CN104412714A - 控制照明设备的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一方面，提供一种控制照明设备的方法。该方法包括从调光器接收输入，该输入表示针对该照明设备的期望光输出水平。基于该输入和照明设备的功率消耗与控制电压之间的校准后的关系来计算用于操作包括在照明设备中的驱动器单元的控制电压。

Description

控制照明设备的方法

技术领域

本发明大体涉及基于调光的照明设备的光输出控制的领域。

背景技术

照明设备通常被连接到调光器（光控制单元）来提供对从照明设备发射的光的强度的控制。当要调节光强度时，光控制单元通常接收（相对）光输入水平。该输入通常依据最大光水平的光水平百分比。然后通过光控制单元将该（相对）光输入水平转换为模拟控制电压。控制单元利用调光曲线的线性逼近（通常被表达为y=ax+b，其中y是相对光水平、x是控制电压，并且a和b是恒定值）来确定与所接收的光输入水平匹配的控制电压。为了建立该线性逼近，光控制单元通常从“灯类型文件”中的预定数据得出定义例如斜率以及与y轴的交点之类的参数。通常使得该线性逼近尽可能紧密地匹配驱动器调光曲线。通过照明设备的调光驱动器和灯将从上述逼近得出的模拟控制电压转换为（相对）光输出水平。

发明内容

本发明的目的是提供对来自基于调光的照明设备的光输出的改进控制。

该目的和其它目的通过如独立权利要求所限定的方法、控制单元和照明设备来实现。本发明的实施例由从属权利要求来限定。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制照明设备的方法。该方法包括从调光器接收输入，该输入表示针对该照明设备的期望光输出水平。计算用于包括在照明设备中的驱动器单元的控制电压，以由此基于输入来操作照明设备中使用的光源以便提供期望光输出水平，其中该计算至少部分基于照明设备的功率消耗和控制电压之间的校准后的关系。

本发明提供了一种控制照明设备以使得来自照明设备的光输出更加紧密地对应于期望光水平的方法。控制来自照明设备的光输出的常规方法通常依赖于分配从调光控制特性的线性逼近计算的控制电压。然而这些线性逼近由于驱动器调光曲线（即实际调光曲线）的非线性而通常导致期望的光水平和实际的光（输出）水平之间的差异。本发明相反是基于以下洞察：照明设备的功率消耗比线性逼近的控制电压更紧密地与光输出水平相关。因此，替代使用线性逼近来得到表示期望光水平的控制电压，本发明使用功率消耗和控制电压之间的校准后的关系来（自动）确定要求的控制电压。

在本发明中接收的输入表示期望光输出水平，该期望光输出水平例如可以最大光输出水平的百分比来表达。

根据本发明，如果该输入指示x%的光输出水平，则从校准后的关系来计算用于驱动照明设备的控制电压，使得其提供最大功率消耗的x%的功率消耗或者照明设备的要求的光输出水平。

在本发明的实施例中，校准后的关系可以通过查找表来表示（或在查找表中实现）。查找表或调光表可包括用于特定照明设备的调光控制特性。例如，可以从查找表得出对应于特定照明设备和驱动器的最低可能控制电压的最小调光水平以及对应于最高可能控制电压的最大照明水平。查找表提供了例如实现如通过输入定义的要求的输出光水平所必需的控制电压。

在本发明的另一实施例中，可通过调光曲线来表示校准后的关系。表示校准后的关系的调光曲线更紧密地对应于实际驱动器调光曲线，并且因此可允许对输出光的更精确控制。在本发明的另一实施例中，可通过针对各个控制电压值测量功率消耗来建立校准后的关系。例如，该校准可例如在照明设备的安装期间仅执行一次，或者以随机或定义的时间间隔重复地执行，以确保在特定照明设备的整个寿命期间的精确输出光水平。从测量值可建立查找表或调光曲线。

通过利用校准后的关系，本发明消除了对输入保存调光控制特性（即线性化的调光曲线的斜率和y截距）的灯类型文件的需要。实际上，管理灯类型文件及其到照明设备的分布通常是麻烦的。

