DE60316178T2

DE60316178T2 - Kommunikationsvorrichtung mit beleuchtungslicht

Info

Publication number: DE60316178T2
Application number: DE60316178T
Authority: DE
Inventors: Masao Yokohama-shi NAKAGAWA; Toshihiko Mishima-shi KOMINE; Shinichiro Zushi-shi HARUYAMA; T. Yokohama-shi ISHIGURE; Yasuhiro Yokohama-shi KOIKE; Shogo Nerima-ku KITANO; Yasuo Room 202 Maison Veir KamiOoka Yokohama-shi SUGAWARA
Original assignee: Nakagawa Laboratories Inc
Current assignee: Nakagawa Laboratories Inc
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: EP1564914B1; EP1860800A1; US20090310976A1; US20060056855A1; EP1865631A1; HK1129164A1; KR100970034B1; US20090297156A1; US20090297157A1; EP1865631B1; EP1855398B1; WO2004038962A1; ATE372614T1; AU2003275606A1; EP1860799A1; EP1863203A1; DE60336770D1; US7929867B2; EP1860801A1; CN101714898A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technologie, welche zur Kommunikation mittels Beleuchtungslicht beiträgt.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In den vergangenen Jahren wurde ein Funkwellen-Kommunikationssystem zusammen mit tragbaren Endgeräten verfügbar. Vor kurzem wurden Infrarotstrahlen mit kürzerer Wellenlänge verbreitet verwendet aufgrund der vorhandenen Frequenzerschöpfung. Anders als vorhandene Frequenzen können Funkwellen medizinische Vorrichtungen oder verschiedene Präzisionsgeräte beeinflussen. Darüber hinaus gibt es die Befürchtung, dass Infrarotstrahlen nachteilig den menschlichen Körper (z.B. die Augen) beeinflussen können. Als ein Ergebnis steht die optische Kommunikation als ein sicheres Kommunikationsverfahren im Rampenlicht.
Unterdessen werden weiße LEDs entwickelt aufgrund des Erfolges bei der Entwicklung von blauen LEDs. Die Eigenschaften von weißen LEDs sind: sehr viel geringere Leistungsaufnahme als bei bekannten Glühlampen oder Leuchtstofflampen, kleine Größe und lange Lebensdauer. Folglich wird die Verwendung von weißen LEDs als eine Beleuchtungslichtquelle in Betracht gezogen. Ein anderes Merkmal der weißen LEDs ist eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit bezüglich der zugeführten Leistung. Unter Berücksichtigung dieser Merkmale wurde eine Untersuchung des elektrischen Steuerns des Blinkens oder der Lichtintensität und der dergestaltigen Übertragung eines Signals durchgeführt.
Es wurde eine Untersuchung der Integration solch einer Signalübertragung unter Verwendung von weißem LED-Licht in das vor stehend erwähnte Netzleitungs-Kommunikationssystem durchgeführt. Ein Vorschlag im Hinblick auf diese Untersuchung wurde beispielsweise offenbart in "Integrated System of White LED Visble-Light Communication and Power-Line Communication", verfasst durch die Erfinder: T. Komine, Y. Tanaka und M. Nakagawa in Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Technical Research Report, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 12. März 2002, Bd. 101, Nr. 726, S. 99–104. Da solch ein System Licht verwendet, gibt es keine Wirkungen auf den menschlichen Körper, was eine sichere Kommunikation erlaubt. Zusätzlich werden andere Anwendungen erwartet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme und zielt auf das Bereitstellen verschiedener Strukturen und Anwendungen für die Kommunikation mit Beleuchtungslicht ab.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung zielt auf die Bereitstellung eines Sendesystems ab, welches eine große Anzahl von Daten mittels einer Netzleitungs-Kommunikation und einer Beleuchtungslichtsignal-Kommunikation unter Verwendung von LEDs sendet, und auf die Bereitstellung einer Glühbirne zur Beleuchtung, welche für solch ein Sendesystem verwendet wird.
Entsprechend dieser Aufgabe beinhaltet das Übertragungssystem eine LED-Lichtquelle zur Beleuchtung, eine Versorgungsleitung, die elektrischen Strom zu der LED-Lichtquelle liefert, einen Datenmodulator, der eine Mehrzahl von Daten moduliert und bündelt, das resultierende Signal einer Signalform des elektrischen Stroms überlagert und dann die resultierende überlagerte Signalform zu der Versorgungsleitung überträgt, und eine Filtereinheit, welche ein Datum oder mehrere Daten der Mehrzahl von modulierten Daten auf der Versorgungsleitung selektiv abtrennt, so dass eine Lichtintensität oder ein Blinken der LED-Lichtquelle gesteuert wird. Daten werden durch Veränderungen der Lichtintensität oder ein Blinken der LED-Lichtquelle übertragen.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung werden mehrere Daten auf einer Versorgungsleitung überlagert und dann wie oben beschrieben übertragen. Beispielsweise gestattet die Steuerung der Lichtintensität oder des Blinkens einer LED-Quelle entsprechend den durch eine Auswahlvorrichtung, welche als eine Filtereinheit zum Auswählen der Daten vorgesehen ist, ausgewählten Daten die selektive optische Datenübertragung von der LED-Quelle. Es ist ein Aufbau möglich, bei dem Daten unter Verwendung eines physikalischen Schalters ausgewählt werden oder in Übereinstimmung mit Anweisungsdaten auf einer Versorgungsleitung ausgewählt werden oder durch einen Empfänger ausgewählt werden.
