专利名称：用于控制灯具的控制装置和灯具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制灯具的控制装置。此外还涉及一种具有这种控制装置的灯具。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种控制装置，该控制装置能够特别经济地制造。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述控制装置包括信号输入端、信号输出端和信号处理装置。在这里，所述信号输入端设置成用于接收输入信号，而所述信号输出端设置成用于输出输出信号。信号处理装置设置成用于将输入信号处理成输出信号。输入信号例如是串行的输入信号。在这里，所述输入信号可以具有例如位(比特) 或字节度量的长度N。根据所述控制装置的至少一个实施形式，信号处理装置设置成用于将输入信号截短一个长度为η的控制信号。这里η < N。根据所述控制装置的至少一个实施形式，信号输出端设置成用于输出输出信号。 所述输出信号包括截短了控制信号的输入信号。所述输出信号这里同样具有长度N。原始输入信号的构成控制信号的η位此时在输出信号中例如完全通过在信号中具有低电平(逻辑0)或高电平(逻辑1)的η位代替。换而言之，输出信号此时是截短了控制信号的信息的输入信号。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述信号处理装置包括UART (通用异步接收发送装置(Universal Asyncronous Receiver Transmitter)的缩写)和开关元件。所述UART中是用于实现数字的串行接口的电子器件。所述UART接口这里用于发送和接收数据，在本发明中用于接收输入信号。所述开关元件例如是与门或者是不反相缓冲器(“non-inverting Buffer”)。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述UART设置成，在输入控制信号时使开关元件切换，从而开关元件将输入信号截短所述控制信号。根据所述用于控制灯具的控制装置的至少一个实施形式，所述控制装置包括信号输入端、信号输出端和信号处理装置，其中，所述信号输入端设置成用于接收长度为N的串行输入信号，信号处理装置设置成用于将输入信号截短一个长度为η的控制信号，而信号输出端用于输出输出信号，所述输出信号包括截短了所述控制信号的输入信号。这里信号处理装置包括UART和开关元件，其中所述UART设置成，用于在接收控制信号时使所述开关元件切换，从而将所述输入信号截短所述控制信号。这里所述控制装置例如设置成用于处理所谓的DMX(Digital Multiplex(数字多路复用))或类DMX信号。DMX信号这里是一种串行信号，在这种信号中数据以2501Ait/S的传输速率传递。 DMX信号包括513个字节，其中第一字节是起始码，所述起始码向接收器报告要传递的数据的类型。DMX信号例如可以通过三芯或五芯的数据线传递。
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在本发明中，类DMX信号例如可以是这样的信号，在所述信号中传输速率提高。例如所述类DMX信号具有大于5001cbit/S，例如IMbit/s的传输速率。在本发明中，所述类DMX 信号也可以包括双向的数据传输，例如通过RDM (Remote Device Management (远程设备管理))。通过RDM可以进行双向的通信，特别是通过各部件的DMX数据连接。DMX信号或类DMX信号这里特别好地适用于控制灯具，所述灯具包括至少一个发光二极管芯片，优选包括多个发光二极管芯片作为光源。用于控制各个发光二极管芯片的控制信号例如可以具有1字节的长度。但是对于DMX信号或类DMX信号不可能进行该字节的寻址。因此现在/在当前情况下控制装置使用了所谓的自动寻址法，在所述自动寻址法中，控制装置的信号处理装置从串行的输入信号中提取控制信号。这里所述控制信号具有用于控制由控制装置管理的光源、例如发光二极管芯片所需要的长度。如果所述灯具例如包括唯一的具有一个红色、一个绿色和一个蓝色的发光二极管芯片的RGB-LED(红绿蓝发光二极管)，则控制装置提取η = 3字节长的控制信号，并将截短了所述控制信号的输入信号作为输出信号例如传递给另一个控制装置，所述另一个控制装置设置为用于控制另一个灯具。