CN106465500B - 改进的通信模块 - Google Patents
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Abstract
公开了一种电子双向通信模块(1、2、3)，其适于与灯具(6)双向通信。它适于串联进电源(7、8)以安装至灯具，并且它具有(i)壳体组件；(ii)带电及中性电源输入端；(iii)带电及中性电源输出端；(iv)供电单元；(v)调光器单元控制器；(vi)无线通信接口，其适于接收数据/操作指令并且中继转发数据至远程储存库；以及(vii)有线连接，其位于所述电子双向通信模块和所述灯具之间，适于所述模块(1、2、3)和所述灯具(6)之间的双向数据传输，反之亦然。这个电子双向通信模块首次提出使用与电缆供电串联而简单地连线至灯具，不仅能够远程地控制灯具，而且能够将数据从灯具无线传输至远程储存库。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型双向通信模块。这些模块具体但不限制地可适于与连接至电源(特别是通过插入式连接器实现连接)的光引擎、灯具或照明装置的双向通信。这些新的双向通信模块使得光引擎、灯具或照明装置能够被远程控制，同时使得由照明装置收集的各种类型的数据能够被中继转发回包括“云”存储器等的中央储存器。
背景技术
用户对控制电子设备，并且不是通过墙壁开关/调光器等固定开关或调光控制而是远程执行控制的需求日益增加。这种远程控制需求特别适于在家中和家周围以及工作场所中和工作场所周围的照明设备或灯具的控制。在灯具的情况下，这些远程控制需求可以包括，仅举例而言，包括定时的或运动传感控制的开启/关闭功能的开启/关闭功能、调光功能、改变发出的光的色温或改变发出的光的颜色、以及触摸传感控制。这一系列例子无意于穷举而是用于说明可能通过远程操作来控制的广泛的功能。随后在说明书中列出进一步的例子。
除了需要远程控制照明装置/灯具之外，还需要灯具变得更加智能，灯具现在能够同时收集与灯具周围的环境相关以及与单独光引擎/灯具自身的性能相关的数据。进一步地，这个智能和信息收集能力随着每新一代的灯具快速地增长。因此，为了分析、报告和反应功能，有必要将各种类型的数据从照明装置/灯具中继转发回数据储存器。
现在，在售的许多灯泡、灯管和灯具都包含LED光源。随着LED成为主流照明应用，消费者希望其操作模仿传统照明设备，比如白炽灯泡及日光灯管。由于LED芯片的独特电力要求，LED的调光存在挑战。当正向电压大于受LED中使用的半导体材料支配的阈值时，LED发出光。
已有用于对LED光源调光的若干系统。除了通过光引擎中的集成电路调光以外，也可采用LED模拟调光。这涉及降低施加至LED的正向电压，导致光的颜色的显著变化。对比之下，数字调光通常几乎不会对发出的光的颜色产生变化。数字调光的一种方法依靠保持正向电压恒定以及LED开启和关闭的快速循环。改变占空比(即，即脉冲持续时间与信号周期的比值)来改变发出的光的亮度。数字调光可以通过将LED驱动器与生成占空比的适当逻辑芯片结合实现，或者可以在集成电路中实现，该集成电路在一个封装中同时具有两种功能。
已有可以实现远程控制的若干系统。例如，为在建筑自动化中控制照明的基于网络的系统，已经开发出用于数字可寻址照明接口(DALI)(RTM)的例子技术标准。典型地，DALI(RTM)网络由控制器和一个或多个照明设备(例如，电子镇流器及调光器)构成，该控制器和一个或多个照明设备中的每一个均具有内置的DALI(RTM)接口。该控制器可以通过双向数据交换来监测及控制每个光。数据通过双线式数据总线上的异步半双工串行协议在控制器和设备之间传输。可以理解的是这需要在要被控制的每个灯具内或与其相关的专用布线和特殊DALI(RTM)兼容控制部件。这不仅安装昂贵，需要熟练的电工和/或控制工程师来执行安装，而且很难改装加入不曾设想如此的控制系统的现有照明安装中。
在另一个例子中，使用RE(无线电)控制系统，例如，由肯特郡罗契斯特市骑士路ME2 2AH的Rako Controls有限公司提供的RE控制系统，可以将数字调光技术安装在家中或在办公室中。然而，计划包括这种类型的调光技术的照明工程会造成与特别是现在可用的大量灯具类型和配件的混淆。通常需要专用壁装控制面板，并且物理尺寸很大的无线电控制的调光单元必须与要受控制的每个灯具或每组灯具有线地串联连接。这不仅是昂贵的方案，而且不可避免地需要熟练的电工和/或控制工程师来执行安装。
