CN102804927A

CN102804927A - 无线镇流器控制单元

Info

Publication number: CN102804927A
Application number: CN2011800152437A
Authority: CN
Inventors: L.S.伊利斯
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Karent Lighting Solutions Co ltd
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2011-01-04
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2031-01-04
Also published as: WO2011090814A1; EP2526740A1; CN102804927B; US8463454B2; US20110184577A1

Abstract

公开了一种用于控制至少一个可调光镇流器的至少一个光输出的镇流器控制单元，其中可调光镇流器经由光输出为一个或多个光源供电。镇流器控制单元包括被提供用于接收来自网状网络的消息并转发不是发往该镇流器控制单元的所接收的消息的无线接口。镇流器控制单元还包括被提供用于根据发往该镇流器控制单元的所接收的消息中的命令来控制可调光镇流器和光输出的控制模块，其中所述命令对应于可调光镇流器和/或光输出。

Description

无线镇流器控制单元

背景技术

本示范的实施例通常涉及照明系统。本示范的实施例发现了结合用于照明系统的无线调光装置的特别应用并且将特别对此进行描述。然而，将会认识到本示范的实施例也适合于其他类似的应用。

例如线性荧光照明系统和高密度放电照明系统的放电照明系统通常包括调光控制。这类调光控制的广为接受的标准是0-10V调光控制。

虽然0-10V调光控制被认为是能直接实现的，但是它需要伸展于固定装置和调光控制器之间的两条低压线路。不幸的是，其中在固定装置和调光控制器之间伸展附加的线路是非常麻烦的或不能接受的情形可能会发生。在翻新改进的情形中，例如，穿过墙壁和天花板伸展附加的线路将是非常麻烦的。在悬挂的固定装置的情形中，例如，使附加的线路延伸至悬挂的固定装置可能是不能接受的。因此，无线调光装置一直受到喜爱。

已知的无线调光装置通常依赖于用于无线通信的互连基站的基础设施，在无线通信中无线设备通过基站彼此进行通信。然而，维护和安装这样的基础设施的成本都很高，并且这样的基础设施可能需要附加的线路伸展穿过墙壁和天花板。因此，具有不依赖于网络基础设施的低成本照明系统将会是有利的。

发明内容

提供一种用于控制至少一个可调光镇流器的至少一个光输出的镇流器控制单元。可调光镇流器经由光输出为一个或多个光源供电。镇流器控制单元包括被提供用于从网状网络接收消息并转发不是发往该镇流器控制单元的所接收的消息的无线接口。镇流器控制单元还包括被提供用于根据发往该镇流器控制单元的所接收的消息中的命令来控制可调光镇流器和光输出的控制模块。每个命令对应于可调光镇流器或光输出。

提供一种用于控制至少一个可调光镇流器的至少一个光输出的方法，所述可调光镇流器经由光输出为一个或多个光源供电。该方法包括从网状网络中接收消息和确定该消息是否已经到达它的目的地。如果没有，则转发所接收的消息，并且如果所接收的消息已经到达它的目的地，则根据所接收的消息中的命令来控制镇流器和光输出。每个命令对应于镇流器或光输出。

提供一种用于通过网状网络控制至少一个可调光镇流器的至少一个光输出的照明系统，其中可调光镇流器经由光输出为一个或多个光源供电。照明系统包括镇流器控制单元，所述镇流器控制单元具有被提供用于从网状网络接收消息并转发不是发往该镇流器控制单元的所接收的消息的无线接口。镇流器控制单元还包括被提供用于根据发往该镇流器控制单元的所接收的消息中的命令来控制镇流器和光输出的控制模块。照明系统还包括被提供用于通过网状网络传送消息的调光单元，其中每个传送的消息包括开/关命令和/或调光命令。

附图说明

图1示出了示范的镇流器控制单元；

图2示出了用于图1中的镇流器控制单元的所接收的消息；以及

图3示出了具有多个镇流器控制单元的示范的照明系统。

具体实施方式

公开了具有用于控制一个或多个可调光镇流器的镇流器控制单元的照明系统实施例。每个可调光镇流器包括一个或多个可调光驱动器，并且每个可调光驱动器为例如逆变器（Inverter）。此外，每个可调光驱动器连接到光输出，所述光输出连接到一个或多个光源。光源优选地为放电光源，例如线性荧光光源和高密度放电光源。然而，应该认识到其他光源是同样适合的。

