TWI622324B - Luminaire control system for controlling area luminaires by a single switch - Google Patents

Abstract

一種由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，包括一主開關及複數燈具，該等燈具分設在一區域內的不同位置，並電連接該主開關，各該燈具分別具有一預建一步進調光模式與一亮度重置模式；當該主開關於每次輸出一組切換訊號給各該燈具時，則控制各該燈具執行該步進調光模式而改變發光亮度，當該主開關接續輸出二組切換訊號的間隔時間超過一設定值，則控制該等燈具統一執行該亮度重置模式，以控制所有燈具改變成相同發光亮度，藉由單一開關即可達到統一改變所有燈具的亮度程式，藉此達到快速改變燈具亮度兼具降低成本的目的。

Description

由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統

本發明關於一種控制系統，尤指一種由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統。

由於溫室效應的問題日益嚴重，使得地球環境氣候改變而溫度上升，造成室外環境高溫炎熱，因此，人們紛紛在室內開啟空調，使環境維持涼爽舒適以方便辦公或生活，然而大量開啟空調導致用電量上升，造成電力公司的電力備載容量降低，嚴重時甚至造成電力公司供電無法負荷而停電，因此，政府祭出省電獎勵，透過減少用電量則減免一定的電費，藉此希望人們能節約用電。

然而環境高溫迫使人們無法不開啟空調，也因此，必須朝其它方向來降低用電量，以減輕電力公司負擔。以台灣為例，目前全台用電量中的10%~13%來自照明用電，如果能部分時段節省照明用電，將可減輕電力公司負擔，進而提升備載容量。

當用電量達到高峰導致電力公司的備載容量不足時，電力公司會發出一需求響應(Demand Response)通知各大公司、辦公大樓等接洽人，以希望對方能夠減少、降低用電量，而各大公司、辦公大樓的接洽人就會將能減少用電量的用電設備關閉或調降使用功率，以燈具為例，該些接洽人會將燈具切換到一低亮度程式以減輕用電量，然而，現有燈具是透過切換對應的一開關來控制亮度，所以多個燈具就有多個開關，造成需要配置許多人力前往不同區域內的燈具，以透過各個開關逐一改變各個燈具的亮度，不僅浪費時間，也無法即時回應該需求響應，更需要配置多於人力造成資源浪費。

有鑑於上述狀況，現有技術中另有一種燈具，其內設有一通訊單元，透過遠端發送控制訊號到該通訊單元，以控制燈具改變亮度，雖然此種燈具省去跑到每一個燈具的開關前的時間，而減輕切換燈具亮度的時間，然而每一個燈具都必須要裝設一通訊單元，不僅造成更換該種燈具的成本之外，而且在控制上，還是必須要由遠端一個一個切換，才能改變燈具亮度，還是無法有效即時回應該需求響應。

有鑑於上述現有技術所存在的問題，本發明提供一種由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，藉由單一開關即可達到統一改變所有燈具的亮度程式，也不需要額外對每一個燈具都加裝通訊單元，藉此達到快速改變燈具亮度兼具降低成本的目的。

為了達成上述目的所採取的技術手段，是令前述由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，包括： 一主開關，供連接在一電源迴路上，用以輸出一組以上的切換訊號，該組切換訊號包括交替相鄰輸出的一關訊號與一開訊號； 複數燈具，供電連接在該電源迴路上，並且統一電連接到該主開關，其中，各燈具包括： 一發光模組； 一記憶單元，儲存一步進調光程式以及一亮度重置程式； 一控制器，電連接該記憶單元、該發光模組與該主開關； 當各該控制器接收到該主開關接續輸出相鄰的兩組切換訊號，並且判斷相鄰兩組切換訊號的間隔時間落在一步進調光時間區間內，則分別執行該步進調光程式，以控制對應的一發光模組以步進方式改變發光亮度； 當各該控制器根據接收到該主開關接續輸出相鄰的兩組切換訊號，並且判斷相鄰兩組切換訊號的間隔時間落在一重置時間區間內，則分別執行該亮度重置程式，以控制對應的一發光模組統一改變為相同的發光亮度。

