CN101810059B - 用于使用光源传递数据的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于驱动光源——尤其是HID灯(2)——的方法，所述方法包括以下步骤：-提供用于给所述灯供电的DC换向电流；以及改变换向周期(T)，以发送数据。在实施例中，每一换向周期(T)的持续时间被设置为等于两个可能值(T1，T2)之一，从而对数字比特进行编码。

Description

用于使用光源传递数据的方法和设备
技术领域
本发明通常涉及的领域是对光源(具体但不专门是高强度放电(HID)灯)进行驱动。
背景技术
典型地，用于照明的光源可能位于难以接近的地方，例如在天花板上/中，或者在灯具之内。因此，难以检查系统并且获得将在确定照明系统的状态方面有用的与系统有关的信息，并且难以预测可能需要的维护和/或灯置换。此外，取决于灯的位置，身体接近甚至可能是危险的。
发明内容
本发明的目的在于克服或者至少减少上述问题。
根据本发明重要方面，光照系统能够通过对所生成的光进行调制来发送数据。
注意，对光进行调制以发送数据的构思对于荧光灯、白炽灯、LED的情况已经是已知的。然而，已知的调制技术(AM、FM、PWM)因HF(高频)波动限制和光品质约束而不适合用于HID灯。
因此，本发明的特定目的在于提供一种新的调制技术，其尤其适合用于HID灯。
因此，在特定方面中，本发明提出的是，用换向DC电流来操作灯，其中，换向周期是变化的，以对数据进行编码。因此，灯将总是工作在恒定灯电流，并且频谱仍然可与“普通”HID灯的频谱相比。
在从属权利要求中提及其它有利细节。
附图说明
将通过以下结合附图描述一个或多个优选实施例来进一步解释本发明的这些和其它方面、特征以及优点，在附图中，相同标号表示相同或相似的部分，并且其中：
图1示意性示出灯具；
图2示意性示出电子驱动器的框图；
图3是示意性示出换向灯电流的图线；
图4示意性示出接收机的框图。
具体实施方式
图1示意性示出靠着天花板101而安装的灯具100。灯具100包含至少一个HID灯2。
图2示意性示出用于HID灯2的电子驱动器1的示例性实施例的框图。驱动器1包括：输入端子3，用于连接到市电电源(例如230V50Hz)；整流部分4，用于对电源电压进行整流；以及转换器部分5，用于将从整流部分4接收到的整流后的电压转换为基本恒定的电流。此外，驱动器1包括换向器部分10，用于对转换器部分5所提供的输出电流进行换向。在所描述的实施例中，换向器部分10具有公知的H形桥配置，包括串联布置的两个开关11、12，它们与串联布置的两个电容器13、14并联。用于连接灯2的灯输出端子15、16分别耦合到两个开关11、12之间的节点A以及两个电容器13、14之间的节点B。控制器20具有输出端子21、22，其分别耦合到两个开关11、12的控制输入端子。这种通常的驱动器设计本身是已知的，并且在此无需更详细地解释这种设计及其操作。
注意，对于实现灯电流供给，存在各种其它可能性。例如，换向器可以具有本身已知的全桥配置，而不是半桥配置。
还注意，驱动器1还可以包括点火电路，但这未在图中示出。
在其输出端子21、22处，控制器20生成分别用于两个开关11，12的控制信号，从而交替断开和闭合这些开关。假设灯开启(ON)，取决于哪个开关断开以及哪个开关闭合，灯电流要么从节点A流动到节点B，或者反之亦然。图3是示意性示出作为时间函数的灯电流的图线。从节点A到节点B的电流流动方向表示为“正”电流，而从节点B到节点A的电流流动方向表示为“负”电流。电流的量级(绝对值)保持基本上恒定。
在图3中，电流在时间t0从负变为正，在时间t1从正变为负，而在时间t2再次从负变为正。整个电流循环具有循环持续时间T＝t2-t0。这种循环也将表示为电流周期或换向周期，并且包含两次换向。电流在其期间为正的电流间隔将表示为正电流间隔31，其具有正电流间隔持续时间T+＝t1-t0。电流在其期间为负的电流间隔将表示为负电流间隔32，其具有负电流间隔持续时间T-＝t2-t1。显然，T＝T++T-
占空比Δ将表示为Δ＝T+/T-。典型地，t1＝t2，从而Δ＝0.5，使得平均电流等于零；然而，这对于实践本发明并非是必要的。此外，循环持续时间典型地处于大约10ms的量级，但是循环持续时间的确切值典型地对于理解本发明并非是必要的。
根据本发明重要方面，控制器20被设计为：在保持占空比Δ的同时，改变循环持续时间T，以发送数据。所述数据可以是控制器内部的数据，或在数据输入24处接收到的数据。因此，控制器20能够将状态信息传递到由维护人员在距灯具100一段距离处握持的接收机200(见图1)。
在实施例中，循环持续时间T可以取两个值T1和T2，其中，T2＞T1。图3也示出该情况。图4是示意性示出适合于与控制器20的该实施例协作的接收机200的可能实施例的框图。光传感器201从灯2接收光，并且生成包含换向信息的信号。该信号为基准时钟202所接收，并且为比较器210的第一输入所接收。受来自光传感器201的输入信号所触发，基准时钟202生成基准定时信号，其表示T1与T2之间的基准持续时间。根据来自光传感器201的输入信号，比较器210确定循环持续时间T，并且将其与从基准时钟202接收到的基准进行比较。如果循环持续时间T长于该基准，则比较器210判断输出具有第一值(例如“1”)的信号，如果循环持续时间T短于该基准，则比较器210判断输出具有第二值(例如“0”)的信号。因此，每一换向循环可以表示数字数据的一个比特。
原则上，可以执行上述操作，从而每一电流间隔31、32表示一个数据比特。在此情况下，比较器210将考虑两个连续换向时刻之间的时间。然而，这可能导致的不期望的效果是：平均灯电流不等于零。因此，优选的是，一个数据比特由一个换向周期表示，从而比较器210将考虑具有相同方向(要么从正到负，要么从负到正)的两次连续换向之间的时间。
注意，只要持续时间不取极端值，灯就将不受改变换向周期的持续时间的影响。
还有可能的是，一个数据比特由换向周期的整数倍(即2T、3T、4T等)表示，但这将减少数据吞吐容量。
在上述示例中，换向周期的持续时间存在两个可能值，用一个数据比特进行编码。然而，还有可能的是，换向周期的持续时间存在更多可能值，从而每一换向周期可以包含更多信息。例如，如果换向周期的持续时间存在4个可能值，则每一换向周期可以编码为0、1、2或3，对应于两个数据比特。通常，如果用于换向周期的持续时间的值的可能数量等于2m，则每一换向周期可以编码为m个数据比特。
当然，接收机应该合适地适用于能够检测不同的持续时间值，这对于本领域技术人员应该是清楚的。
总之，本发明提供一种用于驱动光源——具体地是HID灯(2)——的方法。所述方法包括以下步骤：
-提供用于给所述灯供电的换向DC电流；以及改变换向周期T，以发送数据。
在实施例中，每一换向周期T的持续时间被设置为等于两个可能值(T1，T2)之一，从而对数字比特进行编码。
虽然已经在附图和前面的描述中示出并且描述了本发明，但本领域技术人员应理解，这些说明和描述被认为是说明性或示例性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例；此外，在所附权利要求书定义的本发明的保护范围内若干变化和修改是可能的。
通过研究附图、说明书以及所附权利要求书，本领域技术人员通过实践要求保护的本发明可以理解并且实现所公开实施例的其它变化。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”并非排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所陈述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述特定措施的纯粹事实并非表示这些措施的组合不能被有利地使用。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质(例如连同其它硬件一起提供或者作为其它硬件一部分的光学存储介质或固态介质)上，但也可以按其它形式(例如经由因特网或其它有线电信系统或无线电信系统)来分布。权利要求中的任意标号不应解释为对范围进行限制。
在上面，已经参照框图解释了本发明，框图示出根据本发明的设备的功能块。应理解，可以通过硬件来实现这些功能块中的一个或多个，其中，所述功能块的功能由单独硬件组件来执行，但也可能的是，以软件来实现这些功能块中的一个或多个，从而所述功能块的功能由计算机程序的一个或多个程序行或可编程设备(例如微处理器、微控制器、数字信号处理器等)来执行。

