自动投用和节能照明系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于包括至少两个照明器(1)和至少一个控制器的自动照明系统的照明器的网络，每个照明器都包括光源(4)和至少两个通信端口(3，6，9，12)，其中所述通信端口具有预定配置和定向(3，6，9，12)，每个通信端口(3，6，9，12)都被适配成在所述端口(3，6，9，12)的方向和定向上被通信地连接到所述网络中的另一照明器(1)的通信端口，并且其中未使用的通信端口(3，6，9，12)的标识被传送到所述至少一个控制器。本发明进一步涉及被适配成插入到照明器(1)的网络的照明器中的未使用的通信端口(3，6，9，12)中的插头(20，21，24，28)，所述插头(20，21，24，28)被适配成向所述网络中的控制器(7)指示所述通信端口(3，6，9，12)未被用于到另一照明器的通信；并且涉及一种照明器的网络的自动投用的方法，其中所述方法包括以下步骤：标识未使用的通信端口(3，6，9，12)，将标识的未使用的端口传送到所述至少一个控制器，以及根据所接收到的涉及未使用的通信端口的信息来控制至少一个照明器。
【专利说明】自动投用和节能照明系统
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及一种用于照明器的网络的自动投用系统。更特别地，本发明涉及一种用于自动照明系统的照明器的网络、一种用来将周围元件限定到网络中的边界照明器的插头以及一种利用它们的方法。
【背景技术】
[0002]当安装专业照明时，成本扮演着重要的角色。成本的三个主要部分是照明器、安装和投用以及能量。存在能够降低这些成本的许多方式。例如可以使用比较便宜的照明器，在短期来看这将降低成本，但是如果质量受价格影响并且系统中的照明器不得不被过早地调换则可能证明是昂贵的。另一可能性是使用更加能量高效的照明器，这是降低能量成本的好想法。LED和荧光管灯是最小化能量要求的通常选择。然而，断开的照明器使用甚至更少的能量。当没有人在房间或走廊中时照明器能够被关掉。常常在天花板中放置传感器以探测人的存在。然而，这通常导致次佳的光分布或次佳的调光，因为传感器的视场是有限的。例如，传感器可能错过存在从而导致当某人在那里时把灯关掉。另一示例是当仅一部分被占据时整个房间或走廊中的照明被接通。添加传感器还使安装和投用更加困难且昂贵。
[0003]因此存在产生在切断照明器方面节约成本同时仍然抑制安装和投用成本的照明解决方案的需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目标是提高当前技术水平，以便解决上述问题，并且以便提供用于在自动投用照明系统中节约能量的改进方法和装置。这些和其他目标通过用于包括至少两个照明器和至少一个控制器的照明系统的照明器的网络来实现，每个照明器都包括光源和至少两个通信端口，其中通信端口具有预定配置和定向，每个通信端口都被适配成在端口的方向和定向上被通信地连接到所述网络中的另一照明器的通信端口，并且其中未使用的通信端口的标识被传送到所述至少一个控制器。
[0005]未使用的通信端口指示照明器的网络不在通信端口的方向上延伸。它可以指示接近于照明器的该侧面的房间的边界，例如墙壁或窗户。网络中的照明器可以使用这个信息(次于从网络可得到的其他信息)来定义它们的光输出。接近于墙壁的所有照明器可以例如在房间中的照明系统的全局存在探测或全局激活时接通以提供墙壁的良好垂直光照并且避免处于黑暗空间中的感知，而在房间中央的照明器可以仅在局部存在或局部激活探测时接通。以那种方式，实现了节约大量能量的照明系统。
