СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ АДРЕСАЦИИ ДЛЯ МОЗАИЧНОЙ СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ
AUTOMATIC ADDRESSING METHOD FOR MOSAIC LIGHTING SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу для управления модульной системой освещения, которая построена из многоугольных модулей освещения, и к такой системе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Модульное освещение относится к модулям, которые можно компоновать для того, чтобы получить большие устройства освещения различных форм и размеров. Каждый модуль освещения имеет несколько световых элементов, например LED (светодиодов) RGB. В дополнение к гибкости в приспособлении размера и формы таких модульных прикладных систем освещения, например, к доступному пространству, где должна быть установлена модульная прикладная система освещения, или по другим причинам такие модульные прикладные системы освещения могут использоваться для визуализации картин освещения, например неподвижных или движущихся изображений или световых эффектов на экране, который может иметь размер и форму, которые обычно отклоняются от стандартных прямоугольных жидкокристаллических устройств отображения (LCD). В частности, двумерные модули освещения обычно называются элементами мозаичного освещения или просто элементами мозаики. Такой модуль освещения может иметь различные многоугольные формы, например квадратную, треугольную или пятиугольную форму. Модули освещения не ограничиваются двумерными формами, а могут иметь трехмерные формы, например, в виде куба или пирамиды.
WO 2007/063487 раскрывает способ известного уровня техники для управления системой освещения. Система освещения создается из множества модулей освещения, которые являются соединяемыми для образования матрицы желаемой формы. Система включает в себя управляющее устройство, которое подключается к одному из модулей освещения в матрице. Управляющее устройство обеспечивает данные освещения для матрицы, и когда модули освещения правильно адресуются, матрица отображает желаемую картину освещения, например изображение, видео, световой эффект или т.п. на основе данных освещения. Такая система освещения может использоваться во многих разных применениях, однако часто устанавливается на стену, потолок или на отдельно стоящий держатель.
Желательно, чтобы систему освещения было просто устанавливать и начинать использовать. Это имеет место в системе, раскрытой в WO 2007/063487. Модули освещения являются произвольно соединяемыми с помощью механических, а также электрических соединений, например блоков связи, компонуемых по их сторонам. Однако эта свобода соединения повышает требования к тому, как передавать данные освещения через всю матрицу модулей освещения так, что каждый модуль принимает правильные данные, а также правильно отображает данные. В соответствии с WO 2007/063487 выполняется обучающая процедура для задания компоновки модуля освещения и сети связи для взаимодействия между управляющим устройством и модулями освещения. Управляющее устройство отправляет маркер подключенному модулю освещения. Маркер затем перенаправляется от модуля к модулю, гарантируя при этом, что все модули освещения пройдены маркером. Одновременно геометрическая информация о том, как модули освещения компонуются относительно друг друга, получается и сообщается обратно управляющему устройству. Посредством этого приобретается информация о структуре.
Дополнительно, что касается адресации, изначально модули освещения не имеют адреса. Каждому из модулей освещения назначается адрес, когда маркер первый раз приходит в них. После каждого назначения адрес обновляется, и обновленный адрес перенаправляется вместе с маркером следующему модулю, чтобы гарантировать, что один и тот же адрес не предоставлен двум разным модулям.
Этот способ приобретения сведений о структуре матрицы и обеспечения модулей индивидуальными адресами является очень гибким и точным, но он достаточно сложный и требует достаточно компетентного управляющего устройства. Для некоторых применений было бы достаточно более простого решения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения - предоставить альтернативное решение управления системой освещения.
Эта цель достигается с помощью способа управления системой освещения в соответствии с настоящим изобретением по п.1 формулы изобретения и системы освещения по п.7. Благодаря локальной процедуре адресации и формированию относительных адресов на основе положения модуля освещения в матрице и заранее определенному плану адресации не нужно никакой обратной связи с управляющим устройством. Следует отметить, что увеличение и уменьшение, упомянутые в формуле изобретения, а также ниже в описании, не ограничиваются цифрами, а обычно задают перемещение вверх или вниз в последовательности адресных элементов.
