專(zhuān)利名稱(chēng)：利用發(fā)光二極管室內(nèi)照明的數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于多個(gè)發(fā)光二極管發(fā)送數(shù)據(jù)的方法以及一種被設(shè)置用于發(fā) 送數(shù)據(jù)的具有多個(gè)發(fā)光二極管的裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管-也被稱(chēng)為L(zhǎng)ED = Light Emitting Diode (發(fā)光二極管)-既在其光 輸出量和能量效率方面又在其價(jià)格方面持續(xù)得到發(fā)展?？梢灶A(yù)見(jiàn)，發(fā)光二極管還將被廣泛 地應(yīng)用于照明目的。與諸如白熾燈和日光燈之類(lèi)的常規(guī)照明裝置不同，發(fā)光二極管可以被非常快速地 調(diào)制。因此，發(fā)光二極管還特別適合在照明的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。公知的是，用于室內(nèi)照明的發(fā)光二極管-簡(jiǎn)稱(chēng)為燈-可用于借助于對(duì)該發(fā)光二極 管的強(qiáng)度的調(diào)制來(lái)同時(shí)發(fā)送模擬和/或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在此適宜的是，使得人不可察覺(jué)地執(zhí)行 該調(diào)制，以便發(fā)光二極管作為燈的功能不受影響。對(duì)于調(diào)制的一個(gè)簡(jiǎn)單示例是以幾兆赫的 頻率來(lái)進(jìn)行的明暗調(diào)節(jié)(Hell-Dimkel-Tastimg)。還可以使用更復(fù)雜的由無(wú)線電技術(shù)公知 的調(diào)制。對(duì)此，對(duì)于單個(gè)發(fā)光二極管來(lái)說(shuō)，只須接通小的電功率。但是對(duì)于實(shí)際的室內(nèi)照明 來(lái)說(shuō)，需要大量發(fā)光二極管以達(dá)到必要的光強(qiáng)。因此，在大空間的情況下假設(shè)需要幾百W的 電功率。為了傳輸數(shù)據(jù)，這么大的電功率必須利用幾MHz的高頻來(lái)開(kāi)關(guān)。但是，這只能用比 較高的技術(shù)和金錢(qián)花費(fèi)來(lái)執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，提供一種借助于多個(gè)發(fā)光二極管來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，該 方法可以用簡(jiǎn)單的電子線路來(lái)執(zhí)行。此外本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種具有多個(gè)發(fā)光二極管 的裝置，該裝置適于利用簡(jiǎn)化的電子線路來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。該任務(wù)就方法方面來(lái)說(shuō)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的方法來(lái)解決。此外，該任務(wù) 就裝置方面來(lái)說(shuō)通過(guò)具有權(quán)利要求7的特征的裝置來(lái)解決。所述方法和裝置的有利擴(kuò)展方 案在從屬權(quán)利要求中給出。在借助于多個(gè)發(fā)光二極管來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)的方法中，借助于對(duì)所述發(fā)光二極管的強(qiáng)度 的調(diào)制來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。此外，所述發(fā)光二極管關(guān)于調(diào)制被分成至少兩組。每組的發(fā)光二極管 被一起地和相同地調(diào)制，并且對(duì)所述組的調(diào)制被彼此協(xié)調(diào)，使得信息與所述調(diào)制關(guān)聯(lián)地被 編碼。所述調(diào)制優(yōu)選地不被人所察覺(jué)，因?yàn)榭梢?jiàn)的調(diào)制一般會(huì)產(chǎn)生干擾。