СПОСОБ, СВЕТОВОЙ МОДУЛЬ И ПРИЕМНЫЙ БЛОК ДЛЯ СВЕТОВОГО КОДИРОВАНИЯ
METHOD, LIGHT UNIT AND RECEPTION UNIT FOR LIGHT ENCODING

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу и световому модулю для встраивания данных в свет и к приемному блоку для приема света. Более конкретно, способ, световой модуль и приемный блок по настоящему изобретению относятся к области оптической связи в видимом диапазоне.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Оптическая связь в видимом диапазоне (VLC) представляет собой способ передачи данных, причем данные встраивают в световую отдачу источника света, испускающего видимый свет (обычно в диапазоне длины волны 375-780 нм). При VLC желательно использовать светоизлучающие диоды (LED) в качестве источника света, поскольку LED способны достигать значительно более высокой скорости передачи данных по сравнению с флюоресцентными лампами.
Кодированный свет предложен в качестве специального способа VLC для того, чтобы сделать возможным усовершенствованное управление источниками света, и для того, чтобы передавать информацию с использованием этих источников света. Поскольку первичной целью источника света типично является освещение, важно, что для человеческого глаза не видна модуляция световой отдачи источника света, также обозначаемая как немерцающая модуляция. Разработаны различные способы известного уровня техники для того, чтобы достигать немерцающей модуляции световой отдачи, причем модуляция амплитуды или интенсивности световой отдачи источника света представляет собой один из наиболее часто применяемых способов. Для того чтобы встраивать данные в этот способ, источник света или полностью включают/выключают (замыкают или размыкают ключ) или модифицируют амплитуду. Этот способ типично нужно объединять со способом кодирования для того, чтобы снижать спектральный состав при частотах ниже нескольких сотен герц, которые видны человеческому глазу. Из-за этого кодирования происходит снижение эффективной скорости передачи данных и требуется применять более широкую полосу пропускания для того, чтобы достигать той же скорости передачи данных. Это может быть сложным, поскольку LED и связанные с ними драйверы типично ограничены по своей полосе пропускания.
Дополнительный способ, который применяют на известном уровне техники для VLC, представляет собой частотную модуляцию или манипуляцию частотой. Здесь данные встраивают посредством переключения между двумя различными частотами модуляции (переключения), причем, например, одна частота обозначает «ноль» бита, а вторая частота обозначает «единицу» бита. Недостаток этого способа состоит в том, что применяемые частоты должны быть высокими для того, чтобы избегать видимого мерцания, что уменьшает эффективную полосу пропускания, доступную для передачи данных.
Еще один дополнительный способ модуляции на известном уровне техники для VLC модуляции использует множество источников света с различными цветовыми точками (координаты x, y на диаграмме цветности) для того, чтобы встраивать данные в свет. В этом способе воспринимаемую интенсивность света сохраняют постоянной, тогда как изменяют цвет. Это основано на понимании того, что человеческий глаз менее чувствителен к изменениям цветовой точки, чем к изменениям интенсивности. Однако недостаток этого способа состоит в том, что может быть ограничена только амплитуда модуляции, поскольку иначе будет возникать нежелательное визуальное представление. Альтернативно частота модуляции должна быть высокой, что также может быть нежелательным. Кроме того, используемый источник света должен иметь достаточно различающиеся цветовые точки о отношению друг к другу (например, красная, зеленая, голубая), что может быть нежелательным для общего освещения, например белого света.
Ввиду этого существует желание предоставить альтернативную модуляцию света, в которой преодолены указанные выше недостатки способов модуляции на известном уровне техники.
В US 2008/298811A1 раскрыта система беспроводной оптической связи в видимом диапазоне, которая содержит множество оптических передатчиков, каждый из которых генерирует свет различных цветов – например, один передатчик генерирует красный свет, другой передатчик генерирует синий свет, тогда как третий передатчик генерирует зеленый свет. Каждый из оптических передатчиков содержит первый источник света и второй источник света. Первый и второй источники света каждого передатчика выполнены с возможностью генерировать свет по существу одного и того же цвета и амплитуды, но с длиной волны света, генерируемого первым источником света, отличающейся от длины волны света, генерируемого вторым источником света. Кроме того, для каждого оптического передатчика первый источник света выполнен с возможностью генерировать сигнал модулированных данных, который содержит данные, встроенные в него, тогда как свет, генерируемый вторым источником света, не содержит данные, встроенные в него. Система выполнена с возможностью работать с тем, чтобы для каждого из оптических передатчиков, когда первый источник света оптического передатчика испускает свет, другой источник света этого передатчика не испускает свет, и наоборот. Поскольку каждое из цвета и амплитуды света, генерируемого первым и вторым источниками света, является по существу одинаковым, возможно поддерживать однородное освещение, генерируемое с помощью каждого оптического передатчика во все моменты времени.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить расширение модуляционной полосы пропускания светового кодирования, при этом обеспечивая немерцающую модуляцию световой отдачи. Эти и другие цели достигают с помощью способа и светового модуля для испускания света и приемного блока для приема света, которые обладают признаками, изложенными в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Таким образом, согласно первому аспекту по настоящему изобретению предоставлен способ встраивания данных в свет. Способ содержит этап работы по меньшей мере двух источников света, устроенных для того, чтобы испускать свет, который имеет цветовые координаты и световую интенсивность. Способ дополнительно содержит этап работы по меньшей мере двух таких источников света таким образом, что каждый источник света устроен для того, чтобы испускать свет, который можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света, и встраивания данных в свет, испускаемый по меньшей мере двумя источниками света. Способ дополнительно содержит этап работы по меньшей мере двух источников света так, что цветовые координаты света, испускаемого по меньшей мере двумя источниками света, сохраняют с течением времени в пределах первого ограниченного интервала. Кроме того, способ содержит этап работы по меньшей мере двух источников света так, что световую интенсивность у света, испускаемого по меньшей мере двумя источниками света, сохраняют с течением времени в пределах второго ограниченного интервала.
