CN102365904B - 预编程能量管理镇流器或驱动器 - Google Patents

Abstract

提供一种预编程能量节省镇流器或驱动器，它具有预定义能量简档，其输出功率按照经由单工时钟信息从输入电力连接或者从所接收广播时间信号所确定的当前时间来控制，并且它允许用户从多个预编程简档中进行选择和/或修改和存储用户定义能量简档。

Description

预编程能量管理镇流器或驱动器

技术领域

本申请要求2009年3月27日提交的标题为“PRE-PROGRAMMEDENERGY MANAGEMENT BALLAST OR DRIVER”的美国临时专利申请序号61/164171的优先权及其益处，通过引用将其完整内容完整地结合于此。

背景技术

镇流器和驱动器装置用于向诸如荧光灯、LED阵列等光源提供电力。这些装置的常规设计目标包括连续努力以提高效率。但是，镇流器和放电灯技术一般达到实际效率极限。因此，最终用户寻找其它解决方案来促进总能量节省的目标。过去所提出的各种方式包括通过在某人忘记关灯或者预计该场所未被使用或占用时关灯或者使灯变暗来实现功率下降策略以节省能量的控制和传感器系统。但是，这些解决方案要求附加传感器、控制器、复杂布线和其它外围装置，并且因此成本极高以及难以安装、维护和操作。因此，仍然需要光源的改进镇流器和驱动器以及可成功实现最终用户能量节省而无需明显增加操作成本和复杂度的技术。

发明内容

提供一种预编程能量节省照明系统，包括用于控制从输入电源提供给光源的电力、例如用于荧光灯的AC电力或者用于LED阵列的DC电力等的电源电路。该系统还包括简档控制组件(profile controlcomponent)，所述简档控制组件发信号通知电源电路按照作为当前时间值的函数的预编程能量简档控制光源功率。在某些实施例中，该系统包括内部时钟组件，所述内部时钟组件向控制组件提供当前时间值，以便启动预编程能量简档。在一些实施例中，提供同步输入，以便在电力施加到照明系统时按照来自电源电路的信号来启动内部时钟或者对其编程。同步输入还可按照来自接收广播当前时间信号的接收器、诸如原子时钟信号接收器的当前时间信号来使内部时钟同步，或者一些实施例中的同步输入从输入电源接收作为单工时钟信息(simplexclock information)的当前时间信号。在某些实施例中，系统包括旁路组件，以便感测输入电力条件，以及如果预定义的输入电力条件序列在预定时间周期之内发生，则有选择地禁止简档控制。在一些实施例中，系统存储其中包括缺省能量简档和一个或多个辅助简档的预编程能量简档，以及如果感测到某个预定义的电力条件序列，则旁路组件选择这些辅助简档其中之一。该系统还可存储能够由旁路组件基于在输入电力所感测的预定义的电力条件序列来创建和/或修改的一个或多个用户定义能量简档。这样，最终用户能够使用电源开关对系统重新编程以便进行预期简档控制。此外，在某些实施例中，系统还可包括允许简档选择或修改以便通过RF或其它通信对系统重新编程的通信接口。

还提供一种用于操作照明系统的方法。该方法包括将预编程能量简档存储在照明系统中，将电力从输入电源提供给光源，以及按照作为当前时间值的函数的预编程能量简档来控制从输入电源向光源的电力提供。该方法的一些实施例包括接收来自广播当前时间信号的当前时间值或者从输入电源接收作为单工时钟信息的当前时间值。另外的实施例还可包括将其中包含缺省能量简档和一个或多个辅助简档的多个预编程能量简档存储在系统中，以及至少部分基于预定义的电力条件序列来选择这些辅助简档其中之一。又一些实施例可包括至少部分基于预定义的电力条件序列来创建或修改至少一个用户定义能量简档。

