数据生成系统和照明器件的制作方法

数据生成系统和照明器件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种包括存储器器件（302）的数据生成系统，所述存储器器件包括存储器元件（306，308）以及被设置成访问存储器元件中的内容并且提供相应的输出数据的元件内容访问单元（310），其中可以通过直接作用在存储器器件上的外部物理效应改变源自所述存储器元件（306）中的至少一个的输出数据。
【专利说明】数据生成系统和照明器件

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括存储器器件的数据生成系统以及一种包括这样的数据生成系统的照明器件，所述存储器器件包括存储器元件以及被设置成访问存储器元件中的内容并且提供相应的输出数据的元件内容访问单元。

【背景技术】
[0002]例如发光二极管(LED)之类的固态光(SSL)光源与传统光源相比给出显著的益处，例如更高的效率、没有汞、瞬时启动等等。除此之外，这些光源的快速响应允许将一些数据嵌入到所发出的光中，从而使得信息被发送出去并且可以由适当的接收器取回。
[0003]将由光源发送出的数据必须被存储在某处，以便允许光源的独立操作。数据可以由以下各项构成:静态数据，例如光源类型标识符；一次性可编程数据，例如序列号和安装日期；以及在操作期间改变的数据，例如操作时数和温度。
[0004]特别对于在操作期间可能改变的数据而言，需要很多的努力来捕获数据、将其嵌入到数据流中以及将其存储到应当是非易失性的某个数据存储装置中。
[0005]在正常情况下，为照明器件100提供如图1中所描绘的相对称职的数据生成系统，其用于采集数据、存储数据以及为照明器件生成数据。更具体来说，从数据生成系统向照明器件的光通信部分传送数据。具体来说，所述光通信部分包括调制器110，该调制器110与LED驱动器112连接并且对照明器件的光输出进行调制，从而将数据嵌入到光输出中。数据生成系统100包括非易失性可改动存储装置102 (例如EEPR0M)、微处理器(μ C) 104、感测外部物理效应的传感器106以及时钟发生器108。虽然这些仅仅是少数几个组件，但是特别是μ c将为数据生成系统增加显著的成本。甚至使用μ c都可能导致问题，这是因为这些器件通常在MHz范围内的相当高的时钟速度下操作，从而导致发出EMI。
[0006]考虑将由数据生成系统实施的任务，在图2中给出了基本草图。存在可以通过并行或串行方式执行的多项任务。
[0007]一方面，必须进行测量并且将其转换成数字数据。一个示例可以是实际温度。此夕卜，可能不得不将该数据与已经存储的数据进行比较，以便例如跟踪照明器件在整个生命期期间所经历的最大温度。在当前温度更高的情况下，必须用新的数值替代到目前为止所存储的数值。可以跟踪操作时数，从而在经过一定时间(取决于粒度)之后但是最晚在灯断电时，必须将附加的操作时数存储在存储器中。
[0008]必须与这一数据捕获和操纵并行地准备数据包以供传送。在最简单的情况下，按照传送顺序存储数据并且将其发送到某一调制器。可替换地，基于来自非易失性存储器的输入和实际的感测数据，在易失性存储器中准备完整的数据流并且随后发送到调制器。
[0009]现有技术数据生成系统是一种复杂的解决方案。


【发明内容】

[0010]本发明的一个目的是提供一种减轻现有技术的前面提到的问题并且提供能够解决相同任务的复杂度较低的解决方案的数据生成系统。
[0011]所述目的通过如权利要求1中限定的根据本发明的数据生成系统以及如权利要求7中限定的根据本发明的照明器件来实现。
[0012]本发明是基于以下认识:不需要以对于这样的现有技术数据生成系统所可能的“数字”精度来进行数据日志记录。举例来说，对于操作时数而言，托管数据生成系统的器件操作了 14763小时还是15000小时+_5%通常真的并无区别。
