CN101137260B - 一种应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，包括：内容可寻址灯光控制开关装置，用于将总线上传输的控制信令，转化为场景控制开关信号，输出给灯光场景设定装置；灯光场景设定装置，用于对接收自内容可寻址灯光控制开关装置的场景控制开关信号和在自身设定的灯光场景数据信号进行译码，将译码结果输出给光源驱动装置，驱动光源的开关及亮度。利用本发明，灯具与灯具控制功能单元的接口为标准化、简单化的接口，灯具控制功能单元对不同的光源，能够采用不同的调制方法，达成一致的控制效果，降低了应用时的操作难度，并降低了制造成本，充分发挥了各种光源的优势，改善了照明质量，提高了照明的节能效益。

Description

一种应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元

技术领域

本发明涉及电照明分区控制技术领域，尤其涉及一种应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，特别适用于数字化电照明控制系统中，需要设定多个灯光场景的灯具控制器的灯光控制开关装置，以及与该灯光控制开关装置接口的灯光场景设定装置。

背景技术

随着电子元器件及电子控制技术的进步，电照明工艺，已经发展成为数字化的控制系统，其中以IEC60929的附件E所规范的数字可寻址灯光接口(Digital Addressable Lighting Interface，在欧美简称DALI)最具代表性。这原是一个以荧光灯调光控制为目的的规范，但是由于其可靠、简单、价格合理而逐渐发展成为覆盖所有电照明系统的控制系统规范。尤其是面对世界性的能源与环保问题，节能技术日益重要，可以自动化控制的照明系统，也逐渐成为必要。

数字化的电照明控制系统，最初都是计算器技术的延伸，利用如网络等串行总线传输控制信息进行控制的照明控制系统，其功能固然很强，但价格却太高而不合理，因而受到限制，仅应用于一些特别用途而无法普及。

数字可寻址灯光接口系统，是在欧洲发展成功，再逐渐被世界所接受的。其架构，基本上是由一总线电源供应器、至少一控制器及具备数字可寻址灯光接口受信器的灯具组成。每一数字可寻址灯光回路，能控制最多64个独立灯具，在初始设定时，每一灯具均被指定一地址代号。依此地址，系统能够对每一灯具分别下达指令。但是，在实际应用时，灯具应先分组，将此组别数据存入各灯具的内存中之后，如欧洲专利EP90100465.6(USPAT5352957)所示，便可直接以组别为对象下达指令。一个回路最多可以设定16个组(0～15)，每一灯具可以同时归属于数个组，但是，这要看实际系统而定，有些产品只允许设定一个组。

组的运用是非常方便且重要的。例如每一房间至少是一个组，这样，控制器才能对该房间整体进行单独控制，该房间中的控制器也须预先设定其控制组别，如此才能正确下达指令而不会絮乱。再如一个办公室，假设其包括数个房间及一个会议室。为了符合节能的要求，每一房间必须能单独控制，使能在无人时自动关闭照明或降低亮度。每一房间的灯光若欲单独控制，就必须单独赋予一个组代号，与此房间相关的控制器、传感器也须设定相同的组代号。会议室中的灯光则可能至少需要分成3个组，例如讲台上方、会议桌上方，及两侧壁灯各为一组，以适应演说、议事、多媒体放映、简报等不同的需要。为方便对每一组灯光直接下达指令，每一房间可装设专用的组控制器，只要按下组控制器的组别按键，该组灯具便会接受指令，当然这些关连性必须经过预先设定，否则控制器与被控制之灯具便无法连系。控制器的分组方法，可参考德国专利DE4327809.4，(USPAT.5544037)一般常见的组控制器有4个组别选择键。

分组完成之后，可以将各组灯光分别调节至适当亮度，形成一整体灯光场景。有些场所，例如多功能会议室，可能需要数个不同的灯光场景以适应不同的需要。为了避免经常调整的困扰，可利用灯光场景控制器，将各每一灯光场景相关之组别、亮度等数据预存在内存中，使用时只须按下场景选择键，便可招回原先的设定，常见的灯光场景控制器一般有4个到8个场景键可供选择。

数字可寻址灯光接口系统的可寻址能力是其特色，整个系统的分组、场景设定、调光都以此为基础。但是，其初始设定分组、设定场景、设定亮度的工作有时会非常繁复，需要专业人员和专用工具才能完成。

一个数字可寻址灯光接口系统回路，可以有64个控制器，每一控制器都有其个别地址(传感器也是一种控制器)每一控制器之控制对象均须预先设定。经由实际应用经验显示，一个数字可寻址灯光接口回路，其灯具只能最多分成16个组，实际上经常是不够用的，因而形成一种限制。例如当房间数多一点或灯光场景复杂一点时便无法应付，而必须增加另一个回路。

