使用用於發送校準數據的電源線通信的燈的校準的製作方法

2023-10-20 11:34:22

專利名稱：使用用於發送校準數據的電源線通信的燈的校準的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及信號處理領域，且更具體地，涉及校準燈的系統和方法。
背景技術：
發光二極體(LED)作為主流光源正變得特別受歡迎的一部分原因是通過高效率光輸出達到節能以及諸如減少汞的環境動機。LED是半導體器件，由直流電驅動。LED的亮度(即發光強度)大致與流過LED的電流成正比例變化。因此，增大提供給LED的電流會增大LED的強度，減小提供給LED的電流會使LED變暗。可以通過直接降低送到LED的直流電流水平或者通過佔空比調製降低平均電流改變電流。LED具有元件間的變化。例如，對於一個特定電流，一個LED的亮度與另一 LED相比可以改變人們可覺察的數量。此外，當一個或多個LED組裝到一個燈中，並且多個燈彼此靠近排列時，不同燈中的LED之間的變化可能足以使人們覺察到一個燈與另一個燈的亮度不同。圖IA描繪燈校準系統100。通常，燈校準系統100允許燈102的亮度被檢測，並根據需要在一個公差級別內被調節。該公差級別可以是一個特定值或某個範圍內的值。燈校準系統100包括位於照度計104附近的燈102。燈102經過示例性的功率端子106和 108連接到電壓源110，電壓源110給燈102提供交流(AC)電源電壓VAC_SUPPLY。每個燈 102被校準，使得燈102的亮度在預定亮度公差內。電壓源110例如是公用電，AC電源電壓VAC_SUPPLY例如在美國是60Hz/110V線電壓，或者在歐洲是50Hz/220V線電壓。燈102 包括將電源電壓VAC_SUPPLY轉換成調節後的連結電壓VLINK和輸出電流iOUT的功率控制電路112。連結電壓例如是具有介於200V-400V之間的調節值的大致恆定的電壓。功率控制電路112包括燈驅動器114。燈驅動器114是開關功率變換器，諸如降壓變換器、升壓變換器或降壓-升壓變換器。燈驅動器114包括開關(未顯示)，開關的佔空比由控制器116 產生的開關控制信號5S0控制。參照發明人為JohnL.Melanson、受讓人為5irrusL0gic， Inc、於 2007 年 12 月 31 日提交的標題為"Power5ontrol System Using ANonlinear Delta-SigmAModulator With Nonlinear Power5onversion Process Modeling，，的美國專利申請11/967，269的圖1和圖2描述了一個示例性開關控制電路。美國專利申請 11/967，269在本文中稱作「Melanson I 」，其全部內容在此合併於本文中。圖IB描繪燈校準系統150，其代表燈校準系統100的一個物理實施例。燈124代表燈102的一個示例性物理實施例。為了校準燈124，燈124被物理地放置在測試設備126 中，並連接到電壓源110。功率控制電路將輸出電流iOUT提供給光源118，使光源118中的一個或多個LED中的每一個發光。照度計104檢測由光源118產生的光119，並在顯示器 120上顯示光源118的亮度的指示。功率控制電路112包括微調模塊122，該微調模塊122 可以被調節以改變燈124的亮度，使得由照度計104指示的燈102的亮度在預定亮度公差內。功率控制電路112通過燈124的電源線132連接到外殼128。為了露出微調模塊122，通過使外殼128與燈蓋130分開，來部分地拆開燈124。露出的微調模塊122使得可以接近微調模塊122，並可以調節微調模塊122以調節燈124的亮度。調節之後，燈124被重
新組裝。部分地拆開燈124，調節微調模塊122並重新組裝燈124導致耗時的校準過程，這通常不能以有競爭力的價格來大批量製造燈。此外，一些傳統的燈102具有不可接近的功率控制電路，因此不可校準。因此，期望有不同的校準燈的方式。

發明內容
在本發明的一個實施例中，一種設備，包括被配置成為燈生成一個或多個功率控制信號的控制器，其中所述控制器被進一步配置成接收燈校準數據，並處理校準數據以校準燈，該燈校準數據是通過燈的一個或多個功率端子接收的。在本發明的另一實施例中，一種方法，包括通過燈的一個或多個功率端子接收燈校準數據並處理燈校準數據，以校準燈。所述方法進一步包括使用所述校準數據為燈產生一個或多個功率控制信號。在本發明的又一實施例中，一種設備，包括校準單元，其被配置成向燈的一個或多個功率端子發送用於校準燈的校準數據。


通過參照附圖可以更好地理解本發明，其各種目標、特徵和優點對本領域技術人員是很顯然的。在幾幅圖中使用相同的附圖標記來指示相同或相似元件。圖IA(標示為現有技術)描繪燈校準系統。圖IB(標示為現有技術)描繪圖IA的燈校準系統的一個實施例。圖2描繪燈校準系統。圖3描繪經過燈的功率端子接收電源電壓/校準數據的燈校準系統。圖4描繪用於圖2的燈校準系統的校準單元的實施例。圖5描繪圖4的校準單元的開關。圖6描繪圖4的校準單元的電源電壓/校準數據的示例性相位調製波形。圖7描繪用於圖2的燈校準系統的高速校準單元的實施例。圖8描繪用於圖7的高速校準單元的高速開關。圖9描繪用於圖7的高速校準單元的相應高速開關系統。圖10描繪通過圖7的高速校準單元的校準調製信號進行的電源電壓/校準數據的示例性高速編碼。圖11描繪圖2的燈校準系統的控制器的一個實施例。圖12描繪圖11的控制器的解碼器。圖13描繪圖11的控制器的燈驅動控制器。圖14描繪用於圖11的控制器的處理器的狀態圖。圖15描繪燈的一個實施例。
具體實施方式
