CN107535028A - 用于固态照明器具的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于固态照明器具的控制装置。所述控制装置是可编程的并被配置为调整由固态照明器具发射的光的强度。所述控制装置包括外壳组件和可编程控制器。

Description

用于固态照明器具的控制装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年4月30日提交的题为“Flexible Housing Assembly for SSLLight Fixtures”的共同未决美国临时申请No.62/155,264、2015年4月30日提交的题为“Solid State Light Fixtures with Integrated Controls”的共同未决美国临时申请No.62/155,166、2015年4月30日提交的题为“Control Device for Solid State LightFixtures”的共同未决美国临时申请No.62/155,293、以及2015年5月2日提交的题为“SolidState Lighting Fixtures”的共同未决美国临时申请No.62/156,251的权益，它们全部通过引用整体合并于此。
技术领域
本公开涉及用于固态照明器具(lighting fixture)的控制装置，更具体地涉及用于调整由固态照明器具发射的光的强度的可编程控制装置。
背景技术
利用发光二极管(LED)的灯具(照明器具)近年来变得有些实用并由于商业可用的LED部件的发光效率提高而继续打入照明市场。LED灯具是可取的，在于由于精确控制光分布图案的能力与良好发光效率相结合而为用户节能，这对于诸如室外环境的特定发光场景尤为重要。LED灯具的另一好处在于，通过正确控制机制，LED是可控的。每个LED灯具可以基于几乎即时地启动(即照明)并且可以通过经由调暗驱动器(其提供了接受标准0-10V输入格式的调暗引线，例如电源)改变通过每个LED的电流来被调暗到驱动器操作范围内的任何水平。
通过仅在需要的地方和时间提供光照可以实现LED灯具的进一步节能。例如，LED灯具可以被调暗或关闭，直到在区域中检测到了动作为止。LED灯具还可以根据一天的时间来被调暗，或被设置为从黄昏直到午夜或另一时间以完全亮度照明并随后被调暗以节能，但仍提供可接受的亮度水平以用于通宵安全目的。LED灯具的选择性调暗或开/关操作还减缓了流明衰减并延长了LED灯具的使用寿命。
发明内容
本公开提供了用于固态照明器具的控制装置。控制装置是可编程的，并且产生输出信号，其可被提供到SSL驱动器的调暗输入端，SSL驱动器可以调整由固态照明器具发射的(可见和不可见的)光的强度。在一个实施例中，控制装置包括外壳和可编程控制器。外壳具有用于提供对外壳内部的访问的开关组件窗口和用于提供对外壳内部的访问的连接器孔径。可编程控制器被定位在外壳内并且包括通过连接器孔径可被访问的连接器和通过开关组件窗口可被访问的开关组件。可编程控制器产生用于定义能够控制SSL驱动器的被编程的功能的一个或多个调暗信号。
本公开还提供了具有本文公开的控制装置的固态照明(SSL)器具。在一个实施例中，SSL照明器具包括SSL光引擎、控制装置和SSL驱动器。SSL光引擎具有被配置为对期望区域进行照明的一个或多个SSL元件。控制装置包括外壳，其具有用于提供对外壳内部的访问的开关组件窗口和用于提供对外壳内部的访问的连接器孔径，在外壳内的可编程控制器并且具有通过连接器孔径可访问的连接器和通过开关组件窗口可访问的开关组件，其中可编程控制器产生用于定义能够控制SSL驱动器的被编程的功能的一个或多个调暗信号。SSL驱动器对SSL光引擎和控制装置供电，并从控制装置接收控制SSL光引擎的照明的一个或多个调暗信号。
附图说明
附图描绘实施例以仅用于例示目的。本领域技术人员将容易从以下描述中得知，可采用本文所示的结构的替代实施例而不脱离本文所描述的原理，其中：