Согласно второму аспекту по настоящему изобретению предоставлен световой модуль, устроенный для того, чтобы встраивать данные в свет. Световой модуль выполнен с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника света, устроенных для того, чтобы испускать свет, который имеет цветовые координаты и световую интенсивность, причем каждый источник света устроен для того, чтобы испускать свет, который можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света, и для того, чтобы встраивать данные в свет, испускаемый по меньшей мере двумя источниками света. Световой модуль дополнительно выполнен с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника света так, что цветовые координаты света, испускаемого по меньшей мере двумя источниками света, сохраняют с течением времени в пределах первого ограниченного интервала. Кроме того, световой модуль выполнен с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника света так, что световую интенсивность у света, испускаемого по меньшей мере двумя источниками света, сохраняют с течением времени в пределах второго ограниченного интервала.
Согласно третьему аспекту по настоящему изобретению предоставлен приемный блок для приема света. Приемный блок выполнен с возможностью принимать свет, испускаемый по меньшей мере двумя источниками света, устроенными для того, чтобы испускать свет, который имеет цветовые координаты и световую интенсивность, причем каждый источник света устроен для того, чтобы испускать свет, который можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света, причем данные встраивают в испускаемый свет, причем цветовые координаты света, испускаемого по меньшей мере двумя источниками света, сохраняют с течением времени в пределах первого ограниченного интервала и световую интенсивность у света, испускаемого по меньшей мере двумя источниками света, сохраняют с течением времени в пределах второго ограниченного интервала. Приемный блок дополнительно устроен для того, чтобы обнаруживать данные, внедряемые в принимаемый свет. Под «приемным блоком» здесь понимают практически любой блок для приема, обнаружения и/или регистрации света, такой как приемник, датчик, детектор и т.д., причем приемный блок дополнительно может представлять собой массив CMOS датчиков или CCD датчиков.
Таким образом, первый и второй аспекты по настоящему изобретению основаны на идее встраивать данные в свет посредством приведения в действие по меньшей мере двух источников света, причем свет от каждого источника света можно отличить от света по меньшей мере от одного другого источника света. Другими словами, данные встраивают в испускаемый свет, поскольку свет от каждого источника света можно отличить (отделять, различать) от света по меньшей мере одного другого источника света в отношении по меньшей мере одного свойства света. Кроме того, по меньшей мере два источника света работают так, что цветовые координаты и световую интенсивность света, испускаемого источниками света, сохраняют с течением времени в пределах соответствующих ограниченных интервалов. Аналогично, третий аспект по настоящему изобретению основан на идее принимать свет, который испускают в соответствии с первым и/или вторым аспектом по настоящему изобретению, и обнаруживать данные, встроенные в принимаемый свет.
Первый и второй аспекты по настоящему изобретению благоприятны в том отношении, что они предусматривают модуляцию света посредством различимого света от источников света, при этом сохраняя (почти) постоянный цвет и световую интенсивность света, результатом чего является немерцающая модуляция света, испускаемого источниками света во время работы. Поскольку человеческий глаз очень чувствителен к вариациям интенсивности света, (почти) постоянная световая интенсивность у света, предоставляемого в соответствии с первым и вторым аспектами по настоящему изобретению, достигает приятного, удобного и немерцающего света от источников света во время передачи данных. В отличие от этого способы модуляции известного уровня техники (например, способы модуляции частоты и/или интенсивности) часто дают неудобный и/или мерцающий свет, который может восприниматься как тревожный человеком, на которого воздействует свет. Кроме того, поскольку первый и второй аспекты по настоящему изобретению позволяют обеспечивать (почти) постоянный цвет света от источников света посредством сохранения цветовых координат света, первый и второй аспекты по настоящему изобретению вносят дополнительный вклад в освещение, которое человеческий глаз воспринимает как приятное и удобное. Таким образом, первый и второй аспекты по настоящему изобретению также обеспечивают усовершенствованное освещение по сравнению со способами модуляции известного уровня техники, причем данные встраивают в цветовой выходной сигнал света, т.е. изменяют цвет света. Следовательно, способ и световой модуль по настоящему изобретению обеспечивают световую отдачу, которую воспринимает как непрерывную и плавную (т.е. нетревожную) человек, на которого воздействует испускаемый свет, что ведет к усовершенствованному освещению по сравнению с компоновками известного уровня техники.
Поскольку способ и световой модуль способны приводить в действие по меньшей мере два источника света так, что цветовые координаты и световая интенсивность у света от источников света (почти) постоянны, свет от источников света дополнительно можно использовать для любой цели (обычного) освещения, такой как освещение в помещении, офисе, магазине и т.д. Например, свет от источников света может помогать человеку, например, при письме, чтении и т.д., не отвлекая внимания наблюдателя. Работа источников света согласно первому и второму аспектам по настоящему изобретению предусматривает равномерный, плавный, постоянный свет, который человек воспринимает как удобный и приятный, и, кроме того, не привлекает внимания к освещению от самих источников света.
Способ и световой модуль по настоящему изобретению, кроме того, благоприятны в том отношении, что предусмотрена расширенная модуляционная полоса пропускания для светового кодирования по сравнению со способами и/или компоновками известного уровня техники. Посредством встраивания данных в свет, причем каждый источник света устроен для того, чтобы испускать свет, который можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света, модуляцию световой отдачи улучшают по сравнению с компоновками известного уровня техники (например, с использованием модуляции интенсивности, частотной модуляции и/или манипуляции частотой), в которых эффективная полоса пропускания уменьшена для передачи данных. Следовательно, в эффективном и удобном способе и световом модуле по настоящему изобретению не используют более сложный, опосредованный и/или более дорогостоящий способ и/или компоновку для передачи данных.