В соответствии с вариантом осуществления способа, процедура конфигурации выполняется для всех модулей освещения в системе освещения при начальном запуске, а также для одиночного модуля освещения, когда он добавляется в систему освещения, пока она работает. Этот вариант осуществления обладает преимуществом в том, что модуль освещения просто добавить. Поскольку добавленному модулю освещения при запуске назначается относительный адрес посредством адресных данных, принятых от соседнего модуля освещения в соответствии с заранее определенной моделью адресации, нет необходимости во взаимодействии между новым модулем освещения и блоком управления, а формирование адреса автоматизировано.
В соответствии с вариантом осуществления способа, он содержит обеспечение системы освещения данными освещения, выполненными с возможностью формирования картины освещения посредством модулей освещения, где картина освещения имеет заранее определенный размер. Этот вариант осуществления способствует простоте, поскольку управляющему устройству не нужно знать или выяснять фактический размер и форму матрицы.
В соответствии с вариантом осуществления способа, адресные элементы содержат элемент столбца и элемент строки, посредством этого предусматривая простой план адресации для обозначения строки/столбца и увеличения/уменьшения.
В соответствии с вариантом осуществления способа данные об ориентации освещения содержат индивидуальную идентификацию стороны для каждой стороны модуля освещения, причем вращательный порядок идентификаций сторон одинаков для всех модулей освещения, где упомянутый этап выравнивания содержит установку ориентации освещения в соответствии с уникальным заранее определенным сочетанием идентификаций сторон. Поскольку вращательный порядок идентификаций сторон является общим для всех модулей освещения, легко определить допустимые сочетания соседних идентификаций сторон и также отрегулировать ориентацию освещения модуля освещения, если определенное сочетание недопустимо.
Соответствующие варианты осуществления системы освещения в соответствии с этим изобретением демонстрируют аналогичные преимущества.
Отметим, что изобретение относится ко всем возможным сочетаниям признаков, перечисленных в формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения сейчас будут описываться подробнее со ссылкой на прилагаемые чертежи, показывающие предпочтительный в настоящее время вариант осуществления изобретения.
Фиг.1 иллюстрирует вариант осуществления системы и способа освещения в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2a-2f иллюстрируют разные примеры того, как работает процедура ориентации освещения в соответствии с вариантом осуществления способа.
Фиг.3 иллюстрирует процедуру адресации и отображение картины освещения в соответствии с вариантами осуществления способа и системы.
Фиг.4 иллюстрирует альтернативную процедуру отображения картины освещения в соответствии с изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Преимущество системы освещения в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что при установке модулей освещения, или элементов мозаики их не нужно будет размещать в заранее определенной вращательной ориентации. Традиционно модули освещения снабжены знаком "этой стороной вверх" на их задней стороне. С точки зрения удобства использования потребность иметь все элементы мозаики, повернутые должным образом, кажется обременительной. Это подразумевало бы, что пользователям приходится подчиняться знаку на задней стороне модуля освещения перед добавлением модуля освещения в матрицу. В результате пренебрежения таким знаком модули освещения могут стать неверно ориентированными. Однако здесь, а также в системе, раскрытой в WO 2007/063487, которая описана выше, модулям освещения разрешено поворачиваться произвольно при установке. Способы ориентации и адресации в соответствии с изобретением следят за тем, чтобы картина освещения в любом случае правильно отображалась в конечном счете, что будет объясняться ниже. Здесь мы подходим к моменту, где начинает действовать интеллект модуля освещения. Проблема выравнивания решена в стиле "включай и работай (PnP)", то есть проблема выравнивания решается системой, незаметной для пользователя.
