JP2010205730A - 電力線調光制御装置、及び受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス幅変調を用いてアナログ的に、調光レベルを伝達する電力線通信システムを実現する。
【解決手段】電力線通信システムは、電子バラストへ調光レベルを送信してランプによって消費される電力を制御する。電力線制御装置は、前記ランプの前記調光レベルに応じた時間幅の交流電力信号にノッチを生成するノッチ生成回路を備える。前記電子バラストに付随される調光インターフェイスは、前記交流電力信号上の前記ノッチを検出する。前記調光インターフェイスは、これらのノッチの時間幅に関係した信号レベルを持つバラスト調光レベル信号を生成する。
【選択図】図１

Description

（関連出願の参照）
本出願は「電力線調光制御装置、及び受信装置」という名称で２００８年３月５日に出願された、同時係属中のアメリカ合衆国の特許出願Ｎｏ．６１／０３４，００１についての利益を主張し、これを参考として本出願の明細書に組み込む。

（発明の背景）
本発明は、一般に電子バラストの電力線通信システムに関するものである。特に、本発明は、電子バラストへの調光レベルを通信する電力線通信システムに関するものである。

電子バラスト（安定器）は、当技術では周知のように、ガス放電ランプで消費される電力を生成してその電力量を制御するために用いられる。調光レベルは、電子バラストの電力出力を決定するもので、従ってランプの照度を決定するものである。この調光レベルは
、電子バラストに付随の調光インターフェイスへ通信されてもよい。調光インターフェイスは、調光レベル情報を有する信号を受信して、通信された調光レベル情報と一致するバラスト調光レベル信号を生成する。そして、調光インターフェイス信号は、電子バラストを特定の調光レベルで操作させる。このように、利用者はランプで消費される電力を制御することができる。

多くの場合、電子バラストに電力を供給する交流電力信号を通じてランプ調光レベルを通信することは有利である。電力線制御装置は、電子バラストに調光レベルを通信するために、交流電力信号に対して変調を引き起こすために用いられる。これらの変調は、たびたびノッチ(notches)と名付けられ、ゼロクロスのように交流電力信号上の所定の位相角で生成される。電力線制御装置は、送信線の開閉によって交流電力信号上にこれらのノッチを生成する。

電子バラストに付随の調光インターフェイスは、電力線制御装置が交流電力信号にノッチを生成したあとに交流電力信号を受信する。調光インターフェイスは、これらのノッチをバラストの望ましい調光レベルに相当するバラスト調光レベル信号に変換する。これらのノッチの変換は、ノッチの有無を検知することで調光インターフェイスへ送信されるデ
ータビット値を決定することを含む。例えば、交流電力信号のゼロクロスにノッチが有る
場合には「１」で表して、一方交流電力信号のゼロクロスにノッチが無い場合には「０」
で表す。調光インターフェイスは、これらのデータビットを受信すると、調光レベルを表
すワードにグループ化して、バラスト調光レベル信号を生成する。

しかしながら、先行技術の通信システムは、ワードをバラスト調光レベル信号に変換す
るために、処理装置やデジタル／アナログ変換器のような高価な構成を必要とする。また
先行技術のシステムが調光レベルをデジタルビットワードで表すので、その通信システム
は、多くの個々の調光レベルを表すことができるのみである。その結果、ランプの調光レ
ベルの数は、ビットワードの大きさによって制限される。従って、この種の通信システム
の固有の限界は、交流電力信号の周波数となる。例えば、ノッチは一般に交流電力信号の
ゼロクロスに配置されるので、１２０Ｈｚの交流電力信号は、正と負の両方のゼロクロス
が使われるならば一秒毎に１２０Ｈｚの伝送速度を持ち、一方のみのゼロクロスが使われ
るならば６０Ｈｚの伝送速度を持つ。従って、調光レベルの数が増加すると、調光レベル
の伝送時間も増加する。

その結果、バラスト調光レベル信号を生成するためにビットのワードを変換する必要の
ない通信システムが求められる。

（発明の要旨）
本発明の通信システムは、電力線制御装置と、電子バラストに交流電力信号を送信する
交流電力線に接続可能な調光インターフェイスと、を備える。前記電力線制御装置は、交
流電力信号にノッチを生成し、その一方で前記調光インターフェイスは、これらのノッチ
を前記電子バラストのための調光レベル信号へと変換する。調光レベル信号の信号レベル
は、前記電力線制御装置によって生成されたノッチの時間幅に応じて決定される。そして
、バラスト調光レベル信号は、電子バラストを所望のバラスト調光レベルに調整し、それ
によってランプに対して所望の電力出力を供給するために用いられる。

前記電力線制御装置は、交流電力信号中のノッチの時間幅を制御する能力を備える。こ
の制御を行うために、前記電力線制御装置は、スイッチの開閉により交流電力信号にノッ
チを生成するノッチ生成回路を備える。一実施形態において、前記ノッチ生成回路は、前
記スイッチを開くことにより、交流電力信号の正または負の半周期のうちの何れか一方の
みのゼロクロス、またはその近傍にノッチを生成するように構成される。バイアス部品は
、交流入力線のうちの一方に接続された並列回路区分に含まれる。各バイアス部品は、反
対の半周期の交流電力信号を送信するためにバイアスをかけるものである。従って、ある
回路区分は正の半周期の交流電力信号を送信し、その一方で別の回路区分は、負の半周期
の交流電力信号を送信する。前記スイッチはこれらの回路区分のうちの一方に接続されて
おり、その結果、ノッチは交流電力信号の正または負の半周期のうちの何れか一方にのみ
生成される。

