人员将了解，为了清楚起见，提供以下 讨论作为实例，但不限于此。本领域技术人员将另外了解，任何数量的LED或其他发光半导 体装置40可以用于类似的操作，并且意图包括在本发明的范围内。因此，本领域技术人员 将不把本发明的实施方案看作限于包括蓝色LED。
[0089] 现在参看图37,根据本发明的实施方案现在将讨论模型环境光48,其包括由照明 系统10检测的光的峰值。环境光48的上述峰值指示为点91。如图33和图37中所示，蓝 色LED可以发射由比点91所指示的环境光48的波长范围更短的波长范围定义的照明光 44。由于蓝色LED可能不原生检测具有长于其发射的光的波长的环境光48,故蓝色LED在 没有先前的波长转换（例如，反斯托克斯转换）的情况下可能无法检测由图37的点91指 示的环境光48的峰值。
[0090] 由点91指示的环境光48的波长范围可以作为源光42为波长转换材料30所吸收。 然后，波长转换材料30可以发射转换光46,转换光46包括由点91指示的光的峰值的至少 一部分，但用比由点91指示的光的峰值为转换材料30所吸收的波长范围更低的波长范围 来表征。在图38中图示波长的这种位移。然后，由点91指示的光的转换后的峰值可以在 比可由蓝色LED发射的照明光44的波长范围更短的波长下由转换材料30发射，因此允许 点91指示的光的峰值被蓝色LED检测。
[0091] 光源和传感器的阵列39可以包含发光半导体装置40,其可以执行光源和传感器 的操作。更具体来说，但不限于此，阵列39可以包括多个LED，其被配置成操作以发射照明 光44和检测环境光48。LED的阵列39可以包括一个或多个类型的LED，其被配置成发射 和检测光的不同的波长范围。例如，阵列39可以包括蓝色LED、单色LED、白色LED、红外线 LED以及任何其他发光半导体装置40中的一个或多个。包括在阵列39中的每个LED或其 他光源可以另外具有位于各自的光源与环境之间的波长转换材料30。波长转换材料30可 以转换在发光半导体装置40与环境之间传输的光的波长。因此，阵列39可以检测环境光 48的多个离散和/或重叠的波长范围，环境光48可以由控制器61分析以确定环境条件。
[0092] 另外，阵列39可以包括光源和传感器，其可以是以一维或多维配置的发光半导体 装置40。例如，发光半导体装置40的近似线性长度可以包括在一维阵列中。另外，发光半 导体装置40的平面可以包括在二维阵列中。发光半导体装置40的平面可以被配置成（但 不限于）矩形或圆形阵列。此外，三维阵列39可以包括位于阵列39中的彼此不同的平面 上的发光半导体装置40,其可以从多个方向发射照明光44并且检测环境光48。在一个实 施方案中，多维阵列39可以包括多个发光半导体装置40,其在向外的方向上相互独立发射 照明光44。这个实施方案的实例可以包括发光半导体，其位于球形物体的表面上并且被配 置成在从球形物体的中心向外突出的方向上发射光。
[0093] 作为另一实施方案，多维阵列39可以被配置成至少部分地封闭空间。这个实施方 案的实例可以包括位于天花板、墙壁、地板和房间的其他点上的发光半导体。本领域技术人 员在享受本公开的益处后将了解，多维阵列39的额外的配置包括在本发明的范围和精神 中。
[0094] 由LED或其他发光半导体装置40检测的环境光48可以传达给控制器61或其他信 号处理装置。本领域技术人员将了解，如本文所定义的术语控制器61可以描述单个控制器 61，其可以分析由LED、发光半导体装置40或其他传感器感测的环境光48,并且控制LED、发 光半导体装置40或其他光源发射照明光44。另外，本领域技术人员将了解实施方案，其中 术语控制器61可以包括多个控制器61，例如，用于分析感测到的环境光48的分析处理器， 以及用于控制发射照明光44的照明控制器61。分析处理器和照明控制器61可以被通信连 接，并且可以视情况独立地或作为一个整体单元操作。
[0095] 在一个实施方案中，由一个或多个光电检测器生成的信息或包含由传感器检测的 光的其他数据可以由分析处理器接收和处理以生成关于环境的信息。在一个实施方案中， 被处理的数据可以用于确定或推断关于环境的信息，例如（但不限于）对象检测、位置、运 动、质量、方向、大小、颜色、热特征（heat signature)或可能与对象或环境相关联的其他信 肩、。
[0096] 在另一实施方案中，由光电检测器或其他传感器感测的环境光48可以由可操作 地连接的控制器61或处理器62来处理。数据可以用于控制一个或多个光源来发射照明光 44,照明光44可以包括由传感器或光电检测器接收的数据光45。例如，如果初始数据由第 一传感器感测，并且由控制器61分析以指示对象在环境中的位置的存在，那么可以调制一 个或多个光源以确认对象检测、进一步解析对象特征或位置或基于由传感器感测到的数据 获得关于环境的额外的数据。
[0097] 根据本发明的实施方案，照明系统10可以分析一个或多个环境条件。例如，照明 系统10可以分析运动是否存在于环境中。作为另一实例，照明系统10可以确定包括在环 境中的环境光48的亮度。一般地，可以在所有感测到的环境光48上或具体来说对于环境 光48的一个或多个波长范围执行亮度的确定。另外，照明系统10的传感器可以被配置成 检测具有离散波长（例如，445纳米）的环境光48的存在。
[0098] 如前所述，阵列39可以包括被配置成发射和检测光的多个发光半导体装置40 (例 如，LED)。本领域技术人员将了解，在本公开中LED的使用不意图将本发明限于仅包括作为 光源和/或传感器的LED。可以在发射和不发射照明光44的各状态之间调制包括在阵列 39中的LED。在不发射照明光44的状态期间，LED可以用于检测环境光48。LED的调制可 以由控制器61控制。
[0099] 在一个实施方案中，可以在发射和检测光之间调制LED以允许检测由同一 LED发 射的光。这个调制可以由控制器61执行。为了检测其自己的光，LED和其对应的开关电路 将必须在比发射、从环境反射和检测照明光44所需的更少的时间内在发射照明光44与检 测环境光48之间切换。
[0100] 或者，包括在阵列39中的一个或多个LED可以被配置成感测由包括在阵列39中 的一个或多个其他LED发射的光。包括在阵列39中的各个LED的定时可以由控制器61控 制。在一个实施方案中，阵列39中的两个或更多个LED可以被配置使得至少一个LED可以 接收环境光48的所期望的波长范围，环境光48可以包括由阵列39中的另一 LED先前或同 时发射的光。通过匹配由阵列39中的一个LED发射的照明光44与由阵列39中的另一 LED 检测的环境光48的波长范围，照明系统10可以确定环境条件。另外，多个LED可以包括在 阵列39中并且被配置成检测从环境反射的光，所述光可能源于阵列39中的其他LED。随着 阵列39中的LED的数量可能增加，在环境中检测到的条件的数量也可能增加。
[0101] 本领域技术人员将了解，包括在阵列39中的LED可以被配置成发射和检测由阵列 39中的任何数量的额外的LED发射的光。换句话说，LED不需要配对以发射和检测彼此相 同的光。另外，可以通过网络69连接多个阵列39,从而允许一个阵列39检测由另一阵列 39发射的光。可以使与由另一阵列39检测的光相关的数据在网络69上在发射和检测阵列 之间互相通信。
[0102] 由阵列39的传感器检测的环境光48可以作为数据传输到控制器61。控制器61 可以将数据联系起来（concatenate)以创建图像。可以相对于检测环境光48的环境中的 点的数量确定由阵列39检测的图像的分辨率。例如，包括五个面向前、线性对齐的LED的 简单的一维阵列39可以能够产生具有1个像素 X5个像素的分辨率的图像。
[0103] 在一些实施方案中，可能期望较高分辨率的图像。可以例如通过增加包括在图像 中的像素的数量来产生高分辨率的图像。由于可以产生小规模的半导体装置，故大量的发 光半导体可以包括在阵列39中以另外从多个方向感测环境光48,从而有效地增加各自的 图像的分辨率。
[0104] 将额外的传感器（例如,LED)添加到阵列39可能会增加由阵列39检测的环境中 的点的数量。或者，在压电衬底（其意图一般包括多个可变形的衬底类型）上包括传感器 可能会增加可以由传感器取样的环境的点。通过允许每个传感器从环境中的多个点检测环 境光48,可以有利地减少用高分辨率检测环境条件所需的阵列39的大小要求。另外，包括 位于阵列39中的压电衬底上的大量的LED可以通过位于固定衬底上的传感器提供用增加 的分辨率检测环境条件。
[0105] 阵列39可以连接到作为网络69中的节点的额外的阵列39,并且与额外的阵列39 互相通信。可以在整个网络69中使由节点中的每个传感器感测并且由节点的控制器61分 析的环境光48在节点之间互相通信。通过在网络69中包括多个节点，可以将由每个节点 检测的数据与从其他节点检测的数据联系起来以增加可以通过从单个节点获得的分辨率 确定的环境条件处的分辨率。可以使在每个节点检测的环境光48的增加的分辨率共同地 联系起来以产生一个或多个环境条件的视觉表示。
[0106] 在两个或更多个节点和/或阵列39包括在照明系统10中的情况下，可以使一个 节点或阵列39的驱动时间与网络69中的另一节点的驱动和/或检测时间协调一致。驱动 时间的实例可以是用于驱动阵列39或节点以发射照明光44和/或检测环境光48的PWM 定时和相位协议。这个操作的协调可以由通信连接到阵列39、发光半导体装置40或节点中 包括的另外装置的控制器61来控制。协调可以用于控制光的发射和检测两者。
[0107] 现在将讨论视觉检测环境条件的实例。环境条件的二维视觉表示可以是图像。可 以通过将从环境中的每个点收集的亮度和/或波长数据联系起来形成图像。此外，可以将 多个图像联系起来以创建环境的移动图片或视频。通过传输数据光45和/或使用本领域中 已知的数据传输协议，视频可以直接流传输到接口装置。视频也可以存储在存储器64中， 其中可以访问、下载和/或同时或在稍后的时间查看视频。
[0108] 也可以比较从感测到的环境光48创建的图像与先前或随后创建的图像。例如，可 以比较连续图像以检测每个图像之间的差异。可以分析图像之间的差异以检测条件（例 如，运动）。另外，控制器61可以进一步分析在多个图像之间检测的运动以检测运动的距离 和/或速度。本领域技术人员将了解，速度被定义为包括对象的位置可以改变的速率和方 向。本领域技术人员也将了解，被比较以检测运动或另一环境条件的图像可能不是连续的。
[0109] 根据本发明的实施方案，照明系统10可以检测系统10与环境中的对象之间的距 离。在一个实施方案中，照明系统10可以将从光源发射的光标记或指示为可以由传感器检 测的标志灯光49。光源和传感器可以例如（但不限于）是LED。此外，指示为标志灯光49 的光可以被视为包括识别特征的一段光。