附图说明

在以下详细描述和附图中提出一个或多个示范实施例，附图包括：

图1是示出具有电源电路和简档控制组件的示范预编程能量节省照明系统的示意图；

图2是示出具有向图1的系统中的一个或多个荧光灯光源提供AC输出电力的逆变器的示范电源电路实施例的示意图；

图3是示出具有向图1的系统中的LED阵列光源提供DC输出电力的DC-DC转换器的另一个电源电路实施例的示意图；以及

图4是示出图1的系统中的简档控制组件的其它细节的示意图。

具体实施方式

现在参照附图(其中相似参考标号通篇用于表示相似元件，并且其中各种特征不一定按比例绘制)，图1示出预编程能量节省照明系统100，它包括从输入104接收单相或多相AC输入电力并且在输出106向光源108提供电力的电源电路102。电源电路102能够是用于有选择地把来自输入104的电力转换成适合在输出106驱动光源负载108的形式的任何适当电路，并且在一些实施例中可包括隔离组件等。正如下面结合图2和图3进一步描述的一样，例如，示范电源电路102包括输入整流器110，之后跟随可向LED阵列类型光源负载108提供DC输出电力的DC-DC转换器120(图3)，或者在另一个实施例中DC-DC转换器120驱动逆变器130(图2)以向一个或多个灯108提供AC输出电力。当前所公开的实施例可用于各种电子照明应用中，以便实现用于向荧光灯或LED阵列供电的预编程能量管理镇流器或驱动器，并且具体参照它们进行描述。要理解，本发明镇流器也能够用于其它照明应用，而并不局限于上述应用。

系统100还包括采用一个或多个预定义能量简档142来预编程的输出控制组件140。如图4的实施例进一步所示，控制组件140在一些实施例中存储预定义缺省能量简档142a和一个或多个预定义辅助简档142b，并且最终用户可通过使用开关SW1(图1)或其它编程部件有选择地开关输入电力，在所存储简档142之间进行选择。在一个示例中，简档142能够是能够被存储并且定义作为当前时间的函数的输出功率电平的文件或值或等式的集合。控制组件140能够是任何适当硬件、软件、可编程逻辑、存储器或者它们的组合，以便按照本文所述的所选简档142、144来控制由电源电路102提供给光源108的输出功率，并且实现本文所述的用户可编程功能和通信功能。

如图1最清楚地示出，控制组件140发信号通知电源电路102以按照作为从内部时钟150所接收的当前时间值52的函数的所选预编程能量简档142来控制从输入电源104到光源108的电力提供。时钟组件150能够是保持能够根据需要来更新的当前时间值并且作为输出信号或采取消息形式的值来提供当前时间值的任何电路或装置。在操作中，内部时钟组件150采取信号或消息形式向能量简档控制组件140提供当前时间值152，以便启动预编程能量简档142，以及控制140由此来确定当前预期输出电平，并且相应地控制电源电路102。

同步输入160设置在系统100中，以便启动内部时钟组件150和/或对其编程。在一个实施例中，同步输入160可按照来自电源电路102的信号166操作以便在电力施加到照明系统100时启动内部时钟组件，并且按照当前时间信号164、174进行操作以使内部时钟组件150与当前时间同步。在所示系统100中，这能够来自两个不同源其中之一。在一个实施例中，接收器162在操作上耦合到同步输入160，以便接收广播当前时间信号164，其中同步输入160可操作用来按照所接收当前时间信号164来使内部时钟组件150与当前时间同步。在一个实施例中，同步输入160还从电力输入104接收作为单工时钟信息(simplex clock information)170的当前时间信号174，并且按照所接收单工时钟信息170来使内部时钟组件150与当前时间同步。

在一个实施例中，照明系统100还包括旁路组件180，它在操作上与输入电源104耦合，以便感测输入电力条件。在某些实现中，旁路组件180存储一个或多个预定义的输入电力条件序列182，并且至少部分基于预定时间周期之内的预定义的输入电力条件序列182经由命令信号或消息184有选择地禁止简档控制。这样，最终用户可按照预定义序列182来激励电源开关SW1，以便使系统100在处于简档控制模式和离开简档控制模式之间进行切换。