在日常生活中除了单纯照明功能之外，许多场所，往往需要设定多个灯光场景才能满足实际需要。这些需要，有时是功能性的，有时是为了节能，有时是二者兼备。例如：一般的大厅及走道，清洁工作时要全亮，平时半亮即可；商品展示空间，则展示之重点主题应亮一点，其背景周边则宜暗一点，以造成对比，凸显主题，但在做清洁工作时，则应全亮；会议室中开会时，会议桌上方的灯光应亮一些，周边应暗一些，做简报时则全室应暗一点，唯讲台投影幕附近应全暗，以利投射影像。其它如客厅、餐厅等生活空间也可利用灯光场景之变化创造出节能又多彩的生活氛围。

这种整体的灯光场景氛围，除了令人感到舒适愉悦外，由于灯光并非一直处于全亮的状态，因而也达到了节能目的。

为了达到灯光场景的控制效果，若利用数字可寻址灯光接口照明控制系统，如前文所述，必须先将各灯具编组，将每一组灯光调至要求的亮度后，再将各组的组别亮度等数据存入场景控制器中，场景控制器则依按键招回设定的场景。数字可寻址灯光接口照明控制系统虽然可直接控制每一灯具，但对一般使用者而言却不实际不方便，必需借助场景控制器或组控制器来进行实际的灯光控制。

下面以一个普通的会议室为例，对灯光布局进行举例说明。如图1所示，图1为会议室灯光布局实例示意图。

整个会议室的灯具均归入第一组，包含全部灯具，会议桌上方之灯具归入第二组2，包含灯具2-1、2-2、2-3，其靠墙侧之灯具归入第三组3，包含灯具3-1、3-2、3-3、3-4，前方讲台之灯具归入第四组4，含灯具4-1、4-2、4-3。控制器SC有4个场景选择按键及一个总键。只要按下场景按键，全场灯光便一次到位。各灯光场景的设定如下表1所示：

表1

由表1可见，基本上灯光场景的控制是通过对每一灯具的光源亮度进行改变而达成，将灯具分组，是为了设定与执行指令时的方便。若是每一灯具的场景亮度设定工作能很容易进行，每一灯具都能很容易的直接接收并执行场景指令，则分组并非必要，从而可免除许多限制。

光源亮度的改变可以是全亮、关熄，简单开关式二段调光；可以是半亮、3/4亮、全亮、关熄的四段调光；也可以是能进行微调的调光方式，例如：16阶调光。

因为光源的种类众多，如白炽灯(含卤素灯)，荧光灯，冷阴极荧光灯，高压气体放电灯，发光二极管等，其调变亮度的方法也不相同。白炽灯多利用改变双向可控硅的激发相位进行控制，如美国专利号5821704所示；荧光灯的调光就复杂许多，为了快速启动和提高效率，荧光灯多采用高频驱动，在调光时则利用改变可变频逆变器之频率，或改变固定频率逆变器之导通时间来改变亮度，如美国专利号5187414，5872429所示。

随着数字化控制技术的进步，区域性整体灯光控制已经完全被数字化技术取代，数字化的灯光控制系统多采用波宽调制(PWM)的调制手段，将数字指令转化为光源驱动电路的仿真量，以调变光源驱动装置的逆变器的振荡频率或固定频率交流供电器的导通时间，此一PWM调制方式可进行精细的微调，例如DALI系统便具有256阶(含关熄)之调光能力。

256阶的调光能力，在多半的日常生活实际应用场合是太过了一些，因而形成一种浪费。理想的灯光场景控制系统，应当是可繁可简，可以配用较精细的调光装置也可以配用简单的开关。同时又可以适用于各式不同的光源，价格又要低廉。

数字可寻址灯光接口控制系统，相对于以计算器通信总线为通信基础的照明控制系统，价格上固然已经济许多，但仍是比较贵的系统。尤其是对亟需自动化照明控制技术，以应对节能问题的开发中国家而言，其价格是不能接受的。因此一种更经济更容易使用的电照明控制系统，是非常受期待的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，使灯具与照明控制系统的接口达成标准化，简单化，对不同的光源，采用不同的调制方法，达成一致的控制效果，并降低应用时的操作难度，降低制造成本，充分发挥各种光源的优势，改善照明质量，提高照明的节能效益。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，该灯具控制功能单元包括：

内容可寻址灯光控制开关装置，用于将总线上传输的控制信令，转化为场景控制开关信号，输出给灯光场景设定装置；

灯光场景设定装置，用于对接收自内容可寻址灯光控制开关装置的场景控制开关信号和在自身设定的灯光场景数据信号进行译码，将译码结果输出给光源驱动装置，驱动光源的开关及亮度；以及

