DE212015000005U1

DE212015000005U1 - System zur drahtlosen Steuerung von LED-Beleuchtung

Info

Publication number: DE212015000005U1
Application number: DE212015000005.2U
Authority: DE
Original assignee: ESPOT LIGHTING Ltd
Current assignee: Espot Lighting Ltd
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2025-04-29
Also published as: CN105379424B; US20150312994A1; US9532438B2; CN105379424A; HK1222290A1; WO2015165389A1

Abstract

System zur drahtlosen Steuerung von LED-Beleuchtung, das Folgendes umfasst: mehrere LED-Lampen, wobei jede Lampe mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul ausgerüstet ist; ein drahtloses Gateway, das Folgendes umfasst: eine erste Kommunikationsvorrichtung; ein Signalumwandlungsmodul, das mit der ersten Kommunikationsvorrichtung verbunden ist; einen Mikrocontroller, der mit dem Signalumwandlungsmodul verbunden ist; eine zweite Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist und mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe in Kommunikation steht; und ein Wechselstrom/Gleichstrommodul, das mit dem Mikrocontroller verbunden ist; und eine intelligente Vorrichtung, die mit dem drahtlosen Gateway in Kommunikation steht und ausgestaltet ist, um durch einen Benutzer gesteuert zu werden; wobei: das Signalumwandlungsmodul ausgestaltet ist, um Kommunikationsdaten zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung und der zweiten Kommunikationsvorrichtung umzuwandeln; das Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsmodul ausgestaltet ist, um Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzuwandeln, um die erste Kommunikationsvorrichtung, die zweite Kommunikationsvorrichtung, den Mikrocontroller und das Signalumwandlungsmodul mit Strom zu versorgen; und der Mikrocontroller ausgestaltet ist, um eine eindeutige Lampen-ID für jede LED-Lampe zu erzeugen und die eindeutige Lampen-ID in ein Signal zur Steuerung jeder LED-Lampe durch das drahtlose Kommunikationsmodul einzubetten, derart, dass die eindeutige Lampen-ID in einer Form von sichtbarem Licht ermittelt werden kann.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/984,871, die am 28. April 2014 eingereicht wurde und deren Inhalte durch Bezugnahme hierin aufgenommen werden.
Gebiet der Patentanmeldung
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft allgemein Beleuchtungselektronik und insbesondere ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung.
Allgemeiner Stand der Technik
Herkömmliche drahtlose LED-Beleuchtungssteuersysteme ermöglichen es einem Benutzer, das Ein/Ausschalten und die Helligkeit von LED-Lampen mit der Verwendung von drahtlosen Kommunikationstechnologien zu steuern. Jeder LED-Lampe wird eine ID zugewiesen, während jede LED-Lampe in einer Benutzeroberfläche konfiguriert und gesteuert wird. Wenn hunderte von Lampen mit eindeutigen IDs, d. h. mehr als 100 eindeutige IDs, vorhanden sind, ist es für einen Benutzer sehr schwierig, die Lampen in unterschiedliche Gruppen zu unterteilen, sie auf einem Lageplan aufzufinden und sie mit einer intelligenten Vorrichtung zu steuern.
Herkömmlicherweise muss der Benutzer die Lampen-ID von jeder Lampe in einer Benutzeroberfläche einer intelligenten Vorrichtung eingeben. Jede Lampe muss ein Label mit einer eindeutigen Lampen-ID aufweisen. Der Benutzer muss die Lampen-IDs manuell eingeben und ihre entsprechenden Positionen aufzeichnen. Zusätzlich muss der Benutzer ein drahtloses Netzwerk verwenden, um die Lampen zu suchen und sie auf einer Benutzeroberfläche anzuzeigen. Unter Verwendung dieses Verfahrens werden alle Lampen-IDs auf die Benutzeroberfläche geladen. Der Benutzer weiß indes nicht, welche Lampen-ID die entsprechende Lampe darstellt. Auch ist die Zuverlässigkeit ein weiteres Problem, da sie von der Stabilität des drahtlosen Netzwerks abhängt.