Способ и световой модуль по настоящему изобретению, кроме того, предоставляют альтернативные решения для способов модуляции с применением различных цветовых координат для встраивания данных в испускаемый свет. Это реализуют, поскольку для источников света в способах модуляции известного уровня техники может требоваться достаточно отличающаяся цветовая точка (например, R, G, B), что может не быть желательным для общего освещения, например белого света.
Способ содержит этап работы по меньшей мере двух источников света. Другими словами, способ содержит этап работы определенного числа между двумя и всеми из источников света, причем два или более источника света можно приводить в действие одновременно или за раз можно приводить в действие один источник света. Кроме того, по меньшей мере два источника света устроены для того, чтобы испускать свет, который имеет цветовые координаты и световую интенсивность. Под «цветовыми координатами» понимают плоскость xy цветового пространства, известную специалисту в данной области как диаграмма цветности.
Способ дополнительно содержит этап работы по меньшей мере двух таких источников света, так что каждый источник света устроен для того, чтобы испускать свет, который можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света, причем в свет встраивают данные. Другими словами, каждый источник света способен испускать свет с таким по меньшей мере одним уникальным/индивидуальным свойством, что свет можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света.
Способ дополнительно содержит этап работы по меньшей мере двух источников света, так что цветовые координаты света от по меньшей мере двух источников света сохраняют с течением времени в пределах первого ограниченного интервала и световую интенсивность у света от по меньшей мере двух источников света сохраняют с течением времени в пределах второго ограниченного интервала. Под «ограниченным интервалом» здесь понимают такой (очень) узкий предварительно определяемый ограниченный интервал, что цветовые координаты света от источников света (почти) равны. Таким образом, поскольку способ приводит в действие источники света для того, чтобы поддерживать цветовые координаты света от источников света с течением времени в пределах (узкого предварительно определяемого) ограниченного интервала вдоль оси x и оси y диаграммы цветности, цвет воспринимает как тот же (постоянный) цвет человек, на которого воздействует свет. Аналогично, световая интенсивность у света от источников света (почти) постоянна, т.е. световую интенсивность у света воспринимает человеческий глаз как (почти) постоянную. Таким образом, способ сохраняет/поддерживает постоянный цвет, а также постоянную световую интенсивность у света от источников света.
Альтернативно, по меньшей мере два источника света можно приводить в действие так, что световую интенсивность у света, испускаемого по меньшей мере двумя источниками света, сохраняют в пределах ограниченного интервала, причем световая интенсивность снижается или возрастает в относительно большом временном масштабе. Другими словами, два источника света можно приводить в действие так, что световую интенсивность у света (медленно) снижают или (медленно) увеличивают, поскольку возрастание или снижение световой интенсивности в относительно большом временном масштабе все еще обеспечивает освещение, которое человек воспринимает как удобное и приятное.
Следует принимать во внимание, что приведенный выше объяснительный текст, связанный со способом по первому аспекту по настоящему изобретению, аналогично справедлив для светового модуля по второму аспекту по настоящему изобретению и приемного блока по третьему аспекту по настоящему изобретению.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения встраивание данных содержит приведение в действие по меньшей мере двух таких источников света, что каждый источник света устроен для того, чтобы испускать свет со спектральным распределением, которое отличается от спектрального распределения света по меньшей мере одного другого источника света. Другими словами, свет, испускаемый источником света, имеет уникальное (индивидуальное) спектральное распределение света, которое можно отличить (дифференцировать) от спектрального распределения света, испускаемого по меньшей мере одним другим источником света. Данные встраивают в испускаемый свет в виде спектрального распределения света, связанного с данными. Настоящий вариант осуществления полезен в том отношении, что данные, встроенные в спектральное распределение(я) света, можно тем самым удобно передавать, без необходимости использовать изменение интенсивности и/или цвета для передачи данных.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения встраивание данных в испускаемый свет содержит ассоциирование логической единицы или логического нуля с испускаемым светом. Следует принимать во внимание, что вариант осуществления настоящим охватывает несколько преобразований между светом и данными. Например, характеристики света от источника света могут быть связаны с логической единицей или логическим нулем. Пример этого заключается в том, что первый источник света можно включать, а второй источник света можно выключать в определенный момент времени, причем характеристики света, испускаемого первым источником света, могут, например, обозначать логическую единицу. После этого первый источник света можно выключать и второй источник света можно включать в более поздний момент времени, где характеристики второго источника света могут, например, обозначать логический ноль. Следует принимать во внимание, что включенное состояние может содержать какой-либо уровень интенсивности от максимального уровня интенсивности источника света, например 100%, 75% или 25%, и/или что два или более источников света можно приводить в действие одновременно. Например, первый источник света можно включать на уровне интенсивности 60%, а второй источник света можно включать на уровне интенсивности 40%, где свет от первого источника света может быть связан с логической единицей и свет от второго источника света может быть связан с логическим нулем.
