专利名称：用于控制电子转换器的操作的方法以及对应的电子转换器、照明系统和软件产品的制作方法
技术领域：
本说明涉及用于电子转换器的控制方法和电路。本说明特别涉及可能应用于包括至少一个LED的光源的电子转换器中。
背景技术：
例如包括至少一个LED的此类光源通常通过在其输出端提供连续电流的电子转换器供电。该电流可以为稳定电流或随时间而变化，例如为了控制光源的发光强度(即通常所指的“调光”功能)。例如，可以在电子转换器中通过使用脉宽调制(PWM)的控制方法来控制电流。然而，不同的光源间的操作条件可能有差别。例如，标称电流(或为所需电流)或者最大电流、发射光波长等都可能有可能是显著的差别。对于这种问题的一种可能的解决方案是使用LED模块(或是“光引擎”)，每个LED模块包括用来识别(identify)该LED模块的至少一个控制参数的识别元件。在这种情况下，电子转换器包括控制电路，该控制电路与识别元件通信，并使转换器的操作适应于LED模块所需的特定操作条件。例如，在最简单的情况下，识别元件可以是识别LED模块所需的供电电流的阻抗(比如电阻器或电容器)。识别元件也可以更加复杂，可以包括如微处理器的控制单元，该控制单元通过数字通信接口提供相应的数据。“智能”的识别元件(换言之，具有数字通信接口的元件)通常能够比“简单”的识别元件(换言之，具有模拟通信接口的元件)更有效率地处理多个控制参数(如与LED模块状态信息相关的控制参数和/或用于调光器的操作的控制参数)。
发明内容
发明人观察到电子转换器和LED模块之间存在兼容性的问题，其中后者并不是全部为相同的类型。这是因为打算与“简单” LED模块一起使用的电子转换器不能识别“智能”LED模块，反之亦然。这意味着，对于特定的电子转换器必须选择正确的LED模块，反之亦然，而且当将电子转换器替换为不同类型的转换器时，也必须要替换所有的LED模块。发明人还观察到，使用单一类型的LED模块是不便的。例如，简单的LED模块不能提供一些控制参数。这个问题的可能解决方案是为每一个简单模块添加控制单元。但是，这样的控制电路会相当昂贵，并会因此使得这种解决方案低效。本发明的目的是克服上述的缺点。根据本发明，该目的通过具有下述权利要求中所述的特征的控制方法来实现。本发明也涉及相应的电子转换器、照明系统和可以载入到计算机的存储器(如微控制器)中的软件产品，该软件产品包括软件代码，当在计算机上执行该软件产品时，软件代码可以实现该方法的各步骤。如在本文中所使用的，对该软件产品的引用将被解释为对计算机可读装置的引用，该计算机可读装置包含用于控制处理系统以协调实现根据本发明的方法的指令。权利要求构成在本文中提供的涉及本发明的技术教导的组成部分。各种实施例提供了用于电子转换器、能够识别“简单”和“智能”LED模块的控制电路。在各种实施例中，控制电路包括用于连接识别元件的数据线。在各种实施例中，控制单元根据数据线上测得的电压，辨别智能LED模块与简单LED模块。在各种实施例中，如果测得的电压在第一范围内，该LED模块被归类为简单的；如果测得的电压在第二范围内，该LED模块被归类为智能的。在各种实施例中，在数据线上施加测量信号。例如，该测量信号可以由控制电路和/或LED模块产生。在各种实施例中，LED模块包括在地和数据线之间的电阻和/或齐纳二极管。在这样的情况下，控制单元和/或LED模块可以通过上拉器件向数据线施加测量电流或电压，以建立数据线和地间相应的电压。在各种实施例中，控制电路包括模拟-数字转换器以测量数据线上的电压。在各种实施例中，如果LED模块被归类为智能模块，控制单元通过数字通信协议与识别元件通信。在各种实施例中，如果LED模块被归类为简单模块，控制单元使用测得的电压来适应电子转换器的操作。在各种实施例中，识别元件至少识别LED模块所需要的供电电流。
现在将参考附图仅通过非限制性示例方式来描述本发明，其中-图I是电子转换器的实施例的电路图；-图2是智能LED模块的实施例的电路图；-图3是简单LED模块的第一实施例的电路图；-图4是简单LED模块的第二实施例的电路图；-图5是控制电路的实施例的电路图；-图6是简单LED模块的第三实施例的电路图；-图7a和7b分别示出了控制电路与智能LED模块或简单LED模块的连接；-图8示出了LED模块分类的可能实施例；-图9示出了能够识别LED模块类型的控制方法的实施例的流程图。