Kurzdarstellung
Die vorliegende Patentanmeldung richtet sich auf ein System zur drahtlosen Steuerung von LED-Beleuchtung. In einem Gesichtspunkt umfasst das System Folgendes: mehrere LED-Lampen, wobei jede Lampe mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul ausgerüstet ist; ein drahtloses Gateway, das eine erste Kommunikationsvorrichtung, ein Signalumwandlungsmodul, das mit der ersten Kommunikationsvorrichtung verbunden ist, einen Mikrocontroller, der mit dem Signalumwandlungsmodul verbunden ist, eine zweite Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist und in Kommunikation mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe steht, und ein Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsmodul, das mit dem Mikrocontroller verbunden ist; und eine intelligente Vorrichtung, die mit dem drahtlosen Gateway in Kommunikation steht und ausgestaltet ist, um durch einen Benutzer gesteuert zu werden. Das Signalumwandlungsmodul ist ausgestaltet, um Kommunikationsdaten zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung und der zweiten Kommunikationsvorrichtung umzuwandeln. Das Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsmodul ist ausgestaltet, um Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzuwandeln, um die erste Kommunikationsvorrichtung, die zweite Kommunikationsvorrichtung, den Mikrocontroller und das Signalumwandlungsmodul mit Strom zu versorgen. Der Mikrocontroller ist ausgestaltet, um eine eindeutige Lampen-ID für jede LED-Lampe zu erzeugen und die eindeutige Lampen-ID in ein Signal zur Steuerung jeder LED-Lampe durch das drahtlose Kommunikationsmodul einzubetten, derart, dass die eindeutige Lampen-ID in einer Form von sichtbarem Licht ermittelt werden kann.
Der Mikrocontroller und die zweite Kommunikationsvorrichtung können in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein, um ein Kommunikationsmodul zu bilden. Das System kann ferner einen Router umfassen, der mit dem drahtlosen Gateway verbunden ist und ausgestaltet ist, um Befehlssignale von einer mobilen Vorrichtung oder dem Internet zu empfangen und Befehlssignale an das drahtlose Gateway zu schicken.
Das System kann ferner ein drahtloses Sensormodul umfassen. Das drahtlose Sensormodul kann einen Mikrocontroller, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist, und einen Sensor umfassen, der mit dem Mikrocontroller verbunden ist. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung kann ausgestaltet sein, um mit dem drahtlosen Gateway und dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe in Kommunikation zu stehen.
Der Sensor kann ein Umgebungslichtsensor sein und ausgestaltet sein, um einen Umgebungslicht-Signalpegel an umgebende LED-Lampen zu senden, während der Mikrocontroller des drahtlosen Sensormoduls ausgestaltet sein kann, um Licht von jeder Lampe gemäß dem Umgebungslicht-Signalpegel anzupassen.
Der Sensor kann ein Bewegungssensor sein und ausgestaltet sein, um einen Befehl an umgebende LED-Lampen zu senden, um die Lampen bei der Ermittlung eines Bewegungssignals einzuschalten.
Die intelligente Vorrichtung kann einen optischen Empfänger umfassen, der ausgestaltet ist, um sichtbare Lichtdaten zu empfangen, die von den LED-Lampen erzeugt werden. Der optische Empfänger kann ein Dongle sein, der einen optischen Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Lampen-ID zu empfangen, die durch Licht moduliert wird, eine Detektionsschaltung, die mit dem optischen Sensor verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Lampen-ID zu demodulieren, einen Mikrocontroller, der mit der Detektionsschaltung verbunden ist und ausgestaltet ist, um Befehlssignale und Empfangssignale zu senden, und eine USB-Schnittstelle umfasst, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist und ausgestaltet ist, um Daten an die intelligente Vorrichtung zu übertragen.
Das System kann ferner eine Detektionsschaltung umfassen. Die Detektionsschaltung kann eine Filterschaltung, die ausgestaltet ist, um das sichtbare Lichtsignal herauszufiltern, und einen Konkurrenten umfassen, der mit der Filterschaltung verbunden ist und ausgestaltet ist, um einen Ausgang der Filterschaltung und ein empfangenes sichtbares Lichtsignal als Eingänge davon zu nehmen.
Das System kann ferner einen LED-Treiber zum Antreiben jeder LED-Lampe umfassen. Eine Schutzzeit kann zwischen einem Zeitraum zur Erzeugung von Lampen-ID-Daten durch den LED-Treiber und einem Zeitraum zum Empfangen eines Befehls von einem Benutzer vorhanden sein, um das System von einem Konfigurationsmodus in einen Beleuchtungssteuerungsmodus zu schalten.
Das Signal zum Steuern jeder LED-Lampe kann ein PWM-Signal sein, während die Datenrate der Lampen-ID höher sein kann als diejenige des PWM-Signals. Ein Startbit und ein Stoppbit können gemeinsam mit Daten der Lampen-ID zusammen in das PWM-Signal eingebettet sein. Daten einer ursprünglichen Lampen-ID plus umgekehrte Daten der ursprünglichen Lampen-ID können in das PWM-Signal eingebettet sein.
