JP2011517024A - 調光器トリガ回路、調光システムおよび調光可能デバイス - Google Patents

Abstract

発明は、交流ネットワークで調光器をトリガするための調光器トリガ回路（１２）に関する。調光器は、電圧レベル検出器（１５）およびバイポーラ電流源回路（１８）を有する。電圧レベル検出器（１５）は、調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知する。電圧レベル検出器（１５）によって検知された電圧が閾値未満である場合、バイポーラ電流源回路（１８）は電流を提供する。検知された電圧が閾値未満でない場合、バイポーラ電流源回路が非活性化される。調光器トリガ回路（１２）は、動作中、１００ｍＷ未満の平均電力を消費する。
【選択図】図３

Description

発明の技術分野

本発明は、低い負荷のアプリケーション用（例えば、ＬＥＤに基づいた発光源）の調光器トリガ回路（dimmer triggering circuit）に関する。その発明は、さらに、そのような調光器トリガ回路を具備する調光システム（dimmer system）に関する。

関連技術の説明

一般に、位相に制御される調光器は、さらにＴＲＩＡＣと呼ばれた交流用のＴＲＩｏｄｅを具備する。ＴＲＩＡＣは、トリガする、つまり、ターンオンする場合、どちらの方向にも電流を導くことができる双方向スイッチである。正または負電圧がゲート電極に印加されることによって、つまり、小電流がそのゲートに適用される場合、それはトリガされることができる。この電流は、短期間、つまり、マイクロセカンド程度、のために適用される必要があるだけである。言いかえれば、ＴＲＩＡＣは、トリガされるまたは「発火される（fired）」のに必要である。一旦トリガされたならば、ゼロ交差と呼ばれた交流（ＡＣ）主電源の半サイクルの終わりのように、それを通る電流が、ある閾値より下に降下するまで、デバイスは、導き続ける。その結果、その後、ＴＲＩＡＣは「ターンオフする」。

前述の調光器は、白熱電球を薄暗くする（dim）ために確実に動作する。それらが低い負荷の調光器アプリケーション（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）に基づいた発光源）で使用される場合、調光器が適切に行なわないことは広く認識される。ＬＥＤは、電力をほとんど消費せず、したがって、意図されるようなＴＲＩＡＣに基づいて調光器を動作することができない。

国際出願ＷＯ２００５／１１５０５８は、位相制御調光器がＬＥＤ照明と共に使用されることを可能にするために、ダイナミックな擬似負荷に接続された調光器を具備する調光システムについて記述する。ＬＥＤが十分な負荷を提供しない場合、ダイナミックな擬似負荷は、調光器に負荷を供給する。他方、ＬＥＤが調光器から得る十分な電流を提供する場合、それは、電流の減少された流れを提供する。しかしながら、調光システムが適切に動作することを可能にするために、ダイナミックな調光負荷は、その保持電流上の調光器のＴＲＩＡＣによって電流を維持するために要求される。さらに、ダイナミックな負荷制御信号は、必要である。それは、調光システムを複雑にし、実行することを困難にする。最後に、エネルギーの相当な消費に帰着して、活性化でない場合でさえ、ＷＯ２００５／１１５０５８に記述されたダイナミックな調光負荷は、数ｍＡの電流を流す。

ＵＳ特許７，１０２，９０２は、ＴＲＩＡＣを具備する調光器を利用するＬＥＤを調光するための調光システムについて記述する。必要とされたおよび別の方法でしない場合、それが抵抗負荷を供給するように、調光器に適用された負荷は、コントロールされる。しかしながら、記述された回路は、調光器の最小負荷にカスタマイズされるに違いない。使用される調光器のタイプによって、いくつかのコンポーネントは、適応される必要がある。それは、調光システムの柔軟性をなくす。回路は、さらに回路で要求されている高電流コンポーネントおよびシステムの高電力損失に帰着して、システムに大きな負荷を加えることに依存する。

発明は、別の方法で、ＬＥＤを薄暗くするのに不適当な調光器をトリガするための調光器トリガ回路を提供することを目的とする。ハロゲン・ランプを含む調光回路は、制限のある電力を消費する間、白熱電球のために設計された多種多様な調光器と組み合わせて使用するのにふさわしい。回路も他のタイプの回路で使用されてもよい。ここで、調光器の指定された最小負荷より下の最小電力が要求される。

その発明は、交流ネットワークで調光器をトリガするための調光器トリガ回路に関する。調光器トリガ回路は、
調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知するための電圧レベル検出器と、
電圧レベル検出器によって検知された電圧が閾値未満であるまたは非活性化される場合、電流を提供するためのバイポーラ電流源回路と、
を具備する。

