一种光源的制作方法

专利名称：一种光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个照明元件和用于控制所述多个照明元件的控制系统的 光源。
背景技术：
传统的光源示意性地示于图1。其具有多个照明元件，如RGB元件107 ；也就是产 生红光的元件、产生绿光的元件、产生蓝光的元件。当组合照明元件107时能提供任何所需 的发射光颜色。为了获得所需的、发射光的颜色或特性(其通常被定义为色点)，控制系统 被包括在光源101中。控制系统的主要部分是光源控制器103，其为所有的照明元件107计算单个驱动 信号，并将该单个驱动信号馈送到单个照明元件107，更具体地是馈送到单个照明元件的驱 动器105。这通过光源总线109来实现，其中光源控制器103连续地寻址照明元件107。该 控制器的功耗比较高，因为它与持续开启的(简单)电脑不相上下。

发明内容
本发明的目的在于提供其中控制系统具有降低的功耗的光源。该目的通过根据本发明的如权利要求1所定义的光源来实现。本发明是基于这样一个见解，即控制器的分布式网络相对于集中的结构而言是节 能的。因此，根据本发明的一个方面，提供具有多个照明元件和用于控制所述多个照明 元件的控制系统的光源。该控制系统包括-多个照明元件控制器，每个连接到所述照明元件中相应的一个，并设置为获取照 明元件数据；以及-总线接口，其通过光源总线连接到所述照明元件控制器，其中所述总线接口设置 为向所述照明元件控制器提供通用命令，其中所述照明元件控制器设置为基于所述通用命 令和所述照明元件数据生成照明元件驱动信号。通过分散计算功能，总线接口的结构被简化为最简单的一种，并不需要为每个照 明元件计算单个驱动信号。因此，频率要求可大为降低。此外，每个单个照明元件控制器仅 需为单一的照明元件执行计算，与现有技术的中央控制器相比这也是一个很大的缓解。这 通常也意味着，控制器的供应电压可以降低。尽管控制器的数量成倍增加，所提及的区别于 现有技术的变化导致总功耗降低。应当指出，“照明元件”可理解为单一的光发射器，这是典 型的情况，也可理解为同时被驱动的、即被同一驱动信号驱动的一组光发射器。此外，在光源总线上传输的数据量急剧下降。按照如在权利要求2中所定义的光源的一种实施方式，光源总线设为广播模式。 该实施方式的优点是，通用命令在一次操作中简便地广播给所有照明元件。例如，这可与现 有技术的单独寻址比较，在现有技术中为了传输一条命令到光源内所有N个照明元件，发出命令的频率必须是N倍高。此外，在现有技术的光源中，光源总线要传输地址和复杂的数 据信息二者，而根据该实施方式，光源总线只传输简单的数据信息。按照如在权利要求4中所定义的光源的一种实施方式，控制器可以单独被关断。 举例来说，只要一个或更多的颜色不是正在被使用就可以这样做。这更减少了功率消耗。按照如在权利要求5中所定义的光源的一种实施方式，总体照明设置被从总线接 口发送到照明元件控制器。这是根据本发明的分布式控制器结构的典型的和有利的使用。 例如，照明设置可以是色点、饱和度、色调和/或亮度。按照如在权利要求6中所定义的光源的一种实施方式，每个照明元件控制器具有 照明元件存储。照明元件数据可以预存或/和在光源工作期间从外部源接收。按照如在权利要求7中所定义的光源的一种实施方式，符号标签用作简单的手段 用以当发送通用命令时获得某种程度的选择。但是，依什么类型的符号标签包含在命令中， 可以选择从一个没有到所有照明元件中的任何形式。按照如在权利要求9中所定义的光源的一种实施方式，如果照明元件内部状态改 变，则每个照明元件控制器能重新定义相关联的符号标签。此外，根据本发明，如在权利要求10中所定义的，提供一种包括大量光源的照明 设备。包括在照明设备中的照明设备控制器，传送通用命令到光源的总线接口。按照如在权利要求11中所定义的照明设备的一种实施方式，照明设备控制器包 括效果转译器，效果转译器被设置为接收体验数据并将其转译成至少一种效果，所述效果 继而实现为一系列的一条或多条通用命令。体验数据涉及到照明设备的用户所应该感受到 的作为光源的输出结果的体验，比如柔和的夜间光线、黑夜、明亮的工作光线等。效果与光 源的设置有关，如调光、闪烁、发出特别颜色的光等。按照如在权利要求13中所定义的照明设备的一种实施方式，照明设备控制器也 有符号标签解释器，所述解释器以与光源的总线接口中的符号标签解释器类似的方式工作。此外，根据本发明，提供了如在权利要求14中所定义的照明设备系统，该照明设 备系统包括几个照明设备和连接到照明设备的系统控制器。系统控制器发送关于上述体验 的输出数据到照明设备控制器。按照如在权利要求15中所定义的照明设备系统的一种实施方式，输出数据是单 个的体验命令，其被寻址到所选择的单个照明设备。在这个级别上进行寻址的功耗并不高， 当存在应该被区别地设置的照明设备时所述寻址是有利的。但是，另一方面，如在权利要求 16所定义的另一实施方式中，输出数据被广播到照明设备，这种在同一时间发送相同的命 令到几个照明设备是一种有效的方式。按照如在权利要求17中所定义的照明系统的一种实施方式，系统控制器具有符 号标签生成器，符号标签生成器生成在上述提到的系统中被处理的符号标签。总体上，本发明特征在于用于照明系统的控制器。命令接收电路被设计为接收照 明命令消息。所述消息的格式包括标签值和指令值，标签值指定该消息被引导向的照明装 置的物理属性。指令值指定该消息被引导向的照明装置应采取的行动。命令接收电路有标 签比较电路，比较电路被设计为检测其标签值对应于照明装置的消息。照明装置控制电路 被设计为接受具有被检测到的相应标签值的消息的指令值，并且作为响应输出用于控制照
