CN104918358B - 调光设备以及使用该调光设备的照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及调光设备以及使用该调光设备的照明系统。一种调光设备，包括控制单元、第一设定部和第二设定部。所述控制单元被配置为接收通过复用传输方法传输的控制信号，并且响应于所述控制信号控制照明负载的调光水平。所述照明负载包括发光二极管。所述第一设定部被配置为设定所述照明负载的所述调光水平的下限，所述下限在第一范围内是可调的。所述第二设定部被配置为设定所述照明负载的所述调光水平的上限，所述上限在第二范围内是可调的。所述第二范围中的最小值大于所述第一范围中的最大值。

Description

调光设备以及使用该调光设备的照明系统

技术领域

本公开内容涉及调光设备以及使用该调光设备的照明系统，并且更具体地，涉及用于对照明负载进行调光的调光设备以及使用该调光设备的照明系统。

背景技术

通常，已经知道通过使用时分复用传输系统来控制照明设备的调光水平(例如参见日本未审专利申请公开No.2000-12241)的调光设备。在以上参考文献中公开的调光设备将调光信号以范围从0V到10V的DC电压的形式施加到调光信号线。照明设备的调光水平在调光信号为0V时变为最低，并且照明设备的调光水平在调光信号为10V时变为最高。

近来，正广泛使用LED照明设备。这种LED照明设备能够以低于荧光灯的照度发出光。然而，在低照度时，从各个LED元件发出的光的亮度出现差异。为此，在由以上参考文献中公开的调光设备将LED照明设备调光到低照度时，视觉品质由于亮度中的不均匀或者闪烁而变差。另外，在由以上参考文献中公开的调光设备以高照度点亮LED照明设备时，由于LED的发光特性，可能存在耀眼或刺眼。

发明内容

鉴于以上，本公开内容提供了一种调光设备以及使用所述调光设备的照明系统，所述调光设备在遍及包括LED的照明负载的调光水平的全部范围中展现出良好的视觉品质。

根据本发明的一个方面，提供了一种调光设备，所述调光设备包括控制单元、第一设定部和第二设定部。所述控制单元被配置为接收通过复用传输方法传输的控制信号，并且被配置为响应于所述控制信号来控制照明负载的调光水平。所述照明负载包括发光二极管。所述第一设定部被配置为设定所述照明负载的所述调光水平的下限，所述下限在第一范围中是可调的。所述第二设定部被配置为设定所述照明负载的所述调光水平的上限，所述上限在第二范围中是可调的。所述第二范围中的最小值大于所述第一范围中的最大值。

根据本发明的另一个方面，提供了一种照明系统，所述照明系统包括上述的调光设备、上述的照明负载和控制器。所述调光设备电连接到通信线路。所述照明负载被配置为由所述调光设备控制。控制器电连接到所述通信线路，并且被配置为通过以所述复用传输方法将所述控制信号传输到所述调光设备来控制所述调光设备。

在根据本发明的实施例的调光设备中，所述控制单元设定所述照明负载的所述调光范围的所述上限和所述下限，并且因此，可以抑制在低照度时的亮度中的不均匀，并且在高照度时的LED的耀眼或刺眼是不易察觉的。简而言之，所述控制单元使得包括LED的所述照明负载能够在遍及所述调光水平的所述全部范围上展现出良好的视觉品质。

根据本发明的实施例的照明系统包括上述的调光设备，并且从而可以在遍及包括LED的所述照明负载的所述调光水平的所述全部范围上展现出良好的视觉品质。

附图说明

附图仅仅通过示例的方式而非限制的方式描绘了根据本教导的一个或多个实施方式。在附图中，相似的附图标记指代相同或类似的元件。

图1是根据本发明的实施例的调光设备的外部视图；

图2是根据本发明的实施例的调光设备的主要部分的放大图；

图3是根据本发明的实施例的调光设备的示意性框图；

图4是根据本发明的实施例的照明系统的示意性框图；

图5是根据本发明的实施例的修改例的调光设备的外部视图；以及

图6是用于示出根据本发明的实施例的修改例的调光设备的调光范围的图表。

具体实施方式

将参考图1至6来描述根据本公开内容的具有调光设备的照明系统的实施例。本公开内容的照明系统包括可调光照明负载，并且能够开启或关闭照明负载。本公开内容的照明系统例如用在商业设施或办公室中。尽管在此实施例中，为了示例而示出了具有一个调光设备和一个操作设备的照明系统，但是照明系统可以具有多个调光设备和多个操作设备。

