用於固態照明器件的集成功率和控制單元的製作方法

2024-03-08 04:38:15

專利名稱：用於固態照明器件的集成功率和控制單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明領域，尤其涉及用於照明器件的集成功率和控制 單元。
背景技術：
照明器件如固態半導體和有機發光二極體(LED)的光通量的發 展和進步已使這些器件適合用在通用照明用途中，包括建築、娛樂和 道路照明。與諸如白熾燈、螢光燈和高強度放電燈這樣的光源相比， 發光二極體越來越具有竟爭力。
目前，固態照明器件接收用於固態照明器件的運行的控制數據。 通常以所要求的格式配置這種控制數據，如DALI、 DMX或已知的其 它協議。通常在與進行控制的固態照明器件關聯的以所要求的格式的 始發端源(originating source)配置這種控制數據。這樣就要求在始發 端源所使用的這些協議與固態照明器件之間的兼容性。若將始發端源 構造成使用特別協議且通過這種特別協議控制的固態照明器件要求具 有不同格式的控制數據，則所要求的這種兼容性可產生問題。這樣往 往就需要將這種固態照明器件重新構造或定製，以用於多種不同的可 能的控制協議，這些多種不同的可能的控制協議，這些控制協議通常 增加這種照明器件的元器件、成本和複雜性。
此外，根據特定固態照明器件的配置站點，可以用多種格式構造 電源，這種電源可包括電壓源、電流源和頻率。
多種出版物描述了可如何將電功率和控制信號提供給照明器件。 例如，美國專利申請No.2005/0289279描述了用於運行器件的系統和方 法，這些器件如用在娛樂照明用途中的照明器、調光器等。實施例包 括電源，這種電源運行耦合到可選擇性地尋址的輸出端的多個這種器 件並具有工業標準的通信協i義(如DMX512、 RDM或CAN協j義)的 變換器，這種變換器具有與這些器件兼容的通信協議。
美國專利No.6，847，316提供了在汽車控制區域網絡的汽車器件與 非汽車總線網絡的非汽車工業器件之間傳遞消息的方法。將總線網絡限定為由硬體和軟體協議明確的任何數據通信網絡，這些協議具有這 種工業器件固有的格式且不同於明確汽車控制區域網絡的協議。這種
方法包括從汽車控制區域網絡的汽車器件中的一個或非汽車總線網 絡的非汽車工業器件中的一個接收固有格式的消息；將原始固有消息 格式轉換成普通語言格式；經由已存儲的可構造規則對普通語言格式 的消息進行處理；將普通語言格式的經過處理的消息轉換成適當的目 的固有消息格式；以及將目的固有格式的消息輸送至所希望的汽車器 件或非汽車工業器件。
美國專利No.6，664，745、 No.6，570，348和No.6，331,756描述了用於 數字通信的具有多參數燈器材的設備。典型的燈器材是一種具有燈組 件和控制這種燈組件的通信節點的集成單元。 一種類型的照明系統具 有將這些燈器材互連的至少兩個通信系統。將數字控制器連接到這些 通信系統中的一個，且該通信系統的燈器材中的至少一個是一種用於 向另一個通信系統發送控制信號的指定網關。
美國專利No.6，292，901描述了用於向一種器件提供功率的方法和 系統，這些方法和系統包括提供數據信號和從這種數據信號提取功率 以向這種器件提供功率。這種器件可以是一種回應於這種數據信號的 器件或另一種器件。這種數據信號可在至少兩個數據狀態之間變化， 且這些方法和系統可在這些數據狀態中的一個或兩個期間提取功率。 這些方法和系統可包括多路復用器，且這種受控器件可以是一種符合 RS-485的器件，如與處理器連通的LED系統。這種數據信號可以是一 種DMX-512信號，且這種數據信號可控制用於這種器件的控制的處理 器。
美國專利No.6，930，455、 No.6，020，825和No.6，668，537描述了一種 劇場照明控制網絡，這種劇場照明控制網絡結合一種區域網，這種局 域網用於在多個節點控制器和控制臺或器件之間的通信，這些節點控 制器和控制臺或器件用於在劇場、電影製作舞臺或其它表演環境中建 立照明或其它效果水平。這種網絡的使用消除了對大多數硬線連接的 要求並在這種系統的各種元器件的定位和重新定位中提供靈活性，這 些硬線連接用於控制臺和其它控制器或監視器件的互連以實現控制器 支架。
美國專利申請No.2002/0181497類似地描述了 一種協議變換器，這種協議變換器適當的將從在一種協議下運行的器件指向在另一種協議 下運行的器件的通信變換。這種變換器耦合到這兩種器件並將這兩種 器件之間的通信變換成用於接收器件的適當格式。這種變換器可包括 一種可編程微處理器，這種可編程微處理器將通信處理成用於接收器 件的正確格式，然後將經過處理的這些通信傳輸至該接收器件。可將 變換器耦合在不同協議的兩個總線結構之間，其中的一個總線結構是
一種IEEE 1394-1995總線結構。優選將一種協議變換程序存儲在只讀 存儲器(ROM)內並由該微處理器使用以進行適當的變換。或者，將 這種可編程微處理器編程以用於由耦合到這種變換器的器件進行的變 換。為了與使用另一種協議的器件進行通信，使用第一種協議的器件 將設計用於使用該另一種協議的器件的通信發送到該協議變換器。在 接收從使用第 一種協議的器件發送的通信之後，該協議變換器將這種 通信處理成用於使用該另一種協議的器件的適當格式。然後將經過處 理的通信傳輸到使用該另 一種協議的器件。