锁存电路，设置于内容可寻址灯光控制开关装置与灯光场景设定装置之间，用于保存内容可寻址灯光控制开关装置输入的灯光控制开关信号，并将保存的灯光控制开关信号输出给灯光场景设定装置；

其中，所述内容可寻址灯光控制开关装置用单芯半导体集成电路制成，包含至少一个内存单元，所述内存单元为只读存储器或非挥性内存装置，用于存储灯光控制指令数据，每一内存单元具有指令数据比对装置，比对结果经一驱动三极管，驱动比对线，每一行是一个指令，有一条比对线；所述指令包括开亮、关熄及至少一个灯光场景指令，或者所述指令包括开亮、关熄及场景1、场景2、场景3、场景4共6个灯光控制指令；

所述内容可寻址灯光控制开关装置包括：系统指令译码器和区间指令译码器；总线上传输的灯光控制指令进入信息处理装置并复原后，灯光控制指令中的数字数据进入移位寄存器，时钟信号进入时钟控制器，移位寄存器中作为系统指令部分的数字数据高位字节，通过系统指令译码器译码后，若为本灯具相关指令，则产生一致能信号进入内容可寻址灯光控制开关装置，使内容可寻址灯光控制开关装置处于执行功能状态；若由总线接收的灯光控制指令为区间指令，则系统指令译码器直接产生一致能信号，输入内容可寻址灯光控制开关装置，使内容可寻址灯光控制开关装置处于执行功能状态；移位寄存器中的数字数据低位字节为区间指令，经时钟控制器中的时钟信号控制，平行进入区间指令译码器，由内容可寻址灯光控制开关装置进行指令比对。

所述内容可寻址灯光控制开关装置进行指令比对包括：内容可寻址灯光控制开关装置接收总线上传输的灯光控制指令，将该灯光控制指令中实际执行灯光控制的区间指令数字数据与自身包含的内存单元中存储的灯光控制指令数据进行纵列位元比对，对于比对相同的内存单元，保持该内存单元比对线为高电平；对于比对不相同的内存单元，将该内存单元的比对线拉至低电平，仅使每一纵列位元均比对相同的指令行的比对线维持高电平，并产生一相应的场景控制开关信号，输出给灯光场景设定装置。

所述灯光场景设定装置包括：

灯光控制开关信号输入端，与内容可寻址灯光控制开关装置的开关信号输出端对应连接；

拨码开关，用于设定个别灯光场景的灯光亮度编码，供译码电路作为依据，以驱动光源驱动装置；

译码电路，用于对接收自内容可寻址灯光控制开关装置的场景控制开关信号和拨码开关设定的个别灯光场景的灯光亮度数据进行译码，将译码结果输出给光源驱动装置，驱动光源。

所述光源驱动装置为继电器、或为电子变压器、或为镇流器；所述光源为卤素灯、或为白炽灯、或为荧光灯、或为节能灯、或为发光二极管LED、或为高压气体放电灯HID。

所述锁存电路至少包括锁存脉冲控制器LC和锁存器，所述锁存脉冲控制器LC在接收到内容可寻址灯光控制开关装置输入的任一且唯一的灯光控制开关信号后，执行锁存，将开关信号锁存入与该控制指令对应的锁存器。

所述锁存器的数量与灯光控制指令开关信号数量相同，每个锁存器对应一个灯光控制指令信号。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的灯具控制功能单元的内容可寻址灯光控制开关装置，利用内容可寻址技术，将驱动光源的指令，依指令内容直接转化为相对应的开关信号，输出给灯具控制功能单元的灯光场景设定装置，灯光场景设定装置对接收的开关信号进行译码，将译码结果输出给光源驱动装置，驱动光源的开关及亮度，从而完成每一指令的预期动作。灯具与灯具控制功能单元的接口为标准化、简单化的接口，灯具控制功能单元对不同的光源，能够采用不同的调制方法，达成一致的控制效果，降低了应用时的操作难度，并降低了制造成本，充分发挥了各种光源的优势，改善了照明质量，提高了照明的节能效益。

2、本发明提供的内容可寻址灯光控制开关装置，可以用单芯半导体集成电路制成，与数字可寻址灯光接口系统(DALI)比较，DALI系统因为系统复杂，其控制器负担较重，因而需要专用的、较高档的微机作为控制器。为了降低控制器的负担美国专利号6845274提出利用专用接口电路，降低控制器工作负担的作法，以便降低控制器价格。本发明采用内容可寻址装置技术，可以完全不需微机中央处理器，因此价格可以更为降低。而且实际应用时，本发明提供的内容可寻址灯光控制开关装置，在概念上与单纯的选择开关无异，因此不需要特别的人员训练过程，也不需要特别的工具或软件知识。

