CN107076403B - 具有集成的无线控制的固态照明灯具 - Google Patents
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Abstract
一种用于照明期望区域的固态照明灯具(SSL灯具),包括:SSL灯引擎,具有能够响应于设置的时间和日期调度表来激活或调暗以照明期望区域的多个SSL元件;以及无线模块,与SSL灯引擎集成并且用于使用无线网络与远程控制器通信。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年5月30日递交的、标题为“SSL LIGHT FIXTURES WITHINTEGRATED WIRELESS CONTROL”的共同未决的美国临时专利申请号62/005,820的优先权,通过引用的方式将其整体并入本文。
技术领域
本公开涉及固态照明并且更具体地涉及具有集成的无线控制的固态照明灯具。
背景技术
利用发光二极管(LED)的照明器(灯具)在近些年来从成本、效率、持久性等等的观点看来变得可行。例如,由于经济可用的LED组件的增加的照明功效,该照明器已经在一定程度上渗透到了照明市场中。LED照明器是期望的,因为它们由于良好的照明功效结合了对于室外照明情况特别重要的精确地控制光分布模式的能力,为客户提供能量节省。LED照明器的另一个益处在于,利用该光控制机制,LED是可控的。每个LED照明器可以近乎即时地开启(例如照明),并且可以通过经由调暗电源例如驱动器(其提供接受标准0-10V输入格式的调暗导线)改变到每个LED的电流来调暗到任意等级。
LED照明器的其他能量节省可以通过仅在需要的地方和时候提供光线来实现。LED照明器可以例如调暗或关闭,直到在区域内检测到运动为止。LED照明器也可以根据一天中的时间调暗或者设置为从黄昏到午夜或另一个时间处于完全亮度并且随后调暗节省能量,但是为了彻夜安全的目的仍然提供可接受等级的照明。LED照明器的选择性的调暗或开/关操作还降低流明恶化并且延长LED照明器的服务寿命。
已对于LED照明器开发了非无线和非远程控制设备以资本化上述节能潜力。运动传感器或定时设备已被硬线连接到LED照明器中并且可以通过手动控制开关例如DIP开关来设置。已经使用通过手持设备经由有线连接来编程的微处理器。该硬线控制的设备的制造相对廉价,但是对LED照明器设置的在线改变由于需要手动改***线连接的DIP开关或者建立到每个LED照明器的物理有线连接而在劳动力上是行不通的,从而导致没有实际的成本节省。其他LED照明器控制设备将调暗导线从每个LED照明器走线到中央控制面板。然而,该中央控制面板从接线的观点看来更加复杂,特别是需要用于低压接线的独立的管线,这使其对于花样翻新应用尤其麻烦。
对于LED照明器也开发了无线控制设备。该无线控制设备通常包括控制模块和位于每个照明器中的天线,以及允许用户从与照明器配合的外部计算机来控制照明器的一个或多个外部计算机。
然而,当前可用的无线照明控制设备一般具有不同的缺点。一个该缺点是足以抵消重要市场畅销度的高成本。当前可用的无线照明控制设备对于每个照明器售价超过100美元,控制设备制造商是这样收费的,这意味着灯具OEM的最终销售价格显著更高。此外,还存在与控制照明器所需要的外部“接入点”相关联的附加成本,其通常飙升到数百美元。此外,当前的无线照明控制设备一般太复杂而不能对于LED照明器在现场的实际使用配置具体的场点要求。配置该LED照明器需要专业的现场服务人员来到现场中并且对于期望的操作参数配置LED照明器,这对于客户带来实质的成本。另一个缺点在于当前可用的无线照明控制设备不是自包含在照明器中的,因而它们利用外部接入点来设置编程的调度表,并且发送命令到单独的照明器以改变照明。如果外部计算机出故障或者无线通信受阻,则无线照明控制设备将无法如预期地操作。另一个缺点在于在LED照明器的原始设计中可能未具体预期第三方无线照明控制设备的集成,这使制造过程复杂化,增加了低质量成品的可能性以及增加了制造成本。
发明内容
一种用于照明期望区域的固态照明灯具(SSL灯具),包括:SSL灯引擎,具有能够响应于设置的时间和日期调度表来激活或调暗以照明期望区域的多个SSL元件;以及无线模块,与SSL灯引擎集成并且用于使用无线网络与远程控制器通信。
一种用于照明期望区域的固态照明灯具(SSL灯具),包括:SSL灯引擎,具有能够响应于设置的时间和日期调度表来激活或调暗以照明期望区域的多个SSL元件;以及无线模块,与SSL灯引擎集成并且用于使用无线网络与远程控制器通信,其中,无线模块响应于来自远程控制器的命令控制SSL灯具。
附图说明
当结合附图来考虑时,本公开及其附加优点的更完整的认识将通过参考以下详细描述变得更好理解,因而将容易地获得,其中:
图1是根据本公开的SSL***的一个实施方式的方框图;
图2是根据本公开的SSL***的另一个实施方式的方框图;
图3是根据本公开的SSL灯具的一个实施方式的方框图;
图4是根据本公开的具有板上传感器的SSL灯具的另一个实施方式的方框图;
图5是根据本公开的具有外部运动传感器的SSL灯具的另一个实施方式的方框图;
图6是根据本公开的SSL灯引擎的一个实施方式,示出了多个SSL元件和安装到初级印刷电路板的无线模块;
图7是根据本公开的SSL灯引擎的另一个实施方式,示出了安装到初级印刷电路板的多个SSL元件和安装到次级电路板的无线模块;
图8是根据本公开的SSL灯具的一部份的一个实施方式,示出了用于定位在SSL灯引擎的多个SSL元件上方的多个SSL元件镜头、壳体安装板和衬垫;
图9示出了安装到图8的SSL灯引擎的多个SSL元件镜头、壳体安装板和衬垫;
图10是图9的SSL灯具的一部份的放大视图,示出了用于将无线模块的次级电路板安装到SSL灯引擎的初级印刷电路板的连接器;
图11是图10的SSL灯具的一部份的放大视图,示出了安装到SSL灯引擎的初级印刷电路板的连接器的无线模块的次级电路板;
图12是无线模块和当安装到SSL灯引擎时用于保护无线模块的封装物的一个实施方式;
图13是图11的SSL灯具的一部份的放大视图,示出了图12的封装物,其安装在无线模块上方并且附接到壳体安装板的;
图14是根据本公开的另一个实施方式的组装的SSL灯引擎和无线模块,示出了不同的SSL元件配置;
图15是根据本公开的拆分的SSL灯具的一个实施方式,其中,SSL灯引擎和无线模块封装在壳体中;
图16是根据本公开的组装的SSL灯具的一个实施方式,其中,SSL灯引擎和无线模块封装在壳体中;
图17是根据本公开的另一个实施方式的组装的SSL灯引擎和无线模块,示出了可替换的SSL元件配置;
图18是根据本公开的组装的SSL灯具的透视图,其中,图17的SSL灯引擎和无线模块封装在可替换的壳体中;
图19是图18的组装的SSL灯具的侧视图;
图20是根据本公开的SSL灯具的一个实施方式的电路图,其中,无线模块集成到初级电路板中;
图21是根据本公开的SSL灯具的另一个实施方式的电路图,其中,无线模块集成到初级电路板中;
图22是根据本公开的一个实施方式并且包括用于安装次级板的连接器的SSL灯引擎的电路图;
图23是根据本公开并且包括用于安装在次级板上的连接器的SSL灯引擎的一个实施方式的电路图;
图24是根据本公开的一个实施方式的安装在次级板上的无线模块的电路图;
图25A至图25C描述了根据本公开的一个实施方式的具有光感测和运动感测电路的初级板的电路图;
图26A和26B描述了根据本公开的包括用于连接外部运动传感器的电路的SSL灯引擎的一个实施方式的电路板;
图27是根据本公开的SSL***中检测到的SSL灯具的屏幕显示的一个实施方式;
图28是根据本公开的SSL***中配置SSL灯具的屏幕显示的一个实施方式;
图29是根据本公开的SSL***中配置SSL灯具的照明调度表的屏幕显示的一个实施方式;
图30是根据本公开的SSL***中配置SSL灯具的运动设置的屏幕显示的一个实施方式;
图31是根据本公开的SSL***中配置SSL灯具的手动设置的屏幕显示的一个实施方式;
图32是分析与根据本公开的一个或多个SSL灯具和SSL***有关的诊断数据的屏幕显示的一个实施方式;
图33是描述根据本公开的一个实施方式的控制器命令发出的流程图;
图34A至图34C描述了根据本公开的SSL灯具中可以使用的驱动器的一个实施方式的电路图;以及
图35是图34的驱动器的方框图。
具体实施方式
描述以下示例性实施方式以助于理解本公开的主题,而不是意图以及不可以理解为以任意方式限制所附权利要求。因此,虽然在描述一些示例性实施方式时为了清楚起见应用了具体的术语,但是本公开不意图限于如此选择的具体术语,并且要理解每个具体元件包括以类似的方式操作的所有技术等效物。