[0013]因此，根据本发明的一个方面，提供一种包括存储器器件的数据生成系统，所述存储器器件包括存储器元件以及被设置成访问存储器元件中的内容并且提供相应的输出数据的元件内容访问单元，其中可以通过直接作用在存储器器件上的外部物理效应改变源自所述存储器元件中的至少一个的输出数据。
[0014]因此，获得了一种具有嵌入式数据操纵的数据生成系统。该数据生成系统的存储器器件将大大简化数据生成系统，这是因为传感器功能正好由所述存储器器件提供，并且所感测的外部物理效应的结果由输出数据给出，从而不再需要微计算机。
[0015]根据数据生成系统的一个实施例，输出数据可由所述存储器元件中的至少一个改变，所述存储器元件接受外部物理效应，以用于改变所述至少一个存储器元件的内容。通过让物理效应影响一个/多个存储器元件的确实的内容，许多令人感兴趣的应用成为可能。
[0016]根据数据生成系统的一个实施例，输出数据可由所述内容访问单元改变，所述内容访问单元接受外部物理效应以用于改变其对所述存储器元件中的至少一个的内容的解释。另一方面，在该实施例中，所述确实的内容被保持基本上固定。用于长时间保持存储器内容基本上不变的技术是高度发展的，这有利于在许多应用中采用。相反，由于物理效应导致的改变被提供在解释内容的单元中，即内容访问单元中。
[0017]根据数据生成系统的一个实施例，所述存储器元件中的至少一个包括提供有温度敏感泄漏的至少一个存储器元件(500a)。这种敏感性对于温度检测是有用的。
[0018]根据本发明的另一个方面，提供一种包括光源和根据任一条在前权利要求的数据生成系统的照明器件。所述数据生成系统被有利地使用在照明器件中，这是因为制造成本的相对降低是显著并且重要的，并且其还降低了包括几个照明器件的照明系统的复杂度。
[0019]根据照明器件的一个实施例，所述数据生成系统被设置成登记在照明器件的操作期间改变的照明器件属性。因此所述数据生成系统被采用于自动检测可能会影响照明器件的性能的内部改变。
[0020]根据照明器件的一个实施例，其被设置成利用来自数据生成系统的输出数据调制其光输出。因此，输出数据被传送到远离照明器件的位置，比如传送到包括几个照明器件的照明系统的控制器。
[0021]通过后面描述的实施例，本发明的这些和其他方面和优点将是显而易见的，并且参照后面描述的实施例，本发明的这些和其他方面和优点将被阐明。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]现在将参照附图更加详细地描述本发明，其中:
图1是现有技术照明器件的方框图；
图2示出了现有技术照明器件的操作； 图3示意性地示出了根据本发明的数据生成系统的一个实施例的表示；
图4示意性地示出了采用数据生成系统的照明系统；
图5示意性地示出了用于包括在数据生成系统中的存储器器件的存储器元件结构的一个示例；
图6和7示出了可变输出数据的一个示例；
图8是波长内容的图；以及
图9是包括数据生成系统的一个实施例的照明器件的方框图。

【具体实施方式】
[0023]根据本发明的数据生成系统被设计成使得从包括在数据生成系统中的存储器器件输出的数据流中的某些比特将在操作期间自动改动其数值。
[0024]根据如图3中所示的数据生成系统300的第一实施例，其包括具有非易失性存储器的存储器器件302，以及例如包括时钟发生器和计数器等等的数据输出触发器304。数据输出触发器304触发来自存储器器件302的数据输出。存储器器件302包括几个存储器元件，并且源自第一存储器元件集合306 (其由至少一个存储器元件构成)的输出数据可以通过直接作用在存储器器件302上(并且在该实施例中是直接作用在第一存储器元件集合306上)的外部物理效应而改变。因此，第一存储器元件集合306的内容(即数据)对于外部物理效应敏感，其在所述物理效应影响第一存储器元件集合306时改变内容。在没有外部物理效应的情况下，第一存储器元件集合306的内容保持不变。本领域技术人员将理解的是，应当关于在应用所述物理效应时发生了什么来考虑“保持不变”这一表达法。当然，所述内容随着时间(取决于存储器种类而更长或更短)过去可能无论如何都会改变，但是存储器的种类应当被选择成使得这一长期改变速率显著低于受到所述物理效应影响时的改变。第一存储器元件集合306适合于存储典型的时变数据，比如操作时数、日历年龄、周围环境姐畔坐坐