镇流器控制单元的控制模块选择性地控制向每个可调光镇流器供电和/或提供调光信号给每个可调光驱动器以便于控制光输出的调光。在某些实施例中，使用0-10V调光控制，但是其他调光控制是同样适合的。例如，镇流器控制单元可以只提供数字调光信号来替代0-10V调光信号给可调光驱动器。调光信号还可以通过误接线电路以便保护镇流器控制单元免受由安装误接线导致的损害。

控制模块基于从无线接口接收到的消息来选择性地控制可调光镇流器和光输出。每个消息包含一个或多个命令并且每个命令为开/关命令和/或调光命令。在开/关命令的情形中，该命令与一个或多个可调光镇流器相关。在调光命令的情形中，该命令与一个或多个光输出相关。尽管列举的命令，但是另外的命令是同样适合于公开的实施例的。

无线接口从网状网络接收消息。在某些实施例中，网状网络是ZigBee网状网络，但是也可以使用用于实现网状网络的其他协议。无线接口充当路由器并且转发不是发往该镇流器控制单元的所接收的消息，从而方便网状网络的建立和操作。此外，如果消息是发往该镇流器控制单元的，则该消息被中继到控制模块并且其中的命令被用来控制可调光镇流器和/或光输出。

在某些实施例中，网状网络包括协调器单元。每个网状网络将只有单个协调器。在初始化例如镇流器控制单元的任何网络设备时，网络设备使用唯一id向协调器单元注册。在镇流器控制单元的情形中，注册过程可以包括消息通知协调器单元镇流器控制单元的能力（例如，镇流器控制单元控制多少可调光镇流器和光输出）。其他网络设备可以包括灯开关、调光开关、运动传感器和其他类似设备。

协调器单元协调镇流器控制单元和任何其他网络设备。也就是，协调器单元发送包含操作用于控制可调光镇流器和光输出的命令的消息给镇流器控制单元。协调器单元可以基于例如内部时钟或计时器的内部激励或者例如被网络设备或用户触发的事件的外部激励来行动。因此，协调器单元可以例如指示镇流器控制单元在某个时间为光输出上电或者响应于由运动传感器设备感测到的运动而为光输出上电。

协调器单元可以是专用网络设备或与具有附加功能的另外的网络设备结合。例如，镇流器控制单元除了它的上述功能性之外还可以充当协调器单元，或者可以将协调器集成到用户可操作的调光控制，等等。此外，并非网状网络内的每个网络设备都必定要充当路由器。例如，运动传感器设备可以只包括发送器。

尽管前面的讨论与单个镇流器控制单元有关，但是照明系统可以包括多个镇流器控制单元。此外，虽然前面讨论的镇流器控制单元从协调器单元接收命令，但是可提供其他网络设备来直接寻址镇流器控制单元。例如，无线遥控可以直接发送开/关命令给镇流器控制单元指示它对它的所有可调光镇流器断电。

图1示出了镇流器控制单元100，所述镇流器控制单元通过唯一id来识别并且包括无线接口102和具有电源105的控制模块104。镇流器控制单元100被连接到多个可调光镇流器106、108、110，所述多个可调光镇流器106、108、110被连接到多个光源112、114、116、118。通过控制可调光镇流器106、108、110，镇流器控制单元100能够控制多个光源112、114、116、118。镇流器控制单元100还通过控制模块104的电源105接收来自外部电源119的电力。

第一可调光镇流器106包括单个可调光驱动器120，据此它具有单个可调光光输出122。该光输出122被连接到多个光源112。第二可调光镇流器108包括单个可调光驱动器124，据此它也具有连接到单个光源114的单个可调光光输出126。第三示范的可调光镇流器110包括2个可调光驱动器128、130，据此它具有2个可调光光输出132、134。第一可调光光输出132被连接到多个光源116，并且第二可调光光输出132被连接到单个光源118。

在某些实施例中，可调光驱动器120、124、128、130为能够响应于0-10V调光信号而对相关联的光输出122、126、132、134进行调光的逆变器。在某些实施例中，光源112、114、116、118为放电光源，例如线性荧光光源和高密度放电光源。在示出的例子中，每个光输出122、126、132、134与可调光驱动器120、124、128、130相关联。然而，可使用可调光驱动器和光输出之间的一对多映射。此外，也可以使用不与可调光驱动器相关联的光输出。