Spezieller ist ein Aufbau möglich, bei dem eine Datenmodulator-Frequenzunterteilung mehrere Daten bündelt und die resultierenden Daten über die Versorgungsleitung überträgt und bei dem die Filtereinheit eines von mehreren Bandpassfiltern mit unterschiedlichen Frequenzbandbreiten, welche eine Filtereinheit bilden, auswählt und die Daten trennt. Alternativ ist ein Aufbau möglich, bei dem die Datenmodulator-Zeitunterteilung mehrere Daten bündelt, Markierungsdaten zu den resultierenden unterteilten Daten hinzufügt und die resultierenden Daten überträgt und bei dem die Filtereinheit Daten basierend auf den Markierungsdaten identifiziert und selektiv Daten abtrennt.
Eine Glühbirne, welche für solch ein Übertragungssystem verwendet wird, empfängt die zugeführte elektrische Leistung und emittiert Licht für die Beleuchtung. Diese Glühbirne beinhaltet eine LED-Lichtquelle zur Beleuchtung und eine Filtereinheit, welche selektiv ein Datum oder mehrere der Mehrzahl von modulierten Daten, welche der zugeführten elektrischen Leistung überlagert sind, selektiv abtrennt und die Lichtintensität oder das Blinken der LED-Lichtquelle steuert. Die vorhandene elektrische Leistung ist Wechselstromleistung. In dem Falle der Verwendung von Wechselstrom wird ein A/D-Wandler vorgesehen, welcher den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Der durch die Filtereinheit abgetrennte Datenbestandteil wird dann dem Gleichstrom überlagert, welcher durch den A/D-Wandler bereitgestellt wird und die LED-Lichtquelle wird durch den resultierenden überlagerten Gleichstrom angesteuert. Die Daten auf der Versorgungsleitung können optisch übertragen werden, indem lediglich eine vorhandene Glühbirne durch solch eine Glühbirne ersetzt wird. Folglich können die Daten unter Verwendung vorhandener Beleuchtungsvorrichtungen ohne elektrischen Arbeitsaufwand, wie z.B. die Ersetzung einer Beleuchtungsvorrichtung, übertragen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung;
2(A) ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Signalform auf einer elektrischen Leitung beschreibt;
2(B) ist eine teilweise vergrößerte Darstellung derselben;
3 ist ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung;
4(A) ist eine beispielhafte Darstellung einer Glühbirne einer Ausführungsform, welche auf das Übertragungssystem gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
4(B) ist eine Darstellung, welche beschreibt, wie die Glühbirne zu demontieren ist;
5 ist eine Darstellung, die eine erste Anwendung des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschreibt;
6 ist eine Darstellung, die eine zweite Anwendung des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschreibt.
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Zunächst wird sogleich die vorliegende Erfindung beschrieben. Sie bezieht sich auf ein Übertragungssystem, welches optisch Daten überträgt, und eine für dasselbige bevorzugte Glühbirne.
Als eines der Kommunikationssysteme wurde ein Versorgungsleitungs-Kommunikationssystem untersucht. Das Versorgungsleitungs-Kommunikationssystem überträgt Daten unter Verwendung einer Versorgungsleitung, welche in einem Haus oder einem Gebäude als ein Signalübertragungsmedium vorgesehen ist. Die Stromleitung ist eine sehr beliebte Infrastruktur, welche im Wesentlichen die Kommunikation unter Vorrichtungen erlaubt, die mit der Stromleitung verbunden sind. Unterdessen ist eine Kommunikation unter Vorrichtungen, wie z.B. tragbaren Endgeräten, die nicht mit der Stromleitung verbunden sind, unmöglich. Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert ein Übertragungssystem, welches Daten zu vielen Vorrichtungen überträgt, die nicht über die Stromleitung verbunden sind.
1 ist ein Blockdiagramm des Übertragungssystems gemäß der ersten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung bezeichnet 101 eine Datenquelle, 102 bezeichnet einen Versorgungsleitungsmodulator, 103 bezeichnet eine Versorgungsleitung, 104 und 105 bezeichnen Anschlussdosen, 106 bezeichnet ein LED-Beleuchtungselement, 107 bezeichnet ein Lichtempfangs-Endgerät, 111 bezeichnet einen A/D-Wandler, 112 bezeichnet ein Bandpassfilter, 113 bezeichnet eine Auswahlvorrichtung, 114 bezeichnet eine Überlagerungseinheit und 115 bezeichnet eine LED-Gruppe. Die Datenquelle 101 kann durch ein Gerät ausgebildet sein, wie z.B. ein TV-Gerät, ein CATV-Gerät, ein Radio und eine Abstimmvorrichtung oder Empfangsvorrichtung für das CATV-Gerät, sowie durch einen Computer, welche in der Lage sind, verschiedene Daten auszugeben. Was übertragen wird sind folglich verschiedene Daten, wie z.B. Bilddaten, Musikdaten, Klangdaten, Grafikdaten und alphanumerische Daten. Was übertragen wird, kann darüber hinaus ein einziges Datum oder eine Mehrzahl von Daten sein; es wird hier angenommen, dass eine Mehrzahl von Daten ausgegeben wird.
Der Versorgungsleitungsmodulator 102 moduliert und multiplext eine Mehrzahl von Daten, die von der Datenquelle 101 ausgegeben werden, überlagert die resultierenden Daten auf eine Signalform der elektrischen Netzversorgung und überträgt dann die resultierende mit den Daten überlagerte Signalform zu der Versorgungsleitung 103. Man beachte, dass herkömmliche Versor gungsleitungs-Kommunikationssysteme oft eine Demoduliereinrichtung enthalten, welche eine bidirektionale Kommunikation erlaubt. Solch eine Demoduliereinrichtung ist jedoch für ein Übertragungssystem unnötig, da das Übertragungssystem lediglich eine unidirektionale Kommunikation gestattet. Gemäß eines beispielhaften Daten-Multiplex-Verfahrens wird zusätzlich eine Frequenzaufteilung für das Multiplexen durchgeführt.