5明装置的照明元件的指令值。总体上，在第二个方面，本发明特征在于用于照明系统的控制器。命令接收电路被 设计为接收照明命令消息。所述消息的格式包括指定将被消息所导向到的照明装置诱导出 的人类情绪体验的指令值。照明装置控制电路被设计为接受具有被检测到的相应标签值的 消息的指令值，并且作为响应将情绪体验转译为用于控制照明装置的照明元件的特定等级值。本发明实施方式可包括一个或多个下列特征。可有多个照明元件控制器，每个连 接到所述照明元件中相应的一个。至少某些照明元件控制器可包括包含有针对照明元件的 存储的校准数据的照明元件数据存储器。可以用广播模式发送消息。存储电路可以被设计 为存储与照明元件相关的校准数据，照明元件控制电路可被进一步设计为基于所述校准数 据产生照明元件驱动信号。标签指定的属性可以是照明装置的位置或照明装置的功能。照 明装置可通过几种不同类型的标签被标记。照明元件可是固态光源或LED。照明元件控制 器可以在开和关状态间单独切换。指令可以包括颜色设置。照明元件控制器可包括状态监 测器，如果照明元件内部状态改变，状态监测器能够重新定义所述至少一个符号标签。所述 控制器除了标签指定之外可以有地址，并且可以通过命令向所述控制器发出命令。所述控 制器可以是照明设备控制器、房间控制器或建筑物控制器。参照本文后面所述的实施方式，这些和其它方面、特征、以及本发明的优点将是显 而易见的并将被阐述。


参考附图，将对本发明进行详细的描述，其中图1是现有技术光源的示意图；图2是根据本发明光源的一个实施方式的框图；图3是根据本发明照明系统的一个实施方式的框图；图4是照明系统的一个实施方式的框图；图5是图4照明系统中的照明设备的一部分的框图；图6是示例性的建筑物照明系统的框图；图7是照明系统的一个实施方式的框图；图8是图7的照明设备控制器的一部分的框图；图9是照明系统的一个实施方式的框图；以及图10是照明设备的一个实施方式的框图。
具体实施例方式参照图2，是光源201的实施方式，其包括照明元件207、照明元件驱动器205和用 于控制照明元件的控制系统。所述控制系统包括通过光源总线209连接到多个照明元件控 制器(L. E.CTRL.) 213的总线接口(BUS IF) 203。所述控制器213用于致使光源201发射出 具有所需要特性的光线，所需特性例如关于颜色和强度。光源总线设成广播模式，这意味着 从总线接口 203的输出被同时发送到所有照明元件控制器213。每个照明元件控制器213连接到照明元件207的驱动器205。在示出的实施方式
6中有几个照明元件207，每个都具有三种不同的颜色即红(R)、绿(G)和蓝色(B)中的每一 种，每种颜色的一个照明元件207示于图2中。例如，照明元件207是LED，但任何固态照 明(SSL)元件包含在本发明的范围内。此外，该发明适用于传统光源(TL、HID等)和具有 可控照明元件的混合光源。每个照明元件控制器213具有存储器214，其中存储有针对照 明元件207的照明元件数据，如峰值波长、光通量和温度特性。照明元件数据被预存在存储 器214中，并源于LED编码和LED-制造数据。此外，还可能通过外部数据输入215更新存 储的照明元件数据，存储器一开始可以是空的，首次需要时加载有照明元件数据。作为可选 的实施方式，照明元件控制器213直接从或是在光源外部或是在光源内部的另一个源获得 照明元件数据，而不是从存储器214获取照明元件数据。根据本发明的光源201的优点是，由于控制功能是分布的并且光源总线209运行 在广播模式下，光源很容易扩展。换句话说，很容易增加照明元件，而不必对任何总线接口 203重新编程，等等。从下面容易看出，在更高级别上尤为强调可扩展性，例如照明设备有几 个光源或照明系统有几个照明设备。因此，照明系统有利地模块化了。光源的控制操作如下。总线接口 203广播通常包括针对照明元件207的总体照明 设置的通用命令到照明元件控制器213。每个照明元件控制器213具有针对其所连接到的 照明元件207计算特定的驱动信号数据的功能。因此，基于照明元件通过照明元件总线209 接收到的通用命令和从存储器214读取的照明元件数据，每个照明元件控制器213接着针 对与其所连接到的特定照明元件确定单独的驱动信号，并将该驱动信号施加到照明元件驱 动器205。照明元件驱动器205相应地接着设置去往照明元件207的驱动电流。更具体地 说，如本领域技术人员已知的，优选地将矩阵计算应用于将照明设置转换成经调制的驱动 电流，该电流被馈送到照明元件207。驱动照明元件207的方法，即调制它们的驱动电流，可 以是任何已知的或未来的方法，如驱动电流的PWM，即脉冲宽度调制、AM、FM、PCM等。由于总线接口 203是“哑的”，也就是说，它无需用于执行计算的计算功能，其结构 可做得非常简单。进一步，它仅用于广播命令，这意味着它也不需要有任何寻址功能。