JP2009517829A - 照明システム制御デバイスを充電するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線照明システムの電力消費量を少なくすること
【解決手段】光源からの制御光（４６）に応答自在であり、制御充電電力（４４）を発生する制御光起電力セル（２８）と、前記制御充電電力（４４）を蓄積し、制御給電電力（４２）を発生するコンデンサと、前記制御給電電力（４２）が給電され、照明システムに通信信号（４０）を発生する制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ（２４）とを備える、照明システムにおける光源から充電される制御デバイスであって、前記制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ（２４）は、コンデンサの充電状態をモニタし、この充電状態が低い充電設定ポイントよりも下回ると、前記制御光（４６）を増加するように前記照明システムに命令するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には照明システムに関し、より詳細には、制御デバイスに充電するためのシステムおよび方法に関する。

ランプへの電力がワイヤーによって送られるようになっているが、一部の、またはすべての制御機能を無線で伝送するようになっている無線照明システムが既に開発されている。例えば無線通信インターフェースが内蔵されているか、または他の照明器具および制御デバイス、例えばリモコン、ウォールディマー、人存在検出センサおよび光センサと通信するように接続されている照明器具が既に開発されている。これら制御デバイスは、特定の活動、一日のうちの時間および用途に対する照明を設定する。制御デバイスは、無線通信インターフェース、例えば無線周波数（ＲＦ）通信インターフェースを含む。無線照明システムは多数のネットワークトポロジー、例えば星形構造、メッシュ形構造またはクラスターツリー構造に配置できる。

無線制御デバイスは、この無線制御デバイスと、このデバイスが制御する照明器具との間で配線が不要であるので、無線制御デバイスの１つの利点としてフレキシブルであることを挙げることができる。例えば有線システム内のライトスイッチは、このスイッチが制御する照明器具の近くの壁に固定される。無線照明システム内のスイッチは、このスイッチが、無線照明ネットワークと通信できる場所であればどこでも使用できる。かかるスイッチは一般にリモコン内に組み込まれている。他の制御デバイス、例えば人存在検出センサおよび光センサは、これらが無線照明ネットワークと通信するどの場所でも使用できる。

しかしながら、無線制御デバイスの設置がフレキシブルであることは、別の問題を生じさせる。無線制御デバイスは、無線であるので、幹線電源への接続がない。電力は一般に電池によって供給されるが、電池は寿命が限られており、交換しなければならないので、資本コストおよびメンテナンスのコストが必要である。一部の無線制御デバイスは、デバイスが作動していないときにスタンバイモードを使用するなどの方法により、電力消費量を管理することにより、電池の寿命を長くしようとしている。しかしながら、このような方法は、無線照明システム内で使用される通信プロトコルの性質および特定の無線照明システムの性質によって限定される。例えば、デバイスの作動を保証すると共に、照明器具および他のデバイスからの情報を中継するために、通信プロトコルは無線制御デバイスをスタンバイ時よりも、ほとんどの時間でアクティブとなっていることを求める。

従って、上記欠点を克服する制御デバイスを充電するためのシステムおよび方法を提供することが望ましい。

本発明の１つの様相は、光源からの制御光に応答自在であり、制御充電電力４４を発生する制御光起電力セルと、前記制御充電電力を蓄積し、制御給電電力を発生するコンデンサと、前記制御給電電力が給電され、照明システムに通信信号を発生する制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバとを備える、照明システムにおける光源から充電される制御デバイスを提供する。前記制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバは、コンデンサの充電状態をモニタし、この充電状態が低い充電設定ポイントよりも下回ると、前記制御光を増加するように前記照明システムに命令するようになっている。

本発明の別の様相は、光起電力セルから充電可能なコンデンサを有する制御デバイスを設けるステップと、前記コンデンサの充電状態をモニタするステップと、前記充電状態が低い充電設定ポイント未満であることを判断するステップと、前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満であるときに、前記光源から前記光起電力セルへの光を増加するステップとを備えた、光源から制御デバイスを充電するための方法を提供する。

本発明の別の様相は、光起電力セルから充電可能なコンデンサを有する制御デバイスに光源から給電するためのシステムであって、前記コンデンサの充電状態をモニタするための手段と、前記充電状態が低い充電設定ポイント未満となったことを判断するための手段と、前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときに、前記光源から前記光起電力セルまでの光を増加するための手段とを備えるシステムを提供する。

本発明の別の様相は、光源からの制御光に応答自在であり、制御充電電力を発生する制御光起電力セルと、制御充電電力を蓄積すると共に、制御給電電力を発生する制御電力蓄積装置と、前記制御給電電力が給電され、照明システムに通信信号を発生する制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバと、制御外部物体から制御作動入力信号を受信し、この作動信号を制御ＭＣＵ／トランシーバに提供する制御作動インターフェースとを備える、照明システムにおける光源から充電されるリモートセンサを提供する。前記制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバは、コンデンサの充電状態をモニタし、この充電状態が低い充電設定ポイントよりも下回ると、前記制御光を増加するように前記照明システムに命令するようになっている。

本発明の別の様相は、光起電力セルから充電可能な制御電力蓄積装置を有するリモートセンサを設けるステップと、前記制御電力蓄積装置の充電状態をモニタするステップと、前記充電状態が低い充電設定ポイント未満であることを判断するステップと、前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満であるときに、前記光源から前記光起電力セルへの光を増加するステップとを備える、光源からリモートセンサへ充電するための方法を提供する。

