電球タイプに基づく調光アルゴリズム
蛍光灯又は白熱電球を調光するために利用される異なるアルゴリズムを有する照明を調光する照明制御回路が提供される。調光する照明のタイプを特定するいくつかの方法は、照明制御回路を制御するために報告し、そして適切なアルゴリズムが選択されて利用される。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
この出願は、調光する電球のタイプに依存して異なったアルゴリズムを利用する調光回路を含む照明制御装置に関する。
【０００２】
照明制御装置は知られており、調光回路を含むことがある。知られているように、調光回路は、いくつかの方法で電球の光強度を制限する。
【０００３】
現代の建築物では、発熱電球と蛍光灯が使用されている。歴史的には、住宅照明には白熱電球がより多く使用されていたが、政府の規制によって蛍光灯が義務付けられている。
【０００４】
蛍光灯の光は、白熱電球の光とは異なる。例えば、蛍光灯は、異なった速度で点灯し、他の異なる特性を有している。しかしながら、今日では、照明制御装置は、電球のタイプによって異なるアルゴリズムを利用することはない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様において、調光回路が提供され、この調光回路は、電球のタイプによって異なるように調光制御を提供することができる。開示された実施形態においては、蛍光灯が調光されるときに対して、白熱電球が調光されるときに利用される異なる調光アルゴリズムが提供される。
【０００６】
本発明のこれら及び他の特徴は、以下の明細書と、次に簡単な説明が続く図面を参照することによって最大に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、照明装置の全体の概観を示す。
【図２】図２は、電灯の調光回路の概観を示す。
【図３】図３は、この発明の一つの実施形態の回路を説明するものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、建築物に用いる照明制御回路２０を示す。示されているように、複数のスイッチ２２Ａ，２２Ｂ等は、無線接続を介してマルチチャネルレシーバ２４と接続している。このレシーバは、ＥｎＯｃｅａｎ（エンオーシャン）によって利用可能であり、また、例えばその製造番号ＲＣＭ１３０Ｃによって利用可能である。無線レシーバ及び無線スイッチの使用は、この発明を限定するものではなく、装置の一つの可能な形式としてのみ言及するものである。
【０００９】
レシーバ２４は、マイクロコントローラ２６と接続し、マイクロコントローラ２６は、同様に調光回路２８と接続している。調光回路２８（一つのみが示されている）は、光３０Ａ，３０Ｂ等の強度を制御する。
【００１０】
図２は、図１に示される主回路２８のような調光回路を概略的に示している。マイクロコントローラ２６のようなマイクロコントローラからのパルス幅変調制御は、送出ライン２５に供給される電力を制御するために調光回路２８に送られる。送出ライン３５は、負荷３６と接続している。誘導負荷検出回路３４も、電源供給ライン３５と接続している。調光回路２８は、いずれかの適切な回路であればよく、以下に記載するようなものであってもよい。
【００１１】
例えば、調光回路の一具体例が、図２に示されている。マイクロコントローラ２６は、タイミング部３４０にタイミング制御信号入力を供給している。一例において、タイミング制御信号は、パルス幅変調制御信号３２から構成される。タイミング制御信号は、負荷３６に供給される電力量を制御するため、調光部３４２が電力伝達部３４４のＭＯＳＦＥＴスイッチ３４６をいつアクティブにするかを制御する。マイクロコントローラ２６は、ユーザが選択した設定の内容（例えば、所望の調光レベル）に基づいて、タイミング制御信号をどのように設定するかを決定する。一例では、マイクロコントローラ２６は、所望の対応する調光量を達成するため、パルス幅変調入力を供給する既知の方法を利用する。
【００１２】
ＭＯＳＦＥＴ３４６は、一例においては、それぞれのゲート及びソースが十分な電圧に接続され、ＭＯＳＦＥＴ３４６を動作状態（例えば、オンにする）に設定し、電源３５６（例えば、交流ライン）からの電力が負荷３６に供給されるように設定したときに、既知の逆相制御方式にしたがって動作する。逆相制御例において、ＭＯＳＦＥＴ３４６は０ボルトにおいてオンにされ、高電圧においてオフにされる。他の例においては、進相制御方式が利用され、ＭＯＳＦＥＴ３４６は高電圧においてオンにされ、０ボルトにおいてオフにされる。他の例は、ゼロボルト以外でＭＯＳＦＥＴ３４６をオンにし、他のゼロボルト以外でオフにすることを含む。
【００１３】
調光部３４２は、電力伝達部３４４がオンになるときを制御し、したがって、負荷３６に供給される電力量を制御する。電球に供給される電力量を制御することは、例えば電球から放出される光の強度を制御することである。
【００１４】
この例において、孤立した直流電圧源３６０は、負荷に電力を供給するために伝導するように設定するため、ＭＯＳＦＥＴ３４６のゲート及びソースに直接に選択的に接続されている。孤立した直流電圧源３６０は、付随した浮動接地３６２を有している。スイッチ３６４は、マイクロコントローラ３２６からのタイミング制御信号入力に応答して、動作状態（オン）に入って孤立した直流電源３６０をＭＯＳＦＥＴ３４６に接続する。説明した例において、スイッチ３６４は、光結合器素子を含んでいる。他の例は、孤立した直流電圧源３６０をＭＯＳＦＥＴ３４６に接続するためのリレースイッチ又はトランス素子を含んでいる。