透過上述構造可知，由於該些燈具具有步進調光程式(Step Dimming)，所以藉由單一個主開關可以在每一次輸出切換訊號，即交替輸出相鄰的該關訊號與該開訊號，換句話說就是該主開關快速的交替從導通切換到斷開，再切換回導通(ON到OFF再到ON)，就可以控制該等燈具以步進方式改變發光亮度，以達到方便使用。當該電力公司傳送一需求響應時，藉由該主開關交替輸出二組切換訊號，並且該等組切換訊號的間隔時間超過該設定值時，即可控制該等燈具統一重置成相同發光亮度，藉此可以達到快速反應電力公司發送的需求響應，從而達到快速改變燈具亮度進而降低用電量以及節省成本的目的。

關於本發明由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統的第一較佳實施例，請參閱圖1、2所示，包括複數燈具10與一主開關20，該等燈具10可根據需求分設在一建築物30內複數隔間31內，以適應性提供各隔間31的照明，該主開關20同樣設置在該建築物30內，並且將該等燈具10統一電連接到該主開關20，該等燈具10與該主開關20連接在該建築物30的一電源迴路上。其中，圖2僅以一個樓層示意說明，但不以此為限，該建築物30也可為住家、辦公大樓、商場等，並且可由該主開關20統一控制設置在該建築物30內的所有燈具10。在本較佳實施例中，各該燈具10分別又包括一附屬開關(圖未示)，以用來單獨控制對應的該燈具10的啟／閉，或改變各該燈具10的亮度。

各該燈具10分別包括一控制器11、一發光模組12及一記憶單元13，該控制器11電連接該發光模組12及該記憶單元13。該記憶單元13內儲存有一步進調光程式與一亮度重置程式及其程式數據，並由該控制器11執行該步進調光程式以及執行該亮度重置程式。該發光模組12包括至少一發光單元，該發光單元可為一LED發光單元，但不以此為限。該記憶單元13可為一Flash記憶單元。

在本較佳實施例中，該步進調光程式包括有複數不同的發光亮度模式，由大而小包含一第一發光亮度模式、一第二發光亮度模式、一第三發光亮度模式、一第四發光亮度模式與一第五發光亮度模式，例如該第一發光亮度模式可為100%而代表全亮，該第二發光亮度模式可為75%，該第三發光亮度模式可為50%，該第四發光亮度模式可為25%，該第五發光亮度可為0%模式，前述僅是舉例，並非加以限制。

當各該控制器11每次執行該步進調光程式時，則驅動對應的一發光模組12以步進方式改變發光亮度，如從第一發光亮度模式改變成第二發光亮度模式，再從第二發光亮度模式改變成第三發光亮度模式，以達到步進調光的功能，其中改變發光亮度的順序僅是舉例，並非加以限制。

此外，當該等控制器11同時執行該亮度重置程式時，則控制對應的發光模組12統一重置成相同的發光亮度模式，例如重置成該第三發光亮度模式，但不以此為限。例如在手術室中，由於燈光無法重置到過暗的發光亮度模式，因此，醫院中的所有手術室可統一重置到如第二發光亮度模式75%，但不以此為限，可依據使用環境、場所自行設定亮度重置後的發光亮度模式。

該控制器11可為一可程式編輯的控制器，可透過外部修改該控制器11的程式，以修改該步進調光程式改變發光亮度模式的順序，如從該第一發光亮度模式改變到該第五發光亮度模式，再依序改變到該第四發光亮度模式、第三發光亮度模式、第二發光亮度模式再回到該第一發光亮度模式；或由該第一發光亮度模式改變成該第二發光亮度模式，再依序改變回該第一發光亮度模式。此外，也可透過外部修改程式，修改該亮度重置程式重置為任一種發光亮度。

請一併參考圖3A所示，例如該主開關11為開(ON)的狀態時，當使用者切換該主開關11時，該主開關11會傳送一組切換訊號給各該燈具10的控制器11，其中該組切換訊號包括一關訊號201與一開訊號202；該控制器11在接收到該開訊號202之後，會開始計時一發光持續時間，在持續計時該發光持續時間中會於每隔一儲存時間將當前計時的發光持續時間儲存在該記憶單元13內，以持續記錄該發光持續時間，並且該控制器11於每接收到一組切換訊號則重新計時該發光持續時間。