可替換地還有 可能的是，將調(diào)制設(shè)計(jì)成至少部分可察覺(jué)。由此例如可以直接向用戶(hù)展示發(fā)光二極管在發(fā) 送數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)優(yōu)選是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠執(zhí)行Multilevel數(shù)據(jù)發(fā)送-即多級(jí)數(shù)據(jù)發(fā)送，其 中通過(guò)對(duì)所述組的調(diào)制的關(guān)聯(lián)，可以同時(shí)傳輸多個(gè)位。與對(duì)所有發(fā)光二極管進(jìn)行相同的調(diào)制_即不分成組_相比，這樣可以實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)速率保持不變的情況下減少電開(kāi)關(guān)過(guò)程的頻 率。由此對(duì)電子線路進(jìn)行了簡(jiǎn)化。在本方法的有利擴(kuò)展方案中，為了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，分別開(kāi)啟和關(guān)閉根據(jù)信息所 確定的數(shù)量的組。因此，例如為了傳輸一個(gè)N位值-即為了傳輸從“0”至“2n-1”(2的N次 方減1)的一個(gè)整數(shù)，可以將發(fā)光二極管分成2N-1個(gè)組。為此適宜的是必須存在至少2N-1 個(gè)發(fā)光二極管。這樣，對(duì)于“0”來(lái)說(shuō)不調(diào)暗任何組，對(duì)于“1”來(lái)說(shuō)調(diào)暗其中一個(gè)組，依此類(lèi) 推。對(duì)于“2N-1”來(lái)說(shuō)，所有的組、也就是說(shuō)所有的發(fā)光二極管都被調(diào)暗。還可以考慮只用N個(gè)組來(lái)傳輸N位。這樣，可以使用對(duì)特定數(shù)目A(1 <A<N)的 組進(jìn)行調(diào)暗來(lái)傳輸不同的值，這些值的二進(jìn)制表示要求對(duì)A個(gè)組進(jìn)行調(diào)暗。但是，在此應(yīng)該 注意，這些值不能只基于結(jié)果得到的亮度來(lái)進(jìn)行區(qū)分。對(duì)這些值的分辨需要附加消耗，例如 位置靈敏的檢測(cè)。用于發(fā)送數(shù)據(jù)的所述方法可以有利地用于同時(shí)進(jìn)行室內(nèi)照明的方法中，其中以基 本上恒定的強(qiáng)度來(lái)運(yùn)行用于室內(nèi)照明的發(fā)光二極管。該恒定的強(qiáng)度適宜地只通過(guò)調(diào)制來(lái)加 以影響，這優(yōu)選對(duì)于人是不可察覺(jué)的。在用作室內(nèi)照明的情況下，所述發(fā)光二極管適宜地形成照明體、即燈。但是，與常 規(guī)的照明裝置相比，發(fā)光二極管的設(shè)計(jì)自由度明顯提高，由此所述照明體可以擴(kuò)展到整個(gè) 室內(nèi)，例如以單個(gè)的發(fā)光二極管島的形式，但是這些島可被一起操作。在本發(fā)明的有利的擴(kuò) 展方案和改進(jìn)方案中，這樣執(zhí)行對(duì)組的劃分，使得每個(gè)組的發(fā)光二極管盡可能均勻地分布 在由發(fā)光二極管形成的所述照明體的整個(gè)范圍內(nèi)。由此可以避免由于對(duì)不同組進(jìn)行不同的 調(diào)制而產(chǎn)生不均勻的照明。這種不同的調(diào)制可在上面給出的示例中通過(guò)調(diào)暗產(chǎn)生，如果其 中一組在每個(gè)大于“0”的值時(shí)都被調(diào)暗而另一組例如只在值“2N-1”時(shí)才被調(diào)暗的話。這 樣，這后一組被調(diào)暗的次數(shù)少得多，這總體上導(dǎo)致在時(shí)間平均上更高的強(qiáng)度。然而，在照明 體上的均勻分布可以阻止這種不相等的強(qiáng)度被識(shí)別出來(lái)。所述方法有利地用于傳輸數(shù)據(jù)，其中所發(fā)送的信息被接收裝置_尤其是PC、移動(dòng) 電話或者PDA-接收。為此，所述接收裝置可以使用合適的接收器件，例如與相應(yīng)電子線路 一起使用的也被公知用于接收紅外信號(hào)的光電二極管。用于發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置具有多個(gè)發(fā)光二極管。