[0006]为了容易地为照明器的网络建立网络网格，每个照明器的通信端口优选地位于在照明器的网络的物理平面中的不同角度处的至少两个不同的方向上。在一个实施例中，照明器包括四个通信端口，通信端口被定位在相对于彼此在90°角度的四个不同的方向上。这允许正交网格的创建。在那种情况下，易于在二维网格中组合照明器并且在通信连接中连接任意数目的照明器。每个照明器都可以具有到在例如东、西、北以及南的另一照明器的连接。如果照明器网络覆盖房间的整个天花板，所述照明器被等距离地放置，则通信连接在照明器的特定通信端口上的缺少将指示网络网格的障碍物或边界存在于该特定位置处并且在该特定方向上，例如墙壁在该特定方向上的存在。如果网格中的孔洞存在，则它很可能是建筑中的柱子或类似的构造装置。控制系统的控制器可以选择变更接近于障碍物已被探测到的地方的区域中的光照。在另一实施例中，照明器可以具有相对于彼此在120°角度的三个通信端口以用于创建三角形或六角形网格。在再一个实施例中，照明器可以具有在180°角度(即相反的方向)的两个通信端口，以用于创建照明器的线性网格。
[0007]通过所述通信端口实现的根据本发明的照明器的网络中的照明器之间的通信优选地包括对等(peer-to-peer)通信。这在其中每个照明器都包括控制器的本发明的实施例中是特别有用的。每个照明器都可以进一步包括存在探测传感器、日光传感器、声音传感器和/或运动传感器。当每个照明器都包括控制器时，照明系统的控制要么可以通过控制器中的一个来执行要么跨越网络中的控制器分布。照明器之间的对等通信可以建立其中每个照明器都潜在地具有关于网络中的每个其他照明器的信息的情形。当照明器的相应位置是已知的时，只要网络网格的尺寸和布局是已知的，每个照明器都可以得到关于房间中的存在探测和关于从探测位置到照明器的距离的信息。如果这个距离是长的，则照明器的控制器可能并不自动地使光调亮，并且只有当它被定位在墙壁附近时，同时如果从探测位置到照明器的距离是小的，则控制器可能在没有进一步考虑的情况下自动地使光调亮。以那种方式能量被节约同时还例如通过照亮在附近的墙壁和柱子仍然给存在于房间中的人提供良好的“局部”光条件和良好的“定向”光条件。存在传感器可以使用不同的技术来探测存在，诸如例如感测体热的红外线传感器、运动传感器、声音传感器等。照明器还可以具有结合的日光传感器以根据日光的水平来调谐调光水平。
[0008]结合在根据本发明的照明器中的光源可以是LED、荧光管、激光器、FED装置或白炽光源。可以基于被建立的照明系统的期望效果或期望光照轮廓来选择光源的类型。LED是特别相关的，因为它们易于结合在小型电枢中、非常高效能并且易于调光和/或接通和关掉。
[0009]根据本发明的另外的实施例，光源可以包括自适应射束形状。适配射束形状的能力可以通过选择具有透镜或反射器的一个LED簇的子集来实现，所述透镜或反射器在不同的方向上引导所发射的光。替换地光源可以具有单个透镜或反射器并且在相对于透镜或反射器的光轴的不同位置处结合各LED簇。当使用具有自适应射束形状控制的光源时本发明的优点是甚至更显著的。如果照明器安置在墙壁附近、远离房间中的人，则照明器可以使用自适应射束控制特征来仅照亮墙壁而不创建其中光对任何人没有用的不必要的环绕光照。如果照明器被定位在窗户附近，则照明器能够被设置成从不朝窗户使用射束，以便避免在该方向上损失光并且以便避免通过杂散光干扰/污染外部环境。
[0010]每个通信端口都能够传送的信息可以是在照明器附近的人类存在探测、照明器的调光水平、未使用的通信端口的标识、插到每个通信端口中的设备的信息、以及从网络中的另一照明器接收到的信息中的一个。每个照明器都被基本上适配成共享它本身及其周围所具有的所有信息，并且连同该照明器的标识和相对位置一起转发从相邻照明器接收到的信息。在网络中转发的信息的类型可以取决于距离。例如，关于人的存在探测的信息可以遍及整个网络被转发以使得全局照明效果和将被影响到的靠着墙壁、柱子等等的定向光能够被实现，而关于窗户或墙壁的位置的信息可能不在网络中被转发超过几个照明器远。