【００１５】
一つの例において、孤立した直流電源３６０は、１２ボルトを供給する。他の例において、低電圧が供給される。孤立した直流電圧源３６０の電圧は、ＭＯＳＦＥＴ３４６を飽和領域にオンにするために十分なように選択される。一つの例は、孤立した直流電圧源３６０が達成できるように孤立した直流直流コンバータを利用することを含む。他の例は、２段トランスを含む。この明細書の利益を享受する当業者は、特定の実施形態における孤立した直流電圧源を含むためにどのような部品が最適かを理解するであろう。
【００１６】
説明した例は、ＭＯＳＦＥＴ３４６のゲート及びソースに到達する電圧を制御する電圧制御部品を含んでいる。説明した例は、抵抗３６６，３６８及びツェナーダイオード３７０を含んでいる。抵抗３６６は、ターンオン速度すなわちＭＯＳＦＥＴ３４６をオンにするのに要する時間を設定する。抵抗３６６，３６８は、ターンオフ速度すなわちＭＯＳＦＥＴ３４６をオフにする時間を設定する。一つの例において、抵抗３６８は、ＭＯＳＦＥＴ３４６のターンオフ時間を有効に設定するように、抵抗３６６と比較して十分に高い抵抗を有している。ターンオン時間及びターンオフ時間を設定することにより、ＭＯＳＦＥＴ３４６の振動を防止し、ＭＯＳＦＥＴ３４６が線形動作領域に長く留まりすぎた場合に発生する熱を防止することができる。
【００１７】
ツェナーダイオード３７０は、全電圧にわたって例えば電圧スパイク及びノイズからＭＯＳＦＥＴを遮蔽する保護を提供する。ツェナーダイオード３７０は、既知の方法によってＭＯＳＦＥＴのゲート及びソース入力に供給される電圧をダイオード逆ブレークダウン電圧以下に維持するように構成されている。一つの例は、ウェナーダイオードを含まない。
【００１８】
開示された例による一つの利益は、ＭＯＳＦＥＴが全交流サイクル間に整流器を要することなく完全に制御されるということである。この開示された例は、ＭＯＳＦＥＴを制御するためのＲＣ回路及び整流器に頼った他のものに比べてより有効な回路配置である。
【００１９】
誘導負荷センサ回路は、必ずしも調光回路に組み込まれることを必要としない。このような回路が含まれると、一つが含まれるといずれの種類の誘導負荷センサもあり得る。一つの信頼できる回路は、下記の通りである。
【００２０】
調光回路の出力３５は、負荷３６に向かって伝わる。負荷３６は、電気送出端子に照明器具のプラグが差し込まれるものでもよい。また、負荷は、配線されたものであってもよい。誘導負荷センサは、負荷が照明器具以外であるときを決定する。このような場合、調光を停止することが望ましい。
【００２１】
一組のダイオード４５０，４５２（ＴＶＳ）は、負荷３６と並列にライン４８０条に位置する。ＴＶＳ４５０は、好ましくは、低電圧限界が満たされるまでの高インピーダンスを有する。低電圧限界は、５ボルトのオーダーであるが、他のいずれの電圧も利用される。ＴＶＳ４５２は、より高い電圧限界がみたされるまでの高インピーダンスを有し、例えば数百ボルトのオーダーである。繰り返すと、特定の電圧はこの発明では限定されないが、一つの実施形態では、１２０ボルトの交流電力についは２００ボルトの領域であろう。
【００２２】
負荷３６からの戻りアップストリームを受けた電圧スパイクがない限り、出力４４７を介した電源の調光は正常に動作する。ライン４８０は、電源を有効にクランプする。掃除機のモーターのような誘導負荷が負荷３６にプラグで差し込まれると、負荷が「調光」されるときに戻りＥＭＦパルスが発生し、電圧スパイクを生成する。
【００２３】
電圧スパイクがＴＶＳ４５０及びＴＶＳ４５２の電圧限界の和を超えるとき、ＴＶＳ４５０の値の電圧は、信号回路のダウンストリームに、光結合器４５４及び抵抗４６３を介して供給される。キャパシタ４５６と抵抗４５８の目的は、ローパスフィルタを提供することである。抵抗４６３、抵抗４５８及びキャパシタ４５６は一緒に、出力インダクタライン４６０への出力にわたる字定数制御を提供する。抵抗４６１は、電流を制限するために提供される。
【００２４】
ＴＶＳダイオード４５０からの電圧は、抵抗４６３に接続され、ライン４６０上の信号を生成する。
【００２５】
箱３４０内の例に示されるように、ライン４６０は、抵抗４６５，４６７の交点に戻り接続されることができる。しかしながら、これは、信号が出力ライン４６０に供給されたときに電力が出力４４７に供給されるように調光回路をオフにすることを達成する一つの方法に過ぎない。調光を停止するためにライン４６０上の信号を用いる他のいずれの方法も利用することができる。
【００２６】
負荷３６は、配線された照明ソケット、又はプラグで照明器具を受け入れる電気差込口であってもよい。上述したように、現代の照明において、白熱電球はしばしば利用されるが、蛍光灯もそうである。マイクロコントローラ２６は、白熱電球と蛍光灯の調光を制御する個別の制御スキームを有する。したがって、電球検出回路３８は、負荷３６の電球タイプを検出することができる。電球検出回路３８の出力は、ライン４０からマイクロコントローラ２６に進む。
【００２７】