這些發(fā)光二極管被設(shè)置為使得借助于 對(duì)所述發(fā)光二極管的強(qiáng)度的調(diào)制來(lái)傳輸信息。在此，所述發(fā)光二極管關(guān)于調(diào)制而被分成至 少兩組，其中可以對(duì)每組的發(fā)光二極管一起地和相同地進(jìn)行調(diào)制。所述組的調(diào)制被彼此協(xié) 調(diào)，使得信息與調(diào)制關(guān)聯(lián)地被編碼。所述調(diào)制優(yōu)選不被人察覺(jué)。針對(duì)方法所述的擴(kuò)展也可應(yīng)用于所述裝置。


根據(jù)附圖中所示的實(shí)施例來(lái)闡述本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。其中圖1示出由發(fā)光二極管組成的燈以及被設(shè)置用于接收的PDA ；以及圖2示出對(duì)多組發(fā)光二極管的強(qiáng)度調(diào)制。
具體實(shí)施例方式圖1作為實(shí)施例示意性地示出被設(shè)想用于室內(nèi)照明的燈3，該燈3具有四個(gè)塊4，每塊分別具有六個(gè)發(fā)光二極管5。在此，每個(gè)塊4的發(fā)光二極管5被布置在由2X3個(gè)發(fā)光 二極管5構(gòu)成的矩形中。這些塊4在要照明的室內(nèi)中被分布在該室內(nèi)天花板的長(zhǎng)度方向上， 但是由共同的電子設(shè)備來(lái)操作。在該實(shí)施例中，發(fā)光二極管5分成8組6. .. 8，每組分別有三個(gè)發(fā)光二極管5，其中 有三組6. .. 8在圖1中示出。組6. . . 8的發(fā)光二極管5盡可能在燈3的塊4中均勻分布， 進(jìn)而在室內(nèi)的天花板上均勻分布。假設(shè)燈3被開(kāi)啟以用于室內(nèi)照明。因此，燈3的發(fā)光二極管5以基本上恒定的適 當(dāng)強(qiáng)度發(fā)光。為了發(fā)送數(shù)據(jù)2，對(duì)發(fā)光二極管5的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制。在此，組6...8的每組四 個(gè)發(fā)光二極管5被一起調(diào)制。在圖2中借助于對(duì)六組中的三組6. . . 8的調(diào)制來(lái)示意性示出示例性的調(diào)制形式。 為了發(fā)送數(shù)據(jù)，以不可察覺(jué)的方式在短時(shí)間內(nèi)、例如1ms內(nèi)將它們調(diào)暗。在一次調(diào)暗之后到 下一次可能的調(diào)暗之間有例如19ms的間隔。利用在圖2中示例性示出的三組6. . . 8，可以傳輸符號(hào)“0”至“3”，也就是說(shuō)隨著 每次調(diào)暗，可以傳輸兩位的信息量。為此，對(duì)于“0”來(lái)說(shuō)不調(diào)暗組6... 8，對(duì)于“1”來(lái)說(shuō)調(diào)暗 組6. . . 8中的一組，對(duì)于“2”來(lái)說(shuō)調(diào)暗組6. . . 8中的兩組，以及對(duì)于“3”來(lái)說(shuō)調(diào)暗所有三組 6. . . 80還有可能的是，改變組6. . . 8的數(shù)目到符號(hào)的所述對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此例如可以實(shí)現(xiàn) 盡可能少地采用調(diào)暗，所采取的方式是通過(guò)不對(duì)組6. . . 8進(jìn)行調(diào)暗來(lái)傳輸最常用到的符 號(hào)。同樣有可能的是，改變組6. . . 8的數(shù)目和符號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系或者對(duì)于給定數(shù)目的組6. . . 8 隨機(jī)地選取將要被調(diào)暗的具體的組6. . . 8，以便用開(kāi)關(guān)過(guò)程實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管5的均勻負(fù)荷。 另一擴(kuò)展方案在于，對(duì)于每個(gè)值調(diào)暗至少一個(gè)組6. . . 8，以使得接收器實(shí)現(xiàn)更好的同步性， 由此提高了所需組的數(shù)目。