在本发明的另一实施例中，可存储校准后的关系的测量值。存储可例如在照明控制单元的非易失性存储器中发生。如果以某些时间间隔执行校准，则对值的存储可允许分析（和比较）照明设备随着时间的调光特性。此外，可将存储的值传输到负责控制多个照明设备的段控制单元（例如用于监控的目的）。

在另一实施例中，可分析校准后的关系的测量值（即所测量的功率消耗和控制电压）以建立调光曲线。换言之，分析作为控制电压值的函数的所测量的功率消耗。以该方式，可确定例如最小调光水平和最大控制值之类的调光特性。

在另一实施例中，可进一步分析所测量的功率消耗以确定在照明设备中使用的光源的类型。可通过分析功率消耗对比控制水平的比率来确定光源的类型，其中控制水平例如遵循以下序列：首先，将灯（或光源）预热几分钟（例如5分钟）。其次，逐步调暗该灯。当调光水平达到该灯的最小调光水平时，灯将关闭，从而引起功率消耗的突然降低。因此可通过分析预热时的功率消耗、控制输入水平和功率消耗之间的关系以及所达到的最小调光水平之间的相关性来确定灯类型。某些灯类型（例如白炽灯、LED）允许调暗到0%，而其它灯类型（例如HID）仅允许非常有限的调光。此外，可进一步分析功率消耗对比光输出水平以便精调功率消耗和控制电压之间的校准后的关系。

在另一实施例中，可对所测量的功率消耗执行进一步分析以便确定在照明设备中使用的光源的预热时间和寿命预期。例如，在放电灯的情况下，光源一旦被开启，功率消耗将在几分钟之后稳定。与此相比，在LED灯的情况下，功率消耗非常快地稳定。稳定所要求的时间和最终测量的功率消耗值可用于确定灯类型，灯类型转而可用于估计寿命预期。该信息对于照明设备的改进控制是有用的。例如，如果功率消耗随时间变化，则可能有利的是在预热时间之后仅从控制电压的最大水平来修正或调节控制电压，特别是在需要实现特别光路的包括多个照明设备的系统中。而且，从安全角度，对光源的寿命预期或寿命时间的估计可证明是有价值的，因为其提供了关于何时改变特定光源或灯的信息。

在另一实施例中，照明设备中使用的光源可从由以下构成的组中选择：发光二极管（LED）光源、高压钠光源、金属卤化物光源和荧光光源。

在另一实施例中，（多个）控制电压值可在0和10V之间或在1和10V之间。这可利用使用0-10V或1-10V协议的调光驱动器来实现。

应当理解的是，上文公开的实施例可自由组合，除非另有声明。被公开为适用于本发明的实施例应当被进一步解释为同样适用于本发明的所有方面。特别是，上文关于方法方面所公开的具体实施例也与本发明的以下另外方面有关。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于照明设备的控制单元，该控制单元被配置为从调光器接收表示针对该照明设备的期望光输出水平的输入，并且计算用于包括在照明设备中的驱动器单元的控制电压，以由此基于该输入来操作照明设备中使用的光源以便提供期望光输出水平，其中该计算至少部分基于照明设备的功率消耗和控制电压之间的校准后的关系。

在本发明的另一方面，提供了一种包括如上文定义的控制单元、驱动器单元和功率测量单元的照明设备。如上文概述的，控制单元被配置为从调光器接收输入并且计算对应于所接收的输入的控制电压。控制单元进一步被配置为将所计算的控制电压传输到驱动器单元，驱动器单元转而被配置为操作照明设备中使用的光源以致提供期望光输出水平。功率测量单元被配置为测量由照明设备中使用的光源和/或驱动器单元中的至少一个在照明设备的工作期间消耗的功率。将所测量的功率消耗传输到控制单元以建立功率消耗和控制电压之间的关系。

