CN102261624A - 可遥控投光位置的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可遥控投光位置的照明装置，包括可转动的灯，编号学习和显示装置，检测器，电机控制电路，电机，亮度控制电路。本照明装置其控制部分通常处于睡眠状态，在进行应答和被激活后，根据光检测器接收到的信号，通过驱动电机和亮度控制电路实现投光位置和亮度的调整。本发明采用红外宽光束来激活经预先红外编码“学习”的照明装置，并采用红外宽光束来调整照明装置的位置和亮度，使操作员任何时候在操作遥控装置时，不需要精确瞄准相关的照明装置，控制和调整方便，适用于商店，餐厅，博物馆，艺术馆和实验室等需要调整室内照明的场合。

Description

可遥控投光位置的照明装置

技术领域

本发明涉及照明装置和含有所述照明装置的照明系统。

背景技术

照明装置为了达到理想的照明效果，需要对灯的投光位置和亮度进行调整。照明系统通常由多个照明装置组成，国内现有的技术是采用人员手工调整；对于照明装置数量较多、经常需要调整、且安装位置较高的场合，遥控的方法可以提高效率和获得操作上的安全性。国外有窄光束激活照明装置、宽光束遥控照明装置的双光束并用遥控技术，这种技术在远距离窄光束激活照明装置时需要保持精确瞄准，因而遥控不方便。

发明内容

针对上述问题，申请人进行了改进研究，提供一种可遥控投光位置的照明装置，采用宽光束对一系列照明装置进行激活以及对投光位置和亮度进行遥控调整，遥控调整不需要精确瞄准，操作方便。

本发明的技术方案如下： 

一种可遥控投光位置的照明装置，包括：

一个或多个可转动的灯；

用于调整所述灯投光位置的电机装置；

根据接收到的控制信号将驱动信号传输给所述电机装置的控制装置；

用于接收远距离光束的一个或多个检测器；

所述检测器响应宽光束，分别利用宽光束对所述灯激活以及调整所述灯的投光位置，由此操作员不需要进行精确瞄准。

其进一步的技术方案为：

还包括用于调整所述灯亮度的控制装置；所述检测器响应宽光束，利用所述宽光束完成对所述灯的亮度调整，由此操作员不需要进行精确瞄准。

还包括编号学习和显示装置；用于对照明装置安装前赋予远距离接收宽光束的功能设定编号，在照明装置安装后在远距离接收宽光束时通过所设定编号进行应答显示和识别，激活所述照明装置。

以及，其进一步的技术方案为：

所述宽光束为红外光束。

所述宽光束对全部照明装置进行集体同步遥控。

所述每个照明装置具备30个储存空间，由此组成的照明系统具备30组照明场景供选用。

本发明的有益技术效果是：

本发明通过光检测器接收编码红外光束，激活经红外编码的照明装置，同时将控制指令传输给控制电路，并驱动电机装置和亮度控制电路，最终完成对照明装置位置和亮度的调整，可完成照明装置的个体调整以及照明装置系列的调整。本发明采用红外宽光束来激活经预先红外编码“学习”的照明装置，并采用红外宽光束来调整照明装置的位置和亮度，使操作员任何时候在操作遥控装置时，不需要精确瞄准相关的照明装置，控制和调整方便，适用于商店，餐厅，博物馆，艺术馆和实验室等需要照明的室内场合。

附图说明

图1是由多个照明装置和一个遥控装置构成的照明系统。

图2是为照明装置预设编号时的示意图。

图3是照明装置示图。

图4a、图4b是遥控装置的正、背面示图。

图5是照明装置方框图，示意性的表达出照明装置的硬件功能模块。

图6是照明装置的数码板电路图。

图7是照明装置的主板电路图。

图8是照明装置编号模块电原理图。

图9是遥控装置方框图，示意性的表达出遥控装置的硬件功能模块。

图10是遥控装置的遥控板电路图。

图11是照明装置微控制器的操作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图1

图1示出了由多个照明装置和遥控装置构成的照明系统。

如图1所示，是由照明装置110、照明装置120、照明装置130、照明路轨300、操作员400和遥控装置200组成的照明系统。该照明系统中的各照明装置分别连接有一个发射光束的灯113，以及一个照明装置的接驳器112，接驳器112连接上述各照明装置于照明路轨300上，照明路轨300安装在室内天花板上，照明路轨300向各照明装置输送电力。

