CN1474921A - 照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了连接一电气设备如照明元件(50)和一电源(11)的系统(10)。电气设备包括金属化条形式的电耦合(55，56)，其在工作中与设置在支撑表面上的一个阵列中的相应导电元件(24)之间形成容性耦合。支撑表面上的导电元件(24)和电源连接。在优选形式中，电气设备是照明瓦片的形式，其包括嵌装的LED(50)以及控制和传感设备(59，60)，该控制和传感设备能通过电源所采用的信号路径接收和传输数据。在工作中照明瓦片(50)藉由一磁力固定在支撑表面上，因此该瓦片能简单、容易地附着在支撑表面上和从支撑表面上移开。

Description

照明系统

技术领域

本发明总体上涉及连接电气设备和电源的系统和方法。本发明具体地但不是唯一地设计为，照亮大面积的照明系统，其中本发明在上下文中被描述。然而，被意识到的是，本发明具有更广的应用范围，可被用于与其它电气设备或其它照明装置的连接，如信息显示、标志系统、电影照明、装饰照明或广告照明等。

背景技术

当采用现有的照明元件实现一个照明系统时，存在几个问题。嵌装(flush mounting)需要一个共同工作的表面，在该表面的后面可安装光学零件。因此，该表面将侵占室内空间，使室内空间体积的一部分不能被使用。而且，必须决定光学零件及控制装置的位置、尺寸和数量，以满足可见的或当前的需要。如果这些需要改变，则难以改变光学零件或控制装置的位置、尺寸或数量，原因是每个设备要求固定的布线和物理安装。如果发生一个变化，则支撑结构很可能需要结构和表面的维修，以去除照明系统变化的证据。

发明内容

本发明的一个目的是通过提供一个连接电气设备和电源的改进系统来改善上述问题。本发明理想地适用于照明系统，并可使照明系统实现现有照明元件的官能度和美学性，却表现出提高了的安装和控制的灵活性。

在第一方面，本发明涉及一个连接电气设备和电源的系统，该系统包括至少一电耦合，其被设置在所述电气设备的外表面上或与其相邻，和一被设置在支撑表面上的导电元件阵列，该导电元件与电源连接以提供一激励表面(energised surface)，其中该设备能够设置在激励表面上，因此支撑表面的至少一个导电元件与电气设备的至少一个电耦合元件之间形成电耦合，以连接所述电气设备和所述电源。

在详细的上下文中，电气设备涉及过去常常被要求经固定布线与电源连接的电气用具和仪器。本发明的优点是该电气设备能被设置在支撑表面上，以提供与电源的电连接。因此，在安装设备时避免了提供支撑表面结构的任何重大改变的需要。

优选地，设备能被设置在激励表面上的多个位置的任意一个，以形成连接设备和电源的电耦合。通过这种方法，系统被设计为在设备的定位方面提供高度的灵活性。

该系统理想地适用于大范围的电气设备，包括照明系统、娱乐系统、安全系统、传感器和其它控制设备。

在电气设备是一用于大面积照明的照明元件的情况下，典型的支撑表面是一墙或天棚。然而本发明不局限于此应用，其可被用于其它装饰、电影或广告场合。例如，支撑表面可以是一广告显示屏，或是家具的一部分如桌子的表面，此时照明元件被用作特定的目的(如阅读)，或作为一影片。

在一优选实施例中，电气设备被适配为与电源容性耦合。在这种形式中，该设备包括至少两导电元件。这种配置的具体优点是设备可与电源耦合，而不需要任何该设备的相应导电元件与支撑表面间的直接连接。因此，能够形成连接，而不会对支撑表面造成任何物理损坏。这种形式的另一优点是容性耦合为设备提供了一非功耗限流元件。同时设备可被密封而不会暴露导电元件，暴露的导电元件可能氧化或形成危害。

当设备安装在支撑表面上时，设备的导电元件与支撑结构的导电元件靠近并形成基本上平行的关系。为了提供期望的容性耦合，需要在支撑结构的导电元件与电气设备的导电元件之间设置一电绝缘层。通过在电气设备上或在支撑结构上或在两者上设置一绝缘罩面(insulating overlay)，可实现上述需要。

在一种形式中，支撑结构的导电元件阵列被安装在一衬板上，该衬板形成第一电绝缘层。该衬板也可包括第二电绝缘层。这个衬板可以被制造为连续的长度并固定在支撑结构上，作为与墙纸类似的表面覆盖层。这里合适的材料是没有背衬的金属化聚合物或金属化纸，和具有柔性衬板的聚合物、纸、橡胶或硅，或具有刚性背衬的绝缘体如塑料板。