ここで、調光器トリガ回路は、動作中、１００ｍＷ未満の平均電力を消費する。実施形態では、調光器トリガ回路は、動作中、１０−５０ｍＷの平均電力を消費する。

実施形態では、バイポーラ電流源回路は、電圧レベル検出器によって検知された電圧が閾値未満である場合、コレクタ電流を導くための電圧レベル検出器によって制御可能なトランジスタを具備する。トランジスタは、ベース、エミッタ、およびコレクタを有する。ここで、ベースは、電圧レベル検出器によって検知された電圧が閾値未満である場合に、第１のトランジスタがエミッタとコレクタによって電流を導いてもよいように、電圧レベル検出器によって制御可能である。

さらに実施形態では、バイポーラ電流源回路は、第１のトランジスタを通って導かれた前記コレクタ電流の制限のために配置されたフィードバック回路をさらに具備する。フィードバック回路は、入力電圧に接続されない。フィードバック回路は、さらなるトランジスタ、第１の抵抗器、および第２の抵抗器を具備する。さらなるトランジスタのコレクタは、トランジスタのベースに接続され、さらなるトランジスタのベースは、第１の抵抗器によってトランジスタのエミッタに接続され、第２の抵抗器は、トランジスタのエミッタにレファレンス電位の方へ調整できるようにする。

実施形態では、電圧レベル検出器は、
検出器と、
入力電圧を検出器による検出に適した電圧に変換するための分圧回路と、
を具備する。

検出器は、付加トランジスタを具備してもよい。付加トランジスタのベースは、分圧回路につながれている。

実施形態では、電圧レベル検出器は、調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知するためのマイクロプロセッサを具備する。

実施形態では、電圧レベル検出器は、調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知するためのコンパレータまたは演算増幅器を具備する。

実施形態では、バイポーラ電流源回路は、整流器を具備する。

実施形態では、閾値は、３〜５０Ｖの間の値である。他の実施形態では、閾値は、３〜２５Ｖの間の値である。

実施形態では、非活性化のバイポーラ電流源回路は、わずかな電流を提供する。わずかな電流は、バイポーラ電流源回路が提供することができる最大電流未満の２オーダーである。電流源回路の名目電流は、１０から２０ｍＡまでの範囲にある。

その発明は、さらに調光システムに関する。調光システムは、
交流電源のターミナルへの接続用の第１のターミナルと、薄暗くするために調光可能な電気的アプリケーションのターミナルへの接続用の第２のターミナルと、を具備する調光器と、
上述した調光器トリガ回路と、調光器トリガ回路は、第２のターミナルに接続された第３のターミナルと、交流電源のさらなるターミナルおよび調光可能な電気的アプリケーションへの接続用の第４のターミナルと、をさらに具備する、
を具備する。

その発明は、さらに調光可能デバイスに関する。調光デバイスは、
上述した調光器トリガ回路と、
調光可能な電気的アプリケーションと、
を具備し、
調光器トリガ回路および調光可能な電気的アプリケーションは、並列につながれ、調光可能デバイスは、調光器に直列に接続可能である。調光可能な電気的アプリケーションは、発光ダイオードを具備する。

その発明は、さらに調光器トリガ回路を用いて交流回路の調光器をトリガするための方法に関する。前記方法は、
調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知することと、
検知された電圧が閾値未満または電流を供給しない場合に、バイポーラ電流源回路を用いて電流を提供することと、
バイポーラ電流源回路から調光器に電流を供給することと、
を具備する。

検知の前に、その方法は、交流回路の交流電圧の整流により、入力電圧を生成することをさらに具備してもよい。代わりにまたはさらに、その方法は、バイポーラ電流源回路によって供給される電流を制限することをさらに具備してもよい。さらに、代わりにまたはさらに、検知の前に、その方法は、入力電圧を検出にふさわしい電圧に変換することをさらに具備してもよい。

図１は、白熱電球に関する既知の調光器を概略的に示す。 図２は、ＬＥＤに接続された発明の実施形態による調光システムを概略的に示す。 図３は、さらに詳細に発明の実施形態による調光器トリガ回路を概略的に示す。 図４は、図２および３に示されるような調光器トリガ回路の実施形態を示す。 図５は、詳細に図２および３に示されるような調光器トリガ回路の別の実施形態を示す。 図６Ａは、図４の調光器トリガ回路のターミナル間の電圧−電流の動作のグラフを概略的に示す。 図６Ｂは、マイクロプロセッサを具備する図３の調光器トリガ回路の実施形態のターミナル間の電圧−電流の動作のグラフを概略的に示す。

