电子照明镇流器的制作方法

专利名称：电子照明镇流器的制作方法
技术领域：
本发明的一个实 式涉及一种照明控制系统，戶皿系鄉胸智能电源开 关元件，而^^所述开关元件可以不同的输出瓦数和不同的输入电压驱动任意 一种，的放电灯，并且带有灯控制功能，诸如调整^g和定时器，其被集成到^Hf关元件中。也描述了其它实齢式。 背景狱镇流器是照明工业中的一个整体部件，并且不是磁的就是电子的。磁镇流 器^M的部件笨重，且不方便，而电子镇流器利用重量轻和斷氐尺寸的电路板 上的电子电路。镇 可以用于启动高强度放电(HID)灯，和调整灯所用的 电流。MD灯由灯内的气体金属卣化物(MH),高压钠(HPS) g蒸汽(MV) -来区别，而且气体影响灯的颜色。顾客根据颜色、输入电压、输出瓦数和启动 器(常规^Jt冲启动)3!6i^^定的HID灯。有两种鄉的HID镇流器磁的和电子的。鹏流器，也称为"铁心和 线圈"镇流器，占HE)市场的主流。尽管不便宜，磁镇流器还会闪烁，有噪 声，并且重量达86磅。镇流器生产厂商已经識设计他们的产品来斷氐电子 干扰和噪声，而且灯生产厂商已弓隨了脉冲启动灯鄉短漫长的启动时间。尽 管有这些改善，磁镇流H^然是能效低的。调整的,和微调 >着磁镇流器 的长期发展前景，而且由于他们的嫩，许多磁镇流器正被电雅流器所代替。电，流器具有的能效优于磁镇流器的30-50%,而且电，流器释放一 个相对没有闪烁、寂静的灯光，减低了磁干扰问题，并且其Sfi不足8磅。然 而，直到现在，最大多数电子纖器生产厂商还目光短浅，纖一^~个地设 计的方法，针对每组输入电压，输出瓦数以及灯类型的组合需要一种特定的电^P^流器。作为一个示例， 一个400瓦的GE灯工作在最佳效率一^R要一个 特定的镇、 ，不管所述 器是磁的还是电子的。如果镇流器和灯不兼容或 者不匹配，灯的运行将不会有效，从而负面影响了灯的離和絲。另外，在 磁W^的情况下，^hWE器不得不就^H:丁的电压输入如100V、 120V等 以特定的方式进行接线。这样的接线在生产厂商的工厂完成，或终端用户需要对于齡灯根据应用针对^hWE器进^^。因此，针对^^^入腿需要一个不同的镇流器。这些^厂商也经常卖作为分离的辅助部件的调tt、定 时器和控制器，以便与他们特定的镇流器设计一同鄉。


本发明的实 式以示例的方式进行描述，并不受附随的附图中的图的限 制，其中图中同样的参考标相同的元素。应当注意参雜一公开文本中的发明的"一个"实船式不必是同一实船式，而且它们表明至^^个。图1示出单铺出的照明繊器的一个示例的单个外繊卜罩。图2是可被集成到照明镇流默卜罩中的示例性的电子设备的框图。 图3示出0M单4^f出的照明^^器的"经济版"的一^例。 图4是集戯輕济版镇繊的外罩中的示例性的电子设备的框图。图5是升压转换撒功率因子电路和备用的电源y偏压供电的一个示例性的喊原理图。图6是糾尝(buck)转换器的一^^例性的电路原理图。 图7是一个^^!胜的逆变器的框图。图8a和8b是^h利用智能电源开^件(IPSEs)的照明网络的框图。 图8o8f是可用于，控制IPSEs的一个照明网络的GUI软件的示例性的屏幕'鹏。图9是一个更大^M明网络的一个框图。图10是可显示在一个更大^MM明网络的高级图形用户接口 (高级GUI) 中的一个对话框的框图。图11和12是一个示例性的高级GUI的屏,照。具体实 式本发明的一个实 式是一賴流器或照明控第孫统(LCS)，它^f樣一 个一对多的解决方案。本发明的一些实施方式中的镇流l^代了几"1^虫特的 HID电雅流器、定时器、调光恭ffi/断开关、光传繊、控葡践，并且由一 个单个单元控制。该单个单元在内部结合了各种不同功能，不再需要OT几个 外部或者附加部件。例如，在战背景部分中舰的辅助部件不需要被单独提 供，因为它们已经麟戯卜个单个的夕隋中了。在另一实 式中，镇流器 是一个可以被用于不同国家的鹏的解决方案，因为它的宽的输入电压能力， 以及用于驱动不同类型的灯和来自不同^厂商的灯的可调整的输出。 器的一个实 式(也被称为一个智能电源开关单元，IPSE)可以被视为一个具有大脑的电111^^10例如，微^ba器和传繊輸可以被结合到 镇流默卜罩内救犍一^^对多的解决方案，其中包掛午多常见的、先前附加的部件，如定时器、调光器、光传自、目控制和il信，以及其它传感器，诸如用于空间占用(用于在没有《顿期间调暗)和环境亮度等级(用于"曰光收获(daylight harvesting)");和用于检测zK位、7jC温，水的运动，和定量给料 (例如用于水处理和喂养鱼的化合物和水混合物)。该其它的传^^尤其对水 族馆^fclk/溶液培养的照明应用有益。因，述IPSE可被视为满足许多应用 需要的一个完錢成的智能的照明控制单元。这样IPSE的一个实施方式被认 为是提出了一个长期存在的需要^ll供一^Hi用的镇流器，其中所述 器能 微行多个功能，执行由构建在一个降低了重量和尺寸的单个外罩中几^T^流 器的工作，代替需要多个分离的镇流器。可以被驱动的不同，的电子放电灯的示例包括高压钠、金属卣化物、汞 蒸汽，它们是高强S^电灯的示例，以及荧光灯。