TW200531599A - Electronic lighting ballast - Google Patents

Description

200531599 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之一具體實施例係關於一種照明控制系統，其使 用智慧電源切換元件，每一個該等元件可以驅動具有不同 輸出功率及不同輸入電壓的各種放電燈之任一個，而燈控 制功旎（例如減光及定時器）係整合於各元件中。亦說明其他 具體實施例。 【先前技術】 鎮流器係一種照明行業之整合組件並且係磁性或電子 的。磁性鎮流器利用重且麻煩的組件，而電子鎮流器使用 重里輕且減小尺寸電路板上的電路。鎮流器可用以啟動高 山度放電（HID)燈，並調節由該燈所使用的電流。ΗΙ〇燈係 由：k内的氣體（金屬鹵化物（MH)、高壓鈉或汞汽（MV)) 所識別，並且該氣體會影響光的顏色。講買者根據顏色、 輸入電壓、輸出功率及啟動器（常規或脈衝啟動）而選擇特定 HID 燈。 。。存在兩種類別的HID鎮流器：磁性鎮流器及電子鎮流 口口也稱為磁心及線圈」鎮流器的磁性鎮流器在市場 中佔優勢。雖然不昂貴，但是磁性鎮流器會閃爍、有雜訊、 並且重達啊。鎮流器製造商已重新設計其產品來減小電 子干擾及雜訊，並且燈製造商已引人脈衝啟動燈以縮短較 慢的啟動時間。儘管有該等改進，但是磁性鎮流器之能量 效率仍_低。調節動作及精細調整會威#磁 長期前景，隨著該等鎮流器衰退，其令許多將被電子= 969S4.doc 200531599 器取代。 電子鎮流器可以比磁性鎮流器高3〇%至5〇%的能量效 率，並且遞送較少閃爍的靜止光，減小磁性干擾問題，以 及重量可以小於8傍。然而直至現在，大多數電子鎮流器製 造商已遵循短視、-對_的設計方法，因此需要用於每個 輸入電壓、輸出功率及燈類型組合之獨特電子鎮流器。舉 例而言，400瓦GE燈通常僅採用一個特定鎮流器以最佳效 率進行作業，該鎮流器可為磁性或電子的。若鎮流器及燈 並不兼容或匹配，則燈的操作效率將較低，因而對燈的亮 度及壽命產生不利影響。此外，在磁性鎮流器的情況下， 必須針對各燈電壓輸人將各鎮流器明確連接，例如讀、 120V寺。此類連接係在製造商的工廠完成，或者需要最終 使用者視應用而連接用於各燈的鎮流器。因此，需要將不 同的鎮流器用於各輸入電壓。該笤制 邊寺製造商通常出售減光 器、定時器及控制器作為用於其特定鎮流器設計之分離輔 助組件。 【發明内容】 本發明之一具體實施例為 踢/;,L裔或表不一對多解決方案 之照明控制系統（L C S)。本發明之某些具體實施例中的组流 :猎由單-單元而取代數個獨特的HID電子鎮流器、定時 裔、減光器、開啟/關閉開關、古π Ί關先感測器、控制線路、以及 控制裝置。此單一單元併入久絲咖* 種内邛功能，從而消除使用 數個外部組件或附加組件的雲卡 、 7而衣。例如，無需個別地提供 以上先前技術中提及的辅助> 、、、件因為已將該等組件整合 96984.doc 200531599 單卜Λ又中。在另一具體實施例中，鎮流器為通用解決 f案’該方案因其寬輸入電壓能力及可調整輸出而可用於 淬夕不同國家，以驅動不同類型的燈及來自不同製造商的 燈。 鎮"以（亦稱為智慧電源切換元件㈣幻可視為具有大腦 的電子鎮流器。例如’可以將微處理器及感測器電路併入 鎮肌:封4内以建立一對多的解決方案，其包括許多普遍 的先前附加特徵，例如定時器、減光器、光感測器、遠端 控制及通訊，與复#成、、目丨突、., 一他α測杰，例如用於房間入住率（用以在 非使用週期期間進行減光控制）及環境光位準（關於「採 光」广並且用以感測水位準、水溫度、水運動，而且給（例 如）用於水處理以及_養魚的化學品及水混合物定量。此類 其他感測器尤其可用於水族箱或農業/溶液培養之照明應 用。㈣因此可視為完全整合、智慧之照明控制元件，α 適合許多應用之需求。因此咸信聰之一具體實施例可解 =長期存在的需求以提供通用鎮流器，其能執行多種功 能’並執行採用減小重量及尺+ 里及尺寸之早一封裝所構造的數個 鎮流器之作業，從而取代大量分離鎮流器之必要性。 可得以驅動的放電燈之不同類型之範例包括係高密度放 電燈之範例的高慶納燈、金屬幽素燈、汞汽燈（水銀燈），以 及營光燈。鎮流器還可配置成驅動標準點燃或脈衝啟動 燈。此外’其可消除對轉換燈的需求。寬輸入範圍或燈輸 入電壓在50/60 Ηζ的情況下可較佳為（但不限於為）大約 舰u 獸之跡例如相同„ _ ι 96984.doc 200531599 (美國）以及220VAC (歐洲）的情況下操作，而不必執行任何 重新連接或手動選擇。 【實施方式】 «圖1開始，其顯示單一輸出照明鎮流器i 〇2之單一外 殼。在此具體實施例中，存在單一燈輸出1G4以每次驅動單 k伙而自電源供應輸入103 (也稱為燈輸入或交流電源 輸入）付到包源。如圖！所描述，用於鎮流器1〇2的封裝還可 /、有開啟/關閉手動可驅動開關1〇5，可連接該開關以控制 子凌内的切換功率級’從而開啟/關閉燈輸出。可以將電纜 連接w 108加入如圖所不的前面板，以實施遠端機器(圖中 ^顯不）與鎮流器之間的有線通訊連接或鏈路。在其他具體 只&例中通汛鏈路可依據無線網路標準。 圖1所描述的鎮流器102之具體實施例，還具有安裝於如 圖所示的封裝之前表面中的顯示面板m以及鍵盤115。