[0110] 本领域技术人员将了解，标志灯光49可以包括在发射到环境中的照明光44和从 环境感测的环境光48中。可以从环境中的反射点50反射包括标志灯光49的照明光44,之 后，照明光44可以由传感器（例如，被配置成检测环境光48的LED)接收作为环境光48。
[0111] 在一个实例中，标志灯光49可以包括作为识别特征的具体波长范围。作为具体实 例，但不限于此，具有485纳米的波长的标志灯光49的脉冲可以由LED发射到环境中。标 志灯光49可以由转换材料30原生发射或转换以实现可以指示标志灯光49的所期望的波 长范围。可操作以检测环境光48的LED可以随后感测标志灯光49的脉冲。
[0112] 在额外的实例中，标志灯光49可以包括一个或多个位的数字编码信息。这个信息 可以识别标志灯光49的区段。数字编码的标志灯光49可以包括高值和低值的模式（例如， 〇和1)，其可以由传感器感测并且传达给控制器61。然后，可以比较在环境光48中感测的 数字编码的标志灯光49与发射的标志灯光49的数字编码以确定数字编码信号是否是相同 的。
[0113] 控制器61可以连接到发射LED和感测LED两者。控制器61可以检测发射标志灯 光49与检测标志灯光49之间的延迟。控制器61可以分析延迟以确定环境中的对象的相 对距离。
[0114] 在一些情况下，在标志灯光49由包括在照明系统10中的另一 LED发射时，至少一 个LED可以检测标志灯光49,其可以传达给控制器61，这可能会通过有效地近似没有延迟 而创建误差。通过确定标志灯光49可能没有从环境中的反射点50反射而没有附带延迟的 检测，控制器61可以执行误差检测。在这些情况下，控制器61可以忽视没有附带延迟的感 测到的标志灯光49。然后，控制器61可以随后检测具有附带延迟的标志灯光49。这个延 迟可以指示标志灯光49已从反射点50反射，这可能是由于环境中的对象而造成的。
[0115] 现在参看图39至图41，现在将讨论使用标志灯光49检测延迟的说明性操作。图 39的方框图和图40的流程图250以及图41的时间线图示相对于每个操作的时间绘制的 流程图250的操作。以方框251开始，延迟检测操作可以开始。标志灯光49可以由发光半 导体装置40发射，发光半导体装置40可以包括在发光半导体装置40的阵列39中（方框 252)。然后，标志灯光49可以从反射点50反射（方框254)。可以将反射的标志灯光49的 至少一部分定向回到发光半导体装置40或可以检测光的发光半导体装置40的阵列39。另 夕卜，可以将反射的标志灯光49定向到包括在网络69连接的节点中的另一发光半导体装置 40,所述节点可以与发射标志灯光49的节点互相通信。反射的标志灯光49可以包括在可 以由发光半导体装置40感测的环境光48中（方框256)。然后，控制器61可以通过分析延 迟来确定对象与照明系统10的距离（方框258)。然后，操作可以终止于方框259。
[0116] 作为额外的实例，在三维阵列39中，环境光48由阵列39的传感器或替代地包括 在网络69的节点内的传感器来检测，以确定环境的三维表示。可以将由包括在阵列39或网 络69中的传感器检测的对象的距离联系起来以生成环境的三维模型。因为可以从不同的 角度计算距离，所以可以将细节添加到环境的三维模型。此外，随着传感器继续取样环境， 可以不断更新环境的三维模型。就像图像和视频一样，可以通过网络69中的额外的装置远 程观察环境的三维模型。
[0117] 在至少一个传感器（其可以是包括在阵列39中的LED)感测到环境光48之后，照 明系统10可以分析环境光48。在参考和并入的美国专利申请号13/269, 222中已讨论许多 信号处理操作。可以包括额外的信号处理操作以辨别关于环境的一个或多个模式。
[0118] 可以进一步处理从单个发光半导体装置40、包括在阵列39中的多个发光半导体 装置40或通过网络69连接的多个发光半导体装置40检测和分析的数据以提取额外的信 息。波长和强度信息可以分布于整个数字神经网络中以便深入分析和识别感兴趣的源。下 文将更详细地讨论神经网络。
[0119] 控制器61可以分析由传感器（其可以是LED)检测的数据，以识别一个或多个环 境条件。环境条件可以包括环境中的对象、物质或生物。在实施方案中，识别可以包括辨别 一个或多个对象，例如（但不限于）大型车辆、小型车辆、人、具体的人、动物、物质和可以识 别的其他环境条件。
[0120] 发光半导体装置40或另一传感器可以感测包括多个波长范围的环境光48。主波 长可以包括在由照明系统10感测的波长中。主波长可以指示环境中将被检测的期望的条 件（例如，颜色）。主波长可以另外用于感测物质在环境中的存在，这是因为控制器61可以 从感测到的环境光48检测主波长的存在或不存在。
[0121] 在本发明的实施方案中，主波长可以由控制器61来定义。控制器61可以被编程 为检测主波长，其可以与环境中将被感测的具体条件相关联。感测到的条件可以包括物质 的存在，所述物质是例如（但不限于）气体、生物制剂、爆炸化合物、神经毒素、元素、化学成 分、烟雾、微粒或其他物质。本领域技术人员将了解，可以通过检测主波长的存在或不存在 来感测的额外的条件意图包括在本发明的范围内。
[0122] 可以用不同级别的清晰度和分辨率辨别或识别对象。例如，在包括神经网络的实 施方案中，识别对象的分辨率可以与提供给神经网络的信息的数量和质量相关。许多节 点的网络可以提供足够的分辨率来允许识别具有中等置信度（80%或以上）或高置信度 (95%或以上）的人，每个节点包括控制器61、光源和传感器。
[0123] 人工神经网络（在本领域中通常简称为神经网络）可以包括多个互连节点以共享 数据的收集和处理。神经网络中的每个节点可以类似于生物神经网络的神经元操作，从而 使用简单单元的互连网络处理信息。神经网络可以使用学习程序（例如，并行分布处理） 来提高由包括在网络69中的至少一个节点执行的分析的准确度。本领域技术人员将了解， 作为并行分布处理的代替或补充的额外的学习程序包括在本发明的范围内。另外，本领域 技术人员将了解，可以分析确定以提高后续确定的准确度的额外的人工学习程序包括在本 发明的范围内，例如（但不限于）机器学习。
[0124] 用于辨别和识别对象的神经网络的选择可以基于节点的网络69的配置，每个节 点可以包括控制器61和至少一个发光半导体装置40 (例如，LED)。用于选择一种类型的神 经网络的选择过程可以开始于对与感测到的环境光48相关的LED的一定数量的输入数据 流的详细分析。然后，神经网络可以聚焦于确定LED响应与对其各自光源的曝光的相关性。 彼此间隔相对较远的LED将可能表现出在不同的LED中的低度相关。相反地，彼此靠得很 近放在阵列39中的LED可以显示出高的相关数。目标是找到具有最大的响应和相关性的 LED以能够在任何后续神经网络中实现最高性能。
[0125] 为了有效地操作，神经网络可以被训练以辨别不同的对象。更具体来说，神经网络 可以被训练以识别一个对象与具有相似但不完全相同的特征的另一对象。可以使用各种技 术来执行训练，例如，使用权重和偏差的梯度下降计算的误差校正的反向传播。反向传播技 术可以涉及前馈输入训练模式、计算计算输出与训练矢量输出之间的关联误差、反向传播 关联误差以及调整权重和偏差。
[0126] 在额外的实施方案中，机器学习可以用于提高由控制器61执行的分析的准确度。 如本领域技术人员将理解，机器学习可以包括由计算机化装置（例如，控制器61)执行的一 系列分析，其可以允许计算机化装置基于包括在存储器64中或由传感器检测的经验数据 发展其预测。在本发明的实施方案中，照明系统10的控制器61或包括在照明系统10中的 每个节点的控制器61全体可以被包括作为计算机化装置以分析由一个或多个传感器检测 的环境光48的数据。
[0127] 控制器61可以基于通过在存储器64中编程的数据动态创建的规则和与先前确定 相关的反馈记录进行预测确定。通过归纳推理，照明系统10可以使用模式辨别来分类感测 到的数据。这个分类可以允许照明系统10学习或变得更可能自动辨别复杂的模式。通过 机器学习，照明系统10可以另外区分模式，从而允许包括在照明系统10中的一个或多个控 制器61对传感器接收的数据进行智能预测。
[0128] 本领域技术人员将了解，本发明的照明系统10可以包括各种额外操作和确定以 提高对环境光48执行的分析的执行和准确度，环境光48由传感器感测并且传输到控制器 61。因此，本领域技术人员不会将学习技术限于神经网络和机器学习的上述实例。作为替 代，本领域技术人员将了解，先进的计算和人工智能的过多的额外分支（包括基于模式辨 别和误差检测的分析）包括在本发明的范围内。
[0129] 如前所述，根据本发明的实施方案，照明系统10可以包括通过网络69连接的多个 节点。每个节点可以包括光源、传感器和控制器61中的至少一个。本领域技术人员将了解， 光源和传感器可以被包括作为发光半导体装置40 (例如，LED)。节点可以通过数据光45的 传输和接收彼此互相通信。如果节点接收被定址或意图用于另一节点的数据光45,那么无 意接收的节点可以转播将由另一节点（例如，有意的节点）接收的数据。
[0130] 网络69中的节点可以例如通过在网络69中的节点之间传输数字编码的数据光45 来通信。数据光45可以包括调制或以其他方式控制的脉冲，其可以包括可传输数据。可以 使用脉冲宽度调制（PWM)、脉冲间隔调制（PIM)或本领域技术人员将了解的额外的调制技 术来调制数据光45。
[0131] 根据本发明的实施方案，可以在高数据速率下传输在数据光45中传输的数据。为 了实现高数据速率，照明系统10可以增加每信道传输的数据的数量和/或增加信道的数 量。
[0132] 为了增加每信道传输的数据，可以使用增加的调制频率信号传输数据光45。在活 动状态与非活动状态之间或在逻辑1与〇之间越频繁地调制数据光45,越多数据可以传输 到网络69中的接收节点。为了实现增加的频率调制，发射数据光45的光源可以使用快速 衰减的调制技术。在包括发光半导体装置40的阵列39的实施方案中，可以例如通过在包 括在阵列39中的多个光源上分布数据光45的传输，实现快速衰减的调制。照明系统10的 控制器61可以将数据光45的发射分布在各种光源中。控制器61可以使多个光源上活动 状态与非活动状态之间的切换重叠，这可能有利地提供比使用单个光源将实现的更快的切 换。另外，包括高速切换可以允许进一步增加的切换，其可以对应于增加的数据速率。
[0133] 数据光45可以包括至少一个信道，可以通过这个信道来传输数据。例如，数据光 45的单个信道传输可以在或约445纳米下发生。使用单个信道，可能传输数据光45所用的 理论上的最大速率可能受可能调制单个信道所用的速率约束。
