TW201331735A - 發光裝置控制系統與無線控制方法 - Google Patents

Abstract

一種發光裝置之控制系統與其無線控制之方法，其中所述的發光裝置可以解譯一特定通訊協定的訊號，並能透過遙控器經由通訊網路無線控制發光裝置。由安裝於遙控器內的應用程式提供一用於控制發光裝置的使用者介面，使用者介面上顯示著可選擇的功能，包括發光裝置的啟閉、顏色改變、亮度調整、閃爍頻率控制、明暗調整與各發光功能間的轉換。根據遙控器所產生的輸入訊號，對應控制發光裝置執行特定功能。

Description

發光裝置控制系統與無線控制方法

本發明有關一種發光裝置控制系統與其無線控制方法，特別是指透過由通訊裝置執行無線通訊技術所控制的發光裝置。

近年照明產業在發光二極體(light-emitting diode,LED)的科技發展有長足的進步，發光二極體的高發光效率與設計彈性可以達成多樣的發光樣式，以發光二極體為主的發光裝置的應用也漸漸增加，包括建築物、娛樂、路燈、家用照明、招牌、廣告、顯示器與顯示器背光等方面。更者，目前照明產業的發展是此類以發光二極體為主的發光裝置成為主流的照明設備，而漸漸取代傳統的白熾燈(incandescent)或是螢光燈(fluorescent)。

同樣地，一些習知技術已發展可用於控制發光裝置照度(illumination)的技術，此處特別針對以發光二極體為主的裝置。控制手段將使得發光二極體為光源的裝置成為極具競爭力的產品。

但使用發光二極體為發光裝置的光源仍遇到一些技術上的瓶頸，包括相關具有發出多種顏色混合的發光裝置應可設定並維持一定的飽和度(intensity)與色度(chromaticity)，如由藍色與黃色，或紅、綠、藍色混成的發光二極體。這些由發光二極體發出的光線除了可以透過供應電流改變，亦可以根據其運作狀態產生改變。

在目前的技術中，控制發光系統，特別是以發光二極體為主的照明設備，型式採用一內嵌於裝置或特定控制器的電路板，控制器應提供多種調節發光操作的選擇，傳統上，可安裝電連接於內部控制電路的按鈕，提供使用者操作多樣的發光功能。

為了有效地控制發光裝置，特別是以發光二極體為主的發光裝置，本發明揭露一種發光裝置控制系統與其無線控制裝置的方法，其中系統引用一遙控器，可以與發光裝置建立通訊管道，藉此可以轉換特定通訊協定的訊號。

本發明目的之一是提供一發光裝置控制系統，系統示意包括有一發光裝置，包括採用了發光二極體作為光源。發光裝置包括有一具有光源的發光單元、連接記憶單元的微處理單元，微處理單元用以解譯訊號，並有一用來接收經微處理單元解譯的訊號的控制單元，裝置更包括產生一或多個控制訊號到用以執行作業的發光單元。更者，發光裝置特別包括一通訊單元，通訊單元可用以轉換透過無線收發器接收的通訊封包，並包括可以透過通訊網路傳遞訊號的天線。發光裝置更包括有一電力單元，用以提供電力至裝置各元件。

發光裝置控制系統包括一遙控器，其中安裝有伴隨著使用者介面的應用程式，作為發光裝置的通訊介面。遙控器可連接具有無線通訊能力的發光裝置。經由特定通訊網路，遙控器傳送輸入訊號至發光裝置以對應執行操作。

在本發明的另外實施態樣，其一目的是提供無線控制發光裝置的方法，根據實施例，此方法利用遙控器執行其中應用程式，使用者可透過其中使用者介面進行操作。

方法主要包括先執行初始化流程，針對發光裝置與遙控器之間的連線關係，而控制程序將針對遙控器，控制流程則是對應發光裝置。初始化流程包括啟動發光裝置，接著初始化一控制流程，使得發光裝置與控制器間建立聯繫關係。之後，在發光裝置與遙控器之間的建立初始一通訊頻道，其初始化之步驟將包括頻率匹配程序(頻率匹配程序frequency matching)與協商(協商negotiation)，可動態設定通訊頻道的參數。

