專利名稱：光源控制系統(tǒng)和方法以及發(fā)光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制一區(qū)域內的光源的系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及一種控制一區(qū)域內的光源的方法。
本發(fā)明還涉及包括這種系統(tǒng)的發(fā)光裝置。
這種系統(tǒng)和方法的實施例已在US 2002/0015097中披露。在此所描述的發(fā)光裝置包括傳感器，其可測量房間中的電磁輻射，尤其是可見光和紅外光。該發(fā)光裝置還包括控制裝置，其根據(jù)測得的輻射控制房間中的發(fā)光。該傳感器包括視頻傳感器，例如電荷耦合器件(CCD)傳感器，其可產(chǎn)生該房間的電子圖像。采用該發(fā)光裝置，光源就會隨著房間中有人或者沒人而自動切換到開或者關。例如，如果在一間辦公室中探測到一個或多個人，只要在辦公室中有人，就打開光源。另外，根據(jù)在一天中的具體時間，可以使用時鐘信息，例如為了清潔服務而打開所有的燈，或是只打開定向發(fā)光，以使人們可找到去工作場所的路。采用這種發(fā)光裝置對房間中發(fā)光的控制有限。
本發(fā)明的一個目的是提供一種根據(jù)起始段落所述的系統(tǒng)，其以改進的方式控制光源。為了實現(xiàn)此目的，用于控制一區(qū)域內的光源的系統(tǒng)包括位置裝置，用于探測至少一個人在一區(qū)域內的位置；動作裝置，用于探測在該區(qū)域內由至少一個人進行的某種動作；以及發(fā)光控制裝置，用于響應探測到的該區(qū)域內的至少一個人和所述至少一個人進行的某種動作，控制在該區(qū)域內的光源。通過探測某人進行的動作，可針對該動作提供給該人最適合的光源。例如，人正在讀書時的光源應比正在看電視節(jié)目時的光源更亮。在閱讀的情況下，光源還可聚焦到書上，而在觀看電視節(jié)目的情況下，光源不應聚焦到電視屏幕上。對后一種情況，經(jīng)過例如天花板的間接光是更適宜的。該系統(tǒng)的優(yōu)越之處還體現(xiàn)在，為了改變某個具體動作的光設定，人們不需要通過人為地操作發(fā)光開關來控制光源。
在權利要求2中描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實施例，其中該系統(tǒng)包括光強裝置，用于探測至少一個人進行某種動作時的光強；以及發(fā)光控制裝置，用于響應探測到的光強而控制在該區(qū)域內的光源。光強可取決于動作的種類。例如，當某人正在操作個人電腦并與文字處理程序互動時，與該文字處理程序互動的光強就不同于玩例如賽車游戲時的光強。根據(jù)這種光強，對光源作相應的調整。對于文字處理程序，可以生成具有平均亮度級的白光或黃光，而對于賽車游戲，光可以連續(xù)改變成具有變化亮度級的顏色。
在權利要求3中描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例，其中該系統(tǒng)包括日期確定裝置，用于確定日期和時間，并且發(fā)光控制裝置響應于所確定的日期和時間而控制該區(qū)域內的光源。亮度級可取決于在一天中進行該動作的具體時間。例如，人們在清晨進早餐時比晚上吃晚飯時需要更亮的燈。
在權利要求4中描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例，其中該系統(tǒng)包括噪聲裝置，用于探測該區(qū)域內的噪聲，并且發(fā)光控制裝置響應于探測到的噪聲而控制該區(qū)域內的光源。通過探測噪聲，可以探測是否有人出現(xiàn)在房間中以及是否應當打開燈。另外，可探測到兩個人之間交談時的光強。例如，當兩個人以放松的方式彼此交談時，發(fā)光保持在弱光級。然而，如果他們的交談因為音量升高而變得較為激烈，則發(fā)光變亮。
在權利要求5中描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例，其中該系統(tǒng)還包括運動裝置，用于探測人在該區(qū)域內的運動，并且發(fā)光控制裝置響應于探測到的運動而控制該區(qū)域內的光源。當人繞房間行走時，他需要更多的光以看清他或她行走的位置。當人坐在椅子上時，光源可變得不太明亮。這樣，可更好地控制光源。
