СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2018 года по МПК H05B37/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к области управления выводимым светом для основанных на светорегулировании осветительных устройств.

Уровень техники изобретения

Осветительные устройства часто соединены со светорегуляторами (блоками управления светом) для обеспечения управления интенсивностью света, излучаемого из осветительных устройств. Когда интенсивность света необходимо регулировать, то блок управления светом обычно принимает (относительный) вводимый уровень света. Данный ввод зачастую является выраженным в процентах уровнем света от максимального уровня света. Данный (относительный) вводимый уровень света затем преобразовывается в аналоговое напряжение управления блоком управления светом. Данный блок управления использует линейную аппроксимацию кривой светорегулирования, в общем случае выраженной в виде y=ax+b, где y является относительным уровнем света, x является напряжением управления, а a и b являются постоянными величинами, для определения напряжения управления, которое подходит принятому вводимому уровню света. Для установления данной линейной аппроксимации блок управления светом обычно извлекает параметры, задающие, например, наклон и пересечение с осью Y, из предварительно определенных данных в «файле типа лампы». Линейная аппроксимация в общем случае выполняется таким образом, чтобы подходить кривой светорегулирования возбудителя насколько возможно близко. Аналоговое напряжение управления, выведенное из вышеупомянутой аппроксимации, преобразовывается в (относительный) уровень выводимого света посредством осуществляющего светорегулирование возбудителя и лампы осветительного устройства.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в предоставлении улучшенного управления светом, выводимым из основанных на светорегулировании осветительных устройств.

Эта и другие задачи достигаются посредством способа, блока управления и осветительного устройства, заданных в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты осуществления изобретения задаются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно одному аспекту изобретения предложен способ управления осветительным устройством. Способ содержит этап, на котором принимают ввод от светорегулятора, причем ввод представляет собой желаемый уровень выводимого света для осветительного устройства. Вычисляется напряжение управления для блока-возбудителя, содержащегося в осветительном устройстве, чтобы тем самым осуществлять функционирование источника света, используемого в осветительном устройстве, на основе ввода так, чтобы обеспечивать желаемый уровень выводимого света, при этом вычисление по меньшей мере частично основано на откалиброванном соотношении между потреблением мощности и напряжением управления для осветительного устройства.

Настоящее изобретение обеспечивает способ управления осветительным устройством так, что свет, выводимый из осветительного устройства, более близко соответствует желаемому уровню света. Традиционные способы управления светом, выводимым из осветительных устройств, часто полагаются на доставку напряжений управления, вычисленных из линейных аппроксимаций характеристик управления светорегулированием. Эти линейные аппроксимации, однако, зачастую приводят в результате к расхождению между желаемым уровнем света и фактическим уровнем (выводимого) света из-за нелинейности кривой светорегулирования возбудителя, то есть фактической кривой светорегулирования. Настоящее изобретение вместо этого основано на идее того, что потребление мощности осветительного устройства более близко соотносится с уровнем выводимого света, чем линейно аппроксимированное напряжение управления. Таким образом вместо использования линейной аппроксимации для нахождения напряжения управления, представляющего собой желаемый уровень света, в настоящем изобретении используется откалиброванное соотношение между потреблением мощности и напряжением управления для (автоматического) определения требуемого напряжения управления.

Ввод, принимаемый в настоящем изобретении, представляет собой желаемый уровень выводимого света, который, например, может быть выражен в процентах от максимального уровня выводимого света.

