照明装置、传感器系统和用于非接触式控制光源的方法与流程

本发明涉及用于非接触式控制光源的照明装置。照明装置能够设计用于基于光学信号来控制光源的特性。本发明还涉及传感器系统以及用于利用照明装置对光源进行非接触式控制的方法。

背景技术：

1、操作者对照明装置的控制通常手动进行，即例如通过操纵按键、开关或类似的操作元件进行。此外，还已知所谓的“触摸”灯具，其通过触摸导电表面，例如借助电容式触摸传感器来接通和关断。

2、还已知能够通过手势控制的照明装置，其中，在此首先想到的是通过手运动进行的手势。这种灯具对人体或手的接近和/或触摸作出反应，其中，在此执行的手势对于灯具的控制是决定性的。

3、这种照明装置通常需要繁琐的传感器布置来探测运动。缺点还包括，无法可靠地区分和识别复杂的手势。附加地，传感器布置通常预设布置在照明装置的面对操作者的区段中的检测区域。但检测区域并非总是朝光源定向，这可能导致控制违反直觉。此外，这种照明装置通常只能识别在照明装置的特定部位处的局部的检测区域中被执行的手势。这可能使操作变得不直观并且也对照明装置的外观和发光效果产生影响。

技术实现思路

1、因此，本发明所基于的任务是，至少部分改进相应的照明装置、传感器系统和用于非接触式控制光源的方法。

2、该任务通过本文描述的方案至少部分得到解决。

3、本发明的第一方面涉及一种用于非接触式控制光源的照明装置，包括：用于接收光学信号的多个传感器，所述传感器具有配属于多个传感器的探测区域，该探测区域基本上完全围绕照明装置的中心轴线延伸，其中，照明装置设计用于，基于由多个传感器接收的光学信号来控制光源的至少一个特性。

4、首先阐述一些术语。

5、在本发明的范围内，照明装置是指可以与一个或多个照明器件一起使用的任何装置。照明装置尤其可以构造为灯头。照明装置尤其可以包括（可更换的）光源。

6、可以使用不同的照明器件作为光源。

7、光源的特性可以是光源的任何（光学技术）运行参数或其组合。

8、多个传感器是指两个或更多个传感器。在有利的实施方式中，涉及四个、八个或16个传感器。

9、传感器能够作为光敏结构元件例如构造成用于接收/检测光学信号。光学信号能够由一个或多个对象、例如手发出或反射。光学信号例如可以是可见光或红外光或组合。

10、构造用于非接触式控制光源的照明装置通常也能够通过触摸照明装置来控制。然而，这由于不同的原因（指纹、卫生）通常是不太期望的。因此，非接触式控制通常通过手势进行，其中，对象（优选手或手指）接近照明装置，而不必触摸照明装置。例如可以使用手运动来控制照明装置。在此，例如可以区分不同的手势。这也被称为手势控制。

11、在探测区域（也是检测区域）内，能够非接触式地识别对象、尤其是手。基本上完全围绕照明装置的中心轴线延伸的探测区域使得能够从照明装置的基本上任何方向或任何侧面对照明装置进行非接触式控制。因此，基本上完全围绕照明装置的中心轴线延伸的探测区域不仅能够大于在照明装置的特别区域中设置的“局部”探测区域，而且对于照明装置的操作者而言也可更容易接近，即从所有侧面可接近。由此，照明装置能够实现对光源的360°控制。由此不需要控制的定向。这使得控制对于操作者而言非常简单且直观。这对于悬挂在大的餐桌上方且并非从所有侧面都同样易于接近的吊灯而言是尤其有利的。在定位和/或定向照明装置时，操作者无需考虑对照明装置的控制。尤其，该设计方案能够实现完全旋转对称的灯具，而不用光学地标识必须进行控制的特定区域。替代地，控制例如能够通过相应的手势，基本上在围绕中心轴线的任何地方进行。

12、多个传感器中的至少一个传感器可以设计用于，接收由手在探测区域中发出和/或反射的光学信号，尤其是红外信号。例如，多个传感器中的至少一个传感器能够设计用于，发出光学（例如红外）信号，使得该光学信号由手在探测区域中被反射，从而该光学信号能够被多个传感器中的至少一个传感器探测到。

13、光源的特性例如可以是光源的开关状态、光强度或光亮度和/或色温。优选地，色温能够在2700 k至4000 k的范围内设定。在其他示例中，色温例如可以在2200 k至3500 k的范围内设定。

14、通过照明装置控制光源的这些特性或其他特性中的至少一个特性借助以下示例被示例性地阐述：

15、照明装置能够设计用于，当i）手运动通过探测区域的至少一个区段时，改变光源的至少一个特性。在手接近照明装置并且在短的时间段中至少部分停留在探测区域内的根据手运动i）的这种手运动或“滑刮运动”中，至少一个传感器或必要时两个或更多个相邻的传感器分别可以接收短的光学信号。在这样的滑刮运动中，照明装置例如能够设计用于，接通或关断光源。