面 板可具有液晶顯示（LCD)螢幕，其可顯示文字/文數字訊息 之多㈣路’用以顯示鎮流器1〇2之操作的當前狀況，以控 制：以配置鎮流器的選擇，而在其他具體實施例中用以顯 :价貧訊，例如由鎮流器本身所收集的資訊。鍵盤ιΐ5使 用者可手動操縱顯示面板lu上所示的選單階層，以改變 鎮流器之狀態，進行關於操作模式的選擇（預選擇燈 裂造商、燈類型、及/吱傺Λ 一力率）’並透過診斷資訊而進行操 縱。鍵盤115可以為（例如） 桿型裝置，其使使用者可…、擇知紐的四方向操縱 “ 、 ^在頦不面板上的四個不同方向上 订 並接著選擇所需選單項目。雖然圖中顯示安裝 96984.doc 200531599 方、封衣之包含燈輸出及燈輸入的相同表面上，但是當然也 可以位在用於封裝之其他表面上的顯示面板及/或鐽盤的 替代位置上。 現在苓考圖2，其顯示可整合至圖丨之封裝中的示範性電 子裝置之方塊圖。在此範例中，透過電磁干擾（emi)濾波器 226而供給來自鎮流器之燈輸入的電源。舰工遽波器有助於 減小不合需要的雜訊，其源於鎮流器並且可以其他方式注 入電源中。可將此雜訊位準減小至政府機構關於導電丑“工 要求之位準，例如在45〇 £112至3〇 MHz範圍内。作為額外 選項，可將提供過電壓及過電流保護的輸入電路（圖中未顯 示）添加在濾波器與電源輸入之間的EMI濾波器前面。 最後將自燈輸入的電源供給於升壓轉換器2〇4，其在輸出 中提供已調節直流電壓。升壓轉換器2()4包括回授控制以根 據此範例中的交流輸入電壓之較寬範圍而提供已調節輸 出。該轉換器可自動偵測並調整較寬範圍，從而維持恆定 輸出例如，升壓轉換器204提供固定已調節輸出，其係針 對在100伏特與200伏特交流電壓之間的輸入，以及在2〇() 伏特與300伏特交流電壓（rms)之間的輸入，而無需用於不同 輸入電壓的鎮流器之任何重新連接。當與住宅及商用交流 電源一起作為燈輸入時，升壓轉換器2〇4較佳應提供功率因 數修正。在一項具體實施例中，升壓轉換器將在至 300VAC之範圍内的輸入轉換成所調節的425VDc。由於開 啟垃輸出104中的放電燈所需的最大交流電壓而選擇後者。 升壓轉換器204可以為功率因數修正電路之一部分，該電 96984.doc -10- 200531599 路有助於更有效率地使用來自交流電源線路之可用電源。 ^例而言，功率因數修正電路可使用STMicr〇eie⑽⑽叫 (意法微電子公司）的L 4 9 8 ! A功率因數修正器積體電路作為 開關模式電源供應控制器。此類電路將進行操作以使其輸 出電麼在此範例中達到425VDC，並使此位準維持怪定，: 不管輸人H L4981A功率因數修正器採用（例如）接近 ΙΟΟΚΗζ的頻率進行操作，並具有可調整負載週期，其中此 負載週期係在自動回授迴路中得以控制，從而將輸出維 在預定的恆定直流電壓。圖5顯示可採用此類功率因數修正 器電路加以實施的升壓輪換器2〇4之方塊圖。可以使用其他 用以獲付自父流電源至已調節直流輸出的轉換之佈局。 /考圖2纟此’丨月況下包括可程式化微處理器控制電路 210的&制％子裝置將需要稱為的電源供應電遷。提供 此點可藉由備用電源供應212，其透過刪滤波器咖從相 同交流輸入獲取電力。雖然可以使用獲得此一電源供應之 不同方法，但是圖5解說尤其有效率的技術，其共享升屬轉 換器204之某些電路。如圖5所示，因為升愿轉換器綱之輸 出係怪疋、已調節之亩、、☆唾《两 i机電£ V—〇ut，所以可使用變壓器5〇5 而非升㈣換器204中的平面感應器，以獲得^的電應 V—biaS來作為用於鎮流器封裝令的控制電子裝置之二 個二人要、％組操作發現如下繞 %組之對其輸出中的輸入電 壓進行比例（Ns/NQ拷貝，而另Λ ^而另一繞組對輸出電壓減去輸入 電壓進行相同的比例接目 ^ 、。應 >主思輸入電壓可在較宽範圍 内發生變化。然而當串萨、金拉々认 串如連接各輸出時，顯現為V-bias的 96984.doc 200531599 >尹電壓係輸出電壓之比例拷貝，而與輸入電壓無關。因此， 一旦已啟動升壓轉換器，則偏壓供應會變得可用。此偏壓 電壓係直接與升壓轉換器之輸出電壓成正比，其在此情況 下係恆定且已調節之電壓。為此原因，輸出vj)ias可能無 需進一步的調節。電阻器507及509可以為（例如）幾歐姆之等 級’目的在於限制進入電容器51丨及^]的峰值充電電流。 電壓V—bias可由關係V—bias=V—out(N3/Ni)給出。因此為獲 得425VDC之V一out及1 6VDC之期望VJ)ias，阻數比率N3/n 可以為大約38/1000。 升壓轉換器204之輸出係供給至降壓轉換器2〇6，其基本 佈局係描述在圖6中。後者為可調整、降壓切換電壓調節器 之範例，該調節器將用以接收已調節直流電壓，並作為回 應而在其輸出中提供可調整的已調節直流電壓。例如，降 壓轉換器206可設計成接收425VDC並提供180VDC至 400VDC之可調整輸出。舉例而言，降壓轉換器可使用脈衝 寬度調變（PWM)控制器積體電路，其具有美國國家半導體 公司所提供的參考號LM3524DMX以及適當的功率級。此類 控制器可連續比較輸出電壓與參考直流電壓，並調整功率 級之切換的負載週期。此外，增加或減小輸出電壓可藉由 將不同數值（數位碼）寫入數位電位計（圖中未顯示），例如美 國類比裝置公司的AD5262BRU20積體電路。雖然可交替使 用其他類型的降壓切換電壓調節器，但是因降壓轉換器之 功率效率及靈活操作，而較佳使用降壓轉換器之切換電源 供應佈局。 