具有整合的无线通信、控制和运动感测能力的照明元件
阅读说明：本技术 具有整合的无线通信、控制和运动感测能力的照明元件 (Lighting element with integrated wireless communication, control and motion sensing capabilities ) 是由 J·A·尼莫 于 2019-03-05 设计创作，主要内容包括：提供了关于智能灯泡的系统和方法,该智能灯泡可以包括用于感测运动的装置以及用于通过无线方式传输和接收信息的装置。该智能灯泡可以包括射频收发器和具有天线的运动传感器。该收发器和该运动传感器可以电耦合至可编程处理器。该收发器可以定向在第一平面中,并且该运动传感器的天线可以定向在不同于该第一平面的第二平面中。在一些实施例中,可以提供振荡器电路来代替该运动传感器天线。该振荡器电路可以电耦合至该收发器、该运动传感器和通信电路系统。该可编程处理器可以被配置成引导该振荡器电路在将该运动传感器电耦合至该射频收发器与将该通信电路系统电耦合至该射频收发器之间进行切换。(Systems and methods are provided for a smart light bulb that may include means for sensing motion and means for transmitting and receiving information wirelessly. The smart bulb may include a radio frequency transceiver and a motion sensor having an antenna. The transceiver and the motion sensor may be electrically coupled to a programmable processor. The transceiver may be oriented in a first plane and the antenna of the motion sensor may be oriented in a second plane different from the first plane. In some embodiments, an oscillator circuit may be provided in place of the motion sensor antenna. The oscillator circuit may be electrically coupled to the transceiver, the motion sensor, and communication circuitry. The programmable processor may be configured to direct the oscillator circuit to switch between electrically coupling the motion sensor to the radio frequency transceiver and electrically coupling the communication circuitry to the radio frequency transceiver.)
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月5日提交的且标题为“LIGHTING ELEMENT WITHINTEGRATED WIRELESS COMMUNI CATION,CONTROL,AND MOTION SENSING CAPABILITY[具有整合的无线通信、控制和运动感测能力的照明元件]”的美国临时专利申请号62/638,532的优先权。美国临时专利申请号62/638,532如在本文中完整阐述的那样通过援引以其全文并入本文。
技术领域
本文呈现的实施例总体上涉及一种用于提供人工光源的照明元件，并且更具体地涉及一种用于提供整合设计的替换型灯光源(诸如智能灯泡)的设备、控制系统和方法，该整合设计可以包括用于感测运动的装置、用于通过无线方式向远程设备传输信息并从这些远程设备接收信息的装置、用于发射光的一个或多个元件、以及用于限制到所述(多个)照明元件的功率的装置。
背景技术
对于典型的自动化应用，通常使用两种主要类型的运动感测技术：无源红外(PIR)传感器和微波传感器。PIR传感器检测人体热量发射出的红外能量，并且通常不受RF干扰的影响。然而，当紧靠热源(诸如LED照明元件)时，PIR传感器可能会发生故障，并且运动检测能力的范围和有效性可能会受到严重限制。微波传感器发射低能微波信号的脉冲，并且测量这些脉冲从运动物体的反射。微波传感器通常不受温度变化的影响，但是当其紧靠用于无线通信的RF发射设备时，可能会出现对发射信号和反射信号的干扰，从而导致操作不可靠。由于两种运动感测技术的固有局限性，用于照明和家庭/工业自动化的现有系统通常由专用于单一功能的多个设备(诸如用于照明控制的设备和用于运动感测的设备)组成。存在既包含照明控制又包含运动感测但不具有与远程设备进行无线通信的能力的其他设备。
考虑到上述内容，需要一种可以提供在单个单元内共存的运动感测装置、照明控制装置和无线通信装置的设备。
具体实施方式
本发明的实施例可以以许多不同的形式呈现。本领域普通技术人员将认识到并理解，以下披露并展示的具体实施例是示例性的，并不旨在将本发明具体地限制为任何一种特定的配置、布置或设计。替换型灯光源在下文中将被称为“灯泡”，该灯泡的实施例在下文中将被称为“运动感测智能灯泡”。根据本发明的示例性实施例，提供一种可以使用微波或类似运动感测技术的运动感测智能灯泡。通常，本发明的实施例利用已经通过测试得到证明的新型设计特征、操作和方法，以减轻运动传感器与RF收发器之间的上述干扰问题。
图1是根据示例性实施例的运动感测智能灯泡10的透视图。如图1示意性示出的，智能灯泡10可以具有一体式单件设计，该一体式单件设计具有带有透光灯泡部分12的外壳11和一体底座部分13，从而包围整合到电路板组件20中的照明源28(例如，发光二极管电路板)。如图1所示，一体底座部分13可以包括电触点，该电触点被配置成将智能灯泡10连接至诸如灯或灯具等电照明设备。