根據(jù)待傳輸?shù)姆?hào)，調(diào)暗相應(yīng)數(shù)目的組。例如根據(jù)圖2，為了傳輸“1”調(diào)暗第一組 6，為了傳輸“0”不調(diào)暗三組6... 8中的任何一組。為了傳輸后續(xù)的“2”，調(diào)暗前兩組6，7。 為了使調(diào)暗行為更均勻地在組6... 8中分布，現(xiàn)在對(duì)于另一個(gè)“2”調(diào)暗第二和第三組7，8。 對(duì)于后續(xù)的“0”，再一次地不調(diào)暗三組6. . . 8中的任何一組。因此，利用在該例中所使用的調(diào)制方法，在20ms中可以傳輸2位，也就是說(shuō)達(dá)到 100位/s的數(shù)據(jù)速率。如果對(duì)所有發(fā)光二極管5都相同地調(diào)制，則每次調(diào)暗只能傳輸1位。因?yàn)楦鶕?jù)所 述示例每次調(diào)暗傳輸2位，因此在數(shù)據(jù)速率不變的情況下，開(kāi)關(guān)頻率可以減半。這簡(jiǎn)化了電 子結(jié)構(gòu)。在此，更大數(shù)目的組6. . . 8將所需的開(kāi)關(guān)頻率減少了大約組6. . . 8的數(shù)目的二進(jìn) 制對(duì)數(shù)那么多。所發(fā)送的數(shù)據(jù)例如由PDA 1接收。為此，PDA 1具有光電二極管與相應(yīng)的光學(xué)系 統(tǒng)和電子線路，以便從對(duì)室內(nèi)照明的調(diào)制中獲得數(shù)據(jù)。如果例如在白天在比燈3所能產(chǎn)生的光強(qiáng)得多的光通過(guò)房間的窗戶(hù)進(jìn)入室內(nèi)時(shí) 關(guān)閉燈3，則對(duì)數(shù)據(jù)2的發(fā)送不是那么容易實(shí)現(xiàn)的。用于繞開(kāi)該情況的方法是，運(yùn)行處于關(guān) 閉狀態(tài)的燈3，但是以在日光下不被人所識(shí)別的降低了的強(qiáng)度運(yùn)行。然而，所發(fā)出的數(shù)據(jù)仍 然由接收裝置接收。在此甚至可以考慮提高數(shù)據(jù)速率，因?yàn)橐环矫嬉油ǖ碾姽β视捎诟?小的強(qiáng)度而更小，另一方面因?yàn)闊?在這種情況下根本不用于照明，所以不會(huì)發(fā)生調(diào)制對(duì)照明功能的干擾。在日光情況下還有可能的是，接收器由于日光而變得飽和，這可能導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量 受損。為此，例如可以使接收器對(duì)準(zhǔn)燈3，以避免該受損。在燈3關(guān)閉的情況下運(yùn)行的另一可能性是，將所述方法在燈3接通時(shí)相反地轉(zhuǎn)換 為用調(diào)亮來(lái)代替調(diào)暗。如果該調(diào)亮以足夠的間隔來(lái)執(zhí)行，則燈3看起來(lái)幾乎是暗的。
權(quán)利要求
一種借助于多個(gè)發(fā)光二極管(5)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)(2)的方法，其中-借助于對(duì)所述發(fā)光二極管(5)的強(qiáng)度的調(diào)制、尤其是不可見(jiàn)的調(diào)制來(lái)傳輸數(shù)據(jù)；-所述發(fā)光二極管(5)被分成至少兩組(6...8)；-每組(6...8)的發(fā)光二極管(5)被一起地和相同地調(diào)制；以及-所述組(6...8)的調(diào)制被彼此協(xié)調(diào)，使得所述數(shù)據(jù)與調(diào)制關(guān)聯(lián)地被編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中為了對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，對(duì)能夠根據(jù)所述數(shù)據(jù) 確定的數(shù)目的組(6. . . 8)進(jìn)行調(diào)制，尤其是調(diào)暗或者調(diào)亮。
