用於地板的發光裝置的製作方法

2023-05-05 10:07:01 2

專利名稱：用於地板的發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發光裝置，該發光裝置包括發光單元和允許檢測附 近物體的相關聯的控制單元。此外，本發明涉及一種包括這種發光裝置
的交通控制系統和一種用於控制攜帶無線通信裝置(如RFID標籤和/或 基於NFC的裝置)的物體的方法。
背景技術：
在US 6 603 082 Bl中公開了 一種包括發光單元和壓力傳感器的地 板磚。當壓力傳感器檢測到人踩到磚上時，其可開始相互作用過程， 該相互作用過程包括啟動發光單元以及與相鄰磚的通信。因此，行人 (例如)可被選擇性地引導以通過若干等同通道來均勻地分布他們的 流動.

發明內容
基於這種情形，本發明的目的在於提供一種具有額外功能的發光 裝置。
這個目的通過根據權利要求1所述的發光裝置、根據權利要求9 所述的交通控制系統以及根據權利要求IO所述的方法來實現。在從屬 權利要求中公開了優選實施例.
根據本發明的發光裝置包括發光單元，該發光單元受控制地發光， 所發出的光(例如)可編碼某種信息和/或單純地照亮一個區域.該發 光單元可包括一或多個單獨發光器，例如以發光二極體(LED)、磷 光體轉換LED、有機LED (OLED)、雷射器(LASER)、磷光體轉 換雷射器、彩色螢光燈、濾波(彩色)囟素燈、濾波(彩色)高強度 放電(HID)燈和/或濾波(彩色)UHP燈的形式.此外，發光裝置包 括相關聯的控制單元，該控制單元控制發光單元的活動(開啟、關掉、 亮度、顏色、空間啟動圖案等)。所述控制單元包括以下構件
a)傳感器模塊，其用於檢測笫一附近物體(例如人)的存在。物體 被檢測為在"附近"的距離可取決於潛在的應用(underlyingapplication)且通常在發光裝置的直徑範圍內；在典型實施例中，物體 將必須觸摸傳感器模塊以被檢測到。
b)接收器模塊，其用於從第二附近物體接收無線信號。所述第二物 體在原則上可與傳感器模塊所檢測的第一物體相同.但通常，笫二物 體為由第一物體所攜帶的某種特殊裝置，例如RFID標籤和/或基於 NFC的裝置。第二物體被認為在"附近"的距離通常對應於笫一物體 在"附近"的距離；當然，其可受到第二物體與接收器模塊之間的無 線通信範圍的限制.
與對附近(第一)物體的存在做出反應的已知觸感型發光裝置相 比，所提出的發光裝置額外地允許從附近的第二物體接收數據.這些 數據(例如)可用於驗證傳感器檢測的結果，或識別(笫二和/或笫一) 物體，物體的識別允許控制單元啟動物體專用程序，例如，利用相對 應的光來標記允許的區域和禁止的區域，或引導旅客到所希望的目的 地，
發光裝置的接收器模塊可持續地為有源的或"醒著"的，以從可 能的(笫二)附近物體接收無線信號，或其可以某種頻率(例如，0.1 至10Hz)間歇地啟用，在優選實施例中，控制單元適於在傳感器模塊 已經檢測到第一附近物體存在的情況下啟動接收器模塊.這特別適用 於第一附近物體與第二附近物體相關聯(且第一附近物體應經由第二 附近物體來識別)的情況.這種情況敏感的啟動可為啟動接收器模塊 的唯一方式，或其可額外地應用到其它的啟動方案.