在至少一個實施例中，燈包括控制器，該控制器被配置成為燈產生功率控制信號， 還被配置成接收燈校準數據，經由燈的一個或多個功率端子接收燈校準數據。控制器被配置成處理校準數據，以校準燈。校準系統為燈提供能量，以允許照度計在正常操作條件下測量由燈發射的光。在至少一個實施例中，燈包括發射光的一個或多個發光二極體(LED)。 照度計向校準單元提供光數據。光數據測量光的一個或多個性質，如亮度和主要光學波長。 校準單元判定光數據是否表明燈在公差內。燈通過功率端子接收來自電壓源的功率。校準單元為控制器產生校準數據，並調製提供給燈的電壓，從而將校準數據發送到控制器。因此，在至少一個實施例中，燈通過功率端子接收校準數據。控制器包括對校準數據進行解碼的解碼器。在至少一個實施例中， 控制器包括處理校準數據的處理器，從而校準燈。在至少一個實施例中，在校準過程中提供給燈的電壓是AC電源電壓。校準單元調製該AC電源電壓，從而將校準數據編碼在電源電壓內，使得電源電壓被轉換成電源電壓和數據信號。在至少一個實施例中，校準單元通過使用相位調製來調製電源電壓，並且將校準數據編碼在產生的相位角內。在至少一個實施例中，控制器已經包括計時器，以檢測在正常使用過程中與燈的變暗有關的相位角。計時器的輸出可以用來解碼校準數據。在至少一個實施例中，在校準過程中送給燈的電壓是高速脈衝寬度調製(PWM)電源電壓信號。PWM信號的佔空比被修改以對校準數據編碼。根據脈衝寬度調製調節PWM信號的峰值電壓，使得電源電壓信號的平均峰值提供用於「打開」燈的電壓電平。圖2描繪燈校準系統200，其包括控制器202，控制器202被配置成為燈204產生功率控制信號5S1和5S2，並接收燈電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA。通常，燈校準系統 200允許燈102的一個或多個性質被檢測，並且根據需要被調節到一個公差級別。該公差級別可以是一個特定值或某個範圍內的值。在至少一個實施例中，控制器202是在半導體晶片上製造的集成電路。在其它實施例中，控制器202是使用分立元件或集成和分立元件的組合製造的。控制器202可以是模擬、數字或模擬數字混合的。儘管描繪了兩個控制信號 5S1和5S2，但控制器202可以被配置成產生任何數目的控制信號，以控制連結電壓VLINK 以及光源216中的一個或若干電流。在至少一個實施例中，多個電流在光源216中流動，以分別照亮不同組的發光源，諸如LED。在燈204的校準過程中，燈204的功率端子206和208分別連接到校準單元210 和電壓源212。電壓源212提供電源電壓VSUPPLY。電源電壓VSUPPLY可以是交流(AC)或直流(DC)電壓。在燈204的校準過程中，功率控制電路214產生連結電壓VLINK，並給光源216提供功率。在至少一個實施例中，控制信號5S1控制連結電壓VLINK。功率控制單元 214還向光源216提供輸出電流iLS，以使光源216發射光218。在至少一個實施例中，控制信號5S2控制輸出電流iLS的平均值。在至少一個實施例中，功率控制單元214控制光源216中的開關(諸如圖15中的開關1522)，該開關直接控制光源216中的輸出電流iLS。 光源216可以是任何類型的光源。在至少一個實施例中，光源216包括一個或多個LED的一個組或多個組。照度計220檢測由光源216發射的光，並產生照明數據信號LDATA。照明數據信號 LDATA包含代表由照度計220確定的光218的(若干)性質的數據。在至少一個實施例中， 照明數據信號LDATA包含代表光源216的亮度的數據。照度計220向校準單元210提供照明數據信號LDATA。校準單元210處理照明數據信號LDATA，並判定由照明數據信號LDATA 報告的光218的每個性質是否在預定公差內。如果燈204發射的光218在公差內，則校準單元210提供燈204準備好可以使用的指示。「準備好可以使用」的指示可以是提供給自動檢測設備(圖3)的視覺提示或電子信號，動檢測設備然後移去燈204，用另一個燈代替燈 204以進行校準。如果光218不在公差內，校準單元210確定要發送到燈204的校準數據。 校準數據通知控制器202要對燈204進行的改變，這將置於燈204公差級別內或者至少接近該公差級別。校準單元210通過調製電源電壓VSUPPLY以產生電源電壓/校準數據VSUPPLY/ DATA，來向控制器202發送校準數據。數據信號VSUPPLY_D代表被編碼在電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA內的數據。在至少一個實施例中，數據信號VSUPPLY_D是電源電壓/校準數據的直接一對一的觀察。在另一實施例中，數據信號在採樣電阻器(未顯示)兩端觀察的，以產生電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的比例形式。在至少一個實施例中，校準單元210還向控制器202發送報頭數據，以使控制器202進入校準模式。在至少一個實施例中，報頭數據是一個位序列，其提醒控制器202注意電源電壓/校準數據 VSUPPLY/DATA包括要被解碼的校準數據。電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA是由燈204 通過功率端子206和208接收的。校準單元210可以採用任何調製技術，諸如相位角調製和脈衝寬度調製，以用校準數據對電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA編碼。在至少一個實施例中，在正常使用過程中，例如不在校準模式中，控制器202被配置成通過檢測相位調製電源電壓的相位角使燈驅動器222將光源216變暗。