CN107926096B - 用于调制模拟调光命令信号的控制电路 - Google Patents

Abstract

根据一个方面，一种用于LED照明设备的控制系统包括产生在零伏与十伏之间变化的用来控制LED亮度的模拟调光命令信号的调光控制电路。控制系统进一步包括耦合至调光控制电路的调制电路。调制电路将模拟调光命令信号修改为包括用于进一步控制LED操作的参数的数字数据。

Description

用于调制模拟调光命令信号的控制电路

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年7月1日提交的美国专利申请第14/789，520号的权益。本申请的全部内容通过引用合并于此。

关于联邦赞助的研究或开发的参考

不适用

序列表

不适用

技术领域

本主题涉及控制电路，且更具体地，涉及用于照明设备的控制电路。

背景技术

通常，希望控制LED照明设备的亮度。一些LED照明设备驱动器已设计成能向LED提供可变功率以获得调光效果。这种驱动器可响应于用户输入或者根据由控制器所实现的预定时间表提供可变功率。在以可调光方式驱动一个或多个LED的已知设计中，灯驱动器从电源接收电力(诸如由电力设施供给的家用或者商用电力)以对产生驱动电流的一个或多个电路元件供电。

可以采用不同的方法用于控制LED照明设备的亮度。一种用于调光的这种方法使用IEC(即，国际电工技术委员会)0-10V模拟照明控制协议(IEC标准60929，附件E，题为“Control Interface for Controllable Ballasts”(

IEC：2006))。0-10V模拟照明控制协议规定约零伏与约10伏之间的直流(DC)电压电平作为控制信号。电压电平对应于要应用于受控LED照明设备的调光量。此外，IEC协议具有若干变型。这些变型关于如何获得电流和对控制信号使用的电压范围而出现。

设置为控制信号的电压电平仅能够控制受控照明设备的一个参数，也就是，调光水平。这种特性对较低复杂度(例如，只有少数受控的照明设备)的照明系统的影响可能看起来没有限制。然而，随着照明系统的复杂度的增加，这种系统可能需要管理控制器和用于产生控制信号的多个中间控制模块。除了各种互连方案的复杂度之外，更复杂系统的配线可能需要昂贵且难以使用的组件，诸如多线电缆、专用连接器、大接线盒等。

在控制方案的某个分支中需要硬布线来传递每个电压电平的要求最终限制了0-10V模拟照明控制协议的实用性。当用于控制的每个电压电平必须通过来自管理控制器的专用硬布线连接进行传输的这一限制与只有调光水平可被控制的限制相结合时，变得更加复杂。因此，需要控制方案能够通过利用0-10V模拟照明控制协议的系统中的现有硬件来传送额外的控制。

随着搭载可编程元件的照明设备的到来，出现了以更灵活的方式控制照明设备的能力。例如，可以命令一个或多个照明设备调节色温或者色调，显示一个或多个场景，实现预定计划的照明条件等。可以使用实现上述IEC标准的调光器来产生和传输这种命令，但是这会不期望地消除标准调光能力并且使得调光器不适合于非LED光源。替代方法是保留传统调光器和调光能力，并增加额外的导体和/或通信信道来为额外命令提供路径。这种方法不期望地增加了所得到的照明系统的成本和复杂度。

发明内容

根据一个方面，一种LED照明设备的控制器包括：产生在零伏与十伏之间可变化的用以控制(command，命令，指示)LED亮度的模拟调光命令信号的调光控制电路，和耦接至调光控制电路的调制电路。调制电路将模拟调光命令信号修改为包括用于控制除了LED亮度之外的LED操作参数的数字数据。

根据另一方面，一种LED照明设备的控制系统包括调光控制电路，该调光控制电路操纵0-10V模拟调光命令信号的电压电平以控制LED亮度，和耦接至调光控制电路的调制电路。调制电路将0-10V模拟调光命令信号修改为包括用于控制LED操作参数的数字数据。

根据又一方面，一种用于基于0-10V模拟照明控制协议控制LED照明设备的系统，包括被配置为产生用于控制LED亮度的模拟调光命令信号的模块和被配置为修改模拟调光命令信号的模块。被配置为修改模拟调光命令信号的模块将信号修改为包括用于控制除了LED亮度之外的LED操作参数的数字数据。

