JP2011525100A

JP2011525100A - 商用電源同期制御装置及びその制御方法

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Publication number: JP2011525100A
Application number: JP2011512510A
Authority: JP
Inventors: ランドリーグレイリチャード; ポウミンツァイ
Original assignee: ランドリーグレイリチャード
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2029-05-14
Also published as: CN102067261B; EP2294596A1; TWI433596B; US9185784B2; TW200952553A; WO2009148789A1; KR20110038657A; US20110080104A1; EP2294596A4; CN102067261A; JP5414789B2

Abstract

【課題】本発明は商用電源同期制御装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の制御方法は、交流電源を提供する方法と、交流電源に同期する制御信号を生成する方法と、前記制御信号によって前記電子装置を制御する方法を含む。本発明の制御装置は、閾値交差検出器（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｃｒｏｓｓｉｎｇｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、前記閾値交差検出器に結合する位相同期回路（ＰＬＬ）と、前記位相同期回路に結合する出力回路を含む。
【選択図】図９

Description

本発明は商用電源同期制御装置及びその制御方法に関するものであって、特に電源周波数の制御信号への同期を利用した商用電源同期制御装置及びその制御方法に関するものである。

白熱照明からより効率の良い方式の電子照明に変わっていくことは発光設備の主流である。できるだけ効率の良い発光システムを設置するにはコストがかかるが、電気代の値上がりに伴い、より少ない電力で多い電力を提供する発光方式を用いて省エネを実行するようになっている。特に、蛍光灯（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌｉｇｈｔｉｎｇ）は最も効率が良くコストに見合った電子発光形式の1種である。蛍光灯類の中にも、多くの異なる形式のものがある。例えば、小型蛍光ランプ（ｃｏｍｐａｃｔｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍｐｓ，ＣＦＬ）、冷陰極蛍光ランプ（ｃｏｌｄｃａｔｈｏｄｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍｐｓ，ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光灯（ｈｏｔｃａｔｈｏｄｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍｐｓ，ＨＣＦＬ）がある。その他既存の比較的早期に開発された効率の良い発光形式には白色発光ダイオード（ｗｈｉｔｅｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ，ＷＬＥＤ）及びカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎｎａｎｏ−ｔｕｂｅ，ＣＮＴ）といった発光設備がある。

どんな種類の新世代発光設備を選択しても、発光設備のシステムが特定の時間帯に必要に応じて適切な電力レベルで稼動していれば、より多くのエネルギーを節約することは可能である。例えば、家庭への応用では、読書をする時は最大電力のライトを使用でき、調整して非常に低い電力に設定してナイトランプとしても使用できるものがある。工業用或いはオフィス用の設定では、省エネ且つ一定の安全性を維持するために、このシステムは非作業時間には低発光電力に調整できるという長所がある。オフィス照明に関しては、その他の光源が提供される時、例えばオフィスの窓から陽が射している時、このシステムは同様に、室内照明の輝度が低くなるように調整できる長所を有する。

多くの発光設備の種類に関して、特に前述したＣＦＬ、ＣＣＦＬ、ＨＣＦＬ、ＷＬＥＤ及びＣＮＴには、パルス幅変調（ｐｕｌｓｅｗｉｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）調光やバースト調光（ｂｕｒｓｔｍｏｄｅｄｉｍｍｉｎｇ）やデューティファクタ調光（ｄｕｔｙｆａｃｔｏｒｄｉｍｍｉｎｇ）と呼ばれる効率の良い調光方式がある。ＰＷＭ調光時には、光源は極めて速く肉眼では認識できない周波数で点灯・消灯される。デューティサイクル理論上では０％から１００％の間での変化が可能である。毎回点灯時には最大電力で稼動し（特別な照明器具に用いられ、通常は最も効率の良い駆動エリアに選ばれる）、消灯時にはエネルギーを消耗しない。ＰＷＭ調光周波数は通常１００Ｈｚから１ｋＨｚの間である。

家庭或いはオフィスでのＰＷＭ調光或いはその他の調光方式の使用にはいくつか問題がある。1つ目の重要な問題は、制御信号を分ける必要がなく制御配線を別に設置した場合、照明器具の調光レベルをどのように制御するかである。例えば、１つの部屋の新たな配線を考えると、各天井の照明器具は余分な制御回路を備えて稼動することになる。ユーザーが容易に成し得る範囲では、これらの余分な配線は1箇所へ戻り、部分的制御回路を照明器具内及びユーザーが設置しやすい位置に設ける必要がある。更に複雑なシステムでは、無線制御（ｒａｄｉｏｃｏｎｔｒｏｌ）或いは赤外線（ｉｎｆａｒｅｄ，ＩＲ）システムを使用してそれぞれの発光設備の通信或いは制御が可能である。これらのシステムを住宅或いは商業上の調光方式に取り入れるのは技術上間違いではない。しかし、余分な制御回路を含むために、無線制御或いは赤外線制御の応用のような、余分な配線をするコスト或いは既存の配線系統を修正する費用の増加が見込まれる。

２つ目の主な問題は、複数の照明器具の出力の同期化について、それらの照明器具の発光が、ユーザーが気付くほど明らかに変化しないことである。各照明器具のデューティサイクル（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）が同じであることを確認できる場合は、ＰＷＭ方式の調光は有効な実行方式である。また、各照明をデューティサイクル５０％で稼動するよう制御できる器具はどれくらいあるだろうか。もし１つの器具で各照明の各自分かれた制御回路を駆動できれば、各照明は同一の信号によって点灯或いは消灯できることになる。しかし、やはり上述の問題が生じる。つまり、配線増設の時間やコストがかかり複雑度が増すことになる。

全ての照明器具が同時に同じデューティサイクルで稼動できることが確認できる照明設備がある場合、前記設備は、全ての周辺エリア内に対して調光周波数が同じであることを確認する必要がある。異なる照明器具の調光周波数が各自異なる場合は、各照明器具の調光周波数の差異が、時間に伴って生じる輝度の肉眼で確認できるほどの変化という問題をもたらす。このような反応を“ちらつき（ｂｅａｔｉｎｇ）”と呼び、ノート型パソコンのバックライトの分野では周知の現象である。バックライトモジュールの調光周波数はディスプレイが周波数を掃引するのに伴って“ちらつき（ｂｅａｔ）”が生じ、ディスプレイ内に肉眼で確認できるほどの不規則な画像が生じることがある。

公知技術が有する問題について、考察と研究を重ねた結果、上述の欠点を克服すべく本願の「商用電源同期制御装置及びその制御方法」を提案する。以下に説明する。

本発明が提供するのは商用電源同期制御装置及びその制御方法であり、特に電源周波数の制御信号への同期を利用した商用電源同期制御装置及びその制御方法である。前記信号の周波数は、ある周波数の倍数であり、例えば前記電源周波数の倍数である。本発明によって、同じ電源の複数の設備が制御を同期できない或いは周波数に差異があるためにちらつきが生じるという問題を解決する。また、本発明は、コストを削減することで、大量生産や高額の発光設備への応用を可能にする。注意すべきは、前記制御信号はパルス幅変調信号であってもよいし、事態のパルス幅変調出力から派生したものであってもよい。

上述の構想に基づき、本発明が提案する商用電源同期制御装置は、第一入力信号を受信し、前記第一入力信号と第一閾値の交差点を検出し、前記交差点に基づく第一特定周波数を有する第一出力信号を生成する閾値交差検出器（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｃｒｏｓｓｉｎｇｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、前記閾値交差検出器に結合し、第二特定周波数を有する第二出力信号を生成し、前記第二特定周波数が前記第一特定周波数の倍数であり前記第一出力信号と同期する位相同期回路（ＰＰＬ）と、前記位相同期回路に結合し、第二入力信号を受信して前記第二特定周波数を有する前記第二入力信号によって決定された特定デューティサイクル（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）を生成して、前記第一出力信号と制御信号を同期する出力回路を含み、電子装置を制御するのに用いられる。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記電子装置は前記制御装置に結合する安定器を備えた発光装置であり、前記発光装置はＴ−ｘ（Ｔ１２／Ｔ１０／Ｔ９／Ｔ８／Ｔ５）蛍光灯、エジソン電球、従来形式の中の一種である。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記制御装置は前記発光装置中に配置され、前記制御信号によって前記発光装置の出力を制御する。

本発明が提案する上述の制御装置は前記安定器中に配置される。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記発光装置は少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を備える。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記特定デューティサイクルは、１２.５％、２５％、３７.５％、５０％、６２.５％、７５％、８７.５％、１００％の中から選ばれた設定値である。