因此，在至少一個實施例中，校準單元 210可以在校準模式中通過對電源電壓VSUPPLY進行相位調製，將校準數據編碼在電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA內，並且控制器202可以在正常使用模式中利用與檢測用於變暗的相位角所用的相同元件從相位調製的電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA中解碼校準數據。不過，在至少一個實施例中，對電源電壓VSUPPLY進行相位調製從而將校準數據編碼在電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA內將到達燈204的數據傳送速率限制為電源電壓VSUPPLY的頻率fVSUPPLY的介於1_4之間的倍數。例如，對電源電壓VSUPPLY的每半個周期相同地進行相位調製產生數據傳送速率fVSUPPLY。對電源電壓VSUPPLY的每半個周期的前沿或尾沿獨立地進行相位調製產生數據傳送速率2fVSUPPLY。對電源電壓VSUPPLY的每半個周期的前沿和尾沿獨立地進行相位調製產生數據傳送速率4fVSUPPLY。在美國，頻率 fVSUPPLY的值是60Hz，在歐洲頻率fVSUPPLY的值是50Hz。因此，在至少一個實施例中，最大傳送速率在美國是240Hz，在歐洲是200Hz。在另一實施例中，校準單元210通過調製由電壓源212提供的DC電源電壓 VSUPPLY來增大校準數據的數據傳送速率。在至少一個實施例中，校準單元210採用脈衝寬度調製來改變電源電壓VSUPPLY的佔空比。佔空比的值對校準數據編碼。為了對校準數據解碼，在至少一個實施例中，控制器202包括解碼器，諸如解碼器1200(圖12)，以檢測電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的每個佔空比，並從電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA中恢復校準數據。由於電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA還給燈204提供操作電壓，校準單元210調節脈衝寬度調製的電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的峰值電壓，使得電源電壓 /校準數據VSUPPLY/DATA的平均峰值電壓給燈204提供足夠的操作電壓。校準數據的數據傳送速率可以被設置成校準單元210和控制器202支持的任何值。例如，數據傳送速率可以被設置在IkHz-IOkHz的範圍內。在至少一個實施例中，控制器202在存儲器224中存儲校準數據或從校準數據得到的數據。如圖2中描繪，存儲器224可以與控制器202分開，或者可以合併到控制器202 中。在至少一個實施例中，存儲器224包括易失和非易失存儲器件。在正常使用模式中以及在校準模式下，控制器202從存儲器224中檢索存儲的校準數據，並使用校準數據在公差級別內調節光218。具體的公差級別例如取決於具體的光源216和光源216的生產規格。例如，對於多LED光218，示例性的公差級別是600流明 +/-10%，即在540流明到660流明之間。控制器202利用校準數據在公差級別內調節光 218的方式與設計選擇有關。例如，在至少一個實施例中，控制器202接收代表光源216中的電流的光源電流反饋信號iLS_FB。在至少一個實施例中，控制器202將校準數據用作目標值，以與光源電流反饋信號iLS_FB進行比較。控制器202然後調節控制信號5S1，使得燈驅動器222向著由校準數據指示的目標值驅動光源電流反饋信號iLS_FB。在另一實施例中，控制器202在與目標值比較之前，利用校準數據來修改光源電流反饋信號iLS_FB，然後調節控制信號5S1，使得燈驅動器222向著目標值驅動光源電流反饋信號。因為燈204的校準不需要物理上接近功率控制電路214，所以燈204可被在完全組裝時校準。在至少一個實施例中，燈204被配置成向另一裝置，諸如校準單元210或可以接收並解碼數據的其它任何裝置發送信息。在至少一個實施例中，該信息與燈204有關，諸如燈 204的內部溫度、存儲器204中存儲的校準數據(諸如圖13中的校準數據5AL_DATA)的值、 燈204的序號、使用小時和/或生產日期。在至少一個實施例中，燈204通過使光源216脈動來發送數據。光218的脈衝代表信息。在至少一個實施例中，燈204響應校準單元210 的請求，以便發送特定信息。例如，在一個實施例中，校準單元210被配置成請求來自燈204 的信息，諸如燈204的內部溫度、存儲器204中存儲的校準數據(諸如圖13中的校準數據 5AL_DATA)的值，或者例如由燈204確定的或存儲器224中存儲的其它任何數據。在至少一個實施例中，控制器202被配置成將數據編碼為光218的脈衝。照度計220檢測光218的脈衝，並發送照明數據信號LDATA。照明數據信號LDATA的值代表光218的脈衝。校準單元 210對照明數據信號LDATA解碼，以獲得所需信息。在至少一個實施例中，燈204諸如響應於控制器202的內部編程使光218脈動，而不用接收請求。光218可以通過例如使光源216 「打開」和「關斷」或者通過改變光218的強度而脈動。在至少一個實施例中，在不接收請求而使光218脈動時，光218的脈衝代表一個數據包，該數據包通知數據接收者，諸如校準單元210例如數據正在被發送、數據類型和由數據代表的感興趣信息的值。例如，校準單元210以燈204提供存儲器224中存儲的校準數據5AL_DATA的請求對電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA編碼。控制器202解碼該請求，從存儲器224中檢索校準數據5AL_DATA的值，命令燈驅動器222使光源216根據響應數據包使光218脈動。響應包括響應於校準單元210的請求的數據，並且可以包括允許校準210識別、驗證響應的其它數據。