また、前記電力線制御装置は、前記スイッチに結合されるスイッチ制御回路と、調整可
能な基準信号を生成する基準信号回路と、を備える。前記スイッチ制御回路は、前記スイ
ッチの開閉を引き起こすものであり、交流電力信号に関係するノッチ幅信号を受信するた
めに交流電力線に結合されてもよい。このスイッチ制御回路は、どのタイミングでノッチ
幅信号の信号レベルが基準信号の信号レベルと所定の関係を有するかを検出する。この所
定の関係が存在する時間の量は、ノッチを生成するためにスイッチが開いている状態、ま
たは閉じている状態の何れか一方である時間の量と関係がある。従って、ノッチの時間幅
は、所定の関係の時間幅と関係がある。そのため、基準信号のレベルを調整することで所
定の関係が信号間に存在する時間の量を調整する。その結果、ノッチの時間幅は、基準信
号のレベルを調整することによって変更される。

前記調光インターフェイスは、電子バラストを制御するためにこれらのノッチの時間幅
をバラスト調光レベル信号へ変換する。前記調光インターフェイスは、ノッチを有した交
流電力信号に関係する調光インターフェイス入力信号を受信する。そして、調光インター
フェイスのパルス生成回路はノッチの時間幅に関係したパルス幅を有するパルスを生成し
、そのパルスをバラスト調光レベル生成回路へ送信する。前記バラスト調光レベル生成回
路は、パルスのパルス幅と周期パルス信号の周期との間の関係に応じて、バラスト調光レ
ベル信号の信号レベルを設定する機能がある。従って、バラスト調光レベル信号の信号レ
ベルはパルスのパルス幅に関係するので、ノッチの時間幅が調整されることによりバラス
ト調光レベル信号の信号レベルが調整される。調光レベルは、ビットのワードによって決
定されるのではなくノッチの時間幅に従って決定されるので、この構成は、電子バラスト
の調光レベルを通信するために従来では必要としていた高価で複雑なデジタルハードウェ
アを必要としなくなる。

図１は、本電力線通信システムの一実施形態のブロック図である。 図２は、本発明の一の様態に係るノッチ生成回路の一実施形態の回路図である。 図３は、本通信システムの電力線制御装置の一実施形態の回路図である。 図３Ａは、ノッチ生成回路のスイッチ制御信号のグラフ図である。 図３Ｂ及び３Ｃは、基準信号回路の異なる実施形態を図示する。 図３Ｂ及び３Ｃは、基準信号回路の異なる実施形態を図示する。 図４は、図３で図示される電力線制御装置に関する信号を４つのグラフで示したものである。グラフ上、及びグラフ間の点線は、４つのグラフ間における信号のレベル関係を明確にするためのものである。そして、次の４つのグラフが図４で図示される。グラフＡは、交流電源によって生成されて、図３で示される電力線制御装置によって交流電力線に沿って送信される交流電力信号を示す。グラフＢは、図３で示される電力線制御装置のノッチ生成信号を示す。グラフＣは、図３で示される電力線制御装置のスイッチ制御信号を示す。グラフＤは、図３で示される電力線制御装置によって生成されるノッチを有する交流電力信号を示す。 図５は、本通信システムにおける調光インターフェイスの一実施形態の回路図である。 図６は、図５で図示される調光インターフェイスに関する信号を５つのグラフで示した説明図である。グラフ上、及びグラフ間の点線は、５つのグラフ間における信号のレベル関係を明確にするためのものである。そして、次の５つのグラフが図６で図示される。グラフＡは、電力線制御装置によって生成されたノッチを有する交流電力信号の実例を示す。グラフＢは、図５のグラフＡに図示される交流電力信号が整流された後の交流電力信号の実例を示す。グラフＣは、図５で示される調光インターフェイスの調光インターフェイス入力信号の実例を示す。グラフＤは、図５で示される調光インターフェイスにおけるパルス生成回路によって生成されるパルスの実例を示す。グラフＥは、図５で示される調光インターフェイスによって生成されるバラスト調光レベル信号の実例を示す。

（発明の詳細な説明）
図１及び６を参照すると、電力線通信システム１０は、電力回路１２Ａを有する電子バ
ラスト（安定器）１２に調光レベルを通信するものである。調光レベルは、電子バラスト
１２に給電するための交流電力信号１５を送信する交流電力線１４に沿って電子バラスト
１２に通信される。そして、電子バラスト１２は、選択可能な照明レベルを提供するガス
放電灯などのランプ１７と結合される。ランプ１７の光出力は、電力線通信システム１０
によって電子バラスト１２へ通信される調光レベルに従って決定される。