在另一种形式中，支撑结构的导电元件阵列安装在一刚性背衬材料上如塑料板。也可包括一第二电绝缘层。这种形式的优点是仅需要一个工序来同时固定塑料板和导电元件以及绝缘体，并以整体的方式实现与照明元件的容性耦合。

在一种形式中，支撑结构上的第二绝缘层可包括适合于面积的表面漆或由其构成。这可以是一种典型的油漆。这种形式的优点是对于油漆表面后面空间的使用者来说，激励导电元件和绝缘体是不可见的并且不能被探测。这种形式的另一优点是通过包括一种高介电常数的材料如二氧化钛，表面漆本身能有利于改善容性耦合时的能量转移效率。

优选地，该设备包括至少两个设置在照明元件的第二主表面上或与其相邻的导电元件。在超过两导电元件位于设备上的情况下(即，4、6、8条等的相邻导电带或径向相对导电带)，它们通过设备上的电路元件实现相配互连，因此当将照明元件定位在支撑结构上时，与电源的容性耦合需要逐渐降低的梯度或角度精度。因此，这样的一个优点是需要较低水平的技术将设备安装在支撑结构上，以实现较高水平的定位准确度。

该设备可以任意适宜的方式如机械固定件或使用粘结剂等固定在支撑结构上。然而，在一优选形式中，该设备藉由一永磁力被毗连附着在支撑结构上。永磁力在位于支撑结构之上或其中的磁感受或磁活性材料与位于设备体之上或其中的磁感受或磁活性材料之间发挥作用。

位于支撑结构和设备上的导电元件可以是一种非铁磁性材料，以便不会减弱设备与支撑结构间发挥作用的磁力。替代地，支撑结构或设备上的导电元件可以同时具有导电性和铁磁性，从而集成用于电力耦合的导电功能和用于附着的磁感受器功能。

用作活性永磁体的适宜材料是以氧化亚铁为基的柔性磁板、铁氧体、磁钢或稀土永磁体。磁感受材料可能已被包括在支撑结构中，如同混凝土结构中的钢筋。磁感受的适宜材料是任何永磁材料。

在另一优选形式中，设备包括集成嵌入式电子手动控制器、远端控制器、自动控制器、或这些控制器和传感器的任意组合，或由其构成，集成嵌入式电子手动控制器如接触开关或光水平控制器，远端控制器如射频或红外，自动控制器如时钟定时器或自动光水平控制器或传感器，例如占用(occupancy)、环境光线、温度、烟雾、邻近或其它人体或环境传感器。包含有控制器或传感器的设备与不含控制器或传感器的设备之间的数据通信可通过无线技术或直接连接来实现，无线技术如射频、红外，直接连接如设备所采用的外部电源的调制器。在这种方式中，包含有控制器或传感器的设备能被用来控制其它不含控制器或传感器的设备，因此消除了对其它有线控制或传感元件的需求。另一优点是设备能在网络数据环境中被个体寻址而没有固定布线的限制。又一优点是包含有控制器或传感器的设备可采用与不含控制器或传感器的设备相同的外部电源连接。

通过电耦合能同时提供数据和电力的配置可以具有广泛的应用，具体地是能实现分离电气设备的协调控制。这可被具体用于具固定放置特征的电气设备的中央控制。例如，娱乐或信息显示系统，如电视、计算机监视器、DVD播放器、CD播放器、无线电接收器和音频扬声器，这些电气设备可与激励表面连接，通过电耦合协调它们的电力和控制官能度，从而使它们能与其它类似连接的设备组成网络。在这种配置中，控制数据可经激励表面传输，而信息数据可通过其它现有技术如红外或射频被传输。

如上所述，该系统理想地适用作照明系统的一部分，又一方面，本发明涉及一照明系统，其包括一照明元件和一支撑结构，该照明元件包括一具有相对的第一和第二主表面的实体，至少一个安装在实体上的光源，该光源能在工作中从第一主表面上发射光线，以及至少一个电耦合元件，该电耦合元件设置在第二主表面上或与其相邻，该支撑表面包括一导电元件阵列，该导电元件与电源连接以提供一激励表面，其中照明元件可设置在激励表面上的多个位置的任意一个，在这个位置处，支撑表面的至少一个导电元件与照明元件的至少一个电耦合元件之间形成电耦合，以连接所述照明元件和所述电源。