本公开涉及一种固态照明***(SSL***),其克服上述缺点,并且可以无线地控制以建立根据特定条件如一天中的时间或者经过活动区域的运动来独立地激活和禁止或调整(即调暗)每个固态照明灯具(SSL灯具)的照明的照明样式。在一个实施方式中,SSL***包括可以设置为照明期望区域的一个或多个SSL灯具。在该实施方式中每个SSL灯具包括SSL灯引擎和安装到SSL灯引擎以使用无线网络来与控制器通信的无线模块。控制器存储每个SSL灯具的设置和识别信息,并且能够使用无线网络发送信息到每个SSL灯具。在另一个实施方式中,SSL***包括可设置为照明期望区域的一个或多个SSL灯具。每个SSL灯具包括SSL灯引擎和安装到SSL灯引擎以使用无线网络来与控制器通信的无线模块。控制器存储每个SSL灯具的设置和识别信息,并且能够使用无线网络发送信息到每个SSL灯具。无线模块与实时时钟配合以根据用于表示一天中的时间和亮度的存储设置来至少部分地控制SSL灯引擎的照明。在另一个实施方式中,SSL***包括可设置为照明期望区域的一个或多个SSL灯具。每个SSL灯具包括SSL灯引擎和安装到SSL灯引擎且用于使用无线网络来与控制器通信的无线模块。控制器存储每个SSL灯具的设置和识别信息,并且能够使用无线网络发送信息到每个SSL灯具。无线模块与实时时钟配合以根据用于表示一天中的时间和亮度的存储设置来至少部分地控制SSL灯引擎的照明。备份能量存储设备优选地备份电池在到灯具的电力丢失的情况下供给电力到实时时钟。电力丢失可能由于电力耗尽而发生在正常操作过程中或者如果用户在特定时间间隔如白天钟点期间切断电力而有意地发生。
本发明还提供了用于照明期望区域的SSL灯具。SSL灯具包括:用于安装在室外环境中的壳体;具有能够响应于设置的时间和日期调度表来激活或调暗以照明期望区域的多个SSL元件的SSL灯引擎;其中,SSL灯引擎定位在壳体中使得多个SSL元件可以照明期望区域。无线模块安装到SSL灯引擎并且用于使用无线网络与控制器通信。无线模块还可以与实时时钟配合以根据用于表示一天中的时间和亮度的存储设置来至少部分地控制SSL灯引擎的照明。备份电池可以在到灯具的电力丢失的情况下供给电力到实时时钟。
参考图1和图2,根据本公开的一个实施方式的SSL***10包括:至少一个SSL灯具20;可以用于编程或者否则提供命令、指令或程序代码到每个SSL灯具20的控制器30;和与SSL***10中的每个设备互连的无线网络36。如图1中所示,SSL***10优选地包括多个SSL灯具20。图2描述了包括与图1的实施方式类似的SSL***10的本发明的另一个实施方式,除了该SSL***还包括一个或多个传感器38之外。传感器38可以例如包括一个或多个光传感器和/或一个或多个运动传感器。根据本公开的一个实施方式,传感器38可以位于SSL灯具外部并且用于经由无线网络36控制一个或多个SSL灯具。根据本公开的另一个实施方式,一个或多个传感器38合并到一个或多个SSL灯具20中。
合适的控制器30的实例包括个人计算机、移动计算设备如智能电话或平板电脑、或能够对用于照明期望区域的一个或多个SSL灯具20提供实时控制和/或编程的专用固定或便携式计算设备。控制器30可以例如通过桥节点与无线网络36通信。合适的桥节点的非限制性的实例包括USB无线适配器如由Synapse制造的SNAP棒200USB软件狗。无线网络36优选地是格形网络。当与格形网络外部的单独的SSL灯具20通信时,SSL灯具20可以在当控制器30紧密靠近SSL灯具20并且使用例如USB无线适配器(例如SNAP棒200USB软件狗)时受控制器30控制。
无线网络36上的节点(例如控制器30、SSL灯具20、传感器38等等)之间的通信利用这样一种***来实现即该***具有弹性节点寻址、流量风暴免疫力以及在简单命令和确认格式下的有效流量吞吐量。SSL灯具20和控制器30发射和接收可以包括多个信息的数据分组。数据分组的格式可以在(从控制器30到SSL灯具20的)命令分组和(从SSL灯具20到控制器30的)确认分组之间改变。命令分组可以至少包括以下:1)地址,其可以是一个或多个节点或者一组节点的地址;2)命令代码;3)命令的争论;和4)用于识别数据分组的ID代码。确认分组可以至少包括以下:1)发送数据分组的节点的地址(并且该节点可以追加以相同的信息来答复的其他节点的地址);和2)对于接收到的全部命令的确认代码。确认分组还可以包括响应于来自控制器30的诊断命令的诊断数据。数据分组还可以包括跳数,用于指示数据分组传递经过的中间设备的数量。灯具20还可以例如基于运动的检测来发起命令分组以改变其他灯具的调暗等级。灯具发起的命令分组可能由于而偶尔丢失的分组的非关键性不需要确认分组。最后,RTC 70已丢失时间的灯具20可以发起分组以从附近灯具请求时间和日期信息。响应分组导致不具有当前时间的全部接收灯具更新它们的RTC 70,因此这些时间恢复分组可以使用不应用具体的地址并且限于一跳的更简单的格式。
通常,为了发起通信,用户在可以包括运行在控制器30上的图形用户接口(GUI)的用户接口程序32中输入命令,并且指示控制器30经过无线网络36广播命令。命令可以导向到一个具体SSL灯具20或者到一组SSL灯具20。用户接口程序32还可以将命令记载在未完成命令的列表中。一个或多个用户接口程序32SSL灯具20可以配置为转发器。如果数据分组具有如用户设置的剩余跳,则配置为转发器并且接收数据分组的任意SSL灯具20可以重广播该命令。SSL灯具20还可以仅对于它们自己的组设置为转发器,在该情况中,SSL灯具将重广播该命令到该组中的其他SSL灯具和任意传感器38。SSL灯具20维持接收的分组ID的队列,因而相同分组不被重传或执行两次,并且如果队列满了,则SSL灯具20将不重传或执行,从而助于最小化网络流量拥塞。在接收到命令之后,如果SSL灯具20包括在数据分组的地址串中,或者如果数据分组被寻址到包括SSL灯具20的分组,则SSL灯具20执行命令。
根据本公开的实施方式,每个SSL灯具20包括(下文稍后描述的)无线模块50,用于经由无线网络36与控制器30通信。对于本文描述的每个实施方式,由控制器30经由无线网络36发送到无线模块50的信号通常可以包括用户命令。这些用户命令包括但不限于:调暗灯具(其可以包括打开和关闭SSL元件);设置调度表以自动调暗灯具;设置用于天文时间事件的日出或日落时间(其可能根据日期变化);设置灯具的组或名称;或基于一个或多个传感器响应来设置灯具的行为。无线模块50经由无线网络36将由控制器30请求的信息和确认从SSL灯具20发送到控制器30。该信息可以包括来自例如状态传感器72的诊断信息如印刷电路板温度、SSL灯具已操作的千瓦时数、实时时钟(RTC)时间和反映一个或多个SSL灯具组件未正确工作并且需要维修的其他信息如RTC状态等等。由无线模块50经由无线网络36从SSL灯具20发送到控制器30的信息还可以包括接收到来自控制器的命令的确认。SSL灯具20可以包括实时时钟(RTC),其提供适当准确的时钟到SSL灯具20组件以确保调暗操作在一天的期望时间执行。这些组件的细节将在下文进一步描述。
图33描述了根据本公开的一个实施方式的用于描述控制器30命令发出的流程的流程图。在控制器30接收命令以及创建(步骤32)控制器30发出命令列表(其可以是多个串行命令(步骤S3))之后,控制器30随后轮询在有限的组中寻址的SSL灯具20的子集或全部(例如与28个地址相关联的SSL灯具20)(步骤S4),以确认已接收到该命令。控制器30可以可替换地配置命令分组以指导灯具自动地确认而无需等待唯一的轮询分组。轮询的SSL灯具20经由具有其地址和所有存储的命令确认代码的确认分组来答复(步骤S6)。用于确认分组的重传协议类似于命令分组,其中,SSL灯具20维持已被它们重传确认的SSL灯具20的队列。操作为转发器的SSL灯具20在相同轮询周期期间不会对于相同的发起SSL灯具20重传两次。随着控制器30接收到确认分组,控制器30从其列表清除对应的未完成命令(步骤S8)。如果不存在未完成的未确认命令(步骤S10为否),则控制器30将如下所述关闭命令循环(步骤S24)。如果存在任意未完成的未确认命令(步骤S10为是)并且如果在最后一个轮询中确认了至少一个命令(步骤S11为是),则发起新的轮询周期。新轮询寻址到无法确认以前的轮询的灯具或者从最后一个命令发出开始尚未而被轮询的的附加灯具(步骤S12)。重复轮询周期,直到在最近的周期期间未确认附加命令为止(步骤S11为否)。如果存在控制器30在轮询上无法得到确认的未完成未确认命令,则控制器30将重发该命令,但是会将该命令寻址到未确认该命令的单独的SSL灯具20(步骤S3)。控制器30然后将开始一个或多个轮询周期(步骤S4、S12)。当接收到确认(步骤S6)时,从列表清除对应的未完成命令(步骤S8)。如果仍然未从SSL灯具20接收到确认,则控制器30可以继续附加的重试。在设定数量的连续失败之后,控制器30将停止所有通信尝试(步骤S13为否),但是在用户优选再次尝试的情况下将保持未完成命令在队列中(步骤S26)。控制器30可以维持这样一种记录即哪些SSL灯具功能已经与用于特定功能的用户接口程序32同步以及哪些SSL灯具20需要更新。如果以上命令确认序列成功,则控制器30将关闭命令周期并且发出无需确认的最终清除命令(步骤S24)以清除SSL灯具20中的通信队列,使它们如果有需要则准备用于另一个通信回合(步骤S24)。根据本公开的一个实施方式,SSL灯具20还可以在无线无使用周期(其可以是任意时间周期但是优选地设置为一分钟)之后自动清除它们自己的队列。
