专利名称：使用用于发送校准数据的电源线通信的灯的校准的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及信号处理领域，且更具体地，涉及校准灯的系统和方法。
背景技术：
发光二极管(LED)作为主流光源正变得特别受欢迎的一部分原因是通过高效率光输出达到节能以及诸如减少汞的环境动机。LED是半导体器件，由直流电驱动。LED的亮度(即发光强度)大致与流过LED的电流成正比例变化。因此，增大提供给LED的电流会增大LED的强度，减小提供给LED的电流会使LED变暗。可以通过直接降低送到LED的直流电流水平或者通过占空比调制降低平均电流改变电流。LED具有元件间的变化。例如，对于一个特定电流，一个LED的亮度与另一 LED相比可以改变人们可觉察的数量。此外，当一个或多个LED组装到一个灯中，并且多个灯彼此靠近排列时，不同灯中的LED之间的变化可能足以使人们觉察到一个灯与另一个灯的亮度不同。图IA描绘灯校准系统100。通常，灯校准系统100允许灯102的亮度被检测，并根据需要在一个公差级别内被调节。该公差级别可以是一个特定值或某个范围内的值。灯校准系统100包括位于照度计104附近的灯102。灯102经过示例性的功率端子106和 108连接到电压源110，电压源110给灯102提供交流(AC)电源电压VAC_SUPPLY。每个灯 102被校准，使得灯102的亮度在预定亮度公差内。电压源110例如是公用电，AC电源电压VAC_SUPPLY例如在美国是60Hz/110V线电压，或者在欧洲是50Hz/220V线电压。灯102 包括将电源电压VAC_SUPPLY转换成调节后的链接电压VLINK和输出电流iOUT的功率控制电路112。链接电压例如是具有介于200V-400V之间的调节值的大致恒定的电压。功率控制电路112包括灯驱动器114。灯驱动器114是开关功率变换器，诸如降压变换器、升压变换器或降压-升压变换器。灯驱动器114包括开关(未显示)，开关的占空比由控制器116 产生的开关控制信号5S0控制。参照发明人为JohnL.Melanson、受让人为5irrusL0gic， Inc、于 2007 年 12 月 31 日提交的标题为"Power5ontrol System Using ANonlinear Delta-SigmAModulator With Nonlinear Power5onversion Process Modeling，，的美国专利申请11/967，269的图1和图2描述了一个示例性开关控制电路。美国专利申请 11/967，269在本文中称作“Melanson I ”，其全部内容在此合并于本文中。图IB描绘灯校准系统150，其代表灯校准系统100的一个物理实施例。灯124代表灯102的一个示例性物理实施例。为了校准灯124，灯124被物理地放置在测试设备126 中，并连接到电压源110。功率控制电路将输出电流iOUT提供给光源118，使光源118中的一个或多个LED中的每一个发光。照度计104检测由光源118产生的光119，并在显示器 120上显示光源118的亮度的指示。功率控制电路112包括微调模块122，该微调模块122 可以被调节以改变灯124的亮度，使得由照度计104指示的灯102的亮度在预定亮度公差内。功率控制电路112通过灯124的电源线132连接到外壳128。为了露出微调模块122，通过使外壳128与灯盖130分开，来部分地拆开灯124。露出的微调模块122使得可以接近微调模块122，并可以调节微调模块122以调节灯124的亮度。调节之后，灯124被重
新组装。部分地拆开灯124，调节微调模块122并重新组装灯124导致耗时的校准过程，这通常不能以有竞争力的价格来大批量制造灯。此外，一些传统的灯102具有不可接近的功率控制电路，因此不可校准。因此，期望有不同的校准灯的方式。
发明内容
在本发明的一个实施例中，一种设备，包括被配置成为灯生成一个或多个功率控制信号的控制器，其中所述控制器被进一步配置成接收灯校准数据，并处理校准数据以校准灯，该灯校准数据是通过灯的一个或多个功率端子接收的。在本发明的另一实施例中，一种方法，包括通过灯的一个或多个功率端子接收灯校准数据并处理灯校准数据，以校准灯。所述方法进一步包括使用所述校准数据为灯产生一个或多个功率控制信号。在本发明的又一实施例中，一种设备，包括校准单元，其被配置成向灯的一个或多个功率端子发送用于校准灯的校准数据。
通过参照附图可以更好地理解本发明，其各种目标、特征和优点对本领域技术人员是很显然的。在几幅图中使用相同的附图标记来指示相同或相似元件。图IA(标示为现有技术)描绘灯校准系统。图IB(标示为现有技术)描绘图IA的灯校准系统的一个实施例。图2描绘灯校准系统。图3描绘经过灯的功率端子接收电源电压/校准数据的灯校准系统。图4描绘用于图2的灯校准系统的校准单元的实施例。图5描绘图4的校准单元的开关。图6描绘图4的校准单元的电源电压/校准数据的示例性相位调制波形。图7描绘用于图2的灯校准系统的高速校准单元的实施例。图8描绘用于图7的高速校准单元的高速开关。图9描绘用于图7的高速校准单元的相应高速开关系统。图10描绘通过图7的高速校准单元的校准调制信号进行的电源电压/校准数据的示例性高速编码。图11描绘图2的灯校准系统的控制器的一个实施例。图12描绘图11的控制器的解码器。图13描绘图11的控制器的灯驱动控制器。图14描绘用于图11的控制器的处理器的状态图。图15描绘灯的一个实施例。
具体实施方式