美國專利No.5，898，801描述了 一種雙向冗餘光學傳輸系統，這種光 學傳輸系統構造成用於在多個數據終端設備之間的數字、模擬和離散 數據的同時傳遞的無阻塞雙向多信道不受協議約束的光學傳輸系統。 這種光學傳輸系統包括光傳輸線和多個節點，這種光傳輸線用於雙向 傳輸光，這些節點由這種光傳輸線串聯以接收、提取和傳遞信號光。 每個節點包括數據終端設備和電光界面器件，數據終端設備用於發出 和接收電信號，電光界面器件與數據終端設備連通並用於將由連通的 數據終端發出的電信號變換成用於插到光傳輸線上的信號光。這種電
收4電信號。每個節點還l二連接il種光學界面器件與數據終端設 備之間的轉換邏輯器件，以進行所要求的用於這種數據終端設備的協 議轉換。每個節點還包括連接到這種電光界面器件和光傳輸線的光學 界面器件，以從光傳輸線提取信號光，這種信號光由這種電光界面器 件變換成由數據終端設備接收的電信號。這種光學界面還將從電光界 面器件接收的信號光插到光傳輸線上並在該光傳輸線上雙向傳遞信號 光。
美國專利No.6，792，337描述了 一種用於電功率分布系統或其一部 分的功率管理結構。這種結構包括智能電子器件(IED)，這些IED構造成具有監視和控制所附的從屬器件的能力並提供在多個器件之間
以多種通信協議進行通信的能力。主/從結構中的主IED在從從屬IED 接收的數據上執行功率管理功能。此外，具有主功能度的IED提供網 頁伺服器容量，從而允許用戶通過開放的國際網際網路協議瀏覽經過處 理的數據，這種開放的國際網際網路協議如HTTP (超文本傳輸協議)。 美國專利No.6，930,730描述了在一種網絡系統內通過多種協i義集 中並均勻地控制多種器件的運行的器具、方法和系統，這些器件如通 信、消費者電子、音頻-視頻、模擬、數字1394等。該專利提供了用於 以無縫和用戶明晰的方式集中控制這些器件的控制系統和均勻的用戶 界面。在一種實施例中， 一種網絡系統的命令中心或網絡中心包括上 下文和連接置換相關的控制系統，這種控制系統允許所有類型的輸入 器件的集中和無縫集成控制。優選這種控制系統包括基於通用圖標的 圖形用戶界面，這種圖形用戶界面提供用於這種網絡系統的均勻的屏 上集中控制系統。包括視覺識別系統的這種用戶界面使用戶能夠通過 多種協議明晰地控制多個輸入器件，而在輸入命令器件的單控制層上 進行操作。
美國專利No.6，192，282描述了一種改進的建立自動化系統，這種系 統是一種模塊化設計，從而減少了影響特別建立系統的控制所必要的 指令量。進程間控制命令的相對較小的集合限定用在相對較高水平的 腳本和控制應用中的進程間控制協議。這種改進的建立自動化系統用 於將一種特別控制協議的控制指令轉換到另一種控制協議的控制指 令。文本解析程序在模塊化通信程序之間傳送進程間通信命令以通過 這些自動化建立系統影響控制。這種文本解析程序包括可執行指令， 這些可執行指令慮及了根據系統事件的進程間控制命令的條件通信。
美國專利申請No.2004/0225811描述了標準的輸入輸出(I/O)計 算機埠與數字可尋址照明界面(DALI)界面之間的一種界面網橋。 這種DALI網橋將信號水平和協議從標準的1/0計算機界面埠轉換到 DALI信號水平和協議，反之亦然。數字處理器用於協議轉換和消息緩 衝。信號水平轉換用於正確地連接到計算機埠和這種雙線DALI總 線的電壓水平。這種DALI網橋便於用於建立照明系統中的符合DALI 的器件和/或多個符合DALI的器件的測試和控制的標準計算機的使 用。歐洲專利No.l，189，386描述了一種適合於網絡的協議變換連接器， 這種連接器具有變換在室內高功能網絡與使用這種連接器的室內通信 網絡系統之間發送和接收的控制信號的協議的功能，這種室內高功能 網絡敷設在辦公樓或住宅和低功能適合於網絡的器具中，這些器具如 家用電器。在一種實施例中，這種協議變換連接器包括連接到室內敷 設的通信網絡的初級連接部分、連接到適合於網絡的器具的次級連接 部分、協議變換界面和饋線連接部分，這種協議變換界面變換用於控 制信號的協議，這些控制信號在這種通信網絡與適合於網絡的器具之 間發送和接收，且這種饋線連接部分向連接到次級連接部分的適合於 網絡的器具供給電功率。該專利還公開了設計用在電力線載波系統或 無線通信系統中的其它改進的和擴展的連接器。
雖然有用於通信協議之間的變換的器件和構造，但對能夠提供具
器件的集成功率和控制單元仍有需求。 ， '"
提供背景信息以揭示申請人認為可能與本發明有關的信息。不必 承認或認為前面的任何信息構成與本發明對照的現有技術。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於固態照明器件的集成功率和控制 單元。根據本發明的一個方面，提供一種適於與固態照明器件一起使 用的集成功率和控制單元，這種集成功率和控制單元包括功率輸入 端，這種功率輸入端用於接收第一功率格式的功率並適合於連接到電 源；數據輸入端，這種數據輸入端用於接收笫一數據格式的控制數據 並適合於連接到控制數據源；轉換器件，這種轉換器件耦合到功率輸 入端和數據輸入端並包括功率變換單元，這種功率變換單元構造成將 第一功率格式的功率變換至第二功率格式的功率，且轉換器件包括數