當該控制器11判斷接續接收到相鄰兩組切換訊號的間隔時間落在一步進調光時間區間(Ts)內，則該控制器11執行該步進調光程式，以驅動該發光模組12以步進方向改變發光亮度。該控制器11判斷接收到兩組切換訊號的間隔時間是否落在該步進調光時間區間(Ts)的方式，是當該控制器11接收到兩組切換訊號的後一組切換訊號的開訊號202後，該控制器11會從該記憶單元13內讀取該發光持續時間，並判斷該發光持續時間是否落在該步進調光時間區間(Ts)內，若是，就控制對應的一發光模組12以步進方向改變發光亮度，若否，則該控制器11不驅動對應的一發光模組12改變發光亮度。

隨著使用狀況的不同，請一併參考圖3B所示，每一個燈具10的發光亮度可能不相同，當需要將所有燈具10統一重置到相同發光亮度時，由該主開關20交替接續輸出兩組切換訊號給各該控制器11，該控制器11判斷接收到相鄰二組切換訊號的間隔時間落在一重置時間區間(Tr)內時，則該等控制器11執行該亮度重置程式，並且統一控制對應的一發光模組12改變成相同的發光亮度，以重置所有燈具10改變為相同的發光亮度。其中，該重置時間區間(Tr)可設定為10秒到30秒。該控制器11判斷接收到兩組切換訊號的間隔時間是否落在該重置時間區間(Tr)的方式，是當該控制器11接收到兩組切換訊號的後一組切換訊號的開訊號202後，該控制器11會從該記憶單元13內讀取該發光持續時間，並判斷該發光持續時間是否落在該重置時間區間(Tr)內，若是，統一控制對應的一發光模組12改變成相同的發光亮度，若否，該控制器11則進一步間隔時間是否落在該步進調光時間區間(Ts)內，若是，則控制對應的一發光模組12以步進方向改變發光亮度，若否，則該控制器11不動作。

另外，各該記憶單元13內還儲存有一鎖定程式(Lock program)，當各該控制器11執行該亮度重置程式後，會接續執行該鎖定程式，以鎖定各該燈具10當前的發光亮度模式，避免各該燈具11的發光亮度模式被誤改變。

請一併參考圖3C所示，當要解除各該燈具10的鎖定程式時，透過切換該主開關10以接續交替輸出兩組切換訊號給各該控制器11，各該控制器11判斷相鄰兩組切換訊號的間隔時間是否落在一解除鎖定時間區間(Tu)，若是，則該控制器11解除改變亮度的鎖定，使該主開關10可改變燈具10的亮度，若否，則該控制器11不解除鎖定，其中判斷間隔時間是否落在該解除鎖定時間區間(Tu)的方法與前述判斷步進調光時間區間(Ts)、重置時間區間(Tr)的方式相同。

該步進調光時間區間(Ts)的時間區間、該重置時間區間(Tr)的時間區間與該解除鎖定時間區間(Tu)的時間區間均不相同，在本實施例中是以解除鎖定時間區間(Tu)大於該重置時間區間(Tr)大於該步進調光時間區間(Ts)(Tu＞Tr＞Ts)舉例說明，但不以此為限，可依據使用狀況更改設定。

根據上述內容，當電力公司要求配合響應因備載容量不足，而需要降低用電量時，僅需控制該主開關20交替改變關、開狀態，以交替接續輸出該切換訊號給各該控制器11，並且該等控制器11判斷接收到相鄰兩組切換訊號的間隔時間是落在該步進調光時間區間(Ts)，則控制對應的一發光模組12以步進方式改變發光亮度，或者落在該重置時間區間(Tr)內，則由該等控制器11統一重置該等發光模組12改變為相同的發光亮度，藉此達到快速切換所有燈具10的發光亮度，以快速響應電力公司的要求，以有效在電力公司備載容量不足時，即可配合快速降低燈具用電量，避免停電問題，藉此達到省電效果。