在考虑到以下详细说明和附图时，其他方面和优势将变得明显，其中，相同数字遍及说明书指定相同结构。

附图说明

图1是照明系统的组合方框示意图；

图2是包括控制信号提取组件的照明系统的框图；

图3是照明系统的替换实施方式的框图；

图4是照明系统的替换实施方式的框图；

图5A是照明系统的替换实施方式的组合方框示意图；

图5B是照明系统的替换实施方式的组合方框示意图；

图6是示出了单个字节的编码方案的实例的波形图；

图7是示出了编码图6的编码方案实例中的逻辑1的位定时的波形图；

图7A是示出了编码图6的编码方案实例中的逻辑0的位定时的波形图；

图8是示例性数据保持协议的波形图；

图9是示例性数据读取命令和响应的示图；

图10是示例性数据写入命令和响应的示图；

图11是示例性受保护的写入命令和确认响应的示图；

图12A是受保护的参数的写入命令的示例性未确认响应的示图；

图12B是写入命令的示例性未确认响应的示图；

图12C是读取命令的示例性未确认响应的示图；

图13A是具有指示不支持读取命令的参数的响应的示例性读取命令的示图；以及

图13B是具有指示不支持写入命令的参数的响应的示例性写入命令的示图。

具体实施方式

现在参考图1，本公开预期对包括一个或多个照明设备22和示出为控制模块24的用于控制一个或多个照明设备的一个或多个电路的照明系统20的控制。每个照明设备22可以具有任意合适的大小和/或形状和/或可以适合于安装在天花板、墙壁或者其他表面上，或者可以是独立式的。在所示实施方式中，每个照明设备22包括电组件和至少一个光源26，但是电组件和一个或多个光源可以布置在不同位置中。每个照明设备22中的一个或多个光源26可包括任意数量的照明元件，照明元件可包括LED 27、一个或多个荧光灯或者荧光管、或者如上所述的使用IEC标准进行调光控制的任何其他光源。

在以下描述中，照明系统20示出为包括一个控制单个照明设备22的控制模块24，但是其中可包括超过一个的控制模块24和/或超过一个的照明设备22。另外，下文描述的图将LED描述为光源26。

参考图1，照明系统20进一步包括向照明设备22供电的驱动器电路28。控制模块24与照明设备22通信并且可通过驱动器电路28或者照明设备22的其他控制机构(诸如图2中示出的微控制器30)和/或一个或多个替换的或者另外的设备产生光源操作的改变，该一个或多个替换的或者另外的设备是可编程的或不可编程的、与照明设备22有关，并且在一些实施方式中集成于照明设备22中。通信通过诸如配线的电连接32和/或无线通信实现并且可由模拟和数字信号的一者或者两者组成。具体地，虽然图1中示出的实施方式仅描述控制模块24与照明设备22之间的一个电连接32，但替换实施方式可利用任意数量的电连接来将模拟或者数字信号、或者两者从控制模块24传输至照明设备22。在控制模块24和照明设备22之间可提供额外的电连接，诸如备用连接、电源连接和次级通信连接(未示出)。在照明系统20与其他电组件和/或系统之间可存在额外的电连接。如图1所示，例如，控制输入信号可以由用户操作设备或可编程信号源而在线路34上产生。

在图1中所示的实施方式中，照明设备22进一步包括解码模块38。图1中示出的光源包括一个或多个系列的LED串40，每个串40包含一个或多个LED 27。串40可全部具有相同数量的LED 27或者不同数量的LED 27。每个串的多个LED优选串联地连接在一起，但是可使用并联的或串并组合连接的LED。照明设备22从控制模块24接收控制信号并且从AC电源42接收电力。电力可以从电力设施提供的家用或商用电力供应中接收，并用于为驱动器电路28供电。

根据在图1中示出的实施方式的另一方面，照明设备22对线路44上的通常在约零伏和约10伏之间的预定控制范围内可变的模拟调光命令信号进行响应。照明设备22包括在所确定的控制范围内响应调光命令信号44的振幅(magnitude，大小)的电路，以产生使照明设备以被命令的亮度水平操作的恒定电流振幅和照明设备控制电压振幅。

再次参考图1的实施方式，控制模块24包括调光控制电路46和数字命令电路48，其中，调光控制电路46根据上述IEC 0-10V模拟照明控制协议在线路44上产生模拟调光命令信号，数字命令电路48用于在模拟调光命令信号44上注入或者外加数字数据。调光控制电路46包括可变电阻器(即，电位器)52，接收恒定振幅电流，并且根据可变电阻器的设置，响应于收到恒定振幅电流而产生调光命令信号。如上所述，该设置可以是手动的，例如，使用可手动操作的滑动开关或旋钮，或者设置可由可编程设备确定和实现。数字命令电路48包括在模拟调光命令信号线路44上施加或者编码数字数据的调制电路54。

图1中所示的实施方式中包括的调制电路54可包括相互耦合的感应器或者变压器，以振幅调制使线路44上的模拟调光命令信号具有数字数据。这优选使二进制编码数字信号被施加在模拟调光控制信号上，但是如对本领域的普通技术人员显然的，可使用其他调制和/或编码方案。不同的调制方法可能需要不同的调制电路54和调制电路54至调光控制电路46的不同耦合。理想地，调制应当不会引起调光命令信号的DC值变化，这样使得驱动器电路28可以适当地翻译模拟调光命令信号。本文中预期的调制和编码方法通常为本领域技术人员所熟知，因此本文中不再详述。