Альтернативно характеристики света от источника света могут быть связаны с конкретным источником света, который устроен для того, чтобы кодировать логическую единицу или логический ноль. Пример этого заключается в том, что первый источник света можно включать, а второй источник света можно выключать в определенный момент времени, где характеристики света, испускаемого первым источником света, могут, например, обозначать, что включен первый источник света, который устроен для того, чтобы передавать логическую единицу. После этого первый источник света можно выключать и второй источник света можно включать в более поздний момент времени, где характеристики** света, испускаемого вторым источником света, могут, например, обозначать, что включен второй источник света, который устроен для того, чтобы передавать логический ноль. В варианте осуществления настоящего изобретения встраивание данных содержит приведение в действие по меньшей мере двух таких источников света, что каждый источник света устроен для того, чтобы испускать свет со спектральным распределением, которое отличается от спектрального распределения света по меньшей мере одного другого источника света, (уникальное) спектральное распределение может быть связано с или соответствовать логической единице или логическому нулю.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения первый ограниченный интервал цветовых координат может составлять ≤ 10 SDCM, предпочтительно ≤ 5 SDCM и наиболее предпочтительно ≤ 2 SDCM. Таким образом, разница между наибольшей и наименьшей цветовыми координатами света, испускаемого источниками света, равна или меньше чем 10 SDCM. Под «SDCM» здесь понимают единицы (или шаги) стандартного отклонения совпадения цветов, где SDCM представляет собой общеизвестные поддающиеся измерению характеристики, которые выражают, в какой степени цветовые координаты (цветовые точки) в пределах цветового пространства воспринимают в качестве одинакового (или отличающегося) цвета человеком, на которого воздействует свет. Настоящий вариант осуществления полезен в том отношении, что человеческий глаз человека может воспринимать два или более цветов как (почти) одинаковые цвета, если разность цветовых координат составляет ≤ 10 SDCM, вследствие чего получают еще более удобный свет от двух или более источников света. Кроме того, если ограниченный интервал цветовых координат составляет ≤ 5 SDCM или даже ≤ 2 SDCM, человеческий глаз с еще большей вероятностью воспринимает два или более цветов как одинаковые цвета.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения способ дополнительно может содержать этап работы по меньшей мере двух источников света так, что индекс цветопередачи для света, испускаемого по меньшей мере двумя источниками света, сохраняют с течением времени в пределах третьего ограниченного интервала. Индекс цветопередачи (CRI) представляет собой количественную меру способности источника света воспроизводить цвета различных объектов достоверно по сравнению с идеальным или натуральным источником света, где идея индекса цветопередачи известна специалисту в данной области. Под «ограниченным интервалом» здесь понимают такой (очень) узкий, предварительно определяемый, ограниченный интервал, что индекс цветопередачи света, испускаемого источниками света, (почти) одинаков. Настоящий вариант осуществления полезен в том отношении, что свет от источников света может делать объекты такими, что наблюдатель/смотрящий воспринимает один и тот же (или почти один и тот же) цвет объектов, которые освещены с помощью источников света, что также вносит дополнительный вклад в удобство света от двух или более источников света. Ограниченный интервал индекса цветопередачи может составлять ≤ 10, предпочтительно ≤ 5 и наиболее предпочтительно ≤ 2 (в единицах/шагах CRI).
Согласно одному из вариантов осуществления по третьему аспекту по настоящему изобретению приемный блок дополнительно можно выполнять с возможностью обнаруживать данные, встроенные в принимаемый свет (где свет испускают в соответствии с одним из вариантов осуществления по первому или второму аспекту по настоящему изобретению, и где свет, испускаемый каждым источником света, имеет спектральное распределение, которое отличается от спектрального распределения света по меньшей мере одного другого источника света).
Согласно одному из вариантов осуществления приемного блока приемный блок дополнительно можно выполнять с возможностью обнаруживать данные, встроенные в принимаемый свет, на основе спектральной фильтрации принимаемого света. Настоящий вариант осуществления полезен в том отношении, что приемный блок может таким образом эффективно обнаруживать данные в свете, который отличается своими (уникальными) спектральными свойствами. Настоящий вариант осуществления, в частности, благоприятен для обнаружения данных, где свет, испускаемый каждым источником света, имеет спектральное распределение, которое отличается от спектрального распределения света по меньшей мере одного другого источника света. Поскольку способ(ы) спектральной фильтрации известны специалистам в данной области, более подробное описание этих способов не приведено.
Согласно одному из вариантов осуществления по третьему аспекту по настоящему изобретению приемный блок дополнительно можно выполнять с возможностью обнаруживать логическую единицу или логический ноль, ассоциированные с принимаемым светом. Следует принимать во внимание, что вариант осуществления, таким образом, охватывает несколько путей обнаружения данных в принимаемом свете. Например, данные (например, логическая единица или логический ноль) можно обнаруживать с помощью характеристик света от источника света, например с помощью (уникального) спектрального распределения света. Альтернативно, данные можно обнаруживать с помощью характеристик света от источника света, где свет может быть связан с конкретным источником света, который устроен для того, чтобы кодировать логическую единицу или логический ноль.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предоставлена осветительная система, которая содержит по меньшей мере два источника света, устроенные для того, чтобы испускать свет, который имеет цветовые координаты и световую интенсивность. Осветительная система дополнительно содержит световой модуль и по меньшей мере один приемный блок в соответствии с каким-либо одним из описанных вариантов осуществления. Настоящий вариант осуществления полезен в том отношении, что осветительная система способна обеспечивать эффективную и удобную передачу данных посредством модуляции испускаемого света и обнаружения данных, встроенных в принимаемый свет, при этом сохраняя (почти) постоянный цвет и световую интенсивность у света. Осветительная система тем самым способна обеспечивать немерцающую передачу данных от источников света к приемному блоку. Этот признак осветительной системы является очень благоприятным, например, в том отношении, что свет, испускаемый источниками света во время работы, человеческий глаз воспринимает как приятный и удобный.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения цветовые координаты света от каждого из источников света осветительной системы могут содержаться в первом, ограниченном интервале, причем первый ограниченный интервал составляет ≤ 10 SDCM, предпочтительно ≤ 5 SDCM и наиболее предпочтительно ≤ 2 SDCM. Настоящий вариант осуществления полезен в том отношении, что каждый из источников света может тем самым предоставлять свет с цветовыми координатами, которые человеческий глаз человека может воспринимать как один и тот же (или почти один и тот же) цвет, что и у света от другого источника света. Настоящий вариант осуществления, кроме того, благоприятен в том отношении, что источники света могут иметь одни и те же свойства цветовых координат и что осветительной системой можно тем самым легче управлять.
