JP2000509546A - 調光制御装置を自動制御システムとインタフェースする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電力消費を著しく減少させることはできるがビル内の人々にはほとんど気づかれないようにビルの照明出力を有効に制御できるビルオートメーションシステム（１００）を提供することを目的とする。実施例は、既存のビルオートメーションシステムを使用して、選択された人工照明（１０２）を消すのではなく、その調光制御を行う。更に、実施例は、既存のビルオートメーションシステムにおける従来の継電器回路網（１０４）を使用して人工照明（１０２）の調光制御を行うことを目的とする。

Description

【発明の詳細な説明】 調光制御装置を自動制御システムとインタフェースする方法及び装置 発明の背景 発明の分野 本発明は一般的には自動エネルギ制御システムに関する。更に詳細には、本発 明は、制御可能な調光装置を自動エネルギ制御システムとインタフェースする装 置及び方法に関する。背景技術 ビルのエネルギ管理システム又はオートメーションシステム（ここでは、ビル オートメーションシステムもしくはＢＡＳと総称する）のような自動制御システ ムが知られている。これらのコンピュータ化されたシステムは、総電力消費を管 理するために、ビルの諸条件のような指定エリアの様々な条件を絶えず監視する 。例えば、これらのシステムは、電力消費、電力品質（例えば、力率）、人間に 快適な温度、温水の温度などに関してビルの諸条件を反映するパラメータを監視 する。 ビルオートメーションシステムの発展は、主に、平日の昼間など、電力使用量 がピークに達する時間帯に電力会社が提唱した最大ピーク電力制限に端を発して いる。配電盤の制限、或いは１人又は複数の顧客における任意の削減を最小限に 押さえつつ、ピーク要求を許容しうる範囲内に維持するため、電力会社は利用可 能なエネルギをどのようにしたら最も良く管理できるかという問題の決定権を顧 客側に課した。例えば、特定のビルなど、電力会社のそれぞれの電力消費者に対 し、電力会社は平日の昼間に許されるピーク電力を制限した。そのビルの電力消 費がピーク電力限界を一度超えたときは、電力会社はその月について高い罰金を 課す。その様な高い罰金を避けるため、ビルの管理者は、ビル内の人々に認識さ れるほどビルの運用を大きく変えることなくピーク要求を制御するビルオートメ ーションシステムの採用に投資する場合が多い。 通常、最も単純なケースでは、ビルオートメーションシステムはプロ セッサを使用して電力消費を監視する。電力消費がビルについて指定されている ピーク電力限界に近づくと、プロセッサはビルの様々なエネルギ消費装置をビル 内の人々にはほとんど気づかれないように周期的にオン、オフする。例えば、電 力消費がビルの指定ピーク電力限界に近づいたとき、通常はプロセッサを使用し て、ビルの複数の区域の中の暖房又は空調を周期的にオフするか、又はボイラ、 温水ヒータなどの装置をビルの複数の区域を順に巡るようにして周期的にオフす ることにより、暖房−通気−空調（ＨＶＡＣ）システムを制御する。 複数の区域を周期的に制御するために、通常、ビルオートメーションシステム は、指定された事象の検出に応じて継電器回路網の特定の継電器接点を制御する 中央処理装置を含む。この継電器接点は、起動されると、制御すべき特定の装置 を「オン」又は「オフ」する。通常は、１つの継電器を使用してビルの所定区域 内の全ての装置を制御するので、その継電器を動作させると、電力消費を許容範 囲内まで減少させるために必要であろう数より多数の装置がオフされてしまうこ とになるであろう。継電器の数を増やせば（例えば、装置ごとに１つの継電器を 設ける）、その様な状況に対処できるであろうが、特に大きなビルでは、その様 なシステムを実現するコストが著しく高くなるため、この方法は現実には利用不 可能である。 このような制御がビルの照明に適用されたときにビル内の人々に及ぼす大きな 影響を考慮して、ビルの照明は一般にはビルオートメーションシステムによる影 響を受けない。しかしながら、最後の手段として、ピーク電力を指定ピーク電力 限界以下に維持できない場合に限って、顕著な影響を与えることの少ない装置を オフすることにより所定の区域、例えば、地下室の照明を消すために何らかの設 備がビルオートメーションシステムに内蔵されている場合が多い。 人工照明の消灯がビル内の人々に及ぼす影響の大きさを考えて、電力消費を電 力会社が指定するピーク電力限界以内に維持するために、ビルオートメーション システムは人工照明出力の制御に焦点が置かれること はなかった。