专利名称：用于控制温控环境中的照明系统的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制温控环境中的照明系统的方法。本发明还涉及一种用于具有照明系统的温控环境的控制系统。
背景技术：
目前在超级市场中多层冷柜用来陈列多种新鲜的预先包装食品。这些食品通常非常容易腐烂并且尤其如果超过最大可允许温度则将很快变质。在许多国家有如下法规如果食品已经存放于最大允许温度以上的温度，则再也不可以销售这些食品或者必须缩短保质期。后者经常并非易事，因为保质期是预先打印在包装上的并且不能容易地改变。在正常境况之下，用来陈列这样的食品的多层冷柜确保该温度得以保证。然而当未恰当压紧冷柜(太多食品在冷柜以内)时干扰气流并且在搁架之下的灯所生成的热将推升搁架温度超出最大可允许温度。这一问题导致超级市场不愿在搁架之下放置发光体，因为当食品由于超过最大温度而已经变质时或者如果有来自例如食品药品监督管理局(美国)、食品标准署(英国)或者食品和消费品管理局(荷兰)的要求则它们可能会在法律上承担责任。
US 2007087614A2描述一种用于被照明的陈列箱的控制系统，该陈列箱包括如下传感器，该传感器可以用作开关或者控制器以调节向陈列箱的光源提供的功率。另外描述一种控制方案的实施方式，其中当传感器检测到陈列箱内的温度超过预定温度时关断供给光源的电压。当陈列箱内的温度回到可接受水平时向光源提供功率。
在常规被照明的陈列中，存在随着环境条件频繁改变而有温度过冲的风险。因此需要一种改进的照明控制。
发明内容
鉴于上述，将希望提供一种用于控制温控环境中的照明系统的方法。也将希望提供一种用于具有照明系统的温控环境的控制系统。这些和其它目的由根据本发明的方法和产品实现。
根据本发明的第一方面，提供一种用于控制温控环境中的照明系统的方法。照明系统的输出在温控环境中引起温度响应，其中温度响应由传感器检测。基于照明系统的输出和关联的温度响应来自适应地调控温度。根据照明系统的输出和温度响应的自适应调控使得实现温度控制的更高精确性、特别是在环境因素可变的条件下。存在将对温控环境的温度响应有影响的若干环境因素，比如与温控环境接触的物品的数量，这些环境因素可能具有冷却或者加热物品的目的。另外，物品或者可以包封温控环境或者与温控环境接触的任何其它元件的任何壳体的热特征曲线将影响由照明系统的输出所引起的温度响应并且也影响这样的物品或者元件的位置。照明系统的输出可以是照明系统的照明强度或者功率消耗或者限定照明输出的任何其它参数，或者可以与照明输出相关。温度响应可以理解为温度随着照明系统的输出而改变。照明系统生成的热量与照明系统耗散的功率量直接相关，该功率量与照明系统的热负载直接相关。因此可以直接通过改变照明系统的输出来影响温度响应。
在本发明的实施例中，可以确定温度响应的延迟。延迟可以理解为在与照明系统的第一输出关联的第一温度值和与第二输出关联的第二温度之间的渐变。通过确定温控环境中的温度响应的延迟来量化包括环境温度的环境因素合集的影响。因而可以预测照明系统的输出修改以考虑环境因素所引起的后续温度变化。
在本发明的实施例中，输出可以涉及到在照明参数的第一值与第二值之间的改变，由此改变输出。通过具有在第一照明参数与第二照明参数之间的输出改变，可以在从第一照明参数值和第二照明参数值改变时确定温度响应的延迟。有利地，在第一照明参数与第二照明参数之间的变化处于肉眼不可察觉的限度内。
在本发明的实施例中，照明系统的输出可以涉及到隔开预定时间区间的至少第一改变和第二改变。在第一照明参数与第二照明参数之间的改变可以在重复序列中出现以便连续确定温度响应在各输出瞬变时的延迟。这是有利的，因为环境条件并且因而温度响应可能在整个控制时段内面临变化。可以选择在各瞬变之间的时间区间以反映环境因素的变化次数的频率。
在本发明的实施例中，温度响应可以包括至少第一温度值和第二温度值的温度特征曲线，至少第一温度值和第二温度值与至少第一时间值和第二时间值关联，其中确定延迟可以包括基于在至少第一时间值和第二时间值之间的温度特征曲线的温度滞后、导数和面积或者其任何组合来分析温度特征曲线。
