CN109121273B - 用于操作照明系统的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种操作紫外光源的方法及照明控制系统。在一个实例中,一种操作紫外(UV)光源的方法包括,向UV光源提供供应功率,以及在一系列激活周期期间使用供应功率激活UV光源以发射UV光。该方法还包括,在该系列激活周期中的至少一个激活周期期间感测由UV光源发射的UV光以测量UV光的光学参数。光学参数与UV光的杀菌功效有关。该方法进一步包括,基于所测量的光学参数调整供应功率的电参数,以在该系列激活周期内维持UV光的目标杀菌功效。
Description
技术领域
本公开总体上涉及用于照明系统的系统和方法,并且更具体地涉及用于操作紫外(UV)光源以给环境消毒的系统和方法。
背景技术
病原体可以以许多不同的方式在人之间、在动物之间或在人与动物之间传播。因此,对公共环境消毒的需求日益增加。一种用于给环境消毒的方法涉及使用UV光源用紫外(UV)光照射环境。
发明内容
在一个实例中,描述了一种操作UV光源的方法。该方法包括,向UV光源提供供应功率并且使用供应功率来激活UV光源以在一系列激活周期期间发射UV光。该方法还包括,在该系列激活周期中的至少一个激活周期期间感测由UV光源发射的UV光以测量UV光的光学参数。光学参数与UV光的杀菌功效有关。该方法进一步包括,基于所测量的光学参数调整供应功率的电参数以在该系列激活周期内维持UV光的目标杀菌功效。
在另一个实例中,描述了一种照明控制系统。该照明控制系统包括配置为将从电源接收的输入功率转换为供应功率的功率转换器。供应功率具有可由功率转换器调整的电参数。该照明控制系统还包括配置为接收供应功率并且在一系列激活周期期间发射UV光的UV光源。由UV光源发射的UV光的强度至少部分地基于供应功率的电参数。该照明控制系统进一步包括配置为测量由UV光源发射的UV光的光学参数的光传感器。光学参数与UV光的杀菌功效有关。
另外,该照明控制系统包括通信地耦合至功率转换器和光传感器的控制装置。控制装置配置为通过反复执行多个动作来维持UV光的目标杀菌功效,该多个动作包括:(i)从光传感器接收指示由光传感器测量的光学参数的传感器信号,(ii)执行由传感器信号指示的光学参数与目标光学参数的比较,以及(iii)基于该比较,向功率转换器提供反馈信号以使功率转换器对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整供应功率的电参数。
在另一个实例中,描述了一种操作UV光源的方法。该方法包括,从电源接收输入功率并且使用输入功率和UV光源执行一系列激活周期以给环境消毒。每个激活周期包括,将输入功率转换为供应功率。供应功率的电参数是可调整的,并且电参数对于该系列激活周期中的初始激活周期具有基准值。每个激活周期还包括,使用供应功率激活UV光源以发射UV光,感测由UV光源发射的UV光以测量UV光的光学参数,并且将所测量的光学参数与目标光学参数相比较。目标光学参数与UV光的目标杀菌功效有关。每个激活周期进一步包括,基于该比较来决定是对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整电参数还是对于下一个激活周期维持电参数。
对于每个激活周期,如果决定要调整电参数,则该方法包括,对于下一个激活周期调整电参数以对于下一个激活周期调整UV光的杀菌功效,如果决定要维持电参数,则该方法包括,对于下一个激活周期维持该电参数。对于该系列激活周期中的至少一个激活周期,决定要调整电参数。
已讨论的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现,或者可以在其它实施例中组合,其进一步的细节可以参照以下描述和附图看到。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是新颖特征的示例性实施例的特点。然而,通过参照以下结合附图阅读的本公开的示例性实施例的详细描述,将最好地理解示例性实施例以及优选使用模式、其进一步的目标和描述,其中:
图1示出了根据一个示例实施例的照明控制系统的简化框图。
图2示出了根据一个示例实施例的UV光源的透视图。
图3示出了图2中所示的UV光源的横截面图。
图4示出了根据一个示例实施例的功率转换器的简化框图。
图5示出了根据一个示例实施例的用于操作UV光源的示例过程的流程图。
图6示出了用于操作可以与图5所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
图7示出了用于操作可以与图6所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
图8示出了用于操作可以与图7所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
图9示出了用于操作可以与图5-图8所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
图10示出了用于操作可以与图5-图9所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
图11示出了用于操作可以与图5-图10所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
图12示出了用于操作可以与图5-图11所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
图13示出了根据一个示例实施例的用于操作UV光源的示例过程的流程图。
图14示出了用于操作可以与图13所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
图15示出了用于操作可以与图13-图14所示的过程一起使用的UV光源的示例过程的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述所公开的实施例,其中示出了一些但不是全部的所公开的实施例。实际上,可以描述几个不同的实施例,并且不应该将其解释为限于在此阐述的实施例。相反,描述这些实施例,使得本公开将是彻底和完整的,并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。