調光レベルを通信するために、電力線通信システム１０は、交流電力信号１５にノッチ
１８を生成する電力線制御装置１６を有する。電力線制御装置１６は、交流電力信号１５
の位相または振幅を検出できるように交流電力線１４の少なくとも一方に接続されていれ
ばよい。このように、ノッチ１８を交流電力信号１５の周期１９に沿った所定の位置に設
けることができる。例えば、図１に図示される実施形態において、ノッチ１８は、交流電
力信号１５のゼロクロス２０またはその近傍に生成される。また、電力線制御装置１６は
これらのノッチ１８の時間幅２２が電子バラスト１２の特定の調光レベルを表すように時
間幅２２を調整することもできる。

また、電力線通信システム１０は、電子バラスト１２と操作可能に結合される調光イン
ターフェイス２４も備える。調光インターフェイス２４は、電子バラスト１２の一部であ
ってもよいし、電子バラスト１２で生成された交流ランプ信号２９の電力出力を制御する
制御回路２８に対して調光レベル信号２６を通信する個別の回路であってもよい。また、
調光インターフェイス２４は、ノッチ１８とともに交流電力信号１５を受信するために交
流電力線１４の一方と結合されてもよい。調光インターフェイス２４は、交流電力信号１
５のノッチ１８の時間幅２２を調光レベル信号２６の信号レベルへ変換する。従って、電
子バラスト１２の調光レベルは、ビットワードを変換することなく通信される。そのため
デジタル信号を変換するのに必要な部品は、電力線通信システム１０においては全く必要
としない。これらの部品の必要性をなくすことにより、従来の電力線通信システム設計を
上回る著しいコスト削減が実現される。

本通信システム１０で用いられる電子バラスト１２の１つのタイプとしては、交流電力
信号１５を受信し、ノッチの時間幅２２に応じて調光インターフェイス２４に調光レベル
信号２６を生成させるといった動作を行う。電子バラスト１２の電力回路１２Ａは、交流
電力信号１５を直流電力信号２７Ａへと整流する整流器２７と、交流ランプ信号２９を生
成してランプ１７に電力を供給するインバータ２８Ａと、を備える。交流ランプ信号２９
の電力レベルを制御するために、電子バラスト１２は、直流電力信号２７Ａの信号レベル
に応じて、インバータ２８Ａのスイッチ周波数を制御する。一般に、制御回路２８は、ラ
ンプ１７で消費された電力に関係するフィードバック信号３０や調光インターフェイス２
４から出力される調光レベル信号２６を受信することにより動作する。そして、制御回路
２８は、フィードバック信号３０と調光レベル信号２６とを比較することで、電子バラス
ト１２が所望の電力出力をランプ１７に生成しているかどうかを検出する。もし電子バラ
スト１２が所望の電力出力を生成していなければ、インバータ２６のスイッチ周波数を調
整する。その結果、制御回路２８は、調光レベル信号２６の信号レベルにおける変化によ
って順次、ランプ１７への電力出力を調整する。ノッチ１８の時間幅２２への調整が調光
レベル信号２６の信号レベルにおける変化を引き起こすので、ノッチ１８の時間幅２２は
ランプ１７への電力出力を決定する。

当然ながら、ここで開示される本通信システムは、上記の電子バラストの設計に限定さ
れるものではない。この電子バラストは、記載される本通信システムで用いられる回路の
単なる一例にすぎない。実際には、ここで開示される本通信システムは、ランプへの電力
信号を生成するために調光レベル信号を必要とする任意の回路とともに用いられることが
できる。

今、図３及び４を参照すると、電力線制御装置１６の一実施形態の構成やその動作につ
いて図示される。グラフＡに図示される交流電力信号１５は、交流電源３１から送信線１
４Ａ，１４Ｂを通じて送信される。この実施形態では、一方の通信線１４Ａが交流電源３
１の正極３８に接続されて、ライン出力と名付けられる。他方の通信線１４Ｂは交流電源
３１の負極３９に接続されて、その線が接地されていることからニュートラル出力と名付
けられる。電力線制御装置１６は、交流電力信号１５にノッチ１８を生成するために、送
信線１４Ｂに接続されたノッチ生成回路３２を備えている。基準信号回路３４とスイッチ
制御回路３６は、ノッチ生成回路３２を制御して、交流電力信号１５にノッチ１８を生成
するタイミングを検出するために用いられる。図示される実施形態は、図４のグラフＤに
示されるように、交流電力信号１５のゼロクロス２０にこれらのノッチ１８を生成する。
交流電力信号１５のゼロクロス２０にノッチ１８を生成することで回路中の高調波ひずみ
を減らし、信号に安定を与える。

ノッチ生成回路３２は、交流入力線１４Ｂに接続されるスイッチ４０を開くことにより
交流電力信号１５にノッチ１８を生成する。記載される実施形態では、ノッチ生成回路３
２は、交流電力信号１５の正の半周期、または負の半周期の何れか一方にのみノッチ１８
を生成する。これは、ノッチ生成回路３２がバイアス部品４６，４８をそれぞれ有する並
列回路区分４２，４４を配置しているからである。各並列回路区分４２，４４は、交流電
力信号１５の正の半周期、または負の半周期の何れか一方のみを送信するように配置され
る。バイアス部品４６は、順バイアスのダイオードである。ノッチ生成回路３２は、ニュ
ートラル出力の送信線１４Ｂに接続されているので、バイアス部品４６は交流電力信号１
５の負の半周期を送信させる。他方の回路区分４４において、バイアス部品４８はスイッ
チ４０と直列に接続された逆バイアスのダイオードである。従って、交流電力信号の各半
周期は、並列回路区分４６，４８の一方のみを通じて送信される。そのため、スイッチ４
０を開くことにより、スイッチ４０がある回路区分４２，４４によって送信される半周期
にのみノッチ１８を生成することができる。