照明系统的输出所引起的温度响应可以在温控环境中引起在至少第一温度值和第二温度值之间的改变。温度响应可以理解为随着从照明系统的输出瞬变起的时间流逝而变化的一组温度值，其中各温度值与时间值关联。各温度值和时间值产生响应的一组温度特征曲线并且描述从照明输出的瞬变起的延迟。环境条件合集产生特有的一组温度特征曲线。确定温度特征曲线的温度滞后、导数、面积、峰延迟或者峰持续时间使得可以根据新环境条件确定和改变控制系统的准确控制参数。由于后续温度变化可能出现，所以可以根据适配的控制参数预测照明系统的输出以实现准确温度调控。温度滞后可以理解为温度特征曲线的如下部分，在该部分中，温度变化在阈值区间内。环境因素可以影响温度滞后的程度。因此通过确定温度滞后可以考虑环境因素。
在本发明的实施例中，温度控制可以涉及到将温度维持在至少第一阈值内。可以限定上阈值和下阈值。通过控制照明系统的输出，可以将温度维持在温度阈值内。
在本发明的实施例中，自适应温度控制可以涉及到临界阻尼控制算法或者过阻尼控制算法或者其任何组合。在控制照明系统的输出时，如果控制系统是临界阻尼的则是有利的，因为这意味着温度响应无过冲。所有环境因素对温控环境并且因而对控制系统具有个别的影响。尽管一些变量如环境温度可能相当缓慢地改变，但是所有输入变量一起可能造成明显改变并且应当加以补偿。可以迅速改变的变量是在向温控环境添加不同热特征曲线的元件时、例如在冷柜中补充存货期间，因为在冷柜内的物质在相当短的时间段内急剧改变。物质增加意味着系统的响应更慢，因此系统在该过程期间变成超临界阻尼。逐渐去除物品可以使系统变成亚临界阻尼。可以有裕度地使控制系统为超临界阻尼，从而例如由于从温控环境移走物品而引起的环境条件的少量改变并不造成越过温度阈值。可以避免大量过阻尼，因为它可能限制如下环境条件范围，在该范围内，自适应温度调控将在温度阈值内提供充分控制。过阻尼系统的温度调控可以比临界阻尼控制系统的温度调控更慢。
在本发明的实施例中，可以记录值以供后续读取。在本发明的实施例中，可以在已经超过温度阈值时记录值。通过在已经超过上温度阈值或者下温度阈值时存储值，可以回顾确定这样的超过温度的事件的条件。
在本发明的实施例中，值可以是温度、时间、日期或者其任何组合。由于无论何时超过温度阈值都存储时间和日期，所以可获取温度历史并且确定何时已经超过温度。可以使用后者作为证据以证明恰当性能并且证明食品已经保持于所需温度。
在本发明的实施例中，可以对记录的值进行加密。通过对记录的值进行加密，可以防止对值的任何未授权修改。加密方法可以涉及到使用数字加密密钥。如果温控环境受制于法定法规，则这可能是重要的。例如，如果值代表何时已经超过温度阈值，则对值的加密使得保证可以守法。
在本发明的实施例中，可以对记录的值进行解密以供读出。只有授权的读出才是可能的，因为需要解密来获取值。可以通过安全链路(比如通过安全数据网络的数据链路) 传送值。多个温控环境可以作为温度、时间和日期的加密值来监视、可以通过安全数据链路来加密或者由有权访问解密密钥的解密设备加密。
根据本发明的第二方面，提供一种装置，该装置的形式为一种用于具有照明系统的温控环境的控制系统，该控制系统包括与温控环境的壳体邻近的传感器并且适于控制照明系统，其中照明系统的输出在温控环境中引起温度响应。温度响应由传感器检测。控制系统适于基于照明系统的输出和关联的温度响应来自适应地调控温度。
在本发明的实施例中，壳体可以包括暴露于温控环境的搁架，其中传感器与搁架热传导地连通。通过具有与温控环境接触的搁架或者任何其它元件的导热接触，可以准确确定温度响应，这造成改进的温度调控。
在本发明的实施例中，传感器可以装配于与照明系统相距的预定阈值距离内。如果传感器装配得与照明系统相距太远，则与照明系统更近的物品或者元件可能暴露于超过温度阈值的温度，因为未确定与物品或者元件接近的温度响应。可以指定阈值距离，其中在该阈值距离以外的温度可以维持于阈值内。
在本发明的实施例中，照明系统可以包括具有至少一个发光二极管的至少一个光源。不同类型的光源可以使用于照明系统中。任何如下光源是有利的，其中该光源导热而不是发热、比如发光二极管。
在本发明的实施例中，控制系统可以包括其中记录值以供后续读出的存储器。
在本发明的实施例中，存储器单元能够在已经超过温度阈值时记录值。
在本发明的实施例中，值可以是温度、时间、日期或者其任何组合。
在本发明的实施例中，控制系统可以包括用于对记录的值进行加密的加密模块。
在本发明的实施例中，控制系统可以包括用于对记录的值进行解密以供读出的解密模块。
—般而言，第二方面具有与第一方面相同的优点。
也可以在第一方面中包括第二方面的特征，并且也可以在第二方面中包括第一方面的特征。