しかし、人工照明は、どのビルにおいてもその電力消費の大きな割 合を占めており、場合によっては２０から２５％にも達する。また、人工照明は ビル全体の電力消費を一層多くする二次的な影響も有する。例えば、人工照明に よって発生する熱はビルの空調システムの負担を増大させる。これは、ビルオー トメーションシステムがピーク要求時間帯に電力消費を減少させるために空調出 力を削減したときにはその分だけ悪化するという問題である。 電力消費の要求が着実に増すにつれ、電力会社は顧客に課すピーク電力限界を 下げることを余儀なくされている。その結果、ピーク要求時間帯における省エネ ルギの影響は、ビル内の人々により気づかれやすくなっている。例えば、限界を 下げると、ＨＶＡＣ区域及び／又はボイラ区域又は温水区域における出力低下の 頻度が更に増す。このような制御のために、温度条件は人々により顕著に認識さ れるようになる（例えば、気温又は温水の温度が希望の温度より目立って低くな るか、又は高くなってしまう）。 従って、ビル内の人々に目立って認識されるほどビルの動作特性に影響を及ぼ すこと無く、ピーク要求限界を満たそうという努力により電力消費を減少させる ために、より有効に照明出力を制御できるビルオートメーションシステムを提供 することが望ましいであろう。 発明の要約 本発明は、電力消費を著しく減少させることはできるが、ビル内の人々にはほ とんど気づかれないように、ビルの照明出力を有効に制御できるビルオートメー ションシステムを提供することを目的とする。実施例は、ビルオートメーション システムを使用して、選択された人工照明を消すのではなく、それらを調光する ことを目的とする。更に、実施例は、既存のビルオートメーションシステムにお ける従来の継電器回路網を使用して、人工照明の調光制御を行うことを目的とす る。 特定の実施例によれば、照明出力の調光制御を行うためにビルオートメーショ ンシステムの継電器回路網を負抵抗負荷（蛍光灯など）及び／ 又は白熱電球と組み合わせて使用される安定器とインタフェースすることができ る調光インタフェースが設けられる。ランプからの人工照明出力の調光は、ビル 内の人々にはほとんど気づかれない相対的にゆっくりとした速さで行われる。ビ ル内の人々にはほとんど気づかれないように電力消費を減少させるという利点に 加えて、実際の電力消費の減少をより正確に調整できるというもう１つの利点が 得られる。すなわち、電力消費を減少させるための調光機能を実行することによ り、ピーク電力限界を満たすためには不必要であると思われる装置のオフまで要 求すること無く、実行される調光の量を調整することができるのである。 一般的には、本発明の実施例は、照明システムを自動エネルギ制御システムと インタフェースする装置であって、自動エネルギ制御システムからのエネルギ制 御信号を受信する手段と、前記受信手段からの前記エネルギ制御信号を、自動エ ネルギ制御システムにより監視される電力消費に応じて、照明システムの少なく とも１つの照明出力装置のランプ輝度を制御するランプ輝度制御信号に変換する 手段とを具備する装置を目的とする。 図面の簡単な説明 以下の説明及び添付の図面を参照すると、本発明を更に良く理解することがで きる。図面中、同じ図中符号は同様の要素を指示する。図面において、 図１は、本発明の一実施例に従って照明システムを自動エネルギ制御システム とインタフェースする装置である。 図２は、白熱電球照明システムと共に使用する本発明の別の実施例である。 発明を実施するための最良の形態 図１は、照明システム１０２を自動エネルギ制御システム１０４とインタフェ ースする装置を示し、この装置は全体をインタフェース回路１ ００として示されている。以下の説明の中では、便宜上、インタフェース装置を 制御自在の連続調光電子安定器を有する蛍光灯などの負抵抗負荷により構成され る１つ又は複数の照明出力装置を含む照明システム１０２と共に使用するものと して説明する。インタフェース装置は、自動エネルギ制御システムからの入力信 号に応じて照明出力装置の輝度を制御する。この実施例によれば、いくつかの所 定の調整自在の増分レベルによって照明システムの電力消費を減少させる。照明 システムの照明出力を非常にゆっくりと減少させることにより、人間の目にはほ とんど認識できないような照明出力の変化を実現できる。 制御自在の連続調光電子安定器を含む蛍光灯を使用する場合、従来の調光安定 器は、通常、アナログ調光制御部（例えば、０から１０ボルト以上のアナログ電 圧範囲に応答する）を含んでいるために、自動エネルギ制御システムと併用した 場合に付加的な問題が起こる。