JP6764342B2

JP6764342B2 - パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システム

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Publication number: JP6764342B2
Application number: JP2016558171A
Authority: JP
Inventors: エンデルトトニーペトルスバン
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Filing date: 2015-03-13
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Description

本発明は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システム、配電方法及び配電のためのコンピュータプログラムに関する。

パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）規格に従う電源、即ち、給電装置（ＰＳＥ）は、イーサネット（登録商標）ケーブルを使用して、照明デバイス等の受電デバイス（ＰＤ）に直流ＤＣ電圧を供給する。パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムは、ＩＥＥＥ８０２．３．ａｆ及びＩＥＥＥ８０２．３．ａｔ規格に規定されている。パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムは、低コストのイーサネット（登録商標）ケーブル（Ｃａｔ（登録商標）５／６ケーブル）を介したＤＣ低電圧供給を可能にする。ＩＥＥＥ規格によるパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムは、最大で２５．５Ｗ（４２．５Ｖ〜５７Ｖにおける）の電力を可能にする。つまり、イーサネット（登録商標）ネットワークケーブル配線環境が、独立ＤＣ電源として使用される。

米国特許出願公開第２０１２／０２２３６５０Ａ１号は、受電デバイスとしての照明デバイスに、エネルギーを供給するパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムについて開示している。

パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）電源システムは、これからますます重要になってくると考えられるので、当該電源の電力効率が向上されるべきである。

本発明は、電力効率が向上された（パワー・オーバ・イーサネット（登録商標））電源システム、配電方法及び配電のためのコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様では、（パワー・オーバ・イーサネット（登録商標））配電システムが提示される。配電システムは、そのうちの少なくとも１つが光を生成する照明ユニットである複数の負荷を含む。配電システムは更に、複数の負荷のうちの１つ以上の負荷が結合される複数のポートをそれぞれ有する第１及び第２のスイッチユニットを含む。少なくとも１つの照明ユニットは、第１の複数のポートのうちの少なくとも１つの第１のポートと、第２の複数のポートのうちの少なくとも１つの第２のポートとの両方に結合される。各スイッチユニットは更に、複数のポートとこれらのポートに結合される負荷とに給電する電源ユニットを含む。配電システムは更に、配電システムの電力効率を最適化する、及び／又は、少なくとも２つのスイッチユニットのうちの１つ、即ち、それぞれの電力効率を最適化するために、電源ユニットから少なくとも１つの照明ユニットに供給される電力を管理することによって、少なくとも１つの照明ユニットに供給される電力を制御する少なくとも１つの負荷管理ユニットを含む。

本発明の一態様による負荷管理は、スイッチユニットのポートへの電力供給を制御又は管理することによって、ポートにおける負荷を制御又は管理する。ポートへの電力供給が減少されると、これは、ポートにおける負荷の減少にもつながる。ポートへの電力供給が増加されると、これは、ポートにおける負荷の増加にもつながる。負荷管理は、ポートにおける負荷の電力効率を最適化するのではなく、配電システムの電力効率を最適化するために行われる。

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの負荷管理ユニットは、配電システム及び／又は少なくとも２つのスイッチユニットのうちの１つ、即ち、それぞれが最適化電力効率で動作されるように、照明ユニットの性能、照明ユニットの位置又は照明ユニットに関連する照明要件に基づいて、少なくとも２つのスイッチユニットのポートに結合される少なくとも１つの照明ユニットへの電力供給を管理する。

本発明の更なる態様によれば、負荷管理ユニットは、ａ）電源ユニットの電力効率と負荷特性との関係、及び／又は、ｂ）電源ユニットの力率と負荷特性との関係に基づいて、スイッチユニットへの電力供給を管理する。各電源ユニットは、特定の電力効率及び負荷特性を有する。電力効率は、通常、１００パーセントの負荷に対し最適化され、負荷の減少と共に減少する。したがって、本発明の一態様による負荷管理は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット内の電源ユニットが、向上された電力効率で動作されるように行われる。これは、例えば負荷の電力効率を最適化するのではなく、電源ユニットの電力効率が最適化されるように、例えば照明ユニットの形式の負荷が取り付けられるポートへの電力供給を減少させることによって達成される。