图1中照明装置110、照明装置120和照明装置130的结构相同，每个照明装置各自有两个电机，两个电机分别垂直安装和水平安装，用于使灯113做水平和垂直的转动，把照明装置的投光位置调整到满足照明场景的最佳要求。各照明装置包含独立的灯的亮度控制电路，可进行灯的亮度调节和开启、关闭的设定。

图3

图3是照明装置示图。照明装置110上设置有照明装置的电输入端口111，后部连接有接驳器112，侧面安装有灯113，前面板上设置有红外接收器114、LED指示灯115以及编号显示屏116。

图4a、图4b

图4a、图4b是遥控装置示图。从正面看，遥控装置200上布局有各种功能的按钮按钮201~216（各按钮的功能及其操作见下文），并且设置有显示屏217；从背面看，遥控装置200的电池盒内设置有拨动开关218。

在装有多个照明装置的照明系统中，一种情况是需要对各个照明装置进行单独的调整控制，另一种情况是对所有照明装置进行集体动作指令的全局控制。下面分别进行说明：

（一）对各个照明装置进行单独的调整控制，步骤如下：

A、为各个照明装置设定编号：

在第一种情况下，各个照明装置需要在系统安装前要设置各自的编号，供单独识别激活和控制，编号设置是通过遥控装置200来完成的。

图2示出了为照明装置预设编号时的示意图。

如图2所示，本实施例是为照明装置110预设编号01，预设编号的流程如下： 

a、操作员用电源适配器500连接市电，并用其USB端为照明装置110的输入端口111提供弱电，这时照明装置110的编号显示屏116被点亮并闪烁；

b、将遥控装置200电池盒内的拨动开关218置于‘L’学习位置，使遥控装置200的显示屏217同样出现闪烁；

c、按压按钮203、按钮204、按钮205以及按钮206（见图4）使遥控装置200显示01；其中按钮204、按钮206转换个、十、百位，按钮203、按钮205转换数字0到9；

d、长时间按压按钮201（见图4）将遥控装置200显示的编号01传送到照明装置110，直至确认照明装置110和遥控装置200的显示同时停止闪烁，这时编号01已存入照明装置110；

e、从照明装置的输入端口111上拔出电源适配器500的USB插头，预设编号工作完成。

依次用同样方法为其余各个照明装置一一设定编号，如02、03等等。在连续为照明装置预设编号时，操作完上述步骤e后，遥控装置会自动给出一个连续累加的新编号，这个便利使操作员可以省去进行上述c的步骤。照明装置的编号不一定限于数字，可以是符号或各种颜色，也可以是数字、符号、颜色的组合。已经设定好的照明装置可以通过上述方法重置编号。

一般情况下照明系统中照明装置编号的设置是不应该重复的，因此当无意间传送重复编号时，遥控装置会显示E1提示操作员，操作员重新按压按钮201，遥控装置会自动给出正确的编号供发送。

按压按钮216（见图4），可以清除遥控装置内的全部编号储存。

经过上述步骤，预设有各自编号的照明装置就可以现场安装，并进行投光位置和亮度的调整。照明装置在现场安装时，无需留意和记录照明装置相关编号和其安装地点，这项工作今后可以通过遥控装置辅助完成，这在使用较多照明装置的场合非常有用。