據變換單元，這種數據變換單元構造成將第一數據格式的控制數據變 換至第二數據格式的控制數據；以及功率和數據輸出端，這種功率和 數據輸出端適合於連接到該固態照明器件並將第二功率格式的功率和 第二數據格式的控制數據傳輸至該固態照明器件；這樣就向該固態照 明器件提供所要求的格式的功率和控制數據，且所要求的格式與第一 功率格式和第一數據格式無關。


圖1是根據本發明的一個實施例的集成功率和控制單元的主透視圖。
圖2是圖1中的集成功率和控制單元的後透視圖。
圖3是圖1中的集成功率和控制單元的分解圖。
圖4是根據本發明的一個實施例的集成功率和控制單元的框圖。
圖5A是根據本發明的另一個實施例的將數據變換單元取下的集
成功率和控制單元的透視圖。
圖5B是圖8A中的安裝數據變換單元的集成功率和控制單元的透視圖。
圖5C是圖8A中的安裝數據變換單元的集成功率和控制單元的另 一個透3見圖。
圖6是根據本發明的一個實施例的將數據變換單元取下的集成功 率和控制單元的主透視圖。
圖7是圖6中的集成功率和控制單元的分解圖。
圖8A是圖6中的具有數據變換單元的集成功率和控制單元的主透 視圖。
圖8B是圖6中的安裝數據變換單元的集成功率和控制單元的主透 視圖。
圖9示出了根據本發明的一個實施例的功率變換階段，可要求這 些階段運行一種數據變換單元，且圖中還示出了一種連接機構，這種 連接機構可根據本發明的一個實施例將數據變換階段與功率變換單元 結合。
圖IO示出了根據本發明的一個實施例的處理器，其中，將這種處 理器構造成將第一數據格式轉換成第二數據格式。
圖11示出了根據本發明的一個實施例的硬體電路，這種硬體電路 可用於將輸入數據信號變換至圖10中的處理器所要求的適當的電壓水平。
圖12示出了根據本發明的一個實施例的另一種硬體電路，這種硬 件電路可用於將輸入數據信號變換至圖10中的處理器所要求的適當的 電壓水平。圖13示出了根據本發明的一個實施例的再一種硬體電路，這種硬 件電路可用於將輸入數據信號變換至圖IO中的處理器所要求的適當的 電壓水平，圖13還示出了根據本發明的實施例的硬體，這種硬體可用 於將由圖10中的處理器所生成的信號變換至由一種固態照明器件所要 求的適當的電壓水平。
圖14是根據本發明的一個實施例的功率變換單元的示意圖，圖中 示出了輸入功率連接、輸入功率變換階段、輸出功率變換階段、輸出 功率連接以及輸入和輸出數據連接。
具體實施方式
定義
術語"發光元件"用於限定一種器件，這種器件在通過施加如穿 過器件的電位差或穿過器件的電流激活時發射電磁波頻譜區域或區域 組合內的輻射，電磁波頻i普區域或區域組合如可視區域、紅外區域和/ 或紫外區域。因此，發光元件可具有單色、準單色、多單色或寬帶頻 譜發射特徵。發光元件的實例包括半導體、有機或聚合物/聚合物發光 二極體、光抽運磷光體塗覆的發光二極體、光抽運納米晶體發光二極 管或本領域中的工作人員通常易於理解的其它類似器件。
用在本說明書中的術語"約"是指與標稱值的+/-10%的偏差。應 理解，這種偏差總是包括在本說明書中任何給定的值內，而無論是否 明確說明。
除非另有限定，用在本說明書中的所有技術和科學術語具有與本 發明所屬的領域中熟練的技術人員所通常理解的意義相同的意義。
本發明提供一種與固態照明器件一起使用的集成功率和控制單 元。這種集成功率和控制單元包括功率輸入端和數據輸入端。功率輸 入端從電源接收功率，其中，以第一功率格式構造這種功率。數據輸 入端從控制數據源接收控制數據，其中，以第一數據格式構造這種控 制數據。這種集成功率和控制單元還包括耦合到功率輸入端和數據輸 入端的轉換器件。將這種轉換器件構造成將第一功率格式的功率變換 至第二功率格式的功率。還將這種轉換器件構造成將第一數據格式的 控制數據變換至第二數據格式的控制數據。第二功率格式和第二數據 格式與所要求的固態照明器件的功率格式和數據格式兼容。這種集成功率和控制單元還包括功率和數據輸出端，這種功率和數據輸出端適 合於連接到該固態照明器件，從而使所要求的格式的功率和控制數據 能夠傳輸至這種固態照明器件。這樣，這種集成功率和控制單元就能 夠以所要求格式將功率和控制數據均提供給該固態照明器件，而與由
這種集成功率和控制單元最初接收的功率格式和控制數據格式無關。 功率輸入端
這種功率輸入端構造成接收各種格式的功率，這些格式包括直流、 脈沖電流、交流和與數據集成的電流格式。例如，特別就交流類型的 源而言，可將這種功率輸入端構造成接收各種電壓和頻率的功率。
在本發明的一個實施例中，將這種功率輸入端構造成提供至電源 電纜的可拆連接。在另一個實施例中，可將在末端帶有插頭的電源主 引線經由這種功率輸入端硬線連接到這種集成功率和控制單元。
在本發明的一個實施例中，這種集成功率和控制單元的功率輸入 端具有彈簧夾終端塊，這種彈簧夾終端塊允許用於提供功率的電源電
纜的連接。在一個實施例中，在連接到這種終端塊之前將這些電源電 纜的端部剝離。在另一個實施例中，巻曲終端或螺旋終端可用於這種 電源電纜至這種終端塊的連接。
在另一個實施例中，可將這種集成功率和控制單元的功率輸入端
構造成工業標準的功率插口 ，如國際電工委員會(IEC)配電盤安裝插 頭，這種插頭接收連接器，如IEC線插座。本領域中熟練的工作人員 通常會容易地理解可提供給這種集成功率和控制單元的輸入功率的其 它格式以及用於輸入功率的這種格式的所要求的功率輸入端構造。 數據輸入端