已知的控制系统的另一个例子是EYENUT(RTM)系统，该系统由西约克郡韦克菲尔德市诺曼顿的泰勒克洛斯WF6 1RL的Harvard Engineering公共有限公司提供，并且该系统使用ZigBee协议和部件。这种类型的系统需要连接至系统中的每个灯具的EYENUT激活的驱动器和/或调光器。这些由一个或多个EYENUT网关设备控制，每个网关设备通过以太网电缆连接至EYENUT集线器，该EYENUT集线器转而连接至网页接口。
如同以上描述的其它系统，需要熟练的电工和/或控制工程师来执行任何安装。而且还涉及相当大的成本。
这些仅是已经应用在照明领域中的已知无线协议的三个例子，以下描述进一步的协议。
通过进一步的现有技术，WO2013142292公开了数字控制就绪(Digital ControlReady，DCR)照明器材的应用，该DCR照明器材设置在一个位置处并且连接至设置在第二位置处的数字光代理(Digital Light Agent，DLA)，以控制DCR灯具的光输出。因此，DCR激活的照明器材响应于来自单独的数字光代理(DLA)的数字控制信号，而不是模拟调光信号。
以上描述的布置都不可以轻易地适于改装至现有的照明安装，包括适应现有安装使得其可以由智能家庭系统控制，该智能家庭系统使用Alliance无线协议。这些布置也不允许在双向通信过程中报告和中继转发数据至照明装置/灯具，或者从照明装置/灯具报告和中继转发数据。
本发明的目的在于克服或至少减轻以上概述的现有技术的一些问题，并且提供有成本效益的双向通信模块，该双向通信模块还提供远程控制功能，其易于安装在新设备中及作为一种改造，不需要任何额外的布线或重新布线，并且优选地不需要要求任何工具或熟练的电工/控制工程师的服务的安装过程。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了根据权利要求1的一种电子双向通信模块。因此，提供了一种电子双向通信模块，其适于与灯具双向通信，并且适于串联进电源以安装至所述灯具，其中，所述电子双向通信模块包括：
(1)壳体组件；
(2)带电及中性电源输入端；
(3)带电及中性电源输出端；
(4)供电单元；
(5)调光器单元控制器；
(6)无线通信接口，其适于接收数据/操作指令并且中继转发数据至远程储存库；以及
(7)有线连接，其位于所述电子双向通信模块和所述灯具之间，适于所述模块和所述灯具之间的双向数据传输，反之亦然。
这个电子双向通信模块首次提出使用与电缆供电串联而简单地连线至灯具的模块，不仅能够远程地控制灯具，而且能够将数据从灯具无线传输至远程储存库。
优选地，所述电子双向通信模块和所述灯具之间的有线连接包括电力线通信技术。电力线通信技术和协议是众所周知的，并且需要所述通信模块和所述灯具都包括适当电子部件和芯片组，以实现特定的电力线通信协议功能。也就是说，在多数情况下，除了现有的电力电缆连接，比在电子通信模块和灯具之间安装单独数据电缆更简单的布置。
优选地，所述壳体组件容纳所述电子双向通信模块的所有部件，除了所述电子双向通信模块和所述灯具之间的有线连接，这使得用于用户实现对电子器件(比如，灯具或风扇)的远程控制以及将数据从电子器件中继转发至远程存储库所必需的所有部件设置在单一壳体组件内。
优选地，所述模块包括电源输入端和电源输出端，这些端优选地集成至所述壳体组件。这使得所述模块成为“即插即用”型。
在特别地优选的实施例中，所述壳体组件包括输入和输出端，该输入和输出端与所述灯具的相应特征互补，以便所述电子通信模块可以安装在现有的连接块的两个部分之间，用于将所述电子通信模块快速和简单地安装进所述灯具的所述连接块，并且将所述电源串联连接至所述灯具。这是本发明的重要特征，因为这意味着可以提供某一远程控制功能(例如，开启/关闭和调光器控制)，而无需雇用熟练的电工和/或控制工程师。通过简单地将专用设计及兼容的通信模块串联插入现有的插入式两部分电子连接块中，可以向可单独访问的任何数量的灯具引入所需的远程控制功能。
在进一步优选的实施例中，所述壳体组件还包括锁紧和释放机构，该锁紧和释放机构与所述灯具的所述插入式两部分电子连接块的锁紧和释放机构互补。这确保所述电子通信模块稳固和牢靠地连接进所述灯具的所述连接块中。
在特别地优选的实施例中，所述灯具包括板上调光器单元，所述电子通信模块中的所述调光器单元控制器控制所述灯具中的所述板上调光器单元。
在进一步优选的实施例中，所述通信模块还包括调光器单元，该调光器单元优选为TRIAC调光器类型。这提供了可以与灯具一起使用的电子通信模块，在该灯具内部的电路中没有内置调光功能但是该灯具是可调光的，并且提供了单独的远程灯具调光功能。这相较于用壁装式调光开关简单替换壁式灯开关提供明显更强的控制，因为对于该壁装式调光开关，将连接至该调光开关的所有灯具进行调光是很自然的。