本公开的系统和方法提供了用于操作UV光源的照明控制系统和方法,以在一系列激活周期内维持目标杀菌功效水平。当在每个激活周期期间被激活时,UV光源发射UV光,其可以杀死和/或灭活诸如细菌、病毒、真菌和/或其它病原体的微生物。例如,当微生物曝光于足够高剂量的UV光下时,UV光可能损坏核酸和/或破坏微生物的脱氧核糖核酸(DNA),致使微生物不能执行细胞功能并且感染人。
UV光在激活周期期间的杀菌功效与诸如例如微生物曝光于UV光的时间长度(即“曝光时间”)、UV光的强度和UV光的波长的因素有关。作为一个实例,可以将UV光在特定波长处的杀菌功效指定为UV剂量,其可以基于具有以下通式的等式来确定:
UV剂量=UV光强度×曝光时间(等式1)
其中,UV剂量以mWs/cm2为单位来指定,在距UV光源预定距离(例如1米)处的UV光强度以μW/cm2为单位来指定,并且曝光时间以秒为单位来指定。
随着时间的流逝,由于例如灯流明下降(LLD)和/或灯尘埃减光(LDD),由UV光源发射的UV光的强度下降。例如,LLD可以由化学反应引起,其可以在多个激活周期内在UV光源内沉积光吸收颗粒。然而,LDD可以由碎屑(例如,尘埃和/或灰尘颗粒)在UV光源的外表面上的积聚引起,其阻止UV光发射。
另外,例如,由UV光源发射的UV光的强度会受UV光源的温度影响。例如,UV光源的温度会由于UV光源在其中操作的环境的环境温度的变化和/或由于UV光源本身的操作所产生的热而改变。因此,由于UV光源的强度在多个激活周期内改变,因此在UV光源的整个寿命期间维持目标杀菌功效水平会是具有挑战性的。
本文所描述的示例系统和方法可以有益地战胜挑战以在多个激活周期和/或UV光源的寿命期间以目标杀菌功效水平操作UV光源。特别地,该系统和方法可以动态地调整提供给UV光源的供应功率的电参数,以补偿UV光的强度在一系列激活周期内的变化。
在实例中,该照明控制系统可以包括功率转换器、UV光源、光传感器和控制装置。功率转换器可以向UV光源提供供应功率,在一系列激活周期期间,UV光源可以利用该供应功率来发射UV光。光传感器可以感测所发射的UV光并且测量与UV光的杀菌功效相关的光学参数。例如,光传感器可以测量UV光的辐照度(irradiance)。基于所测量的光学参数,控制装置可以使功率转换器动态地调整供应功率的电参数,以在该系列激活周期内维持UV光的目标杀菌功效。
在一些实施方式中,控制装置可以使功率转换器增加供应功率的频率和/或瓦数,以增加由UV光源发射的UV光的强度。这可以有助于补偿由于例如LLD、LDD和/或温度改变而引起的UV光源的效率降低。在附加的或替代的实施方式中,控制装置可以使功率转换器降低供应功率的频率和/或瓦数,以降低由UV光源发射的UV光的强度。例如,这对于补偿温度改变和/或对供应功率的频率和/或瓦数的先前过校正会是有利的。另外,例如,降低UV光的强度可以有利地促进延长UV光源的使用寿命。以这种方式,由于UV光源的灯可能需要没有常规系统那么频繁地更换和/或维修,因此可以降低(或最小化)操作照明控制系统的成本。
在一个实例中,目标杀菌功效水平是约10mWs/cm2的UV剂量。在附加的或替代的实例中,目标杀菌功效水平可以是在约2mWs/cm2至约500mWs/cm2之间的UV剂量。不同的微生物可能具有不同的承受曝光于UV光的能力。在一些实施方式中,目标杀菌功效水平可以基于针对通过照明控制系统进行消毒的一种或多种类型的微生物的目标微生物杀伤率。举例来说,目标微生物杀伤率可以是约80%至约99.99%。例如,目标微生物杀伤率可以是由UV剂量照射的一种或多种目标微生物的约80%、约90%、约95%、约99%、约99.9%和/或约99.99%。
在实例中,本文所描述的照明控制系统可以位于可以受益于消毒的任何环境中。例如,照明控制系统可以位于车辆(例如,飞机、船、火车和/或汽车)、医疗环境(例如医院、医生办公室和/或其它医疗机构)、餐厅、办公室和/或家庭中。在一个实施方式中,照明控制系统可以位于车辆的盥洗室(例如飞机的盥洗室)中。
现在参照图1,描绘了根据一个示例实施例的照明控制系统100。如图1所示,照明控制系统100包括耦合至UV光源112的功率转换器110。功率转换器110还可以经由电磁干扰(EMI)滤波器113耦合至电源114。EMI滤波器113可以抑制在照明控制系统100和电源114(和/或照明控制系统100所处的环境中的其它电子系统)之间传导的EMI。
功率转换器110从电源接收输入功率。作为实例,电源114可以提供作为交流(AC)功率的输入功率。在一个实施方式中,电源114可以将输入功率作为具有115伏特(V)的电压和约360赫兹(Hz)至约800Hz的频率的三相AC功率来提供。例如,在车辆中,电源114可以包括生成电能的发动机涡轮以及以输入功率的形式向照明控制系统100提供所生成电能的配电系统。其他示例电源114也是可能的。
功率转换器110将输入功率转换成供应功率114并且将供应功率输出到UV光源112。在实例中,供应功率可以具有与输入功率不同的AC波形。也就是说,供应功率的电参数的值可以不同于输入功率的电参数的值。作为实例,电参数可以是输入功率和供应功率的AC波形的频率、电压、电流和/或瓦数。下面参照图4进一步描述用于将输入功率转换为供应功率的一个示例功率转换器110。
UV光源112从功率转换器110接收供应功率。当在激活周期期间被激活时,UV光源112可以使用供应功率以一强度和/或在曝光时间内(即,以一杀菌功效水平)发射UV光116,其基于在激活周期期间由UV光源112接收的供应功率。如下面详细描述的,功率转换器110可以动态地调整供应功率的电参数,以促进UV光源112在一系列激活周期内以目标杀菌功效水平发射UV光。
在实例中,光源112可以配置为至少部分地基于供应功率的电参数来发射在最小强度和最大强度之间的范围内的UV光116。也如下面详细描述的,对于初始激活周期,电参数可以具有基准值,使得UV光源112以(i)小于UV光源112的最大强度以及(ii)提供目标杀菌功效的强度发射UV光116。然后,对于初始激活周期之后的一个或多个激活周期,电参数可以具有调整值(其不同于基准值)以维持目标杀菌功效水平。以这种方式,照明控制系统100可以补偿由于(i)UV光源112的老化、(ii)UV光源112的温度、(iii)碎屑在UV光源112的表面上的积聚、(iv)UV光源112与目标表面之间的增加的距离和/或(v)减少的曝光时间所引起的UV光源112的杀菌功效下降。