[0134] 根据本发明的实施方案，可以跨多个信道调制数据光45。可以定义与信道的特征 (例如，传输数据光45的光的波长）相对应的数据光45的每个信道。另外，每个信道可以 定向到网络69内的一个或多个节点。在数据光45的多信道传输中，所有信道可以定向到同 一节点。或者，从第一节点传输的数据光45的许多信道可以定向到任何数量的单独节点， 每个节点接收数据光45的一个或多个信道。节点可以按顺序和/或并行地互相定址。换 句话说，每个节点可以通过在多个信道上传输数据光45大体上同时定址一个或多个额外 的节点。
[0135] 现在参看图42至图43,现在将讨论数据光45的五信道传输的实例。数据光45的 五信道传输可以包括将由网络69中的另一节点接收的五个数据流。可以在光的五个不同 的波长下传输五个数据信道。通过包括与一个或多个光源（例如，发光半导体装置40)相 邻的各种转换材料30A、30C、30D、30E和30F，可以生成每个数据信道的波长。
[0136] 更具体来说，但不限于提供的，可以在445、460、485、495和510纳米下传输数据光 45的五个信道。这些波长可能对于人类观察者而言在视觉上类似出现，但对被配置成检测 离散波长的传感器而言将是非常明显的。数据光45的每个信道可以由各自的光源或波长 转换材料30在适当的波长下发射，波长转换材料30可以从光源接收并转换照明光44。在 图43中图示数据光45的信道，其中每个信道与应用于图42的发光半导体装置的阵列39 的转换材料30相关。
[0137] 另外，每个传感器可以离散检测在与被发射的信道相对应的每个波长下的数据光 45。视情况，在环境光48由传感器检测之前，照明系统10可以使用波长转换材料30来转 换环境光48。然后，数据光45的检测到的信道可以传达给控制器61，控制器61可以组合 来自每个信道的数据以接收包括在数据光45中的数据。
[0138] 本领域技术人员将了解，本发明的实施方案可以包括可以传输数据光45的任何 数量的信道。另外，本领域技术人员将了解，实际上任何波长或波长范围可以用于包括在给 定信道的光。因此，本领域技术人员不会将使用三个信道或每个信道的指定说明性波长视 为以任何方式限制本发明。
[0139] 根据本发明的实施方案，可以检测环境光48所用的取样率可以是可变的。取样率 可以手动、动态和/或根据预定模式变化。例如，如果照明系统10检测到在环境的取样周 期之间存在微小变化，那么照明系统10可以减少检测环境光48所用的取样率。或者，如果 照明系统10检测到取样周期之间的高的变化度，那么照明系统10可以增加取样率以用增 加的细节层次检测环境的变化。
[0140] 根据本发明的额外的实施方案，可以在一个或多个位速率下传输数据光45。可以 相对于多个因素调整位速率，这些因素包括要传输的数据的数量、在数据传输中检测的误 差的数量、可以传输数据的距离或可能影响数据传输的位速率的任何数量的额外的因素。
[0141] 作为实例，传输数据光45所用的位速率可以根据被传输的数据的类型和数量而 动态可变。作为实例，节点可以将从环境检测的一系列图像传输到另一节点。图像可以包 括不同的细节层次，其可以对应于要传输的数据的不同的数量。因为需要传输的数据的数 量可能变化，所以可以传输数据所用的位速率也可能变化。包括动态可变位速率可以允许 为数据传输的更复杂且因此数据密集的部分分配额外的数据传输资源。类似地，动态可变 位速率可以保存为数据传输的相对简单的部分传输的数据量。
[0142] 根据本发明的实施方案，包括在数据光45中的数据可以在传输到网络69中的另 一节点或其他装置之前被压缩。另外，在节点接收数据之后，数据可以被解压缩。数据压缩 可以减少包括在数据光45中的数据量，从而进一步增加可以使用数据光45的信道传输的 有效数据量。本领域技术人员将了解数据压缩，因为其中的许多方法在本领域中已知。
[0143] 根据本发明的实施方案，节点可以确定其相对于连接在网络69中的其他节点的 环境位置。节点也可以确定其他节点在环境中的位置。在网络69内的多个节点可以知道 与网络69中的额外节点相关的多个细节，包括各自节点的位置、操作和状态。
[0144] 节点可以使用位置确定操作（例如，三角测量）以确定其在环境中的位置。使用 三角测量，节点可以从多个其他节点接收信号。信号可以包括将由接收节点分析以确定其 位置的信息。例如，用于确定节点的位置的信号可以包括传输节点的识别、信号被传输以确 定位置的指示、可以计算传输延迟的时间戳和/或本领域技术人员将明白的额外信息。
[0145] 根据本发明的实施方案，照明系统10可以包括一种或多种波长转换材料30,其对 可以由物质（例如，生物制剂或弹尘）发射或吸收的波长范围敏感。此波长转换材料30可 以与传感器（其可以是发光半导体装置40) -起使用，以确定指示波长范围的检测水平与 指示波长范围的正常水平之间的差异。如果检测到的差异指示物质，例如，差异超过阈值水 平，那么照明系统10可以生成可以由连接到网络69的另一装置或用户接收的警报。这个 实施方案的应用可以包括机场、大使馆、政府大楼、营地或实际上其中可期望环境中的物质 的检测的任何额外位置。
[0146] 照明系统10可以操作以检测环境中的物质。照明系统10可以包括环境与传感器 之间的转换材料30,以转换从将可由传感器检测的环境中的物质反射、发射或吸收的光的 一个或多个波长的亮度中的差异。光源和传感器可以被包括作为发光半导体装置40,例如， LED。为了清楚起见，以下实例可以参考作为光源和传感器的发光半导体装置40,或更具体 来说LED。参考发光半导体装置40和/或LED不意图限制将包括在本发明中的光源和/或 传感器。此外，附带的波形被提供作为相对波形，并且不应被认为是限制性的。
[0147] 可检测物质可以反射、发射或吸收与物质相对应的波长范围内的光。转换材料30 可以包括在LED与环境之间，转换材料30对与可检测物质的波长范围相一致的波长范围敏 感。物质可以包括毒素、生物制剂、污染物、分子或可以吸收或发射光的可检测波长范围的 实际上任何其他物质。
[0148] 现在参看图44至图45,现在将讨论物质检测操作的实例。照明光44可以从发光 半导体装置40发射到环境中。在图45A中图示发射的照明光44的相对波长范围。照明光 44的至少一部分可以从物质32被反射作为环境光48。然而，物质32可以吸收照明光44 的至少一部分，从而引起由发光半导体装置40最初发射的照明光44的波长范围不包括在 反射的环境光48中。在图45C中图示指示物质32的反射的环境光48。
[0149] 发光半导体装置40可以检测环境光48,环境光48可以由控制器61分析以确定发 射的照明光44与检测的环境光48之间的差异。在图45E中表示差异。然后，控制器61可 以比较光的差异发生所在的波长范围与包括在存储器中的信息以确定哪种材料存在于环 境中。或者，控制器61可以比较光的差异与包括在连接到网络69的另一装置的存储器中 的信息。
[0150] 现在参看图46至图47,现在将讨论包括波长转换的物质检测操作的实例。照明光 44可以从发光半导体装置40被发射以由转换材料30接收作为源光42。在图47A中图示 发射的照明光44。转换材料30可以将源光42转换为转换光46,转换光46可以被发射到 环境中作为照明光44。在图47B中图示转换的照明光44、46。
[0151] 照明光44的至少一部分可以从物质32被反射作为环境光48。然而，物质32可以 吸收照明光44的至少一部分，从而引起由发光半导体装置40最初发射的照明光44的波长 范围不包括在反射的环境光48中。在图47C中图示指示物质32的部分反射的环境光48。
[0152] 指示物质32的环境光48可以由转换材料30接收作为源光42,其被转换为可以由 发光半导体装置40接收的转换的环境光46、48。在图47D中图示转换的环境光46、48。发 光半导体装置40可以检测环境光48,环境光48可以由控制器61分析以确定发射的照明 光44与检测的环境光48之间的差异。在图47E中表示差异。然后，控制器61可以比较光 的差异发生所在的波长范围与包括在存储器64中的信息以确定哪种材料可能存在于环境 中。控制器61可以在其对环境光中检测到的、可能补偿的差异执行分析时，考虑先前的波 长转换。或者，控制器61可以比较光的差异与包括在连接到网络69的另一装置的存储器 64中的信息。
[0153] 根据本发明的实施方案，照明系统10可以在事件发生后生成警报。可以将警报传 输到包括在网络69中的额外节点、其他网络连接装置或显示给观察者。可以启动警报的事 件可以涉及检测环境条件，例如，对象或物质的存在。如果条件高于阈值水平（其可以是预 定义或动态确定的），那么事件可以替代启动警报。可能以数字方式执行跨网络69的通信。 或者，通过发射警报波长或被指定以指示生成警报的波长，可以执行警报的通信。此外，在 检测到环境中的危险条件后，可以将警报传达为发射可见光（例如，闪烁红光）。
[0154] 根据本发明的实施方案，可以在多个节点中发射同步信号以使节点的操作同步。 例如，可以使节点同步以对准、分析环境条件或确认对环境条件的分析。或者，同步信号可 以用于使环境的图像或其他视觉表示同步。此外，同步信号可以使共享的处理工作跨包括 在网络69中的节点的至少一部分同步。本领域技术人员在享受本公开的益处后将了解可 以用同步信号执行的大量的额外的同步操作。
[0155] 根据本发明的实施方案，可以跨包括在网络69中的多个节点分享对在环境中检 测的环境光48或由传感器检测的其他条件的分析。可以例如使用本领域技术人员将了解 的分布式计算来执行数据的共享分析。一般地，分布式计算可以将复杂的计算组织成多个 离散计算，每个离散计算可以分布到网络69上的一个或多个节点以并行执行。在完成离散 计算之后，可以将其结果组合成复杂的计算的结果。
[0156] 根据本发明的实施方案，波长转换材料30可以包括在光源与环境之间以创建生 物影响（biologically affective)的光。源光42可以是发光半导体装置40,例如，LED。 生物影响的光可以包括可以诱导生物体中的生物效应的一个或多个波长范围。作为实例， 可以包括转换材料30以将源光42转换为转换光46,转换光46包括增加影响警觉的生物化 学品（例如，褪黑激素）的产量的波长。
[0157] 现在讨论将生物影响的波长范围选择性地引入环境中的非限制性实例。在这个实 例中，照明系统10可以检测到人存在于环境中。照明系统10可以通过分析从检测环境光 48接收的信息进行这个确定。此信息可以包括热特征、接近变化、运动、图像、视频、模式或 其他检测的信息。然后，照明系统10可以允许一个或多个光源用相邻定位的生物影响的转 换材料30以发射生物影响的转换光46。生物影响的光可以诱使环境中的人开始想睡觉。 由于睡意的影响，房间里的人可能变得不那么警觉、放慢反应时间并且为在这个环境中执 行的任何后续操作提供战术优势。
[0158] 以下实施方案意图说明本发明的操作中的组件，其中照明系统10可以通过感测 环境光48来感测存在于环境中的一个或多个条件。本领域技术人员将了解，为了清楚起 见，以下实施方案被包括，并且不意图对本发明的任何实施方案施加任何限制。在享受本公 开的益处后，本领域技术人员将了解与本公开中描述的本发明的范围和精神一致的额外的 实施方案将包括在本文中。