根据下文描述的实施例将清楚本发明的这些和其它方面并且参照这些实施例将阐明这样的方面。一般而言，除非这里另有明确限定，否则在权利要求中使用的所有术语将根据它们在技术领域中的普通含义来解释。除非另有明示，否则对“一个/一种/该/所述 [元件、设备、部件、装置、步骤等]，，的所有引用将开放地解释为指代所述元件、设备、部件、 装置、步骤等的至少一个实例。除非明示，否则无需按照公开的确切顺序执行这里公开的任何方法的步骤。
本发明的其它特征和优点将从以下参照附图对当前优选实施例的具体描述中变得清楚，其中 图1示出了用于控制照明系统的根据本发明的控制系统的例子。
图2示出了照明系统的输出和关联的温度响应的例子。
图3示出了基于照明系统的输出和关联的温度响应来控制照明系统的例子。
图4示出了基于照明系统的输出和关联的温度响应来控制照明系统的另一例子。
具体实施例方式现在下文将参照其中示出本发明某些实施例的附图更完全描述本发明。然而本发明可以用许多不同形式来实施并且不应理解为限制于这里阐述的实施例；实际上，通过示例的方式提供这些实施例，从而本公开内容将彻底和完整并且将向本领域技术人员完全传授本发明的范围。相似标号通篇指代相似元件。
一般而言，本发明涉及一种用于控制温控环境中的照明系统的方法并且还涉及一种用于这种具有照明系统的环境的控制系统。
在图1中示出了本发明的一个实施例中的示意图，该图示出了包括CPU 101的控制系统100，该CPU 101连接到温度传感器102和用于控制供给照明系统103的功率的驱动器104。CPU 101可以向驱动器104发送控制信号、比如脉宽调制信号(PWM)，该信号可以使驱动器104改变照明系统103的输出、比如减少或者增加光强度。照明系统103可以包括用于向温控环境105提供光的LED模块或者任何其它装置。传感器102接近于温控环境 105来装配并且可以邻近于包围温控环境105的壳体109。照明系统103的输出在温控环境105中引起温度响应，该温度响应由传感器102检测。照明系统103的输出可以理解为光强度、光波长或者可以造成增加或者减少周围温度的来自照明系统的任何其它输出。CPU 101控制照明系统103的输出并且从传感器102接收代表温度响应的关联温度数据。温度响应为温控环境105中的环境因素所特有。基于输出和关联响应来适配向驱动器104发送的控制信号。根据适配的控制信号调节照明系统103的输出，从而调控周围温度。
传感器102与暴露于温控环境105的任何元件(比如可以是壳体109 —部分的搁架110)热连通106。在热连通为热传导的情况下保证在传感器102与搁架110之间的良好传热。搁架110可以支撑暴露于温控环境105的其它物品或者与这些其它物品热接触。热连接将影响由照明系统103的输出所引起的温度响应。
温度响应也将受照明系统103与温度传感器102之间的距离影响。传感器102装配于与照明系统103或者热源相距的阈值距离内，以获得在热源与传感器102之间的良好耦合，并且避免温敏元件比传感器102更接近热源并且由此可能具有与传感器102检测的温度不同的温度。如果需要指定的阈值距离则可以进行校准和考虑这样的温差。
在照明系统103包括具有至少一个发光二极管的若干光源的情况下，各光源或者 LED可以具有对应传感器102。可以相应地控制各光源或者LED的输出并且可以在光源或者LED的各位置的周围调控温度。控制系统100包括连接到CPU 101和温度传感器102的存储器107。存储器107记录CPU 101接收的数据或者值。从实时时钟112获取已经发生事件的时间。实时时钟112配有备用电池以保证即使在功率切断时仍然维持时间。在对温控环境105中的条件的后续分析中可以读取存储的值。存储器可以在出现特殊选择的事件时(比如当已经超过温度阈值时)记录值。如果温度超过上阈值或者越过下阈值，则存储器107记录值。记录的值可以是温度、时间、日期、照明参数(比如强度、波长或者驱动器电流、功率或者驱动器控制信号)或者用来控制照明系统或者描述温控环境中的条件的任何其它参数。控制系统100包括用于对存储器107中的记录值进行加密的加密模块111和用于对所加密的值进行解密的解密模块111。控制系统100包括用于表明出现参数如温度超过指定阈值的通知模块108、比如LED或者任何光学、声学或者电学的通知信号。
图2针对控制系统100的自适应温度调控示出了随时间(t)的照明系统的输出 201以及关联的温度响应202的例子。在无照明系统的影响时检测的基本温度204对应于零输出203。初始温度响应206是照明系统的与初始照明参数值对应的初始输出205的结果。照明参数可以是向照明系统供应的电流或者电压，或者可以理解为指定由照明系统发射的光强度、功率消耗或者热能、光波长或者影响温度和照明系统周围环境的任何其它参数。