图1是根据本公开的用于固态照明器具的控制装置的示例实施例的透视图；
图2是图1的控制装置的前视图；
图3是图1的控制装置所分开的部件的透视图；
图4-图6是图1的控制装置的侧视图；
图7是示出用于对控制装置编程的开关组件的图1的控制装置的部分前视图；
图8是图1的控制装置内的控制器的电路图；
图9是根据本公开的示例实施例的表示开关组件设置和对应的控制装置操作的表格；
图10-图12是针对图1的控制装置的示例设置的光照强度与时间的图线；
图13是用于对图1的控制装置的操作重新编程的示例流程图；以及
图14是用于实施图1的控制装置的固态照明器具的实施例的布线图。
具体实施方式
本公开提供了用于固态照明器具的控制装置。控制装置是可编程的并且产生输出信号，其可以被提供到SSL驱动器的调暗输入端，SSL驱动器可以调整由固态照明器具发射的(可见和不可见的)光的强度。参照图1-图7，示出了根据本公开的用于固态照明(SSL)器具的控制装置的各种视图。控制装置10包括外壳组件20和控制器40(见图3)。在该示例实施例中，外壳组件20具有主体22和可以经由紧固件(比如旋进预埋螺母28中的螺钉26)固定到主体22的后面板24。主体22用来提供安装表面以将控制装置10连接到SSL器具，并充当保护外部壳体以保护控制器40免于自然环境和/或损坏。主体22包括安装托架30、一对电缆束缚配件32、窗口34和连接器孔径36。安装托架30和/或电缆束缚配件32可以被用于将控制装置10安装到SSL器具或安装到电缆，其提供电力到SSL器具。在图1-图7所示的实施例中，安装托架30在主体22的顶部和底部，然而，安装托架30可以被沿着主体的任何部分定位。窗口34提供了对作为控制器40的一部分的开关组件42(见图7)的访问，并且连接器孔径36提供了对作为控制器40的一部分的连接器44(见图8)的访问，下文将更详细地描述这两者。主体22和后面板24可以由诸如聚碳酸酯、ABS或锦纶之类的热塑性材料、或者诸如铝、压铸铝、不锈钢、镀锌钢或粉末涂层钢之类的金属、或者对控制器40提供足够的结构整体性的其他刚性材料制成。
参照图3和图8，控制器40包括被保护在控制器装置10的外壳组件20内的印刷电路板48上的开关组件42和控制电路系统50。连接器44可以被用于将控制器40电连接到外部连接件。在另一实施例中，引线可以被直接焊接到印刷电路板48。开关组件42可以是能够对微控制器U2提供输入的任何部件或部件的组合。适当的开关组件42的示例是由CTS公司制造的型号为219-5MST-R的5位DIP开关。连接器44可以是能够将来自控制装置10的引线连接到SSL驱动器(例如图14所示的LED驱动器120)的任何连接器。适当的连接器的示例是由Molex公司制造的型号为5025850670直角连接器。控制电路系统50包括调压器U1，其将供给控制器40的通常在10-12伏特之间的DC功率调整到约3伏特与约5伏特之间以用于将功率提供到控制电路系统的部件。电容器C1对到达调压器U1的输入电压进行滤波，电容器C2对来自调压器的输出电压进行滤波。微控制器U2对控制器40的操作进行控制。适当的微控制器的示例是由Microchip Technology公司制造的型号PIC12F1840T-E/SN。微控制器U2输出PWM信号，其占空比正比于期望的“调暗输入”电压。包括电阻器R5和电容器C3的低通滤波器电路将PWM信号转换成DC电压。运算放大电路驱动输出电路，输出电路包括晶体管Q1和Q2、二极管D1、电阻器R4、R6、R7和R9、以及电容器C4。更具体地说，运算放大电路驱动晶体管Q2，以将晶体管的发射极处的电压维持在从低通滤波器输出的DC电压的倍数并正比于PWM占空比。总体而言，输出电路包括开路集电极或电流吸入电路，其从驱动器的调暗输入端吸入电流。晶体管Q1被呈现以确保如果用于控制装置10的功率被干扰，则不导通电流，因此为了安全而默认SSL器具满功率。