In einem anderen Gesichtspunkt umfasst das System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung Folgendes: mehrere LED-Lampen, wobei jede Lampe mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul ausgerüstet ist; und eine intelligente Vorrichtung, die mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul in Kommunikation steht und ausgestaltet ist, um durch einen Benutzer gesteuert zu werden. Die intelligente Vorrichtung ist ausgestaltet, um eine eindeutige Lampen-ID für jede LED-Lampe zu erzeugen und die eindeutige Lampen-ID in ein Signal zur Steuerung jeder LED-Lampe durch das drahtlose Kommunikationsmodul einzubetten, derart, dass die eindeutige Lampen-ID in einer Form von sichtbarem Licht ermittelt werden kann. Das Signal zum Steuern jeder LED-Lampe ist ein PWM-Signal, während die Datenrate der Lampen-ID höher ist als diejenige des PWM-Signals. Ein Startbit und ein Stoppbit sind gemeinsam mit Daten der Lampen-ID zusammen in das PWM-Signal eingebettet. Daten einer ursprünglichen Lampen-ID plus umgekehrte Daten der ursprünglichen Lampen-ID sind in das PWM-Signal eingebettet.
Das System kann ferner ein drahtloses Sensormodul umfassen, wobei das drahtlose Sensormodul einen Mikrocontroller, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist, und einen Sensor umfassen kann, der mit dem Mikrocontroller verbunden ist, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ausgestaltet ist, um mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe in Kommunikation zu stehen.
Die intelligente Vorrichtung kann einen optischen Empfänger umfassen, der ausgestaltet ist, um sichtbare Lichtdaten zu empfangen, die von den LED-Lampen erzeugt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Gateways in einem System zur drahtlosen Steuerung von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung.
2 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Sensormoduls in einem System zur drahtlosen Steuerung von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung.
3A ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb eines Umgebungslichtsensors in einem System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung veranschaulicht.
3B ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb eines Bewegungssensors in einem System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung veranschaulicht.
4 veranschaulicht eine eindeutige ID, die für jede Lampe in der Form eines sichtbaren Lichtsignals durch ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung erzeugt wird.
5 veranschaulicht ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung, die in einem Konfigurationsmodus und einem Beleuchtungssteuerungsmodus arbeitet.
6 veranschaulicht einen optischen Empfänger, der mit einer intelligenten Vorrichtung in einem System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung arbeitet.
7 ist ein Blockdiagramm des optischen Empfängers, der in 6 bildlich dargestellt ist.
8 veranschaulicht eine intelligente Vorrichtung mit einem optischen Empfänger, der in 6 bildlich dargestellt ist, der unter LED-Lampen untergebracht wird.
9 veranschaulicht eine Detektionsschaltung in einem System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung.
10 zeigt eine Benutzeroberfläche zur Lampenkonfiguration eines Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung.
11 ist ein Diagramm der zeitlichen Steuerung eines Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung.
12 veranschaulicht einen Beleuchtungssteuerungsmodus eines Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung.
13A veranschaulicht ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung.
13B veranschaulicht ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung.
14 veranschaulicht ein Startbit und ein Stoppbit gemeinsam mit Lampen-ID-Daten, die zusammen in einem PWM-Signal eingebettet sind, das durch ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung verwendet wird.
15 veranschaulicht ein Modulieren der Lichtstärke mit Lampen-ID-Daten, das durch ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung verwendet wird.
Ausführliche Beschreibung
Nun wird im Einzelnen auf eine bevorzugte Ausführungsform des Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung Bezug genommen, die in der vorliegenden Patentanmeldung offenbart wird, wobei Beispiele davon auch in der folgenden Beschreibung bereitgestellt werden. Ausführungsbeispiele des Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung, das in der vorliegenden Patentanmeldung offenbart wird, werden im Einzelnen beschrieben, obgleich der Fachmann verstehen wird, dass es sein kann, dass einige Merkmale, die für ein Verständnis des Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung nicht besonders wichtig sind, der Deutlichkeit halber nicht gezeigt sind.
Ferner versteht es sich, dass das System zum drahtlosen Steuern der LED-Beleuchtung, das in der vorliegenden Patentanmeldung offenbart ist, nicht auf die genauen Ausführungsformen begrenzt ist, die in der Folge beschrieben werden, und dass durch den Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne den Gedanken oder Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können Elemente und/oder Merkmale von verschiedenen veranschaulichenden Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung miteinander kombiniert und/oder durch einander ersetzt werden.
Ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung, das mehrere LED-Lampen umfasst, wobei jede Lampe mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul, einem drahtlosen Gateway und einer mobilen Steuerungsvorrichtung (die auch als ”intelligente Vorrichtung” bezeichnet wird) ausgerüstet ist, wird durch eine Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung bereitgestellt. Das drahtlose Gateway umfasst zwei Typen von drahtlosen Kommunikationsmodulen und ein Signalumwandlungsmodul, derart, dass mehr als eine Kommunikationstechnologie zur Beleuchtungssteuerung verwendet werden können.
1 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Gateways in einem System zur drahtlosen Steuerung von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung. Mit Bezug auf 1 umfasst das drahtlose Gateway eine erste Kommunikationsvorrichtung 101, eine zweite Kommunikationsvorrichtung 103, einen Mikrocontroller 105, ein Signalumwandlungsmodul 107, und ein Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsmodul 109. Das Signalumwandlungsmodul 107 ist mit der ersten Kommunikationsvorrichtung 101 verbunden. Der Mikrocontroller 105 ist mit dem Signalumwandlungsmodul 107 verbunden. Die zweite Kommunikationsvorrichtung 103 ist mit dem Mikrocontroller 105 verbunden und steht in Kommunikation mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe. Das Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsmodul 109 ist auch mit dem Mikrocontrollermodul 105 verbunden.