照明设备可例如是室内或室外照明系统的一部分。当照明设备是室外照明系统的一部分时，包括在该设备中的控制单元可以是室外照明器控制器（OLC）。驱动器单元可以是0-10V或1-10V的调光驱动器，例如使用0-10V或1-10V协议的电子电压调整的调光驱动器。调光器可以是负责控制多个照明设备的段控制器（SC）的一部分，或其可以被包括在照明设备本身中。

应当注意的是，本发明涉及在权利要求中记载的特征的所有可能组合。当研究以下详细公开文本、图和所附权利要求时，本发明的另外目的、特征和优点将变得清楚。本领域技术人员认识到可组合本发明的不同特征以建立除下文中描述的那些实施例之外的实施例。

附图说明

现在将参考示出本发明的实施例的附图来更详细描述本发明的这个和其它方面。

图1是根据本发明的照明设备的实施例的示意性表示。

图2是示出（示例性）实际驱动器调光曲线和（示例性）线性逼近的调光曲线的图形表示。

图3是根据本发明的实施例的控制照明设备的方法的概要。

图是示意性的，并不一定按照比例绘制，并且通常仅示出为了阐明本发明所必需的部分，其中可省略或仅提及其它部分。

具体实施方式

参考图1-3，将描述根据本发明的实施例的照明设备。

图1示意性表示根据本发明的实施例的照明设备100。照明设备100包括调光器120、控制单元130、驱动器单元140、例如灯之类的光源150和功率测量单元160。在此应当理解的是在其它实施例中，调光器120不需要被包括在照明设备100中，并且相反可被包括在负责控制多个照明设备的独立控制器（未示出）中。

控制单元130在（图3的）步骤310从调光器120接收表示期望光输出水平的输入。该输入可以依据最大光水平的%光水平。控制单元130例如是室外照明器控制器（OLC）。基于将在下文进一步详细描述的校准后的关系，控制单元130在步骤320确定对应于该输入（通常表示期望光输出水平）的控制电压。将所计算的控制电压应用于驱动器单元140，例如电子的0-10V或1-10V调光驱动器。驱动器单元将控制电压转换为用于灯150的驱动信号以便将光强度调节到期望光输出水平。功率测量单元160测量由灯150消耗的功率和/或由驱动器单元140消耗的功率并且将得到的测量值提供给控制单元130。

在图2的图形表示中，示出了示例性调光曲线。被标为“b”的线性曲线表示作为控制电压（x轴）的函数的光输出（y轴）的线性逼近，这在现有技术的控制单元中是常见的。线性逼近基于包括在必须被分配给控制单元的灯类型文件中的调光特征。灯类型文件的调光特性通常定义了最小调光水平和最大控制电压。

即使定义了从例如最小值和最大值之间的插值得到的线性逼近以便尽可能紧密地匹配实际驱动器调光曲线，也经常存在某些点处的差异。在该示例中，被标为“a”（黑方块）的实际驱动器调光曲线例如在2V和6V处与被标为“b”的线性曲线不同。此外，控制电压在9V处饱和。这意味着当光输入水平是例如60%时，控制单元的任务是提供对应于该期望光水平的控制电压。为了实现此，现有技术的控制单元利用被标为“b”的线性调光曲线，从而得到6V的所要求的控制电压。然而基于驱动器的实际调光曲线，6V的控制电压将得到70%的调光水平而不是正确的60%的水平。

在本实施例中，基于该输入和照明设备的功率消耗与控制电压之间的校准后的关系来计算用于操作照明设备的控制电压，使得所计算的控制电压对应于该输入。下面描述定义功率消耗和控制电压之间的校准后的关系的示例性方法。

在例如照明设备的安装（调试阶段）期间，控制单元针对各个控制电压执行一系列功率消耗测量（绝对或相对的）。在下面的表格中给出这样的测量的示例性输出。

表1: 功率测量的示例性输出

控制电压 [V]	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											功率值 [%]	60	60	65	70	75	80	85	100	100	100