例如，在一個實施例中，響應包包含分別由用於識別響應的關鍵字序列、響應數據和驗證數據組成的3個數據塊。因此，在一個實施例中，如果校準單元210請求存儲器224 中存儲的校準數據5AL_DATA的值，則關鍵字序列是110110111，校準數據5AL_DATA具有二進位值「10011」，關鍵字序列和校準數據5AL_DATA的和(稱作「校驗和」)具有二進位值 111001010。燈204以序列11011011110011111001010脈動光218響應該請求。在至少一個實施例中，每個脈衝具有控制器202和校準單元210兩者都知道的預定持續時間，表示二進位「0」的脈衝與表示二進位「1」的脈衝具有不同的亮度。響應包中的數據長度、包的配置、包中數據的編碼和與包有關的其它任何參數與設計選擇有關。圖3描繪燈校準系統300，其代表燈校準系統200的一個實施例。參照圖2和圖 3，燈204的具體物理配置與設計選擇有關。在燈校準系統300中，燈302代表燈204的一個實施例。燈302包括在校準過程中接收電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的功率端子 304和306。功率控制電路214位於殼體308中，光源216位於半透明蓋310中。燈302被手動或自動地放在測試設備312中以進行校準。在至少一個實施例中，照明計220安裝在測試設備312內。圖4描繪校準單元400，其代表校準單元210的一個實施例。校準單元400包括接收照明數據信號LDATA和目標光的值TLV的校準控制器402。在至少一個實施例中，目標光的值TLV存儲在存儲器(未顯示)中。目標光值TLV的值代表照明數據信號LDATA的目標值。校準單元400將目標光的值TLV與照明數據信號LDATA進行比較，產生校準調製信號5AL_MS。開關404連接在電壓源406和功率端子206之間。校準調製信號5AL_MS操作開關404以對AC電壓電源VSUPPLY進行相位調製，從而產生電源電壓/校準數據VSUPPLY/ DATA。如隨後更詳細描述的，在至少一個實施例中，電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的每半個周期的具體相位角代表邏輯「1」或邏輯「0」。因此，校準調製信號5AL_MS通過控制相位調製電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA中的相位角，將包括校準數據的數據以電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA編碼為二進位位流。校準控制器402對電源電壓VSUPPLY採樣，並將相位鎖定到電壓VSUPPLY，以允許校準調製信號5AL_MS準確地在電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA中產生相位角。通過校準控制器402進行的相位調製的具體類型與設計選擇有關。校準控制器 402可以被配置成對電源電壓VSUPPLY的每半個周期相同地進行相位調製，或獨立地調製電源電壓VSUPPLY的每半個周期的前沿、尾沿或前沿和尾沿。可以使用其它類型的相位調製編碼方案，以用校準數據對電源電壓/校準數據 VSUPPLY/DATA編碼。例如，校準控制器402可以被配置成對電源電壓VSUPPLY的一個周期的每半個周期的前沿進行相位調製，以編碼邏輯「1」，並對電源電壓VSUPPLY的每半個周期的尾沿進行相位調製，以編碼邏輯「0」。相位調製編碼方案的具體類型與設計選擇有關。參照圖4和圖5，開關404的具體類型與設計選擇有關。圖5描繪對電源電壓 VSUPPLY進行相位調製的開關500。開關500代表開關404的一個實施例。兩個絕緣柵雙極結型電晶體(IGBT) 502和504的發射極連接在一起，形成開關500，以允許校準控制器402 對電源電壓VSUPPLY的每半個周期進行相位調製。校準控制器402向IGBT502和504的柵極提供校準調製信號5AL_MS以控制IGBT502和504的導通。控制IGBT502和504的導通從而控制電源電壓VSUPPLY的相位角。在另一實施例中，開關404是三端雙向可控矽開關器件。圖6描繪電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的示例性相位調製波形。在至少一個實施例中，為了幫助確保控制器202(圖2)準確地解碼，表示邏輯「0」和邏輯「1」的相位角被充分分開，以避免重疊，因此避免編碼數據的不確定性。例如，對於電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA602的每個周期，電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的前半周期中從Oo到 45ο的相位角和從180ο到225ο的相位角表示邏輯「O」。對於電源電壓/校準數據VSUPPLY/ DATA602的每個周期，電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的前半周期中從135o-180o的相位角和從315o-360o的相位角表示邏輯「1」。示例性的電源電壓/校準數據VSUPPLY/ DATA604編碼為「0110」。示例性的電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA606通過對一個周期的電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的每半個周期的尾沿進行相位調製，隨後對每半個周期的前沿進行相位調製來編碼「 10」。圖7描繪校準單元700，其代表校準單元210的一個實施例。