inn/又寸寸ο
[0025]此外，存储器器件302包括第二存储器元件集合308，其内容对于外部物理效应不敏感，或者至少不朝向对于特定效应的某种易感性而被调整。因此，第二存储器元件集合308适合于存储静态数据，比如标识数据、制造日期等等。
[0026]此外，存储器器件302包括元件内容访问单元310，该元件内容访问单元310与存储器元件306、308连接，并且被设置成读出存储器元件306、308的内容(即数据)并且将其传送到任何适当种类的内容应对器件，这取决于所述内容将如何被使用，即取决于数据生成系统300与何种系统集成。元件内容访问单元310可以是组合的放大器和比较器、简单的ADC (模拟到数字转换器)等等。
[0027]可变输出数据可以通过不同方式来实现，比如:
a)元件内容访问单元的比特层级的“弱”编程和温度依存性，
b)泄漏电流的温度依存性，
c)存储器元件或元件内容访问单元的光敏感性，
d)输入/负载电压和电流与存储器元件之间的电容性/电感性耦合。
[0028]数据生成系统300在如图4中示意性地示出的照明系统400中是有用的，所述照明系统400包括几个照明器件402，所述照明器件402经由已编码光(即被调制成包括对于人眼不可见的嵌入数据的光)与控制器404和/或与彼此等等通信，其中数据生成系统300被集成在每一个照明器件402中，其中从存储器器件302的元件内容访问单元310接收输出的内容应对器件通常是对照明器件402的光输出进行调制的调制器，正如前面关于图1的现有技术所提到的那样。
[0029]根据照明器件402的一个实施例(参见图9)，其包括数据生成系统406以及与数据生成系统406连接的光源408。光源408包括调制器和LED驱动器410，以及由调制器和LED驱动器410驱动的LED 412。数据生成系统406主要被设置成登记在照明器件402的操作期间改变的一项(或更多项)照明器件属性。换句话说，在照明器件402内(并且更具体来说由光源408)生成作用在数据生成系统406上的外部物理效应414。
[0030]但是附加地或替换地，从照明器件402的周围环境接收外部物理效应416。
[0031]照明器件402被设置成利用来自数据生成系统406的输出数据对其光输出进行调制。也就是说，数据生成系统406将输出数据馈送到调制器和LED驱动器410，所述调制器和LED驱动器410向LED 412提供经过相应地调制的驱动信号。
[0032]但是替换地或附加地，照明器件402采用输出数据以用于内部设定。
[0033]数据生成系统300还可以关于其他通信手段，例如红外光、激光、射频通信、输电线通信、负载电流调制(无线电力)等等，来向调制器提供数据。
[0034]此外，数据生成系统300可以被用于许多其他应用而不限于光源。作为一项基本要求，某种物理激励信号(温度、辐射、静态和动态电场和磁场)应当可用；但是优选的是可以一直监测时间。
[0035]作为一项益处，基本上不需要μ C或复杂的逻辑。只需要简单的计数器/时钟发生器作为数据输出触发器304以用于触发数据输出。此外，不需要专用的传感器和测量信号处理单元(信号调节、ADC等等)，这是因为存储器器件302本身包括传感器功能。