Typischerweise ist die Versorgungsleitung 103 eine elektrische Leitung, welche in Innenräumen und draußen vorgesehen wird. Eine vorhandene elektrische Leitung kann als die Versorgungsleitung 103 verwendet werden. Zusätzlich sind die Anschlussdosen 104 und 105 an einer Wandoberfläche befestigt zum Entgegennehmen der Leistung von der Versorgungsleitung 103. Vorhandene Anschlussdosen können als die Anschlussdosen 104 und 105 verwendet werden. Bei dem in 1 gezeigten beispielhaften Aufbau ist der Versorgungsleitungsmodulator 102 in die Anschlussdose 104 eingeführt und das LED-Beleuchtungselement 106 ist in die Anschlussdose 105 eingeführt. Man muss nicht sagen, dass die Versorgungsleitung 103 und die Anschlussdosen 104 und 105 neu bereitgestellt werden können. Man beachte, dass bei diesem beispielhaften Aufbau angenommen wird, dass als allgemeine kommerziell erhältliche elektrische Leistung Wechselstrom zugeführt wird.
Das LED-Beleuchtungselement 106, welches mit der Versorgungsleitung 103 verbunden ist, leuchtet in der Umgebung derselben. Bei der Verwendung im Innenbereich ist es beispielsweise an der Decke befestigt. Verschiedene andere Beleuchtungselemente, wie z.B. ein Strahler, sind für verschiedene Anwendungen verfügbar. Bei diesem beispielhaften Aufbau beinhaltet das LED-Beleuchtungselement 106 den A/D-Wandler 111, das Bandpassfilter 112, die Auswahlvorrichtung 113, die Überlagerungseinheit 114 und die LED-Gruppe 115.
Der A/D-Wandler 111 wandelt den von der Versorgungsleitung 103 zugeführten Wechselstrom in Gleichstrom um, welcher der LED-Gruppe 115 zugeführt wird zum Emittieren von Licht. Ein herkömmlicher A/D-Wandler kann als A/D-Wandler 111 verwendet werden. Zusätzlich führt der A/D-Wandler 111 ebenfalls eine Einjustierung auf die Betriebsspannung der LED-Gruppe 115 aus. Weiterhin führt er die für den Betrieb des Bandpassfilters 112 benötigte elektrische Leistung zu. Man beachte, dass, da der Versorgungsleitung eine modulierte Datensignalform überlagert ist, wie oben beschrieben, es wünschenswert ist, dass beispielsweise eine Glättschaltung verwendet werden sollte zur Verhinderung der Ausbildung der Datensignalform auf einer Gleichstromsignalform.
Das Bandpassfilter 112 ist vorgesehen zum Extrahieren eines Datensignals, das auf der Versorgungsleitung 103 überlagert ist. Da, wie oben beschrieben, mit diesem beispielhaften Aufbau einzelne Daten durch eine Frequenzteilung gebündelt werden, kann das Bandpassfilter 112, welches lediglich den Durchgang einer speziellen Frequenz erlaubt, selektiv einzelne Daten von der Mehrzahl von Daten trennen. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel sind mehrere Bandpassfilter, von denen jedes den Durchgang einer anderen Frequenz gestattet, parallel angeordnet. Alternativ kann ein Bandpassfilter, welches in der Lage ist, die hindurchgelassenen Frequenzbandbreiten zu ändern, angeordnet werden. Man beachte, dass eine abgetrennte Datensignalform mit einer Vorspannung versehen, abgeschnitten oder verstärkt sein kann.
Die Auswahlvorrichtung 113 wählt eines oder mehrere der Mehrzahl von Filtern in dem Bandpassfilter 112 aus, um dadurch die optische Verteilung der Auswahl an Daten zu ermöglichen. Diese Auswahl kann manuell getroffen werden. Alternativ kann sie un ter Verwendung eines anderen Verfahrens oder durch selektives Demodulieren eines übertragenen Steuersignals einer speziellen Frequenz und eine nachfolgende Selektion eines Filters basierend auf diesem Steuersignal getroffen werden. Alternativ kann ein Aufbau verwendet werden, der in der Lage ist, durch das Bandpassfilter 112 hindurchgehende Frequenzen zu verändern, und die Auswahlvorrichtung 113 kann eine Frequenz entsprechend den zu dem Bandpassfilter 112 zu verteilenden Daten wählen. In 1 ist die Auswahlvorrichtung 113 vor dem Bandpassfilter 112 vorgesehen. Alternativ kann sie danach vorgesehen sein. In dem Fall des Aufbaus, der ein Frequenzband, das durch das Bandpassfilter 112 hindurchtritt, ändern kann, kann die Auswahlvorrichtung 113 eine Frequenzbandbreite für das Bandpassfilter 112 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal einer speziellen Frequenz wählen. Wenn das LED-Beleuchtungselement 106 lediglich Daten einer festen Frequenz überträgt, ist weiterhin die Auswahlvorrichtung 113 unnötig und lediglich das Bandpassfilter 112, welches Signale einer festen Frequenzbandbreite hindurchlässt, sollte vorgesehen werden.