校準單元700包括校準控制器702。校準控制器702如前文描述比較照明數據信號LDATA和目標光的值，以確定提供給控制器202 (圖2、的校準數據，以便使燈204在公差級別內。校準控制器702生成脈衝寬度調製校準調製信號5AL_CS以控制高速開關系統704的佔空比。電壓源706給高速開關系統704提供DC電源電壓VDD。電壓源706代表電壓源212(圖2)的一個實施例。(若干)高速開關704調製電源電壓VDD以產生脈衝寬度調製電源電壓/校準數據VSUPPLY/ DATA。校準調製信號5AL_CS的佔空比的變化代表電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA中的編碼二進位數據。校準調製信號5AL_CS的頻率確定電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的數據傳送速率。使用校準控制器702的數據傳送速率可以比用校準單元400可獲得的數據傳送速率大得多，原因是校準控制器702的數據傳送速率取決於校準調製信號5AL_CS的頻率和高速開關系統704的響應，而不取決於電源電壓VSUPPLY的頻率。圖8描繪高速開關系統800，其代表高速開關系統704的一個實施例。校準調製信號5AL_CS被直接施加到η溝道場效應電晶體(FET) 802的柵極，並通過反相器806間接施加到η溝道FET804的柵極。電阻器808限制由電壓源706 (圖7)提供的電流。參照圖2 和圖9，選擇電阻器808的值使得足夠量的電流iLS提供到光源216，以產生光218的期望亮度。參照圖8，電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的每個脈衝的佔空比跟蹤校準調製信號5AL_CS的每個脈衝的佔空比。因此，由校準調製信號5AL_CS的每個脈衝的佔空比表示的數據被編碼在電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA內。 圖9描繪高速開關系統900，其也代表高速開關系統704的一個實施例。校準調製信號5AL_CS被直接施加到η溝道場效應電晶體(FET)902的柵極。電阻器904限制由電壓源706 (圖7)提供的電流。參照圖2和圖9，選擇電阻器808的值使得足夠量的電流iLS提供到光源216，以產生光218的期望亮度。參照圖9，電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的每個脈衝的佔空比跟蹤校準調製信號5AL_CS的每個脈衝的佔空比。因此，由校準調製信號 5AL_CS的每個脈衝的佔空比表示的數據被編碼在電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA中。 參照圖8和圖9，高速開關系統900包含比高速開關系統800更少的元件。不過，與高速開關系統800不同，不管校準調製信號5AL_CS的邏輯值是什麼，電流都會在高速開關系統900 中流動，這通常是不太高效的。 圖10描繪通過校準調製信號5AL_CS對電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA進行的示例性編碼。參照圖7和圖10，校準控制器702對校準調製信號5AL_CS進行佔空比調製， 以基於照明數據LDATA和目標光的值TLV之間的比較將校準數據編碼在電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA內。在至少一個實施例中，校準調製信號5AL_CS的大於或等於75%的佔空比代表邏輯「1」，小於或等於25%的佔空比代表邏輯「0」。示例性的校準調製信號5AL_ CS1002代表二進位數據「10100」。校準單元700調製電源電壓VDD，以用與校準調製信號 5AL_CS1002相同的二進位數據對電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA1004編碼。保持電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的峰值VPEAK，從而電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的平均電壓給燈204提供足夠的操作電壓。圖11描繪控制器1100，其代表控制器202的一個實施例。控制器1100包括兩個控制器燈校準控制器1101和燈驅動控制器1110。燈校準控制器1101在校準模式中是起作用的，以允許控制器1100校準燈204。在至少一個實施例中，燈校準控制器1101在完成校準之後是不起作用的。在至少一個實施例中，燈校準控制器1101用來在正常使用過程中解碼並處理由VSUPPLY_D的相位角表示的變暗水平。燈驅動控制器1110產生控制信號 5S1，以控制燈驅動器222，並產生控制信號5S2，以直接控制光源216中的電流。燈校準控制器1101接收數據信號VSUPPLY_D，其包含編碼在電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA內的數據。在至少一個實施例中，燈驅動控制器1110接收的電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA 是電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的採樣形式。在一個實施例中，數據信號VSUPPLY_D 是電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA。在另一實施例中，數據信號VSUPPLY_D是電源電壓 /校準數據VSUPPLY/DATA的採樣值。