[0036]在图5中示出了利用不同效应来捕获不同属性的存储器的存储器元件500a、500b的结构的一个示例。因此，第一存储器元件集合502包括对于外部物理效应敏感的动态存储器元件500a,或者其中包括在元件内容访问单元310中并且访问存储器元件500a的读出逻辑是敏感的，以及第二存储器元件集合504包括对于外部影响不敏感的静态存储器元件500b。例如动态存储器元件500a可以包括:适合于跟踪日历年龄的具有线性温度稳定泄漏的元件；适合于检测峰值温度的具有温度敏感泄漏的元件；适合于检测当前温度的、由元件内容访问单元310的温度敏感读出逻辑访问的元件；以及适合于跟踪操作时数或者指示维护的、具有光敏感性的元件。
[0037]静态元件500b适合于存储标识数据等等。
[0038]因此，不仅可以监测容纳数据生成系统300的主机器件(例如，比如灯之类的照明器件)的操作条件，而且还可以用文件记录主机器件的维护。如果应当在灯的生命期期间对其进行清洁、测试电安全性或火灾等等，可以保留表明“灯已接受维护”的一个或几个存储器元件。所述内容只能通过由服务人员例如经由电压脉冲或强UV光向灯的特定部分给出的外部物理效应来改动。
[0039]由服务人员编程的该数据可以通过非易失性方式被保持在灯存储器中，并且被嵌入在输出数据的传送数据流中。替换地，可以在灯的操作期间通过某种其他机制“删除”所述信息，从而使得像“维护”之类的信息仅在特定时间内有效。例如外部物理效应可以导致对元件充电，而泄漏将使得该元件随着时间放电。
[0040]如前所述，可以使用多种外部物理效应来提供具有自动数据改动的数据存储。这些改动当中的一些将影响存储在存储器元件中的真实数据，而其他方法则将改动解释所存储的数据的方式。
[0041]为了生成数据流，由时钟驱动的计数器所构成的数据输出触发器304将随后触发元件内容访问单元310以对元件进行寻址，从而将其内容馈送到数据流中。
[0042]如前所述，存在获得输出数据的可变性的许多不同方式。在下文中，将描述如何实施前面提到的替换方案a)到d)。
[0043]a)元件内容访问单元的比特层级的“弱”编程和温度依存性
根据该实现方式示例，通过影响元件内容访问单元310的外部物理效应来改变对于所存储的数据的解释。此外，存储器器件302具有现代的存储器，比如NAND闪存，其存储器元件可以每个元件存储多个比特，通常是每个元件2个比特。这是通过在所述元件的编程元素中存储4个不同的电压电平而实现的。元件内容访问单元310是某种模拟到数字转换器(ADC)，其被用来将所述不同的电压电平范围解释成四个不同的数字结果中的一个，随后，所述四个不同的数字结果中的一个被翻译成两个比特。举例来说，SD卡常常是基于这些多电平元件(MLC)的，这是因为此类存储器在低成本下给出高数据密度，同时还给出合理的数据稳定性和持久性。
[0044]与任何其他真实世界系统相同，在从所存储的模拟数值形成数字数据的过程中所涉及的组件将具有温度依存性。用于消费者应用的存储器卡常常被指定用于有限的温度范围(例如0_40°C )，从而使得不会发生对于数据的错误解释。
[0045]光源的温度范围可以高得多。举例来说，对于改造灯(retrofit lamp)而言，由于冷却能力有限，100°c左右的温度相当常见。由于特定于灯的组件(即LED、电容器等等)的老化与操作温度有关联，因此关于温度的信息是重要的。为了监测当前温度，可以使用具有略微高于或低于标称阈值的编程数值的一些存储器元件以及具有确定性温度依存性的ADC310。假设ADC的判定电平随着温度升高而降低，其中高于该判定电平的元件内容被读作“1”，以及低于该判定电平的元件内容被读作“O”。利用接近判定电平的电压对一组元件进行编程，从而使得其中的更多元件将随着温度升高而读“I”。元件中的电压电平随着元件位置而降低，从而使得具有更高索引编号的元件将需要更高温度以读作“ 1”，而具有较低索引编号的元件在中间温度时将已经读“1”，正如图6中所示出的那样。基于实际温度，源自该组元件的输出数据改变，正如图7中所示出的那样。每个元件的已编程电压可以被不同地分布，而不是按照这里所示出的连续序列。