作为实例,UV光源112可以包括一个或多个准分子灯泡、汞蒸气灯和/或发光二极管(LED)。更一般地,UV光源112可以是以在UV光谱(即,在约10纳米(nm)至约400nm之间)内的波长发射UV光116的光源。在一些实施方式中,UV光源112可以是以在远UV光谱(例如,在约190nm至约240nm之间)内的波长发射UV光116的光源。例如,在一个实施方式中,UV光源112可以是以约222nm的波长发射UV光116的光源。通过以远UV光谱中的波长发射UV光116,与通过以UV光谱中的其它波长发射UV光116相比,UV光源112可以更快速地给环境消毒。下面参照图2和图3进一步描述一个实例UV光源112。
同样如图1所示,照明控制系统100还可以包括通信地耦合至功率转换器110和光传感器120的控制装置118。光传感器120可以感测由UV光源112发射的UV光116,测量所感测UV光116的光学参数,并且向控制装置118提供指示由光传感器120测量的光学参数的传感器信号。因此,光传感器120可以定位成使得由光源112发射的一部分UV光116入射在光传感器120上。作为实例,光传感器120可以包括用于感测和测量UV光116的光学参数的一个或多个光电二极管、光敏结装置、光敏电阻(LDR)和/或光电导电池。在附加的或替代的实例中,光传感器120可以包括滤波器以促进光传感器120以与目标杀菌功效相关的特定波长测量UV光116。
控制装置118可以从光传感器120接收传感器信号,并且将由传感器信号指示的光学参数与目标光学参数相比较。基于该比较,控制装置118可以向功率转换器110提供反馈信号,以使功率转换器110调整供应功率的电参数。
由光传感器120测量的光学参数与在激活周期期间由UV光源112发射的UV光116的杀菌功效有关,并且目标光学参数与UV光116的目标杀菌功效有关。例如,由光传感器120测量的UV光116的光学参数可以是UV光116的辐照度,并且目标光学参数可以是在目标杀菌功效下对于UV光116的预期辐照度和/或一定范围的预期辐照度。因此,控制装置118可以将由传感器信号指示的辐照度与一个或多个预期辐照度相比较,并且基于该比较,控制装置118可以决定是对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整电参数还是对于该系列激活周期中的下一个激活周期维持电参数。在该实例中,电参数可以是供应功率的频率和/或瓦数。
在一个实施方式中,当控制装置118确定由传感器信号指示的辐照度等于预期辐照度时,控制装置118可以决定对于下一个激活周期维持供应功率的频率和/或瓦数。附加地或替代地,当控制装置118确定由传感器信号指示的辐照度小于预期辐照度时,控制装置118可以决定调整供应功率的频率和/或瓦数并且向功率转换器110提供反馈信号,以使功率转换器110增加供应功率的频率和/或瓦数。通过增加供应功率的频率和/或瓦数,UV光源112可以在下一个激活周期期间以增加的强度发射UV光116。
同样,附加地或替代地,当控制装置118确定由传感器信号指示的辐照度大于预期辐照度时,控制装置118可以决定调整供应功率的频率和/或瓦数并且向功率转换器110提供反馈信号,以使功率转换器降低供应功率的频率和/或瓦数。通过降低供应功率的频率和/或瓦数,UV光源112可以在下一个激活周期期间以降低的强度发射UV光116。
以这种方式,当由光源112发射的UV光116由于老化和/或环境因素而随时间改变时,控制装置118和光传感器120可以动态地调整功率转换器110的操作以在UV光源112的多个激活周期内(例如,在UV光源112的寿命期间内)维持目标杀菌功效水平。
在图1中,控制装置118也可以控制激活和停用UV光源112。例如,控制装置118可以耦合至一个或多个触发传感器122,该触发传感器可以检测一个或多个触发条件并且做出响应地生成指示检测到触发条件的触发传感器信号。控制装置118可以(i)接收指示检测到触发条件的触发传感器信号,(ii)基于触发传感器信号确定满足一个或多个标准,以及(iii)响应于确定满足一个或多个标准,发送控制信号以激活UV光源112。
在一个实例中,触发传感器122可以包括运动传感器、占用传感器、热传感器、开/关传感器、红外传感器装置、超声传感器装置、地板压力传感器和/或其它类型的传感器。例如,在照明控制系统100位于具有盥洗室的车辆上的实例中,由触发传感器122检测到的触发条件可以包括盥洗室的门被打开、盥洗室的门被关闭、盥洗室被占用和/或盥洗室未被占用。另外,例如,由控制装置118用来确定是否激活UV光源112的一个或多个标准可以包括一个或多个标准,例如盥洗室的门被关闭、盥洗室未被占用、盥洗室自UV光源112的先前激活以后已被占用了预定次数和/或自UV光源112的先前激活周期以后已过去了预定量时间。
通常,控制装置118是配置为控制照明控制系统100的操作的计算装置。照此,控制装置118可以使用硬件、软件和/或固件来实施。例如,控制装置118可以包括一个或多个处理器以及存储机器语言指令或其它可执行指令的非暂时性计算机可读介质(例如,易失性和/或非易失性存储器)。这些指令在由一个或多个处理器执行时使照明控制系统100执行本文所描述的各种操作。因此,控制装置118可以接收数据(包括由传感器信号和/或触发传感器信号指示的数据),并且也将数据存储在存储器中。
现在参照图2和图3,描绘了根据一个示例实施例UV光源112。具体地,图2描绘了UV光源112的透视图,并且图3描绘了穿过图2中所示的线224截取的UV光源112的横截面图。
如图2和图3所示,UV光源112包括壳体226和灯228。在一个实例中,灯228可以包括一个或多个气体放电灯泡和/或LED,其当使用供应功率激活时发射UV光116。壳体226可以限定内部空间230。例如,在图2和图3中,壳体226包括第一侧壁232、第二侧壁234、以及在第一侧壁232和第二侧壁234之间延伸的顶壁236。壳体226还包括第一端壁238和第二端壁240。在图2中,第二端壁240以虚线描绘,以更好地示出壳体226中的灯228。第一侧壁232、第二侧壁234、顶壁236、第一端壁238和第二端壁240限定内部空间230。
壳体226还包括在壳体226的底部处由第一侧壁232、第二侧壁234、第一端壁238和第二端壁240限定的孔242。在一个替代实例中,壳体226可以具有由透明材料(例如石英)制成的底壁而不是孔242。而且,在附加的或替代的实例中,壳体226可以具有更多或更少量的壁232、234、236、238、240,和/或壳体226可以具有与图2和图3中描绘的壳体226不同的形状和/或尺寸。