本発明が提案する上述の制御装置は、前記出力回路に結合するとともに前記第二入力信号を提供するセンサーを更に含み、前記出力回路は前記特定デューティサイクルを選択する。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記出力回路はアナログパルス幅変調ジェネレータ（ａｎａｌｏｇＰＷＭｇｅｎｅｒａｔｏｒ）であり、前記アナログパルス幅変調ジェネレータと前記センサーは、第二特定周波数と同期する第三特定周波数を有するアナログパルス幅変調フィードバック回路を形成する。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記アナログパルス幅変調ジェネレータは、前記位相同期回路に結合し、前記第二特定周波数を有し且つ前記第一出力信号に同期する傾斜波信号を提供する傾斜波発生器（ｒａｍｐｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と、前記傾斜波発生器に結合するコンパレータと、前記コンパレータ及び前記センサーに結合する誤差積分器（ｅｒｒｏｒｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）と、前記誤差積分器に結合しするとともに基準信号を提供する電圧基準とを含み、前記制御信号はパルス幅変制御調信号であるとともにコンパレータによって発生する。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記基準信号は、電源をオフにした後すぐにオンにすることで前記電源を中断して（ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ）調整し、前記特定デューティサイクルは前記第二入力信号と前記傾斜波信号と前記基準信号によって決定される。

本発明が提案する上述の制御装置は、複数のデューティサイクルにそれぞれ対応する複数の状態を更に含み、前記特定デューティサイクルは前記複数のデューティサイクルの１つであり、前記複数の状態は初期状態を有し、前記初期状態のデューティサイクルは前記センサーにより設定され、前記出力回路は電源中断によって前記特定デューティサイクルを選択する。

本発明が提案する上述の制御装置は、第三入力信号を受信し前記第三入力信号が第二閾値より低い時は第三出力信号を生成する低電圧検出器（ＡＣｌｉｎｅｕｎｄｅｒ−ｖｏｌｔａｇｅｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、前記低電圧検出器に結合し前記第三出力信号に基づき第四出力信号を生成する中断期間判別器（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｄｕｒａｔｉｏｎｑｕａｌｉｆｉｅｒ）と、前記中断期間判別器及び前記出力回路に結合して前記第四出力信号に基づき特定状態を選択するとともに前記第二入力信号を生成する有限状態機械（ＦＳＭ）を更に含む。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記閾値交差検出器はゼロ交差検出器（ｚｅｒｏｃｒｏｓｓｉｎｇｄｅｔｅｃｔｏｒ）であり、前記出力回路はデューティサイクルセレクタ（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅｓｅｌｅｃｔｏｒ）であり、前記第一入力信号は交流電電圧であり、前記制御信号は前記交流電電圧周波数の倍数の周波数を有し且つ前記交流電電圧信号と同期するパルス幅変調制御信号である。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記位相同期回路は前記中断期間判別器に結合し、正確な時間基準（ｔｉｍｅｂａｓｅ）を前記中断期間判別器に提供し、前記第三出力信号はスイッチがオフ及びオンにされる交流電電圧の２つの時間点が決定する持続期間を有し、前記持続期間が第一設定期間より短ければ前記中断期間判別器は余分な信号を生成するのを停止し、前記持続期間が前記第一設定期間より長いが、前記第二設定期間より短い場合、前記中断期間判別器は有効信号を前記有限状態機械まで発生させて、前記特定状態を次の状態に移し、前記持続期間が前記第二設定期間より長い場合は、前記中断期間判別器はリセット信号を有限状態機械まで発生させて前記特定状態を初期状態にリセットする。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記有限状態機械は、前記電子装置の電力レベルが２５％に設定された初期状態と、前記電子装置の電力レベルが５０％に設定された第二状態と、前記電子装置の電力レベルが７５％に設定された第三状態と、前記電子装置の電力レベルが１００％に設定された第四状態と、前記電子装置の電力レベルが７５％に設定された第五状態と、前記電子装置の電力レベルが５０％に設定された第六状態と、前記初期状態である第七状態を更に含む。

本発明が提案する上述の制御装置は、安定器と、少なくとも１つの照明器具と、電圧レギュレータ（ｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒ）と、整流回路を更に含み、前記整流回路は、前記交流電電圧を受けるのに用いる第一入力端及び第二入力端と、前記安定器に結合するとともに整流済みの直流電圧を提供する第一出力端と、前記低電圧検出器に結合して前記第三入力信号を提供する第二出力端と、前記電圧レギュレータに結合して電源を提供する第三出力端と、前記ゼロ交差検出器に結合するとともに前記交流電電圧を提供する第四出力端と、前記制御装置に負電圧電源（ｎｅｇａｔｉｖｅｓｕｐｐｌｙ）を提供する接地端と、前記第一入力端、前記第二入力端、前記第一出力端、及び前記接地端に結合するフルブリッジ整流器と、前記第二入力端及び前記第四出力端に結合する第一抵抗と、フィルター（Ｆｉｌｔｅｒ）となるとともに前記第一出力端及び前記接地端と結合する第一キャパシタと、前記第一出力端、前記第二出力端及び前記接地端に結合する抵抗分割器（ｒｅｓｉｓｔｏｒｄｉｖｉｄｅｒ）と、前記第一出力端に結合する第四抵抗と、前記第四抵抗及び前記接地端に結合しエネルギーを保存して前記電源を提供する第二キャパシタとを含む。

また、上述の構想に基づき、本発明が提案する商用電源同期制御装置は、第一入力信号及び第二入力信号を受信して前記第一入力信号と前記第二入力信号の間の差が設定値である時、第一特定周波数を有する第一出力信号を生成する差動電圧検出器（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｖｏｌｔａｇｅｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、前記差動電圧検出器に結合して前記第一出力信号の停止期間が設定時間より長い時、第二出力信号を生成する中断期間判別器（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｄｕｒａｔｉｏｎｑｕａｌｉｆｉｅｒ）と、前記中断期間判別器に結合して前記第二出力信号に基づいて特定状態を選択するとともに前記第三出力信号を生成する有限状態機械（ＦＳＭ）と、前記差動電圧検出器に結合するとともに第二特定周波数を有する第四出力信号を生成し、前記第二特定周波数は前記第一特定周波数の倍数であるとともに前記第一出力信号に同期する位相同期回路（ＰＬＬ）と、前記位相同期回路及び前記有限状態機械に結合するとともに、前記第二特定周波数を有する前記第三出力信号によって決定された特定デューティサイクルを生成して、前記第一出力信号とパルス幅変調信号を同期するデューティサイクルセレクタ（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅｓｅｌｅｃｔｏｒ）を含み、電子装置を制御するのに用いられる。

本発明が提案する上述の制御装置において、前記設定値はゼロであり、かつ前記有限状態機械は、前記電子装置の電力レベルが２５％に設定された初期状態と、前記電子装置の電力レベルが５０％に設定された第二状態と、前記電子装置の電力レベルが７５％に設定された第三状態と、前記電子装置の電力レベルが１００％に設定された第四状態と、前記電子装置の電力レベルが７５％に設定された第五状態と、前記電子装置の電力レベルが５０％に設定された第六状態と、前記初期状態である第七状態を更に含む。

本発明が提案する上述の制御装置は、安定器と、少なくとも１つの照明器具と、電圧レギュレータ（ｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒ）と、整流回路を更に含み、前記安定器は前記少なくとも１つの照明器具に結合し、前記整流回路は、前記交流電電圧を受けるのに用いる第一入力端及び第二入力端と、前記安定器に結合するとともに整流済みの直流電圧を提供する第一出力端と、前記差動電圧検出器に結合するとともに前記第一入力信号を提供する第二出力端と、前記電圧レギュレータに結合するとともに電源を提供する第三出力端と、前記差動電圧検出器に結合するとともに前記交流電電圧に同期する前記第二入力信号を提供する第四出力端と、前記制御装置に負電圧電源（ｎｅｇａｔｉｖｅｓｕｐｐｌｙ）を提供する接地端とを含む。

また、上述の構想に基づき、本発明が提案する電子装置の制御方法は、（ａ）交流電源を提供する方法、（ｂ）交流電源に同期する制御信号する方法、（ｃ）前記制御信号により前記電子装置を制御する方法、を含む。

本発明が提案する上述の制御方法において、前記制御信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号或いはアナログ制御信号である。

本発明が提案する上述の制御方法において、前記電子装置は発光装置であり、前記パルス幅変調制御信号は前記発光装置の輝度を調整するのに用いられる。

本発明が提案する上述の制御方法において、前記交流電源は特定周波数を有し、前記パルス幅変調制御信号は前記特定周波数の倍数から派生し前記特定周波数に同期する特定デューティサイクル（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）を有する。

本発明が提案する上述の制御方法において、前記パルス幅変調制御信号は前記交流電源に同期する固定周波数及び特定実行値のデューティサイクルを有する。

本発明が提案する上述の制御方法において、前記特定実行値は前記交流電源の中断によって決定され、前記中断は前記交流電源がオフになった後すぐオンになる動作であり、中断期間を有する。

