[发明专利]用于将信息编码在AC线路电压上的方法和装置

说明书

技术领域

本公开内容总体上针对用于将信息编码在AC线路电压上的创造性方法和装置。更具体地，在此公开的各种创造性方法和装置涉及经由经编码的AC功率信号对照明设备进行控制。

背景技术

在各种照明应用中，常常期望对由一个或多个光源所产生的光的强度进行调节。这通常是经由用户操作的设备而完成的，这类设备通常被称为“调光器”，其对输送给光源的功率进行调节。已知多种类型的常规调光器允许用户经由某些类型的用户界面(例如，通过旋转和移动常被安装在接近期望对光级进行调节的区域的墙壁上的旋钮、滑块，等等)对一个或多个光源的光输出进行调节。某些调光器的用户界面还可以配备有开关/调节机构，其使一个或多个光源能够被瞬间地关闭和开启，并且在开启时使它们的光输出逐渐地变化。

许多用于一般室内或室外照明的照明系统常由交流(“AC”)电源供电，这类电源通常被称为“线路电压”(例如，120(RMS，有效)伏60Hz、220(RMS，有效)伏50Hz)。AC调光器通常接收AC线路电压作为输入，并且某些常规调光器提供具有一个或多个可变参数的AC信号输出，这些参数具有响应于用户对调光器的操作而对输出信号的平均电压(并且因此对AC输出信号输送功率的能力)做出调节的效果。这一调光器输出信号一般应用于，例如，安装在与调光器输出端相耦合的常规插座或固定装置(这样的插座或固定装置有时被称为在“调光器电路”上)中的一个或多个光源。

常规AC调光器可被配置用于以多种不同的方式控制输送到一个或多个光源的功率。例如，用户界面的调节可致使调光器增大或减小AC调光器输出信号的电压振幅。在其他配置中，用户界面的调节可致使调光器(例如，通过“削减”部分AC电压周期)对AC调光器输出信号的占空比进行调节。这一技术有时被称为(基于输出信号的可调相位角度的)“相位调制”。这种类型的最常用的调光器也许会采用TRIAC(双向晶闸管)设备，其被选择性地操作，以通过斩掉AC电压半周期的上升部分(即，在零交叉点之后和峰值之前)对调光器输出信号的占空比进行调节(即，对相位角度进行调节)。其他类型的调节占空比的调光器可采用栅极关断晶闸管(gate turn-off(GTO)thyristor)或绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistors(IGBT))，其被选择性地操作，以斩掉AC电压半周期的下降部分(即，在峰值之后和零交叉点之前)。

图1概括地示例说明了一些常规的AC调光器实施。特别是，图1示出了可以向一个或多个常规光源提供功率的AC电压波形302的范例(例如，代表标准线路电压)。图1还示出了响应于用户界面305的通用AC调光器304。在上面所讨论的第一实施中，调光器304被配置用以输出波形308，其中调光器输出信号的振幅307可经由用户界面305进行调节。在上面所讨论的第二实施中，调光器304被配置用以输出波形309，其中波形309的占空比306可经由用户界面305进行调节。

两种前述技术都具有调节施加在光源上的平均功率的效果，其转而对光源所产生的光的强度进行调节。白炽光源特别适合于这种类型的操作，因为当有电流以任意方向流经灯丝时它们都产生光；伴随着施加到光源上的AC信号的RMS电压受到调节(例如，无论是通过对电压振幅还是占空比的调节)，输送到光源的功率也被改变，并且相应的光输出亦发生改变。对于占空比技术而言，白炽光源的灯丝具有热惰性并且在短期的电压中断中不会完全停止发光。相应地，由人眼所感觉到的所产生的光在电压被“斩断”时看起来不会闪烁，而是看起来逐渐变化的。

其他类型的常规调光器提供0-10伏的模拟信号作为输出，其中输出信号的电压与所期望的调光程度成比例。在操作中，这样的调光器通常在调光器输出电压为10伏时提供0％的调光(即，光输出“全开”)，而在调光器输出电压为0伏时提供100％的调光(即，光输出“关闭”)。一方面，这些调光器可被配置用以提供不同的线性或非线性的输出电压曲线(即，输出电压与调光率之间的关系)。

还有其他类型的常规调光器，例如那些采用了在其中数据分组可经由一条或多条数据电缆(例如，DMX512电缆)传输到一个或多个照明单元的DMX512控制协议的调光器。DMX512数据使用RS-485电压电平和“串级链”布线惯例进行发送。在典型的DMX512协议中，数据以250kbit/s串行传输并且被分组为被称为“帧”的上至513字节的包。第一字节总是“起始码”字节，其将正在发送的数据的类型告知所相连的照明单元。例如，对于常规调光器而言，通常使用零起始码。