而照明元件可具有任意期望的形状，在一具体优选形式中，照明元件的实体相对薄，因此该元件不会明显突出于支撑表面之外。在一具体优选形式中，照明元件具有瓦片的形状。

在另一方面，本发明涉及一适用于上述任意形式的系统的照明元件。

在本发明这个方面的一具体优选形式中，照明元件被设计为籍由磁力固定在支撑表面上，且被配置为通过形成在支撑表面与照明元件上的电耦合元件间的容性耦合而与电源连接。

在又一方面，本发明提供一照明元件，该照明元件包含一具有相对的常规平面式第一和第二主表面的通常薄实体，至少一个安装在实体上的光源，该光源在工作中从第一主表面发射光线，以及至少一个耦合元件，该耦合元件在工作中将照明元件与外部电源耦合。

在一具体优选形式中，光源嵌入在该元件的实体内并位于相对的主表面之间。这种配置理想地适用于在表面(如墙、玻璃或天棚)上的安装，此时能够安装光源而不需要一个容纳光源元件的凹洞。因此，该元件能显著减少安装照明元件所需的空间大小。

照明元件的实体可被提供为不同的尺寸和形状，且也可以是刚性或柔性的。在一种形式中，照明元件的实体可以是板的形状如同无限长的材料，而在另一种形式中，该实体可以更紧凑且被形成为瓦片的形状等。而且，该实体可以是整体的结构，或可包括以叠层或其它配置构成的材料组合。该实体也可以是固体或混合气孔或通道。在一种形式中，该实体表现出均匀光散射特性。在另一种形式中，该实体可构造为表现出不均匀光散射或聚焦特性，以产生一定范围内的发光效应。

优选地，该实体包括这样的一层，光源嵌入该层中或光源附着在该层上。这层的适配材料包括透明、半透明、白色或染色聚合物如聚碳酸酯，透明、半透明、白色或染色硅，透明、半透明、白色或染色熔凝材料如玻璃，或聚合物和熔凝材料和硅的组合。

在一种形式中，至少一个光源是发光二极管(LED)。其典型地具有100,000小时左右的寿命。一个LED光源或多个光源可被直接嵌入在照明元件的实体中，该照明元件采用本征材料热导性来管理热量。

其它适配的光源包括谐振腔、单一模式或电力光电再循环的发光二极管(LED)，以及除半导体LED如依赖于电泳的有机聚合物LED之外的LED。另外，冷阴极荧光或电致发光光源也可是适合的。

在一种形式中，至少一个光源是白色LED。其工作原理是通过单色半导体LED的兰色光线激活磷光体覆盖层或层的行为而工作。磷光体覆盖层或层将具有兰光波长或更短波长的单色光转换为包括各种波长光线的真实白光。然而，如果需要，可采用任意可获得颜色的LED。

该磷光体覆盖层可直接附着在LED上。在一替代形式中，照明元件包括一设置在照明元件的第一主表面之上或与其相邻的磷光体层。在这种方式中，包括兰LEDs的照明元件基本上发射白光。在第一主表面上或在邻近第一主表面处完成转换的优点是：通过将磷光体覆盖层附着在LED上或每个LED上的配置，可以改善作为白光光源的照明元件的光学性能。

在一具体优选形式中，该实体包括一半透明材料层，其上叠加有至少一个导电层。该至少一个导电层可有助于照明元件内部的电连接，也可为照明元件提供附加的机械强度。

该至少一个导电层可提供一平面光学反射镜。所述至少一个导电层的表面性能可被优化为均匀光学反射面，以提供一均匀散射光源。替代地，该至少一个导电层可总体透明，以允许透过照明元件能看见其它光源。

在一具体优选形式中，该至少一个光源定位在实体中。在照明元件中采用超过一个光源的情况下，这些光源可被间隔地设置在实体中。然而，该至少一个光源可被定位在任意边缘表面上。如果需要，在实体内可采用各种实用的光学方法来产生均匀散射的光线输出、聚集的或方向性的光线输出。

根据本发明这个方面的照明元件理想地适用于上述系统中。具体地，该照明元件可被设计为采用上述技术来实现与电源的容性耦合，且可包括一磁活性或磁感受层，以藉由感受力固定在支撑表面上。

在又一方面，本发明涉及一表面罩面，在工作中该罩面附着在支撑结构上以产生激励表面。在这个方面，该表面罩面包括一第一电绝缘材料板，在其上安装了一导电元件阵列。在一种形式中，该罩面还包括一被定位在导电板阵列上的第二电绝缘层。