此外，透過本發明由該主開關20統一控制所有燈具10，不需額外對每一燈具10都安裝訊號發射器，也可完成達到快速切換所有燈具10的發光亮度，藉此可降低使用成本。

在另一實施例中，也可將各該燈具10設定為，在一設定時間區間內如4~6秒鐘，各該燈具10的控制器11接續接收到如3次的複數切換訊號，則控制對應的一發光模組12以步進方式改變發光亮度；或者在另一設定時間區間內如8~10秒，各該燈具10的控制器11接續接收到如5次的切換訊號，則統一控制對應的一發光模組12重置到相同的發光亮度，並於執行該亮度重置程式後接續執行該鎖定程式，以鎖定所有燈具10不可改變亮度；或者在又一設定時間區間內如12~14秒，各該燈具10的控制器11接續接收到如7次的切換訊號，則統一解除各該燈具10的亮度改變的鎖定，前述僅是舉例，並非加以限制，可依實際需求更改設定。

在又一實施例中，還可設定成各該燈具10的控制器11在三個時間區間內如5~6秒、8~10秒及12~14秒間各接收到一切換訊號，則統一執行該亮度重置模式，以控制對應的一發光模組12統一重置到相同的發光亮度，並於執行該亮度重置程式後接續執行該鎖定程式，以鎖定所有燈具10不可改變亮度，前述僅是舉例，並非加以限制，可依實際需求更改設定。

關於本發明第二較佳實施例，請參閱圖4所示，該主開關20內包括一通訊控制器21，該通訊控制器21電連接各該燈具10的控制器11，其中，該通訊控制器21可包括一處理器與一通訊介面，透過該通訊介面可以有線或無線的方式經由一網路與一電力公司41連結。

當該電力公司41經由網路發送一需求響應(Demand Response)到該通訊控制器21時，該通訊控制器21根據該需求響應交替輸出該關訊號201與該開訊號202到各該控制器11，各該控制器21判斷接收到交替輸出的該關訊號201與該開訊號202的間隔時間超過該設定值，則統一控制對應的一發光模組12改變為相同的發光亮度，以達到統一重置所有燈具10改變為相同的發光亮度，藉此達到更快速反應電力公司41的需求之外，僅需由該主開關20透過網路與該電力公司41連結，藉此降低使用成本。

關於本發明第三較佳實施例，請參閱圖5所示，進一步包括一可連網的智慧電表42，該可連網的智慧電表42跨接在該電源迴路與該主開關20之間，並且與該通訊控制器21連接，該可連網的智慧電表42用以偵測輸入到該主開關20的電壓、電流，以累計該等燈具10的用電量功率，並傳送一用電量統計值到該通訊控制器21，並由該通訊控制器21經由網路傳送到該電力公司41，供該電力公司41確認該用電量統計值，該電力公司將該用電量統計值與一節電標準比較，以當該用電量統計值小於該節電標準時，給予一電費優惠減免。

此外，該可連網的智慧電表42，也可以透過有線或無線的方式與該網路連結，以透過網路將該用電量統計值傳送到該電力公司41。

透過上述內容可知，本發明提供以下優點：

1、透過單一的主開關20控制所有燈具10改變亮度模式，或者重置所有燈具10的發光亮度為統一的發光亮度，以達到快速改變所有燈具10的發光亮度，而快速回應電力公司的需求響應，藉此達到省電目的，並且還可減少設置硬體的成本。

2、此外，透過主開關20包括有該通訊控制器21，還可於電力公司41發送該需求響應時，直接且快速回應該需求響應，而即時重置所有燈具10為統一的發光亮度，以方便且快速回應該電力公司41的需求響應，並且可有效改善電力公司41的電力備載容量不足的問題。

3、進一步，增加可連網的智慧電表42，可以統計所有燈具10的用電量，並且將用電量傳送給電力公司41，使該電力公司41可以根據接收到的用電量確認達到節電標準時，給予電費優惠減免。

10‧‧‧燈具

11‧‧‧控制器

12‧‧‧發光模組

13‧‧‧記憶單元

20‧‧‧主開關

201‧‧‧關訊號

202‧‧‧開訊號

21‧‧‧通訊控制器

30‧‧‧建築物

31‧‧‧隔間

41‧‧‧電力公司

42‧‧‧可連網的智慧電表

圖1：是本發明第一較佳實施例的系統架構方塊圖。 圖2：是本發明第一較佳實施例的應用示意圖。 圖3A：是本發明第一較佳實施例的主開關切換狀態時間的一示意圖。 圖3B：是本發明第一較佳實施例的主開關切換狀態時間的另一示意圖。 圖3C：是本發明第一較佳實施例的主開關切換狀態時間的又一示意圖。 圖4：是本發明第二較佳實施例的系統架構方塊圖。 圖5：是本發明第三較佳實施例的系統架構方塊圖。