[0159] 现在参看图48至图51，现在将讨论照明系统10的实施方案，照明系统10包括阵 列39以检测和比较具有适度低分辨率的一系列图像。在这个实施方案中，光源和传感器可 以是发光半导体装置40。可以用8X8方形阵列39配置发光半导体装置40。然而，本领域 技术人员将了解，可以用实际上任何形状的阵列39配置任何数量的发光半导体装置40,因 为其可以包括在一维或多维配置中。
[0160] 包括在阵列39中的发光半导体装置40的操作可以在发射照明光44与检测环境 光48之间选择。发光半导体装置40可以在彼此独立的区间、重叠区间或大体上同时在发 射与检测之间选择。另外，发光半导体装置40可以反复地、有效循环通过光发射和检测的 时段在发射与检测之间选择。
[0161] 当一个或多个发光半导体装置40可以检测环境中的环境光48时，发光半导体装 置40可以将关于检测到的环境光48的数据传输到控制器61进行分析。控制器61可以将 如可能由发光半导体装置40感测到的数据的每个点联系起来以创建图像。图像可以具有 分辨率，其与包括在阵列39中的发光半导体装置40的数量和每个发光半导体装置40可以 感测到环境光48的环境中的点的数量有关。
[0162] 现在参看图48,现在将讨论由照明系统10感测的说明性图像。这个说明性图像 可以由面朝下的、位于目标环境上面的固定装置来检测。在环境中检测到的光的相对亮度 (其可以指示位于环境中的对象）可以用值的大小表示。在本说明性图像中，值的大小从〇 变化到4。然而，本领域技术人员将了解，值的大小可以包括在最小值与最大值之间的任何 数量的区间。
[0163] 多个对象可以位于环境中。第一对象和第二对象可以大致位于将由照明系统10 感测的区域的上半部分。由于对象的最高点可以位于对象的中心附近，故从接近对象的环 境反射的光的量可能大于不存在对象的其他点。另外，第三对象可以大致位于将由照明系 统10感测的区域的左下部。
[0164] 在图48中所示的实例中，发光半导体装置40可以从在位置（3, 5)的第一对象感 测环境光48的饱和量，其中不同水平的亮度围绕饱和区。发光半导体装置40可以从在位 置（6, 6)的第二对象感测环境光48的饱和量，其中不同水平的亮度围绕饱和区。此外，发 光半导体装置40可以从在位置（3, 1)和（3, 2)的第三对象感测环境光48的饱和量，其中 不同水平的亮度围绕饱和区。
[0165] 控制器61可以处理由包括在阵列39中的发光半导体装置感测的水平，以确定对 象存在于照明系统10可以检测的环境中。然后，由于对象存在于环境中，控制器61可以例 如控制发光半导体装置40增加发射照明光44。控制器61可以另外分析接近变化，其可以 用于确定对象的位置和运动，以确定环境条件。例如，控制器61可以确定第一对象和第二 对象可能是参与会话的人。然后，照明系统10可以使麦克风能够感测额外的环境条件，例 如，在本实例中的会话对话，所述麦克风可以包括在照明系统10中或连接到照明系统10。 本领域技术人员将了解，可以从环境感测信息的额外的传感器将包括在本发明的范围中。
[0166] 另外，在本发明的实施方案中，照明系统10可以通过使用上面讨论的数据通信 (例如，通过一系列脉冲光发射传输数据）来传达感测条件。照明系统10可以将由额外的 环境传感器感测的信息传输或中继到可以包括在网络69中的一个或多个额外的节点。
[0167] 照明系统10可以通过感测存在于环境中的环境光48的亮度来继续取样环境。通 过继续取样环境，控制器61可以分析感测到的环境光48以进行关于环境条件的进一步确 定。另外，当额外的节点可以添加到网络69时，节点的网络69的计算能力可能会相应地增 力口。计算能力的这种增加可以由例如分布式计算来实现。
[0168] 发光半导体装置40可以包括不同的半导体材料和/或定位成与不同的转换材料 30相邻以检测与不同的波长有关的光的亮度。基于这些波长的亮度可以由控制器61分析 以生成与不同的波长相对应的图像。代表多个波长范围的图像的实例可以包括彩色图像。 另外参看图49,可以将环境中的每个取样点的相对亮度转换为视觉表示，其可以使用颜色 或阴影来代表在环境中检测到的亮度和波长级。
[0169] 现在另外参看图50,后续图像可以另外由照明系统10感测。可以类似于参照图48 所述的感测操作来感测后续图像。参看图50,后续感测操作可以感测位于环境中的对象。 在这个实例中，第一对象和第二对象可以大致位于与其中在图48的实例中感测或取样环 境相同的位置。在这个后续感测操作中，发光半导体装置40可以从在位置（3, 5)和（3, 6) 的第一对象感测环境光48的饱和量，其中不同水平的亮度围绕饱和区。发光半导体装置40 可以另外从在位置（7,5)和（7,6)的第一对象感测环境光48的饱和量，其中不同水平的亮 度围绕饱和区。
[0170] 控制器61可以处理由包括在阵列39中的发光半导体感测的水平，以确定第一对 象和第二对象存在于照明系统10可以感测的领域中。控制器61可以另外确定自上次取样 周期之后对象实质上没有再定位。然而，控制器61可以确定对象的光反射模式在每个取样 周期之间略微转变。控制器61可以另外确定例如这种转变模式指示会话。
[0171] 发光半导体装置40可以另外从在位置（7, 1)和（7, 2)的第三对象感测环境光48 的饱和量，其中不同水平的亮度围绕饱和区。对象在取样周期之间的再定位可以指示已经 发生运动。然后，控制器61可以例如确定第三人或对象在巡逻环境。照明系统10可以继 续从环境检测图像，照明系统10可以比较这些图像与其他图像以检测其他模式。例如，如 果在屏幕底部的人以大体上可重复的模式不断移动，那么照明系统10可以增加信心确定 人在巡逻而不是简单地穿过环境。
[0172] 本领域技术人员将了解，由发光半导体感测的环境光48不需要使发光半导体饱 和以产生环境中的感测条件。控制器61可以分析感测到的环境光48 (其不包括环境光48 的饱和量）以确定条件可能存在于环境中。另外，本领域技术人员将了解，随着由发光半导 体检测的光的水平可能增加，由控制器61执行的分析的准确度可能相应地增加。
[0173] 图50的感测环境可以视觉上表示为图像，例如在图51中所示。图49和图51的 图像可以被连接成一系列图像，例如以形成视频，其中每个图像为视频帧。可以比较图51 的感测图像与由照明系统10感测的一个或多个其他图像以确定模式和图像间的差异。可 以分析模式以检测环境条件，例如，对象或人的存在、运动或其他条件。
[0174] 根据本发明的实施方案，现在将随着图52至图54讨论能够检测高分辨率的图像 的传感器的阵列39。在这个实例中，光源和传感器（其可以被包括作为发光半导体装置40) 的阵列39可以位于面向可检测对象的平面上。在本实例中，但不限于此，阵列39可以包括 在一个或多个壁上、被定位成与要检测的目标人的脸对齐。本领域技术人员将了解，包括额 外的阵列39的一个或多个节点可以通信连接在环境中的不同点以增加图像的分辨率和从 环境中检测到的其他条件。
[0175] 首先参看图52,传感器的阵列39可以用比图49和图51和其他先前的实例增加的 细节层次检测环境中的对象。随着照明系统10可能取样环境中数量增加的点，所得图像的 分辨率可能相应地增加。另外参看图53,环境中由照明系统10取样的数量进一步增加的点 可以导致增加分辨率的检测到的图像，其可以清楚地图示定义性面部特征。感兴趣的目标 人或对象的面部特征或其他定义性特征可以用来识别感兴趣的人或对象。
[0176] 另外参看图54,可以使用定向到环境中的对象的足够充分的传感器检测进一步增 强的分辨率的图像。如前所述，传感器可以是发光半导体装置40。传感器可以被配置成聚 焦于环境内的小区域以更好地识别对象。如在图54的说明性实例中呈现的，对象可以是环 境中要识别的人的眼睛。照明系统10可以辨别环境中的眼睛的存在，其中可以检测眼睛的 定义性特征以用高准确度识别人。
[0177] 另外，包括在阵列39中的传感器可以通过包括可变形或压电衬底而聚焦于环境 中的狭窄区域。例如，照明系统10可以一般地检测环境条件，从而指示人存在于环境中。然 后，照明系统10可以从一个角度调整用以检测环境光48的传感器以聚焦于环境内的更狭 窄区域，从而提供更高的分辨率。基本上，根据本发明的实施方案，可以检测环境条件所用 的点数将保持大致相同，但是点集中的区域可以减小以增加图像的分辨率。
[0178] 阵列39的发光半导体装置40可以在发射照明光44与感测环境光48之间智能交 替。例如，通过改变可变形或压电衬底，每个发光半导体装置40面向的方向可以移动。照 明系统10可以调整发光半导体装置40以在其工作周期的一部分期间在大体向前方向上发 射照明光44。这个向前发射可能有利地使得照明系统10就人类观察者看来与正常照明装 置没有显著区别。
[0179] 然而，在工作周期的额外部分期间，照明系统10可以从环境内的目标空间感测环 境光48。照明系统可以用高分辨率从目标空间感测环境光48,例如以使用增强波长检测聚 焦于环境中的对象。在这个聚焦检测期间，阵列中的大量的发光半导体装置40可以定位以 面向环境中的目标对象。这种靶向操作可以允许照明系统10从与可检测对象相关的集中 空间内的数量增加的点检测环境光。在已经检测到波长之后，发光半导体装置40可以被定 位成在大致向前方向上再次发射照明光44。
[0180] 根据本发明的实施方案，其中光源和传感器位于三维环境周围，照明系统10可以 检测环境的三维表示。光源和传感器可以被包括作为发光半导体装置40。多个发光半导体 装置40可以分布在整个环境中以检测环境中的对象与发光半导体装置40的距离。多个发 光半导体装置40可以从多个角度确定到对象的距离，所述角度可以位于多个平面上。跨网 络69互相通信的控制器61或多个控制器61可以分析由照明系统10中的发光半导体装置 40检测的距离和角度，以确定对象相对于环境的三维空间的位置。
[0181] 更具体来说，但不限于此，多个发光半导体装置40或包括发光半导体装置40的多 个阵列39或节点可以位于要感测的环境内的不同位置。在这个配置中，发光半导体装置40 可以在环境内的不同的平面上以从不同的角度和方向感测环境光48。一个或多个控制器 61可以分析来自多个角度和方向的感测到的环境光48以构建环境的多维表示。
[0182] 控制器61可以构建环境的一维表示，从而收集关于波长、色度和亮度的信息。如 上所述，在可以是图像或视频时，控制器61也可以构建二维表示。另外，控制器61可以构 建环境的三维表示，其显示人、对象和物质在环境中的相对位置。环境的三维表示的计算可 以是计算上要求高的。可以在包括在网络69中的控制器61中分布计算。在可能需要额外 的处理以渲染三维环境的情况下，一个或多个额外的控制器61或其他处理装置可以通信 连接到网络69。