灯228位于壳体226的内部空间230中。例如,灯228可以耦合至壳体226的第一端壁238和第二端壁240。对于内部空间230中的灯228,壳体226可以保护灯228免受尘埃、灰尘和/或冲击。另外,例如,壳体226可以包括位于壳体226的一个或多个内表面上的反射材料(例如,抛光铝),以引导更大量的UV光116通过孔242,并且因此增加(或最大化)UV光源112的效力。
如图2和图3所示,光传感器120也位于壳体226的内部空间230中。例如,在一个实施方式中,光传感器120可以耦合至顶壁236。在这个位置中,如上所述,光传感器120可以感测由UV光源112发射的UV光116。通过将光传感器120定位在壳体226的内部空间230中,可以降低对光传感器120的干扰和/或损坏的风险。例如,将光传感器120定位在壳体226的内部空间230中可以减轻积聚在光传感器120上并且干扰光传感器120感测UV光116的灰尘和尘埃。
因为光传感器120与灯228之间的距离可能不同于灯228与待被UV光116照射和消毒的目标表面或物体之间的距离,所以由光传感器120测量的UV光116的光学参数可能不同于入射在目标表面或物体上的UV光116的光学参数。在这种情况下,当执行由传感器信号指示的光学参数与目标光学参数的比较以及决定是否对于下一次激活周期调整或维持电参数时,控制装置118可以考虑距离的差异。
虽然在图2和图3中光传感器120耦合至顶壁236,但是在附加的或替代的实例中光传感器120可以位于壳体226中的不同位置处。此外,在附加的或替代的实例中光传感器120可以位于壳体226外部的位置处。例如,光传感器120可以位于待消毒的目标表面或物体处。考虑到灯228、光传感器120和待消毒的目标表面或物体之间的距离的差异,该位置可以避开控制装置118。
而且,虽然在图2和图3中描绘了单个光传感器120,但是在附加的或替代的实例中照明控制系统100可以包括多于一个光传感器120。例如,控制装置118可以从每个光传感器120接收相应的传感器信号并且将所测量的光学参数值平均。这可以在光传感器120中的一个经历操作瞬变的情况下为照明控制系统100提供冗余。
现在参照图4,描绘了根据一个示例实施例功率转换器110。如图4所示,功率转换器110包括输入444、整流器446、直流(DC)链路448、换流器450、功率缓冲器452和输出454。输入444从电源114接收输入功率。整流器446耦合至输入444并且从输入444接收输入功率。整流器446可以将AC输入功率转换为DC功率。在一个实例中,整流器446包括校正输入功率的功率因数的功率因数校正器(PFC)456,以促进通过照明控制系统100更有效地使用输入功率。PFC 456还可以促进将照明控制系统100与电源114(和/或耦合至电源114的其它电的子系统)隔离。在实例中,PFC 456可以包括无源PFC电路、有源PFC电路和/或动态PFC电路。
整流器446经由DC链路448耦合至换流器450。当光源112被激活时,换流器450将从整流器446接收的DC功率转换为AC功率,AC功率在输出454处提供一部分供应功率。DC链路448促进整流器446和换流器450的耦合。在一个实例中,DC链路448可以包括并联地耦合在整流器446与换流器450之间的电容器。DC链路448可以辅助减轻朝向电源114传播的瞬变现象和/或辅助平滑由整流器446提供的整流DC功率中的脉冲。
如图4所示,功率缓冲器452并联地耦合在整流器446和DC链路448之间以及DC链路448和换流器450之间。当UV光源112被停用时,功率缓冲器452使用在输入444处接收的输入功率来存储功率。作为实例,功率缓冲器452可以包括电池、电容器和/或另一种类型的能量存储装置。
在图4的实例中,功率缓冲器452包括彼此耦合的多个DC到DC转换器458。当UV光源112被停用时,DC到DC转换器458从整流器446接收DC功率。在一个实施方式中,DC到DC转换器458包括降低从整流器446接收的DC功率的第一DC到DC转换器以及升高DC功率的第二DC到DC转换器。DC到DC转换器458的这种配置可以有利地减小(或最小化)功率缓冲器452的尺寸和/或重量。
如上所述,换流器450耦合至整流器446和功率缓冲器452。在该布置中,当光源112被激活时,换流器450可以接收来自整流器446的DC功率和存储在功率缓冲器452中的功率。换流器450可以将来自整流器446和功率缓冲器452的DC功率的该组合转换成具有AC波形的供应功率。在一个实例中,换流器450可以包括脉宽调制器(PWM)460,该脉宽调制器可以接通和断开以控制供应功率的频率和/或瓦数。在另一个实例中,换流器450可以附加地或替代地包括正弦波发生器和/或载波发生器,以将DC功率的组合转换成供应功率。
如上所述,控制装置118可以提供反馈信号以调整供应功率的电参数。在一个实例中,电参数可以是供应功率的AC波形的频率和/或瓦数,并且反馈信号因此可以使PWM 460基于反馈信号以一频率和/或脉宽接通和断开,以调整供应功率的频率和/或瓦数。
图4中描绘的功率转换器110可以促进在输入功率相对于UV光源112的功率需求具有低瓦数的情况下激活UV光源112。例如,功率转换器110可以在输入444处在时间间隔的第一部分和时间间隔的第二部分期间从电源114接收输入功率。在时间间隔的第一部分期间停用UV光源112。在时间间隔的第二部分期间激活UV光源112。然而,在时间间隔的第二部分期间接收的输入功率本身不足以使UV光源112在给定激活周期内以提供目标杀菌功效水平的强度发射UV光116。
为了解决输入功率的这个限制,功率转换器110可以在时间间隔的第一部分期间将输入功率存储在功率缓冲器452中。稍后,在时间间隔的第二部分期间,功率转换器110可以向UV光源112提供供应功率,该供应功率将(i)在时间间隔的第二部分期间在输入444处接收的输入功率与(ii)在时间间隔的第一部分期间存储在功率缓冲器452中的功率相组合。功率的该组合足以激活UV光源112以目标杀菌功效水平发射UV光116。