在又一方面，本发明涉及将电气设备与电源容性耦合的方法，该方法包括以下步骤：提供一支撑结构，该支撑结构包括第一电绝缘层，在该层上安装有一导电元件阵列，连接所述阵列和电源以提供一激励表面，将电气设备牢固在激励表面之上，其中在电气设备的被支撑的电耦合元件工作时，形成与安装在支撑结构上的导电元件的容性耦合，从而连接该设备和该电源。

因此，本发明的一优选形式提供一照明系统，其中一薄的、总体上为平面的照明元件可去除地附着在一表面(如墙)上，且通过形成在定位于照明元件背面的导电元件与定位于该照明元件所附着表面上之间的导电元件间的容性耦合，该照明元件被赋能。而且，照明元件可被经电源传输的数据所控制。

此后，参考附图描述本发明实施例是很方便的。被意识到的是，能够理解附图和相关描述的具体性，而不会取代先前本发明广泛描述的通用性。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的用于照明系统的照明瓦片的分解图；

图2是图1中安装在照明系统的支撑结构上的照明瓦片的侧视图；

图3是一示意性前视图，显示四个安装在表面上且与电源连接的图1中的照明瓦片；

图4是图3中所示电路的简化电路图；

图5是图2中照明系统的支撑结构的替代电路配置的示意图；

图6是采用图1中照明瓦片的替代照明瓦片的照明系统的示意图；

图7是图6中照明系统的简化电路图；

图8是更详细的电路图；

图9是包括传感器和控制功能的照明瓦片电路系统的方块图；

图10是照明系统网络的方块图。

具体实施方式

图1显示了用于大面积照明系统10中的照明瓦片50的分解图。照明瓦片50具有一薄实体51，薄实体51具有相对的第一和第二主表面52、53。该实体51是由六个主要组件构成的层状结构。

最后面的组件54具有一外表面，其构成实体51的第二主表面或后表面53。这个组件由一聚合物膜制造，其包括设置在其内侧上的金属化条55，56。该金属化条55，56作为瓦片50的电耦合元件，使瓦片实现与电源的容性耦合，这将在下面详细描述。聚合物膜形成了位于金属化条55和56上的绝缘层，因此将电耦合元件充分固定在瓦片实体51中。

瓦片实体51的下一层是一柔性磁板57，其提供一活性磁力，以将照明瓦片固定在适配的磁感受元件上。这将在下面更详细地描述，采用磁力将瓦片安装在支撑结构上的方法理想地适用于照明系统10，因为它提供了一个方便系统，瓦片50可固定在支撑结构上和从支撑结构上移去而不会损坏支撑结构，该支撑结构包括一适配的磁感受器。

瓦片实体的下一层包括一印刷电路板单元58，其提供电路系统和电气组件的机械支撑，并提供照明瓦片50的各种功能。在图示的形式中，安装在电路板58上的包括九个LED59，其设置为3×3的网格。传感器60也设置在电路板58之上。根据照明瓦片50被要求的官能度，传感器的恰当品种可变化。传感器可包括但不局限于下述的任意一种或其组合：热电传感器、长波长红外传感器、微波邻近传感器、超声邻近传感器、用于远端控制的红外短波探测器、用于可见光水平探测的光传感器、温度传感器、湿度传感器、空气压力传感器、烟雾传感器、RF发送或接收模块、麦克风、视频图像俘获、红外图像俘获以及接触传感器调整电子。

至少一个微控制器61也被安装在电路板上，以控制照明瓦片的各种功能。这个控制器61典型地控制全部LEDs能获得的总能量，能控制单个LED的亮度，能从传感器接收信号并转换为本地或远端报告或命令，能组建和传输用于远端报告或命令的数据信息。该控制器也可被构建为翻译和执行接收到的数据报告或命令。该电路板58除了包括恢复数据时钟信号的数据电路外，也包括调制和解调信号的数据电路。电源电路也包括如桥式整流器和能量存储组件。

照明瓦片的下一相邻层是支撑框62，其定位于安装在电路板上的这些组件之上，以提供对那些组件的某种物理保护。典型地，该框架由注入成型的聚碳酸酯制造，但也可采用其它适配材料。框架62也提供照明瓦片实体的外边缘63。

