CN109673090A - 光源控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种光源控制系统，该控制系统包括：控制器，包括输入端和输出端，其中输入端配置为直接连接到市电电源，并且输出端配置为连接到光源的供电电缆；以及可操作地耦合到控制器的至少一个光传感器，其中光传感器配置为测量由光源照亮的环境的环境光水平；其中，控制器配置为响应于由光传感器测量的环境光水平来改变光源的光输出。

Description

光源控制系统
技术领域
本发明涉及一种光源控制系统。
背景技术
照明设备通常用于照亮工作和家庭环境中的建筑物内部。控制系统用于响应于各种因素来自动控制照明设备中的单个灯或灯组。这包括响应于在由灯照亮的特定房间或区域中移动的人或设备以及响应于环境光条件的变化。
照明控制系统通常直接集成到用于单独灯中的内部电路中。为了安装，首先打开灯的保护壳，然后将控制系统有线连接到外壳中的灯的电气部件。这些部件包括壳体中的灯的功率转换器，使得可以向控制系统的组合逻辑电路提供低电流DC电力。因此，需要大量的时间和精力来整合控制系统。
在这种情况下，需要能够快速且容易地改装到现有照明设备中的照明控制系统。
发明内容
根据本发明，提供了一种光源控制系统，该光源控制系统包括：
控制器，包括输入端和输出端，其中输入端配置为直接连接到市电电源，并且输出端配置为连接到光源的供电电缆；以及
至少一个光传感器，可操作地耦合到控制器，其中光传感器配置为测量由光源照亮的环境的环境光水平(ambient light level)，
其中，控制器配置为响应于由光传感器测量的环境光水平来改变光源的光输出。
控制器可配置为响应于由光传感器测量的环境光水平来开启或关闭光源。
控制器可配置为当由光传感器测量的环境光水平下降到阈值水平以下时开启光源。
控制器可配置为改变光源的光输出直到由光传感器测量的环境光水平处于目标水平。
光源可包括调光电路，并且控制器可配置为连接到调光电路的调光导线。
调光电路可包括数字控制协议，并且控制器配置为与数字控制协议接口连接。
控制系统可进一步包括运动传感器，并且控制器可进一步配置为响应于由运动传感器检测到的运动来改变光源的光输出。
控制系统可配置为响应于由运动传感器检测到的运动来开启光源。
控制系统可配置为当运动传感器在固定时间段内未检测到任何运动时关闭光源。
控制系统可配置为当运动传感器在固定时间段内没有检测到任何运动时将光源调暗到特定水平。
运动传感器可包括被动式红外传感器。
运动传感器可包括微波传感器。
运动传感器可包括照相机。
光传感器配置为附接到光源的散热器。
光传感器可配置为附接到光源的反射器。
控制系统可进一步包括存储器和可操作地耦合到存储器的处理器，其中，处理器执行以记录光源的一个或多个光照水平以及随着时间的推移供应到供电电缆的一个或多个电功率水平。
本发明进一步提供了一种具有如上所述的控制系统的光源，该控制系统可操作地耦合到该光源。
光源可包括发光二极管。
光源可配置为嵌入到建筑物的天花板中。
本发明进一步提供了一种照明系统，该照明系统包括多个光源和多个控制系统，其中每个控制系统如上所述并且可操作地耦合到至少一个光源。
附图说明
现在将仅通过参考附图的示例来描述本发明的实施例，其中：
图1为根据本发明的示例实施例的光源控制系统的侧视图；
图2为可包括在图1的控制系统的控制器中的各种部件的示意图；
图3为可包括在本发明的另一示例实施例中的部件的示意图；以及
图4示出了可用于本发明的示例实施例中的在移动设备上执行的应用程序的用户界面的各种屏幕。
具体实施方式
参考图1，光源12的控制系统10包括控制器14，该控制器14包括输入端16和输出端18，其中输入端16配置为直接连接到市电电源20，并且输出端18配置为连接到光源12的供电电缆22。控制系统10进一步包括至少一个可操作地耦合到控制器14的光传感器24，其中光传感器24配置为测量由光源12照亮的环境的环境光水平。控制器14配置为响应于由光传感器24测量的环境光水平来改变光源12的光输出。