在一个实例中,目标杀菌功效水平可以通过1μW/cm2强度的强度和10秒的曝光时间来限定。在该实例中,输入444可以接收作为具有约115VAC的电压、约400Hz的频率和0.5安培(A)的电流的三相AC功率的输入功率,使得输入功率具有约100W(即小于1kW)的瓦数。照此,输入功率本身不足以以目标杀菌功效水平激活UV光源112。整流器446可以将输入功率转换为具有约200VDC的电压和约0.5A的电流的DC功率。功率缓冲器452可以包括将DC功率从200VDC降低到28VDC的第一DC到DC转换器以及将DC功率从28VDC升高到200VDC的第二DC到DC转换器。
在该布置中,在时间间隔的第一部分期间,整流器446将输入功率转换成200VDC功率,并且功率缓冲器452存储200VDC功率。在时间间隔的第二部分期间,整流器446将输入功率转换成200VDC功率并将200VDC功率提供给换流器450。而且,在时间间隔的第二部分期间,功率缓冲器452以约200VDC的电压和约5A的电流向换流器450提供所存储功率。因此,换流器450接收200VDC的功率和至少5A的电流的组合,使得供应功率具有等于或大于1kW的瓦数。在该实例中,功率缓冲器452可以具有至少大到足以在10秒曝光时间内提供200VDC和5A的所存储的功率的能量存储容量。以此方式,功率转换器110可以向UV光源112提供足以在UV光源112的激活周期期间实现目标杀菌功效水平的功率。
在上述实例中,存储在功率缓冲器452中的功率提供了供应功率的约90%,并且在时间间隔的第二部分期间接收的输入功率提供供应功率的约10%。在附加的或替代的实例中,在第二部分时间期间接收的输入功率可以提供供应功率的约5%至约95%,并且存储在功率缓冲器452中的功率可以提供供应功率的剩余部分。
虽然功率转换器110可以有益地战胜在有限功率的环境中以目标杀菌功效水平操作UV光源112的挑战,但是在输入功率相对于UV光源112的功率要求不受限制的替代实例中,功率转换器110可以省略功率缓冲器452。省略功率缓冲器452可以有利地进一步减小功率转换器452的重量和/或尺寸。
在操作中,照明控制系统100可以执行一系列激活周期以利用UV光116以目标杀菌功效来给环境消毒。在该系列激活周期中的每个激活周期期间,功率转换器110从电源114接收输入功率并且将输入功率转换成供应功率。例如,在图4中,功率转换器110可以(i)在输入444处接收输入功率,(ii)使用整流器446、换流器450和/或功率缓冲器452将输入功率转换成供应功率,以及(iii)在输出454处输出供应功率。
而且,在每个激活周期期间,UV光源112使用供应功率来发射UV光116。由UV光源112发射的UV光116的杀菌功效至少部分地基于供应功率的电参数。例如,对于每个激活周期,由光源112发射的UV光116的强度可以基于在激活周期期间由功率转换器110提供给UV光源112的供应功率的频率和/或瓦数。如上所述,电参数可由功率转换器110调整(例如,使用PWM 460来控制供应功率的频率和/或脉宽)。
对于该系列激活周期中的初始激活周期,电参数具有基准值。因此,对于该系列激活周期中的初始激活周期,功率转换器110通过输出具有处于基准值的电参数的供应功率来将输入功率转换为供应功率。作为实例,功率转换器110可以接通和断开PWM 460以提供对应于基准值的频率和/或脉宽。
如上所述,基准值使得UV光源112以(i)小于UV光源112的最大强度以及(ii)在初始激活周期期间提供目标杀菌功效的强度发射UV光116。通过将电参数设置为基准值,照明控制系统100允许电参数并且因此允许UV光116的强度在随后的激活周期期间增加。另外,例如,通过将电参数设置为基准值,可以延长UV光源112的寿命。
而且,在初始激活周期期间,光传感器120感测由UV光源112发射的UV光116,测量UV光116的光学参数,并且将指示所测量的光学参数的传感器信号发送至控制装置118。例如,光传感器120可以测量UV光116的辐照度并且将指示辐照度的传感器信号发送到控制装置118。
控制装置118接收传感器信号,并且将所测量的光学参数与目标光学参数相比较。基于该比较,控制装置118决定是对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整电参数还是对于下一个激活周期维持电参数。响应于决定维持电参数的控制决定,控制装置118可以发送反馈信号,以使功率变换器110对于下一个激活周期维持电参数的值,或者控制装置118可以放弃将反馈信号发送至功率转换器110。
然而,响应于控制装置118决定调整电参数,控制装置118将反馈信号发送至功率转换器110以对于下一个激活周期调整电参数。基于反馈信号,功率转换器110将电参数从基准值调整到与基准值不同的调整值。如上所述,基于所测量的光学参数与目标光学参数的比较,控制装置118可以使功率转换器110对于下一个激活周期增加和/或降低UV光的杀菌功效。例如,控制装置118可以使功率转换器110调整电参数,以补偿由于(i)UV光源112的灯228的老化、(ii)UV光源112的温度、(iii)碎屑在UV光源112的表面上的积聚、(iv)UV光源112与目标表面之间的增加的距离和/或(v)减少的曝光时间所引起的UV光源112的杀菌功效下降。
在初始激活周期之后,控制系统100可以执行该激活周期系列中的剩余激活周期。在每个剩余激活周期期间,控制系统100可以重复将输入功率转换成供应功率、使用供应功率激活UV光源、测量所发射的UV光的光学参数、以及调整和/或维持电参数的上述过程。以这种方式,照明控制系统100可以在一系列激活周期内反复地调整和/或维持电参数的值,以维持目标杀菌功效水平。
在上述实例操作中,光传感器120感测UV光116以测量光学参数,并且控制装置118决定是否在该系列激活周期中的每个激活周期期间调整电参数。在替代实例中,光传感器120感测UV光116以测量光学参数,并且控制装置118决定是否每N个激活周期调整一次电参数,其中N是大于或等于二的整数值。在替代实例中,光传感器120感测UV光116以测量光学参数,并且控制装置118决定是否每N个激活周期调整一次电参数,其中N是大于或等于二的整数值。在另一个附加或替代实例中,在替代实例中,光传感器120感测UV光116以测量光学参数,并且控制装置118决定是否周期性地调整电参数(例如,每M分钟一次,其中M是整数值)。
而且,在上述实例操作中,光传感器120感测UV光116以测量光学参数,并且控制装置118决定是否在该系列激活周期中的初始激活周期期间调整电参数。在替代实例中,光传感器120可以感测UV光116以测量光学参数,并且控制装置118决定是否从该系列激活周期中的不同激活周期开始调整电参数。