无线接口102被连接到方便从网状网络（未示出）接收消息的无线天线136，所述网状网络在一个实施例中利用ZigBee无线协议来实现，但是其他无线协议是同样适合的。每个所接收的消息包含标识该消息的目的地的字段和一个或多个命令。目的地字段包括消息发往的网络设备的唯一id。命令可以为例如调光命令和开/关命令。图2示出了包括目的地字段202和N个命令的示范的消息200，其中N是大于或等于1的整数。

返回参考图1，针对每个所接收的消息，无线接口102确定所接收的消息的目的地是否匹配镇流器控制单元100的唯一id。如果不匹配，则转发该消息以便于网状网络上的其他网络设备（未示出）可以接收它。如果唯一id匹配所接收的消息的目的地，则将所接收的消息发送到控制单元104。

因为无线接口102发送消息并接收消息，所以它包括收发器。另外，利用例如PIC控制器的微控制器（未示出）实现用于网状网络的特定无线协议（例如ZigBee），在一个示例中所述微控制器为无线接口102和控制模块104两者所共用。

控制模块104解释所接收的消息中的命令并且控制多个可调光镇流器106、108、110以及因此控制它们的相关联的光输出122、126、132、134。在开/关命令的情形中，控制模块104将允许/禁止给与命令相关的可调光镇流器供电。在调光命令的情形中，控制模块将提供模拟的或数字的调光信号给与命令相关的可调光驱动器。应当认识到，这将具有对相应的可调光镇流器的光输出进行调光的作用。另外，控制模块104使用上述的共用微控制器来实现这个功能。

为方便开/关命令，控制模块104包括第一继电器138和第二继电器140。继电器138、140选择性地将来自外部电源119的电力耦合至相关联的可调光镇流器106、108、110。在本例中第一继电器138允许控制模块104控制给第一可调光镇流器106和第二可调光镇流器108供电。类似地，第二继电器140允许控制模块104控制给第三可调光镇流器110供电。

如果开/关命令指示控制模块104禁用可调光镇流器，则控制模块104通过对应的继电器禁止给该可调光镇流器供电。如果开/关命令指示控制模块104启用可调光镇流器，则控制模块104通过对应的继电器允许给该可调光镇流器供电。应当认识到，就与开/关命令相关的可调光镇流器共享继电器来说，开/关命令是受限的。例如，由于共享继电器138，与第一镇流器106相关的开/关命令必然会影响第二镇流器108，反之亦然。

为方便调光命令，示范的控制模块104包括多个数模（D/A）转换器142、144。在一个实施例中，数模转换器142、144提供0-10V调光信号给可调光镇流器106、108、110的可调光驱动器120、124、128、130。

在某些实施例中，数模转换器142、144可以实现为R2R梯形或已滤波的脉宽调制信号。另外，在一些实施例中，数模转换器142、144可以使用反馈回路来在变动负载下控制调光信号。例如，在使用R2R梯形的数模转换器的情形中，模拟调光信号可以基于反馈斜线上升到目标值。然而，应当认识到，在所有实施例中反馈不是严格的必要条件。

控制模块104还包括多个误接线电路146、148、150以保护控制模块104。在这些实施例中，调光信号在连接到可调光驱动器120、124、128、130之前通过误接线电路146、148、150。在操作中，如果电源线被无意地连接到承载调光信号的线路中的一条，则误接线电路将保护控制模块104。

如果接收到调光命令，则控制模块104输出或者模拟调光信号或者数字调光信号给与该命令相关的可调光驱动器120、124、128、130。调光信号代表作为调光命令的一部分接收的数字调光值。如果与命令相关的可调光驱动器要求模拟调光信号，则使用数模转换器（例如142、144）来将在该命令中接收到的数值转换为模拟调光信号，例如某些实施例中的0-10V调光信号。

参考图3，示出了具有多个镇流器控制单元302的示范的照明系统300。在本例中，每个镇流器控制单元302与具有布置在其中的可调光镇流器（未示出）的光源304相关联。照明系统300还包括协调器单元306、第一开关面板308和第二开关面板310。在包括第一房间314和第二房间316的办公室楼层平面图312的背景下示出了照明系统300。

照明系统300使用网状网络来方便例如镇流器控制单元302的独立网络设备间的通信。当网络设备302、308、310初始化时，它们向协调器单元306注册。也就是，每个网络设备302、308、310发送消息给协调器单元306警告协调器单元306它的存在。这样做时，每个网络设备302、308、310利用唯一id向协调器单元306标识它自己。另外，消息可以包括与相应网络设备的能力有关的信息。例如，对于可调光灯开关，可调光灯开关可以警告协调器单元306它触发了某个镇流器控制单元的调光事件。利用例如PIC控制器的微控制器来优选地实现网络设备302、308、310和协调器306。