在至少一个实施例中，灯包括控制器，该控制器被配置成为灯产生功率控制信号， 还被配置成接收灯校准数据，经由灯的一个或多个功率端子接收灯校准数据。控制器被配置成处理校准数据，以校准灯。校准系统为灯提供能量，以允许照度计在正常操作条件下测量由灯发射的光。在至少一个实施例中，灯包括发射光的一个或多个发光二极管(LED)。 照度计向校准单元提供光数据。光数据测量光的一个或多个性质，如亮度和主要光学波长。 校准单元判定光数据是否表明灯在公差内。灯通过功率端子接收来自电压源的功率。校准单元为控制器产生校准数据，并调制提供给灯的电压，从而将校准数据发送到控制器。因此，在至少一个实施例中，灯通过功率端子接收校准数据。控制器包括对校准数据进行解码的解码器。在至少一个实施例中， 控制器包括处理校准数据的处理器，从而校准灯。在至少一个实施例中，在校准过程中提供给灯的电压是AC电源电压。校准单元调制该AC电源电压，从而将校准数据编码在电源电压内，使得电源电压被转换成电源电压和数据信号。在至少一个实施例中，校准单元通过使用相位调制来调制电源电压，并且将校准数据编码在产生的相位角内。在至少一个实施例中，控制器已经包括计时器，以检测在正常使用过程中与灯的变暗有关的相位角。计时器的输出可以用来解码校准数据。在至少一个实施例中，在校准过程中送给灯的电压是高速脉冲宽度调制(PWM)电源电压信号。PWM信号的占空比被修改以对校准数据编码。根据脉冲宽度调制调节PWM信号的峰值电压，使得电源电压信号的平均峰值提供用于“打开”灯的电压电平。图2描绘灯校准系统200，其包括控制器202，控制器202被配置成为灯204产生功率控制信号5S1和5S2，并接收灯电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA。通常，灯校准系统 200允许灯102的一个或多个性质被检测，并且根据需要被调节到一个公差级别。该公差级别可以是一个特定值或某个范围内的值。在至少一个实施例中，控制器202是在半导体晶片上制造的集成电路。在其它实施例中，控制器202是使用分立元件或集成和分立元件的组合制造的。控制器202可以是模拟、数字或模拟数字混合的。尽管描绘了两个控制信号 5S1和5S2，但控制器202可以被配置成产生任何数目的控制信号，以控制链接电压VLINK 以及光源216中的一个或若干电流。在至少一个实施例中，多个电流在光源216中流动，以分别照亮不同组的发光源，诸如LED。在灯204的校准过程中，灯204的功率端子206和208分别连接到校准单元210 和电压源212。电压源212提供电源电压VSUPPLY。电源电压VSUPPLY可以是交流(AC)或直流(DC)电压。在灯204的校准过程中，功率控制电路214产生链接电压VLINK，并给光源216提供功率。在至少一个实施例中，控制信号5S1控制链接电压VLINK。功率控制单元 214还向光源216提供输出电流iLS，以使光源216发射光218。在至少一个实施例中，控制信号5S2控制输出电流iLS的平均值。在至少一个实施例中，功率控制单元214控制光源216中的开关(诸如图15中的开关1522)，该开关直接控制光源216中的输出电流iLS。 光源216可以是任何类型的光源。在至少一个实施例中，光源216包括一个或多个LED的一个组或多个组。照度计220检测由光源216发射的光，并产生照明数据信号LDATA。照明数据信号 LDATA包含代表由照度计220确定的光218的(若干)性质的数据。在至少一个实施例中， 照明数据信号LDATA包含代表光源216的亮度的数据。照度计220向校准单元210提供照明数据信号LDATA。校准单元210处理照明数据信号LDATA，并判定由照明数据信号LDATA 报告的光218的每个性质是否在预定公差内。如果灯204发射的光218在公差内，则校准单元210提供灯204准备好可以使用的指示。“准备好可以使用”的指示可以是提供给自动检测设备(图3)的视觉提示或电子信号，动检测设备然后移去灯204，用另一个灯代替灯 204以进行校准。如果光218不在公差内，校准单元210确定要发送到灯204的校准数据。 校准数据通知控制器202要对灯204进行的改变，这将置于灯204公差级别内或者至少接近该公差级别。校准单元210通过调制电源电压VSUPPLY以产生电源电压/校准数据VSUPPLY/ DATA，来向控制器202发送校准数据。数据信号VSUPPLY_D代表被编码在电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA内的数据。在至少一个实施例中，数据信号VSUPPLY_D是电源电压/校准数据的直接一对一的观察。在另一实施例中，数据信号在采样电阻器(未显示)两端观察的，以产生电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的比例形式。在至少一个实施例中，校准单元210还向控制器202发送报头数据，以使控制器202进入校准模式。在至少一个实施例中，报头数据是一个位序列，其提醒控制器202注意电源电压/校准数据 VSUPPLY/DATA包括要被解码的校准数据。电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA是由灯204 通过功率端子206和208接收的。校准单元210可以采用任何调制技术，诸如相位角调制和脉冲宽度调制，以用校准数据对电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA编码。在至少一个实施例中，在正常使用过程中，例如不在校准模式中，控制器202被配置成通过检测相位调制电源电压的相位角使灯驱动器222将光源216变暗。因此，在至少一个实施例中，校准单元 210可以在校准模式中通过对电源电压VSUPPLY进行相位调制，将校准数据编码在电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA内，并且控制器202可以在正常使用模式中利用与检测用于变暗的相位角所用的相同元件从相位调制的电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA中解码校准数据。