更特别地，市电电源20可包括电力电缆17，该电力电缆17具有用于连接到市电电源插座29的公插头27。相应地，电源插座29则可直接连接到光源12安装到的建筑物或结构的单相交流(AC)电源。例如，电源插座29可直接连接到建筑物或结构的主环主电路(principal ring main circuit)。为了便于直接连接到市电电源20，输入端16可包括火线端、零线端和接地端(未示出)，其分别配置为连接到电力电缆17的火线、零线和接地线。类似地，控制器14的输出端18也可包括火线端、零线端和接地端(未示出)，其分别配置为连接到另一电力电缆的火线、零线和接地线，该另一电力电缆具有用于连接到光源12的供电电缆22的母插头31。输入端16和输出端18的火线端、零线端和接地端可分别容纳在控制器14内部。
光源12可包括通常安装到建筑天花板中的类型的高棚灯。例如，光源12可包括包含发光二极管(LED)灯泡的高棚灯具，其中灯具嵌入到天花板25中。对于悬吊式或悬空式天花板设计，控制器14设置在光源12所安装到的天花板正上方形成的充气室或类似的空间中。对于非吊顶式设计，控制器14可设置在直接形成在靠近光源12的天花板材料中的空腔中。例如，空腔可从制造天花板的混凝土或其他建筑材料中挖空。可选地，控制器14可位于建筑物或结构中远离光源12的单独房间或其他部分。光源12可通过链条33悬挂在天花板25上，控制器14悬挂在链条33旁边。链条33可从天花板25的椽子或其他支撑件向下延伸。光源12可使用例如从天花板25向下延伸的杆的替代装置悬挂。
光传感器24优选地被固定在使得光传感器24能够精确地测量由光源12照射的环境的环境光水平的位置和方向上。如图1所示，光传感器24可例如附接到极为接近光源12、而又在光传感器24没有被光源12遮挡的位置。如果光源12包括高棚灯具，则光传感器24可附接到灯具的散热器35或反射器。
控制器14可配置为与不可调光光源12一起操作。在这样的示例中，控制器可配置为当由光传感器24测量的环境光水平下降到阈值水平以下时开启光源12。类似地，控制器14可当环境光水平上升并且达到或超过阈值水平时再次关闭光源12。
控制器14还可配置为与例如可调光LED灯泡的可调光光源12一起操作。例如，控制器14可配置为连接到可调光光源12的调光电路的调光导线26。如图1所示，调光导线26可包含在控制器14和光源12之间延伸的单个调光电缆内部。调光电路可包括并执行数字控制协议，并且控制器14可配置为与数字控制协议接口连接。控制器14可符合例如数字可寻址照明接口(DALI)标准的数字调光标准，并且执行0-10伏照明控制。控制器14可配置为经由调光导线26改变光源12的光输出，直到由光传感器24测量的环境光水平处于目标水平(例如，处于目标勒克斯(lx)水平)或在目标水平的规定容差内时为止。控制器14可从光传感器24读取单独的环境光读数并逐渐调节光源12的光输出，直到达到目标勒克斯水平时为止。控制器14可以每秒300次的速率进行这些测量和调整。
控制系统10还可包括运动传感器28，并且控制器14可配置为响应于由运动传感器28检测到的运动来改变光源12的光输出。运动传感器28可包括被动式红外传感器、微波传感器、照相机或其它适于检测人或设备在光源12意图照亮的环境移动时的运动的感测装置。如图1所示，运动传感器28容纳在包含光传感器24的同一容器内。
控制器14可配置为响应于由运动传感器28检测到的运动来改变光源12的光输出。例如，控制器14可配置为当运动传感器28检测到任何运动时开启光源12。作为进一步的示例，控制器14可配置为增加光源12的亮度，直到当由运动传感器28检测到任何运动时由光传感器24读取到目标亮度水平时为止。控制器14还可配置为在运动传感器28在规定的时间段内未检测到任何运动之后关闭光源12。可选地，控制器14可配置为在运动传感器28在规定的时间段内没有检测到任何运动之后将光源12调暗到特定水平(例如，调暗到当前输出水平的10％或者某些其他比例)。
控制器14可包括存储器(未示出)和可操作地耦合到存储器的处理器(未示出)，其中处理器执行配置为实现控制程序的计算机可执行指令。控制程序可配置为测量与使用期间的控制系统10有关的各种操作和性能数据，包括与控制器14和传感器24、28相关的数据，并且将这些数据记录在计算机可读存储介质上。这些数据包括环境光水平读数、检测到的运动和使用期间以一个或多个指定时间间隔通过光源12的电流。测量和记录的数据类型和数量以及进行测量的频率由存储介质的存储容量决定。