所述 器也可以被15 来 驱动标准的点火 :冲启动灯。进一步，去除了对变换灯的需要。宽的输入范 围或灯输入iS可以ifc^lft,但不是被限制，在50/60Hz时在约90V AC到300V AC的范围内。例如，在不需^l行任何重新布线或手工选择的情况下，相同 的照明镇流 美国可以运行在U0VAC，也可以在欧洲运行在220VAC。从图1开始，示出了一个单个照明镇繊102的单个的夕境。在这一实施 方式中，每次有一个单个的灯输出104来驱动一个单个的灯，功率由一个电源 输入103 (也称为灯输入或AC电源输入)得到。用于OTE器102的外罩也可 育^有一个手XM^fil/断的开关105,如图1所描述，所述开关105被可操作ift^接来控制外罩内的开关功率级，从而使得戶;^灯输出接i/断开。 一个电缆连接器108也可被增加到所示的前面板，用来在繊t腊(标出)与所述镇、!^之间^一个有线线路的通信连接或链路。在其它实lfe^式中，通信链路也可^m，联网标准。图1所描述的镇繊102的实 式也有一个如图所示的安^^淤卜罩 的前面板上的显示面板111，连同一个小键盘115。所述面板可以有^M示多 行^/文字和数^t息的一个液晶显示屏(LCD),用于显^Wft器102运行 的当itr状态，用于控制为隨所述镇流器所进行的选择，以及，在一些实 式中，用于显^i会断信息，诸如由镇繊自身收集的信息。小鹏115允许用 户手工地分层次地定位可以被显示在显示面板111上的菜单，从而改变或者确 iAM述镇流器的扰态，针对运行模式(Hi^t灯的生产厂商，灯的鄉，称或 灯的瓦数)进 #，以及在诊断信息中定位。所述小键盘115可以是一个具 有一个中^^择按钮的有四个方向的游辦鄉的设备，例如，允许用户定位 在显示面板的四个不同的方向上，然后^^所需要的菜单顷。尽管如图所^^被 安装在包含所述灯繊出和灯输入的所游卜罩的同一面上，当然，可能将所述 显示面板和/或小鄉^^Wfi^卜罩的另一面的可微的錢上。现在参考图2，示出可被集成到图1所示的外罩中的一个示例性的电子设 备的框图。功率从繊器的灯输入被馈入，在这一示例中，个电磁干 扰(EM)滤波器226。 EMI熗波，助陶M^WI器的有害噪声，否则噪 M能被注入电源。这一噪声级可被斷氏到政府机构对传导的EMI所要求的 一个等级，如450KHz-30MHz的范围。作为一个附加的选择，提供过腿和 过电流保护的一^lr入电路(未示出)可被加到EMI滤波器的前端，位于滤 波器与电源输A^间。来自灯输入的功率最终被m—付压转鄉204中，新压转换器204 在其输出提供一个已调整的DC 。戶/fJ^压转换器204包括回^^制以在 本实施方式中^T"个宽的AC输入电压范围* 已调整的输出。转换器可 以自动地针对所述的宽范围进行检测和调整，维持一个直定输出。例如，在不 要求为针对不同的输入电压的所述镇流器M布线的割牛下，升压转换器204 可以为一个位于100和200伏AC之间的，和位于200和300伏AC (rrns〉之 间的输入提供一个固定的已调整的输出。当与作为灯输入的住宅和工业的AC电源K顿时，升压转换器204 i^iiW^功率因子舰。在一个实駄式中，升压转换器^^于100V AO300V AC的范围内的一^if入转换成已调整 的425VDC。由于接通一放电灯在灯输出104所需的最大AC电压，后者, 择。升压转换器204也可作为一个功率因子^IE电路的一部分，这有助于更有 效鹏佣来自AC电力线的功率。作为一个示例，功率因子舰电路可以利用 由STMicroelectronics公司提供的L4981A功率因子^IEII^;电路作为开关模 式电源控律幡。総一示例中，这样的一个电路将运摘到高达425VDC的输 出电压，并且不管输入的变化维離一电平不变。所述確1A功率因子舰 器运行在例如接近100KHz的"H^率，并且WW调整的占空因数，其中这一 占空因数在一个自动回馈环路中，制，以便将皿输出维持在f!5fe定义的恒 定DC电压。可利用这一功率因子^IE器^实现的升压转,204的框图如 图5所示。获得从AC电源到已调整的DC输出的转换的其它拓扑^J是可能 的。返回来参照图2，在这种情况下，包括可编程微^S，制电路210的控 制电子设备将需要一个电源电压作为Vcc。这可由一个从相同的AC输入获得 电源的备用电源212 3tii EM滤波器226提供。尽管获得这一电源的不同方 式是可能的，图5说明了与升压转换器204的一些电麟享的一错定的有效 的技术。如图5所示，因为升压转换器204的输出是一个恒定的、已调整的DC 腿Vj)ut，为了获得一恒定腿V—bias作为Vcc用^E默卜罩中的所鹏 制电子设备，可以細一个，器505代,压转换器204中的一个简单电感。 两个次级绕组以如下方式运行其中一个绕组使其输出;^万述输入电压的一个 成比例oyN,)的拷贝，同时另一愧组鶴出^E的相同比例的拷贝减去所 述输入电压。注意输入电压可以在一个宽范围内变化。然而，当输出被串 连接，出3EttV—bias的所述净电压Wf述输出电压的成比例的拷贝，不取决于 输入腿。因此，一旦所述升压转换 ^动，偏压供喊变得可用。