Согласно настоящему изобретению, если ввод указывает уровень выводимого света в x%, то напряжение управления для возбуждения осветительного устройства вычисляется из откалиброванного соотношения так, чтобы обеспечивалось потребление мощности в x% от максимального потребления мощности или требуемый уровень выводимого света осветительного устройства.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения откалиброванное соотношение может быть представлено таблицей поиска (или реализовано в таблице). Таблица поиска, или таблица светорегулирования, может содержать характеристики управления светорегулированием для конкретного осветительного устройства. Например, минимальный уровень светорегулирования, соответствующий наиболее возможному низкому напряжению управления для конкретного осветительного устройства и возбудителя, и максимальный уровень освещения, соответствующий наиболее возможному высокому напряжению управления, могут быть извлечены из таблицы поиска. Таблица поиска предоставляет напряжение управления, необходимое для, например, достижения требуемого уровня выводимого света, который задан упомянутым вводом.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения откалиброванное соотношение может быть представлено кривой светорегулирования. Кривая светорегулирования, представляющая собой откалиброванное соотношение, более близко соответствует фактической кривой светорегулирования возбудителя и таким образом может делать возможным более точное управление выводимым светом. В другом варианте осуществления настоящего изобретения откалиброванное соотношение может быть установлено посредством измерения потребления мощности для различных значений напряжения управления. Данная калибровка может, например, выполняться только один раз, например в течение установки осветительного устройства, или многократно в произвольные или заданные временные интервалы для обеспечения точных уровней выводимого света в течение всего срока службы конкретного осветительного устройства. Таблица поиска или кривая светорегулирования могут быть созданы из измеренных значений.

Посредством использования откалиброванного соотношения настоящее изобретение избавляет от необходимости в импортировании файла типа лампы, хранящего характеристики управления светорегулированием, то есть наклон и пересечение с осью Y линеаризованной кривой светорегулирования. На практике управление файлами типов ламп и их доставка в осветительные устройства часто являются громоздкими.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения может осуществляться хранение измеренных значений откалиброванного соотношения. Хранение может, например, осуществляться в энергонезависимом запоминающем устройстве блока управления светом. Если калибровка выполняется через некоторые временные интервалы, то хранение значений может учитывать анализ (и сравнение) характеристик светорегулирования осветительного устройства на протяжении долгого времени. Кроме того, сохраненные значения могут быть переданы в блок управления сегмента, ответственный за управление множеством осветительных устройств, например, в целях наблюдения.

В другом варианте осуществления измеренные значения откалиброванного соотношения, то есть измеренное потребление мощности и напряжение управления, могут быть проанализированы для установления кривой светорегулирования. Другими словами, измеренное потребление мощности анализируется в зависимости от значений напряжения управления. По такому принципу могут быть определены такие характеристики светорегулирования, как минимальный уровень светорегулирования и максимальные значения управления.

В другом варианте осуществления измеренное потребление мощности может дополнительно анализироваться для определения типа источника света, используемого в осветительном устройстве. Тип источника света может быть определен посредством анализа потребления мощности в зависимости от отношения уровня управления, причем уровень управления, например, придерживается следующей последовательности: во-первых, лампа (или источник света) прогревается в течение нескольких минут (например, 5 минут). Во-вторых, осуществляется постепенное понижающее светорегулирование лампы. Когда уровень светорегулирования достигнет минимального уровня светорегулирования для лампы, то лампа будет выключена, вызывая резкое уменьшение потребления мощности. Таким образом тип лампы может быть определен посредством анализа взаимосвязи между потреблением мощности при прогревании, отношения между вводимым уровнем управления и потреблением мощности и минимальным достигнутым уровнем светорегулирования. Некоторые типы ламп (например, накаливания, LED) позволяют осуществлять светорегулирование с понижением до 0 %, тогда как другие типы ламп (например, HID) позволяют осуществлять только очень ограниченное светорегулирование. Кроме того, может быть дополнительно проанализировано потребление мощности в зависимости от уровня выводимого света для того, чтобы точно отрегулировать откалиброванное соотношение между потреблением мощности и напряжением управления.