本発明の別の様相は、光源からリモートセンサに給電するためのシステムであって、前記リモートセンサは、光起電力セルから充電可能な制御電力蓄積装置を有し、本システムは、前記制御電力蓄積装置の充電状態をモニタするための手段と、前記充電状態が低い充電設定ポイント未満となったことを判断するための手段と、前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときに、前記光源から前記光起電力セルまでの光を増加するための手段とを備えるシステムを提供する。

本発明の別の様相は、制御給電電力を発生する制御電力蓄積装置と、前記制御給電電力が給電され、通信信号を発生する制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバと、制御外部物体から制御作動入力を受信し、前記制御ＭＣＵ／トランシーバに作動信号を供給する制御作動インターフェースと、充電器用充電光に応答自在であり、充電器用充電電力を発生する充電器光起電力セルと、前記充電器用充電電力を充電し、前記充電電力および充電器用電力を発生する充電器用電力蓄積装置と、前記充電器用電力蓄積装置と前記制御電力蓄積装置との間で前記制御デバイスインターフェースを通して前記充電器用電力を伝えるよう、前記制御デバイスインターフェースに作動的に接続可能な充電インターフェースとを備える、制御デバイスの充電システムを提供する。

以下、添付図面を参照しながら現時点で好ましい実施形態の下記の詳細な説明を読めば、本発明の上記およびそれ以外の特徴および利点がより明らかとなろう。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によって定められているので、次の詳細な説明および図面は発明を限定するものではなく、発明を単に説明するものにすぎない。

図１は、本発明に従って製造された制御デバイスのブロック図である。この制御デバイスは、光源からの光を受光し、この制御デバイスに給電するための電力蓄積装置内に光からの電力を蓄積するようになっている。この制御デバイス２０は、制御作動インターフェース２２と、制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ２４と、制御電力蓄積装置２６と、制御光起電力セル２８とを備える。制御作動インターフェース２２は、制御外部物体３４からの制御作動入力３６を受信し、制御ＭＣＵ／トランシーバ２４に作動信号３６を提供する。制御ＭＣＵ／トランシーバ２４は、通信信号４０を介して少なくとも１つの照明システムデバイス３０と通信する。一般に照明システムデバイス３０は、照明ネットワーク３１の一部であり、ネットワーク信号３３により１つ以上の別の照明システムデバイス３５と無線または有線で通信する。照明システムデバイス３０およびその他の照明システムデバイス３５は、照明器具、照明器具バラスト、ローカル制御ボックス、有線または無線制御装置などとすることができる。制御光起電力セル２８は制御光源３２からの制御光４６を受光し、制御充電電力４４を制御電力蓄積装置２６に提供する。別の実施形態では、制御光源３２は、照明ネットワーク３１に制御されると共に、この照明ネットワーク３１の一部となっている。別の実施形態では、制御光源３２は照明ネットワーク３１に作動的に接続された別の照明ネットワークにより制御され、このネットワークの一部となっている。照明システムデバイス３０が照明器具であるとき、制御光源３２を照明システムデバイス３０とすることができる。制御電力蓄積装置２６は、制御ＭＣＵ／トランシーバ２４および電力を必要とする制御デバイス２０内の他の任意のコンポーネントにより、制御給電電力４２として使用するために制御充電電力４４を蓄積する。制御デバイス２０の例として、オペレータが照明システムデバイス３０および／または照明ネットワーク３１の他の部分を制御できるようにするリモコンおよび制御デバイス２０の近くの状態を検出し、これら条件に関する情報を照明システムデバイス３０および／または照明ネットワーク３１の他の部分に提供するリモートセンサを挙げることができる。制御デバイス２０は、他のコンポーネント、例えば制御ＭＣＵ／トランシーバ２４に位置情報を提供し、作動を高めるよう、作動的に接続された全地球測位システム（ＧＰＳ）を含むことができる。

制御作動インターフェース２２は、制御外部物体３４からの制御作動入力３６を受信するのに適した任意の作動インターフェースとすることができる。制御デバイス２０がリモコンであるとき、制御外部物体３４はオペレータであり、制御作動インターフェース２２はキーボードであり、制御作動入力信号３６は、キーボードに対するオペレータの行為である。制御デバイス２０がリモートセンサであるとき、制御作動インターフェース２２は、所望する制御に適したセンサ、例えば光センサ、人存在検出センサなどとなる。光センサとしての制御作動インターフェース２２に対し、制御外部物体３４は光源、例えば照明器具および／または自然光であり、制御作動入力３６は光源からの光である。人存在検出センサとしての制御作動インターフェース２２に対し、制御外部物体３４はその領域の１人以上の占有者であり、制御作動入力信号３６は、占有者の存在の表示、例えば反射した音波、身体の熱、赤外線などである。当業者であれば、制御作動インターフェース２２はオペレータまたは占有者に対するフィードバックも含むことができるし、またはこのフィードバックに関連させることも可能であることが理解できよう。ある例では、制御作動インターフェース２２はタッチ感応液晶ディスプレイとすることができるし、別の例では制御作動インターフェース２２は光または占有者のレベルを示す光の表示を有することができる。