这一偏 置电压正比于所述升压变换器的输出电压，此时，它是恒定的和已调整的。由 于都原因，不需要针对输出V—bias作进"^调整。电阻507和509，例如，是 几,的的識，目的是限制对电容511和512的峰做电电流。腿VJ)ias 可由关系式V—bias = V—out O^/N,)给出。因此，对于425VDC的V_—out,和所需的16VDC的V—bias,匪数比J^/N,可为约38/1000。升压变换器204的所述输出被^A—个W尝转换器206， W尝转换器的基 本拓扑结构在图6中被描述。后者是一个可调的降压(step down)开关^E调 整器的一个示例，其TO于接收一个已调整的DC 4￡和在 出响应提供可 调的、已调整的DC电压。例如，卒H1转换器206可被设计雜收425VDC和 衝共一个180VDC到400VDC的可调的输出。作为一个示例，丰Mt转换器可 利用具有廳onal半导体公司的錄号LM3524DMX的脉冲宽度调制(P丽) 控制自成电路，连同适当的功率级。这一控葡勝,ifelt0M输出电压与一 个参考DC电ffit行比较，并调翻述功率级的开关的占空因数。另外，所述 输出电压可由写;v不同的值到一个数字电位计(未示出)，诸如模拟设备公司的AD5262BRU20 ，鹏，被增加或斷氐。丰階转换器的ff^ f关电源拓扑 结构^it的，因为它的电源有效性和灵活的操作，尽管其它鄉的降压(step down)开关^E调整器也可^i^fefe^m。彬尝转换器206的fM输出馈入一个逆变器208，逆变器,出被馈入镇 流器102的一个灯输出。(一铺声熗波器(标出)可W^在辛Ht转换器和所^t变器之间，用于抑制由逆变^ ;的有害的切换噪声)。戶;M^变ii208可结合开关电源电路生成一个有效地点火需要的相对高频的AC电腺电流波 形，然后驱动各种各样的放电灯。一个示例性的逆变器207的框图在图7中显 示。所述逆变器可OT SlMcroelectronics公司的具有一个半桥功率级的一个 L6598谐^^审藤和一个LC输出网络5j^实l见。戶，L6598D JiM^i变器的 控制器部分，并包括一个压控振荡器(VCO)，控制逻辑，和用于戶腐半桥功 率级的驱动3f辑。M^控希離允许M:其MHTIL输A^0M VCO的频率作一改变。戶; ^t变器输出电流依次取决于所述vco的运^i率，其中更大的频率可被用于产生更低的输出电流。调制电平输入(L6598D的MOD输入) 可被用于抑制声，。对于所述功率级， 一对上拉和下拉功 自晶体管可 由控审勝接通和断开，以便获得所需的输出波形。其它类型的功率级也是可能的。仍^#考图2，臓照明繊器也可包括控制电路，在^^例中，以可编 程微 制 210的形^S现，它可以命令^fM辛M尝转换器206和逆 变器208的一个或多个操作参数中的变化。更一IM，控制电路被,来6 一个或多个操作参数，以便满;SfM接的灯负载的电流，电压，禾P/或功率需求。 例如，为了点亮灯，所^^变11^命令来 最初非常^ ^(诸能电路的谐 振频率的一个相对高频，。该谐振储能,可由戶/ftfelO"和一个LC电路组合 而成。在灯还没被点亮，和相对凉时，它呈现一个相对髙的P且抗，这样储能电 路将腕纯粹的、无阻尼的谐振。因此，由逆变器功率级生成的输出腿舰 灯tefct这一效应也称为放电(strike)。当所舰点亮，其鹏下降且灯急剧发热，以至谐振^l^本消失。在那 一点，在一更低的电压上，所J^E变IS^命令维持为特定灯规定的额定的或正 常的驱动电流。因此，所縱变器的控帝藤应当被设计有适当的感应元件，感 应例如经过灯的输出电流和或电压，从而il33t^^l灯两端的输出feE来维 持正确的电流。这可以通过调节逆变器功率级中的所述开关模式电源％^的操 作频WV或占空因数来获得，作为一个自动回馈控制环路的一部分。其它开关 模式电源控制方法可WlfefeM来^^述输出获得所需的电波形。因为一但灯被点亮和变热，所述灯的胆杭是相对低的，针对功率级的操作 参数的最初體，包括，例如，操作频斜n逆变器208的输入腿(在这一示例中，通过调节,M尝转换器206的输出电rae获得)，应当被谨慎地限制以避免由于过电流状态将灯烧坏。 集成的灯的功能安装在镇流默卜罩中的控制电路可以基于一个或多个^^制器，所逭微控 律螺是允许许多灯功能的一个，个实现的执行固件。这些功能包括定时和调 度(在一天的特定时间接通和断开灯输出離"#定时间)，调光，在镇流器 的电路板和功率级测量温度，输出电流和灯电压测量，灯选择(包括，、生产厂商、和/或瓦数)，以及点辩B故障状态的检测。,制器也可用于通MM紛卜罩上的本地接口或ffiMM程图形用户接口 (参见下面的照明网络功能)来与用户进行交互。例如， 一个WfcS器，诸如ATMEL公司的AIMEGA846AI 集成电路，可被安装餅罩上，被^^3描小離115,管M^面板111， 以及，与用户选掛目关的或与被显示的任何其它项相关的 ，并带有一个 中央M单元(CPU)。戶;M CPU可以是一^Nfei的微控翁勝，诸如ATMEL 公司的ATMEGA32-16AI集成电路，其执行固件来实1U:面描述的灯的操作功能。