В другом варианте осуществления может быть выполнен дополнительный анализ измеренного потребления мощности для того, чтобы определить время прогрева и ожидаемый срок службы источника света, используемого в осветительном устройстве. Например, в случае газоразрядных ламп потребление мощности стабилизируется через несколько минут после включения источника света. Вопреки этому, в случае LED-ламп потребление мощности стабилизируется очень быстро. Время, требуемое для стабилизации и в конечном счете измеренные значения потребления мощности могут использоваться для определения типа лампы, который, в свою очередь, может использоваться для оценки ожидаемого срока службы. Данная информация может быть полезна для улучшенного управления осветительными устройствами. Например, если потребление мощности изменяется со временем, то полезным может оказаться только исправление, или регулирование, напряжения управления от его максимального уровня после времени прогрева, в частности в системах, содержащих несколько осветительных устройств, где необходимо достигать особых путей прохождения света. Кроме того, с точки зрения безопасности оценка ожидаемого срока службы или времени эксплуатации источника света может оказаться полезной в предоставлении информации о том, когда осуществлять замену конкретного источника света или лампы.

В другом варианте осуществления источник света, используемый в осветительном устройстве, может быть выбран из группы, состоящей из светодиодного (LED) источника света, натриевого источника света высокого давления, металлогалогенного и люминесцентного источников света.

В другом варианте осуществления значение(я) напряжения управления может находиться между 0 и 10 В или между 1 и 10 В. Это может быть реализовано с осуществляющим светорегулирование возбудителем с использованием протокола с 0-10 В или 1-10 В.

Следует понимать, что варианты осуществления, раскрытые выше, могут свободно объединяться, пока не указано обратное. Варианты осуществления, раскрытые в качестве применяемых к настоящему изобретению, следует дополнительно интерпретировать в качестве одинаково применяемых ко всем аспектам данного изобретения. В частности, конкретные варианты осуществления, раскрытые выше относительно аспекта способа, также уместны и для следующих дополнительных аспектов изобретения.

В другом аспекте настоящего изобретения предложен блок управления осветительным устройством, причем блок управления сконфигурирован с возможностью приема ввода от светорегулятора, при этом ввод представляет собой желаемый уровень выводимого света для осветительного устройства, и вычисления напряжения управления для блока-возбудителя, содержащегося в осветительном устройстве, чтобы тем самым осуществлять функционирование источника света, используемого в осветительном устройстве, на основе ввода для обеспечения желаемого уровня выводимого света, причем вычисление по меньшей мере частично основано на откалиброванном соотношении между потреблением мощности и напряжением управления для осветительного устройства.

В другом аспекте настоящего изобретения предложено осветительное устройство, содержащее блок управления, который задан выше, блок-возбудитель и блок измерения мощности. Как описано выше, блок управления сконфигурирован с возможностью приема ввода от светорегулятора и вычисления напряжения управления, соответствующего принятому вводу. Блок управления дополнительно сконфигурирован с возможностью передачи вычисленного напряжения управления в блок-возбудитель, который, в свою очередь, сконфигурирован с возможностью осуществления функционирования источника света, используемого в осветительном устройстве, чтобы обеспечивать желаемый уровень выводимого света. Блок измерения мощности сконфигурирован с возможностью измерения мощности, потребленной по меньшей мере одним из источника света, используемого в осветительном устройстве, и/или блока-возбудителя в течение функционирования осветительного устройства. Измеренное потребление мощности передается в блок управления для установления соотношения между напряжением управления и потреблением мощности.

Осветительное устройство может, например, быть частью системы внутреннего или наружного освещения. Когда осветительное устройство является частью системы наружного освещения, то блок управления, содержащийся в данном устройстве, может быть Контроллером Наружного Светильника (Outdoor Luminaire Controller (OLC)). Блок-возбудитель может быть осуществляющим светорегулирование возбудителем с 0-10 В или 1-10 В, таким как электронный осуществляющий светорегулирование возбудитель с регулируемым напряжением, использующий протокол с 0-10 В или 1-10 В. Светорегулятор может быть частью Контроллера Сегмента (Segment Controller (SC)), который ответственен за управление множеством осветительных устройств, либо светорегулятор может содержаться в осветительном устройстве непосредственно.