控制程序还可配置为使得控制系统10的用户可以调节控制器14的操作参数和设置。如果光源12是不可调光的，则这些参数和设置可包括光源12自动打开或关闭时的阈值环境光水平。如果光源12是可调光的，则参数和设置可包括由光传感器24测量的、由光源12获得的目标环境光水平。
控制程序还可允许针对不同的日期和/或一天中的不同小时设置控制系统10的不同操作参数和设置。例如，控制程序可允许控制器14配置为在夜间自动关闭光源12，或者在特定时间段或特定日期之间保持光源12关闭。控制程序还可允许控制器14进入节能模式，其中由光源12待实现的目标环境光水平以及控制系统10的其他相关操作参数和设置被设定为使得控制系统10消耗较少功率的值。
包括在控制器14中的存储设备可用作存储了操作和性能数据以及操作参数和设置的计算机可读存储介质。可选地，控制器14可包括用作计算机可读存储介质的单独的非易失性存储装置。记录在计算机可读存储介质上的信息可在日后使用与控制器14接口连接的外部计算设备读取。
参考图4，控制系统10可进一步包括移动设备30，该移动设备30用于配置和操作控制器14，包括用于检索存储在控制器14的计算机可读存储介质上的信息。移动设备30可包括存储器(未示出)和可操作地耦合到存储器的处理器(未示出)，其中处理器执行配置为实现应用程序的计算机可执行指令。应用程序可允许用户对控制器14上的设置和配置进行改变。
移动设备30和控制器14中的每一个可实现使各设备能够发现并且彼此通信的连接过程。作为连接过程的一部分，控制器14可配置为使用光传感器24识别指定顺序的闪光，当检测到闪光时，使得控制器14进入可发现模式。移动设备30上的应用程序包括使移动设备30上的灯发出指定顺序的闪光的功能。因此，用户可将移动设备30的光对准光传感器24以触发可发现模式。一旦接通，移动设备30可使用无线通信装置(例如基于蓝牙、Zigbee或Wi-Fi的通信装置)连接到控制器14。
在移动设备30和控制器14之间的连接建立之后，用户可使用应用程序来使控制器14执行校准过程。在校准过程中，控制器14使用光传感器24读取环境光水平，并且如果需要，其对控制器14、光传感器24和光源12的相关设置进行调整，以确保能够准确测量环境光水平。
移动设备30还可包括配置为测量环境中的环境光水平的光传感器(未示出)。在校准连接到控制器14的光传感器设备24时，控制器14上的校准过程还可利用使用移动设备30的光传感器记录的数据。这些数据可在校准过程中经由无线通信装置从移动设备30传输到控制器14。
在移动设备30上执行的应用程序还可包括使用户能够单独校准移动设备30的光传感器的功能。为了实现该功能，控制系统10还可包括发射已知亮度水平的光的窄光束LED手电筒。用户可在校准过程中将从手电筒发射的光照射到移动设备30的光传感器上。应用程序还可包括校准功能，该校准功能使得用户能够输入他们已经通过单独使用勒克斯仪器而测量的已知亮水平。
参考图3，控制系统10可进一步包括远程数据库32，该远程数据库32被托管在可由控制器14和/或移动设备30通过互联网访问的服务器上。在移动设备30上执行的应用程序可进一步包括从控制器14检索保证信息(warranty information)并将该信息传输到数据库32以进行存储的功能。该检索和传输可以在控制器14的初始连接或校准过程中自动发生，或者可响应于用户明确指示应用程序经由呈现在移动设备30的显示器上的用户界面来执行这些步骤而发生。
应用程序可进一步包括适于识别移动设备30的用户并且根据存储在移动设备30上的用户特有的设置和参数来配置控制系统10的功能。识别装置可包括面部、声音或指纹识别技术或基于密码或密文的系统。
控制系统10可跟踪并记录移动设备30的已识别的用户在一段时间内在光源照亮的环境中移动的位置。应用程序还可包括当用户在指定的时间段内没有移动时向他们发出警报或通知的功能。当控制系统10被布置并用于工作环境时，这有利地帮助避免疲倦和疲劳。
可将多个光源和多个控制系统10组合在一起以形成建筑物或结构内的照明系统网络。可使用例如Wi-Fi网络的无线通信装置将网络中的控制系统10中的每一个无线地彼此连接。例如，图3描绘了三个单独的场所，每个场所都包括自身的照明系统网络34。每个网络34包括三个控制系统10。