Claims (9)

1. 一種由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，包括：一主開關，供連接在一電源迴路上，用以輸出一組以上的切換訊號，該組切換訊號包括交替相鄰輸出的一關訊號與一開訊號；複數燈具，供電連接在該電源迴路上，並且統一電連接到該主開關，其中，各燈具包括：一發光模組；一記憶單元，儲存對應一步進調光程式以及一亮度重置程式；一控制器，電連接該記憶單元、該發光模組與該主開關；當各該控制器接收到該主開關接續輸出相鄰的兩組切換訊號，並且判斷相鄰兩組切換訊號的間隔時間落在一步進調光時間區間內，則分別執行該步進調光程式，以控制對應的一發光模組以步進方式改變發光亮度；當各該控制器根據接收到該主開關接續輸出相鄰的兩組切換訊號，並且判斷相鄰兩組切換訊號的間隔時間落在一重置時間區間內，則分別執行該亮度重置程式，以控制對應的一發光模組統一改變為相同的發光亮度。
2. 如請求項1所述之由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，其中，各該燈具的記憶單元內進一步儲存有一鎖定程式，當各該燈具的控制器執行該亮度重置程式後，各該控制器進一步執行該鎖定程式，以鎖定各該燈具當前的發光亮度；當要解除各該燈具改變亮度的鎖定時，各該控制器接收該主開關接續輸出相鄰的兩二組切換訊號，並判斷相鄰的兩組切換訊號的間隔時間落在一解除鎖定時間區間內，則各該控制器解除改變亮度的鎖定。
3. 如請求項2所述之由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，其中，各該控制器於接收到該切換訊號的開訊號後，各該控制器會開始計時一發 光持續時間，並於持續計時該發光持續時間中，於每隔一儲存時間將當前計時的發光持續時間儲存在該記憶單元內，並且該控制器於每一次接收到一組切換訊號的開訊號則重新計時該發光持續時間。
4. 如請求項3所述之由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，其中，各該控制器判斷相鄰兩組切換訊號之間的發光持續時間落在該步進調光時間區間內，則分別執行該步進調光程式；以及各該控制器判斷相鄰兩組切換訊號之間的發光持續時間落在該重置時間區間內，則分別執行該亮度重置程式；以及各該控制器判斷相鄰兩組切換訊號之間的發光持續時間落在該解除鎖定時間區間內，則分別解除改變亮度的鎖定。
5. 如請求項4所述之由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，其中，該主開關包括：一通訊控制器，供透過一網路連結一電力公司；當該通訊控制器接收該電力公司發送的一需求響應，則交替輸出該關訊號與該開訊號給各該燈具的控制器，並且各該燈具的控制器根據接收到相鄰的該關訊號與該開訊號的間隔時間超過一設定值，則該等燈具執行該亮度重置程式以統一重置為相同發光亮度。
6. 如請求項5所述之由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，其中，進一步包括：一可連網的智慧電表，電連接在該電源迴路與該主開關之間，並且電連接該主開關的通訊控制器，該智慧電表供統計該等燈具的用電量，並傳送一用電量統計值給該通訊控制器，該通訊控制器透過將該用電量統計值傳送到該電力公司。
7. 如請求項6所述之由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，其中，該電力公司根據該用電量統計值與一節電標準比較，當該用電量統計值小於該節電標準時，給予一電費優惠減免。
8. 如請求項5所述之由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，其中，進一步包括一智慧電表，該智慧電表經由網路連結該電力公司，以直接將該等燈具的一用電量統計值傳送到該電力公司。
9. 如請求項8所述之由單一開關控制區域燈具的燈具控制系統，其中，該電力公司根據該用電量統計值與一節電標準比較，當該用電量統計值小於該節電標準時，給予一電費優惠減免。