本発明の更なる態様では、配電方法が提示される。当該方法は、第１のスイッチユニット２０内の第１の電源ユニット２１及び第２のスイッチユニット３０内の第２の電源ユニット３１のうちの少なくとも一方によって、第１のスイッチユニット２０の第１の複数のポート２５の少なくとも１つのポートと、第２のスイッチユニット３０の第２の複数のポート３５の少なくとも１つのポートとに結合される少なくとも１つの照明ユニット４０〜８０に給電するステップと、配電システムの電力効率が最適化されるように、第１の電源ユニット及び第２の電源ユニットによって、少なくとも１つの照明ユニット４０〜８０に供給される電力を管理することによって負荷管理を行うステップとを含む。

配電システムを介して給電される典型的な照明デバイスは、その最大負荷（のパーセンテージ）において最高効率を有するようにデザインされ、また、これらの照明デバイスは、通常、例えばエネルギー節約要件によって、その最大負荷で動作されないので、配電ユニット、特にスイッチユニット内の電源ユニットの電力効率は減少される。本発明の一態様によれば、幾つかの照明ユニットが結合されるスイッチユニットの電力効率が向上される。（受電デバイスとしての）照明デバイスは、照明要件が満たされると同時に、個々の照明デバイスは全体の電力効率が最適化されるように制御されるように、スイッチユニットによって制御される。これは、例えば照明源の設定を個々に調節することによって行われる。

したがって、本発明の一態様による制御機能は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットといった給電装置に組み込まれる。

当然ながら、本発明の好適な実施形態は、各独立請求項との従属請求項又は上記実施形態の任意の組み合わせであってもよい。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、また、以下に説明される実施形態を参照して説明される。

図１は、本発明の一実施形態による配電システムのブロック図を概略的かつ例示的に示す。図２Ａは、印加される負荷を考慮して電源ユニットの効率の依存性を示す概略グラフを示す。図２Ｂは、電源ユニットの効率と負荷との関係と、力率と電源ユニットに印加される負荷との関係とを示すグラフを示す。図３は、本発明の一実施形態による建物内のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムの概略図を示す。図４は、本発明の一実施形態による負荷と配電ユニットへの電力供給との関係を示す概略グラフを示す。図５は、本発明の一実施形態による建物内のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムの概略図を示す。図６は、本発明の一態様による負荷管理処理のフローチャートを示す。

本発明の実施形態は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）電源又は配電ユニット若しくはシステムに関する。それらの要素は、ＩＥＥＥ８０２．３．ａｆ及びＩＥＥＥ８０２．３．ａｔ規格に基づいている。以下に説明される様々な要素間のケーブルは、イーサネット（登録商標）ケーブル、例えばＣａｔ５／６ケーブルである。給電装置ＰＳＥは、例えば照明源又は照明デバイスの形の受電デバイスＰＤに結合される。給電装置ＰＳＥは、受電デバイスＰＤの必要な電圧及び電流を供給する。したがって、給電装置ＰＳＥと受電デバイスＰＤとを接続するケーブル（イーサネット（登録商標）ケーブル）は、データを送信するだけでなく、受電デバイスＰＤに必要な電力を供給するために使用される。各給電装置ＰＳＥは、例えば光源又は照明デバイスの形の受電デバイスＰＤが結合可能である幾つかのポートを有するパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットとして実現されてよい。

図１は、本発明の一実施形態による配電システムのブロック図を概略的かつ例示的に示す。図１には、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムの基本環境、即ち、構造が概略的に示される。任意選択的に、中央コントローラ１０が、例えばパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチ又はスイッチユニット２０、３０の形である複数の給電装置ＰＳＥに結合可能である。パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、次に、例えば照明ユニット４０、５０、６０、７０、８０の形である多数の受電デバイスＰＤに結合可能である。図１の実施形態では、第１のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０が、２つの照明ユニット４０、５０に結合され、第２のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット３０は、３つの照明ユニット６０、７０、８０に結合されている。しかし、これはほんの一例に過ぎないことに留意されたい。実際には、複数のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットが提供されてよく、それぞれ、例えば照明ユニットの形である多数の受電デバイスＰＤに結合可能である。パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、給電装置ＰＳＥの機能を果たす。即ち、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、照明ユニット４０‐８０の形の受電デバイスＰＤのそれぞれに給電するように使用される。パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、イーサネット（登録商標）ケーブル（例えばＣａｔ５／６ケーブル）によって、受電デバイスＰＤ４０‐８０に結合される。

パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０それぞれは、コントローラ２１、３１と、電源ユニットＰＳＵ２２、３２と、スイッチ２３、３３とを含む。更に、各パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチ２０、３０は、例えば照明ユニットの形である受電デバイスＰＤが結合可能である幾つかのポート２５、３５を含む。パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）給電装置、即ち、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットは更に、任意選択的に、スイッチユニット２０、３０のポート２５、３５において電圧及び電流を検出する電圧若しくは電流センサ２６、３６又は検出ユニットを含む。任意選択的に、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は更に、イーサネット（登録商標）ケーブル及びイーサネット（登録商標）通信プロトコルに基づいて、受電デバイスＰＤに及び受電デバイスＰＤからデータを送信するように使用される。

受電デバイスＰＤは、一般に、動作するのに様々な電力量を使用するので、様々なクラスに分類される。様々な受電デバイスの電力要件の分類は、ＩＥＥＥ８０２．３．ａｆ及びＩＥＥＥ８０２．３．ａｔ規格に規定されている。

受電デバイスのそれぞれ、即ち、照明ユニット４０〜８０のそれぞれは、ドライバ４１、５１、６１、７１、８１と、発光する光ユニット４２、５２、６２、７２、８２とを含む。任意選択的に、照明ユニット４０〜８０は、それぞれ、コントローラ４３、５３、６３、７３、８３を含んでもよい。ドライバ４１、５１、６１、７１、８１は、それぞれ、光ユニット４２、５２、６２、７２、８２を駆動させる。したがって、例えば中央コントローラ１０又はパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０から受信される情報に基づいて、ドライバ４１〜８１は、光ユニットの動作を駆動し、したがって、光ユニットの出力を、０％と１００％との間で制御する。つまり、任意選択的に、中央コントローラは、光デバイス内のコントローラにコマンドを送信して、光ユニットを減光／増光させる。光コントローラは、調光コマンドを、ドライバ用の制御信号に変換することができ、ドライバは、ＬＥＤ電流及び光出力、更には負荷も変更する。給電装置ＰＳＥ、即ち、スイッチ２０、３０は、ポート２５、３５におけるセンサ２６、３６によって測定される電圧及び電流を介して、負荷変化を測定し、この情報を、中央コントローラに戻す。

照明ユニットは、例えば発光デバイスＬＥＤ又は調光可能である任意の他の光源として実現される。ＬＥＤの使用に加えて又は代えて、ＯＬＥＤを使用してもよい。更に、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムを使用して、ＡＣ光源に給電してもよい。この場合、ＡＣ光源には、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムによって供給されるＤＣをＡＣに変換するＤＣ／ＡＣコンバータが必要である。このようなＡＣ光源は、ハロゲンランプ、高輝度放電ＨＩＤランプ、コンパクト蛍光ＣＦＬランプ等であってよい。

受電デバイスＰＳは、給電装置ＰＳＥ（即ち、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０）に結合されているので、給電装置ＰＳＥの負荷の役割をする。受電デバイス（本実施形態では、照明ユニット４０〜８０）の動作に応じて、給電装置ＰＳＥは、対応するポート２５、３５において、受電デバイスＰＤ用の様々な量の電力を提供しなければならない。受電デバイスＰＤとしての各照明ユニット４０〜８０は、最大電力効率を有するようにデザインされている。しかし、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムの全体の電力効率を向上させるためには、システム内のすべての照明ユニット４０〜８０及びスイッチユニット２０、３０が考慮されなければならない。本実施形態にしたがって、全体の電力効率を最適化するためには、受電デバイスＰＤとしての照明ユニット４０〜８０を特に考慮した負荷管理が提供される。負荷管理は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０の制御ユニット２１、３１及び／又は中央コントローラ１０の制御ユニット１１内に配置可能である負荷管理ユニット１００によって行われる。これに代えて又は加えて、負荷管理ユニット１００は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０及び／又は中央コントローラ１０とは別個の専用ユニットとして提供されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、負荷管理ユニット１００は、入力として、基準照明値又は基準照明値のセットを受信し、当該基準照明値又は基準照明値のセットに対応する照明を提供する一方で、照明ユニット又はパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット単独の電力効率ではなく、システム全体の電力効率を向上させるために、照明ユニット４０〜８０（したがって、スイッチユニットの一部における負荷）の動作を制御する。実際に、照明ユニット及び／又はパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットの電力効率が個別又は別個に最適化されても、これは、必ずしもシステム全体の電力効率の最適化にはつながらない。