在發光裝置的優選實施例中，接收器模塊能確定從第二附近物體 所接收的無線信號的強度。如果使用多個發光裝置，那麼它們的接收 器模塊所接收的信號強度之間的比較將允許相對於發光裝置來定位笫 二物體.如果已知關鍵操作參數，如在第二物體中的發射器的強度， 甚至可能推斷出笫二附近物體與接收器模塊之間的絕對距離。
迄今，僅假定接收器模塊可接收無線信號。但在優選實施例中， 接收器模塊也將包括發射器來發射無線信號(例如)到笫二附近物體， 這將允許與第二物體的雙向通信，這種雙向通信可視情況用於啟動通 過接收單元的通信，因而，例如，如果傳感器模塊檢測到(第一)附 近物體的存在，則可能主動地詢問RFID標籤和/或基於NFC的裝置的 身份.如先前所提到的，笫二物體可特別地包括射頻標識應答器("RFID 標籤")和/或能通過近場通信(NFC)原理進行通信的裝置，諸如現 代行動電話，即，接收器模塊可適於與這樣的裝置通信.RFID技術在 許多應用中的重要性日益增加，且相對應的裝置(應答器、讀取器) 也日益變得能以較低成本容易地購買到。因此在未來許多物體將配備 RF1D標籤從而不需要額外的成本或僅需要較小的額外成本來使用這 種技術，NFC技術(例如)在ISO 18092、 ECMA 340和ETSI TS 102 中規定，且通常以大約13.56 MHz的頻率操作並具有大約20 cm的有 限範圍.其已在公共運輸和諸如行動電話、PDA等可攜式裝置中使用， NFC可用作單獨的標識/許可檢查或與RFID技術組合使用。
控制單元的傳感器模塊可基於允許檢測第一附近物體的任何合適 技術，特別地，傳感器模塊可包括用於檢測接觸它的物體的重量的壓 力傳感器，用於檢測由於物體存在所造成的電容變化的電容傳感器， 用於檢測由於物體存在所造成的電感應變化的感應傳感器或檢測由於 物體所造成光學變化(例如在光透射或反射方面)的光學傳感器。
該發光裝置可視情況包括存儲器單元，用於存儲與附近物體的相 互作用歷史相關的信息，即，附近第一物體的傳感器檢測的歷史和與 附近第二物體的無線通信的歷史。所述信息(例如)可表示自從對物 體進行最後檢測以來所經歷的時間，或物體檢測的(移動)平均數. 然後可根據所存儲的信息來控制發光單元，例如，通過假定與自從最 後與物體進行相互作用以來所經歷的持續時間成比例地變化的亮度或
顏色來控制發光單元。
根據本發明的另一實施例，該控制單元可採取編程模式，在該編 程模式中，可基於與附近(第一或第二)物體的相互作用(即，檢測 或無線數據通信)來更改其"正常"操作模式.控制單元的有源操作 模式可視情況由存儲於存儲器單元中的內部狀態變量來確定。這個實 施例的一個應用(例如)為在編程模式期間通過單純地在地板上走動 而將蹤跡編程到地板上的發光裝置陣列內。(例如)可通過外部命令， 通過由接收器模塊識別特定第二物體，通過由傳感器模塊檢測特定圖 案(例如，與第一物體的多個快速的相繼接觸)等來啟動編程模式，
發光單元可優選地被設計成其可由控制單元啟動成具有不同光強 度和/或不同光顏色的照明狀態。這種不同的照明狀態(例如)可用於使光強度適應所需要的照明水平或使光強度適於將用於使用者的信息 進行編碼。發光單元可特別地包括可單獨或同時選擇性地啟動的至少
兩個發光器(例如，不同顏色的LED)。
控制單元可視情況包括到外部構件的至少一個通信接口 .這種鏈 路(例如)可用於使發光裝置進入先前提到的編程模式，以將信息從 控制單元傳輸到某中央數據處理單元供進一步評估，或者從外部控制 發光單元.該通信接口可優選地為雙向的以允許與類似發光裝置和/ 或由若干類似發光裝置共用的外部構件聯接。在此情況下，可構建相 同或類似發光裝置的陣列，其可以協調的方式對物體的存在做出反應。