実例となる実施形態の説明

下記は、例だけのために与えられた発明のある実施形態の記述である。

図１は、白熱電球３に関する従来の調光器１を概略的に示す。図１の明確さを向上させるために、電磁妨害（ＥＭＩ）フィルタ部品が省略されることに留意する。調光器１は、直列接続された可変抵抗器Ｒ１およびコンデンサＣ１と並列に接続しているＴＲＩＡＣ ＴＲ１を具備する。この記述では、抵抗器Ｒ１およびコンデンサＣ１の組合せは、ＲＣ回路またはタイマー回路と呼ばれるだろう。さらに、調光器は、トリガコンポーネント（つまり、ＴＲＩＡＣ ＴＲ１をトリガするのに適切なコンポーネント）を具備する。一般に、交流用のダイオード（ＤＩＡＣ）は、この目的に使用される。ＤＩＡＣは、ＤＩＡＣトリガ電圧と呼ばれたＤＩＡＣ閾値電圧を超えた後、電流を導く双方向トリガダイオードである。ＤＩＡＣは、伝導し続ける。その一方、それを通って流れる電流は、閾値電流上に維持される。電流が閾値電流以下に減少する場合、ＤＩＡＣは、高抵抗状態に変わる。前述の特性は、ＴＲＩＡＣ用のＤＩＡＣをトリガスイッチのように非常に適応される。図１の調光器１は、ＤＩＡＣ Ｄ１を具備する。ＤＩＡＣ Ｄ１は、第１端で、可変抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１との間で接続し、第２端で、ＴＲＩＡＣ ＴＲ１のゲートに接続されている。調光器１は、２つのターミナル（つまり、ターミナルＴ１およびＴ２）を有する。調光器１およびその負荷３の直列接続は、ＡＣ電圧ソースに接続される。

以前に言及されるように、ＴＲＩＡＣ ＴＲ１を通る電流が、その閾値以下に降下する場合、ＴＲＩＡＣ ＴＲ１はターンオフする。一旦最初のゼロ交差が通過したならば、ＲＣ回路は、実際のＡＣ源電圧を「見て」、Ｃ１を充電するだろう。この充電電流が、白熱電球３を通ってさらに流れることに留意する。一旦Ｃ１を横切った電圧が、ＤＩＡＣ Ｄ１のトリガ電圧に達すれば、ＤＩＡＣ Ｄ１は、ＴＲ１のゲートへ電流を導き供給し始める。一方、コンデンサＣ１は放電する。その結果、ＴＲＩＡＣ ＴＲ１はトリガし、ターンオンする。電流は、ＴＲＩＡＣ ＴＲ１を通って流れ始める。その結果、Ｃ１は、これ以上充電されない。

Ｒ１の調整によって（例えば、ノブまたはその他同種のものによって）、Ｃ１を横切ってＤＩＡＣトリガ電圧に達する所要時間はセットすることができる。抵抗器Ｒ１のより高い値は、Ｃ１上のＤＩＡＣトリガ電圧に達するために、より長い所要時間に、ゆえに、ＴＲＩＡＣ ＴＲ１のより短い通流期間に、帰着するだろう。電流がＴＲＩＡＣ ＴＲ１を通って流れている時間の調整によって、それは理解されるだろう。電球３に供給された電力、したがってその照度を調整することができる。

それらが十分な負荷を備えた発光源を暗くするために使用される場合、図１の中の調光器１のような調光器は適切に機能する。すなわち、ゼロ交差の後に、負荷を通って供給された電流は、ＲＣ回路の中のコンデンサＣ１の再充電を可能にするのに十分に高いことを必要する。そうでなければ、ＴＲＩＡＣ ＴＲ１は、もはやトリガされることができない。また、薄暗くなることは起きない。十分な電力の白熱電球のような負荷は、ＲＣ回路を充電するための電流通路、調光器１が適切に機能するための必要条件を提供する。しかしながら、最近、調光器１が適切に機能することを可能にするために、十分な負荷を提供しない、低い負荷のアプリケーション（および／または内蔵の整流器およびコンデンサを備えたアプリケーション）が存在する。すなわち、ゼロ交差の直後に、ＲＣ回路を充電するためのこの負荷を通る不十分な電流がある。

低い負荷のアプリケーションの有名な例は、ＤＣ電流を要求する１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）から成る発光源を駆動するパワーエレクトロニクス回路である。この記述では、発明の実施形態は、ＬＥＤ回路と組み合わせてさらに明確にされるだろう。しかしながら、発明の実施形態が、他の低い負荷または不連続の負荷アプリケーション（つまり、図１に概略的に示された調光器１のような調光器が適切に機能することを可能にするために、調光器のタイマー回路が必要な充電電流を提供することができないアプリケーション）と組み合わされて使用されてもよいことは理解されるに違いない。平滑コンデンサをフロントエンドに備えた整流器を有する負荷は、不連続の負荷アプリケーションであると考えることができる。

図２は、ＬＥＤ回路１３に接続された発明の実施形態による調光システム１０を概略的に示す。調光システムは、調光器１１および調光器トリガ回路（ＤＴＣ）１２を具備する。

調光器１１は、交流供給のターミナルＴ１への接続用の第１のターミナル、および調光可能な電気的アプリケーションのターミナル（例えば、ＬＥＤ回路１３のターミナルＴ２）への接続用の第２のターミナルを具備する。ＤＴＣ１２は、図２で調光器１１の第２のターミナルに接続した第３のターミナルおよび交流回路供給のさらなるターミナル（つまり、ターミナルＴ３）への接続用の第４のターミナルを具備する。さらに、図２では、第４のターミナルは、調光可能な電気的アプリケーション（つまり、ＬＥＤ回路１３）のさらなるターミナルに接続される。従って、ＤＴＣ１２は、直列に調光器１１の第２のターミナルに接続され、ＬＥＤ回路１３と平行に接続される。