制御ＭＣＵ／トランシーバ２４は、少なくとも１つの照明システムデバイス３０との通信および制御デバイス２０の作動を制御するようになっている任意のＭＣＵ／トランシーバとすることができる。この照明システムデバイス３０は、照明器具、その他の制御デバイス、ローカル照明制御装置、他のローカル制御装置、ビル自動化システムなどとすることができる。一般に、照明システムデバイス３０は、照明ネットワーク３１の一部であり、ネットワーク信号３３により他の照明システムデバイス３５と無線または有線で通信するようになっている。制御ＭＣＵ／トランシーバ２４は、制御ＭＣＵ２５および制御トランシーバ２３を含み、制御ＭＣＵ２５は、制御トランシーバ２３を介して少なくとも１の照明システムデバイス３０との通信を指令する。この制御ＭＣＵ２５制御デバイス２０の作動を制御することもできる。

制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）２５は、命令およびデータを記憶し、処理するようになっている任意のマイクロコントローラとすることができる。特定のアプリケーションに対して制御ＭＣＵ２５の特定の特性、例えばｎビットのアーキテクチャ、クロック速度、メモリサイズなどを選択することができる。適当なマイクロコントローラの例として、米国テキサス州オースティンのフリースケールセミコンダクタインコーポレーションによって製造されている８ビットのＨＣＳ０８および１６ビットのＨＣＳ１２ファミリー、および米国カリフォルニア州サンノゼのエイトメルコーポレーションによって製造されているＡＶＲ８ビットのＲＩＳＣフラッシュマイクロコントローラおよびスイス、ジュネーブのＳＴマイクロエレクトロニクス社によって製造されているＳＴＶ０７６７撮像デジタル信号プロセッサを挙げることができる。当業者であれば、制御ＭＣＵ２５は制御トランシーバ２３を含む単一チップに設けてもよいし、または別個のチップとすることもできることが理解できよう。制御ＭＣＵ２５は、制御デバイス２０の内外との通信を管理する外に、制御デバイス２０における電力使用を管理することもできる。例えば、制御デバイス２０が使用されていないときにこの制御デバイス２０をスタンバイ状態にすることもできる。当業者であれば、特定のアプリケーションに望まれるように、制御デバイス２０内の上記およびそれ以外の機能を管理するために、この制御ＭＣＵ２５を使用できることが理解できよう。更に当業者であれば、制御ＭＣＵ２５はマイクロコントローラだけに限定されるものではなく、制御電力蓄積装置２６の充電状態をモニタする共にこの充電情報を制御トランシーバ２３に提供できる任意の回路とすることができることも理解できよう。その他の回路の例として、ダイオードスイッチング回路、ＦＥＴ回路などを挙げることができる。

制御トランシーバ２３は、制御デバイス２０と、少なくとも１つの照明システムデバイス３０との間で通信をするための任意のトランシーバとすることができ、照明システムデバイス３０は照明器具、他の制御デバイス、ローカル照明制御装置、他のローカル制御装置、および／またはビル自動化システムとすることができる。一般に、制御トランシーバ２３は、低電圧で、かつ低電力消費量で作動し、電力管理機能を含むことができる。一実施形態では、制御トランシーバ２３は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４の短距離無線規格およびジグビーネットワーキング規格プロトコルにしたがって、２.４ＧＨｚで通信する。別の実施形態では、制御トランシーバ２３は１５ＧＨｚで通信する。適当なトランシーバの例として、米国テキサス州オースティンのフリースケールセミコンダクタインコーポレーションによって製造されているＭＣ１３１９３短距離小電力の２.４ＧＨｚのＩＳＮバンドトランシーバ、米国マサチューセッツ州ボストンのエンバーコーポレーションによって製造されているＥＭ２４２０トランシーバ、およびノルウェー、オスロのチップコムＡＳ社によって製造されているＣＣ２４２０ＲＦトランシーバを挙げることができる。当業者であれば、制御トランシーバ２３は特定のアプリケーションに対して望ましい種々の周波数および種々のプロトコルに従って作動できる。通信は望ましい任意のプロトコル、例えば蛍光バラスト規格ＩＥＣ６０９２９の付属書Ｅに定められた、デジタルアドレス指定可能な照明インターフェース（ＤＡＬＩ）プロトコル、ＩＥＥＥ８０２.１５.４無線規格のトップで作動するジグビープロトコル、エンバーネットプロトコル、所有権のあるプロトコル、所有権のないプロトコルなどに従うことができる。望ましい任意のバンド、例えば無線周波数（ＲＦ）、光、赤外線光、音、超音波などにわたって通信を行うことができる。当業者であれば、制御トランシーバ２３は、制御ＭＣＵ２５を含む単一チップ上に設けてもよいし、または別個のチップとすることができることが理解できよう。