现在参照图5,描绘了根据一个示例实施例的用于操作UV光源的过程500的流程图。如图5所示,在框510处,过程500包括向UV光源提供供应功率。在框512处,过程500包括使用供应功率激活UV光源以在一系列激活周期期间发射UV光。在框514处,过程500包括在该系列激活周期中的至少一个激活周期期间感测由UV光源发射的UV光以测量UV光的光学参数。光学参数与UV光的杀菌功效有关。在框516处,过程500包括基于所测量的光学参数调整供应功率的电参数,以在该系列激活周期内维持UV光的目标杀菌功效。
图6-图12描绘了根据进一步实例的过程500的附加方面。在一个实例中,UV光源可以配置为发射在最小强度和最大强度之间的范围内的UV光。如图6所示,对于该系列激活周期中的初始激活周期,电参数具有基准值,使得在框512处使用供应功率激活UV光源包括以(i)小于UV光源的最大强度以及(ii)在框518处提供目标杀菌功效的强度发射UV光。
如图7所示,过程500还可以包括,对于该系列激活周期中的每个激活周期,在框520处执行操作。例如,在框520处,过程500可以包括在框522处从电源接收输入功率以及在框524处将输入功率转换成供应功率。
而且,如图8所示,对于初始激活周期,在框524处将输入功率转换成供应功率可以包括在框524A处输出具有处于基准值的电参数的供应功率,并且对于至少一个激活周期之后的一个或多个激活周期,在框524处将输入功率转换成供应功率可以包括输出具有处于不同于框524B处的基准值的调整值的电参数的供应功率。
如图9所示,在框516处调整电参数可以包括(i)在框526处将所测量的光学参数与目标光学参数相比较,(ii)在框528处通过控制装置基于框526处的比较来决定是对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整电参数还是对于下一个激活周期维持电参数,以及(iii)在框530处响应于决定要调整电参数,则对于下一个激活周期调整电参数,以对于下一个激活周期增加UV光的杀菌功效。目标光学参数与UV光的目标杀菌功效有关。
如图10所示,在框516处调整电参数可以包括在框532处增加供应功率的频率或瓦数中的至少一个。如图11所示,在框514处感测UV光以测量光学参数可以包括在框534处测量UV光的辐照度。如图12所示,在框516处调整电参数可以包括在框536处补偿由于选自以下构成的组中的至少一个条件所引起的UV光源的杀菌功效下降:(i)UV光源的灯泡的老化、(ii)UV光源的温度、(iii)碎屑在UV光源的表面上的积聚、(iv)UV光源与目标表面之间的增加的距离和/或(v)减少的曝光时间。
现在参照图13,描绘了根据一个示例实施例的用于操作UV光源的过程1300的流程图。如图13所示,在框1310处,过程1300包括从电源接收输入功率。在框1312处,该过程包括使用输入功率和UV光源执行一系列激活周期以给环境消毒。每个激活周期包括框1314-1428的操作。
在框1314处,过程1300包括将输入功率转换为供应功率。供应功率的电参数是可调整的,并且对于该系列激活周期中的初始激活周期电参数具有基准值。在框1316处,过程1300包括使用供应功率激活UV光源以发射UV光。在框1318处,过程1300包括感测由UV光源发射的UV光以测量UV光的光学参数。在框1320处,过程1300包括将所测量的光学参数与目标光学参数相比较。目标光学参数与UV光的目标杀菌功效有关。
在框1322处,过程包括基于框1320处的比较来决定是对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整电参数还是对于下一个激活周期维持电参数。如果框1322处的决定是要调整电参数,则过程1300包括在框1324处对于下一个激活周期调整电参数以对于下一个激活周期调整UV光的杀菌功效。如果在框1322处的决定是要维持电参数,则过程1300包括在框1326处对于下一个激活周期维持电参数。对于该系列激活周期中的至少一个激活周期,在框1324处决定要调整电参数。
图14和图15描绘了根据进一步实例的过程1300的附加方面。在一个实例中,供应功率是AC功率。在该实例中并且如图14所示,在框1324处调整电参数的值包括在框1328处增加供应功率的频率或瓦数中的至少一个。而且,在一个实例中,在框1314处将输入功率转换成供应功率由功率转换器执行。在该实例中并且如图15所示,在框1324处调整电参数包括在框1330处从控制装置发送反馈信号以使功率转换器将输入功率转换为对于电参数具有调整值的供应功率。
图5-图15中所示的任何框可表示程序代码的模块、片段或部分,其包括可由处理器执行的一个或多个指令,用于实施过程中的特定逻辑功能或步骤。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质或数据存储装置上,例如,诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储装置。进一步,程序代码可以以机器可读的格式编码在计算机可读存储介质上或者编码在其他非暂时性介质或制品上。计算机可读介质可包括非暂时性计算机可读介质或存储器,例如,诸如类似寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)那样的在短时间段内存储数据的计算机可读介质。例如,计算机可读介质还可以包括非暂时性介质,诸如次级或持久性长期存储装置,例如类似只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、只读光盘存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其它易失性或非易失性存储系统。例如,计算机可读介质可以被认为是有形的计算机可读存储介质。
此外,本公开包括根据以下条款的实施例:
条款1.一种操作紫外(UV)光源(112)的方法,包括:
向UV光源(112)提供供应功率;
在一系列激活周期期间使用供应功率激活UV光源(112)以发射UV光(116);
在该系列激活周期中的至少一个激活周期期间感测由UV光源(112)发射的UV光(116)以测量UV光(116)的光学参数,其中,光学参数与UV光(116)的杀菌功效有关;以及