在根据本实施例的照明系统中，通过操作安装在例如墙壁上的操作设备可以开启/关闭照明负载或者可以设定照明负载的调光水平。照明负载包括例如LED(发光二极管)。照明负载10的数量不限于一个，而是可以是多于一个。

如图4中所示出的，照明系统包括控制器11和调光设备9，控制器11和调光设备9连接到双线通信线路L1。照明系统还包括由调光设备9控制的照明负载10和通过通信线路L1连接到控制器11的操作设备12。

操作设备12充当用于开启/关闭照明负载10和/或用于改变照明负载10的调光水平的操作单元。操作设备12包括多个开关(未示出)。在操作开关时，操作设备12将与开关的操作相对应的复用传输信号发送到控制器11。

向控制器11、调光设备9和操作设备12各自分配标识信息(例如，地址)。控制器11通过使用地址单独地识别连接到通信线路L1的设备。控制器11在调光设备9与操作设备12之间传输复用传输信号。

在控制器11的存储器(未示出)中，存储了分别向操作设备12的开关(未示出)分配的地址和调光设备9的地址，每一个开关的地址与每一个调光设备9的地址相关联。一旦接收到从操作设备12发送的传输信号时，控制器11就查询存储器，以便基于包含在传输信号中的开关的地址来获得相关调光设备9的地址，并且向相关调光设备9发送控制信号。

如果控制器11发送控制信号，相关调光设备9接收控制信号，并且执行对包含在控制信号中的地址相对应的照明负载10的控制。即，通过操作操作设备12的开关，控制与开关相对应的照明负载10的照明状态是可能的。

电源22电连接到控制器11。电源22向电连接到通信线路L1的多个设备以及控制器11提供电力。

调光设备9由电线L2电连接到照明负载10。电源21电连接到调光设备9。调光设备9使用从电源21提供的电力来开启照明负载10。

调光设备9以功率控制的方式或信号控制的方式对照明负载10执行调光控制。功率控制的方式包括基于同相的相位控制方案和基于反相的相位控制方案。在基于反相的相位控制方案中，在来自电源的AC电压的过零点的定时开启半导体开关(例如，FET(场效应晶体管)、TRIAC等)。结果，与基于同相的相位控制方案相比，在基于反相的相位控制方案中减小了在开启开关时引入的浪涌电流。本实施例的调光设备9以基于反相的相位控制方案来控制照明负载10。

如图1中所示出的，在调光设备9的主体901中，提供了通信线路L1连接到的一对复用传输信号端子95、电源21连接到的一对电源端子97、照明负载10连接到的负载端子98和设定单元900。

调光设备9借助从电源21(例如，AC 100V至277V的商用电源)提供的电力来开启照明负载10。

如图2中所示出的，设定单元900包括用于设定照明负载10的调光范围的下限的操作部981和用于设定照明负载10的调光范围的上限的操作部982。操作部981和操作部982例如是从主体901的表面突出约5mm至7mm的旋转式可变电阻器，使得可以手动旋转操作部981和操作部982。操作部981和操作部982可以在大约0到300度的范围内旋转。替代地，可以在操作部981和操作部982的表面上形成凹槽，可以将诸如槽型螺丝刀或十字槽头螺丝刀之类的工具的尖端插入凹槽中，以便旋转操作部981和操作部982。进一步地，操作部981和操作部982优选地暴露在主体901的表面上，使得可以手动旋转它们。然而，操作部981和操作部982可以不从主体901的表面突出。