ＤＴＣ１２とＬＥＤ回路１３のような調光可能な電気的アプリケーションとの組合せは、調光可能デバイスと呼ばれてもよい。

図３は、より詳細なＤＴＣ１２を概略的に示す。ＤＴＣ１２は、電圧レベル検出器１５およびバイポーラ電流源回路１８を具備する。電圧レベル検出器１５は、ターミナルのＴ２の電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知するために配置される。バイポーラ電流源回路１８は、電圧レベル検出器１５によって検知された電圧が閾値以下に保持される場合に活性化され、そうでなければ非活性化されるように、配置される。したがって、ＤＴＣ１２の中のバイポーラ電流源回路１８は、電圧依存の電流源である。また、ＤＴＣ１２は、バイポーラの電圧依存の電流源として働くと全体として考えることができる。より詳細に下に説明されるように、そのようなＤＴＣ１２は、１００ｍＷ未満の平均電力を消費する。よい大きさの実施形態では、ＤＴＣ１２は、１０−５０ｍＷの平均電力を消費してもよい。好ましくは、ＤＴＣ１２の消費は、約３０ｍＷである。そのような消費で、最も従来の調光器は、意図されるように動作することができる。

発明の実施形態では、電圧レベル検出器１５は、マイクロプロセッサを具備してもよい。そして、マイクロプロセッサは、調光器トリガ回路１２の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知するために配置される。調光器トリガ回路１２の入力電圧が閾値未満である場合、マイクロプロセッサは、バイポーラ電流源回路１８に電流を提供するように命じてもよい。発明の実施形態中で、図５Ｂにより詳細に説明されるように、マイクロプロセッサは、ゼロ交差の通過の後に電流を提供するようにバイポーラ電流源回路１８に命じてもよい。

発明の実施形態では、電圧レベル検出器１５は、調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知するためのコンパレータを具備する。コンパレータは、図４に概略的に示されるような、２つの入力および１つの出力を具備する。第１の入力は、レファレンス電位（つまり、閾値に等しい電位、この例では３０Ｖ）に接続される。第２の入力は、調光器トリガ回路１２の入力電圧を受け取るために配置される。コンパレータの第２の入力の調光器トリガ回路１２の入力電圧が、コンパレータの第１の入力の閾値未満である場合、コンパレータの出力は、バイポーラ電流源回路１８が上に議論されるような電流を提供するような状態かもしれない。コンパレータの代わりに、当業者によって理解されるように、演算増幅器を使用することができる。

図３に概略的に示される実施形態では、バイポーラ電流源回路１８は、電流源回路１７および整流器１９を具備する。この実施形態では、電流源回路１７は、電圧レベル検出器１５につながれる。さらに、電圧レベル検出器１５および電流源回路１７の両方は、整流器１９のＤＣ端子に接続される。

図３のＤＴＣ１２中の整流器１９、ＡＣ側（つまり、ターミナルＴ２およびＴ３にそれぞれ接続されたターミナル）およびＤＣ側面（つまり、バイポーラ電流源回路１８中の電圧レベル検出器１５および電流源回路１７のような、ＤＴＣ１２の中のレファレンス電位および他のコンポーネントに接続されたターミナル）を有する。電圧レベル検出器１５および電流源回路１７は、単極回路を形成する。整流器１９は、電流源回路１７によって生成された電流がバイポーラ電流として調光器１１に供給されることを可能にするために配置される。

ＤＴＣ１２は、まるでそれが正常な電球によって負荷されるかのように動くことを調光器１１に強いる。交流電圧が十分に低い場合（つまり、前述の閾値以下）、ＤＴＣ１２は、活性化され、調光器１１のＲＣ回路に十分な電流が流れ込むことを可能にする。図３の実施形態中の電圧レベル検出器１５が、整流器１９のＤＣ側に位置するとともに、絶対閾値だけが必要であることに留意する。これは、閾値が３０Ｖである場合、ＤＴＣ１２が−３０Ｖから＋３０Ｖの範囲中で活性化されることを意味する。

ＤＴＣ１２のいくつかの実施形態で、２３０Ｖおよび５０Ｈｚの主電源システムに関して使用された時、閾値は３Ｖと５０Ｖの間に位置する。ＤＴＣ１２の他の実施形態では、最小閾値は、１０Ｖである。アメリカで使用されるように、ＤＴＣ１２が１２０Ｖおよび６０Ｈｚの主電源システムに接続された場合、閾値は、３Ｖと２５Ｖの間に位置してもよい。