数字数据可以从调制的调光命令信号中提取，进行解码(如必要的话)，并且用于控制和/或与一个或多个照明设备通信。例如，数字数据可以从控制模块24单向传输至微控制器30以对照明设备进行控制。因为在这样的实施方式中仅进行单向通信，所以不需要总线仲裁。然而，更复杂的替换实施方式可包括至少两个设备之间，诸如控制模块24与照明设备22之间或者至少两个照明设备之间或者至少两个与控制模块24类似或者相同的控制模块之间的双向通信。双向通信可能需要额外的解码电路。例如，在图2的所示实施方式中，解码模块55可以设置在控制模块24中，这样使得可以接收并翻译从照明设备22(例如，如通过微控制器30产生的)发送至控制模块24的通信。控制模块24处接收的通信的翻译可以由额外的微控制器56和/或额外的和/或替换的合适的设备执行，该合适的设备是可编程的或不可编程的或者两者的组合，并且至少能够接收数字指令。通常，预期其中实现任意目的的单向或者双向照明设备到照明设备、照明设备到调光器、和/或照明设备到其他设备控制和/或通信的替换实施方式。

微控制器30可响应于数字数据，经由驱动器电路28以控制照明设备的除了调光以外的一个或多个操作参数，诸如色温(CCT)的方式，操作照明设备20以及其他照明设备(如果有的话)来显示场景、实现预定命令、控制显示色调、使一个或多个照明设备闪烁和/或稳定照明、使至少两个照明设备的操作协调、使至少一个照明设备在感测时接通、和/或支持照明设备之间的通信、一个或多个照明设备与一个或多个其他设备，诸如控制模块24之间的通信，微控制器30或者任意其他设备的更新或者其他编程修改等。微控制器30可以被指示为控制调光卡或者一台测试设备。数字数据可以是面向应用的，诸如调光命令，或者可与光的调试，诸如调谐命令有关。

另一替换实施方式完全去除硬布线连接32并使用有或者没有调光控制功能的无线连接来控制和/或通信，在这样情况下，在照明设备22和控制模块24(或者远离照明设备22的另一设备)中设置单向或者双向通信电路。

参考图2，解码模块38翻译从控制模块24接收的通信。在所示实施方式中，解码模块38包括第一和第二解调电路或者模块60、62用于提取通过线路32以组合形式传输的数字数据和模拟调光命令信号。具体地，通过高通滤波器64和电平变换器66从通过线路32传输的信号中提取表示施加数字数据的信号。然后，对数字数据进行解码供微控制器30使用。第二解调模块62中的低通滤波器68也处理线路32上的信号以去除高频分量，因此确定光源26的被命令调光水平并且根据这种命令操作驱动器电路28。

在可替换的实施方式中，解调电路60可修改为适应所选择的调制方法及其相关联的协议。用于提取数字数据的解调电路60可以是模拟的或者数字的或者两者的结合并且可以通过微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用电路(ASIC)或者任意其他合适的设备实现。可以出于多种原因选择优选的调制协议，包括调制电路54和解调电路60两者的可靠性和经济性。例如，可采用振幅调制/解调、频率调制/解调、相位调制/解调、脉冲振幅调制/解调、或者任意其他调制/解调技术。优选地，使用与微控制器30高度兼容的调制协议。可以通过诸如时分复用/解复用或任何其他技术来对数据进行复用、传输和解复用，以允许传输和解码多个命令。

如果保留0-10V模拟照明控制协议并且照明设备22能够翻译如上所述的数字和模拟控制信号，则实现了优势。这些优势包括保留0-10V标准调光控制并且允许控制模块24操作非LED灯。另外的优势是信号注入设备可与传统的调光器结合使用，因此使得在得到通信和/或控制照明设备亮度以外的一个或多个参数的能力的同时，保留了调光控制。根据一方面，设备预期包括用于产生模拟调光命令信号的电路和在模拟调光命令信号上施加数字数据信号的调制电路，其中，两种电路安放在一起并且利用到一个或多个照明设备的相同的硬布线电连接。虽然本文中描述的实施方式集中于IEC 0-10V模拟光控制协议和数字数据的传输同时执行的配置，但另外的替换实施方式也被预期，使得在第一控制模式中仅利用IEC 0-10V模拟照明控制协议，在第二控制模式中仅传输数字数据。