Осветительная система дополнительно может содержать по меньшей мере один датчик, устроенный для измерения цветовых координат и/или световой интенсивности у света от по меньшей мере двух источников света. Таким образом, световой модуль осветительной системы можно выполнять с возможностью управлять цветовыми координатами и/или световой интенсивностью у света на основе измерения(й) датчика. Следует принимать во внимание, что датчик можно соединять со (или можно располагать/устанавливать в) световым модулем и связь со световым модулем можно устанавливать, например, с помощью проводной или с помощью беспроводной передачи. Датчик полезен в том отношении, что световой модуль осветительной системы даже может дополнительно улучшать ее работу источников света так, что цветовые координаты и световая интенсивность у света от источников света в действительности остаются (почти) постоянными с течением времени. На основе обратной связи с датчиком, световой модуль может тем самым увеличивать, снижать или сохранять один или несколько рабочих параметров источников света с целью обеспечения (почти) постоянных цветовых координат и световой интенсивности у света.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один из по меньшей мере двух источников света может содержать узкополосный элемент, который содержит квантовые точки. Под «узкополосным элементом» здесь понимают практически любой элемент, например слой, покрытие или тому подобное, который способен испускать свет от источника света, который можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света. Например, узкополосный элемент может быть способен испускать свет, который имеет (уникальное) спектральное распределение (спектр). Настоящий вариант осуществления полезен в том отношении, что узкополосный элемент может предоставлять такой испускаемый свет от источников света, что разность между уникальными/индивидуумыми спектральными распределениями света от источников света становится еще более расширенной, что еще больше улучшает обнаружение данных, встроенных в принимаемый свет. Следует принимать во внимание, что квантовые точки представляют собой небольшие кристаллы из полупроводящего материала, которые обычно имеют ширину или диаметр только в несколько нанометров. Когда падающий свет возбуждает квантовые точки, они способны испускать свет определенного цвета, который определяют с помощью размера и материала кристалла. Квантовые точки обеспечивают очень узкую полосу испускания и, следовательно, обеспечивают насыщенные цвета. Кроме того, цвет излучения можно легко настраивать посредством адаптации размера квантовых точек. Таким образом, настоящий вариант осуществления дополнительно благоприятен в том отношении, что свет конкретного цвета можно получать посредством адаптации размера квантовых точек.
2
2
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения квантовые точки могут содержать материал, выбранный из группы, состоящей из CdSe, CdS, ZnS, InP, CuInS, AgInS или их сочетания. Настоящий вариант осуществления полезен в том отношении, что предложенные материалы квантовых точек, в частности, подходят для получения (конкретного) спектрального распределения (спектра) света, испускаемого источниками света. Однако следует принимать во внимание, что материал квантовых точек практически любого типа, известного в данной области, можно использовать, при условии, что он обладает подходящими характеристиками преобразования длины волны. По экологическим причинам может быть предпочтительно использовать квантовые точки, не содержащие кадмия, или по меньшей мере квантовые точки, которые имеют низкое содержание кадмия.
Следует отметить, что изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленных в формуле изобретения. Кроме того, следует принимать во внимание, что все различные варианты осуществления, описанные для способа, можно комбинировать со световым модулем и/или приемным блоком, как определено в соответствии со вторым и третьим аспектами по настоящему изобретению соответственно. Дополнительные цели, признаки и преимущества использования настоящего изобретения станут видны при изучении следующего подробного раскрытия, рисунков и приложенной формулы изобретения. Специалисты в данной области понимают, что различные признаки по настоящему изобретению можно комбинировать для того, чтобы создавать варианты осуществления, отличные от тех, которые описаны в дальнейшем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
Эти и другие аспекты по настоящему изобретению далее описаны более подробно, со ссылкой на приложенные рисунки, на которых представлен вариант(ы) осуществления изобретения.
На фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация осветительной системы;
на фиг. 2 представлена схематическая иллюстрация компоновки осветительной системы;
на фиг. 3a-b представлены схематические изображения соответствующего спектрального распределения света от источников света осветительной системы;
на фиг. 4a-e представлены схематические изображения цветовых координат, световой интенсивности и индекса цветопередачи соответственно света от источников света осветительной системы;
на фиг. 5a-c представлены схематические изображения световой интенсивности у света от источников света осветительной системы; и
на фиг. 6a-b представлены схематические изображения соответствующего спектрального распределения света от источников света осветительной системы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг. 1 представлена схематическая иллюстрация осветительной системы 100 для передачи данных, где осветительная система 100 содержит два источника A и B света. Источники A и B света устроены для того, чтобы испускать свет 101a и 101b соответственно, где комбинированный свет 101 имеет цветовые координаты x, y и световую интенсивность Y. Осветительная система 100, в частности, устроена для оптической связи в видимом диапазоне (VLC), где данные встраивают в испускаемый видимый свет 101 от источников A и B света. Следует принимать во внимание, что число источников света может быть произвольным, т.е. может быть больше чем два источника A и B света. Источники A и B света могут быть расположены или альтернативно расположены в осветительном устройстве 102. Источники A и B света (или осветительное устройство 102), например, могут быть расположены в потолке и/или на стенах помещения, но альтернативно могут быть распложены по существу каким-либо другим образом. Пример компоновки источника света представлен на фиг. 2, где четыре осветительных устройства 102 расположены на стенах помещения.