每个网络34可配置为使得网络34中的每个控制系统10具有并保持相同的一组操作参数和设置。在与网络34接口连接的移动设备30上执行的应用程序可包括使得能够同时设置和修改网络中的一组公共的操作参数和设置的功能。这有利地减少了向网络34添加和调试附加控制系统所花费的时间。可选地，每个网络34可配置为使得网络34中的每个控制系统10具有并保持其自身的一组操作参数和设置。每个网络34还可配置为使得网络中的每个控制系统10能够共同地或单独地检测人或设备在由网络34的光源12照亮的环境中的运动。
如图3所示，每个网络34可进一步包括网关36，网关36配置为从相关网络中的每个控制系统10收集使用数据。这些使用数据可包括与每个控制系统10的光传感器24和运动检测器28相关的电力使用数据。网关36还可配置为同时控制每个控制系统10的操作设置。例如，网关36可用于响应于由与网关36接口连接的安全系统触发的警报而自动调暗或关闭每个控制系统10的每个光源12。类似地，网关36可配置为响应于由相关网络中的运动传感器28检测到的运动而触发警报，并开启每个控制系统10的每个光源12。网关36可经由因特网与远程数据库32通信，并且配置为周期性地聚集并传输由网关36收集的使用数据到数据库32以供存储。数据库32可实现应用程序接口(API)，该应用程序接口配置为使得所存储的使用数据随后可用于外围设备。
每个网络34可包括连接装置，该连接装置配置为使得物联网(IoT)使能设备能够无线连接到网络34和网络34中的每个控制系统10。连接装置可包括网络34的无线通信装置，或者它可包括连接到每个控制器14或连接到网关36的调制解调器。连接到网络34的IoT设备可配置为跟踪在由网络34中的每个光源12照亮的区域或建筑物中移动的人。IoT设备可配置为确保为相关区域或建筑物中的人员进行的特定工作或活动提供适当的照明水平，包括针对在其工作或活动过程中操作或处理的任何特定库存、产品或机器提供适当的照明水平。
参考图2，示出了可包括在控制器14中的各种电气部件和其他部件的示意图。控制器14可包括与时钟42接口连接的微控制器40，其中时钟42由控制器14使用以根据时间和日期控制传感器24、28和光源12。控制器14可进一步包括用于控制光源12的调光电路的调光接口44和用于检索由光传感器24测量的信息的传感器接口46。控制器14可进一步包括用于接合测试模式的按钮48和配置为指示控制器14的状态的LED50。为了便于直接连接到市电电源20，控制器14还可包括电压调节器52、保险丝组件54、AC功率计56和AC功率继电器58。
图4示出了可由在移动设备30上执行的应用程序提供的示例用户界面的各种屏幕。用户界面可提供第一校准屏幕60，用于校准移动设备30上的光传感器；第一网络配置屏幕62，用于将移动设备30和任何连接的控制器14附加到照明系统网络34；能量配置屏幕64，用于设置控制系统10上的节能模式和光源12的光输出；第二、第三和第四网络配置屏幕66、68、70，用于校准连接到控制器14的传感器24、28；第一和第二闪光控制屏幕72、74，用于建立与控制器14或网络网关36的连接；以及报告屏幕76，用于在控制器14和/或移动设备30上显示由控制系统10记录的统计信息和其他信息。
控制器14的输入端16和输出端18可分别直接连接到市电电源20和光源12的供电电缆22。因此，控制系统10可有利地改装成已经连接到市电电源(例如连接到建筑物的环形主电路)的照明设备。特别地，控制器14有利地不需要在安装期间连接到由光源12使用的功率转换器。控制器14是离散设备，其可以以即插即用的方式安装到可调光和不可调光的照明设备上，而只需最少的重新布线和安装工作。
本发明的实施例提供了用于响应于环境照明条件的变化以及光源附近人员的存在或不存在而用于控制光源的输出的控制系统。
本文中所使用的“处理器”是指能够执行编码算术、逻辑和/或I/O操作的指令的设备。在一个说明性示例中，处理器可遵循冯诺依曼体系结构模型并且可包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元和多个寄存器。在另一方面，处理器可以是通常能够一次执行一个指令(或处理单个指令流水线)的单核处理器，或者可同时执行多个指令的多核处理器。在另一方面，处理器可被实现为单个集成电路、两个或更多个集成电路，或者可以是多芯片模块的组件(例如，其中单独的微处理器管芯包括在单个集成电路封装中并且因此共享一个插座)。