基于所测量的光学参数调整供应功率的电参数,以对于该系列激活周期维持UV光(116)的目标杀菌功效。
条款2.根据条款1所述的方法,其中,UV光源(112)配置为发射在最小度至最大强度之间的范围内的UV光(116),
其中,对于该系列激活周期中的初始激活周期,电参数具有基准值,使得使用供应功率激活UV光源(112)包括以(i)小于UV光源(112)的最大强度并且(ii)提供目标杀菌功效的强度发射UV光(116)。
条款3.根据条款2所述的方法,进一步包括:
对于该系列激活周期中的每个激活周期:
从电源(114)接收输入功率;以及
将输入功率转换为供应功率,
其中,对于初始激活周期,将输入功率转换为供应功率包括输出具有处于基准值的电参数的供应功率,并且
其中,对于在至少一个激活周期之后的一个或多个激活周期,将输入功率转换为供应功率包括输出具有处于调整值的电参数的供应功率,该调整值不同于基准值。
条款4.根据条款1、2或3所述的方法,其中,调整电参数包括:
将所测量的光学参数与目标光学参数进行比较,其中,目标光学参数与UV光(116)的目标杀菌功效有关;
基于比较通过控制装置(118)决定是对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整电参数还是对于下一个激活周期维持电参数;以及
响应于决定要调整电参数,则对于下一个激活周期调整电参数,以对于下一个激活周期增加UV光(116)的杀菌功效。
条款5.根据条款1至4中任一项所述的方法,其中,供应功率是交流(AC)功率,并且
其中,调整电参数包括增加供应功率的频率或瓦数中的至少一个。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的方法,其中,感测UV光(116)以测量光学参数包括测量UV光(116)的辐照度。
条款7.根据条款1至6中任一项所述的方法,其中,激活UV光源(112)包括以约190nm至约240nm的波长发射UV光(116)。
条款8.根据条款1至7中任一项所述的方法,其中,对于每个激活周期执行感测UV光(116)。
条款9.根据条款1至8中任一项所述的方法,其中,每N个激活周期执行一次感测UV光(116),其中,N是大于或等于二的整数值。
条款10.根据条款1至9中任一项所述的方法,其中,调整电参数包括补偿由于选自以下构成的组中的至少一个条件所引起的UV光源(112)的杀菌功效下降:(i)UV光源(112)的灯的老化、(ii)UV光源(112)的温度、(iii)碎屑在UV光源(112)的表面上的积聚、(iv)UV光源(112)与目标表面之间的增加的距离以及(v)减少的照射时间。
条款11.一种光控制系统,包括:
功率转换器(110),配置为将从电源(114)接收的输入功率转换为供应功率,其中,供应功率具有可由功率转换器(110)调整的电参数;
紫外(UV)光源(112),配置为接收供应功率并且在一系列激活周期期间发射UV光(116),其中,由UV光源(112)发射的UV光(116)的强度至少部分地基于供应功率的电参数;
光传感器,配置为测量由UV光源(112)发射的UV光(116)的光学参数,其中,光学参数与UV光(116)的杀菌功效有关;以及
控制装置(118),通信地耦合至功率转换器(110)和光传感器,其中,控制装置(118)配置为通过反复地执行多个动作来维持UV光(116)的目标杀菌功效,该多个动作包括:
从光传感器接收指示由光传感器测量的光学参数的传感器信号,
执行由传感器信号指示的光学参数与目标光学参数的比较,以及
基于该比较向功率转换器(110)提供反馈信号以使功率转换器(110)对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整供应功率的电参数。
条款12.根据条款11所述的系统,其中,供应功率是交流(AC)功率,以及
其中,电参数是供应功率的频率或瓦数中的至少一个。
条款13.根据条款11或12所述的系统,其中,光学参数包含UV光(116)的辐照度。
条款14.根据条款11、12或13所述的系统,其中,UV光源(112)是配置为以在约190nm至约240nm的范围内的波长发射UV光(116)的准分子灯泡。
条款15.根据条款11至14中任一项所述的系统,其中,UV光源(112)包括:
壳体,限定内部空间;以及
灯,处于壳体的内部空间中,
其中,光传感器处于壳体的内部空间中。
条款16.根据条款11至15中任一项所述的系统,其中,UV光源(112)处于飞机上。
条款17.根据条款16所述的系统,其中,UV光源(112)处于飞机的盥洗室中。
条款18.一种操作紫外(UV)光源(112)的方法,包括:
从电源(114)接收输入功率;以及
使用输入功率和UV光源(112)执行一系列激活周期以给环境消毒,其中,每个激活周期包括:
将输入功率转换为供应功率,其中,供应功率的电参数是可调整的,其中,对于该系列激活周期中的初始激活周期,电参数具有基准值,
使用供应功率激活UV光源(112)以发射UV光(116),
感测由UV光源(112)发射的UV光(116)以测量UV光(116)的光学参数,
将所测量的光学参数与目标光学参数进行比较,其中,目标光学参数与UV光(116)的目标杀菌功效有关,
基于比较决定是对于该系列激活周期中的下一个激活周期调整电参数还是对于下一个激活周期维持电参数,
如果决定要调整电参数,则对于下一个激活周期调整电参数以对于下一个激活周期调整UV光(116)的杀菌功效,以及
如果决定要维持电参数,则对于下一个激活周期维持电参数,
其中,对于该系列激活周期中的至少一个激活周期,决定要调整电参数。
条款19.根据条款18所述的方法,其中,供应功率是交流(AC)功率,并且
其中,调整电参数的值包括增加供应功率的频率或瓦数中的至少一个。
条款20.根据条款18或19所述的方法,其中,将输入功率转换为供应功率由功率转换器(110)执行,并且
其中,调整电参数包括从控制装置(118)发送反馈信号以使功率转换器(110)将输入功率转换为对于电参数具有调整值的供应功率。
在一些情况下,本文描述的装置和/或系统的部件可以配置为执行功能,使得部件被实际配置和结构化(具有硬件和/或软件)以实现这种性能。示例配置于是包括执行指令以使系统执行功能的一个或多个处理器。类似地,装置和/或系统的部件可配置为使得布置或适合于、能够或者适合于执行功能,例如以特定方式操作时。