In dieser Ausführungsform sind der Mikrocontroller 105 und die zweite Kommunikationsvorrichtung 103 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, um ein Kommunikationsmodul 111 zu bilden. Das Signalumwandlungsmodul 107 ist ausgestaltet, um Kommunikationsdaten in das/aus dem Format der ersten Kommunikationsvorrichtung 101 aus dem/in das Format der zweiten Kommunikationsvorrichtung 103 umzuwandeln. Beispiele umfassen ein ZigBee-zu-DMX-System- und ein RS-485-zu-RS-232-Umwandlungsmodul. Das Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsmodul 109 ist ausgestaltet, um Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzuwandeln, um die erste Kommunikationsvorrichtung 101, die zweite Kommunikationsvorrichtung 103, den Mikrocontroller 105 und das Signalumwandlungsmodul 107 mit Strom zu versorgen. Der Mikrocontroller 105 ist ausgestaltet, um eine eindeutige Lampen-ID für jede LED-Lampe zu erzeugen und die eindeutige Lampen-ID in ein Signal zur Steuerung jeder LED-Lampe durch das drahtlose Kommunikationsmodul einzubetten, derart, dass die eindeutige Lampen-ID in einer Form von sichtbarem Licht ermittelt werden kann.
Das drahtlose LED-Beleuchtungssteuersystem kann ferner ein drahtloses Sensormodul umfassen. 2 ist ein Blockdiagramm des drahtlosen Sensormoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung. Mit Bezug auf 2 umfasst das drahtlose Sensormodul 200 einen Mikrocontroller 205, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 203, die mit dem Mikrocontroller 205 verbunden ist, und einen Sensor 201, der mit dem Mikrocontroller 205 verbunden ist. Der Sensor 201 kann ein Umgebungslichtsensor, ein passiver Infrarot-Bewegungssensor (eng. Passive Infrared – PIR), ein Doppler-Bewegungssensor oder ein hybrider Bewegungssensor, wie beispielsweise ein PIR + Doppler-Bewegungssensor, sein. In einer Ausführungsform ist der Sensor 201 ein PIR-Sensor und ausgestaltet, um die Temperatur eines Menschen zu messen und als ein Anwesenheitssensor zu arbeiten. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 203 ist ausgestaltet, um mit dem drahtlosen Gateway in 1 und dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe in Kommunikation zu stehen.
In einer Ausführungsform ist der Sensor 201 ein Umgebungslichtsensor. 3A ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb des Umgebungslichtsensors veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 3A ermittelt der Sensor in Schritt 301 das Umgebungslicht. In Schritt 303 sendet der Sensor einen Umgebungslichtsignalpegel an umgebende LED-Lampen durch die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 203 und das drahtlose Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe. In Schritt 305 vergleicht die LED-Lampe den empfangenen Lichtsignalpegel mit einem voreingestellten Pegel. Wenn der empfangene Umgebungslicht-Signalpegel höher als der voreingestellte Pegel ist (Schritt 307), wird das Licht der Lampe durch den Mikrocontroller 205 auf seinen voreingestellten Pegel herabgedimmt (Schritt 309). Wenn der empfangene Umgebungslicht-Signalpegel niedriger als der voreingestellte Pegel ist (Schritt 307), wird das Licht der Lampe durch den Mikrocontroller 205 auf seinen voreingestellten Pegel erhöht (Schritt 311).
In einer anderen Ausführungsform ist der Sensor 201 ein Bewegungssensor. 3B ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb des Bewegungssensors veranschaulicht. Mit Bezug auf 3B sendet der Sensor, wenn der Sensor ein Bewegungssignal ermittelt (Schritt 321), einen ”Einschaltbefehl” an die umgebenden LED-Lampen (Schritt 323) und die LED-Lampen werden für einen voreingestellten Zeitraum auf ihre voreingestellten Lichtpegel eingeschaltet (Schritt 327). Wenn kein Bewegungssignal vorhanden ist (Schritt 321), wird der Sensor das Ermitteln des Bewegungssignals fortsetzen (Schritt 325).
Wie in 4 gezeigt, erzeugt das System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform während der Konfiguration eine eindeutige ID für jede Lampe in der Form eines sichtbaren Lichtsignals. Mit der Verwendung des sichtbaren Lichtsignals entstehen keine zusätzlichen Hardware-Kosten zur Ausrüstung des Systems mit zwei Kommunikationsmodulen. Lediglich Software-Befehle sind erforderlich, um die LED-Lampen zum Erzeugen der sichtbaren Daten-ID für die Installation aufzufordern. Nachdem die Konfiguration abgeschlossen wurde, muss der Benutzer lediglich Befehlssignale an die LED-Lampen senden und kann Licht mit unterschiedlichem Dimm-Modus steuern. Es versteht sich, dass die Erzeugung der eindeutigen ID durch den Mikrocontroller 105 des Gateways ausgeführt wird.