控制 器“智能”已被移入每个单独的照明元件控制器213。但由于每个照明元件控制器213仅 需为与它直接相连的单一的照明元件服务，与现有技术的光源控制器103相比，对它的性 能需求明显降低了。至于总线接口 203，例如，相比于现有技术的光源控制器103而言其以 较低的电压水平管理，如1. 5V的供应电压而不是2. 5V。照明元件控制器213也可被供应 1.5V。应该指出，这仅是实际实施的非限制性的例子。此外，相较于现有技术光源，所必需 的是大幅降低的总线速度或时钟频率，而总线位宽度也可以降低，这也降低了功耗和结构 的复杂性。完整的照明系统由许多光源组成，可视为结构化成几个级别。将光源视为特定的 级别。则在一个更高的级别，有包括多个光源的照明设备，并且在更高的级别有包括多个照 明设备的照明设备系统，如图3和4所示。照明设备系统级别通常是房间级别，甚至是建筑 物级别。因此，在照明设备系统的一种实施方式，图3中的照明设备系统301包括房间控制 器，或建筑物控制器302，它通过系统总线304连接到几个照明设备303、313。更具体地，房 间控制器302连接到每个照明设备303、313的照明设备控制器305、315。每个照明设备控 制器305、315进而通过照明设备总线311、321连接至多个光源307、317的总线接口。光源307,317具有如上所述的相同的结构。照明设备控制器305、315被设置为将通用命令广播 到光源307、317，光源负责以如上所述的方式处理该通用命令。在图2中照明设备控制器 也以虚线在211示出，它连接到总线接口 203。每个照明设备305、315进而接收来自房间 控制器302的输入数据。该输入数据呈高度抽象的形式并被称为体验数据或体验命令。体 验的例子已经在上面结合发明内容给出，更多的例子有“冷水”、“浪漫”、“宴会”等。例如， 已知的飞利浦的amBX(环境体验)协议，如在由飞利浦公司发行的杂志amBIENT中所述的， 可用来描述体验。在最高级别，房间控制器302有用户界面，照明系统的用户通过用户界面 从可获得的体验列表中选择所需的体验。可选地或另外，房间控制器302是可编程的，使得 用户有可能定义个人的体验。或者，用户界面也有无线输入。当从房间控制器302接收到 输入，每个照明设备控制器305、315通过效果转译器309、319将体验命令转译为效果。为 此功能，照明设备控制器305、315保持预存储在其内存的转译数据。结果，照明设备控制器 309,319向光源307、317发送一条通用命令或一串通用命令。这意味着，效果作为总体照明 设置实现，并且为了实现效果，需要在时间上分隔开的、几种不同的照明设置。例如，一种体 验可要求在不同的颜色间重复变换，该重复变换一直继续直到房间控制器302命令另一种 体验。在照明设备系统301可选的实施方式中，系统总线设置为寻址模式，而不是广播 模式。也就是说，房间控制器302利用单独的照明设备地址向一个或多个选定的照明设备 305,315发送体验命令。此外，如将在下面解释的，参考图4和图5，本发明包括使用标签。在采用符号标签 的照明设备系统401中，房间控制器402发送被标记有一个符号标签或多个符号标签的体 验命令。符号标签用作命令的限定符。多个符号标签可以附加到单一的命令。另外，连接 到系统总线404的多个照明设备控制器405、415可响应于相同的符号标签。可能的选择是 使用致使所有照明设备控制器405、415进行响应的特殊的符号标签，以及使用致使没有一 个控制器405、415进行响应的特殊的符号标签。后者对于诊断目的将是有用的。每个照明 设备控制器405、415有符号标签解释器406、416，解释器能够解释符号标签并能检查照明 设备405、415是否有相应的活跃符号标签。如果答案是肯定的，体验命令被接受并被处理。 当体验命令使得照明设备405、415通过照明设备总线411、421向照明设备403、413的光源 407,417发送一条或多条通用命令，该通用命令也包括符号标签。每个光源407、417的总线 接口包括标签解释器408、418，所述解释器以与照明设备405、415的标签解释器类似的方 式解释附着于每个通用命令的符号标签。标签解释器501的一个实施方式包括存储在照明设备控制器存储器中的多个活 跃的符号标签505A. Τ. ΚΑ. T. 2、. . . Α. T. N。传入命令的符号标签从标签总线511上、在标签 解释器501处被接收，并被馈送到多个比较元件507，每个存储位置一个符号标签，每个存 储位置保持一个符号标签或者是空的但被保留给符号标签，所述符号标签可以是活跃的或 去活的。比较元件507每个输出逻辑1或0到OR-门510，OR-门连同比较元件507被包括 在比较器单元509中。如果接收到的符号标签与存储的活跃的符号标签(或多个标签)505 之间出现任何匹配，OR-门510经由启用连接515输出逻辑1到命令解释器503，命令解释 器从而被启用并解释在命令总线513上收到的命令。通过使用符号标签的方式，总线可以 设为广播模式，而仍然获得选择性的通信。