此外，对于系统100存储一个或多个预编程能量简档142(例如缺省能量简档142a和辅助简档142b)的实施例，旁路组件180可操作用来至少部分基于预定义的电力条件序列182来选择辅助简档142b其中之一。这样，用户能够操作开关SW1从预定义能量简档142之中进行选择，以便更好地适应特定用户情况。

如图4进一步所示，照明系统100还可例如一个实施例中在控制组件140中存储一个或多个用户定义能量简档144。在这种情况下，旁路组件180可操作用来至少部分基于预定义的电力条件序列182来创建或修改至少一个用户定义能量简档144。通过这个操作，最终用户能够在预定时间周期中使用开关SW1来激励预定义的开关操作序列，并且因而创建新简档144或者修改现有简档142、144用于存储在系统100中，并且然后它们能够根据给定安装情况中的需要被选择用于光源108的简档控制类型操作。

示范照明系统100还可包括通信接口或端口192，所述通信接口或端口192可直接地或者经由网络194连接到外部装置，以便经由任何适当协议来接收电子(有线和/或无线)通信消息，用户通过其能够执行简档选择和/或简档修改，以便对系统100重新编程。在这点上，对于这些操作中的一个或多个操作，接口192可以可操作用来从RF源190接收无线通信(以及向RF源190发送无线消息)。

也参照图2，在一个实施例中，电源电路102是具有用于提供AC输出电力以操作一个或多个灯108的输出106的镇流器。镇流器102包括整流器110，它对于来自输入104的单相或多相AC电力进行接收和整流，其中可采用任何形式的有源或无源、全波或半波整流器110，例如一个实施例中具有四个二极管(未示出)的全桥整流器。整流器110具有向无源或开关型DC-DC转换器120提供已整流DC电压的输出112，以便将已整流DC电压转换为转换器输出122处的转换器DC输出电压。在一些实施例中，DC-DC转换器120还可包括功率因数校正能力，以便一般地控制系统100和电源电路102的功率因数。逆变器130在操作上耦合到转换器输出122，并且转换转换器DC输出电压，以便提供AC输出电压从而在逆变器AC输出106驱动一个或多个灯108，其中逆变器130可以是任何适当的DC-AC转换器，例如包括按照来自控制组件140的逆变器控制信号134进行操作的开关装置，并且其可以可选地包括变压器或其它隔离组件(未示出)，以便将AC输出与输入电力隔离。

图3示出系统100的另一个实施例，其中电源电路102是用于采用DC输出电力向LED阵列108供电的驱动器。在这个实施例中，将已整流DC 112提供给DC-DC转换器120，DC-DC转换器120是按照来自控制组件140的开关控制信号124进行操作的开关型(例如升压、降压等)转换器。在操作中，DC-DC转换器120把来自整流器110的已整流DC电压转换为转换器输出122处的转换器DC输出电压，并且还可执行功率因数校正，以便控制电源电路102的功率因数。将DC-DC转换器120的输出122作为DC输出106来提供，以便在输出功率控制组件140的控制下驱动LED阵列负载108。

因此，本公开提供用于通过使用预编程能量节省镇流器或驱动器来降低在某个场所的能量消耗的解决方案，其中预编程能量节省镇流器或驱动器遵循基于时刻的预定简档并且能够自行切断，或者在多个时刻降低光输出。此外，这个系统不要求任何外部控制，并且在某些实施例中将通过同步到单工原子时钟信号或广播原子时钟信号来自行起动它自己(selfcommission itself)。这样，一旦单元被加电，则它将开始遵循其预编程简档，其中最终用户提供有使用简单电力开关操作或者通过外部编程装置来选择不同预定简档和/或创建其自己的定制简档的部件。在一个实现中，将预定义缺省简档预编程到系统中，这将被实现，直到由用户重新编程为止。