本発明が提案する上述の制御方法において、前記特定実行値は大きさによって叙叙に変わっていく複数の設定値の１つであり、前記特定実行値を決定するステップは、
（ｂ１）前記特定実行値を前記複数の設定値中の最大設定値として設定するステップ、（ｂ２）前記中断期間に基づき、前記特定実行値を前記複数の設定値中の第一設定値から、前記第一設定値に最も近い前記複数の設定値中の第二設定値まで下げ、前記特定実行値はそのまま前記複数の設定値の最小設定値として設定するステップ、（ｂ３）前記中断期間に基づき、前記特定実行値を前記最小設定値から、前記最小設定値に最も近い次の設定値まで上げ、そのまま前記特定実行値まで上げ前記最大設定値として設定するステップ、（ｂ４）ステップ（ｂ２）に戻るステップ、を含む。

本発明が提案する上述の制御方法において、前記特定実行値は大きさによって叙叙に変わっていく複数の設定値の１つであり、前記特定実行値を決定するステップは、（ｂ’１）前記中断期間が第一期間より長いが第二期間より短い時、前記特定実行値を前記複数の設定値中の第一設定値から、前記第一設定値に隣接する前記複数の設定値中の第二設定値にまで調整するステップ、（ｂ’２）前記中断期間が前記第二期間より長い時、前記特定実行値を前記複数の設定値中の最大設定値までリセットするステップ、（ｂ’３）前記中断期間が前記第一期間より短い時、前記特定実行値を維持するステップ、を含む.

本発明が提案する上述の制御方法において、前記特定実行値は大きさによって叙叙に変わっていく複数の設定値の１つであり、前記特定実行値を決定するステップは、（ｂ”１）前記特定実行値を前記複数の設定値中の最小設定値として設定するステップ、（ｂ”２）前記中断の中断期間に基づき、前記特定実行値を前記複数の設定値中の第一設定値から、前記第一設定値に最も近い前記複数の設定値中の第二設定値まで上げ、そのまま前記特定実行値まで上げ前記複数の設定値の最大設定値として設定するステップ、（ｂ”３）前記中断の中断期間に基づき、前記特定実行値を前記最大設定値から、前記最大設定値に最も近い次の設定値まで下げ、そのまま前記特定実行値まで下げ前記最小設定値として設定するステップ、（ｂ”４）ステップ（ｂ”２）に戻るステップ、を含む.

また、上述の構想に基づき提案する、特定実行値を有するデューティサイクルの電子装置の制御方法において、前記特定実行値は大きさによって叙叙に変わっていく複数の設定値の１つであり、前記制御方法は、（ａ）前記特定実行値を前記複数の設定値中の特定設定値として設定する方法、（ｂ）前記特定実行値を、前記複数の設定値中の最大設定値から、前記複数の設定値中の最小設定値まで、自動的且つ連続して減少する方法、（ｃ）電源中断が前記ステップ（ｂ）の期間に実行される時、ステップ（ｂ）を停止するとともに、前記特定実行値が前記電源中断時の前記複数の設定値中の設定値であるとする方法、（ｄ）前記特定実行値は、前記最小設定値から、前記最大設定値まで、自動的且つ連続して増加する方法、（ｅ）電源中断が前記ステップ（ｄ）の期間に実行される時、ステップ（ｄ）を停止するとともに、前記特定実行値が前記電源中断時の前記複数の設定値中の設定値であるとする方法、を含む。

本発明が提案する上述の制御方法は、更なるステップ（ｆ）を含み、前記ステップ（ｆ）はステップ（ｂ）から（ｅ）の繰り返しであり、前記特定実行値を前記最小設定値から前記最大設定値の間に設定するのに用いる。

本発明が提案する上述の制御方法は更に、（ｆ’）前記特定実行値を最大設定値として設定するステップを含む。

本発明が提案する上述の制御方法において、前記ステップ（ｆ’）は、（ｆ’１）前記特定実行値が前記最大設定値である期間に前記電源中断が実行される時、前記ステップ（ｂ）に戻るステップ、を更に含む。

本発明が提供するのは商用電源同期制御装置及びその制御方法であり、特に電源周波数の制御信号の同期を利用した商用電源同期制御装置及びその制御方法である。前記信号の周波数は、ある周波数の倍数であることが可能で、例えば前記電源周波数の倍数である。本発明によって、同じ電源の複数の照明器具が制御を同期できない或いは周波数に差異があるためにちらつきが生じるという問題を解決できる。また、本発明は、コストを削減することで、大量生産や高額の発光設備への応用が可能になる。注目に値するのは、前記制御信号はパルス幅変調制御信号であることができ、また自信のパルス幅変調出力から派生したものでも良い。

本発明の第一実施例図。本発明の第二実施例図。本発明の第二実施例の変化図。本発明のアナログパルス幅変調ジェネレータの制御回路図。本発明の第三実施例図。本発明を照明器具に使用する第一応用図。本発明の第四実施例図。本発明を照明器具に使用する第二応用図。本発明を複数の照明器具に使用する第三応用図。本発明を複数の照明器具に使用する第四応用図。。本発明の第一フローチャート。本発明の第二フローチャート。本発明の第一アルゴリズム。本発明の第二アルゴリズム。本発明の第三アルゴリズム。本発明の第四アルゴリズム。装置のデューティサイクル−時間の第一稼動図。装置のデューティサイクル−時間の第二稼動図。

本願では、以下に実施例を説明することで、十分な理解を得て、本技術分野を熟知した者が完成できるようにする。ただし、本願の実施は下記の実施例によってその実施形態を制限されることはない。

図１は本発明の第一実施例である。この第一実施例は商用電源同期制御装置１００である。前記装置１００は、ゼロ交差検出器１０１と、前記ゼロ交差検出器１０１に結合する位相同期回路（ＰＰＬ）１０２と、前記位相同期回路１０２に結合する出力回路１０３を含む。

前記ゼロ交差検出器１０１は交流電電圧（ＡＣＰｏｗｅｒｌｉｎｅｖｏｌｔａｇｅ）が前記交流電電圧の電圧循環或いはサイクル（ｖｏｌｔａｇｅｃｙｃｌｅ）の一部分を通過するかどうかを検出するもので、通常は６０ヘルツ（Ｈｚ）の電圧源或いは他の電圧源である。基本的には、電圧がゼロ点になる必要はなく、その他の数値でもよい。好ましいのは、各サイクル上の入力電圧の同じ部分での検出であり、通常は正弦関数の入力電圧上のある一定値である。この方式によると、同じ交流電源（ＡＣＬｉｎｅ）の異なる商用電源同期制御装置間の周波数は同じになる。たとえ異なる商用電源同期制御装置間の位相差（ｐｈａｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）でなくても、各商用電源同期制御装置の周波数は同じになる。通常は不通の装置間の位相差は１つの常数であり、ゼロである必要ない。注目すべきは、閾値交差検出器は本発明に応用できることである。

前記ゼロ交差検出器１０１の出力は前記位相同期回路１０２の基準入力になり、前記位相同期回路１０２の出力は交流電源周波数の倍数である。本例によると、前記位相同期回路１０２は６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、４８０Ｈｚを提供し、これらの異なる周波数は全て同期し、且つ前記出力回路１０３の入力になる。

前記出力回路１０３は組み合わせ論理（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎａｌｌｏｇｉｃ）を用いて前記位相同期回路１０２の出力から２５％、５０％、７５％のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号、或いは１２.５％、２５％、３７.５％、５０％、６２.５％、７５％、８７.５％、１００％の中から選ばれた設定値（或いは連続変化可能なサイクル）を構築する。もちろんその他のデューティサイクルで構築してもよい。これらの異なるパルス幅変調信号は全て前記６０Ｈｚの電圧源に同期する。既に受信された信号は、上述の異なるパルス幅変調信号の中から、どの信号をパルス幅変調制御出力とするか決定することができる。前記交流電源の周波数の倍数を増加することで、ほぼ如何なるデューティサイクル（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ／ｆａｃｔｏｒ）のパルス幅変調信号も構築できる。注目すべきは、前記出力回路１０３はデューティサイクルセレクタ（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅｓｅｌｅｃｔｏｒ）だということである。前記デューティサイクルセレクタは前記交流電電源周波数の倍数の理論の組み合わせから派生したデューティサイクル組中から選択を行う。

図２ａは本発明の第二実施例である。この第二実施例２００は、通常周辺光センサー（ａｍｂｉｅｎｔｌｉｇｈｔｓｅｎｓｏｒ）である、或いは温度、圧力或いは速度等の物理的性質を検出できるセンサー２０１と、前記センサー２０１に結合する出力回路２０２と、前記出力回路２０２に結合する位相同期回路２０３と、前記位相同期回路２０３に結合するゼロ交差検出器２０４を含む。特に、前記センサー２０１は周辺光、温度、圧力或いはその他の条件に基づいて信号を前記出力回路２０２に出力し、前記出力回路２０２のパルス幅変調制御信号を提供してデューティサイクルを選択するのに用いる。このような方式をもってすると、太陽のように、その他の光源が１日の時間に伴い変化しても、１室の部屋の明るさを一定に保つことが可能である。