下一层是一进一步金属化的聚合物膜64，其作为接触传感器，使照明瓦片50能在至少某种程度上被瓦片实体的第一主表面52上的人体接触所控制。在图示的形式中，选择性金属化聚合物膜64提供了在一透明聚合物膜上的水平和垂直细金属化线条。在这种形式中，该层作为人体接触传感的高阻抗容性敏感元件。

瓦片实体51的最后一个组件是一前盖，其提供了发射光线的光学校准，发射光线采用除融合(defusion)、去折射(defraction)、聚焦或其它实用的光学技术。如果需要，该前盖也可提供一长波长红外菲涅耳透镜(fresnel lens)，以改善或合理化热电传感器的视场。而且，根据所需要的照明瓦片50的官能度，前盖可为输入视频或红外图像再俘获提供光学透镜。

照明系统10设计为：照明瓦片50安装在支撑结构20上，且通过容性耦合配置与电源11耦合。

参考图2和图3，图示的支撑结构是一墙，其包括一外表面罩面22，该罩面具体地提供容性耦合的一部分，同时也藉由磁板57产生的磁力，使照明元件50安装在墙20上。

图2最好地显示了表面罩面22。被意识到的是，覆盖层不是按比例绘制的，以便更容易表示主要组件的性能。表面罩面22是被附着在墙20上的叠层结构。该表面罩面22包括一外部聚合物膜23和一磁感受层25，外部聚合物膜23包含金属化条24。表面罩面22构造成使金属化条24定位在聚合物膜23和磁感受层之间，聚合物膜和磁感受层均作为金属条的绝缘层。

在与照明瓦片50类似的配置中，金属化条作为电耦合元件且构成照明系统10的容性耦合配置的一部分。具体地，如图3的最好示例中，每一金属化条与电源11连接，在图示实施例中的电源11是一48伏交流电源。

如上所述，表面覆盖层22设计为附着在支撑结构20上。在使用中，表面覆盖层可被提供在支撑结构20的大面积上，且可固定在支撑结构上，用一种类似悬挂墙纸方式的步骤。因为采用了48伏交流电源，该系统不会对人体或动物造成触电的危害。

在使用中，照明瓦片50设置为靠在支撑结构的表面罩面22上，瓦片的第二主表面53面对支撑结构20。考虑到磁板57邻近表面罩面22的磁感受层25，瓦片可单独藉由磁力固定在位置上。而且，瓦片定位在支撑结构20上，因此金属化条55，56与形成在表面覆盖层上的成对的金属化条24形成对准。当采用这种方式安装时，在对准的成对金属化条之间形成电容66，其将照明元件与电源耦合。

参考图4，是照明系统10中的照明瓦片50的简化电路图。九个LED59被显示为与定位于电路板58上的二极管67相连接。该二极管构造为形成一桥式整流器。这种构造确保在交流电源的正周期和负周期中，光线从LEDs发射，电源通过电容连接66耦合。在这个电路图中没有显示其它的可用于控制任一LED或全部LED的电路元件，以及其它可用于发挥任意前述控制或传感功能的电路元件。

在图3所示的实施例中，电路中可包括开关12，使阵列中的特定区域被选择性地激活，从而控制安装在其上的照明瓦片50的工作。在图5所示的替代配置中，在表面覆盖层20中的某些金属化条24是不连续的，这些不连续部分独立地与电源11连接。每一个这些连接也可包括开关12，以便使支撑结构的更多的区域被选择性激活。当照明元件包括如下更详细讨论的控制官能度时，可避免对开关的需求。

尽管未示出，该表面覆盖层也可包括一典型油漆层，因此激励表面不太容易与普通墙区分。表面漆如油漆的另一优点是：通过包含一种高介电常数材料如二氧化钛，其自身有助于容性耦合时的能量转移效率。

如图1所示的实施例中，照明瓦片50仅包括两金属条，可以提供更多数量的金属条或径向相对的导电条，当将照明元件定位在支撑结构上时，需要逐渐降低的横向或角度精度来实现照明元件与电源的容性耦合。因此这样的一个优点是，需要更低水平的技术将照明元件安装在支撑结构上，以达到期望的连接分辨率。

图6显示一种配置，该照明瓦片70包括四个导电条(55A，55B，56A，56B)。金属条的间距是支撑结构上的导电条24的宽度的整数部分。这样确保最大能量转移至照明元件。

参考图7，显示实现最大能量转移的简化电路，此时在照明元件70上有四个导电条。通过形成为桥式整流器(或等效整流电路)的多个二极管组71，电输出被合并。从而实现了反馈结构性电流加和至LED59。