在图4所示的一个实施例中，输出功率控制组件140包括经由旁路/程序组件180可操作的简档选择和编程逻辑146，通过它，用户能够通过从系统100中存储的多个预定义简档142进行选择，通过按照预定义编码方案执行电力开关SW1(图1)的电力开关序列，来对简档142、144重新编程。例如，给定预定义时间周期之内的通-断-通序列182可完全禁用能量简档控制(例如直到随后的断电和重新施加电力)，其中其它序列182定义进入/退出重新编程模式，并且当处于重新编程模式时，(在预定义时间周期之内的)另外的预定义输入电力序列将系统设置成按照系统100中存储的一个或多个预定义辅助简档142b来控制光电力施加。在其它可能实现中，不同简档选择和/或模式控制功能能够通过按照预定义序列182控制施加/去除电力的时间来激励。例如，至编程模式以及自编程模式的转变可通过在某些时间周期施加电力以及去除电力(例如，断电2秒，接着加电2秒，接着断电2秒，并且然后接着再加电2秒)来实现。其它这种时间上专有的开关序列则可用于不同预编程能量控制简档之间的选择和/或用于修改或创建用户定义简档144。此外，在某些实施例中，可采用定时器或线路周期计数器，一旦电力施加到系统100它便被启动，以便一旦定时器或线路周期计数器启动便按照预定简档142、144来控制输出功率。

在另一个实施例中，预编程能量简档142中的至少一个预编程能量简档是固定能量简档。例如，固定能量简档能够与特定镇流器因数(BF)(例如在一个实施例中为0.87)相关联。此外，在相关实施例中，用户能够对预定义的电力条件序列182整体或部分地修改固定能量简档142(例如经由旁路/程序组件180)。这些实施例允许用户通过选择镇流器因数来调谐光输出，其中用户能够通过选择来进行编程。

因此，所公开实施例通过为最终用户提供简单能量节省镇流器或驱动器来解决常规系统的缺点，其中简单能量节省镇流器或驱动器将遵循基于时间的简档，并且能够按照与现有镇流器相似的方式来安装，而不要求外部装置或控制器。解决这个问题的先前尝试均引起要求用户接口部件的复杂系统，而当前公开的系统100不要求任何用户接口，但它们与这些类型的系统是兼容的。

还提供用于操作诸如上述系统100之类的照明系统的方法。该方法包括将预编程能量简档142存储在照明系统100中，将电力从输入电源104提供给光源108，以及按照作为当前时间值152的函数的预编程能量简档142来控制从输入电源104向光源108的电力提供。在某些实施例中，该方法还包括接收来自广播当前时间信号164的当前时间值152，并且还可包括从输入电源104接收作为单工时钟信息170的当前时间值152。该方法的其它实施例还可包括将其中包含缺省能量简档142a和一个或多个辅助简档142b的多个预编程能量简档142存储在系统100中，以及至少部分基于预定义的电力条件序列182来选择辅助简档142b其中之一。另外，该方法还可至少部分基于预定义的电力条件序列182来创建或修改至少一个用户定义能量简档144。

上述示例只是说明本公开的各个方面的若干可能实施例，其中等效变更和/或修改将是本领域的其他技术人员在阅读和理解本说明书及附图时将会想到的。具体关于由上述组件(组装件、装置、系统、电路等等)所执行的各种功能，除非另加说明，否则用于描述这类组件的术语(包括提到“部件”)预计对应于诸如硬件、软件或者它们的组合之类的任何组件，其执行所述组件的指定功能(即，是功能上等效的)，即使与执行本公开的所示实现的功能的所公开结构不是结构上等效的。另外，虽然可能仅针对若干实现其中之一示出和/或描述了本公开的具体特征，但是，这种特征可与对于任何给定或特定应用可能是预期或有利的其它实现的一个或多个其它特征相结合。此外，除非另加说明，否则提到单数组件或项预计包含两个或更多这类组件或项。另外，在术语“包括”、“具有”、“带有”或者其变体用于具体实施方式和/或权利要求书中的范围，这类术语预计包含在内，其方式与术语“包含”相似。参照优选实施例描述了本发明。显而易见，通过阅读和理解前面的详细描述，修改和变更将是其他人会想到的。本发明旨在被理解为包括所有这类修改和变更。