[0183] 现在参看图55至图56,根据本发明的实施方案，环境可以被定义为道路或其他可 航渡路径。本领域技术人员不会将本发明的实施方案的变化视为局限于在上面可操作机动 车辆的道路或其他路径。发光半导体装置40可以包括在位于道路附近的一个或多个路灯 92中。路灯92可以例如至少部分地位于道路的上方。
[0184] 每个路灯92可以是路灯92的网络69内的节点，其可以总体上包括照明系统10。 节点可以通过传输和接收数据光45或使用将由本领域技术人员了解的另一网络通信协议 而彼此互相通信。路灯92可以能够检测环境条件，例如，道路和位于道路上的对象35。可 以将关于环境条件的信息传输到连接到网络69的装置。包括在网络69中的每个节点可以 检测环境中位于节点视野内的区域中的条件。网络69中的多个节点可以互相通信以使得 其知道定义视场93的、其他节点感测的条件。
[0185] 作为具体和非限制性实例，这个实例为清楚起见而提出且不意图以任何方式限制 本发明，图55至图56图示将路灯92用作网络69中的节点。路灯92可以检测视场93中 的对象35,例如，本实例中的坦克。路灯92可以被编程为在感测到道路上的坦克后生成警 报，所述警报可以传达给连接到网络69的且意图接收警报的节点或装置。预期的接收节点 可以例如位于远离感测路灯92的城镇中、营地中或包括在道路上的另一车辆中。
[0186] 假定预期的接收节点为在朝坦克的方向行进的道路上的人员运输车，照明系统10 可以向人员运输车报警目前的路线可能是危险的。人员运输车可以包括例如在人员运输车 的前灯中的一个或多个节点。前灯节点可以接收从沿道路排列的一个或多个路灯92广播 的数据光45。在人员运输车上的接口装置可以接收警报，从而提前向占有者警告潜在的危 险并且视情况建议替代路线。
[0187] 本领域技术人员将了解额外的实例，其中环境可以包括实际上任何区域或空间， 例如，房间、营地、船或城市。另外，跟踪环境中的一个或多个对象35可能是期望的。跟踪 可以包括地理位置信息、操作状态信息或可以与对象35相关联的任何其他信息。例如，操 作指挥中心可能期望跟踪人员运输车在城市的位置和状态。人员运输车可以通过其前灯传 输数据光45,数据光45可以由位于整个城市的路灯92的网络69接收和分布。可以重复 和/或中继数据光直到其可以由操作指挥中心接收。数据光45可以包括关于接近位置、油 位、乘客的数量、速度的信息或关于人员运输车的实际上任何其他通信信息。
[0188] 根据本发明的实施方案，照明系统10可以包括夜视操作。包括在照明系统10中的 发光半导体装置40可以广播超出人可见的光的光谱范围的光，例如，红外光或紫外光。也 可以通过发射和检测非可见光来检测环境的额外条件（例如，热特征）。
[0189] 根据本发明的实施方案，包括在照明系统10中的一个或多个阵列39可以包括传 感器，但不包括光源。发光半导体装置40可以用作传感器，然而，其可以被配置或控制以不 发射照明光44。传感器的阵列39可以检测各种波长的环境光48,例如（但不限于）红外 光。本领域技术人员将了解，红外光可以指示热特征，所述热特征可以与在环境中检测到的 一个或多个对象35相关。
[0190] 根据本发明的实施方案，低延迟的电源可以包括在照明系统10中以将电力提供 给控制器61、一个或多个光源和可以包括在照明系统10中的任何额外的组件。电源可以具 有等于或小于包括在照明系统10中的轻微源的延迟的切换延迟，以使得电源不限制切换 速度，且因此潜在地不限制环境的取样率和/或包括在数据光45中的数据的传输速度。额 外有效的电子组件（其可以由高切换速率和/或低衰减期定义）可以包括在照明系统10 中。另外，快速衰减磷、荧光或其他波长转换材料30可以用于照明系统10中以在发射与检 测每个光源的光之间提供快速切换。
[0191] 根据本发明的实施方案，额外的装置可以连接到网络69。额外的装置可以与包括 在网络69中的一个或多个节点通信。额外的装置可以通过使用数据光45或本领域技术人 员将了解的另一网络通信协议来与节点通信。连接到网络69的额外的装置的实例可以包 括（但不限于）手电筒、钥匙链、手表、前灯、路由器、电视、计算机、笔或可以包括传感器、控 制器、存储器和视情况光源的实际上任何其他装置。
[0192] 享受上述描述和关联附图中提出的教导的益处的本领域技术人员将想起本发明 的许多修改和其他实施方案。因此，应理解，本发明不限于公开的具体实施方案，并且修改 和实施方案意图包括在所附权利要求书的范围内。
【权利要求】
1. 一种照明系统，其包括： 光源，其包括在阵列中以发射照明光； 传感器，其包括在所述阵列中以从环境感测环境光； 控制器，其可操作地连接到所述传感器以分析感测到的所述环境光并且可操作地连接 到所述光源以控制发射所述照明光； 其中所述控制器分析所述环境光以检测或生成与所述环境的条件相关的数据，所述数 据可在由至少一个数据波长定义的数据光中传输，其中相对于所述照明光定义所述至少一 个数据波长； 其中所述数据可由包括在所述阵列中的所述光源传输； 其中所述传感器选择性地感测所述环境光中的主波长，所述主波长由所述控制器定 义； 其中所述传感器选择性地感测所述环境光中的多个主波长； 其中将所述多个主波长的至少部分联系起来以定义与所述环境中的所述条件相关的 所述数据； 其中所述控制器使用所述传感器接收所述数据； 其中所述控制器分析所述数据； 其中所述控制器控制从所述光源传输所述数据光； 其中所述光源选择性地可操作； 其中所述传感器选择性地可操作； 其中在多个方向上从所述光源选择性地发射所述照明光；以及 其中从所述多个方向通过所述传感器接收所述环境光。
2. 根据权利要求1所述的照明系统，其中与所述环境中的所述条件相关的所述数据包 括图像。
3. 根据权利要求2所述的照明系统，其中所述图像包括在一系列图像中；并且其中所 述系列图像被联系起来以创建视频。
4. 根据权利要求2所述的照明系统，其中所述数据包括多个图像；并且其中比较所述 多个图像以确定在所述多个图像中的对象的接近变化。
5. 根据权利要求4所述的照明系统，其中所述控制器分析所述接近变化以确定所述对 象的运动。
6. 根据权利要求5所述的照明系统，其中所述控制器分析所述运动以确定所述运动的 速度。
7. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述阵列包括多个传感器；其中包括在所述 多个传感器中的每个传感器对与所述每个传感器相对应的至少一个波长敏感；其中每个传 感器选择性地可操作。
8. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述光源和所述传感器被包括作为发光半导 体装置；其中所述发光半导体装置在感测操作与发射操作之间选择性地可操作，所述感测 操作由所述发光半导体装置感测所述环境光而定义，并且所述发射操作由所述发光半导体 装置发射所述照明光而定义。
9. 根据权利要求8所述的照明系统，其中所述阵列包括多个发光半导体装置。
10. 根据权利要求1所述的照明系统： 其中所述控制器指定所述照明光的至少部分作为标志灯光； 其中所述控制器控制所述光源以将包括所述标志灯光的所述照明光发射到所述环 境； 其中所述照明光从所述环境中的反射点反射作为所述环境光，所述环境光继续包括所 述标志灯光； 其中所述传感器感测包括所述标志灯光的所述环境光； 其中所述控制器计算发射所述标志灯光与感测所述标志灯光之间的延迟； 其中所述控制器分析所述延迟以确定所述阵列与所述反射点之间的距离。
11. 根据权利要求10所述的照明系统，其还包括： 节点的网络，节点的所述网络中的所述节点中的每个包括所述光源、所述传感器和所 述控制器； 其中节点的所述网络中的每个节点近似地知道所述网络中的额外节点； 其中所述网络中的节点分析所述延迟以确定所述节点与所述反射点之间的所述距 离； 其中通过传输和接收所述数据光使所述距离在所述网络内互相通信； 其中通过分析由所述网络中的所述节点的至少部分计算的所述距离来确定所述环境 中的所述条件。
12. 根据权利要求11所述的照明系统，其中所述控制器分析由所述网络中的所述节点 的至少部分计算的所述距离以确定所述环境中的所述条件的多维布置。
13. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述主波长指示存在于所述环境中的物质。
14. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述控制器控制所述阵列以在感测到事件 后发出警报。
15. 根据权利要求8所述的照明系统，其还包括开关电路以使所述发光半导体装置在 所述感测操作与所述发射操作之间交替。
16. 根据权利要求8所述的照明系统，其中所述发光半导体装置大体上同时发射所述 照明光和接收所述环境光，所述发光半导体装置包括用于发射所述照明光的发光二极管和 用于感测所述环境光的光电二极管，所述发光二极管可操作为所述光电二极管。
17. 根据权利要求16所述的照明系统，其中所述控制器通过测量所述发光半导体装置 的驱动电压、确定在所述发光半导体装置上的测量电压与所述驱动电压之间的差以及使用 交叉关联执行所述测量电压和所述环境光的时域匹配来分析所述环境光。
18. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述阵列包括多个光源；并且其中包括在所 述阵列中的所述光源的至少部分选自由以下组成的组：单色发光二极管（LED)、白色发光 二极管（LED)和红外光（IR)发射二极管（LED)。
19. 根据权利要求1所述的照明系统，其还包括节点的网络，每个节点包括所述光源、 所述传感器和所述控制器；其中所述节点通过传输和接收电磁信号而互相通信。
20. 根据权利要求19所述的照明系统，其中所述网络中的所述节点的至少部分使用分 布式计算来执行分析。
21. 根据权利要求19所述的照明系统，其中通过在所述电磁信号中包括同步信号使所 述网络中的所述节点的至少部分同步。
22. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述照明光的至少部分选择性地包括用于 影响所述环境中的对象的生物影响的波长。
23. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述数据光由多个数据波长定义；其中所述 数据可在所述多个数据波长下传输；并且其中包括在所述数据光中的数据波长的数量与所 述数据可传输所用的带宽相关。
24. 根据权利要求11所述的照明系统，其中所述数据光包括用于为意图接收所述数据 的所述节点寻址的至少一个寻址位。
25. 根据权利要求1所述的照明系统，其中包括在所述数据光中的所述数据包括至少 一个误差检测位。