制御電力蓄積装置２６は、制御デバイス２０に給電し、制御光起電力セル２８から充電するのに適した、コンデンサ、電池およびコンデンサと電池の双方の組み合わせを含む任意の蓄積装置とすることができる。制御ＭＣＵ／トランシーバ２４は、再充電が必要なときを判断するために制御電力蓄積装置２６の充電状態をモニタすると共に、充電が必要なときに制御光４６を制御光起電力セル２８に供給することを、照明システムデバイス３０を通して制御光源３２に命令する。一実施形態では、制御電力蓄積装置２６は、コンデンサまたはコンデンサのバンク、例えば米国ジョージア州コロンバスのパナソニックインダストリアルコーポレーションから入手できるパナソニックＥＥＣＳ ５Ｒ５Ｈ１５５または米国カリフォルニア州サイプレスのエルナアメリカインコーポレーションから入手できるエルナＤＢ−５Ｒ５Ｄ１５５５Ｔである。かかるコンデンサは、電気二重層コンデンサとしても知られている。当業者であれば、特定のアプリケーションに必要なようにコンデンサの仕様を選択できることが理解できよう。一例では、コンデンサは５.５ボルトの１.５ファラッドであり、別の実施形態では制御電力蓄積装置２６が再充電可能な電池または再充電可能な電池のバンク、例えば米国ニューヨーク州ポートワシントンのタディラン電池社から入手できるＴＬ２１００またはＴＬ２１３５がある。当業者であればこの電池仕様は特定のアプリケーションに必要なように選択できることが理解できよう。一例では、再充電可能な電池は３.６ボルトの、２.１アンペア時のものである。再充電可能な電池の例として、ニッケルカドミウム電池、ニッケルハロゲン化電池、リニウムイオン電池およびリチウムポリマー電池を挙げることができる。更に別の実施形態では、制御電力蓄積装置２６はコンデンサと電池の組み合わせである。このコンデンサと電池の組み合わせの作動は特定のアプリケーションに望まれるように選択できる。一例では、電池と電池は並列に接続され、別の例では、コンデンサの充電状態は制御ＭＣＵ／トランシーバ２４によってモニタされ、電池はコンデンサの充電量が少なくなったときにバックアップ電力を提供する。更に別の実施形態では、制御電力蓄積装置２６は、充電できない電池または充電できない電池のバンクである。当業者であれば、電力条件、利用できるスペースおよび時間に基づき、特定のアプリケーションに対して、制御電力蓄積装置２６の形状ファクター、例えば円筒形、円筒形バンク、ウェーハまたはウェーハスタックを選択できることが理解できよう。

制御光起電力セル２８は、制御光源３２から制御充電電力４４へ制御光４６を変換し、制御電力蓄積装置２６を充電するのに適した任意の光起電力セルとすることができる。制御光源３２は、太陽光、照明器具内のランプ、太陽光と照明器具内のランプとの組み合わせ、または他の任意の光源とすることができる。制御光起電力セル２８の例として、米国マサチューセッツ州、ビバリーのクレアインコーポレーションから入手できるＣＰＣ１８２２、ＣＰＣ１８２４またはＣＰＣ１８３２を挙げることができる。当業者であれば、電池の仕様は特定のアプリケーションに対して必要なように選択できることが理解できよう。数個の例では、制御光起電力セル２８を４ボルトの５０μアンペア短絡回路電流、または４ボルトの１００μアンペアの短絡回路電流、または８ボルトの１００μアンペア短絡回路電流とすることができる。当業者であれば、制御光起電力セル２８は、所望する制御充電電力４４を得るために直列または並列に接続された１つ以上の個々の光起電力セルとすることができる。この制御光起電力セル２８は、作動電圧を発生するように選択し、作動電池よりも高い電圧を発生するように選択でき、レギュレーション回路を含むことができ、または作動電圧よりも高い電圧を発生するように選択でき、出力電圧をレギュレートするよう、電池と組み合わせて使用できる。一実施形態では、この制御光起電力セル２８は、この制御光起電力セル２８を通して制御電力蓄積装置２６が放電されるのを防止するために、ダイオードまたは他のスイッチのような充電インターフェースを含むことができる。

作動時に制御デバイス２０は制御光源３２からの制御光４６を受け、制御電力蓄積装置２６に制御充電電力４４を供給する制御光起電力セル２８によって充電される。一実施形態では、制御光起電力セル２８は、利用できるランプの光および／または日光を集めた、利用できる光から、可能な程度に電力を蓄える。制御ＭＣＵトランシーバ２４は、制御電力蓄積装置２６の充電状態が悪くなったことを検出すると、制御ＭＣＵ／トランシーバ２４は制御光源３２が制御電力蓄積装置２６を充電するための制御光４６の出力を開始または増加することをリクエストする通信信号４０を、照明システムデバイス３０へ送信する。制御ＭＣＵ／トランシーバ２４は、充電しながら制御電力蓄積装置２６の充電状態のモニタを続けることができる。充電状態が正常となるか、またはもはや悪い状態ではなくなると、制御ＭＣＵ／トランシーバ２４は制御光源３２が制御光４６の出力を現在の光要求量に設定し、利用できる光からの充電ではなく、制御電力蓄積装置２６の充電を停止することをリクエストする通信信号４０を、照明システムデバイス３０へ送信できる。一実施形態では、制御デバイス２０は制御デバイス２０の現在位置の近くにある制御光源３２しかターンオンされず、電力を節約するよう、制御デバイス２０は位置の表示を行う。この位置の表示は、照明システムが制御デバイス２０の位置を決定できるよう、任意の適当な方法、例えばＧＰＳ、三角法、タイムオブフライトを使用できる。別の実施形態では、制御デバイス２０は制御パワー蓄積装置２６の充電状態が低くなったことを、制御ＭＣＵ／トランシーバ２４が検出したとき、制御デバイス２０は可聴アラームおよび／または視覚的アラームを発生する。