3、本发明提供的内容可寻址灯光控制开关装置，输出的标准化场景控制开关信号通过标准化的接口进入灯光场景设定装置，灯光场景设定装置的输入接口亦为标准化开关信号，其输出端则因不同的光源驱动器而有不同，但是对使用者而言因输入接口与光源均为标准化产品，使用上不需特别知识，因而很容易操作。

4、本发明提供的灯光场景设定装置，与光源的驱动电路配套结合为一体，其实际电路随光源驱动电路及欲达到之调光效果而异，但是对使用者而言，则只需进行例如拨动编码开关的动作以设定各场景之灯光亮度，因此很容易操作，具备随插即用的友善特色。

5、利用本发明提供的内容可寻址灯光控制开关装置及灯光场景设定装置，灯光场景控制成为很容易了解使用的技术，其标准化的接口，使不同的光源，不同精度的调光效果，能够混合使用，极富弹性，其因结构简单而得到的价格方面的优势，及不需特别训练即能使用的友善特性，将使数字化的电照明控制系统更易被市场接受，在照明质量与照明节能方面都将产生良好效益。

附图说明

图1为会议室灯光布局实例示意图；

图2为系统指令的示意图；

图3为区间指令的示意图；

图4为本发明提供的应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元的方块示意图；

图5为本发明提供的第一个实施例中灯光场景设置装置方块示意图；

图6为本发明提供的第二个实施例中灯光场景设置装置方块示意图；

图7为本发明提供的应用灯具控制功能单元的电照明分区控制系统示意图；

图8为本发明提供的电照明分区控制系统中画界中继器的结构框图；

图9为本发明提供的电照明分区控制系统中灯具控制器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

为了便于说明，本实施例将采用与数字可寻址灯光接口规范(DALI)兼容的灯光场景指令，如表2和表3所示，其中表2是系统指令，表3是区间指令。

例如本发明的全系统广播指令可定为二字节，第一字节为FF，如表2所示：

关断	FF00	11111111 00000000
			全亮	FF05	11111111 00000101
场景1	FF11	11111111 00010001
			场景2	FF12	11111111 00010010
场景3	FF13	11111111 00010011
			场景4	FF14	11111111 00010100

表2

区间指令则可以定为单字节，如表3所示：

关断	00	00000000
			全亮	05	00000101
场景1	11	00010001
			场景2	12	00010010
场景3	13	00010011

场景4

14

00010100

表3

系统指令与区间指令的结构如图2和图3所示，图2为系统指令的示意图，系统指令由1位起始位16位指令数据与2个停止位组成，16位指令数据，分为2个字节，高位字节为系统控制字节，低位字节为灯具操作字节。图3为区间指令的示意图，区间指令由1个起始位，8位指令数据及2个停止位组成，区间指令为灯具操作指令。

如图4所示，图4为本发明提供的应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元的方块示意图。应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元包括内容可寻址灯光控制开关装置39和灯光场景设定装置42。

其中，内容可寻址灯光控制开关装置39用于将总线2上传输的控制信令，转化为场景控制开关信号，输出给灯光场景设定装置42。灯光场景设定装置42用于对接收自内容可寻址灯光控制开关装置39的场景控制开关信号和在自身设定的灯光场景数据信号进行译码，将译码结果输出给光源驱动装置34，驱动光源35的开关及亮度。

内容可寻址灯光控制开关装置39一般可用单芯半导体集成电路制成，包含至少一个内存单元，所述内存单元为只读存储器ROM或非挥性内存装置，用于存储灯光控制指令数据，每一内存单元具有指令数据比对装置，比对结果经一驱动三极管，驱动比对线，每一行是一个指令，有一条比对线。

总线2上传输的灯光控制指令进入信息处理装置41并复原后，灯光控制指令中的数字数据进入移位寄存器38，时钟信号进入时钟控制器40，移位寄存器38中作为系统指令部分的数字数据高位字节，通过系统指令译码器44译码后，若为本灯具相关指令，则产生一致能信号进入内容可寻址灯光控制开关装置39；若由总线接收的控制指令为区间指令，则系统指令译码器44直接产生一致能信号，输入内容可寻址灯光控制开关装置39，使处于执行功能状态；移位寄存器38中的数字数据低位字节为区间指令，经时钟控制器中的时钟信号控制，平行进入区间指令译码器，亦即内容可寻址灯光控制开关装置进行指令比对。