一つの提案された調光制御において、他のタイプに対して一つのタイプの電球を調光するためにソフトウェアにおける異なった制御アルゴリズム及びパラメータが利用されることができる。例として、蛍光灯であることが特定されると、パルス幅変調信号は、開始電圧及びエネルギーが電球を始動するのに十分高いように制御されることができる。また、ソフトオン及びソフトオフを達成するため、時定数パラメータの異なった組が必要とされることがあるが、これは、蛍光灯は、発熱電球と比べると、長い始動時間と、一つの照明レベルから他の光レベルに変化するのに長い時間を必要とするからである。例えば、蛍光灯のソフト光について、照明レベルは許容される最低レベルに少なくともある期間（例えば１秒）維持されることができ、その後ソフトオンが開始される。ソフトオン及びソフトオフ間の各照明レベルの時定数は、比較的短い（例えば１６ｍｓ以上）。蛍光灯の各種ブランドは、推奨最小エネルギーを有することがあり、最低レベルより低い調光は勧められない。したがって、例として、パルス幅変調電圧は、低レベル（例えば２２％）まで調光により下げられるのみことがある。
【００２８】
典型的には、調光される照明アセンブリは、その安定器を含む蛍光灯を含んでいる。しかしながら、安定器は、この発明の制御回路に組み込まれることもできる。
【００２９】
図３に示されるように、一つの例の電球検出回路３８は、キャパシタ４２に並列に配置された抵抗４４及び抵抗４６を含んでいる。ダイオード４８は、正電圧のみがＲＣ回路を通って流れることを保証している。光結合器５０は、ＲＣ回路からの信号を下流の送出ライン１４０及び制御部１２６に接続するために示されている。抵抗５２は、送出ライン１４０から分岐して配置されている。制御部１２６及び負荷１３６は、図２の実施形態に示されるように同一の負荷３６，２６であってもよい。しかしながら、本発明は、負荷１３６が存在するか、短絡されているかどうかを検出するように動作する。したがって、図２の電球以外の負荷は、回路３８の利益を享受するであろう。すなわち、回路３８が電球検出回路と称される一方、電球のタイプを検出することよりさらなる利益を有する。さらに、負荷１３６に設けられる抵抗も、回路３８を利用してかなり正確に測定することができる。この抵抗測定は、いずれの適用例でも利用することができる。
【００３０】
電球のタイプを特定するために回路３８を使用することをここで説明する。電球のタイプは、その抵抗によって区別される。抵抗は、ＲＣ回路の放電時間測定に言い換えることができる。図２の調光回路のような多くの適用例では、回路が動作している間、電流及び抵抗を直接に測定することは困難であり、実施することは高価となる。
【００３１】
負荷１３６の電球のタイプを決定するため、低電圧で、３０のようなパルス幅変調入力によって制御されるものが、負荷に適用される。その電圧は、短時間Ｔ（Ｔ＞Ｒ４４＊Ｃ４２）であって、蛍光灯がこの電圧では全く始動しないように低いものが適用される。適用される電圧は、やがてオフとされ、キャパシタ４２は放電を開始する。抵抗４６の抵抗値は、抵抗４４の抵抗値よりかなり大きく（例えばＲ４２＞１０＊Ｒ４４）、抵抗４４の抵抗値は通常は数キロオーム程度である。
【００３２】
負荷が白熱電球なら、Ｒ４６＞＞Ｒ４４及びＲ白熱＜＜Ｒ４４であるので、放電時間はほぼＲ４４＊Ｃ４２に等しい。
【００３３】
負荷が蛍光灯であるか又は負荷がないなら、放電時間はほぼＲ４６＊Ｃ４２である。始動していない蛍光灯の入力抵抗はＲ４６よりかなり大きいので、このことが正しい。時定数所定レベル又は閾値をＲ４４＊Ｃ４２及びＲ４６＊Ｃ４２間に設定すると、回路は白熱電球が負荷１３６に受け入れられたかどうかを特定することができる。信号は下流に光結合器を介して制御部１２６に流れる。
【００３４】
白熱電球が示唆されないと、次のステップは、全く負荷がないのか又は蛍光灯が負荷１３６にあるのかを決定することである。
【００３５】
電圧が、再度パルス幅変調信号３０によって負荷に適用される。この電圧は、蛍光灯が点灯するように十分に高い電圧であり十分に長く適用される。適用される電圧は、ピーク値で遮断され、キャパシタ４２が放電を開始する。負荷がないなら、放電時定数はほぼＲ４６＊Ｃ４２である。負荷に蛍光灯があるなら、蛍光灯が低電圧入力のために再び停止するまでＲ４４を介してＣ４２はかなり速く放電する。そして、Ｃ４２はＲ４６を介して放電する。したがって、この場合の全体の放電時間は、Ｒ４６＊Ｃ４２よりかなり短い。Ｒ４６＊Ｃ４２に近い時定数閾値を設定することにより、負荷にあるのが開放回路か蛍光灯であるかを特定することができる。
【００３６】
光結合器及び抵抗５２は、放電時間測定をパルス幅変調出力信号に読み替える。測定精度は、抵抗４２に並列に高抵抗Ｒ（例えばＲ＞１０＊Ｒ４６）を接続することによって増加させることができる。
【００３７】
一つの回路が開示されたが、電球検出の何れの方法及び回路も本発明の範囲内にある。さらに、電球検出回路は電球のタイプを検出するために利用されたが、使用者は、図１の２００に概略的に示されるように、マイクロコントローラ回路２６に接続された電球のタイプを特定するために利用することもできる。これに代わって、より高機能の電球が電球のタイプをコントローラに報告することもあるであろう。
【００３８】
短絡回路検出は、次の内容にまとめられるであろう。負荷が短絡されると、キャパシタ４２が充電されることはなく、回路が短絡された時点でキャパシタ４２が初期電圧を有していると、抵抗４４を介して放電される。電圧が負荷に適用されると、最大遅延Ｒ４４＊Ｃ４２の後で送出ライン１４０には論理ハイが現れる。時定数Ｒ４４＊Ｃ４２にわたって電圧を負荷に適用した後にそのような信号が見られないと、短絡回路と特定することができる。保護される部品が短絡回路による損傷を受けるような期間より時定数が短く、ＭＯＳＦＥＴのような電子部品が有効に保護されるように、Ｒ４４及びＣ４２値を選択する。
【００３９】
ダイオードが光結合器５０にあり、ダイオード４８は正電圧サイクルを検出するために示され、回路はダイオードの方向を逆にすることによって負電圧サイクルを検出するために備えることもできる。