図２は、本発明に係わる制御デバイスを充電するための方法のフローチャートである。この方法はステップ７０でスタートし、制御デバイス、例えばリモコンまたはリモートセンサ内の電力蓄積装置の充電状態をモニタするステップ７２と、充電状態が低い充電設定ポイント未満となったことを判断するステップ７４と、充電状態が低い充電設定ポイント未満となったときに光源から制御デバイスへの光を増加するステップ７６と、充電状態が完全に充電された設定ポイントより大となったことを判断するステップ７８と、充電状態が完全充電設定ポイント以下となったときに充電を続けるステップ８０と、充電状態が完全充電測定ポイントよりも大となったときに、光源からの光を現在の光の要求量に設定するステップ８２とを備える。この現在の光要求量は、増加した光の元で制御デバイスが充電している間、光、占有者、リモコンの設定および／または他のファクターは、時間と共に変化し得るので、光がステップ７６で増加されたときの光要求量と異なっていてもよい。この方法は、制御デバイス７２内で電力蓄積装置の充電状態をモニタするステップにリターンすることによって続けることができる。当業者であれば、この制御デバイスがアクティブであるときに、これら動作が一般に生じることが理解できよう。すなわち制御デバイスは省電力スタンバイモードおよび／または短時間個々の動作を遅延させるスリープモードを含むことができる。一実施形態ではこの方法は制御デバイスがこの制御デバイスの電力蓄積装置を充電するために利用できるものであれば、どんな光も使用できるよう、利用可能な光、例えば利用できるランプの光および／または日光から制御デバイスを充電するステップを含む。充電を維持するのに、利用できる光が十分であるとき、制御デバイスを充電するのにステップ７６で光を増加する必要はない。別の実施形態では、電力蓄積装置は電池をバックアップ電池とするようにバックアップ電力を供給するよう、電力蓄積装置が電池とコンデンサとの組み合わせであるときに、この方法は充電状態が低い充電設定ポイント未満となったときにバックアップ電池から制御デバイスを給電するステップを含むことができる。別の実施形態では、この方法は、充電状態が低い充電設定ポイント未満となったときに、アラーム、例えば可聴アラームおよび／または可視アラームを提供するステップを含むことができる。更に別の実施形態では、光源は複数の光源であり、この方法は充電状態が低い充電設定ポイント未満となったときに、光源から制御デバイスへの増加した光が、制御出倍し得の位置により前記複数の光源からの光を増加するステップを含むよう、ＧＰＳ、三角法、タイムオブフライトなどにより、制御デバイスの位置を定めるステップを含むことができる。これにより、制御デバイスから過度に遠くなった照明光源が制御デバイスを充電することを防止できる。

図３は、本発明に従って製造された制御デバイス充電システムのブロック図であり、この図では、図１と同様な部品は同様な番号で示されている。この実施形態では、制御デバイスの電力蓄積装置を充電するために、制御デバイスに充電器が作動的に接続できるようになっている。

リモコンまたはリモートセンサのような制御デバイス１２０は、充電器１５０の充電器用インターフェース１５２に作動的に接続できる制御デバイスインターフェース１２２を含む。この充電器１５０は、充電器用インターフェース１５２と、充電電力蓄積装置１５６と、充電器用光起電力セル１５８を備える。充電器用電力蓄積装置１５６は、充電器用電力１５１を制御電力蓄積装置２６に供給するように作動的に接続できる。充電器用光起電力セル１５８は、充電器用光源１６２からの充電器用充電光１６０を受光し、充電器用充電電力１５７を電力蓄積装置１５６に提供する。一実施形態では、充電光源１６２は、照明ネットワーク３１によって制御され、このネットワークの一部となっている。充電光源１６２は、制御光源３２と同じでもよいし、またはこれと異なっていてもよい。別の実施形態では、充電光源１６２は、制御光源３２とは別の照明ネットワーク内にある。充電器用電力蓄積装置１５６は、制御デバイス２０のための充電電力１５１として使用するために、制御電力１５７を蓄積する。充電器用電力蓄積装置１５６は、電力を必要とする充電器１５０内の他の任意の部品に対して充電器用電力１５５も給電する。

充電器用デバイスインターフェース１２２と充電インターフェース１５２とは、制御デバイス１２０を充電器１５０に接続し、充電電力１５１のために制御電力蓄積装置２６と充電器用電力蓄積装置１５６との間を接続するためのインターフェースの任意の適当なペアとなっている。制御デバイスのインターフェース１２２と充電インターフェース１５２は、充電器が制御デバイス１２０を支持するか、または逆に制御デバイス１２０が充電器１５０を支持するような物理的な形状となることができる。

制御電力蓄積装置１５６は、充電器用電力１５１を制御デバイス２０に給電し、充電器用光起電力セル１５８から充電するのに適した、コンデンサ、電池およびコンデンサと電池の双方の組み合わせを含む任意の蓄積装置とすることができる。一実施形態では、充電器用電力蓄積装置１５６は、コンデンサまたはコンデンサのバンク、例えば米国ジョージア州コロンバスのパナソニックインダストリアルコーポレーションから入手できるパナソニックＥＥＣＳ ５Ｒ５Ｈ１５５または米国カリフォルニア州サイプレスのエルナアメリカインコーポレーションから入手できるエルナＤＢ−５Ｒ５Ｄ１５５５Ｔである。当業者であればこの電池仕様は特定のアプリケーションに必要なように選択できることが理解できよう。一例では、再充電可能な電池は３.６ボルトの、２.１アンペア時のものである。更に別の実施形態では、充電器用電力蓄積装置１５６はコンデンサと電池の組み合わせである。このコンデンサと電池の組み合わせの作動は特定のアプリケーションに望まれるように選択できる。更に別の実施形態では、充電器用電力蓄積装置１５６は、充電できない電池または充電できない電池のバンクである。当業者であれば、電力条件、利用できるスペースおよび時間に基づき、特定のアプリケーションに対して、充電器用電力蓄積装置１５６の形状ファクター、例えば円筒形、円筒形バンク、ウェーハまたはウェーハスタックを選択できることが理解できよう。