内容可寻址灯光控制开关装置进行指令比对的具体过程包括：内容可寻址灯光控制开关装置39将该控制信令中实际灯光控制部分数字数据与自身包含ROM的内存单元中存储的控制信令数据进行纵列比对，对于比对相同的内存单元，保持该内存单元所在行的比对线为高电平，并产生一相应的场景控制开关信号，输出给灯光场景设定装置；对于比对不相同的内存单元，将该内存单元所在行的比对线拉至低电平，仅使每一纵列均相同的内存单元所在行的比对线维持高电平。

内容可寻址灯光控制开关装置39是本发明的核心。内容可寻址技术是在随机存取存储器的基础上发展出来的一种存储器寻址方法，可以将输入的信息数据与内容可寻址内存装置内的所有数据一次同时进行比对，由输入的信息内容直接判定相关记忆数据的正确地址，这种快速的寻址性能，对网络通讯非常重要，其运作可以由单纯硬件完成，而不必要藉助中央处理器或微机，不占用软件运作时间。内容可寻址技术在信息压缩编码译码及影像处理方面也占有重要地位。如美国专利号3402394，3419851所示。本发明利用内容可寻址技术，将驱动光源的指令，依指令内容直接转化为相对应的开关信号，每个开关信号，启动其相应的、预先设定的光源驱动电路，从而完成每一指令的预期动作。

灯光场景设定装置42包括灯光控制开关信号输入端、拨码开关36和译码电路33。其中，灯光控制开关信号输入端与内容可寻址灯光控制开关装置的开关信号输出端对应连接。拨码开关36用于设定个别灯光场景的灯光亮度编码，供译码电路作为依据，以驱动光源驱动装置。译码电路33用于对接收自内容可寻址灯光控制开关装置39的场景控制开关信号和拨码开关36设定的个别灯光场景的灯光亮度数据进行译码，将译码结果输出给光源驱动装置34，驱动光源35的开关及亮度。

在内容可寻址灯光控制开关装置39与灯光场景设定装置42之间进一步包括锁存电路43，用于保存内容可寻址灯光控制开关装置39输入的灯光控制开关信号，并将保存的灯光控制开关信号输出给灯光场景设定装置42的译码电路33。

锁存电路43至少包括锁存脉冲控制器LC和锁存器，所述锁存脉冲控制器LC在接收到内容可寻址灯光控制开关装置39输入的任一且唯一的灯光控制开关信号后，执行锁存，将开关信号锁存入与该控制指令对应的锁存器。锁存器的数量与灯光控制指令开关信号数量相同，每个锁存器对应一个灯光控制指令信号。

所述拨码开关设定的每组灯光场景数据信号与每组灯光场景一一对应。

再参照图4，内容可寻址灯光控制开关装置39将数字指令，如表2及表3所示的指令，依指令内容直接译码后经一锁存电路43转化为开关信号：m0开(全亮)、m1关断、m2场景1、m3场景2、m4场景3、m5场景4，各开关信号经过灯光场景设定装置42后，驱动光源驱动装置34，以驱动光源35，光源35可以是卤素灯、管形荧光灯、紧凑形节能灯、发光二极管等，光源驱动装置34可以是继电器、电子变压器、镇流器等，灯光场景设定装置42可以经由拨码开关36设定每一光源在每一灯光场景之亮度。

内容可寻址灯光控制开关装置39内存有各种灯具操作相关之开关指令，其内存单元以只读存储器或其他非挥发性内存装置制成，本实施例中存储的指令内容包括：开(全亮)、关断、场景1、场景2、场景3、场景4等灯光控制指令。如表2及内容可寻址灯光控制开关装置39内存储器单元C内的0，1所示。数字灯光控制指令经信息传输总线2进入信息处理装置41并复原之后，数字数据进入移位寄存器38，时钟信号进入时钟控制器40。灯光控制指令中，2字节指令37之高位字节是通信协议之系统指令部份，37之低位字节相当于区间指令38之字节是其实际灯光控制部份，字节38之数据与内容可寻址开关39之内存指令数据进行纵列比对，其比对完全符合(Matched)之行，保持高电平，产生一相应之输出信号(m0-m5)，经锁存电路43馈入灯光场景设定装置42之译码装置33，以驱动光源驱动器34及光源35。

图4中44是系统指令部份的译码器，例如当系统指令为广播(11111111)时，与门441输出一高电平，此一数据在41侦得停止位时锁入锁存器DS，经缓冲器A馈入内容可寻址灯光控制开关39，R是对m0-m5充电时之限流电阻。当进行比对时，每一纵列之记忆单元系同时进行比对，比对不相符之内存单元，将把该单元所在之行相关之m0-m5比对线拉至低电平，仅每一纵列均相符之m0-m5比对线能维持高电平，并锁入相应之锁存器D0-D5，以驱动译码器33。时钟管理装置40，在信息处理装置41侦得停止位后，产生将m0-m5锁入D0-D5的脉冲L。LC是锁存脉冲L控制器，只在m0-m5比对线有一完全相符时，才能执行锁存。信息处理装置41侦得开始位后，进行译码及时钟复原，当输入指令经辨识为非系统指令时，41将输出一高电平至46，并在侦得停止位后锁入锁存器DA。