3.一種借助于多個(gè)發(fā)光二極管(5)來(lái)進(jìn)行室內(nèi)照明和發(fā)送數(shù)據(jù)(2)的方法，其中以基 本上恒定的強(qiáng)度運(yùn)行所述發(fā)光二極管(5)以用于室內(nèi)照明，此外使用根據(jù)權(quán)利要求1或2 所述的方法來(lái)發(fā)送所述數(shù)據(jù)(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述發(fā)光二極管(5)被分成組(6...8)，使得每組 (6... 8)的發(fā)光二極管(5)在這些發(fā)光二極管(5)所形成的照明體(3)的整個(gè)范圍上盡可 能均勻地分布，該照明體尤其是燈(3)。
5.一種借助于多個(gè)發(fā)光二極管(5)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中所述數(shù)據(jù)借助于根據(jù)權(quán)利 要求1所述的方法被發(fā)送，并且被接收裝置(1)所接收，該接收裝置尤其是PC、移動(dòng)電話或 PDA(l)。
6.一種借助于多個(gè)發(fā)光二極管(5)進(jìn)行室內(nèi)照明和傳輸數(shù)據(jù)的方法，其中為了室內(nèi)照 明和發(fā)送信息，利用根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法來(lái)運(yùn)行所述發(fā)光二極管(5)，并且由接 收裝置(1)接收所述數(shù)據(jù)。
7.一種利用多個(gè)發(fā)光二極管(5)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)(2)的裝置，該裝置被設(shè)置為使得借助于 對(duì)所述發(fā)光二極管(5)的強(qiáng)度的調(diào)制、尤其是不可見(jiàn)的調(diào)制來(lái)傳輸所述數(shù)據(jù)，其中-所述發(fā)光二極管(5)被分成至少兩組(6. ..8)；-每組(6. . . 8)的發(fā)光二極管(5)被一起地和相同地調(diào)制；以及-所述組(6... 8)的調(diào)制被彼此協(xié)調(diào)，使得所述數(shù)據(jù)與該調(diào)制關(guān)聯(lián)地被編碼。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7利用多個(gè)發(fā)光二極管(5)來(lái)進(jìn)行室內(nèi)照明和發(fā)送數(shù)據(jù)(2)的裝 置，其中所述發(fā)光二極管(5)被布置在一個(gè)或多個(gè)燈(3)中，所述裝置被設(shè)置為使得以基本 上恒定的強(qiáng)度來(lái)運(yùn)行所述發(fā)光二極管(5)以用于室內(nèi)照明。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述發(fā)光二極管(5)被分成組(6...8)，使得每組 (6... 8)的發(fā)光二極管(5)盡可能均勻地分布在燈(3)的整個(gè)范圍上。
10.一種用于傳輸數(shù)據(jù)的裝置，具有_根據(jù)權(quán)利要求7的多個(gè)發(fā)光二極管(5)；以及-接收裝置(1)，尤其是PC、移動(dòng)電話或者PDA (1)；所述裝置被設(shè)置為使得借助于所述發(fā)光二極管(5)發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠被所述接收裝置 ⑴接收到。
11.一種用于室內(nèi)照明和利用根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于傳輸數(shù)據(jù)的裝置來(lái)傳輸數(shù) 據(jù)的裝置，該裝置此外根據(jù)權(quán)利要求8或9被設(shè)置用于室內(nèi)照明。
全文摘要
具有發(fā)光二極管的被設(shè)置用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒粜枰^大功率的高頻開(kāi)關(guān)。為了簡(jiǎn)化必要的電子電路，建議將所述發(fā)光二極管分成組并且以不同方式調(diào)制這些組。通過(guò)多級(jí)調(diào)制，在數(shù)據(jù)速率保持不變的情況下，符號(hào)率可以下降，這降低了開(kāi)關(guān)頻率，進(jìn)而降低了電路費(fèi)用。
文檔編號(hào)H04B10/114GK101855847SQ200880115441
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者H·羅德, O·C·加特賈梅特, S·蘭德?tīng)?申請(qǐng)人:西門(mén)子公司