为了执行这种自动寻址法，原理上可以采用较为昂贵的集成电路，例如所谓的FPGA(Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列)或者所谓的 ASIC (Application Specific Integrated Circuit，即专用集成电路)。但在本发明中提供了这样的可能性，S卩如何尽可能经济地实现在使用串行的数据协议时适于自动寻址的控制装置。这里为了自动寻址例如可以使用简单的、经济的微控制器。就是说，本发明的控制装置的特征也在于，为了自动寻址，使用了一个微控制器，优选每个灯具使用唯一的微控制器。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述UART和开关元件设置成用于接收输入信号。所述输入信号既可以施加到UART上，也可以施加到开关元件上。在出现控制信号时，所述UART使开关元件切换，从而开关元件使所述输入信号截短所述控制信号。此时在开关元件上且在输出侧形成被截短所述控制信号的输入信号作为输出信号。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述UART设置成用于识别断点信号，其中断点信号指示控制信号的起始。例如断点信号可以是具有低电平(逻辑0)的信号，该信号由UART识别为缺少停止位的无效数据字节。在DMX数据包中，断点信号的长度至少为88 μ s，这相当于22个位长，其中一个位长为4μ S。基于断点信号，所述UART可以例如借助于中断信号使开关元件切换。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述控制装置包括例如所述信号处理装置、捕捉/比较单元。所述捕捉/比较单元设置成用于确定断点信号的时长。证明特别有利的是，采用例如具有例如大于或等于5001Ait/S的提高的数据传输速率的类DMX协议作为数据协议。这里所述的控制装置在这里例如主要基于如下构思，使得能够根据断点信号的时长来识别用于传输用于控制装置的输入信号的传输协议。换而言之，控制装置的传输协议通过断点信号的时长来指示，所述时长例如在对于DMX数据包而言常见的88 μ s的最低时长以下。
在本发明中，控制装置、特别是控制装置的信号处理装置设置成用于识别具有 < 70 μ S，例如至少50 μ S且最高70 μ S的时长的断点信号，并根据断点信号的时长确定用于传输输入信号的协议。换而言之，所述控制装置设置成用于由断点信号的时长确定用于传输输入信号的协议。这里断点信号可以只是通过其长度，即只在采用捕捉/比较单元的情况下检测。由此，这里描述的控制装置还允许使用类DMX的传输协议，所述传输协议可以具有5001cbit/S或更大的传输速率。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述UART是微控制器的部件。此外所述捕捉/比较单元也可以是微控制器的部件。所述UART和捕捉/比较单元这里可以是同一微控制器的部件。除了寻址、即提取设置用于灯具的控制信号以外，所述微控制器还可以承担用于灯具的其他控制功能。根据所述控制装置的至少一个实施形式，开关元件设置在微控制器外部。以这种方式可以使用标准的微控制器，这使得可以实现特别经济的控制装置。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述控制装置的、设置成用于使输入信号截短长度为η的控制信号的信号处理装置包括唯一的UART。但原则上可以使用第二 UART,以用于数据输出。但用于数据输出的第二 UART会延迟向用于后面的灯具的后面的控制装置的传输。首先必须提取数据，并将其存入缓冲器，接着利用第二 UART将其串行传递。 这个过程会造成相对于输入信号在时间上的延迟。在多个前后顺序地设置的灯具中，这种延迟发生累加，这例如当在灯具上显示视频图像时，导致可见的延迟。根据所述控制装置的至少一个实施形式，所述控制装置包括伽玛校正单元 (Gamma-Korrektureinheit)，所述伽玛校正单元设置成，用于利用眼睛响应度曲线来处理控制信号。根据所述控制装置的至少一个实施形式，伽玛校正单元设置成用于将设置用于恰好一个发光二极管芯片的并具有最高10位，特别是最高或恰好8位的长度的控制信号或控制信号的一部分扩展为具有至少12位的长度的经校正控制信号，特别是扩展到至少或恰好14位。