Die Überlagerungseinheit 114 überlagert ein durch das Bandpassfilter 112 extrahiertes Datensignal einer umgewandelten elektrischen Gleichstrom-Signalform, welche durch den A/D-Wandler 111 bereitgestellt wird. Dies erlaubt eine Veränderung der der LED-Gruppe 115 zugeführten Spannung in Übereinstimmung mit dem resultierenden Datensignal und eine Steuerung der Lichtintensität oder des Blinkens der LED-Gruppe 115. In dem Falle, in dem die LED-Gruppe 115 beispielsweise zum Blinken veranlasst wird, ist ein Aufbau möglich, bei dem die elektrische Leistung von dem A/D-Wandler 111 so gesteuert wird, dass sie in Übereinstimmung mit einem Signal von dem Bandpassfilter 112 angeschaltet und abgeschaltet wird.
Die LED-Gruppe 115 ist im Wesentlichen eine LED-Lichtquelle für die Beleuchtung, welche beispielsweise durch eine große Anzahl an weißen LEDs ausgebildet sein kann. Es muss nicht gesagt werden, dass ein Aufbau mit einem Satz roter LEDs, einem Satz blauer LEDs und einem Satz grüner LEDs möglich ist. Die elektrische Leistung von der Überlagerungseinheit 114 wird der LED-Gruppe 115 zugeführt, welche dann Licht emittiert. Da LEDs ein hervorragendes Ansprechverhalten haben, können sie optische Daten durch die Veränderung der Lichtintensität und/oder ein Blinken in Übereinstimmung mit einem Datensignal ausgeben. Da eine Veränderung der Lichtintensität und/oder des Blinkens mit hoher Geschwindigkeit durch das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, können in diesem Falle LEDs so für die Beleuchtung verwendet werden wie sie sind.
Das Lichtempfangs-Endgerät 107 weist eine Lichtempfangseinrichtung auf, empfängt Licht, welches von dem LED-Beleuchtungselement 106 ausgestrahlt wird, extrahiert ein Datensignal daraus und demoduliert es zu Daten. Eine beliebige Vorrichtung einschließlich einer Lichtempfangseinrichtung kann als das Lichtempfangs-Endgerät 107 verwendet werden und es kann sich dabei um eine Vielzahl von Geräten handeln, wie z.B. einen PC, ein tragbares Endgerät, ein Mobiltelefon, eine Audiovorrichtung mit einer Lichtempfangseinrichtung oder eine Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise ein Fernsehgerät.
Ein beispielhafter Betrieb des Übertragungssystems gemäß der ersten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird sogleich kurz beschrieben. Verschiedene zu übertragende Inhalte werden durch die Datenquelle 101 vorbereitet. Beispielsweise werden zusätzlich zu Daten von einem Computer verschiedene Arten von Daten von einem TV, einem CATV und einem Radio für entsprechende Anwendungen vorbereitet.
Der Versorgungsleitungsmodulator 102 moduliert und multiplext eine Mehrzahl an Daten, welche von der Datenquelle 101 ausgegeben werden, überlagert die resultierenden Daten auf eine elektrische Stromsignalform und überträgt dann die resultierende mit den Daten überlagerte Signalform zu der Versorgungsleitung 103. 2 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Signalform einer elektrischen Leitung beschreibt. In diesem Beispiel wird eine kommerzielle elektrische Wechselstromversorgung (50 Hz/60 Hz) verwendet und eine Datensignalform ist einer elektrischen Stromsignalform überlagert. Eine Datensignal-Wellenform, welche kleiner ist als eine Wellenform der elektrischen Leistung, wird so überlagert, dass eine nachteilige Beeinflussung anderer Vorrichtungen vermieden wird. Eine vergrößerte Ansicht von 2(B) zeigt ein Beispiel von Daten, die unter Verwendung eines Verfahrens, wie z.B. einer Binärphasenmodulation (WPSK) moduliert werden und dann der Wellenform der elektrischen Leistung überlagert werden. Man beachte, dass eine vorhandene elektrische Leitung als die Versorgungsleitung 103 verwendet werden kann. Wenn die elektrische Leistung von einer Anschlussdose empfangen wird, erlaubt weiterhin das Abtrennen und Verwenden der Daten die Bereitstellung von Daten wie in dem Falle der Verwendung einer bekannten Versorgungsleitungs-Kommunikation.
Die elektrische Leistung und die Daten werden zu dem LED-Beleuchtungselement 106 von der Anschlussdose 105 über die Versorgungsleitung 103 übertragen. Das LED-Beleuchtungselement 106 empfängt von der Anschlussdose 105 die elektrische Leistung, der eine Signal-Wellenform überlagert ist. Der A/D-Wandler 111 führt eine Gleichrichtung durch und liefert einen elektrischen Gleichstrom, welcher dann verwendet wird zum Treiben der LED-Gruppe 115, und überträgt diesen zu der Überlagerungseinheit 114. Andererseits lässt ein Filter in dem Bandpassfilter 112, das durch die Auswahlvorrichtung 113 aus gewählt wurde, lediglich eine vorbestimmte Frequenzkomponente durch und gibt diese aus. Zu dieser Zeit kann diese Komponente falls nötig mit einer Vorspannung versehen werden, gekappt werden oder verstärkt werden.
Die Überlagerungseinheit 114 kombiniert dann das elektrische Gleichstromsignal, welches durch die Wandlung durch den A/D-Wandler 111 bereitgestellt wird, und ein Datensignal, welches durch das Bandpassfilter 112 extrahiert wird, und führt dann die resultierende zusammengesetzte Datensignalform der LED-Gruppe 115 zu. Die der LED-Gruppe 115 zugeführte Spannung variiert in Abhängigkeit von der zusammengesetzten Datensignalform. Als ein Ergebnis verändert sich die Lichtintensität der LED-Gruppe 115 in Abhängigkeit von der Datensignalform, was die Übertragung der Daten gestattet.