發光裝置優選地被成形為磚，該磚可與相對應的磚放在一起以基 本上無縫的方式來填充某些區域.在簡單的情況下，所述磚的形狀為 矩形或六邊形，然而，更複雜的形狀也是可能的，包括需要一組若干 不同形狀來無縫地填充一區域的情況。
本發明還涉及一種交通控制系統，其包括上文所述類型的至少一 個發光裝置(即，具有發光單元和相關聯的控制單元的發光裝置，該 控制單元包括傳感器模塊和接收器模塊)和與發光裝置的接收器模塊 兼容的至少一個無線通信裝置，該無線通信裝置特別地為RFID標籤和 /或基於MFC的裝置.關於該交通控制系統細節的更多信息，優點和 改進，參考發光裝置的前文描述。
此外，本發明涉及在一區域中控制攜帶無線通信裝置(特別是 RFID標籤和/或基於NFC的裝置)的物體的方法，該方法包括
a) 檢測該物體在該區域中的至少一個檢測位點的存在；
b) 藉助於其無線通信裝置來識別該物體；
c) 取決於物體的身份和檢測該物體的檢測位點來改變至少一個發 光單元的狀態(例如，將其接通或斷開或者改變其亮度或顏色)。
交通控制系統和前述方法實現了上述類型的發光裝置的特定應 用，藉助於傳感器在一區域中定位物體並藉助於RFID標籤來識別物 體.然後取決於所確定的位置和物體的身份來啟動發光單元，例如在 某旅客必須要到達某個別目的地時要走的方向中來啟動發光單元。此 外，如果在臨界區中檢測到未授權人員，發光單元(例如)可發出警 報信號。
參考下文描述的實施例，本發明的這些和其它方面將顯然和明晰。將藉助於附圖以舉例說明的方式來描述這些實施例.


圖1示意性地示出具有根據本發明的發光磚的地板區域的透視圖； 圖2示意性地示出根據本發明的發光磚的布局. 圖3示意性地示出聯接到外部讀取器和控制器的多個發光裝置的 布局，
圖4說明了通過評估無線信號的強度來定位物體的原理， 圖5示出了帶有電容傳感器模塊的發光裝置的實例， 圖6說明了利用發光裝置來引導旅客。
具體實施例方式
在附圖中相同的附圖標記或差別為100的整數倍的附圖標記指代 相同或類似的構件。
現將在下文中來描述根據本發明的發光裝置，其特定地實現為發 光磚，該發光磚可用於鋪設地板、牆壁、天花板等.在這個方面，圖1 示出鋪有根據本發明的相同矩形(或不同形狀)的發光磚100的地板 區域l。如將在下文更詳細地描述，通過向所述磚110加栽重物，例如， 當行人3踩在所述磚110上時，啟動所述磚IOO(即，接通使它們發光).
磚100優選地能採取不同的照明狀態，例如，具有不同的光強度 或下同顏色。這種能力(例如)可用於根據自從人最後一次踩到磚上 所經過的時間來改變照明狀態.如圖1所示，在地板1上行走的人3 的蹤跡因而(例如)可逐漸消失.但應指出的是，通過檢測到磚100 上的重物所啟動的行為並不限於接通相對應的發光單元，但也可或替 代地包括斷開有源的發光單元或改變其顏色或強度，可通過所檢測到 重物而啟動的程序的其它實例可(例如)見於US 6 603 082 B1。
圖l還示出了行人3攜帶具有RF1D標籤2的手提箱，其中經由與 相對應磚100的無線通信來識別所述標籤，因此，"笫一物體"(行 人3)藉由其重量檢測到，而"第二物體"(RFID標籤2)經由無線 數據發射來識別。這允許系統區別不同的物體且示出對於它們中每一 個的單獨響應。
在所描述的系統的一個特定應用中，如在火車站、機場、商店、旅館或辦公室等公共場所的旅客3可被單獨地引導到他或她的目的地 (例如，某站臺、門、產品、房間等).這種引導(例如)可通過以強光 點亮旅客3隨後必須踩到的那些磚100'來實現，其中可使用不同顏色 來表示不同人的路徑和/或到不同目的地的路徑.