Mit Bezug auf 5 arbeitet das System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung in einer anderen Ausführungsform in einem Konfigurationsmodus und einem Beleuchtungssteuerungsmodus. Der Wechselstrom/Gleichstromwandler 509 wandelt Wechselstromleistung von 110/220 Vac in 3 Vdc und 5–48 Vdc um. 3 Vdc wird für das drahtlose Kommunikationsmodul 511 verwendet und 5–48 Vdc wird für einen LED-Treiber 515 verwendet. Die Spannung hängt von der Vorwärtsspannung der LED-Lampen 517 ab. Auch werden eine Lampen-ID und ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM) durch den Mikrocontroller im drahtlosen Kommunikationsmodul 511 erzeugt. Ein Gleichstrom/Gleichstromwandler 513 ist ausgestaltet, um den Spannungspegel bereitzustellen, der für den LED-Treiber 515 benötigt wird, derart, dass das Daten/PWM-Signal vom LED-Treiber verwendet werden kann, um die LED-Lampen 517 EIN/AUS zu schalten.
Zum Konfigurieren und Speichern der LED-Lampen 517 mit einer intelligenten Vorrichtung wird ein optischer Empfänger benötigt. Wie in 6 gezeigt, kann der optische Empfänger ein Dongle 603 sein, der einen optischen Sensor 604, der in die intelligente Vorrichtung 605 eingesteckt ist, oder eine Kamera 601 trägt, die mit der intelligenten Vorrichtung 605 ausgerüstet ist, während der optische Empfänger ausgestaltet ist, um sichtbare Lichtdaten zu empfangen, die von LED-Lampen erzeugt werden.
7 ist ein Blockdiagramm des optischen Empfängers, der in 6 bildlich dargestellt ist. Unter Bezugnahme auf 7 umfasst der optische Empfänger einen optischen Sensor 701 (z. B. Lichtsensor, Photodiode), der ausgestaltet ist, um eine Lampen-ID zu empfangen, die durch Licht moduliert wird (On-OFF-Keying), eine Detektionsschaltung 703, die mit dem optischen Sensor 701 verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Lampen-ID zu demodulieren, einen Mikrocontroller 705, der mit der Detektionsschaltung verbunden ist und ausgestaltet ist, um Befehlssignale zu senden und Signale zu empfangen, und eine USB-Schnittstelle 707, die mit dem Mikrocontroller 705 verbunden ist und ausgestaltet ist, um Daten an die intelligente Vorrichtung zu übertragen.
Mit Bezug auf 6 und 7 ist, wenn die Kamera 601 der intelligenten Vorrichtung 605 als der optische Empfänger verwendet wird, lediglich Software-Programmierung erforderlich, um die sichtbaren Lichtdaten zu decodieren. So muss der Benutzer lediglich die intelligente Vorrichtung 605 unter den LED-Lampen 801 unterbringen, wie in 8 gezeigt, wobei die Lampen-ID in einer Benutzeroberfläche der intelligenten Vorrichtung gezeigt wird.
In der Praxis empfängt der optische Sensor sowohl sichtbare Lichtsignale als auch Umgebungslichtsignale von der umliegenden Umgebung. Das Umgebungslichtsignal ist variabel und hängt von der Lichtintensität der umliegenden Umgebung ab. Aus diesem Grund umfasst das System in einer Ausführungsform ferner eine Detektionsschaltung, wie in 9 gezeigt, die ausgestaltet ist, um die Empfindlichkeit des optischen Empfängers zu erhöhen. Unter Bezugnahme auf 9 umfasst die Detektionsschaltung eine Filterschaltung 901, die ausgestaltet ist, um ein sichtbares Lichtsignal heraus zu filtern, und einen Konkurrenten 903, der mit der Filterschaltung 901 verbunden ist und ausgestaltet ist, um das Umgebungslichtsignal, d. h. den empfangenen variablen Gleichstrom, als den Konkurrenzpegel für das empfangene sichtbare Lichtsignal zu verwenden. Wie in 9 gezeigt, nimmt der Konkurrent 903 einen Ausgang der Filterschaltung und ein empfangenes sichtbares Lichtsignal als Eingänge davon. Aus diesem Grund ist der Konkurrenzpegel dynamisch und abhängig von der Arbeitsumgebung.