在權利要求6中描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例，其中該系統(tǒng)還包括偏好裝置，用于確定人的偏好，并且發(fā)光控制裝置響應于響應至少一個人的偏好而控制該區(qū)域內的光源。不同的人可具有不同的偏好發(fā)光設置。例如，由于年長者的眼睛對光不太敏感，閱讀時，年長者就比年輕人喜歡更明亮的光?？刂乒鈺r，還可考慮由個人喜好決定的偏好項，如光的顏色。
本發(fā)明的一個目的是提供一種根據(jù)起始段落所述的方法，其以改進的方式控制光源。為了實現(xiàn)該目的，該方法包括探測至少一個人在一區(qū)域內的位置；探測該區(qū)域內的至少一個人進行的某種動作；響應探測到的該區(qū)域內的至少一個人以及至少一個人進行的某種動作，從而控制該區(qū)域內的光源。
在權利要求7和8中描述了根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例。
本發(fā)明的一個目的是提供一種根據(jù)起始段落所述的發(fā)光裝置，其以改進的方式控制光源。為了實現(xiàn)該目的，該發(fā)光裝置包括根據(jù)權利要求1至6任一項所述的系統(tǒng)。
通過下述附圖描述的實施例，可加深對本發(fā)明的上述表述及其它方面的理解。


圖1以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的自適應光環(huán)境；圖2以示意的方式示出了具有自適應光環(huán)境的房間；圖3以示意的方式示出了具有多種光設置的房間設置；圖4以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)；圖5以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的方法；圖6以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置；現(xiàn)今，光對于照亮的房間變得越來越重要，人們有很多時間是在房間里度過的。發(fā)光條件取決于多種因素，如入射到辦公室中的自然光、一天內的具體時間以及環(huán)境。比如，在辦公室環(huán)境中大多數(shù)人認為極不舒服的發(fā)光條件在迪斯科舞廳中卻是受歡迎的。發(fā)光時操縱幾個方面光量、光的分布、光譜、這些方面隨時間的變化以及發(fā)光體的外觀。
照度是指打在一表面上的光量。能夠進行例如舒適的閱讀所需要的照度不同于進行例如精細縫紉時所需的照度。例如，對于中等反差的基于紙件的任務來說，為達到最佳的可見度所需的照度范圍是從500至1000lux，大大高于對計算機屏幕可見度所需的照度。
亮度是由一表面發(fā)射出的光量。因為不同的物體存在于房間內，所以房間中的亮度級通常是變化的。通常認為任務與周圍區(qū)域與一般背景之間的亮度比為10∶3∶1是舒適的。
當人的視野中存在高亮度區(qū)域時出現(xiàn)眩光。直接眩光由視野中的光源產(chǎn)生，反射眩光由來自例如光滑表面的高亮度反射引起。眩光由于降低了觀看細小細節(jié)的能力而引起不舒適?？衫瞄g接發(fā)光來減輕眩光。
房間中墻壁、天花板和其它表面的反射影響房間中光的分布。
發(fā)光條件也由所使用的顏色決定。色調、飽和度和光亮度決定了任意顏色的外觀。色調是區(qū)別不同顏色的性質。飽和度也稱為強度、光強或是色度，其表示給定顏色的純度。顏色的光亮度是從其表面反射的光的量度。
設計自適應光系統(tǒng)時，為了形成使光適當改變的光系統(tǒng)，應該考慮到所有這些不同的方面。
圖1以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的自適應光環(huán)境。個人電腦(PC)102連接到燈單元104、108和110和傳感器單元106上。所述裝置的網(wǎng)絡通過以太網(wǎng)連接而連接，并且通過在PC102上運行的本地操作網(wǎng)絡(LON)控制器來控制燈單元。也可通過利用數(shù)字可尋址發(fā)光接口(DALI)或是通過專用的微控制器印刷電路板(PCB)控制燈單元，該印刷電路板可直接控制燈單元的鎮(zhèn)流器。燈單元104是鹵素燈。燈單元108包括兩只燈一只暖光白熾燈和一只冷光白熾燈。燈單元110包括發(fā)光二極管(LED)陣列，其包括紅、綠和藍LED。該鹵素燈通過使光弱化來改變光斑尺寸和光強，從而提供功能性發(fā)光。暖光和冷光提供了一種氛圍。一般而言，每種顏色具有可引起特定情緒的特定屬性。通常認為紅色和橙色暗示“溫暖和安逸”，藍色暗示“涼爽和憂郁”，而顏色的混合體混合暗示著“歡樂和喜慶”，紫色和黑色引起“悲哀和憂傷”的氣氛。還有一些顏色被賦予了特定的聯(lián)想，如綠色是休息，而白色是無生氣的。因此，暖光提供紅色和橙色，而冷光提供藍色和白色。可通過光學混合紅、綠和藍LED的光而混合LED顏色。傳感器單元106包括運動傳感器，其探測在一區(qū)域內的運動。該傳感器單元106還可包括攝像機，其可記錄在房間中出現(xiàn)的目標，如人、桌子和動物。傳感器單元106還可包括擴音器，通過它可記錄噪聲等級。