图3至图5描述了根据本公开的各种实施方式的SSL灯具20的元件。参考图3,根据本公开的一个实施方式的SSL灯具20包括SSL灯引擎40、无线模块50、调压器60、实时时钟(RTC)70、状态传感器72、调暗输出控制74、电池备份76和驱动器(或直流电源)78。SSL灯引擎40当被驱动器78赋能时进行照明,并且可以根据由SSL灯引擎40在调暗输出控制74的控制之下应用于驱动器调暗输入的电压来调暗或调亮.根据本公开的一个实施方式,合适的驱动器78是由Thomas Research Products制造的PLED150W-042-C3500-D。合适的驱动器78的另一个实例显示在图34和图35中并且下文将稍后描述。调压器60对于无线模块50维持恒定电压供给例如3.3伏特。状态传感器72测量SSL灯具的特定操作特征,并且可以包括温度传感器和用于测量电流和电压(包括为了驱动SSL灯引擎40而输入的信号Output+和Output-的电压和电流等级)等等的传感器。来自状态传感器72的测量可以例如响应于来自控制器30的诊断数据请求,经由无线模块50发射到控制器30。当电力不可用于RTC 70时电池备份76供给电力到RTC 70。电池备份76使得RTC 70能够维持准确的时间,因而在电力中断的情况下无线模块50可以执行调度的操作而无需再编程RTC 70。在下文稍后将描述的图22、23和24中提供了用于实现在图3中公开的组件的详细电路图的实施方式。
参考图4,根据本公开的另一个实施方式的SSL灯具20包括SSL灯引擎40、无线模块50、调压器60、实时时钟(RTC)70、状态传感器72、调暗输出控制74、电池备份76、驱动器(或直流电压)78和一个或多个传感器80如运动和光或光电传感器。SSL灯引擎40当被驱动器78赋能时进行照明,并且可以根据由SSL灯引擎40在调暗输出控制74的控制之下应用于驱动器调暗输入的电压来调暗或调亮。合适的驱动器的一个实例是由Thomas ResearchProducts制造的PLED150W-042-C3500-D。下文参考图34和35描述了合适的驱动器78的另一个实例。无线模块50配置为发射信号到控制器30(见图1)并且从控制器30接收信号。调压器60对于无线模块50维持恒定电压供给例如3.3伏特。状态传感器72测量SSL灯具的特定操作特征,并且可以包括温度传感器和用于测量电流和电压(包括为了驱动SSL灯引擎40而输入的信号Output+和Output-的电压和电流等级)等等的传感器。来自状态传感器72的测量可以经由无线模块50发射到控制器30。当电力不可用于RTC 70时电池备份76供给电力到RTC70。电池备份76使得RTC 70能够维持准确的时间,因而在电力中断的情况下无线模块可以执行调度的操作而无需再编程RTC。运动和/或光电传感器80可用于控制SSL***10中的一个或多个SSL灯具20的激活、禁止或调整(例如调暗)。在下文稍后将描述的图24和25中提供了用于实现在图4中公开的组件的详细电路图的实施方式。
参考图5,根据本公开的另一个实施方式的SSL灯具20包括SSL灯引擎40、无线模块50、调压器60、实时时钟(RTC)70、状态传感器72、调暗输出控制74、电池备份76、驱动器(或直流电压)78和运动传感器接口82,运动传感器接口82与可以封装在或不封装在SSL灯具20中的现货运动传感器84通信。SSL灯引擎40当被驱动器78赋能时进行照明,并且可以根据由SSL灯引擎40在调暗输出控制74的控制之下应用于驱动器调暗输入的电压来调暗或调亮。合适的驱动器的一个实例是由Thomas Research Products制造的PLED150W-042-C3500-D。下文参考图34和35描述了合适的驱动器78的另一个实例。无线模块50配置为经由无线网络发射信号到控制器30(见图1)并且从控制器30接收信号。调压器60对于无线模块50维持恒定电压供给例如3.3伏特。状态传感器72测量SSL灯具的特定操作特征,并且可以包括温度传感器和用于测量电流和电压(包括为了驱动SSL灯引擎40而输入的信号Output+和Output-的电压和电流等级)等等的传感器。来自状态传感器72的测量可以经由无线模块50发射到控制器30。当电力不可用于RTC 70时电池备份76供给电力到RTC 70。电池备份76使得RTC 70能够维持准确的时间,因而在电力中断的情况下无线模块50可以执行调度的操作而无需再编程RTC。在该实施方式中,运动传感器接口82配置为与现货运动传感器接口并且提供信号到无线模块并且可用于控制SSL***10中的一个或多个SSL灯具20的激活、禁止或调整(例如调暗)。在下文稍后将描述的图24和26中提供了用于实现在图5中公开的组件的详细电路图的实施方式。作为运动传感器接口的可替换的方法,优选地具有推挽0-10V的输出的运动传感器可以使其输出经过电阻器或其他合适的组件或电路接线到DIM+电路,使得输出状态的改变导致电压等级的小的移位或者DIM+电压等级的其他可检测的波动。无线模块50识别DIM+的改变并且适当地响应。
将参考图20-图26描述用于实现SSL灯具20的元件的电路配置的各种实施方式。图20描述了具有集成到初级电路板的无线模块50、调压器60、SSL灯引擎40和调暗输出控制74的SSL灯具20。调压器60(U20、U21)提供用于驱动无线模块50和调暗输出控制74的电力。用于调压器60(U20)的电力由SSL元件42的串的抽头A提供。用于调压器60(U21)的电力如所示,由SSL元件42的串的抽头B提供。根据该实施方式,不需要辅助电力,因为无线模块50和调暗输出控制74不在SSL元件的串中驱动。然而,利用该实施方式,如果SSL元件熄灭或者被驱动到0%亮度,则电力不再提供给无线模块50或调暗输出控制74。因此,如果利用该实施方式,则SSL灯引擎40不应该被驱动到低于足以提供电力到那些元件的值。如图所示,来自驱动器78的Output+和Output-(见图34、35)驱动SSL元件42。调暗输出控制74输出PWM信号Dim+和Dim-到驱动器78以控制到SSL元件42的电力。(下文稍后描述的)驱动器78可以与图20中显示的元件实现在相同的初级电路板上或者可以实现在次级电路板上,次级电路板包括用于提供电连接到图20中显示的元件的一个或多个连接器。
图21描述了根据本公开的另一个实施方式的SSL灯具20,其具有集成到初级电路板的无线模块50、调压器60、SSL灯引擎40和调暗输出控制74。图21中描述的实施方式与上文关于图20描述的电路相比,提供了简化的电路。调压器60提供调制电力到无线模块50。用于调压器60(U20)的电力由SSL元件42的串的抽头A提供。根据该实施方式,当驱动器78向下驱动SSL灯引擎40以降低调暗等级(低亮度)时,来自驱动器78的辅助电力(Aux+)供给电力到调压器60,因而无线模块50可以保持操作。这样,SSL元件42可以被向下驱动到低亮度并且甚至0%亮度,并且无线模块50将仍然操作。无线模块50输出脉宽调制(PWM)信号PWMSIG到调暗输出控制74。调暗输出控制74输出DC信号Dim+和Dim-到驱动器以控制到SSL元件42的电力。二极管D31、电阻器R1、电容器C3和晶体管Q1的基极-发射极电压Vbe调节信号PWMSIG并且确定经过光隔离器51的驱动电流,其因而确定输出到驱动器78的调暗电压(DIM+和DIM-)。调暗输入电压DIM+经由分压器电路R3、R4和增稳电容C4感测并且反馈到无线模块50以形成控制环路,因而无线模块50调节到意图的电压。