图2是根据示例性实施例的用于运动感测智能灯泡10中的电路板组件20A的透视图。如图2所示，电路板组件20A可以包括具有一个发光二极管或多个发光二极管29的照明源28、运动传感器22、运动传感器天线23、射频收发器24、通信电路系统25、可编程处理器26(例如，微处理器或微控制器)、以及电源和LED驱动器电路系统27。如图2所示，射频收发器24可以电耦合至通信电路系统25和可编程处理器26，并且定位成定向在第一平面中。类似地，运动传感器22可以电耦合至可编程处理器26，运动传感器天线23可以定向在不同于第一平面的第二平面中，以限制天线与射频收发器24之间的干扰。在一些实施例中，第一平面可以垂直于第二平面。另外或替代性地，在一些实施例中，射频收发器24与运动传感器天线23可以分隔开一定距离。在一些实施例中，该距离可以大于或等于2英寸，这已经表明有效地减轻了运动传感器天线23与射频收发器24之间的干扰。
在操作中，根据本文披露的实施例，可编程处理器26可以被配置用于实施存储在暂态或非暂态计算机可读存储介质(例如，存储器)上的指令(例如，软件)。例如，在一些实施例中，可编程处理器26可以被配置成经由射频收发器24和通信电路系统25连接至第一无线网络。另外，运动传感器22可以被配置成使用运动传感器天线23在靠近智能灯泡10的位置的区域中检测运动的存在，并且响应于此，可编程处理器26可以被配置成改变照明源28的状态并且通过第一网络来广播指示该运动的存在的信号。
在一些实施例中，可编程处理器26可以被配置成基于从第一无线网络接收到的信号中的信息来改变照明源28的状态。在一些实施例中，照明源28的状态可以包括照明源28以恒定的默认亮度被激活的‘开启’状态或照明源28被去激活的‘关闭’状态。照明源28的状态还可以包括恒定亮度状态和/或恒定颜色状态，在该恒定亮度状态下，照明源28响应于来自第一无线网络的信号而被设置为特定的恒定亮度水平，在该恒定颜色状态下，照明源28响应于来自第一无线网络的信号而被设置为特定的恒定颜色输出选项。照明源28的状态还可以包括照明源28闪烁的频闪状态、照明源28在不同的输出颜色选项之间转换的周期性颜色变化状态、和/或照明源28周期性地改变从照明源28输出的光的亮度的周期性亮度变化状态。
在一些实施例中，可编程处理器26可以被配置成经由射频收发器24和通信电路系统25创建第二无线网络。在一些实施例中，第二无线网络可以使智能灯泡10能够充当主集线器或房间集线器，以将其他智能灯泡连接至第一无线网络。在一些实施例中，可编程处理器26可以被配置成基于从第二无线网络接收到的信号中的信息来改变照明源28的状态，并且当运动传感器22检测到运动的存在时，可编程处理器26可以被配置成通过第二网络来广播指示该运动的存在的信号。在一些实施例中，可编程处理器26可以被配置成通过第一网络来重新广播通过第二无线网络接收到的信号。可以设想到用于第一无线网络和第二无线网络的各种网络类型。这种类型可以包括用户数据报协议(UDP)。使用UDP协议可以允许连接至第一网络或第二网络的智能灯泡10和其他智能灯泡通过第一网络和/或第二网络传输和接收信号，而不必维持与它们的持久连接。
图3是电路板组件20B的框图，并且图4是根据示例性实施例的用于运动感测智能灯泡10的电路板组件20B的透视图。如图3和图4所示，电路板组件20B可以类似于图2的电路板组件20A。然而，电路板组件20B可以不设置运动传感器天线23，并且可以包括振荡器电路30。如图3和图4所示，在一些实施例中，振荡器电路30可以电耦合至可编程处理器26、射频收发器24、运动传感器22和通信电路系统25。
在操作中，电路板组件20B的运动传感器22可以被调谐为以射频收发器24的频率进行操作，并且可以使用射频收发器24在靠近智能灯泡10的区域中检测运动。此外，可编程处理器26可以被配置成引导振荡器电路30在将运动传感器22电耦合至射频收发器24或将通信电路系统25电耦合至射频收发器之间进行切换。在一些实施例中，可编程处理器26可以被配置成周期性地引导振荡器电路30在将运动传感器22电耦合至射频收发器24或将通信电路系统25电耦合至射频收发器24之间进行切换。
在一些实施例中，结合图2的电路板组件20A描述的操作可以由电路板组件20B根据射频收发器24耦合至哪个设备来执行。例如，当振荡器电路30将通信电路系统25电耦合至射频收发器24时，可编程处理器26可以被配置成使用通信电路系统25经由射频收发器24连接至第一无线网络并且经由射频收发器24创建第二无线网络。类似地，当振荡器电路30将运动传感器22电耦合至射频收发器24时，运动传感器22可以被配置成检测运动的存在。在一些实施例中，响应于运动传感器22检测到运动的存在，可编程处理器26可以被配置成引导振荡器电路30将通信电路系统25电耦合至射频收发器24，使得可编程处理器26可以使用通信电路系统25通过第一网络或第二网络来广播指示该运动的存在的信号。
图5是根据示例性实施例的用于运动感测智能灯泡10中的电路板组件20C的透视图。如图5示意性示出的，电路板组件20C可以类似于图2的电路板组件20A以及图3和图4的电路板组件20B。然而，电路板组件20C可以不设置运动传感器22。替代地，电路板组件20C可以使用在通信电路系统25和/或可编程处理器26中实施的基于软件的解决方案来代替如本文所述的运动传感器22的功能。特别地，通信电路系统25和/或可编程处理器26可以利用射频收发器24来发射低能量信号(例如，微波信号或Wi-Fi信号)的脉冲以检测运动。
虽然上文已经详细描述了某些已选择的示例性实施例，但是对前述部件、结构或操作进行修改的其他实施例也处于本发明的范围内。例如，上文所描述的逻辑流程不需要所描述的特定顺序或相继顺序来实现希望的结果。可以提供其他步骤，可以从所描述的流程中消除步骤，并且可以将其他部件添加到所描述的系统或从所描述的系统移除。其他实施例可以处于本发明的范围内。
根据前述内容将观察到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现许多变体和修改。应该理解的是，并不意使或不应该推断出关于本文所描述的特定系统或方法的限制。当然，旨在覆盖如落入本发明的精神和范围内的所有这种修改。