燈單元的數(shù)量和種類僅僅作為例子，這種想法同樣也適用于使所有裝置與PC相連的連接。
圖2以示意的方式示出了具有自適應光環(huán)境的房間。該房間200包括桌子202、兩把椅子204、發(fā)光裝置206和安裝在發(fā)光裝置206上的三個光源208、210和212。監(jiān)視攝像機214安裝在房間的一個角落。在另一個角落，擴音器216安裝在天花板上。發(fā)光裝置206、監(jiān)視攝像機214和擴音器216按照圖1中的連接方式連接到LON控制PC 102。光源208、210和212是亮度級和焦點可控的鹵素燈。
具有這些設置就可以進行下述應用今天Pete打算有一個輕松的開始。經(jīng)過長時間沐浴后他去廚房煮咖啡。他一手拿著報紙一手拿著咖啡走進起居室。他一走進起居室，監(jiān)視攝像機就開始記錄，并且將視頻圖像連續(xù)地發(fā)送到PC。在計算機上專門用來分析視頻的軟件模塊開始運行以分析該視頻。根據(jù)這種分析，該軟件模塊得出在起居室中探測到運動。該探測軟件模塊將該信息傳送到同樣在PC上運行的光控制模塊。該光控制模塊設計為控制光源208、210和212的光設置。當收到起居室中探測到運動的消息時，該光控制模塊使每個鹵素燈打開成適當?shù)牧炼燃壊⒕哂袑捑劢?。這樣，Pete可輕松地穿過房間并坐到長桌前。他邊喝咖啡邊展開報紙?，F(xiàn)在，探測軟件模塊根據(jù)對視頻的分析得到人(Peter)正坐在桌子附近，并且有一物體(早報)位于該人的前方。該信息被傳送到光控制模塊。取代分析視頻圖像的方式，椅子和桌子也可包括壓力傳感器。因此，根據(jù)從壓力傳感器接收的數(shù)據(jù)，該探測軟件模塊可推出人正坐在椅子上，并且有一物體位于桌子上。該光控制模塊使鹵素燈聚焦到Pete的位置并提高亮度級。稍后，Jana走進房間坐到Pete的對面。她開始討論他們的休假計劃。擴音器216探測他們說話的聲音。這種聲音連續(xù)到發(fā)送到PC上。在PC上，運行著另一軟件模塊，該軟件模塊設計用于分析噪音信號。該噪音分析軟件模塊向光控制模塊提供在房間中探測到噪音的信號。當接收到該信號時，該光控制模塊再次降低鹵素燈的光強。同時，該視頻分析模塊已分析出另一人正坐在第一個人的對面，并將該信息傳送到光控制模塊。該信息可包括兩個人的坐標，可以是在房間中的絕對坐標，也可以是相對于鹵素燈的相對坐標。當接收到該信息時，光錐再次擴展從而將Pete和Jana都包括在光焦點內。
在另一種應用情況中，Pete正在房間中工作。他坐在桌子前，便攜式電腦在他的前面。如前所述，利用視頻探測到便攜式電腦在桌子上。這使得發(fā)光聚焦到Pete和他的便攜式電腦以及其周圍部分，并且針對便攜式電腦屏幕調整亮度級。該便攜式電腦也連接到與LON控制PC相連的家庭網(wǎng)絡上。Pete開始使用文本處理程序。該信息被傳送到LON控制PC。調節(jié)光，使其對Pete給出足夠的光以便使用文本處理程序?，F(xiàn)在，Pete切換到圖像程序。因為該程序需要對呈現(xiàn)在屏幕上的項目作更精細的選擇，就要將屏幕周圍的光設置為比文本處理程序的情況下更亮。操作該圖像程序之后，Pete必須要聯(lián)系他的一個客戶。他啟動了視頻會議程序。該信息也被發(fā)送到光控制軟件模塊。現(xiàn)在，光再次減弱到溫暖氣氛，以使客戶感到舒適。
圖3以示意的方式示出具有多種光設置的房間設置。該房間300包括用餐區(qū)域I，包括上方安裝有兩個光源304的桌子302。四把椅子306圍繞該桌子302。該房間還包括電視區(qū)域III，其包括電視機310、光源312和沙發(fā)308。該房間300還包括休息區(qū)域II，其包括椅子314和光源316。攝像機318靠著天花板安裝。該房間被分為三個區(qū)域I、II和III。在每個區(qū)域中可分別控制光設置。在設計用于分析視頻內容的軟件模塊中，每個區(qū)域的坐標都是已知的?，F(xiàn)在，當某人進入房間時，該人所在的坐標確定受控制的燈。例如，在房間中，當僅有一個坐在椅子314上的人時，光控制軟件模塊只打開光源316。根據(jù)該人的動作，調整光設置。如果某人正在進行縫紉工作，光就要例如比閱讀時的亮。當房間中有多個人，分別位于不同區(qū)域時，更多的燈受到控制。例如，當某人在餐桌302讀書時，燈304打開并聚焦到持有書的人上。如果另一個人在看電視310，臨近電視310的燈312打開并使光射向天花板，從而在電視310上提供間接光。