沿操作部981和操作部982的外周，标记了指示设定值的等级。通过将目标(本实施例中的箭头的尖端)放置在期望的等级上，确定了设定值。由于可以借助诸如螺丝刀之类的设备以及手来操作操作部981和操作部982，可以容易地执行对调光范围的设定。另外，操作部981和操作部982可以采用例如DIP开关、滑动开关、触摸面板类型的输入设备和使用红外通信或无线电波的无线通信设备中的任何一种，只要可以设定调光范围的上限和下限。尽管本实施例的设定单元900具有一组操作部(两个操作部)，但是该组操作部的数量不限于一个，并且可以取决于调光单元3的数量来适当地确定(参加图3)。

图2中所示出的操作部981(第一设定部)设定连接到负载端子98的照明负载10的调光范围的下限。图2中所示出的操作部982(第二设定部)设定连接到负载端子98的照明负载10的调光范围的上限。在操作部981和操作部982的外围上标记的等级的数值(％)表示以百分比表示的调光水平，其中，当照明负载10以其满强度照明时，调光水平是100％。

接下来，将参考图3来描述调光设备9的电路配置和操作。

调光设备9包括控制单元2、调光单元3、电源电路6、通信单元8、和设定单元900。调光单元3包括调光电路驱动单元31和调光电路32。

通过从通过通信线路L1传输的控制信号接收操作功率来操作电源电路6。

调光电路32控制向照明负载10提供的电力，并且包括容许交流电流双向流动的半导体开关(例如，FET或TRIAC)(未示出)。

调光电路驱动单元31连接到调光电路32，并且控制调光电路32，以便改变照明负载10的调光水平。调光电路驱动单元31控制用于开启/关闭半导体开关的定时(相对于电力频率的导通角)，以便调整向照明负载10提供的电力，由此对照明负载10进行调光。调光设备9不仅可以开启以相位控制方案控制的LED照明负载，还可以开启诸如白炽灯的照明负载。

本实施例的调光设备9包括一个调光单元3，但是也可以包括多个调光单元。进一步地，调光单元3可以被配置为对多个照明负载进行调光。

通信单元8通过通信线路L1与控制器11进行通信。一旦接收到从控制器11发送的控制信号，通信单元8就向控制单元2输出包含在控制信号中的输出信息。

控制单元2包括微机(未示出)等。通过读出存储在ROM(未示出)中的程序并且执行程序来操作控制单元2。控制单元2通过根据由通信单元8接收的控制信号控制调光单元3来对照明负载10执行调光控制。

在这一点上，将描述控制单元2的操作，该操作用以通过使用由操作部981和操作部982设定的设定值控制照明负载10的调光水平。

LED照明设备具有作为光源的LED元件。可以将LED元件调光到相比于荧光灯的低照度。然而，在LED元件以低照度照明时，由于从LED元件发出的光的大偏离，亮度中的不均匀或者闪烁变得可见。另外，在LED元件以高照度照明时，由于LED的发光特性，有可能觉察到耀眼或刺眼。为此，通过旋转操作部981，将照明负载10的调光范围的下限设定为从LED元件发出的光的亮度中的不均匀几乎不可见的调光水平(在本实施例中为15％)。另一方面，通过旋转操作部982，将照明负载10的调光范围的上限设定为LED元件的刺眼几乎不可见的调光水平(在本实施例中为75％)。即使使用者操作操作设备12以使得以有限的调光水平范围外的调光水平(即，低于15％或高于75％的调光水平)点亮照明负载10，调光设备9也将照明负载10控制在以15％与75％之间的调光水平被点亮。结果，即使将照明负载10调光到调光范围的下限，从各个LED元件发出的光的亮度中的不均匀也是几乎不可见的，并且即使将照明负载10调光到调光范围的上限，LED元件的耀眼或刺眼也是几乎不可见的。

在本实施例的调光设备9中，将调光范围的下限设定为15％，将调光范围的上限设定为75％。然而，可以取决于从LED元件发出的光的亮度中的差异和/或取决于安装照明负载10的环境来将调光范围的下限和上限的数值改变为适当的值。