ノッチ生成回路３２は、ニュートラル出力の送信線１４Ｂに接続されるので、逆バイア
スのダイオードであるバイアス部品４８は、交流電力信号１５の正の半周期を送信する。
そのため、ノッチ１８は、交流電力信号１５の正の半周期にのみ生成される。ノッチ１８
を負の半周期に生成するためには、バイアス部品４６，４８の極性を逆にするか、ノッチ
生成回路３２をライン出力の送信線１４Ａに配置することで可能となる。すなわち、バイ
アス部品４６，４８の極性やノッチ生成回路３２が配置される送信線１４Ａ，１４Ｂをコ
ントロールすることで、ノッチ１８を有する交流電力信号１５の半周期を選択することが
できる。しかしながら、交流電力信号１５の正と負の半周期の一方にのみノッチ１８を生
成すると、二次的な高調波ひずみを引き起こすかもしれない。従って、ノッチ生成回路３
２の特定の用途のために特定の構成や部品値を選択する際には、米国規格協会（ＡＮＳＩ
）のような統治的な規格協会によって取り決められた高調波ひずみの制限について注意し
ておくべきである。

一方の半周期にのみノッチ１８を生成するための別の配置が図２に示される。この実施
形態では、回路区分４５は、送信線１４Ａ，１４Ｂ間に接続される。回路区分４５は、バ
イアス部品４９とスイッチ４０とを備える。バイアス部品４９は、交流電力信号１５の正
の半周期のみの送信を許す順バイアスのダイオードである。この配置では、ノッチ１８は
スイッチ４０を閉じることにより生成される。スイッチ４０が閉じられると、正の半周期
が短絡され、ノッチ１８が交流電力信号３１に生成される。バイアス部品４９の極性を切
り替えることにより、ノッチ１８を負の半周期に生成することができる。

再び図３及び４を参照すると、基準信号回路３４とスイッチ制御回路３６によって、交
流電力信号１５にノッチ１８を生成するタイミングの検出が行われる。基準信号回路３４
は、基準信号を生成して、その基準信号の信号レベルを変更することができるものであれ
ば任意の回路でよい。図３Ｂ及び３Ｃでは、基準信号回路３４の２つの異なる実施形態が
示されている。図３Ｂの実施形態では、基準信号回路３４Ａは、単純に可変の直流電源で
ある。図３Ｃの実施形態にて、基準信号回路３４Ｂは、可変抵抗器５１に接続された直流
電源５０Ａを備える。可変抵抗器５１の抵抗を変更することにより、生成される直流信号
の信号レベルが変更される。これらの実施形態の基準信号回路３４から生成される基準信
号５４は、図４のグラフＢに図示される。基準信号５４は、Ｘ値を持つ直流信号である。

この基準信号５４はスイッチ制御回路３６に入力される。スイッチ制御回路３６は、ス
イッチ４０を開閉するスイッチ制御信号５６（図４のグラフＣに示される）を生成するこ
とができる。これを成すために、スイッチ制御回路３６は基準信号５４を受信する基準信
号入力端子５８と、ノッチ幅信号６２を受信するノッチ幅入力端子６０と、を備える。ノ
ッチ幅信号６２は、図４のグラフＢに示される。スイッチ制御回路３６は、どのタイミン
グでノッチ幅信号６２の信号レベルが基準信号５４の信号レベルと所定の関係を持つかを
検出する。ノッチ幅信号６２の信号レベルの値はＹ値で表される。ノッチ幅信号６２は、
交流電力信号１５に関係するものであるが、交流電力信号１５そのものであってもよい。
ノッチ１８が交流電力信号１５の各周期における同じ位相位置または値に配置される場合
には、ノッチ幅信号６２の周期(Tnds)は、交流電力信号１５の周期(Tps)と関係を持つ。
従って、Tnds = Tps(t)となる。ここでｔは時間を示す。

交流電力信号１５は、理論上関数Am(t)*sin(b(t)*t)で表すことができる正弦波である。その結果、Tps(t)は、2*pi/b(t)と等しくなるであろう。式Am(t)は、交流電力信号１５の振幅を表し、式b(t)は、交流電力信号の周波数を表し、これらは時間の関数である。図示される状況では、図４のグラフＡのAm(t)とb(t)の両方が一定である。このため、交流電力信号１５は、Am*sin(b*t)に等しく、Tps(t)は、2*pi/bに等しい。この実施形態では、ノッチ幅信号６２と交流電力信号１５の両方が同じ周期を持つ。