参照图6，作为一个应用实例，假设如上所述的建筑物/房间控制器302或402用 作建筑物控制器603用于控制具有多个房间605、607、609的整体建筑物的照明系统601。则 在每个房间的子照明系统包括连接到建筑物控制器603的房间控制器605a、607a、609a和 如上面解释的分别连接到房间控制器605a、607a、609a的至少一个照明设备605b，c、607b、 609b, c，d。建筑物控制器603用于数据的输入，其中所述数据对整个系统是共用的，所述数 据在适当的时候被分发到房间控制器605a、607a、609a。可选地，单个房间数据也通过建筑 物控制器603输入，然后接着被分发到相关的房间控制器605a、607a或609a。此外，假设使用其中采用了符号标签的实施方式，以及假设个人设置已经被编程 入系统。此夕卜，在这个例子中，利用了房间控制器605a、607a、609a的无线输入，优选地是无 线电输入。当具有存储在照明系统601中的个人数据的个人进入房间605时，他/她的保 持在无线通信单元中的标识(ID)被无线地发送到房间控制器605a的无线输入。该ID信 号在房间照明系统601的符号标签解释器中安装或激活该个人的私人符号标签。建筑物控 制器603继而广播附带有该个人的符号标签的个人照明设置。仅有所述个人目前所在的房 间605与符号标签相匹配。照明设备605a、605b等的照明设备控制器致使光源按照所述 个人的照明设置发射光。当所述个人离开房间605时，他/她的个人符号标签从所述特定 房间的房间照明系统的符号标签解释器中移除。因此，个人偏好的照明设置跟随着所述的 个人而遍游整个建筑物，无需中央控制器如建筑物控制器603知道所述的个人实际上在哪 里。因此，ID和相应的符号标签的安装和移除是局部的、受房间约束的交互作用。优选的个人照明设置可与个人的状态例如浪漫、年龄(例如较为明亮的光线以弥 补减弱的视力)以及活动性有关，例如当个人在游戏机上在玩游戏时，照明直接与发生在 游戏中的事件和环境等相关联。参照图7，照明网络和照明设备系统中的控制器采用标签来指定应当对控制消息 进行响应的那些照明设备100、102。中央控制器110，例如针对房间里的照明设备100、102 的控制器，发送被标记有一个或多个符号标签124的消息122。每个符号标签124充当消 息122的限定符，使得连接到网络120的每个照明设备控制器130、132识别出与存储在照 明设备控制器130、132的内存140、142中的符号标签匹配的符号标签124。符号标签值可 对应于某特定照明设备的位置和/或照明功能，特定消息122可以被引导向满足这些标签 的房间里的所有照明设备。例如，标签值可能被分配以指定房间的北侧和南侧，及照明设备 是否可发射出可变的白色色温的光，可发送消息以提高房间北边的色温。匹配指定的标签 的那些照明设备会适当地进行响应。照明设备可被设置有经由照明设备总线150、152连接到多个照明元件控制器 160、162、164、166的照明设备控制器130、132。照明元件控制器160、162、164、166可控制光 源180、182、184、186的输出以发射出所需特性的光，其中所述特性为例如颜色和强度。照 明元件180、182、184、186可具有不同的颜色，例如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。每个照 明元件控制器160、162、164、166可以针对相应的照明元件180，182，184，186或照明元件的 集合连接到驱动器170、172、174、176。一般来说，连接到单一的驱动器170、172、174、176和 照明元件控制器160、162、164、166的照明元件可具有相同的颜色。由一个较高级别的控制 器发送给较低级别控制器的命令，例如从中央控制器110到照明设备控制器130，或从照明 设备控制器130到照明元件控制器160、162、164，可以是非常高等级的“体验”的描述，所述
9“体验”是照明设备的用户希望体验的、作为光源输出结果的如柔和的夜间光线、黑夜、明亮 的工作光线、“冷水”、“浪漫”、“宴会”等。较低级别的控制器可将高级别的描述性的命令转 译成驱动照明元件180、182、184的等级命令。中央控制110可以是具有输入和输出功能的微处理器，这些功能允许用户定义用 于房间或建筑物的适当的标签和命令，并支持标签被分配给具体的照明设备100、102。照明网络120可是任何传统的或应用程序特定的总线结构，例如RS-232、 RS-422、RS-485、X10、DALI 或在 EP 0482680 "Programmable illumination system” 中 所描述的 MCSlOO 总线结构、或 DMX-512(参见 United States Institute for Theater Technology, Inc.白勺DMX512/1990Digital Data Transmission Standard for Dimmers and Controllers)。通常用于局域网或类似的数十至数百米的通信的物理层的实现一般来说是 更可取的。通过引用将所述EP' 680专利和这里提到的各种已知协议的规范合并于此。系统总线120上的消息122可以以广播模式被传输，使得来自中央控制器110的 消息对于所有照明设备控制器130、132而言是同时可以获得的。消息122的格式可以是实现所需的最终结果的任何形式。