在该示例中，针对在1和10V之间的每一个控制电压整数来测量功率消耗。取决于调光驱动器的协议，可针对其它范围的控制电压来执行功率测量。此外，在控制电压范围内执行的功率测量的数目影响调光分辨率。实际上，可以以每1V或以每0.5V来执行功率测量。

基于在表1呈现的所测量的功率消耗，控制单元确定最小调光水平（在该情况下是60%）并且生成调光表，即查找表。在该特别情况下，这样的表将为如下：

表2: 查找表

功率值 [%](或光水平[%])	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
											控制电压 [V]	-	-	-	-	-	2	4	6	7.5	8

在查找表中，可以针对各个控制电压来呈现功率消耗值或根据本发明的实施例呈现光水平。

一旦建立校准后的关系，就可通过提供例如要求的光输出水平百分比来控制调光。使用调光表来确定实际控制电压。为了精调光输出水平和控制电压之间的关系，可在取样的水平之间使用线性插值。

本领域技术人员认识到本发明绝不受限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，可以有很多修改和变型。应当注意的是，上述实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计替代的实施例而不偏离所附权利要求的范围。在权利要求中，位于括号之间的任何附图标记不应被视为限制权利要求。词语“包括”并不排除未列在权利要求中的元素或步骤的存在。在元素之前的词语“一个”或“一种”并不排除多个这样的元素的存在。动作的特定顺序并非是所要求的，除非具体指明。

Claims (15)

1. 一种控制照明设备的方法，包括：

从调光器接收输入，所述输入表示针对所述照明设备的期望光输出水平，以及

计算用于包括在所述照明设备中的驱动器单元的控制电压，以由此基于所述输入来操作所述照明设备中使用的光源以便提供所述期望光输出水平，

其中所述计算至少部分基于所述照明设备的功率消耗和控制电压之间的校准后的关系。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中通过查找表来表示所述校准后的关系。

3. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中通过调光曲线来表示所述校准后的关系。

4. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括通过测量从应用各个控制电压值而获得的功率消耗值以建立所述校准后的关系，来校准所述照明设备。

5. 根据权利要求4所述的方法，包括存储所述校准后的关系的所述测量的功率消耗值和所述各个控制电压值。

6. 根据权利要求4或5中的任一项所述的方法，还包括分析作为所述各个控制电压值的函数的所述测量的功率消耗值以建立调光曲线。

7. 根据权利要求4-6中的任一项所述的方法，还包括分析所述测量的功率消耗值以确定所述光源的类型。

8. 根据权利要求4-7中的任一项所述的方法，还包括分析所述测量的功率消耗值以确定所述光源的预热时间和/或寿命预期。

9. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述光源选自包括以下各项的组：LED光源、高压钠光源、金属卤化物光源和荧光光源。

10. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述控制电压在0到10V的范围中或在1到10V的范围中。

11. 一种用于照明设备的控制单元，所述控制单元被配置为从调光器接收输入，所述输入表示针对所述照明设备的期望光输出水平，并且所述控制单元被配置为计算用于包括在所述照明设备中的驱动器单元的控制电压，以由此基于所述输入来操作所述照明设备中使用的光源以便提供所述期望光输出水平，其中所述计算至少部分基于所述照明设备的功率消耗和控制电压之间的校准后的关系。

12. 一种包括根据权利要求11所述的控制单元、驱动器单元和功率测量单元的照明设备，所述驱动器单元被配置为将控制电压转换为用于所述光源的驱动信号以便提供所述期望光输出水平，所述功率测量单元被配置为测量在照明设备的工作期间由所述光源和所述驱动器单元中的至少一个消耗的功率。

13. 根据权利要求12所述的照明设备，所述控制单元被进一步配置为通过测量从应用各个控制电压值而获得的功率消耗值来建立所述校准后的关系。

14. 根据权利要求13所述的照明设备，所述控制单元被进一步配置为分析作为所述各个控制电压值的函数的所述测量的功率消耗值以建立调光曲线。

15. 根据权利要求12-14中的任一项所述的照明设备，所述照明设备是室内或室外照明系统的一部分。