26. 根据权利要求19所述的照明系统，其中关于所述控制器所执行的分析的反馈存储 在存储器中；其中使来自所述分析的所述反馈在所述网络内互相通信。
27. 根据权利要求26所述的照明系统，其中使用机器学习来分析所述反馈。
28. 根据权利要求26所述的照明系统，其中使用神经网络来分析所述反馈。
29. 根据权利要求1所述的照明系统，其中关于由所述控制器执行的先前分析的反馈 存储在存储器中；其中所述控制器从所述存储器接收关于所述先前分析的所述反馈；并且 其中所述控制器分析关于所述先前分析的所述反馈以执行后续分析。
30. 根据权利要求29所述的照明系统，其中使用机器学习来执行所述后续分析。
31. 根据权利要求1所述的照明系统，其还包括所述阵列与所述环境之间的波长转换 材料，以吸收源光的至少部分并且发射具有转换的波长范围的转换光，所述源光由所述波 长转换材料接收和吸收，并且所述转换光由所述波长转换材料发射。
32. 根据权利要求31所述的照明系统，其中所述波长转换材料选自由以下组成的组： 荧光材料、发光材料和磷光材料。
33. 根据权利要求31所述的照明系统，其中所述转换光的所述转换的波长范围包括与 所述环境中的所述条件相对应的可变主波长；其中所述主波长指示所述环境中的物质；并 且其中所述控制器使所述主波长与所述物质相关。
34. 根据权利要求33所述的照明系统，其中所述物质选自由以下组成的组：对象、元 素、化合物、微粒和生物制剂。
35. 根据权利要求31所述的照明系统，其中所述照明光由所述波长转换材料接收作为 所述源光；其中所述波长转换材料将所述源光转换为所述转换光；并且其中所述转换的波 长范围内的所述转换光由所述波长转换材料发射。
36. 根据权利要求31所述的照明系统，其中所述环境光由所述波长转换材料接收作为 所述源光；其中所述波长转换材料将所述源光转换为所述转换光；并且其中所述转换的波 长范围内的所述转换光由所述传感器接收。
37. 根据权利要求31所述的照明系统，其中所述转换的波长范围包括比源波长范围更 短的波长；并且其中所述波长转换材料通过执行反斯托克斯位移将所述源光转换为所述转 换光。
38. 根据权利要求31所述的照明系统，其中所述转换的波长范围包括比所述源波长范 围更长的波长；并且其中所述波长转换材料通过执行斯托克斯位移将所述源光转换为所述 转换光。
39. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述控制器可操作地连接到电压传感器以 感测所述传感器上的开路电压。
40. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述数据光使用选自由以下组成的组的操 作来传输所述数据：脉冲宽度调制（PWM)、脉冲振幅调制（PAM)、强度调制、色彩排序和工作 周期变化。
41. 根据权利要求1所述的照明系统，其中在所述数据光中传输所述数据所用的取样 率由所述控制器动态可调；并且其中增加的取样率与所述阵列感测到的增加的分辨率相 关。
42. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述数据以数字形式包括在所述数据光中。
43. 根据权利要求1所述的照明系统，其中加密包括在所述数据光中的所述数据。
44. 根据权利要求1所述的照明系统，其还包括用于驱动所述阵列的电源。
45. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述光源以脉冲工作模式操作。
46. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述控制器处理所述环境光以去除噪声。
47. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述控制器表征所述环境光的亮度。
48. 根据权利要求1所述的照明系统，其中所述阵列包括压电衬底。
49. 一种照明系统，其包括： 节点的网络，每个节点包括： 传感器，其用于从环境感测环境光； 控制器，其可操作地连接到所述传感器以分析感测到的所述环境光以检测或生成与所 述环境的条件相关的数据； 其中所述传感器选择性地感测所述环境光中的多个主波长，所述多个主波长由所述控 制器定义； 其中将所述多个主波长的至少部分联系起来以定义所述数据； 其中所述控制器接收所述数据； 其中所述控制器分析所述数据； 其中所述传感器对包括在所述多个主波长中的主波长敏感； 其中从多个方向通过所述传感器接收所述环境光；以及 其中节点的所述网络中的每个节点近似地知道所述网络中的额外节点。
50. 根据权利要求49所述的照明系统，其中所述数据包括图像。
51. 根据权利要求50所述的照明系统，其中所述图像包括在一系列图像中；并且其中 所述系列图像被联系起来以创建视频。
52. 根据权利要求49所述的照明系统，其中所述数据包括多个图像；并且其中比较所 述多个图像以确定在所述多个图像中的对象的接近变化。
53. 根据权利要求52所述的照明系统，其中所述控制器分析所述接近变化以确定所述 对象的运动。
54. 根据权利要求53所述的照明系统，其中所述控制器分析所述对象的所述运动以确 定所述运动的速度。
55. 根据权利要求49所述的照明系统，其中所述主波长指示存在于所述环境中的物 质。
56. 根据权利要求49所述的照明系统，其中所述网络中的所述节点的至少部分使用分 布式计算来执行分析。
57. 根据权利要求49所述的照明系统，其中所述节点通过传输和接收电磁信号而互相 通信；并且其中通过在所述电磁信号中包括同步信号使所述网络中的所述节点的至少部分 同步。
58. 根据权利要求49所述的照明系统，其中关于由所述控制器执行的分析的反馈存储 在存储器中；其中使来自所述分析的所述反馈在所述网络内互相通信。
59. 根据权利要求58所述的照明系统，其中使用机器学习来分析所述反馈。
60. 根据权利要求58所述的照明系统，其中使用神经网络来分析所述反馈。
61. 根据权利要求49所述的照明系统，其中关于由所述控制器执行的先前分析的反馈 存储在存储器中；其中所述控制器从所述存储器接收关于所述先前分析的所述反馈；并且 其中所述控制器分析关于所述先前分析的所述反馈以执行后续分析。
62. 根据权利要求61所述的照明系统，其中使用机器学习来执行所述后续分析。
63. 根据权利要求49所述的照明系统，其还包括所述节点与所述环境之间的波长转换 材料，以吸收源光的至少部分并且发射具有转换的波长范围的转换光，所述源光由所述波 长转换材料接收和吸收，并且所述转换光由所述波长转换材料发射。
64. 根据权利要求63所述的照明系统，其中所述波长转换材料选自由以下组成的组： 荧光材料、发光材料和磷光材料。
65. 根据权利要求63所述的照明系统，其中所述转换光的所述转换的波长范围包括与 所述环境中的所述条件相对应的可变主波长；其中所述主波长指示所述环境中的物质；并 且其中所述控制器使所述主波长与所述物质相关。
66. 根据权利要求65所述的照明系统，其中所述物质选自由以下组成的组：对象、元 素、化合物、微粒和生物制剂。
67. 根据权利要求63所述的照明系统，其中所述环境光由所述波长转换材料接收作为 所述源光；其中所述波长转换材料将所述源光转换为所述转换光；并且其中所述转换的波 长范围内的所述转换光由所述传感器接收。
68. 根据权利要求63所述的照明系统，其中所述转换的波长范围包括比源波长范围更 短的波长；并且其中所述波长转换材料通过执行反斯托克斯位移将所述源光转换为所述转 换光。
69. 根据权利要求49所述的照明系统，其中所述控制器可操作地连接到电压传感器以 感测所述传感器上的开路电压。
70. 根据权利要求49所述的照明系统，其中节点的所述网络中的所述节点的至少部分 处理所述环境光以去除噪声。
71. 根据权利要求49所述的照明系统，其中节点的所述网络中的所述节点的至少部分 表征所述环境光的亮度。
72. 根据权利要求49所述的照明系统，其中节点的所述网络中的所述节点的至少部分 包括压电衬底。
73. 根据权利要求49所述的照明系统，其还包括： 光源，其用于发射照明光； 其中所述控制器可操作地连接到所述光源以控制发射所述照明光； 其中由所述控制器分析的所述数据可在由至少一个数据波长定义的数据光中传输，其 中相对于所述照明光定义所述至少一个数据波长； 其中所述数据可由所述光源传输； 其中所述控制器控制从所述光源传输所述数据光；以及 其中所述照明光在多个方向上从所述光源选择性地发射。
74. 根据权利要求73所述的照明系统： 其中所述节点的每个中的所述光源包括在阵列中以由所述控制器选择性地启用和禁 用； 其中所述阵列包括多个光源； 其中包括在所述多个光源中的每个光源发射与每个光源相对应的至少一个波长； 其中所述多个光源选择性地可操作。
75. 根据权利要求74所述的照明系统： 其中所述节点的每个中的所述传感器包括在所述阵列中以由所述控制器选择性地启 用和禁用； 其中所述阵列包括多个传感器； 其中包括在所述多个传感器中的每个传感器对与所述每个传感器相对应的至少一个 波长敏感； 其中所述多个传感器选择性地可操作。
76. 根据权利要求74所述的照明系统，其中所述光源和所述传感器被包括作为发光半 导体装置；其中所述发光半导体装置在感测操作与发射操作之间选择性地可操作，所述感 测操作由所述发光半导体装置感测所述环境光而定义，并且所述发射操作由所述发光半导 体装置发射所述照明光而定义；其中所述阵列包括多个发光半导体装置。
77. 根据权利要求73所述的照明系统： 其中所述控制器指定所述照明光的至少部分作为标志灯光； 其中所述控制器控制所述光源以将包括所述标志灯光的所述照明光发射到所述环 境； 其中所述照明光从所述环境中的反射点反射作为所述环境光，所述环境光继续包括所 述标志灯光； 其中所述传感器感测包括所述标志灯光的所述环境光； 其中所述控制器计算发射所述标志灯光与感测所述标志灯光之间的延迟； 其中所述控制器分析所述延迟以确定所述阵列与所述反射点之间的距离。
78. 根据权利要求77所述的照明系统，其中节点的所述网络中的节点分析所述延迟以 确定所述节点与所述反射点之间的所述距离；其中通过传输和接收所述数据光使所述距离 在所述网络内互相通信；并且其中通过分析由所述网络中的所述节点的至少部分计算的所 述距离来确定所述环境中的所述条件。
79. 根据权利要求78所述的照明系统，其中所述控制器分析由所述网络中的所述节点 的至少部分计算的所述距离以确定所述环境中的所述条件的多维布置。
80. 根据权利要求73所述的照明系统，其中所述控制器控制所述光源以在所述传感器 感测到事件后发出警报。