B、照明装置投光位置和亮度的调整：

如图1所示的照明系统中，操作员400通过遥控装置200对照明装置110进行一系列投光位置和亮度的调整，过程如下：

（1）激活照明装置110：

a、开启照明系统的电力供应，照明装置LED指示灯115（见图3）显示绿色；

b、首先将遥控装置200电池盒内的拨动开关218（见图1）置于‘C’控制位置；

c、操作遥控装置200相对照明装置110，并按压按钮202（见图4），使照明系统中收到信号的照明装置（包括照明装置110在内）的显示屏116（见图3）闪烁3秒钟供操作员识别，这时照明装置110显示编号01，遥控装置200的显示屏217（见图4）同时闪烁；

d、按压遥控装置200的按钮203、按钮204、按钮205及按钮206使遥控装置200显示相应的确认编号01。按钮204、按钮206转换个、十、百位，按钮203、按钮205转换数字0到9；

e、长时间按压遥控装置200的按钮202发送确认编号01，直至照明装置110和遥控装置200同时显示不闪烁的编号01，这时照明装置110被激活，照明装置LED指示灯115（见图3）的显示由绿色转为红色，接下来可以进行一系列的调整。

（2）调整照明装置110的投光位置：按压按钮203、按钮204、按钮205及按钮206对照明装置110进行投光位置的调整，按钮204、按钮206调整照明装置的水平旋转位置，按钮203、按钮205调整照明装置的垂直旋转位。

（3）调整照明装置110的亮度：按压按钮209、按钮210对照明装置110进行亮度的调整，按钮209为调亮钮，按钮210为调暗钮，持续按压按钮209或按钮210，遥控装置显示屏会给出00到99的亮度指示。

（4）将照明装置110设置在开或关的状态：设置照明装置灯的开和关，由遥控装置200的按钮211完成，连续按压按钮211可依次重复进行照明装置灯的开或关的设置。

在上述步骤（1）~（4）的任一操作中，如果调整已经全部完成，可以按压遥控装置200的按钮202令照明装置110退出激活状态，照明装置110的LED指示灯115显示由红色转为绿色；若没有进一步操作，照明装置110会在一分钟后自动退出激活状态。照明装置110的LED指示灯115显示绿色为使用常态，红色或红色闪烁为调整和控制状态。

C：记录、储存和使用

如图1所示的照明系统中，操作员通过遥控装置200对已完成调整的照明装置110进行单独记录、储存和使用：

（1）参照图1的照明系统，上述调整完成后，可以对激活的照明装置110的状态进行记录、储存：

a、按压遥控装置200的按钮212或按钮213（见图4），选择所要记录的数字代号，照明装置有从01到30之间30个连续数字可供选择，本实施例选择数字01；

b、按压遥控装置200的记录按钮214（见图4），此时遥控装置200的显示屏数字01闪烁表示已进行记录；

c、按压发送按钮215（见图4）向照明装置110发送数字01，此时照明装置LED指示灯115红色显示闪烁确认数据已被储存，同时遥控装置200显示屏数字01停止闪烁。10秒钟内如无任何操作，遥控装置200显示屏将自动关闭。

（2）使照明装置110进入01号预设状态：

a、激活照明装置110，其方法同前面步骤B（1）；

b、按压按钮212或按钮213（见图4），选择要使用的预设数字01；

c、按压发送按钮215（见图4）发送数字01，照明装置110将自动调整到预设的01号照明状态。

（二）对所有照明装置进行集体动作指令的全局控制

如图1所示的照明系统中，操作员通过遥控装置200对完成调整的一组照明装置进行全局记录、储存和控制。在进行此项操作时，无需激活照明装置，因为此操作是对全部能接收到信号的装置的操作，它使用的是红外宽光束来传送信号，这就好比对一班的人下命令，所有人都按命令做，这时就不必要叫班上每一个人的名字（相当于激活）再下命令。

（1）参照图1的照明系统，对一组照明装置完成某个照明环境的调整后，将该组照明装置的状态进行全局记录和储存：

a、按压遥控装置200的按钮212或按钮213（见图4），此时遥控装置显示屏闪烁，选择所要记录的组别数字代号如02；

b、按压记录按钮214（见图4），此时遥控装置显示屏数字02闪烁表示已进行记录；

c、按压发送按钮215（见图4），并同时按压群控按钮207和按钮208向该组照明装置发送指令，此时该组照明装置LED指示灯115绿色显示闪烁确认数据已被储存。

（2）全局控制一组照明装置，使该组照明装置转变为某个照明场景的预设状态，如02号组预设状态：

a、按压按钮212或按钮213（见图4），选择要使用的预设数字02；

b、按压发送按钮215（见图4），并同时按压群控按钮207和按钮208发送数字02，此时该组照明装置自动调整到预设的02号照明状态，重新再现所述的02号照明场景。