根据上文关于图20、21描述的本公开的实施方式,未提供实时时钟(RTC)。根据这些实施方式,每个SSL灯具20可以接收来自控制器30例如具有USB软件狗的个人计算机规则时间和日期广播,或者包括它自己的无线模块连同实时时钟和备份电池的特殊时间盒。在每个SSL灯具20打开并且接收时间信号之后,SSL灯具20调整内部定时并且对于剩余的天从定时观点来设置。在该配置中,每个SSL灯具将宽松地依赖时间信号,因为调度表保留在每个SSL灯具20的无线模块50中,并且优选地由闪存或其他合适的存储器类型优选地备份在传感器38中。在SSL灯具20未接收到时间信号的情况中,SSL灯具20可以被编程为基于从接收到的最后一个有效时间信号开始或从SSL灯具最后一次打开开始已经过去的小时数量来执行备份调度表。
根据如图22-图26中显示的以下实施方式,用于实现SSL灯具20的电路元件设置在包括初级板90和次级板92的至少两个电路板(例如印刷电路板)上。
次级板92的一个实施方式显示在图24中并且包括RTC 70、无线模块50和电池备份76。根据该实施方式,当到SSL灯具的电力中断时,为了提供RTC 70的电力,电池备份76提供低压电力到RTC 70以维持合适的定时。根据该实施方式,当电压VDD下降到低于预定值时,电池备份76感测到低压条件。R1和R2设置电压切换门限,并且C1是去耦合电容。通过优选地包括一体的控制电路的电池备份76连续供给电力。当检测到低压条件时,电池备份76从外部电源切换到其电池以继续供给电力到RTC 70。电池备份76优选地是固态薄膜电池如Cymbet Enerchip产品。RTC 70和电池备份76优选地安装到次级板92上作为无线模块50的一部份,并且优选地在(未显示的)天线对面。安装RTC 70、电池备份76和无线模块50到次级板92上降低了由SSL灯引擎40在这些组件上的温度暴露,并且因此改善了电池备份76的服务寿命以及RTC和无线模块电路的频率准确性。安装RTC 70、电池备份76和无线模块50到次级板92上还助于这些元件随着需要出现的现场替换。电池备份76和RTC 70可以可替换地设置在单个IC包例如Cymbet 34803上。次级板92还包括一个或多个输入/输出连接器98A,用于助于将次级板92安装到设置在初级板上的对应输入/输出连接器98B。连接器98B优选地是卡边缘连接器,其与次级板92的作为连接器98A的区域接合。次级板92还可以包括传感器如光传感器或加速计。
无线模块50优选地包括处理器(例如微处理器或微控制器),用于控制无线模块的操作以及作为收发器提供无线网络能力以发射和接收无线信号。无线模块50可以包括一个或多个离散天线或一个或多个内置天线。天线物理地发射和接收无线信号。无线模块50优选地使用IEEE 802.15.4协议在2.4GHz频带内通信,但是本公开也设想了其他天线(包括板上天线)、数据速率和频率。天线可以建造在初级板90或次级板92上。天线优选地是基于芯片的天线或者建造在无线模块50中的“F”跟踪天线。塑料封装物或窗口可以设置为围绕无线模块50并且伴随用于针对元件来保护组件同时仍然允许无线电波传递到天线上的电路。在外部天线中使用的以前的无线照明控制***需要设计和实现都昂贵的天线缆线和连接器。因此,通过涉及基于芯片的天线或跟踪天线,本公开的SSL灯具20可以以相对低的价格制造,因而提供附加的成本节省。合适的无线模块的实例包括由Synapse制造的SM200RFSynapse的SM200RF是在2.4GHz频带内通信并且到达高达2Mbps的数据速率的IEEE802.15.4表面安装模块。SM200RF 可以预加载有格型网络操作***并且提供与其它SNAP RF引擎的互操作性。模型SM200将Synapse的SNAP OS即一种基于英特网的无线格型网络操作***嵌入到具有集成的收发器的单个微处理器芯片中。如所示,SM200能够执行网络操作***,其将允许多个SSL灯具(在本上下文中又被称为“节点”)在格型网络中通信,其中,在格型网络中任意节点(SSL灯具)可以与或通过无线模块50的传输能力范围内的任意节点通信。网络操作***具有板上Python语言解释器,其允许快速应用开发和在线编程同时降低无线模块50的制造成本。如下文更详细地描述的,SNAP格式允许包括待加载到每个模块上的Python编码的脚本,以便具体应用(例如照明控制)的执行。
如下文稍后描述的,根据本公开的实施方式的无线模块50从SSL灯引擎40汲取低压电力,因此无需昂贵并且麻烦的变压器/电源模块。通过使用来自SSL灯引擎40的低压电力,不需要包括或提供AC/DC电源来驱动无线模块。并且,对于将SSL灯具20用于安全照明的室外照明实现,在夜间不需要完全关闭SSL灯引擎。无线模块50还可以从如图3-图5中的虚线所示并且如以下关于图21、23、25和26所述的,从驱动器78汲取低压电力。因此根据本公开的SSL灯具20允许客户通过外部切换机制如光电控制,例如在大约黄昏开灯并且例如在黎明关灯。在将该***用于安全照明的室外环境中,在不需要高照明等级的情况下SSL灯引擎40可以被调暗到低至例如10%电力。然而,可能需要开/关功能,并且根据本公开的***可以利用来自驱动器78的辅助电力,其中驱动器78还提供以所有方式调暗SSL灯引擎40的能力。利用该配置,本公开的SSL灯具20可以执行开/关功能,同时排除为了维持到无线模块50的电力的AC中继所需要和关联的成本。
根据图22中显示的本公开的实施方式,SSL灯引擎40、调压器60、调暗输出控制74和热传感器72(见图4、5)安装到还包括一个或多个输入/输出连接器98B的初级电路板90上。热传感器72感测印刷电路板90的温度并且提供实时温度信息到无线模块50。无线模块50能够存储温度信息并且可以响应于请求来发送温度信息到控制器30。存储的温度信息可以包括已发生的最大温度,包括最大温度发生的日期和时间。存储的温度可以响应于控制器发出了下载诊断数据的请求而返回到控制器30。根据该实施方式,调压器60由来自驱动器78的辅助电源(Aux+)供电。调压器60经由连接器98B提供低压(3.3伏特)到RTC 70和无线模块50。无线模块50经由驱动晶体管Q1的连接器98B输出脉宽调制信号。晶体管Q1的连接器提供PWM输出信号Dim+到驱动器78。
根据图23中显示的本公开的实施方式,SSL灯引擎40、调压器60、热传感器72和调暗输出控制74安装到初级电路板90上。调压器60经由Shottky二极管500从SSL元件42上的抽头A接收电力,并且经由连接器98B输出调制电源VDD到RTC 70和无线模块50。一般,当以该方式从SSL灯引擎得到电力时,为了提供恒定电压到RTC 70和无线模块50,以及有可能由于驱动器78的设计限制,不允许SSL元件42完全调暗(或关闭),并且改为由驱动器78提供低电流。根据该实施方式,驱动器78还可以经由Shottky二极管500提供恒定输出电压Aux+到调压器60,使得当SSL元件完全调暗(关闭)时,电力仍然提供给调压器60,使得对于RTC 70和无线模块50提供恒定电源。RTC 70还由电池备份76设置有恒定电源,如关于图24所描述的,使得即使全部电力丢失,RTC也可以继续维持适当时间。根据该实施方式,无线模块50使用16比特值来内部地控制调暗等级。该值分为两个8比特值——MSB和LSB。MSB和LSB值控制两个8比特PWM的占空比。每个PWM输出与电阻器(R1和R3)以及随后二极管(D31)串行接线,其后由电容器C3组合并且平滑化两个信号。生成这样一种电流即该电流是通过“高”PWM输出电压减去D31的正向电压和晶体管Q1的Vbe(基极-发射极电压);和电阻值R1和R3以及每个PWM的占空比所确定的。MSB输出电阻器R3的阻抗近似LSB电阻器R1的阻抗的256分之一,因而确保输出电流反映16比特值同时提供8比特PWM的更高频率输出以用于更平滑的操作。进入晶体管Q1的基极电流确定经过光隔离器Q1的驱动电流,其因而确定源自驱动器78调暗输入导线的电流,该电流确定经由驱动器78来提供SSL元件42例如LED的驱动电流的调暗输入电压(0-10V范围内)。注意到Q1和O1基本上作为电流放大器,驱动器调暗电流仍然近似正比于原始16比特内部驱动值。预期的有用范围优选地包括16比特驱动值范围的下端,以允许对于组件容限、驱动器可互换能力和光隔离器的恶化或老化的变化具有额外能力。由R4和R5与用于提供稳定性的电容器C4所形成的分压器电路感测调暗输入电压。这形成了控制环路,使得无线模块50可以调节到预期电压。热传感器72感测印刷电路板90的温度并且经由输入电路R7、R8、C5提供实时温度信息到无线模块50。无线模块50能够存储温度信息并且可以响应于请求来发送温度信息到控制器30。存储的温度信息可以包括已发生的最大温度,包括最大温度发生的日期和时间。存储的温度可以响应于控制器发出了下载诊断数据的请求而返回到控制器30。无线模块50还可以基于来自热传感器72的输入,提供热调节。在该实施方式中,由调压器60驱动控制电流就消除了对于包括附加的调压器的需要并且提供了简单的电路配置,该电路配置的制造成本更低并且由于更低的部件数量而更可靠。Dim+和Dim-输出到驱动器78以控制供给到SSL灯引擎40的调暗电力。