81. 根据权利要求73所述的照明系统，其中所述光源和所述传感器被包括作为发光半 导体装置；其中所述发光半导体装置在感测操作与发射操作之间选择性地可操作，所述感 测操作由所述发光半导体装置感测所述环境光而定义，并且所述发射操作由所述发光半导 体装置发射所述照明光而定义；并且还包括开关电路以使所述发光半导体装置在所述感测 操作与所述发射操作之间交替。
82. 根据权利要求81所述的照明系统，其中所述发光半导体装置大体上同时发射所述 照明光和接收所述环境光，所述发光半导体装置包括用于发射所述照明光的发光二极管和 用于感测所述环境光的光电二极管，所述发光二极管可操作为所述光电二极管。
83. 根据权利要求82所述的照明系统，其中所述控制器通过测量所述发光半导体装置 的驱动电压、确定在所述发光半导体装置上的测量电压与所述驱动电压之间的差以及使用 交叉关联执行所述测量电压和所述环境光的时域匹配来分析所述环境光。
84. 根据权利要求73所述的照明系统，其中包括在所述阵列中的所述多个光源的至少 部分选自由以下组成的组：单色发光二极管（LED)、白色发光二极管（LED)和红外光（IR) 发射二极管（LED)。
85. 根据权利要求73所述的照明系统，其中所述照明光的至少部分选择性地包括用于 影响所述环境中的对象的生物影响的波长。
86. 根据权利要求73所述的照明系统，其中所述数据光由多个数据波长定义；其中所 述数据可在所述多个数据波长下传输；并且其中包括在所述数据光中的数据波长的数量与 所述数据可传输所用的带宽相关。
87. 根据权利要求73所述的照明系统，其中所述数据光包括用于为意图接收所述数据 的所述节点寻址的至少一个寻址位。
88. 根据权利要求73所述的照明系统，其中包括在所述数据光中的所述数据包括至少 一个误差检测位。
89. 根据权利要求73所述的照明系统，其还包括所述节点与所述环境之间的波长转 换材料，以吸收源光的至少部分并且发射具有转换的波长范围的转换光，所述源光由所述 波长转换材料接收和吸收，并且所述转换光由所述波长转换材料发射；其中所述照明光由 所述波长转换材料接收作为所述源光；其中所述波长转换材料将所述源光转换为所述转换 光；并且其中所述转换的波长范围内的所述转换光由所述波长转换材料发射。
90. 根据权利要求90所述的照明系统，其中所述转换的波长范围包括比所述源波长范 围更长的波长；并且其中所述波长转换材料通过执行斯托克斯位移将所述源光转换为所述 转换光。
91. 根据权利要求73所述的照明系统，其中所述数据光使用选自由以下组成的组的操 作来传输所述数据：脉冲宽度调制（PWM)、脉冲振幅调制（PAM)、强度调制、色彩排序和工作 周期变化。
92. 根据权利要求73所述的照明系统，其中在所述数据光中传输所述数据所用的取 样率由所述控制器动态可调；并且其中增加的取样率与所述节点感测到的增加的分辨率相 关。
93. 根据权利要求73所述的照明系统，其中所述数据以数字形式包括在所述数据光 中。
94. 根据权利要求73所述的照明系统，其中加密包括在所述数据光中的所述数据。
95. 根据权利要求73所述的照明系统，其还包括用于驱动所述节点的电源。
96. 根据权利要求73所述的照明系统，其中所述光源以脉冲工作模式操作。
97. -种使用照明系统的方法，所述照明系统包括光源，其包括在阵列中以发射照明 光；传感器，其包括在所述阵列中以从环境感测环境光；和控制器，其可操作地连接到所述 传感器以分析感测到的所述环境光并且可操作地连接到所述光源以控制发射所述照明光， 所述方法包括： 分析所述环境光以检测或生成与所述环境的条件相关的数据，所述数据可在数据光中 由包括在所述阵列中的所述光源传输，并且所述数据光由至少一个数据波长定义，其中相 对于所述照明光定义所述至少一个数据波长； 选择性地感测所述环境光中的多个主波长，所述多个主波长由所述控制器定义； 将所述多个主波长的至少部分联系起来以定义与所述环境中的所述条件相关的所述 数据； 使用所述控制器以使用所述传感器接收所述数据； 使用所述控制器来分析所述数据； 使用所述控制器来控制从所述光源传输所述数据光； 选择性地操作所述光源； 选择性地操作所述传感器； 在多个方向上从所述光源选择性地发射所述照明光；以及 从所述多个方向接收所述环境光。
98. 根据权利要求97所述的方法，其中与所述环境中的所述条件相关的所述数据包括 图像。
99. 根据权利要求98所述的方法，其中所述图像包括在一系列图像中；并且还包括将 所述系列图像联系起来以创建视频。
100. 根据权利要求98所述的方法，其中所述数据包括多个图像；并且还包括比较所述 多个图像以确定在所述多个图像中的对象的接近变化。
101. 根据权利要求1〇〇所述的方法，其还包括分析所述接近变化以确定所述对象的运 动。
102. 根据权利要求101所述的方法，其还包括分析所述运动以确定所述运动的速度。
103. 根据权利要求97所述的方法，其中所述阵列包括多个传感器；其中包括在所述多 个传感器中的每个传感器对与所述每个传感器相对应的至少一个波长敏感；并且还包括选 择性地操作所述多个传感器。
104. 根据权利要求97所述的方法，其中所述光源和所述传感器被包括作为发光半导 体装置；并且还包括在感测操作与发射操作之间选择性地操作所述发光半导体装置，所述 感测操作由所述发光半导体装置感测所述环境光而定义，并且所述发射操作由所述发光半 导体装置发射所述照明光而定义。
105. 根据权利要求104所述的方法，其中所述阵列包括多个发光半导体装置。
106. 根据权利要求97所述的方法： 指定所述照明光的至少部分作为标志灯光； 将包括所述标志灯光的所述照明光从所述光源发射到所述环境，以使得所述照明光 的至少部分从所述环境中的反射点反射作为所述环境光，所述环境光继续包括所述标志灯 光； 感测包括所述标志灯光的所述环境光； 计算发射所述标志灯光与感测所述标志灯光之间的延迟； 分析所述延迟以确定所述阵列与所述反射点之间的距离。
107. 根据权利要求106所述的方法，其中所述照明系统包括节点的网络，节点的所述 网络中的所述节点中的每个包括所述光源、所述传感器和所述控制器，其中节点的所述网 络中的每个节点近似地知道所述网络中的额外节点，其中所述方法还包括： 通过节点分析所述延迟以确定所述节点与所述反射点之间的所述距离； 通过传输和接收所述数据光使所述距离在所述网络内互相通信； 通过分析由所述网络中的所述节点的至少部分计算的所述距离来确定所述环境中的 所述条件。
108. 根据权利要求107所述的方法，其还包括分析由所述网络中的所述节点的至少部 分计算的所述距离以确定所述环境中的所述条件的多维布置。
109. 根据权利要求97所述的方法，其中所述主波长指示存在于所述环境中的物质。
110. 根据权利要求97所述的方法，其还包括控制所述阵列以在感测到事件后发出警 报。
111. 根据权利要求104所述的方法，其还包括使所述发光半导体装置在所述感测操作 与所述发射操作之间交替。
112. 根据权利要求104所述的方法，其中所述发光半导体装置包括用于发射所述照明 光的发光二极管和用于感测所述环境光的光电二极管；并且还包括大体上同时发射所述照 明光和接收所述环境光，所述发光二极管可操作为所述光电二极管。
113. 根据权利要求104所述的方法，其还包括通过测量所述发光半导体装置的驱动电 压、确定在所述发光半导体装置上的测量电压与所述驱动电压之间的差以及使用交叉关联 执行所述测量电压和所述环境光的时域匹配来分析所述环境光。
114. 根据权利要求97所述的方法，其中所述阵列包括多个光源；并且其中包括在所述 阵列中的所述光源的至少部分选自由以下组成的组：单色发光二极管（LED)、白色发光二 极管（LED)和红外光（IR)发射二极管（LED)。
115. 根据权利要求97所述的方法，其中所述照明系统还包括节点的网络，每个节点包 括所述光源、所述传感器和所述控制器；其中所述节点通过传输和接收电磁信号而互相通 ?目。
116. 根据权利要求115所述的方法，其中所述网络中的所述节点的至少部分使用分布 式计算来执行分析。
117. 根据权利要求115所述的方法，其中通过在所述电磁信号中包括同步信号使所述 网络中的所述节点的至少部分同步。
118. 根据权利要求97所述的方法，其还包括通过在所述照明光的至少部分中选择性 地包括生物影响的波长来影响所述环境中的对象。
119. 根据权利要求107所述的方法，其中所述数据光由多个数据波长定义；并且还包 括在所述多个数据波长下传输所述数据，其中包括在所述数据光中的数据波长的数量与所 述数据可传输所用的带宽相关。
120. 根据权利要求107所述的方法，其中所述数据光包括用于为意图接收所述数据的 所述节点寻址的至少一个寻址位。
121. 根据权利要求97所述的方法，其中包括在所述数据光中的所述数据包括至少一 个误差检测位。
122. 根据权利要求115所述的方法，其还包括将关于由所述控制器执行的分析的反馈 存储在存储器中；以及使来自所述分析的所述反馈在所述网络内互相通信。
123. 根据权利要求122所述的方法，其还包括使用机器学习来分析所述反馈。
124. 根据权利要求122所述的方法，其还包括使用神经网络来分析所述反馈。
125. 根据权利要求97所述的方法，其还包括将关于由所述控制器执行的先前分析的 反馈存储在存储器中；以及分析关于所述先前分析的所述反馈以执行后续分析。
126. 根据权利要求125所述的方法，其中使用机器学习来执行所述后续分析。
127. 根据权利要求97所述的方法，其中波长转换材料位于所述阵列与所述环境之间； 其还包括吸收源光的至少部分以及发射具有转换的波长范围的转换光，所述源光由所述波 长转换材料接收和吸收，并且所述转换光由所述波长转换材料发射。
128. 根据权利要求127所述的方法，其中所述波长转换材料选自由以下组成的组：荧 光材料、发光材料和磷光材料。
129. 根据权利要求127所述的方法，其中所述转换光的所述转换的波长范围包括与所 述环境中的所述条件相对应的可变主波长；其中所述主波长指示所述环境中的物质；并且 其中所述控制器使所述主波长与所述物质相关。
130. 根据权利要求129所述的方法，其中所述物质选自由以下组成的组：对象、元素、 化合物、微粒和生物制剂。
131. 根据权利要求127所述的方法，其还包括通过所述波长转换材料接收所述照明光 作为所述源光；将所述源光转换为所述转换光；以及发射具有所述转换的波长范围的所述 转换光。
132. 根据权利要求127所述的方法，其还包括通过所述波长转换材料接收所述环境光 作为所述源光；将所述源光转换为所述转换光；以及通过所述传感器接收所述转换的波长 范围内的所述转换光。
133. 根据权利要求127所述的方法，其中所述转换的波长范围包括比源波长范围更短 的波长；并且其中所述波长转换材料通过执行反斯托克斯位移将所述源光转换为所述转换 光。
134. 根据权利要求127所述的方法，其中所述转换的波长范围包括比所述源波长范围 更长的波长；并且其中所述波长转换材料通过执行斯托克斯位移将所述源光转换为所述转 换光。