【００４０】
回路３８のような回路は、電球検出の他の目的のため、抵抗の測定に利用することもできる。同様に、負荷１３６にあるものとは独立に、回路３８は何れの回路の適用においても短絡回路の存在を特定することができる。
【００４１】
抵抗測定の方法として、この回路は、直接の抵抗測定を実施するのが困難であるか高価である場合に、間接的な測定を提供する。一般的な短絡回路の検出器として、応答時間は、高速応答ヒューズなどよりかなり速い。この方法は、直接測定や電流監視が困難であるか高価であったり、短絡回路に対する応答時間が非常に高速でなければならない状況において、広い適用を有するであろう。一例は、調光回路におけるようなＭＯＳＦＥＴ短絡回路であろう。高速応答ヒューズでさえも、短絡回路が存在する際に、ＭＯＳＦＥＴを保護するためにはしばしば遅すぎる。いずれの短絡回路検出でも、制御部は、回路又はそのいずれかの部分を保護するために電源を遮断することができる。
【００４２】
さらに、本発明は、蛍光灯及び白熱電球の調光制御のために開示されるが、他の電球タイプもこの発明の教示を利用することができる。例として、ＬＥＤを利用する電球が、最近開発されている。この出願及び請求範囲で利用される「電球」という用語は、単体の、又は配列したＬＥＤにも拡張される。
【００４３】
この出願の実施形態が開示されたが、この技術分野の当業者は、この発明の範囲内の一定の変更を認識するであろう。この理由で、以下の請求範囲は、この発明の真の範囲と内容を決定するために検討されなければならない。
【背景技術】
【０００１】
この出願は、調光する電球のタイプに依存して異なったアルゴリズムを利用する調光回路を含む照明制御装置に関する。
【０００２】
照明制御装置は知られており、調光回路を含むことがある。知られているように、調光回路は、いくつかの方法で電球の光強度を制限する。
【０００３】
現代の建築物では、発熱電球と蛍光灯が使用されている。歴史的には、住宅照明には白熱電球がより多く使用されていたが、政府の規制によって蛍光灯が義務付けられている。
【０００４】
蛍光灯の光は、白熱電球の光とは異なる。例えば、蛍光灯は、異なった速度で点灯し、他の異なる特性を有している。しかしながら、今日では、照明制御装置は、電球のタイプによって異なるアルゴリズムを利用することはない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様において、調光回路が提供され、この調光回路は、電球のタイプによって異なるように調光制御を提供することができる。開示された実施形態においては、蛍光灯が調光されるときに対して、白熱電球が調光されるときに利用される異なる調光アルゴリズムが提供される。
【０００６】
本発明のこれら及び他の特徴は、以下の明細書と、次に簡単な説明が続く図面を参照することによって最大に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、照明装置の全体の概観を示す。
【図２】図２は、電灯の調光回路の概観を示す。
【図３】図３は、この発明の一つの実施形態の回路を説明するものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、建築物に用いる照明制御回路２０を示す。示されているように、複数のスイッチ２２Ａ，２２Ｂ等は、無線接続を介してマルチチャネルレシーバ２４と接続している。このレシーバは、ＥｎＯｃｅａｎ（エンオーシャン）によって利用可能であり、また、例えばその製造番号ＲＣＭ１３０Ｃによって利用可能である。無線レシーバ及び無線スイッチの使用は、この発明を限定するものではなく、装置の一つの可能な形式としてのみ言及するものである。
【０００９】
レシーバ２４は、マイクロコントローラ２６と接続し、マイクロコントローラ２６は、同様に調光回路２８と接続している。調光回路２８（一つのみが示されている）は、光３０Ａ，３０Ｂ等の強度を制御する。
【００１０】
図２は、図１に示される主回路２８のような調光回路を概略的に示している。マイクロコントローラ２６のようなマイクロコントローラからのパルス幅変調制御は、送出ライン２５に供給される電力を制御するために調光回路２８に送られる。送出ライン３５は、負荷３６と接続している。誘導負荷検出回路３４も、電源供給ライン３５と接続している。調光回路２８は、いずれかの適切な回路であればよく、以下に記載するようなものであってもよい。
【００１１】
例えば、調光回路の一具体例が、図２に示されている。マイクロコントローラ２６は、タイミング部３４０にタイミング制御信号入力を供給している。一例において、タイミング制御信号は、パルス幅変調制御信号３２から構成される。タイミング制御信号は、負荷３６に供給される電力量を制御するため、調光部３４２が電力伝達部３４４のＭＯＳＦＥＴスイッチ３４６をいつアクティブにするかを制御する。マイクロコントローラ２６は、ユーザが選択した設定の内容（例えば、所望の調光レベル）に基づいて、タイミング制御信号をどのように設定するかを決定する。一例では、マイクロコントローラ２６は、所望の対応する調光量を達成するため、パルス幅変調入力を供給する既知の方法を利用する。
【００１２】