图3示出图1和图2中示出的控制模块24向多个照明设备22提供控制信号的实施方式。在所示实施方式中，照明设备根据上文结合图1和图2描述的调光控制方法一起调光，但是不必需是这种情形。因此，例如，照明设备22中的一个或多个(或甚至全部)可能不会通过控制模块24而调光，而剩余的照明设备22(如果有的话)如上所述可调光(一起或单独地)或者照明设备22的一些或者全部可以使用与先前描述的方法不同的方法进行调光。通常，控制输入34(包括用户输入或者诸如来自编程控制器的其他输入)自定义为满足照明系统20中包括的组件的数量和配置及其期望的调光操作。此外，用户界面(user interface，用户接口)70可包括允许用户向控制模块24提供其他输入命令来以期望方式而不是以一个或多个调光模式/级别来操作照明设备22。用户界面70可包括完全可定制的图形用户界面(GUI)和/或物理按键或者其他设备(优选地，包括仅少量物理按键或者其他设备)用于控制要施加在模拟调光命令信号上的数字数据的产生，通过控制模块24可以产生该模拟调光命令信号。

在实施方式中，适当的用户界面70可取决于数字数据执行的控制的复杂度。适当的用户界面70可进一步考虑关于用户界面在照明系统20周围的环境内的放置和使用性的美学和设计考量。用于操纵模拟调光命令信号和其上施加的数字数据的用户界面70可以完全集成或者完全分立。另外的替换实施方式预期使调光控制电路46和数字命令电路48连同用户界面70都安放在相同的控制模块24内，但是不必需是这种情形。

现在参考图4，另外的替换实施方式预期除了控制模块24和每个照明设备22之间的通信连接以外还有的或与之不同的通信连接。例如，控制模块24与照明设备22之间以及照明设备22与其他照明设备之间可以实现通信。这不仅有利于控制模块能够与每个照明设备22的微控制器30通信，而且有利于每个照明设备22的微控制器30能够与其他照明设备通信，因此可以实现协调操作和/或编程修改，诸如可以共享更新。

再次参考图4，另外的替换实施方式包括到照明系统20周围环境中的其他电设备72的通信连接。这些电设备72可包括，但不限于，运动传感器74、光传感器76、定时器78、温度计80、遥控设备82、及连接至互联网84的设备。环境光传感器可以是任何种类，包括但不限于光电二极管、光敏晶体管、电荷耦合器件、CMOS成像器等。每个电设备72与每个照明设备22、每个控制模块24、及其他电设备72之间可以设置通信连接。

图4中示出的所有设备的控制可来源于相同的控制模块24并且可根据与控制模块相同的控制输入34进行操纵。在一个实施方式中，数字数据提供至每个电设备72以及每个照明设备22。然而，预期可以是使用另外的控制技术和硬件来产生与各个电设备72的通信的替换实施方式。

对于单个光源、光源组、光源串、光源串的组、照明设备、照明设备组或其任何组合来预期由数字数据来控制参数。再次参考图1，不同参数可仅在单个LED 27、单个LED串40或多个串上实现变化。更进一步地参考图3和图4，不同参数可在一个或多个照明设备22、一个或多个电设备72、或者电设备72和照明设备22的任意组合上实现变化。

此外，数字数据可控制创建和控制具有光源26和照明设备22的任意组合的场景、空间、和/或区域所必需的任意或者所有的参数。虽然一个或多个光源26的开/关状态常常用于创建场景、空间、或者区域照明，但是一些实施方式预期利用光源26的一个或多个其他可控制的参数来增加场景、空间、或者区域照明的可定制性。例如，可控制光源的CCT和调光水平。本领域技术人员将能容易识别能够被施加在模拟调光命令信号上的数字数据所控制的光源操作的其他参数。

图5A和图5B中示出的替换实施方式描述用于调制模拟调光命令信号的控制电路，该模拟调光命令信号包括可兼作为数字通信系统总线的0-10V调光线路44。虽然图5A和图5B中示出的替换实施方式以与参考图1描述的实施方式类似的方式操作，但这种实施方式可包括用于实现IEC0-10V模拟照明控制协议的不同的组件以及用于在携带模拟调光命令信号的线路44上注入或施加数字数据的不同的数字命令电路48。

图5A中示出的照明设备控制电路包括与齐纳二极管88并联的恒定电流源86。该电路在所确定的控制范围内响应线路32上的调光命令信号的振幅，以产生使照明设备以被命令的亮度水平操作的恒定电流振幅和照明设备控制电压振幅。在图5A中示出的照明设备22进一步包括通信模块89。通信模块89包括到通信控制器，诸如图2中示出的微控制器30的配线90，用于检测输入的数字数据。通信模块89进一步包括从通信控制器至场效应晶体管(FET)94的配线92，该场效应晶体管94操作为振幅调制并且因此在连接照明设备22至控制模块24的线路32上产生数字数据。

仍然参考图5A的实施方式，控制模块24包括根据上述IEC 0-10V模拟照明控制协议在线路44上产生模拟调光命令信号的调光控制电路46。调光控制电路46包括先前参考图1描述的接收恒定振幅电流的可变电阻器(即，电位器)52并且根据可变电阻器52的设置，响应于收到的恒定振幅电流而产生调光命令信号。