Фиг.1 показывает пример системы 1 освещения, содержащей несколько модулей 3 освещения, которые установлены для образования матрицы 5. Форма матрицы является всего лишь пояснительным примером, показывающим, что в принципе можно создать любую желаемую форму, которая доступна с учетом формы модулей 3 освещения. В дополнение к модулям 3 освещения система 1 освещения содержит управляющее устройство 7, которое подключено к одному из модулей 3 освещения, и источник 9 картины освещения, который подключен к управляющему устройству 7. Картина освещения предоставляется управляющему устройству, которое, в свою очередь, применяет ее к подключенному модулю 3 освещения, который в дальнейшем будет называться первым модулем освещения. Каждый модуль 3 освещения имеет блок 11 связи на каждой своей стороне. Каждый модуль 3 освещения содержит множество элементов 13 освещения, например LED (светодиодов) RGB. Например, каждый модуль 3 освещения может содержать 16 элементов 13 освещения, симметрично распределенных по модулю освещения в четырех строках и четырех столбцах. Дополнительно каждый модуль 3 освещения имеет контроллер 10 модуля, который управляет работой модуля 3 освещения.
Когда два соседних модуля освещения соединены, блоки связи их соответствующих соседних сторон соединены для передачи данных. Как правило, когда модуль 3 освещения принимает данные освещения через один блок 11 связи, он использует данные, которые предназначены для него, и повторно передает данные освещения по всем другим сторонам любому другому соседнему модулю 3 освещения. В некоторых применениях при повторной передаче данных освещения модуль 3 освещения может добавлять или изменять некоторые данные в зависимости от своего состояния. Чтобы правильно обрабатывать эти данные освещения, все модули 3 освещения должны быть правильно вращательно ориентированы. Чтобы гарантировать правильную ориентацию, модуль 3 освещения, когда находится в режиме готовности, выполняет процедуру конфигурации, которая будет описана ниже.
Во-первых, будет описываться начальная ситуация, то есть когда система 1 освещения или матрица 5 включается первый раз или после выключения питания. В качестве примера предполагается, что модули 3 освещения квадратные, то есть каждый модуль 3 освещения имеет четыре стороны, каждая из которых может быть соединена с другим модулем 3 освещения. Дополнительно с целью понятного объяснения стороны обозначаются аналогично компасу, то есть север N, восток E, юг S и запад W во вращательном порядке по часовой стрелке.
При включении системы 1 освещения начинается процедура конфигурации, при которой каждый модуль 3 освещения по команде контроллера 10 модуля начинает принимать данные по всем четырем сторонам. Затем контроллер 10 модуля начинает проверку блоков 11 связи один за другим для обнаружения начала приема данных на заранее определенной стороне, например северной стороне. Управляющее устройство 7 предоставляет первому модулю 3 освещения данные об ориентации освещения и адресные данные. Сначала будет объясняться обработка данных об ориентации освещения, а затем будет объясняться, как обрабатываются адресные данные. Посредством контроллера 10 модуля первый модуль 3 освещения обнаружит прием данных на одной из своих сторон посредством блока 11 связи и проанализирует данные. Данные об ориентации освещения содержат опорную ориентацию, например "север", которая означает, что первый модуль освещения принимает данные с северной стороны соседа, которым в этом случае является управляющее устройство 7, но процедура одинакова независимо от того, к какому виду блока относится сосед. Поскольку первый модуль 3 освещения принимает данные с северной стороны соседа, предполагается, что он принимает данные на своей южной стороне. Затем контроллер 10 модуля в первом модуле 3 освещения проверит, является ли его приемной стороной южная сторона. Если это так, то первый модуль выполнит некоторые заранее определенные измерения, включающие в себя обработку адресных данных. Если приемная сторона не является южной стороной, то контроллер 10 модуля в первом модуле компонуется так, чтобы выравнивать свою собственную ориентацию освещения с принятой ориентацией освещения. Выравнивание не получается путем физического вращения модуля 3 освещения, а его внутреннее обозначение разных сторон будет поворачиваться до тех пор, пока сторона, которая соединена с управляющим устройством 7, не станет южной стороной. Конкретнее, в соответствии с этим вариантом осуществления первый модуль 3 освещения отвечает на обозначения несовпадающей стороны перестановкой всех сигналов возбуждения LED, так что первый модуль освещения с позиции наблюдателя выглядит как вращающий себя на nЧ90 градусов по часовой стрелке. Затем модуль 3 освещения обновит информацию об ориентации освещения, которую он отправляет своим соседям.