圖4以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。該系統(tǒng)400包括中央處理單元402、隨機存取存儲器410、軟件總線428和以太網(wǎng)連接408。該以太網(wǎng)連接408將該系統(tǒng)連接至如光源、攝像機、擴音器等的裝置上。存儲器410可通過軟件總線428與中央處理單元402通信。該存儲器410包括計算機可讀編碼412、414、416、418、420、422、424和426。該計算機可讀編碼412被設計用于推導一個人在一區(qū)域內的位置。該位置可根據(jù)視頻推導出來。該位置還可由位于該區(qū)域中的壓力傳感器或是本領域已知的其他裝置(如，IR探測器或近距探測器)推導出來。計算機可讀編碼414設計用于推導某人在該區(qū)域中進行的動作。該動作可根據(jù)經(jīng)由以太網(wǎng)連接408從所連接的裝置中接收到的明顯消息中推導出來。例如，PC可提供指明某人正在使用的應用程序的消息，或是咖啡機可提供指明該咖啡機正在被某人使用的消息。其他的動作可以是例如閱讀、聽收音機、睡覺、打電話、看電影、講話等等。計算機可讀編碼418設計用于確定正在進行的動作時的光強。該光強可根據(jù)例如某人進行PC輸入的鍵擊次數(shù)推導出來。該光強還可根據(jù)噪音級推導出來噪聲等級越高，交談越激烈。計算機可讀編碼420設計為確定時間和日期。該日期和時間可影響光設置。光設置可取決于時間(早晨，晚上)以及日期(周末，平日，日光節(jié)約時間)等等。計算機可讀編碼422設計用于探測在該區(qū)域中的噪音等級。其可確定由區(qū)域內的人產(chǎn)生的分貝總量。通過連接到以太網(wǎng)連接408上的擴音器提供該聲音。計算機可讀編碼424設計用于確定在該房間內是否探測到運動。因此，運動探測器連接到系統(tǒng)400上。計算機可讀編碼426設計為包括可進入該區(qū)域的不同人關于光設置的偏好項。該偏好項可以結合從計算機可讀編碼412和422的讀取內容進行使用。因此，計算機可讀編碼412還可設計用于探測出現(xiàn)在該區(qū)域中的人。通過分析視頻圖像并進行面部識別，可識別出出現(xiàn)的一人和/或多人。另外，計算機可讀編碼422還設計用于根據(jù)他們的聲音標記識別多個人。通過結合這些偏好，考慮特定的參數(shù)選擇，如偏好的光顏色或是亮度級。還可考慮非特定的偏好，如人的年齡。計算機可讀編碼416設計用于將特定光設置通過以太網(wǎng)連接408傳送到與該系統(tǒng)相連的燈上。將來自所連接的傳感器的讀取內容翻譯成光設置的工作可由接收該讀取內容的特定的計算機可讀編碼來負責，也可由傳送和引導光設置的特定的計算機可讀編碼416來負責。這是一種設計方式。這里，系統(tǒng)描述采用了軟件系統(tǒng)的描述方式。當然，專用硬件或硬件和軟件的結合，如可編程硬件也是可行的。
圖5以示意的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的方法。步驟500是初始化步驟，在該步驟中，每個傳感器都要在LON控制PC上注冊。另外，所使用的光源的設置和性能也被傳送到LON控制PC。在下一步驟S502中，確定房間中人的位置。例如，通過確定房間區(qū)域中位置的坐標。在步驟S504中，確定人進行的動作。在步驟S506中，確定了進行的該動作時的光強，而在步驟S508中，確定當前時間和日期。在下一步驟S510中，探測房間中產(chǎn)生的噪音等級。也有可能確定噪音級最高的位置。在步驟S512中，探測房間不同區(qū)域中的運動，以及在步驟S514中，考慮用戶的偏好項，以使所有的這些信息都可以在步驟S516中轉化為最合適的發(fā)光設置，如色調、飽和度、顏色、方向、焦點等等。該方法在步驟S518終止。如前所述，根據(jù)為不同步驟提供信息的裝置，可省略一些步驟或是改變步驟的順序。