现在参考图5B，控制模块24示出为进一步包括或者替换地包括数字命令电路48，该数字命令电路48用于在连接控制模块24至照明设备22的线路32上的信号上产生进一步数字数据。数字命令电路48可替换可变电阻器52，而在这样情况下可以不使用IEC 0-10V模拟照明控制协议。在可替换实施方式中，数字命令电路48可以被控制为使FET 100以线性模式操作并且以类似于可变电阻器52的方式在线路44上产生模拟调光命令信号。在另外的替代方案中，数字命令电路48可以与可变电阻器52一起使用，并且两者产生的命令可控制照明设备22。在后者情形中，照明设备22可在时分复用基础上响应数字命令电路48和可变电阻器52，或者数字命令电路48产生的数字命令可以上文指出的方式(例如，通过振幅调制)施加在可变电阻器52所产生的模拟调光信号上，而在这样情况下，数字命令电路48所产生的数字命令可以是时分复用或以其他方式与线路32上的通信模块89产生的数字数据同时存在。图5B中示出的控制模块24包括耦接至通信控制器，诸如参考图1、图2及图3描述的微控制器56的配线96。控制模块24进一步包括从通信控制器耦接至操作为振幅调制线路32上的信号的另一FET 100的配线98。这优选使二进制编码数字信号施加在线路32上的信号上，但是如对本领域的普通技术人员明显的，可使用其他调制和/或编码方案。正如先前描述的图1的实施方式一样，不同的调制方法可能需要不同的调制电路54。在图5A和图5B中示出的替换实施方式不旨在是限制性的，而仅作为示例论述。

一个合适的编码/解码方案可以如下实现。包括线路32的通信总线是异步的、单线接口，信号为高的时间确定其状态为零或一。图6示出包括起始位102和接着该起始位的数据位104的典型字节。每个数据位由后跟逻辑低周期的逻辑高周期组成。从高到低的过渡时间(t_Trans)107必发生在两个点的一个处(相对于该位的起始时间)：

或

其中，T_Bit是数据位的整个周期。T_Bit/3的t_Trans107表示数据值为零，其中，2*T_Bit/3的t_Trans107表示数据值为一，如图7和图7A的位时序图106和108分别示出的。

传输由来自命令设备(另外称作主设备)的命令串和来自被命令设备(另外称作从属设备)的响应串组成。在一个替换实施方式中，命令设备可以是控制模块24并且被命令设备可以是照明设备22，而设备的角色可以颠倒或者同时发生。根据参考的命令和参数的类型，命令和响应串可以具有1、2、或3个数据字节。所有命令是读取命令或者写入命令。每个有效命令访问在图2中示出的照明设备微控制器30中的唯一参数。每个传输的命令字节109的起始位102表示是否请求读取命令(逻辑0)或者写入命令(逻辑1)，并且每个字节的随后七个数据位104表示正在访问的参数。如果请求写入命令，后跟一个或两个数据字节110，如图10、图11、图12B、图12C、及图13B中所示。这些位包含要被写入到适当参数的信息或者与命令有关的其它信息。(下文论述附图中表示的回波字节)

读取命令用于读取存储在分配给参数的存储位置中的值。该命令始终发布为单字节。具体地，数据与读取命令不相关联。来自被命令设备的响应将是下文表1中表示的三种类型中的一种。

表1-读取命令的有效响应

写入命令用于将新值记录到参数存储位置。该命令始终发出为命令字节后跟一个数据字节110的单个命令字节109，或命令字节后跟两个数据字节110的单个命令字节109。数据字节110的数目取决于数据写入的参数存储位置。来自被命令设备的响应可以是下文的表2中表示的类型之一：

表2-写入命令的有效响应

响应串的第一字节是命令设备请求的参数地址的重复或者特殊字节。响应中的第一字节的起始位102表示正在发送的响应的类型。该位置处的零表示响应是后跟数据的参数地址的确认，并且该位置处的一表示响应是特殊字节。

表3和表4列出数字通信中的可能使用的示例性有效命令和示例性有效响应。

表3-有效命令

表4-有效响应

图8示出由被命令设备使用的数据保持协议。在被命令设备接收命令字节109或者数据字节110之后，被命令设备可能需要额外的时间来在该时间段内翻译传输字节。被命令设备可使用数据保持协议要求命令设备在发送下一个字节之前等待。为了请求额外的时间，被命令设备仅将线路32保持为低电平，从而禁止传输任意其他位。开-关序列111绘出被命令设备接通和断开FET 94。开-关序列105绘出命令设备接通和断开FET 100。序列113绘出线路32上所得到的信号。