Следует отметить, что изобретение относится ко всем возможным сочетаниям признаков, изложенных в формуле изобретения. Дополнительные цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при рассмотрении последующего подробного раскрытия, чертежей и прилагаемой формулы изобретения. Специалистам в уровне техники понятно, что можно сочетать различные признаки настоящего изобретения для создания вариантов осуществления, отличающихся от описываемых далее.

Краткое описание чертежей

Данные и другие аспекты настоящего изобретения теперь будут описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, изображающие варианты осуществления изобретения.

Фиг. 1 является схематическим представлением одного варианта осуществления осветительного устройства согласно изобретению.

Фиг. 2 является графическим представлением, изображающим (примерные) фактические кривые светорегулирования возбудителя и (примерные) линейно аппроксимированные кривые светорегулирования.

Фиг. 3 является схемой способа управления осветительным устройством согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фигуры являются схематическими, не обязательно выполненными в масштабе, и в целом только изображают части, которые необходимы для того, чтобы объяснить изобретение, при этом другие части могут опускаться или просто предполагаться.

Подробное описание вариантов осуществления

Теперь со ссылкой на Фиг. 1-3 будет описываться осветительное устройство согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 1 схематично представлено осветительное устройство 100 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Осветительное устройство 100 содержит светорегулятор 120, блок 130 управления, блок-возбудитель 140, источник 150 света, такой как лампа, и блок 160 измерения мощности. В данном случае необходимо понимать, что в других вариантах осуществления светорегулятор 120 не обязательно должен содержаться в осветительном устройстве 100, а вместо этого может содержаться в отдельном контроллере, ответственном за управление множеством осветительных устройств (не изображены).

Блок 130 управления принимает на этапе 310 (Фиг. 3) ввод, представляющий собой желаемый уровень выводимого света, от светорегулятора 120. Данный ввод может являться выраженным в процентах уровнем света от максимального уровня света. Блок 130 управления является, например, Контроллером Наружного Светильника (Outdoor Luminaire Controller (OLC)). На основе откалиброванного соотношения, которое будет описано более подробно ниже, блок 130 управления определяет на этапе 320 напряжение управления, соответствующее упомянутому вводу, в общем случае представляющим собой желаемый уровень выводимого света. Вычисленное напряжение управления подается в блок-возбудитель 140, такой как электронный осуществляющий светорегулирование возбудитель с 0-10 В или 1-10 В. Блок-возбудитель преобразовывает напряжение управления в сигнал возбуждения для лампы 150 для того, чтобы отрегулировать интенсивность света до желаемого уровня выводимого света. Блок 160 измерения мощности измеряет мощность, потребленную лампой 150, и/или мощность, потребленную блоком-возбудителем 140, и предоставляет результирующие измеренные значения в блок 130 управления.

В графическом представлении, которое является Фиг. 2, изображены примерные кривые светорегулирования. Линейная кривая, обозначенная как «b», представляет собой линейную аппроксимацию выводимого света (ось Y) в зависимости от напряжения управления (ось X), которая является общей в блоках управления предшествующего уровня техники. Линейная аппроксимация основана на характеристиках светорегулирования, содержащихся в файле типа лампы, который должен быть доставлен в блок управления. Характеристики светорегулирования файла типа лампы обычно задают минимальный уровень светорегулирования и максимальное напряжение управления.

Даже если задана линейная аппроксимация, являющаяся результатом интерполяции между, например, минимальным значением и максимальным значением, для того, чтобы подходить фактической кривой светорегулирования возбудителя насколько возможно близко, то зачастую присутствует несоответствие в некоторых точках. В данном примере фактическая кривая светорегулирования возбудителя, обозначенная как «a» (черные квадраты), отличается от линейной кривой, обозначенной как «b», например, при 2 В и при 6 В. Дополнительно, напряжение управления насыщается при 9 В. Это означает, что когда вводимый уровень света составляет, например, 60%, то задача блока управления состоит в том, чтобы обеспечить напряжение управления, соответствующее данному требуемому уровню света. Чтобы выполнить это, блок управления предшествующего уровня техники использует линейную кривую светорегулирования, обозначенную как «b», приводящую в результате к требуемому напряжению управления в 6 В. Напряжение управления 6 В будет, однако, на основе фактической кривой светорегулирования возбудителя, приводить в результате к уровню светорегулирования в 70% вместо правильного уровня в 60%.