这些功能的一^例性的实现，已经被集成到一个单个的WE器中，如下臓。安装^^述外罩内的控制电子设备(例如，德腔律幡和相关的附加,)可用被连接雜第'M^I变器和接收灯负^M的选择，因此，作为可选糊, 在不需要独立的逆变器的条件下，相同的灯输出可以驱动例如一个高压钠灯和一个^齒化物灯。这样，所^i^制，制电源开关级以便单个灯输出可以 以有效的方式驱动^^不同鄉的灯，而不会为^h灯的亮度和絲带来负面影响。在另一个实齢式中，可以设计^M镇流器以便可由相同输出驱动的不 同的灯鄉包括高压钠灯，金属卣化物灯和汞蒸汽灯。,鄉的灯与隨开关功率级所需的命令之间的可描述如下响应位于戶;f^镇流i^卜罩上的数字显示的查询，用户^小lll:按钮在被编程到固件中带有灯类型、灯瓦数，和灯妒厂商的名称的可选项之间进^M择。作为一种可替换的，灯类型、灯瓦数，和灯生产/"^的用户选择可 :在镇 ^罩内體DIP开关(未示 出)来指示。灯接MMI1可描述如下在镇流器中的控制电路通电之前，被驱动的灯类 型首先被确定(例如，舰阅读由用户在本地赫繊地做出的开关體或者菜单选择来确定)。接下来，遵循电源开关级的如下接衝l醉首先，启动补 偿转换器，随后是功率因子^IB^升压转换器电路，然后;iit变皿。这是因为所述功率因子校正,在没有负载情况下启动有些困难。可选^ii， 一个确定的或电子地可调的慟卩负载可用于实WM升压PFC的正确启动，但是，上面描述的先后顺| 供了一个 瞎效和#有效的方法。最初的^a将被设 计为以其正常的额定功率，如最大亮度驱动已^^择的特定鄉的灯。 一旦灯 被加热和正被驱动，通继制电子设备就可以得到一个调光器等级(例如，通 过阅读调光器开关设置或菜单选择)。然后通51命令改变或调节到，变器的输入^Ke获得所需的调光器等级。在图2描述的实肺式中，这JiMil命令 补偿转换器206斷氐它的输出^ 实现的。对于，，的灯，许多预定义 的调光器等级可被舰到相应的逆变器输入电压和逆变繊作频率。另外，或作为可,的，倉,选择由给定灯输出驱动的灯鄉，本发明的 另一实施方式有所需的控制逻辑 制例如逆变器，这样，不同瓦数的不同生产厂商特定的灯可以被相同的灯输出驱动。因此，返回参考图2，单^h^流器102的外罩可另外、或作为可选择的，包括灯负t^M选择器216， 一个照明 设备生产厂商选,220，它为用户提供了对可编程微^S^S制电路210的 一4^择。那么，戶做可織^h理器可以访问一^f页定义的Ml表，例如， 针对灯负^M称或照明设M产厂商的特定组合，以及自的灯瓦lfcl择(从一4^^:的瓦m^，2i8接收)来确定gcWf述丰Mi转换:^和/^M^i变器 的哪个操作参数，以^i当地点凝B驱动被连接的灯。在图2和4中说明的本发明的实驗式中，在 ||的外罩内安驗两种 两种鄉的用户接口，他们允许用户手工雌择用于被驱动的灯的體。在图1描述的方案中，棚户接口包括显示面板111和小键盘115。相反地，图3 描述的方案是一^^济 ，其中例如，在所述外罩内^有旋转的多位置开 关S1， S2,以及S3，用于为用户作选择。作为可选择的或作为附加的一个旋 转的开关，一个DIP开关可被魏^ft^卜罩内^l行相同的选择。在经济版中，由于斷氐的功能性(例如，没有网络通信能力)可能不需要可编程mtai 制，而相反，，的控制3 310被,来将灯选择的组合翻译为所需的 命令用于配置彬尝转换器206和逆变器208的操作。控讳腿辑310也可被设计 鹏一个调光器选織(标出)来接收一个调光器等级，和响应适当地配置 所述功率开关级来获得所需的调光等级。应当注意在一些实施方式中，例如用于驱动HID灯的镇流器，所述微处 理器控制电路在最初促傲丁输出来驱动灯之后将启动一个定时器(例如15分 钟)，在灯歸的预定时间间隔之后将去、麟调光功能。应当注意关于调光功能，许多高强度放电灯实际上并未被设计是可调光 的，且典型地只操作在它们的最大额定離。在这种情况下，与可以麟度连 续地降至实质上Oa/。的常Mii繊光的调光能力相比，此处提供的调光功能可 以l^f氐亮度不鹏50%或陶氐到另一顿定等级。集成的照明网络功能回到图1, ilil一4Sgf呈询问il信网,口 214,所M明镇流器的这一 实施方式也能够有效地作为照明网络中的一个端节点。作为一个示例，一个 扁5通信端口可被创翻外罩内，并被齢到可繊微鹏驗制鹏210, 从而允许一个图形用户接口SliiW镇流器进^1i私因此，例如，i131—个遞呈體，诸如一个商业魏微场的设备管理员办公室，对上百个或甚至上千个l:丁的灯输出特性的e5l^可以实时地实现。更一 ，现在参考图8a和8b， 网，口 214允许单^il器102—个照明网络的一部分，所述照明网络 具有大量不同鄉的灯804、 806、和810,例如，可以鹏一个中央办公室或 具有一^IS中央机器814的^S进行控制。戶;M机器814可以是一台运^ 照 明控制和管理软件的个人计算机。也可以是一个单个的转换器816，在一些实 Ifo^式中，是一个或多^Ht号中继器818。位^ 102和; 814之 间的通信鹏820可以是有线的^5^的。