ＤＴＣ１２のいくつかの実施形態では、電圧レベル検出器１５と比較された電圧を整流した平均は、低い負荷のアプリケーション（例えば、図３に概略的に描かれたようなＬＥＤ回路１３）を通じて電流用の設定値として使用されてもよい。これは、低い負荷のアプリケーションの暗くなる最適化をさらに可能にする。ＬＥＤイルミネーションの場合には、そのような最適化は、ＬＥＤの最大の光度の０−１００％と異なった暗くなる強度範囲（例えば、３０−８０％）のセットに帰着してもよい。さらに、最適化は、低い光度範囲（つまり、セット光度範囲内の１−１０％）で暗くなることをさらに感知する、および高い光度範囲（例えば、セット光度範囲内の１０−１００％）で暗くなることを少し感知する、形式をとってもよい。

例えば、ＤＩＡＣ Ｄ１によってトリガされるＴＲＩＡＣ ＴＲ１に関して図１に概略的に示されたように、調光器１１内のＴＲＩＡＣがトリガされるまで、ＤＴＣ１２によって提供される電流は、負荷電圧を事実上０に維持する。ＴＲＩＡＣがスイッチオンするとすぐに、ターミナルＴ２の電圧は、大量によって増加する。その結果、ＤＴＣ１２内の電流源回路１７は、非活性化される。

従って、Ｔ２の電圧が閾値を超え、さもなければ開回路のような動作をする場合、ＤＴＣ１２は、理想的に電流を伝導のみする。しかしながら、実際には、ＤＴＣ１２は、非活性化される間に電流を提供するだろう。むしろ、非活性化でＤＴＣ１２内の電流源回路１７によって提供される電流は、わずかである。電流は、電流がＤＴＣ１２の電流源回路１７が提供することができる最大電流未満の少なくとも２オーダーである場合、無視できると考えられてもよい。したがって、例えば、ＤＴＣ１２内の電流源回路１７によって提供される最大電流が、１５ｍＡである場合、電流は、その値が１００μＡ未満のままである場合、無視できると考えられる。

ゼロ交差が通過した後、不連続の負荷が単独で存在するといけないので（つまり、サイクルタイムのある部分について電流が０であるような（例えば、出力でコンデンサを備えたブリッジ整流器）、不連続の電流を出す負荷）ＤＴＣ１２は、調光器１１内のＴＲＩＡＣの状態に相補的に動作する。すなわち、ＤＴＣ１２がオンする場合、調光器１１内のＴＲＩＡＣはオフし、逆の場合も同じである。

他方では、ゼロ交差を通過した後、不連続の負荷に加えて、さらに、別の負荷が存在する場合、調光器１１のＤＴＣ１２およびＴＲＩＡＣの両方は、同時にオンしてもよい。ＤＴＣ１２の入力電圧が以前に記述された閾値を超える場合、それは、ＤＴＣ１２が切れるまでである。そのような場合では、調光器１１のＤＴＣ１２およびＴＲＩＡＣは、相補的に動作しない。１ミリセカンドのわずかについては、電力は消費される。しかしながら、この消費された電力は無視できるだろう。例えば、２０Ｖの閾値および１５ｍＡの電流を提供するために配置された電流源回路１７については、ピーク電力は、０．３Ｗを超えないだろう。また、平均電力は、３０ｍＷを超えないだろう。

一般に、ゼロ交差を通過することによって、ＴＲＩＡＣは、ターンオフする（それがまだオンだった場合）。一方、ＤＴＣ１２は、オンを維持する。ＴＲＩＡＣがターンオンする場合、ＤＴＣ１２はターンオフする。

従って、ＤＴＣ１２は、Ｔ２での絶対電圧が閾値未満である場合に、電流を供給するために配置される。この電流は、調光器のＲＣ回路の中のコンデンサの充電を可能にするのに十分であることが必要であるだけであり、問題になっているＴＲＩＡＣの調光器の保持電流または最小負荷と関係は有しない。これは、ＤＴＣ１２によって提供される最大電流より大きな保持電流を有しているＴＲＩＡＣと組み合わせてＤＴＣ１２が使用できる利点を提供する。従って、ＤＴＣ１２が、例えば１５ｍＡの最大電流を提供することができても、１５ｍＡより大きな保持電流（例えば、１００ｍＡ）を備えたＴＲＩＡＣを具備する調光器１１は、低い負荷のアプリケーションが薄暗くなることを可能にするために使用することができる。

調光システム１０でＤＴＣ１２が適切に機能することを可能にするために、例えば、図２に概略的に示されるようにＬＥＤ回路１３につながれた場合、当業者によって理解されるように、整流器１９のＡＣ側のキャパシタンスは望ましくは最小化される。望ましくは、追加キャパシタンスは、Ｔ２とＴ３の間で存在しない。ＬＥＤ回路１３は、一般に１以上のＬＥＤに加えて、整流器および１以上の平滑コンデンサを具備する。

したがって、ＤＴＣ１２は、交流回路中の調光器をトリガするための方法を提供するために使用されてもよい。そのような方法は、ＤＴＣの入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知することを具備するだろう。続いて、検知された電圧が閾値未満である場合、電流は、電流源回路によって提供される。検知された電圧が閾値未満でない場合、電流が提供されない。その後、電流源回路から提供される電流は、調光器に供給される。