ノッチ幅信号６２を受信するために、スイッチ制御回路３６は、交流の送信線１４Ａに
接続されるスイッチ制御回路入力端子６４を備えて、交流電力信号１５を受信することが
できる。交流電力信号１５自身がノッチ幅信号６２として用いられてもよいが、そのまま
の信号レベルでは、スイッチ制御回路３６中の検出部品にとって高すぎるかもしれない。
従って、ノッチ幅信号６２のピークレベル６１を制御するために、電圧制御回路６６がス
イッチ制御入力端子６４とノッチ幅入力端子６０との間に結合されてもよい。図４のグラ
フＢに図示されるように、ノッチ幅信号６２において、ピークレベル６１よりも大きい部
分は、電圧制御回路６６によって切り取られる。

電圧制御回路６６は、交流電力信号１５の信号レベルを低減させるために、抵抗器Ｒ２
とＲ６とから構成される分圧器を備える。ノッチ幅信号６２を確実にピークレベル６１以
下に抑えるために、電圧制御回路６６は、ノッチ幅信号６６がピークレベル６１より大き
いときにノッチ幅信号６６を通電する逆バイアスのツェナーダイオードＤ８を備える。こ
のように交流電力信号１５を切り取って、図４のグラフＢ中のノッチ幅信号６２を生成す
る。

基準信号５４の信号レベルは、交流電力信号１５へノッチ１８を配置させるタイミング
を決定する。図３に示される実施形態では、スイッチ制御回路３４は、交流電力信号１５
へノッチ１８を配置させるタイミングを検出するために、コンパレータ回路Ｕ＿ＣＯＭＰ
Ａを備える。コンパレータ回路Ｕ＿ＣＯＭＰＡは、この実施形態において図４のグラフＣ
で示されるパルス信号たるスイッチ制御信号５６を生成する。スイッチ４０は、スイッチ
制御信号５６を受信してスイッチ４０を開閉するゲートを備えたトランジスタでもよい。
スイッチ制御信号５６が高い状態５６Ａのとき、スイッチ４０は閉じていて交流電力信号
１５を通電する。スイッチ制御信号５６が低い状態５６Ｂのとき、スイッチ４０は開いて
いて交流電力信号１５がスイッチ４０を通ることはできない。

また、基準信号５４の信号レベルは、交流電力信号１５上のノッチ１８の時間幅２２も
決定する。コンパレータ回路Ｕ＿ＣＯＭＰＡは、基準信号５４の信号レベルとノッチ幅信
号６２の信号レベルとを比較する。ノッチ幅信号６２の信号レベルのＹ値が基準信号５４
の信号レベルのＸ値より大きいとき、スイッチ制御信号５６は、必ず高い状態５６Ａにあ
る。もし、ノッチ幅信号６２の信号レベルのＹ値が基準信号５４の信号レベルのＸ値より
小さいとき、スイッチ制御信号５６は低い状態５６Ｂにあり、交流電力信号１５がスイッ
チ４０を通ることはできない。基準信号５４の信号レベルを上げることにより、ノッチ１
８の時間幅２２は延長される。それに対して、基準信号５４の信号レベルを下げることに
よりノッチ１８の時間幅２２は短くなる。その結果、ノッチ１８の時間幅２２は、基準信
号５４の信号レベルを調整することにより制御される。

また、通信システム１０の用途に応じて、スイッチ制御信号５６の状態を制御するため
に別の所定の関係を用いてもよい。例えば、もしノッチ１８が交流電力信号１５の負の半
周期に配置されるのであれば、基準信号５４のＸ値は負になり、ノッチ幅信号６２の信号
レベルのＹ値が基準信号５４の信号レベルのＸ値より小さいとき、スイッチ制御信号５６
は高い状態５６Ａになるであろう。それに対して、ノッチ幅信号６２の信号レベルのＹ値
が基準信号５４の信号レベルのＸ値より大きいとき、スイッチ制御信号５６は低い状態５
６Ｂになるであろう。

また、上述のように交流電力信号の振幅A(t)と周波数b(t)は時間とともに変化してもよ
く、または交流電力信号１５は、別の信号とノイズで組み込まれたものでもよい。交流電
力信号１５にノッチ１８を挿入するタイミングやその期間を決めるためには、Ｘ値とＹ値
との間のより精密な関係を検出する必要があるであろう。従って、Ｘ値は、時間とともに
変化する必要があってもよく、グラフＢで示される直流の基準信号が全ての用途に対して
適切というわけではない。さらに、Ｘ値とＹ値との間の必要な関係を検出するために、よ
り精密な部品を必要としてもよく、その結果、コンパレータ回路Ｕ＿ＣＯＭＰＡもまた特
定の用途に対して適切というわけではない。