如图5所示，图5为本发明提供的第一个实施例中灯光场景设置装置方块示意图。在本实施例中，被控制的光源35只有全亮或关熄两种状态，本实施例示意图为2段4灯光场景设定装置实施例的方块示意图。

其中，36是设定灯光之拨码开关，包括SS1、SS2、SS3、SS4，分别用以设定场景1到场景4之灯光状态。33是译码电路，依据图4之43输出之开关信号及拨码开关36设定之灯光进行译码。例如，当输入指令为00000000时，比对线m1(关断)为高电平，其余之m0、m2、m3、m4、m5均因比对不相符而为低电平，当收讯完成，m1之高电平被锁入D1，其输出Qm1使锁存器330复位，使330之输出端Q为低电平，使固态继电器34切断电源，光源35关熄。

如果希望在灯光场景1时，光源35为全亮，则其场景1对应之设定开关SS1拨至“亮”的位置亦即断路位置，与门331之输入2为高电平。当灯光场景1指令00010001输入图4之39时，m2因完全相符而呈高电平，Qm2输入与门331之输入端1与输入端2之高电平联合使与门331输出高电平，并经或门335锁入锁存器330，致使330输出端Q为高电平，继而激发固态继电器34，使光源35亮起，场景1到4等灯光场景的灯光状态可由相对应的灯光设定拨码开关SS1、SS2、SS3、SS4设定为明或暗，反相器336之功能，为当335之输出为低电平时，使330复位。

如图6所示，图6为本发明提供的第二个实施例中灯光场景设置装置方块示意图。在本实施例中，每一灯光场景都可有100％(全亮)，75％，50％，0％(关熄)4种设定选择状态，每一场景有2位拨码开关，如图6中36之SS1、SS2、SS3、SS4供设定之用。本实施例示意图为4段4灯光场景设定装置实施例的方块示意图。

当控制指令为00010001时，灯光场景1之开关控制信号m2为高电平，其余之m0、m1、m3、m4、m5均为低电平，m2之高电平使选择电路71处于执行功能状态，m3、m4、m5之低电平则使72、73、74处于去除功能状态。

当灯光场景设定开关SS1中之SS11、SS12均为闭合时，与门714之输出端为高电平，此高电平进入或门76使锁存器79复位，79之输出端Q呈低电平，使光源关熄。

若SS11为闭合，SS12为断路则与门713之输出为高电平，此高电平同时输入或门78并经或门715输入或门75，或门75锁存器使79置位，Q为高电平，光源驱动器34进入全亮(100％)工作状态，但同时或门78则输出一信号到光源驱动器34使光源35的亮度为50％，熟悉电照明控制的技术人员可以理解，77、78之输出可以改变34中与灯光亮度相关的可变电位器值，从而改变灯光亮度，此处不详述。

SS2、SS3、SS4则分别可设定灯光场景2、3、4之亮度SS1-SS4为2位拨码开关，每一灯光场景均有4种选择，附图5及附图6所示之灯光场景设定装置均有四种灯光场景可供设定组合，虽然每一灯具之灯光设定之亮度变化有2段与4段之别，每一灯具与四场景内容可寻址开关之接口则相同。

因此，相同的灯光场景控制开关，可以配置不同的光源，光源的亮度变化精度也可以视价格和功能而为选择，使灯光场景控制成为可繁可简，容易操作、随插即用，并且不需要复杂的设定程序。

如图7所示，图7为本发明提供的应用灯具控制功能单元的电照明分区控制系统示意图。

该电照明分区控制系统由一总线电源供应器5，系统控制器7，区间控制器8，人员活动传感器4及画界中继器6组成。图7中1是交流市电，2是二相数字信息传输总线。

该系统的通信协议，将指令分为系统指令群与区间指令群，如表2和表3所示。在图7中，37为系统指令，由二个字节长度组成，38为区间指令，只有一个字节，其实际编码，可如表2及表3所示。

系统指令之最高位为“1”，亦即16进位0x8000以上之2字节均可归入系统指令；区间指令之最高位为“0”，以利分辨。系统控制器7发送的指令为2字节长度的系统指令，指令发送由一起始位辨识，其终止由2个停止位辨识。如图2和图3所示，图2为系统指令的示意图，图3为区间指令的示意图。系统指令的传输路径如图7中9所示，其可以由a区穿越画界中继器6进入b区。如图9中37和38所示，灯具可以接受2字节之系统指令37，亦可接受1字节之区间指令38。