[0011]根据本发明的另一个方面，提供了被适配成被插入到照明器的网络中的照明器的未使用的通信端口中的插头，所述插头被适配成向所述网络中的控制器指示通信端口未被用于到另一照明器的通信。来自插头的信息可以包括关于在它被插入的通信端口的方向和定向上的周围的信息，所述信息被适配成被传送到所述控制器。信息可以例如被存储在能够被控制器访问的插头的预配置的存储器部分中。插头的功能性还可以通过诸如一个或数个例如邻近通信端口的指轮开关的开关之类的其他措施、通过在通信端口中或附近的短路管脚等来实现。由插头所提供的信息可以进一步是下列中的任何一个:窗户、墙壁、门(可能地包括关于诸如实心、透明或半透明之类的光学属性的标识)、柱子、桌子、讲台、白或黑板、投影屏幕、监视器或显示器的标识。
[0012]如上面所讨论的那样，可以基于在插头/开关/等中包括的信息来控制照明器。如果白或黑板或投影仪屏幕等等被指示在一个或多个照明器附近，则照明系统当在呈现模式下被使用时，可以创建其中当这些照明器允许可适应射束形状控制时接近于呈现表面的照明器至少在呈现表面的方向上被调光的光照轮廓。
[0013]本发明进一步涉及利用根据上述描述的照明器的网络的自动投用的方法，其中所述方法包括以下步骤:标识未使用的通信端口，将关于未使用的端口的信息传送到至少一个控制器，以及根据所接收到的关于未使用的通信端口的信息来控制至少一个照明器。插头可以被插入至少一个未使用的端口中以用于提供关于未使用的端口的周围的信息，并且控制至少一个照明器的步骤进一步是由插头所提供的信息的函数。在优选实施例中，网络中的每个照明器都作为所述方法的一部分被控制。
[0014]上面所描述的照明器、网络或控件的特征同样可用作为对应的方法步骤，并且可以例如包括接收和/或使用来自一个或多个传感器的信息(例如，从存在传感器接收到的存在指示、声音的指示、运动或没什么被传感器感测到的指示)、与网络中的其他照明器共享从相邻照明器接收到的信息等。如关于设备特征在上面所讨论的优点当然同样适用于对应的方法步骤。
[0015]技术人员认识到，上面所描述的网络连接(优选地对等连接)能够要么经由电线要么经由插入到(一个或多个)通信端口中或直接地安装在照明器电路板上的有向无线收发器来实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]当结合附图进行时，通过参考本发明的优选实施例的以下说明性的和非限制性的详细描述将更全面地领会本发明的上述目标以及附加的目标、特征和优点，其中:
图1是根据本发明的照明器的图。
[0017]图2是依照本发明的实施例的图1的许多照明器如何能够被连接到网络的示例图像。
[0018]图3是装配有根据本发明的实施例的照明系统的房间的图。
[0019]图4是装配有根据本发明的实施例的照明系统的走廊的图。
【具体实施方式】[0020]在下面将对本发明的具体实施例进行描述。根据这些实施例的照明器全部都是每个照明器具有一个传感器并且配备有与一个或多个邻居的对等通信，从而允许照明器网络的良好光分布、节能以及自动投用。
[0021]根据本发明的实施例的照明器的功能图在图1中被示出。照明器包括优选地位于照明器I的侧面处的通信端口 12、3、6、9，以用于与在对应方向12、3、6、9上的相邻照明器连接。这允许简单且直观的自动投用。照明器I进一步具有电力输入口 2、具有适当光学器件的光源4、传感器5以及控制单元7。通信端口 12、3、6、9从控制单元7被连接。图1的图示出了在能够被认为与北、东、南以及西方向对应的方向上定向的四个通信端口。图1中所概述的照明器能够直观地被用来创建成直角的或正交的照明器网络。
[0022]照明器的网络的示例在图2中被示出。在这个照明系统中，特定照明器的调光水平可以由它自己的传感器(例如存在探测器5)来确定，但同样由相邻照明器的存在信号和/或调光水平来确定。