96984.doc 12 200531599 降壓轉換器206之輸出供給反相器，其輸出係用以供 給鎮流器102之燈輸出。（雜訊渡波器（圖巾未顯示）可插入降 壓轉換器與反相器之間，以抑制由反相器所產生之不合需 要的切換雜訊）。反相器208可併入切換電源供應電路，^ 產生有效率地點燃並接著驅動各種放電燈所需要之相對較 高頻率的交流電壓/電流波形。圖7顯示一示範性反相器Μ) 之方塊圖。可採用具有半橋式功率級及Lc輸出網路的 STMiCroelectronics之L6598共振控制器來實施反相器。 L6細為反相器之控制器部分’並包括電壓控制振盪器 (VCO)、控制邏輯、以及用於半橋式功率級的驅動邏輯。控 制器允許經由其F-CTRL輸入而改變vc〇之頻率。反相器= 出電流將依次取決於VC⑽操作頻率，其中較大的頻率可 用以產生較低的輸出電流。調變位準輸入（L6598D2M〇d 輸入）可用以抑制共鳴。關於功率級，一對上拉及下拉功率 場效電晶體可由控制器所開啟及關閉，以達到所需輸出波 幵>。也可使用其他類型的功率級。 仍參考圖2,此範例中照明鎮流器也可包 理器控制電請形式之控制電路，其可命4壓= 206及反相器208之一或多個操作參數中的變化。更一般而 言，控制電路係提供成改變一或多個操作參數，以滿足所 連接的燈負載之電流、電壓、及/或功率要求。例如為了點 燃燈，命令反相器產生相對較高的頻率波形，其最初非常 接近於共振槽電路之共振頻率。此共振槽電路可藉由燈與 LC電路之組合加以形成。當燈尚未得以點燃並且相對較冷 96984.doc -13 - 200531599 時，其提供相對較高的電阻以便共振槽電路將展現出純淨 或無阻尼共振。由反相器功率級所產生的輸出電壓因此穿 過燈而得以放大，此效應亦稱為「穿透」。 隨著燈點燃，其電阻會下降並且燈會急劇加熱，因此共 振效應貫質上會消失。此時可命令反相器保持針對具有甚 低电麗之特定燈所指定的額定或標稱驅動電流。反相器之 控制盗因此應採用適當的感測元件加以設計，該等元件感 測（例如）穿過燈的輸出電流及/或電壓，以便藉由改變穿過 燈=輸出電μ而維持正確的電流。㈣此點可藉由調整反 相器功率級中作為自動回授控制迴路之部分的開關模式電 源供應電路之操作頻率及/或負載週期。可以交替使用其他 關開模式電源供應控制方纟，以達到冑出中的所冑電性波 形。 因為燈電阻相對較低，所以一旦燈得以點燃並變熱，則 用於功率級之操作參數的初始設定，包括“列如)反相器2⑽ 的操作頻率及輸入電壓（在此範例中藉由調整降壓轉換器 之輸出電壓而達到），應加以仔細地約束以避免因過電 流狀況而燒壞燈。 整合燈功能 女裝於鎮流器封裝中的控制電路可基於一或多個微控制 〇α 一執行使珠多燈功能之一或多個可得以實施的韌體。 4等功犯包括定時器及排程（在一天中的特定時間開啟及 關閉燈達特定持續時間）、減光、電路板中的溫度及鎮流器 力率、及的里測、輪出電流及燈電壓量測、燈選擇（包括類 96984.doc 14 200531599

型、製造及/或功率）、以及點燃與故障狀況之偵測。微處理 器也可透過封裝上的本地介面，或透過遠端圖形使用者介 面而與使用者互動（參見以下照明網路功能）。例如，微處理 器（例如由ATMEL提供的ATMEGA8-16AI積體電路）可得以 安裝於封裝中並加以耦合，以採用中央處理單元（cp叼而掃 描鍵盤U5、管理顯示面板ln、以及交換與使用者選擇： 任-其他需要顯示之項目有關的資料。㈣可以為分離的 微控制n，例如由ATMEL提供的ATMEGA32_16ai積體電 路’其執打韌體以實施以上說明的燈操作功能。已得以整 合至單一鎮流器中的該等功能之一示範性實施方法如下。

女裝於封裝中的控制電子裝置（例如微控制器及相關喷 的附页電路)可加以耦合以控制反相器並接收燈負載類翌 之選擇，以便相同燈輸出可交替驅動（例如）高壓鈉燈及金屬 •素燈，而不需要一分離反相器。微控制器因而控制功率 切換級以便單-燈輸出可採用有效率的方式而驅動不同類 ，的燈之各個，從而不會對各燈的亮度及壽命產生不利影 喜在另-具體貫施例中，可設計鎮流器以便可由相同輪 出驅動不同燈類型，包括高壓納燈、金屬函素燈、以及录 汽燈（水銀燈）。可如下說明各類型的燈與配置切換功率級所 而要白“令之間的「映射」。對定位在鎮流器封裝上的數位 顯示H上的查詢作出回應、，使用者使用鍵盤按紐在程式化 至具有燈類型、燈功率、以及燈製造商之指定之動體中的 替：方案之間進行選擇。作為一替代方案，可藉由設定鎖 。封展内的DIP開關（圖中未顯示）而指示燈類型、燈功 96984.doc -15· 200531599 率、以及燈製造商之使用者選擇。 /登開啟程序可以如下。在鎮流器中的控制電路通電之 後’首先決定需要驅動的燈之類型（例如藉由讀取開關設定 或已由使用者在本地或遠端所進行的選單選擇）。接著可觀 :到以下用於功率切換級的開啟序列：首先啟動降壓轉換 益’然後啟動功率因數修正/升塵轉換器電@，並接著啟動 反相器級。此係因為功率因數修正電路在沒有負载的情況 下：動可能會遇到一定困難。固定或可電性調整之預負載 :交替用以完成升壓PFC之正確啟動，但是以上說明的排序 提4更有效及經濟之方法。將設計初始設定來驅動已採用 =標稱功率額定值（例如最大亮度）所選擇的特定類型之 、、一 4已麦熱並得以驅動，則藉由控制電子裝置而獲 付減光器位準（例如藉由讀取減光器開關設定或選單選 擇)。接著藉由命令反相器的輸入電壓之變化或調整反相器 的輸入電壓而獲得所需減光位準。