在所描述系統的另一應用中，發光磚100的地板1可用於檢測未 授權人(即，不帶有正確RFID標籤的人)的存在並通過(例如)使所 述人周圍的磚閃光來啟動相對應的警報。
圖2示意性地示出根據本發明的發光磚100的一種可能布局.所 述磚IOO包括發光單元10，該發光單元10包含不同顏色的兩個發光二 極管ll、 12，特別是OLED.發光二極體ll、 12由控制單元20的驅 動器21選擇性地接通或斷開，控制單元20設置兩個開關27和28的閉 合狀態.
控制單元20還包括聯接到驅動器21的傳感器單元24，該傳感器 單元24檢測附近物體3的存在，各種檢測原理可用於這個目的，例如
-評估壓力信號。這種評估可利用額外的傳感機構來實現，或者如 果該發光單元包4舌OLED 11、 12，那麼經由它們固有容量(intrinsic capacity)的變化來實現.
-評估共同模式電容(相對於周圍環境).
-評估感應的鄰近效應(insuctive proximity effect)。
-傳感反射到磚IOO上的光的變化。
驅動器21還聯接到接收器模塊22。通過其天線23，接收器模塊 22可建立與外部RFID標籤22的無線(單向或雙向)通信，取決於識 別程序的結果(包括可能無識別的情況)，控制單元20的操作模式可 改變.
控制單元20還包括存儲器單元25，例如，RAM、 ROM、 EPROM 等。所述存儲器單元25可用於存儲內部狀態變量，關於有效ID的信 息和/或關於磚100的檢測歷史的信息。
最後，控制單元20包括通信接口 26，經由該通信接口 26，其可 與相鄰磚和/或中央主計算機交換信息.因此，相鄰的磚(例如)可被 告知傳感器單元24是否檢測到物體和/或接收器22是否識別了物體， 且可協調磚的反應(如在圖1的磚100'以強光照射的情況下).
利用所描迷的發光磚的設計，可通過物體的檢測和/或識別來觸發各種程序，例如
-發光單元10和/或周圍磚的發光單元被接通、斷開或改變其亮度。 -發光單元10和/或周圍磚的發光單元改變其顏色， -只要傳感器單元24檢測到物體3，即按照上述方式來操縱照明狀態.
匿在傳感器單元24已經檢測到物體3之後保持照明狀態且在預定持 續時間(足跡)之後轉回到預定功能。
-照明狀態代表物體檢測亊件的移動平均.
-可建立編程或"寫入模式"，其中可通過在磚上行走而"寫入" 可編程的蹤跡.
-磚狀態可表示"禁止區域".
-與RFID和/或基於NFC的裝置組合，該磚狀態(例如)可表示 未授權的人或行李或商店中未付錢的商品.
應當指出的是，上述可能程序的列表遠不是完整的.所提出的發 光磚IOO (例如)可應用於商店、旅館、機場、火車站、休閒公園、公 共建築、辦公建築等用於裝飾目的、客戶引導、安全檢查支持、市場 營銷、舒適或娛樂.此外，其可支持關於商店中"優選客戶位置"的 統計。
圖3示意性地示出地板發光系統的另一特定實施例，其包括中央 控制機構230 (例如微機)， 一或多個RFID基站222、多個類似的發 光磚200和由人或移動物體所攜帶的移動標記(圖未示).
磚200包括可控制的發光體210、天線223、踩踏傳感器224、開 關和局部控制器.傳感器224可檢測磚上面或磚上方附近人/物體的存 在.這個亊件啟動(如在粗體包圍的磚中所示)天線223以輻射RF信 號來檢測在這個範圍中的任何標記，(例如)標準13 MHz系統的範圍 為約1 m.