Claims (10)

1.一种用于通过对所生成的光进行调制而发送来自光源的数据的方法，其中所述光源包括高强度放电灯，所述方法包括以下步骤：
提供用于给所述灯供电的换向DC电流；以及
改变换向周期(T)，以发送数据；
每一换向周期(T)的持续时间被设置为等于N个可能值(T1，T2)之一，从而对数字比特进行编码，N是大于1的正整数。
2.根据权利要求1的方法，其中，每一换向周期(T)的持续时间被设置为等于两个可能值(T1，T2)之一，从而对数字比特进行编码。
3.根据权利要求2的方法，还包括以下步骤：
-接收数据比特；
-确定所述数据比特是具有第一值(“0”)还是第二值(“1”)；
-取决于所述确定操作的结果，将换向周期的持续时间(T)设置为等于所述两个可能值(T1，T2)中的第一个(T1)，或者等于所述两个可能值(T1，T2)中的的第二个(T2)。
4.根据权利要求1的方法，其中，N＝2m，m是正整数，从而每换向周期编码为m比特。
5.根据权利要求4的方法，包括以下步骤：
接收m个数据比特；
-在从0到2m-1范围中确定这m个比特的值；
-取决于所述确定操作的结果，将换向周期(T)的持续时间设置为等于所述N个可能值之一。
6.根据权利要求1的方法，包括以下步骤：
-确定多个M个连续换向周期，M是正整数；
-将所述多个M个连续换向周期中的每一换向周期的持续时间设置为等于N个可能值之一，N是正整数，
-从而所述多个M个连续换向周期编码为m个数据比特，其中，m＝2log(N)。
7.根据权利要求1的方法，其中，每一换向周期具有1-25ms范围中的持续时间。
8.用于通过对所生成的光进行调制而发送来自光源的数据的电子驱动器(1)，其中所述光源包括高强度放电灯，包括：
-电流生成装置(4，5)，用于生成DC电流；
-换向器部分(10)，用于接收该DC电流，并且提供换向灯电流；
-控制器(20)，控制换向时刻(T1，T2)的定时；
其中，所述控制器(20)适用于：改变换向周期(T)，以便经由所述灯所发射的光来发送数据；
每一换向周期(T)的持续时间被设置为等于N个可能值(T1，T2)之一，从而对数字比特进行编码，N是大于1的正整数。
9.照明系统，包括：至少一个光源，其中所述光源包括高强度放电灯(2)，所述系统还包括：根据权利要求8的电子驱动器(1)。
10.根据权利要求9的照明系统，还包括接收机(200)，用于接收由所述至少一个光源所发射的光，并且对其进行解码，所述接收机包括：
-光传感器(201)，用于接收光，并且生成电输出信号；
-基准装置(202)，用于生成定时基准；
-比较器(210)，用于对光传感器输出信号中出现的换向定时与所述定时基准进行比较，并且基于所述比较操作的结果，输出数据信号，所述数据信号反映接收到的光信号的数据内容。
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