在某些情况下，消息122 可以打包为DMX512数据包。在其它情况下，应用程序特定的数据包形式可以利用数据包报 头、一组标签124、以及一个或多个命令值126来定义。标签值124可由照明系统组件的制造商提供，例如其中标签涉及到一个特定的照 明设备的功能，或标签值可以由单个用户定义，例如其中标签涉及到照明设备的安装位置。按照如在权利要求8中所定义的光源的一种实施方式，如果照明元件的内部状态 改变，每个照明元件控制器能够重新定义相关联的符号标签。带标签的消息格式可允许照明网络的容易可扩展性，因为带标签的消息格式可允 许控制功能被分布遍及到组件，并可允许系统总线120操作在广播模式。因为更易于添加 照明元件而不必对任何中央控制器进行重新编程，等等，因此出现可扩展性。可扩展性可在 更低和更高两种网络级别上被增强，例如具有多个光源的照明设备或具有多个照明设备的 照明系统。命令值126的形式可以是绝对值终点或增量型。例如，“返回至当前条件A”、“返 回至预设条件B”、“变得更明亮”、“变得更黑暗”、“更红”、“更蓝”、“增大饱和度”、“减小饱和 度”、“返回到默认的白色”，等。其它命令值126可涉及上面所讨论的体验。例如，已知的源 于飞利浦的amBX协议可用来描述体验。其它命令值126可涉及到光源的设置，如调光、闪 烁、发射出特别的颜色等。每个照明设备控制器130、132截获在总线120上的消息122的标签124并检查看 照明设备100、102是否应当响应。例如，照明设备控制器130、132可具有用于存储照明设 备100、102应当响应的标签的标签存储器140、142。如果标签匹配，那么消息122被接受并 被处理。参照图8，照明设备控制器130的标签检测器可包括多个存储在标签存储器140中 的活跃符号标签Α. T. 1、Α. T. 2、. . . Α. T. N。传入消息122的符号标签124可被照明设备控 制器130接收并被馈送到比较器507，标签存储器140中每个位置一个活跃或去活的符号标 签。可选地，照明设备控制器130的软件可遍及标签存储器120而顺序循环从而对每个标 签与接收到的符号标签124进行比较。每个比较器507输出逻辑1或0到OR-门510。如果任何收到的符号标签124与标签存储器140中的任何标签相匹配，OR-门510输出逻辑 1到消息解释器503，消息解释器503从而被启用并解释从消息122收到的命令126。使用 符号标签允许消息122及其组成命令126有选择地被接收，即使总线广播所有消息。再次参照图7，依据消息122中的标签值124，可以没有任何照明设备、所有的照明 设备、或介于其间的照明设备对消息有所反应。在某些情况下，特殊的符号标签值可以指定 所有的照明设备控制器130、132进行响应，并且另一种特殊符号标签值可指定没有任何一 个控制器130、132响应。后者可用于诊断目的。在某些情况下，照明设备控制器130、132可是“哑”控制器，其唯一功能是识别应 该由所述控制器的照明设备100、102对其做出响应的消息122，并将该消息继续传递到照 明元件控制器160、162、164、166用于其后者去充分解释并对消息做出反应。在这种情况 下，照明设备控制器130、132有很少或没有责任来协调照明元件180、182、184、186的照明 输出，或是来为特定的照明元件180、182、184、186确定等级；相反，此计算被向下推到照明 元件控制器 160、162、164、166。在其它情况下，照明设备控制器130、132可以是“智能的”。例如，照明设备控制器 130可负责解释消息122并将其呈现为针对照明元件180、192、184的绝对照明级别。照明设备总线150、152可以是任何适合于目的的总线结构。例如，如Pares等人 的美国专利No. 5，420，482 "Controlled Lighting System”的图7所示的多路复用的数据 线可有利于减少用于连接各控制器的导体数目。Pares的专利'482中廉价的总线结构可 能会带来信号畸变，但这些在典型的照明应用中可是无害的。其它总线结构可能具有不同 的一组折衷选择，也同样合适。完整的照明系统可以具有很多光源，并且可被视为结构化成不同的级别。例如，照 明设备控制器130及其照明元件控制器160、162、164之间的关系可被视为相似于中央控制 器110和照明设备控制器130、132之间的关系。类似地，整个建筑物可有针对具体房间对 控制器发送指示的控制器。这种相似可允许类似的技术用于各个级别。在利用所述的多级别相似的情形中，照明设备总线150、152上的消息可类似于系 统总线120上的消息，只针对高级别的“概念”，而不是针对绝对的照明等级。这可能出现于 照明设备控制器130、132是“哑的”以及计算责任下放给照明元件控制器160、162、164、166 的情况下。在这些情况中，来自照明设备控制器130、132的消息可以在照明设备总线150、 152上被同时广播到所有照明元件控制器160、162、164、166。在某些情况下，可以以与消 息122类似的方式对照明设备总线150、152上的消息进行标记，单个照明元件控制器160、 162、164、166可有标签比较器，使得他们基于该标签对消息做出响应。在其它情况下，照明设备总线150、152上的消息可携带其它类型的消息，例如，将 由照明元件180、182、184、186输出的绝对照明级别，例如以在美国专利No. 5，420，482中所 讨论的方式。在某些情况下，以被引导向指定功能性的照明设备的通用命令的形式传输照明命 令可降低在系统总线120和照明设备总线150、152上传输的数据量。照明元件控制器160、162、164、166可接收照明设备控制器130、132广播的消息。 这些广播消息可以是通用命令，所述通用命令通常意味着针对照明元件180、182、184、186 的改变、或明确指定的颜色设置。每个照明元件控制器160、162、164、166接着可以针对相