不过，在至少一个实施例中，对电源电压VSUPPLY进行相位调制从而将校准数据编码在电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA内将到达灯204的数据传送速率限制为电源电压VSUPPLY的频率fVSUPPLY的介于1_4之间的倍数。例如，对电源电压VSUPPLY的每半个周期相同地进行相位调制产生数据传送速率fVSUPPLY。对电源电压VSUPPLY的每半个周期的前沿或尾沿独立地进行相位调制产生数据传送速率2fVSUPPLY。对电源电压VSUPPLY的每半个周期的前沿和尾沿独立地进行相位调制产生数据传送速率4fVSUPPLY。在美国，频率 fVSUPPLY的值是60Hz，在欧洲频率fVSUPPLY的值是50Hz。因此，在至少一个实施例中，最大传送速率在美国是240Hz，在欧洲是200Hz。在另一实施例中，校准单元210通过调制由电压源212提供的DC电源电压 VSUPPLY来增大校准数据的数据传送速率。在至少一个实施例中，校准单元210采用脉冲宽度调制来改变电源电压VSUPPLY的占空比。占空比的值对校准数据编码。为了对校准数据解码，在至少一个实施例中，控制器202包括解码器，诸如解码器1200(图12)，以检测电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的每个占空比，并从电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA中恢复校准数据。由于电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA还给灯204提供操作电压，校准单元210调节脉冲宽度调制的电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的峰值电压，使得电源电压 /校准数据VSUPPLY/DATA的平均峰值电压给灯204提供足够的操作电压。校准数据的数据传送速率可以被设置成校准单元210和控制器202支持的任何值。例如，数据传送速率可以被设置在IkHz-IOkHz的范围内。在至少一个实施例中，控制器202在存储器224中存储校准数据或从校准数据得到的数据。如图2中描绘，存储器224可以与控制器202分开，或者可以合并到控制器202 中。在至少一个实施例中，存储器224包括易失和非易失存储器件。在正常使用模式中以及在校准模式下，控制器202从存储器224中检索存储的校准数据，并使用校准数据在公差级别内调节光218。具体的公差级别例如取决于具体的光源216和光源216的生产规格。例如，对于多LED光218，示例性的公差级别是600流明 +/-10%，即在540流明到660流明之间。控制器202利用校准数据在公差级别内调节光 218的方式与设计选择有关。例如，在至少一个实施例中，控制器202接收代表光源216中的电流的光源电流反馈信号iLS_FB。在至少一个实施例中，控制器202将校准数据用作目标值，以与光源电流反馈信号iLS_FB进行比较。控制器202然后调节控制信号5S1，使得灯驱动器222向着由校准数据指示的目标值驱动光源电流反馈信号iLS_FB。在另一实施例中，控制器202在与目标值比较之前，利用校准数据来修改光源电流反馈信号iLS_FB，然后调节控制信号5S1，使得灯驱动器222向着目标值驱动光源电流反馈信号。因为灯204的校准不需要物理上接近功率控制电路214，所以灯204可被在完全组装时校准。在至少一个实施例中，灯204被配置成向另一装置，诸如校准单元210或可以接收并解码数据的其它任何装置发送信息。在至少一个实施例中，该信息与灯204有关，诸如灯 204的内部温度、存储器204中存储的校准数据(诸如图13中的校准数据5AL_DATA)的值、 灯204的序号、使用小时和/或生产日期。在至少一个实施例中，灯204通过使光源216脉动来发送数据。光218的脉冲代表信息。在至少一个实施例中，灯204响应校准单元210 的请求，以便发送特定信息。例如，在一个实施例中，校准单元210被配置成请求来自灯204 的信息，诸如灯204的内部温度、存储器204中存储的校准数据(诸如图13中的校准数据 5AL_DATA)的值，或者例如由灯204确定的或存储器224中存储的其它任何数据。在至少一个实施例中，控制器202被配置成将数据编码为光218的脉冲。照度计220检测光218的脉冲，并发送照明数据信号LDATA。照明数据信号LDATA的值代表光218的脉冲。校准单元 210对照明数据信号LDATA解码，以获得所需信息。在至少一个实施例中，灯204诸如响应于控制器202的内部编程使光218脉动，而不用接收请求。光218可以通过例如使光源216 “打开”和“关断”或者通过改变光218的强度而脉动。在至少一个实施例中，在不接收请求而使光218脉动时，光218的脉冲代表一个数据包，该数据包通知数据接收者，诸如校准单元210例如数据正在被发送、数据类型和由数据代表的感兴趣信息的值。例如，校准单元210以灯204提供存储器224中存储的校准数据5AL_DATA的请求对电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA编码。控制器202解码该请求，从存储器224中检索校准数据5AL_DATA的值，命令灯驱动器222使光源216根据响应数据包使光218脉动。响应包括响应于校准单元210的请求的数据，并且可以包括允许校准210识别、验证响应的其它数据。例如，在一个实施例中，响应包包含分别由用于识别响应的关键字序列、响应数据和验证数据组成的3个数据块。因此，在一个实施例中，如果校准单元210请求存储器224 中存储的校准数据5AL_DATA的值，则关键字序列是110110111，校准数据5AL_DATA具有二进制值“10011”，关键字序列和校准数据5AL_DATA的和(称作“校验和”)具有二进制值 111001010。