具体实施例方式随后的说明阐明了旨在提供对实施例更加深入的理解的各种特定细节。这些实施 例可以在缺少这些特定细节中的一个或多个的情况下产生，或者可以使用其他方法、组件、材料等。在其他的情况下，已知的结构、材料或操作未被详细地示出或描述，以避免模糊实施例的各方面。
本说明中对“实施例”的引用旨在表示结合实施例所描述的具体配置、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，可以存在于本说明书中的各处的短语“在实施例中”不一定指代同一实施例。此外，特定的构成、结构或特性可以在一个或多个实施例中以合适的方式进行组合。在本文中用到的参考符号仅仅为了方便起见，因此不限定实施例的保护范围或范畴。图I示出了包括电源电路12 (例如AC/DC或DC/DC开关电源)和控制电路20的电子转换器10的可能实施例。在各种实施例中，电源电路12在它的输入端接收电源信号M (例如从干线电源)并在它的输出端通过电源输出120供应电流，该电流的平均强度可以通过控制电路20来控制 (例如，使用幅度调制或脉宽调制)。在本实施例中，控制电路20包括通信接口，该通信接口包括三条线，如下-电源线200a，其用于提供电源信号；-数据线200b，其用于与识别元件通信；-地线200c，例如与电子转换器的地线独立的地线，以避免转换器的操作所造成的干扰。在本实施例中，电源线200a连接到由电源电路12提供的不间断电压。在各种实施例中，电源线200a不直接连接到电子转换器10的电源输出120。这是因为电子转换器10的电源输出120的电压可变，该电压不能用于直接提供给数字电路。然而，电源电路12的电源输出120的信号可以用来以低或很低的电压(例如，3V、5V或12V)
得到稳定信号。在各种实施例中，数据线200b可以用于半双工双向通信；换言之，数据传送和接收的传输方式相同。例如，在各种实施例中，使用串行通信协议，例如单线协议，或者任何半双工串行协议，例如采用单极编码、Manchester码、双相标记码(BMC)的协议。在各种实施例中，数据线200b连接到控制数据线200b上的双向通信的控制单元204，例如微处理器。在各种实施例中，控制单元204包括用于检测数据线200b上的逻辑电平的输入RX10在各种实施例中，控制单元204还包括用于驱动数据线200b的输出TX115例如，在本实施例中，数据线200b通过上拉电阻器202连接到电源线200a，并且来自于控制单元204输出TX1的信号连接到电子开关206(例如，M0SFET)，以选择性连接数据线200b到地线200c。例如，如果线TX1被设为逻辑电平‘ I’，开关206闭合并且数据线200b被设为逻辑电平‘O’。相反地，如果线TX1被设为逻辑电平‘0’，数据线200b保持通过电阻器202连接到电源200a。这就意味着即使数据线200b和地线200c间具有低电阻的外部连接(例如，连接到控制电路的识别元件)能将数据线200b上的逻辑电平拉低回到0，数据线200b上的逻辑电平也被正常地设为I。在各种实施例中，控制单元204还包括连接到模拟-数字转换器的第二输入ADC。这样，控制单元204可以检测数据线200b上的逻辑电平和电压。
控制电路还可以包括更多的组件，其在图中为了简化对控制电路20的操作的说明而被省略。例如，电路20可以包括用于滤除来自和/或朝向通信接口的干扰的电容器，和/或用于对电路20进行过压和/或过流保护的组件。作为示例，图I示出了仅仅一个电阻器208，其限制控制单元204的输入端RX2的电流图2示出了可以连接到图I的电子转换器10的“智能”LED模块30的可能实施例。在各种实施例中，LED模块30包括至少一个LED L和智能识别元件300。在各种实施例中，LED模块30中的一个或多个LED L通过连接到电子转换器10的电源输出120的电源信号310供电。在各种实施例中，识别元件包括连接到通信接口的控制单元304，例如微处理器，该通信接口由下面三条线组成-电源线300a，其用于连接到控制电路20的电源线200a；-数据线300b，其用于连接到控制电路20的数据线200b;以及-地线300c，其用于连接到控制电路20的地线200c。同样在此情况下，电源信号310可以用来得到电源信号300a。