На фиг. 1 предоставлен световой модуль 110, где световой модуль 110 выполнен с возможностью приводить в действие источники A и B света. Световой модуль 110 можно соединять с источниками A и B света с помощью провода или, альтернативно, с помощью беспроводной линии. Можно отметить, что компоновка светового модуля 110 служит только в качестве примера и что световой модуль 110 альтернативно может быть предоставлен по существу в любом месте для приведения в действие источников A и B света. Световой модуль 110 выполнен с возможностью приводить в действие источники A и B света так, что они испускают свет 101, который имеет цветовые координаты x, y и световую интенсивность Y. Световой модуль 110 дополнительно выполнен с возможностью приводить в действие источники A и B света так, что они испускают свет 101a, 101b соответственно, который можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света, и встраивать данные в комбинированный свет 101, испускаемый источниками A и B света. Здесь следует принимать во внимание, что свет 101a от источника света A можно отличить от света 101b от источника света B с помощью по существу любого свойства (или свойств) испускаемого света. Кроме того, следует принимать во внимание, что если световой модуль 110 выполнен с возможностью приводить в действие больше чем два источника света, комбинацию света от набора источников света можно отличить от комбинации света от другого набора источников света. Например, если световой модуль 110 выполнен с возможностью приводить в действие четыре источника света A, B, C, D, световой модуль 110 можно выполнять с возможностью приводить в действие источники света так, что комбинацию света от A и B можно отличить от комбинации света от C и D.
Световой модуль 110 можно выполнять с возможностью приводить в действие источники A и B света так, что каждый источник света устроен для того, чтобы испускать свет со спектральным распределением, которое отличается от спектрального распределения света по меньшей мере одного другого источника света. Примеры спектральных распределений (спектров) света 101a от источника света A и света 101b от источника света B схематически представлены на фиг. 3a и 3b соответственно, где интенсивность I показана как функция от длины волны λ в произвольных единицах. Таким образом, световой модуль 110 способен предоставлять свет 101a от источника света, который имеет спектральное распределение (спектр), который (четко) отличим от спектра света 101b от источника света B, например, по числу, амплитуде и/или ширине пиков интенсивности. Таким образом, световой модуль 110, таким образом, способен передавать данные с помощью света, как предоставляют с помощью уникальных/индивидуальных спектров света 101a, 101b от источников A и B света соответственно. Спектральные распределения могут быть связаны с данными, где данные могут представлять собой логическую единицу или логический ноль. Например, световой модуль 110 может включать источник света A и выключать источник света B в определенный момент времени, где спектральное распределение на фиг. 3a, например, может быть связано с (может обозначать, показывать) логической единицей, и после этого выключать источник света A и включать источник света B в более поздний момент времени, где спектральное распределение на фиг. 3b, например, может быть связано с логическим нолем. Следует принимать во внимание, что в случае чередования между источниками A и B света, т.е. приведения в действие только одного источника света за раз для передачи данных, световой модуль 110 обеспечивает надежность передачи данных.
Система 100 управления освещением на фиг. 1 дополнительно содержит приемный блок 111, устроенный для того, чтобы принимать свет 101 от по меньшей мере двух источников A и B света, и для того, чтобы обнаруживать данные, встроенные в принимаемый свет 101. Следует принимать во внимание, что приемный блок 111 может представлять собой детектор, датчик, камеру или тому подобное (например, массив CMOS датчиков или CCD датчиков). Приемный блок 111 способен обнаруживать данные, встроенные в принимаемый свет 101, поскольку свет 101a, 101b от каждого источника света можно отличить (отделять, дифференцировать) от света по меньшей мере от одного другого источника света в отношении по меньшей мере одного свойства света. В одном из вариантов осуществления приемный блок 111 способен обнаруживать данные, встроенные в принимаемый свет, поскольку свет 101a, 101b, испускаемый каждым источником A и B света, имеет спектральное распределение, которое отличается от спектрального распределения света по меньшей мере одного другого источника света. Приемный блок 111 дополнительно можно выполнять с возможностью обнаруживать данные, встроенные в принимаемый свет 101, на основе спектральной фильтрации принимаемого света 101. Кроме того, приемный блок 111 можно выполнять с возможностью обнаруживать логическую единицу или логический ноль, ассоциированные с принимаемым светом 101.
Световой модуль 110 дополнительно может содержать датчик 301, устроенный для измерения цветовых координат x, y и/или световой интенсивности Y света 101 от источников A и B света. Датчик 301 дополнительно можно выполнять с возможностью передавать измеряемые цветовые координаты x, y и/или световую интенсивность Y на световой модуль 110 (например, посредством проводов или беспроводным способом) так, чтобы световой модуль 110 мог управлять цветовыми координатами x, y и/или световой интенсивностью Y испускаемого света 101. Следует принимать во внимание, что датчик 301 может быть расположен по существу в любом месте в помещении или пространстве, например смежно с одним или несколькими источниками света A или B, смежно с приемным блоком 111 и т.д. Кроме того, может иметь место больше чем один датчик 301. Световой модуль 110 альтернативно может получать цветовые координаты и/или световую интенсивность у света 101 от источников A и B света посредством оценки, вычисления и/или предсказания.
Световой модуль 110 дополнительно выполнен с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника A и B света так, что цветовые координаты x, y (A, B) света 101, испускаемого по меньшей мере двумя источниками A и B света, сохраняют в течение времени t в пределах первого, ограниченного интервала 115, который представлен на фиг. 4a. Постоянные (или почти постоянные) цветовые координаты x, y (A, B) вносят вклад в свет 101, который воспринимается человеком 112, на которого воздействует свет 101, как приятный и удобный во время передачи данных. Ограниченный интервал 115 цветовых координат может составлять ≤ 10 SDCM, предпочтительно ≤ 5 SDCM и наиболее предпочтительно ≤ 2 SDCM. Следует принимать во внимание, что световой модуль 110 дополнительно можно выполнять с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника A и B света так, что цветовую температуру (CCT) света 101, испускаемого по меньшей мере двумя источниками A и B света, сохраняют с течением времени в пределах ограниченного интервала.