灯204以序列11011011110011111001010脉动光218响应该请求。在至少一个实施例中，每个脉冲具有控制器202和校准单元210两者都知道的预定持续时间，表示二进制“0”的脉冲与表示二进制“1”的脉冲具有不同的亮度。响应包中的数据长度、包的配置、包中数据的编码和与包有关的其它任何参数与设计选择有关。图3描绘灯校准系统300，其代表灯校准系统200的一个实施例。参照图2和图 3，灯204的具体物理配置与设计选择有关。在灯校准系统300中，灯302代表灯204的一个实施例。灯302包括在校准过程中接收电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的功率端子 304和306。功率控制电路214位于壳体308中，光源216位于半透明盖310中。灯302被手动或自动地放在测试设备312中以进行校准。在至少一个实施例中，照明计220安装在测试设备312内。图4描绘校准单元400，其代表校准单元210的一个实施例。校准单元400包括接收照明数据信号LDATA和目标光的值TLV的校准控制器402。在至少一个实施例中，目标光的值TLV存储在存储器(未显示)中。目标光值TLV的值代表照明数据信号LDATA的目标值。校准单元400将目标光的值TLV与照明数据信号LDATA进行比较，产生校准调制信号5AL_MS。开关404连接在电压源406和功率端子206之间。校准调制信号5AL_MS操作开关404以对AC电压电源VSUPPLY进行相位调制，从而产生电源电压/校准数据VSUPPLY/ DATA。如随后更详细描述的，在至少一个实施例中，电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的每半个周期的具体相位角代表逻辑“1”或逻辑“0”。因此，校准调制信号5AL_MS通过控制相位调制电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA中的相位角，将包括校准数据的数据以电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA编码为二进制位流。校准控制器402对电源电压VSUPPLY采样，并将相位锁定到电压VSUPPLY，以允许校准调制信号5AL_MS准确地在电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA中产生相位角。通过校准控制器402进行的相位调制的具体类型与设计选择有关。校准控制器 402可以被配置成对电源电压VSUPPLY的每半个周期相同地进行相位调制，或独立地调制电源电压VSUPPLY的每半个周期的前沿、尾沿或前沿和尾沿。可以使用其它类型的相位调制编码方案，以用校准数据对电源电压/校准数据 VSUPPLY/DATA编码。例如，校准控制器402可以被配置成对电源电压VSUPPLY的一个周期的每半个周期的前沿进行相位调制，以编码逻辑“1”，并对电源电压VSUPPLY的每半个周期的尾沿进行相位调制，以编码逻辑“0”。相位调制编码方案的具体类型与设计选择有关。参照图4和图5，开关404的具体类型与设计选择有关。图5描绘对电源电压 VSUPPLY进行相位调制的开关500。开关500代表开关404的一个实施例。两个绝缘栅双极结型晶体管(IGBT) 502和504的发射极连接在一起，形成开关500，以允许校准控制器402 对电源电压VSUPPLY的每半个周期进行相位调制。校准控制器402向IGBT502和504的栅极提供校准调制信号5AL_MS以控制IGBT502和504的导通。控制IGBT502和504的导通从而控制电源电压VSUPPLY的相位角。在另一实施例中，开关404是三端双向可控硅开关器件。图6描绘电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的示例性相位调制波形。在至少一个实施例中，为了帮助确保控制器202(图2)准确地解码，表示逻辑“0”和逻辑“1”的相位角被充分分开，以避免重叠，因此避免编码数据的不确定性。例如，对于电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA602的每个周期，电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的前半周期中从Oo到 45ο的相位角和从180ο到225ο的相位角表示逻辑“O”。对于电源电压/校准数据VSUPPLY/ DATA602的每个周期，电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的前半周期中从135o-180o的相位角和从315o-360o的相位角表示逻辑“1”。示例性的电源电压/校准数据VSUPPLY/ DATA604编码为“0110”。示例性的电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA606通过对一个周期的电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的每半个周期的尾沿进行相位调制，随后对每半个周期的前沿进行相位调制来编码“ 10”。图7描绘校准单元700，其代表校准单元210的一个实施例。校准单元700包括校准控制器702。校准控制器702如前文描述比较照明数据信号LDATA和目标光的值，以确定提供给控制器202 (图2、的校准数据，以便使灯204在公差级别内。校准控制器702生成脉冲宽度调制校准调制信号5AL_CS以控制高速开关系统704的占空比。电压源706给高速开关系统704提供DC电源电压VDD。电压源706代表电压源212(图2)的一个实施例。(若干)高速开关704调制电源电压VDD以产生脉冲宽度调制电源电压/校准数据VSUPPLY/ DATA。