优选地，所述电子通信模块还包括电力传输和AC通信单元。
优选地，所述电子通信模块还包括实时时钟。
优选地，所述电子通信模块还包括存储模块。
优选地，所述存储模块适于储存关于所述灯具的运行的信息，该信息选自：
(a)所述灯具已经被开启/关闭的次数；
(b)所述灯具已经发光的总持续时间；
(c)从所述灯具的启动开始已经消逝的持续时间；
(d)与所述灯具相关的LED光引擎在没有被调光时的流明输出；
(e)与所述灯具相关的LED光引擎的运行温度。
优选地，所述电子通信模块还包括触摸传感接口，该触摸传感接口作为检测用户动作的用户接口。
优选地，所述电子通信模块还包括状态显示单元。
优选地，所述调光控制单元为TRIAC调光器类型。这首次实现向任意灯具(包括可调光的灯或灯泡(白炽、卤素或LED灯泡/灯))提供调光控制功能的“即插即用”电子控制单元。
根据本发明的进一步的实施例，提供了如文中所述的电子通信模块，该电子通信模块与灯具/灯结合，该灯具/灯包括可编程集成电路和调光单元控制器，该可编程集成电路并有调光功能，该调光单元控制器位于所述电子通信模块中，控制灯具中的板上调光单元。
优选地，与所述灯/灯具相关的可编程IC包括以下一个或多个功能：
切换模式供电控制(补偿和反激拓扑)；
片上温度测量；
电容式触控和接近感应；
用于自动夜晚/白天激活/解除激活的环境光感应；
双向光学数据传输；
电力线通信；
定时器功能(自动关机等)；
接收来自普通壁式调光开关的指令(例如，调光)；
流明维持；
温度管理；
色温调节；
RGB控制；
HV LED控制(即，不需要变压器/电感器)；
PIR运动检测(需要外部PIR)；
烟雾检测(需要外部烟雾检测器)。
更优选地，所述电子通信模块和所述灯具/灯之间的通信是通过电力线通信。
根据本发明的电子双向通信模块可以与各种各样的电子器件结合使用。根据本发明的又一方面，提供了一种电子双向通信模块，其适于与电子器件双向通信，并且适于与电源串联地安装至所述电子器件，其中，所述电子双向通信模块包括：
(1)壳体组件；
(2)带电及中性电源端；
(3)带电及中性电源端；
(4)供电单元；
(5)调光器单元控制器；
(6)无线通信接口，其适于接收数据/操作指令并且中继转发数据至远程储存库；
(7)有线连接，其位于所述电子双向通信模块和所述电子器件之间，适于所述模块和所述电子器件之间的双向数据传输，反之亦然。其中，所述电力线通信用于在所述模块和所述电子器件之间传输数据，所述电子器件包括必要硬件和软件，使得这个双向传输成为可能。
附图说明
现在将参照以下附图，仅通过举例的方式，对本发明的优选实施例进行描述，其中：
图1以图解形式说明了电子双向通信模块，该电子双向通信模块适于串联装入为灯具供电的现有插入式两部分电子连接块内；
图2以图解形式说明了图1所示的电子通信模块的部件及其与LED光引擎和相关PCB的互连；
图3和4以框图形式说明了包括调光器单元控制器/调光器控制单元的两种类型的电子通信模块的部件；
图5以图解形式说明了类似于图2所示的电子通信模块的部件及其与LED光引擎和相关PCB的互连；
图6以图解形式说明了又一电子通信模块的部件及其与LED光引擎和相关PCB的互连；
图7和8分别说明了移除壳体组件的顶部以暴露部件的示意图的又一电子通信模块的透视图和主视图；
图9说明了图7的壳体组件覆盖在恰当的位置并且连接有输入和输出电力线路导线的电子通信模块；
图10说明了图9所示的输入和输出导线连接至相应的FASTFIX(RTM)连接器；以及
图11说明了相应的FASTFIX(RTM)连接器彼此连接。
具体实施方式
现在将仅通过举例的方式对本发明进行描述。这些不是实施本发明的仅有方式，但是申请人当前已知的最好方式。
本发明提供了一种新型的电子双向通信模块，该新型电子双向通信模块可以串联地插入进电源电缆以连接至灯具，用作线内模块/连接块，或优选地用作插入式连接块，可以插入已知类型的插入式两部分电子连接块。这样的连接块在电子行业中是众所周知的，并且在市场上已经可以买到各种各样的连接块。在照明行业中具有特定应用的三个例子是由Aurora有限公司提供的FASTFIX(RTM)Rapid Install System(快速固定(RTM)快速安装系统)、由英国斯塔福德郡塔姆沃思市利奇菲尔德路工业区兰兹伯格Scoirnore公园B797XB的Scolmore International有限公司提供的CLICK(RTM)系统、由德国班贝克Brennerstrabe10-14,98052的Wieland Electric GmbH提供的Wieland(RTM)连接器。