在圖2所描述的具體實: 例中，達到此點係藉由命令降壓轉換器2〇6以減小其輸出電 壓。可針對各類型燈將許多預定減光器位準映射為對應反 相裔輸入電壓及反相器操作頻率。 除選擇需要由給定燈輸出所驅動的燈之類型的能力以外 或作為該能力之替代方案，本發明之另一具體實施例需要 控制邏輯來控制（例如）反相器，以便可由相同燈輸出來驅動 具有各功率之各種特定製造商的燈。因此參考圖2，除燈負 載類型選擇器216以外或作為替代方案，單一鎮流器如之 封裝可包括照明製造商選擇器22G，其藉由使用者提供選擇 96984.doc -16- 200531599 給可程式化微處理器控制電路21G。可程式化微處理器接著 可存=(例如）用於燈負載類型及/或照明製造商之特定組合 的預疋查找表，及額定燈功率選擇（從分離的功率選擇器 218接收）’以決定降壓轉換器及/或反相器之哪些操作參數 要改k，以便適當地點燃並驅動將得以連接的燈。 ,在圖2及4所解說的本發明之具體實施例中，#在二種類 型白口勺使用者介面，其係安裝於鎮流器之封裝内並且使使用 者可手動選擇需要驅動的燈之設定。在圖”斤描述的版本 中，此使用者介面包括顯示面板1Π及鍵盤115。相反，圖3 所描述的版本為經濟版本，其中例如旋轉多位置開關W、 S2或S3係安裝於封裝中，以便使用者可作出他/她的選擇。 作為旋轉開關之替代或附加方案，可將DIP開關安裝於封裝 中以執行相同的選擇。在經濟版本中，可因減小的功能性 (例如沒有網路通訊能力）而不需要可程式化微處理器控 制，相反可提供合適的控制邏輯3丨〇，以將燈選擇之組合轉 化為用以配置降壓轉換器2〇6及反相器2〇8之操作的需要命 令。控制邏輯310也可設計成透過減光器選擇器（圖中未顯 不）而接收減光器位準，並作為回應而適當地配置功率切換 級以達到所需減光位準。 應注意在某些具體實施例（例如用以驅動HID燈的鎮流器） 中，彳政處理裔控制電路將在最初致動燈輸出以驅動燈後（例 如15分鐘）啟動定時器，其停用減光功能直至已隨燈的開啟 而過了 一段預定時間間隔。 應注意關於減光功能，許多高密度放電燈實際上並非設 96984.doc 200531599 7成得以減光，而通常係僅在其最大敎亮度情況下進行 操作。在此類情況下，與可將發光度連續減小至實質上： 百分之零的傳統白熾減光能力相比，此處所提供的減光功 能最多可減小發光度達百分之五十或另一預定位準減光。 整合照明網路功能 ▲返回*考®卜照明m之此具體實闕還能經由遠端 -句問通I網路介面214而有效地作為照明網路中的終端節 點。舉例而t，可將RS485通訊槔建立於封裝中並與可程式 化微處理器控制電路2_合，以使圖形使用者介面可遠二 程式化鎮流器。因此數百甚至數千個燈之燈輸出特徵的變 化可能經由遠端位置(例如商用建築物或農場之設施管理 者之辦公室）而得以即時實現。更_般而言，現在參考圖h 及8b，網路介面214使個別鎮流器1〇2可以成為照明網路之 部分，該網路具有大量不同類型的燈（例如）謝、8〇6及81〇, 其可經由具有遠端中心機器814的中央辦公室或位置而加 以控制。機器814可以為運行照明控制與管理軟體之個人電 腦。還存在信號轉換器816’而在某些具體實施例中存在一 或多，信號增訊器818。通訊鏈路⑽可以為各鎮流器 與機益814之間的有線或無線鏈路。機器814可以為多層階 層式網路中的集線器（例如_)。圖形使用者介面可以在與 ，端中央機器8 i 4通訊的主要控㈣置中運行，該主要控制 裝置可以為行動手機、個人數位助理(pDA)、筆記型電腦、 或更傳統的臺式單元’其運行照明控制與管理軟體（參見以 下說明的圖9至11)。 96984.doc 200531599 針對照明鎮流器的通訊可包括命令或請求，其用以開啟/ 關閉輸出，設定由燈之特定類型、功率、或製造所需要的 :出特徵，執行減光功能’在給定時間間隔已消逝之後設 定定時器以開啟或關閉輸出，以及藉由關閉輸出來實施日 間功率節省，而無需將光電池安裝於燈或照明鎮流器附近。

除針對照明鎮流器的通訊以外，照明鎮流器1〇2可依靠其 程式化微處理器而實際上啟動發送給中央遠端機器814的 命令或請求。例如，鎮流器可週期性地發送其操作之報告， 包括燃燒小時更新並指示其個別燈的故障或迫近故障。此 係照明鎮流器之-範例，其中鎮流器的積體控制電子裝置 為可程式化以提供即時診斷，其可傳送至中央位置以進行 處理，或其可在鎮流器之顯示面板上得以本地顯示。後者 為用作單獨單元的鎮流器之—範例，纟中使用者採用積體 顯示面板及鍵盤而配置鎮流器之輸出，而且使用顯示面板 來顯示所監視的燃燒小時、熱輸出、及效率，其可在微處