図示される実施形態では、ノッチ１８を生成するための所定の関係は、交流電力信号１
５の正の半周期中におけるＸ＞Ｙであるタイミングを検出することを必要とする。これを
成すために、スイッチ４０が閉じている間、回路区分４４は、交流電力信号１５の正の半
周期を通電する。しかしながら、ノッチ幅信号６２の信号レベルのＹ値が基準信号５４の
信号レベルのＸ値より小さくなると、スイッチ４０は開いていてその正の半周期は並列回
路区分４２，４４の何れか一方を通れなくなる。これにより、ノッチ１８を生成するため
の交流電力信号１５のゼロクロス２０間が伸ばされる。また、スイッチ４０は、交流電力
信号１５の半周期が負の間中、開いている。しかしながら、交流電力信号１５の負の半周
期は他方の回路区分４２を通電しているので、ノッチ１８は当該負の半周期に生成されな
い。結果として、この実施形態では、図４のグラフＤに示されるように、ノッチ１８は交
流電力信号１５の正の半周期にのみ生成される。負の半周期にノッチ１８を生成するため
には、スイッチ４０が回路区分４６に配置されるようにノッチ生成回路３２を配置し直す
必要があるであろう。また、上記のようにノッチ１８が負の半周期に生成されるようにす
るためには、コンパレータ回路Ｕ＿ＣＯＭＰＡも配置し直す必要があるであろう。

図２は、ノッチ生成回路３２の別の実施形態を示す。この実施形態では、スイッチ４０
は、閉じて交流の電力線１４Ａ，１４Ｂを短絡させることによって交流電力信号１５にノ
ッチ１８を生成する。図３Ａのグラフは、この実施形態におけるスイッチ制御信号５６を
図示する。ノッチ幅信号６２の信号レベルのＹ値が基準信号５４の信号レベルのＸ値より
も大きいときは常に、スイッチ制御信号５６は、低い状態５６Ｂにあるであろう。これに
よって、スイッチ４０は開き続け、交流電力信号１５が送信線１４Ａ，１４Ｂを通じてバ
ラストに送信される。これに対して、ノッチ幅信号６２の信号レベルのＹ値が基準信号５
４の信号レベルのＸ値よりも大きいときは常に、スイッチ制御信号５６は高い状態５６Ａ
にあるであろう。これによりスイッチ４０は閉じて、交流電力信号１５にノッチ１８を生
成する。交流電力信号１５の半周期が負の間、スイッチ４０は閉じているが、バイアス部
品４９が交流電力信号１５の短絡を防ぐ。従って、負の半周期は、スイッチ４０の影響を
受けない。図３Ａ中のスイッチ制御信号５６は、図４のグラフＤに示されるものと同じノ
ッチ１８を持った交流電力信号１５を生成するであろう。その結果、ノッチ１８の時間幅
２２を制御することは、基準信号５４の信号レベルのＸ値を調整することである。

次に、図３、３Ａ及び４を参照すると、交流電力信号１５にノッチ１８を配置するタイ
ミングやその期間を決定するためには、ＸとＹのより精密な所定の関係を検出する必要が
ある。しかしながら、スイッチ制御回路３６は、スイッチ４０を開閉するために実質的に
同じ手順を行ってもよい。大小関係に代わって、スイッチ制御回路３６は、所定の関係の
条件が満たされない限り、スイッチ４０を開いたりまたは閉じたりして送信線１４Ａ，１
４Ｂを通じて交流電力信号１５を送信する。条件が満たされると、すぐにスイッチ制御回
路３６は、スイッチ４０を開いたりまたは閉じたりしてノッチ１８を生成することができ
る。信号間の様々な種類の関係を決定するために、多くの様々な配置や構成を用いること
ができる。つまり、基準信号５４の信号レベルのＸ値とノッチ幅信号６２の信号レベルの
Ｙ値との間の所定の関係は、ここで開示されるものに限定されない。様々な種類の関係を
検出するためには、交流電力信号１５の特性に依存する必要がある。上記の実施形態は、
単なる例として用いられているに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

ところで、図５及び６を参照すると、調光インターフェイス２４の一実施形態の構成や
その動作について図示される。図示される実施形態では、図６のグラフＡに示されるノッ
チ１８を持つ交流電力信号１５は、フルブリッジ整流回路７０にて受信される。フルブリ
ッジ整流回路７０は、図６のグラフＢに示されるように、交流電力信号１５を整流交流電
力信号７５に整流する。調光インターフェイス２４上の入力端子７２は、調光インターフ
ェイス入力信号７４を受信する。調光インターフェイス入力信号７４は、交流電力信号１
５に関係し、この場合整流交流電力信号７５に関係する。

しかしながら、整流交流電力信号７５は、調光インターフェイス２４の構成にとって高
すぎる信号レベルを有する可能性もある。電圧制御回路７６は、入力端子７２とノッチ幅
信号端子７８との間に接続される。電圧制御回路７６は、調光インターフェイス入力信号
７４のピークレベル７１を制御する。図６のグラフＣに図示されるように、調光インター
フェイス入力信号７４中のピークレベル７１よりも大きい部分は、電圧制御回路７６によ
り切り取られる。

電圧制御回路７６は、整流交流電力信号７２の信号レベルを低減させるために、抵抗器
Ｒ５とＲ７とから構成された分圧器を備えている。調光インターフェイス入力信号７４を
確実にピークレベル７１以下に抑えるために、電圧制御回路７６は、調光インターフェイ
ス入力信号７４がピークレベル７１より大きいときは常に、調光インターフェイス入力信
号７４を通電するツェナーダイオードＤ９を備える。