以下、本発明の実施形態による負荷管理について、より詳細に説明する。

図２Ａは、本発明の一実施形態による、印加される負荷を考慮して給電装置の電源ユニットの効率の依存性を示す概略グラフを示す。図２Ａでは、効率Ｅは、％を単位とする効率として示され、負荷Ｌは、定格出力電力の％を単位として示される。図２Ａから分かるように、効率Ｅは、１００％の負荷における９０％以上から、０％の負荷における６０％にまで下がる。つまり、電源ユニットは、１００％の負荷においてその最大効率を有するようにデザインされている。図１のシステムが、最大効率で動作させられる場合、各電源ユニットは、１００％の負荷で動作させられなければならない。しかし、これは、どの節電スキームとも矛盾するので、可能ではない。したがって、エネルギー節約アルゴリズム（日光規制、使用状態検出、人員管理等）の導入は、全体の効率を減少させる。

図２Ｂは、電源ユニットの負荷と効率との関係と、力率ＰＦと電源に印加される負荷との関係とを示すグラフを示す。図２Ｂでは、負荷Ｌ及び効率Ｅは、ここでも、％を単位として示される。グラフＰＳＵＥは、電源ユニットの負荷Ｌと効率Ｅとの関係を示す。更に、グラフＰＦによって、力率ＰＦの負荷Ｌへの依存性が示される。力率ＰＦは、電源ユニットにおける実際の電力と見掛け上の電力との関係である。図２Ｂから分かるように、力率ＰＦは、負荷の増加と共に増加する。高力率は、より多い実際の電力量に対応し、低力率は、より少ない実際の電力量、したがって、より多くの見掛け上の電力に対応する。図２Ｂにおいて、最適化効率領域ＯＥＡが示される。この領域は、約５０％から７０％までの負荷Ｌに延在する。この領域では、ＰＳＵＥの効率は最高値にあるが、同時に、力率ＰＦは依然として許容される。したがって、最適電力効率Ｅは、約６０％の負荷においてである。図２Ａから分かるように、６０％の負荷は、約５％の効率の減少しかもたらさない。図２Ａから更に分かるように、電源ユニットの効率は、非常に低い（１０％の負荷において約７０％）。したがって、負荷、したがって、光出力を増加させることは、電力効率の増加（１０％ではなく６０％）、したがって、電力消費量の減少をもたらす。

負荷と電力効率との上記相関関係は、電源ユニットに印加される負荷が増加されるならば電力消費量も増加されるという典型的に予想されるような簡単な結論に基づいてはいない。本発明の一態様によれば、この相関関係は、システムの電力効率を増加させるために、本発明の一実施形態による負荷管理に使用される。

上記されたように、図２Ｂにおいて、力率ＰＦと、電源ユニットに印加される負荷との関係も示される。力率ＰＦが低い場合、例えば３０％を下回る負荷に対して、システムは、相当な量の無効エネルギー又は見掛け上のエネルギーを提供しなければならない。無効エネルギー又は見掛け上のエネルギーが増加されると、これは、実際の電力の減少につながる。更に、システム全体は、必要な無効電力を提供できなければならない。図１の配電システムでは、必要な無効エネルギーを供給するために、配電変圧器（図示せず）が提供されなければならない。配電変圧器は、図１には図示されていない。配電システムが、低効率及び低力率で動作させられる場合、これは、一実施形態において実際に必要とされるものよりも大きい配電変圧器が必要となる。本発明の一実施形態による負荷管理を適用することによって、力率ＰＦが考慮される一方で、依然として基準照明値が提供される。