如上所述，本实施例的调光设备9包括控制单元2、操作部981(第一设定部)和操作部982(第二设定部)。控制单元2接收通过复用传输方法传输的控制信号，并且控制包括LED的照明负载10的调光水平。操作部981(第一设定部)设定照明负载10的调光范围的下限。可以在第一范围内调整下限。操作部982(第二设定部)设定照明负载10的调光范围的上限。可以在第二范围内调整上限。第二范围中的最小值大于第一范围中的最大值。

通过设定照明负载10的调光范围的上限和下限，控制单元2抑制了在低照度时的亮度中的不均匀，并且使得在高照度时的LED的耀眼或刺眼是不易察觉的。换句话说，控制单元2使得包括LED的照明负载10能够在遍及调光水平的全部范围上展现出良好的视觉品质。

根据本实施例的照明系统包括调光设备9、照明负载10、控制器11和操作设备12。调光设备9电连接到通信线路L1。照明负载10包括LED，并且由调光设备9控制。控制器11电连接到通信线路L1，并且通过使用通过复用传输方法传输的控制信号来控制调光设备9。

操作设备12被配置为容许使用者在第三范围内选择关于照明负载10的调光水平的期望值，并且将所选择的期望值传输到控制器11。控制器11基于期望值生成控制信号，并且将该控制信号传输到调光设备9。在此，第三范围中的最小值等于或小于第一范围中的最小值，并且第三范围中的最大值等于或大于第二范围中的最大值。

如果期望值小于由操作部981设定的下限，调光设备9将照明负载10的调光水平设定为所设定的下限。如果期望值大于由操作部982设定的上限，调光设备9将照明负载10的调光水平设定为所设定的上限。

凭借调光设备9，实现在遍及包括LED的照明负载10的调光水平的全部范围上展现出良好视觉品质的照明系统是可能的。

在下文中，将参考图5来描述本实施例的照明系统的修改例。

根据修改例的照明系统的调光设备9’以信号控制的方式对照明负载10执行控制。照明负载10被配置为以由从调光设备9’发送的调光信号所指示的调光水平来点亮LED。

除了向照明负载10输出调光信号之外，根据修改例的照明系统的调光设备9’与根据本实施例的调光设备9完全相同；并且因此，将省略关于相同组件和操作的描述。

修改例的调光设备9’对以信号控制的方式控制的LED照明负载(未示出)执行调光控制。用于对照明负载上执行调光控制的信号控制的方式包括：例如，使用为PWM(脉宽调制)信号的控制信号的控制方式，使用DC电压的电压信号的电压电平的控制方式，和使用符合在用于照明控制的标准中定义的DALI(数字可寻址照明接口)协议的信号的控制方式。在以下描述中，将描述其中调光设备9’向照明负载10输出表示为DC电压的电压电平的调光信号的例子。

修改例的调光设备9’包括四个调光单元3，每一个调光单元3都输出指示调光水平的电压电平的调光信号。

在调光设备9’的主体901中，提供了通信线路L1连接到的一对复用传输信号端子95、电源21连接到的一对电源端子96、用于向照明负载10输出调光信号的调光信号端子90和设定单元900。

借助从电源21(例如，24V AC的电源)提供的电力来操作调光设备9’。

调光信号端子90包括四组调光信号端子91到94，调光信号端子组91到94分别连接到调光单元3。调光信号端子91到94中的每一组都连接到与其相对应的照明负载10。在此修改例中，调光信号端子90包括四组调光信号端子，但是可以包括一组或多组调光信号端子。

设定单元900包括用以为四个照明负载10中的每一个照明负载10设定调光范围的下限的操作部911、操作部921、操作部931和操作部941(第一设定部)。另外，设定单元900包括用以为四个照明负载10中的每一个照明负载10设定调光范围的上限的操作部912、操作部922、操作部932和操作部942(第二设定部)。