そのような制御自在の調光電子安定器は、先に述 べたように継電器回路網を使用してサイクルのオン／オフ制御を実行するという 代表的な自動エネルギ制御システムの通信プロトコルとは相容れない。例えば、 ビルに適用する場合を例にとると、従来の自動エネルギ制御システムは、各階を 別個の区域（例えば、ＨＶＡＣシステムにおける別個の区域）として制御してお り、そのような区域をそれぞれ周期的にオン、オフするために継電器が設けられ ている。 これに対し、本発明の実施例によれば、自動エネルギ制御システムの複数の継 電器を使用してビルの複数の制御自在区域を周期的にオン、オフするのではなく 、照明システム全体について、又はあらかじめ指定された照明出力装置群に対し て照明出力の複数の強さレベルのうち１つを指定するために継電器を使用する。 この点に関して、ビルの自動エネルギ制御システムに本発明の実施例に従って照 明システムを調光する能力を後から与えるために付加的なオーバヘッドが要求さ れることはない。むしろ、これまで照明システムの様々な区域を周期的にオン、 オフするために使用されてきた継電器は、照明システム全体について複数の増分 ランプ輝度出力のうちの１つを確定するために利用される。 図１の実施例では、これまで照明システムの３つの異なる区域を制御するため に（すなわち、それらの区域をオン又はオフするために）使用されていたであろ う継電器のうち３つを使用して、ビルの照明システム全体について、又はビル内 の所定の照明出力装置群に対して、３つの異なる輝度レベルのうち１つを確定す る。図１の実施例において、図中符号１０４ａ,１０４ｂ及び１０４ｃはそれら ３つの継電器を示す。 以下の説明を簡単にするため、照明システム１０２は負抵抗負荷の単一の制御 自在連続調光電子安定器であると考える。ランプの調光制御仕様に従ってランプ の出力輝度を調整するために、インタフェース装置１００を照明システム１０２ と接続する信号経路１０６は、この実施例では、０から１０ボルトまで変化する 。 信号経路１０６を介して照明システム１０２の照明出力装置の輝度を制御する ために、図１の実施例は、自動エネルギ制御システムからエネルギ制御信号を受 信する手段を含む。概して、この信号は、継電器１０４ａ−１０４ｃの中の１つ 又は２つ以上が閉成したときに発生する制御信号により表される。更に、図１の 実施例は、図１においては制御自在調光電子安定器に供給するインタフェース回 路１００として代表されるそれらの制御信号を、少なくとも１つの照明出力装置 のランプ輝度を制御するための照明輝度制御信号に変換する手段を含む。先に述 べたように、図１の実施例のインタフェース回路は、自動エネルギ制御システム により監視される電力消費に応じてランプ輝度を制御するために、０ボルトから １０ボルトまで変化するランプ輝度制御信号を出力する。 当業者には理解されるであろうが、本発明によれば、容易に利用できるどのよ うな自動エネルギ制御システムでも使用することができる。例えば、先に説明し たような方式で継電器接点を制御するために使用されるそのような自動エネルギ 制御システムの１つは、テネシー州ＳｍｙｒｎａのＳｑｕａｒｅ Ｄから入手可 能なＳｑｕａｒｅ Ｄ ＰＯＷＥＲ ＬＩＮＫ（登録商標）システムである。図 １の実施例では、調光安定器 に輝度制御信号を供給することにより、そのような自動エネルギ制御システムに より監視すべきシステムの総ピーク電力要求に基づいて、出力ランプ輝度を複数 の増分レベルで調光する。 自動エネルギ制御システムに応じて実行される実際の調光量は、周知のいずれ かの方法で決定できる。例えば、前述のＳｑｕａｒｅ Ｄシステムのような従来 の自動エネルギ制御システムを使用する場合には、ビルの総電力消費と関連する ピーク電力をピーク電力限界値と比較することができる。ビルの電力消費のピー ク電力がピーク電力限界の所定のしきい値範囲に入っていれば、第１の継電器を 閉成して、ランプ輝度を第１の増分値だけ減少させることができる。同様に、ビ ル内部の電力消費のピーク電力が第１のしきい値よりピーク電力限界により近い 第２のしきい値を超えると、第２の継電器を動作させて、ランプ輝度を第２の増 分値だけ減少させることができる。ランプ輝度を減少させる複数の増分値を設定 するために設けられている継電器の数に従って、このプロセスを何度でも繰り返 すことができる。 調光の動作は、ビル内の人々がランプ輝度の低下に気づかないように比較的ゆ っくりとした速度で実行される。