前述の検知の前に、前述の入力電圧は、交流回路の交流電圧の整流により生成されてもよい。続いてまたは代わりに、入力電圧は、検出にふさわしい電圧に変換されてもよい。最後に、電流源回路によって提供される電流は、制限されてもよい。

図５は、図２および３に示されるＤＴＣ１２のようなＤＴＣの別の実施形態を詳細に示す。発明の可能な実施の例としてこの実施形態が単に役立つことが理解されるに違いない。当業者が知るように、多くの実施が可能である。例えば、バイポーラＮＰＮ−トランジスタの代わりに、バイポーラＰＮＰ−トランジスタ、統合ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のような他のスイッチが使用されてもよい。

特にこの実施形態では、バイポーラ電流源回路１８は、電流源回路１７および整流器１９を再び具備する。整流器１９は、整流ダイオードブリッジを具備する。電流源回路１７は、２つの抵抗器Ｒ２、Ｒ３および２つのＮＰＮ−トランジスタＱ１、Ｑ２を具備する。電圧レベル検出器１５は、ＮＰＮ−トランジスタＱ３および２つの抵抗器Ｒ４およびＲ５を具備する。

特にこの実施形態では、ＤＣ電圧ソースＶ１は、電圧レベル検出器１５のトランジスタＱ３のコレクタに接続される。抵抗器Ｒ６は、Ｑ３がオフである場合、所望のベース電流がＱ１に適用されてもよいように選ばれる。ＤＣ電圧ソースＶ１は、外部ソースでもよい。ＤＣ電圧ソースＶ１および抵抗器Ｒ６の代わりに、前述の所望のベース電流を得るために、さらに電流源が使用されてもよいことが理解されるに違いない。抵抗器Ｒ４およびＲ５は、Ｔ４での電圧が前述の閾値未満であるように、Ｔ７での電圧はＱ３がオフするように、設計された分圧器を形成する。

電流源回路１７のこの特定の実施形態中のＱ１のコレクタは、Ｔ４として表示された、整流ダイオードブリッジのターミナルに接続される。Ｑ１のベースは、Ｑ２のコレクタ、およびさらに電圧レベル検出器１５中のＱ３のコレクタに接続される。Ｔ４の電圧が前述の閾値未満である場合、Ｑ３はオフする。また、Ｒ６は、今、Ｑ１のベースに電流を供給するだろう。その結果、Ｔ６の電圧は、Ｑ１がターンオンするように増加させる。その結果、Ｑ１は、電流を導く。また、Ｔ４の電圧は、ソースのインピーダンスに依存して、さらになお減少する。それは、Ｔ７でさらに低電圧に帰着する。従って、Ｑ３のスイッチオフ時間は、制限されている。Ｑ１による電流がある値を超える場合、Ｑ２のベース電圧は、そのスイッチオン電圧を超える。また、Ｑ２は、Ｔ６でポテンシャルを安定させるとともに、導き始める。したがって、Ｑ１を通る電流を低下させる。抵抗器Ｒ２およびＲ３は、適切な特性を備えた電流源を設計するために使われる。つまり、トランジスタＱ１を通るエミッタ電流がある値を超える場合（例えば、１０から２０ｍＡまでの範囲中の名目電流）、トランジスタＱ２は導き始める。従って、トランジスタＱ２および抵抗器Ｒ２、Ｒ３の組合せは、トランジスタＱ１のコレクタ電流を有効に制限するフィードバック回路を提供する。トランジスタＱ１、Ｑ２および抵抗器Ｒ２、Ｒ３の組合せは、整流器１９の陰端子に関しておよそ１Ｖより高い電圧Ｔ４のための安定した電流源回路１７を形成する。Ｔ４の電圧がおよそ１Ｖ未満になる場合、コレクタ電流は減少するだろう。

電流源回路１７は、電圧レベル検出器１５が、Ｔ４での電圧が予め定められた閾値より低くなることを検出する場合、活性化され、Ｔ４での電圧が予め定められた閾値を超える場合、非活性化される。

Ｔ２での電圧が−３０Ｖと３０Ｖの間にある場合に、１５ｍＡの電流を供給することを目的とするＤＴＣ１２を得るために、図４に示されるコンポーネントの標準値は、次のとおりである：Ｒ２＝４．７ｋΩ；Ｒ３＝３３Ω；Ｒ４＝６．６ＭΩ（一般に直列で３．３ＭΩの値を備えた２つの抵抗器を置くことにより構築された）；Ｒ５＝１００ｋΩ；Ｒ６＝４７ｋΩ；Ｑ１＝ＦＭＭＴ４５８；Ｑ２＝ＢＣ８１７；Ｑ３＝ＢＣ８１７；Ｖ１＝１０Ｖ。図４に示されたＤＴＣ１２によって提供され、活性化の間に前述の値を備えたコンポーネントと共に提供される電流は、およそ１５ｍＡになるだろう。その一方で、非活性化中に、理想的に、電流はおよそ４９μＡだけであろう。トランジスタＱ１を通るリーク電流を加えることは、数μＡを加えてもよい。

