CN103392379A - Led驱动器、照明设备和基于led的照明应用 - Google Patents

Led驱动器、照明设备和基于led的照明应用 Download PDF

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Abstract

一种用于向LED装置供电的LED驱动器，该LED驱动器包括：电源转换器，用于将诸如整流电源的输入电源转换为用于向LED装置供电的输出电源；控制单元，被布置为控制电源转换器的输出特性；可选地，连接至控制单元的网络端子，用于将该控制单元连接至网络，该控制单元被布置为经由网络端子接收来自网络的用于控制输出特性的控制信号；连接至控制单元的应用端子，用于将控制单元连接至照明设备；该控制单元被布置为：向照明设备提供轮询信号，响应于轮询信号接收用于控制输出特性的控制信号。

Description

LED驱动器、照明设备和基于LED的照明应用
技术领域
本发明涉及基于LED的照明应用的电源领域，更具体地，涉及适合于在网络环境中操作的电源。
背景技术
通常，基于LED的照明应用经由所谓的LED驱动器或镇流器从照明栅格中被供电。这种LED驱动器或镇流器能够例如包括降压型（Buck）或升压型（Boost）电源转换器等等。
基于LED的照明应用经常包括多个LED装置（或LED引擎），多个LED装置（或LED引擎）能够由用户（经由一个或多个用户接口）独立地控制或调整。因此，基于LED的照明应用可以通常包括用于向多个LED装置（LED Fixture）供电的多个LED驱动器或镇流器。典型地，用于向LED装置供电的LED驱动器可以包括电源转换器（将输入电源（例如从主电源获得的）转换为适于向LED装置供电的输出电源）和用于控制该电源转换器的控制单元。作为示例，控制单元能够例如基于从用户接口接收的输入信号，来控制电源转换器的输出特性（例如输出电源的电流电平）。
LED装置通常允许调整多种照明参数，在多个LED驱动器和用户接口之间经常提供（数字）通信系统。这样的系统的示例能够例如包括使用DALI或1-10V协议的通信总线。因此，基于LED的照明应用通常能够包括多个LED装置和一个或多个用户接口，该多个LED装置能够例如由多个LED驱动器（例如可连接至主电源的多个LED驱动器）供电，LED驱动器和/或LED装置以及用户接口通过通信总线（例如DALI通信总线）连接。连接至该通信总线的各组件之间的通信能够例如由连接至该总线的（主）控制单元控制。这种主控制单元（例如DALI主机）也可以用来配置照明应用。
当前，存在相当多的、在不同电压电平或电流电平下操作的LED驱动器和LED装置。进一步，LED装置（例如包括多个不同彩色LED）的性能关于控制例如颜色和/或强度输出而持续提高。为了适应这样提高或变化的功能性，可能需要对LED驱动器在对一个或多个LED装置供电时的操作进行调整，以便优化性能。
然而当前，如所描述的适合于在通信网络中操作的LED驱动器经常被发现具有预定的特性行为，因此难以改变或调整来获得与特定应用（例如需要供电的LED装置）的最佳匹配。
发明内容
提供一种用于照明应用或更适于配置或重配置的基于LED的照明应用的LED驱动器，是令人期望的。
因此，在本发明的第一方面中，提供一种用于向LED装置供电的LED驱动器，该LED驱动器包括：
-电源转换器，用于将诸如整流电源的输入电源转换为用于向所述LED装置供电的输出电源；
-控制单元，被布置为控制所述电源转换器的输出特性；
-连接至所述控制单元的应用端子，用于将所述控制单元连接至照明设备，所述控制单元被布置为：
-向所述照明设备提供轮询信号，
-响应于所述轮询信号，接收用于控制所述输出特性的第一控制信号。
根据本发明的第一方面，提供一种用于LED装置的LED驱动器。在大多数基于LED的照明应用中，供应给LED或多个LED的电源是从主（AC）电源中获得的。这种供应通常按照适合于向LED或多个LED供应的电压或电流电平，而被转换为更适合的（例如DC）电源。因此，根据本发明第一方面的LED驱动器包括用于将诸如主电源的输入电源转换为输出电源的电源转换器。
在实施例中，所述电源转换器可以例如包括降压型（Buck）、升压型（Boost）、单端初级电感型（Sepic）、库克型（Cuk）、反激型（flyback）、迟滞型（hysteretic）或其它类型转换器。根据本发明，所述LED驱动器进一步包括用于控制所述电源转换器的输出特性的控制单元（例如包括微处理器或控制器）。通过控制所述电源转换器的输出特性，控制单元实际上可以控制所述LED装置的特性，例如照明参数。作为示例，当环境传感器连接至应用端子时，LED驱动器的控制单元可以例如通过控制电源转换器的输出电流（例如调整电流的幅度和/或占空比）来控制被供电的LED装置的亮度，以便保持由环境传感器感应到的亮度基本恒定。
根据本发明，“控制单元”用来表示能够处理数据或信号的设备。因此，控制单元能够例如包括控制器或（微）处理器。这种控制单元可以例如包括用于存储诸如待被供电的LED装置的配置数据之类的数据的存储单元。类似地，这种存储单元可以用于存储可连接至LED驱动器的传感器的配置数据。
在实施例中，所述电源转换器能够包括由控制单元控制的一个或多个电子开关，从而例如控制电源转换器的输出电压或输出电流。因此，控制单元能够例如控制向LED装置供应的瞬时电流。
根据本发明，LED装置用来表示在装置中容纳的适于从诸如LED驱动器的电源接收电源的一个或多个LED。
根据本发明，所述LED驱动器进一步包括网络端子和应用端子。
当前的基于LED的照明应用经常包括经由多个LED驱动器供电并控制的多个LED装置，从而所述LED驱动器连接至通信网络，例如DALI网络。在这种网络中，LED驱动器能连接至通信总线和连接至（主）控制单元。在这种布置中，用户能够例如经由连接至通信总线的用户接口提供表示所期望的照明参数的输入信号。然后，这样的输入信号可以被（主）控制单元处理，并且作为控制信号被提供至向适合的LED装置供电的电源。为了支持这样的控制，根据本发明的LED驱动器的实施例可以具有连接至LED驱动器的控制单元的网络端子。因此，在这样的布置中，根据本发明的LED驱动器可以包括：连接至控制单元的用于将该控制单元连接至网络的网络端子，该控制单元被布置为经由网络端子接收来自网络的用于控制输出特性的另一控制信号。