16、照明装置能够设计用于，当ii）手在探测区域的至少一个区段中保持静止时，改变光源的至少一个特性。如果手根据手运动ii）在照明装置附近且在探测区域中保持稍长时间，则至少一个传感器或必要时两个或更多个相邻的传感器能够分别接收较长的光学信号。在这种手运动ii）的情况下，照明装置例如能够设计用于给光源调光（从亮到暗或从暗到亮）。该照明装置尤其能够设计用于，基本上对光源进行无级调光，直至手运动ii）结束（手从探测区域移开）。在手运动ii）中，手仅必须基本上保持静止。

17、照明装置能够设计用于，当iii）手在探测区域的至少一个第一个区段中保持静止并且附加地从至少一个传感器接收到来自探测区域的基本上与第一区段对置的第二区段的信号时，改变光源的至少一个特性。在根据iii）的所谓的例如两个手位于探测区域的不同（对置）的区段中的“双重手势”的情况下，至少两个（基本上对置的）传感器能够分别接收较长的光学信号。在这种根据iii）的双重手势的情况下，照明装置能够设计用于改变光源的色温（根据从冷白到暖白的光色或从暖白到冷白的光色）。在其他示例中，也可以改变光源的颜色，例如从第一颜色到第二颜色。照明装置尤其能够设计用于，基本上无级改变色温和/或颜色，直到根据iii）的双重手势结束（两个手从探测区域移开）。在根据iii）的双重手势的情况下，手/双手仅必须基本保持静止。通过多个传感器，能够在探测区域的不同区域中同时记录手势。

18、照明装置能够设计用于，当在探测区域中识别出根据i）、ii）或iii）的手运动或双重手势时，改变光源的各种特性。尤其不需要为了识别手运动或双重手势而首先激活照明装置，或者首先选择光源的要改变的特性。

19、附加地，照明装置能够设计用于，当i）、ii）或iii）分别重复时，沿相应对置的方向控制光源的至少一个特性。如果照明装置例如构造用于在根据i）的滑刮运动时接通光源，那么照明装置还可以构造用于，在根据i）的重新的滑刮运动时关断光源。如果照明装置例如构造用于，在根据ii）的手运动时将光源从亮调暗，那么照明装置还可以设计用于，在根据ii）的重新的手运动时将光源从暗调亮。如果照明装置例如构造用于，在根据iii）的双重手势时将光源的光色从冷白色改变成暖白色，那么照明装置还可以设计用于，在根据iii）的重新的双重手势时将光色从暖白色改变成冷白色。

20、本发明的第二方面涉及一种用于非接触式控制光源的照明装置，包括：用于接收光学信号的至少一个传感器，具有配属于传感器的探测区域；以及至少部分围绕照明装置的中心轴线延伸的光导体，具有配属于传感器的第一表面区域和面对探测区域的第二表面区域；其中，照明装置设计用于，基于穿过光导体由传感器接收的光学信号控制光源的特性。

21、该设计方案能够实现使用照明装置本身的（至少部分透光的）一部分作为光学信号的波导。因此，对照明装置的外观和/或发光效果的影响是可想到地最小的。

22、照明装置的光导体可以构造为光学信号（可见或红外）的波导/光导并且由此设计用于，将光学信号从第二表面区域向第一表面区域引导或偏转。这例如可以通过光导体内部的全反射进行。附加地或备选地，光导体设计用于，将光学信号从第一表面区域向第二表面区域引导或偏转。光导体的光导特性尤其涉及可见光或红外光。

23、光导体可以是照明装置的造型元件。光导体可以具有有助于照明装置的发光效果的光学几何形状。设计用于基于穿过光导体由传感器接收的光学信号来控制光源的特性的照明装置能够实现的是，将探测区域在空间上与配属于探测区域的传感器间隔开。能够实现这种分离，而无需将专门构造用于传输光学信号并且对照明装置的外观产生影响的附加构件集成到照明装置中。通过该分离，能够在尽可能易于接近且直观的区域中操作/控制照明装置。该控制可以被转移到照明装置的对照明装置的外观影响尽可能小的区域中。在光源布置在传感器附近时，在探测区域中的手势因此基本上是朝光进行，这对于操作者来说是非常直观的。

24、光导体可以设计用于，将从光源发出的光穿过光导体输出到周围环境中。换句话说，光导体构造为，使得通过光出射面辐射光。因此，光导体具有双重功能，其中，光导体一方面传导光学信号并且另一方面允许由光源发出的光通过。光导体为此可以是基本上透明的并且至少部分辐射由光源发出的光。在此不仅利用光学信号的光导效应，而且利用光导体的（光学）透明度。