調光は、ビル内の人々が調光制御を全く気づか ないようにするのに十分な光を維持するように行われ、多くの場合、照明システ ムの熱出力が減少するために、暖房、空調システム又は温水ヒータをオフするな どの方法による付加的な省エネルギを実行する必要はない。しかし、当業者には 理解されるであろうが、本発明による照明システムの調光方法を全体として又は 区域ごとに、周知の自動エネルギ制御システムを使用して実現される従来の省エ ネルギ（例えば、ＨＶＡＣシステムを周期的に制御することに加えてランプを調 光することによる）と組み合わせて使用することが可能である。 本実施例において、インタフェース回路１００は、１つ又は複数のＲＪ１１電 話用コネクタ１０２ａ及び／又は１０３を介して照明システム１０２に接続し、 単純で、誤動作の無い設備を構成している。利用可能な何らかのエネルギ制御シ ステムの継電器の出力をインタフェースする 単純な端子ブロックとしてインタフェース回路を構成することができる。実施例 によれば、自動エネルギ制御システムのコンピュータのプログラミングに応じて 、又は手動操作により、あるいは地方の電力会社からの遠隔制御により、エネル ギ制御信号を発生させることができる。 図１の実施例では、インタフェース回路は２段構成になっている。インタフェ ース回路の第１段は図中符号１１０で示されており、第２段が使用する安定した 基準電圧を発生するために使用される。信号経路１０６から取り出される供給電 圧はこの経路に印加される電圧に応じて変化するので、安定した基準電圧を発生 することが望ましい。図中符号１１２で示されるインタフェース回路の第２段は 、照明システムの調光動作に時間遅延を与えるために使用される。すなわち、第 １段によりランプ電圧の増分変化を開始するたびに（例えば、ランプ出力を減少 させるための１０ボルトから８ボルトへの電圧変化）、初期電圧から最終電圧ま での間に急激な遷移が起こらず、ある期間（例えば、数分間）にわたって遷移が 起こるように、この２つの電圧値の変化は遅延回路により実行される。次に、第 １段及び第２段をそれぞれ説明する。 第１段１１０には、演算増幅器１１４の形態をとる増幅器／比較器が設けられ ている。演算増幅器１１４の非反転入力端子は、演算増幅器１１４の安定基準電 圧を発生するために使用される一対のトランジスタ１１６及び１１８に接続して いる。すなわち、非反転入力端子はｎチャネルトランジスタ１１６（例えば、Ｍ ｏｔｏｒｏｌａ，Ｉｎｃ.から入手可能なトランジスタ２Ｎ３９０４）のコレク タに接続している。トランジスタ１１６のベースは同様のｎチャネルトランジス タ１１８のエミッタに接続し、トランジスタ１１８のベースはそのコレクタに接 続している。トランジスタ１１６及び１１８のコレクタは、抵抗器１２０（例え ば、４．７メガオーム）を介して信号経路１０６にも接続している。 演算増幅器１１４の反転入力端子は、自動エネルギ制御システムからのエネル ギ制御信号に基づいて様々な程度の調光を実行する抵抗器分圧回路網１２２を含 む帰還経路を介して、演算増幅器１１４の出力端子に 接続している。更に詳細にいえば、抵抗器分圧回路網は３つの別個の分圧器１２ ４，１２６及び１２８を含む。第１の分圧器１２４は抵抗器１２４ａ−１２４ｅ を含み、そのうち少なくとも１つの抵抗器は可変抵抗器（すなわち、図１の実施 例では抵抗器１２４ｃ）である。一実施例によれば、これらの抵抗器はそれぞれ 約２０メガオームの抵抗器であると考えることができる。第２の分圧器１２６は 可変抵抗器１２６ａと、固定抵抗器１２６ｂとを含む。第３の分圧器は抵抗器１ ２８ａ−１２８ｅを含み、そのうち、抵抗器１２８ｄは可変抵抗器である。本実 施例によれば、第２及び第３の分圧器１２４及び１２６の各々の抵抗器も２０メ ガオームの抵抗器であると考えることができる。 自動エネルギ制御システムからのエネルギ制御信号に応じて分圧器機能を実行 するために、直列に接続する抵抗器１２４ｃ及び１２４ｄの間の接続点に、継電 器接点１０４ａが接続されている。継電器接点１０４ｂは、第２の分圧器１２６ の抵抗器１２６ａ及び１２６ｂの間の直列接続点に接続されている。同様に、継 電器接点１０４ｃは、第３の分圧器の直列に接続する抵抗器１２８ｃ及び１２８ ｄの間の接続点に接続されている。当業者には理解されるであろうが、継電器接 点１０４ａ−１０４ｃが閉成すると、第１の演算増幅器１１４の帰還抵抗の少な くとも一部を短絡し、これにより、この演算増幅器の出力ノード１３０における 電圧出力を制御することができる。 出力ノード１３０は、図１の実施例では６つの抵抗器１３２ａ−１３２ｆの組 み合わせとして表されている抵抗を介して、出力電圧を第２段１１２に供給する 。複数の抵抗器を使用することで、図１の実施例における全ての抵抗器に対して １つの抵抗値を使用できる。