这些通用的锁紧及释放连接器允许各种各样的照明装置或灯具或比如风扇等其它电子器件的安全安装和后续更换。术语“照明装置”和“灯具”被认为具有相同含义并且在本说明书中可交换使用。类似地，术语“灯”和“灯泡”被认为具有相同的含义，即安装在某一类型的支撑件中发出光的装置。
术语“灯具”在本文中具有广泛的含义并且应理解为包含例如照明设备、照明装置和灯等类似术语。术语“灯”应理解为包含例如灯泡、灯或LED光引擎等类似术语。LED光引擎为一个或多个LED模块的组合以及相关电子控制机构或LED驱动器。LED模块包含一个或多个LED以及除了控制机构以外的部件。
实践中，当安装灯具时，主线路连接至连接器的主要部分，然后进行必要测试。如果制造商没有以这种方式提供的话，适当的灯具连接至连接器的次要部分。通过将主要部分和次要部分插在一起完成安装，确保二者锁紧结合，最后，将所述灯具放置在其所需的位置。这个类型的3极和4极连接器都可供使用。
可以理解的是，除了向灯具提供安全和可靠的输电干线之外，通过用户操作快速释放锁紧/解锁系统并且拉开连接器，这些连接器可以简单实现灯具的快速及简单更换。没有带电导线或连接被暴露，不需要工具来执行这个操作。也不需要有资质的电工。新的灯具已经连接有次要连接器，就可以简单地插入主要连接器，这同样不需要工具。
如对本发明的特定实施例的说明，图1展示了一种已知的布置，据此灯具6可以使用连接器组件连接至电源。因此，图1展示了电源7，其具有带电、中性及接地连接，带电、中性及接地连接中的所有连接都连接至插入式两部分电子连接块的第一或主要部分4。在本说明书中，连接块的连接至电源的部分被称为主要部分，连接至灯具的部分被称为次要部分。插入式两部分电子连接块的第二或次要部分5连接至灯具6。通常，在本发明之前，通过简单将第一部分4和第二部分5推入组装在一起，将灯具连接至主电源，确保次要部分5上的锁紧凸块10、11与主要部分4中的相应孔接合并且锁入该相应孔中。这种插入式两部分电子连接块可以轻易地拔开，以方便灯具的移除和更换。这可以不需要任何工具、重新布线或电工或控制工程师的服务来完成。通常提供一些类型的快速释放锁紧机构作为连接器壳体的组成部分，以避免这两个部分意外脱离。
这些通用型连接器用于构成输电干线或低压电源连接，它们不包括任何控制或通信功能，并且必然没有远程控制或远程数据报告功能。当前这类的控制通常通过壁式开关、专用控制面板或作为使用专用通信协议的复杂控制程序包的一部分的远程通信模块来提供。在LED灯具的情况下，这些通常需要内置远程控的调光驱动器，或者在每个LED灯具内置远程控制。如上所述的ZigBee(RTM)和DALI(RTM)仅是当前受欢迎的两种通信协议，还有很多其它种类(见下文)。
在图1中，还示例说明了根据本发明的电子双向通信模块的一个例子。在这个例子中，电子模块显示为连接至数字调光就绪LED筒灯6，但应该理解的是，该电子模块在使用中可以连接至需要某一功能的远程控制的任何一件电子或电气设备。带有主要部分4和次要部分5的常规两部分电子连接块显示为将电力线7连接至灯具6。图1中以灰色等级展示的插入式电子模块设置在连接块的主要部分和次要部分之间。在组装过程中，展示为替代物的电子通信模块1、2或3中的一个电子通信模块串联地插入部分4和5之间。因此，电子双向通信模块适于串联进电源以连接至灯具/灯。这些模块包含所有的通信接口、调光单元控制器、和可选的调光器单元，以及控制灯具的所有所需功能并且将灯具收集的数据中继转发回远程数据储存库需要的相关部件/电路，在图1所示的例子中，必要的控制信号沿控制电缆9传输至灯具，电力沿电缆8供给。控制信号可以是BiWire(RTM)信号，优选地为PWM(脉宽调制)信号，并且电缆9连接至灯具中的调光单元。可以使用其它有线通信协议来控制调光器。虽然电缆8和9显示为单独的电缆，这些电缆可以合并为单一多芯电缆。
虽然在图1和2中，展示单独的电力电缆8和控制电缆9是出于清楚的目的，在优选的实施例中，使用已知的电力线通信技术，将控制信号简单地沿着连接至连接器块的常规输电干线/电力电缆传输至LEDPCB上的集成电路和驱动器。电力线通信(PLC)在同时也用于AC电力传输的导体上承载数据。因此，在本实施例中，仅有将灯具6连接至连接器块部分的常规输电干线/电力电缆，如图1中的5和图2中的15所示，正如现有技术的布置。这种结构展示在图5中，其中，电子通信模块213包括ZigBee无线模块和PLC调光单元控制器，并且控制信号通过输电干线电缆传递至调光器217。此外，该电子通信模块适于串联进电源以连接至灯具/灯。