因此，应用于根据本发明的LED驱动器中的控制单元可以被布置为经由所述网络端子接收另一或第二控制信号。在实施例中，控制单元可以将第一控制信号或第二控制信号（例如表示所期望的照明特性）处理为用于控制电源转换器的一个或多个控制信号，以便电源转换器向LED装置供应所需电源。
根据本发明，LED驱动器进一步具有应用端子，该应用端子支持该LED驱动器在照明设备连接至该应用端子时接收来自该照明设备的控制信号。与已知电源相比，该应用端子基于从照明设备接收的信号（被称为第一控制信号）支持该LED驱动器（与经由网络端子的控制相比较）的可替代控制。
在这一方面，特征“照明设备”能够指例如被供电的LED装置或指传感器（例如环境传感器、近距离传感器或占用传感器）或指用户接口。在这一方面，值得注意的是，所提到的照明设备中一个以上的照明设备能够连接至该应用端子。
在照明设备对应于待被LED驱动器供电的LED装置的情况下，应用端子能够用来向LED驱动器提供LED装置的特性数据，例如配置数据或操作数据。这样的数据能够例如包括与LED装置的电压和/或电流需求或LED装置的拓扑有关的信息。这样的数据能够例如存储在LED装置的控制单元的存储单元中。同样，该数据可以涉及LED装置的操作特性，诸如能够例如从LED装置的传感器中获得的温度、亮度或操作持续时间。这样的操作数据也可以例如存储在LED装置的控制单元的存储单元中。该数据因此可以被提供至LED驱动器的控制单元（例如包含在第一控制信号中），并且因此可以由控制单元应用，以控制电源转换器并且因此控制电源转换器的输出特性（例如电压电平或电流电平），因此例如控制LED装置的照明特性。因此，附加端子（即应用端子）的使用支持基于LED装置的需求来控制LED驱动器的行为。因此能够应用所提供的数据来配置（或重新配置）LED驱动器，从而提供LED驱动器和被供电的LED装置之间的更好匹配。类似地，所提供的数据能够用来提高LED驱动器的功能，或使LED驱动器具有不同的功能或行为、或用不同的功能或行为替代LED驱动器的现有功能或行为。进一步，经由附加端子接收的第一控制信号能够用来控制例如经由网络端子连接的其它LED驱动器。
可替代地或此外，应用端子能够应用于从例如环境传感器或占用传感器接收信号。这种信号（即第一控制信号）可以同样地由LED驱动器的控制单元应用，来控制输出特性。如下面将更详细地说明的，能够以各种方式对所接收的控制信号进行处理，以便控制输出特性。
为了经由应用端子接收控制信号，LED驱动器的控制单元被布置为经由应用端子向照明设备提供轮询信号。这种信号能够例如以预定频率由控制单元重复提供。当照明设备（例如LED装置或传感器）接收到这种信号时，照明设备可以通过向LED驱动器的控制单元发送控制信号来应答。因此，轮询信号的接收可以触发照明设备向LED驱动器（即向LED驱动器的应用端子）传输信号。
在实施例中，应用端子保持在预定的电压电平（例如5V）。在这样的布置中，轮询信号可以包括短暂的电压暂降，该短暂的电压暂降能够由连接至应用端子的照明设备观察和注意到。在接收到轮询信号时，照明设备可以向LED驱动器（更具体地，向LED驱动器的应用端子）发送控制信号（例如包括配置数据或操作数据）。
在实施例中，在发送控制信号之前，照明设备可以响应于轮询信号发送响应信号，该响应信号用于指示随后发射控制信号。因此，当缺少响应信号时，LED驱动器的控制单元知道预期没有来自照明设备的控制信号。
与轮询信号类似，响应信号可以是连接应用端子和i/o端子的通信总线上的模拟电压暂降。
第一控制信号在LED驱动器和照明设备之间的通信可以例如经由uni/o协议实现。
在实施例中，应用端子进一步应用于向照明设备供电。这样的供电可局限于照明设备的控制单元的供电，或者还可以包括属于照明设备的一部分的传感器或LED装置的供电。在这样的实施例中，在应用端子处或在i/o端子处能够提供缓冲器，例如电容。在这种实施例中，在发射轮询信号和接收第一控制信号期间，可以临时性地中断向传感器或LED装置供应的电源。因此在照明设备包括LED装置的情况下，由LED驱动器的电源转换器提供的输出电源能够经由应用端子提供至LED装置。在这样的布置（在例如图6中更详细地说明）中，LED装置的供电和到和/或自LED驱动器的任何通信能够经由相同的电布线发生。因此如例如图6中图示的，LED驱动器和LED装置之间的双导线连接即足以对LED装置供电，又足以如上面讨论的除别的以外，还有助于向LED驱动器提供配置数据或控制数据。
因此，在实施例中，根据本发明的LED驱动器的应用端子被布置为接收用于与照明设备进行数据交换和用于向照明设备供电的双导线连接。
可替代地，LED驱动器能够具有用于向LED装置供电的单独的电源端子。在这样的布置中，电源端子和应用端子能够具有公共的接地端子。
如所提到的，响应于轮询信号从照明设备接收的第一控制信号，可以用来配置LED驱动器，因此提供LED驱动器和LED装置之间的更好匹配（例如关于效率）。然而，经由应用端子提供的信息还可以起其它作用，例如诊断。向应用端子提供的信息可以例如提供对LED装置的操作温度的反馈、或者对LED装置的操作小时数、LED装置中的LED或LED组的数量、LED或LED组的彩色特性的反馈。
因此与用于LED装置的传统LED驱动器相比，根据本发明的LED驱动器的特性能够根据待被供电的LED装置的类型来调整，而在照明网络中使用的已知电源的特性通常具有预定的特性。因此，特定类型的LED装置能够在连接至LED驱动器时影响LED驱动器的行为。因此，对于驱动器制造者来说，仅支持一种类型的LED驱动器（像根据本发明的LED驱动器）可能是足够的（因此便于例如股票管理、维护或最小化设计工作），因为这样的驱动器由于由LED驱动器提供的配置灵活性的原因，而能够应用于相对大量的不同应用中。为了与网络进行通信，电源通常具有协议栈，例如DALI栈等（例如DMX或紫蜂（Zigbee）栈）。这种栈能够例如被认为是LED驱动器的控制单元的一部分，并且支持经由网络端子控制LED驱动器。
根据本发明的实施例，这种功能栈能够经由网络端子和应用端子来访问。