Это выравнивание также будет происходить, когда модуль освещения добавляется в матрицу модулей освещения уже при работе, то есть в рабочей готовности, и оно может происходить в предыдущих соседях, когда модуль 3 освещения удаляется из матрицы 5. Таким образом, выполняется такая же процедура запуска, как и при включении всей системы 1 освещения или всей матрицы 5. Конкретнее, при присоединении модуля освещения к матрице из модулей освещения вновь присоединяемый модуль освещения, после включения, начнет принимать по всем 4 сторонам. Более одной стороны этого нового модуля освещения может быть обращено к отправляющему модулю освещения. Как только новый модуль освещения получает питание, он включится наряду с началом поиска соседнего модуля освещения. Начиная с физической северной стороны он отслеживает, присутствует ли отправляющий соседний модуль освещения. Предполагается, что обнаружение соседнего модуля освещения с одной стороны должно быть закончено во время периода кадровой развертки. Если не обнаружено никакого отправляющего соседа, то поиск продолжится по часовой стрелке на восточной стороне, и так далее. Как только обнаружен сосед, модуль освещения задает эту сторону в качестве входа данных и прекращает поиск.
Дополнительно процедура конфигурации выполнена так, что при удалении модуля 3 освещения те модули 3 освещения, которые не имеют входных данных, автоматически инициируют новую процедуру поиска отправляющего соседа. Этот подход приводит к интересному наблюдению, что канал данных будет появляться автоматически при построении матрицы модуля освещения за модулем освещения, и что канал данных, разворачивающийся от модуля освещения к модулю освещения, зависит от порядка, в котором модули освещения добавляются в матрицу, и их начальной ориентации. При удалении модулей освещения из этого канала данных формируется новый альтернативный канал. Это проиллюстрировано на фиг.2.
Ссылаясь на фиг.2, за первым модулем 15 освещения следуют еще четыре модуля 17, 19, 21, 23 освещения. Предположим, что первый модуль 15 освещения принял данные о начальной ориентации освещения от управляющего устройства (не показано на фиг.2). Во втором модуле 17 освещения поиск отправляющего соседа, инициированный в рамках процедуры конфигурации при включении, начинает поиск по часовой стрелке от физической северной стороны. В данном случае потребуется четыре этапа поиска перед тем, как второй модуль 17 освещения обнаружит отправляющий первый модуль 15 освещения. Между тем другие модули 19, 21 и 23 освещения продолжат поиск, но не найдут отправляющего соседа до того, как второй модуль 17 освещения найдет соседа. В данных об ориентации освещения, принятых сейчас от первого модуля 15 освещения, находится информация, сообщающая второму модулю 17 освещения, что он принимает данные с восточной стороны первого модуля 15 освещения. Второй модуль 17 освещения проверяет свою ориентацию и обнаруживает, что его западная сторона подключена к первому модулю 15 освещения, что означает, что он выровнен с первым модулем 15 освещения.
Затем второй модуль 17 освещения начинает отправлять данные северной, восточной и южной сторонам. Третий модуль 19 освещения, северная сторона которого оказывается обращенной ко второму модулю 17 освещения, обнаружит второй модуль 17 освещения непосредственно во время первого этапа поиска. Это подразумевает, что общее время, необходимое всем модулям освещения для завершения полного цикла поиска из модуля освещения, жестко зависит от их начальной, то есть произвольной, ориентации. Третий модуль 19 освещения повернет свою ориентацию для выравнивания со вторым модулем 17 и начнет отправку данных с обновленными данными об ориентации освещения. Канал данных продолжит разворачиваться по уникальному пути, как показано на фиг.2а.
Теперь предположим, что существует канал данных, идущий через модули 15, 17, 19, 21 и 23 освещения с первого по пятый, как показано на фиг.2а. При добавлении дополнительного модуля 25 освещения так, что у него есть два соседних модуля освещения, а именно третий и пятый модули 19, 23 освещения, он может собирать данные двумя способами, как показано на фиг.2b и 2c. Предположим, что северная сторона дополнительного модуля 25 освещения обращена к третьему модулю 19 освещения, а западная сторона обращена к пятому модулю 23 освещения, см. фиг.2b, тогда он немедленно обнаружит третий модуль 19 освещения и прекратит поиск. В случае когда северная сторона дополнительного модуля 25 освещения расположена на не подсоединенной стороне, см. фиг.2с, он выберет пятый модуль 23 освещения в качестве источника сигнала, поскольку он будет первым встречающимся отправляющим модулем освещения.