10 zeigt eine Benutzeroberfläche zur Lampenkonfigurierung eines Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung. Mit Bezug auf 10 wird die Lampen-ID 1101 auf der Benutzeroberfläche angezeigt, nachdem der optische Empfänger die sichtbaren Licht-ID-Daten einer LED-Lampe empfangen hat. Es wird ein Icon 1103 erzeugt, das die LED-Lampe darstellt. Der Benutzer kann das Icon auf einem Lageplan 1105 anordnen. Aus diesem Grund kann die LED-Lampe für diese Position aufgefunden werden und der Benutzer kann die Lampe einfach in der genauen Position steuern. Nach dem Konfigurieren der Lampen muss der Benutzer lediglich das Programm auf der Benutzeroberfläche auf den Beleuchtungssteuerungsmodus ändern.
11 ist ein Diagramm der zeitlichen Steuerung eines Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung. Mit Bezug auf 11 gibt der Zeitpunkt TID im Konfigurationsmodus einen Zeitraum zur Erzeugung von Lampen-ID-Daten durch den LED-Treiber des Systems an. Der Zeitpunkt TRX stellt einen Zeitraum zum Empfangen eines Befehls von dem Benutzer zum Schalten des Systems vom Konfigurationsmodus in den Beleuchtungssteuerungsmodus dar. Eine Schutzzeit TGuard ist vorhanden, um das Überlappen der Schaltzeit zwischen den zwei Modi zu vermeiden.
In dem Beleuchtungssteuerungsmodus, wie in 12 gezeigt, kann der Benutzer sämtliche Lichtausgänge, einschließlich EIN/AUS, Helligkeit, Plan und Farbänderung, steuern. Auch können verschiedene eindeutige Lampen-IDs zusammen gruppiert werden, um Lichtgruppensteuerung durchzuführen.
13A veranschaulicht ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung. Mit Bezug auf 13A kann der Benutzer eine intelligente Vorrichtung 1401 verwenden, um Steuersignale an das drahtlose Gateway 1405 (wie in 1 veranschaulicht) über Wi-Fi zu senden, das wiederum die LED-Lampen 1403 durch ZigBee/Bluetooth steuert. 13B veranschaulicht ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung. Mit Bezug auf 13B kann der Benutzer, wenn das System mit Wi-Fi als ein drahtloses Kommunikationsmodul ausgerüstet ist, eine intelligente Vorrichtung 1401 verwenden, um LED-Lampen 1403 direkt über Wi-Fi zu steuern.
In der Praxis besteht während der Systemkonfigurierung und der Erzeugung der Lampen-IDs die Möglichkeit, dass sich Lichter überlappen. Es kann sein, dass die sichtbaren Licht-IDs einander stören und der optische Empfänger die richtige ID nicht empfangen kann. Aus diesem Grund sollten die Lichter während der Systemkonfigurierung und der Erzeugung der Lampen-ID auf einen bestimmten Pegel gedimmt werden, um Störungen zu vermeiden.
Zusätzlich wird der Lichtausgang durch ein PWM-Signal gesteuert. Der optische Empfänger wird auch das PWM-Signal empfangen und kann die Lampen-ID-Daten nicht erkennen. Um dieses Problem zu beheben, werden ein Startbit und ein Stoppbit gemeinsam mit den Lampen-ID-Daten in das PWM-Signal eingebettet, wie in 14 gezeigt. Aus diesem Grund muss die Datenrate der Lampen-ID höher sein als diejenige des PWM-Signals. Zum Beispiel beträgt die PWM-Datenrate 500 Hz und die Lampen-ID-Datenrate beträgt 9.6 kHz. Der optische Empfänger kann dann die Lampen-ID durch Erkennen des Startbits und Stoppbits decodieren und das PWM-Signal ignorieren.
Da die Lichtintensität unter den LED-Lampen nicht die gleiche bleiben kann, wenn lediglich Daten moduliert werden, wird dies den Detektionsbereich des optischen Empfängers beeinträchtigen. Aus diesem Grund wird ein Verfahren, wie in 15 gezeigt, vorgeschlagen, um unter den LED-Lampen eine gleichförmige Lichtstärke beizubehalten.
Mit Bezug auf 15 Durchschnittssignal = ursprüngliche Daten + umgekehrte Daten
Dementsprechend enthalten die modulierten Lampen-ID-Daten die ursprünglichen Lampen-ID-Daten plus die umgekehrten Lampen-ID-Daten. Die Lichtstärke der LED-Lampen kann innerhalb einer Abweichung von 5% gleich gehalten werden.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung dieses Ansatzes ist, dass die empfangenen umgekehrten Daten zur Datenprüfung der empfangenen Lampen-ID-Daten verwendet werden können. Aus diesem Grund können die Zuverlässigkeit und die Sicherheit der eingehenden Daten verbessert werden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung umfasst ein System zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung Folgendes: mehrere LED-Lampen, wobei jede Lampe mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul ausgerüstet ist; ein drahtloses Gateway, das mindestens zwei unterschiedliche Typen von drahtlosen Kommunikationsmodulen und ein Signalumwandlungsmodul umfasst; einen Router, der mit dem drahtlosen Gateway verbunden ist und ausgestaltet ist, um Befehlssignale von einer mobilen Vorrichtung oder dem Internet zu empfangen und Befehlssignale an ein drahtloses Gateway zu schicken; und eine intelligente Vorrichtung zum Steuern des Systems durch einen Benutzer.