理杰控制的條件下得以計算。 圖〜至8·示具有對話方塊或視窗的賴性遠端圖形使 用者介面(GUD之螢幕快照(screen sh〇t)，#可用以管理昭 明網路。在此處亦稱為裝置的鎮流器，在例如辦公室、樓 層或房間之其特定實體位置下可分組顯示(例如圖8c)。燈強 度（減光開啟/關閉狀態）可採用GUI加以控制（個別而言，例 如圖及/或根據每個區域，例如圖8小已收集關於各裝 置之歷史操作資訊儲存於資料庫中，並可經由分離的視窗 而加以檢視（例如圖8f)。 96984.doc -19- 200531599 網考圖9，其顯示另—類型的照明網路之方塊圖，該 稱為=網路Τ緒鎮流器102來提供靈活的照明應用。在亦 路；規“、明貧料收集系統或網路之此類型的照明網 類型：戶:存在軟體/硬體之三個項目。存在飼服器9°4、 提H 及類型2用戶9IG°飼服議可以為運行 資料=收集服務之應用程式的機器，並且可以提供長期 壬欠、子例如在硬碟驅動器内。伺服器904亦可執行以下 IS田百先’其可用以經由-網路(例如網際網路)而連接及 歼戶應用程式（類型1或類型2)。此外，伺服器可從盘之 連接的所有類型Μ戶接收資料，並可於（例如）資料庫中、週 射生地儲存資料。此週期性儲存可以（例如）每小時或每分鐘 舍生M司服器904還可回應來自類型2用戶910的請求。此類 回應可包括傳送來自資料庫的資料。 現在芩考類型}用戶9〇8，此可以為在機器上運行的應用 程式之組合，以便控制許多鎮流器102之操作。在網路中可 以存在許多類型}用戶908。各類型i用戶908可以為固定用 戶台（例如遠端中央機器814,參見圖8a)，其可以位於相對 較寬地理範圍内之不同地方的一或多個鎮流器102附近。 關於類型2用戶910，此可以為在機器上運行的應用程式 之組合，其使使用者可經由（例如）網際網路而到達伺服器端 資料庫之内容。類型2用戶91〇可以為遠距用戶台（包括，例 如，可攜式筆記型電腦），其可實質上位於存在網際網路存 取的任何處。 現在參考圖10，其顯示對話方塊之方塊圖，該對話方塊 96984.doc -20- 200531599 可在照明網路之高階圖形使用者介面（高階Gm)中得以顯 不’尤其係由用以管理照明網路的伺服器9〇4所提供的介 面。存在視窗840，其顯示與伺服器9()4連接的所有類型丄 ^類型2用戶。在視窗842中，描述當前活動，例如已從目 前活動的類型i用戶接收資料。此類視窗可以稱為類型Μ 戶記錄視窗。同樣地，存在稱為類型2用戶記錄視窗的另一 視窗844 ’其顯示類型2用戶之活動。視窗840使使用者可搜 尋與用戶的連接，並從料連接巾進行選擇讀改變其參

站點。此功能還使使用者可改變網際網路協定ιρ、該站點 的位址及其名稱。—旦已選擇該站點，則使用者還可透過 日期及時間對話方塊而定義從資料庫擷取鎮流器資訊的時 間間隔。一旦已輸入站點的選擇並施加時間間隔，則使用 者可4擇内部站點導航區域854中的特定燈。對於所請求的 、現在參考圖i i，其顯示高階Gm中的「飼服器監視器」程 :之螢幕快照’其使類型2用戶可在任何特定時間間隔期間 檢查已從任一鎮流器（經由類型1用戶）接收的資料。在此情 况下’已由連接網路之鎮流器所報告的資料包括迄今使用 的能量(例如千瓦小時)、燈電流、燈電壓、功率、鋰流器中 所：測的電_、咖電壓、以及鎮流器或燈的温度。軟 體還可提供用於燈的維護報告’例如顯示燈的狀況、其使 :期、電流及/或歷史性能、以及先前燈的更換。一般將示 乾性伺服器監視器視窗分為三個區域。存在站點導航區域 85〇’其使使用者可透過（例如）下拉清單而選擇類型丨用戶之 96984.doc 21 200531599 資料及時間間隔而言，關於所選燈的資訊可顯示於所示的 數個η曲線圖中，在該區域令該資訊指動態區域咖中的參 數取後，還可以存在區域860，其用數字顯示用於呈有區 域8二中所給定的確切日期及時間之燈及/或鎮流器參數。 應注意可添加縮放功能以擴大動態區域856中所示的曲線 之比例。 圖12顯示高階Gm之另—示範性螢幕快照，其中站點導 航對話方塊875使照明維護工程師可選擇—組織之數個不 同，、?、明子網路之一。該等子網路可位於不同域市或國家。 f塊8 7 7使工程師可選擇曰期及時間間隔以監視儲存器或 從儲喚回。經由文件夾標號圖標881而選擇給定站點中 ㈣定單元(多個鎮流器/燈方塊879接著採用曲線圖顯示 特疋燈之所選操作參數，而方塊88〇顯示用於所選單元中一 或多個燈之數字數值。或者可以使用配置㈣心所示的 曲線圖及對話方塊之其他方法。 軟艘控制特徵之概述 根據以上說明，可以存在三種截然不同的軟體形式，其 可在照明控制系統之-具體實施例中運行，以採用所說明 的個別鎮流器/1P S E能力而控制並維持系統。 鍵盤軟體：使用者開啟並關閉，改變燈組態，設定定時 減光器功能並監視燈性能、燈燃燒小時及電 的使其全部採用開關、鍵盤以及鎮流器封裝上的數位 顯不益。在某些具體實施例令，此軟體還可接受來自鎮流 W 山戈其内部之旋轉開關或D! p開關的照明控制命令。 96984.doc -22- 200531599 GUI軟體：燈經由鎮流n之有線或無線連接而與網路連 接，並且透過選擇轉發器及/或轉換器而與照明控制軟體通 訊。此軟體可安裝於個人電腦中並且經由網際網路、副 或其他網路而與另一控制單元連接，例如pDA、筆記型電 腦、蜂巢電話或另-個人電腦。因此可採用此方法而控制 個別鎮流之網路。例如參見圖心至V。 高階GUI軟體：此軟體可由照明維護工程師用以監視並 控制具有GUI控制的一或多個網際網路連接照明系統之性 能。該等系統可分散在世界各地，接收命令以傳送資料給 由问GUI軟體之官理者所控制的中央伺服器。此軟體因此 可控制GUI控制網路之一網路。例如參見圖9至12。 在所有三種情況下，可即時執行（個別鎮流器之電子裝置 及燈的）板上診斷及即時成本分析（根據歷史資料而決定操 作燈之成本）。接著可對燈操作進行調整以補償（例如）增加 的成本。 照明應用 當採用（例如）不同製造商的燈或不同功率的燈而取代較 大舨明應用之燈時，若使用（例如）此處所說明之電子鎮流器 (也稱為IPSE)，則不必實體上取代其個別鎮流器。相反， 式樣翻新可藉由簡單地重新配置或重新程式化IpSE(例如 經由在主要控制裝置中運行的圖形使用者介面）而發生，以 便用於個別燈的輸出埠可提供適當的電壓及功率。 對於某些應用或非常苛求的應用而言，上述燈功能的大 夕數功能（並非全部）可採用單一卟冗加以實施。在此情況 96984.doc -23- 200531599