例えば、分圧器の抵抗器の場合と同様に、ノード１ ３０に接続する出力抵抗器１３２をそれぞれ２０メガオームにすることができる 。 先に述べた通り、図１の実施例における分圧器と関連する継電器の数を増やす ことによって、ランプ輝度の増分調整レベルの数を任意に設定できることは当業 者には理解されるであろう。図１の実施例における各々 の分圧器は、分圧器に含まれる可変抵抗器により個別に調整可能である。例えば 、各分圧器と関連する継電器接点の作動に応じて開始される電力レベルの低下を 設定するエンドユーザインタフェースにより、その分圧器の可変抵抗器を制御で きる。 次に第２段１１２について説明する。この第２段が第１段の出力の初期電圧か ら最終電圧へ遷移する際の時間遅延機能を実現することは当業者には明白であろ う。この漸進的な電圧の遷移は、照明システム１０２のランプ出力輝度を制御す るために使用される信号経路１０６に印加される。 第２段１１２は演算増幅器１３４を含む。演算増幅器１３４の非反転入力端子 は、抵抗器１３２ａ−１３２ｆを介して第１段の出力ノード１３０に接続してい る。更に、演算増幅器１３４の非反転入力端子はコンデンサ１３６（例えば、１ マイクロファラッド）を介して信号経路１０６に接続されている。このコンデン サは、抵抗器１３２ａ−１３２ｆと共に、演算増幅器１３４の入力端子における 電圧遷移に対し時間遅延を与えるために使用される。 演算増幅器１３４の反転入力端子は、帰還経路１３８を介して演算増幅器１３ ４の出力端子に接続されている。演算増幅器１３４の出力端子は、可変抵抗器１ ４０（例えば、６．２メガオーム程度）と、コンデンサ１４２（例えば、０．３ ３マイクロファラッド程度）とを含む抵抗器−コンデンサ（すなわち、ＲＣ）回 路として表されている遅延回路を介して接続されている。ＲＣ回路の接続点は、 ｐチャネルトランジスタ１４４（例えば、Ｍｏｔｏｒｏｌａ，Ｉｎｃ．から入手 可能なトランジスタ２Ｎ３９０６、又は同様にＭｏｔｏｒｏｌａ，Ｉｎｃ．から 入手可能なトランジスタＭＰＳＷ５１）のベースに接続されている。トランジス タ１４４のエミッタは、このトランジスタのコレクタが調光モードの動作中に安 定器から電流を（例えば、４５０ミリアンペア以上まで）消散させるために接地 点に接続されている間、信号経路１０６に接続されている。 ｐチャネルトランジスタ１４４は、照明システムの１つ又は複数の安定器から の電流を抑制するために使用可能なパワートランジスタを構成する。例えば、図 示されているｐチャネルトランジスタは、１０００個以上にものぼる数の安定器 からの過剰電流を抑制することができる。当業者には理解されるであろうが、調 光機能を開始するために信号経路１０６に供給される電圧が１０ボルトから下が ると、過剰電流を消散する必要がある。信号経路１０６の制御電圧が０ボルトに 近づくにつれて（すなわち、最大調光状態）、この過剰電流を消散する能力は更 に重要性を増す。 当業者には理解されるであろうが、トランジスタ１４４のエミッタ−コレクタ 間電圧はこのトランジスタのベース−エミッタ間電圧に追従し、ベース−エミッ タ間電圧自体は演算増幅器１１４から出力される電圧に対応する。すなわち、例 えば、演算増幅器１１４の出力電圧が１０ボルトから８ボルトに低下したときに は、その結果として、最終的に（すなわち、コンデンサ１４２が８ボルトのレベ ルまで放電した後に）トランジスタ１４４のエミッタ−コレクタ間電圧が低下す る。 動作中において、この実施例の照明システム１０２のインタフェースプロトコ ルは直流の０から１０ボルトである。０ボルト入力に対して、安定器はランプの 輝度出力が最小値になるように電力を制限する。これに対し、入力が１０ボルト のときには、ランプの出力輝度は最大値になる。０ボルトから１０ボルトの間に あるときには、安定器はランプの出力輝度を最大照明出力と最小照明出力との間 で調光する。このように、動作中、自動エネルギ制御システムにより制御される システムの電力消費がピーク電力限界と関連するしきい値の付近まで増加するに つれて、継電器接点１０４ａ−１０４ｃのうち１つ又は２つ以上が閉成する。 なお、継電器接点がいずれも閉成しないとき、演算増幅器１１４の帰還経路は 分圧器回路網１２４，１２６及び１２８の全てを含んでいる。すなわち、継電器 接点１０４ａ−１０４ｃの１つ又は２つ以上が閉成することによって、抵抗帰還 経路の一部が短絡されるため、演算増幅器１ １４と関連する帰還経路の抵抗が低下し、利得が減少するのである。従って、継 電器接点１０４ａ−１０４ｃの１つ又は２つ以上の閉成は、ノード１３０に現れ る電圧の大きさを減少させる効果を有する。