为了达到本说明书的目的，词语“包括”意味着“包括但不限于”，并且词语“包含”具有相应的含义。
以上实施例仅以示例的方式进行了描述，并且在所附权利要求的范围内可以进行修改。

Claims (20)

1.一种光源控制系统，该控制系统包括：
控制器，包括输入端和输出端，其中所述输入端配置为直接连接到市电电源，并且所述输出端配置为连接到所述光源的供电电缆；以及
至少一个光传感器，可操作地耦合到所述控制器，其中所述光传感器配置为测量由所述光源照亮的环境的环境光水平；
其中，所述控制器配置为响应于由所述光传感器测量的环境光水平来改变所述光源的光输出。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制器配置为响应于由所述光传感器测量的环境光水平来开启或关闭所述光源。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制器配置为当由所述光传感器测量的环境光水平下降到阈值水平以下时开启所述光源。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制器配置为改变所述光源的光输出直到由所述光传感器测量的环境光水平处于目标水平时为止。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述光源包括调光电路，并且所述控制器配置为连接到所述调光电路的调光导线。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其中，所述调光电路包括数字控制协议，并且所述控制器配置为与所述数字控制协议接口连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述控制系统进一步包括运动传感器，并且所述控制器进一步配置为响应于由所述运动传感器检测到的运动或无运动来改变所述光源的光输出。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其中，所述控制系统配置为响应于由所述运动传感器检测到的运动来开启所述光源。
9.根据权利要求7或8所述的控制系统，其中，所述控制系统配置为当所述运动传感器在固定时间段内未检测到任何运动时关闭所述光源。
10.根据权利要求7或8所述的控制系统，其中，所述控制系统配置为当所述运动传感器在固定时间段内未检测到任何运动时，将所述光源调暗到特定水平。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的控制系统，其中，所述运动传感器包括被动式红外传感器。
12.根据权利要求7至10中任一项所述的控制系统，其中，所述运动传感器包括微波传感器。
13.根据权利要求7至10中任一项所述的控制系统，其中，所述运动传感器包括照相机。
14.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述光传感器配置为附接到所述光源的散热器。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的控制系统，其中，所述光传感器配置为附接到所述光源的反射器。
16.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统，其中，所述控制系统进一步包括存储器和可操作地耦合到所述存储器的处理器，其中，所述处理器执行以随时间记录所述光源的一个或多个光水平和随时间供应到所述供电电缆的一个或多个电力水平。
17.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的控制系统的光源，该控制系统可操作性地耦合到所述光源。
18.根据权利要求17所述的光源，其中，所述光源包括发光二极管。
19.根据权利要求17所述的光源，其中，所述光源配置为嵌入建筑物的天花板中。
20.一种包括多个光源和多个控制系统的照明系统，其中，所述控制系统中的每个是根据权利要求1至16中的任一项的并且可操作地耦合到所述光源中的至少一个。
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