在上述的任意配置中，可采用其它数量的串联或并联LED。为了描述根据本发明照明瓦片50与电源容性耦合的工作原理，设定一工作例子是很方便的。

参考图8，它是一简化电路图，显示了包括九个LED的照明元件与交流电源的容性耦合。说明如何粗略决定何种频率的电源能满足使LED发光是很方便的。

下列公式给出电容的阻抗： $Z=\frac{1}{2\mathrm{\πfC}}$ 其中f是电源频率，C是电容的容值。

而且，电容的阻抗也可由下式决定： $Z=\frac{V}{I}$ 其中V是电容两端的压降，I是流过它的电流。

结合上述两式得到f的解： $f=\frac{1}{V2\mathrm{\πC}}$

需要决定C_A和C_B的容值，这些是由导电板的配置所提供的容值。两平行板的容值由下式计算出： $C=\frac{k{\mathrm{\ϵ}}_{0}A}{d}$ 其中：

k是电容极板间材料的介电常数。在此例中，k设定为6。

ε_o是真空电容率，其等于8.9×10⁴²C²/Nm²。

A是极板面积。在此例中，每个极板的面积是0.1m×0.05m。因此产

生0.005m²的面积。

d是极板间距，在此例中，d是0.05mm或0.00005m。

因此，每个C_A和C_B的容值 $=\frac{6\×8.9\×{10}^{-12}\×0.005}{0.0005}$ $=5.3\×{10}^{-9}F$ $=5.3\mathrm{nF}$ 二极管和LED是非线性导电的且具有变化的特性，因此下面是一简化计算，以阐述参数的粗略幅值。在图9的LED的正常工作状态下，压降V_AB将等于二极管67上的1.5伏加上每个LED59上的3.5伏。总压降V_AB是33伏，流经LED的平均电流是20mA。因此，当采用48伏电源时，图8中每个电容两端的压降为：

因此，将已知数值的电流、电压和容值代入上面推导出的f解的公式中，得到： $f=\frac{0.02}{7.5\×2\×\mathrm{\π}5.3\×{10}^{-9}}$ $=80\mathrm{KHz}$

因此，一个48伏、80KHz的交流电源能满足使图8中的LED发光。

在维持相同的平均电流损耗的条件下，采用微控制器61在LED59上施加更大的电流脉冲，可增加可见的光输出强度。

通过提高在耦合中形成的电容容值，可改善容性耦合的能力。通过在绝缘层中采用一种更高介电常数的介电材料，也可实现上述目的。另外，电容的元件可被放置得更加彼此靠近。第三，采用复杂的表面面积技术而不增加整个瓦片的尺寸，可增加耦合的电容表面面积。第四，可提高电源的交流频率。

如上所述，照明元件可包括传感器60和一微控制器61，以接收和储存信号并提供对LED的控制。

参考图9，照明瓦片电路构造成：使用同一条用于电力传输的电气路径来传输所有的数据，即通过瓦片与支撑结构密切接触时形成的两电容。通过这种配置，数据叠加在主电力上。

每一照明瓦片50能够在微控制器61的控制下传输数据，数据经数据调制器80后在电气路径上传输，经由数据解调器81在另一瓦片或设备上被提取。在照明元件50中还包括一时钟恢复电路82，用来恢复与主电力同一频率的时钟。因此这个时钟促进了系统范围内的同步数据传输。

图10显示本地网络中连接的照明瓦片。可以看到，电源11包括一调制解调电路83，用来允许外部数据网络或外部控制器和照明瓦片网络的通信。电源由一电路元件提供，该电路元件对主电力表现出低阻抗，而对数据调制信号表现出高阻抗。因此藉由叠加的数据信号的电源，实现衰减最小化。

在工作中，照明系统使所有数据在整个照明瓦片系统中传播。采用的数据通信协议是层对层协议(peer to peer)。在制造过程中每个照明瓦片被赋予唯一的地址，这个地址储存在永久存储器中。为了初始化系统，根据系统要求，可能需要一中央控制器来分配工作中使用的动态和半永久地址。例如，这将允许特定的照明瓦片(例如)逻辑组合，以允许多个单元被单一信息所控制。

一旦系统被中央控制器充分初始化，不再需要该控制器来实现照明瓦片和/或电源与外部系统间的通信。为了成功传递一信息，在任何时间仅允许一个设备进行传输。而且，所有设备能够在所有时间接收信息但仅执行按该设备地址被传递的信息。按照需要，控制设备采用多重重复、确认或随机时间重试的方式来管理信息冲突。应用的数据结构是一个被两字节循环冗余校验加和所支持的多字节数据包，用来检测数据错误。也可采用附加的奇偶校验。