以这种方式，特别是对于小的例如在发光二极管芯片上提供的电流强度以及由此对于由所述发光二极管芯片在工作中产生的光的小的亮度值，可以实现充分地适配于人眼对小亮度的高敏感性。特别是对于这种小的亮度而言，长度为8位的控制信号对于一个单个的发光二极管芯片而言是不够的，这是因为在亮度较小时人眼较为敏感。通过控制装置的伽玛校正单元将例如8位长的信号插补为具有更多位、例如14位的信号。此外，还提供一种灯具。所述灯具包括至少一个如这里所描述的控制装置，即所有针对控制装置记载的特征也针对所述灯具公开。此外，所述灯具还包括至少一个发光二极管芯片，优选包括多个发光二极管芯片。 这里根据控制信号或经校正的控制信号给这些发光二极管芯片通电。这里所述控制装置适于从输入信号中提取用于灯具的发光二极管芯片的控制信号并将截短了所述控制信号的输入信号作为输出信号传递给另一个控制装置，所述另一个控制装置例如是一同类型的灯具的一部分。
下面根据实施例和与其相关的附图来详细说明这里描述的控制装置和这里描述的灯具。图1示出根据第一实施例的在这里描述的控制装置的示意的俯视图；图2示出根据第二实施例的在这里描述的控制装置的示意的俯视图；图3示出在这里描述的灯具的示意的剖视图。
具体实施例方式在附图中，相同的、相同类型的或作用相同的元件具有相同的附图标记。各附图和在图中示出的元件的尺寸比例不应视为是符合实际比例的。相反，为了更好地显示和/或为了更好地理解，过度放大地示出各个元件。在图1中示出在这里描述的控制装置的示意的俯视图。控制装置100具有信号输入端101。输入信号21通过信号输入端101进入控制装置100。在本发明中，输入信号21 是串行数据信号，该数据信号例如通过DMX信号或类DMX信号形成。输入信号21包括控制信号23。控制装置100还包括信号处理装置104。所述信号处理装置104设置成用于使输入信号21截短长度为η的控制信号23，并且提取控制信号23。在本发明中，信号处理装置 104为此包括UART 11。此外，信号处理装置104还包括开关元件10。开关元件10例如可以是门电路或不反相缓冲器。例如采用Texas Instruments 公司的构件SN74HC125作为所述不反相缓冲器。在图1的实施例中，开关元件10特别是逻辑与门。可选地，信号处理装置104可以包括捕捉/比较单元12。控制装置100此外还包括在信号输入端上或在信号输出端上的驱动器13、14。所述控制装置100包括信号输出端102，在所述信号输出端上输出输出信号，所述输出信号包括截短了控制信号的输入信号21。在控制装置100工作时，输入信号21通过驱动器13到达UART和到达开关元件。 就是说，UART和开关元件都与信号输入端101相连，并且设置成用于接收输入信号21。例如UART在输入信号中识别断点信号，所述断点信号指示控制信号的起始。UART 11据此使开关元件10切换，并且开关元件10例如通过逻辑与操作将输入信号21截短控制信号23。 在开关元件10的输出端上提供输出信号22，所述输出信号在信号输出端102上朝例如一个后面的控制装置的方向离开控制装置100。控制装置100并且在这里特别是信号处理装置104可选地可以包括捕捉/比较单元12，所述捕捉/比较单元能够确定断点信号的时长。断点信号例如可以是具有< 70 μ s 长度的低电平(逻辑0)。断点信号的长度的识别允许例如可以采用快速的、类DMX协议。在本发明中，UART 11和捕捉/比较单元12是微控制器1的组成部分。开关元件 10设置在微控制器1外部。微控制器1可选地可以包括伽玛校正单元15，所述伽玛校正单元设置成用于将所提取的控制信号23加长到如前面所述的、扩展的、经校正的控制信号23’。控制装置100此外还包括信号输出端103，在所述信号输出端上，控制信号23或经校正的控制信号23’离开控制装置100。控制信号23或经校正的控制信号23’接着可以例如用于控制一个脉冲宽度调制电路，所述脉冲宽度调制电路本身驱动连接在其上的发光二极管芯片。所述脉冲宽度调制电路在这里同样可以是控制装置的一部分并且例如也可以集成到微控制器1中。在图2中借助示意的俯视图详细说明在这里描述的控制装置的另一个实施例。与图1的实施例不同，开关元件10通过不反相缓冲器形成。因为该缓冲器是“三态”的，即除了“0”和“1”以外，可以占据第三状态，控制装置100附加地包括所谓的“上拉”电阻，所述电阻可以用于确保被限定的信号电平。