（3）重复上述步骤（1）、（2）选择其它预设数字，完成一组照明装置亮度的全局记录、储存和控制，使该组照明装置保持相同的亮度。

重复按压记录按钮214，可使照明装置主动退出记录状态，照明系统可以记录预设的30组照明场景。

图5

图5是照明装置电连接的方框图，它示意性的表达出照明装置的硬件功能模块。如图5所示，电源模块kz2负责给整个装置供电，它有两个模式：一是输入AC220伏电，二是编号时通过USB供5伏电。灯亮度调节模块kz3由过零检测、光耦隔离、可控硅组成，当调节灯亮度时，由微控制器kz1给出控制信号，经光耦控制可控硅导通或截止，以控制灯两端电压，从而达到控制亮度效果。灯位置角度检测装置kz4是指通过光学传感器来感知电机位置。EEPROM（电可擦除只读存储器）模块kz5用于断电保存数据。电机驱动模块kz6是由MOS管组成的H桥电机驱动电路。红外接收模块kz7用来接收来自遥控器的信号，并传送到微控制器kz1。显示模块kz8由数码显示器和LED发光二极管组成。编号模块kz9如图6所示。

图6、图7与图5对应：图6是照明装置的数码板电路图；图7是照明装置的主板电路图。其中微控制器IC2（图5的kz1）是用EM78P468LBQ，存储器U3（图5的kz5）也是可用MC93C56，红外接收管IC3（图5的kz7）用威世通用半导体（中国）有限公司生产的HS0038B，其它功能相同的品牌也可通用。光电传感器S2、S3、S4、S5，市场上常见，如ROHM半导体集团生产的RPI-352，它用来告诉微控制器，灯具目前所在位置和方向（图5的kz4）。U4（图5的kz8）是LED控制驱动芯片TM1618，用于驱动数码管显示灯具编号等信息，由深圳市天微电子有限公司提供。图5中的模块kz2、kz3、kz6的实施例集成电路在图7里；电源模块（kz2）主要由T1电感，T2变压器（由耀华德昌电子有限公司提供），和IC1稳压芯片NCP1117（如安森美半导体公司提供）组成；电机驱动模块（kz6）主要由MOS管SI2301和SI2302（如飞利浦电子公司提供）构成的H桥电路组成，通过控制一对控制端的高低电平来决定电机正反转，灯亮度调节模块（kz3）主要有一个可控硅BT139-800（如飞利浦电子公司提供）和光电耦合管MOC3052（摩托罗拉公司提供）组成，光电耦电管起隔离保护作用，通过PWM波来控制光电耦电管，从而控制可控硅来达到控制灯亮度。

图8

图8是照明装置编号模块kz9的电原理图。编号模块kz9主要作用是在调整前给照明装置编号，编号时为提高操作的安全性，电源模块kz2不连通AC220伏市电，而只能通过USB接口供电。如图6所示，当miniUSB口连接上来自外端电源适配器的USB口时，这时USB上的5伏电通过二极管D8（实施例型号1N5819）给系统弱电部分供电，同时USB5V节点还连接到微控制器的检测端口，在USB口没有提供5V电源时，USB5V节点处由于有下拉电阻而处于低电平，由于二极管D8的存在，当通AC220伏市电供电时，USB5V节点处也是一个低电平，这样就确保了有外端USB供电时才是编号模式的正确性。当照明装置编号完成后，编号会储存到EEPROM（如图6的集成芯片MC93C56，当然也可是其它型号存储芯片）里，以长期保存，当需要使用时，可从特定地址取出编号。

图9

图9是遥控装置方框图，它示意性的表达出遥控装置的硬件功能模块。如图10所示，微控制器ky1不间断的扫描键盘模块ky4，若有按键按下，微控制器ky1通过显示模块ky2把相应信号显示出来，并通过红外模块ky3向照明装置发射编码信号。电源模块ky5提供正常工作所需电量。EEPROM模块ky6用来记录已存的编号，防止同一批次的照明装置编号重复。