本発明の一実施形態による負荷管理は、システムの電力効率を増加させるために、これらの具現化を使用する。図１の配電システムの目的は、建物又は幾つかの部屋における光又は照明を提供することであるため、給電装置、即ち、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、受電デバイス、即ち、各照明ユニット４０〜８０に、必要な照明を実現するための対応する電力量を供給する。システム全体の電力効率を向上させるために、各照明ユニット４０〜８０に供給される電力は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０の例えば６０％の必要な負荷を実現するように、変更することができる。これは、例えば照明ユニットの幾つかへの電力供給を減少させる一方で、他の照明ユニットの幾つかへの電力を増加させることによって行われる。（図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明されたように）例えばたった１０％でしか動作しないパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットのポートにおける負荷は、回避されるべきである。ここでは、対応する負荷が増加可能であるように、第１の照明ユニットの付近又は近接にある他の照明ユニットにより多くの電力が供給されてよい。つまり、第１のポートにおける負荷は減少される一方で、第２のポートにおける負荷は増加される。しかし、供給電力のこの変化は、必要な照明が提供されるべきであることを考慮しなければならない。つまり、ユーザが違いに気が付かないように、全体の照明要件又は制約を提供するように、１つの照明ユニットの照明は減少される一方で、第２の照明ユニットの照明は増加される。しかし、システム全体の電力効率は、増加する。

図３は、本発明の一実施形態による建物内のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムの概略図を示す。図３に、例えば会議室２１０と、廊下２２０と、幾つかのセルオフィス２３０、２３１、２３２とを有する建物２００が示される。建物内に、照明ユニット４０〜８０に結合されている２つのパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０が示される。第１のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０は、会議室２１０及び廊下２２０における照明ユニットに結合される。第２のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット３０は、廊下２２０及びセルオフィス２３０〜２３２における照明ユニットに結合される。図３のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットは、図１のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットに相当する。つまり、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、受電デバイスＰＤとして機能する照明ユニット４０〜８０の電力を提供する。

本発明の一態様では、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットは、必要な照明を提供するために、同じ部屋内に配置される照明ユニットを制御する。これは、例えば１つの照明ユニットの光出力が増加される一方で、第２の照明ユニットの光出力が減少されることを意味する。

本発明の更なる態様では、図３に示されるように、例えば廊下２２０及びセルオフィス２３０において、第１のスイッチユニット２０だけでなく第２のスイッチユニット３０にも結合されている照明ユニットがある。必要な照明を提供しつつ、全体の電力効率を最適化させるために、第１及び第２のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は通信可能である。例えば第２のスイッチユニット３０に結合され、セルオフィス２３２内に配置される照明ユニットは、高負荷（したがって、大電力）でアクティブにされる一方で、第１のスイッチユニット２０に結合され、セルオフィス２３２内に配置される照明ユニットは、動作されないように、オフにされる。或いは、第２のスイッチユニット３０に関連付けられている照明ユニットの１つがアクティブにされ、第２の照明ユニットが非アクティブにされる一方で、第１のスイッチユニット２０に関連付けられている１つの照明ユニットがアクティブにされる一方で、第２の照明ユニットが非アクティブにされてもよい。したがって、第１及び第２のスイッチユニットは、それぞれ、セルオフィス２３２内の１つの照明ユニットを動作する。スイッチユニットのポートにおける負荷は、照明要件を依然として考慮しつつ、電源ユニットの電力効率が少なくとも容認可能な範囲内にある特定のパーセンテージにあるように制御される。

本発明の更なる態様では、スイッチユニット２０、３０は、図１に示されるように、中央コントローラ１０と通信する。つまり、スイッチユニット２０、３０は、中央コントローラ１０を介して、直接的又は間接的に通信できる。

図４は、本発明の一実施形態による負荷と配電ユニットへの電力供給との関係を示す概略グラフを示す。図４では、ワットを単位とする電力Ｐが、パーセンテージを単位とする負荷Ｌとの関係で示される。図４では、入力電力Ｐｉ、出力電力Ｐｏ、及び、電力損失Ｐｌが示される。更に最適化効率領域ＯＥＡが示される。この領域は、電力損失が最小値である領域に対応する。即ち、この領域は、負荷の４５％と６５％との間である。負荷と電力損失との関係は、次の通りに示される。