ＭＯＳＦＥＴ３４６は、一例においては、それぞれのゲート及びソースが十分な電圧に接続され、ＭＯＳＦＥＴ３４６を動作状態（例えば、オンにする）に設定し、電源３５６（例えば、交流ライン）からの電力が負荷３６に供給されるように設定したときに、既知の逆相制御方式にしたがって動作する。逆相制御例において、ＭＯＳＦＥＴ３４６は０ボルトにおいてオンにされ、高電圧においてオフにされる。他の例においては、進相制御方式が利用され、ＭＯＳＦＥＴ３４６は高電圧においてオンにされ、０ボルトにおいてオフにされる。他の例は、ゼロボルト以外でＭＯＳＦＥＴ３４６をオンにし、他のゼロボルト以外でオフにすることを含む。
【００１３】
調光部３４２は、電力伝達部３４４がオンになるときを制御し、したがって、負荷３６に供給される電力量を制御する。電球に供給される電力量を制御することは、例えば電球から放出される光の強度を制御することである。
【００１４】
この例において、孤立した直流電圧源３６０は、負荷に電力を供給するために伝導するように設定するため、ＭＯＳＦＥＴ３４６のゲート及びソースに直接に選択的に接続されている。孤立した直流電圧源３６０は、付随した浮動接地３６２を有している。スイッチ３６４は、マイクロコントローラ３２６からのタイミング制御信号入力に応答して、動作状態（オン）に入って孤立した直流電源３６０をＭＯＳＦＥＴ３４６に接続する。説明した例において、スイッチ３６４は、光結合器素子を含んでいる。他の例は、孤立した直流電圧源３６０をＭＯＳＦＥＴ３４６に接続するためのリレースイッチ又はトランス素子を含んでいる。
【００１５】
一つの例において、孤立した直流電源３６０は、１２ボルトを供給する。他の例において、低電圧が供給される。孤立した直流電圧源３６０の電圧は、ＭＯＳＦＥＴ３４６を飽和領域にオンにするために十分なように選択される。一つの例は、孤立した直流電圧源３６０が達成できるように孤立した直流直流コンバータを利用することを含む。他の例は、２段トランスを含む。この明細書の利益を享受する当業者は、特定の実施形態における孤立した直流電圧源を含むためにどのような部品が最適かを理解するであろう。
【００１６】
説明した例は、ＭＯＳＦＥＴ３４６のゲート及びソースに到達する電圧を制御する電圧制御部品を含んでいる。説明した例は、抵抗３６６，３６８及びツェナーダイオード３７０を含んでいる。抵抗３６６は、ターンオン速度すなわちＭＯＳＦＥＴ３４６をオンにするのに要する時間を設定する。抵抗３６６，３６８は、ターンオフ速度すなわちＭＯＳＦＥＴ３４６をオフにする時間を設定する。一つの例において、抵抗３６８は、ＭＯＳＦＥＴ３４６のターンオフ時間を有効に設定するように、抵抗３６６と比較して十分に高い抵抗を有している。ターンオン時間及びターンオフ時間を設定することにより、ＭＯＳＦＥＴ３４６の振動を防止し、ＭＯＳＦＥＴ３４６が線形動作領域に長く留まりすぎた場合に発生する熱を防止することができる。
【００１７】
ツェナーダイオード３７０は、全電圧にわたって例えば電圧スパイク及びノイズからＭＯＳＦＥＴを遮蔽する保護を提供する。ツェナーダイオード３７０は、既知の方法によってＭＯＳＦＥＴのゲート及びソース入力に供給される電圧をダイオード逆ブレークダウン電圧以下に維持するように構成されている。一つの例は、ウェナーダイオードを含まない。
【００１８】
開示された例による一つの利益は、ＭＯＳＦＥＴが全交流サイクル間に整流器を要することなく完全に制御されるということである。この開示された例は、ＭＯＳＦＥＴを制御するためのＲＣ回路及び整流器に頼った他のものに比べてより有効な回路配置である。
【００１９】
誘導負荷センサ回路は、必ずしも調光回路に組み込まれることを必要としない。このような回路が含まれると、一つが含まれるといずれの種類の誘導負荷センサもあり得る。一つの信頼できる回路は、下記の通りである。
【００２０】
調光回路の出力３５は、負荷３６に向かって伝わる。負荷３６は、電気送出端子に照明器具のプラグが差し込まれるものでもよい。また、負荷は、配線されたものであってもよい。誘導負荷センサは、負荷が照明器具以外であるときを決定する。このような場合、調光を停止することが望ましい。
【００２１】
一組のダイオード４５０，４５２（ＴＶＳ）は、負荷３６と並列にライン４８０条に位置する。ＴＶＳ４５０は、好ましくは、低電圧限界が満たされるまでの高インピーダンスを有する。低電圧限界は、５ボルトのオーダーであるが、他のいずれの電圧も利用される。ＴＶＳ４５２は、より高い電圧限界がみたされるまでの高インピーダンスを有し、例えば数百ボルトのオーダーである。繰り返すと、特定の電圧はこの発明では限定されないが、一つの実施形態では、１２０ボルトの交流電力についは２００ボルトの領域であろう。
【００２２】
負荷３６からの戻りアップストリームを受けた電圧スパイクがない限り、出力４４７を介した電源の調光は正常に動作する。ライン４８０は、電源を有効にクランプする。掃除機のモーターのような誘導負荷が負荷３６にプラグで差し込まれると、負荷が「調光」されるときに戻りＥＭＦパルスが発生し、電圧スパイクを生成する。
【００２３】
電圧スパイクがＴＶＳ４５０及びＴＶＳ４５２の電圧限界の和を超えるとき、ＴＶＳ４５０の値の電圧は、信号回路のダウンストリームに、光結合器４５４及び抵抗４６３を介して供給される。キャパシタ４５６と抵抗４５８の目的は、ローパスフィルタを提供することである。抵抗４６３、抵抗４５８及びキャパシタ４５６は一緒に、出力インダクタライン４６０への出力にわたる字定数制御を提供する。抵抗４６１は、電流を制限するために提供される。
【００２４】
ＴＶＳダイオード４５０からの電圧は、抵抗４６３に接続され、ライン４６０上の信号を生成する。
【００２５】