根据图25A-图25C中显示的本公开的另一实施方式,SSL灯引擎40、调压器60、调暗输出控制74、光电(例如光)传感器电路80A和运动传感器电路80B以及一个或多个输入/输出连接器98B集成到初级电路板90上。光电传感器电路80A包括光电传感器元件510,其可以是如由AVAGO制造的环境光传感器APDS-9008。光电传感器电路80A的输出经由连接器98B输入到无线模块50。运动传感器电路80B包括运动感测元件520,其可以是由EXCELITAS制造的热电的四元件传感器LHI1128。运动传感器电路80B的输出经由连接器98B输入到无线模块50。调压器60由来自驱动器78的辅助电力(Aux+)供电。热传感器72感测印刷电路板90的温度并且经由输入电路R7、R8、C5提供实时温度信息到无线模块50。无线模块50能够存储温度信息并且可以响应于请求来发送温度信息到控制器30。存储的温度信息可以包括已发生的最大温度,包括最大温度发生的日期和时间。存储的温度可以响应于控制器发出了下载诊断数据的请求而返回到控制器30。无线模块50还可以基于来自热传感器72的输入,提供热调节。无线模块50经由驱动晶体管Q1的连接器98B输出脉宽调制信号。晶体管Q1的集电极提供输出信号Dim+到驱动器78。
根据图26A、26B中显示的本公开的另一个实施方式,SSL灯引擎40、调压器60、调暗输出控制74、运动传感器接口82和一个或多个输入/输出连接器98B集成到初级电路板90上。运动传感器接口82经由外部输入,提供远程运动传感器与无线模块50之间的接口。调压器60经由Shottky二极管500从SSL元件42上的抽头A接收电力,并且经由连接器98B输出调制电源VDD到RTC 70和无线模块50。一般,当以该方式从SSL灯引擎得到电力时,为了提供恒定电压到RTC 70和无线模块50,不允许SSL元件42完全调暗(或关闭),并且改为由驱动器78提供低电流。根据该实施方式,驱动器78经由Shottky二极管500提供恒定输出电压Aux+到调压器60,使得当SSL元件完全调暗(关闭)时,电力仍然提供给调压器60,使得对于RTC 70和无线模块50提供恒定电源。RTC 70还由电池备份76设置有恒定电源,如关于图24所描述的,使得即使全部电力丢失,RTC也可以继续维持适当时间。根据该实施方式,无线模块50使用16比特值来内部地控制调暗等级。该值分为两个8比特值——MSB和LSB。MSB和LSB值控制两个8比特PWM的占空比。每个PWM输出与电阻器(R1和R3)以及随后二极管(D97)串行接线,其后由电容器C3组合并且平滑化两个信号。生成这样一种电流即该电流是通过“高”PWM输出电压减去D97的正向电压和晶体管Q1的Vbe(基极-发射极电压);以及电阻值R1和R3以及每个PWM的占空比所确定的。MSB输出电阻器R3的阻抗近似LSB电阻器R1的阻抗的256分之一,因而确保输出电流反映16比特值同时提供8比特PWM的更高频率输出以用于更平滑的操作。进入晶体管Q1的基极电流确定经过光隔离器O1的驱动电流,其因而确定源自驱动器78调暗输入导线的电流,该电流确定经由驱动器78来提供SSL元件42例如LED的驱动电流的调暗输入电压(0-10V范围内)。注意到Q1和O1基本上作为电流放大器,驱动器调暗电流仍然近似正比于原始16比特内部驱动值。预期的有用范围优选地包括16比特驱动值范围的下端,以允许对于组件容限、驱动器可互换能力和光隔离器的恶化或老化的变化具有额外能力。由R4和R5与用于提供稳定性的电容器C4所形成的分压器电路感测调暗输入电压。这形成了控制环路,使得无线模块50可以调节到预期电压。热传感器72感测印刷电路板90的温度并且提供实时温度信息到无线模块50。无线模块50能够存储温度信息并且可以响应于请求来发送温度信息到控制器30。存储的温度信息可以包括已发生的最大温度,包括最大温度发生的日期和时间。存储的温度可以响应于控制器发出了下载诊断数据的请求而返回到控制器30。
以上关于图25和26所述的本公开的实施方式包括光电和/或运动传感器能力。这些传感器用于检测要照明的区域中的光和/运动,并且允许无线模块50相应地激活或调整SSL灯具20的亮度(即调暗)。包括内部运动和/或光电传感器的SSL灯具20可以编程为主机以经由无线网络36无线地控制指定组或预定区域中的其他SSL灯具。使用具有传感器接口82(图26)的SSL灯具允许SSL***配置为使得一个运动传感器可以直接控制一个或多个SSL灯具20。因此,如果策略性地放置运动传感器84(即要照明的空间的入口),则可以分段照明多个SSL灯具20,这可以导致与随着人员走过覆盖区域而基于一个灯具接一个灯具来照明每个SSL灯具相反,以更喜人的方式照明一个区域。被动红外线(PIR)运动传感器是对于正切经过传感器的人员或物体典型最敏感的传感器。结合涉及的任意延时,,传感器激活的灯具往往可能当步行者经过照明区域的实质性部分时才改变亮度,降低了运动感测控制的效率。通过将多个灯具分组给一个传感器,减轻了该缺点。并且,结果可以实现运动传感器设备的成本节省。
将参考图34A-图34C和图35描述根据本公开的实施方式的驱动器78的方案。驱动器78设计为通过将包括AC尾纤和输出线束的接线与连接器集成以塞入SSL灯引擎40来简化制造。如图35中的方框图所显示的,AC输入首先受到浪涌和电磁抑制78A。然后执行功率因子纠正78B以提供~450V DC总线以驱动绝缘DC/DC电路78D和辅助电源78C。绝缘DC/DC电路78D响应于来自调暗输出控制74的调暗输出控制信号Dim+和Dim-,生成驱动输出Output+和Output-以驱动SSL灯引擎40。Dim+和Dim-是脉宽调制(PWM)信号。辅助电源78C生成恒定电压/电流输出Aux+和Aux-,如本文所述,提供辅助电力到SSL灯具20的元件。单个接地电路可以组合Output、Dim-和Aux-中的一个或多个。
如图34A-图34C中示意性地显示的,AC输入提供到集成在驱动器78中并且提供浪涌抑制(78A)的金属氧化物压敏电阻(MOV)22。根据本公开的实施方式,利用过渡模式PFC控制器U1如(由ST微电子销售的)L6562A连同所示的支持电路来执行功率因子纠正(78B)。辅助电源78C由初级端调节控制器U8如(由BCD销售的)AP3968和伴随电路来驱动。辅助电源78C提供恒定电压输出Aux+和Aux-。绝缘DC/DC电路78D包括高压绿模式PWM控制器U3如(由BCD销售的)AP3105和伴随电路。绝缘DC/DC电路78B提供用于驱动SSL灯引擎40的输出驱动信号Output+和Output-(见图3)。绝缘DC/DC电路78D能够基于调暗控制信号Dim+和Dim-,驱动SSL灯引擎40从全开(100%亮度)下降到全灭(0%亮度)。驱动器78可以设置在可以电连接到SSL灯具的其他元件的单独的PCB板上。可替换地,驱动器78的一些或全部电路可以设置在承载SSL灯具20的其他元件的一个或多个电路板(例如初级板90和/或次级板92)上。
如以上实施方式中所述的,无线模块50可以安装到初级板90或位于驱动器78的次级端的次级板92。因此,在要确定***功率的实例中,实现测量过程以测量***功率。在用于校准功率测量以改善准确性的可选择的方法中,在现场安装之前测试SSL灯具20,并且针对准确的AC功率表来校准SSL灯具20。SSL灯具20循环经过一系列调暗等级,并且采集在那些调暗等级上其电流和电压传感器的乘积与AC功率表读数。SSL灯具(或外部设备)然后计算每个调暗等级上的转换因子(其实质上说明驱动器损失和偏移到了板上感测电路中的任意不准确的程度)。AC功率表读数可以手动输入或者优选地自动输入。处理可以分布在灯具20和外部计算设备之间,最终结果是灯具20编程有合适的功率转换因子。当SSL灯具处于服务中(即安装在现场)时,SSL灯具可以内插在编程的点之间以生成用于其当前调暗等级的转换因子。结果所得的转换因子应用于电压-电流乘积以生成瓦特数测量。该***主要意图用于用户做出信息和能量使用决策。所述校准过程可以是用于编程灯具20和测试其功能的更大过程的一部份。
现在将参考图6-图19描述根据本公开的实施方式的SSL灯具20的物理布局和结构。参考图6,根据本公开的实施方式的SSL灯引擎40可以包括一个或多个用于照明期望区域的SSL元件42。SSL元件42可以包括任意固态照明元件如LED照明元件。SSL灯引擎40优选地包括以阵列形式安装到在本文称为初级板90的印刷电路板的多个SSL元件42或能够照明期望区域的其他配置。SSL灯引擎40和初级板90可以封装在壳体100(见图15和16)中以便以经济的、工业化的或者无论室内还是室外的住宅环境安装。