机器814可以是一个多层、分级网 络中的一个网络，器(如图8b)。图形用户接口可以在与远程中央机器814 通信的主控制设备Jdg行，主控制设备可以是正运行照明控讳卿管理软件的一 个移动手持机、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、或一个更传统的桌上型 单元(参见下面描述的图9-11)。指向一个照明镇流器的通信可以包括一个接衝断开输出的命令或请求， 设置由灯的特定类型、瓦数、或生产厂商所需的输出特性，从事调光功能，设 置在给定时间间隔之后接ffl^断开输出的定时器，以及在不需要在灯或照明镇 流器Pf皿安装光电池的情况下，MiWf，出来实现白天功率节省。除了指向一个照明 器的通信而外，实际上，照明镇流器102依靠其可 编程Mh理器，可以启动在中央的^S鹏814方向上的命令或请求。例如， 镇流器可以周期地传输其运行报告，其中包括点M失数更新以及指示其补 灯的故障，要有鄉章。这是一个照明 1器的示例，其中^^的控制电子设备是可繊的以麟实时诊断，其可以被传凝ij一个中Mm来处理，驗戶，镇流器的显示面板上进行本地显示。后者是作为3te单元使用的镇流器的一个示例，其中用户禾,誠的显示面板和小鄉来ias镇繊的输出，而且所腿示面板用于显示被监控的点燃小时数，热输出，和在微处理^S制下计 算出的效率。图8c-8f示出了具W话框或窗口的远程图形用户接口 (GUI)的屏幕快 照的一个示例，其可用于管理照明网络。镇流器，这里也称为设备，可以作为 它们特定物理錢，诸如办公室、楼层、鵷所(如图8c)纟賊的组M示。 灯3驢(调光，衝断状态)可从GUI (賴蛐，图8d，禾0/或以齡区域为基 础，如图8e)總制。收集的有^h设备的历史操作信息被魏在一个聽库中，并且可以通过一^N虫立的窗口 (如图8f)来浏览。王赃转向图9，示出了另一种类型的照明网络的框图，其利用已备网络的 镇流器102来llf共一个灵活的照明应用。在这一，的照明网络中，也称为更 大规模照明繊收絲统或网络，可以由三项软件顺件。有一个服务器904、 类型1客户机908、和类型2客户机910。所鄉艮务器904可以是运行一个提 供,收劍艮务的/^,的 ，并且可以,长期 保存，诸如在一个 石^:驱动器中。戶細艮务器904也可以执行下面任务首先，它M3i—个网络， 诸如因特网，用于驗和断开一个客户应用(鄉1或鄉2)。另外，臓艮 务器可以^J^到它的所有，1客户1 1接收 ,并且周期ife^储iyg，例 如，在一^ 库中。这一周期的存储可以发生在，例如，每隔一小时或每隔 一射中。戶細艮务器904也可以响应来自鄉2客户机910的请求。这一响应 可以包括从 库中发送 。现在转向所述，1客户机908，它可以;iit行在一个机器上的应用， 的组合，从而控挪午多镇流器102的操作。在网络中可以有多个类型1客户机 908。每个类型1客户机卯8可以是一个固定的客户站(如远程中央机器814, 参见图8a)，它可以^2于一个或多， 102的附近，位于在一^h相对宽 的地理范围内的不同的皿上。至于鄉2客户机910,它可以Jiig行在一个机器上的鹏辦的组合， 其允许用户访刚艮务器侧的数据库中的内落例如，Mil赚网。所述鄉2 客户机910可以jiiiJE巨离的客户站(包括，例如，便携笔记本繊〉，实质上， 它可以位于有英特网接入的樹可地方。I赃转向图10,示出了在一个照明网络的高级图形用户接口 (高级GUI) 上显示的一个对，的框图，而且，尤其是由服务器904提供来管S^M明 网络的对话框。有一个窗口 840,其显示所有连接到服务器904的^M 1和类 型2客户机。在窗口842中，描述了当前的活动，诸如已会5^—个,的， 1客户机接收的数据。该窗口被称为类型1客户机日志窗口。同样地，有另一 个窗口 844，被称为类型2客户机日志窗口，其显示类型2客户机的活动。所 述窗口 840允许用户,到一个客户机的连接，并MM^接中进^m择，以 便g^它们的参数。现在转向图11，示出了在高级GUI中的一个"服务器监视器"辦的屏幕决照，在《琉特定的时间间隔内，允许一个鄉2客户机检查已^A倒可镇 流 收到的数据(M—个类型l客户机)。在这种情况下，已经由网络连 接的镇流M告的数据包括到目前为止舰的育遣(如千瓦时)、灯电流、灯 腿、瓦数、在^l翻糧的电源电压、PFC电压、以及镇流器或灯盼鹏。 软件也可以为灯,维^ 艮告，例如，显^^丁的^t态、它的#、当前称， 史性能、以及以前灯的微。示例的服务器监视器窗口一般被分为三个区域。 有站点导航区域850,它允许用户M31例如一个下拉列^i择类型1客户机的 站点。该功能也允许用户 英待网协议、BP、该站点的她吐、以及它的名字。 —旦已经选择了站点，为了从 库中,镇流器信息，用户也可以皿日期 和时间对话框来定义时间间隔。 一旦站点的选择和时间间隔已经被输/3应 用，用户就可以在内部站点导航区域854中选#~个降定的灯。针对被请求的 M和时间间隔，有关Mit择的灯的信息可以在被称为^区域856的参数的 区域内的几个如图所示的图表中显示。最后，也有数字ifeM示fM灯称或镇流 驗数的一个区域860,在区域854给出了戶膽择的灯WM的日期和时间。 