校准调制信号5AL_CS的占空比的变化代表电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA中的编码二进制数据。校准调制信号5AL_CS的频率确定电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的数据传送速率。使用校准控制器702的数据传送速率可以比用校准单元400可获得的数据传送速率大得多，原因是校准控制器702的数据传送速率取决于校准调制信号5AL_CS的频率和高速开关系统704的响应，而不取决于电源电压VSUPPLY的频率。图8描绘高速开关系统800，其代表高速开关系统704的一个实施例。校准调制信号5AL_CS被直接施加到η沟道场效应晶体管(FET) 802的栅极，并通过反相器806间接施加到η沟道FET804的栅极。电阻器808限制由电压源706 (图7)提供的电流。参照图2 和图9，选择电阻器808的值使得足够量的电流iLS提供到光源216，以产生光218的期望亮度。参照图8，电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的每个脉冲的占空比跟踪校准调制信号5AL_CS的每个脉冲的占空比。因此，由校准调制信号5AL_CS的每个脉冲的占空比表示的数据被编码在电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA内。 图9描绘高速开关系统900，其也代表高速开关系统704的一个实施例。校准调制信号5AL_CS被直接施加到η沟道场效应晶体管(FET)902的栅极。电阻器904限制由电压源706 (图7)提供的电流。参照图2和图9，选择电阻器808的值使得足够量的电流iLS提供到光源216，以产生光218的期望亮度。参照图9，电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的每个脉冲的占空比跟踪校准调制信号5AL_CS的每个脉冲的占空比。因此，由校准调制信号 5AL_CS的每个脉冲的占空比表示的数据被编码在电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA中。 参照图8和图9，高速开关系统900包含比高速开关系统800更少的元件。不过，与高速开关系统800不同，不管校准调制信号5AL_CS的逻辑值是什么，电流都会在高速开关系统900 中流动，这通常是不太高效的。 图10描绘通过校准调制信号5AL_CS对电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA进行的示例性编码。参照图7和图10，校准控制器702对校准调制信号5AL_CS进行占空比调制， 以基于照明数据LDATA和目标光的值TLV之间的比较将校准数据编码在电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA内。在至少一个实施例中，校准调制信号5AL_CS的大于或等于75%的占空比代表逻辑“1”，小于或等于25%的占空比代表逻辑“0”。示例性的校准调制信号5AL_ CS1002代表二进制数据“10100”。校准单元700调制电源电压VDD，以用与校准调制信号 5AL_CS1002相同的二进制数据对电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA1004编码。保持电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的峰值VPEAK，从而电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的平均电压给灯204提供足够的操作电压。图11描绘控制器1100，其代表控制器202的一个实施例。控制器1100包括两个控制器灯校准控制器1101和灯驱动控制器1110。灯校准控制器1101在校准模式中是起作用的，以允许控制器1100校准灯204。在至少一个实施例中，灯校准控制器1101在完成校准之后是不起作用的。在至少一个实施例中，灯校准控制器1101用来在正常使用过程中解码并处理由VSUPPLY_D的相位角表示的变暗水平。灯驱动控制器1110产生控制信号 5S1，以控制灯驱动器222，并产生控制信号5S2，以直接控制光源216中的电流。灯校准控制器1101接收数据信号VSUPPLY_D，其包含编码在电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA内的数据。在至少一个实施例中，灯驱动控制器1110接收的电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA 是电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的采样形式。在一个实施例中，数据信号VSUPPLY_D 是电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA。在另一实施例中，数据信号VSUPPLY_D是电源电压 /校准数据VSUPPLY/DATA的采样值。在至少一个实施例中，数据信号VSUPPLY_D是在任何电磁干扰滤波之前采样的电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA的采样值。解码器1102对编码在数据信号VSUPPLY_D内的数据进行解码，并产生数据信号DV。处理器1104处理数据信号DV，以确定由校准单元210提供的校准数据5AL_DATA。如后面更详细描述的，控制器 1100利用校准数据5AL_DATA来校准灯204。在校准过程中和在灯204的正常使用中，处理器1104将校准数据5AL_DATA写入非易失性存储器1106中，并将校准数据5AL_DATA写入随机存取存储器(RAM)IlOS中。