図２ｂは本発明の第二実施例の変化である。図２ｂの制御装置２００’は図２ａ中の実施例に類似しており、同じなのは、前記センサー２０１がアナログパルス幅変調ジェネレータ２０５に結合し、前記アナログパルス幅変調ジェネレータ２０５の稼動周波数は前記位相同期回路２０３から得た前記交流電源周波数倍数の中の１つに同期することができる点である。これを照明分野に用いる場合、各制御装置２００’はパルス幅変調信号を照明器具或いは安定器に提供して輝度を制御し、これによって前記センサー２０１からの信号はある設定閾値に調整される。このような状況下では、異なる照明器具のデューティサイクルはお互い異なる。なぜならそれぞれのセンサーが感知する輝度が異なる照明器具に用いられるためである。しかし、それぞれの制御装置２００’は前記交流電電圧からその稼動周波数を導出並びに取得するので、同じ交流回路ではそれぞれの照明器具のパルス幅変調信号の周波数は依然として同じである。

図２ｃは図２ｂ中のアナログパルス幅変調ジェネレータのアナログパルス幅変調制御回路である。この制御回路２００１は、前記位相同期回路２０３に結合するワンショット回路（１−ｓｈｏｔｃｉｒｃｕｉｔ）２１１と、前記ワンショット回路に結合するともに、前記位相同期回路２０３中から得られる前記交流電源周波数倍数に同期する特定周波数を有する傾斜波信号を提供する傾斜波発生器（ｒａｍｐｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２１２と、前記傾斜波発生器に結合するコンパレータ２１３と、前記コンパレータ２１３及び前記センサー２０１に結合する誤差積分器（ｅｒｒｏｒｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）２１４と、前記誤差積分器２１４に結合するとともに基準信号を提供する電圧基準（ｖｏｌｔａｇｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）２１５と、を含む。前記制御信号はパルス幅変調制御信号であり前記コンパレータ２１３から生成されたものである。

前記誤差積分器２１４は前記センサー２０１からのセンサー信号と基準信号の差を感知する。前記基準信号は、電源中断（ｐｏｗｅｒｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ）或いはその他の方式によって調整することができ、電源中断は交流電電源をオフにした後すぐにオンにする動作である。前記誤差積分器２１４の出力は前記誤積分器２１４の差動入力電圧の時間分に対するパフォーマンスである。また、前記誤差積分器２１４の出力と傾斜波発生器２１２からの三角信号（通常はギザギザ、即ち複数の傾斜波から構成されている）が比較され、前記三角信号の周波数は前記交流電圧のある整倍数の周波数である。前記パルス幅変調コンパレータ２１３の出力はパルス幅変調制御信号を形成し、電圧（前記センサー２０１からの）を感知するに伴い、パルス幅変調制御信号のデューティサイクルは増加する。感知電圧が前記基準電圧より高くなるにつれて、前記パルス幅変調コンパレータ２１３の出力のデューティサイクルは減少する。注目すべきは、あるフィードバックシステムに対して、感知信号利得（ｇｍ）の両極は逆になってもよく、このような状況下では、前記パルス変調出力信号は両極が逆になる必要がある。注意すべきは、前記パルス幅変調出力は、前記パルス幅変調出力信号に制御される装置の要求に基づいて両極が逆になる必要があることである。

図３は本発明の第三実施例である。この第三実施例３００は、位相同期回路３０２に結合するゼロ交差検出器３０１と、前記位相同期回路３０２と有限状態機械（ＦＳＭ）３０４に結合するデューティサイクルセレクタ３０３と、有限状態機械３０４と低電圧検出器（ＡＣｌｉｎｅｕｎｄｅｒ−ｖｏｌｔａｇｅｄｅｔｅｃｔｏｒ）３０６に結合する中断期間判別器（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｄｕｒａｔｉｏｎｑｕａｌｉｆｉｅｒ）３０５と、を含む。前記ゼロ交差検出器３０１、前記位相同期回路３０２、及び前記デューティサイクルセレクタ３０３は前述の商用電源同期制御装置と同様に稼動する。

前記低電圧検出器３０６は直流の整流済み電圧と比例する電圧を感知する。前記電圧がある閾値より低い時、前記低電圧検出器は電源中断が発生したことを示す信号を発する。前記中断期間判別器３０５は前記電源中断が有効な電源中断かどうかを判定するのに用いられる。前記中断が短すぎる場合は無視されることができる。前記中断が最短時間ｔｍｉｎより長く且つ最長時間ｔｍａｘより短い場合、前記中断期間判別器３０５は事前にプログラムされたアルゴリズムによって前記中断が有効であることを示す信号を前記有限状態機械３０４に発信する。前記中断が最長時間ｔｍａｘより長い場合は、前記有限状態機械３０４が初期状態或いは予めの設定状態に設定しなおされる必要があることを示す信号を前記有限状態機械３０４に発信する。

有効な中断は、前記有限状態機械３０４が状態を次の状態に移すようにする。実施例中では、パルス幅変調制御出力のデューティサイクルは１００％から７５％になり、７５％から５０％になり、５０％から２５％になり、５０％なる、というような順序である。注目すべきは、これらの異なるパルス幅変調制御信号の周波数は全て前記６０Ｈｚの電圧源に同期し、且つ前記有限状態機械３０４は、どのパルス幅変調制御信号がパルス幅変調制御の出力として使用されるべきかを決定することである。また、前記中断期間判別器３０５は前記位相同期回路３０２に結合されることが可能で、このような前記位相同期回路３０２は正確な時間基準（ｔｉｍｅｂａｓｅ）を前記中断期間判別器３０５に提供して、前記中断期間判別器３０５は正確な中断時間の判別を提供することができ、これは回路の有効利用と同様である。

図４は本発明を照明器具に使用する第一応用図である。この応用では、整流回路４１０は制御装置４２０及び安定器４３０に結合し、前記安定器４３０は冷陰極蛍光ランプ或いはその他前述の背景技術で言及した照明器具のような少なくとも１つの照明器具４４０に結合する。前記制御装置４２０は第三実施例３００のように稼動し、且つツェナー・ダイオード（ｚｅｎｅｒｄｉｏｄｅ）を使ったシャントレギュレータ（ｓｈｕｎｔｒｅｇｕｌａｔｏｒ）４２０１と、低電圧検出器４２０２と、ゼロ交差検出器４２０３と、位相同期回路４２０４と、デューティサイクルセレクタ４２０５と、有限状態機械４２０６と、中断期間判別器４２０７と、を含む。

前記整流回路４１０は、６０Ｈｚ電源電圧のような交流電電圧を受けるのに用いる第一入力端４１０１及び第二入力端４１０２と、前記安定器４３０に結合するとともに整流済みの直流電圧を提供する第一出力端４１０３と、前記低電圧検出器４２０２に結合する第二出力端４１０４と、前記シャントレギュレータ４２０１に結合する第三出力端４１０５と、前記ゼロ交差検出器４２０３に結合するとともに前記交流電電圧に同期する第一信号を提供する第四出力端４１０６と、負電圧電源（ｎｅｇａｔｉｖｅｓｕｐｐｌｙ）を本発明の回路４２０及び前記安定器４３０に提供する接地端４１０７と、を備える。注目すべきは、その他如何なる形式の、電圧レギュレータ（ｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒ）もこの例に応用できることである。

前記整流回路４１０は更に、前記第一入力端４１０１、前記第二入力端４１０２、前記第一出力端４１０３及び前記接地端４１０７に結合し、前記交流電電圧によって直流電圧を発生させるフルブリッジ整流器４１１１と、前記第二入力端４１０２及び前記第四出力端４１０６に結合する第一抵抗４１１２と、フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）となるとともに前記第一出力端４１０３及び前記接地端４１０７に結合し前記フルブリッジ整流器４１１１のリプル（ｒｉｐｐｌｅｓ）を平滑化（ｓｍｏｏｔｈｏｕｔ）する第一キャパシタ４１１３と、前記第一出力端４１０３、前記第二出力端４１０４及び前記接地端４１０７に結合する抵抗分割器（ｒｅｓｉｓｔｏｒｄｅｖｉｄｅｒ）４１１４と、前記第一出力端４１０３に結合して低電圧電源を前記制御装置４２０に提供する第二抵抗４１１５と、前記第二抵抗４１１５及び前記接地端４１０７に結合し、エネルギーを保存するとともに前記交流電電圧が短時間切断された時に前記電源を提供して前記制御装置４２０を維持する第二キャパシタ４１１６と、を含む。注目すべきは、前記第二抵抗４１１５を通じて前記制御装置に電源を提供するのが唯一の方式ではないということである。このような状況下では、前記安定器４３０の三次巻線スイッチング回路（ｔｅｒｔｉａｒｙｗｉｎｄｉｎｇｏｆｆｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を用いて電圧を電子素子に提供することは最も普遍的である。しかし、これらの方法全ては公知技術であり、システム設計者が選ぶ特定の方式が本発明の効果を変えることはない。