区间控制器8及传感器4，只能发送区间指令，因此其指令无法穿越画界中继器6，不能进入b区，因而只在所属之区间a区内有效，10是区间指令传输路径，不能穿越画界中继器6。

如图8所示，图8为本发明提供的电照明分区控制系统中画界中继器6的结构框图。画界中继器的寻址指令架构与DALI通信协议中的分组指令类同，通过网桥技术，很容易与DALI系统结合。网桥是一种使两个不同系统进行结合的转换装置，在网络通信技术领域中是常用技术，此处不作详述。

画界中继器6至少包括电源供应单元60和数字信息处理单元61。其中，电源供应单元60用于为数字信息处理单元61及下行总线2″提供电源。数字信息处理单元61一般为数字信息处理器，用于对接收自上行总线2′的数字信息进行中继和缓冲，响应接收的系统指令和针对本区间的区间指令，控制本区间内的灯具。

电源供应单元60包括总线电源68和稳压电源69。其中，总线电源68用于对下行总线2″进行供电；稳压电源69用于对数字信息处理单元61进行供电。总线电源可为如5VDC，总线电源的规格可以比照，即符合IEC60929的附件E的数字可寻址灯光接口的电源规范，电压为11.5至22.5V，电流小于或等于250毫安。

数字信息处理单元61至少包括光隔离装置62、中继控制器63、移位寄存器64、控制闸65、碰撞识别侦测器66和重发控制器67。

其中，光隔离装置62用于将接收自上行总线2′的数字信息输出给中继控制器，上行端总线2′的数字信息经光隔离装置62后，进入中继控制器63。

中继控制器63用于对接收自光隔离装置62的数字信息进行边沿侦测、波形重整及起始位侦测，通过对起始位后的最高位进行比对来识别系统指令或区间指令，将识别出的系统指令暂存到移位寄存器64中，并将系统指令输出给控制闸65或者当控制闸65处于断开状态时将系统指令暂存到移位寄存器64中，对识别出的区间指令进行截断。

移位寄存器64用于保存中继控制器输入的数字信息。控制闸65用于根据接收的系统指令驱动下行总线2″电源的开关装置，将系统指令传输给下一个区间。碰撞识别侦测器66用于监测碰撞状态，在监测到碰撞状态时将控制闸65切断。

重发控制器67用于当碰撞发生后或地址比对相符时在预定的时间间隔后向中继控制器63发送指令，指示中继控制器63对暂存在移位寄存器64中的系统指令进行全部重发。

进入中继控制器63的二相数字信息在未译码之前，亦经一控制闸65以驱动下行总线2″电源供应器68之开关装置，图中未示，将信息传输进入b区，此时碰撞识别侦测器66若监测到碰撞状态，控制闸65便被切断，中止进入b区。但是移位寄存器64的储存动作并不停止，直至中继控制器63测得二个停止位完成受信后移位寄存器64的储存动作才会停止。

重发控制器67等待一适当时间延迟后，指示中继控制器63进行重发，重发时，移位寄存器64中存储的数码数据先经二相调制编码后，进入控制闸65，驱动下行总线的电源供应器68，将信息传入下行总线2″。

如图9所示，图9为本发明提供的电照明分区控制系统中灯具控制器的结构示意图。其中，光源35可以是荧光灯管，其镇流器34接受由控制译码器33输出的控制信号，以对光源35进行开关或调光动作。数字总线2上传输的二相灯光场景控制指令，经光隔离器31进入数字信息处理器32。数字信息处理器32对指令进行译码，以进行控制动作。36是灯光亮度调光设定装置，例如2位拨码开关，可以预先或现场规划设定。2位拨码开关，便可以提供4种设定选择，其设定动作，清楚直接，容易操作，可以在布建时设定，也很容易随时调整。译码装置33，依设定装置36之设定进行译码后，输出开关或控制信号至镇流器或光源驱动器34，以驱动光源35。34可以是镇流器，可以是电子式变压器，也可以是继电器，视光源35及实际需要而定。光源35也可以是白炽灯、卤素灯、荧光灯、节能灯、高压气体放电灯(HID)、发光二极管(LED)等。光源35并不限定为单一光源。熟悉光源特性与其驱动方法的工程技术人员可以理解，驱动电路与光源之间的组合是可以非常多元化的。本发明使灯光场景控制开关信号达成标准化，实际上赋与了光源及其驱动电路更大的变化弹性。