因此，在根据本发明的LED驱动器的实施例中，控制单元被布置为将所接收的第一控制信号转换为网络命令，例如基于DALI的命令。这样的命令可以随后被提供至栈或者能够经由通信端子被传递至网络。
在实施例中，根据本发明的LED驱动器包括连接在协议栈和应用端子之间的用于提供所接收的第一控制信号的转换的接口。
根据本发明的第一方面的LED驱动器能够与照明设备结合，来形成基于LED的照明应用。
因此，根据本发明的第二方面，提供一种基于LED的照明应用，包括：
-根据本发明第一方面的LED驱动器；以及
-照明设备，包括：
-LED装置和/或传感器，
-i/o端子，可连接至所述LED驱动器的应用端子，
-连接至所述i/o端子的控制单元，用于接收来自所述LED驱动器的轮训信号，并且将所述第一控制信号提供至所述LED驱动器的应用端子；
其中所述LED驱动器的控制单元进一步被布置为经由所述应用端子接收所述控制信号，并且基于所述控制信号控制所述LED驱动器的输出特性。
在根据本发明的照明应用中，提供一种照明设备，例如LED装置或传感器，该照明设备具有用于接收轮询信号和作为响应向LED驱动器提供控制信号（被称为第一控制信号）的i/o端子。因此，在根据本发明的照明应用中，LED驱动器的应用端子和照明设备的i/o端子可以支持LED驱动器和照明设备之间的双向通信。在实施例中，双导线通信线路被应用于LED驱动器的应用端子和照明设备的i/o端子之间的通信，双导线通信线路包括接地导线和信号导线。
在实施例中，根据本发明的基于LED的照明应用例如支持使用在LED驱动器的应用端子处收到的控制信号来调整LED驱动器的配置参数。根据本发明，控制信号源自照明设备，这样的照明设备例如是LED装置或传感器，传感器例如为环境传感器或占用传感器。这种调整配置参数的方法便于在网络环境（例如DALI网络）中使用的LED驱动器的配置或重新配置。
在实施例中，被调整的配置参数存储在协议栈或存储单元中，例如包含在LED驱动器的控制单元中，例如存储在同样经由LED驱动器的网络端子可访问的DALI栈中。因此，LED驱动器的输出特性（一旦LED驱动器被安装，这通常是预定的）仍可以经由应用端子基于待连接的照明设备来调整。
在实施例中，根据本发明的照明应用进一步包括在使用时由LED驱动器供电的一个或多个LED装置。这样的供电能够例如经由将LED驱动器的电源端子连接至一个或多个LED装置的电力线来提供。在实施例中，电力线和通信线路能够共享接地导线。
在实施例中，照明设备（更具体地，照明设备的控制单元）被布置为相对于由LED驱动器的控制单元施加的时钟信号（包括一串中断），向第一控制信号提供延迟。这种延迟优选地具有1/4位的持续时间。
如下面将更详细地说明的，引入这种延迟支持照明设备和接收第一控制信号的LED驱动器之间的更快速通信。
在实施例中，轮询信号由LED驱动器以预定频率提供。该频率能够例如与LED装置的输出特性的设定点的刷新率有关。
在实施例中，照明设备也应用轮询信号来进行同步。因此，在照明设备包括传感器的情况下，由传感器做出的对LED装置的例如环境条件或特性的感应与轮询信号同步发生。通过这么做，能够保证，假设以相同的频率刷新LED装置的输出特性，在传感器的感应操作期间不改变LED装置的输出特性。
如上面提到的，根据本发明的LED驱动器能够与照明设备（例如传感器或LED装置）协作，从而数据（即第一控制信号）（例如配置数据或操作数据）能够由照明设备提供至LED驱动器的应用端子。
因此，根据第三方面，本发明提供一种照明设备，该照明设备包括：
-LED装置和/或传感器；
-i/o端子，可连接至LED驱动器的应用端子；
-连接至所述i/o端子的控制单元，用于从所述LED驱动器接收轮询信号，并且响应于所述轮询信号经由所述i/o端子输出控制信号；
-所述控制单元进一步被布置为接收所述LED装置和/或传感器的配置数据或操作数据，并且基于所述配置数据或操作数据生成所述控制信号。
根据本发明的照明设备（其可以有利地与根据本发明的LED驱动器结合）包括用于在i/o端子处接收轮询信号并且作为响应提供控制信号的控制单元。根据本发明，该控制单元被布置为基于配置数据或操作数据生成控制信号。因此根据本发明的照明设备能够响应于接收轮询信号而输出配置数据或操作数据。
作为第一示例，该照明设备能够包括LED装置，从而该控制单元包括LED装置的配置数据（例如在存储单元中）；这样的配置数据能够例如涉及LED装置的电源需求。在接收到轮询信号时，例如在LED装置由根据本发明的LED驱动器供电时，然后控制单元可以经由控制信号向LED驱动器提供配置数据。这样的配置数据可以随后由LED驱动器使用，以便调整其输出特性，以便获得与LED装置的需求更好的匹配。经由控制信号提供的数据还可以是LED装置的操作数据，例如观测器温度或亮度。在这样的实施例中，照明设备可以具有用于接收用于LED装置的电源的电源端子。可替代地，经由照明设备的i/o端子向LED装置供电。因此在后一情况中，例如由LED驱动器的电源转换器提供的输出电源能够经由i/o端子被提供至LED装置。在这样的布置（在例如图6中更详细地说明）中，LED装置的供电和到/或自LED驱动器的任何通信能够经由相同的电布线发生。因此，在实施例中，根据本发明的照明设备的i/o端子能够被布置为接收用于与LED驱动器进行数据交换和用于向LED装置供电的双导线连接。
作为第二示例，该照明设备能够包括传感器（例如环境传感器或占用传感器），从而响应于轮询信号经由i/o端子输出第二属性（通常是操作数据）。
在实施例中，根据本发明的照明设备可以进一步包括所谓的桥，所谓的桥用于将例如从传感器接收的信号转换为适于控制单元处理的格式。这种桥能够例如包括接口，例如USB、DMX或便于例如照明设备的传感器和控制单元之间的通信的其它接口。
本发明的这些和其它方面将更容易被理解，因为本发明通过参考下面的具体实施方式并且结合附图考虑而变得更容易理解，在附图中相同的附图标记表示相同的部分。
附图说明
图1示意性图示根据本发明的包括根据本发明的LED驱动器的照明应用的一般设置。
图2示意性图示支持LED装置和根据本发明的LED驱动器之间通信的电子电路。
图3示意性图示可应用于本发明中的轮询信号和响应信号的电压波形。