照明参数从第一值208改变成第二值209引起温度响应，因为温度从第一温度值 215改变成第二温度值216。可以确定响应的延迟207。该延迟是对照明系统与温度传感器之间的空间(比如热特征曲线不同的元件)有影响的环境因素(这些因素将使元件在暴露于温控环境时按不同速度升温或者冷却)的结果。照明参数在时刻210在第一值208与第二值209之间的改变可以处于肉眼不可察觉的区间内、比如10%的光强度改变。因此避免光的闪烁。照明参数的第一值208可以高于或者低于第二值209。在图2中，如果在从第二值209的水平变成第一值208的水平时输出改变，则产生第二温度响应，并且可以再次确定响应的延迟。输出再次改变的时刻211可以对应于第二温度值216的检测瞬时(温度变化在该瞬时可以处于限定的阈值区间内)。由于温度未在这样的阈值区间内明显变化，所以当温度从第一温度值215改变成第二温度值216时可以限定响应，并且初始化新的输出瞬变。
温度响应包括至少第一温度值215和第二温度值216的温度特征曲线，该至少第一温度值和第二温度值与至少第一时间值210和第二时间值211关联。温度响应可以包括随着从输出参数在时刻210的瞬变起的时间流逝而变化的一组温度值的温度特征曲线。各温度值和时间值产生响应的一组温度特征曲线并且描述从照明输出的瞬变起的延迟。确定延迟207可以包括分析针对关联时间值的温度特征曲线、比如温度滞后217、导数、面积、峰延迟和持续时间。
在如下时间区间214重复输出改变，该时间区间214隔开在照明参数的第一值208 与第二值209之间的第一改变和在照明参数的第三值220与第四值221之间的第二改变。 在时刻212的第二输出改变引起在第一温度值222和第二温度值223之间的温度响应以及关联延迟219，该关联延迟219可以不同于由于环境因素的变化所致的延迟207。相应地，温度滞后217或者218可以不同于温度滞后224。根据图1中的实施例的控制系统100使照明系统的输出适应具有关联延迟的新温度响应以在后续时间区间期间调控温度，这在下文中将参照图3加以描述。
图3示出了基于照明系统的输出和关联的温度响应来控制照明系统的例子。环境因素导致基本温度301的变化，其中减去照明系统对总温度的贡献。总温度值302是在传感器处检测的温度，其中可以限定照明系统的温度贡献303。另外限定阈值温度值304。根据图2中的例子确定的温度响应和关联延迟可以用来预测环境因素所引起的温度响应，从而可以限定如下适配阈值308，按照该阈值在第一时刻305与第二时刻307之间的时间区间改变照明系统的输出。在图3中，随着照明系统的贡献由于与从第一照明参数向第二照明参数的改变对应的在第一时刻305与第二时刻307之间的输出减少而减少，在未适配照明输出时的温度313改变成降低的温度306。降低的温度306未超过温度阈值304。输出改变可以包括根据图2中的例子为了调控温度阈值以下的温度而根据温度响应和关联延迟来确定的不同照明参数值的范围。
自适应温度调控可以是临界阻尼的或者过阻尼的。例如可以向控制系统100的可以是临界阻尼或者过阻尼的PID控制算法输入温度响应和关联延迟。
在第二时刻307与第三时刻309之间的时间区间期间，环境因素可能已经改变。根据图2中的例子在任何环境因素改变之后确定的温度响应和关联延迟219用来在图3中所示场景中预测新环境因素所引起的温度响应，并且可以限定新的适配阈值311。适配阈值 311可以理解为如下阈值，在该阈值处控制系统100开始适配照明系统的输出。如果有必要避免超过温度阈值304 (特别是如果维持基本温度301接近温度阈值304)，则也可以在从时间零起的整个控制时段内连续适配输出。在第三时刻309与第四时刻310之间的时间区间改变照明系统的输出，并且关联温度响应的降低的温度312可以维持于温度阈值304以下。 控制系统100确定延迟(可以包括分析温度响应的温度滞后、导数、峰面积、峰持续时间和峰延迟或者任何其它特征曲线)时所在的时间区间可以对应于环境因素改变时所在的时间区间。
图4示出了基于照明系统的输出和关联的温度响应来控制照明系统的另一例子。 总温度402随着照明系统的输出在第一时刻405与第二时刻407之间的时间区间的改变而改变成降低的温度406。降低的温度406维持于温度阈值404内。环境因素使温度在第二时刻407与第三时刻409之间上升，并且随着控制系统降低照明系统的输出而检测降低的温度408。然而由于外部境况，基本温度401超过温度阈值404而不影响照明系统。超过阈值的事件的日期和时间记录于控制系统的存储器中，并且如果具有法定基础的温度约束迫在眉睫则对该日期和时间进行加密。在这种情况下读出将需要对存储的值进行解密。