Von der LED-Gruppe 115 emittiertes Licht wird durch eine Lichtempfangsvorrichtung auf der Seite des Lichtempfangs-Endgerätes 107 empfangen. Das Lichtempfangs-Endgerät 107 kann Daten durch Erfassen und Demodulieren von Veränderungen in der empfangenen Lichtintensität empfangen. Auf diese Weise wird von den von der Datenquelle 101 gelieferten Daten ein durch das LED-Beleuchtungselement 106 ausgewähltes Datum zusammen mit dem Beleuchtungslicht übertragen; das Lichtempfangs-Endgerät 107 empfängt dann diese übertragenen Daten. In diesem Fall muss die Lichtempfangseinheit in dem Lichtempfangs-Endgerät 107 nicht genau zu dem LED-Beleuchtungselement 106 (LED-Gruppe 115) hinzeigen. Es ist jedoch möglich, ein Datensignal aufzufangen, solange eine gewisse Menge des Beleuchtungslichtes empfangen werden kann, da die Kommunikationsqualität hervorragend ist. Dies liegt daran, dass das LED-Beleuchtungslicht zum Beleuchten verwendet wird und augenscheinlich die übertragene elektrische Energie überaus groß ist. Wenn ein Signal mit einer ähnlichen Signalintensität un ter Verwendung bekannter verfügbarer Infrarotstrahlen übertragen wird, sind Einflüsse auf den menschlichen Körper (z.B. die Augen) unvermeidbar. In dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, die Daten optisch zu übertragen.
Man beachte, dass lediglich ein einziges LED-Beleuchtungselement 106 in der Zeichnung gezeigt ist. Wenn jedoch eine Mehrzahl von LED-Beleuchtungselementen 106 in einem kurzen Abstand angeordnet ist, ist diese Anordnung resistent gegenüber einer Abschattung und kann Raum bieten für eine Bewegung, solange die gleichen Daten ausgewählt und übertragen werden. Sogar wenn ein LED-Beleuchtungselement 106 zum Auswählen und Übertragen der Daten in einem kurzen Abstand vorhanden ist, wird andererseits, da Licht von einem anderen LED-Beleuchtungselement sich abschwächt, solange der Empfang nahe eines LED-Beleuchtungselementes 106 stattfindet, sein Einfluss schwach. Falls ein Interferenzproblem mit anderen LED-Beleuchtungselementen auftritt, sollten des Weiteren Daten von der Datenquelle 101 unter Verwendung eines interferenzresistenten Modulationsverfahrens moduliert werden, wie z.B. einer Ein-/Aus-Tastung, Nullrückstellung (OOK-RZ) oder einem orthogonalen Frequenzteilungs-Multiplexing (OFDM).
In dem in 1 gezeigten beispielhaften Aufbau sind zusätzlich der A/D-Wandler 111 und das Bandpassfilter 112 in dem LED-Beleuchtungselement 106 vorgesehen. Dieser Aufbau ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Alternativ können solche Schaltungen in einem An-/Aus-Lichtschalter an der Wand angebracht sein und der elektrische Gleichstrom mit einer überlagerten Datensignalform kann zwischen dem Schalter und dem LED-Beleuchtungselement 106 zugeführt werden. In diesem Fall kann ein als Auswahlvorrichtung 113 zu verwendender Schalter zusammen mit einem An-/Aus-Lichtschalter an der Wand angebracht sein. Es muss nicht gesagt werden, dass die Anordnung der ent sprechenden Einheiten nicht auf diese Beispiele eingeschränkt ist und beliebig geschehen kann.
3 ist ein Blockdiagramm eines Übertragungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung werden die gleichen Teile wie jene in 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und eine wiederholte Beschreibung derselben wird dadurch unterlassen. 116 bezeichnet ein Bandpassfilter. 117 bezeichnet eine Bestimmungseinheit und 118 bezeichnet eine Auswahlvorrichtung. Bei diesem beispielhaften Aufbau wird jedem LED-Beleuchtungselement 106 oder jedem Datum ein Identifikationscode (beispielsweise IP-, PN-Code) zugewiesen und lediglich ein spezielles Datum wird ausgewählt basierend auf seinem eigenen Identifikationscode und dann übertragen.
Ein Versorgungsleitungsmodulator 102 unterteilt eine Mehrzahl von Daten von einer Datenquelle 101 in Pakete, fügt an jedes Paket oben einen Header hinzu, führt ein Zeitunterteilungs-Multiplexing durch und überlagert die resultierenden Datenpakete der elektrischen Stromsignal-Wellenform. Der Header beinhaltet einen Identifikationscode.
Das LED-Beleuchtungselement 106 beinhaltet das Bandpassfilter 116, die Bestimmungseinheit 117 und die Auswahlvorrichtung 118 sowie eine LED-Gruppe 115 und einen A/D-Wandler 111. Das Bandpassfilter 116 entfernt die Wechselspannungsanteile von der elektrischen Leistung und trennt die Datensignalanteile ab. Bei diesem beispielhaften Aufbau gehen alle Signale der Mehrzahl von Daten durch das Bandpassfilter 116 hindurch.