充電器用光起電力セル１５８は、充電器用光源１６２から充電器用充電電力１５７へ充電器用充電光１６０を変換し、充電器用電力蓄積装置１５６を充電するのに適した任意の光起電力セルとすることができる。充電光源１６２は、太陽光、照明器具内のランプ、太陽光と照明器具内のランプとの組み合わせ、または他の任意の光源とすることができる。充電器用光起電力セル１５８の例として、米国マサチューセッツ州、ビバリーのクレアインコーポレーションから入手できるＣＰＣ１８２２、ＣＰＣ１８２４またはＣＰＣ１８３２を挙げることができる。当業者であれば、電池の仕様は特定のアプリケーションに対して必要なように選択できることが理解できよう。数個の例では、充電器用光起電力セル１５８は４ボルトの５０μアンペア短絡回路電流、または４ボルトの１００μアンペアの短絡回路電流、または８ボルトの１００μアンペア短絡回路電流とすることができる。当業者であれば、充電器用光起電力セル１５８は、所望する充電器用充電電力１５７を得るために直列または並列に接続された１つ以上の個々の光起電力セルとすることができる。この充電器用光起電力セル１５８は、作動電圧を発生するように選択し、作動電池よりも高い電圧を発生するように選択でき、レギュレーション回路を含むことができ、または作動電圧よりも高い電圧を発生するように選択でき、出力電圧をレギュレートするよう、電池と組み合わせて使用できる。一実施形態では、この充電器用光起電力セル１５８は、この充電器用光起電力セル１５８を通して充電器用電力蓄積装置１５６が放電されるのを防止するために、ダイオードまたは他のスイッチのような充電インターフェースを含むことができる。

当業者であれば、制御デバイス１２０および充電器１５０の構造は、特定のアプリケーションに適合できることが理解できよう。一実施形態では、制御デバイス１２０から制御光起電力セル２８を省略し、制御デバイス１２０は電力用の充電器１５０に応じて決定できる。一実施形態では、充電器１５０は、少なくとも１つの照明システムデバイス３０と通信する充電器用マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ（図示せず）を含むことができる。充電器用電力蓄積装置１５６の充電状態が、低い充電設定ポイントよりも低くなったことを、充電器用ＭＣＵ／トランシーバが検出すると、充電器用ＭＣＵ／トランシーバは、照明システム内の光源が充電器用光起電力セル１５８に対する光をオンにするか、または増加し、充電器用電力蓄積装置１５６を再充電することを命令できる。充電器用ＭＣＵ／トランシーバによる充電器１５０の作動は、図１および２を参照してこれまで説明した制御デバイスの動作に類似する。

作動時に充電光源１６２から充電器用充電光１６０を受光し、充電電力１５７を充電器用電力蓄積装置１５６に供給する充電器用光起電力セル１５８により、充電器１５０が充電される。充電器１５０の充電器電力蓄積装置１５６から制御デバイス１２０の制御電力蓄積装置２６を充電するよう、充電器１５０内に制御デバイス１２０を設けることができる。充電器用電力蓄積装置１５６は、充電状態が維持されているので、充電器１５０から制御デバイス１２０を急速に充電できる。充電器１５０の作動の一例では、制御デバイス１２０は、バックアップ電力を供給する電池とコンデンサとの組み合わせである制御電力蓄積装置２６を有するリモコンとなっている。コンデンサが電力の少ない状態で作動すると、制御作動インターフェース２２または別のインジケータ（図示せず）を通して、制御外部物体３４（この場合、オペレータ）に可聴アラームおよび／または可視アラームが提供され、制御電力蓄積装置２６は電力用電池に切り換わる。オペレータは、充電器１５０内のリモコンを充電状態にする。別の実施形態では、可聴アラームおよび／または可視アラームが省略され、オペレータはリモコンが機能を終了すると、充電器１５０内のリモコンを充電状態にする。

充電器１５０が作動する別の例では、制御デバイス１２０はコンデンサである制御電力蓄積装置２６を有するリモコンとなっている。コンデンサが電力の少ない状態で作動すると、制御作動インターフェース２２または別のインジケータ（図示せず）を通して、制御外部物体３４（このケースではオペレータである）へ可聴アラームおよび／または可視アラームが発生される。オペレータは充電器１５０内のリモコンを充電状態にする。別の実施形態では、可聴アラームおよび／または可視アラームが省略されており、リモコンが機能を終了すると、オペレータが充電器１５０内のリモコンを充電状態にする。

本明細書に開示された本発明の実施形態は、現時点で好ましいものと見なされるが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変形および変更を行うことができる。本発明の範囲は特許請求の範囲に記載されており、要旨内または均等物の範囲内に入るすべての変形例は、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明に従って製造された制御デバイスのブロック図である。 本発明に従って制御デバイスを充電するための方法のフローチャートである。 本発明に従って製造された制御デバイスの充電システムのブロック図である。