В представленном варианте осуществления напряжение управления для осуществления функционирования осветительного устройства вычисляется на основе ввода и откалиброванного соотношения между потреблением мощности и напряжением управления для осветительного устройство так, чтобы вычисленное напряжение управления соответствовало вводу. Примерный способ задания откалиброванного соотношения между потреблением мощности и напряжением управления описывается ниже.

В течение, например, установки (стадии ввода в эксплуатацию) осветительного устройства блок управления выполняет последовательность измерений потребления мощности (в абсолютных или относительных значениях) для различных напряжений управления. Примерный результат таких измерений предоставлен в таблице ниже.

Таблица 1
Примерный результат измерений мощности Напряжение управления [В] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Значение мощности [%] 60 60 65 70 75 80 85 100 100 100

В данном примере потребление мощности измеряется для каждого целого значения напряжения управления между 1 и 10 В. В зависимости от протокола осуществляющего светорегулирование возбудителя измерения мощности могут быть выполнены для других диапазонов напряжений управления. Количество измерений мощности, выполненных внутри диапазона напряжений управления, к тому же влияет на разрешение светорегулирования. На практике измерения мощности могут выполняться через каждый 1 В или через каждые 0,5 В.

На основе измеренного потребления мощности, представленного в Таблице 1, блок управления определяет минимальный уровень светорегулирования (в данном случае 60%) и формирует таблицу светорегулирования, то есть таблицу поиска. В данном конкретном случае такая таблица будет выглядеть следующим образом.

Таблица 2
Таблица поиска Значение мощности [%] (или Уровень света [%]) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Напряжение управления [В] - - - - - 2 4 6 7,5 8

В таблице поиска могут быть представлены значения потребления мощности или, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, уровни света для различных напряжений управления.

Как только установлено откалиброванное соотношение, светорегулированием можно управлять посредством обеспечения, например, требуемого выраженного в процентах уровня выводимого света. Фактическое напряжение управления определяется с использованием таблицы светорегулирования. Для того чтобы точно отрегулировать соотношение между уровнем выводимого света и напряжением управления, между выборочными уровнями может использоваться линейная интерполяция.

Специалисту в данной области техники понятно, что настоящее изобретение никаким образом не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, в пределах объема прилагаемой формулы изобретения возможно множество модификаций и изменений. Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления изображают, а не ограничивают, изобретение, и что без отступления от объема прилагаемой формулы изобретения специалисты в уровне техники смогут разработать альтернативные варианты осуществления. В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, помещенные между круглыми скобками, не должны рассматриваться в качестве накладывающих ограничения на пункт формулы изобретения. Слово «содержащий» не исключает присутствия элементов или этапов, не перечисленных в пункте формулы изобретения. Упоминание элемента в единственном числе не исключает присутствия множества таких элементов. Не предполагается, что какая-либо конкретная последовательность действий является обязательной, пока это особым образом не указано.

Изобретение относится к управлению освещением. Техническим результатом является повышение точности регулирования уровня выводимого света для осветительного устройства. Результат достигается тем, что принимают ввод от светорегулятора, причем ввод представляет собой желаемый уровень выводимого света для осветительного устройства, при этом напряжение управления для осуществления функционирования блока-возбудителя, содержащегося в осветительном устройстве, вычисляется на основе упомянутого ввода и откалиброванного соотношения между потреблением мощности и напряжением управления для осветительного устройства. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

1. Способ управления осветительным устройством (100), осуществляемый блоком управления, содержащий этапы, на которых:

принимают (310) ввод от светорегулятора (120), причем упомянутый ввод представляет собой желаемый уровень выводимого света для упомянутого осветительного устройства, и