パルス生成回路８０は、図６のグラフＣに示すように、ノッチ検出信号端子７８でこの
調光インターフェイス入力信号７４を受信し、調光インターフェイス入力信号７４を用い
て、図６のグラフＤに示すように、ノッチ１８の時間幅２２に関係したパルス幅８６を持
つパルス８４を有した周期パルス信号８２を生成する。このため、パルス生成回路８０は
交流電力信号１５のノッチ１８を検出する。図示される実施形態では、パルス生成回路８
０は、コンパレータ回路Ｕ＿ＯＰＡ１Ａを備える。また、調光インターフェイス入力信号
７４は基準信号入力端子９０にて基準信号８８も受信する。図６のグラフＣに示されるよ
うに基準信号９０は、Ｂ値を持つ信号レベルの直流信号である。ノッチインターフェイス
入力信号７４の信号レベルはＡ値で表される。

パルス生成回路８０は、調光インターフェイス入力信号７４の信号レベルが基準信号９
０の信号レベルと所定の関係を有する限り、パルス８４を生成する。この場合、コンパレ
ータ回路Ｕ＿ＯＰＡ１Ａは、値がＡ＜Ｂである限りパルス８４を生成する。ノッチ１８の
時間幅２２は、Ａ＜Ｂのときの時間量に直接関係するので、パルス幅８６は、ノッチ１８
の時間幅２２に関係する。上記のように、交流電力信号１５の振幅と周波数は、用途に応
じて変化するであろう。従って、ノッチ１８を検出するということは、より精密なＡとＢ
との関係を検出することをともなう。

パルス生成回路８０は、ノッチ１８を検出するために、実質的に同じ手順を行ってもよ
い。大小関係に代わって、パルス生成回路８０は、所定の関係の条件が満たされている限
り、パルス８４を生成する。条件が満たされなくなると、すぐにパルス生成回路８０は、
パルス８４の送信を止めて、周期パルス信号８２は基準レベル９２に戻る。信号間の様々
な種類の関係を決定するために、多くの様々な配置や構成を用いることができる。基準信
号８８の信号レベルのＡ値と調光インターフェイス入力信号７４の信号レベルのＢ値との
所定の関係は、ここで開示されているものに限定されない。上記の実施形態は、単なる例
として用いられているに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

そして、再び図５及び６を参照すると、周期パルス信号８２は、バラスト調光レベル信
号生成回路９４によって受信される。バラスト調光レベル信号生成回路９４は、図６のグ
ラフＥに示すように、電子バラストのためのバラスト調光レベル信号９６を生成する機能
を有する。バラスト調光レベル信号９６の信号レベルは、パルス幅８６と周期パルス信号
８２の周期Ｔとの間の関係に関連する。従って、バラスト調光レベル信号９６の信号レベ
ルは、パルス８４のパルス幅８６を増減することにより調整される。以前に述べたように
、パルス幅８６は、ノッチ１８の時間幅２２によって制御される。その結果、ノッチ１８
の時間幅２２は、バラスト調光レベル信号９６の信号レベルを決定する。

図示される実施形態では、比率検出回路９８は操作可能にコンパレータ回路Ｕ＿ＯＰＡ
１Ａに付随して周期パルス信号８２を受信する。比率検出回路９８は、パルス幅８６と周
期パルス信号８２の周期８７との比率を検出する。図示される実施形態の比率検出回路９
８は、抵抗器Ｒ４と分路コンデンサＣ１とを備えた平均回路である。分路コンデンサＣ１
は、積分器として動作し、周期パルス信号８２の周期Ｔ１つ分以上の期間に亘って周期パ
ルス信号８２の値を積分する。この比率検出回路９８の出力１００は、周期パルス信号８
２の平均値に直接関係する。これにより、比率検出回路は、∫周期パルス信号ｄｔ／Ｔと
ほぼ等しい比率を検出する。

この実施形態で周期パルス信号８２の平均値は、比率検出回路９８によって出力される
が、他の比率でも本発明の範囲内にある。周期パルス信号８２の平均値は、パルス幅８６
の大きさに関係するので、比率検出回路９８では、パルス幅８６の大きさは、パルス幅８
６と周期パルス信号の周期Ｔとの間の関係に関連する。しかしながら、パルス幅８６の大
きさと周期パルス信号８２の周期との間の関係を測定する回路であれば、どのような回路
でも本発明の範囲内に含まれる。例えば、周期パルス信号８６と関係する幅は、周期Ｔの
倍以上であってもよいし、あるいはたとえ周期Ｔの何分の１であってもよい。また、回路
も信号が特定の状態である時間量を測定する技術において知られている。その結果、パル
ス幅８６と周期Ｔとの間の関係に関連する信号を生成することが可能な回路であれば、ど
のような回路でも本発明の範囲内に含まれる。

この場合、出力１００は周期パルス信号８６の平均値と関係するもので、そして出力１
００は直流信号である。比率検出回路９８のこの出力１００をそのままバラスト調光イン
ターフェイス信号９６として用いてもよいが、電子バラストの制御回路２８の感度を増加
させるためにもこの信号を増幅するほうが望ましい。出力１００は、増幅回路Ｕ＿ＯＰＡ
２Ａの端子１０４の一方に入力され、その一方で別の端子１０６は、調光インターフェイ
ス出力端子１１０に接続されるフィードバック回路区分１０８からフィードバックを受け
る。フィードバック回路区分１０８には、抵抗器Ｒ１５とＲ１６が配置される。その結果
、バラスト調光レベル信号９６の信号レベルは、次の式で近似することができる。バラス
ト調光レベル信号＝比率検出回路の出力×(1+ R15/R16)