この低下した電圧は、第２段１１２ と関連する遅延に従って、信号経路１０６を介して安定器に供給される電圧を低 下させ、ランプ出力を減少させる。 人間の目は、通常より大きいか又は小さいかのどちらかである差異を補正する ために絶えず瞳を調節することにより、周囲光のレベルの変化に応答する。その ため、光が、例えば、２分から５分の時間にわたって０％から１５％までゆっく りと調光されると、人間の目はその能力の自己調節によって輝度の差に気づかな い。インタフェース装置の実施例は、このような人間の目の自己調節特性に注目 して、照明システムに含まれるランプの出力輝度を自動エネルギ制御システムか らのエネルギ制御信号に応じて増分調光することにより、電力消費を減少させる 。 図１に示す実施例は、通常、別個に電力供給用入力端子を設けることなく動作 する。しかし、当業者には理解されるように、実施例によっては、照明システム １０２に含まれる安定器の電流（例えば、４５０マイクロアンペア）を供給する 能力を電源の追加使用によって実現しても良い。 増幅器／比較器の２段階の機能が演算増幅器１１４及び１３４を形成するため の低電力相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）集積回路を使用して得られること は当業者には理解されるであろう。一実施例によれば、これらの演算増幅器は、 Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｉｎｃ．から入手可能である ＬＭ４２５０Ｈ演算増幅器、又はＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ ．から入手可能なＴＬ２５Ｌ２ＣＰ演算増幅器、あるいは他の何らかの演算増幅 器であれば良い。ここで挙げた増幅器は、図１に示す実施例に適する低電力ＣＭ ＯＳ素子である。当業者には明らかであるように、利用できる集積回路技術と組 み合わせて任意の数の増幅器／比較器部を使用できることは言うまでもない。 先に述べた通り、本発明は調光安定器及び負抵抗負荷（蛍光灯など） と組み合わせる用途には限定されない。本発明の実施例はどのような照明システ ムに関しても構成することができる。例えば、図２は、白熱電球と組み合わせて 照明システムを構成した場合における本発明の別の実施例を示す。図２の実施例 の動作は図１の実施例の動作に類似しているが、図２に含まれる特徴を以下に更 に詳細に説明する。 図２の実施例では、照明システム２０２は白熱電球により構成される１つ又は 複数の照明出力装置を含む。図示した実施例においては、白熱電球は４８００ワ ット（例えば、それぞれ６０ワットの８０個の白熱電球）以上までの負荷を構成 する。実施例によれば、全体を図中符号２０４で示す自動エネルギ制御システム は、図１の実施例と組み合わせて使用されるシステムと同一であると考えること ができる。 照明システム２０２を自動エネルギ制御システム２０４とインタフェースする 装置は、その全体をインタフェース回路２００として示されている。図２の実施 例と関連する動作の原理は図１の実施例に適用可能な原理と同じであるが、イン タフェース回路２００の入力部及び出力部は、図１の実施例のそれらに相当する 部分と比較してわずかに変形されている。以下の説明を簡略化するために、図１ の実施例の構成要素に類似する機能を果たす構成要素は図１の実施例で使用した 図中符号に１００を加えた数字により示すものとする。従って、図２の説明は、 主に図１の実施例と図２の実施例との違いに焦点を当てる。 図２の実施例では、入力部２５０に１２０ボルト実効値（すなわち、Ｖｒｍｓ ）の交流電圧を供給する。入力部２５０はオプションとして直列接続ヒューズ２ ５２を含む。交流電源と、ダイオード２５４ａ−２５４ｄを使用して構成され、 交流入力電圧を整流するダイオードブリッジとの間に接続する。整流器ブリッジ の出力は、直列に接続された抵抗器２５６とツェナーダイオード２５８に供給さ れる。ツェナーダイオードは電圧を有効に２０ボルトまで低下させる。すなわち 、入力部は、インタフェース回路のその他の部分に電力を供給し且つ抵抗器２６ ０及び２６４により形成される抵抗器分圧器を使用して基準電圧を供給する電圧 源を構成している。コンデンサ２６２は電圧基準に対するフィルタリングコンデ ンサとして設けられている。 電圧基準は、インタフェース回路２００の制御回路部分２７０への入力として 機能する。この制御回路部分は、図１における制御回路部分と同様に機能するも のと考えることができる。