参考图6和图7,无线模块50可以直接安装到初级板90上(图6),或者包括无线模块50的次级板92(见图24)可以安装到初级板90(图7)。无线模块50优选地由塑料封装物94(见图12和13)封装,因而无线电波可以传递经过封装物94同时针对外部元素(例如天气、蓄意破坏)保护无线模块50元件。通过将无线模块50安装到初级板90上或者安装在初级板90的次级板92上,SSL灯具20并且因此SSL***10的成本可以极大降低。例如,对于SSL灯引擎40以及无线模块50无需独立的壳体,因此显著降低制造成本。
再次参考图6和图20和21中的电路图的对应实施方式,显示了集成到初级板90中的无线模块的实施方式。在该实施方式中,无线模块50(和电池备份76、RTC 70)直接安装到初级印刷电路板90上,在印刷电路板中具有矩形开口,天线在该矩形开口下方定位在初级电路板90上。在另一个实施方式中,间隔器可以定位在无线模块50和SSL灯引擎40之间以进一步将无线模块50尤其是天线与初级印刷电路板90和SSL灯具封装物的金属隔离,并且提供从天线到周围环境的改善的视距。优选地,如图7和图22-26的电路图的对应实施方式所示,无线模块50安装到次级板92,次级板92然后横向安装到SSL灯引擎40的初级板90。在该实施方式中,天线处于离初级板90的平面一个距离(例如大约1英寸)并且对于外部环境可见并且能够接收和发射无线电波同时被封装物94保护。如下文更详细地描述的,次级板92经由卡边缘型或其他合适的连接器***初级板90,并且被塑料封装物94封装。封装物优选地配置为易于去除以助于无线模块50的现场替换。
参考图8-图14,显示了根据本公开的实施方式的SSL灯引擎40的各种视图。在图8中,显示了用于将SSL灯引擎40安装到壳体100中的组装。在该实施方式中,多个SSL元件镜头102定位在安装在初级板90上的每个SSL元件42上方。衬垫104然后放置在镜头102上方以确保初级板90和SSL元件42上方的镜头的校准,以及当SSL灯引擎40在壳体100中时对SSL灯引擎40防风雨。壳体安装板106然后定位在衬垫104上方并且经由螺母或其他合适的固定件或粘合剂附接到初级板90。可以包括次级衬垫以围绕壳体安装板106的周长密封。图9和图10示出了初级板90上的连接器98B,其延伸经过壳体安装板106以便经由连接器98A与次级板92连接。镜头102延伸经过壳体安装板106以便将光导向到待照明的期望区域。图11示出了连接到初级板90的连接器98B的无线模块50。图12示出了无线模块50、次级板92和封装物94的一侧的侧视图。图13示出了安装在无线模块50上并且利用针对环境对无线模块防风雨的衬垫96固定到壳体安装板106的封装物94。图14示出了SSL元件42和镜头102的可替换的配置。根据该实施方式,无线模块50和封装物94实质上设置在设备的中央。
根据本公开的另一个实施方式,SSL灯具如图15和16中所示安装在壳体100中。更具体地,SSL灯引擎40安装在下壳体48的部分46中。空间43设置在下壳体48中用于助于一个或多个外部传感器84(图5)和灯具驱动器78和相关组件。光电传感器(未显示)可以定位为使得传感器插座延伸进入开口44,因而传感器可以感测光。该传感器简单地将电力切换到灯具20并且不与控制***直接通信。连接器45从SSL灯具20延伸以便连接到来自一个或多个驱动器78的电力和调暗电路。盖板41用于封装空间43以针对元件保护设置在空间43中的电路。
参考图17-19,显示了SSL灯具配置的可替换的实施方式。在该实施方式中,壳体是圆形壳体100并且SSL灯引擎40配置为配合在圆形壳体100中,其中,SSL元件42以圆形形式分布在圆形壳体100处。无线模块50定位为在或靠近SSL灯引擎的中央并且以与上述方式类似的方式操作。该实施方式可以提供或不提供外部传感器94或安装在灯具壳体中的切换控制。
在SSL***和SSL灯具20将实现在商业或工业应用例如停车场照明或街道照明的实例中,客户可能对于设想的照明样式具有具体的操作要求。在该实例中,SSL***优选地在该***在现场的物理安装之前预配置有客户的具体需求。为了预配置SSL***,客户首先例如通过问卷调查,或者如果客户具体的需求需要更大的变化或者更复杂则通过客户提供的配置文件,提供他们具体的需求,其中在该配置文件中客户识别期望的规范(例如通过识别每个唯一的配置的合适的名称和型号)。客户还可以提供场地布局,其可用于确定哪个SSL灯具可以设置为转发器。查看客户提供的配置规范,并且如果合适则根据配置需求来编程一个或多个无线模块,并且相应的网络地址连同由客户定义的名称和/或型号分配给配置文件中的每个SSL灯具。网络地址优选地是设备的全MAC地址的6符号子集。当客户在现场中接收到预编程的SSL灯具时,他们可以基于杆号和型号等等在合适的位置安装SSL***中的每个SSL灯具,而无需昂贵的现场服务人员。SSL***中的每个SSL灯具现在具有对于其安装位置编程的合适的设置。用户或客户然后仅需要更新每个SSL灯具中的时钟。为了设置时钟,用户可以安装用户接口软件并且执行命令来更新时钟。可替换地,时钟可以基于编程到SSL***中的周期自动更新或者经由控制器30无线地更新。简化了SSL***和每个SSL灯具的建立,因此降低了雇用专用现场服务顾问的需要。
在SSL***(包括该***中的每个SSL灯具20)的物理安装之后,如果未执行上述预配置则可以使用用户接口程序建立每个SSL灯具20。通常,用户接口软件或程序向用户提供学习SSL***配置和调整***中的每个SSL灯具20的设置的能力。通常,可以分配给SSL***中的每个SSL灯具20一个组号。为了方便起见,可以同时调整组中的每个SSL灯具20的设置。SSL灯具设置包括例如时间的调度表和与那些时间相对应的调暗强度。这些调度表中的任意一个可以选择为对应于一周的每天或者一个或多个特殊日期。当用户命令改变SSL灯具的设置时,SSL灯具进行响应,用于向控制器30确认接收到该命令。
利用设置在控制器30上的GUI 32(见图1和2)来调整SSL***10的一个实施方式中的SSL灯具20的设置。用户接口程序(GUI)优选地用Python语言编写,并且控制器30将***信息和SSL灯具20设置存储在文件或数据库中。
GUI 32通过作为图27-图32中显示的用户接口程序的一部来提供多个屏幕显示来表示。图27描述了检测灯具窗口270,其允许用户检测并且识别***中的每个SSL灯具20和/或传感器38。用户首先将(如上所述的)USB桥节点***它们的控制器(例如膝上电脑、平板电脑、智能手机等等)中并且从菜单(未显示)选择检测灯具选项。用户物理地来到靠近感兴趣的SSL灯具的位置并且点击检测按钮277。控制器30将经由无线网络36广播使无线范围内的SSL灯具20和任意传感器38识别它们自身的请求。广播传输优选地设置为用于一跳,因而仅直接在控制器30的无线范围内的SSL灯具20和传感器38才响应。范围内的每个SSL灯具将通过提供它们各自的ID号如MAC地址和,如果设置了的话,SSL灯具20和/或传感器38的名称或者其他信息来响应。用户接口程序基于信号强度来排序所有响应,并且如图27中所示,显示该信息给用户。该信息可以罗列并且显示为地址271、名称272、模型#(如果可用)和链路质量274。在点击检测按钮277之前检查“仅显示网络上没有的灯具”框278将该列表限于未对其记录控制器30的SSL灯具20和/或传感器38。用户然后可以导致响应SSL灯具20通过点击相应的闪光按钮275来闪光。对应的SSL灯具20将闪光预定的次数(例如三次),使得用户可以物理地识别对应于该地址的SSL灯具20。点击配置按钮276将显示这样一种窗口如用于描述与该SSL灯具20相对应的信息的图28中显示的窗口。如图28中所示,提供了多个窗口标签,以允许用户执行多个功能。标签包括灯具设置标签281、调度表设置标签283、运动感测传感器设置标签285、手动控制标签287和诊断标签289。在标签上点击就为用户打开了对应的屏幕和窗口。