注意可以添加縮放功能以便扩展在动态区域856中显示的图的比例。在图12中，示出了所述高级GUI的另一个示例的屏幕快照，其中一个站点导jlW话框875允许照明维护:cf呈师在一个机构的几个不同的照明子网中选 择其中之一子网。这些子网可能位于不同的城市或国家。框877允许:m师选择日期和时间间隔鄉4M^^fi器中総。 S51文fl^律接图标881在给定 的站点中选#"，定单元(多， /灯)。然后，框879以图形方式显示 一，定灯的所选择的操作参数，而框880贝'j显示所选择单元内的一个或多个 灯的数值。作为一种选择，显示在图10-12中的图表和对，的其创例方式 是可能的。软#^制特征的总结在Jt^讨论的基础上，有三中不同形式的软件可以运行^^述照明控制系 统的实施方式中，以便利用单独的镇流器/IPSE能力来控制和维护所述系统。描述为小 软件—用户接通和断开、改Knas、设置定时ii功能、，调 光器功能和监视灯性能、灯点亮小时数以及电力的舰，所有都可以从镇流器夕卜罩上的开关、小鄉和数字显^S行。在一些实 式中，该软件也可从位于镇流^卜罩上或内的旋转开关或DIP开^^i^M明控库iJ^令。gui软件 - 灯JM;所述镇流器的有^^连接被联网，而且，鹏可 选择的中继器称或转换器与照明控制软件通信。 i^:件可被安装在一台个人计 算机上，并舰英特网、lan或其它网络被链接到另一个控制单元，诸如一个PDA、膝上电脑、蜂窝电话或另一台个人计算机。这样，单独镇流器的网络 可以以这种方式 制，参见图8a-8f。高级gui软件- i^:件可由照明,Xli，5l^视和控制具有gui控 帝啲一个够个辦网连接的照明系统的性能。这些系舰以散布于她界， 接收命令后以降,发送到由高级gui软件的管理员控制的中央服务器。因 此，繊件可以控制gui控制的网络的一个网络，参见图9-12。Wf有三种情况中，可以实时地执行IO:诊断(单独的 1器电子设备和 灯的)和实时成本分析(基于历^ft据确織作灯的成本)。例如，对灯操作 的调顿以術尝働啲紘照明设备的应用如果舰电雅流器，诸如在这儿描述的(也称为IPSEs),当大型的照 明设备应用的灯被例如那些不同生产厂商或者不同瓦数的灯代替时，他们的单 独的镇流器不需要物理地替换。然而，可以经过简单的重配置驢繊IPSEs (例如，iiilii行在一个主控制设备中的图形用户接口)进行的^it，以， 于各自的灯的输出端口ltm当的电压和功率。对于非常苛刻的鹏，一些或多数，如果不;i^有，Jd^灯的功能timr以 在一个单个的bpse中实现。在这种情况下，每一功能也可由中央计,(也 称为主控制设备)以每，出为基础进行监M^改变。该能力有助于，地管 理大秀赠莫照明环境，诸如一个零^r库鄉的魏的照B月成本。例如，所述建 筑可有每天生成不同业务模式的不同的零售区域。有几个区域在早上尤其忙 碌，因此需要充足的照明；而建筑的大多数区聯是没为公众开放，就是只有 少量的业务，因此需要更少的照明。其它区域可能在每无待定的时间段不需要 更多的照明，例如，花园区域有一个开放的空间接駄阳光。可选糊，所述 皿可能是一个多层结构，诸如高层办公室自带有特定层^^层的部分被确定需要比其它层少的照明。每层或每区 11^拉的集线器。因此，可以利用集线器将戶，IPSEs配制成M的分级结构，这样，可以利用系,制软件 来调暗，或甚至断开在给定区域的IPSEs，例如，纖到同一集线器的区域。 这些区域可以相对小，例如，在单层的一些办公室的办公照明；或它们可以相对大，例如，整个城市的所有繊灯。然而，由于^h^流,SE ;1M^;网络^^te编程的，因此，斜虫盼灯可以^^控制下^^m被调暗麟闭。在许多情况下，照明设备的空间布局和所需的瓦m^—栋^u另一栋建 筑是相同的(例如， 一个机构拥有几个部门，它们以相同的方式布局)。如果 另附的话，一旦已经为一个部门确定了控制系统软件设置(包括已计划的操作时间表，例如，在每天24小时、每周7天、每年365天的基础上，"空间"布 局，以及针对IPSEs的瓦数體)，就可以对所述控制系统软件^2^行简单 的拷贝并加载到另一个部门的照明控制系统中。这样节省了该机构配置多个部 门的照明控制系统的大量的时间和开支。本发明的一个实船式包括一个外壳，该外壳具有一个电源输入，和驱动 单个灯的灯输出；以及电源开关电路，^^砂卜壳内并SMW电源输入供电， 电路有用户可选择的许多预定义的设置，用于05S电路来一次驱动多个不同类 型电子放电灯之一，且利用灯输出。臓體可使得髙压钠灯，金属靴物灯， 以及汞蒸汽高^TO电灯,淑T输出驱动。电源开关电路可以有更多的 页定 义在體使得基本上不同瓦数能力的灯鄉了输出所驱动。可纖地、鄉外， 电源开关电路可以具有由用户通过构建在外罩内的用户接口手工地予I^择的设 置，*^旨明哪些不同生产厂商的许多放电灯可以被设计来与由生产厂商指定的 不同，的^tll一同^， ；^而被'im出^g动。在前段落描述的本发明的实施方式可以进一步装备一个多位置选择器开 关，戶腐多位置选織开关被^^衫卜壳的外面板，并被耦合到电源开关电路， 其中用户利用开^6^择任意一个fl^义设置。