11应的照明元件180、182、184、186计算出具体的驱动信号数据。因此，基于照明元件控制器 160、162、164、166通过照明设备总线150、152接收的通用命令，每个照明元件控制器160、 162、164、166则可以针对其所连接到的特定照明元件确定驱动信号，并将所述驱动信号施 加到其相应的照明元件驱动器170、172、174、176。相应地，照明元件驱动器170、172、174、 176则向各自的照明元件180、182、184、186提供电流。每个照明元件控制器160、162、164、166可以有一个存储器，其中存储有针对相应 照明元件180、182、184、186的校准数据，如峰值波长、光通量和温度特性。校准数据可以基 于LED编码和LED-制造数据被存储在存储器214中，或者也可以由用户设置，例如，由于 LED的年龄以及亮度丧失。由照明元件控制器160、162、164、166计算出的驱动信号可以基 于这些校准数据而被调整。在某些情况下，照明设备100可具有检测照明等级的感测器，或可接收来自房间 内感测器的照明等级的数据。来自这样的感测器的数据可被用于计算作为反馈的驱动信号 以确保所需的输出实际上被获得。这将通过下面参考图9和图10的更多的实施方式而进 一步被举例说明。通过分散计算责任，照明设备控制器130、132可以从针对每个照明元件计算单个 驱动信号的需要中被解除。此外，每个单个的照明元件控制器160、162、164、166仅需要为 其直接连接到的单一的照明元件或驱动器计算出数值，从而降低了对照明元件控制器的性 能要求。因此，照明设备控制器130、132和照明元件控制器160、162、164、166可操作于更 低的频率和更低的电压。此外，一旦一种或多种颜色不再被使用，则单个控制器可以被关 断。最后，以广播模式向所有带标签限定符的控制器发送消息，而不是必需向每个有明确地 址的控制器发送单个的消息，可以减少传输消息的数量，降低总线速度和驱动要求，并降低 寻址所涉及的开销，这继而又可降低用于控制器的所需的时钟频率。虽然控制器的数量可 能增多了，但是时钟频率、电压和通电时间的降低可以实现总功率消耗的降低。在某些情况下，可以用一种使用对特定的控制器进行寻址的模式而不是广播模式 来发送消息。在这种情况下，消息可是“体验”或其它无级别的命令，如上所述的。驱动器170、172、174、176可使用任何适宜的方法来提供及调节到照明元件180、 182、184、186的电流，其中所述方法包括电压和/或电流输出随来自照明元件控制器160、 162、164、166的输入驱动信号而变化的数模转换器、脉冲宽度调制(PWM)、位角调制、频率 调制功率调节等。照明元件180、182、184、186可以是任何类型的照明元件，例如，LED、白炽灯、荧光 灯、卤素灯等。在某些情况下，多个元件可由一个单一的驱动器来驱动-例如，因为蓝色LED 目前不如绿色LED高效，以及绿色LED不如红色LED高效，照明设备100可包括两个红色 LED、四个绿色LED、和六个蓝色LED，以得到令人满意的白平衡。系统的编程可通过到中央控制器110的用户界面来实现。照明系统的用户从可获 得的体验列表中选择所需的体验。可选地或另外，房间控制器是可编程，因此用户有可能定 义个人体验。当接收到中央控制器110的输入，照明设备控制器130、132中的软件可将体 验命令转译为较低级别的效果或照明数据，并将原有的体验命令、效果、或照明数据发送到 照明元件控制器160、162、164、166。有些效果可以以颜色设置、或随时间变化的几种不同的 颜色设置来实现。例如，一种体验可要求在不同的颜色间重复变换，该重复变换一直继续直
12到中央控制器110命令另一种体验。许多修改和替代性的实施方式在本发明的范围内是可 能的。综上所述，公开了一种用于照明系统的控制器，其中所述控制器包括设计为接收 照明命令消息的命令接收电路，所述消息的格式包括标签值和指令值，标签值指定该消息 被引导向的照明装置的物理属性，指令值指定该消息被引导向的照明装置应采取的行动。 命令接收电路有标签比较电路，比较电路被设计为检测其标签值对应于照明装置的消息。 照明装置控制电路被设计为接受具有所检测到的相应的标签值的消息的指令值，并且作为 响应输出用于控制照明装置的照明元件的指令值。所述控制器进一步包括设计为接收照明命令消息的命令接收电路，所述消息的格 式包括指定将被该消息被引导向的照明装置所诱导出来的个人情绪体验的指令值。