在至少一個實施例中，數據信號VSUPPLY_D是在任何電磁幹擾濾波之前採樣的電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA的採樣值。解碼器1102對編碼在數據信號VSUPPLY_D內的數據進行解碼，並產生數據信號DV。處理器1104處理數據信號DV，以確定由校準單元210提供的校準數據5AL_DATA。如後面更詳細描述的，控制器 1100利用校準數據5AL_DATA來校準燈204。在校準過程中和在燈204的正常使用中，處理器1104將校準數據5AL_DATA寫入非易失性存儲器1106中，並將校準數據5AL_DATA寫入隨機存取存儲器(RAM)IlOS中。如後文描述的，在至少一個實施例中，處理器1104是狀態機。燈驅動控制器1110接收表示光源216中的電流的光源電流反饋信號iLS_FB。在至少一個實施例中，燈驅動控制器1110將校準數據5AL_DATA作為目標值，以與光源電流反饋信號iLS_FB作比較。燈驅動控制器1110然後調節控制信號5S2，以向著由校準數據5AL_ DATA表示的目標值驅動光源電流反饋信號iLS_FB。因此，例如，如果校準數據5AL_DATA表明光源216不夠亮，則燈驅動控制器1110產生控制信號5S1，使燈驅動器216增大光源216 中的電流。如果校準數據5AL_DATA表明光源216太亮，則燈驅動控制器1110產生控制信號5S1，以使燈驅動器216減小光源216中的電流。因此，在至少一個實施例中，校準數據 5AL_DATA代表預定目標值加上或減去偏置值。在至少一個實施例中，電源電壓/校準數據 VSUPPLY/DATA提供偏置值。參照圖2和圖11，校準單元210以數據包1112編碼電源電壓/校準數據VSUPPLY/ DATA。數據包112的具體數據格式與設計選擇有關。在至少一個實施例中，數據包1112具有預定的4個數據塊格式。數據包1112包括關鍵字塊1114。關鍵字塊1114包含提醒燈校準控制器1101進入校準模式的二進位序列。數據包1112還包括命令塊1116。命令塊1116 中的數據代表要由處理器1104執行的特定命令。CAL_DATA塊1118包含校準數據。檢驗和塊1120包含校驗和，以允許處理器1104判定電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA中的數據和數據信號VSUPPLY_D是準確的還是受到破壞的。
圖12描繪解碼器1200，其代表解碼器1102的一個實施例。比較器1202將數據信號VSUPPLY_D與已知參考值1203進行比較。為了檢測相位調製數據信號VSUPPLY_D的相位角，參考值1203通常是數據信號VSUPPLY_D的周期交叉點的電壓，諸如電壓源212的中性電勢。為了檢測脈衝寬度調製數據信號VSUPPLY_D的佔空比，基準1203是代表邏輯0 的電勢。計時器1204對在比較器1202表明數據信號VSUPPLY_D的邊沿到來之前出現的時鐘信號fclk的周期數目進行計數。數位訊號DV代表該計數。由於數據信號VSUPPLY_D& 頻率和時鐘信號的頻率fclk已知，可以根據在比較器1202表明數據信號VSUPPLY_D的邊沿出現之前，例如，在比較器1202的輸出邏輯狀態從一個邏輯狀態過渡到另一邏輯狀態之後出現的時鐘信號fclk的周期計數來確定相位角。同樣，可以根據在數據信號VSUPPLY_D 的邊沿之間出現的時鐘信號fclk的周期計數確定佔空比。圖13描繪燈驅動控制器1300，其代表燈驅動控制器1110的一個實施例。燈驅動控制器1300接收來自RAMI 108的校準數據5AL_DATA。比較器1304比較光源電流反饋信號iLS_FB和校準數據5AL_DATA。參照圖2和圖13，在至少一個實施例中，校準數據5AL_ DATA被設置成使得在光源電流反饋信號iLS_FB與校準數據5AL_DATA匹配時，光源216的亮度在公差級別內。誤差信號iLS_E代表光源電流反饋信號iLS_FB和校準數據5AL_DATA 之間的差。在至少一個實施例中，如果誤差信號iLS_E表明光源電流反饋信號iLS_FB大於校準數據5AL_DATA，則開關狀態控制器1302被配置成產生控制信號5S1，以使光源216中的電流減小。同樣，如果誤差信號iLS_E表明光源電流反饋信號iLS_FB小於校準數據5AL_ DATA，則開關狀態控制器1302被配置成產生控制信號5S1，以使光源216中的電流增大。於 2008年3月12日提交的發明人為允111^.1613118011，受讓人為5丨1^1181^^化，Inc.，標題為 "Ballast forLight Emitting DiodeLight Sources」 的美國專利申請 12/047，249 (在本文中稱作『『Melanson II」)和於2007年9月28日提交的發明人為JohnL. Melanson，受讓人為 5irrusLogic, Inc.,標題為 『『Time_Based5ontrol of ASystem having Integration Response, 」的美國專利申請11/864，366 (在本文中稱作「Melanson III」)描述了包括示例性開關狀態控制器1302的示例性方法和系統。通過引用將Melanson II和Melanson III 全文合併於此。圖14代表狀態機的圖1400，其代表用於處理器1104的狀態機的一個實施例。參照圖11和圖14，如果電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA_RMS的均方根(RMS)的值小於預定最小電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA_RMS_MIN，則處理器1104進入啟動狀態1402。