這種數據輸入端構造成接收各種格式的控制數據，這些格式包括 網絡傳輸協議和用於照明器件的運行的其它協議。例如，這種數據輸 入端適合於接收DMX、 DALI、 0畫10V、 l-10V、 RS陽232、 RS-485、 RDM、 專用協議或本領域中熟練的工作人員通常會理解的其它協議格式的控 制數據。這種數據輸入端還可能夠從用戶接收直接輸入，其中，這種 直接輸入可限定如來自這種固態照明器件的通過如手動控制的使用的 輸出光的所希望的光通量和色度。
在本發明的一個實施例中，可用數字或模擬特性構造這些手動控 制輸入，如耦合到這種數據輸入端的開關、電位計等。在本發明的一個實施例中，電纜鞭(cable whip)從這種集成功率 和控制單元延伸，其中，將這種電纜鞭構造成這種數據輸入端。可將 這種電纜鞭的電纜連接到外部電纜或本領域中熟練的工作人員所公知 的其它連接器格式，例如這些外部電纜載有控制數據並帶有巻曲。
在一個實施例中，這種集成功率和控制單元的數據輸入端具有彈 簧夾終端塊，這種彈簧夾終端塊用於允許提供控制數據的數據源電纜 的連接。
在一個實施例中，若預先確定控制數據的格式，則可使用用於這 種預先確定的控制數據格式的工業標準的連接器。例如，若以DMX格 式構造控制數據，則可將5插腳XLR連接器用作數據輸入端。
轉換器件
將這種轉換器件構造成從數據輸入端接收控制數據、從功率輸入 端接收功率並將接收到的功率格式和控制數據格式變換成與受控的固
態照明器件兼容的格式。這種轉換器件還將所希望的這些功率格式和 控制數據格式傳輸至功率和數據輸出端以接著傳輸至固態照明器件。
在本發明的一個實施例中，將這種轉換器件構造成接收以公知的 格式構造的功率和控制數據並接著將這種公知的功率和控制數據格式 變換成所希望的功率和控制數據格式，以用於固態照明器件或網絡或 集成功率和控制單元連接到的固態照明器件的運行。
在本發明的一個實施例中，這種轉換器件變換功率和控制數據以 對固態照明器件的網絡進行控制。在將功率和控制數據變換成用於所 希望的網絡的特定固態照明器件的格式時，這種轉換器件還可將地址 與這種功率和控制數據結合，這種地址識別特定的固態照明器件。這 樣就可將正確的功率和控制數據發送到網絡中的特定固態照明器件， 且每個功率和控制數據均具有所希望的格式。
在本發明的一個實施例中，將一個或多個固態照明器件操作性地 耦合到轉換器件，且將一個或多個固態照明器件構造成用於這種轉換 器件以積極地查詢一個或多個固態照明器件，以自動確定一個或多個 固態照明器件所要求的功率和/或數據格式。
功率變換單元
將這種功率變換單元構造成將接收到的功率格式變換成與受控的 固態照明器件兼容的功率格式。在一個實施例中，這種功率變換單元可包括一個或多個變壓器和 其它硬體，這些變壓器和硬體能夠對輸入功率、輸入功率的電流和輸 入功率的頻率中的一個或它們的組合進行調節以成為所希望的功率格 式。
在本發明的一個實施例中，將這種功率變換單元構造成接收輸入 電壓並將這種輸入電壓升高或放大至預定的水平，這種預定的水平選 擇為高於期望的輸入電壓水平。在變換至所希望的功率格式之前進行 這種輸入功率放大，固態照明器件要求這種變換至所希望的功率格式。 這樣，功率變換單元的這種構造就能夠接收大範圍的電壓，因為將輸 入功率在放大之後變換至預定的水平。
在固態照明器件的運行期間，根據固態照明器件的運行模式或根 據對處於所希望的效率水平的照明器件的要求，用於這種固態照明器 件的所希望的功率格式可以變化。
在本發明的一個實施例中，功率變換單元包括硬體和/或固件，這 種硬體和/或固件構造成自動檢測輸入功率的格式並適當地調節或重新 構造功率變換進程，以使功率變換單元能夠將檢測到的輸入功率的格 式轉換成所希望的輸出功率的格式。例如，可通過從固態照明器件接 收反饋信號的轉換單元來實現功率變換單元的這種檢測和重新構造， 其中，這種反饋信號表明固態照明器件所要求的功率格式。在一個實 施例中，可在向這種固態照明器件提供初始水平的輸出功率時或在將 功率提供給這種固態照明器件之後立即從這種固態照明器件接收反饋 信號。
在另一個實施例中，可接收反饋信號以回應於向這種固態照明器 件發送查詢信號。例如，這種轉換器件最初可在與固態照明器件電氣
連接時向這種固態照明器件提供25V。這種固態照明器件接著向這種 轉換器件發送信號，這種信號表明固態照明器件只要求23V。隨後對 轉換器件的功率變換單元自動重新構造，以使這種功率變換單元提供 所希望的功率格式，即23V的電壓的功率。
作為另一種實例，這種轉換單元可向固態照明器件發送查詢，這 種查詢明確地請求該固態照明器件提供運行要求，即所要求的功率格 式。查詢格式可類似於用於識別、定位或其它目的的查詢FRID標籤， 如本領域中熟練的工作人員通常會容易地理解的查詢FRID標籤。在這種構造中，將轉換單元和固態照明器件均適當地進行構造以能夠進行 這種積極查詢，其中，本領域中熟練的工作人員通常會容易地理解這 種類型的構造。
在本發明的一個實施例中，這種功率變換單元是一種穩壓電源， 這種穩壓電源是一種線性電源或一種切換模式的電源。例如，這種功