Другая ситуация возникает, если никакой модуль освещения не добавляется, но все модули освещения в матрице включаются одновременно, см. фиг.2d и 2e, где имеется четыре модуля освещения в первой строке и два модуля освещения во второй строке под двумя последними модулями освещения в первой строке. В этом случае могут появиться разные каналы данных в зависимости от начальной вращательной ориентации модулей освещения, которая определяет, какой модуль освещения первым обнаруживает отправляющего соседа. Последний модуль освещения в нижнем правом углу завершит прием данных либо от модуля освещения слева от него, либо от модуля освещения над ним. В первом случае удаление модуля освещения слева от последнего, см. фиг.2f, заставит последний модуль освещения инициировать новый поиск соседа, чтобы позволить ему выбирать входные данные из другого модуля освещения.
При отображении многих видов картин освещения содержимое изображения и, соответственно, данные освещения обычно отличаются для всех модулей освещения. Следовательно, управляющему устройству потребуется отправлять специфичные для модуля освещения блоки данных освещения. Предполагая, что данные освещения отправляются в последовательном формате "модуль освещения за модулем освещения", эти блоки данных нужно распознавать и собирать соответствующими модулями освещения. Это требует некоторого способа адресации модулей освещения, то есть всем модулям освещения в матрице необходимо предоставить уникальные адреса при включении, тогда как блоки данных нужно отправлять с пометкой соответствующими адресами модулей освещения. Имеются различные возможные способы адресации в зависимости от того, какой уровень интеллекта используется в модулях освещения и управляющем устройстве. Что касается интеллекта модуля освещения, способы (самостоятельной) адресации в значительной степени полагаются на сведения модуля освещения о его окружении, как в случае вышеописанного автоматического выравнивания. Нижеприведенные примеры разъясняют некоторые способы для адресации модулей освещения в соответствии с настоящим изобретением, в зависимости от специфичной конфигурации системы освещения.
Предполагая, что модули освещения собираются независимо от их выравнивания, всем нижеприведенным способам предшествует процедура конфигурации, которая описана выше. Все модули освещения будут выравнивать себя в направлении уникального флага опорной ориентации, например "северной стороны", выданного управляющим устройством вместе с адресными данными, отправленными модулю освещения, к которому оно подключено, и одна и та же сторона, южная сторона, всех модулей освещения будет обращена к точке входа управляющего устройства.
В соответствии с вариантом осуществления способа адресации интеллект модулей освещения используется, чтобы инициировать процедуру самостоятельной адресации на основе взаимодействия с соседними модулями освещения. Нижеприведенный пример, см. фиг.3, начинается с начального адреса, предоставленного управляющим устройством 31. При включении запускается процедура конфигурации, во время которой модули 33 освещения ищут отправляющих соседей наряду с выполнением автоматического выравнивания и развертыванием каналов связи от управляющего устройства 31 ко всем модулям 33 освещения в матрице, как описано выше. Адресные данные содержат элемент C столбца и элемент R строки, и столбцы и строки идентифицируются по номерам. Предположим, что управляющее устройство 31 выдает адрес C2R(-1). Этот адрес означает, что управляющее устройство 31 действует в качестве модуля освещения, расположенного в столбце 2 и строке (-1). Модуль 33 освещения, принимающий эти данные с южной стороны, теперь обладает достаточной информацией, чтобы узнать, что он располагается сверху этого отправляющего "модуля освещения" с адресом C2R(-1). В ответ на это он выберет адрес C2R0, то есть увеличит элемент строки, и в свою очередь отправит этот адрес другим трем своим соседям. Например, его правый сосед примет адрес C2R0 с западной стороны, посредством этого узнавая, что он располагается с правой стороны C2R0, так что он выберет адрес C3R0, то есть увеличит элемент столбца.