回波响应是表1和2中识别的、读取或者写入命令的示例性有效响应。当数据写入参数存储位置或从参数存储位置读取时发出回波响应。在读取命令的情况下，参数地址结合其中包含的数据的传输而重复，而在写入命令的情况下，参数地址和数据写入均重复。图9是对典型读取请求的响应的示图。回波字节112和重复数据字节110由命令设备使用以验证传输被适当地接收而且位没有被破坏。在读取命令情况下，整个命令字节109是单个字节。被命令设备通过重复参数存储位置地址(即，通过传输回波字节112)并且然后发出一个或两个后面的数据字节110而验证了接收到正确的参数。

图10是写入命令和响应的示图。根据参数被写入，写入命令包括命令字节109和一个或两个数据字节110。响应包括回波字节112。与重复以二进制1开始的写入命令相反，回波字节112以二进制零开始。回波字节112后面是写入命令中接收的相同的一个或两个数据字节110。命令设备可以使用参数地址和数据字节110的重复来验证被命令设备接收到正确的信息。

图11示出写入命令，其中，写入地址是受保护的字节，后面是特殊的字节响应。在图11中，传输的特殊字节是ACK字节114。ACK字节114表示“确认”并且是对一些写入命令的有效响应。在使用ACK字节114的情况下，ACK字节114响应验证了成功接收写入命令。ACK字节114仅用于响应于只写入并且受保护的特定参数。这些特殊的写入命令字节109后面是两个数据字节，但是数据不写入参数存储位置。作为替代，使用两个字节作为保护密钥或者密码以允许调用写入命令。如果保护密钥字节116对应于保护密钥，那么命令是成功的并且作为响应而发出ACK字节114。

图12A示出写入命令字节，其中，写入地址是受保护的参数，后面是NACK字节118。NACK字节118表示保护密钥被拒绝或者“未确认”。NACK字节118是对一些写入命令和一些读取命令的有效响应。NACK字节118响应验证了命令被接收，而且还表示被命令设备拒绝执行请求的动作。NACK字节118可表示图12A-12C中示出的以下条件的任一种：对只写入参数进行的读取请求(序列120)，对读取受保护的参数进行的读取请求，对只读取参数进行的写入请求(序列122)，对受保护的参数进行的写入请求但给出不正确的保护密钥(序列124)，对锁定参数进行的写入请求，及一定数目的不正确字节写入可写入参数。

图13A和图13B示出读取和写入命令的不支持参数的响应126。不支持参数的响应126用于向命令设备指示装载在被命令设备上的固件版本无法实现请求的参数。一些参数在被命令设备中实现，但是许多参数仅在一些情形中使用并且许多参数任凭程序员判断而可实现或者无法实现。

表5包括与用于调制图5A-13中示出的模拟调光命令信号的控制电路相关联的各种示例性参数及上述非限制性、说明性的编码解码方案。

表5-电参数

符号	说明	最小	正常	最大	单位
						T<sub>Bit</sub>	单个位的周期	25		125	μs
T<sub>Zero</sub>	逻辑0的V<sub>high</sub>时间	1/4*T<sub>Bit</sub>	1/3*T<sub>Bit</sub>	3/8*T<sub>Bit</sub>
						T<sub>One</sub>	逻辑1的V<sub>high</sub>时间	5/8*T<sub>Bit</sub>	2/3*T<sub>Bit</sub>	3/4*T<sub>Bit</sub>
T<sub>Mid</sub>	所传输的字节之间的时间	2*T<sub>Bit</sub>
						T<sub>Delay</sub>	数据保持结束与响应开始之间的时间			250	μs
V<sub>High</sub>	高状态期间的电压	9	10	16	V
						V<sub>Low</sub>	低状态期间的电压		0	1	V
I<sub>0-10</sub>	0-10V信号电流源	150		250	μA

上文详述的实施方式可以与描述的任意替换实施方式完全地或者部分地组合。

工业实用性

总之，0-10V模拟照明控制协议有效控制LED照明设备的调光。然而，现代照明设备的能力已经提高，而且相当大的客户群体需要对LED照明系统进行比0-10V模拟照明控制协议所能提供的明显更多的控制。本实施方式允许在不引入显著的复杂度和成本的情况下精细控制各种各样的参数。

本实施方式还对与照明设备微控制器数字通信有用处，允许在现场或者在工厂中通过已有的物理通信线路或者无线通信线路编程/重新编程这些微控制器。本文中描述的实施方式还可以用作已经在使用中的照明设备控制的改进现场升级。利用现有的控制协议的硬件是有利的，同时，不干扰这些现有控制的控制功能。因此，本实施方式可用于在支持传统控制协议的同时扩大控制。