已出于示例和描述的目的给出了对不同有利布置的描述,并且并非旨在是穷尽的或限制于所公开形式的实施例。对于本领域的普通技术人员来说,许多修改和变型将是显而易见的。此外,与其它有利实施例相比,不同的有利实施例可以描述不同的优点。选择并描述所选的一个或多个实施例以解释实施例的原理、实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够针对具有适合于预想的具体应用的各种修改的各种实施例理解本公开。
Claims (14)
1.一种操作紫外光源(112)的方法,包括:
向所述紫外光源(112)提供供应功率;
在一系列激活周期期间使用所述供应功率激活所述紫外光源(112)以发射紫外光(116);
在所述一系列激活周期中的至少一个激活周期期间感测由所述紫外光源(112)发射的所述紫外光(116)以测量所述紫外光(116)的光学参数,其中,所述光学参数与所述紫外光(116)的杀菌功效有关;以及
基于所测量的光学参数调整所述供应功率的电参数,以对于所述一系列激活周期维持所述紫外光(116)的目标杀菌功效,
所述方法进一步包括:
对于所述一系列激活周期中的每个激活周期:
从电源(114)接收输入功率;以及
将所述输入功率转换为所述供应功率,
其中,对于所述一系列激活周期中的初始激活周期,将所述输入功率转换为所述供应功率包括输出具有处于基准值的所述电参数的所述供应功率,并且
其中,对于所述初始激活周期之后的一个或多个激活周期,将所述输入功率转换为所述供应功率包括输出具有处于调整值的所述电参数的所述供应功率,所述调整值不同于所述基准值。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述紫外光源(112)配置为发射在最小强度至最大强度之间的范围内的所述紫外光(116),
其中,对于所述一系列激活周期中的初始激活周期,所述电参数具有基准值,使得使用所述供应功率激活所述紫外光源(112)包括以(i)小于所述紫外光源(112)的所述最大强度并且(ii)提供所述目标杀菌功效的强度发射所述紫外光(116)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,调整所述电参数包括:
将所测量的光学参数与目标光学参数进行比较,其中,所述目标光学参数与所述紫外光(116)的所述目标杀菌功效有关;
基于该比较通过控制装置(118)决定是对于所述一系列激活周期中的下一个激活周期调整所述电参数还是对于所述下一个激活周期维持所述电参数;以及
响应于决定要调整所述电参数,则对于所述下一个激活周期调整所述电参数,以对于所述下一个激活周期增加所述紫外光(116)的所述杀菌功效。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述供应功率是交流功率,并且
其中,调整所述电参数包括增加所述供应功率的频率或瓦数中的至少一个。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,感测所述紫外光(116)以测量所述光学参数包括测量所述紫外光(116)的辐照度。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其中,激活所述紫外光源(112)包括以190nm至240nm的波长发射所述紫外光(116)。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中,对于每个激活周期执行感测所述紫外光(116)。
8.根据权利要求1或2所述的方法,其中,每N个激活周期执行一次感测所述紫外光(116),其中,N是大于或等于二的整数值。
9.根据权利要求1或2所述的方法,其中,调整所述电参数包括补偿由于选自以下构成的组中的至少一个条件所引起的所述紫外光源(112)的杀菌功效下降:(i)所述紫外光源(112)的灯的老化、(ii)所述紫外光源(112)的温度、(iii)碎屑在所述紫外光源(112)的表面上的积聚、(iv)所述紫外光源(112)与目标表面之间的增加的距离以及(v)减少的曝光时间。
10.一种照明控制系统,包括:
功率转换器(110),配置为将从电源(114)接收的输入功率转换为供应功率,其中,所述供应功率具有能由所述功率转换器(110)调整的电参数;
紫外光源(112),配置为接收所述供应功率并且在一系列激活周期期间发射紫外光(116),其中,由所述紫外光源(112)发射的所述紫外光(116)的强度至少部分地基于所述供应功率的所述电参数;
光传感器,配置为测量由所述紫外光源(112)发射的所述紫外光(116)的光学参数,其中,所述光学参数与所述紫外光(116)的杀菌功效有关;以及
控制装置(118),通信地耦合至所述功率转换器(110)和所述光传感器,其中,所述控制装置(118)配置为通过反复地执行多个动作来维持所述紫外光(116)的目标杀菌功效,所述多个动作包括:
从所述光传感器接收指示由所述光传感器测量的所述光学参数的传感器信号,
执行由所述传感器信号指示的所述光学参数与目标光学参数的比较,以及
基于该比较向所述功率转换器(110)提供反馈信号以使所述功率转换器(110)对于所述一系列激活周期中的下一个激活周期调整所述供应功率的所述电参数,
其中,对于所述一系列激活周期中的初始激活周期,将所述输入功率转换为所述供应功率包括输出具有处于基准值的所述电参数的所述供应功率,并且
其中,对于所述初始激活周期之后的一个或多个激活周期,将所述输入功率转换为所述供应功率包括输出具有处于调整值的所述电参数的所述供应功率,所述调整值不同于所述基准值。
11.根据权利要求10所述的系统,其中,所述供应功率是交流功率,并且
其中,所述电参数是所述供应功率的频率或瓦数中的至少一个。
12.根据权利要求10或11所述的系统,其中,所述光学参数包括所述紫外光(116)的辐照度。
13.根据权利要求10或11所述的系统,其中,所述紫外光源(112)是配置为以在190nm至240nm的范围内的波长发射所述紫外光(116)的准分子灯泡。
14.根据权利要求10或11所述的系统,其中,所述紫外光源(112)包括:
壳体,限定内部空间;以及
灯,处于所述壳体的所述内部空间中,
其中,所述光传感器处于所述壳体的所述内部空间中。
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