在此發光裝置的控制流程中，發光裝置將可透過通訊網路接收到控制訊號，並處理此訊號產生對應的動作，控制訊號將由使用者透過遙控器產生的輸入訊號而產生，並接著解譯為一或多個針對發光裝置的控制指令。

在發明之另一實施態樣中，揭露一種無線控制上述發光裝置的方法，發光裝置具備一通訊協定的轉譯能力。方法包括開始時的發光裝置初始步驟，遙控器也經一初始化步驟，接著建立遙控器與發光裝置間的通訊頻道。通訊頻道建立之後，遙控器經此將產生的輸入訊號傳遞至發光裝置，接著，發光裝置解譯輸入訊號並產生控制訊號。控制訊號經處理後，根據控制訊號的內容，控制發光裝置執行對應動作。

本發明伴隨著圖示以較佳實施例描述於下，然而以下描述並非用來限制本發明之實施例，而能以各種不同形式實施，並能透過以下描述完整揭露本發明，且能使本發明所屬技術領域的人可以根據圖式及其元件編號之相關接漏內容來實施。

參考圖1所描述本發明中建立於發光裝置與一遙控器間通訊的範例示意圖。其中目的之一是在發光裝置與遙控器之間建立一無線通訊路徑，此圖中顯示的發光裝置為由多種態樣(不同顏色)的發光二極體(light-emitting diode,LED)所組成。一般來說，這些發光二極體形成一個陣列成為的發光裝置的光源，形成一燈具。此發光裝置中具有一控制器(controller)，用以控制饋入各發光二極體的電流。

此發光裝置11可以處理特定通訊協定的訊號，將訊號轉譯為與遙控器15間的通訊訊號，特定通訊協定如無線區域網路(WiFi^TM)、藍芽通訊(Bluetooth^TM)、長期演進技術(long-term evolution,LTE)、行動通訊協定(如GSM,3G/3.5G,WiMax^TM)、一種近端無線通訊協定ZigBee^TM等，本發明所採用的通訊協定並無特別限制。圖中所示的無線基地台13用以作為一基地台(base station)、存取點(access point)或是橋接發光裝置11與遙控器15的通訊訊號的閘道。

根據本揭露書所提出實施範例，遙控器15較佳為一手持式的裝置，其具有用來顯示各種控制項目的顯示螢幕，舉例來說，遙控器15可產生提供給使用者操作此發光裝置11的使用者介面，而此使用者介面則較佳由遙控器15內處理器所執行的應用程式所產生。

舉例來說，行動電話可作為本發明所應用的遙控器15，其中安裝有遙控器程式，藉此產生提供上述控制項目的使用者介面。更者，此遙控器程式可為經由一行動通訊網路自一伺服器下載的應用程式，因此，使用者可以在此行動電話上按下控制項目，藉此產生相關的輸入訊號。

上述輸入訊號產生後經無線基地台13以特定通訊協定產生與傳遞至發光裝置11，發光裝置11與遙控器15之間即支援此通訊協定，發光裝置11可根據經處理器解譯後的訊號運作。

接著，如圖2所示此本發明之發光裝置之實施例電路方塊圖，，發光裝置為包括有一發光單元201的裝置，發光單元201的實施例為由多個發光二極體所組成，至少包括紅色、綠色與藍色發光二極體之兩者的組合，且不排除可使用其他可程式化的發光元件。發光裝置更包括有一控制單元203，控制單元203電性連接上述發光單元201與一微處理單元205，微處理單元205用來解譯裝置所接收的訊號，並產生一或多個裝置運作的控制訊號給其中的發光單元201。控制單元203用以驅動發光單元201，藉此根據解譯的控制訊號來控制發光設定。在此控制單元203中，根據發光裝置提供的功能可設置有一程式模組231、一調制模組233與一切換模組235。