Das drahtlose Kommunikationsmodul in den LED-Lampen arbeitet mit gewöhnlichen drahtlosen Kommunikationstechnologien, wie beispielsweise ZigBee, Bluetooth usw. Das Gateway ist mit unterschiedlichen Typen von drahtlosen Kommunikationsmodulen ausgerüstet, derart, dass mindestens ein Kommunikationsverfahren zur Steuerung von LED-Lampen verwendet werden kann. Das drahtlose LED-Beleuchtungssteuersystem kann durch eine intelligente Vorrichtung, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Tablet, einen Computer usw., verwendet werden.
In den vorhergehenden Ausführungsformen wird auch ein Verfahren zur Beleuchtungssteuerung unter Verwendung von sichtbarem Licht zum Erzeugen von Lampen-IDs bereitgestellt. Es wird ein Übertragungsverfahren mit sichtbarem Licht verwendet, um Lampen-IDs zu übertragen. Eine intelligente Vorrichtung, wie beispielsweise ein Tablet oder Mobiltelefon, mit einem optischen Empfänger, wird verwendet, um die Lampen-IDs zu empfangen und sie auf der Benutzeroberfläche anzugeben. Die Hardware von drahtlos gesteuerten LED-Treibern kann zur Lampen-ID-Erzeugung oder Beleuchtungssteuerung verwendet werden. Aus diesem Grund bestehen keine zusätzlichen Hardware-Kosten für die Gestaltung und die Benutzer können ihre Beleuchtungssysteme leicht einrichten und konfigurieren.
Eine der Anwendungen des Systems zum drahtlosen Steuern von LED-Beleuchtung ist die Innenraumpositionierung. Da Lampen eindeutige IDs durch sichtbares Licht erzeugen können, kann der Benutzer den optischen Empfänger unter einer Lampe unterbringen und die Position des optischen Empfängers, d. h. der Ort der Person/des Gegenstands, kann auf der Oberfläche der mobilen Vorrichtung angezeigt werden.
Obgleich die vorliegende Patentanmeldung mit besonderer Bezugnahme auf eine Anzahl von Ausführungsformen davon beschrieben wurde, versteht sich, dass verschiedene andere Änderungen oder Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

System zur drahtlosen Steuerung von LED-Beleuchtung, das Folgendes umfasst: mehrere LED-Lampen, wobei jede Lampe mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul ausgerüstet ist; ein drahtloses Gateway, das Folgendes umfasst: eine erste Kommunikationsvorrichtung; ein Signalumwandlungsmodul, das mit der ersten Kommunikationsvorrichtung verbunden ist; einen Mikrocontroller, der mit dem Signalumwandlungsmodul verbunden ist; eine zweite Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist und mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe in Kommunikation steht; und ein Wechselstrom/Gleichstrommodul, das mit dem Mikrocontroller verbunden ist; und eine intelligente Vorrichtung, die mit dem drahtlosen Gateway in Kommunikation steht und ausgestaltet ist, um durch einen Benutzer gesteuert zu werden; wobei: das Signalumwandlungsmodul ausgestaltet ist, um Kommunikationsdaten zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung und der zweiten Kommunikationsvorrichtung umzuwandeln; das Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsmodul ausgestaltet ist, um Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzuwandeln, um die erste Kommunikationsvorrichtung, die zweite Kommunikationsvorrichtung, den Mikrocontroller und das Signalumwandlungsmodul mit Strom zu versorgen; und der Mikrocontroller ausgestaltet ist, um eine eindeutige Lampen-ID für jede LED-Lampe zu erzeugen und die eindeutige Lampen-ID in ein Signal zur Steuerung jeder LED-Lampe durch das drahtlose Kommunikationsmodul einzubetten, derart, dass die eindeutige Lampen-ID in einer Form von sichtbarem Licht ermittelt werden kann.
System nach Anspruch 1, wobei der Mikrocontroller und die zweite Kommunikationsvorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, um ein Kommunikationsmodul zu bilden.
System nach Anspruch 1, das ferner einen Router umfasst, der mit dem drahtlosen Gateway verbunden ist und ausgestaltet ist, um Befehlssignale von einer mobilen Vorrichtung oder dem Internet zu empfangen und Befehlssignale an das drahtlose Gateway zu senden.
System nach Anspruch 1, das ferner ein drahtloses Sensormodul umfasst, wobei das drahtlose Sensormodul einen Mikrocontroller, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist, und einen Sensor umfasst, der mit dem Mikrocontroller verbunden ist, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ausgestaltet ist, um mit dem drahtlosen Gateway und dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe in Kommunikation zu stehen.