如后文描述的，在至少一个实施例中，处理器1104是状态机。灯驱动控制器1110接收表示光源216中的电流的光源电流反馈信号iLS_FB。在至少一个实施例中，灯驱动控制器1110将校准数据5AL_DATA作为目标值，以与光源电流反馈信号iLS_FB作比较。灯驱动控制器1110然后调节控制信号5S2，以向着由校准数据5AL_ DATA表示的目标值驱动光源电流反馈信号iLS_FB。因此，例如，如果校准数据5AL_DATA表明光源216不够亮，则灯驱动控制器1110产生控制信号5S1，使灯驱动器216增大光源216 中的电流。如果校准数据5AL_DATA表明光源216太亮，则灯驱动控制器1110产生控制信号5S1，以使灯驱动器216减小光源216中的电流。因此，在至少一个实施例中，校准数据 5AL_DATA代表预定目标值加上或减去偏置值。在至少一个实施例中，电源电压/校准数据 VSUPPLY/DATA提供偏置值。参照图2和图11，校准单元210以数据包1112编码电源电压/校准数据VSUPPLY/ DATA。数据包112的具体数据格式与设计选择有关。在至少一个实施例中，数据包1112具有预定的4个数据块格式。数据包1112包括关键字块1114。关键字块1114包含提醒灯校准控制器1101进入校准模式的二进制序列。数据包1112还包括命令块1116。命令块1116 中的数据代表要由处理器1104执行的特定命令。CAL_DATA块1118包含校准数据。检验和块1120包含校验和，以允许处理器1104判定电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA中的数据和数据信号VSUPPLY_D是准确的还是受到破坏的。
图12描绘解码器1200，其代表解码器1102的一个实施例。比较器1202将数据信号VSUPPLY_D与已知参考值1203进行比较。为了检测相位调制数据信号VSUPPLY_D的相位角，参考值1203通常是数据信号VSUPPLY_D的周期交叉点的电压，诸如电压源212的中性电势。为了检测脉冲宽度调制数据信号VSUPPLY_D的占空比，基准1203是代表逻辑0 的电势。计时器1204对在比较器1202表明数据信号VSUPPLY_D的边沿到来之前出现的时钟信号fclk的周期数目进行计数。数字信号DV代表该计数。由于数据信号VSUPPLY_D& 频率和时钟信号的频率fclk已知，可以根据在比较器1202表明数据信号VSUPPLY_D的边沿出现之前，例如，在比较器1202的输出逻辑状态从一个逻辑状态过渡到另一逻辑状态之后出现的时钟信号fclk的周期计数来确定相位角。同样，可以根据在数据信号VSUPPLY_D 的边沿之间出现的时钟信号fclk的周期计数确定占空比。图13描绘灯驱动控制器1300，其代表灯驱动控制器1110的一个实施例。灯驱动控制器1300接收来自RAMI 108的校准数据5AL_DATA。比较器1304比较光源电流反馈信号iLS_FB和校准数据5AL_DATA。参照图2和图13，在至少一个实施例中，校准数据5AL_ DATA被设置成使得在光源电流反馈信号iLS_FB与校准数据5AL_DATA匹配时，光源216的亮度在公差级别内。误差信号iLS_E代表光源电流反馈信号iLS_FB和校准数据5AL_DATA 之间的差。在至少一个实施例中，如果误差信号iLS_E表明光源电流反馈信号iLS_FB大于校准数据5AL_DATA，则开关状态控制器1302被配置成产生控制信号5S1，以使光源216中的电流减小。同样，如果误差信号iLS_E表明光源电流反馈信号iLS_FB小于校准数据5AL_ DATA，则开关状态控制器1302被配置成产生控制信号5S1，以使光源216中的电流增大。于 2008年3月12日提交的发明人为允111^.1613118011，受让人为5丨1^1181^^化，Inc.，标题为 "Ballast forLight Emitting DiodeLight Sources” 的美国专利申请 12/047，249 (在本文中称作‘‘Melanson II”)和于2007年9月28日提交的发明人为JohnL. Melanson，受让人为 5irrusLogic, Inc.,标题为 ‘‘Time_Based5ontrol of ASystem having Integration Response, ”的美国专利申请11/864，366 (在本文中称作“Melanson III”)描述了包括示例性开关状态控制器1302的示例性方法和系统。通过引用将Melanson II和Melanson III 全文合并于此。图14代表状态机的图1400，其代表用于处理器1104的状态机的一个实施例。参照图11和图14，如果电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA_RMS的均方根(RMS)的值小于预定最小电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA_RMS_MIN，则处理器1104进入启动状态1402。如果链接电压VLINK大于最小链接电压VLINK_MIN，则处理器1104进入正常使用状态1404。 在至少一个实施例中，预定最小电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA_RMS_MIN是90V RMS,最小链接电压VLINK_MIN是380VDC。在启动之后处理器1104进入正常使用状态1404之前， NORMAL位被设置成0，处理器1104复位到复位状态1406，并且如果位5AL_DISABLE = 1， 则继续处在复位状态1406，直到VLINK大于最小链接电压VLINK_MIN为止。在至少一个实施例中，位5AL_DISABLE = 1防止不论编码在VSUPPLY_D内的数据如何，处理器1104再次进入校准模式。