根據發光裝置預設的各種操作，微處理單元205用來處理(解譯)傳遞與接收的輸入訊號，有一記憶單元213則提供用來儲存與暫存經發光裝置處理的資料，記憶單元213通常是連接於微處理單元205。

根據實施例之一，上述控制單元203中的程式模組231使得此發光裝置可被程式化，其中服務的功能至少包括多樣的發光效果，提供發光裝置可透過控制單元203的程式模組231編程。舉例來說，使用者可藉由操作遙控器來編程發光單元201的功能，特別是透過遙控器中的應用程式產生的使用者介面進行編程。

更者，上述由發光單元201中調制模組233設定的調制程序用以驅動發光裝置執行一或多樣的功能，比如是改變發光裝置的顏色，其它還包括亮度調整、閃爍頻率調整、明暗調整與各功能間效果之轉換。其他設定還可包括有發光裝置的角度與轉換時機。利用調制模組233值的調制機制使得發光裝置可以根據控制訊號執行多樣的發光效果，這些控制訊號將先透過裝置內的微處理單元205進行解譯。控制訊號經處理後，控制單元203內的調制模組233將調制發光裝置。通常，調制程序將由調制模組233透過控制發光單元201中各發光二極體或是其他光源的輸入電流、頻率範圍與脈寬來達成。

其中，裝置內具有一切換模組235，用以提供使用者根據發光裝置所提供的功能執行操作，不同於傳統採用一些電連接於各內部控制電路的按鈕的技術，此切換模組235係根據由微處理單元205解譯控制訊號而產生如0與1的切換訊號，而這些控制訊號則又是由遙控器所產生的輸入訊號所轉譯而來，經輸入訊號產生的控制訊號主要是要驅動此切換模組235開啟或關閉發光裝置。

根據實施範例之一，切換訊號可表示開啟發光單元201的訊號，此時，控制單元203可輸出一驅動電流，藉此開啟一組的發光二極體或是其他種類的光源。同理，當切換訊號用於關閉發光單元201，控制單元203即輸出關閉該組發光二極體或是其他光源的驅動電流。其他發光效果則同樣可利用此一機制達成，包括光源的閃爍、顏色變化、亮度調整與明暗調整等。

接著，發光裝置再包括有一電性連接微處理單元205的一通訊單元207，發光裝置藉此通訊單元207的功能可以處理通訊訊號，發光裝置並可處理一至多種通訊協定之轉譯。遙控器則可透過一特定通訊網路連線發光裝置，遙控器與發光裝置皆符合相同的通訊協定。

發光裝置配置有一無線收發器209，無線收發器209連接上述的通訊單元207，通訊單元207用以處理由無線收發器209與天線經通訊網路所接收的通訊封包。根據發明實施例，無線收發器209用來傳遞與接收在遙控器與發光裝置之間的控制訊號。

裝置內的電力單元211用以供應電力給發光裝置的內部電路元件，特別包括作為光源的發光單元201的發光二極體。

圖3接著顯示描示本發明發光裝置控制系統的示意圖，根據實施例，發光裝置控制系統由本地端所提供的遙控器304與其通訊的發光裝置306所實現；另外，發光裝置控制系統較佳可跨接於網際網路30，而其中發光裝置(308)則受控於經網際網路30所傳遞的控制訊號。

其中特別的是，遙控器304以無線方式連接於發光裝置306，其間的無線基地台13則如圖1所示，可以橋接各端的訊號，舉例來說，此類無線通訊手段可實現為無線區域網路(WiFi^TM)、藍芽通訊(Bluetooth^TM)與ZigBee^TM通訊技術等。在無線區域網路的通訊手段下，各端可以此通訊協定相互通訊，包括發光裝置(如本揭露書所描述的發光裝置306)。以此無線區域網路為例，相關裝置如遙控器304與發光裝置306在一特定頻率範圍內相互通訊；另外，藍芽通訊技術也是一種專屬而開放的一種近程的無線通訊技術，優點是提供遙控器304與發光裝置306之間更具安全性的通訊方式。