System nach Anspruch 4, wobei der Sensor ein Umgebungslichtsensor ist und ausgestaltet ist, um ein Umgebungslichtsignal an umgebende LED-Lampen zu senden, während der Mikrocontroller des drahtlosen Sensormoduls ausgestaltet ist, um Licht von jeder Lampe gemäß dem Umgebungslicht-Signalpegel anzupassen.
System nach Anspruch 4, wobei der Sensor ein Bewegungssensor ist und ausgestaltet ist, um einen Befehl an umgebende LED-Lampen zu senden, um die Lampen bei der Ermittlung eines Bewegungssignals einzuschalten.
System nach Anspruch 1, wobei die intelligente Vorrichtung einen optischen Empfänger umfasst, der ausgestaltet ist, um sichtbare Lichtdaten zu empfangen, die von den LED-Lampen erzeugt werden.
System nach Anspruch 7, wobei der optische Empfänger ein Dongle ist, der einen optischen Sensor, der ausgestaltet ist, um eine Lampen-ID zu empfangen, die durch Licht moduliert wird, eine Detektionsschaltung, die mit dem optischen Sensor verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Lampen-ID zu demodulieren, einen Mikrocontroller, der mit der Detektionsschaltung verbunden ist und ausgestaltet ist, um Befehlssignale und Empfangssignale zu senden, und eine USB-Schnittstelle umfasst, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist und ausgestaltet ist, um Daten an die intelligente Vorrichtung zu übertragen.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Detektionsschaltung umfasst, wobei die Detektionsschaltung eine Filterschaltung, die ausgestaltet ist, um sichtbare Lichtsignale herauszufiltern, und einen Konkurrenten umfasst, der mit der Filterschaltung verbunden ist und ausgestaltet ist, um einen Ausgang der Filterschaltung und ein empfangenes sichtbares Lichtsignal als Eingänge davon zu nehmen.
System nach Anspruch 1, das ferner einen LED-Treiber zum Antreiben jeder LED-Lampe umfasst, wobei eine Schutzzeit zwischen einem Zeitraum zur Erzeugung von Lampen-ID-Daten durch den LED-Treiber und einem Zeitraum zum Empfangen eines Befehls von einem Benutzer vorhanden ist, um das System von einem Konfigurationsmodus in einen Beleuchtungssteuerungsmodus zu schalten.
System nach Anspruch 1, wobei das Signal zum Steuern jeder LED-Lampe ein PWM-Signal ist, während die Datenrate der Lampen-ID höher ist als diejenige des PWM-Signals.
System nach Anspruch 11, wobei ein Startbit und ein Stoppbit gemeinsam mit Daten der Lampen-ID zusammen in das PWM-Signal eingebettet sind.
System nach Anspruch 12, wobei Daten einer ursprünglichen Lampen-ID plus umgekehrte Daten der ursprünglichen Lampen-ID in das PWM-Signal eingebettet sind.
System zur drahtlosen Steuerung von LED-Beleuchtung, das Folgendes umfasst: mehrere LED-Lampen, wobei jede Lampe mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul ausgerüstet ist; und eine intelligente Vorrichtung, die mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul in Kommunikation steht und ausgestaltet ist, um durch einen Benutzer gesteuert zu werden; wobei: die intelligente Vorrichtung ausgestaltet ist, um eine eindeutige Lampen-ID für jede LED-Lampe zu erzeugen und die eindeutige Lampen-ID in ein Signal zur Steuerung jeder LED-Lampe durch das drahtlose Kommunikationsmodul einzubetten, derart, dass die eindeutige Lampen-ID in einer Form von sichtbarem Licht ermittelt werden kann; das Signal zum Steuern jeder LED-Lampe ein PWM-Signal ist, während die Datenrate der Lampen-ID höher ist als diejenige des PWM-Signals; ein Startbit und ein Stoppbit gemeinsam mit Daten der Lampen-ID zusammen in das PWM-Signal eingebettet sind; und Daten einer ursprünglichen Lampen-ID plus umgekehrte Daten der ursprünglichen Lampen-ID in das PWM-Signal eingebettet sind.
System nach Anspruch 14, das ferner ein drahtloses Sensormodul umfasst, wobei das drahtlose Sensormodul einen Mikrocontroller, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Mikrocontroller verbunden ist, und einen Sensor umfasst, der mit dem Mikrocontroller verbunden ist, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung ausgestaltet ist, um mit dem drahtlosen Kommunikationsmodul von jeder LED-Lampe in Kommunikation zu stehen.
System nach Anspruch 14, wobei die intelligente Vorrichtung einen optischen Empfänger umfasst, der ausgestaltet ist, um sichtbare Lichtdaten zu empfangen, die von den LED-Lampen erzeugt werden.