本控制电路可用于任何种类的照明设备，尤其是其中搭载至少一个LED的照明设备，并且可用于控制单独的照明设备或者这种照明设备的网络。至少一个照明设备(无论是否在网络中)响应控制电路产生的命令信号的第一和第二信号分量，其中，第一信号分量包括IEC 0-10伏模拟照明控制。第二信号分量可包括数字数据并且可命令一个或多个色温度来显示场景、空间、或者区域，实现预定命令，控制显示的色调，引起网络或者另一网络的一个或多个照明设备的闪光和/或稳定照明，使至少两个照明设备协调操作，无论是相同网络或者不同的网络(乃至没有形成网络的一部分)，使至少一个照明设备基于感测到状态，诸如运动、光等接通，和/或允许照明设备之间的通信和/或一个或多个照明设备与相同网络或不同的网络，或没有网络的一个或多个其他设备之间的通信。照明设备可以是室内和/或户外式的，和/或可以具有任意的功率输出、功效、形状、大小、形状因数等。

本文中引用的所有参考文献(包括出版刊物、专利申请、及专利)通过参考相同范围而合并于此，就如同每个参考文献单独且具体地表示为通过引证而并入并且在此阐述其全部一样。

在描述本发明的上下文(特别是在以下权利要求的上下文中)中使用的术语“一”、“一个”和“该”以及类似的参考应解释为涵盖单数和复数，但本文另有陈述或与上下文明显矛盾除外。在本文中的值的范围仅仅旨在用作单独地表示每个单独值落在该范围内的一种简略表达方法，但在本文中另有说明除外，并且每个单独值包含在说明书内，犹如在本文中单独叙述一样。可通过任何合适的顺序执行在本文中描述的所有方法，除非在本文中另有说明或者与上下文明显矛盾。使用在本文中提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“诸如”)仅仅旨在更好地阐明本公开，而并非对本公开的范围造成限制，除非另有声明。在说明书中的任何语言都不应理解为表示对实施本公开而必不可少的任何未主张的元件。

鉴于以上描述，对于本领域的技术人员，显而易见的是可以对本公开进行多种修改。应理解的是，所说明的实施方式仅仅具有示例性，而不应被视为限制本公开的范围。

Claims (39)

1.一种用于LED照明设备的控制系统，包括：

调光控制电路，产生在0伏与10伏之间可变的用于控制LED亮度的模拟调光命令信号；

其中，所述模拟调光命令信号的电压幅值控制LED亮度；以及

调制电路，耦接至所述调光控制电路，所述调制电路将所述模拟调光命令信号修改使得所述模拟调光命令信号进一步包括用来控制除LED亮度以外的LED操作参数的数字数据。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述数字数据控制相关色温。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述数字数据控制LED开关状态。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，多个LED照明设备对所述数字数据进行响应。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述数字数据控制所述LED照明设备的可编程元件。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述调光控制电路和调制电路远离所述LED照明设备。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述数字数据控制LED操作以创建场景。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述LED照明设备响应于所述数字数据而与第二LED照明设备进行通信。

9.根据权利要求1所述的控制系统，其中，控制器同时发送所述数字数据和所述模拟调光命令信号。

10.根据权利要求1所述的控制系统，能够在第一模式和第二模式中进行操作，在所述第一模式中，控制器发送所述模拟调光命令信号，在所述第二模式中，所述控制器发送所述数字数据。

11.一种用于LED照明设备的控制系统，包括：

调光控制电路，操纵0-10V的模拟调光命令信号的电压电平以控制LED亮度；以及

调制电路，耦接至所述调光控制电路，所述调制电路将所述0-10V的模拟调光命令信号修改为包括数字数据，其中，被编码在所述0-10V的模拟调光命令信号的所述数字数据用来控制LED操作参数。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述数字数据控制相关色温。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述数字数据控制LED亮度。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，多个LED照明设备对所述数字数据进行响应。

15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述数字数据控制所述LED照明设备的可编程元件。

16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述数字数据控制LED操作以创建场景。

17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述LED照明设备响应于所述数字数据而与第二LED照明设备进行通信。

18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述数字数据控制多个参数。

19.一种用于基于0-10V的模拟照明控制协议来控制LED照明设备的系统，包括：

第一模块，被配置为产生用来控制LED亮度的模拟调光命令信号；

第二模块，被配置为将所述模拟调光命令信号修改为包括用来控制除了LED亮度之外的LED操作参数的数字数据；以及

所述第一模块和所述第二模块与所述LED照明设备之间的电连接，其中，所述模拟调光命令信号和所述数字数据通过相同的电连接同时发送至所述LED照明设备。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述数字数据控制相关色温。

21.根据权利要求19所述的系统，其中，所述数字数据控制LED开关状态。

22.根据权利要求19所述的系统，其中，所述数字数据控制LED操作以创建场景。

23.一种LED照明装置，包括：

至少一个LED，能选择性地通电以产生光；以及

控制电路，耦接至所述LED，所述控制电路产生具有第一命令信号分量和第二命令信号分量的用于控制所述至少一个LED的命令信号，以使所述LED响应于所述第一命令信号分量而产生具有期望亮度的光，并且响应于所述第二命令信号分量而产生除了期望亮度以外的另外的期望大小的参数，其中，所述第二命令信号分量包括数字数据并且所述第二命令信号分量被施加在所述第一命令信号分量上，其中，所述第一命令信号分量包括IEC 0-10伏的模拟照明控制。