與天線223相關聯的RF讀取器可安裝於每個磚200內.在所示實 施例中，RF讀取器基站222替代地由一組磚所共用以節省成本。在此 情況下，僅天線223局部地安裝並經由阻抗變換器IT和線226連接到 RF讀取器222。如果讀取器222不是單獨地連接到每個磚200，那麼 應存在類似復用器的機構以建立讀取器222與每個磚之間的獨特(且 可識別的)聯接.由RFID行為所得到的數據被進一步提供到主控制器230，而主控 制器230接著處理被踩踏的磚的照明狀態。這個處理結果經由外部信 號路徑226'或經由RF路徑226轉移.這將啟動局部驅動器IS，局部 驅動器IS使鋪設磚200中的燈210加電以保持/改變該磚的亮度/顏色.
作為使用RFID技術的替代，也可使用基於電容的識別系統，例如， PAN ("個人(身體/人)區域網")，其中使用身體或皮膚作為傳輸 介質(參考，德國Wessling的Ident Technology的Skinplex⑧應用)。 此處，在人的情況下，優點首先在於，因為身體本身構成應答器介質 的一部分，所以可良好地控制關於磚到人的距離的實現。其次，這種 系統可良好地與某種傳感器(即，電容檢測器)組合(如關於圖5的 進一步描述)。但與RFID相比較，PAN總是需要有源裝置.
圖4涉及約束算法，其允許踩踏事件與位於發光磚300 (例如，根 據圖2或圖3的磚)的地板上的標籤攜帶者的改進的映射。即使在地 板磚中的天線的到達區域近似恆定的情況下，所接收的信號也將會強 烈地依靠攜帶標記的人和攜帶標記的位置或攜帶標記的方式，該圖說 明了兩個人(A和B )在地板上的情形，在鋪設磚300的左上角的圖指 示了在相對應的天線被啟動的情況下，由RF讀取機構所接收的信號強 度。
在人A所站立的磚中的天線從人A接收(例如)(高)強度A2 的RF數據。但是，其也從人B接收(類似)強度B2的RF信號。為 了解決這種模稜兩可性(ambiguity)，採取兩種措施首先，在踩踏 亊件後，不僅被踩踏磚中的天線而且周圍天線也啟動，得到一種可在 中央控制器(未圖示)中評估的概率分布區域.其次，控制器可使這 些區域與踩踏事件相關以揭示所測量的RF信號與物體A或B之間的 正確分配.這個方法還允許檢測出(例如)人未攜帶標記.
關於通信結構，也可引入磚間通信(例如)以在踩踏事件之後直 接啟動周圍磚的天線。
圖5示出磚400中用於檢測踩踏事件或更一般地在磚上面或上方 人或物體存在的特定傳感器布置。在磚400的表面上或下方，存在若 乾電極424，電極424形成一或多個電容器，這些電容器由上方中央磚 中的用於設置的符號例示性地指示，在該設置中， 一個電極位於每個 角中且相同電勢施加到對角地布置的電極上。該電容取決於在電極上方物質的介電常數或電導率，然後(例如)可在諧振電路中評估電容 的任何變化.該圖示出了特別地表示使相鄰磚的傳感去耦的布置.
圖6說明了一種特定引導應用。此處，並不是整個地板被發光磚 覆蓋，而是某較小區域包括一些磚500。如果人走到中央磚上，該系統 可通過使(例如)八個相鄰的適當磚照明來指示要走的方向。這個系 統還可檢測人所攜帶的標記(例如，集成到票券或旅館鑰匙中的標記)， 且該方向(例如)可指適當登記桌或旅館房間。
除了使整個磚照明外，可僅照亮磚側部、邊緣或磚上的某些其它 圖案或磚之間的縫。
最後，應當指出的是，在本申請中，術語"包括(包含)"並不 排除其它元件或步驟的存在，"一"或"一個"並不排除為多個，且 單個處理器或其它單元可展行若干機構的功能。本發明在於在每一個 新穎特徵性特點和特徵性特點的每一個組合.此外，在權利要求書中 的附圖標記並不被認為限制其範疇.