[0046]出于本申请的目的，其中元件内容访问单元310与一些存储器元件之间的布线具有温度依存性的一种替换方案被单独使用或者被用作所述温度依存解决方案的一部分，该布线被视为包括在元件内容访问单元310内。根据这一实现方式示例的设计将把实际温度编码到数据流(即输出数据)中，但是将不会改动元件的内容。
[0047]b )泄漏电流的温度依存性
根据该实现方式示例，敏感存储器元件306中的数据经由包括在每一个元件中的隔离栅极接触件(其也被称作浮动栅极)上的电荷被编程和存储。在理论上，沉积在该处的任何电荷将逗留在该处并且永远影响该元件的读出信号。但是真实的浮动栅极并非被完美隔离，并且在非常长的一段时间之后，电荷(因而还有存储在该处的数据)可能会丢失。对于现今的存储器卡，制造商规定了最少10-20年并且通常>100年的数据保留持续时间。这意味着隔离非常好，从而使得沉积在栅极上的电荷在该时间期间将不会下落到判定电平阈值以下/升高到判定电平阈值以上。
[0048]数据保留持续时间可以被用作关于灯年龄的指示器。为了将其用作关于灯的日历年龄的指示器，数据保留持续时间应当随着温度改变而相当稳定。正如前所述，利用范围从接近阈值到远离阈值的电压对存储器元件进行编程。在老化期间，不管被通电还是断电，电荷都将会丢失，并且一些元件的读出数值将随着时间的流逝而跨过阈值。
[0049]但是与日历年龄相比，操作时数通常是更加相关的信息。在操作期间，灯的温度将升高。温度越高，对于灯的应力/老化就越高。相同的应力水平对于存储器同样成立。因此，在选择具有温度依存性的存储器元件时，热应力将改动所存储的数据。在如前所述地设定编程电平时(即接近或远离阈值)，越来越多的元件改动其内容，因而改变数据读出，从而表明灯的操作时间。
[0050]泄漏的温度依存性可以与温度具有线性，或者表现出强烈的非线性行为。后者更加适合于跟踪峰值温度。
[0051]c)存储器元件的光敏感性
EPROM (可擦写可编程只读存储器)技术是用于存储器器件302的又一种潜在候选。EPROM是电可编程和光学可擦写的存储器。通常来说，它们进入到具有透明窗口(例如石英窗口)的壳体中，但是该窗口例如覆盖有贴纸，以便防止光到达正好在窗口下方的芯片。为了对EPROM进行编程，电荷被施加到浮动栅极。为了擦写存储器，通过高能光(例如UV光，即高达大约400nm波长的光)去除电荷。当利用具有高强度的专用“擦写器”实施时，这一处理花费大约20分钟。蓝色LED不会发出大量UV光。但是如图8中所示，对于磷光体转换的白色LED，也可以找到400nm范围内的一些光发射。因此，对于这样的LED灯的(可用)光的长时间曝光对于存储器元件500a中的数据也将具有影响。因此，在将存储器元件500a曝光于来自灯的蓝色光下时，电荷也将降低，但是非常缓慢。因此，作为针对b)中的温度敏感示例的一种替换方案，还可以使用光来改动数据并且从而测量操作时数。再一次地，不同的编程数值可以被用来使得将改变其数据的元件在不同时间段之后跨过阈值。此外，例如通过用具有不同光吸收的材料覆盖不同的元件，不同元件的不同照亮水平可以被用作替换的或附加的属性。
[0052]d)输入/负载电流和存储器元件之间的电容性/电感性耦合
根据这一实现方式示例，采用通过使用电效应来存储数据的存储器的物理属性。经由额外电极上的1V范围内的电压实现浮动栅极的编程，从而使得一些载荷子可以通过隧道方式穿过隔离去到栅极，并且在去除编程电压之后保留在那里。
[0053]通过使用存在于灯中的其他电压可以实现对于存储器元件的类似影响。如果被放置在距离浮动栅极更远的距离处，则可以使用更高的电压。作为一个示例，一种重要的高电压信号是市电电压浪涌。随后在LED灯的输入端子处出现500-4000V的峰值电压，从而对组件造成重大应力。灯被评定为耐受具有特定峰值电压的特定数目的浪涌脉冲。如果灯(过早)失效，则一种原因可能是在设施中存在过多的和/或更高电压的浪涌脉冲，这例如是因为被评定用于家用的灯被安装在工业环境中。存储器302可以被设计成具有对于电场编程敏感的一些存储器元件306，其中在超出阈值电压时，所述存储器元件的内容被改动。取决于电压的极性，元件内容被改动到“I”或“O”。对于该实施例，需要具有预先编程的“O”和“I”的存储器元件。只要它们保持具有预先编程的数值，就尚未发生超出极限的输入电压。同样地，例如通过改变例如栅极绝缘距离，可以使用具有不同敏感度的存储器元件。