下，各功施還可根據每個I 栌鮮晉U π Μ Μ電腦（亦稱為主要 環置)加以監視或改變。此能力可有助於更好 ： 規模照明環境中的昭明 吕 的照明之成本）。例如，建 運木物中 #物了具有不同的零售區段，其 在白天生產不同的流量振彳 、 里杈式。雖然少數區段在早上尤i繁 忙並因此需要完全照明，但是建築物之以㈣ 開放或具有最小的流動流量，從而需要甚少的光。其他區 段在白天的某些時間可能益 " 才门J犯無而很多的光，例如花園區段可 以具有-個接收陽光的敞開空間。建築物或者可以為多声 結構’例如高聳辦公建築物，其具有已決定需要比其料 層少的光之某些樓層或樓層之區段。各樓層或區段可以具 有分離的集線器。因此可採用集線器而將賴配置於適：

的階層中，以便可將系統控制軟體用以減光或甚至關閉I 給定區域中（例如）與相同集線器連接的IPSE。該等區域可 以相對較小，例如單一樓層上的少數辦公室中的辦公照 明，或者該等區域可以相對較大，例如整個城市之所有的 街燈。然而因為各鎮流器/IPSE可在網路上個別地程式化， 所以個別燈可獨立地加以減光或在遠端控制的條件下加以 關閉。 在許多情況下，照明之空間配置及所需功率對於各建築 物而言係彼此類似的（例如一實體擁有數個採用相同方式 配置的支路）。在此情況下，控制系統軟體設置（包括程式化 操作排程，例如根據每天24小時、每周七天、每年365天， 「空間」配置，以及用於IPSE的功率設置），一旦其已被決 96984.doc -24- 200531599 =用於㈣支路，則可加以簡單地拷貝並載入另一支路之 …、月.工制系統中。⑨多個支路中配置實體的照明控制系統 可以為實體節省大量的時間及費用。 本發明之-具體實施例包括_外殼，其具有電源供應輸 入以及用以驅動單一衿沾收认山 ’且的k輸出；以及一電源切換電路， 其係安裝於該外殼中並透過電源供應輸入而產生電力，該 電路具有複數個預定義設置’其可由使用者選擇成配置該 電路，以採用燈輸出而每次驅動複數個不同類型的放電燈 之一。設定可使高壓納燈、金屬ή素燈、以及汞汽高密度 放電k此由k輸出所驅動。電源切換電路可具有進一步的 預疋義設置，以使具有實質上不同功率容量的燈能夠由燈 輸出所驅動。電源切換電路替代或額外地具有可由使用者 i由建立於封裝中的使用者介面所手動預選擇的設定，以 才曰不可设计成用於由製造商所指定的不同類型之鎮流器的 不同製造商之許多放電燈之哪個放電燈將由燈輸出所驅 動0 如文#又落中所說明的本發明之具體實施例可進一步配備 安裝於外殼之外部面板上並與電源切換電路耦合的多位置 璉擇益開關’其中使用者將採用該開關來選擇預定義設置 之任一個。作為替代具體實施例，可安裝數位處理區段， 其係耦合成控制電源切換電路，而數位顯示面板及鍵盤可 女I於外殼之外部面板上並與數位處理區段耦合。使用者 接著可採用鍵盤選擇預定義設置之任一個，並經由顯示面 板而獲得關於設備之操作參數的資訊。 96984.doc -25- 200531599 通汛介面也可與數位處理區段耦合，以使設備可以 …月、’’罔路中的終端節點，並使使用者可從網路中的中：、 ^遠端選擇複數個賤義設置之任—個。可提供主要= 早兀’其與照明網路中的通訊介面通訊式耦合，並闽 形使用者介面，你田上 圖 使用者可㈣該介面而遠端選擇用於網路 、複個終端節點之各個的預定義設置之任-個。 在本發明之另_具體實施例中，可安裝進—步 來驅動另外的單一、批 輸出 k。可將另一電源切換電路安裝於批 中，該電路係透過電源供應輸入而產生電力來驅動另= 燈。 r臼刁 本發明不限於v μ、+、 、、古— 、述特疋具體實施例。例如，用以說明鎮 p ^件的操作之電壓及頻率編號可能僅應用於於本發 日之：，具體實施例的某些而非全部。在另一; 酿可具有單—封裝，其包含二個或二個以_^ 杜…其中各通道包括圖2或圖4所示之單一組的電子元 件。此類多輸出鎧、、ώ # 評於 打出鎮^可共旱相同燈輸入，或者其可由分 離燈輸入供雷。田^ 之範心。 、他具體實施例皆在中請專利範圍 【圖式簡單說明】 在Γ圖::::實施例藉由範例說明’但本發明並非限制 件 立：，附圖中相同的參考符號指示相似的元 揭示内容中本發明…」具體實施例不必 、體貫施例，而其意味著至少—個具體實施例。 團1颂示一示範性置 +A. » 早—輪出照明鎮流器之單一外殼或封 96984.doc •26. 200531599 裝。 圖2為可整合至照明鎮流器封裝中的示範性電子裝置之 方塊圖。 圖3顯示單一輸出照明鎮流器之示範性「經濟版本」。 Θ 4為可鉴β至鎮流器之經濟版本封裝中的示範性電子 裝置之方塊圖。 圖5為不乾性升壓轉換器/功率因數電路及備用電源供應/ 偏壓供應之示意電路。 圖6為示範性降壓轉換器之示意電路。 圖7為示範性反相器之方塊圖。 圖8a及8b為使用智慧電源切換元件（謂）的個別照明網 路之方塊圖。 圖8c至8f為可用以遠端控制贿之照明網路的 GUI軟體之螢幕快照。 圖9為大規模照明網路之方塊圖。 圖1〇為可顯示於較大規模照明網路之高階圖形使用者介 面（南階GUI)中的對話方塊之方塊圖。 圖11及12為示範性高階Gm之螢幕快照。 