Die Bestimmungseinheit 117 extrahiert eine Kopfzeile (Header) von den Datensignalen, welche durch das Bandpassfilter 116 abgetrennt wurden, vergleicht diese mit einem vorbestimmten I dentifikationscode und bestimmt, ob die Übertragungsdaten optisch übertragen werden sollen oder nicht. Falls ja, dann wählt die Auswahlvorrichtung 118 ein Datensignal aus und gibt es zu einer Überlagerungseinheit 114 aus. Die Überlagerungseinheit 114 überlagert ein Signal, das durch die Auswahlvorrichtung 118 hindurch gegangen ist, einer elektrischen Gleichstromsignalform, welche durch die Wandlung durch den A/D-Wandler 111 bereitgestellt wird, und führt das resultierende Überlagerungssignal der LED-Gruppe 115 zu. Wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform wird nachfolgend die Lichtintensität oder das Blinken der LED-Gruppe 115 basierend auf einem Datensignal gesteuert, was die optische Datenübertragung gestattet. Zusätzlich findet eine Beleuchtung durch Licht statt, das von der LED-Gruppe 115 emittiert wird.
Durch Zuweisen eines Identifikationscodes zu beispielsweise jedem LED-Beleuchtungselement 106 können gemäß der zweiten Ausführungsform die durch jedes LED-Beleuchtungselement 106 übertragenen Daten auf einer Senderseite gesteuert werden, von der Daten zu der Versorgungsleitung 103 übertragen werden. Darüber hinaus gestattet ein Aufbau, der die Zuordnung von getrennten Identifikationscodes gestattet, die Auswahl der von jedem LED-Beleuchtungselement 106 zu übertragenden Daten. In diesem Falle können mehrere Identifikationscodes zugewiesen werden und mehrere Daten können zur optischen Übertragung ausgewählt werden.
Die zweite Ausführungsform kann auf unterschiedliche Weisen aufgebaut sein, wie die oben erwähnte erste Ausführungsform. Zusätzlich gibt es die gleichen Vorteile wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform.
Ohne die Auswahl der unter Verwendung von Beleuchtungslicht zu übertragenden Daten können zusätzlich zu diesen Ausführungs formen alle Daten, die über die Versorgungsleitung 103 übertragen werden, optisch übertragen werden und die übertragenen Daten können endgeräteseitig empfangen und ausgewählt werden.
4 ist ein erläuterndes Diagramm einer Glühbirne, welche in dem Übertragungssystem gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung anwendbar ist. In der Zeichnung bezeichnet 121 eine Glühbirne, 122 einen Sockel und 123 eine Fassung. Das in 4 gezeigte Beispiel kann als ein Teil eines LED-Beleuchtungselements 106 in dem Übertragungssystem gemäß jeder oben beschriebenen Ausführungsform angewendet werden. Typischerweise ist ein Beleuchtungselement, das eine anbringbare Glühlampe enthält, verfügbar. Wie in 4(B) gezeigt, ist die Fassung 123 an der Decke oder dergleichen angeordnet und die elektrische Verbindung kann durchgeführt werden durch Einführen des Sockels der elektrischen Birne 121 in die Fassung 123. In diesem Beispiel werden die vorhandene Einrichtung bei dem Verbindungsabschnitt, der sich bis zu der Versorgungsleitung 103 erstreckt, oder die Fassung 123 so verwendet, wie sie sind. Wie in 4(A) gezeigt, ist der innere Aufbau des LED-Beleuchtungselementes 106 gemäß der oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsform in der Glühbirne 121 untergebracht. Beispielsweise kann dieser Aufbau in dem Sockel 122 der Glühbirne 121 untergebracht sein. Unterschiedlich zu herkömmlichen Punktlichtquellen mit einem Glühdraht, wie z.B. einer Glühlampe, kann weiterhin, da eine große Anzahl von LEDs in der gleichen Ebene angebracht ist, eine Schaltung dahinter angeordnet werden.
Die Verwendung solch einer Glühbirne 121 und die ledigliche Ersetzung einer typischen Glühlampe mit der Glühbirne 121 gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung gestattet die Verwendung der Glühbirne 121 als eine optische Datenübertragungsquelle.
Es muss nicht gesagt werden, dass verschieden geformte bekannte Glühbirnen anderer Gestalt als jener, die in 4 gezeigt ist, verwendet werden können. Die Gestalt der Glühbirne 121 gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist nicht auf jene in 4 beschränkt und kann eine beliebige Gestalt sein. Beispielsweise kann die Glühbirne 121 in Gestalt einer linearen Anordnung von LEDs, wie z.B. eine Leuchtstofflampe, aufgebaut sein.
Als nächstes werden einige Anwendungen des Übertragungssystems gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung sogleich beschrieben. 5 ist ein Diagramm, welches eine erste Anwendung gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung beschreibt. In der Zeichnung bezeichnet 131 LED-Beleuchtungselemente. 132 bezeichnet Kunstwerke und 133 bezeichnet ein Lichtempfangs-Endgerät. Das Beispiel in 5 zeigt einen Fall des Übertragungssystems gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung, der in einer Kunstgalerie oder einem Museum verwendet wird. In einer Kunstgalerie oder einem Museum wird eine Beleuchtung wie z.B. eine Punktbeleuchtung für jedes Kunstwerk oder jeden Schaugegenstand (hier im folgenden als Kunstwerke 132 bezeichnet) und die Beschreibung desselben verwendet. Die LED-Beleuchtungselemente 131 gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung werden als Beleuchtungselemente zum Beleuchten der Kunstwerke 132 verwendet. Andererseits werden Beschreibungsdaten für die Kunstwerke 132 auf einer Versorgungsleitung 103, mittels derer elektrische Leistung zu den LED-Beleuchtungselementen 131 übertragen wird, überlagert und die resultierenden überlagerten Daten werden übertragen. In diesem Fall werden die Beschreibungsdaten für eine große Anzahl von Kunstwerken 132 auf der Versorgungsleitung 103 überlagert. Jedes LED-Beleuchtungselement 131, welches für jedes Kunstwerk 132 vorgesehen ist, extrahiert selektiv Be schreibungsdaten für jedes Kunstwerk und steuert die Lichtintensität oder das Blinken des Beleuchtungslichts wie oben beschrieben, das optisch die Beschreibungsdaten überträgt.