图4示意性图示由根据本发明的LED驱动器或照明设备提供的信号的各时序示象。
图5示意性图示可应用于根据本发明的LED驱动器中的控制单元的实施例的功能布局图。
图6示意性图示根据本发明的基于LED的照明应用的实施例。
图7示意性图示能够应用于根据本发明的LED驱动器或照明设备或照明应用中的自动反向桥。
图8示意性图示自动反向桥在根据本发明的照明应用中的使用。
具体实施方式
图1示意性图示根据本发明实施例的在网络环境中操作的照明应用。所示出的照明应用包括被布置为向（一个或多个）LED装置110（也被称为LED引擎）供电的多个镇流器/LED驱动器或电源100。
在实施例中，这种LED装置可以仅包括安装在装置或槽座等中的一个或多个LED。更高级的LED装置可以进一步包括传感器（例如环境传感器或占用传感器），或者可以适应于连接至这样的传感器，如由线160和170示意性表示的。这样的连接可以是有线连接或无线连接。
如可在图1中看到的，多个镇流器100连接至网络130，例如使用DMX、0-10V或DALI等等作为通信协议连接至网络130。因此，每个镇流器均具有连接至镇流器的控制单元（未示出）的、用于连接至网络130的网络端子。经由网络130，镇流器100能够进一步连接至网络的其它组件，网络的其它组件能够例如包括用户接口，例如滑动块或旋钮。更多组件还能够包括协调用户接口和电源之间的通信的控制单元（例如DALI主控制单元）。如可在图1中看到的，照明应用的电源进一步具有另一通信接口（由单导线总线140表示），该另一通信接口能够支持LED装置和LED驱动器之间的通信。为了能支持这个，根据本发明的电源100具有另一端子（被称为应用端子，未示出），该另一端子允许将LED驱动器连接至LED装置并且在LED装置和LED驱动器之间交换信息。这样的通信接口（下面对其更详细地说明）能够例如是单导线通信总线，优选地使用uni/o通信协议的单导线总线。如图1所示，应用端子能够用来将LED驱动器100经由单导线总线140连接至LED装置110。根据本发明，该应用端子还可以用于将其它类型的照明设备（即除LED装置以外的照明设备）连接至LED驱动器。这样的照明设备120能够例如包括诸如环境传感器或占用传感器（occupancy sensor）之类的传感器，因此这些传感器可以使用应用端子直接连接（由连接150表示）至LED驱动器100。
在这种布置中，LED驱动器因此能够基于经由应用端子直接接收的、从照明设备120（例如指示在特定位置处照明的环境传感器）接收的信号被控制/被调整。因此，照明设备120不需要连接至用于控制LED驱动器的网络130。因此，通过经由单独的端子（其能够独立于网络使用）向LED驱动器提供配置数据或操作数据，在根据本发明的LED驱动器中使用应用端子使实现LED驱动器的“局部”控制或配置。在实施例中，经由连接至控制单元的网络端子，与网络的进一步通信也许变得可能。通过使用这样的网络端子，根据本发明的LED驱动器因此能够向经由这样的网络端子连接的更多LED驱动器传输更多控制信号和/或从经由这样的网络端子连接的更多LED驱动器接收更多控制信号。
这样的布置可以简化这样的照明设备的所需体系结构/设计，该照明设备不需要为了与网络通信而包括DALI栈。通过使用将照明设备的i/o端子连接至应用端子的通信总线，来自照明设备的控制信号能够遍布网络分布。在多个照明设备连接至应用端子的情况下，多个照明设备因此可以共享由LED驱动器提供的联网功能。
在实施例中，利用从照明设备接收的信号来调整LED驱动器的配置参数，例如存储在LED驱动器的控制单元中的配置参数。所接收的信号还可以通过LED驱动器的控制单元被转换成命令，这些命令能够被提供至所谓的协议栈，例如LED驱动器的DALI栈。这样的协议栈能够被认为是LED驱动器的控制单元的一部分。在图2中，提供对经由LED驱动器的应用端子提供通信的电路的更详细描述。
在图2中，附图标记220表示LED驱动器（左侧）和LED装置（通常是照明设备）的控制单元210之间的通信线路或总线。LED驱动器包括连接至应用端子205的控制单元uC，应用端子205能够用于LED驱动器和LED装置的控制单元210之间的通信。根据本发明的实施例，LED驱动器能够通过其应用端子205（例如连接至低阻抗电阻器270的应用端子205）来控制通信总线。LED驱动器的控制单元uC能够例如设置应用端子205来以低电压或以高电压输出，或者其能够将应用端子配置成具有相对高的阻抗的输入，因此支持在三态逻辑下操作。当在后一状态下操作时，能够允许控制单元210控制通信总线220上的电压，在应用端子作为输入来操作时，该电压能够经由应用端子由LED驱动器的控制单元uC读取。
在应用端子处于这样的输入模式的情况下，当没有控制单元210主动地控制总线时，总线电压被电阻器260拉高。为了避免干扰，电容器280与电阻器260共同能够被应用，来将小尖峰（spike）或扰动过滤至特定程度。
在实施例中，从总线220经由调节器230对照明设备的控制单元210供电。在这样的布置中，调节器230的尺寸和其周围电路的尺寸必需被设计为缓冲一些电源，以便使照明设备的控制单元能够在总线电压在几个位周期内低时或者在总线由于高位（high bit）和低位（low bit）混合而具有低平均电压时仍继续工作。对于这样的缓冲，可以使用诸如图2中的电容295的电容。
为了从总线接收数据，220中的下总线线路联接至控制单元的地，而上总线线路利用二极管/电容器组合240联接至照明设备的i/o端子215。照明设备的控制单元能够利用其Tx输出端口使总线220短路。该端口控制电流源250，因此能实现总线的短路。作为电流源的替代，开关（例如FET）可以通过切换其上的低阻抗电阻器而应用于实现总线的短路。因此，这样的短路能够采用模拟电压暂降（voltage tip）的形式，并且能够被LED驱动器的控制单元视作表示照明设备有事件要报告的响应信号。随后，具体的从设备在从主设备接收具有该主设备地址的查询消息之后，能够因此通过总线电压的类似调制来控制其Tx端口，以使用根据uni/o协议的消息做出应答。由于通信总线的电容，电压在短路之后的恢复可能相对缓慢。为了加速此恢复直至能够被识别为“1”的电压电平，通过短暂地升高Rx电压。能够注意，通过使用电流源250（而不是与开关串联的电阻器），能够设置电流，使得能够引起较小的电压暂降，即保持在0V以上的电压暂降，例如在5V通信总线上的0.5V的电压暂降。这样（小的）电压暂降可以通过位于LED驱动器侧的模拟端子观察到，并且因此被识别为位。当经由相同的导线提供通信供电时，仅使用小的电压暂降可能对LED装置的照明产生较少的扰动。
