用於照明系統的光接收器的製作方法

2023-05-22 00:17:51

專利名稱：用於照明系統的光接收器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於接收可見光的光接收器。更特別地，本發明涉及包括被配置用於 檢測可見光中的強度調製信號的光檢測器的光接收器。
背景技術：
近年來，正在開發高度先進的照明系統以便使得消費者能夠獲得對於特定房間或 空間的希望的氣氛。這種照明系統的一個實例是諸如房間、大廳或車輛之類的結構中的若干光源的布 置。可以包括發光二極體的光源發射攜帶識別光源或光源組的代碼的可見光。這些光源代 碼通過調製從光源發射的可見光而傳輸。在這種照明系統中，用於接收代碼的光接收器例 如在遙控設備中實現或者嵌入到諸如開關或傳感器設備之類的另一設備中。將相機設置在 所述結構的相機位置並且記錄(register)光斑圖像允許通過識別各代碼確定哪個光源對 照明圖案產生貢獻。這些光斑可以例如是地板、牆壁或天花板上的被照射區域。除了從記 錄的圖像導出各代碼之外，信號處理裝置也可以確定關聯光源的一個或多個特性，例如光 源位置、光強度、色點等等。US2007/0008258公開了一種通信系統，該通信設備包括光照(lighting)設備， 其具有包括多個發光元件的發送器，每個發光元件發射不同波長的光；以及終端設備，其具 有包括多個光接收元件的光接收器，這些光接收元件接收每個不同波長的光信號。該通信 系統具有光照功能並且能夠進行高速信號傳輸。終端設備包含能夠透過不同波長的波長濾 波器，使得每個光接收元件接收不同波長的光。US2007/0008258的通信系統要求光接收器包括用於光接收元件的波長濾波器以 便檢測來自發光元件的不同波長的光。在本領域中存在對於複雜度降低的光接收器和照明系統的需要。

發明內容
提出了一種用於接收可見光的光接收器，其中可見光包含強度調製信號。該光接 收器包括被配置用於從可見光過濾強度調製信號的光學強度調製濾波器以及被配置用於 檢測所述過濾的調製信號的光檢測器。此外，提出了一種照明系統，其被配置用於通過多個光源發射可見光。該系統包括 被配置用於對於可見光產生調製信號以便提供用於光源的識別代碼的調製器。該照明系統 包括前面段落的光接收器。通過應用被配置用於從可見光過濾強度調製信號的光學強度調製濾波器(即被調 諧成基於可見光的強度調製頻率進行濾波的濾波器)，既不需要波長濾波器，也不需要用於 發射不同波長的光信號的光源。因此，獲得複雜度降低的光接收器和照明系統。應當理解的是，光學強度調製濾波器可以是寬帶濾波器，即能夠在相當的光譜範 圍上通過可見光的濾波器，或者可以是窄帶低通或高通濾波器，即能夠僅僅在有限光譜範圍上通過光的濾波器(例如除了光學強度調製濾波器之外還使用波長濾波器，或者使用具 有僅對特定光譜範圍的信號作出響應的材料組成的光學強度調製濾波器)，儘管為了在所述照明系統中具有用戶交互功能，高速通信可能是希望的，然而較低速 通信可能對於不需要快速響應的設備(例如傳感器或開關中的嵌入式設備)是足夠的。權利 要求2的實施例提供了一種光接收器，其中光檢測器基本上接收低頻強度調製信號。該實 施例不需要昂貴的電濾波器，例如抗混疊濾波器。而且，用於光接收器的最終電放大器可以 是低速、低成本放大器。權利要求3的實施例提供了光接收器中的光學濾波器的容易且廉價的實現。該光 學濾波器層可以包括多個子層。權利要求4-6的實施例提供了獲得適當信噪比的特別合適的光學濾波器層，即熒 光層。該螢光層具有100-300 μ m範圍內的厚度。該層優選地包含磷光體材料，儘管並不排 除用於螢光層的其他材料。撞擊到磷光體材料層上的光將觸發螢光反應，並且該反應的調 制的受激發光隨後將被光檢測器檢測到。特別地，螢光層將能夠響應具有低強度調製頻率 (例如IOHz或更低)的信號，但是該層通常將不能跟隨較高頻率強度調製，從而確保低頻強 度調製信號的選擇性通過。通過調諧該層的螢光時間衰減常數，可以確定截止頻率。權利要求7的實施例提供了以下優點光電二極體的光電流是接收的過濾信號的 適當度量。權利要求8的實施例是有利的，因為來自光檢測器的非調製信號(例如光電二極 管的DC電流)被高通濾波器有效地阻擋。這些非調製信號由光檢測器接收的外界光產生。 而且，這些非調製信號可能由被光學強度調製濾波器阻擋的高頻強度調製信號產生，例如 高頻調製信號。在下文中，將進一步詳細地描述本發明的實施例。然而，應當理解的是，該實施例 不應當被視為限制了本發明的保護範圍。