此时，甚至不必连接到电子转换器10的电源线200a。在本实施例中，也提供了独立的地线312来对LED供电，以避免干扰沿电源线310向识别元件300传播。在各种实施例中，数据线300b可以用于半双工双向通信。例如，在本实施例中，控制单元304包括用于检测数据线300b上的逻辑电平的输A RX2和用于驱动数据线300b的输出TX2。在本实施例中，来自控制单元304的输出TX2的信号连接到电子开关306 (例如，晶体管)，以便选择性地将数据线300b连接到地线300c。这意味着如果线TX2被设为逻辑电平‘I’，开关306被闭合并且数据线300b被设为逻辑电平‘O’。相反地，如果线TX2被设为逻辑电平‘0’，数据线300b保持其逻辑电平。识别元件300也可以包括更多的组件，其在图中为了简化对LED模块30的操作的说明而被省略。例如，模块30可以包括用于滤除来自和/或朝向通信接口的干扰的电容器和/或用于对模块30进行过压和/或过流保护的组件。例如，图2示出了两个光学隔离器308a和308b，用于光学隔离控制单元304与数据线300b。具体而言，在本实施例中，光学隔离器308a的输入与数据线300b相连，并且光学隔离器308a的输出连接到控制单元304的输入RX2。另一方面，光学隔离器308b的输入连接到控制单元304的输出TX2，并且光学隔离器308b的输出连接到电子开关306。图3示出了可以连接到图I的电子转换器10的“简单”LED模块40的可能实施例。在各种实施例中，LED模块40包括至少一个LED L和简单识别元件400。在各种实施例中，LED模块40的一个或多个LED L通过连接到电子转换器10的电源输出120的电源信号410供电。在各种实施例中，识别元件400只包括一个电阻元件402 (例如电阻器)，连接在下述两线之间
-数据线400b，其用于连接到控制电路20的数据线200b，以及-地线400c，其用于连接到控制电路20的地线200c。同样在此情况下，可以提供独立的地线412来对LED供电，以便避免干扰通过电源线410向识别元件400传播。在各种实施例中，电阻元件402的值识别至少一个控制参数，例如LED模块所需电流。简单的LED模块还可以包括更多的组件，例如选择性改变电阻元件402的值的传感器和/或电路。例如，图4示出了包括至少一个电路404的简单LED模块40的可能实施例，其中电路404选择性地改变连接在数据线400b和地线400c之间的电阻元件402的值。例如，电路404可以是数字和/或模拟电路(例如通过电源线400a供电)，其控制电阻元件402的值，以补偿温度对所需电流的影响。在本实施例中，电路404通过连接到控制电路20的电源线200a的输入400a供电。同样在这种情况下，电源信号410可以用来得到电源信号400a。在这种情况下，甚至不必连接到电子转换器10的电源线200a。在图I示出的实施例中，数据线200b通过上拉电阻器202连接到电源线200a。然而，电阻器202可以替代地置于识别元件内，或者控制电路20和识别元件可以都包括上拉电阻器。但是，在转换器10中上拉电阻器(或者具有不同电阻的下拉电阻器)的存在有利于在没有LED模块连接到电子转换器的情况下防止数据线200b变为未连接状态(换言之，数据线200b上的电压未知)。在各种实施例中，电阻器202被替换为有源上拉器件。例如，图5示出了用于电子转换器的控制电路的可能实施例，其中控制电路包括有源上拉器件，例如电流发生器210，该有源上拉器件连接于电源线200a和数据线200b之间。电流发生器210也可以通过控制单元204来控制。同样在这种情况下，有源上拉器件210可以重置于识别元件内。例如，图6示出了包括有源上拉器件406的简单LED模块40的实施例。例如在本实施例中，有源上拉器件406由电压调节器406a和电阻器406b组成。同样在这种情况下，有源上拉器件可以包括在控制电路20和识别元件中。例如，控制单元可以先通过输入ADC测量数据线200b上的电压，然后决定是要导通还是要断开有源上拉器件208。图7a和7b示出了将控制电路20连接到LED模块的可能实施例。具体而言，图7a示出了控制电路20连接到智能LED模块30的实施例。在本实施例中，在系统的正常操作期间(换言之，当识别元件已被分类时)，电路20和识别元件300通过数据线200a和300a，使用数字通信协议通信。