図６Ａは、電圧Ｖ_ＤＴＣ（つまり、ＤＴＣを横断する電圧）の機能として、電流Ｉ_ＤＴＣ（つまり、ＤＴＣを通る電流）の動作の計算のグラフを概略的に示す。この計算では、図４のＤＴＣは、前述の標準値がそれぞれのコンポーネント用に使用されて、使用される。従って、ＤＴＣは、ＤＴＣを横断する電圧が３０Ｖの閾値より低くなる場合に、１５ｍＡの絶対値を備えた最大電流を供給するように配置される。整流器により、電流は、反対方向での調光器に供給されてもよい。

Ｖ_ＤＴＣが０近くである場合、Ｉ_ＤＴＣは０と等しく、１５ｍＡ以下のＩ_ＤＴＣの場合、Ｖ_ＤＴＣのある値は設計電流に速く上昇することに留意する。０近くの低電流については、Ｖ_ＤＴＣは、低電圧での事実による。電流源回路１７は、要求に応じて電流を供給するのみである。つまり、調光器１１は、そのタイマー回路を充電するために制限のある電流を単に必要とする。図５に示されるカーブの形状（それは、図４に概略的に描かれた電流源回路１７に関係がある）は、低電圧で飽和状態であるトランジスタＱ１の結果である。

図６Ｂは、マイクロプロセッサを具備する図３の調光器トリガ回路の実施形態のターミナル間の電圧−電流の動作のグラフを概略的に示す。図５Ａの中で示されるように、ゼロ交差の通過の直前に、ＤＴＣ１２は、スイッチオンしてもよく、一方、調光器１１中のＴＲＩＡＣがさらに同時にオンしてもよい。その結果、短期間、つまり、電圧のための所要時間は、閾値からゼロの方に進むために、ＤＴＣ１２を横断し、電力が消費される。電圧レベル検出器１５としてマイクロプロセッサを具備する実施形態では、それがゼロ交差の通過の後にバイポーラ電流源回路１８が活性化することを単に可能にするように、マイクロプロセッサはプログラムされてもよい。その結果、ＤＴＣ１２のターミナル間の電圧−電流の動作は、図６Ｂの中で概略的に示されるようになる。

図６Ｂで、Ｉ_ＤＴＣが一種のヒステリシスを経験することは容易に理解されるかもしれない。すなわち、あるＶ_ＤＴＣでのＩ_ＤＴＣの値は、Ｖ_ＤＴＣの前の値によって決まる。Ｉ_ＤＴＣがＶ_ＤＴＣの過去の値から独立するためのグラフ中の部分は、灰色のラインによって概略的に例証される。Ｉ_ＤＴＣがＶ_ＤＴＣの過去の値によって決まるためのグラフ中の部分は、黒色のラインによって概略的に例証される。矢印は、Ｖ_ＤＴＣの変更の方向を表示する。

ここに使用された用語「ベース」、「コレクタ」および「エミッタ」は、バイポーラトランジスタへの接続を単に言及しないとして広く解釈されるべきである。さらに、ＭＯＳＦＥＴのような他のタイプのトランジスタが使用された場合、それら（つまり、「ゲート」、「ドレイン」および「ソース」のそれぞれ）は、同様の接続を指してもよい。

したがって、発明は、上に議論されたある実施形態への言及によって記述された。これらの実施形態がこれらの当業者に有名な様々な変更および選択形態に余地があることが認識されるだろう。

例えば、ダイオード整流器ブリッジのように全波整流器を備えたＤＴＣを使用する代わりに、半波整流器を備えた２つのＤＴＣが使用されてもよい。後者の場合では、１つのＤＴＣは、ＡＣ電流の一方向に使用されるだろう。また、別のＤＴＣは、反対方向で使用されるだろう。

さらに、発明の実施形態は、ＤＴＣに関して記述された。しかしながら、その発明は、さらに、入力電圧が所定値未満である場合に、交流回路に予め定めた電流を供給するための回路に関してもよい。ＤＴＣが上に記述したように、それは同様の方法で動作する。

同様に、その発明は、さらに、入力電圧が所定値未満である場合に、交流回路に予め定めた電流を供給する方法に関してもよい。その後、方法は、交流回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知し、検知された電圧が閾値未満で、他の方法で電流を提供していない場合に、電流源回路を用いて電流を提供し、電流源回路から交流回路に電流を供給することを具備する。

Claims (24)