现在将更详细地描述图1所示的通信模块的各种例子1、2和3。如上解释，已开发用于控制建筑物内的照明的基于网络的系统的各种技术标准。本发明的一个目的在于使用在通信模块中的通信接口中的这些现有的、优选地，无线标准，并且能够使用那些待开发的标准。现有技术包括如在图1中的模块3中、在图2中的模块13中以及在图5中的模块213中使用的ZigBee(RTM)以及如在图1中的模块2中使用的DALI(RTM)。其它有用的无线技术标准及协议包括Z-Wave(RTM)、LoWPAN、JenNet-IP、INSTEON(RTM)、X10(RTM)、Bluetooth(RTM)和Wi-Fi(RTM)。该罗列并非穷尽而是用于表明可以用在本发明中的标准和协议的广泛范围。此外，可能有在当前的技术领域中有很好的应用的在未来开发的新的协议。可以使用任意合适的无线协议/技术标准操作本文所述的发明、通信模块和系统。也就是说，这些协议中的任意一种协议当采用必要的部件和电路正确配置时，可以根据本发明用于向店主通信模块发送控制信号，并且由此到达LED灯/灯具中的IC模块或调光器模块，或者内置在灯具或灯内的电路中，或者在自身的通信模块内。
本发明的电子双向通信模块以及与这些电子双向通信模块通信的LED单元中的IC的重要优点是，如果采用新的无线协议或需要附加功能，可以移除旧的电子模块，将新的电子双向通信模块简单地插入它的位置。当使用快速释放两部分电子连接器版本时，做出改变是非常简单的，无需工具或专业的技术专家。
另一优点在于，不管使用哪种类型的无线协议与电子通信模块通信，从电子通信模块到灯具/灯的控制信号以及从灯具/灯发送回通信模块的任何数据/信息使用相同协议进行通信。因此，不管使用哪种无线技术命令电子通信模块，灯具/灯都能够合适地响应这些控制信号。已知有用于这些控制信号的各种各样的合适协议，例如，X10和PWM，和正在开发的其它协议。可以使用任意合适的通信协议运行本发明。
已经LED光引擎开发出各种调光模块或技术，当前这些调光模块或技术已被小型化到集成电路(IC)或微芯片中，这样它们可以合并在安装有LED光引擎的PCB上，或者它们可以合并至LED灯具或灯内的其他位置。在这些实施例中，本发明使用包含这种“板上”IC调光器技术的LED。
在灯具不包括可由来自电子通信模块的信号控制的内置调光器模块，但是LED灯具电路仍然配置使得该灯具是可调光的情况下，可以使用串联式无线调光器，如图1所示的模块1。参照图3所示的示意框图，其展示了一种电子通信模块，该电子通信模块包括双向通信接口59、相关信号处理单元56以及包括调光器单元的调光器控制单元55。该调光器单元优选为可应用在常规调光开关中的TRIAC类型。
这个类型的调光器单元与所谓的“可调光灯具”兼容，该“可调光灯具”包括可调光LED灯具，该可调光LED灯具能够将来自TRIAC类型调光器的信号转化为使用控制LED亮度级的快速脉冲。然而，可以理解的是，为了实现所需的调光功能，可以在根据本发明的通信模块内使用其它类型的模拟和数字调光器单元。调光器单元被持续开发，本发明意在包括已知及待开发的调光器单元及调光技术，包括数字AC调光器及TRIAC调光模拟器。
在图4中示意说明了根据本发明的电子双向通信模块100的又一例子。电子通信模块100包括带电电源输入端114、中性电源输入端116、带电电源输出端118以及中性电源输出端120。还可能设置输入和输出接地端(未图示)。电子模块100还包括连接至电力传输和AC通信单元106的AC调节模块103。输出端118、120中的每一个输出端均电性连接至电力传输和AC通信单元108。电子模块100还包括调光器单元控制器105和通信接口109。调光器单元控制器105电性连接至智能电源单元104，并从智能电源单元104接收电力。以上部件都设置在电子通信模块壳体组件中，如图1和2中的1、2、3或图5中的213所示。
在图4所示的实施例中，电子通信模块100接收控制信息，该控制信息以无线信号形式接收自通信单元106，该电子通信模块100解码控制信息并将该信息传递至调光器单元控制器105。调光器控制单元105通过单元106发送控制信号以调节由灯具发射的光的强度。调光器控制单元105可以例如，根据接收的控制信息，致使灯具关闭、完全开启或发出中等强度的光。
本发明的重要特征在于，不管在电子通信模块用于接收无线信息的无线技术/协议的性质，由电子通信模块发送至LED灯/灯具中的集成电路的输出控制信号通常有相同的格式或协议。这意味着如果例如在以后的日子里使用了不同的无线协议，或者需要附加功能，那么用户仅需要移除旧的通信模块并且安装适当的新的电子通信模块。因此，在这一点上该系统具有前瞻性。