照明装 置控制电路被设计为接受具有所检测到的相应的标签值的消息的指令值，并且作为响应将 情感体验转译为用于控制照明装置的照明元件的具体级别值。此外，所述控制器可包括针对照明元件包含有存储的校准数据的照明元件数据存 储器；存储电路被设计为存储与照明元件相关的校准数据，照明元件控制电路被进一步设 计为基于所述校准数据产生照明元件驱动信号。现在，接着对符号标签进行进一步的一般说明。符号标签作为特定事件的结果而 被传送。符号标签最有用的是用于造成系列的或连续的改变，如从一种照明设置衰变到另 一种照明设置，并且除了照明元件的单个控制器之外对所有单元均有最小的计算功率要 求。可被使用的符号标签的进一步的示例是以下这些符号标签，其代表或造成白色相关色 温、最大流明输出、逐步调整颜色、调光、照明设备的年龄、快速或慢速动态照明功能、照明 设备在房间的位置、和光源的类型。有一定范围的可能的方式来激活和去活符号标签，从手 动操作的物理开关例如DIP开关，到由软件执行的功能。现在参照图9，在包括多个照明设备900、902等的照明系统的其它实施方式中，每 个照明设备900、902具有用于提高照明设备900、902所产生光线的质量的反馈和/或前馈 功能。为简便起见，仅进一步说明多个照明设备中的一个。照明设备900包括照明设备控制 910和至少一个光源915。除了本身包括总线接口 920、光源总线925、照明元件控制器930、 驱动器940、和照明元件950的控制系统(如在上述的实施方式中示出的)，根据本实施方 式的每个光源915 (更具体地其控制系统)包括用于检测照明元件950的特性的感测器接 口(SENSOR IF) 960。典型特性有相当于强度或光通量的温度，和光学特性，其中光学特性如 色点和其它涉及光输出的颜色内容的特性。在本实施方式中感测器接口 960包括温度感测 器970和颜色感测器980，温度感测器970测量照明元件950的温度，颜色感测器980例如 通过测量光输出的色点来测量颜色内容。感测器接口 960向光源总线925输出感测器接口 信号，其中感测器接口信号包括关于温度的数据和关于颜色内容的数据。温度感测器970 和颜色内容感测器980测量总值，即来自照明元件950的单个贡献的总和的值。感测器接 口信号在光源总线925上被广播传向所有照明元件控制器930。每个照明元件控制器930 具有计算功能，包括提取算法用于从感测器接口信号提取由该照明元件控制器控制的特定 的照明元件950产生的贡献。此外，每个照明元件控制器930包括能启用照明元件控制器 930计算修正值的反馈或前馈算法，所述修正值是照明元件950维持被请求的设置点所需 要的，而该设置点又与如前所述的被请求的体验相关联。彩色控制算法通常是需要用到系统中所有颜色信息的矩阵计算。为了使每个照明元件控制器930能够执行这样的计算，除 了那些与所述控制器控制的照明元件950相关联的照明元件，其还需要知道其它照明元件 950的光学特性。因而代表了所有照明元件的组合的光输出的感测器接口信号是有用的。为了能够提取自己的照明元件950的信息，每个控制单一颜色光输出的照明元件 控制器930，可以比如具有关于哪些其它单一颜色在总输出光中出现了的知识。例如，如果 颜色内容数据代表总光输出信号的色点，在各单一颜色混合时只有唯一的组合可以产生所 述色点。另外，总线接口 920被提供计算功能。因此，在这个可选的实施方式中感测器接口 信号由总线接口 920接收，总线接口执行计算并向单个照明元件控制器广播结果，单个照 明元件控制器直接利用该结果用于调整照明元件950。参照图10，照明设备1000包括一个或多个光源1015。每个光源1015包括如刚 才参照图9描述的一个光源的相同部件，即总线接口 1020、照明元件控制器1030、驱动器 1040、照明元件1050、和包括温度感测器1070和颜色感测器1080的感测器接口 1060。此 外，它包括同步发生器1090，即产生同步信号的发生器。同步发生器1090连接到所有照 明元件控制器1030，并连接到感测器接口 1060，使它们的操作同步。当照明元件1030由 PWM(脉冲宽度调制)驱动信号驱动，以及感测器接口 1060的温度感测器1070检测光通量 时，这种同步至少是非常有用的。光通量测量则需要与PWM的占空比同步。上面已经描述了根据本发明如在所附的权利要求书中定义的光源、照明设备及照 明设备系统的实施方式。这些应被视为仅是非限制性的例子。如本领域技术人员理解的， 许多修改和可能的替代的实施方式在本发明的范围是可能的。例如，如本领域技术人员所知的，应当理解的是为了确保照明元件实际上获得所 需的输出，每个光源可被提供有反馈控制。然而，因为这不是本发明的核心部分，这种反馈 控制没被更详细的描述。因此，正如依照上面的实施方式所解释的，有利的是分散光源控制器，以使针对设 置照明元件驱动信号的最后的计算尽可能接近单个照明元件。必须指出，为本申请的目的， 特别是关于所附的权利要求，词语“包括”不排除其它单元或步骤，不定冠词“一个”或“一 种”不排除复数形式，这本身对本领域技术人员将是显而易见的。
权利要求
一种具有多个照明元件和用于控制所述多个照明元件的控制系统的光源，其中所述控制系统包括 多个照明元件控制器，每个连接到所述照明元件中相应的一个，并被安置为获取照明元件数据；以及 总线接口，其通过光源总线连接到所述照明元件控制器，其中所述总线接口被安置为向所述照明元件控制器提供通用命令，其中所述照明元件控制器被安置为基于所述通用命令和所述照明元件数据产生照明元件驱动信号。