図５は、本発明の一実施形態による建物内のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムの概略図を示す。図３の実施形態と同様に、建物２００は、会議室２１０と、廊下２２０と、幾つかのセルオフィス２３０〜２３２とを含む。更に、それぞれ幾つかの照明ユニットに結合されている第１及び第２のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０が提供される。図５の実施形態では、照明ユニットＬ１１、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ５１、Ｌ４１が、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０のポートに結合されている。照明ユニットＬ１２、Ｌ３２、Ｌ４２、Ｌ５２、Ｌ６２、Ｌ７２、Ｌ８２及びＬ２２が、第２のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット３０のポートに結合されている。したがって、例えば図５における照明ユニットＬ１１は、図３における照明ユニット４０に相当する。図３を参照して上記されたように、各パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、受電デバイスＰＤとしての様々な照明ユニットに給電する給電装置ＰＳＥとして使用される。各パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、負荷管理ユニット１００を有する制御ユニットを含む。これに代えて又は加えて、第１及び第２のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、中央コントローラ１０（図５には図示せず）に結合されていてもよい。中央コントローラ１０が、本発明の一実施形態による負荷管理を行う負荷管理ユニット１００を含んでもよい。

第１及び第２のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は、様々な照明ユニットが接続又は結合される幾つかのポート２５、３５を有する。パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は更に、それらの対応するポート２５、３５における電流及び電圧を検出するセンサ２６を含む。第１及び第２のパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０は更に、照明ユニットと通信する手段を含む。

任意選択的に、建物の様々な部屋に必要な照明が確実にあるようにするために、会議室、廊下及び／又はセルオフィス内の照明を検出するセンサが、フィードバック手段として提供されてよい。負荷管理ユニット１００は、会議室、廊下又はセルオフィスにおいて必要な照明を依然として提供可能でありつつ、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチだけでなく配電システム全体の電力効率を最適化するために、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０の各ポートにおける出力電力を調節するように使用される。

本発明の一態様によれば、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニット２０、３０の各ポートにおいて供給される電力は、スイッチユニット又は電源ユニット２１、３１の全体の負荷が、一実施形態では、約６０％であるように選択される。スイッチユニット内のセンサ２６によって、受電デバイスによって引き込まれる電圧及び電流が検出される。これらの測定値に基づいて、各ポートにおける負荷が計算され、この結果、全体の負荷は、スイッチユニットの各ポートにおける負荷の和に対応する。

負荷管理ユニット１００によって、スイッチユニットのポートにおいて出力される電力は、全体の電力効率が最適化されるように選択される。例えばこれは、必要な照明値を達成するために、第１の光ユニット４０の光出力を減少させる一方で、第２の光ユニット５０の光出力を増加させることによって行われる。

表１は、図５における状況に対する２つの負荷のケースを示す。

ここでは、ケース１（３０＋７０）の全体の負荷は、ケース２（４０＋６０）の全体の負荷に一致することが見て取れる。

図６は、本発明の一態様による負荷管理処理のフローチャートを示す。ステップＳ１において、一部屋又は幾つかの部屋における照明の基準値が受信される。ステップＳ２において、照明ユニットの配置及び／又は性能が決定される。ステップＳ３において、環境内のスイッチユニットの数が決定される。ステップＳ４において、スイッチユニットのポートにおける電圧及び／又は電流が決定される。ステップＳ５において、各スイッチユニットの負荷が決定される。ステップＳ６において、測定された負荷が基準と比較される。ステップＳ６における比較に基づいて、スイッチユニットの複数のポートのうちの少なくとも１つのポートの出力電力が変更される。ステップＳ８において、最適電力効率のための電力設定が達成されると、処理は停止する。