在如图1、2和5所示的优选实施例中，外壳组件外壳模块1、2、3、13和213包括锁紧和释放机构和输入及输出端，该输入及输出端与灯具的插入式两部分电子连接块的相应特征互补，以便电子通信模块可以安装在现有的连接块的两部分之间，从而将电子通信模块快速、简单地安装进入灯具的连接块中。同样地，这个的完成可以不需要任何重新布线或工具，也不需要电工或控制工程师的服务。
本发明是非常通用的，体现在其他远程控制功能可以并入这些电子通信模块。例如，可以使用发射光的色温可改变的LED，还可以使用发射光的颜色可改变的LED。这种已知功能的例子可从美国密苏里州圣路易斯市的Super Bright LED股份有限公司获得。然而，相对于其他现有技术，包含有这个技术的任何照明系统在安装之前必须被设计和指定，并且需要由熟练的电工或控制工程师安装的昂贵且庞大的控制单元。进一步缺点在于，这些已知的控制单元均可以仅处理有限数量的灯或灯具。
与此相反，通过使用根据本发明的电子通信模块，包括适当信号生成功能的通信模块被简单串联连接或插入至与需要被远程控制的每个灯/灯具相关的连接块之间，在后一情形中，不需要工具、专业技术员或专业知识。
此外，电子通信模块和与灯具相关的集成电路之间的通信优选通过沿着将电子通信模块连接至LED灯具或灯的电力电缆的电力线通信。这种电力线通信技术是众所周知的，并且可以选用由合适专家确定的各种不同的电力线通信技术及协议。这意味根据本发明的电子通信模块可以与具有内置相应电力线通信功能的集成电路的任何LED设备通信。
LED灯具或灯中的IC模块的功能以及IC和电子通信模块之间的交互明显地是本发明的重要特征。一个优选的IC选项为微控制器ASIC(MASIC)，该MASIC提供了用于智能LED灯的有成本效益但可编程(ROM)的平台。以下列出这样的芯片可以执行的功能。这个功能列表并非穷尽，而是用于说明可以并入电子通信模块/集成电路组合的功能的广泛范围及多样性。
切换模式电源控制(补偿和反激拓扑)；
片上温度测量；
电容式触控和接近感应；
用于自动夜晚/白天激活/解除激活的环境光感应；
双向光学数据传输；
电力线通信；
定时器功能(自动关机等)；
接收来自普通壁式调光开关的指令(例如，调光)；
无需外部调光器的调光功能；
流明维持；
温度管理；
色温调节；
RGB控制；
HV LED控制(即，不需要变压器/电感器)；
PIR运动检测(需要外部PIR)；
其它传感器数据收集、管理、存储及数据传递，包括烟雾检测数据。
以上每个功能可以扩展至特定应用。例如，MASIC设备可以设置有必要模拟部件，以直接与光电二极体或光电晶体管(3c-5C)US相连。通过增加这个单一部件，使得以下功能和特征成为可能：
环境光的测量。当变暗时能够自动激活LED灯/灯具，当明亮时可以将其关闭。
还可以很好地允许数据传递，并因此接收来自智能手机、平板、笔记本电脑等的配置而无需额外费用。这可以通过屏幕或通过手机上的闪光灯机构实现。
这个功能的结果意味着带有3c附加部件的标准LED灯/灯具可以由消费者购买，然后消费者可以利用其智能手机或平板配置灯/灯具，以选择自动关机时间段或使其在夜里、在选择的亮度级和仅在选择的时间段自动开启。这些功能通常都是可取的，但以前的供应商必须将每个功能积存进单独的产品。现在，在LED灯/灯具中即可实现，通过用户运行他们的手机、平板、笔记本电脑、个人电脑或其它设备上的应用程序，用户可以简单选取其想要的功能，获得难以置信的功能性和灵活性。
进一步的例子涉及色温。一些应用想要暖白色用于气氛，其它冷白色用于活力和注意等。现在，单一灯/灯具可以提供从3000K至5000K的所有温度范围，而不管制造商想要提供的任何步骤。同样地，这些颜色在用户的智能手机/平板/笔记本电脑应用程序中是可选的。在这种情况下，附加颜色LED必须并入LED光引擎。
可选地，LED设备可能编程用于使颜色循环，在工作时间提供冷色，随着夜晚消逝变得更加温暖，以采用正常睡眠模式帮助身体。
进一步的重要方面在于功能性，这个技术使得关于网络、家庭/建筑自动化及电源管理成为可能。当前，安装拥有照明的家庭自动系统是极其昂贵的，用户需求的改变使得维护如此的系统更加困难并且随时间有更多设备添加至所述系统。任何事情的改变需要专业技术专家的输入。
在过去，灯/灯具并非网络的一部分，仅作为哑巴载体。每个灯/灯具必须各自连线至网络节点，以便各自是可控制的。这在新建筑物中是非常昂贵的，并且通常需要现有建筑物或家庭的完全重新布线。如何将新的或附加的灯/灯具连接至网络也是问题。你如何编程及用什么编程？