在照明系统10的工作中，藉由与电源11连接的表面覆盖层22产生一激励表面。然后照明瓦片元件50被附着和容性耦合至该激励表面，照明瓦片元件50在激励表面上具有大的定位灵活度。而且，考虑到用来连接照明瓦片与照明网络的、以及将瓦片支撑在支撑结构上的磁吸引和容性耦合，这些瓦片能从激励表面上移开而不会在激励表面上留下印记。考虑到控制官能度，和嵌入在照明瓦片中的传感器，能在照明瓦片之间传输数据，从而在该瓦片上实现大范围的控制功能。

最后，能够理解，可在前述的结构和配置中引入改变、修改和/或附加条件，而不背离本发明的精神或目的。

Claims (44)

1.一系统，其连接一电气设备和一电源，该系统包括至少一个设置在所述电气设备的外表面上或与该外表面相邻的电耦合，以及

一设置在支撑表面上的导电元件阵列，该导电元件与电源连接以提供一激励表面，其中该电气设备能设置在该激励表面上，因此该支撑表面上的至少一个导电元件与该电气设备的至少一个电耦合元件形成电耦合，以连接所述电气设备和所述电源。

2.根据权利要求1的系统，其中电气设备能设置在激励表面上的多个位置的任意一个，以形成连接电气设备与电源的电连接。

3.根据权利要求1或2的系统，其中电气设备的电耦合是至少两导电元件的形式，其中至少两导电元件与激励表面上相对应个数的导电元件形成容性耦合，以容性耦合电气设备和电源。

4.根据权利要求3的系统，其中一电绝缘层设置在支撑结构的导电元件和电气设备的导电元件之间。

5.根据权利要求4的系统，其中电绝缘层被提供为一位于电气设备外表面上的绝缘罩面。

6.根据权利要求4的系统，其中绝缘层被提供为一设置在激励表面上的绝缘罩面。

7.根据权利要求4的系统，其中绝缘层被提供为一位于电气设备外表面和支撑结构上的绝缘罩面。

8.根据权利要求6或7的系统，其中导电元件阵列安装在一衬板上，该衬板形成位于支撑结构的导电元件与电气设备的导电元件之间的至少部分绝缘层。

9.根据权利要求8的系统，其中该衬板包括一聚合物板或纸板，其中导电元件阵列由附着在所述衬板上的金属化条所形成。

10.根据任一前述权利要求的系统，其中电气设备藉由一磁力固定在支撑结构上，该磁力在位于支撑结构上或其中的磁感受或磁活性材料与位于电气设备上或其中的磁感受或磁活性材料之间发挥作用。

11.根据任一前述权利要求的系统，其中电气设备包括一控制器，该控制器工作时控制响应接收的数据信号的所述电气设备的至少一个功能，其中在工作中，通过连接电气设备和电源的电连接，该数据信号传输至电气设备。

12.根据任一前述权利要求的系统，其中该电气设备包括传感装置，其在工作中接收信息，和一信息处理机，其在工作中响应接收到的信息且产生和传输数据信号，通过连接电气设备和电源的电连接，该数据信号由电气设备传输。

13.根据权利要求11的系统，其中数据信号被调制到电源的电力信号上且被传输至设备。

14.一照明系统，其包括一照明元件和一支撑结构，该照明元件包括一具有相对的第一和第二主表面的实体，至少一个光源安装在实体上，该光源在工作中从第一主表面上发射光线，至少一个电耦合元件设置在第二主表面上或与其相邻，该支撑表面包括一导电元件阵列，该导电元件与电源连接以提供一激励表面，其中该照明元件可设置在激励表面的多个位置的任意一个，在此处，支撑表面的至少一个导电元件与照明元件的至少一个导电元件间形成电耦合，以连接所述照明元件和所述电源。

15.根据权利要求14的照明系统，其中照明元件的电耦合是至少两导电元件的形式，其中至少两导电元件与激励表面上相应数目的导电元件形成容性耦合，以容性耦合照明元件和电源。