Wenn ein Betrachter das Lichtempfangs-Endgerät 133 vor einem Kunstwerk 132 herausnimmt, leuchtet das Licht auf das Lichtempfangs-Endgerät 133 und Veränderungen in der Lichtintensität oder dem Blinken werden aufgefangen und dann demoduliert, was dem Betrachter das Lesen der Beschreibungsdaten für das entsprechende Kunstwerk 132 erlaubt. Wenn der Betrachter sich vor das nächste Kunstwerk bewegt, werden dann Beschreibungsdaten für das nächste Kunstwerk mittels Licht zum Beleuchten jenes Kunstwerks übertragen. Als ein Ergebnis kann der Betrachter die Beschreibungsdaten für jenes Kunstwerk lesen, die in dem Lichtempfangs-Endgerät 133 angezeigt werden.
Auf diese Weise werden Beschreibungsdaten für jedes Kunstwerk 132 einer elektrischen Signalwellenform überlagert und dann zu der Versorgungsleitung 103 übertragen und andererseits wählt jedes der LED-Beleuchtungselemente 131 zum Beleuchten der entsprechenden Kunstwerke Beschreibungsdaten für das entsprechende Kunstwerk 132 aus und überträgt die resultierenden ausgewählten Daten optisch, was das Bereitstellen der Beleuchtung für jedes Kunstwerk 132 gestattet und ebenfalls einem Betrachter gestattet, die Beschreibungsdaten für jedes Kunstwerk 132 zu lesen.
Es kann mehr als ein Beschreibungsdatum für jedes Kunstwerk geben. Beispielsweise in dem Falle des Bereitstellens der Beschreibungsdaten für jedes Kunstwerk in mehreren Sprachen wählen die LED-Beleuchtungselemente 131 mehrere Beschreibungsdaten für die Kunstwerke 132, die zu beleuchten sind, aus und übertragen die ausgewählten Daten optisch. Das Lichtempfangs-Endgerät 133 trennt dann die optisch übertragenen mehrfachen Beschreibungsdaten ab und demoduliert sie, wählt Beschreibungsdaten in einer Sprache der Wahl, die durch den Betrachter spezifiziert wird, aus und stellt sie dem Betrachter dar. Alternativ ist ein Aufbau möglich, bei dem das gleiche LED-Beleuchtungselement 131 optisch mehrere Beschreibungsdaten für ein einziges Kunstwerk 132 überträgt, wie z.B. Beschreibungsdaten für Erwachsene und solche für Kinder. Man beachte, dass die Beschreibungsdaten nicht auf Textdaten begrenzt sind und Klangdaten, Bilddaten oder Animationsdaten sein können. Alternativ ist ebenfalls eine Kombination derselben möglich.
6 ist ein Diagramm, das eine zweite Anwendung gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung beschreibt. In der Zeichnung bezeichnet 141 LED-Beleuchtungselemente, 142 und 143 bezeichnen Sitze und 144 bezeichnet Lichtempfangs-Endgeräte. Die zweite Anwendung zeigt einen Fall des Übertragungssystems gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung, das in einem Flugzeug, einem Zug oder einem Bus verwendet wird. In dem Beispiel von 6 sind die LED-Beleuchtungselemente 141 an den entsprechenden Sitzen vorgesehen und beleuchten sie. Die LED-Beleuchtungselemente 141 übertragen ebenfalls optisch Daten, welche über die Versorgungsleitung 103 übertragen werden. Weiterhin ist das Lichtempfangs-Endgerät 144 in der Rückseite des Vordersitzes 142 vorgesehen, so dass ein in dem Sitz 143 sitzender Passagier den Bildschirm des Lichtempfangs-Endgerätes 144 sehen kann. Das Lichtempfangs-Endgerät 144 empfängt Licht, das von einem LED-Beleuchtungselement 141 ausgesendet wird und fängt die Daten von dem Licht auf. Ein Passagier kann die gewünschten Daten auswählen und sehen durch die Betätigung des Lichtempfangs-Endgerätes 144.
Insbesondere in einem Flugzeug oder Raumschiff dürfen Funkwellen nicht verwendet werden, da es nachteilige Einflüsse auf die Instrumente darin geben kann. Unterdessen hat Licht keine Auswirkung auf Instrumente sowie auf den menschlichen Körper. Folglich kann eine drahtlose Datenverteilung durchgeführt werden, wie in 6 gezeigt. Man beachte, dass Daten durch das Lichtempfangs-Endgerät 144 ausgewählt werden können zusätzlich zu dem LED-Beleuchtungselement 141.
Man beachte, dass in einem Flugzeug, einem Zug oder einem Bus oft Gleichstrom als elektrischer Strom für die Beleuchtung verwendet wird. Folglich ist der A/D-Wandler 111 in 1 und 3 unnötig. Beispielsweise sind in dem Falle der optischen Übertragung aller Daten, die über die Versorgungsleitung 103 übertragen werden, das Bandpassfilter 112 und die Überlagerungseinheit 114 unnötig. Daten können optisch übertragen werden, indem die LED-Gruppe mit einem mit der Datensignalform überlagerten elektrischen Strom, der von der Versorgungsleitung 103 zugeführt wird, angesteuert wird.