Claims (19)

1.一种预编程能量节省照明系统，包括：

电源电路，可操作用来控制从输入电源到光源的电力提供；以及

能量简档控制组件，预编程为发信号通知所述电源电路按照作为当前时间值的函数的预编程能量简档来控制从所述输入电源到所述光源的电力提供；

还包括旁路组件，所述旁路组件在操作上与所述输入电源耦合，以便感测输入电力条件，并且至少部分基于预定时间周期之内的预定义的输入电力条件序列有选择地禁止简档控制。

2.如权利要求1所述的照明系统，还包括内部时钟组件，所述内部时钟组件可操作用来向所述能量简档控制组件提供所述当前时间值，以便启动所述预编程能量简档。

3.如权利要求2所述的照明系统，还包括同步输入，所述同步输入可操作用来启动所述内部时钟组件或者对所述内部时钟组件编程。

4.如权利要求3所述的照明系统，其中，所述同步输入按照来自所述电源电路的信号可操作用来在电力施加到所述照明系统时启动所述内部时钟组件。

5.如权利要求3所述的照明系统，其中，所述同步输入按照当前时间信号可操作用来使所述内部时钟组件与当前时间同步。

6.如权利要求5所述的照明系统，还包括接收器，所述接收器在操作上耦合到所述同步输入，以便接收广播当前时间信号，其中所述同步输入可操作用来按照所述所接收当前时间信号来使所述内部时钟组件与当前时间同步。

7.如权利要求5所述的照明系统，其中，所述同步输入从所述输入电源接收作为单工时钟信息的所述当前时间信号，其中所述同步输入可操作用来按照所述所接收单工时钟信息来使所述内部时钟组件与当前时间同步。

8.如权利要求1所述的照明系统，其中，所述系统存储其中包含缺省能量简档和一个或多个辅助简档的多个预编程能量简档，还包括旁路组件，所述旁路组件在操作上与所述输入电源耦合，以便感测输入电力条件，并且至少部分基于预定义的电力条件序列来选择所述辅助简档其中之一。

9.如权利要求8所述的照明系统，其中，所述系统存储至少一个用户定义能量简档，并且其中所述旁路组件可操作用来至少部分基于预定义的电力条件序列来创建或修改所述至少一个用户定义能量简档。

10.如权利要求9所述的照明系统，还包括允许简档选择或修改以便通过RF或其它通信对所述系统重新编程的通信接口。

11.如权利要求8所述的照明系统，还包括允许简档选择以便通过RF或其它通信对所述系统重新编程的通信接口。

12.如权利要求1所述的照明系统，还包括允许通过RF或其它通信对所述系统重新编程的通信接口。

13.如权利要求1所述的照明系统，其中，所述预编程能量简档是固定能量简档。

14.如权利要求13所述的照明系统，还包括旁路组件，所述旁路组件在操作上与所述输入电源耦合，以便感测输入电力条件，并且至少部分基于预定义的电力条件序列来修改所述固定能量简档。

15.一种操作照明系统的方法，所述方法包括：

将预编程能量简档存储在照明系统中；

从输入电源向光源提供电力；以及

按照作为当前时间值的函数的所述预编程能量简档来控制从所述输入电源到所述光源的电力提供；

提供旁路组件，所述旁路组件在操作上与所述输入电源耦合，以便感测输入电力条件，并且至少部分基于预定时间周期之内的预定义的输入电力条件序列有选择地禁止简档控制。

16.如权利要求15所述的方法，还包括接收来自广播当前时间信号的所述当前时间值。

17.如权利要求15所述的方法，还包括从所述输入电源接收作为单工时钟信息的所述当前时间值。

18.如权利要求15所述的方法，还包括：

将其中包括缺省能量简档和一个或多个辅助简档的多个预编程能量简档存储在所述系统中；以及

至少部分基于预定义的电力条件序列来选择所述辅助简档其中之一。

19.如权利要求15所述的方法，还包括至少部分基于预定义的电力条件序列来创建或修改至少一个用户定义能量简档。

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