前記デューティサイクルセレクタ４２０５に結合する前記安定器４３０は、前記デューティサイクルセレクタ４２０５からのパルス幅変調波形のデューティサイクルと比例するパルス幅変調制御信号によって前記少なくとも１つの照明器具４４０の輝度を制御できる。本発明には特定の安定器を定義する意図はない。注意すべきは、前記パルス幅変調制御信号は前記交流電電圧の周波数に同期し、前記周波数は前記交流電電圧周波数の整倍数であるので、複数の照明器具を調光する際に“ちらつき”反応が発生することがない点である。

更には、ユーザーが短時間電源を中断することによって輝度を変えたいという信号を発信したい時、前記制御装置４２０に提供する電源は前記中断時間よりも大きい状態を維持するのに有効でなければならない。これは、制御装置の電源電流は小さく調整できるので、電源の中断期間中に理に適った大きさのキャパシタンスによって電源を維持することができ、難しいことではない。このような状況でない場合、つまり前記制御装置４２０がユーザーの希望する輝度設定を“忘れた”場合、次の電源が供給される時に新たに自分で設定する。ある不揮発性メモリ（ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅｍｅｍｏｒｙ）を加えれば、ユーザーが希望する輝度設定は変わることなく記憶されるが、これら余分なメモリは本発明のコストを増加させる。適切な時間が経った後或いは電源をリスタートした後に初期状態に設定しなおせない時は、不揮発性メモリの回路を除去する必要が出てくる。

応用時には、本発明と安定器は分ける。しかし、ユーザーは最後にやはり照明器具或いはその他設備の電子安定器と本発明の回路を一緒に合わせることを望むことがある。この場合はコストとスペースの更なる節約を進めることができる。例えば、本発明は発光装置内に配置することができ、前記装置はＴ−８蛍光灯、Ｔ−ｘ蛍光灯、エジソン電球或いは従来／標準形式の照明器具である。更に特別なのは、本発明は冷陰極蛍光ランプを駆動するのに用いる電子安定器中に配置することもできる。

図５は本発明の第四実施例である。この第四実施例５００は、位相同期回路５０２に結合する差動電圧検出器（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｖｏｌｔａｇｅｄｅｔｅｃｔｏｒ）５０１と、前記位相同期回路５０２と有限状態機械５０４の間で結合デューティサイクルセレクタ５０３と、前記有限状態機械５０４と前記差動電圧検出器５０１の間で結合する中断期間判別器５０５を含む。第四実施例５００が第三実施例３００と同様の方式で稼動し、差動電圧検出器５０１は低電圧検出器３０６とゼロ交差検出器３０１の代わりになる。前記差動電圧検出器５０１は単に稼動して差動入力電圧（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｉｎｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ）の周波数と同じ周波数を有する信号を提供するだけでなく、前記信号が十分な時間停止する時、前記中断判別器５０５は信号の欠乏を有効な電源中断と見なす。この種の方式をもってすれば、交流電源の中断は検出でき、且つ前記デューティサイクルセレクタ５０３からのパルス幅変調制御信号も前記交流電電圧に同期できる。また、前記差動電圧検出器５０１は公知技術であり、シングルエンド検出器（ｓｉｎｇｌｅｅｎｄｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）と比べると、前記ゼロ交差検出器３０１のように、その入力端上でノイズの影響を比較的受けにくい。前に第三実施例３００で述べたように、前記位相同期回路５０２は前記中断期間判別器５０５に結合され、安定した時間基準を前記中断期間判別器５０５に提供することができる。

図６は本発明を照明器具に応用する第二応用図である。この応用では、整流回路６１０は制御装置６２０及び安定器６３０に結合し、前記安定器６３０は冷陰極蛍光ランプ或いはその他前述の背景技術で言及した照明器具のような少なくとも１つの照明器具に結合する。前記制御装置６２０は第四実施例５００のように稼動し、且つ、シャントレギュレータ６２０１、差動電圧検出器６２０２、位相同期回路６２０３、デューティサイクルセレクタ６２０４、有限状態機械６２０５、及び中断期間判別器６２０６を含む。

前記整流回路６１０は、６０Ｈｚ電源電圧のような交流電電圧を受けるのに用いる第一入力端６１０１及び第二入力端６１０２と、前記安定器６３０に結合するとともに整流済みの直流電圧を提供する第一出力端６１０３と、前記差動電圧検出器６２０２に個別に結合する第二出力端６１０４と第三出力端６１０５と、前記シャントレギュレータ６２０１に結合する第四出力端６１０６と、負電圧電源を本発明の回路６２０及び前記安定器６３０に提供する接地端６１０７と、を備える。

前記整流回路６１０は更に、前記第一入力端６１０１、前記第二入力端６１０２、前記第一出力端６１０３及び前記接地端６１０７に結合し、前記交流電電圧によって直流電圧を発生させるフルブリッジ整流器６１１１と、前記第一入力端６１０１及び前記第二出力６１０４に結合する第一抵抗６１１２と、フィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）となるとともに前記第一出力端６１０３及び前記接地端６１０７に結合し前記フルブリッジ整流器６１１１のリプル（ｒｉｐｐｌｅｓ）を平滑化（ｓｍｏｏｔｈｏｕｔ）する第一キャパシタ６１１４と、前記第一出力端６１０３に結合して低圧電源を前記制御装置６２０に提供する第三抵抗６１１５と、前記第三抵抗６１１５及び前記接地端６１０７に結合し、エネルギーを保存するとともに前記交流電電圧が短時間切断された時に前記電源を提供して前記制御装置６２０を維持する第二キャパシタ６１１６と、を含む。

前記デューティサイクルセレクタ６２０４は前記安定器６３０に結合し、前記交流電電圧に同期し且つ前記交流電電圧周波数の整倍数の周波数を有するパルス幅変調制御信号を提供して少なくとも１つの照明器具６４０の輝度を調整する。

図７は本発明を複数の照明器具に使用する第三応用図である。この応用では、各照明器具７０３はスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）７０１の作動に基づいて装置７０２が駆動及び調光され、前記装置７０２は１つの本発明と結合した安定器である。各照明器具／安定器／本発明の組み合わせは明らかに異なるエリアに配置されることができる。ただし、唯一の要求は、これらの装置は同じ交流電電圧回路によって駆動される必要があることである。回路７０４を更にこの例に応用する場合、ユーザーは前記照明器具７０３を希望の輝度に設定できる。方法としては、前記回路７０４が予め設定した時間で或いは適当な回数で前記交流電電源を中断することによって希望の輝度に達する方法がある。

図８は本発明を複数の照明器具に使用する第四応用図である。この状況では、安定器及び本発明の各装置８０２を含むことは複数の照明器具８０３を駆動しその輝度を調整する能力を有することである。スイッチ８０１は電源を入れる或いは電源中断を行うのに用いられる。

図９は本発明の第一フローチャートである。第一方法９０は交流電電源を提供することから開始し（ステップ９０１）、前記交流電電源が６０Ｈｚの交流電電圧になることが最も好ましい。そして、本発明の装置は前記交流電と同期する制御信号を生成し（ステップ９０２）、前記制御信号はパルス幅変調制御信号或いは適したアナログ制御信号であることができる。最後に、本発明の装置は前記制御信号によって装置を制御する（ステップ９０３）。同じ交流電電源を使用したの装置のグループを制御する時、本方法は、周波数の差異が引き起こすちらつきの問題を解決することができる。この種の方法は更に照明器具を制御するのにも用いることができる。例えば、１つの電子回路は制御信号を生成して照明器具の輝度を調整し、前記信号は固定周波数でオン或いはオフするとともに異なるデューティサイクルを有する。照明器具に提供される交流電源の中断は本発明の回路に感知され、前記中断は回路状態がある状態から次の状態に移る根拠として使用され、前記中断の期間は長すぎも短すぎもしない。各状態はそれぞれ特定の値のデューティサイクルに対応し、前記提供された制御信号に用いられる。中断が適切な時間より大きい場合は、前記回路は初期状態に設定しなおされる。中断が予め設定した時間より小さい場合は、前記中断は無視される。前記制御信号の位相は前記照明器具に提供される前記交流電源に同期する。特定のデューティサイクルは前記交流電電源周波数の整数倍数の組合せから派生した基本サイクルの分率である。