[0054]在具有磁性数据存储的存储器的情况下，可以使用电流的磁场来改动数据。替换地，拾波线圈可以接收磁场并且将其转换成编程电压。
[0055]已经描述了如在所附权利要求书中限定的根据本发明的数据生成系统和照明器件的前面的实施例。这些实施例应当仅被视为只是非限制性示例。本领域技术人员将理解的是，在如所附权利要求书限定的本发明的范围内，许多修改和替换实施例是可能的。
[0056]作为一个修改示例，还可以在其中安放了数据生成系统的器件内部使用输出数据。例如在照明器件中，与温度有关的输出数据可以被用于热停机，与生命期有关的输出数据可以被用于增大驱动电流以进行老化补偿。
[0057]应当提到的是，出于本申请的目的，并且特别是关于所附权利要求书，“包括” 一词不排除其他元素或步骤，并且“一个”或“一项”一词不排除复数，这本身对于本领域技术人员而言就是显而易见的。
【权利要求】
1.一种包括存储器器件(302)的数据生成系统，所述存储器器件包括存储器元件(306,308)以及被设置成访问存储器元件中的内容并且提供相应的输出数据的元件内容访问单元(310)，其中可以通过直接作用在存储器器件上的外部物理效应改变源自所述存储器元件(306)中的至少一个的输出数据。
2.根据权利要求1的数据生成系统，其还包括触发来自存储器器件(302)的数据输出的数据输出触发器(304)。
3.根据权利要求1或2的数据生成系统，所述输出数据可由所述存储器元件(306)中的至少一个改变，所述存储器元件接受外部物理效应以用于改变所述至少一个存储器元件的内容。
4.根据权利要求1或2的数据生成系统，所述输出数据可由所述内容访问单元(310)改变，所述内容访问单元接受外部物理效应以用于改变其对所述存储器元件(306)中的至少一个的内容的解释。
5.根据任一条在前权利要求的数据生成系统，所述存储器元件(306)中的至少一个包括提供有温度敏感泄漏的至少一个存储器元件(500a)。
6.根据任一条在前权利要求的数据生成系统，所述存储器元件(306)中的至少一个包括光敏感的至少一个存储器元件(500a)。
7.一种照明器件，其包括根据任一条在前权利要求的数据生成系统(406)以及与数据生成系统连接的光源(408 )。
8.根据权利要求7的照明器件，其中，所述数据生成系统(406)被设置成登记在照明器件(402)的操作期间改变的照明器件属性。
9.根据权利要求7或8的照明器件，其中，所述照明器件(402)被设置成利用来自数据生成系统(406)的输出数据调制其光输出。
10.根据权利要求7-9当中的任一条的照明器件，其中，外部物理效应(414)在照明器件(402)内生成。
11.根据权利要求7-9当中的任一条的照明器件，其中，外部物理效应(416)接收自照明器件(402)的周围环境。
12.根据权利要求7-11当中的任一条的照明器件，其中，所述照明器件(402)被设置成采用输出数据以用于内部设定。
13.根据权利要求7-12当中的任一条的照明器件，所述存储器元件(306)中的至少一个包括对于在照明器件内生成的外部物理效应敏感的至少一个存储器元件(500a)以及对于接收自照明器件的周围环境的外部物理效应敏感的至少一个存储器元件(500a)。
【文档编号】G11C7/04GK104205224SQ201380019651
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年4月11日 优先权日:2012年4月13日
【发明者】H.J.G.拉德马彻尔 申请人:皇家飞利浦有限公司