[0023]图3示出了根据本发明的实施例的照明器如何可以被安置在具有墙壁8、两个窗户10、两扇门11以及在一面墙上的呈现显示区域14的正方形房间中的示例。该布局典型地是用于例如演讲室的。插头20、21、24、28指示照明器网络在对应方向上的中断并且表示讨论中的照明器在该方向上面对的障碍物，例如墙壁8、门11、窗户10或用于投影仪的显示区域14或白板等等。
[0024]图4示出了根据本发明的另一实施例的照明器如何可以被安置在走廊中的示例。走廊具有在每一端处的门11，在走廊中间靠一边的门11以及安装在走廊墙壁中的一个的一部分上的显示区域14 (例如TV显示器)。插头21、24、28可以指示照明器在插头被插到其中的通信端口的方向上正在面对的障碍物的种类。因此根据本发明的插头可以携带关于在插头被插到其中的照明器的该侧面处的周围空间的信息。插头21、24、28为控制单元指示障碍物是否是门11、墙壁8、TV显示器14等。
[0025]现将用几个示例对根据本发明的照明系统的运行进行描述。
[0026]以它最简单的形式，使用的通信端口暗示房间在该方向上继续，而未使用的通信端口可能暗示房间的边界位于对应的方向上。因此在房间中央的照明器能够被与接近于墙壁的照明器区分开，而无需任何安装或投用努力。
[0027]能够通过将插头20、21、24、28应用于未使用的通信端口来提供关于房间边界例如窗户、门、墙壁等的类型的更详细的信息，所述未使用的通信端口是特定管脚短路或者连接具有特定阻抗值的某些管脚，这能够被控制器探测到。也就是说，插头当被插到未使用的通信端口中时，将根据特定插头提供关于在照明器的该侧面处的周围空间的预定信息。当与该特定照明器的放置一致地安装照明系统时正确的插头因此必须被插入。另一选项将是添加次于照明器的每个通信端口的选择开关以用于选择和标识不同种类的边界或障碍物。
[0028]关于空间中的边界或障碍物的信息可以被用来改善照明的质量和/或用于该空间的光照的调光方案。例如，空间的亮度主要地由垂直(墙壁)照度而很少由水平照度来确定。为了在这个空间上保持开放视野，优选不使接近于墙壁的光变暗。将这个与局部存在探测组合能够导致可能的场景，其中在房间中央的照明器对局部存在起反应(即仅当人存在时并且在人存在的情况下使光调亮)，并且使接近于墙壁8的照明器对全局(总体)存在起反应使得当有人存在于房间中时，它们独立于他/她在房间中的特定位置或与照明器相距的距离而接通。另一方面，高墙壁照度不被规程所严格地要求并且节能能够进一步通过使接近于墙壁8的照明器I保持在较低调光水平下来提高，同时由于感知原因仍然照亮墙壁8。对于接近于窗户10的照明器I,在窗户10的方向上的大部分光被损失到外部。在那种情况下优选使照明器保持在低调光水平下，直到人的局部存在被探测到并且照明器被调亮为止。在另一调光场景中，接近于门11的照明器I能够被用来例如在紧急情况下加亮入口/出口。接近于像柱子这样的障碍物的照明器可以被处理为好像柱子是墙壁8—样，或者如果柱子将被尽可能多地隐藏，则当柱子上的视图不被房间中的人需要时，接近于柱子的照明器能够被尽可能地调暗。对于接近于像用于在演讲室中投影的屏幕或TV的呈现显示区域14的照明器，照明能够被适配(例如调光)成优化呈现的质量。
[0029]本发明对于具有射束控制的照明器I来说是特别强大的。尤其是基于LED的照明器通过单独地控制在照明器内部成组的LED来允许射束形状和/或方向的容易控制。例如，在照明器内部特定的一个LED簇可以被用于在特定方向上生成光的特定射束；在照明器内部不同LED簇然后可以被用来在不同的方向上生成不同的射束。适合于通用光照目的的这种基于LED的照明器是在商业上可用的。它们允许还称为“数字照明”的新的功能性。照明器中的各种LED簇可以被各个控制单元而不是一个控制单元寻址。通过接通和关掉各LED簇，在不同的方向上的射束可以被接通和关掉，并且由照明器所引起的总体照明效果可以被调整。例如，通过将多个LED布置在大透镜后面，可以按需例如在汽车前灯应用中通过接通在透镜后面的不同位置处的不同LED来改变结果得到的射束方向。具有可适应射束的照明器在本申请中是特别有用的以节约能量。