1. 交流ネットワークで調光器をトリガするための調光器トリガ回路は、
   前記調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知するための電圧レベル検出器と、
   前記電圧レベル検出器によって検知された電圧が前記閾値未満であるまたは非活性化される場合、電流を提供するためのバイポーラ電流源回路と、
   を具備し、
   前記調光器トリガ回路は、動作中、１００ｍＷ未満の平均電力を消費する。
2. 前記調光器トリガ回路は、動作中、１０−５０ｍＷの平均電力を消費する、請求項１による調光器トリガ回路。
3. 前記バイポーラ電流源回路は、前記電圧レベル検出器によって検知された前記電圧が前記閾値未満である場合、コレクタ電流を導くための前記電圧レベル検出器によって制御可能なトランジスタを具備する、請求項１または請求項２による調光器トリガ回路。
4. 前記トランジスタは、ベース、エミッタ、およびコレクタを有し、
   前記ベースは、前記電圧レベル検出器によって検知された前記電圧が前記閾値未満である場合に、前記トランジスタが前記エミッタと前記コレクタによって前記電流を導いてもよいように、前記電圧レベル検出器によって制御可能である、請求項３による調光器トリガ回路。
5. 前記バイポーラ電流源回路は、前記トランジスタを通って導かれた前記コレクタ電流の制限のために配置されたフィードバック回路をさらに具備する、請求項３または請求項４による調光器トリガ回路。
6. 前記フィードバック回路は、さらなるトランジスタ、第１の抵抗器、および第２の抵抗器を具備し、
   前記さらなるトランジスタの前記コレクタは、前記トランジスタの前記ベースに接続され、
   前記さらなるトランジスタのベースは、前記第１の抵抗器によって前記トランジスタの前記エミッタに接続され、
   前記第２の抵抗器は、前記トランジスタの前記エミッタにレファレンス電位の方へ調整できるようにする、請求項５による調光器トリガ回路。
7. 前記電圧レベル検出器は、
   検出器と、
   前記入力電圧を前記検出器による検出に適した電圧に変換するための分圧回路と、
   を具備する、前の請求項のいずれか１項による調光器トリガ回路。
8. 前記検出器は、付加トランジスタを具備し、
   前記付加トランジスタの前記ベースは、前記分圧回路につながれている、請求項７による調光器トリガ回路。
9. 前記電圧レベル検出器は、前記調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が前記閾値未満かどうかを検知するためのマイクロプロセッサを具備する、請求項１−６のいずれか１項による調光器トリガ回路。
10. 前記電圧レベル検出器は、前記調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が前記閾値未満かどうかを検知するためのコンパレータまたは演算増幅器を具備する、請求項１−６のいずれか１項による調光器トリガ回路。
11. 前記バイポーラ電流源回路は、整流器を具備する、前の請求項のいずれか１項による調光器トリガ回路。
12. 前記整流器は、前記入力電圧を生成するため、前記交流回路の交流電圧を整流する、請求項１１による調光器トリガ回路。
13. 前記閾値は、３〜５０Ｖの間の値である、前の請求項のいずれか１項による調光器トリガ回路。
14. 前記閾値は、３〜２５Ｖの間の値である、請求項１−１２のいずれか１項による調光器トリガ回路。
15. 非活性化の前記バイポーラ電流源回路は、わずかな電流を提供する、前の請求項のいずれか１項による調光器トリガ回路。
16. 前記わずかな電流は、前記バイポーラ電流源回路が提供することができる最大電流未満の２オーダーである、請求項１５による調光器トリガ回路。
17. 前記バイポーラ電流源回路の名目電流は、１０から２０ｍＡまでの範囲にある、請求項１６による調光器トリガ回路。
18. 調光システムは、
    交流電源のターミナルへの接続用の第１のターミナルと、薄暗くするために調光可能な電気的アプリケーションのターミナルへの接続用の第２のターミナルと、を具備する調光器と、
    請求項１による調光器トリガ回路と、前記調光器トリガ回路は、前記第２のターミナルに接続された第３のターミナルと、交流電源のさらなるターミナルおよび前記調光可能な電気的アプリケーションへの接続用の第４のターミナルと、をさらに具備する、
    を具備する。
19. 調光可能デバイスは、
    請求項１−１７のいずれか１項による調光器トリガ回路と、
    調光可能な電気的アプリケーションと、
    を具備し、
    前記調光器トリガ回路および前記調光可能な電気的アプリケーションは、並列につながれ、前記調光可能デバイスは、調光器に直列に接続可能である。
20. 前記調光可能な電気的アプリケーションは、発光ダイオードを具備する、請求項１９による調光可能デバイス。
21. 調光器トリガ回路を用いて交流回路の調光器をトリガするための方法であって、前記方法は、
    前記調光器トリガ回路の入力電圧の絶対値が閾値未満かどうかを検知することと、
    前記検知された電圧が前記閾値未満または電流を供給しない場合に、バイポーラ電流源回路を用いて電流を提供することと、
    前記バイポーラ電流源回路から前記調光器に電流を供給することと、
    を具備する。
22. 前記方法は、前記検知の前に、前記交流回路の交流電圧の整流により、前記入力電圧を生成することをさらに具備する、請求項２１による方法。
23. 前記方法は、前記バイポーラ電流源回路によって供給される前記電流を制限することをさらに具備する、請求項２１または請求項２２による方法。
24. 前記方法は、前記検知の前に、前記入力電圧を検出に適した電圧に変換することをさらに具備する、請求項２１−２３のいずれか１項による方法。

Images