在附圖中圖1為安裝在依照本發明實施例的結構中的照明系統的示意圖； 圖2為用於向來自光源的可見光提供低頻調製信號的實施例的示意圖；以及 圖3為依照本發明實施例的光接收器的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了具有安裝的照明系統2的結構1，其在這種情況下為房間。照明系統2 包括多個設有編碼器(參見圖2)的光源3，所述編碼器被設置成使得從光源3發射的光能夠 包含光源識別代碼。光源3可以例如是高壓/低壓氣體放電燈泡、無機/有機發光二極體 或者雷射二極體。可能的是，可以在光模塊4中結合若干光源3。所述照明系統還包括置於結構1中的相機5，使得它能夠記錄從光源3發射的光的 照明斑6的圖像。例如結合到相機5中或者結合到照明系統2的主控制器8中的信號處理 器7被設置成從記錄的圖像導出光源識別代碼。通過確定光源識別代碼，有可能使光源3和 它們的照明斑6的覆蓋區(foot print)相關。進行這種也稱為光效調試(commissioning)的相關使得用戶能夠使用包括光接收器(參見圖3)的遙控設備9直觀地創建照明氛圍。遙 控設備9例如通過與例如主控制器8的無線RF連結與系統交互。圖2是用於利用識別代碼使用低頻調製編碼可見光的實施例的示意圖。編碼器20 被設置成使用組合器23將來自光信號發生器21的用於光源3的驅動信號與來自緩慢代碼 信號發生器22的緩慢代碼信號組合。來自組合器23的信號被饋送到光源3的驅動器(未 示出)以便獲得具有低頻強度調製信號M的可見光。優選地，緩慢代碼信號被時鐘控制成 低於10Hz。有利的是，這允許光調製對於人眼實際上是不可見的。緩慢代碼可以例如使用擴頻技術在可見光中實現。這種技術稱為「碼分復用/碼 分多址」(CDM或CDMA)。對於每個光照源3，或者對於每組一個或多個光源3，分配唯一代 碼。這些代碼可以是正交的，即一個代碼的自相關值一定遠高於兩個不同代碼的互相關值。 於是，諸如相機5或者遙控器9中的光接收器之類的感測設備能夠區分不同光源3的調製 光的同時發射，從而感測設備能夠識別這些光源中的每一個。此外，感測設備能夠測量從識 別的光源3接收的調製光的光照特性(強度、色點等等)。對於每個感測的調製光的發射，光接收器將包含發射光源3的標識以及測量的光 照特性的值的數據傳輸到主控制器8。獲得了這樣的數據之後，主控制器8能夠控制光源 3，改變發射的光的強度或色點以滿足感測設備周圍區域中的希望的光效。圖3提供了可以例如在遙控設備9或者另一設備中實現的光接收器30的示意圖。光接收器30包括光學強度調製濾波器31，其被配置用於接收強度調製可見光M 並且從可見光過濾強度調製信號。過濾的光隨後由光檢測器32檢測。光學濾波器31作為施加到光檢測器32上面或上方的一個或多個層而提供。該層 具有100-300 μ m範圍內的厚度並且包含螢光材料，例如磷光體材料。這種層能夠響應包含 識別代碼的可見光M的緩慢強度調製並且將關聯的調製信號提供給光檢測器32。非調製 信號(例如由外界光產生)或者具有光學濾波器31不能響應的高頻強度調製的信號(例如可 見光M中的快速代碼信號)將作為DC信號被傳輸到光檢測器32。光檢測器32包括接收來自光學強度調製濾波器31的過濾信號。來自光電二極體 的光電流可以由低成本放大器33放大。電容器34確保不放大DC信號。
權利要求
1.一種用於接收可見光(24)的光接收器(30)，所述可見光包含強度調製信號，所述光 接收器包括-光學強度調製濾波器(31)，其被配置用於從所述可見光過濾所述強度調製信號；-光檢測器(32)，其被配置用於檢測所述過濾的強度調製信號。
2.依照權利要求1的光接收器(30)，其中所述強度調製信號包含IOHz或更低的強度 調製頻率，並且所述光學強度調製濾波器被配置用於過濾高於IOHz的強度調製頻率。
3.依照權利要求1的光接收器(30)，其中所述光學強度調製濾波器(31)包括沉積在所 述光檢測器上面的層。
4.依照權利要求3的光接收器(30)，其中所述層包括螢光層。
5.依照權利要求4的光接收器(30)，其中所述螢光層包含磷光體材料。
6.依照權利要求5的光接收器(30)，其中所述磷光體層的螢光時間衰減常數被調諧成 過濾所述強度調製信號。
7.依照權利要求1的光接收器(30)，其中所述光檢測器(32)包括光電二極體。
8.依照權利要求1的光接收器(30，其中所述光檢測器連接到高通濾波器，例如電容器 (；34)。
9.一種照明系統(2)，包括被配置用於發射可見光(24)的多個光源(3)，所述系統包括 被配置用於對於所述可見光產生強度調製信號以便提供用於一個或多個所述光源的識別 代碼的調製器(20)，所述照明系統包括前面的權利要求中一項或多項的光接收器(30)。
10.依照權利要求9的照明系統(2)，其中所述強度調製信號具有IOHz或更低的強度 調製頻率。
全文摘要
本發明涉及一種用於接收可見光的光接收器，其中可見光包含強度調製信號。該光接收器包括光學強度調製濾波器，其被配置用於從可見光過濾強度調製信號；以及光檢測器，其被配置用於檢測所述過濾的調製信號。本發明還涉及依照包括這種光接收器的照明系統。光學濾波器優選地包括螢光層。
文檔編號H05B37/00GK102057590SQ200980121771
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月5日 優先權日2008年6月11日
發明者P·H·A·達明克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司