示出的照明系统300使用例如ZigBee的网状网络，其中大部分的（如果不是所有的）网络设备路由消息。因此，如果消息不是发往接收网络设备的，则实际接收给定消息的网络设备将会转发该消息。例如，第一开关面板308的覆盖区域318不包括协调器单元306。然而，覆盖区域318包括具有无线覆盖区域322的中间镇流器控制单元320。这个无线覆盖区域322包括协调器单元306。因此，第一开关面板308能够通过中间镇流器控制单元320间接经由中继来与协调器单元306进行通信。应当认识到，这允许容易地对现有照明系统进行翻新改进而无需延伸附加的线路或安装无线基础设施。

在本例中，协调器单元306从第一开关面板308和第二开关面板310接收警告协调器单元306照明事件（例如调光事件或供电事件）的消息。第一开关面板308包括用于关闭所有光源304的主电源开关324。另外，第一开关面板308包括用于对第一房间314中的所有光源304进行调光的调光控制器326。第二开关面板310包括用于关闭第二房间316中所有光源304的电源开关328。

基于来自开关面板308、310的这些消息，协调器单元306指示与包含在消息中的命令相关的镇流器控制单元据此行动。可以按照至少两种方式中的一种或多种方式来使镇流器控制单元与这些命令相关。第一种方式是开关面板308、310指定与命令有关的镇流器控制单元。例如，第一开关面板308可以发送消息给协调器306明确地告诉它作用于特定的镇流器控制单元。第二种方式是协调器306使用预编程的查找表来确定命令与哪些镇流器控制单元有关。例如，协调器306使用唯一id和命令的种类来将索引编入查找表并且确定哪些镇流器控制单元与命令相关。

如果将第一开关面板308的主电源开关324设置到断开位置，则面板308发送供电消息给协调器单元306，其中消息与和所有镇流器控制单元302相关联的所有可调光镇流器（未示出）相关。协调器单元306接收该消息并且发送类似的消息给每个镇流器控制单元302指示它们禁止给所有它们的相关联的可调光镇流器供电。如上所讨论的，镇流器控制单元302通过继电器控制供电。如果将第二开关面板310的电源开关328设置到断开位置，则执行类似的过程。然而，与关闭所有光源304相反，协调器单元306仅指示第二房间316中的镇流器控制单元302禁止给它们的相关联的可调光镇流器供电。

如果调节第一开关面板308的调光控制器326，则第一开关面板308发送其中包含调光命令的消息给协调器单元306。协调器单元306接收该消息并确定哪些镇流器控制单元与包含在所接收的消息内的命令相关。在调光命令的情形中，协调器单元306确定哪些光输出与命令相关。基于此，协调器单元306发送消息给与调光命令相关联的镇流器控制单元，指示它们据此调节它们的光输出。

尽管有第一开关面板308和第二开关面板310，协调器单元306可以根据预编程的时间表来控制镇流器控制单元302。也就是，协调器单元306可以被编程为在某个时间打开所有光源304并且在某个时间关闭所有光源304。此外，或者备选地，协调器单元306可以同样地在某些时间对所有光源304进行调光。

本文公开的照明系统的组成部分（即镇流器控制单元、协调器等等）可以部分地包含在计算机内或者部分地包含在包括例如微处理器、微控制器、图形处理单元（GPU）等的数字处理器和存储器的其他数字处理设备内。在一些实施例中，本申请的上面讨论的示范的方法、使用该方法的系统等等通过存储可执行（例如通过数字处理器）用来实现示范的方法和/或系统的指令的存储介质而被部分地包含。存储介质可以包括，例如：磁盘或其他磁性存储介质、光盘或其他光学存储介质、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、或其他电子存储设备或芯片或操作互连的芯片组。

已参考优选的实施例对本发明进行了描述。在阅读和理解前面的详细描述时，将会想到对其他实施例的修改和变更。意图是本公开内容被看作是包括了所有这样的修改和变更。

Claims

1. 一种用于控制至少一个可调光镇流器的至少一个光输出的镇流器控制单元，其中所述可调光镇流器经由所述光输出为至少一个光源供电，所述镇流器控制单元包括：

无线接口，所述无线接口被提供用于从发送器接收消息，其中所述无线接口转发不是发往所述镇流器控制单元的所接收的消息；以及

控制模块，所述控制模块被提供用于根据发往所述镇流器控制单元的所接收的消息中的命令来控制所述可调光镇流器和所述光输出，其中每个所述命令对应于所述可调光镇流器中的至少一个或所述光输出中的至少一个。