図１０は本発明の第二フローチャートである。第二方法１００は交流電電源を提供することから開始し（ステップ１００１）、前記交流電電源が６０Ｈｚの交流電電圧になることが最も好ましい。その後、既にプログラムされたアルゴリズムの必要によって周波数とデューティサイクルを選択し（ステップ１００２）、本発明の装置は前記交流電と同期し且つ選択された前記周波数と前記デューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号を生成する（ステップ１００３）。最後に、本発明の装置は前記パルス幅変調制御信号によって装置を制御し（ステップ９０３）、通常前記装置は照明器具である。

本発明の装置及び方法は主に照明器具の輝度調整に応用されるが、その他の装置を制御するのに使用することもできる。照明装置の輝度を制御するのに用いられる時、本発明は電子回路によって構成される。最も可能性が高いのは積分回路によって構成されるもので、現代の蛍光灯或いはその他の発光装置（例えば白色発光ダイオード或いはカーボンナノチューブ発光設備）の一般電子安定器回路中に位置する。もちろん前記安定器回路付近に配置されてもよい。これらの発光装置の電源は通常５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚである交流電源からきているが、実際の周波数がどれだけかは重要ではない。本発明の電子回路は通常低電圧回路であり、安定器或いは制御回路から電源を取得する。通常は三次巻線形式をもって変圧器から取得するか、図４及び図６のように、整流済みの交流電入力電圧のブリーダ抵抗（ｂｌｅｅｄｒｅｓｉｓｔｏｒ）を跨ぐことから取得する。

電源（ｅｌｏｃｔｒｉｃａｌｐｏｗｅｒ）が取得されるようになる時、本願で述べた発明は制御信号を感知するとともに安定器回路に発信し、前記制御信号はある低レベルの輝度或いは出力で稼動するよう装置に指示する。例えば２５％の電力或いは輝度は２５％のデューティサイクルを有するパルス幅変調信号或いは特定の安定器に用いられる適当なアナログ信号を発信することによって達成される。同時に、本発明の初期化は装置自体を入ってきた交流電電源信号に同期する位相同期回路である。調光信号周波数は前記交流電電源信号に同期する。これは、同じ交流電電源上の各照明器具は同一の時間基準に同期するものであることを意味している。このデューティサイクルは前記交流電電源周波数の倍数から容易に派生し、このようにして同じ交流電電源信号を使用する照明器具はそれぞれ同じ調光周波数と同じデューティサイクルを使用する。精確なアナログ制御信号もまた本発明中の位相同期回路から取得したデューティサイクルを精確に使用することによって取得できる。

交流電電源の中断がない場合は、本発明は照明器具の輝度をずっとこの低レベルに維持できる。しかし、前記交流電電源が中断された時間がある最小値より大きく最大値より小さいことが本発明により感知された場合、輝度は１つ目の低レベルから２つ目のより高いレベルに変わり、例えば５０％となる。もし電源中断が前記最大値よりも大きい場合、本発明は第一状態に設定しなおされる。

交流電電圧が変わらない場合は、本発明の輝度はその時現在のレベルがずっと維持される（本例では５０％）。しかし、その他上段で述べたように適切な期間の中断が発生した場合、輝度はより高いレベルまで更に増加する（本例では７５％）。次の適切な期間の交流電電源中断により、本発明は制御信号を提供して照明器具が最大輝度に設定されるようになる。照明器具の輝度が最大に達した後、続く適切な期間の中断によって照明器具の輝度はもとのレベルまで減少する。使用上の例を挙げると、照明器具の輝度は２５％から始まり、５０％になり、続いて７５％、次に１００％、その後７５％、その後５０％、その後２５％、続けて５０％から７５％、というように循環していく。各交流電電源の中断（有効な中断期間内における）は照明器具が次の輝度設定に移動するようにする。

ユーザーの観点から見ると、ユーザーがスイッチをオンすると照明器具が低電力で発光するのが見える。ユーザーがその明るさでよいと思った場合は、何の動作も起こす必要がない。しかし、ユーザーがもっと明るい光を希望する場合、スイッチをオフにした後素早く前記スイッチをオンにして照明器具の輝度を増加させる必要がある。その時現在の輝度がユーザーの希望する明るさの場合は、如何なる動作も必要なく且つ前記照明器具はその時現在の輝度を維持する。この輝度の選択過程は輝度が１００％に達するまで継続され、この輝度で照明器具のスイッチにその後も触れると照明器具の輝度は減少することになる。本発明の１つ目のアルゴリズムは図１１中に記述され、前記中断はｔｏｆｆと表記される。

従来技術のいくつかの変化は既に顕著である。例えば、交流電電源が初めて照明器具に用いられた時、１００％の輝度で前記照明器具を点灯することが長所であった。図１２は本発明の第二アルゴリズムである。後の交流電電源中断は輝度の減少を引き起こし、最終的には輝度は１００％まで戻る。注目すべきは、輝度レベルのオプションは２５％、５０％、７５％、１００％と異なってもよい点である。本例の値は最もよく用いられる設定例であって、基本的な設定は１００％を八等分したものであるにすぎず、最高の１００％を除けば、１２.５％、７５％、８７％等のように、他の３つの状態を任意で選ぶことができる。

もう１つの変化は、余分に増設したライト／輝度センサーを含み外界輝度のフィードバック情報を提供できることである。図２、図２ａ、図２ｂの状況を参考にしてみる。この輝度感知制御回路はその他いくつかの手動輝度設定の状態中の一種の状態である。例えば、電源が初めてオンになった時、本発明は前記光センサーを利用して適当なパルス幅変調調光信号のデューティサイクルを決定する。しかし初めて有効な電源中断が感知された時、輝度は１００％に設定される。次の有効な電源中断では輝度が７５％に設定される。その後有効な電源中断により、発生する輝度レベルは５０％、２５％、５０％、７５％、１００％、７５％といった順になり、これは前述した応用で述べたのと同様である。電源が中断された時間がある最大設定時間を越えたとき、前記照明器具の輝度はもう一度前記光センサーによって制御される。この方式をもってすれば、ユーザーは自動的な輝度制御ができる、或いは手動式で輝度を希望のレベルに制御できる。この種の方式については図１３のフローチャートで述べ、本発明の第三アルゴリズムとする。

この種の概念はその他２５％、５０％、７５％、或いは１００％とは異なるパルス幅変調デューティサイクルにまで広げることができる。同様に、異なる輝度状態の順序は前述の例とは異なった設定でもよい。前記光センサーは異なるユーザーが選択する輝度設定と一緒に使用される。このようにして、部屋の明るさは一定値を維持でき、外在する明るさを考える必要は無く、前記固定の明るさはユーザーが明るくも暗くもできる。異なる変化は、１つ目の電源中断を開始として時間に伴い発光装置の輝度の信号が変化していくことである。つまり、時間の変化によって輝度が線上に増加或いは減少し、ゆっくりとした変化は最も顕著である。輝度レベルがユーザーが希望するレベルに達した時、ユーザーは別の電源中断を提供して前記輝度レベルをその時の輝度に固定することができる。図１４は本発明の第四アルゴリズムである。

図１５は装置のデューティサイクル−時間の第一稼動図である。電源オンに基づき、デューティサイクルはある最大値で開始するとともに１つ目の電源中断を待つ。電源中断が起こったあと、前記装置の電力は予め設定した最小値まで下降する。如何なる有効な電源中断も検出されないまま最小値に達した時、前記最大値までの増加が始まる。図１５ａ中のギザギザ状はもう１つの有効な電源中断が検出されるまでそのまま続いてゆく。前記もう１つの有効電源中断が起こった場合、前記装置は前記もう１つの有効電源中断が発生した時のデューティサイクルを維持する。

図１５ｂは装置のデューティサイクル−時間の第二稼動図である。電源がオンになると、前記装置は最大デューティサイクルで出力起動する。１つ目の有効な電源中断に基づき、この期間中にその他の有効な電源中断が検出されない場合は、デューティサイクルはゆっくりと最小値まで持続的に下降してゆく。デューティサイクルが一旦最小値に達すると、続いて増加し始める。その他の有効な電源中断が検出されない場合は、デューティサイクルはゆっくりと前記最大値まで持続的に増加してゆきこの最大値で止まる。その他の有効な電源中断が検出されない場合は、デューティサイクルはずっとこの最大値に留まる。もし後で有効な電源中断が検出された場合は（図１５ｂ中の２ｎｄの表示）、デューティサイクルは下降してまた上昇するという循環を開始する。次の有効な電源中断が検出された時（図１５ｂ中の３ｒｄの表示）、デューティサイクルは前記電源中断が発生した時間点のデューティサイクルに設定される。デューティサイクルが前記最大値に到達する前に３ｒｄのような電源中断がなければ、前記装置は前記最大値にずっと留まる、或いは少なくとも次の有効な電源中断が検出されるまでそのままである。照明器具への応用上、図１５ａ中のアルゴリズムと比較すると、図１５ｂ中のアルゴリズムの長所は、ユーザーが１つ目の電源中断を実行した後すぐ部屋を出て行った場合、輝度はずっと最大値と最小値の間を振動しながら行き来することはない。注目すべきは、電源がオンになった時、前記装置はユーザーが希望する如何なるデューティサイクルでも起動でき、前記最大値に限定する必要はない。