Zwei Anwendungen des Übertragungssystems gemäß des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wurden oben gezeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendungen beschränkt und kann auf verschiedene Anwendungen für die optische Verteilung von Daten angewendet werden. Sie kann beispielsweise als ein Verteilungssystem verwendet werden, welches an einen PC auf einem Schreibtisch in einem herkömmlichen Büro verteilt und kann verwendet werden zum Übertragen von Daten zu jedem Vorgang in einer Fabrik. Zusätzlich ist die Übertragung eines Fernsehprogramms oder eines Radioprogramms zu Hause ebenfalls möglich und dieses Programm kann in irgendeinem Raum unter Verwendung einer tragbaren Anzeige betrachtet werden. In diesem Falle kann in dem LED-Beleuchtungselement eine Auswahlvorrichtung oder ein Empfänger vorgesehen werden und eine Sendestation kann ausgewählt werden durch Steuern der Auswahlvorrichtung unter Verwendung eines Fernseh-Steuergeräts. Darüber hinaus werden in einem Sportstadion oder einer Veranstaltungshalle beispielsweise Informationen über Sport oder Ereignisse oder Informationen von anderen Hallen dem Beleuchtungslicht überlagert und übertragen und ein tragbares Endgerät, das ein Betrachter besitzt, empfängt diese und liefert die Information dem Betrachter.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine große Anzahl von Daten optisch verteilt werden unter Verwendung von Beleuchtungselementen, so wie sie sind. In diesem Falle ist es unterschiedlich zu der herkömmlichen Weise unnötig, zusätzlich einen Überträger und Kommunikationskabel einzusetzen. Folglich kann ein Übertragungssystem mit niedrigen Kosten aufgebaut werden. Zusätzlich gibt es keine nachteiligen Auswirkungen auf den menschlichen Körper, wie z.B. die Augen, wie bei Infrarotstrahlen und es gibt keine Beschränkungen auf Anwendungen, wie z.B. eine Beschränkung auf verfügbare Funkwellen, die für Flugzeuge verwendet werden. Deshalb kann ein sicheres Übertragungssystem bereitgestellt werden.

Claims

Übertragungssystem mit: einer Halbleiter-Lichtemissionsquelle (106) zur Beleuchtung; einer Versorgungsleitung (103), die geeignet ist, elektrischen Strom zu der Halbleiter-Lichtemissionsquelle zu liefern; einem Datenmodulator (102), der geeignet ist, eine Mehrzahl von Daten zu modulieren und zu bündeln, die resultierende Mehrzahl an Daten einer Signalform des elektrischen Stroms zu überlagern in Gestalt einer Mehrzahl von modulierten Daten und zum Übertragen der Mehrzahl von modulierten Daten über die Versorgungsleitung (103); und einer Auswahlvorrichtung (113), die geeignet ist, aus der Mehrzahl von modulierten Daten auf der Versorgungsleitung (103) ein Datum oder mehrere Daten zur Übertragung in der Form von Licht auszuwählen; und einem Überlagerungsmittel zum Überlagern eines Signals der ausgewählten Daten einer an die Halbleiter-Lichtemissionsquelle anzulegenden Spannung, wobei das Übertragungssystem geeignet ist, die durch das Auswahlmittel ausgewählten Daten basierend auf Änderungen in der Lichtintensität oder einem Blinken der Halbleiter-Lichtemissionsquelle zu übertragen und die Datenmodulator-Zeitunterteilung geeignet ist, eine Mehrzahl von Daten zu bündeln, Markierungsdaten zu den resultierenden unterteilten Daten hinzuzufügen und die resultierenden Daten zu übertragen; und das Auswahlmittel geeignet ist, die Daten basierend auf den Markierungsdaten zu identifizieren und die Daten auszuwählen.
Übertragungssystem nach Anspruch 1, bei dem das Auswahlmittel (113) geeignet ist, zu übertragende Daten basierend auf Veränderungen in der Lichtintensität oder einem Blinken der Halbleiter-Lichtemissionsquelle in Übereinstimmung mit Anweisungsdaten auf der Versorgungsleitung auszuwählen.
Beleuchtungsvorrichtung, die geeignet ist, in einem Übertragungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2 verwendet zu werden und die geeignet ist, die zugeführte elektrische Leistung entgegen zu nehmen und zu bewirken, dass eine Halbleiter-Lichtemissionsquelle (106) Licht für eine Beleuchtung emittiert, mit: einem Auswahlmittel (113), das geeignet ist, basierend auf den Markierungsdaten eines oder mehrere einer Mehrzahl von in der Form von Licht zu übertragenden modulierten Daten, welche dem zugeführten elektrischen Strom überlagert sind, auszuwählen; und einem Überlagerungsmittel zum Überlagern eines Signals der ausgewählten Daten einer an die Halbleiter-Lichtemissionsquelle anzulegenden Spannung, wobei die Beleuchtungsvorrichtung geeignet ist, die Daten zu übertragen, welche durch das Auswahlmittel basierend auf Veränderungen in der Lichtintensität oder einem Blinken der Halbleiter-Lichtemissionsquelle ausgewählt wurden.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der: der elektrische Strom ein Wechselstrom ist, die Beleuchtungsvorrichtung einen A/D-Wandler (111) aufweist, der geeignet ist, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, und das Überlagerungsmittel geeignet ist, eine Datenkomponente, welche durch das Auswahlmittel ausgewählt wird, dem Gleichstrom zu überlagern, welcher durch den A/D-Wandler geliefert wird, und geeignet ist, die Halbleiter-Lichtemissionsquelle durch die resultierende überlagerte Gleichstrom zu steuern.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Beleuchtungsvorrichtung eine Glühbirne ist.