这意味着在正常操作期间不使用控制单元204的输入ADC，并且所有的控制参数都以数字形式进行交换。图7b示出了控制电路20连接到简单LED模块40的实施例。 在本实施例中，电路20通过控制单元204的输入ADC只检测数据线200a上的电压，而不使用输入RX1和输出TX115 在各种实施例中，控制电路20测量数据线200b上的电压，以便辨别智能LED模块30与简单LED模块40。在各种实施例中，控制电路测量数据线200b上的电压，并且将测量值与特定的预定范围进行比较，以便辨别简单LED模块与智能LED模块，换言之，以便对连接到电子转换器10的LED模块进行分类。在各种实施例中，如果电压在第一范围内，连接到电子转换器10的LED模块被归类为简单LED模块，而如果电压在第二范围内，它被归类为智能LED模块。例如，在只有控制电路中使用上拉电阻器的情况下，数据线200b上的电压由分压器确定，该分压器由控制电路中的电阻202以及识别元件中数据线和地线间的电阻(不考虑其他的电阻，例如由于任何连接器和/或连接缆线而产生的电阻)组成。因此，数据线200b上的电压是识别元件中数据线和地线间的电阻值的线性函数。在各种实施例中，简单LED模块40的数据线400b和地线400c之间的电阻基本上是电阻器402的电阻。另一方面，智能LED模块30的数据线300b和地线300c之间的电阻基本上是电子开关(以及任何可以并联连接的光学隔离器306a)的电阻。如果电阻器402的电阻范围选用得当，当电子开关306断开时智能LED模块可以具有较高的电阻，或者当电子开关306闭合时具有较低的电阻。这样使得可能为与简单或智能LED模块相关联的数据线上的电压指定特定的范围。对于有源上拉器件210在控制电路20中的情况，这同样成立。例如,如果有源上拉器件是电流发生器210，数据线200b上的电压直接与识别元件中数据线和地线间的电阻(同样不考虑其他电阻，例如由于任何连接器和/或连接缆线而产生的电阻)成正比。另一方面，如果在识别元件中使用上拉电阻器或有源上拉器件，可以直接设置组件的对应值或参数，使得所得到的简单LED模块和智能LED模块的电压在两个独立范围内。图8示出了独立范围的可能实施例。在本实施例中，提供了 第一范围802为OV到Vanaltjg，与简单LED模块关联；以及第二范围804为Vanaltjg到Vtjpen,与智能LED模块关联。在本实施例中，例如，电子开关306断开，使得智能模块的数据线和地线间的电阻比简单LED模块的大。在本实施例中，还提供了第三范围806，为Vtjpen到Vbus,与异常状态关联，其中Vbus是电源线200a上的电压。因此，Vbus是用于对LED模块进行分类的参考电压。 这是因为，如果没有LED模块连接(并且如果控制电路20中存在上拉器件)，数据线200a上的电压基本上是电源线上的电压，也就是Vbus。这样就可以将第三范围806与异常状态关联，该异常状态例如识别LED模块缺失、不兼容的LED模块和/或有缺陷的LED模块。然而，如果智能LED模块的电子开关306断开，则所得到的电压基本上为电压Vbus。在各种实施例中，使用包括限定了数据线300b和地线300c间电阻的元件的智能LED模块30，以能够正确地区分智能LED模块和未连接LED模块。在各种实施例中，该元件可以是与电子开关并联的电阻器，或者可以简单地为电子开关306在断开状态下的电阻，如果该电阻值足够大。在各种实施例中，该元件为与电子开关并联的齐纳二极管。该齐纳二极管可以用来将电压线300c上的最大电压设为预定值。例如，齐纳二极管也可以作为输入保护二极管直接集成到光学隔离器308a中。