25、光导体能够基本上完全围绕光源的中心轴线延伸。由此，（所产生的）光出射面能够基本上完全围绕光源的中心轴线延伸。照明器件通常沿照明装置的中心轴线布置；如果光导体同样几乎完全围绕该中心轴线延伸，则光能够基本上在所有方向上均匀地分布。照明装置由此通过光导体成形，并且光导体的光学几何形状有助于照明装置的发光效果。如果光导体基本上完全围绕光源的中心轴线延伸，则光导体能够被视为360°波导。360°波导设计用于将光学信号从第一或第二表面区域的任何位置引导至第二或第一表面区域。优选地，光导体基本上完全围绕光源和/或与光源连接的光学元件延伸。

26、光导体能够基本上关于光源和/或照明装置的中心轴线旋转对称地构造。由此，通过照明装置产生均匀的光分布。此外，例如通过光学装置提高利用照明装置可实现的照明场景或辐射特性的可变性。

27、光导体能够构造为例如由玻璃和/或有机玻璃构成的实心体。在优选的实施方式中，光导体构造为由玻璃构成的实心体。实心体能够构造为空心柱体、空心锥区段、空心椭球区段或其组合。第一表面区域和第二表面区域能够分别构造在空心柱体、空心锥区段和空心椭球区段的（同轴的）端面上。至少对于空心柱体，由此针对第一表面区域和第二表面区域的形状能够分别产生圆环。

28、探测区域能够基本上完全沿第二表面区域延伸，尤其基本上完全围绕光源的中心轴线延伸。如果光导体例如构造为空心柱体，则由此针对第二表面区域能够产生圆环形面，该圆环形面附加地能够基本上完全围绕照明装置和/或光源的中心轴线延伸。由此，可以从照明装置的所有侧面接近探测区域。这对于操作者而言是非常直观的，因为可见的第二表面区域通过其形状和位置说明（不可见的）探测区域。

29、至少一个传感器能够基本上与光导体的第一表面区域接触。由此，光学信号能够尽可能高效地被施加到传感器上。尤其，光导体能够与传感器连接，例如粘接。由此，传感器有效地受到保护，以防环境影响，例如以防灰尘，这改进了传感器的耐久性。

30、至少一个传感器可以具有多个传感器，所述多个传感器围绕光源的中心轴线布置。这些传感器能够分别至少部分配属于探测区域的不同区域。由此，传感器基本上暴露给通过光源造成的相同的光条件，这简化了传感器的校准。

31、光导体可以具有用于反射器元件的容纳部，其中，第二表面区域沿用于反射器元件的容纳部的边缘延伸。用于反射器元件的容纳部能够是圆形的。反射器元件能够设计用于，在入射到反射器元件时例如通过反射器元件上的部分透光的镜面涂层至少部分反射由光源发出的光。

32、光导体可以具有用于光源的容纳部，其中，第一表面区域沿用于所光源的容纳部的边缘延伸。用于光源的容纳部也能够以用于底部的容纳部的形式构造，该底部具有用于光源的支架。

33、用于反射器元件的容纳部和/或用于光源的容纳部有助于照明装置的对齐且封闭的外观。用于反射器元件的容纳部和用于光源的容纳部还有助于的是，由光源发出的所有光基本上能够由光导体发出到周围环境。光源优选能够朝反射器元件的方向辐射光。用于反射器元件的容纳部和用于光源的容纳部能够关于照明装置的中心轴线同轴地布置和/或布置在光导体的对置的侧面上。

34、根据第二方面的照明装置能够利用结合根据第一方面的照明装置描述的特征来改进。根据第一方面的照明装置能够利用结合根据第二方面的照明装置描述的特征来改进。

35、本发明的第三方面涉及一种用于非接触式控制光源的传感器系统，包括：用于接收光学信号的至少一个传感器；其中，传感器系统设计用于，在布置在光导体的第一表面区域上时，在光导体的第二表面区域上提供探测区域；其中，传感器系统设计用于，穿过光导体接收来自探测区域的光学信号，使得能够实现光源的非接触式控制。用于非接触式控制光源的传感器系统能够集成到具有光导体的现有的照明装置中。

36、传感器系统可以设计用于，当第二表面区域是环形连续的时，沿第二表面区域提供环形连续的探测区域。通过环形连续的探测区域，能够从任何侧面非接触式控制照明装置。

37、根据第三方面的传感器系统可以设计成能够实现根据第一和/或第二方面的照明装置的功能。

38、本发明的第四方面涉及一种用于非接触式控制光源的照明装置，尤其是便携式和/或电池运行的照明装置，尤其是根据第一和/或第二方面的照明装置，该照明装置具有方位和/或运动传感器，其中，照明装置设计用于至少部分基于方位和/或运动传感器的信号来控制光源。