在LED驱动器和照明设备之间应用的通信协议应当使得交互被组织为，LED驱动器和连接至LED驱动器的照明设备以交替的方式对通信总线进行写数据，并且应当进一步保证在特定时刻不超过一个照明设备在对通信总线进行写数据。图3更为详细地示出在LED驱动器用于对一个或多个照明设备（例如LED装置或传感器）供电时能够应用的通信协议。
为了保证以交替的方式布置LED驱动器和照明设备或多个照明设备的通信，作为主设备操作的LED驱动器能够向照明设备（作为从设备操作）提供轮询信号，然后照明设备能够发送响应信号，以便通知LED驱动器照明设备是否有事件要报告，这样的事件例如对应于基于配置数据或操作数据提供控制信号。
在图3中，在主设备（即LED驱动器）轮询（即发送轮询信号）但是无照明设备应答的情况下，波形300对应于通信总线上的电压。波形310表示LED驱动器轮询且至少一个照明设备应答的情况。
在后一情况中，协议如下：假设响应于轮询和随后的应答（即较早的交互），已经进行任何事件处理（指照明设备中的任一照明设备已向LED驱动器提供控制信号，例如包括配置数据或操作数据的控制信号），则主设备和从设备都可以进入所谓的“轮询模式”。这可以是自动的，例如以预定频率；在间隔的特定时刻或者通过主设备发送特定的广播消息。
当在轮询模式下操作时，在时刻320，主设备可以作为示例将通信总线（例如图2中的上总线线路）电压拉至低（如可以在波形300中看出的），并且在时刻330将其应用端子设置为高阻抗。由于在应用端子处使用一个或多个上拉电阻器（例如图2所示的电阻器260）的原因，总线电压将逐渐返回至高（电压）状态，如能够在波形300和波形310中看出的。通信总线电压的这种下拉可以被视作向连接LED驱动器和照明设备的通信总线提供轮询信号的示例。在实施例中，主设备（即LED驱动器）然后可以允许从设备在时刻330和时刻360之间的时间应答，即响应于轮询信号发送响应信号。在这样的照明设备想要处理事件的情况下，这样的响应信号可以例如通过连接的照明设备中的任何照明设备而被提供至通信总线。这样的事件（例如对应于照明设备）有配置数据或操作数据要提供。在实施例中，照明设备的这种应答能够通过将总线电压拉低（在时刻340）且在时刻350再次释放总线来做出。通信总线电压的这样拉低和随后的释放可以被视作根据本发明的向通信总线提供响应信号的示例。在图3所示的时刻360，主设备能够离开轮询模式，并且随后利用标准协议查询每个从设备，直至发现报告事件的从设备。因此，这样的查询可以包括对所有从设备的逐个的数字和顺序的轮询，因此查询每个从设备要报告的事件。在这样的查询消息中，根据uni/o协议包含从设备的地址。因此，仅一个从设备可以对该查询做出响应。一旦接收到这样的响应，就可以发送另一个查询消息来获得下一从设备的控制信号。
如所描述的轮询协议（即提供轮询信号（通过LED驱动器）和响应信号（通过照明设备中的任何照明设备）的顺序）的优势在于，为执行轮询所需的功率量是最少的。进一步，当轮询信号没有响应信号跟随时，LED驱动器的控制单元不需要开始查询，这是因为没有要报告的事件。这已经被发现是特别有用的，因为为达到照明产业十分严格的待机（standby）或低功率需求，需要把功率降低最低。
这可以通过下面的要求来说明：
在照明设定点是0（即照明应用不提供光输出）或很低时，功率分配已在各种规章中被设置为很低：
对100W的单位，小于0.5W的待机
-对50W的单位，小于0.3W的待机
在图4中，提供关于根据本发明的LED驱动器的控制单元和照明设备的控制单元之间的典型数据通信的更多细节。图4a)示意性示出了当使用微处理器时，在微处理器的中断能力的最高点处，标准UNI/O协议的用于限制总线速率的一部分。
在图4a)中，波形410表示由主设备（即LED驱动器）在连接LED驱动器和一个或多个照明设备（从设备）的通信总线上提供的消息，而波形420表示来自被寻址的从设备的可能响应信号（例如基于照明设备的配置数据和/或操作数据的控制信号）。为了生成由波形410表示的一串位（即“主位”），典型的主处理器将程序化要发生的规则中断。这样的一串“主位”可以表示向一个或多个照明设备提供的信号，其中该信号包括照明设备的标识符。典型地，根据uni/o协议提供该信号。这些中断发生的时间通过图4a)中的一串中断400来表示。因此，这样的一串中断表示在这种情况下由主处理器（例如根据本发明的LED驱动器的控制单元）生成的时钟信号。对中断进行程序化，以使处理器能够尽快地发起中断。当利用相同的中断来接收来自从设备的位时，中断应当在所接收的位的中间发起，以便访问该位。假设“从位”被定义为在与发送“主位”相同的时钟处进入，时间段440确定需要两个相邻中断，来从发送“主位”切换至接收“从位”。那么，时间段440等于处理器的最快中断频率，而时间段430是此时间段440的两倍。这意味着中断中的一半未被使用。在图4b)中，图示出总线上的通信如何能够被加速2倍。这是通过在来自从设备的响应信号中引入四分之一位延迟时间490来完成的。在图4b）中，450示意性表示最大中断频率下的一串中断，波形460表示由主设备提供的消息，而470表示从设备的响应。为了使总线加速2倍，在从设备的响应中引入四分之一位延迟时间490。如可看出的，从设备的响应相对于主处理器的时钟信号被延迟1/4位。结果，如可以在图4b)中看到的，现在可以利用每个中断来处理位。这意味着可以以针对特定处理器所给出的相同最快中断频率的双倍速度驱动通信总线。
参考图3和图4，LED驱动器的控制单元和照明设备的控制单元之间的通信因此可以包括下面一序列信号：
-在LED驱动器和一个或多个连接的照明设备之间的通信总线上提供轮询信号（例如如图3所示）；该轮询信号是从LED驱动器的控制单元（经由应用端子）提供给照明设备的控制单元（经由照明设备的i/o端子）的；