另外特別的是，ZigBee^TM通訊技術為實現本發明之發光裝置控制系統之手段之一，ZigBee^TM通訊技術為一種高階的通訊協定，其具有小型、符合IEEE 802.15.4-2003標準的低耗電數位無線電的優點，因此而適合用於本揭露書應用在切換燈具開關、家用顯示器的電量表、近程無線通訊的消費型電力設備等需要低數據傳輸率的需求的應用。更者，此ZigBee^TM通訊協定支援多網路技術，包括點對點(point-to-point)、點對多點(point-to-multipoint)與網狀網路(mesh networks)等。

在另一特定發明實施例中，遙控器304可以由一行動電話或任何手持式電腦裝置實現，在此方案下，行動電話可以先由一伺服器302或是其他透過往寄網路30提供服務的業者下載遙控器應用程式。此類行動電話較佳為智慧型手機，因此此類智慧型手機可以安裝各種第三方(third party)提供的程式。透過此遙控器應用程式，遙控器304可以建立一專屬的通訊頻道至發光裝置(如圖示的發光裝置306或308)，並驅使發光裝置可被控制。本發明之遙控器應用程式的實施態樣可產生一使用者介面，提供使用者一個操作發光裝置的介面，使用者介面讓使用者經通訊網路產生對發光裝置(306,308)的輸入訊號。

再請參考圖4描述之實施例，其中顯示一遙控器建立與不同發光裝置的多個通訊頻道的實施例示意圖，根據發明實施例，遙控器可以同時透過多個通訊頻道連接超過一個發光裝置。

圖4中的遙控器42先安裝有遙控器應用程式，藉此可以無線控制多個發光裝置。遙控器42可建立多個與第一發光裝置401、第二發光裝置402與第三發光裝置403間的多個通訊頻道，相關的遙控器應用程式產生提供給使用者操作的使用者介面，讓使用者可以同時控制多個裝置401,402,403。舉例來說，遙控器42的顯示螢幕可以區分為三個分開的部份，各部份分別對應一個發光裝置401,402與403。

遙控器應用程式讓使用者可以控制多個發光裝置401,402與403，在此例中，遙控器應用程式建立三個虛擬的驅動程式分別對應三個不同的發光裝置。當使用者輸入一指令後，遙控器發出個別的控制訊號至各發光裝置，並可同時產生給全部發光裝置的控制訊號。也就是說，控制訊號之產生可發出給特定對應的裝置，亦可給超過一個裝置。

上述發光裝置的控制系統實施例，可參考圖5所揭露的無線控制發光裝置的方法，此方法主要式執行在發光裝置與遙控器間的一初始化流程，並之後對各發光裝置執行一控制程序。

此初始化之範例係提供包括下述之流程：開始步驟如S501，一或多個發光裝置被啟動，並立即執行一控制程序(步驟S503)。對於此一或多個受控的發光裝置，根據一特定通訊協定，各受控發光裝置待命聽(listen )由遙控器所發出的任何訊號。

當遙控器與發光裝置完成設置之初始預備，將執行一通訊程序的初始化程序(步驟S505)。在此通訊初始化的程序中，可以包括一交握程序(handshaking)，藉此核對遙控器與各發光裝置間的通訊。交握程序可包括有頻率匹配程序(frequency matching)與一協商程序(negotiation)，可以動態設定建立於遙控器與發光裝置間特定通訊頻道的參數，經核對確認此通訊頻道。在一實施例中，遙控器應用程式提供有傳遞請求(request)與確認(acknowledgement)封包至一或多個發光裝置的功能，藉由查對是否遙控器接收到由發光裝置回傳的回應封包來確認兩者之間的通訊。一旦遙控器於接收到回應封包後再發出一確認封包至發光裝置後，即完成建立與特定發光裝置(其中的通訊單元)間的通訊頻道。