可以利用功能设置(或例程)对微控制器U2预编程，功能设置定义了调暗亮度值和时间延迟，并且响应于开关组件42的设置。图9提供了示例例程编号(或功能设置)、开关组件42设置、和被提供为调暗输入信号的要由控制器40执行的功能的表格900。要由控制器40执行的功能的示例包括亮度百分比设置、以小时计的延迟时间设置、和可变时间延迟设置。基于所选的例程编号，控制装置10可以提供许多调暗操作。静态调暗不需要被限制到特定的时间段，但是其可以被这样做。例如，如果选择了例程1、2、7或12，则控制装置在微控制器U2的控制下可以提供静态调暗。通过静态调暗，控制装置10可以将SSL器具分别调暗为100％、20％、40％或60％亮度。应当注意，选择例程1有效地将控制装置设置到“关闭”状态，使得不存在SSL器具的调暗。通过静态调暗，控制装置10提供了将SSL器具控制到调暗状态的调暗输入信号，并且不涉及延迟定时。图10中的图线示出了静态调暗1000的示例，其中SSL器具在外部控制下(例如通过光电池或外部时钟)在下午8点“打开”，并且由控制装置10产生的调暗输入信号将SSL器具调暗到60％亮度，并且SSL器具保持该状态直到当外部控制将SSL器具“关闭”时的下一天大约上午6点为止。在静态调暗的另一示例中，控制装置10使得SSL器具在不限期时间段内以连续的调暗水平操作，例如处于恒定的60％调暗水平而不管时间的前进。结果，静态调暗允许以均匀和精确的方式配置SSL器具的亮度水平。
作为另一示例，如果选择了例程3-6、8-11或14-16中的一个，则控制装置10可以提供具有固定时间延迟的时限性调暗。通过具有固定时间延迟的时限性调暗，一旦在SSL器具“打开”之后过去了固定时间，控制装置10就可以使SSL器具变暗。图11中的图线示出了具有固定时间延迟的时限性调暗的示例1100，其中SSL器具在外部控制下(例如通过外部时钟)以100％亮度在时间“0”处“打开”，并且保持该状态直到大约时间“5”为止。在时间“5”，由控制装置10产生的调暗输入信号将会将SSL器具的亮度调暗到大约40％直到大约时间“10”，在该时间处外部控制将SSL器具“关闭”。然而，不同例程提供不同的延迟和亮度选项。例如，如果选择了例程10，则控制装置10将使得以100％亮度“打开”的SSL器具在大约7小时之后调暗到40％亮度，在该时间处，外部控制将SSL器具“关闭”。应当理解，当SSL器具被“关闭”电源并随后回到“打开”时，控制装置10开始新周期。为了确保例程在每一天的相同时间处激活，SSL器具可以被连接到真实时钟以使得SSL器具在每一天的大约相同时间“打开”和“关闭”，这会使得控制装置10例程在每一天的相同时间处激活。
作为另一示例，如果选择了例程17-32中的一个，控制装置10可以提供具有可变时间延迟的时限性调暗。通过具有可变时间延迟的时限性调暗，控制装置10可以使得SSL器具在被光控器或日光时钟(astronomical time clock)进行开关时在每天晚上近似相同的时间处变暗。图12中的图线示出了具有可变时间延迟的时限性调暗的示例1200，其中SSL器具在外部控制下(例如由光电池或外部时钟)以100％亮度在下午8点“打开”，并保持该状态直到大约上午12点，其为SSL器具要保持打开的所估计的时间长度的中点。控制器40估计该中点。在上午12点，由控制装置10产生的调暗输入信号将会将SSL器具的亮度调暗到大约40％直到大约上午6点为止，在该时间处外部控制将SSL器具“关闭”。然而，不同例程提供了不同的时间和亮度选项。例如，如果选择了例程19，则控制装置10将使得以100％亮度“打开”的SSL器具在近似下午10点处变暗到20％的亮度。控制装置10记录了SSL器具每一天打开多长时间，并通过采取午夜作为该间隔的中点来将其与时间关联。这是用于按天计算时间延迟的基础。由于各种因素，比如功率干扰、地理经度和夏令时，所以时间估计可能不准确。为了补偿时间估计异常，控制装置10可以被编程以丢弃在各情况中不在合理范围之内的日长值。
以下的表格概括了静态调暗、固定延迟调暗和可变延迟调暗。