そして、このバラスト調光レベル信号９６は、電子バラストの制御回路２８に送信され
る。制御回路２８は、バラスト調光レベル信号９６の信号レベルと、ランプからのフィー
ドバック信号３０の信号レベルとを比較する。そして、制御回路２８は、ランプが所望の
電力レベルで動作するように、関係する電力回路１１０を通じて交流ランプ信号３１を調
整する。

このように、本発明の新しく有用な電力線調光制御装置、及び受信装置の特定の実施形
態について記述してきたが、下記の請求項での説明を除いて、そのような記述が本発明の
範囲を制限するものとして解釈されることは意図しない。

Claims (5)

1. 電子バラストのバラスト調光レベル制御方法であって、
   前記電子バラストへ交流電力信号を送信することと、
   電力線制御装置を用いて前記交流電力信号にノッチを生成することと、
   前記交流電力信号に関係するノッチ幅信号を受信することにより、所望のバラスト調光
   レベルに応じて前記ノッチの時間幅を変化させることと、を備え、
   調整可能な信号レベルを有する基準信号を生成し、
   前記ノッチ幅信号の信号レベルが前記基準信号の信号レベルと所定の関係を持つ時間の
   量に前記ノッチの前記時間幅を関係付けて、
   前記電子バラストの前記バラスト調光レベルが前記所望のバラスト調光レベルに調整さ
   れるように前記基準信号の信号レベルを調整して前記ノッチの前記時間幅を変更させるこ
   とを特徴とするバラスト調光レベル制御方法。
2. 交流電力信号を送信する交流電力線に結合された電子バラストのバラスト調光レベルを
   制御するための電力線制御装置であって、
   スイッチを有して、且つ前記電子バラストの前記バラスト調光レベルに関係する時間幅
   のノッチを前記スイッチの開閉の何れか一方によって前記交流電力信号に生成するように
   前記交流電力線の少なくとも一方に接続可能なノッチ生成回路と、
   調整可能な基準信号を生成することが可能な基準信号回路と、
   前記スイッチと操作可能に付随し、且つ前記基準信号を受信するための基準信号入力端
   子と前記交流電力信号に関係するノッチ幅信号を受信するためのノッチ幅入力端子とを有
   するスイッチ制御回路と、を備え、
   前記スイッチ制御回路は、前記ノッチ幅信号の信号レベルが前記基準信号のレベルと所
   定の関係を有する時間の量に応じて、前記ノッチの前記時間幅を制御することが可能であ
   り、
   前記基準信号のレベルを調整することで前記ノッチの前記時間幅を変更して前記電子バ
   ラストの前記バラスト調光レベルを制御することを特徴とする電力線制御装置。
3. 電子バラストのための調光インターフェイスであって、
   ノッチを有する交流電力信号に関係する調光インターフェイス入力信号を受信するため
   の少なくとも１つの入力端子と、
   前記入力端子と操作可能に付随し、且つ前記ノッチの時間幅に関係するパルス幅のパル
   スを持つ周期パルス信号を生成することが可能なパルス生成回路と、
   前記電子バラストのバラスト調光レベル信号を生成する機能を有し、且つ前記パルス幅
   と前記周期パルス信号の周期との間の関係に関連する前記バラスト調光レベル信号の信号
   レベルを確立することが可能なバラスト調光レベル信号生成回路と、を備えることを特徴
   とする調光インターフェイス。
4. 電子バラストへのバラスト調光レベル通信方法であって、
   前記電子バラストへ送信される交流電力信号にノッチを生成し、且つ前記ノッチの時間
   幅を調整することが可能な電力線制御装置を用いることと、
   前記交流電力信号を受信することと、
   前記ノッチの前記時間幅に関係するパルス幅のパルスを有するパルス信号を生成するこ
   とと、
   前記パルス幅と前記周期信号の周期との間の関係に関連する信号レベルを有する前記電
   子バラストのバラスト調光レベル信号を生成すること、とを備えることを特徴とするバラ
   スト調光レベル通信方法。
5. 交流電力線に接続された電子バラストにバラスト調光レベルを通信する電力線通信シス
   テムであって、
   前記交流電力線に沿って送信された交流電力信号を受信するために少なくとも前記交流
   電力線の一方に接続可能で、且つ前記交流電力信号にノッチを生成して前記ノッチの時間
   幅を調整することが可能な電力線制御装置と、
   前記電子バラストに操作可能に結合される調光インターフェイスと、を備え、
   前記調光インターフェイスは、前記ノッチの前記時間幅と関係するパルス幅のパルスを
   持つ周期パルス信号を生成することが可能なパルス生成回路と、前記パルス幅と前記周期
   パルス信号の周期との間の関係に関連した信号レベルを有する電子バラストの調光レベル
   信号を生成する機能を有した調光レベル回路と、を備えることを特徴とする電力線通信シ
   ステム。

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