以上に上述した実施例は本発明の原理とその効果の説明に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の精神に背かない範囲で本技術分野を熟知した者が上述の実施例に加えた変更や潤色は全て、本願の特許請求の保護範囲内に属するものとする。

１００第一実施例
１０１ゼロ交差検出器
１０２位相同期回路
１０３出力回路
２００第二実施例
２００’ 制御装置
２００１制御回路
２０１センサー
２０２出力回路
２０３位相同期回路
２０４ゼロ交差検出器
２０５アナログパルス幅変調ジェネレータ
２１１ワンショット回路
２１２傾斜波発生器
２１３コンパレータ
２１４誤差積分器
２１５電圧基準
３００第三実施例
３０１ゼロ交差検出器
３０２位相同期回路
３０３デューティサイクルセレク
３０４有限状態機械
３０５中断期間判別器
３０６低電圧検出器
４１０整流回路
４１０１第一入力端
４１０２第二入力端端
４１０３第一出力端
４１０４第二出力端
４１０５第三出力端
４１０６第四出力端
４１０７接地端
４１１１フルブリッジ整流器
４１１２第一抵抗
４１１３第一キャパシタ
４１１４抵抗分割器
４１１５第二抵抗
４１１６第二キャパシタ
４２０制御装置
４２０１シャントレギュレータ
４２０２低電圧検出
４２０３ゼロ交差検出器
４２０４位相同期回路
４２０５デューティサイクルセレクタ
４２０６有限状態機械
４２０７中断期間判別器
４３０安定器
４４０少なくとも１つの照明器具
５００第四実施例
５０１差動電圧検出器
５０２位相同期回路
５０３デューティサイクルセレクタ
５０４有限状態機械
５０５中断期間判別器
６１０整流回路
６１０１第一入力端
６１０２第二入力端
６１０３第一出力端
６１０４第二出力端
６１０５第三出力端
６１０６第四出力端
６１０７接地端
６１１１フルブリッジ整流器
６１１２第一抵抗
６１１３第二抵抗
６１１４第一キャパシタ
６１１５第三抵抗
６１１６第二キャパシタ
６２０制御装置
６２０１シャントレギュレータ
６２０２差動電圧検出器
６２０３位相同期回路
６２０４デューティサイクルセレクタ
６２０５有限状態機械
６２０６中断期間判別器
６３０安定器
６４０少なくとも１つの照明器具
７０１スイッチ
７０２装置
７０３照明器具
７０４回路
８０１スイッチ
８０２装置
８０３照明器具
９０第一方法
９０１交流電源を提供するステップ
９０２前記交流電源に同期する制御信号を生成するステップ
９０３前記制御信号によって装置を制御するステップ
１００第二方法
１００１交流電源を提供するステップ
１００２周波数及びデューティサイクルを選択するステップ
１００３前記交流電源に同期し且つ既に前記周波数とデューティサイクルを選択したパルス幅変調制御信号を生成するステップ
１００４前記パルス幅変調制御信号によって装置を制御するステップ