相關控制程序如以下範例描述：於通訊初始化完成之後，使用者可使用遙控器輸入指令，藉此控制發光裝置(步驟S507)。特別的是，透過遙控器內應用程式產生的使用者介面將將用來執行此輸入指令，遙控器接著將輸入訊號經兩者之間所建立的通訊頻道傳遞至所指定的發光裝置。在發光裝置內的通訊單元可轉譯所接收到的通訊封包。當發光裝置接收到輸入訊號後，發光裝置的處理器接著解譯訊號，並對應產生控制訊號。控制訊號可再被解譯為一或多個對發光裝置的控制指令，因此執行特定操作指令。其中，發光裝置內的控制單元會處理這些控制訊號(步驟S509)，並驅動發光單元執行對應此控制指令的功能(步驟S511)。

在本發明之另一發明樣態中，如圖6所描述在上述系統中的無線控制發光裝置的方法。

開始時，如步驟S601，先執行發光裝置之初始化程序，包括電力啟動發光裝置，與待命聽從遙控器所傳遞的控制訊號。接著如步驟S603，方法繼續初始化遙控器，並處於一預備狀態。在一實施例中，當執行遙控器內之遙控器應用程式後，應用程式可被通知可經網際網路或是其他來源進行升級或是更新。

於發光裝置初始化之後，遙控器同樣也完成初始化。發光裝置與遙控器之間接著建立一通訊頻道，藉此處理來往兩者間的連線步驟(步驟S605)。

再如步驟S607，由遙控器產生輸入訊號，並經由以上步驟所建立的通訊頻道傳遞至所指定的發光裝置。由發光裝置所接收的輸入訊號可被處理器解譯為控制訊號(步驟S609)。發光裝置接著處理這些控制訊號(步驟S611)，之後發光裝置根據控制訊號受控執行特定操作步驟(步驟S613)。

綜上所述，本揭露書所揭示係提供一或多個發光裝置一種無線控制機制，特別採用一遙控器，用以透過一應用程式所產生之使用者介面操作控制此發光裝置，藉此建立一基於一通訊網路上之人機介面。

惟以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示內容所為之等效結構變化，均同理包含於本發明之範圍內，合予陳明。

11．．．發光裝置

13．．．無線基地台

15．．．遙控器

201．．．發光單元

203．．．控制單元

205．．．微處理單元

207．．．通訊單元

209．．．無線收發器

211．．．電力單元

213．．．記憶單元

231．．．程式模組

233．．．調制模組

235．．．切換模組

30．．．網際網路

306,308,401,402,403．．．發光裝置

302．．．伺服器

304．．．遙控器

42．．．遙控器

步驟S501~S511　無線控制發光裝置的流程

步驟S601~S613　發光裝置系統的控制流程

圖1示意本發明建立於發光裝置與遙控器之間的通訊方式；

圖2顯示本發明發光裝置實施例之功能方塊圖；

圖3顯示本發明發光裝置控制系統實施例之示意圖；

圖4所示為本發明中一個遙控器與不同發光裝置間建立不同通訊頻道的示意圖；

圖5示意描述本發明無線控制發光裝置的方法流程；

圖6示意描述本發明發光裝置系統的控制流程。

201．．．發光單元

203．．．控制單元

205．．．微處理單元

207．．．通訊單元

209．．．無線收發器

211．．．電力單元

213．．．記憶單元

231．．．程式模組

233．．．調制模組

235．．．切換模組

Claims (20)