率變換單元的DC輸出電壓可由一種反饋迴路調節，這種反饋迴路可提 供來自這種固態照明器件的反饋信號，以設定由這種功率變換單元所 提供的DC輸出電壓。例如，不同的固態照明器件甚至是標稱相同的固 態照明器件通常會發送對應於不同的前向電壓要求的不同反饋信號， 這些前向電壓要求如這種固態照明器件中的各種組成發光元件所要求 的最小前向電壓。
在一個實施例中且對於所希望的效率而言，可將這種功率變換單 元構造成提供所要求的最小電壓。可將這種功率變換單元構造成一種 電源，如降壓電源、升降壓電源、SEPIC電源、行逆程高壓電源(flyback power su卯ly)或本領域中熟練的工作人員通常公知的其它類型的電 源。諸如本領域中所公知的那樣，這些類型的電源可接收一系列的輸 入功率格式，如DC格式、AC格式或脈衝格式。可經由來自該固態照 明器件的反饋信號將由該功率變換單元所提供的功率輸出格式調節成 所要求的電壓或電流。
在一個實施例中，將這種功率變換單元構造成將輸入功率的特定 格式變換至所希望的輸出功率的功率格式。例如，這種功率變換單元 在其中具有預先確定的不可重新構造的變換系統，這種變換系統專門
設計用於將特定的輸入功率變換至特定的輸出功率。在此實施例中， 可將轉換器件構造成允許與轉換器件連通的功率變換單元的互換，從 而使相同的轉換器件能夠適合於功率的替代格式至所希望的功率格式 的轉換。例如，將在轉換器件的這種格式內的至功率變換單元的所有 連接形成為可拆耦合器、可拆連接器等。
在一個實施例中，將這種功率變換單元構成為一種可更換電路板 或模塊。例如，若所要求的功率格式在目前可從功率變換單元得到的 範圍之外，則可用另一種功率變換單元替代這種功率變換單元，該另 一種功率變換單元可以是一種在替代電路板模塊上構造的功率變換單 元，這種替代電路板能夠提供所要求的功率格式。在一個實施例中，可對這種電路板模塊進行選擇以在實質上提高用於所要求的特別類型 的輸入和輸出功率格式的功率變換效率。
在另一個實施例中，當進行變換的功率格式具有疊加在其上面的 數據信號時，這種功率變換單元包括構造成將這些控制數據信號與功 率信號分離的濾波器或其它器件。在此實施例中，若有要求，可接著 將提取的控制數據指向該數據變換單元以進行隨後的變換。在提取控 制數據時，可將功率變換成這種固態照明器件所要求的功率格式。
數據變換單元
將這種數據變換單元構造成將接收到的控制數據格式變換成與受 控的固態照明器件兼容的數據格式。
這種數據變換單元包括構造成將輸入控制數據的公知格式轉換成 所希望的輸出控制數據的數據格式的一個或多個固件/軟體和硬體。這 種數據變換單元包括用於控制數據的變換的處理器或微處理器並耦合
到存儲器且能夠訪問這種存儲器，如RAM、PROM、EPROM、EEPROM 或本領域中熟練的工作人員通常會容易地理解的類似存儲器。
在本發明的一個實施例中，將變換參數如以算法的格式的變換參 數儲存在存儲器中以由處理器或微處理器訪問，從而使變換進程能夠 進行。例如，可將用於將公知的控制數據的格式變換成所希望的控制 數據的格式的變換參數儲存在存儲器中。此外，若所希望的控制數據 的格式可以變化，則這種存儲器可包括用於在多種數據格式之間變換 的變換參數，例如但並不僅限於DALI至RDM、 DMX至DALI、 RDM 至DALI,或者公知的數據格式至專用數據格式的變換。
在另一個實施例中，可將這些變換參數儲存在存儲器中，這種存 儲器可由這種處理器或微處理器訪問並構造成一種查找表，這種查找 表使公知的控制數據的格式與相應的所希望的控制數據的格式相互關 聯。
在本發明的一個實施例中，將這種數據變換單元構造成具有硬體， 這種硬體將從該數據輸入端接收的控制數據的第一格式變換成可由處 理器或微處理器讀出和操作的信號。例如，這種硬體可以是電路集合， 如放大器、電平切換器、光耦合器、無線收發器、濾波器或將用於由 該處理器操作的接收到的控制數據進行預處理的其它電路。可接著將 這種處理器構造成從這種硬體接收的信號提取所要求的控制數據。基於從公知的控制數據的第一格式與所希望的控制數據的格式之間的相 互關係確定的參數集合，這種處理器可接著將這種控制數據變換成與 該固態照明器件兼容的格式。在一個實施例中，由這種處理器生成的 所希望的控制數據的格式可在輸出至該固態照明器件之前由硬體進行 預處理，這種硬體如放大器、電平切換器、光耦合器、無線收發器、 濾波器或其它電路。
在一個實施例中，將數據變換單元構造成將輸入數據的特定格式 變換至所希望的輸出數據的特定格式。例如，這種數據變換單元在其 中具有預先確定的不可重新構造的變換系統，這種變換系統專門設計 用於將特定的輸入數據格式變換至特定的輸出數據格式。在此實施例 中，可將轉換器件構造成允許與特別的轉換器件連通的數據變換單元 的互換，從而使相同的轉換器件能夠適合於數據的替代格式的轉換。 例如，將在轉換器件的這種格式內的至數據變換單元的所有連接形成 為可拆耦合器、可拆連接器等。這樣就可將這種數據變換單元互換， 以能夠將這種集成功率和控制單元手動重新構造以接收不同的輸入數 據格式，而並不改變這種固態照明器件或變動這種集成功率和控制單 元與這種固態照明器件之間的物理或電氣連接。