使用本发明，所有的这些问题消失，因为配置有电子双向通信模块的每个灯/灯具是可独立访问的。用户仅在选取的计算设备上运行家庭自动程序，在图形用户接口(GUI)上选择安装灯的位置，然后通过光学数据传递接口配置灯。灯具有地址或在网络中处理，并且可以被访问以执行各自的功能，即使和多个其它灯一起位于相同的电力线上。
基本上，用户可以自身(或通过其青少年孩子)设置所有这些，不需要带入专业专家，当晚上回家时，例如可以通过选择智能手机上的单一图标，激活房子里的多个灯。例如，如果用户晚上回家较晚，他/她可能激活门厅灯30分钟、楼梯灯30分钟以及卧室灯直至关掉。
总之，电子双向通信模块与串联配置的LED灯/灯具电源的结合给用户提供了很多层次的精细控制，该LED灯/灯具电源与LED灯/灯具中的智能、可编程“板上芯片”结合。这些从简单调光功能变化至创造及增加复杂的建筑物控制及自动化系统。如上所述，集成电路可以测量温度(不增加部件)、运动检测(仅需要附加被动红外)、烟雾(增加感应器)，并且通过电力线或与电子双向通信模块的有限数据连接将这个信息反馈至网络，从网络无线传输至远程数据储存库。
如上所述，可以并入这些模块的其它远程控制功能包括但不限于：
触摸传感/近距离传感输入，如US2012/0056490(Frederick Bruwer)以及US6249089B1(Azoteq PtyLtd)中所述的例子；
运动感应器，用于开启和关闭灯具或者响应于某一空间内的运动检测以调整灯具的亮度；
来自实时时钟的时间输入，用于基于时间开启和关闭灯具；
来自一个后多个光感应器的光输入，用于响应于环境光级别以开启/关闭灯具。
这些功能本身在照明领域是已知的，所述技术可以轻易地纳入适当的可编程微处理器芯片。
关于交互及指导电子双向通信模块的适当用户接口，可使用各种各样的选项。这些选项包括用于iPhone(RTM)或其它智能手机的应用、用于iPad(RTM)或其它平板设备的应用程序、用于个人电脑的程序以及包括壁挂式远程控制单元的专用远程控制单元。各种描述及功能性的应用程序是普遍存在的，同样地，开发如此的应用程序和设备所需的技术是已知的或者在胜任软件设计者的能力内。
可以理解的是，如果现有装置中没有设置插入式两部分电子连接块，或者灯具/灯具没有配置插入式两部分电子连接块，则可以简单安装一个插入式两部分电子连接块，以便可以使用根据本发明的电子通信模块。
可选地，如图8所示，串联电子通信模块213a通过螺旋固定或推入配合连接器(未显示)使其在到达灯具216之前直接连接至主电缆220，完成安装。同样地，电子通信模块213a适于串联进电源以连接至灯具/灯。
总之，所述电子双向通信模块串联地连接在灯具和电源之间。对于包括调光器的灯具的安装，该调光器能够通过PLC协议与电子通信模块连通，所述电子通信模块和所述灯具之间的通信通过电缆，不需要信号电缆。
电力线通信(PLC)是一种协议，其中数据由导体传导，并且还同时用于交流电力输送。
电子通信模块与调光器利用近场协议(比如，Bluetooth(RTM))通信，不需要信号电缆。
对于内设有调光器单元的灯具/灯的安装，所述调光器单元必须能够与电子通信模块连通。所述电子模块和所述灯具调光器单元之间的通信可以是通过电力电缆或如上所述的附加通信电缆的电力线通信。各种通信协议是已知的并且可用于此目的，包括X10和脉冲宽度调制(PWM)。脉冲宽度调制是控制供应至电力设备的电能的调制技术。
可以理解的是，用于如此通信的改进协议正在不断地开发中，可能在未来是可用的，可以适于远程控制灯具的方法，通过利用相应通信接口和/或通过利用相应协议，用于从调光器单元控制器提供信息至灯具，反之亦然。
图7至11，描述了本发明的进一步的实施例，电子通信模块可能串联连线进电力线以供电至灯具或其它连通的器件，或者连线进插入式两部分电子连接块，如图10和11所示，如上所述。图7描述了电子双向通信模块300，该电子双向通信模块300带有侧壁301、302以及壳体组件的基部303。为了清楚起见，壳体组件的顶部或盖体已移除，完整的壳体组件如图9所示。接收并传输无线信号和数据以及使能够与灯或灯具中的LED光引擎双向电力线通信所必需的各种部件容纳在所述壳体组件中，与终端块304、305一起。所容纳的部件可以包括与电力线通信集成电路以双向性质的无线集成电路转化数据。在组装过程中，电线310、311连接至终端块304、305，允许模块与带电、中性及接地电源串联连接至灯具/灯具或其它可兼容的电子器件。
图10展示了连接至快速释放型的母320和公321连接块的模块300，其为连接到电源的相应连接器322、323与要通信的电子器件的连接做好的准备。这在图11中显示更为清楚。
还应当理解的是，灯具和灯并非是可以使用本发明而被控制的仅有设备。例如，风扇的风扇转速可以使用根据本发明的电子双向通信模块来控制。