图9示出了可以在控制电路204中实现的控制方法的可能实施例。例如，该方法的各步骤也可以通过由控制单元执行的软件代码实现。在初始步骤1000之后，该方法将继续执行步骤1002以检测数据线200b上的电压。然后，在步骤1004执行检查，以确定所测电压是否超过电压V，。如果结果是肯定的(步骤1004的输出为“Y”)，在步骤1006中LED模块被识别为未连接或有缺陷，并且方法返回(可能在某个时间间隔之后)到步骤1002。在这种情况下，还可以提供步骤1008以禁用为LED模块中的一个或多个LED供电的电子转换器的电源输出。在相反的情况下(步骤1004的输出为“N”)，该方法继续到步骤1010以便验证连接到电子转换器的LED模块的类型。例如，在本实施例中，通过确定测得的电压是否超过电压Vanaltjg来实现该验证。如果结果是肯定的(步骤1010的输出为“Y”)，在步骤1020中LED模块被识别为智能LED模块。在相反的情况下(步骤1010的输出为“N”)，在步骤1040，LED模块被识别为简单LED模块。如果在步骤1020中LED模块被识别为智能LED模块，该方法继续到步骤1022以沿数据线200b向LED模块发送认证请求，并且在步骤1024中接收来自该模块的响应。然后，在步骤1026中执行检查，以确定认证响应是否正确。如果结果是否定的(步骤1026的输出为“N”)，在步骤1028中LED模块被识别为不兼容或有缺陷的，并且方法返回到步骤1002。在这种情况下，可以提供步骤1030，以禁用为LED模块中的一个或多个LED供电的电子转换器的电源输出。在相反的情况下(步骤1026的输出为“Y”)，在步骤1032中LED模块被正确识别为智能LED模块，并且该方法使用数据线200b从LED模块读取一个或多个控制参数。然后，该方法继续到步骤1050，其中根据从LED模块读取的控制参数来设置电子转换器。例如，步骤1050可以包括将LED模块提供的控制参数转换为电子转换器支持的控制参数的运算。例如，如果一个或多个控制参数识别LED模块所需电流，该方法向电子转换器发送指令以使得设置所需电流。在此情况下，还可以提供步骤1052，以启用电子转换器的电源输出。然后，该方法在步骤1054终止，或者返回(可能在某个时间间隔之后)到步骤1002以执行该方法的新循环，使得控制参数的改变被周期性地监测。本领域的技术人员将会理解，任何认证数据的验证完全是可选的，并且步骤1022到步骤1030也可以省略。在这种情况下，如果在步骤1020中LED模块被识别为智能的，该方法可以直接继续到步骤1032。如果在步骤1040中LED模块被识别为简单的，在步骤1002中所测到的电压可以在步骤1050中直接用来设置电子转换器。在本实施例中，示出了另外两个步骤1042和1044。例如，在一个实施例中，在步骤1042期间电子开关206保持断开，并且在步骤1044中再次测量数据线200b上的电压。这样，可以例如在步骤1050中设置电子转换器之前，执行检查以确定所测量的电压是否基本上保持稳定。如果控制电路20和简单LED模块40每一个都包括电流发生器，步骤1042也可以用来禁用控制电路20中的发生器。这样可以保证将在数据线200b上测量到正确的电压。在此描述的各种实施例具有很多优点，例如I)每个电子转换器都可以与两种类型的LED —起工作；
2)使用者可以用更新近和/或更有效的版本替换LED模块，而无需替换电子转换器(反之亦然)；3)用于连接LED模块和电子转换器的缆线或/和连接器可以是彼此相同的，因此简化了安装；以及4)简单LED模块不需要额外的控制单元，并且只需要一个电阻器来设置一个或多个LED所需的电流。自然地，在本发明的原理保持相同的情况下，构造的细节和实施例的形式可以与仅仅以非限制性示例的形式所阐述的显著不同，但并不会因此偏离如在所附权利要求中限定的本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于控制电子转换器(10)的操作的方法，所述电子转换器(10)包括 -电源输出(120)，其用于为光源(L)提供电源信号(120)，其中所述光源(L)与识别元件(300，400)相连，所述识别元件(300，400)识别所述光源(L)的至少一个控制参数；以及 -数据线(200b)，其用于连接到所述识别元件(300,400), 其特征在于所述方法包括 -检测(1002 )所述数据线(200b )上的电压值； -将检测到的所述电压值至少与第一范围和第二范围的值(802，804，806)进行比较(1004,1010),以及 a)如果所述数据线(200b)上测得的电压(1002,1044)在所述第一范围(802)内，根据所述测得的电压确定所述至少一个控制参数，或者 b)如果所述测得的电压在所述第二范围(804)内，通过数字通信协议与所述识别元件(300)通信(1032)，以从所述识别元件(300)接收所述至少一个控制参数。