しかし、当業者には理解されるであろうが、図２の実 施例は、白熱電球照明システムと共に使用するのに適する演算増幅器及び素子値 を伴って構成できる。例えば、図１の実施例に関して指定した演算増幅器を使用 するのではなく、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｉｎｃ．か ら入手可能なＬＭ３５８演算増幅器などの演算増幅器を使用できる。また、これ らの演算増幅器も図２に示す制御回路部分で使用するのに適する低電力演算増幅 器である。 次に、インタフェース回路の出力部２８０を説明する。遅延演算増幅器２３４ の出力は、比較器として機能する演算増幅器２８２に対する調光制御基準電圧と して使用される。演算増幅器２８２は、例えば、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃ ｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｉｎｃ．から入手可能なＬＭ３３９演算増幅器であっても良 い。演算増幅器２８２は、インタフェース回路の制御回路部分２７０からの調光 制御基準電圧を、抵抗器２８４及び２８６により形成される分圧器からのより低 い、全波整流交流信号と比較する。 動作中において、整流交流信号レベルが調光制御基準電圧と等しくなるたびに 、オプトカプラ（例えば、Ｍｏｔｏｒｏｌａ， Ｉｎｃ．から入手可能なＭＯＣ ３０１１オプトカプラ）２８８がオフする。その結果、パワートライアック２９ ０がオフする（トライアック２９０は、例えば、Ｍｏｔｏｒｏｌａ， Ｉｎｃ． から入手可能な２Ｎ５９４４であっても良い）。これに対し、インタフェース回 路の制御回路部分からの整流交流信号が調光制御基準電圧より小さい場合には、 オプトカプラ２８８がオンし、パワートライアック２９０もオンする。 交流電源が６０ヘルツ電源である実施例において、全波整流信号は１ ２０ヘルツの周波数を有するので、比較器２８２は調光制御基準信号を１２０ヘ ルツの周波数のパワートライアックに対するパルス信号として発生する。この信 号のパルス幅は、交流信号と比較される調光制御基準電圧の大きさによって決ま り、その調光制御基準電圧は自動エネルギ制御システム２０４の継電器接点の動 きに従って制御される。 図２の実施例の出力部２８０は、抵抗器２９２（例えば、１０キロオーム）と コンデンサ２９４（例えば、０．１マイクロファラッド）を更に含む。更に、抵 抗器２９６（例えば、１８０オーム）は、トライアックの出力端子とトライアッ クのゲートとの間でオプトカプラと直列に接続されている。抵抗器２９８もオプ トカプラ２８８の発光ダイオードと直列に設けることができる。 抵抗器２８４及び２８６により構成される分圧器は、自動エネルギ制御システ ム２０４の全ての継電器接点が開成しているとき、オプトカプラを導通状態に維 持する出力を発生するために、交流信号のピークが調光制御基準電圧より小さい 設定値（例えば、１０ミリボルト）となるように設定できる。そのため、パワー トライアック２９０はオン状態に維持されて、照明システム２０２の白熱電球照 明出力装置の最大光状態へと移行していく。これに対し、自動エネルギ制御シス テム２０４の１つまたは２つ以上の継電器接点が閉成したときには、それに応じ て調光制御基準電圧も低下する。すなわち、交流信号のピークが基準電圧を超え るので、調光制御基準電圧が低下した大きさによって決まる期間にわたり、オプ トカプラ２８８の出力はオフする。そこで、パワートライアック２９０により１ ２０ヘルツで発生されていたパルスの幅が小さくなり、その結果、照明システム ２０２の白熱電球が暗くなる。 パワードライアック２９０を駆動するために使用されるパルス信号の各パルス と関連する「オフ」部分が広がるにつれて、照明システムのランプ出力装置は更 に暗くなる。図１の実施例の場合と同様に、各組の継電器接点の閉成に応じて発 生する光量はユーザ側で設定可能である。更に、各組の抵抗器が順次閉成する間 に達成される増分調光は、演算増幅 器２１４の帰還経路にある抵抗器の数を増減することにより制御することができ る。 当業者には理解されるであろうが、照明システムのランプ出力装置は、１２０ ヘルツの速度で絶えずオン、オフしている。ランプのオン、オフが急速に行われ るため、人間の目はランプ出力装置で起こるちらつきを検出することができない 。むしろ、人間の目はランプが出力を落として動作していると認識する（すなわ ち、人間の目は調光の影響を認識する）。ランプ出力装置が調光されるにつれて 、照明システムの電力消費は調光レベルに比例して減少する。