Световой модуль 110 дополнительно можно выполнять с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника A и B света так, что цветовые координаты x, y света 101a, 101b, испускаемого каждым из по меньшей мере двух источников A и B света, т.е. x, y (A) и x, y (B) соответственно, сохраняют в течение времени t в пределах первого ограниченного интервала 115, который представлен на фиг. 4b. Световой модуль 110, таким образом, выполняют с возможностью поддерживать цветовые координаты x, y (A) и x, y (B) света 101a, 101b от каждого из источников A и B света соответственно, в пределах (очень) узкого, предварительно определяемого, ограниченного интервала 115, т.е. x, y (A) = x, y (B) или по меньшей мере x, y (A) ≈ x, y (B). Аналогично, следует принимать во внимание, что световой модуль 110 дополнительно можно выполнять с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника A и B света так, что цветовую температуру CCT света 101a, 101b, испускаемого каждым из по меньшей мере двух источников A и B света, сохраняют с течением времени в пределах ограниченного интервала. Другими словами, световой модуль 110 можно выполнять с возможностью поддерживать цветовые координаты CCT (A) и CCT (B) источников A и B света соответственно в пределах (очень) узкого, предварительно определяемого интервала, т.е. CCT (A) = CCT (B) или по меньшей мере CCT (A) ≈ CCT (B).
tot
tot
tot
Световой модуль 110 дополнительно выполнен с возможностью приводить в действие (по меньшей мере два) источники A и B света так, что (полную) световую интенсивность Y света 101 от источников A и B света сохраняют в течение времени t в пределах второго ограниченного интервала 116, как показано на фиг. 4c. Таким образом, световой модуль 110 выполнен с возможностью сохранять (полную) световую интенсивность Y (A, B) = Y(A)+Y(B) в пределах (очень) узкого, предварительно определяемого, ограниченного интервала 116. Постоянная (или почти постоянная) световая интенсивность Y (A, B), как предоставляют с помощью светового модуля 110 по настоящему изобретению, позволяет добиваться приятного, удобного и немерцающего света 101 от источников A и B света во время передачи данных, для человека 112, на которого воздействует свет 101. Это очень полезно, поскольку человеческий глаз чувствителен к вариациям интенсивности света.
Световой модуль 110 дополнительно можно выполнять с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника A и B света так, что индекс цветопередачи CRI (A, B) света 101, испускаемого источниками A и B света, сохраняют в течение времени t в пределах первого ограниченного интервала 117, который представлен на фиг. 4d. Ограниченный интервал 117 индекса цветопередачи CRI может составлять ≤ 10, предпочтительно ≤ 5 и наиболее предпочтительно ≤ 2 (в единицах/шагах CRI). Кроме того, световой модуль 110 можно выполнять с возможностью управлять по меньшей мере двумя источниками A и B света так, что индекс цветопередачи CRI света 101a, 101b от каждого из по меньшей мере двух источников A и B света, обозначенный как CRI (A) и CRI (B) соответственно, сохраняют в течение времени t в пределах третьего ограниченного интервала 117, как показано на фиг. 4e. Световой модуль 110 выполнен с возможностью сохранять индекс цветопередачи CRI (A) и CRI (B) в пределах (очень) узкого, предварительно определяемого, ограниченного интервала 117, т.е. CRI (A) = CRI (B) или по меньшей мере CRI (A) ≈ CRI (B).
tot
tot
1
3
tot
tot
На фиг. 5a-c представлены диаграммы световой интенсивности Y в качестве функции времени t для света 101 от источников A и B света. Световой модуль 110 выполнен с возможностью приводить в действие источники A и B света так, что световую интенсивность Y света 101 сохраняют с течением времени в пределах первого ограниченного интервала 120, где полную световую интенсивность Y обозначает сплошная линия и интервал 120 представляют штриховые линии, в пределах которых Y сохраняют с помощью светового модуля 110. На фиг. 5a световой модуль 110 приводит в действие источники A и B света так, что изменения соответствующего им испускаемого света 101a, 101b имеет ступенчатый характер. Световой модуль 110 выполнен с возможностью приводить в действие источники A и B света так, что свет незамедлительно переключается от выключенного состояния 130a, 130b до полностью включенного состояния 131a, 131b источников A и B света соответственно. Другими словами, световой модуль 110 выполнен с возможностью приводить в действие по меньшей мере два источника A и B света так, что световая интенсивность Y света от по меньшей мере двух источников A и B света меняется периодически с течением времени. Например, если имеют место n источников света, свет 101 от источников света дает n-фазное освещение, где фазовый сдвиг между смежными периодами источников света составляет 360°/n и где цветовые координаты x, y и световую интенсивность Y света 101 сохраняют с течением времени в пределах предварительно определяемых, ограниченных интервалов. Каждый источник A и B света устроен для того, чтобы в своем включенном состоянии 131a, 131b испускать свет 101a, 101b, который можно отличить от света по меньшей мере одного другого источника света (например, посредством его спектрального распределения) для встраивания данных в испускаемый свет 101. В этом примере источник света A сохраняет максимальную интенсивность света в течение временного интервала 122 (например, в момент времени t) и затем незамедлительно переключается с полностью включенного состояния 131a на выключенное состояние 130a, сохраняя минимальную интенсивность света в течение временного интервала 123 (например, в момент времени t), и после этого световой модуль 110 циклически повторяет профиль. Аналогично, источник света B сохраняет минимальную интенсивность света в течение временного интервала 122 и затем незамедлительно переключается с полностью выключенного состояния 130b на включенное состояние 131b, сохраняя максимальную интенсивность света в течение временного интервала 123. Другими словами, световой модуль 110, таким образом, выполнен с возможностью обеспечивать фазовый сдвиг 180° между работой (вкл./выкл.) двух источников A и B света. Таким образом, световой модуль 110 синхронизирует источники A и B света для того, чтобы получать полную интенсивность Y света 101 от источников A и B света, где Y сохраняется в пределах узкого, предварительно определяемого, ограниченного интервала 120.
tot
Следует принимать во внимание, что вместо чередующейся вкл./выкл. работы источников A и B света световой модуль 110 альтернативно можно выполнять с возможностью приводить в действие такие источники A и B света, которые устроены для того, чтобы одновременно испускать свет на множестве дискретных уровнях амплитуды интенсивности. Это представлено на фиг. 5a, где световой модуль 110 приводит в действие источник света A для того, чтобы испускать свет на уровне интенсивности 132a, и источник света B для того, чтобы испускать свет на уровне интенсивности 132b в течение временного интервала 122, где Y остается в пределах предварительно определяемого, ограниченного интервала 120.