2.根据权利要求1的光源，其中所述光源总线被设置为广播模式。
3.根据权利要求1或2的光源，其中所述照明元件是固态照明元件。
4.根据前述权利要求中任意一项的光源，其中所述照明元件控制器是在开和关状态间 单独可切换的。
5.根据前述权利要求中任意一项的光源，其中所述通用命令包括总体照明设置。
6.根据前述权利要求中任意一项的光源，其中所述照明元件控制器中的每个包括包含 有所述照明元件数据的照明元件数据存储器。
7.根据前述权利要求中任意一项的光源，其中所述照明元件控制器中的每个包括符号 标签解释器，并被用至少一个符号标签进行标记，其中所述通用命令中的每个包括至少一 个符号标签，并且其中存在几种不同类型的符号标签。
8.根据权利要求7的光源，其中所述符号标签解释器包括符号标签比较器，所述比较 器被安置为对在所述通用命令里接收到的符号标签与用以对照明元件控制器进行标记的 所述至少一个符号标签进行比较，并且其中如果所述符号标签比较器发现符号标签匹配， 所述符号标签解释器被安置为接受所述通用命令。
9.根据权利要求7或8的光源，其中所述照明元件控制器中的每个包括状态监测器，如 果照明元件的内部状态改变，所述状态监测器能够重新定义所述至少一个符号标签。
10.根据前述权利要求中任意一项的光源，其中所述控制系统进一步包括感测器接口， 其被安置为通过感测照明元件的光输出来检测照明元件的属性，并且所述感测器接口与所 述光源总线相连接，其中所述感测器接口被安置为向所述光源总线提供承载了关于所述属 性的数据的感测器接口信号。
11.根据权利要求10的光源，其中所述感测器接口包括温度感测器和颜色感测器。
12.根据权利要求10或11的光源，其中所述照明元件控制器中的每个被提供有计算功 能，所述计算功能用于从感测器接口信号提取该控制器控制的具体照明元件做出的贡献， 并且用于在此基础上计算任何产生的对相关联的照明元件驱动信号的调整。
13.根据权利要求10到12中任意一项的光源，进一步包括连接到所述照明元件控制器 及连接到所述感测器接口的同步发生器。
14.一种包括多个根据前述权利要求中任意一项的光源和照明设备控制器的照明设 备，所述照明设备控制器经由照明设备总线连接到所述光源的总线接口，其中所述照明设 备控制器被安置为向所述总线接口提供所述通用命令。
15.根据权利要求14的照明设备，其中所述照明设备控制器包括用于接收关于所需体 验的输入数据并将所述体验转译成至少一种效果的效果转译器，其中所述体验通过利用所 述光源产生，所述至少一种效果体现为至少一条通用命令。2
16.根据权利要求14或15的照明设备，其中所述照明设备总线被设置成广播模式。
17.根据权利要求14-16中任意一项的照明设备，其中所述照明设备控制器包括符号 标签解释器，并被用至少一个符号标签进行标记，其中所述符号标签解释器被安置为接收 包括至少一个符号标签的输入数据，并且其中所述符号标签解释器包括符号标签比较器， 该符号标签比较器被安置为对在所述输入数据里接收到的所述至少一个符号标签与用以 对所述照明设备控制器进行标记的所述至少一个符号标签进行比较，并且其中如果所述符 号标签比较器发现符号标签匹配，所述符号标签解释器被安置为接受所述输入数据并将其 转译成所述通用命令。
18.一种照明设备系统，包括多个根据权利要求14-17中任意一项的照明设备和经由 系统总线连接到所述多个照明设备的系统控制器，其中所述系统控制器被安置为产生关于 体验的输出数据。
19.根据权利要求18的照明设备系统，其中所述系统总线被设置成寻址模式，其中所 述输出数据是单个的体验命令，并且其中所述系统控制器被安置为发送所述单个的体验命 令到单个的照明设备。
20.根据权利要求18的照明设备系统，其中所述系统总线被设置成广播模式，其中所 述输出数据对所述多个照明设备是共同的。
21.根据权利要求18或20的照明设备系统，其中所述系统控制器包括符号标签生成 器，该符号标签生成器被安置为产生至少一个符号标签并利用所述符号标签对所述输出数 据进行标记。
22.根据权利要求17-19中任意一项的照明设备系统，其中所述系统控制器是房间控 制器和建筑物控制器之一。
全文摘要
具有多个照明元件(207)和用于控制照明元件的控制系统的光源。所述控制系统包括多个照明元件控制器(213)，每个照明元件控制器连接到相应的照明元件(207)，并被安置为获取照明元件数据；该控制系统还包括通过光源总线(209)连接到照明元件控制器(213)的总线接口(203)。该总线接口(203)向照明元件控制器(213)提供通用命令，并且所述照明元件控制器基于所述通用命令和所述照明元件数据产生照明元件驱动信号。
文档编号H05B37/02GK101911835SQ200980102174
公开日2010年12月8日 申请日期2009年1月13日 优先权日2008年1月15日
发明者C·J·雅林克, G·W·范德文, P·戴克希勒, P·斯塔弗斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司