箱３４０内の例に示されるように、ライン４６０は、抵抗４６５，４６７の交点に戻り接続されることができる。しかしながら、これは、信号が出力ライン４６０に供給されたときに電力が出力４４７に供給されるように調光回路をオフにすることを達成する一つの方法に過ぎない。調光を停止するためにライン４６０上の信号を用いる他のいずれの方法も利用することができる。
【００２６】
負荷３６は、配線された照明ソケット、又はプラグで照明器具を受け入れる電気差込口であってもよい。上述したように、現代の照明において、白熱電球はしばしば利用されるが、蛍光灯もそうである。マイクロコントローラ２６は、白熱電球と蛍光灯の調光を制御する個別の制御スキームを有する。したがって、電球検出回路３８は、負荷３６の電球タイプを検出することができる。電球検出回路３８の出力は、ライン４０からマイクロコントローラ２６に進む。
【００２７】
一つの提案された調光制御において、他のタイプに対して一つのタイプの電球を調光するためにソフトウェアにおける異なった制御アルゴリズム及びパラメータが利用されることができる。例として、蛍光灯であることが特定されると、パルス幅変調信号は、開始電圧及びエネルギーが電球を始動するのに十分高いように制御されることができる。また、ソフトオン及びソフトオフを達成するため、時定数パラメータの異なった組が必要とされることがあるが、これは、蛍光灯は、発熱電球と比べると、長い始動時間と、一つの照明レベルから他の光レベルに変化するのに長い時間を必要とするからである。例えば、蛍光灯のソフト光について、照明レベルは許容される最低レベルに少なくともある期間（例えば１秒）維持されることができ、その後ソフトオンが開始される。ソフトオン及びソフトオフ間の各照明レベルの時定数は、比較的短い（例えば１６ｍｓ以上）。蛍光灯の各種ブランドは、推奨最小エネルギーを有することがあり、最低レベルより低い調光は勧められない。したがって、例として、パルス幅変調電圧は、低レベル（例えば２２％）まで調光により下げられるのみことがある。
【００２８】
典型的には、調光される照明アセンブリは、その安定器を含む蛍光灯を含んでいる。しかしながら、安定器は、この発明の制御回路に組み込まれることもできる。
【００２９】
図３に示されるように、一つの例の電球検出回路３８は、キャパシタ４２に並列に配置された抵抗４４及び抵抗４６を含んでいる。ダイオード４８は、正電圧のみがＲＣ回路を通って流れることを保証している。光結合器５０は、ＲＣ回路からの信号を下流の送出ライン１４０及び制御部１２６に接続するために示されている。抵抗５２は、送出ライン１４０から分岐して配置されている。制御部１２６及び負荷１３６は、図２の実施形態に示されるように同一の負荷３６，２６であってもよい。しかしながら、本発明は、負荷１３６が存在するか、短絡されているかどうかを検出するように動作する。したがって、図２の電球以外の負荷は、回路３８の利益を享受するであろう。すなわち、回路３８が電球検出回路と称される一方、電球のタイプを検出することよりさらなる利益を有する。さらに、負荷１３６に設けられる抵抗も、回路３８を利用してかなり正確に測定することができる。この抵抗測定は、いずれの適用例でも利用することができる。
【００３０】
電球のタイプを特定するために回路３８を使用することをここで説明する。電球のタイプは、その抵抗によって区別される。抵抗は、ＲＣ回路の放電時間測定に言い換えることができる。図２の調光回路のような多くの適用例では、回路が動作している間、電流及び抵抗を直接に測定することは困難であり、実施することは高価となる。
【００３１】
負荷１３６の電球のタイプを決定するため、低電圧で、３０のようなパルス幅変調入力によって制御されるものが、負荷に適用される。その電圧は、短時間Ｔ（Ｔ＞Ｒ４４＊Ｃ４２）であって、蛍光灯がこの電圧では全く始動しないように低いものが適用される。適用される電圧は、やがてオフとされ、キャパシタ４２は放電を開始する。抵抗４６の抵抗値は、抵抗４４の抵抗値よりかなり大きく（例えばＲ４２＞１０＊Ｒ４４）、抵抗４４の抵抗値は通常は数キロオーム程度である。
【００３２】
負荷が白熱電球なら、Ｒ４６＞＞Ｒ４４及びＲ白熱＜＜Ｒ４４であるので、放電時間はほぼＲ４４＊Ｃ４２に等しい。
【００３３】
負荷が蛍光灯であるか又は負荷がないなら、放電時間はほぼＲ４６＊Ｃ４２である。始動していない蛍光灯の入力抵抗はＲ４６よりかなり大きいので、このことが正しい。時定数所定レベル又は閾値をＲ４４＊Ｃ４２及びＲ４６＊Ｃ４２間に設定すると、回路は白熱電球が負荷１３６に受け入れられたかどうかを特定することができる。信号は下流に光結合器を介して制御部１２６に流れる。
【００３４】
白熱電球が示唆されないと、次のステップは、全く負荷がないのか又は蛍光灯が負荷１３６にあるのかを決定することである。
【００３５】
電圧が、再度パルス幅変調信号３０によって負荷に適用される。この電圧は、蛍光灯が点灯するように十分に高い電圧であり十分に長く適用される。適用される電圧は、ピーク値で遮断され、キャパシタ４２が放電を開始する。負荷がないなら、放電時定数はほぼＲ４６＊Ｃ４２である。負荷に蛍光灯があるなら、蛍光灯が低電圧入力のために再び停止するまでＲ４４を介してＣ４２はかなり速く放電する。そして、Ｃ４２はＲ４６を介して放電する。したがって、この場合の全体の放電時間は、Ｒ４６＊Ｃ４２よりかなり短い。Ｒ４６＊Ｃ４２に近い時定数閾値を設定することにより、負荷にあるのが開放回路か蛍光灯であるかを特定することができる。
【００３６】
光結合器及び抵抗５２は、放電時間測定をパルス幅変調出力信号に読み替える。測定精度は、抵抗４２に並列に高抵抗Ｒ（例えばＲ＞１０＊Ｒ４６）を接続することによって増加させることができる。