權利要求
1. 一種發光裝置(100，200，300，400，500)，其帶有發光單元(10)和相關聯的控制單元(20)，其中，所述控制單元(20)包括a)傳感器模塊(24，224，424)，其用於檢測第一附近物體(3)的存在；b)接收器模塊(22，23，222，223)，其用於從第二附近物體(2)接收無線信號。
2. 根據權利要求1所述的發光裝置(100， 200， 300， 400， 500 )， 其特徵在於，所述控制單元(20)適於在所述傳感器模塊(24， 224，424)已經檢測到笫一附近物體(3)存在的情況下啟動所述接收器模 塊(22， 23， 222， 223 ).
3. 根據權利要求1所述的發光裝置(100， 200， 300， 400， 500 )， 其特徵在於，所述接收器模塊(22， 23， 222， 223 )能確定從第二附近物體(2)所接收的無線信號的強度(A1，A2，.,.B1，B2，…).
4. 根據權利要求1所述的發光裝置(100， 200， 300， 400， 500)， 其特徵在於，所述接收器模塊(22,23，222，223)包括用於向第二附近物體(2)發射無線信號的發射器。
5. 根據權利要求1所述的發光裝置(100， 200， 300， 400， 500)， 其特徵在於，所述第二附近物體包括標RFID標籤(2)和/或基於NFC的裝置.
6. 根據權利要求1所述的發光裝置(100， 200， 300， 400, 500)， 其特徵在於，所述傳感器模塊(24， 224， 424)包括壓力傳感器、電容傳感器、感應傳感器或光學傳感器.
7. 根據權利要求1所述的發光裝置(100， 200， 300， 400， 500)， 其特徵在於，所述控制單元(20)可採取編程模式，其中可取決於與附近物體(2， 3)的相互作用來更改所述控制單元(20)的操作模 式。
8. 根據權利要求1所述的發光裝置(100， 200， 300， 400， 500)， 其特徵在於，其包括到外部構件的至少一個通信接口，特別地為到類似發光裝置(IOO')和/或到由幾個類似發光裝置共用的外部構件 (222,230)的雙向通信接口 (26,226,226，)。
9. 一種交通控制系統，其包括根據權利要求1所述的發光裝置(100， 200， 300， 400， 500)和與所述發光裝置的接收器模塊(22,23,222,223)兼容的至少一個無線通信裝置，所述無線通信裝置特別地為RFID標籤 (2)和/或基於NFC的裝置。
10.—種用於在區域(1)中控制攜帶無線通信裝置的物體(3)的 方法，所述無線通信裝置為RFID標籤(2)和/或基於NFC的裝置， 所述方法包括a) 檢測所述物體(3)在所述區域(1)中至少一個檢測位點(100， 200， 300， 400， 500 )的存在；b) 藉助於所述物體的無線通信裝置來識別所述物體(3);c) 取決於所述物體(3)的身份和所述檢測位點來改變至少一個 發光單元(10)的照明狀態.
全文摘要
本發明涉及一種發光裝置，特別是用於鋪設例如地板區域(1)的發光磚(100，100′)，該發光裝置包括發光單元和相關聯的控制單元。該控制單元適於檢測第一附近物體(3)的存在和從該第一物體(3)所攜帶的第二附近物體接收無線信號，例如從RFID標籤(2)和/或基於NFC的裝置接收無線信號。該發光裝置可例如在引導旅客通過如機場的公共場所的方法中使用。
文檔編號H05B37/02GK101536610SQ200780042537
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月8日 優先權日2006年11月17日
發明者A·希爾傑斯, R·埃爾弗裡克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司