控制装置10可以被远程重新编程以改变所选的功能或例程。图13提供了对控制装置10进行重新编程的示例方法1300。一个选项是通过改变开关组件42的设置来手动对控制装置重新编程。为了针对图9所示的32个例程设置中的任意例程设置而自动地对控制装置10重新编程，处理的第一部分是初始化特定的开-关周期以减小由于意外导致的对控制装置10重新编程的风险。首先，通过对控制装置10(或SSL器具)的输入功率“关闭”，对控制装置10(或SSL器具)的输入功率“打开”并随后在大约15-20秒内“关闭”。接着，对控制装置10(或SSL器具)的输入功率随后返回到“打开”并随后在大约15-20秒之后再次“关闭”。作为视觉辅助，SSL器具可以闪烁大约15秒。在闪烁停止之后的5秒内将对控制装置10的功率“关闭”完成该周期。下一步是将控制装置10返回到“打开”并随后在大约15-20秒之后再次“关闭”。同样，作为视觉辅助，SSL器具可以闪烁大约15秒。在闪烁停止之后大约5秒内将控制装置10关闭完成初始化处理。
随着初始化处理完成，控制装置10随后返回到“打开”。SSL器具将会以较低速率闪烁最高达33次。为了设置新例程，一旦闪烁的次数等于期望例程设置代码，用户随后就将控制装置(或SSL器具)“关闭”。例如，在第15次闪烁时关闭器具将导致控制装置10被编程到例程15，见图9。并且，应注意设置到33(即在第33次闪烁时或在第33次闪烁之后关闭控制装置10)使控制装置的控制返回到开关组件42设置。如果在第33次闪烁之后的若干秒之内控制装置10没有被“关闭”，则将不会对控制装置的编程进行改变。一旦控制装置10已被重新编程，则控制装置10(或SSL器具)“打开”。SSL器具将会闪烁，以数字地确认新设置的例程代码，随后在若干秒之内控制装置将采取新设置的例程的正常执行。
控制装置10可以包括远程诊断。更具体地说，控制装置10以特定的间隔提供经由用户循环功率到SSL器具的“远程”用户交互作为输入，并且控制装置使SSL器具闪烁作为输出。除了允许设置改变，该交互还可以提示控制装置10“闪烁”输出包括当前设置代码和时间延迟在内的诊断信息。设置代码还在其被改变之后自动地闪烁。下面的表格提供了可由用户远程激活的诊断功能。
参照图14，提供了根据本公开的示例SSL器具100。在该示例实施例中，SSL器具100包括控制装置10、SSL光引擎110和SSL驱动器120。取决于SSL光引擎110的尺寸和需要可以将额外的SSL驱动器120A添加到SSL器具100。另外，可以将可选的电流吸入控制130添加到SSL器具100以用于例如由于过高温度而减小调暗水平、运动检测、或提供可调的调暗控制的目的。在这样的情况下，驱动器通常将遵循任一控制装置的较低调暗信号。
为了便于描述并作为示例，SSL光引擎110被描述为LED光引擎，并且SSL驱动器120被描述为LED驱动器。LED光引擎110具有用于对期望区域照明的一个或多个SSL元件112。SSL元件112可以包括任何固态照明元件，比如LED照明元件。优选地，LED光引擎110包括被安装到印刷电路板114的多个SSL元件112。多个SSL元件透镜(未示出)可以被定位在每个SSL元件112上方，其中一个SSL元件透镜被定位在SSL元件112上方。LED光引擎110在由LED驱动器120经由LED电源+和LED电源-连接件被通电时进行照明。LED光引擎可以取决于经由控制装置10施加到LED驱动器120的调暗输入端的电压而被调暗或调亮，如前所述。适合的驱动器的示例为由托马斯研究产品公司制造的PLED150W-042-C3500-D3驱动器。
将会理解的是，可以对本文的本公开的实施例作出各种修改而不脱离其精神和范围。因此，上述描述不应被解释为限制本公开，而仅仅作为其实施例。本领域技术人员将会预想到由所附权利要求定义的本发明的范围和精神之内的其他修改。

Claims (20)

1.一种用于调暗SSL照明器具的控制装置，所述控制装置包括：
外壳，其具有用于提供对所述外壳的内部的访问的开关组件窗口；
所述外壳内的可编程控制器，所述控制器具有用于外部电连接的至少一个连接点和通过所述开关组件窗口可访问的开关组件；以及