-作为响应，在照明设备有事件要报告（例如提供与照明设备有关的配置数据或操作数据）的情况下，照明设备可以提供响应信号（例如图3所示）。在一个以上照明设备被连接的情况下，照明设备能够被布置成相对于轮询信号的时刻在不同时刻发送响应信号。通过这么做，LED驱动器的控制单元能够辨别响应信号。可替代地，响应信号（例如由照明设备在通信总线上施加的模拟电压暂降）可以重叠。
-在后一情况中，LED驱动器可以随后发送查询消息（通常是根据uni/o标准的信号，该信号包括被连接的照明设备之一的标识符（见上文））。
-当接收到查询消息时，照明设备能够典型地使用uni/o协议或标准发送与要报告的事件有关的信号（即上面提到的第一控制信号）。
优选地，如图4中说明的，相对于用于传输查询消息或信号的中断频率，延迟与要报告的事件相关的信号。如图所示，通过在由LED驱动器和照明设备所发送的数据信号（例如包括标识符或配置数据或操作数据）之间引入例如1/4位的延迟，能够将经由连接应用端子和i/o端子的通信总线的传输升高2倍。
图5示意性图示根据本发明可应用于LED驱动器或照明应用中的控制单元的可能体系结构。
图5中示意性示出的控制单元包括应用接口725，应用接口725可以例如对应于在图2中示意性示出的应用端子，从而该应用接口能够用于向照明设备（例如LED装置或传感器）提供轮询信号且从该照明设备接收控制信号（由箭头730表示）。在实施例中，应用接口725可以进一步包括用于转换向应用端子提供的信号和转换来自应用端子的信号的桥。在所示出的布置中，假设应用接口提供到SPI兼容信号的转换。在这样的布置中，控制单元能够进一步包括用于与诸如DALI栈的协议栈接合的桥715，DALI栈可以包含在控制单元中，使得经由应用端子（应用接口725的一部分）获得的控制信号能够被提供至DALI栈。这样的DALI栈705能够连接至控制单元的网络端子（未示出），该网络端子能够从例如连接至LED驱动器的DALI网络接收信号或命令700。在这种布置中，网络命令700可以通过DALI栈被提供给被称作主应用逻辑（MAL）760的部件。控制单元的该部分（其可以集成在也包括DALI栈、应用接口和桥715和735（见下文）的单个处理器中，或者可以是单独的控制器）指用于控制LED驱动器的电源转换器的逻辑。因此，经由DALI栈接收的命令或控制信号（由745表示）可以例如表示根据作为输入提交给DALI栈（来自网络端子的输入或者来自应用端子的输入）的命令得到的照明设定点。在所示出的控制单元的布置中，经由应用端子接收的信号730也可以经由桥735而被直接提供给（由箭头750表示）主应用逻辑760，其中桥735从应用接口725接收信号740作为输入。因此，桥735提供应用接口725的SPI兼容输出和主应用逻辑760之间的接合。在实施例中，桥735还可以被布置为基于所接收的控制信号（740）调整参数设置（例如在控制单元的存储单元755中的参数设置）。在这样的布置中，主应用逻辑可进一步访问由此可采用参数数据库形式的存储单元755。因此，存储在单元755中的参数的调整或修改可以导致由控制单元控制的LED驱动器的输出特性的调整或改变。
在实施例中，向DALI栈提供的命令或控制信号不仅可以被提供给主应用逻辑760，而且同样可以被提供给连接至控制单元的网络接口的其它应用程序。
作为示例，连接至应用端子的占用传感器或环境传感器可以因此经由桥715向DALI栈提供控制信号。随后，该控制信号能够被提供（例如作为DALI命令700）至也连接至网络的其它应用（例如其它LED驱动器）。这样的驱动器可以在控制被供电的LED装置的输出特性（即通过使亮度下降）时应用该信号。
与LED驱动器的控制单元类似，照明设备的控制单元能够包括有助于输入信号（例如传感器信号）转换至适于向LED驱动器传输的格式的一个或多个桥或接口。在该方面，不同类型的接口是可行的。示例是USB接口、DMX接口、RF接口等等。在照明设备的控制单元中使用这种桥或接口，有助于将诸如例如具有不同接口的传感器之类的各类型设备联接至LED驱动器，而不必针对每种接口验证LED驱动器。
根据本发明，照明设备或照明设备的控制单元可以在传输输入信号之前处理该输入信号。作为示例，控制单元能够跟踪照明设备的累计操作小时数，并且出于维护目的而提供该信息。控制单元能够将来自环境传感器的反馈信号处理为用于LED驱动器的控制信号，使得考虑环境光线状况，而获得期望的亮度。
在本发明的实施例中，LED驱动器的应用端子同样被应用于向LED装置供应所需的功率。在这样的布置中，为LED装置的控制单元供电所需的功率（即与这种布置中的照明设备相对应）优选地也从为LED装置的LED供电的电源中得到。在图6中，示意性图示了这种布置。图6示意性示出包括LED驱动器800（被称为驱动器）和控制单元810（被称为从设备）的基于LED的照明应用，LED驱动器800具有用于对包括一串LED850的LED装置的这一串LED供电的应用端子805，该控制单元810可与图2的控制单元210类似。在所示出的布置中，经由应用端子805对LED供电。进一步，提供从电源830，来向控制单元810提供电源电压Vs，该电压是从经由应用端子供应的电源中得到的。如可以看到的，在LED驱动器800和LED装置之间仅需要具有双导线连接，以对LED装置供电和布置LED装置和LED驱动器之间的通信。
在这样的布置中，LED驱动器和LED装置之间的通信可以以各种方式布置。
作为第一示例，可以以预定频率（短暂地）中断LED驱动器，因此生成用于通信的（短暂的）时间帧。作为示例，在每3ms之后，能够为通信保留0.336ms。在上述0.336ms的时间段期间，可以交换轮询信号或控制信号。注意，使用总计3.336ms的时间段对于与视频系统或TV系统进行同步来说特别有用。
作为第二示例，LED驱动器的占空比向LED的调制能够用于朝向照明设备进行通信。LED装置的LED的占空比的调制能够用来向LED装置传输（逐个位）信号。
所示出的布置进一步包括电平检测器和限制器860。基于例如所检测到（在供电线815上）的电压电平，控制单元能够确定在通信模式还是在LED供电模式下操作，例如当电压充分低于所有连接的LED的总正向电压时，进入通信模式，否则设置LED供电模式。