Аналогичным образом модуль освещения, расположенный над первым модулем освещения, также примет адрес R2C0, но теперь с южной стороны, что заставляет его выбрать адрес C2R1. Этот способ относительной адресации приводит к адресуемому пространству, которое показано на фиг.3.
Зная, как развивается эта процедура самостоятельной адресации, управляющее устройство 31 приготовит последовательное сообщение с пакетами данных освещения и отправит их в матрицу модулей освещения после снабжения каждого пакета данных соответствующим адресом модуля освещения.
Настоящее изобретение предусматривает упрощение процедур конфигурации и управляющего устройства, и например, отсутствует обратная связь от модулей освещения к управляющему устройству касательно положений или адресов. В основном управляющему устройству 31 нет необходимости знать размер и форму матрицы, которой оно возбуждает. Однако в соответствии с вариантом осуществления способа управления предварительно задается некоторый максимальный размер матрицы, см. пунктирный прямоугольник на фиг.3. Управляющее устройство при приеме внешних входных данных освещения, например от видеопроигрывателя или компьютера 35, формирует данные освещения, ограниченные матрицей, простирающейся между C0R0 и C7R5. Это означает, что модули освещения, выходящие за эту область, не будут получать данные изображения, и следовательно, эти модули освещения останутся темными. Этот способ также подразумевает, что неиспользованные данные RGB отправляются, если матрицы модулей освещения меньше максимального разрешенного размера.
В соответствии с другим вариантом осуществления способа предполагается, что управляющее устройство 41 сопрягается с ПК 45, выполняющим некоторый инструмент высокоуровневого проектирования, дающий пользователю возможность конфигурировать матрицу модулей освещения, размер и форму, которые лучше всего подходят к пространству, которое нужно охватить, см. фиг.4. Такой инструмент проектирования также может предлагать пользователю возможность предварительного просмотра картин освещения при проектировании. По существу, показанная на фиг.4 компоновка также может использоваться в качестве средства для создания специальных эффектов освещения, предназначенных для конкретной конфигурации модуля освещения. В соответствии с этим вариантом осуществления, физическую матрицу модулей освещения нужно собирать в соответствии с ее проектным аналогом, чтобы произвести желаемый эффект освещения. Это означает, что управляющее устройство получает информацию о положении каждого модуля 43 освещения в матрице модулей освещения, которую оно возбуждает. Во время процедуры автоматического выравнивания создаются каналы данных, которые идут от управляющего устройства ко всем модулям освещения.
После завершения этой процедуры конфигурации при включении предполагается, что управляющее устройство доставляет предварительно заданные абсолютные адреса, сформированные во время проектирования, к соответствующим модулям освещения в матрице. Надо признать, что управляющее устройство 41 не может воспользоваться этими уже разработанными каналами данных, поскольку не знает, как повернуты модули освещения во время сборки, что определяет, как каналы данных будут появляться во время включения, но результирующие адреса в любом случае одинаковы.
Альтернативным способом того, чтобы управляющее устройство охватило любой модуль освещения в матрице для предоставления ему абсолютного, но уникального адреса, является создание каналов трансляции данных под управлением управляющего устройства 41. Это осуществимый подход, поскольку управляющее устройство хорошо осведомлено о конфигурации модуля освещения при проектировании. В отличие от вышеизложенного способа адресации максимального размера матрицы данные RGB формируются только для модулей освещения, образующих часть матрицы, поэтому не произойдет никакой потери полосы пропускания канала связи.
В соответствии с этим изобретением, когда система освещения в рабочей готовности, данные, введенные управляющим устройством в модули освещения, обычно содержат управляющие байты, состоящие из байтов адресных данных и данных освещения, привязанных к каждому адресу. Допуская, что модули освещения применяют светодиоды RGB, данные освещения являются данными RGB для всех светодиодов в соответствующем модуле освещения. Однако во время конфигурационной фазы, когда управляющее устройство включается, оно один раз отправляет инициирующие данные, состоящие из начальной ориентации и начального адреса.
Специалист в данной области техники понимает, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Наоборот, возможны многие модификации и изменения в рамках объема прилагаемой формулы изобретения.