2.如权利要求I所述的方法，包括根据所述至少一个控制参数来选择性改变(1050)用于所述光源(L)的所述电源信号。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于所述第一范围(802)为OV到第一阈值(Vgnalog)
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述第二范围(804)为所述第一阈值(Vanaltjg)至IJ第二阈值(V，)。
5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于所述方法包括如果所述测得的电压在第三范围(806)内，禁用(1008)所述电源输出(120)。
6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于所述方法包括如果所述测得的电压在第二范围(804)内，并且如果所述识别元件(300)没有对认证请求(1022)做出正确的响应(1024)，禁用(1030)所述电源输出(120)。
7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于所述识别元件(300，400)至少识别所述光源(L)所需的电源电流。
8.一种电子转换器(10)，包括 -电源输出(120)，其用于为光源(L)提供电源信号(120)，其中所述光源(L)与识别元件(300，400)相连，所述识别元件(300，400)识别所述光源(L)的至少一个控制参数； -数据线(200b )，其用于连接到所述识别元件(300，400 );以及 -控制电路(20)，其被配置成执行如权利要求I到7中的任一项所述的方法的步骤。
9.如权利要求8所述的电子转换器(10)，包括控制单元(204)，其特征在于所述控制单元包括用于测量所述数据线(200b)上的电压的模拟-数字转换器，以及至少一个用于检测(RX1)和驱动(TX1，206 )所述数据线的逻辑电平的端子。
10.如权利要求9所述的电子转换器(10)，包括连接于所述数据线(200b)和参考信号(200a, Vbus)之间的上拉电阻器(202)或有源上拉器件(210)。
11.一种照明系统，其包括如权利要求8到10中的任一项所述的电子转换器(10)和光源(L)，其特征在于所述光源(L)与下述元件相连 -第一识别元件(400)，其包括电阻元件(402)，其中所述电阻元件(402)的电阻识别至少一个控制参数；或者-第二识别元件(300)，其包括控制单元(304)，用于使用数字通信协议沿着所述数据线(200b)向所述电子转换器(10)传送至少一个控制参数。
12.如权利要求11所述的照明系统，其特征在于所述光源(L)包括至少一个LED。
13.一种软件产品，其能被载入到计算机的 存储器中，并且包括用于当在计算机上执行所述软件产品时实现如权利要求I到7中的任一项所述的方法的步骤的软件代码。
全文摘要
如下控制电子转换器(10)的操作，电子转换器(10)包括电源输出(120)，用于为光源(L)提供电源信号(120)，其中光源(L)与识别元件(300，400)相连，识别元件(300，400)识别光源(L)的至少一个控制参数；以及数据线(200b)，用于连接到所述识别元件(300，400)检测(1002)数据线(200b)上的电压值，并且将测得的电压至少与第一范围和第二范围的值(802，804，806)进行比较(1004，1010)，以及a)如果数据线(200b)上测得的电压(1002，1044)在第一范围(802)内，根据测得的电压确定控制参数，或者b)如果测得的电压在第二范围(804)内，通过数字通信协议与所述识别元件(300)通信(1032)，以从识别元件(300)接收至少一个控制参数。
文档编号H05B37/02GK102640568SQ201080054978
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月26日 优先权日2009年12月4日
发明者乌韦·利斯, 亚历山德罗·布里达, 保罗·德安娜, 托比亚斯·弗罗斯特, 菲利波·布兰凯蒂 申请人:欧司朗股份有限公司