如果連結電壓VLINK大於最小連結電壓VLINK_MIN，則處理器1104進入正常使用狀態1404。 在至少一個實施例中，預定最小電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA_RMS_MIN是90V RMS,最小連結電壓VLINK_MIN是380VDC。在啟動之後處理器1104進入正常使用狀態1404之前， NORMAL位被設置成0，處理器1104復位到復位狀態1406，並且如果位5AL_DISABLE = 1， 則繼續處在復位狀態1406，直到VLINK大於最小連結電壓VLINK_MIN為止。在至少一個實施例中，位5AL_DISABLE = 1防止不論編碼在VSUPPLY_D內的數據如何，處理器1104再次進入校準模式。一旦處理器1104進入正常使用狀態1404，NORMAL位被設置成1。如果位 5AL_DISABLE = 0，則處理器1104進入校準程序尋找狀態1408。在校準程序尋找狀態1408 中，處理器1104分析來自校準單元210的數據信號VSUPPLY_D中的數據，以判定數據信號 VSUPPLY_D的關鍵字塊1114是否包含指示處理器1104進入校準模式的預定校準開始位序列。在至少一個實施例中，校準開始序列是0110110110。如果關鍵字塊1114包含校準開始序列，且處理器1104判定數據包1112中的位的和與校驗和塊1120中的校驗和匹配，則處理器1104將SEQUENCE_MATCH位設置為1。否則，SEQUENCE_MATCH位被設置為0。如果SEQUENCE_MATCH位被設置為1，控制器1104執行由校準單元210發送的命令塊1116中的(若干)位表示的命令。在至少一個實施例中，校準單元210命令燈校準控制器1101暫時將校準數據5AL_DATA寫入存儲器(諸如存儲器1106)中，直到燈204在公差級別內為止。在至少一個實施例中，校準單元210在燈204處於公差級別內時命令燈校準控制器1101將校準數據5AL_DATA永久寫入存儲器(諸如存儲器1106)中。如果命令是「寫」 命令，處理器1104從寫5AL_DATA狀態1412將校準數據5AL_DATA寫入存儲器1106中，然後返回校準程序尋找狀態1408。如果命令是「燒」命令，則處理器1104從燒5AL_DATA狀態 1414將校準數據CAL_DATA燒到存儲器1106中，使得校準數據5AL_DATA被永久性地存儲在存儲器1106中，然後返回校準程序尋找狀態1408。在至少一個實施例中，「寫」命令允許燈204經歷多個校準周期，因此，重複校準數據CAL_DATA，直到照明數據信號LDATA表明燈 204在公差級別內為止。在至少一個實施例中，校準周期的數目被限制，並且一旦達到該限度，燈校準系統200指示燈204不能以可接受的公差級別操作。在至少一個實施例中，如果照明數據信號LDATA指示燈204在可接受的公差級別內，則校準單元210發送「燒」命令。 因此，在狀態1414燒校準數據CAL_DATA之後，處理器1104進入校準程序尋找狀態1408，設置位CAL_DISABLE = 1，並返回復位狀態1406，直到燈204進入啟動狀態1402或正常狀態 1404為止。圖15描繪燈1500，其代表燈204的一個實施例。全橋二極體整流器1502將電源電壓/校準數據VSUPPLY/DATA整流成整流電源電壓/校準數據VSDR。在至少一個實施例中，在電磁幹擾(「EMI」)濾波器1504之前獲取數據信號VSUPPLY_D，以避免EMI濾波器 1504對數據信號VSUPPLY_D的衰減。開關功率變換器1506代表燈驅動器222的一個實施例。開關功率變換器1506被配置成升壓變換器，使得電感器1508中的電感器電流iL在開關1510導通時斜線上升，因此增大電感器1508上的電壓。當開關1510停止導通時，二極體1512導通，電感器電流iL使電容器1514充電到連結電壓VLINK。當開關1510導通時， 二極體1512防止電容器1514通過開關1510放電。控制器1516代表控制器202和燈驅動控制器1300的一個實施例。控制器1516 產生控制信號CS0，以提供功率因數校正，並調節連結電壓VLINK。在於2007年12月31日提交的，發明人為JohnL. Melanson，代理人案號為1745-CA，標題為「Power5ontrol System Using ANonlinear Delta-SigmAModulator with Nonlinear Power5onversion Process Modeling, 」的美國專利申請11/967，269 (在本文稱作「Melanson IV」)和於2007年12 月31日提交的，發明人為JohnL. Melanson，代理人案號為1759-CA，標題為「Programmable Power5ontrol System, 」的美國專利申請11/967，275 (在本文稱作「MelansonV」)中描述了示例功率因數校正和連結電VLINK調節。通過引用將Melanson IV和MelansonV全文合併於此。控制器1516還產生控制信號CS2，以控制光源1520的LED串1518中的電流。LED 串1518包括一個或多個LED。電阻器1530兩端的電壓作為反饋信號iLS_FB被反饋回控制器1516中。反饋信號iLS_FB代表LED串1518中的電流。如參照燈驅動控制器1300(圖13)的描述，控制器1516通過比較反饋信號iLS_FB和校準數據CAL_DATA產生CS2。控制信號CS2控制開關1522的佔空比，以控制燈的平均電流iLS，並且因此控制LED串1518的亮度。二極體15 只允許電流在一個方向流動。電感器15 和電容器15 調節LED串 1518上的電壓，並提供濾波。因此，燈包括控制器，該控制器被配置成為燈產生功率控制信號，還被配置成接收燈的校準數據，該校準數據是經過燈的一個或多個功率端子接收的。控制器被配置成處理校準數據以便校準燈。儘管已經詳細描述了本發明，但應理解，在不偏離如所附權利要求書限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以對其進行各種變化、替代和更改。