[0030]作为应用示例，在人的存在被房间中的给定照明器I局部探测到的情况下，照明器能够使它的朝已探测到的人笔直向下发光的射束的那个部分调亮。相邻的照明器能够使用这个探测信号来使在探测到存在的照明器的方向上(即在人存在的方向上)的它们的光束的部分调亮。这允许光的甚至更高效的使用，因为仅来自各种照明器的射束的相关部分被调亮，而不是全部射束。
[0031]在具有射束控制的照明器靠近墙壁被使用的情况下，接近于墙壁的照明器能够针对它们被导向墙壁的射束的那个部分来使用不同的调光方案:例如，瞄准墙壁8的光可以被链接到全局存在探测，而在其他方向上的光可以与一个或多个局部存在探测器联系在一起。在另一场景中，接近于窗户10的照明器可以关掉被瞄准在窗户10的射束段，以便节约能量并且降低对外部世界的光污染。
[0032]当使用具有如上面刚描述的可适应射束形状的LED簇时，(一个或多个)LED簇还能够包括不同颜色的LED，例如红、绿以及蓝(RGB)的LED。在那种情况下照明器控制单元7可以朝例如墙壁8呈现有色光，以出于审美目的或者用于视觉或空间感知。尤其在大墙壁上或在宽阔走廊中可能发现那是有吸引力的，因为给予了存在于空间中的人对空间的三维布局的良好感知。当安装照明系统时，一个人能够例如选择具有不同颜色指示(例如白、红、绿、蓝、黄或任何其他颜色)的插头20、21、24、28，来指示控制单元应该为墙壁、窗户、门或显示区域的光照选择什么颜色。配置成命令控制单元随着时间的推移来改变颜色的插头
20、21、24、28也将是可能的。
[0033]给予照明系统甚至进一步的调光场景可能性的进一步选项是在每个照明器或其中通信端口(未示出)具有面对地板的位置并且被定向在朝着地板的方向上的某些照明器上添加第五通信端口(未示出)。在那种情况下，可以经由插头的插入来添加关于家具或在照明器下面的地板区域的预期使用的信息。如果演讲室中的书桌是在照明器之下，则在呈现场景中可能期望使光束的除了垂直部分之外的所有部分调暗。这将导致在房间中某处的呈现屏幕上的投影图像未被照亮并且因此对坐在(一张或多张)书桌处的(一个或多个)人可见，而且同时在书桌它本身处提供足够的光以用于记笔记。如果花或植物被永久地放置在房间中某处，则它可以例如被包括在全局照明方案中，如同墙壁光照一样，以便给予房间中的人关于植物的视图。此外，照明方案可以与时间表混合或者考虑时间表以允许植物接收足够的光以用于生长。相同情况可以被期望用于雕像、呈现目标等等。
[0034]应理解的是，本发明中的其他变化被设想到并且在一些实例中，能够在没有其他特征的对应使用的情况下采用本发明的一些特征。因此，所附权利要求以与本发明的范围一致的方式被宽泛地解释是适当的。
【权利要求】
1.用于包括至少两个照明器(I)和至少一个控制器的照明系统的照明器的网络，每个照明器都包括光源(4)和至少两个通信端口(3，6，9，12)，其中 所述通信端口(3，6，9，12)具有预定配置和定向， 每个通信端口(3，6，9，12)都被适配成在所述端口(3，6，9，12)的定向的方向上通信地连接到所述网络中的另一照明器(I)的通信端口，并且 其中每个通信端口(3，6，9，12)都被适配成标识它何时未被用于与另一照明器(I)的通信并且将这个信息传送到所述至少一个控制器。
2.根据权利要求1的照明器的网络，其中所述每个通信端口(3，6，9，12)都被适配成接收用于指示所述通信端口(3，6，9，12)未被使用的插头。
3.根据前述权利要求中任一项的照明器的网络，其中所述通信端口(3，6，9，12)位于在照明器的所述网络的平面中的不同角度处的至少两个方向上。