1. 一種發光裝置控制系統，包括：一發光裝置，包括：一發光單元；一微處理單元，連結一記憶單元，用以解譯訊號；一控制單元，電性連接該發光單元與該微處理單元，用以接收經該微處理單元解譯的訊號，並產生一或多個控制訊號，使得該發光單元執行功能；一通訊單元，電性連結該微處理單元，用以轉換經一通訊網路，並由一無線收發器與一天線接收的通訊封包；一電力單元，用以對該發光裝置供電；以及一遙控器，透過一通訊網路連結該發光裝置，用以產生輸入訊號並利用一使用者介面該發光裝置；其中，該發光裝置與該遙控器之間根據一無線通訊協定建立一通訊頻道。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置控制系統，其中該發光單元由複數個發光二極體所組成，其中發光二極體為一紅色發光二極體、一綠色發光二極體與一藍色發光二極體之至少兩個的組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置控制系統，其中，透過該控制單元內之一切換模組根據該控制訊號開啟或關閉該發光裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述的發光裝置控制系統，其中該切換模組解譯該控制訊號為一切換訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置控制系統，其中，透過該控制單元內一調制模組根據該控制訊號對該發光裝置執行一調制程序。
6. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置控制系統，其中由該調制模組執行該調制程序，用於控制該發光單元內個別或是組合的發光二極體的輸入電流、頻率範圍與脈寬。
7. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置控制系統，其中該調制模組用以驅動發光裝置執行一或多個功能，包括顏色改變、亮度調整、閃爍頻率控制、明暗調整與各功能間之轉換。
8. 如申請專利範圍第7項所述的發光裝置控制系統，其中該功能為透過該控制單元內之一程式模組可程式化。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置控制系統，其中該遙控器為具有一使用者介面之行動電話，該使用者介面由一載於該行動電話內之應用程式所產生。
10. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置控制系統，其中該通訊頻道為透過一ZigBee通訊技術所建立。
11. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置控制系統，其中該遙控器為同時透過超過一通訊頻道連接超過一個發光裝置。
12. 一種利用一遙控器執行之發光裝置之無線控制方法，其中該方法係透過安裝於該遙控器內一應用程式產生之一使用者介面所產生，包括：一建立於該發光裝置與該遙控器之間之初始化流程，包括：啟動該發光裝置；初始化該發光裝置之一控制程序，使該發光裝置預備被該遙控所遙控；初始化該發光裝置與該遙控器間之一通訊頻道，包括執行一頻率匹配程序與一協商程序，以動態設定該通訊頻道之參數；一該發光裝置之控制程序，包括：該發光裝置經通訊協定轉譯由該遙控器經該通訊頻道所傳遞的控制訊號；該發光裝置處理該控制訊號；以及根據該控制訊號，該發光裝置受控執行操作。
13. 如申請專利範圍第12項所述的發光裝置之無線控制方法，其中該控制訊號轉換自該遙控置產生之輸入訊號，並解譯為一或多個控制指令至該發光裝置執行操作。
14. 如申請專利範圍第13項所述的發光裝置之無線控制方法，其中該輸入訊號由使用者透過該使用者介面操作所產生。
15. 如申請專利範圍第14項所述的發光裝置之無線控制方法，其中該使用者介面顯示提供選擇的功能，包括開啟或關閉該發光裝置、顏色改變、亮度調整、閃爍頻率控制、明暗調整與各功能間之轉換。
16. 如申請專利範圍第15項所述的發光裝置之無線控制方法，其中該功能透過該使用者介面為可程式化。
17. 一種無線控制一發光裝置的方法，包括：初始化該發光裝置；初始化一遙控器；建立該發光裝置與該遙控器間之一通訊頻道；由該遙控器產生輸入訊號，並傳送至該具有通訊協定轉譯功能之發光裝置；該發光裝置解譯該輸入訊號並產生控制訊號；該發光裝置處理該控制訊號；以及該發光裝置根據該控制訊號執行操作。
18. 如申請專利範圍第17項所述的無線控制發光裝置的方法，其中該輸入訊號係透過載於該遙控器內之一應用程式所產生之一使用者介面所產生。
19. 如申請專利範圍第18項所述的無線控制發光裝置的方法，其中於該遙控器初始化時，檢查該應用程式是否需要升級或更新。
20. 如申請專利範圍第18項所述的無線控制發光裝置的方法，其中該使用者介面顯示提供選擇之功能，包括開啟或關閉該發光裝置、顏色改變、亮度調整、閃爍頻率控制、明暗調整與各功能間轉換。