權利要求
1.一種設備，包括控制器，被配置成為燈生成一個或多個功率控制信號，其中，所述控制器被進一步配置成接收燈校準數據並處理所述校準數據以便校準所述燈，所述燈校準數據是經過所述燈的一個或多個功率端子接收的。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述校準數據包括相位角調製的交流電壓。
3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述校準數據包括脈衝寬度調製電壓。
4.根據權利要求1所述的設備，其中，所述控制器被配置成合併到所述燈的殼體中。
5.根據權利要求1所述的設備，其中，所述控制器被配置成校準包括一個或多個發光二極體的燈。
6.根據權利要求1所述的設備，其中，所述控制器進一步包括對所述校準數據進行解碼的解碼器。
7.根據權利要求1所述的設備，其中，所述控制器進一步包括處理所述校準數據，並產生用於使所述燈達到一個或多個預定規格的輸出數據的處理器。
8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述一個或多個預定規格包括光輸出強度。
9.根據權利要求8所述的設備，其中，所述輸出數據用來設置用於調節送到所述燈中的一個或多個燈的電流的基準。
10.根據權利要求9所述的設備，其中，所述基準用來與代表送到所述燈的一個或多個燈的電流的反饋值進行比較。
11.根據權利要求1所述的設備，其中，所述控制器進一步被配置成使所述燈脈動以發 i^fn 息 ο
12.根據權利要求11所述的設備，其中，所述燈進一步被配置成響應於校準單元發送所述校準數據的請求，使所述燈脈動以發送信息。
13.一種方法，包括通過燈的一個或多個功率端子接收燈校準數據；處理所述燈校準數據以校準所述燈；以及使用所述校準數據為所述燈產生一個或多個功率控制信號。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，處理所述燈校準數據包括使用位於所述燈中的一個或多個元件處理所述燈校準數據。
15.根據權利要求13所述的方法，其中，產生所述一個或多個功率控制信號包括使用位於所述燈內的一個或多個元件產生一個或多個功率控制信號。
16.根據權利要求13所述的方法，其中處理所述燈校準數據包括使用位於所述燈中的一個或多個元件處理所述燈校準數據；和產生所述一個或多個功率控制信號包括使用位於所述燈中的一個或多個元件產生一個或多個功率控制信號。
17.根據權利要求13所述的方法，其中，接收所述燈校準數據包括接收相位角調製的交流電壓。
18.根據權利要求13所述的方法，其中，接收所述燈校準數據包括接收脈衝寬度調製電壓。
19.根據權利要求13所述的方法，其中，接收所述燈校準數據包括通過將控制器設置在所述燈的殼體中以接收所述燈校準數據。
20.根據權利要求13所述的方法，其中，處理所述校準數據包括為包括一個或多個發光二極體的燈處理所述校準數據。
21.根據權利要求13所述的方法，進一步包括使用設置於所述燈中的解碼器對所述校準數據進行解碼。
22.根據權利要求13所述的方法，其中，產生所述一個或多個功率控制信號進一步包括產生用於使所述燈達到一個或多個預定規格的輸出數據。
23.根據權利要求22所述的方法，其中，所述一個或多個預定規格包括光輸出強度。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，所述輸出數據用來設置用於調節送到所述燈中的一個或多個燈的電流的基準。
25.根據權利要求24所述的方法，其中，所述基準用來與代表送到所述燈的所述一個或多個燈的電流的反饋值進行比較。
26.根據權利要求13所述的方法，進一步包括使所述燈產生的光脈動，以發送信息。
27.根據權利要求26所述的方法，進一步包括接收來自校準單元的發送所述校準數據的請求；其中，使所述燈脈動以發送信息包括響應於所述校準單元發送所述校準數據的請求， 使所述燈脈動以發送信息。
28.一種設備，包括校準單元，被配置成向燈的一個或多個功率端子發送用於校準所述燈的校準數據。
29.根據權利要求28所述的設備，進一步包括控制器，被耦連到所述校準單元並且被配置成為所述燈產生一個或多個功率控制信號，其中，所述控制器進一步被配置成接收所述燈校準數據，並處理所述燈校準數據以校準所述燈，所述燈校準數據是通過所述燈的一個或多個功率端子接收的。
30.根據權利要求29所述的設備，進一步包括照度計，耦連到所述控制器和所述校準單元以接收來自所述燈的光，並向所述校準單元發送表示所述光的一個或多個性質的數據。
全文摘要
在至少一個實施例中，燈(204)包括控制器(214)，該控制器(214)被配置成為燈(204)產生功率控制信號，還被配置成接收燈校準數據，燈校準數據是經過燈(204)的一個或多個功率端子(206，208)接收的。控制器(214)被配置成處理校準數據以校準燈(204)。在至少一個實施例中，燈(204)包括一個或多個發光二極體。
文檔編號H05B37/02GK102282913SQ201080003746
公開日2011年12月14日 申請日期2010年4月22日 優先權日2009年4月30日
發明者威廉·A·德雷珀, 約翰·L·梅蘭松, 羅伯特·T·格麗桑莫 申請人:塞瑞斯邏輯公司