尽管根据此修改例的设定单元900具有四组操作部(8个操作部)，但是操作部的组数不限于四个，并且可以取决于调光单元3的数量来适当地确定。另外，设定单元900不限于具有操作部，并且可以采用DIP开关、滑动开关、触摸面板类型的输入设备和使用红外通信或无线电波的无线通信设备中的任何一种，只要可以设定调光范围的上限和下限。

响应于从控制器11接收的控制信号，调光设备9’的控制单元2通过调光单元3向照明负载10输出DC电压(例如，0V到10V)。

由图6中的虚线所指示的图表G2表示可以由调光设备9’调光的调光水平的范围。一旦通过通信线路L1接收到控制信号，调光设备9’取决于控制信号的电压电平(在图6的垂直轴上)就改变照明负载10的调光水平(图6的水平轴上)。如果控制信号的电压电平为V0(例如，0V)，调光设备9’基本上关闭照明负载10，以及如果控制信号的电压电平为V3(例如，10V)，调光设备9’以其满强度开启照明负载10。

对于根据修改例的调光设备9’，通过旋转操作部将照明负载10的调光范围的下限设定为其满强度的15％，并且通过旋转操作部将照明负载10的调光范围的上限设定为其满强度的75％。以15％与75％之间的调光水平点亮照明负载10(参见图表G1)。

即使使用者操作操作设备12以使得将照明负载10调光到有限的调光水平范围之外(即，低于15％或高于75％)，调光设备9’也将向调光信号端子90输出的电压的范围限制为V1与V2之间的电压电平。结果，调光设备9’将照明负载10调光到15％与75％之间的调光水平。即，凭借调光设备9’，即使在调光范围的下限，从LED元件发出的光的亮度中的不均匀也是几乎不可见的，并且即使在调光范围的上限，LED元件的耀眼或刺眼也是几乎不可见的。

在根据修改例的照明系统的调光设备9’中，将调光范围的下限设定为15％，将调光范围的上限设定为75％。然而，可以取决于从照明负载10发出的光的亮度中的差异和/或取决于安装照明负载10的环境来将调光范围的下限和上限的数值改变为适当的值。

尽管前文已经描述了所认为的最佳模式和/或其它示例，但是应当理解的是，可以在其中做出各种修改，并且可以以各种形式和例子来实现本文所公开的主题，并且可以将其应用于许多应用中，本文仅仅描述了其中的一些。旨在通过以下的权利要求书来要求保护落入本教导的真正范围内的任何以及全部修改和变化。

Claims (1)

1.一种照明系统，包括：

调光设备，所述调光设备电连接到通信线路并包括：控制单元，所述控制单元被配置为接收通过复用传输方法传输的控制信号，并且被配置为响应于所述控制信号来控制照明负载的调光水平，所述照明负载包括发光二极管；第一设定部，所述第一设定部被配置为设定所述照明负载的调光水平的下限，所述下限在第一范围中是可调的；以及第二设定部，所述第二设定部被配置为设定所述照明负载的调光水平的上限，所述上限在第二范围中是可调的，其中，所述第二范围中的最小值大于所述第一范围中的最大值；

被配置为由所述调光设备控制的所述照明负载；

控制器，所述控制器电连接到所述通信线路，所述控制器被配置为通过以所述复用传输方法将所述控制信号传输到所述调光设备来控制所述调光设备；以及

操作设备，所述操作设备被配置为容许使用者在第三范围内选择所述照明负载的输入调光水平，并且将所述输入调光水平传输到所述控制器，其中，所述第三范围是所述调光设备的可调光范围；基于所述输入调光水平来生成所述控制信号；

其中，所述第一范围中的最小值等于或大于所述可调光范围中的最小值，所述第二范围中的最大值等于或小于所述可调光范围中的最大值；

其中，所述第一设定部和所述第二设定部电连接至所述控制单元，使得当所述输入调光水平小于所设定的下限时，所述控制单元将所述照明负载的调光水平控制为所设定的下限；当所述输入调光水平大于所设定的上限时，所述控制单元将所述照明负载的调光水平控制为所设定的上限。