一旦处理器1104进入正常使用状态1404，NORMAL位被设置成1。如果位 5AL_DISABLE = 0，则处理器1104进入校准程序寻找状态1408。在校准程序寻找状态1408 中，处理器1104分析来自校准单元210的数据信号VSUPPLY_D中的数据，以判定数据信号 VSUPPLY_D的关键字块1114是否包含指示处理器1104进入校准模式的预定校准开始位序列。在至少一个实施例中，校准开始序列是0110110110。如果关键字块1114包含校准开始序列，且处理器1104判定数据包1112中的位的和与校验和块1120中的校验和匹配，则处理器1104将SEQUENCE_MATCH位设置为1。否则，SEQUENCE_MATCH位被设置为0。如果SEQUENCE_MATCH位被设置为1，控制器1104执行由校准单元210发送的命令块1116中的(若干)位表示的命令。在至少一个实施例中，校准单元210命令灯校准控制器1101暂时将校准数据5AL_DATA写入存储器(诸如存储器1106)中，直到灯204在公差级别内为止。在至少一个实施例中，校准单元210在灯204处于公差级别内时命令灯校准控制器1101将校准数据5AL_DATA永久写入存储器(诸如存储器1106)中。如果命令是“写” 命令，处理器1104从写5AL_DATA状态1412将校准数据5AL_DATA写入存储器1106中，然后返回校准程序寻找状态1408。如果命令是“烧”命令，则处理器1104从烧5AL_DATA状态 1414将校准数据CAL_DATA烧到存储器1106中，使得校准数据5AL_DATA被永久性地存储在存储器1106中，然后返回校准程序寻找状态1408。在至少一个实施例中，“写”命令允许灯204经历多个校准周期，因此，重复校准数据CAL_DATA，直到照明数据信号LDATA表明灯 204在公差级别内为止。在至少一个实施例中，校准周期的数目被限制，并且一旦达到该限度，灯校准系统200指示灯204不能以可接受的公差级别操作。在至少一个实施例中，如果照明数据信号LDATA指示灯204在可接受的公差级别内，则校准单元210发送“烧”命令。 因此，在状态1414烧校准数据CAL_DATA之后，处理器1104进入校准程序寻找状态1408，设置位CAL_DISABLE = 1，并返回复位状态1406，直到灯204进入启动状态1402或正常状态 1404为止。图15描绘灯1500，其代表灯204的一个实施例。全桥二极管整流器1502将电源电压/校准数据VSUPPLY/DATA整流成整流电源电压/校准数据VSDR。在至少一个实施例中，在电磁干扰(“EMI”)滤波器1504之前获取数据信号VSUPPLY_D，以避免EMI滤波器 1504对数据信号VSUPPLY_D的衰减。开关功率变换器1506代表灯驱动器222的一个实施例。开关功率变换器1506被配置成升压变换器，使得电感器1508中的电感器电流iL在开关1510导通时斜线上升，因此增大电感器1508上的电压。当开关1510停止导通时，二极管1512导通，电感器电流iL使电容器1514充电到链接电压VLINK。当开关1510导通时， 二极管1512防止电容器1514通过开关1510放电。控制器1516代表控制器202和灯驱动控制器1300的一个实施例。控制器1516 产生控制信号CS0，以提供功率因数校正，并调节链接电压VLINK。在于2007年12月31日提交的，发明人为JohnL. Melanson，代理人案号为1745-CA，标题为“Power5ontrol System Using ANonlinear Delta-SigmAModulator with Nonlinear Power5onversion Process Modeling, ”的美国专利申请11/967，269 (在本文称作“Melanson IV”)和于2007年12 月31日提交的，发明人为JohnL. Melanson，代理人案号为1759-CA，标题为“Programmable Power5ontrol System, ”的美国专利申请11/967，275 (在本文称作“MelansonV”)中描述了示例功率因数校正和链接电VLINK调节。通过引用将Melanson IV和MelansonV全文合并于此。控制器1516还产生控制信号CS2，以控制光源1520的LED串1518中的电流。LED 串1518包括一个或多个LED。电阻器1530两端的电压作为反馈信号iLS_FB被反馈回控制器1516中。反馈信号iLS_FB代表LED串1518中的电流。如参照灯驱动控制器1300(图13)的描述，控制器1516通过比较反馈信号iLS_FB和校准数据CAL_DATA产生CS2。控制信号CS2控制开关1522的占空比，以控制灯的平均电流iLS，并且因此控制LED串1518的亮度。二极管15 只允许电流在一个方向流动。电感器15 和电容器15 调节LED串 1518上的电压，并提供滤波。因此，灯包括控制器，该控制器被配置成为灯产生功率控制信号，还被配置成接收灯的校准数据，该校准数据是经过灯的一个或多个功率端子接收的。控制器被配置成处理校准数据以便校准灯。尽管已经详细描述了本发明，但应理解，在不偏离如所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种变化、替代和更改。
权利要求