Claims (17)
1.一种电子双向通信模块，其适于与灯具双向通信，并且适于串联进电源以安装至所述灯具，其中，所述电子双向通信模块包括：
(1)壳体组件；
(2)带电及中性电源输入端；
(3)带电及中性电源输出端；
(4)供电单元；
(5)调光器单元控制器；
(6)无线通信接口，其适于接收数据/操作指令并且中继转发数据至远程储存库；
(7)有线连接，其位于所述电子双向通信模块和所述灯具之间，适于所述模块和所述灯具之间的双向数据传输，反之亦然，所述有线连接包括电力线通信技术，
其特征在于，所述灯具通过插入式两部分电子连接块连接至电源，并且所述壳体组件包括锁紧和释放机构，以及与所述灯具的所述插入式两部分电子连接块的相应特征互补的输入和输出端，以便所述电子双向通信模块可以安装在现有连接块的两部分之间，用于将所述电子双向通信模块快速和简单地安装进所述灯具的所述连接块，不需要任何工具。
2.根据权利要求1所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述电源输入端和所述电源输出端集成至所述壳体组件。
3.根据权利要求1或2所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述灯具包括板上调光器单元，所述调光器单元控制器控制在所述灯具中的所述板上调光器单元。
4.根据权利要求1或2所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述电子双向通信模块还包括调光器单元。
5.根据权利要求4所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述调光器单元为TRIAC调光器类型。
6.根据权利要求1所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述电子双向通信模块还包括电力传输和AC通信单元。
7.根据权利要求1所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述电子双向通信模块还包括实时时钟。
8.根据权利要求1所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述电子双向通信模块还包括存储器模块。
9.根据权利要求8所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述存储器模块适于储存关于所述灯具的运行的信息，该信息选自：
(a)所述灯具已经被开启/关闭的次数；
(b)所述灯具已经发光的总持续时间；
(c)从所述灯具的启动开始已经消逝的持续时间；
(d)与所述灯具相关的LED光引擎在没有被调光时的流明输出；
(e)与所述灯具相关的LED光引擎的运行温度。
10.根据权利要求1述的电子双向通信模块，其特征在于，所述电子双向通信模块还包括触摸传感接口，该触摸传感接口作为检测用户动作的用户接口。
11.根据权利要求1所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述电子双向通信模块还包括状态显示单元。
12.根据权利要求1所述的电子双向通信模块，其特征在于，所述电子双向通信模块还包括无线IC，其以与电力线通信IC双向属性的方式传输数据。
13.一种电子双向通信模块/光引擎组合，其特征在于，电子双向通信模块是根据权利要求1所述的电子双向通信模块，光引擎包括与灯/灯具相关的可编程IC，该可编程IC包含调光功能。
14.根据权利要求13所述的电子双向通信模块/光引擎组合，其特征在于，所述可编程IC包括以下一个或多个功能：
片上温度测量；
电容式触控和接近感应；
用于自动夜晚/白天激活/解除激活的环境光感应；
双向光学数据传输；
电力线通信；
定时器功能；
接收来自普通壁式调光开关的指令；
流明维持；
温度管理；
色温调节；
RGB控制；
HV LED控制；
PIR运动检测；
烟雾检测。
15.根据权利要求14所述的电子双向通信模块/光引擎组合，其特征在于，所述定时器功能包括自动关机功能。
16.根据权利要求14所述的电子双向通信模块/光引擎组合，其特征在于，所述来自普通壁式调光开关的指令包括调光指令。
17.根据权利要求13或14所述的电子双向通信模块/光引擎组合，其特征在于，所述电子双向通信模块和所述灯具/灯之间的通信是通过电力线通信。
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