在实施例中，根据本发明的基于LED的照明应用具有连接在LED驱动器的应用端子和照明设备之间的自动反向桥（见图7和图8）。这种自动反向桥能够例如被包含在LED驱动器或照明设备（例如待供电的LED装置）中。这种自动反向桥有助于照明应用的安装，因为由于该桥的原因，无论LED驱动器和照明设备之间的连接极性如何，都能保证照明应用的正确操作。图7示意性示出这种反向桥的实施例。所示出的桥包括四个FET（540、550、560和570），两个N-FET（560和570）和两个P-FET（540、550）。该桥连接在第一端子（510-500）和第二端子（530-520）之间。第一端子（510-500）能够例如联接至根据本发明的LED驱动器的应用端子，而第二端子能够例如连接至照明设备的i/o端子。如可以进一步看到的，FET550和560的栅极端子连接至500，而FET540和570的栅极端子连接至510。通常，FET的栅极和连接线500、510之间的这些连接将包括无源组件网络（未示出）。
在这样的布置中，第一端子能够例如被连接为，使得510连接至图2的通信总线220的上线路，而500连接至下线路。然而，该连接还可以反转。如下面将说明的，自动反向桥能够保证在两种情况下的正常工作。
假设510连接至正通信总线侧，并且500连接至负（或地）总线侧，操作如下：
在510处的电压高于500处的电压的情况下，P-MOSFET550的漏极将具有正电势。550的栅极通过连接栅极550和连接线500的网络（未示出）在连接线500处被拉至负电势。一旦栅极电压低于漏极电压，则FET550将导电。当FET550开始导电时，FET550的体二极管将被短路，且源电压将升高至在漏极上存在的电压510的电平。因此，连接线530处的电压将实质上对应于连接线510上的电压。
510处的电压一旦高于500处的电压，FET570的漏极就将具有负电压。570的栅极电压经由无源组件网络被拉至正总线电压510。一旦栅极电压高于漏极电压，增强N-MOSFET570将导电。结果，570的体二极管被短路，并且570的源电压将下降，大致下降至在漏极上存在的电压500。因此，连接线520处的电压将实质上对应于连接线500上的电压。
当连接500和连接510反向时，FET540和FET560将基本上以与FET550和570相同的方式操作，这导致在LED驱动器和照明设备之间相同的期望连接。
在图8中，如图7所示的桥被布置在可与图2所示的LED驱动器和照明设备相比的LED驱动器900和照明设备910之间。
在实施例中，自动反向桥被包含在根据本发明的照明设备中。因此，当将照明设备连接至LED驱动器时，不会发生错误。
正如所需要的，本文已公开了本发明的具体实施方式；然而，可以理解，所公开的实施方式仅仅是本发明的示例，其可以各种形式实施。因此，本文所公开的特定结构和功能细节并不是旨在作为限定，而仅仅作为用于权利要求的基础，还作为用于教导本领域技术人员的典型基础，从而以实质上任何适当具体的结构，不同地采用本发明。此外，本文所使用的术语和短语并不是旨在限定，而是提供本发明可理解的描述。
如本文所使用的术语“一”和“一个”限定为一个或比一个多的多个。如本文所使用的术语多个限定为两个或多个两个的多个。如本文所使用的术语另一个限定为至少一个第二或更多。如本文所限定的术语包括和/或具有限定为包括（即，开放语言、不排除其他元素或步骤）。权利要求中的任何参考标记不应被认为是对本发明或权利要求的范围进行限定。
某些测量在相互不同的从属权利要求中重复的事实并不是表明这些测量的组合不能用于优点。
如本文所使用的术语“联接”被定义为“连接”，但不一定是直接连接并且不一定是机械连接。
单个处理器或其他单元可完成权利要求书中提及的多个条目的功能。

Claims (38)

1.一种用于向LED装置供电的LED驱动器，所述LED驱动器包括：
-电源转换器，用于将诸如整流电源的输入电源转换为用于向所述LED装置供电的输出电源；
-控制单元，被布置为控制所述电源转换器的输出特性；
-连接至所述控制单元的应用端子，用于将所述控制单元连接至照明设备；所述控制单元被布置为：
-向所述照明设备提供轮询信号；
-响应于所述轮询信号，接收用于控制所述输出特性的第一控制信号。
2.根据权利要求1所述的LED驱动器，其中所述照明设备或所述照明设备的一部分经由所述应用端子被供电。
3.根据权利要求2所述的LED驱动器，其中所述控制单元被布置为中断对所述照明设备的供电，以便提供所述轮询信号并接收所述第一控制信号。
4.根据权利要求1所述的LED驱动器，其中所述LED装置经由所述LED驱动器的电源端子被供电。
5.根据权利要求4所述的LED驱动器，其中所述电源端子和所述应用端子具有公共的接地端子。
6.根据权利要求1、2或3所述的LED驱动器，其中所述照明设备包括待被供电的LED装置。
7.根据前述任一权利要求所述的LED驱动器，其中所述第一控制信号包括所述照明设备的用于控制所述电源转换器的配置数据或操作数据。
8.根据前述任一权利要求所述的LED驱动器，其中所述照明设备包括传感器，例如环境传感器或占用传感器。
9.根据前述任一权利要求所述的LED驱动器，其中所述轮询信号和所述第一控制信号是使用uni/o协议提供的。
10.根据前述任一权利要求所述的LED驱动器，其中所述轮询信号以预定频率重复提供。
11.根据前述任一权利要求所述的LED驱动器，其中所述第一控制信号之前的信号是来自所述照明设备的模拟响应信号，所述模拟响应信号用于向所述LED驱动器指示所述照明设备有事件要报告。
12.根据前述任一权利要求所述的LED驱动器，进一步包括：在所述应用端子处连接的自动反向桥。
13.根据前述任一权利要求所述的LED驱动器，进一步包括连接至所述控制单元、用于将所述控制单元连接至网络的网络端子，所述控制单元被布置为经由所述网络端子接收来自所述网络的用于控制所述输出特性的第二控制信号。
14.根据前述任一权利要求所述的LED驱动器，当引用权利要求6时，其中所述应用端子进一步被布置为输出用于向所述LED装置供电的输出电源。
15.一种基于LED的照明应用，包括：
-根据前述任一权利要求的LED驱动器；以及
-照明设备，包括：
-LED装置或传感器；
-i/o端子，可连接至所述LED驱动器的应用端子；