在工作中，根据图1或2的控制装置100例如按如下方式工作1.控制元件10在这种系统类型中通过控制输入(例如/0E)接通，并以极小的延迟输出施加在输入端上的数据。这例如通过微控制器I/O 16来实现。2.微控制器1检测断点信号(例如DMX断点)并使控制元件10的控制输入不变。 断点信号的识别在这里可以以下面的方式中的至少一种来实现a.通过UART错误(停止位为逻辑零)来识别断点信号，和/或b.微控制器1的捕捉/比较单元12测量断点信号的长度。3.对信号的起始码进行翻译并相应地切换控制元件10 a.如果起始码对应于光控制信息，即对应于控制信号23，则使控制元件10，例如缓冲器，失效。b.如果接着发出了其他类型的控制信息，则控制元件10保持有效，并且当具有新的带有后面的起始码的断点信号时才执行新的决策过程。4.如果接收到了对于灯具而言必需的所有信息，即接收到了控制信号23，则控制元件10被接通，从而随后的数据不变地到达下一个的控制装置。微控制器1与例如构造成为不反相缓冲器的控制元件10的配合，在这里如下进行输入信号21例如具有两个为逻辑“1”的停止位。在停止位期间，必须操作控制元件10。如果在停止位期间没有发生操作控制元件，则产生不希望的故障，这种故障可能会干扰后面的控制装置100。根据第一实施例，微控制器在读取第二停止位时就已产生中断，时间上大致在该停止位的中点处。在这种情况下，中断程序由足够的时间通过接口，例如“通用10”，接通或切断控制元件10。根据另一个实施例，微控制器的中断延迟过大，控制元件10不能足够快地切换。 在这种情况下，控制元件10优选在第一停止位到达时就已经切换。结合图3的示意的剖视图详细说明具有在这里描述的控制装置100的灯具。所述灯具例如包括接线载体31。接线载体例如是电路板，例如印刷电路板、柔性的印刷电路板或金属芯电路板。在接线载体31的内和/或上结构化形成没有示出的接头部位和带状导线， 设置在接线载体31上的部件能够与所述接头部位和带状导线接触并导电地连接。在本发明中，控制装置100设置在接线载体31的底侧上。在背向底侧的顶侧上设置有发光二极管芯片30，这些发光二极管芯片例如也可以成组地组成例如具有一个红色、一个蓝色和两个绿色的发光二极管芯片的发光二极管。控制装置从输入信号21中过滤出驱动发光二极管芯片31所必需的信息，即控制信号23。本发明并非由于借助于实施例的说明而局限于这些实施例。相反，本发明包括任何新的特征以及任何新的特征组合，这特别是包括权利要求中的特征的组合，即使所述特征或所述组合本身没有在权利要求或实施例中明确记载。本申请要求德国专利申请102010032760. 3的优先权，该德国专利申请的公开内容在此通过引用包含在本申请中。
权利要求
1.一种用于控制灯具的控制装置(100)，具有信号输入端(101)、信号输出端(102) 和信号处理装置(104)，其中，所述信号输入端(101)设置成用于接收长度为N的串行的输入信号(21)，所述信号处理装置(104)设置成用于将所述输入信号截短一个长度为η 的控制信号(23)，所述信号输出端(102)设置成用于输出输出信号(22)，所述输出信号包括被截短了所述控制信号的所述输入信号(21)，并且所述信号处理装置(104)包括 UART(Il)和开关元件(10)，其中所述UART(Il)设置成，用于在所述控制信号03)输入时使所述开关元件(10)切换，从而所述开关元件(10)将所述输入信号截短所述控制信号(23)。
2.根据权利要求1所述的控制装置(100)，其特征在于，所述UART(Il)和所述开关元件(10)设置成用于接收所述输入信号01)。
3.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，具有捕捉/比较单元(12)，所述捕捉/比较单元确定断点信号的时长，其中所述UART(Il)设置成用于识别所述断点信号，其中所述断点信号指示所述控制信号03)的起始，所述控制装置(100)设置成用于由所述断点信号的时长确定用于传输所述输入信号的协议。
4.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，其特征在于，所述UART(Il)设置成用于识别所述断点信号，其中所述断点信号指示所述控制信号03)的起始。
5.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，具有捕捉/比较单元(12)，所述捕捉 /比较单元设置成用于确定所述断点信号的时长。