圖6示出了包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置600包括三個LED燈602、604和606，每個燈有不同的顏色紅、綠和藍。該發(fā)光裝置還包括如前所述的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)608。該發(fā)光裝置可通過由系統(tǒng)608提供的以太網(wǎng)連接而連接到其他的發(fā)光裝置和傳感器。
應當注意，前述實施例是舉例說明而不是限定本發(fā)明，并且本領域的技術人員不脫離所附權利要求范圍就能夠設計出多種可替換的方案。在權利要求中，任何放置在括號中的附圖標記不應解釋為對本發(fā)明的限制。詞匯“包括”不排除除了列在權利要求中的元件和步驟的出現(xiàn)。元件前的詞匯“一”或“一個”不排除多個這種元件的出現(xiàn)。本發(fā)明可通過包括幾個不同元件的硬件以及通過適當?shù)目删幊逃嬎銠C實現(xiàn)。在列舉有幾個裝置的系統(tǒng)權利要求中，可通過計算機可讀軟件或硬件的一個和同一項目體現(xiàn)。在相互不同的從屬權利要求中記述的某些方法的事實并不表示這些方法的結合不能產(chǎn)生良好效果。
權利要求
1.用于控制一區(qū)域中的光源的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位置裝置，用于探測至少一個人在一區(qū)域內的位置；動作裝置，用于探測所述至少一個人在該區(qū)域內進行的一種動作；以及發(fā)光控制裝置，用于響應探測到的該區(qū)域內的所述至少一個人和所述至少一個人進行的該種動作來控制在該區(qū)域內的光源。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光強裝置，用于探測至少一個人進行該種動作時的光強，并且該發(fā)光控制裝置響應于探測到的光強而控制在該區(qū)域內的光源。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括日期確定裝置，用于確定日期和時間，并且該發(fā)光控制裝置響應于所確定的日期和時間而控制該區(qū)域內的光源。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于探測該區(qū)域內的噪聲的噪聲裝置，并且該發(fā)光控制裝置響應于探測到的噪聲而控制該區(qū)域內的光源。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于探測人在該區(qū)域內的運動的運動裝置，并且該發(fā)光控制裝置響應于探測到的運動而控制在該區(qū)域內的光源。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于確定人的偏好的偏好裝置，并且該發(fā)光控制裝置響應于所述至少一個人的偏好而控制該區(qū)域內的光源。
7.控制在一區(qū)域中的光源的方法，該方法包括探測至少一個人在一區(qū)域內的位置；探測所述至少一個人在該區(qū)域內進行的一種動作；響應于探測到的該區(qū)域內的所述至少一個人以及所述至少一個人進行的該種動作來控制該區(qū)域內的光源。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，該方法包括探測所述至少一個人進行某種動作時的光強，并且控制光源的步驟包括響應于所探測到的光強而控制該區(qū)域中的光源。
9.一種包括根據(jù)權利要求1至6任一項所述的系統(tǒng)的發(fā)光裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制一區(qū)域(200)內的光源(208，210，212)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位置裝置，用于探測至少一個人在一區(qū)域(200)內的位置；動作裝置，用于探測所述至少一個人在該區(qū)域內進行的一種動作；以及發(fā)光控制裝置，用于響應探測到的在該區(qū)域(200)內的至少一個人和所述至少一個人進行的該種動作，從而控制在該區(qū)域(200)內的光源(208，210，212)。
文檔編號H05B37/02GK1714606SQ200380103746
公開日2005年12月28日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權日2002年11月22日
發(fā)明者E·M·A·迪伊德里克斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司