39、因此，根据第四方面的照明装置可以设计用于，在运动时和/或例如在偏离于垂直定向的方位时自动停用。例如，这可以对应于照明装置的运输模式。一旦照明装置静止（例如静止，低于特定水平的振动水平）和/或照明装置例如直立定向，那么照明装置例如可以自动激活。

40、这尤其在非接触式可控制的照明装置中能够手动改变照明装置的位置和/或能够运输照明装置，而可能在此运动通过非接触式的探测区域的对象不触发控制过程，这又可能导致照明装置的至少一个特性的无意的改变。如果方位和/或运动传感器确定照明装置被运输，那么对象、尤其手的运动可能导致意外的控制过程，这能够通过控制至少部分基于方位和/或运动传感器的信号被避免。

41、照明装置能够具有用于非接触式控制照明装置的光源的传感器系统，其中，照明装置设计用于，基于传感器系统，根据方位和/或运动传感器来激活和/或停用光源的非接触式控制。传感器系统可以是根据第三方面的传感器系统。

42、非接触式控制能够基于方位和/或运动传感器的信号被选择性地激活和停用。如果例如检测到照明装置的位置的手动改变，那么非接触式控制能够（暂时）被停用。如果例如检测到照明装置放置在行驶中的火车内的桌台上，那么非接触式控制能够（再次）被激活。

43、本发明的第五方面涉及一种用于利用照明装置、尤其是根据第一、第二和/或第四方面的照明装置非接触式控制光源的方法，照明装置包括多个传感器以提供光学信号，该方法包括步骤：通过多个传感器提供多个光学信号，使得产生基本上完全围绕光源的中心轴线延伸的探测区域。

44、该方法使得能够从任何侧面非接触式地例如通过手势控制照明装置。例如能够通过传感器的定向和/或布置和/或可选的光导体的形状来汇合光学信号，使得产生基本上完全围绕光源延伸的探测区域。为此，光学信号能够在探测区域中相互重叠。探测区域尤其能够在照明装置的背离光源和/或多个传感器的一侧被产生。多个传感器中的传感器能够基本上持续提供多个光学信号，这使得随时能够例如检测手势。

45、多个传感器中的传感器可以围绕照明装置的中心轴线布置。尤其，多个传感器中的传感器能够均匀分布在周边上。由多个传感器提供的光学信号能够在探测区域中相互重叠。

46、本发明的第六方面涉及一种用于利用照明装置、尤其是根据第一、第二和/或第四方面的照明装置非接触式控制光源的方法，该照明装置包括至少一个用于接收光学信号的传感器，该方法包括以下步骤：a.通过至少一个传感器接收光学信号；b.基于在第一时间段上接收到的光学信号确定第一统计平均值并且基于在第二时间段上接收到的光学信号确定第二统计平均值，其中，第二时间段短于第一时间段；并且c.当第一统计平均值与第二统计平均值之间的偏差大于或等于预定极限值时，改变光源的特性。

47、通过对在预定时间段上由传感器接收到的光学信号进行统计评估，能够减少或避免错误触发或无意的控制过程。尤其为了提供扩展的探测区域（应该必要时通过扩展的光导从该探测区域接收来自一个或多个传感器的信号），对光学信号进行统计评估已被证明是符合目标的。为此和/或出于其他目的，例如可以在传感器系统上布置相应的微处理器，该微处理器承担该评估。因此，能够可靠地区分和识别手势。例如，第一时间段可以是第二时间段的至少两倍长，优选至少十倍长。由此例如可以在第一时间段上检测背景信号。例如，第二时间段可以保持尽可能小，并且来自第二信号的统计信号与背景信号的偏差例如可以被识别为手势。如果第二时间段是较短的，那么能够由此将实施手势与控制照明装置之间的延迟保持尽可能小。由此，操作者能够迅速获得关于其手势是否被（正确）识别的反馈和/或能够及时结束手势以设定光源的期望的特性。第一时间段例如能够是5至100秒，优选10至60秒，进一步优选20至50秒。第二时间段例如能够是0.01至2秒、0.05至1秒或0.1至0.5秒。

48、第一统计平均值和/或第二统计平均值能够为中值。

49、步骤a.至c.能够针对围绕照明装置的中心轴线布置的多个传感器被执行，并且在至少一个传感器的偏差大于或等于预定极限值时，能够检查至少一个基本上对置的传感器的偏差。例如，这使得能够区分（单侧）手运动与例如两个手放置在探测区域的不同区段中的双重手势。

50、根据第五方面和第六方面的方法能够组合。根据第五方面和第六方面的方法能够分别利用结合根据第一方面、第二方面和第四方面的照明装置和/或根据第三方面的传感器系统描述的特征来改进，反之亦然。