負荷管理の上記処理は、一定間隔において、又は、照明システムが一度起動された後に行われる。

上記負荷管理及びパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムは、例えばオフィスの照明システムに使用できる。照明システムは、ＥＮ１２４６４規格に従った標準のデフォルト照明設定を有する。したがって、机用の照明は、例えば＞５００ルクスであるべきである。照明環境は、照明デバイスの光出力、保守率、照明装置又は照明器具のサイズ及びタイプを含む照明デザインに従って規定される。照明要件は、オフィスの様々な部分に対して異なっていてよい。例えば廊下の照明要件は、机の領域、セルオフィス又は会議領域とは異なる。照明システムの環境に関する情報は、照明システム内にプログラムされても、含まれても、当該照明システムが入手できるようにされてもよい。負荷管理システムは、このデータ及び情報へのアクセスを有する。各照明デバイスは、照明デバイスが給電されるように、給電装置ＰＳＥのポートに結合される。負荷管理ユニットは更に、建物内の照明デバイスの位置、照明デバイスの数、照明デバイスの光挙動、照明デバイスがある部屋の種類（セルオフィス、会議室等）を含む照明システムの構成又はコミッションに関する情報へのアクセスも有する。つまり、負荷管理ユニットは、照明システムの全体の環境及び配置へのアクセスを有する。更に、負荷管理ユニットは、エネルギー節約アルゴリズムといった照明システムの制御アルゴリズムへのアクセスも有する。制御アルゴリズムは、照明ユニットの光出力、したがって、照明ユニットの負荷を規定する。しかし、光出力、したがって、負荷は、日光及び／又は部屋が使用されているか否かに応じて変更される。

負荷管理は、実際の照明、したがって、システムの光出力が指定領域に対して変わらない一方で、システム全体の負荷が、電力効率を考慮して最適化されるように行われる。

本発明の一実施形態によれば、複数の照明ユニットが結合されるパワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムを含む照明システムが提供される。パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）配電システムは、様々な照明ユニットに給電する働きをする。配電システムは、最適化電力効率及び／又は最適化力率を達成するために、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）スイッチユニットにおける負荷を管理する負荷管理ユニットを含む。

本発明の更なる実施形態によれば、負荷管理は、間接的に行われてもよい。負荷管理ユニットは、照明ユニットに、その負荷を変更するように指示することによって、負荷管理を行うことができる。したがって、負荷管理ユニットは、全体の負荷管理によって必要とされる光ユニットの負荷変更を開始することができる。

本発明の代替の実施形態によれば、上記と同じ原理に基づいて、ｅＭｅｒｇｅＤＣ配電システムが提供されてもよい。ｅＭｅｒｇｅは、米国のオフィスにおける照明に主に使用されるＤＣ規格である（www.emergealliance.orgを参照）。

開示される実施形態への他の変更は、図面、開示内容及び添付の請求項を検討することにより、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実現可能である。

請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数形を排除しない。

単一のユニット又はデバイスが、請求項に引用される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。

１つ又は幾つかのユニット又はデバイスによって行われる優性クラス及び非優性クラスへのセンサの割当て、配電システムへの給電等といった手順が、任意の他の数のユニット又はデバイスによって行われてもよい。配電方法及び／又は割当て方法による配電システムのこれらの手順及び制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段及び／又は専用ハードウェアとして実施されてよい。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体上に記憶される及び／又は分散配置されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介した形態といった他の形態で分配されてもよい。