【主要元件符號說明】 102 鎮流β 103 電源輸入 104 燈輸出 105 開關 111 顯示面板 96984.doc -27- 200531599 115 鍵盤 204 升壓轉換器 206 降壓轉換器 207 反相器 208 反相器 210 控制電路 212 備用電源 214 通訊網路介面 216 燈負載類型選擇器 218 功率選擇器 220 照明製造商選擇器 226 濾波器 310 控制邏輯 505 變壓器 507 電阻器 509 電阻器 511 電容器 512 電容器 804 燈 806 燈 810 燈 814 遠端中心機器 816 信號轉換器 818 信號增訊器 96984.doc -28- 200531599 820 通訊鏈路 840 視窗 842 視窗 844 視窗 850 站點導航區域 854 内部站點導航區域 856 動態區域 860 區域 875 對話方塊 877 方塊 879 方塊 880 方塊 881 圖標 904 伺服器 908 類型1用戶 910 類型2用戶 SI 開關 S2 開關 S3 開關

96984.doc 29-

Claims (1)

1. 200531599 十、申請專利範圍： 1 · 一種照明設備，其包括： a) 一電子襄置封裳，其具有一電源輸入及一燈輸出； b) —功率因數修正（PFC)電路，其係安裝於該封裝 中，該PFC電路具有一切換電源供應電路以根才康該電源輪 入而提供一已調節直流輸出電壓； C)反相裔，其係女裝於該封裝中，該反相器具有與 该PFC電路之-輸出耗合的一輸入，及與該燈輸出麵合的 一輸出； d) 控制電子裝置，其係安裝於該封裝中並係耦合以控 制該反相器並接收燈負載類型之一選擇，以使得相同之 燈輸出可父替驅動一高壓鈉（HPS)燈及一金屬_素（mh) 燈；以及 e) 一使用者介面’其係安裝於該封裝中並與該控制電 子裝置耗合，以使-使用者可手動選擇將驅動該Hps燈及 該MH燈其中之-，其中該使用者介面包括—文數字顯示 面板及一鍵盤。 2.如請求項丨之照明設備，其中該封裝僅量測不超過大約 3000立方羞米的體積，並且其中…至^的重量不超過大約 4.5公斤。 3 ·如請求項2之照明設備，其進一步包括： 一電磁干擾（EMI)濾波器’其係安裝於該封裝中並具有 與該電源輸入耦合的一輪入，及耦合成供給該pFc電路的 一輸出。 96984.doc 200531599 4.如請求項3之照明言免備，其中該控制電子裝置係可程式化 以提供即時診斷。 5 · 一種照明鎮流器，其包括： 一電子裝置封裝，其具一交流電源輸入及一燈輸出； 一功率因數修正（PFC)電路，其係安裝於該封裝中以提 供來自該交流電源輸入的一直流輸出電壓； 一反相裔，其係安裝於該封裝中，與該PFC電路耦合並 係耦合成驅動該燈輸出；以及 一微處理器及附帶電路，其包括一放電燈鎮流器定時 杰、外部繼電器、外部減光器、及外部開關之功能，且 具有一控制整合程式，該程式將該附帶電路整合至一縮 小包裝中。 6· 一種整體照明鎮流器，其包括： 一功率因數修正（PFC)電路，其具有一切換電源供應電 路以提供來自一交流電源輸入的一直流輸出電壓； 一反相器，其具有帶有一燈輸出的一切換電源供應電 路；以及 控制處理器，其係耦合成控制該反相器，其中該燈 輸出可採用包括至少90VAC至300VAC的交流電源輸入， ^動不同輸入電壓範圍内不同氣體類型之高密度放電 (HID)燈，並且其中該控制處理器將監視該照明鎮流器之 複數個功能，並且為了對該等不同氣體類型hid燈之任一 個進行減光之目的而即時操縱該燈輸出之電流及電壓。 、—種照明設備，其包括： 96984.doc 200531599 一電子照明鎮流器封裝； 一功率因數修正（PFC)電路，其係安裝於該封裝中並具 有切換電源供應電路以提供來自一燈輸入的一直流電 壓； 反相為，其係女裝於該封裝中並具有勾與該電路 之一輸出輕合的一輸入，及b)與一燈負載躺合的一輸出； 以及 一二可程式化微處理器，其係安裝於該封裝中並且係耦 合成控制該反相器，以便複數個不同類型的燈負載可由 忒輸出所交替驅動，該等不同燈類型包括高壓鈉燈、金 屬鹵素$且、以及汞汽燈（水銀燈），其中該等不同燈類型之 各類型可在複數個不同燈輸入電壓下加以驅動，並且其 中該微處理器係程式化以進一步控制該反相器，以便具 有各功率的各製造類型燈可在該等複數個不同燈輸入電 壓下加以驅動。 8 ·如明求項7之照明設備，其中該等複數個不同燈輸入電壓 係至少在90VAC至200VAC以及200 VAC至300 VAC之範圍 内’而該等各功率係至少在15〇w至300W以及250W至 430W之範圍内。 9·如請求項8之照明設備，其進一步包含安裝於該封裝内的 電路，其包括一定時器、一繼電器、一減光器及一開關。 10·如請求項9之照明設備，其進一步包含： 使用者介面，其係安裝於該封裝内並與該微處理器 搞合，以使一使用者可手動選擇用於複數個不同燈功率 96984.doc 200531599 之一的一設置、用於複數個不同照明製造商之一的一設 置、以及用於複數個不同燈負載類型之一的一設置。 11·如請求項10之照明設備，其進一步包含一備用電源供應 電路，其係安裝於該封裝中並係耦合成為該燈輸入之該 微處理器供電。 12·如請求項丨丨之照明設備，其進一步包含一遠端詢問通訊 網路介面，其係安裝於該封裝中並與該微處理器耦合， 以使一圖形使用者介面可遠端程式化該照明設備。 