图10是遥控装置的遥控板电路图（与图9对应），其微控制器（图9的ky1）是由义隆电子股份有限公司出产的EM78P468LBQ，EM78P468LBQ 是一款8 位RISC 单片机，它采用CMOS 的工艺，该芯片集成有看门狗电路块WDT、128字节片上数据RAM存储器 、4K*13 位片内ROM存储器、可编程实时时钟计数器，内部/外部中断、掉电模式、LCD 驱动器、红外发射功能和三态I/O口。U3存储器（图9的ky6）是常见的电可擦可编程只读存储器EEPROM，这类很多，如意法半导体有限公司生产的MC93C56；D1红外发射管，如ROHM半导体集团生产的RIS-56ST3F（图9的ky3），由它发出宽光束给IC3 HS0038B接收（见图7），完成通信功能。电源模块（ky5）主要是一块线性电源稳压芯片，这里我们使用了盛群半导体公司的HT7130,显示模块（ky2）是用定制的液晶屏和两个LED灯，属于已有技术；键盘模块（ky4）是用锅贴片按键，这种按键盘是由PCB板上特殊布线和一块导电片（锅贴片）构成，使用原理同一般的按键一样，属于已有技术。

图11

图11是照明装置微控制器的操作流程图。如图11所示，步骤1到步骤27是照明装置微控制器的工作方式和操作流程图，图中Y表示‘是’，N表示‘否’。

步骤1，对微控制器的上电过程；对微控制器的供电可以是通过AC220V输入供电，也可以是在编号时通过USB口供电；

步骤2，系统初始化，在这个步骤中，程序先会对I/O口和各种寄存器单元进行初值设置；

步骤3，会有一个判断，光源类型口是否为高电平？

步骤4，对步骤3所述判断做出响应，如果光源类型口为高电平，那么光源是卤素灯，否则为金卤灯或者是LED光源（本步骤是为了增强产品的适用型，有了本步骤，就可以使用二种或更多的不同类型的光源，如本步骤提到的卤素灯和金卤灯两种类型，也可以使用LED灯）；

步骤5，程序从EEPROM（电可擦可编程只读存储器）读出事先存储的光源强度的数据，并通过控制灯亮度调节模块（光耦控制可控硅和过零检测部分）来调控灯的亮度或开关；

步骤6，打开一个看门狗定时器，程序在意外情况下跑乱可复位，让程序健康运行；

步骤7，判断是否接收到红外信号？若接收到，就是遥控装置对照明装置进行了操作，跳到步骤8，若没有接收到则跳到步骤6；

步骤8，接收红外信号，并将红外信息放入相应寄存器和标志位，用作后面电机对灯的驱动，或是其它动作的依据，电机对灯的驱动改变灯的投光位置，共有两个电机分别使照明装置作垂直转动及水平转动；

步骤9，会判断目前照明装置是不是在编号（学习），在数码显示装置上有一个USB接口，如果当前有插上USB供电的话，图6中，USB5V节点会是高电平，表示目前是编号模式；其它时候USB5V节点是低电平，表示目前不在编号模式；

步骤10，给照明装置一个编号，通过遥控器在0－299范围中发送一个编号给照明装置，并且将编号储存到EEPROM里，每个使用的照明装置都会有一个编号，它像一个名字，在呼叫时选定照明装置时好用；

步骤11，判断是否是全局控制信号，若是则跳到步骤12，若不是，则跳到步骤14；

步骤12，判断本机地址是否和红外线接收到的地址数据一致，若是一致则跳到步骤13，否则，跳到步骤6；

步骤13，选中并激活照明装置，遥控装置可以单一的对此编号的照明装置进行各种操作，比如灯亮度变强变弱，灯转动改变投光位置的数据储存等，然后跳到步骤15；

步骤14，全局信号控制相应标志位，这样，以后在遥控装置上的每个操作就是对所有照明装置的全局操作，除非取消了全局操作；

步骤15，判断电机是否转动，根据步骤8接收到的数据信号，进行相应数据处理后，可知是否有电机要转动，若不要转动则跳到步骤17；

步骤16，相应电机转动到相应位置，先根据各标志位，识别是水平轴电机转动还是垂直轴电机转动，因为两台电机是不能同时转动的，综合相应寄存器数据和标志位，作出相应计算后，通过IO口控制H桥，转动方向，如顺转、逆转，转动多大角度，如转多长时间；