【００３７】
一つの回路が開示されたが、電球検出の何れの方法及び回路も本発明の範囲内にある。さらに、電球検出回路は電球のタイプを検出するために利用されたが、使用者は、図１の２００に概略的に示されるように、マイクロコントローラ回路２６に接続された電球のタイプを特定するために利用することもできる。これに代わって、より高機能の電球が電球のタイプをコントローラに報告することもあるであろう。
【００３８】
短絡回路検出は、次の内容にまとめられるであろう。負荷が短絡されると、キャパシタ４２が充電されることはなく、回路が短絡された時点でキャパシタ４２が初期電圧を有していると、抵抗４４を介して放電される。電圧が負荷に適用されると、最大遅延Ｒ４４＊Ｃ４２の後で送出ライン１４０には論理ハイが現れる。時定数Ｒ４４＊Ｃ４２にわたって電圧を負荷に適用した後にそのような信号が見られないと、短絡回路と特定することができる。保護される部品が短絡回路による損傷を受けるような期間より時定数が短く、ＭＯＳＦＥＴのような電子部品が有効に保護されるように、Ｒ４４及びＣ４２値を選択する。
【００３９】
ダイオードが光結合器５０にあり、ダイオード４８は正電圧サイクルを検出するために示され、回路はダイオードの方向を逆にすることによって負電圧サイクルを検出するために備えることもできる。
【００４０】
回路３８のような回路は、電球検出の他の目的のため、抵抗の測定に利用することもできる。同様に、負荷１３６にあるものとは独立に、回路３８は何れの回路の適用においても短絡回路の存在を特定することができる。
【００４１】
抵抗測定の方法として、この回路は、直接の抵抗測定を実施するのが困難であるか高価である場合に、間接的な測定を提供する。一般的な短絡回路の検出器として、応答時間は、高速応答ヒューズなどよりかなり速い。この方法は、直接測定や電流監視が困難であるか高価であったり、短絡回路に対する応答時間が非常に高速でなければならない状況において、広い適用を有するであろう。一例は、調光回路におけるようなＭＯＳＦＥＴ短絡回路であろう。高速応答ヒューズでさえも、短絡回路が存在する際に、ＭＯＳＦＥＴを保護するためにはしばしば遅すぎる。いずれの短絡回路検出でも、制御部は、回路又はそのいずれかの部分を保護するために電源を遮断することができる。
【００４２】
さらに、本発明は、蛍光灯及び白熱電球の調光制御のために開示されるが、他の電球タイプもこの発明の教示を利用することができる。例として、ＬＥＤを利用する電球が、最近開発されている。この出願及び請求範囲で利用される「電球」という用語は、単体の、又は配列したＬＥＤにも拡張される。
【００４３】
この出願の実施形態が開示されたが、この技術分野の当業者は、この発明の範囲内の一定の変更を認識するであろう。この理由で、以下の請求範囲は、この発明の真の範囲と内容を決定するために検討されなければならない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付随した電球を調光する調光回路と、
前記電球の調光を制御し、前記電球のタイプによってその電球を調光するのに利用する少なくとも２つの異なるアルゴリズムを提供する制御手段と
を有する照明制御回路。
【請求項２】
前記制御手段は、白熱電球を調光する少なくとも第１アルゴリズムと、蛍光灯を調光する少なくとも第２アルゴリズムとを有する請求項１記載の照明制御回路。
【請求項３】
前記調光回路は、前記電球を調光するためにパルス幅変調信号を利用する請求項２記載の照明制御回路。
【請求項４】
前記第２アルゴリズムにおいて、前記パルス幅変調信号の開始電圧及びエネルギーは、前記電球を始動するのに十分高い請求項３記載の照明制御回路。
【請求項５】
ソフトオン及びソフトオフの少なくとも一つが利用され、前記第１及び第２アルゴリズムには異なった時定数制御パラメータが設定された請求項４記載の照明制御回路。
【請求項６】
前記第２アルゴリズムにおいて、照明レベルは、少なくともソフトオンが開始される前の期間にわたって低レベルに維持される請求項５記載の照明制御回路。
【請求項７】
前記パルス幅変調信号は、前記第２アルゴリズムにおける特定の低レベルにのみ調光する電圧を有する請求項６記載の照明制御回路。
【請求項８】
電球検出回路は、調光する電球のタイプを報告し、前記制御手段が適切なアルゴリズムを選択する請求項１記載の照明制御回路。
【請求項９】
スイッチが、調光する電球のタイプを特定するために利用される請求項１記載の照明制御回路。
【請求項１０】
電球が、前記制御手段に調光する電球のタイプを報告する請求項１記載の照明制御回路。
【請求項１１】
（１）調光する電球のタイプを検出し、
（２）第１タイプの照明が検出されると、調光を制御する第１アルゴリズムを適用し、
（３）第２タイプの照明が検出されると、調光を制御する第２アルゴリズムを適用する
電球調光方法。
【請求項１２】
前記第１アルゴリズムは、白熱電球を調光するのに利用され、前記第２アルゴリズムは、蛍光灯を調光するのに利用される請求項１１記載の電球調光方法。
【請求項１３】
前記調光回路は、前記電球を調光するためにパルス幅変調を利用する請求項１２記載の電球調光方法。
【請求項１４】
前記第２アルゴリズムにおいて、前記パルス幅変調信号の開始電圧及びエネルギーは、前記電球を始動するのに始動するのに十分高い請求項１３記載の電球調光方法。
【請求項１５】
ソフトオン及びソフトオフの少なくとも一つが利用され、前記第１及び第２アルゴリズムには異なった時定数制御パラメータが設定された請求項１４記載の電球調光方法。
【請求項１６】