6.根据权利要求5所述的控制装置(100)，其特征在于，所述控制装置(100)设置成用于由所述断点信号的时长确定用于传输所述输入信号的协议。
7.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，其特征在于，所述控制装置(100)设置成用于识别具有小于等于70 μ s的时长断点信号。
8.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，其特征在于，所述UART(Il)是微控制器⑴的部件。
9.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，其特征在于，所述捕捉/比较单元 (12)是微控制器(1)的部件。
10.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，具有微控制器(1)，所述微控制器包括所述UART (11)和所述捕捉/比较单元(12)。
11.根据权利要求10所述的控制装置(100)，其特征在于，所述开关元件(10)设置在所述微控制器(1)外部。
12.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，其特征在于，所述信号处理装置 (104)包括唯一的 UART(Il)。
13.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，具有伽玛校正单元(15)，所述伽玛校正单元设置成，借助眼睛灵敏度曲线来处理所述控制信号03)。
14.根据权利要求13所述的控制装置(100)，其特征在于，所述伽玛校正单元(15)设置成，将具有最高10位，特别是最高或恰好8位的长度的所述控制信号或所述控制信号03)的一部分扩展为具有至少12位的长度的经校正的控制信号03’)，特别是扩展到至少或恰好14位。
15.根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，其特征在于，所述开关元件(10)通过门电路或不反相缓冲器构成。
16.一种灯具，具有至少一个根据上述权利要求之一所述的控制装置(100)，和至少一个发光二极管芯片(30)，其中根据所述控制信号或所述经校正的控制信号03’ ) 给所述发光二极管芯片(30)通电。
17.一种用于控制灯具的控制装置(100)，具有信号输入端(101)、信号输出端(102) 和信号处理装置(104)，其中，所述信号输入端(101)设置成用于接收长度为N的串行的输入信号(21)，所述信号处理装置(104)设置成用于将所述输入信号截短一个长度为η的控制信号(23)，所述信号输出端(102)设置成用于输出输出信号(22)，该输出信号包括被截短了所述控制信号的输入信号(21)，并且所述信号处理装置(104)包括 UART(Il)和开关元件(10)，其中所述UART(Il)设置成，用于在所述控制信号(23)输入时使所述开关元件(10)切换，从而所述开关元件(10)将所述输入信号截短所述控制信号(23)，并且所述控制装置(100)设置成用于由所述输入信号中的断点信号的时长确定用于传输所述输入信号的协议。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制灯具的控制装置(100)，其具有信号输入端(101)、信号输出端(102)和信号处理装置(104)，其中，信号输入端(101放置成用于接收长度为N的串行输入信号(21)，信号处理装置(104)设置成用于将输入信号(21)截短长度为n的控制信号(23)，所述信号输出端(102)设置成用于输出输出信号(22)，该输出信号包括被截短了所述控制信号(23)的输入信号(21)，并且信号处理装置(104)包括UART(11)和开关元件(10)，其中UART(11)设置成，用于在控制信号(23)输入时使开关元件(10)切换，从而开关元件(10)将输入信号(21)截短控制信号(23)。
文档编号H05B37/02GK102348316SQ201110224529
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者安德烈亚斯·斯托尔科普夫 申请人:E:Cue控制有限公司