符号の説明

２０ 制御デバイス
２２ 作動インターフェース
２４ 制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ
２６ 制御電力記憶装置
２８ 制御光起電力セル
３０ 照明システムデバイス
３１ 照明ネットワーク
３３ ネットワーク信号
３４ 制御外部物体
３５ 照明システムデバイス
３６ 作動入力
４０ 通信信号
４４ 制御充電電力
４６ 制御光

Claims (43)

1. 光源からの制御光４６に応答自在であり、制御充電電力４４を発生する制御光起電力セル２８と、
   前記制御充電電力４４を蓄積し、制御給電電力４２を発生するコンデンサと、
   前記制御給電電力４２が給電され、照明システムに通信信号４０を発生する制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ２４とを備え、
   前記制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ２４は、コンデンサの充電状態をモニタし、この充電状態が低い充電設定ポイントよりも下回ると、前記制御光４６を増加するように前記照明システムに命令するようになっている、照明システムにおける光源から充電される制御デバイス。
2. 前記充電状態が前記低い充電設定ポイントを下回ると、前記制御給電電力４２を発生するよう、前記コンデンサに作動的に接続された電池を更に備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記電池は、再充電可能な電池である、請求項２に記載のデバイス。
4. 制御外部物体３４から制御作動入力信号３６を受信すると共に、前記制御ＭＣＵ／トランシーバ２４に作動信号３６を提供する制御作動インターフェース２２を更に備える、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記制御作動インターフェース２２は、キーボード、タッチ感応液晶ディスプレイ、光センサおよび人存在検出センサからなる群から選択されたものである、請求項４に記載のデバイス。
6. 前記制御ＭＣＵ／トランシーバ２４に位置情報を提供するように作動的に接続された全地球測位システム（ＧＰＳ）を更に備える、請求項１に記載のデバイス。
7. 光起電力セルから充電可能なコンデンサを有する制御デバイスを設けるステップと、
   前記コンデンサの充電状態をモニタするステップ７２と、
   前記充電状態が低い充電設定ポイント未満であることを判断するステップ７４と、
   前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満であるときに、前記光源から前記光起電力セルへの光を増加するステップ７６とを備えた、光源から制御デバイスを充電するための方法。
8. 前記充電状態がフルに充電された設定ポイントよりも大となったことを判断するステップ７８と、
   前記充電状態が前記フルに充電された設定ポイントよりも大となったときに、前記光源からの光を現在の光要求量に設定するステップ８２とを更に備えた、請求項７に記載の方法。
9. 利用可能な光から前記制御デバイスを充電するステップを更に備えた、請求項７に記載の方法。
10. 充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときに、バックアップ電池から前記制御デバイスに給電するステップを更に備えた、請求項７に記載の方法。
11. 前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときにアラームを発生するステップを更に備える、請求項７に記載の方法。
12. 前記光源は、複数の光源であり、制御デバイスの位置を定めるステップを更に備え、前記光を増加するステップは、前記制御デバイスの位置にて前記複数の光源からの光を増加することを含む、請求項７に記載の方法。
13. 光源から制御デバイスに給電するためのシステムであって、前記制御デバイスは、光起電力セルから充電可能なコンデンサを有し、
    本システムは、
    前記コンデンサの充電状態をモニタするための手段と、
    前記充電状態が低い充電設定ポイント未満となったことを判断するための手段と、
    前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときに、前記光源から前記光起電力セルまでの光を増加するための手段とを備えるシステム。
14. 前記充電状態がフル充電設定ポイントよりも大となったことを判断する手段と、
    前記充電状態が前記フル充電設定ポイントよりも大となったときに、前記光源からの光を現在の光要求量に設定する手段とを更に備えた、請求項１３に記載のシステム。
15. 利用可能な光から前記制御デバイスを充電する手段を更に備えた、請求項１３に記載のシステム。
16. 充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときに、バックアップ電池から前記制御デバイスに給電する手段を更に備えた、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときにアラームを発生する手段を更に備える、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記光源は、複数の光源であり、制御デバイスの位置を定める手段を更に備え、前記光を増加する手段は、前記制御デバイスの位置にて前記複数の光源からの光を増加する手段を含む、請求項１３に記載のシステム。
19. 光源からの制御光４６に応答自在であり、制御充電電力４４を発生する制御光起電力セル２８と、
    制御充電電力４４を蓄積すると共に、制御給電電力４２を発生する制御電力蓄積装置２６と、
    前記制御給電電力４２が給電され、照明システムに通信信号４０を発生する制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ２４と、
    制御外部物体３４から制御作動入力信号３６を受信し、この作動信号３６を制御ＭＣＵ／トランシーバ２４に提供する制御作動インターフェース２２とを備え、
    前記制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ２４は、コンデンサの充電状態をモニタし、この充電状態が低い充電設定ポイントよりも下回ると、前記制御光４６を増加するように前記照明システムに命令するようになっている、照明システムにおける光源から充電されるリモートセンサ。