請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims

照明要件に従って光を生成する複数の照明ユニットと、
複数のスイッチユニットと、
少なくとも１つの負荷管理ユニットと、
を含む、配電システムであって、
前記複数の照明ユニットの各々は、ドライバと、発光する光ユニットとを含み、
前記複数のスイッチユニットの各々は、前記照明ユニットが結合される複数のポートと、前記複数のポートに給電し且つ当該複数のポートに結合される前記照明ユニットに給電する電源ユニットとを有し、
前記少なくとも１つの負荷管理ユニットは、前記複数のスイッチユニットの各々が最適化電力効率で動作されるように、前記照明ユニットの性能と、前記照明ユニットの位置と、前記照明要件又は制約とに基づいて、前記複数のポートにおいて前記照明ユニットの各々が示す負荷に影響を及ぼすように前記電源ユニットから前記照明ユニットに供給される電力を管理することによって、前記複数のポートに結合される前記照明ユニットの各々に供給される電力を制御するか、又は、少なくとも１つの前記照明ユニットに当該照明ユニットの負荷を変更するように指示する、
配電システム。
前記負荷管理ユニットは、ａ）前記電源ユニットの電力効率及び負荷特性、並びに／又はｂ）前記電源ユニットの力率及び負荷特性に基づいて、前記スイッチユニットの前記複数のポートに供給される電力を管理する、請求項１に記載の配電システム。
照明要件に従って光を生成する複数の照明ユニットと、
複数のスイッチユニットと、
少なくとも１つの負荷管理ユニットと、
を含む、配電システムであって、
前記複数の照明ユニットの各々は、ドライバと、発光する光ユニットとを含み、
前記複数のスイッチユニットの各々は、前記照明ユニットが結合される複数のポートと、前記複数のポートに給電し且つ当該複数のポートに結合される前記照明ユニットに給電する電源ユニットとを有し、
前記少なくとも１つの負荷管理ユニットは、前記配電システムの電力効率が最適化されるように、前記照明要件に基づいて、前記複数のポートにおいて前記照明ユニットの各々が示す負荷に影響を及ぼすように前記電源ユニットから前記照明ユニットに供給される電力を管理することによって、前記複数のポートに結合される前記照明ユニットの各々に供給される電力を制御するか、又は、少なくとも１つの前記照明ユニットに当該照明ユニットの負荷を変更するように指示し、
前記負荷管理ユニットは、ａ）前記電源ユニットの電力効率及び負荷特性、並びに／又はｂ）前記電源ユニットの力率及び負荷特性に基づいて、前記スイッチユニットの前記複数のポートに供給される電力を管理する、
配電システム。
前記照明要件は光出力要件を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配電システム。
配電システムにおける配電方法であって、
各々がドライバと発光する光ユニットとを含む複数の照明ユニットによって、照明要件に従って光を生成するステップと、
複数のスイッチユニットの複数のポートに前記照明ユニットを結合するステップと、
前記複数のスイッチユニットのうちの少なくとも１つにおける電源ユニットによって、前記複数のポートに給電し且つ当該複数のポートに結合される前記照明ユニットに給電するステップと、
前記複数のスイッチユニットの各々が最適化電力効率で動作されるように、前記照明ユニットの性能と、前記照明ユニットの位置と、前記照明要件又は制約とに基づいて、前記複数のポートにおいて前記照明ユニットの各々が示す負荷に影響を及ぼすように前記電源ユニットから前記照明ユニットに供給される電力を管理することにより、前記複数のポートに結合される前記照明ユニットの各々に供給される電力を制御することによって、又は、少なくとも１つの前記照明ユニットに当該照明ユニットの負荷を変更するように指示するために、負荷管理を実行するステップと、
を含む、配電方法。
配電システムにおける配電方法であって、
各々がドライバと発光する光ユニットとを含む複数の照明ユニットによって、照明要件に従って光を生成するステップと、
複数のスイッチユニットの複数のポートに前記照明ユニットを結合するステップと、
前記複数のスイッチユニットのうちの少なくとも１つにおける電源ユニットによって、前記複数のポートに給電し且つ当該複数のポートに結合される前記照明ユニットに給電するステップと、
前記配電システムの電力効率が最適化されるように、前記照明要件に基づいて、前記複数のポートにおいて前記照明ユニットの各々が示す負荷に影響を及ぼすように前記電源ユニットから前記照明ユニットに供給される電力を管理することにより、前記複数のポートに結合される前記照明ユニットの各々に供給される電力を制御することによって、又は、少なくとも１つの前記照明ユニットに当該照明ユニットの負荷を変更するように指示するために、負荷管理を実行するステップと、
を含み、前記負荷管理は、ａ）前記電源ユニットの電力効率及び負荷特性、並びに／又はｂ）前記電源ユニットの力率及び負荷特性に基づいて、実行される、配電方法。
配電システム内での配電のためのコンピュータプログラムであって、前記配電システムを制御するコンピュータ上で実行される場合に、前記配電システムに、請求項５又は６に記載の配電方法のステップを行わせるプログラムコードを含む、コンピュータプログラム。