例えば、ランプ出 力装置が６０ワットの電球であるとき、照明システムをその際大出力値の７０パ ーセントまで調光した場合、図２に示す実施例では、照明システムは４２ワット の電力しか消費しない。言うまでもなく、システムが異なれば、調光機能により 実際に節約できる電力を別の所望レベルに設定することが可能である。 図２の実施例においては、白熱電球出力装置を使用する場合を説明した。これ に対し、図１の実施例は蛍光灯と関連させて説明した。しかし、当業者には理解 されるであろうが、蛍光灯出力装置と白熱電球出力装置を任意に組み合わせて使 用しても良く、また、図１及び図２に関して説明したランプ出力装置のいずれか と組み合わせて他に利用できる何らかのランプ出力装置を使用することも可能で ある。 本発明の精神又は本質的特徴から逸脱せずに本発明を他の特定の形態で実施で きることは当業者には理解されるであろう。従って、ここで開示した実施例はあ らゆる点で単なる例であり、本発明を限定しないと考えられる。発明の範囲は以 上の説明ではなく、添付の請求の範囲によって指示されており、請求の範囲の持 つ意味及びその範囲に含まれるあらゆる変更並びにそれと等価のものは本発明に 包含されるべきものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．照明システムを自動エネルギ制御システムとインタフェースする装置であ って、 自動エネルギ制御システムからのエネルギ制御信号を受信する手段と、 前記受信手段からの前記エネルギ制御信号を、自動エネルギ制御システムによ り監視される電力消費に応じて、照明システムの少なくとも１つの照明出力装置 のランプ輝度を制御するランプ輝度制御信号に変換する手段とを備え、前記変換 手段は少なくとも１つの増幅器段を含み、該増幅器段が可変抵抗を含む帰還経路 を有することを特徴とする。 ２．前記受信手段は、継電器接点を有する少なくとも１つの継電器を含むこと を特徴とする請求項１記載の装置。 ３．前記継電器接点は、前記増幅器段の前記帰還経路に含まれる可変抵抗の一 部を短絡するために使用されることを特徴とする請求項２記載の装置。 ４．前記少なくとも１つの増幅器段には、前記ランプ輝度を制御するために使 用される信号経路からの電力が供給されることを特徴とする請求項３記載の装置 。 ５．前記変換手段は、前記少なくとも１つの増幅器段への入力として少なくと も１つのトランジスタを含み、 前記少なくとも１つのトランジスタは、前記少なくとも１つの増幅器段の基準 電圧を確定することを特徴とする請求項４記載の装置。 ６．前記変換手段は、前記少なくとも１つの増幅器段からの出力を受信する少 なくとも１つの付加的な増幅器段を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。 ７．前記少なくとも１つの追加の増幅器段は、遅延機能を与えることを特徴と する請求項６記載の装置。 ８．前記少なくとも１つの追加の増幅器段は、ＲＣ回路を含むことを特徴とす る請求項７記載の装置。 ９．前記少なくとも１つの迫加の増幅器段は、前記少なくとも１つの増幅器段 の出力端子と、前記ランプ輝度を制御するために使用される信号経路との間に接 続された少なくとも１つのトランジスタを含むことを特徴とする請求項８記載の 装置。 １０．前記変換手段は、少なくとも１つのＲＪ１１コネクタを含むことを特徴 とする請求項１記載の装置。 １１．前記少なくとも１つの増幅器段は、低電力ＣＭＯＳ演算増幅器として形 成されることを特徴とする請求項１記載の装置。 １２．前記少なくとも１つの増幅器段及び前記少なくとも１つの付加的な増幅 器段は、低電力ＣＭＯＳ演算増幅器を使用して形成されることを特徴とする請求 項６記載の装置。 １３．前記変換手段は、前記照明システムの所望の調光に比例するパルス幅を 有するパルス信号によりゲーティングされるスイッチング素子を更に含むことを 特徴とする請求項１記載の装置。 １４．前記変換手段は、整流器ブリッジと、交流入力電圧を直流電圧にステッ プダウンするツェナーダイオードとを有する電力入力部を更に含むことを特徴と する請求項１３記載の装置。 １５．前記照明システムとの組み合わせにおいて、前記照明システムは、少な くとも１つの負抵抗負荷を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。 １６．前記照明システムとの組み合わせにおいて、前記照明システムは、少な くとも１つの白熱電球を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。