在本發明的實施例中，將這種數據變換單元的硬體和/或固件構造 成自動檢測輸入控制數據的格式並適當地調節或重新構造變換進程， 以使這種數據變換單元能夠將檢測到的輸入控制數據的格式轉換至所 希望的控制數據的格式。例如，在識別輸入數據格式和所希望的輸出 數據格式時，這種數據變換單元能夠經由處理器或微處理器訪問存儲 器以上傳適當的變換算法或查找表，以使數據變換進程能夠進行。
在本發明的實施例中，將這種數據變換單元的硬體和/或固件構造 成自動檢測數據輸出的格式並適當地調節或重新構造這種數據變換進 程，以使這種數據變換單元能夠轉換檢測到的輸出數據的格式，這種 輸出數據的格式與公知的或檢測到的輸入數據的格式有關。例如，這 通過從這種固態照明器件接收反饋信號來實現，其中，這種反饋信號 表明這種照明器件所要求的數據格式。可在最初將這種轉換器件連接 到照明器件或在將初始功率水平提供給照明器件時將這種反饋信號傳 輸至這種轉換器件，尤其是這種數據變換單元。
在本發明的實施例中，這種轉換單元可向固態照明器件發送查詢，這種查詢明確地請求該固態照明器件提供運行要求，即所要求的數據
格式。查詢格式可類似於用於識別、定位或其它目的的查詢FRID標籤， 如本領域中熟練的工作人員通常會容易地理解的查詢FRID標籤。在這 種構造中，將轉換單元和固態照明器件均適當地進行構造以能夠進行 這種積極查詢，其中，本領域中熟練的工作人員通常會容易地理解這 種類型的構造。
在本發明的一個實施例中，可將這種數據變換單元構造成用於多 模式運行，如"學習模式"和"運行模式"。例如，在"學習模式" 時，可將這種數據變換單元構造成檢測輸入控制數據並評估這種輸入 控制數據的格式，從而提供適當的轉換算法或查找表的選擇途徑，例 如，以將這種輸入控制數據轉換成所希望的控制數據的格式。在識別 這種輸入控制數據的格式時，這種數據變換單元可以以如"運行模式" 運行，這種"運行模式，，可使這種數據變換單元能夠將這種輸入控制 數據轉換成所希望的格式。
在本發明的一個實施例中，將這種數據變換單元構造成僅在預先 確定的時間段之後從"運行模式"回到"學習模式"，在這種預先確 定的時間段期間，這種數據變換單元檢測輸入數據。在"運行模式" 時間段期間，這種數據變換單元可繼續識別數據接收誤差，其中，這 些數據接收誤差可表明數據協議中可能的變化。在此實施例中，並不 要求這種數據變換單元專用於計算資源以連續地檢查輸入控制數據， 以評估這種控制數據的格式。例如，在用於回到"學習模式"的時延 終止之前，這種數據變換單元可認為以前確定的控制數據格式繼續有 效。此外，例如，當控制數據傳輸已在這種時延終止之前終結時，在 新的控制數據到達時，這種數據變換單元會認為以前確定的控制數據 格式仍有效。
在本發明的一個實施例中，可將這種數據變換單元構造成在控制 數據傳遞之前或傳遞期間接收控制數據格式識別符。這樣就限定輸入
控制數據的格式，且並不要求這種數據變換單元進行自動檢測程序以 評估輸入控制數據的格式或協議。 功率和數據輸出端
功率和數據輸出端是將所希望的功率格式的功率和所希望的數據 格式的控制數據傳輸至這種固態照明器件或這種固態照明器件的網絡所憑藉的裝置。
這種功率和數據輸出端的構造可與用於功率和控制數據至這種固 態照明器件的傳輸的裝置兼容。例如，可將這種功率數據輸出端構造 成允許有線或無線傳輸。
在本發明的實施例中，將這種功率和數據輸出端構造成兩個分離 的輸出端。在另一個實施例中，將這種功率和數據輸出端構造成單輸 出端，這種單輸出端傳輸均具有所希望的格式的功率和數據。
在本發明的一個實施例中，將這種功率和數據輸出端構造成DC 電壓輸出端和RS-485輸出端。 外殼
在本發明的一個實施例中，集成功率和控制單元由外殼封閉，這 種外殼可向集成功率和控制單元提供物理保護和可選環境保護。將這 種網絡構造成帶有孔徑，這些孔徑允許至集成功率和控制單元的功率 輸入端、數據輸入端和功率數據輸出端的操作性連接。
在一個實施例中，這種外殼包括用於這種單元的安裝的緊固裝置。
圖1和圖2分別示出了根據本發明的一個實施例的帶有外殼的集 成功率和控制單元的主透視圖和後透^L圖。
圖3是圖1中的主透視圖的分解圖。用三個配合節段IO、 20和30 形成外殼。集成功率和控制單元包括變壓器30和可提供功率變換的其 它硬體和固件。數據轉換板80由耦合器60耦合到PCB，其中，這種 數據轉換板可提供控制數據至所希望的數據格式的變換。此外，還將 功率輸入端40和數據輸入端如圖所示的那樣安裝在這種PCB上，其 中，將功率輸入端和數據輸入端操作性地連接到轉換器件的各自的部 分。
圖4示出了根據本發明的實施例的集成功率和控制單元的示意圖。 將照明器件(未示出)連接到功率輸出連接器78、數據輸出連接器72 和反饋連接器71。將輸入功率連接到功率輸入連接器75並將輸入數據 連接到數據輸入連接器74。功率變換單元76將功率從輸入功率格式變 換至輸出功率格式。數據變換單元73將輸入數據格式變換至輸出數據 格式。明確所希望的輸出功率格式的信號經由內連接77從反饋連接器 71傳遞到功率變換單元76。可將數據變換單元和功率變換單元均構造 成在功率和數據的多個格式之間來迴轉換。這種反饋連接提供從這種照明器件接收的信息，其中，這種信息表明所要求的功率格式、所要 求的數據格式或二者均提供。
圖5A、 5B和5C示出了根據本發明的另一個實施例的集成功率和 控制單元的透視圖。圖5A示出了將數據變換單元取下的集成功率和控 制單元，而圖5B和圖5C示出了安裝數據變換單元100的相同的集成 功率和控制單元。