1
2
2
tot
3
4
tot
На фиг. 5b представлена работа источников A и B света для передачи данных, схожая с таковой, представленной на фиг. 5a (т.е. циклическое изменение света от источников A и B света), но свет 101a, 101b от соответствующих источников A и B света включают (и выключают) более плавно. В течение временного интервала 124 (например, в момент времени t) световой модуль 110 конфигурируют так, чтобы он имел включенный источник света A и выключенный источник света B, так что источник света A устроен для того, чтобы передавать данные. В течение временного интервала 125 (например, в момент времени t) световой модуль 110 выполнен с возможностью уменьшать свет 101a от источника света A и увеличивать свет 101b от источника света B. На t источники A и B света в равной мере вносят вклад в Y. Затем в течение временного интервала 126 (например, в момент времени t) световой модуль 110 конфигурируют так, чтобы он имел выключенный источник света A и включенный источник света B, так что источник света B устроен для того, чтобы передавать данные. Затем световой модуль 110 циклически повторяет эту работу, так что в момент времени t включают только источник света A, тогда как источник света B выключают. В течение каждого временного интервала 124-126, Y сохраняют с течением времени в пределах узкого, предварительно определяемого интервала 120. Следует принимать во внимание, что приемный блок 111 светового модуля 110 можно выполнять с возможностью принимать и/или обнаруживать данные, встроенные в свет 101 от источников A и B света, когда интенсивность Y света 101a, 101b от каждого источника A и B света преодолевает конкретный порог. Кроме того, следует принимать во внимание, что световой модуль 110 может быть устроен для того, чтобы приводить в действие источники A и B света одновременно для передачи данных, встроенных в испускаемый свет 101, где приемный блок 111 выполнен с возможностью принимать и обнаруживать данные, встроенные в свет 101, принимаемый от источников A и B света.
tot
На фиг. 5c представлено альтернативное приведение в действие источников A и B света с помощью светового модуля 110, где профили света 101a, 101b от источников A и B света имеют пилообразную форму и сдвинуты по фазе на 180°. Как и ранее, Y сохраняют с течением времени в пределах узкого, предварительно определяемого интервала 120.
Следует принимать во внимание, что минимальный вклад интенсивности Y света 101a, 101b от каждого из источников A и B света в каждом из примеров на фиг. 5a-c может отличаться от нуля. Например, вместо включения источника света A в течение временного интервала 123 на фиг. 5a его также можно включать в течение временного интервала 123, и он может вносить вклад в интенсивность. Кроме того, следует принимать во внимание, что профили света 101a, 101b от источников A и B света, представленных на фиг. 5a-c, приведены в качестве примеров и что может быть возможен по существу какой-либо другой профиль света 101a, 101b от источников A и B света (или от большего числа источников света), например синусоидальное изменение.
tot
tot
Кроме того, следует принимать во внимание, что источники A и B света можно приводить в действие так, что световую интенсивность Y света 101 сохраняют в пределах ограниченного интервала, где световая интенсивность Y снижается или возрастает в относительно большом временном масштабе. Другими словами, два источника A и B света можно приводить в действие так, что световую интенсивность у света (медленно) уменьшают или увеличивают, поскольку уменьшение или увеличение световой интенсивности в относительно большом временном масштабе все еще обеспечивает освещение, которое человек воспринимает как удобное и приятное.
2
2
По меньшей мере один из по меньшей мере двух источников света (например, A и B на фиг. 1) может содержать узкополосный элемент (не показано), где узкополосный элемент способен испускать свет 101 от источников A и B света, который имеет (конкретное) спектральное распределение (спектр). Узкополосный элемент может содержать квантовые точки (например, выбранные из группы, состоящей из CdSe, CdS, ZnS, InP, CuInS, AgInS или их сочетания), где квантовые точки способны обеспечивать очень узкую полосу испускания. На фиг. 6a-b представлены примеры спектральных распределений света 101a, 101b от источников A и B света соответственно, где интенсивность (I, произв. единицы) представлена в виде функции длины волны (λ, нм). Здесь источники A и B света на основе квантовых точек, соответственно, испускают свет, который имеет цветовую температуру, например 3000 K. Однако относительно узкий пик в желтой части спектра для источника света B на фиг. 6b смещен для источника света на фиг. 6a, например, на 20 нм за счет использования квантовых точек с относительно малой разницей в размере квантовой точки. Следует принимать во внимание, что два или более пиков могут быть смещены для спектральных распределений света 101a, 101b от источников A и B света на фиг. 6a-b. Кроме того, квантовые точки можно комбинировать с другими люминофорами, такими как неорганические или органические люминофоры. Не стоит и говорить, что также можно использовать непосредственные излучатели красного света в комбинации с широкополосными излучателями.
Даже несмотря на то что изобретение описано со ссылкой на конкретные примеры, которые иллюстрируют его варианты осуществления, многие различные изменения, модификации и т.п. будут видны специалистам в данной области. После изучения этого описания, описанные варианты осуществления, следовательно, не предназначены для того, чтобы ограничивать объем изобретения, который определяет только приложенная формула изобретения. Например, число источников A и B света может отличаться от того, которое представлено на фиг. 1. Кроме того, могут варьировать расстояния между источниками A и B света, а также расстояние между источниками A и B света и приемным блоком 111.