135. 根据权利要求97所述的方法，其中所述控制器可操作地连接到电压传感器以感 测所述传感器上的开路电压。
136. 根据权利要求97所述的方法，其还包括使用选自由以下组成的组的操作来传输 所述数据：脉冲宽度调制（PWM)、脉冲振幅调制（PAM)、强度调制、色彩排序和工作周期变 化。
137. 根据权利要求97所述的方法，其还包括动态调整传输所述数据所用的取样率；并 且其中所述取样率与所述阵列感测到的分辨率相关。
138. 根据权利要求97所述的方法，其还包括以数字形式在所述数据光中包括数据。
139. 根据权利要求97所述的方法，其还包括加密包括在所述数据光中的所述数据。
140. 根据权利要求97所述的方法，其中所述照明系统还包括用于驱动所述阵列的电 源。
141. 根据权利要求97所述的方法，其还包括以脉冲工作模式操作所述光源。
142. 根据权利要求97所述的方法，其还包括处理所述环境光以去除噪声。
143. 根据权利要求97所述的方法，其还包括使用所述控制器表征表征所述环境光的 亮度。
144. 根据权利要求97所述的方法，其中所述阵列包括压电衬底。
145. -种使用照明系统的方法，所述照明系统包括节点的网络，每个节点包括用于发 射照明光的光源、用于从环境感测环境光的传感器以及控制器，所述控制器可操作地连接 到所述传感器以分析感测到的所述环境光并且可操作地连接到所述光源以控制发射所述 照明光，所述方法包括： 分析所述环境光以检测或生成与所述环境的条件相关的数据，所述数据可在由至少一 个数据波长定义的数据光中传输，其中相对于所述照明光定义所述至少一个数据波长； 使用所述光源来传输所述数据； 选择性地感测所述环境光中的多个主波长，所述多个主波长由所述控制器定义，其 中将所述多个主波长的至少部分联系起来以定义与所述环境中的所述条件相关的所述数 据； 接收和分析所述数据； 从所述光源传输所述数据光； 在多个方向上从所述光源选择性发射所述照明光；以及 从所述多个方向接收所述环境光； 其中节点的所述网络中的每个节点近似地知道所述网络中的额外节点。
146. 根据权利要求145所述的方法，其中与所述环境中的所述条件相关的所述数据包 括图像。
147. 根据权利要求146所述的方法，其中所述图像包括在一系列图像中；并且还包括 将所述系列图像联系起来以创建视频。
148. 根据权利要求145所述的方法，其中与所述环境中的所述条件相关的所述数据包 括多个图像；并且还包括比较所述多个图像以确定在所述多个图像中的对象的接近变化。
149. 根据权利要求148所述的方法，其还包括分析所述接近变化以确定所述对象的运 动。
150. 根据权利要求149所述的方法，其还包括分析所述对象的所述运动以确定所述运 动的速度。
151. 根据权利要求145所述的方法，其中所述节点的每个中的所述光源包括在阵列中 以由所述控制器选择性地启用和禁用，其中所述阵列包括多个光源，其中包括在所述多个 光源中的每个光源发射与每个光源相对应的至少一个波长；并且还包括选择性地操作所述 多个光源。
152. 根据权利要求151所述的方法，其中所述节点的每个中的所述传感器包括在所述 阵列中以由所述控制器选择性地启用和禁用；其中所述阵列包括多个传感器；其中包括在 所述多个传感器中的每个传感器对与所述每个传感器相对应的至少一个波长敏感；并且还 包括选择性地操作所述多个传感器。
153. 根据权利要求152所述的方法，其中所述光源和所述传感器被包括作为发光半导 体装置；并且还包括在感测操作与发射操作之间选择性地操作所述发光半导体装置，所述 感测操作由所述发光半导体装置感测所述环境光而定义，并且所述发射操作由所述发光半 导体装置发射所述照明光而定义。
154. 根据权利要求153所述的方法，其中所述阵列包括多个发光半导体装置。
155. 根据权利要求145所述的方法，其还包括： 指定所述照明光的至少部分作为标志灯光； 将包括所述标志灯光的所述照明光发射到所述环境； 感测被反射并且包括所述标志灯光的环境光； 计算发射所述标志灯光与感测所述标志灯光之间的延迟；以及 分析所述延迟以确定所述阵列与反射点之间的距离。
156. 根据权利要求155所述的方法，其还包括： 使用节点的所述网络中的节点分析所述延迟； 确定所述节点与所述反射点之间的所述距离； 通过传输和接收所述数据光使所述距离在所述网络内互相通信； 分析由节点的所述网络中的所述节点的至少部分计算的所述距离来确定所述环境中 的所述条件。
157. 根据权利要求156所述的方法，其还包括分析由所述网络中的所述节点的至少部 分计算的所述距离以确定所述环境中的所述条件的多维布置。
158. 根据权利要求145所述的方法，其中所述主波长指示存在于所述环境中的物质。
159. 根据权利要求145所述的方法，其还包括控制所述光源以在所述传感器感测到事 件后发出警报。
160. 根据权利要求145所述的方法，其中所述光源和所述传感器被包括作为发光半导 体装置；并且还包括在感测操作与发射操作之间选择性地操作所述发光半导体装置，所述 感测操作由所述发光半导体装置感测所述环境光而定义，并且所述发射操作由所述发光半 导体装置发射所述照明光而定义；并且还包括使用开关电路以使所述发光半导体装置在所 述感测操作与所述发射操作之间交替。
161. 根据权利要求160所述的方法，其还包括大体上同时从所述发光半导体装置发射 所述照明光和接收所述环境光；其中所述发光半导体装置包括用于发射所述照明光的发光 二极管和用于感测所述环境光的光电二极管，所述发光二极管可操作为所述光电二极管。
162. 根据权利要求161所述的方法，其还包括通过测量所述发光半导体装置的驱动电 压、确定在所述发光半导体装置上的测量电压与所述驱动电压之间的差以及使用交叉关联 执行所述测量电压和所述环境光的时域匹配来分析所述环境光。
163. 根据权利要求151所述的方法，其中包括在所述阵列中的所述多个光源的至少部 分选自由以下组成的组：单色发光二极管（LED)、白色发光二极管（LED)和红外光（IR)发 射二极管（LED)。
164. 根据权利要求145所述的方法，其中所述网络中的所述节点的至少部分使用分布 式计算来执行分析。
165. 根据权利要求145所述的方法，其还包括通过传输和接收电磁信号在所述节点中 互相通信；以及通过在所述电磁信号中包括同步信号使所述网络中的所述节点的至少部分 同步。
166. 根据权利要求145所述的方法，其还包括在所述照明光的至少部分中选择性地包 括生物影响的波长来影响所述环境中的对象。
167. 根据权利要求145所述的方法，其中所述数据光由多个数据波长定义；其中所述 数据可在所述多个数据波长下传输；并且其中包括在所述数据光中的数据波长的数量与所 述数据可传输所用的带宽相关。
168. 根据权利要求145所述的方法，其中所述数据光包括用于为意图接收所述数据的 所述节点寻址的至少一个寻址位。
169. 根据权利要求145所述的方法，其中包括在所述数据光中的所述数据包括至少一 个误差检测位。
170. 根据权利要求145所述的方法，其还包括将关于分析的反馈存储在存储器中；以 及使来自所述分析的所述反馈在所述网络内互相通信。
171. 根据权利要求170所述的方法，其还包括使用机器学习来分析所述反馈。
172. 根据权利要求170所述的方法，其还包括使用神经网络来分析所述反馈。
173. 根据权利要求145所述的方法，其还包括将关于由所述控制器执行的先前分析的 反馈存储在存储器中；以及分析关于所述先前分析的所述反馈以执行后续分析。
174. 根据权利要求173所述的方法，其中使用机器学习来执行所述后续分析。
175. 根据权利要求145所述的方法，其中波长转换材料位于所述阵列与所述环境之 间；其还包括吸收源光的至少部分以及发射具有转换的波长范围的转换光，所述源光由所 述波长转换材料接收和吸收，并且所述转换光由所述波长转换材料发射。
176. 根据权利要求175所述的方法，其中所述波长转换材料选自由以下组成的组：荧 光材料、发光材料和磷光材料。
177. 根据权利要求145所述的方法，其中所述转换光的所述转换的波长范围包括与所 述环境中的所述条件相对应的可变主波长；其中所述主波长指示所述环境中的物质；并且 其中所述控制器使所述主波长与所述物质相关。
178. 根据权利要求177所述的方法，其中所述物质选自由以下组成的组：对象、元素、 化合物、微粒和生物制剂。
179. 根据权利要求175所述的方法，其还包括通过所述波长转换材料接收所述照明光 作为所述源光；将所述源光转换为所述转换光；以及发射具有所述转换的波长范围的所述 转换光。
180. 根据权利要求175所述的方法，其还包括通过所述波长转换材料接收所述环境光 作为所述源光；将所述源光转换为所述转换光；以及通过所述传感器接收所述转换的波长 范围内的所述转换光。
181. 根据权利要求175所述的方法，其中所述转换的波长范围包括比源波长范围更短 的波长；并且其中所述波长转换材料通过执行反斯托克斯位移将所述源光转换为所述转换 光。
182. 根据权利要求175所述的方法，其中所述转换的波长范围包括比所述源波长范围 更长的波长；并且其中所述波长转换材料通过执行斯托克斯位移将所述源光转换为所述转 换光。
183. 根据权利要求145所述的方法，其中所述控制器可操作地连接到电压传感器以感 测所述传感器上的开路电压。
184. 根据权利要求145所述的方法，其还包括使用选自由以下组成的组的操作来传 输所述数据：脉冲宽度调制（PWM)、脉冲振幅调制（PAM)、强度调制、色彩排序和工作周期变 化。
185. 根据权利要求145所述的方法，其还包括动态调整传输所述数据所用的取样率； 并且其中所述取样率与所述阵列感测到的分辨率相关。
186. 根据权利要求145所述的方法，其还包括以数字形式在所述数据光中包括数据。
187. 根据权利要求145所述的方法，其还包括加密包括在所述数据光中的所述数据。
188. 根据权利要求145所述的方法，其中所述照明系统还包括用于驱动所述阵列的电 源。
189. 根据权利要求145所述的方法，其还包括以脉冲工作模式操作所述光源。
190. 根据权利要求145所述的方法，其还包括处理所述环境光以去除噪声。
191. 根据权利要求145所述的方法，其还包括使用所述控制器表征表征所述环境光的 亮度。
192. 根据权利要求145所述的方法，其中节点的所述网络中的所述节点的至少部分包 括压电衬底。
【文档编号】H05B37/02GK104115563SQ201280057281
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年11月21日 优先权日:2011年11月21日
【发明者】F·迈克西克, D·巴尔蒂尼, P·迈德刘易斯, E·布雷特施奈德 申请人:环境照明技术公司, F·迈克西克, D·巴尔蒂尼, P·迈德刘易斯, E·布雷特施奈德