-连接至所述i/o端子的控制单元，用于接收来自所述LED驱动器的轮询
信号，并且向所述LED驱动器的应用端子提供所述第一控制信号；
其中所述LED驱动器的控制单元进一步被布置为经由所述应用端子接收所述第一控制信号，并且基于所述控制信号控制所述LED驱动器的输出特性。
16.根据权利要求15所述的基于LED的照明应用，其中所述第一控制信号是uni/o信号。
17.根据权利要求16所述的基于LED的照明应用，其中所述一个或多个LED装置的控制单元被布置为相对于所述LED驱动器的控制单元的时钟信号向所述第一控制信号提供延迟。
18.根据权利要求17所述的基于LED的照明应用，其中所述延迟大致等于1/4位的持续时间。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的基于LED的照明应用，当引用权利要求13时，进一步包括：经由所述网络可连接至所述网络端子的用户接口，用于提供所述第二控制信号。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的基于LED的照明应用，其中所述第一控制信号包括所述一个或多个LED装置的标识符。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的基于LED的照明应用，其中提供用于将所述应用端子与所述i/o端子连接的双导线连接。
22.一种基于LED的照明应用，包括：
-用于向LED装置供电的LED驱动器，所述LED驱动器包括：
-电源转换器，用于将输入电源转换为用于向所述LED装置供电的输出电源；
-控制单元，被布置为控制所述电源转换器的输出特性；
-连接至所述控制单元的应用端子，用于将所述控制单元连接至照明设备；
-照明设备，包括：
-LED装置和/或传感器；
-i/o端子，可连接至所述LED驱动器的应用端子；
-连接至所述i/o端子的控制单元，用于接收来自所述LED驱动器的轮询信号，并且向所述LED驱动器的应用端子提供控制信号；
其中所述LED驱动器的控制单元进一步被布置为经由所述应用端子接收所述控制信号，并且基于所述控制信号控制所述LED驱动器的输出特性。
23.根据权利要求22所述的基于LED的照明应用，其中所述输出特性通过基于所述控制信号调整在所述控制单元中存储的配置参数来控制。
24.根据权利要求22所述的基于LED的照明应用，其中所述输出特性通过将所述控制信号转换为网络命令、并且将所述网络命令提供给所述控制单元的诸如DALI栈的协议栈来控制，所述栈进一步经由所述LED驱动器的网络端子可访问。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的基于LED的照明应用，其中所述照明设备的控制单元被布置为接收所述LED装置或传感器的配置数据或操作数据，并且基于所述配置数据或操作数据生成所述控制信号。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的基于LED的照明应用，进一步包括：
-连接至所述控制单元的网络端子，用于将所述控制单元连接至通信网络，所述控制单元被布置为经由所述网络端子从所述通信网络接收用于控制所述输出特性的另一控制信号。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的基于LED的照明应用，其中提供用于连接所述应用端子和所述i/o端子的双导线连接，并且其中所述应用端子进一步被布置为输出用于向所述LED装置和/或传感器供电的输出电源。
28.一种照明设备，包括：
-LED装置或传感器；
-i/o端子，可连接至LED驱动器的应用端子；
-连接至所述i/o端子的控制单元，用于接收来自所述LED驱动器的轮询信号，并且响应于所述轮询信号经由所述i/o端子输出控制信号；
-所述控制单元进一步被布置为接收所述LED装置或传感器的配置数据或操作数据，并且基于所述配置数据或操作数据生成所述控制信号。
29.根据权利要求28所述的照明设备，其中所述控制单元进一步被布置为相对于从接收自所述LED驱动器的控制单元的数字信号中导出的时钟信号，提供所述控制信号的传输的延迟，所述延迟具有1/4位的持续时间。
30.根据权利要求29所述的照明设备，其中所述数字信号包括查询消息。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的照明设备，其中所述控制单元适于经由所述i/o端子被供电。
32.根据权利要求31所述的照明设备，进一步包括连接至所述i/o端子的缓冲器或调节器，用于向所述控制单元供电。
33.根据权利要求28至32中任一项所述的照明设备，其中所述LED装置或传感器的操作与所接收的轮询信号的频率同步。
34.根据权利要求28至33中任一项所述的照明设备，进一步包括在所述i/o端子处连接的自动反向桥。
35.根据权利要求28至34中任一项所述的照明设备，进一步包括用于将所述传感器或LED装置连接至所述控制单元的接口，例如USB接口、DMX接口或RF接口。
36.一种用于控制向LED装置供电的LED驱动器的方法，该方法包括下列步骤：
-提供LED驱动器，所述LED驱动器具有网络端子和应用端子，所述网络端子用于将所述LED驱动器连接至诸如DALI网络的网络，所述应用端子用于将所述LED驱动器连接至照明设备；
-经由所述应用端子向所述照明设备发送轮询信号；
-向所述LED驱动器发送响应信号，所述响应信号用于向所述LED驱动器指示所述照明设备有事件要报告；
-由所述LED驱动器向所述照明设备提供查询消息，所述消息包括所述照明设备的标识符；
-由所述照明设备向所述LED驱动器提供控制信号，所述控制信号包括所述照明设备的配置数据或操作数据；
-根据所接收的控制信号，控制所述LED驱动器。
37.根据权利要求36所述的方法，其中相对于从所传输的查询消息中导出的时钟信号，延迟所述控制信号。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述延迟大致等于1/4位的持续时间。
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