圖6是根據本發明的一個實施例的將數據變換單元取下的集成功 率和控制單元的主透視圖。圖7是圖6中的集成功率和控制單元的分 解圖。圖8A和圖8B是圖6中的安裝數據變換單元101的集成功率和 控制單元的主透視圖。
圖9示出了根據本發明的一個實施例的功率變換階段，可要求這 些階段運行這種數據變換單元。圖9還示出了根據本發明的一個實施 例的一種連接機構，這種連接機構可使數據變換階段與功率變換單元 互連。
圖IO示出了根據本發明的一個實施例的處理器的示意圖，其中， 將這種處理器構造成將笫一數據格式轉換成第二數據格式。圖ll示出 了根據本發明的一個實施例的硬體電路，這種硬體電路可用於將輸入 數據信號變換至圖10中的處理器所要求的適當的電壓水平。圖12示 出了根據本發明的一個實施例的另一種硬體電路，這種硬體電路可用 於將輸入數據信號變換至圖10中的處理器所要求的適當的電壓水平。 圖13示出了根據本發明的一個實施例的再一種硬體電路，這種硬體電 路可用於將輸入數據信號變換至圖IO中的處理器所要求的適當的電壓 水平。圖13還示出了根據本發明的實施例的硬體，這種硬體可用於將 由圖10中的處理器所生成的信號變換至由這種固態照明器件所要求的 適當的電壓水平，這種集成功率和控制單元操作性地耦合到這種固態 照明器件。
圖14是根據本發明的一個實施例的功率變換單元的示意圖，圖中 示出了根據本發明的一個實施例的輸入功率連接、輸入功率變換階段、 輸出功率變換階段、輸出功率連接以及輸入和輸出數據連接。
固態照明器件
固態照明器件可包括固態照明器。固態照明器可包括一個或多個 發光元件的一個或多個組，其中，每個組可包括相同標稱色彩的發光元件。不同的色彩可以是所希望的發光元件的紅色、綠色、藍色、琥 珀色或其它色彩中的一個或多個的組合。固態照明器件可生成具有色 度的光，這種色度在結合在這種照明器件中的發光元件的範圍之內。 為了對由固態照明器件所生成的光進行控制，有必要對由每個發光元 件或發光元件的每個組所生成的光的量進行控制。固態照明器件內的 控制器可接收以所要求的格式構造的控制數據以確定一個或多個發光 元件的組的所希望的運行特徵。這種控制器可接著回應於這種控制數 據並向一個或多個發光元件的一個或多個組提供控制信號，從而控制 一個或多個發光元件的一個或多個組的運行，並因此而控制由這種照 明器件輸出的光的光通量和色度。
可將一個或多個固態照明器件構造成形成照明網絡。固態照明網 絡協議可控制這種照明網絡內的照明器件的運行條件。只要能夠有效 地處理照明網絡中的照明器，就可通過一個或多個主控制器實現固態 照明網絡協議。可通過具有數據傳輸協議的有線或無線通信網絡建立
這種網絡，這種數據傳輸協議如DALI、 DMX、專用協議或本領域中 熟練的工作人員通常公知的其它適當的通信協議。
顯然，前面的本發明的實施例是示例的且可以以多種方式改變。 並不認為目前或未來的這些變化脫離本發明的精神和範圍，且旨在本
利要求S的範圍之內r
在明確地且單獨地指明通過參考結合每個單獨的專利、出版物和 資料庫著錄項目的範圍內，在本說明書中引用的所有的專利和出版物 包括公開的專利申請和資料庫著錄項目均明確地通過參考整體結合在 本說明書中。
權利要求
1. 一種適於與固態照明器件一起使用的集成功率和控制單元，所述集成功率和控制單元包括a)功率輸入端，所述功率輸入端用於接收第一功率格式的功率，所述功率輸入端適合於連接到電源；b)數據輸入端，所述數據輸入端用於接收第一數據格式的控制數據，所述數據輸入端適合於連接到控制數據源；c)轉換器件，所述轉換器件耦合到所述功率輸入端和所述數據輸入端，所述轉換器件包括功率變換單元，所述功率變換單元構造成將所述第一功率格式的所述功率變換至第二功率格式的功率，且所述轉換器件包括數據變換單元，所述數據變換單元構造成將所述第一數據格式的所述控制數據變換至第二數據格式的控制數據；以及d)功率和數據輸出端，所述功率和數據輸出端適合於連接到所述固態照明器件，所述功率和數據輸出端將所述第二功率格式的功率和所述第二數據格式的控制數據傳輸至所述固態照明器件；這樣就向所述固態照明器件提供所要求的格式的功率和控制數據，且所要求的格式與所述第一功率格式和所述第一數據格式無關。
2. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將所 述功率變換單元構造成在變換所述第一功率格式至所述第二功率格 式之前將所述第一功率格式放大到預先確定的電壓水平。
3. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所述 功率變換單元包括構造成自動識別所述第一功率格式的硬體和/或固 件。
4. 如權利要求3所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將所 述功率變換單元構造成在自動識別所述第一功率格式的基礎上重新 構造功率變換進程。
5. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所述 轉換單元查詢所述固態照明器件的運行參數。
6. 如權利要求5所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所述 運行參數包括所述第一功率格式的身份。