步骤17，照明装置的亮度是否要调整，根据步骤8接收到的数据信号，进行相应处理后，可知灯亮度是否要调整，若不要调整则跳到步骤19；

步骤18，照明装置调整到相应亮度，当灯的亮度要做调整时，先做过零检测，以确定调整亮度的基点，再通PWM波控制可控硅进行斩波以控制灯的亮度，控制电路中有个光耦连接微控制器到可控硅，是用来分隔强电和弱电的，以便满足安全要求；

步骤19，判断是否要储存当前位置和亮度？根据步骤8接收到的数据信号，进行相应处理后，判断遥控器是否要对当前位置和亮度数据进行存储，若不要存储则跳到步骤23；

步骤20，是否知道当前原点位置，因为对位置存储时，电机有时运行一段时间后，位置会有些误差，所以每次存储位置数据时，必须保持数据的正确性，而原点位置是不变的，所以以它为依据可保持位置数据的正确性；如果知道当前原点位置，转入步骤21，如果不知道，转入步骤23。

步骤21，原点位置校准，电机主轴后固定着一个遮光片，且灯头和灯箱转轴上还各固定着一个主遮光片，遮光片在光学传感器构成一个位置检测装置，两个电机的转动都会引起两个光学传感器的变化，所以每个电机可设置一个原点来定位灯箱和灯头的位置；

步骤22，储存位置和亮度数据，若进行了原点位置校准，那么就可以把正确的数据储存到EEPROM中去；

步骤23，判断是否进行场景恢复？照明装置可以记忆30组场景，当遥控器发来相应场景编码后，就可自动进行恢复到之前设置的场景；

步骤24，原点位置校准，因为有电机位置误差，所以先要原点校准；

步骤25，相应电机转动到相应位置，照明装置调节到相应亮度，这两个步骤的数据会反应到前面步骤15到18；

步骤26，判断看门狗定时器到了时间了没？没到继续循环，到了则说明程序运行的时间大大超出理想值，程序可能已经运行到一个不可知的状态，所以要通过复位来恢复程序正确性；

步骤27，结束，表示一个程序循环结束，程序将继续下一个循环。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种可遥控投光位置的照明装置，包括：

一个或多个可转动的灯；

用于调整所述灯投光位置的电机装置；

根据接收到的控制信号将驱动信号传输给所述电机装置的控制装置；

用于接收远距离光束的一个或多个检测器；

所述照明装置的特征在于：所述检测器响应宽光束，分别利用宽光束对所述灯激活以及调整所述灯的投光位置，由此操作员不需要进行精确瞄准。

2.根据权利要求1所述可遥控投光位置的照明装置，其特征在于还包括用于调整所述灯亮度的控制装置；所述检测器响应宽光束，利用所述宽光束完成对所述灯的亮度调整，由此操作员不需要进行精确瞄准。

3.根据权利要求1所述可遥控投光位置的照明装置，其特征在于还包括编号学习和显示装置；用于对照明装置安装前赋予远距离接收宽光束的功能设定编号，在照明装置安装后在远距离接收宽光束时通过所设定编号进行应答显示和识别，激活所述照明装置。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述可遥控投光位置的照明装置，其特征在于：所述宽光束为红外光束。

5.根据权利要求1至3任一权利要求所述可遥控投光位置的照明装置，其特征在于：所述宽光束对全部照明装置进行集体同步遥控。

6.根据权利要求1至3任一权利要求所述可遥控投光位置的照明装置，其特征在于：所述每个照明装置具备30个储存空间，由此组成的照明系统具备30组照明场景供选用。

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