2. 如权利要求1所述的镇流器控制单元，其中所述控制模块包括用于所述可调光镇流器中的所述至少一个的继电器，其中所述可调光镇流器中的所述至少一个的所述继电器根据与所述可调光镇流器中的所述至少一个相对应的开/关命令来允许或禁止给所述可调光镇流器中的所述至少一个供电。

3. 如权利要求1所述的镇流器控制单元，所述可调光镇流器中的所述至少一个包括多个可调光镇流器。

4. 如权利要求1所述的镇流器控制单元，其中所述控制模块包括用于所述光输出中的所述至少一个的数模转换器，其中所述光输出中的所述至少一个的所述数模转换器根据与所述光输出中的所述至少一个相对应的调光命令来提供调光信号给所述光输出中的所述至少一个。

5. 如权利要求4所述的镇流器控制单元，其中所述光输出中的所述至少一个的所述数模转换器的所述调光信号为0V到10V。

6. 如权利要求4所述的镇流器控制单元，其中所述光输出中的所述至少一个的所述数模转换器包括用于所述调光信号的反馈回路。

7. 如权利要求4所述的镇流器控制单元，其中所述光输出中的所述至少一个包括多个光输出。

8. 如权利要求4所述的镇流器控制单元，其中所述控制模块包括用于所述光输出中的所述至少一个的误接线电路，其中所述误接线电路布置在所述数模转换器和所述光输出中的所述至少一个之间。

9. 如权利要求1所述的镇流器控制单元，其中通过唯一id识别所述镇流器控制单元。

10. 如权利要求1所述的镇流器控制单元，其中所述发送器是网状网络中的节点。

11. 如权利要求10所述的镇流器控制单元，其中所述镇流器控制单元向所述网状网络的协调器单元注册。

12. 如权利要求1所述的镇流器控制单元，其中所述控制模块根据与所述光输出中的所述至少一个相对应的调光命令来提供数字调光信号给所述光输出中的所述至少一个。

13. 一种用于控制至少一个可调光镇流器的至少一个光输出的方法，其中所述可调光镇流器经由所述光输出为至少一个光源供电，所述方法包括：

从网状网络接收消息；

确定所述消息是否已经到达它的目的地；

如果所接收的消息还没有到达它的目的地，则转发所接收的消息；以及，

如果所接收的消息已经到达它的目的地，则根据所接收的消息中的命令来控制所述可调光镇流器和所述光输出，其中每个所述命令对应于所述镇流器中的至少一个或所述光输出中的至少一个。

14. 如权利要求13所述的方法，还包括向所述网状网络的协调器注册。

15. 如权利要求13所述的方法，其中所述控制包括根据与所述镇流器中的所述至少一个相对应的开/关命令来允许或禁止给所述镇流器中的所述至少一个供电。

16. 如权利要求13所述的方法，其中所述控制包括根据与所述光输出中的所述至少一个相对应的调光命令来提供调光信号给所述光输出中的所述至少一个。

17. 如权利要求13所述的方法，其中所述网状网络使用ZigBee无线协议。

18. 一种用于通过网状网络控制至少一个可调光镇流器的至少一个光输出的照明系统，其中所述可调光镇流器经由所述光输出为至少一个光源供电，所述照明系统包括：

镇流器控制单元，所述镇流器控制单元包括：

　　无线接口，所述无线接口被提供用于从所述网状网络接收消息，其中所述无线接口转发不是发往所述镇流器控制单元的所接收的消息；以及

　　控制模块，所述控制模块被提供用于根据发往所述镇流器控制单元的所接收的消息中的命令来控制所述可调光镇流器中的至少一个和所述光输出中的至少一个；以及

调光单元，所述调光单元被提供用于通过所述网状网络传送消息，其中每个传送的消息包含开/关命令和/或调光命令。

19. 如权利要求18所述的照明系统，还包括用于控制所述镇流器控制单元的协调器单元，其中所述协调器单元接收由所述调光单元传送的所述消息并且提供其中包含的所述命令给所述镇流器控制单元。

20. 如权利要求19所述的照明系统，其中所述镇流器控制单元和所述调光单元两者都向所述协调器单元注册。