16.根据权利要求15的照明系统，其中在支撑结构的导电元件与照明元件的导电元件之间设置一电缘层。

17.根据权利要求16的照明系统，其中电绝缘层被提供为一位于照明元件外表面上的绝缘罩面。

18.根据权利要求16的照明系统，其中绝缘层被提供为一设置在激励表面上的绝缘罩面。

19.根据权利要求16的照明系统，其中绝缘层被提供为一位于照明元件外表面和支撑结构上的绝缘罩面。

20.根据权利要求18或19的照明系统，其中导电元件阵列安装在一衬板上，该衬板形成位于支撑结构的导电元件与照明元件的导电元件之间的至少部分绝缘层。

21.根据权利要求20的照明系统，其中该衬板是一聚合物板或纸板的形式，其中导电元件阵列由附着在衬板上的金属化条所形成。

22.根据权利要求14～20中的任一权利要求的照明系统，其中照明元件藉由一磁力固定在支撑结构上，该磁力在定位于支撑结构上或其中的磁感受或磁活性材料与定位于照明元件上或其中的磁感受或磁活性材料之间发挥作用。

23.根据权利要求14～22中的任一权利要求的照明系统，其中照明元件包括一控制器，其在工作中向应接收到的数据信号并控制至少一个所述电气设备的功能，通过连接电气设备和电源的电连接，在工作中该数据信号传输至照明元件。

24.根据任一前述权利要求的照明系统，其中电气设备包括传感装置，其在工作中接收信息，以及一信息处理机，其在工作中响应接收到的信息并产生和传输数据信号，通过连接电气设备和电源的电连接，该数据信号被电气设备传输。

25.根据权利要求23的照明系统，其中数据信号被调制到电源的电力信号上并被传输至设备。

26.一种照明元件，其用于根据权利要求14～25中任一项所述的照明系统中。

27.一种照明元件，其包括具有相对的、通常平面状的第一和第二主表面的总体薄实体，至少一个光源安装在实体上，用来从第一主表面上发射光线，至少一个耦合元件在工作中将照明元件与外部电源耦合。

28.根据权利要求27的照明元件，其中光源嵌入在元件实体中并位于相对的主表面间。

29.根据权利要求27或28的照明元件，其中照明元件包括至少两个设置在实体的第二主表面上或与其相邻的导电元件，该导电元件设计为藉由容性耦合的配置与外部电源电耦合。

30.根据权利要求29的照明元件，其中该实体由一叠层结构构成，其中最后面的一层是包括金属化条的聚合物膜，该金属化条形成至少两个导电元件。

31.根据权利要求30的照明元件，其中聚合物膜构成照明元件实体的第二主表面。

32.根据权利要求27～31中任一权利要求的照明元件，其中至少一个光源是发光二极管。

33.根据权利要求27～32中任一权利要求的照明元件，还包括一控制器，其在工作中响应接收到的数据信号并控制照明元件的至少一个功能。

34.根据权利要求27～33中任一权利要求的照明元件，还包括一传感装置，其在工作中接收信息，以及一信息处理机，其在工作中响应接收到的信息并产生和传输数据信号。

35.根据权利要求27～34中任一权利要求的照明元件，其中实体还包括一印刷电路板部件，其提供电路系统和照明元件的电气组件的机械支撑。

36.根据权利要求27～35中任一权利要求的照明元件，其中该元件包括一磁感受或磁活性材料，藉由一磁力使该元件固定在支撑结构上。

37.根据权利要求27～36中任一权利要求的照明元件，其中实体还包括一前盖，该前盖构成所述第一主表面且包括有助于从照明元件上发射光线的光学性能。

38.在根据权利要求1～13中任一权利要求的系统中采用的一表面罩面，该表面罩面在工作中附着在支撑结构上以产生一激励表面，其中该表面罩面包括一第一电绝缘材料板，该第一电绝缘材料板包括安装在其上的导电元件阵列。

39.根据权利要求38的表面罩面，其中表面罩面是聚合物板或纸板的形式，其包括附着在其上的金属化条。

40.将一电气设备和一电源容性耦合的一种方法，包括下列步骤：

(i)提供一支撑结构，其包括安装在其上的导电元件阵列；

(ii)连接所述导电元件阵列和电源，以提供一激励表面；以及

(iii)将电气设备设置在激励表面上，其中当被支撑时，在工作中电气设备的电耦合元件与安装在支撑结构上的导电元件之间形成容性耦合，从而连接电气设备和电源。

41.一种连接一电气设备和一电源的系统，其基本上如在此参考附图描述的。

42.一种基本上如此参考附图描述的照明系统。

43.一种基本上如此参考附图描述的照明元件。

44.一种基本上如此参考附图描述的表面罩面。

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