图28中显示的屏幕(灯具设置)是SSL灯具的能够被查看的信息的示例性表示。点击配置按钮276(图27)就显示用于显示对应的SSL灯具20的信息的灯具设置屏幕280。显示的信息包括用户可修改的信息和用户不能从屏幕280修改的固定信息。固定信息包括在被分配了地址之前可以修改的网络地址290、SNAP固件版本291、***软件脚本版本292、网络ID 293、信道291、加密密钥295、最新同步状态296和型号297。虽然用户不能从该窗口改变信道294和加密密钥295,但是用户可以从GUI中的其他地方改变信道294和加密密钥295。在该实例中,显示与具有网络地址5DE334(290)SSL灯具20有关的学习到的信息。SSL灯具20分配给组1(298)并且定义运动区域1(302),使得当区域1运动传感器80(见图4)或84(见图5)被激活时,控制运动区域中的SSL灯具。用户可修改的信息包括组号298、短ID号299(简单为了用户方便的ID数字)、名称300、类型301、描述1 303、为了用户方便而提供类型301和描述1-3(303-305),以允许用户输入信息,使得用户可以容易识别SSL灯具20。为了调整用户可修改的信息,用户覆盖所提供的字段并且点击SAVE(保存)按钮306,其仅将信息保存到控制器30的硬盘驱动器。电极EXECUTE(执行)按钮307就利用修改的信息更新SSL灯具。点击DELETE(删除)按钮308并且在后续的警告对话中点击“OK”就完全移除了用户接口中的SSL灯具条目。如果SSL灯具是误删的,则用户可以返回到图27中显示的检测灯具窗口270并且点击检测按钮277。标签283、285、287和289提供了与290处显示的网络地址处的灯具相关联的那些功能的接入。
图29中显示的屏幕是调度表设置窗口340,其允许用户调度SSL灯具20的多个设置。如果SSL灯具20与一个组相关联,则应该注意到虽然灯具的调度表独立于该组来调整,但是对于该组的任意改变将覆盖在该窗口中做出的单独的SSL灯具设置。对于调度表设置窗口340,用户可以定义多达6个日常调度表。这些调度表中的一个用于每个工作日或者特殊日期。还分配调度表作为备份以防RTC故障。通过使用工作日调度表选择字段330,用户可以通过点击如图所示用于一周的每天的按钮中的一个来对于一周的每天定义日常调度表(1-6)。在该实例中,对于调度表1设置星期日-星期六并且对于调度表3设置备份。点击调度表设置区域中的按钮1-6中的一个就在不同的调度表之间切换显示。如屏幕的部分331中所示,每个调度表可以包括高达8个时间事件。对于每个时间事件,用户丰富时间字段331a、时间格式字段331b和亮度(例如调暗等级)字段331c。点击时间格式下拉菜单331b就向用户提供多个时间格式选项,包括“24小时”、“AM”、“PM”、“距日出”和“距日落”。时间331a是数值并且通常依赖于选定的时间格式。例如,如果选择了“24小时”,则时间表示为“HHMM”(小时-小时-分钟-分钟)并且范围可以是0-2399。对于“AM”或“PM”格式,时间表示为“HHMM”并且范围可以从100-1259。“距日出”和“距日落”格式定义相对于该天的日出或日落的时间并且范围可以从-1200-1200。例如-30将指示日出或日落前30分钟。从-99-99的值直接解释为分钟,并且更高或更低的值解释为“HHMM”格式。亮度或调暗等级331C是从0到100的数值,指示在相关时间对于灯具期望的调暗百分比。百分之百指示完全功率并且百分之零指示最小或无功率。SSL灯具20将在每天的对应时间执行每个时间事件(例如改变调暗等级)。在一个调度表中可以混合五个时间格式中的一个或多个。然而,当定义在一年期间的一些时候可能与固定时钟时间重叠的“距日出”和“距日落”时间时用户应该当心。例如,如果SSL灯具20设置为在7:00PM调暗到百分之五十并且在日落时调暗到百分之百。如果在6:00PM发生日落,则SSL灯具20将在6:00PM来到百分之百并且随后在7:00PM回落到百分之五十,这可能不是想要的行为。当SSL灯具20首先打开或重启时,SSL灯具20立即执行用于当前时间的正确调暗等级和实际用于该天的调度表。每个调度表围包午夜,也就是说,如果当前时间在最早的时间事件之前,则将应用与最晚的时间事件相对应的调暗等级。这样,调度的调暗等级独立于灯具的历史,该历史包括前一天的调度表的。特殊日期调度表选择字段332定义在特殊日期上执行的调度表。这些选择将覆盖在字段330中设置的普通工作日调度表。可以定义多达24个特殊日期。用户填充日期字段332a(MM/DD格式)并且点击希望的调度表332b。如果日期字段被留白或者对于调度表选择了“X”则条目将被忽略。沿字段332的顶部的三个按钮“数据1-8”、“数据9-16”和“数据17-24”允许用户在特殊数据1-8、9-16和27-24之间切换屏幕。流明维持设置字段333允许用户随着时间调整流明贬损。即灯具光输出可能由于多个因素如灯(LED)恶化、灰尘堆积等等而随着时间恶化。本***通过最初提供降低的光输出并且随着灯具老化逐渐增加光输出,允许用户补偿这些因素。用户在字段333中控制该特征。每个SSL灯具20基于其年龄计算全局乘数,并且其应用于全部调度表。例如,如果计算的全局乘数是百分之八十并且如果调度表实际上规定百分之五十的调暗,则实际调暗等级会是百分之四十。用户接口允许禁止(禁止按钮333a)或使能(使能按钮333b)该特征。“0小时全局乘数”字段333c定义了当新SSL灯具时输出中的降低。“到100%的时间”字段333d定义了多久之后光输出不再降低的时间(千小时)。有效值是0到255。如果输入零,则将永久使用“0小时全局乘数”而无需调整。否则,基于线性内插,每隔1000操作小时重新计算全局乘数。为了编程流明维持以匹配灯具的L-70率,用户可以设置“0小时全局乘数”值为70以及设置到100%的时间”字段为到L-70率要多少千小时。
图31中显示的屏幕是手动控制窗口350,其允许用户手动改变调暗等级以及实时在SSL灯具20上执行其他功能。在手动模式中,用户可以按照定时的和非定时的方式控制SSL灯具。每个SSL灯具20将以自动模式正常地启动或重启并且遵循它们的已编程的调度表。SSL灯具20在执行来自手动控制窗口350中的任意命令之后进入手动模式。SSL灯具20在定时的手动循环结束之后或者当用户点击“AUTO”按钮352时返回自动模式。用户可以用多种方式从该窗口控制SSL灯具20的调暗。滑动控制351允许用户将SSL灯具20的亮度等级设置为从百分之零到百分之百。通过使用数值输入353,用户还可以在框354中输入亮度等级以及在框355中输入持续时间。如果没有输入持续时间,则输入的亮度等级将保持相同直到被超驰或者SSL灯具20重启为止。在用户点击了EXECUTE按钮357之后,亮度等级被发送到SSL灯具20。在发送到灯具画面356的命令中显示发送给SSL灯具的亮度等级。点击向上按钮358或向下按钮359就以百分之十的增量向上或向下调整亮度等级,其中亮度等级立即发送到SSL灯具20而无需用户点击执行按钮357。点击重启按钮361重启SSL灯具20。点击闪光按钮360导致SSL灯具多次闪光,这可用于识别安装的灯具的物理位置。
如果SSL灯具20包括运动传感器或者如果SSL***包括外部运动传感器,则可以根据如图30中所示的运动感测设置窗口来设置运动感测设置。在优选实施方式中,该屏幕提供简单并且先进的用户接口屏幕。先进屏幕包括所有可用功能并且将被描述。使能本地响应字段371允许用户通过检查框372来使能单独的运动感测或者通过检查框373来使能远程运动感测。当检查框372时,SSL灯具20将利用其内部运动传感器来操作。当检查框373时,SSL灯具将利用可以位于另一个SSL灯具20内部中或者可以位于SSL灯具20外部的离散的运动传感器单元的远程运动传感器来操作为卫星或从机。虽然在图30中未显示,但是使能本地响应字段371还可以包括这样一种字段即该字段允许用户设置灯具自己的运动区域、设置检测敏感度以及在定义的光线等级禁止。灯具自己的运动区域如稍后所定义那样定义了灯具各自的运动区域。检测敏感度调整这样一种信号强度即该信号强度被认为是使用一体的运动传感器80进行的灯具的运动检测的实例。禁止光线等级就调整了这样一种感测光线等级即在该感测光线等级上灯具将不响应于使用一体的光传感器80对于灯具感测的运动。通过使用主机设置字段374,可以使得SSL灯具的运动传感器成为整个网络的主机(框375),它自己的组的主机(框376)或者成为运动区域的主机(377)。如图所示,可以设置多个运动区域。在该实例中,区域1设置为用于该SSL灯具。这意味着利用与该SSL灯具相关联的运动传感器控制设置有运动区域1的全部SSL灯具。还可以通过检查框379使用时间限制字段378来设置时间限制。通过使能该设置,可以检查调度表设置窗口中的单独的时间间隔以检查在那些时间间隔中运动感测是否活动(在图29中未显示该检查框)。可替换地,可以在字段380中输入指定时间之后使能和/或在字段381中输入指定时间之后禁止运动传感器。可以在调暗行为字段382中设置调暗行为。可以在字段383中设置亮度等级(百分比)以及可以在字段384中设置循环持续时间(分钟)。通过检查框385,可以将运动传感器设置为使得如同从机(例如卫星),主机设置用于高亮度。通过检查框386,运动传感器可以设置为使得如同从机,主机设置用于循环持续时间。点击执行按钮387就发送输入的信息到SSL灯具20。虽然在图30中未显示,但是可以提供TEST(测试)按钮和SIMPLE SCREEN(简单屏幕)按钮。点击TEST按钮就迫使灯具20如同其检测到运动一样响应。SIMPLE SCREEN按钮切换到简单屏幕以提供更基本的控制屏幕。