信息处理器32中，41是信息数据复原装置，40是时钟管理装置，37及38是系统指令与区间指令之移位寄存器，系统指令之高位字节由44进行译码，系统指令之低位字节及区间指令38，则由内容可寻址灯光控制开关39进行译码，并经锁存器43输出开关信号至译码装置33。

经由本发明之内容可寻址灯光控制开关及灯光场景设定装置，灯光场景控制成为很容易了解使用的技术，其标准化的接口，使不同的光源，不同精度的调光效果，能够混合使用，极富弹性，其因结构简单而得到的价格方面的优势，及不需特别训练即能使用的友善特性，将使数字化的电照明控制系统更易被市场接受，在照明质量与照明节能方面都将产生良好效益。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，其特征在于，该灯具控制功能单元包括：

内容可寻址灯光控制开关装置，用于将总线上传输的控制指令，转化为场景控制开关信号，输出给灯光场景设定装置；

灯光场景设定装置，用于对接收自内容可寻址灯光控制开关装置的场景控制开关信号和在自身设定的灯光场景数据进行译码，将译码结果输出给光源驱动装置，驱动光源的开关及亮度；以及

锁存电路，设置于内容可寻址灯光控制开关装置与灯光场景设定装置之间，用于保存内容可寻址灯光控制开关装置输入的灯光控制开关信号，并将保存的灯光控制开关信号输出给灯光场景设定装置；

其中，所述内容可寻址灯光控制开关装置用单芯半导体集成电路制成，包含至少一个内存单元，所述内存单元为只读存储器或非挥性内存装置，用于存储灯光控制指令数据，每一内存单元具有指令数据比对装置，比对结果经一驱动三极管，驱动比对线，每一行是一个指令，有一条比对线；所述指令包括开亮、关熄及至少一个灯光场景指令，或者所述指令包括开亮、关熄及场景1、场景2、场景3、场景4共6个灯光控制指令；

所述内容可寻址灯光控制开关装置包括：系统指令译码器和区间指令译码器；总线上传输的灯光控制指令进入信息处理装置并复原后，灯光控制指令中的数字数据进入移位寄存器，时钟信号进入时钟控制器，移位寄存器中作为系统指令部分的数字数据高位字节，通过系统指令译码器译码后，若为本灯具相关指令，则产生一致能信号进入内容可寻址灯光控制开关装置，使内容可寻址灯光控制开关装置处于执行功能状态；若由总线接收的灯光控制指令为区间指令，则系统指令译码器直接产生一致能信号，输入内容可寻址灯光控制开关装置，使内容可寻址灯光控制开关装置处于执行功能状态；移位寄存器中的数字数据低位字节为区间指令，经时钟控制器中的时钟信号控制，平行进入区间指令译码器，由内容可寻址灯光控制开关装置进行指令比对。

2.根据权利要求1所述的应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，其特征在于，所述内容可寻址灯光控制开关装置进行指令比对包括：

内容可寻址灯光控制开关装置接收总线上传输的灯光控制指令，将该灯光控制指令中实际执行灯光控制的区间指令数字数据与自身包含的内存单元中存储的灯光控制指令数据进行纵列位元比对，对于比对相同的内存单元，保持该内存单元比对线为高电平；对于比对不相同的内存单元，将该内存单元的比对线拉至低电平，仅使每一纵列位元均比对相同的指令行的比对线维持高电平，并产生一相应的场景控制开关信号，输出给灯光场景设定装置。

3.根据权利要求1所述的应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，其特征在于，所述灯光场景设定装置包括：

灯光控制开关信号输入端，与内容可寻址灯光控制开关装置的开关信号输出端对应连接；

拨码开关，用于设定个别灯光场景的灯光亮度编码，供译码电路作为依据，以驱动光源驱动装置；

译码电路，用于对接收自内容可寻址灯光控制开关装置的场景控制开关信号和拨码开关设定的个别灯光场景的灯光亮度数据进行译码，将译码结果输出给光源驱动装置，驱动光源。

4.根据权利要求1或3所述的应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，其特征在于，所述光源驱动装置为继电器、或为电子变压器、或为镇流器；所述光源为卤素灯、或为白炽灯、或为荧光灯、或为节能灯、或为发光二极管LED、或为高压气体放电灯HID。

5.根据权利要求1所述的应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，其特征在于，所述锁存电路至少包括锁存脉冲控制器LC和锁存器，所述锁存脉冲控制器LC在接收到内容可寻址灯光控制开关装置输入的任一且唯一的灯光控制开关信号后，执行锁存，将开关信号锁存入与该控制指令对应的锁存器。

6.根据权利要求5所述的应用于电照明分区控制系统的灯具控制功能单元，其特征在于，所述锁存器的数量与灯光控制指令开关信号数量相同，每个锁存器对应一个灯光控制指令信号。

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