1.一种设备，包括控制器，被配置成为灯生成一个或多个功率控制信号，其中，所述控制器被进一步配置成接收灯校准数据并处理所述校准数据以便校准所述灯，所述灯校准数据是经过所述灯的一个或多个功率端子接收的。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述校准数据包括相位角调制的交流电压。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述校准数据包括脉冲宽度调制电压。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被配置成合并到所述灯的壳体中。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器被配置成校准包括一个或多个发光二极管的灯。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器进一步包括对所述校准数据进行解码的解码器。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器进一步包括处理所述校准数据，并产生用于使所述灯达到一个或多个预定规格的输出数据的处理器。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述一个或多个预定规格包括光输出强度。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述输出数据用来设置用于调节送到所述灯中的一个或多个灯的电流的基准。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述基准用来与代表送到所述灯的一个或多个灯的电流的反馈值进行比较。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器进一步被配置成使所述灯脉动以发 i^fn 息 ο
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述灯进一步被配置成响应于校准单元发送所述校准数据的请求，使所述灯脉动以发送信息。
13.一种方法，包括通过灯的一个或多个功率端子接收灯校准数据；处理所述灯校准数据以校准所述灯；以及使用所述校准数据为所述灯产生一个或多个功率控制信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，处理所述灯校准数据包括使用位于所述灯中的一个或多个元件处理所述灯校准数据。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，产生所述一个或多个功率控制信号包括使用位于所述灯内的一个或多个元件产生一个或多个功率控制信号。
16.根据权利要求13所述的方法，其中处理所述灯校准数据包括使用位于所述灯中的一个或多个元件处理所述灯校准数据；和产生所述一个或多个功率控制信号包括使用位于所述灯中的一个或多个元件产生一个或多个功率控制信号。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，接收所述灯校准数据包括接收相位角调制的交流电压。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，接收所述灯校准数据包括接收脉冲宽度调制电压。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，接收所述灯校准数据包括通过将控制器设置在所述灯的壳体中以接收所述灯校准数据。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，处理所述校准数据包括为包括一个或多个发光二极管的灯处理所述校准数据。
21.根据权利要求13所述的方法，进一步包括使用设置于所述灯中的解码器对所述校准数据进行解码。
22.根据权利要求13所述的方法，其中，产生所述一个或多个功率控制信号进一步包括产生用于使所述灯达到一个或多个预定规格的输出数据。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述一个或多个预定规格包括光输出强度。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述输出数据用来设置用于调节送到所述灯中的一个或多个灯的电流的基准。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述基准用来与代表送到所述灯的所述一个或多个灯的电流的反馈值进行比较。
26.根据权利要求13所述的方法，进一步包括使所述灯产生的光脉动，以发送信息。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括接收来自校准单元的发送所述校准数据的请求；其中，使所述灯脉动以发送信息包括响应于所述校准单元发送所述校准数据的请求， 使所述灯脉动以发送信息。
28.一种设备，包括校准单元，被配置成向灯的一个或多个功率端子发送用于校准所述灯的校准数据。
29.根据权利要求28所述的设备，进一步包括控制器，被耦连到所述校准单元并且被配置成为所述灯产生一个或多个功率控制信号，其中，所述控制器进一步被配置成接收所述灯校准数据，并处理所述灯校准数据以校准所述灯，所述灯校准数据是通过所述灯的一个或多个功率端子接收的。
30.根据权利要求29所述的设备，进一步包括照度计，耦连到所述控制器和所述校准单元以接收来自所述灯的光，并向所述校准单元发送表示所述光的一个或多个性质的数据。
全文摘要
在至少一个实施例中，灯(204)包括控制器(214)，该控制器(214)被配置成为灯(204)产生功率控制信号，还被配置成接收灯校准数据，灯校准数据是经过灯(204)的一个或多个功率端子(206，208)接收的。控制器(214)被配置成处理校准数据以校准灯(204)。在至少一个实施例中，灯(204)包括一个或多个发光二极管。
文档编号H05B37/02GK102282913SQ201080003746
公开日2011年12月14日 申请日期2010年4月22日 优先权日2009年4月30日
发明者威廉·A·德雷珀, 约翰·L·梅兰松, 罗伯特·T·格丽桑莫 申请人:塞瑞斯逻辑公司