其中所述可编程控制器产生用于定义能够控制SSL驱动器的被编程的功能的一个或多个调暗信号。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述可编程控制器包括用于将所述可编程控制器电连接到SSL驱动器的连接器。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述可编程控制器包括用于选择被编程的功能的开关组件。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其中所述开关组件包括DIP开关。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述可编程控制器包含用于静态调暗、固定延迟调暗和可变延迟调暗中的至少一个的可编程功能。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述可编程功能包括亮度百分比设置。
7.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述可编程功能包括以小时计的延迟时间设置。
8.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述可编程功能包括可变时间延迟设置。
9.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述可编程功能使得所述SSL驱动器将亮度设置在指定最大亮度的20％的倍数处。
10.一种用于对期望区域进行照明的SSL照明器具，包括：
SSL光引擎，其具有被配置为对期望区域进行照明的一个或多个SSL元件；
控制装置，其具有：
外壳，其具有用于提供对所述外壳的内部的访问的开关组件窗口；
所述外壳内的可编程控制器，所述控制器具有用于外部电连接的至少一个连接点和通过所述开关组件窗口可访问的开关组件；
其中所述可编程控制器产生用于定义能够控制SSL驱动器的被编程的功能的一个或多个调暗信号；以及
SSL驱动器，其用于对所述SSL光引擎和所述控制装置供电，并且用于从所述控制装置接收对所述SSL光引擎的照明进行控制的所述一个或多个调暗信号。
11.根据权利要求10所述的SSL照明器具，其中所述可编程控制器包括用于将所述可编程控制器电连接到SSL驱动器的连接器。
12.根据权利要求10所述的SSL照明器具，其中所述可编程控制器包括用于选择被编程的功能的开关组件。
13.根据权利要求12所述的SSL照明器具，其中所述可编程控制器包括DIP开关。
14.根据权利要求10所述的SSL照明器具，其中所述可编程控制器包含用于静态调暗、固定延迟调暗和可变延迟调暗中的至少一个的可编程功能。
15.根据权利要求14所述的SSL照明器具，其中所述可编程功能包括亮度百分比设置。
16.根据权利要求14所述的SSL照明器具，其中所述可编程功能包括以小时计的延迟时间设置。
17.根据权利要求14所述的SSL照明器具，其中所述可编程功能包括可变时间延迟设置。
18.根据权利要求14所述的SSL照明器具，其中所述可编程功能包括使得所述SSL驱动器将亮度设置在指定亮度的20％的倍数处。
包括用于将所述可编程控制器电连接到SSL驱动器的连接器。
19.一种用于调暗SSL照明器具的控制装置，所述控制装置包括：
外壳，其具有用于提供对所述外壳的内部的访问的开关组件窗口；以及
所述外壳内的可编程控制器，所述控制器具有用于外部电连接的至少一个连接点和通过所述开关组件窗口可访问的开关组件，
其中所述可编程控制器产生用于定义能够控制SSL驱动器的被编程的功能的一个或多个调暗信号，以及
其中所述可编程控制器至少包含用于静态调暗的第一可编程功能、用于固定延迟调暗的第二可编程功能和用于可变延迟调暗的第三可编程功能。
20.根据权利要求19所述的控制装置，其中所述可编程功能是可修改的。
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