前記第２アルゴリズムにおいて、照明レベルは、少なくともソフトオンが開始される前の期間にわたって低レベルに維持される請求項１５記載の電球調光方法。
【請求項１７】
前記パルス幅変調信号は、前記第２アルゴリズムにおける特定の低レベルにのみ調光する電圧を有する請求項１６記載の電球調光方法。
【請求項１８】
調光する電球のタイプを報告する電球検出回路によって前記検出が発生し、前記制御手段が適切なアルゴリズムを選択する請求項１１記載の電球調光方法。
【請求項１９】
調光する電球のタイプを特定するために利用されるスイッチにより前記検出が発生する請求項１１記載の電球調光方法。
【請求項２０】
前記制御手段に調光する電球のタイプを報告する電球によって前記検出が発生する請求項１１記載の照明制御回路。
【請求項１】
付随した電球を調光する調光回路と、
前記電球の調光を制御し、前記電球のタイプによってその電球を調光するのに利用する少なくとも２つの異なるアルゴリズムを提供する制御手段と
を有する照明制御回路。
【請求項２】
前記制御手段は、白熱電球を調光する少なくとも第１アルゴリズムと、蛍光灯を調光する少なくとも第２アルゴリズムとを有する請求項１記載の照明制御回路。
【請求項３】
前記調光回路は、前記電球を調光するためにパルス幅変調信号を利用する請求項２記載の照明制御回路。
【請求項４】
前記第２アルゴリズムにおいて、前記パルス幅変調信号の開始電圧及びエネルギーは、前記電球を始動するのに十分高い請求項３記載の照明制御回路。
【請求項５】
ソフトオン及びソフトオフの少なくとも一つが利用され、前記第１及び第２アルゴリズムには異なった時定数制御パラメータが設定された請求項４記載の照明制御回路。
【請求項６】
前記第２アルゴリズムにおいて、照明レベルは、少なくともソフトオンが開始される前の期間にわたって低レベルに維持される請求項５記載の照明制御回路。
【請求項７】
前記パルス幅変調信号は、前記第２アルゴリズムにおける特定の低レベルにのみ調光する電圧を有する請求項６記載の照明制御回路。
【請求項８】
電球検出回路は、調光する電球のタイプを報告し、前記制御手段が適切なアルゴリズムを選択する請求項１記載の照明制御回路。
【請求項９】
スイッチが、調光する電球のタイプを特定するために利用される請求項１記載の照明制御回路。
【請求項１０】
電球が、前記制御手段に調光する電球のタイプを報告する請求項１記載の照明制御回路。
【請求項１１】
（１）調光する電球のタイプを検出し、
（２）第１タイプの照明が検出されると、調光を制御する第１アルゴリズムを適用し、
（３）第２タイプの照明が検出されると、調光を制御する第２アルゴリズムを適用する
電球調光方法。
【請求項１２】
前記第１アルゴリズムは、白熱電球を調光するのに利用され、前記第２アルゴリズムは、蛍光灯を調光するのに利用される請求項１１記載の電球調光方法。
【請求項１３】
前記調光回路は、前記電球を調光するためにパルス幅変調を利用する請求項１２記載の電球調光方法。
【請求項１４】
前記第２アルゴリズムにおいて、前記パルス幅変調信号の開始電圧及びエネルギーは、前記電球を始動するのに始動するのに十分高い請求項１３記載の電球調光方法。
【請求項１５】
ソフトオン及びソフトオフの少なくとも一つが利用され、前記第１及び第２アルゴリズムには異なった時定数制御パラメータが設定された請求項１４記載の電球調光方法。
【請求項１６】
前記第２アルゴリズムにおいて、照明レベルは、少なくともソフトオンが開始される前の期間にわたって低レベルに維持される請求項１５記載の電球調光方法。
【請求項１７】
前記パルス幅変調信号は、前記第２アルゴリズムにおける特定の低レベルにのみ調光する電圧を有する請求項１６記載の電球調光方法。
【請求項１８】
調光する電球のタイプを報告する電球検出回路によって前記検出が発生し、前記制御手段が適切なアルゴリズムを選択する請求項１１記載の電球調光方法。
【請求項１９】
調光する電球のタイプを特定するために利用されるスイッチにより前記検出が発生する請求項１１記載の電球調光方法。
【請求項２０】
前記制御手段に調光する電球のタイプを報告する電球によって前記検出が発生する請求項１１記載の照明制御回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１０−５３０６０８（Ｐ２０１０−５３０６０８Ａ）
【公表日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１３３０８（Ｐ２０１０−５１３３０８）
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６５２４７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５６９９１
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０３３２２２０５）マスコ コーポレイション (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６５２４７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５６９９１
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０３３２２２０５）マスコ コーポレイション (8)
【Ｆターム（参考）】
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