вычисляют (320) управляющее напряжение для блока возбудителя (140), содержащегося в упомянутом осветительном устройстве, чтобы тем самым осуществлять функционирование источника (150) света, используемого в упомянутом осветительном устройстве, на основе упомянутого ввода так, чтобы обеспечивать упомянутый желаемый уровень выводимого света,

причем упомянутый этап вычисления по меньшей мере частично основан на ранее установленном откалиброванном соотношении между потреблением мощности и управляющим напряжением для упомянутого осветительного устройства посредством измерения значений потребления мощности, полученных в результате подачи различных значений управляющего напряжения, причем упомянутое ранее установленное откалиброванное соотношение применяется только один раз во время установки осветительного устройства (100).

2. Способ по п.1, в котором упомянутое откалиброванное соотношение представляет собой таблицу поиска.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутое откалиброванное соотношение представляет собой кривую светорегулирования.

4. Способ по п.1, содержащий этап, на котором сохраняют упомянутые измеренные значения потребления мощности и упомянутые различные значения управляющего напряжения упомянутого откалиброванного соотношения.

5. Способ по любому из пп.1 или 4, дополнительно содержащий этап, на котором анализируют упомянутые измеренные значения потребления мощности в зависимости от упомянутых различных значений управляющего напряжения для установления кривой светорегулирования.

6. Способ по любому из пп.1 или 4, дополнительно содержащий этап, на котором анализируют упомянутые измеренные значения потребления мощности для определения типа упомянутого источника (150) света.

7. Способ по любому из пп. 1 или 4, дополнительно содержащий этап, на котором анализируют упомянутые измеренные значения потребления мощности для определения времени прогрева и/или ожидаемого срока службы упомянутого источника (150) света.

8. Способ по любому из пп. 1, 2 или 4, в котором упомянутый источник (150) света выбирают из группы, состоящий из LED, натриевой лампы высокого давления, металлогалогенного и люминесцентного источников света.

9. Способ по любому из пп. 1, 2 или 4, в котором упомянутое управляющее напряжение находится в диапазоне от 0 до 10 В или в диапазоне от 1 до 10 В.

10. Блок (130) управления осветительным устройством (100), причем упомянутый блок управления сконфигурирован с возможностью приема ввода от светорегулятора (120), при этом упомянутый ввод представляет собой желаемый уровень выводимого света для упомянутого осветительного устройства, и вычисления управляющего напряжения для блока-возбудителя (140), содержащегося в упомянутом осветительном устройстве, чтобы тем самым осуществлять функционирование источника (150) света, используемого в упомянутом осветительном устройстве, на основе упомянутого ввода так, чтобы обеспечивать упомянутый желаемый уровень выводимого света, при этом упомянутое вычисление по меньшей мере частично основано на ранее установленном откалиброванном соотношении между потреблением мощности и управляющим напряжением для упомянутого осветительного устройства посредством измерения значений потребления мощности, полученных в результате подачи различных значений управляющего напряжения, причем упомянутое ранее установленное откалиброванное соотношение применяется только один раз во время установки осветительного устройства (100).

11. Осветительное устройство (100), содержащее блок (130) управления по п.10, источник (150) света, блок возбудитель, выполненный с возможностью преобразования управляющего напряжения в сигнал возбуждения для упомянутого источника света так, чтобы обеспечивать упомянутый желаемый уровень выводимого света, и блок (160) измерения мощности, сконфигурированный с возможностью измерения мощности, потребленной по меньшей мере одним из упомянутого источника света и упомянутого блока-возбудителя во время функционирования осветительного устройства.

12. Осветительное устройство (100) по п.11, в котором упомянутый блок (130) управления дополнительно выполнен с возможностью анализа упомянутых измеренных значений потребления мощности в зависимости от упомянутых различных значений управляющего напряжения для установления кривой светорегулирования.

13. Осветительное устройство (100) по любому из пп.11-12, при этом упомянутое осветительное устройство является частью системы внутреннего или наружного освещения.