4.根据前述权利要求中任一项的照明器的网络，其中在照明器(I)之间通过所述通信端口(3，6，9，12)的所述通信是对等通信。
5.根据前述权利要求中任一项的照明器的网络，其中所述通信经由要么通过不同端口(3，6，9，12)之间的电线要么经由在所述通信端口(3，6，9，12)中包括的有向无线收发器所建立的网络来建立。
6.根据前述权利要求中任一项的照明器的网络，其中每个照明器(I)都包括控制器⑵。
7.根据前述权利要求中任一项的照明器的网络，其中每个照明器(I)都进一步包括在以下各项的组中包含的至少一个传感器(5): 存在传感器， 日光传感器， 声音传感器，以及 运动传感器。
8.根据前述权利要求中任一项的照明器的网络，其中所述光源(4)是在以下各项的组中包含的一个:LED、荧光管、激光器、FED装置以及白炽光源。
9.根据前述权利要求中任一项的照明器的网络，其中所述光源被布置成提供自适应射束形状。
10.根据权利要求9的照明器的网络，其中所述自适应射束形状通过LED簇来实现，其中所述LED在不同的方向上投射光。
11.根据前述权利要求中任一项的照明器的网络，其中在不同照明器(I)的通信端口(3，6，9，12)之间的所述通信被适配成传送在以下各项的组中包括的至少一个信息: 在所述照明器附近的人类存在、所述照明器的调光水平、探测到的日光水平、未使用的通信端口的标识、插到每个通信端口中的设备的信息、以及从所述网络中的另一照明器接收到的信息。
12.—种插头(20，21，24，28)，其被适配成被插入到根据权利要求1至11中任一项的照明器的网络中的照明器的未使用的通信端口(3，6，9，12)中，所述插头(20，21，.24，28)被适配成向所述网络中的控制器(7)指示所述通信端口(3，6，9，12)未被用于到另一照明器的通信。
13.根据权利要求12的插头，其中所述插头(20，21，24，28)包括关于所述照明器在它被插到其中的所述通信端口的定向的方向上的周围空间的信息，所述信息被适配成传送到所述控制器。
14.根据权利要求12-13中任何一项的插头(20，21，24，28)，其中关于周围的所述信息是在以下各项的组中包含的一个:窗户(10)、墙壁(8)、门(11)、实心门、透明门、半透明门、柱子、桌子、讲台、白或黑板(14)、投影屏幕(14)、监视器或显示器(14)。
15.根据权利要求1-11中任何一项的照明器的网络的自动投用的方法，其中所述方法包括以下步骤: 标识未使用的通信端口(3，6，9，12)， 将关于未使用的端口的信息传送到所述至少一个控制器，以及 根据所接收到的关于未使用的通信端口的信息来控制至少一个照明器。
16.根据权利要求15的方法，其中根据权利要求12-14中任何一项的插头(20，21，24，28)被插到照明器(I)的至少一个未使用的通信端口(3，6，9，12)中，并且控制照明器的所述网络中的至少一个照明器的步骤进一步是从所述插头(20，21，24，28)接收到的关于周围的所述信息的函数。
17.根据当从属于权利要求7时的权利要求15-16中任何一项的方法，其中控制至少一个照明器的步骤进一步是从所述传感器接收到的信息的函数。
18.根据权利要 求15-17中任何一项的方法，其中控制至少一个照明器的步骤进一步是从其他照明器接收到的信息的函数。
19.根据当从属于权利要求9或10时的权利要求15-18中任何一项的方法，其中控制至少一个照明器的步骤包括控制所述照明器的射束形状。
【文档编号】H05B37/02GK103765991SQ201280042403
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月27日 优先权日:2011年9月2日
【发明者】M.C.J.M.维森贝格, R.P.范乔科姆 申请人:皇家飞利浦有限公司