20. 前記制御電力蓄積装置２６は、コンデンサと、再充電可能な電池と、コンデンサと電池との組み合わせとから成る群から選択されたものである、請求項１９に記載のセンサ。
21. 前記制御電力蓄積装置２６は、コンデンサに作動的に接続された電池を含む、コンデンサと電池との組み合わせであり、充電状態が前記一定の充電設定ポイントより下回ると、前記電池は、制御給電電力４２を発生する請求項１９に記載のセンサ。
22. 前記電池は、再充電可能な電池である、請求項２１に記載のセンサ。
23. 前記制御作動インターフェース２２は、キーボード、タッチ感応液晶ディスプレイ、光センサおよび人存在検出センサからなる群から選択されたものである、請求項１９に記載のセンサ。
24. 光起電力セルから充電可能な制御電力蓄積装置を有するリモートセンサを設けるステップと、
    前記制御電力蓄積装置の充電状態をモニタするステップ７２と、
    前記充電状態が低い充電設定ポイント未満であることを判断するステップ７４と、
    前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満であるときに、前記光源から前記光起電力セルへの光を増加するステップ７６とを備えた、光源からリモートセンサへ充電するための方法。
25. 前記充電状態がフル充電設定ポイントよりも大となったことを判断するステップ７８と、
    前記充電状態が前記フル充電説定ポイントよりも大となったときに、前記光源からの光を現在の光要求量に設定するステップ８２とを更に備えた、請求項２４に記載の方法。
26. 前記リモートセンサは、光センサと、人存在検出センサとから成る群から選択されたものである、請求項２４に記載の方法。
27. 利用できる光から前記リモートセンサを充電するステップを更に備えた、請求項２４に記載の方法。
28. 前記制御電力蓄積装置は、コンデンサと、再充電可能な電池と、コンデンサと電池との組み合わせとから成る群から選択されたものである、請求項２４に記載の方法。
29. 前記制御電力蓄積装置は、コンデンサと電池との組み合わせであり、前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときに、前記電池から前記制御デバイスに給電するステップを更に備えた、請求項２４に記載の方法。
30. 前記電池は再充電可能な電池である、請求項２９に記載の方法。
31. 前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときにアラームを発生するステップを更に備える、請求項２４に記載の方法。
32. 前記光源は、複数の光源であり、制御デバイスの位置を定めるステップを更に備え、前記光を増加するステップは、前記制御デバイスの位置にて前記複数の光源からの光を増加することを含む、請求項２４に記載の方法。
33. 光源からリモートセンサに給電するためのシステムであって、前記リモートセンサは、光起電力セルから充電可能な制御電力蓄積装置を有し、
    本システムは、
    前記制御電力蓄積装置の充電状態をモニタするための手段と、
    前記充電状態が低い充電設定ポイント未満となったことを判断するための手段と、
    前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときに、前記光源から前記光起電力セルまでの光を増加するための手段とを備えるシステム。
34. 前記充電状態がフル充電設定ポイントよりも大となったことを判断する手段と、
    前記充電状態が前記フル充電設定ポイントよりも大となったときに、前記光源からの光を現在の光要求量に設定する手段とを更に備えた、請求項３３に記載のシステム。
35. 利用可能な光から前記リモートセンサを充電する手段を更に備えた、請求項３３に記載のシステム。
36. 前記制御電力蓄積装置は、コンデンサと電池の組み合わせであり、前記充電状態は前記低い充電設定ポイント未満となったときに、前記電池から前記制御デバイスに給電するための手段を更に備える、請求項３３記載のシステム。
37. 前記充電状態が前記低い充電設定ポイント未満となったときにアラームを発生するステップを更に備える、請求項３３に記載のシステム。
38. 前記光源は、複数の光源であり、制御デバイスの位置を定める手段を更に備え、前記光を増加する手段は、前記制御デバイスの位置にて前記複数の光源からの光を増加する手段を含む、請求項３３に記載のシステム。
39. 制御給電電力４２を発生する制御電力蓄積装置２６と、
    前記制御給電電力４２が給電され、通信信号４０を発生する制御マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバ２４と、
    制御外部物体３４から制御作動入力３６を受信し、前記制御ＭＣＵ／トランシーバ２４に作動信号３６を供給する制御作動インターフェース２２と、
    充電器用充電光１６０に応答自在であり、充電器用充電電力１５７を発生する充電器光起電力セル１５８と、
    前記充電器用充電電力１５７を充電し、前記充電電力５５および充電器用電力１５１を発生する充電器用電力蓄積装置１５６と、
    前記充電器用電力蓄積装置１５６と前記制御電力蓄積装置２６との間で前記制御デバイスインターフェース１２２を通して前記充電器用電力１５１を伝えるよう、前記制御デバイスインターフェース１２２に作動的に接続可能な充電インターフェース１５２とを備える、制御デバイスの充電システム。
40. 制御外部物体３４からの制御作動入力３６を受けると共に、前記制御ＭＣＵ／トランシーバ２４に作動信号３６を供給する制御作動インターフェース２２を更に備えた、請求項３９に記載のシステム。
41. 前記制御作動インターフェース２２は、キーボード、タッチ感応液晶ディスプレイ、光センサおよび人存在検出センサからなる群から選択されたものである、請求項４０に記載のシステム。
42. 前記充電器用電力蓄積装置１５６の充電状態をモニタすると共に、前記充電状態が低い充電設定ポイントを下回ったときに、前記充電器用充電光１６０の増加を命令するように作動的に接続された、充電器用マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）／トランシーバを更に備えた、請求項３９に記載のシステム。
43. 制御光４６に応答自在であり、前記制御電力蓄積装置２６に供給される制御充電電力４４を発生する制御光起電力セル２８を更に備えた、請求項３９記載のシステム。

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