可以从图32中显示的诊断窗口400向SSL灯具20查询诊断数据。点击下载诊断数据按钮401就从SSL灯具20获取诊断数据。该信息可用于获得能量使用的理解,以确认预期的调度表行为、错误诊断等等。在字段402中显示从SSL灯具20返回的诊断数据。可以通过SSL灯具20返回大量诊断参数如用于在网络上指示SSL灯具20的ID的网络地址、由调度表或手动控制设置的调暗等级、时间、日期和当前白天节约时间(DST)状态,其指示SSL灯具20是否当前针对白天节约时间进行调整。其他参数包括用于指示DST设置是否打开的DST设置、用于指示实时时钟是否发生错误并且包括用于指示未设置时间的信息的RTC状态。模式参数指示SSL灯具20是操作在手动模式还是自动模式,以及RTC电池充电参数指示时钟的电池当前是否正在充电。SSL灯具20还可以返回各种温度参数,包括用于指示在LED阵列的PCB上测量的温度的PCB温度参数、用于指示PCB的最高温度值的最高记录温度和用于指示最高温度发生的日期和时间的最高温度时间/日期。操作小时参数指示SSL灯具20已经操作的小时数量并且其显示成HHHHHH:MM格式。当前调度表参数识别对于该天加载的调度表并且调度表点[#1-#8]指示该天的每个调度的时间事件的真实时间和调暗等级。生命护盾接合参数指示是否由于高的PCB温度而接合了热保护,并且热保护极限指示如果接合了热保护时的最高允许调暗等级。全局调暗因子识别由流明维持设置(图29)和热保护设置的调暗乘数。广义配置ID识别正在使用的具体LED阵列。链路质量是接收到的最后一个无线信号的相对强度。可以返回LED阵列的电压和驱动电流作为(为两个电路表示的)电压参数和驱动电流参数。可以返回功率参数以基于电压和驱动电流读数,以瓦特来指示当前估计灯具功耗。能量使用参数以千瓦时指示所使用的终生估计能量。最后一次启动时间识别SSL灯具20何时最后一起启动或打开,并且最后一次时间设置时间指示何时最后一次重启RTC时间。转发器设置指示灯具是否配置为转发器。组如早先所述指示灯具的当前组。运动传感器状态指示外部运动传感器84当前输出是高还是低。运动配置ID描述了该灯具装配有的运动传感器电路的类型。光传感器读数指示在一体的光传感器80(如果是这么装配的)上的入射光等级。以下(8个)参数镜像如上所述的传感器设置中的检查框。脚本版本指示当前加载的脚本的版本。信道和加密密钥反映那些通信设置。虽然信道和加密密钥不是由灯具20直接发送,但是它们在成功的诊断下载之后由GUI添加(因为信道和加密应该对于成功的通信同步)。
鉴于以上教导,本公开的大量附加修改和变化是可能的。因此要理解,在所附权利要求的范围中,可以安装本文具体公开的方式不同的方式实施本公开。例如,在本公开和所附权利要求的范围中,不同的说明性实施方式的元件和/或特征可以彼此组合和/或彼此替换。
Claims (18)
1.一种用于照明期望区域的固态照明灯具(SSL灯具),包括:
SSL灯引擎,具有能够响应于设置的时间和日期调度表来激活或调暗以照明所述期望区域的多个SSL元件,其中,所述SSL元件包括关于DC电源电压串行设置的多个LED元件;
通信地耦合到SSL的传感器,所述传感器除了在根据实时时钟设置的至少一个特定时间间隔内被激活之外被禁止;以及
无线模块,与所述SSL灯引擎集成并且用于使用无线网络与远程控制器通信,其中,所述无线模块的电力通过至少一个调压器提供,所述调压器接收两个LED元件之间的抽头的电力。
2.根据权利要求1所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,当所述SSL元件调暗时,所述无线模块从辅助电源接收电力。
3.根据权利要求1所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述SSL灯引擎和所述无线模块设置在单个印刷电路板上。
4.根据权利要求1所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述SSL灯引擎设置在初级印刷电路板上并且所述无线模块设置在次级电路板上。
5.根据权利要求4所述的固态照明灯具(SSL灯具),进一步包括:
电池备份,用于在到所述固态照明灯具的电力损失期间供给电力到所述实时时钟,其中,所述实时时钟维持包括日期和时间信息的信息。
6.根据权利要求5所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述实时时钟和所述电池备份设置在所述次级电路板上。
7.根据权利要求1所述的固态照明灯具(SSL灯具),进一步包括壳体,其中,所述SSL灯引擎和所述无线模块定位在所述壳体上以用于照明期望区域。
8.根据权利要求7所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述传感器进一步包括光传感器和运动传感器中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述光传感器和所述运动传感器中的至少一个设置在所述壳体中。
10.根据权利要求8所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述光传感器和所述运动传感器中的至少一个设置所述壳体外部并且经由至少一个接口连接到所述固态照明灯具。
11.一种用于照明期望区域的固态照明灯具(SSL灯具),包括:
SSL灯引擎,具有能够响应于设置的时间和日期调度表来激活或调暗以照明所述期望区域的多个SSL元件,其中,所述SSL元件包括关于DC电源电压串行设置的多个LED元件;
通信地耦合到SSL的传感器,所述传感器除了在根据实时时钟设置的至少一个特定时间间隔内被激活之外被禁止;以及
无线模块,与所述SSL灯引擎集成并且用于使用无线网络与远程控制器通信,其中,所述无线模块响应于来自远程控制器的命令控制所述固态照明灯具,其中,所述无线模块的电力通过至少一个调压器提供,所述调压器接收两个LED元件之间的抽头的电力。
12.根据权利要求11所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述远程控制器能够经由所述无线网络远程地编程所述固态照明灯具以设置所述时间和日期调度表。
13.根据权利要求11所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述固态照明灯具能够操作为转发器,其中,所述无线模块经由所述无线网络重传从所述远程控制器接收到的命令到至少一个其他固态照明灯具。
14.根据权利要求13所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述固态照明灯具操作为转发器,由操作为转发器的固态照明灯具将用于确认来自至少一个其他固态照明灯具的命令的接收的确认转发到所述远程控制器。
15.根据权利要求11所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,所述传感器进一步包括与所述固态照明灯具相关联的运动传感器和光传感器中的至少一个,其中,与运动传感器和光传感器中的至少一个相关联的固态照明灯具基于从至少一个运动传感器和光传感器接收到的信令控制其他固态照明灯具。
16.根据权利要求15所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,运动传感器和光传感器中的至少一个与相关联的固态照明灯具一体设置。
17.根据权利要求15所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,运动传感器和光传感器中的至少一个与相关联的固态照明灯具远程设置。
18.根据权利要求11所述的固态照明灯具(SSL灯具),其中,多个固态照明灯具能够设置成一组,并且其中,所述远程控制器远程地编程所述多个固态照明灯具,以通过经由所述无线网络发送一个或多个命令到所述组来设置所述时间和日期调度表。
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