Claims

第一入力信号を受信し、前記第一入力信号と第一閾値の交差点を検出し、前記交差点に基づく第一特定周波数を有する第一出力信号を生成する閾値交差検出器（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｃｒｏｓｓｉｎｇｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、
前記閾値交差検出器に結合し、第二特定周波数を有する第二出力信号を生成し、前記第二特定周波数が前記第一特定周波数の倍数であり前記第一出力信号と同期する位相同期回路（ＰＰＬ）と、
前記位相同期回路に結合し、第二入力信号を受信して、前記第二特定周波数を有する前記第二入力信号によって決定された特定デューティサイクル（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）を生成して、前記第一出力信号と制御信号を同期する出力回路と、
を含み、ユーザーが電源中断によって電子装置を制御するのに用いることを特徴とする商用電源同期制御装置。
前記電子装置は、前記制御装置に結合する安定器を備えた発光装置であり、前記制御装置は前記発光装置中に配置されるとともに、前記制御信号によって前記発光装置の電力を制御するものであり、前記発光装置はＴ−ｘ蛍光灯、エジソン電球、従来形式の中の一種であることを特徴とする、請求項１に記載の商用電源同期制御装置。
更に、前記安定器中に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の商用電源同期制御装置。
前記特定デューティサイクルが０％〜１００％の中から選ばれた設定値であることを特徴とする、請求項１に記載の商用電源同期制御装置。
前記出力回路に結合するとともに前記第二入力信号を提供するセンサーを更に含み、前記出力回路は前記特定デューティサイクルを選択することを特徴とする、請求項１に記載の商用電源同期制御装置。
前記出力回路はアナログパルス幅変調ジェネレータ（ａｎａｌｏｇＰＷＭｇｅｎｅｒａｔｏｒ）であり、前記アナログパルス幅変調ジェネレータと前記センサーは、第二特定周波数と同期する第三特定周波数を有するアナログパルス幅変調フィードバック回路を形成することを特徴とする、請求項５に記載の商用電源同期制御装置。
前記アナログパルス幅変調ジェネレータは、
前記位相同期回路に結合し、前記第二特定周波数を有し前記第一輸出信号に同期する傾斜波信号を提供する傾斜波発生器（ｒａｍｐｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と、
前記傾斜波発生器に結合するコンパレータと、
前記コンパレータ及び前記センサーに結合する誤差積分器（ｅｒｒｏｒｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）と、
前記誤差積分器に結合し、基準信号を提供する電圧基準と、
を含み、前記制御信号はパルス幅変調信号であり、コンパレータによって発生することを特徴とする、請求項６に記載の商用電源同期制御装置。
前記基準信号は、電源をオフにした後すぐにオンにすることで前記電源を中断して調整し、前記特定デューティサイクルは、前記第二入力信号と前記傾斜波信号と前記基準信号によって決定されることを特徴とする、請求項７に記載の商用電源同期制御装置。
更に、複数のデューティサイクルにそれぞれ対応する複数の状態を含み、前記特定デューティサイクルは前記複数のデューティサイクルの１つであり、前記複数の状態は初期状態を含み、前記初期状態のデューティサイクルは前記センサーにより設定され、前記出力回路は前記電源中断によって前記特定デューティサイクルを選択することを特徴とする、請求項５に記載の商用電源同期制御装置。
第三入力信号を受信し、前記第三入力信号が第二閾値より低い時、第三出力信号を生成する低電圧検出器（ＡＣｌｉｎｅｕｎｄｅｒ−ｖｏｌｔａｇｅｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、
前記低電圧検出器に結合し、前記第三出力信号に基づき第四出力信号を生成する中断期間判別器（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｄｕｒａｔｉｏｎｑｕａｌｉｆｉｅｒ）と、
前記中断期間判別器及び前記出力回路に結合し、前記第四出力信号に基づき特定状態を選択するとともに前記第二入力信号を生成する有限状態機械（ＦＳＭ）と、
を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の商用電源同期制御装置。
前記出力回路はデューティサイクルセレクタ（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅｓｅｌｅｃｔｏｒ）であり、前記第一入力信号は交流電電圧（ＡＣｐｏｗｅｒｌｉｎｅｖｏｌｔａｇｅ）であり、前記制御信号は前記交流電電圧周波数の倍数の周波数を有し且つ前記交流電電圧信号に同期するパルス幅変調制御信号であることを特徴とする、請求項１０に記載の商用電源同期制御装置。
前記位相同期回路は前記中断期間判別器に結合し、正確な時間基準（ｔｉｍｅｂａｓｅ）を前記中断期間判別器に提供し、前記第三出力信号はスイッチがオフ及びオンにされる交流電電圧の２つの時間点が決定する持続期間を有し、前記持続期間が第一設定期間より短ければ前記中断期間判別器は余分な信号を生成するのを停止し、前記持続期間が前記第一設定期間より長いが、前記第二設定期間より短い場合、前記中断期間判別器は有効信号を前記有限状態機械まで発生させて、前記特定状態を次の状態に移し、前記持続期間が前記第二設定期間より長い場合は、前記中断期間判別器はリセット信号を前記有限状態機械まで発生させて前記特定状態を初期状態にリセットすることを特徴とする、請求項１１に記載の商用電源同期制御装置。
前記有限状態機械は、
前記電子装置の電力レベルが２５％に設定された初期状態と、
前記電子装置の電力レベルが５０％に設定された第二状態と、
前記電子装置の電力レベルが７５％に設定された第三状態と、
前記電子装置の電力レベルが１００％に設定された第四状態と、
前記電子装置の電力レベルが７５％に設定された第五状態と、
前記電子装置の電力レベルが５０％に設定された第六状態と、
前記初期状態である第七状態と、
を更に含むことを特徴とする、請求項１２に記載の商用電源同期制御装置。
安定器と、少なくとも１つの照明器具と、電圧レギュレータ（ｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒ）と、整流回路を更に含み、前記整流回路は、
前記交流電電圧を受けるのに用いる第一入力端及び第二入力端と、
前記安定器に結合し、整流済みの直流電圧を提供する第一出力端と、
前記低電圧検出器に結合し、前記第三入力信号を提供する第二出力端と、
前記電圧レギュレータに結合し、電源を提供する第三出力端と、
前記ゼロ交差検出器に結合し、前記交流電電圧を提供する第四出力端と、
前記制御装置に負電圧電源（ｎｅｇａｔｉｖｅｓｕｐｐｌｙ）を提供する接地端と、
前記第一入力端、前記第二入力端、前記第一出力端、及び前記接地端に結合するフルブリッジ整流器と、
前記第二入力端及び前記第四出力端に結合する第一抵抗と、
フィルターとなり、前記第一出力端及び前記接地端と結合する第一キャパシタと、
前記第一出力端、前記第二出力端及び前記接地端に結合する抵抗分割器（ｒｅｓｉｓｔｏｒｄｉｖｉｄｅｒ）と、
前記第一出力端に結合する第四抵抗と、
前記第四抵抗及び前記接地端に結合し、エネルギーを保存して前記電源を提供する第二キャパシタと、
を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の商用電源同期制御装置。
第一入力信号及び第二入力信号を受信し、前記第一入力信号と前記第二入力信号の間の差が設定値である時、第一特定周波数を有する第一出力信号を生成する差動電圧検出器（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｖｏｌｔａｇｅｄｅｔｅｃｔｏｒ）と、
前記差動電圧検出器に結合し、前記第一出力信号の停止期間が設定時間より長い時、第二出力信号を生成する中断期間判別器（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｄｕｒａｔｉｏｎｑｕａｌｉｆｉｅｒ）と、
前記中断期間判別器に結合し、前記第二出力信号に基づいて特定状態を選択するとともに前記第三出力信号を生成する有限状態機械（ＦＳＭ）と、
前記差動電圧検出器に結合し、第二特定周波数を有する第四出力信号を生成し、前記第二特定周波数は前記第一特定周波数の倍数であるとともに前記第一出力信号に同期する位相同期回路（ＰＬＬ）と、
前記位相同期回路及び前記有限状態機械に結合し、前記第二特定周波数を有する前記第三出力信号によって決定された特定デューティサイクルを生成して、前記第一出力信号をパルス幅変調信号に同期するデューティサイクルセレクタ（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅｓｅｌｅｃｔｏｒ）と、
を含み、電子装置を制御するのに用いることを特徴とする、商用電源同期制御装置。
安定器と、少なくとも１つの照明器具と、電圧レギュレータ（ｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒ）と、整流回路を更に含み、前記安定器は前記少なくとも１つの照明器具に結合し、前記整流回路は、
前記交流電電圧を受けるのに用いる第一入力端及び第二入力端と、
前記安定器に結合し、整流済みの直流電圧を提供する第一出力端と、
前記差動電圧検出器に結合し、前記第一入力信号を提供する第二出力端と、
前記電圧レギュレータに結合し、電源を提供する第三出力端と、
前記差動電圧検出器に結合し、前記交流電電圧に同期する前記第二入力信号を提供する第四出力端と、
前記制御装置に負電圧電源（ｎｅｇａｔｉｖｅｓｕｐｐｌｙ）を提供する接地端と、
を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の商用電源同期制御装置。
電子装置の制御方法であり、
（ａ）交流電源を提供する、
（ｂ）交流電源に同期する制御信号を生成し、前記制御信号はユーザーの中断に対応する、
（ｃ）前記制御信号により前記電子装置を制御する、
方法を含むことを特徴とする、電子装置の制御方法。
前記制御信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号或いはアナログ制御信号であることを特徴とする、請求項１７に記載の電子装置の制御方法。
前記電子装置は発光装置であり、前記パルス幅変調制御信号は前記発光装置の輝度を調整するのに用いられることを特徴とする、請求項１８に記載の電子装置の制御方法。
前記交流電源は特定周波数を有し、前記パルス幅変調制御信号は前記特定周波数の倍数から派生し前記特定周波数に同期する特定デューティサイクル（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）を有することを特徴とする、請求項１８に記載の電子装置の制御方法。
前記パルス幅変調制御信号は前記交流電源に同期する固定周波数及び特定実行値のデューティサイクルを有することを特徴とする、請求項１８に記載の電子装置の制御方法。
前記特定実行値は前記交流電源の前記中断によって決定され、前記中断は前記交流電源がオフになった後すぐオンになる動作であり、中断期間を有することを特徴とする、請求項２１に記載の電子装置の制御方法。
前記特定実行値は大きさによって叙叙に変わっていく複数の設定値の１つであり、前記特定実行値を決定するステップは、
（ｂ１）前記特定実行値を前記複数の設定値中の最大設定値として設定するステップ、
（ｂ２）前記中断期間に基づき、前記特定実行値を前記複数の設定値中の第一設定値から、前記第一設定値に最も近い前記複数の設定値中の第二設定値まで下げ、そのまま前記特定実行値まで下げ前記複数の設定値の最小設定値として設定するステップ、
（ｂ３）前記中断期間に基づき、前記特定実行値を前記最小設定値から、前記最小設定値に最も近い次の設定値まで上げ、そのまま前記特定実行値まで上げ前記最大設定値として設定するステップ、
（ｂ４）ステップ（ｂ２）に戻るステップ、
を含むことを特徴とする、請求項２２に記載の電子装置の制御方法。
前記特定実行値は大きさによって叙叙に変わっていく複数の設定値の１つであり、前記特定実行値を決定するステップは、
（ｂ１）前記中断期間が第一期間より長いが第二期間より短い時、前記特定実行値を前記複数の設定値中の第一設定値から、前記第一設定値に隣接する前記複数の設定値中の第二設定値にまで調整するステップ、
（ｂ２）前記中断期間が前記第二期間より長い時、前記特定実行値を前記複数の設定値中の最大設定値までリセットするステップ、
（ｂ３）前記中断期間が前記第一期間より短い時、前記特定実行値を維持するステップ、
を含むことを特徴とする、請求項２２に記載の電子装置の制御方法。
前記特定実行値は大きさによって叙叙に変わっていく複数の設定値の１つであり、前記特定実行値を決定するステップは、
（ｂ１）前記特定実行値を前記複数の設定値中の最小設定値として設定するステップ、
（ｂ２）前記中断の中断期間に基づき、前記特定実行値を前記複数の設定値中の第一設定値から、前記第一設定値に最も近い前記複数の設定値中の第二設定値まで上げ、そのまま前記特定実行値まで上げ前記複数の設定値の最大設定値として設定するステップ、
（ｂ３）前記中断の中断期間に基づき、前記特定実行値を前記最大設定値から、前記最大設定値に最も近い次の設定値まで下げ、そのまま前記特定実行値まで下げ前記最小設定値として設定するステップ、
（ｂ４）ステップ（ｂ２）に戻るステップ、
を含むことを特徴とする、請求項２２に記載の電子装置の制御方法。
特定実行値を有するデューティサイクルの電子装置の制御方法であり、前記特定実行値は大きさによって叙叙に変わっていく複数の設定値の１つであり、前記制御方法は
（ａ）前記特定実行値を前記複数の設定値中の特定設定値として設定する、
（ｂ）前記特定実行値は、前記複数の設定値中の最大設定値から、前記複数の設定値中の最小設定値まで、自動的且つ連続して減少する、
（ｃ）電源中断が前記ステップ（ｂ）の期間に実行される時、ステップ（ｂ）を停止するとともに、前記特定実行値が前記電源中断時の前記複数の設定値中の設定値である、
（ｄ）前記特定実行値は、前記最小設定値から、前記最大設定値まで、自動的且つ連続して増加する、
（ｅ）電源中断が前記ステップ（ｄ）の期間に実行される時、ステップ（ｄ）を停止するとともに、前記特定実行値が前記電源中断時の前記複数の設定値中の設定値である、
方法を含むことを特徴とする、特定実行値を有するデューティサイクルの電子装置の制御方法。
更なるステップ（ｆ）を含み、前記ステップ（ｆ）はステップ（ｂ）から（ｅ）の繰り返しであり、前記特定実行値を前記最小設定値から前記最大設定値の間に設定するのに用いることを特徴とする、請求項２６に記載の制御方法。
（ｆ）前記特定実行値を最大設定値として設定するステップ、
（ｇ）前記特定実行値が前記最大設定値である期間に前記電源中断が実行される時、前記ステップ（ｂ）に戻るステップ、
を更に含むとを特徴とする、請求項２６に記載の制御方法。