作为可,地、或另外，被耦合来控制电源开关电路的数字^a部分被安装，和一个数字显示面板以及一个小键盘被安装在外壳的外面板并且被齢到数字鄉部分。然后，用户可以利用小li^^m择任意一^^页定义的设置，和M显示面^得到有关设备的操 作参数的信息。"HS1信接口也可被耦合到数字M部分，从而允许设备成为照明网络中的一个端节点，并且允许用户凝呈地从网络的一个中^tg选^i午多予跪义设 置的任意之一设置。可以,一个与照明网络的所^1信接口通^合的主控 制单元，而胜控制单元有一个图形用户接口，用户可以通过该图形用户接口 远程地为网络中的许多端节点中的^N^^任意一^f页定义的设置。然而，在本发明的另一个实施方式中，另一个灯输出可以被安M驱动一 个附加的、单个的灯。另一个电源开关电路被安装挱卜壳内，其舰电源输入供^!5驱动附加的灯。本发明不处面描述的特定实^r^MP艮制。例如，用于描述W1器单元 的操作的^E和频率数可以只应用到本发明的部分，而不是全部的不同实施方 式中。在另一个实 式中，镇流H/IPSE可能有一个单个的夕卜罩，其包括两 个或更多个"通道"(channd),所述每个"通道"包括如图2或图4所示单个 的一套电子元件。这样的多输出镇流器可以共享同一个灯输入，或它可以由分 离的灯输入供电。因此，其它实励式在权利要求的微范围之内。
权利要求
1. 一种照明设备包括a)带有电源输入和灯输出的一个电子设备外罩；b)安装在外罩中的功率因子校正(PFC)电路，PFC电路具有开关电源电路，用于根据电源输入提供一个已调整的DC输出电压；c)安装在外罩中的逆变器，逆变器具有耦合到PFC电路的输出的输入和耦合到灯输出的输出；d)控制电子设备，被安装在外罩内，并被耦合来控制逆变器，以及用于接收灯负载类型的选择，这样相同的灯输出可以可选地驱动一个高压纳(HPS)灯和一个金属卤化物(MH)灯；和e)用户接口，被安装在外罩内，并被耦合到控制电子设备从而允许用户手工地选择哪些HPS和MH灯被驱动，其中用户接口包括一个文字和数字的显示面板和一个小键盘。
2. 如权利要求1的照明设备，其中外罩尺寸在体积上不皿约3000立方 厘米，并且与b)-e)^^其錢不鹏勺4,5千克。
3. 如权利要求2的照明设备进一步包括安装在外罩内的电磁干扰(EMI)滤波器，电磁干扰、搶波器具有耦合到电 源输入的输A^l被耦合5mJtPFC电路的输出。
4. 如权利要求3的照明设备，其中控制电子设备是可编程的，从而提供实时诊断。
5. —种照明镇流器包括带有AC电源输A^灯输出的电子外罩；安装粉卜罩中的功率因子赃(PFC)电路，用于从AC电源输AM供DC输出电压；安装^卜罩中的逆变器，耦合到PFCg并m^驱动灯的输出；和 微M器和附加电路，包括电子放电灯镇流器定时器、外部继电器、外部 调光器、和外部开关的功能，并带有将附加电路集成到一个减小的封装内的控制娜呈序。
6. —种单个照明镇流器包括功率因子te (PFC) ，具有开关电源电路MAC电源输/^供DC 输出电压；逆变器，具有带灯输出的开关电源电路；和耦合，审腿变器的控制M器，其中灯输出可以ffliiffig^^括90VAC 到300VAC的AC电源输入的不同输入^EJ:驱动不同气^M的高强自电 (HID)灯；而且其中控制处理器监MM明镇流器的多种功能并实时鹏控灯 输出的电流和电压，目的在于调^f述不同气^IMHID灯中的任意一个的亮度。
7. —种照明设备包括 电子照明镇 ^罩；功率因子^ (PFC)电路，安装砂卜罩内，并且具有开关电源TO来从 灯输鳩共DC腿；逆变器，安驗外罩中，并且有a)齢到PFC电路的输出的输入，和b) 耦合到灯负载的输出；和可编程微^ha器，安装砂卜罩中，并船雜制逆变器，以便许多不同类 型的灯负载可以可iiife被输出驱动，不同的灯，包括高压钠、金属卣化物、 和汞蒸汽灯，其中的不同灯，的^t可以许多不同的灯输入电压被驱动，以及其中微^a器可以被编,一步来控伟峻变器以便各种不同瓦数的不同生产厂商，的灯可以^^述多个不同灯输入^E被驱动。
8. 如权利要求7的照明设备，其中许多不同灯输入^ffig少在范围90VAC 到200VAC和200 VAC到300VAC内，且不同的瓦f[S少在范围150W到 300W和250W到430 W内。
9. 如权利要求8的照明设备，进"^包括安装在外罩内包括定时器、继 电器、调光器以及开关的电路。
10. 如权利要求9的照明设备，进一步包括用户接口，被安装桫卜罩内，并被耦合到微鹏器从而允许用户手工地为 许多不同灯瓦数之"^择一个设置，为许多不同照明设备生产厂商之一选择一 个设置，以及为许多不同灯负i^lM之""^择一个设置。
11. 如权利要求10的照明设备，进一步鄉备用电源电路，其被安装在 外罩内，并被耦和来为断开灯输入的 1 器供电。
12. 如权利要求11的照明设备，进"^包括^f呈询问通信网雜口，其 被安装在外罩内，并被耦合到微处理器，从而允许图形用户接口繊地为照明设备编程。