7. 如權利要求l所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將所 述功率變換單元構造成將特定笫一功率格式變換至特定第二功率格式。
8. 如權利要求7所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將所 述功率變換單元構造成能夠與所述集成功率和控制單元可替換互連的 模塊或電路板。
9. 如權利要求l所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所述 功率變換單元是選自包括降壓電源、升壓電源、升降壓電源、SEPIC 電源、行逆程高壓電源的組的電源。
10. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述功率變換單元是線性穩壓電源或開關模式穩壓電源。
11. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述數據變換單元包括存儲器，所述存儲器具有儲存在所述存儲器上面 的變換參數。
12. 如權利要求ll所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述變換參數是一個或多個算法，每個算法限定第一數據格式與第二數 據格式之間的相互關係。
13. 如權利要求11所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述變換參數是一個或多個查找表，每個查找表限定第一數據格式與第 二數據格式之間的相互關係。
14. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述數據變換單元包括構造成自動識別所述第一數據格式的硬體和/或固 件。
15. 如權利要求14所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將 所述數據變換單元構造成在自動識別所述第一功率格式的基礎上重新 構造數據變換進程。
16. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述運行參數包括所述第一數據格式的身份。
17. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將 所述數據變換單元構造成將特定第一數據格式變換至特定第二數據格 式。
18. 如權利要求17所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將 所述數據變換單元構造成能夠與所述集成功率和控制單元可替換互連 的模塊或電路板。
19. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將 所述數據變換單元構造成以第一學習模式和第二運行模式運行，其中， 在以所述第 一學習模式運行時，將所述數據變換單元構造成識別所述 第一數據格式。
20. 如權利要求19所述的集成功率和控制單元，其特徵在於將 所述數據變換單元構造成在預先確定的時間段之後從所述第二運行模 式返回到所述第一學習模式。
21. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述集成功率和控制單元由外殼封閉，所述外殼構造成提供物理保護。
22. 如權利要求22所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述外殼還構造成提供環境保護。
23. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述第一功率格式和第二數據格式選自包括直流、脈衝電流、交流和與數據集成的電流格式的組。
24. 如權利要求1所述的集成功率和控制單元，其特徵在於所 述第一功率格式和第二數據格式選自包括DALI、 DMX、 RDM、 0-10V、l-10V、 RS-232、 RS-485和專用協議的組。
全文摘要
本發明提供一種用於與固態照明器件一起使用的集成功率和控制單元。這種集成功率和控制單元包括功率輸入端和數據輸入端。這種功率輸入端從電源接收功率，其中，以第一功率格式構造這種功率，且這種數據輸入端從控制數據源接收控制數據，其中，以第一數據格式構造這種控制數據。這種集成功率和控制單元還包括耦合到這種功率輸入端和數據輸入端的轉換器件。將這種轉換器件構造成將第一功率格式的功率變換至第二功率格式的功率，並且還將這種轉換器件構造成將第一數據格式的控制數據變換至第二數據格式的控制數據。第二功率格式和第二數據格式與該所要求的固態照明器件的功率格式和數據格式兼容，並且利用功率和數據輸出端傳輸所要求的固態照明器件的功率格式和數據格式。
文檔編號H05B33/02GK101427607SQ200780014351
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月23日 優先權日2006年4月21日
發明者O·佩林塞克, P·瓊格沃思 申請人:Tir科技公司