13·—種照明鎮流器，其包含·· 一電子裝置封裝，其具有一電源輸入及一燈輸出； 一功率因數修正（PFC)電路，其係安裝於該封裝中，該 PFC電路具有一切換電源供應電路以根據該電源輸入而 提供一已調節直流輸出電壓，其係交替在（a)1〇〇伏特與 2〇〇伏特交流電壓之間及（b)2〇〇伏特與3〇〇伏特交流電壓 之間； 一降壓切換電源供應轉換器，其係與該PFc電路耦合以 提供一可調整輸出電壓； 一反相器，其係與該轉換器耦合並具有一切換電源供 應電路以提供用於該燈輸出的一燈電壓；以及 控制電子裝置，其係安裝於該封裝中並係耦合成控制 該反相器，其中該控制電子裝置將控制該反相器，以便 該燈輸出可以在該等兩個電源輸入電壓範圍内（a)交替驅 動一高壓鈉（HPS)燈及一金屬函素^^⑴燈之相同燈，或（b) 交替驅動一 HPS燈及一汞汽（MV)燈之相同燈。 96984.doc -4- 200531599 1 4. 一種照明鎮流器，其包含·· 一電子裝置封裝； 固態切換電源供應電路及控制電子裝置，其係安裝於 該封裝中以驅動一氣體放電燈，包括複數個整合至該固 態電子裝置中用於該燈之減光及定時器操作的功能，從 而消除使用複數個外部組件之需求，該等組件包括當採 用一磁性鎮流器驅動該燈時實現該減光及該定時所需要 的一疋時器、一繼電器、一減光器、與一開關；以及 ^使用者面，其係安裝於該封裝中並與該控制電子 裝置輕合’以使-使用者可手動指示該HPS燈及該贿燈 之哪一個、或該HPS燈及該MV燈之哪一個將得以驅動。 15.如請求項14之鎮流器，其中該使用者介面包含一顯示面 板以顯不選單項目，其係指HPS燈類型、MH燈類型、及 卿燈類型；以及一鍵盤，其使該使用者可操縱該等選單 項目並選擇用於需要驅動的該燈之該等選單項目之一。 16·如^求項15之鎮流器，其中該切換電源供應電路包含供 給-反相器的，轉換器’該反相器的輸出將驅動該 放電燈’而該控制電子裝置係進，合成調整該轉換 :之-輸出位準’以回應用於需要驅動的該燈之—減光 器位準設置中的一變化。 1 7· —種用於照明控制的方法，其包含： m數個鎮流m明應用中，該等鎮流器之^ :固將切換電源供應電路及控制電子裝置整合於一個… #中㈣裝貫施-減光功能、—輸出開啟/關閉功能 96984.doc 200531599 可凋整輪出功率、驅動不同燈類型之能力、與驅動來自 不同製造商的燈之能力；以及 設定-減光器位準、輸出開啟/關閉、輸出功率'燈類 型輸出、以及燈製造商輸出，其係用於依據該照明應用 之該等鎮流器之各個。 18 19. 20. 21. 22. 23. 24. 如請求項17之方法，其中該等鎮流器之各個任何一次僅 可驅動一個高強度放電燈。 ^請求項18之方法，其中從硬體之—觀點看，該等鎮流 為之各個本質上為複製品。 如請求項19之方法，其中經由建立於該封裝中的一個別 使用者介面，執行設定詩料鎮“之各個的該減光 器位準、該輸出開啟/關閉、該輪出功率、該燈類型及該 燈製造商輸出之一或多項。 如請求項20之方法，其中該等鎮流器之各個在該個別封 裝中内整合一排程器功能，該方法進一步包含經由其個 別使用者介面而設定用於該等鎮流器之一的定時操作。 如叫求項19之方法，其中採用在與該等鎮流器通訊式耦 口的一中央遠端機器中運行的一圖形使用者介面，執行 設定用於該等鎮流器之各個的該減光器位準、該輸出功 率、該燈類型及該燈製造商之一或多項。 如请求項22之方法，其進一步包含經由該圖形使用_介 面而《又定用於讜等鎮流态之各個的一輪出開啟/關閉排 程。 如請求項23之方法，其進一步包含： 96984.doc 200531599 在該中央遠端機器中接收來自該等鎮流器之各個的 報告，其指* 一個職的—故障或一迫近故障。 25· —種照明鎮流器，其包含： 一轉換器’其用以提供來自該鎮流器之-燈輸入的 已調節電壓； 電壓調節器、，其具有一輸入，其 ，及一輸出，其用以提供一可調 一可調整之降壓切換 用以接收該已調節電壓 整的已調節電壓；

   -反相器，其具有一輸入’其用以接收該可調整的e 調節電n-輸出，其“供給該鎮流器之—燈輸出 以及 控制電路，其用以命令該降I調節器及該反相器之一 或多個操作參數中的一變化， 口應逯擇可由該燈輸出 所驅動的複數個不同燈類型之一的燈類型選擇令的一變 化。 26·如請求項25之鎮流器，其進-步包含控制電子裝置，其 用以命令該等一或多個操作參數 Α ^ , Τ曰1麩化，從而回應 於減光器設置中的一變化。 27.如請求項26之鎮流器，其中該 ^ is ^ ^ ^ 寺或夕個操作參數包括 6亥相反益之该可調整的已調節電麼及_操作頻率。 2 8. —種照明鎮流器，其包含： 一轉換器’其用以提供來自該鎮流 已調節電壓； ^輸入的 一降壓切換電壓調節器， 八有輸入以接收該已調 96984.doc -7- 200531599 郎電壓； 一反相器，其具有，輸入，用以與該調節器之一輸出 耦合；及一輸出，用以供給該鎮流器之一燈輸出；以及 控制電路，其用以改變該降壓調節器及該反相器之一 或多個操作參數，以回應選擇可由該燈輸出所驅動的複 數個來自不同製造商的燈之一的燈製造商選擇中的一變 化° 29·如請求項28之鎮流器，其中設計一或多個操作參數令的 該變化，以便該燈輸出可滿足該選擇的燈製造商之_標 稱電流要求。 30.如請求項29之鎮流器，其中該等一或多個操作參數包括 該相反器之一輸入電壓及一操作頻率。 96984.doc