13. — 种照明镇^^包括 带有电源输A^灯输出的一个电子外罩；^^^卜罩中的功率因子^IE (PFC)电路，PFC电路具有开关电源,, 用于根据电源输A^—个已调整的DC输出,，而电源输入可选 为a) 100与200伏AC之间，和(b)200与300伏AC之间；被孝I^到PFC电路的降压开关电源转换器，^^一个可调的输出M;逆变器，被齡到转换器，并具有开关电源电棘为灯输出提供灯腿；和控制电子设备，被安装砂曙内，并^^總帝腿变器，其中控制电子设 备控制逆变器以便灯输出可以在两个所述电源输入电压范围内a)可 驱动 相同的一个高压纳(HPS)灯和金属卣化物(MH)灯，或b)可iiJ4驱动相同 的一个HPS灯和汞蒸汽(MV)灯。
14. 一种照明镇流器包括电子外罩；被安装在外罩内的固态开关电源^和控制电子设备，来驱动一"^体放 电灯，包括被集成到固态电子设备的多个功能用于灯的亮度调节和定时器操 作，消除了利用包括定时器、继电器、调光器、以及开关的多个外部部件的需 要，而这些外部部件是驱动带有磁镇流器的灯时实现亮度调节和定时所需要 的；和用户接口，被安装砂卜罩内，并被耦合到控制电子设备从而允许用户手工地指出a) HPS和MH灯中的哪些，或HPS和MV灯中的哪些将被驱动。
15. 如权利要求14的镇流器，其中用户接口包含显示面板，，示涉及 HPS、 MH、和MV灯类型的菜单项，和一个小键盘，其允许用户定位菜辨页 并选^"个菜单项用于将被驱动的灯。
16. 如权利要求15的繊器，其中开关电源电路包含m^变器的补偿 转换器，織出驱动放电灯，并且控制电子设备进一步齢来响应于针对将被 驱动的灯的调光器等级，的改变调整转 的输出电平。
17. 用于照^^控制的方法，包括在照明设备的应用中配置^h^流器，^ 开关电源 和控制电子设备集戯缃应的外罩内，其实现调光功能、输出衝断功能、可调节的输 出功率、驱动不同灯类型的能力、以及驱动来自不同生产厂商的灯的能九和 根据照明设备的应用为每，流器设置调光器等级、输出衝断、输出功 率、灯鄉输出、以及灯妒厂商输出。
18. 如权利要求17的方法，其中^t^流ll^ffM"^时刻能驱动不超过一个的高離放敏。
19. 如权利要求18的方法，其中^ 实质±^硬件角度被复制。
20. 如权利要求19的方法，其中为 1器體调光器等级、输出il/ 断、输出功率、灯鄉和灯生产厂商输出的一个或多个魏过一个构造在外罩 内的相应的用户接口执行的。
21. 如权利要求20的方法，其中^hWlll^相应的外罩内集成一个调 度器功能，所述方,"^包括为^^^l器il^它们相应的用户接口设置定,作。
22. 如权利要求19的方法，其中为 ^器设置调光器等级、输出功 率、灯鄉和灯生产厂商的一个或多个Ji^在与镇流器通信鹏合的的中央、 远程丰腿Jiig行的图形用户接口执行的。
23. 如权利要求22的方法，进一步包 1图形用户接口为^ 器 ，一个输出激断时间表。
24. 如权利要求23的方法，进一步包括在中央、iS^机器上接棘自^h^流器附艮告，报告指明相应灯的故障 或者将要有故障。
25. —种照明镇流器包括转换器，用于从^^器的灯输入 已调整的^￡; 可调的、降压开关腿调整器，具有接收己调整秘的输AfP衛共可调的， 已调整的电压的输出；逆变器，具有接收可调的，已调整的^smA^卩it^i器的灯输出的输出；和IS制电子设备，响应于^Mi^择的^^命令降压调整器和逆变器的一个或多个操作参数的 ，灯H3^择选择可以被灯输出驱动的多个不同灯，之一。
26. 如权利要求25 H，进一步包括控制电子设备，响应于调光器设置中的改^^令戶;f^一个^个操作参数的改变，。
27. 如权利要求26镇流器，其中一个或多个操作参数包括可调的、已调 整的电压和逆变器6tl^作频率。
28. —种照明镇^l包括转换器，用于从^l器的灯输A^已调整的te; 降压开关^E调整器，具有接收已调整M的输入；逆变器，具有耦合到调整器的输出的输A^n^^器的灯输出的输出；和控制电子设备，用于响应于灯生产厂商选择中的ett^^降压调整器和 逆变器的一个或多个操作,，灯生产厂商选择从不同的生产厂商选择可以被 灯输出驱动的多^t^灯之一。
29. 如权利要求28镇流器，其中设计在一个或多个操作参数中的艘以 便灯输出可以满^M^择的灯生产厂商的额定电流需求。
30. 如权利要求29镇流器，其中一个或多个操作参数包括输入 ￡和逆 变器,作频率。
全文摘要
一个电子外罩具有一个电源输入和一个灯输出。一个功率因子校正电路(204)被安装在外罩中，用于提供一个DC输出电压。一个逆变器(208)也安装在外罩中。控制电子设备(310)也安装在外罩中用于控制逆变器，和接收一个灯负载类型的选择，选择由用户通过外罩的外表面上的一个用户接口手工地进行的。因此，可以可选地驱动相同的灯输出，例如，一个高压钠灯和金属卤化物灯，如由选择指明的那样。
文档编号H05B37/02GK101233789SQ200480039471
公开日2008年7月30日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月30日
发明者I·波戈达耶夫, R·弗洛尔斯, V·沃尔佩里安 申请人:I.E.P.C.公司