虽然已经结合本发明的具体实施例描述本发明，但是将理解本领域技术人员可以进行各种修改、变更和适配而不脱离要求保护的范围。
权利要求
1.一种用于控制温控环境(105)中的照明系统(103)的方法，其中所述照明系统的输出(201)在所述温控环境中引起温度响应(202)，所述温度响应由传感器(106)检测，所述方法包括基于所述照明系统的输出和关联的温度响应来自适应地调控温度。
2.根据权利要求1所述的方法，包括确定所述温度响应的延迟(207，219)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出涉及在照明参数的第一值(208，220)与第二值(209,221)之间改变。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述输出涉及隔开预定时间区间(214)的至少第一改变和第二改变。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度响应包括至少第一温度值(215，222)和第二温度值(216，223)的温度特征曲线，所述至少第一温度值和第二温度值与至少第一时间值(210，212)和第二时间值(211，213)关联，其中确定所述延迟包括基于在所述至少第一时间值和第二时间值之间的所述温度特征曲线的温度滞后(217，224)、导数和面积或者其任何组合，分析所述温度特征曲线。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度控制涉及将温度维持在至少第一阈值 (304,404)内。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述自适应温度控制涉及临界阻尼控制算法、过阻尼控制算法或者其任何组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其中记录值以供后续读出。
9.根据权利要求8所述的方法，其中在已经超过温度阈值时记录所述值。
10.一种用于具有照明系统(103)的温控环境(105)的控制系统(100)，包括与所述温控环境的壳体(109)邻近的传感器(102)并且适于控制所述照明系统，其中所述照明系统的输出(201)在所述温控环境中引起温度响应(202)，所述温度响应由所述传感器检测，所述控制系统适于基于所述照明系统的输出和关联的温度响应来自适应地调控温度。
11.根据权利要求10所述的控制系统，其中所述壳体包括暴露于所述温控环境的搁架 (110)，其中所述传感器与所述搁架热传导连通(106)。
12.根据权利要求10所述的控制系统，其中所述传感器装配于与所述照明系统相距的预定阈值距离内。
13.根据权利要求10所述的控制系统，其中所述照明系统包括具有至少一个发光二极管的至少一个光源。
14.根据权利要求10所述的控制系统，还包括其中记录值以供后续读出的存储器 (107)。
15.根据权利要求14所述的控制系统，其中所述存储器单元能够在已经超过温度阈值时记录值。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制温控环境中的照明系统的方法和一种用于具有照明系统的温控环境的控制系统。更具体而言，本发明涉及一种方法，其中照明系统的输出在温控环境中引起温度响应，该温度响应由传感器检测，该方法包括基于照明系统的输出和关联的温度响应来自适应地调控温度。用于具有照明系统的温控环境的控制系统包括与温控环境的壳体邻近的传感器并且适于控制照明系统，其中照明系统的输出在温控环境中引起温度响应，该温度响应由传感器检测，并且该控制系统适于基于照明系统的输出和关联的温度响应来自适应地调控温度。
文档编号A47F3/00GK102187739SQ200980141151
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月12日 优先权日2008年10月17日
发明者M·C·维尔梅宇莱恩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司