24.根据权利要求23所述的LED照明装置，其中，所述至少一个LED包括照明设备中的多个LED。

25.根据权利要求23所述的LED照明装置，其中，所述第二命令信号分量控制一个或多个色温，以显示场景、空间或者区域，以实现预定的命令，以控制显示的色调，以使一个或多个照明设备闪烁和/或稳定照明，以使至少两个照明设备协调操作，以使至少一个照明设备在对条件进行感测时接通，和/或以允许照明设备之间进行通信和/或允许在一个或多个照明设备与一个或多个其他设备之间进行通信。

26.根据权利要求23所述的LED照明装置，其中，所述第二命令信号分量由所述控制电路编码在所述第一命令信号分量上。

27.根据权利要求26所述的LED照明装置，其中，所述至少一个LED包括在一个照明设备中的多个LED；并且其中，所述第二命令信号分量由所述照明设备从所述第一命令信号分量中解码出。

28.一种照明网络，包括：

多个互连的照明设备；以及

控制电路，耦接至所述多个互连的照明设备，所述控制电路产生具有第一命令信号分量和第二命令信号分量的用于控制所述多个互连的照明设备的命令信号；

其中，所述控制电路使所述照明设备中的至少一个照明设备响应于所述至少一个照明设备接收到所述第一命令信号分量而产生具有期望亮度的光，并且其中，所述控制电路使所述至少一个照明设备响应于所述第二命令信号分量而根据除了期望亮度以外的另外的期望参数进行操作，其中，所述第二命令信号分量包括数字数据并且所述第二命令信号分量被施加在所述第一命令信号分量上，其中，所述第一命令信号分量包括IEC 0-10伏的模拟照明控制。

29.根据权利要求28所述的照明网络，其中，每个所述照明设备包括至少一个LED。

30.根据权利要求28所述的照明网络，其中，所述第二命令信号分量控制一个或多个色温，以显示场景、空间或者区域，以实现预定的命令，以控制显示的色调，以使所述照明网络中的一个或多个照明设备闪烁和/或稳定照明，以使所述照明网络中的至少两个照明设备协调操作，以使所述照明网络中的至少一个照明设备在对条件感测时接通，和/或以允许所述照明网络中的照明设备之间进行通信和/或允许在所述照明网络中的一个或多个照明设备与一个或多个其他设备之间进行通信。

31.根据权利要求28所述的照明网络，其中，所述多个互连的照明设备中的第一照明设备包括至少一个LED，并且所述多个互连的照明设备中的第二照明设备包括除LED之外的照明元件。

32.根据权利要求31所述的照明网络，其中，所述控制电路使所述第一照明设备和所述第二照明设备响应于所述第一照明设备和所述第二照明设备接收到所述第一命令信号分量而产生具有期望亮度的光。

33.根据权利要求32所述的照明网络，其中，所述控制电路使所述第一照明设备响应于所述第二命令信号分量而根据除了期望亮度以外的另外的期望参数进行操作。

34.根据权利要求28所述的照明网络，其中，所述第一命令信号分量和所述第二命令信号分量中的至少一个被所述多个互连的照明设备中的第一照明设备接收；并且

其中，所述第一照明设备响应于所述第一命令信号分量和所述第二命令信号分量并与所述多个互连的照明设备中的第二照明设备通信。

35.根据权利要求34所述的照明网络，其中，所述多个互连的照明设备中的每个照明设备均与其下一个照明设备通信。

36.一种照明网络，包括：

一个或多个照明元件；

控制电路，耦接至所述一个或多个照明元件，其中，所述控制电路产生调光命令信号和第二命令信号；以及

一个或多个驱动器电路，与所述一个或多个照明元件相关联；

其中，所述控制电路向所述一个或多个驱动器电路发送所述调光命令信号；

其中，所述一个或多个驱动器电路将相应一个或多个照明元件工作在取决于所述调光命令信号的亮度；并且

其中，所述一个或多个驱动器电路接收与所述调光命令信号一起编码的所述第二命令信号，所述第二命令信号控制所述照明元件的除了调光以外的一个或多个操作参数，其中，所述第二命令信号包括数字数据并且所述第二命令信号被施加在所述调光命令信号上。

37.根据权利要求36所述的照明网络，其中，所述一个或多个照明元件包括至少一个LED元件以及至少一个除LED元件之外的照明元件。

38.根据权利要求37所述的照明网络，其中，所述一个或多个驱动器电路中与所述至少一个LED元件对应的每个驱动器电路从所述调光命令信号中解码所述第二命令信号。

39.根据权利要求36所述的照明网络，其中，所述一个或多个驱动器电路同时接收所述第二命令信号和所述调光命令信号。

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