JP2015057779A - Led照明コントローラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチモード電源コントローラは、一組の光源に電力を供給する。コントローラは、低電圧プログラマブル電流源と、LED光源への電流を独立して調整する調整部と、を含む。コントローラは、調光器などの外部デバイス、又は、他の電源コントローラからの通信を受信する第1の通信ポートと、第3の電源コントローラへ通信を送信する第2の通信ポートと、を含む。これらのポートは一連のコントローラを介して上り方向と下り方向の通信機能を提供し、デバイスからの入力を上り及び下り方向に通信することができる。
【選択図】図1
Description
プログラマブル電流源は、製造業者が、一つのデバイスで数多くのLED構成に対応することを可能とする。
一実施形態では、特に街路灯などの特定の用途の力率補正は、極めて小容量のコンデンサと、公益事業者及び変電所からの力率補正機能を可能とする。
変調により、LEDを全ての動作条件でその最大効率で機能させることができ、LED部品の寿命も延びる。パルス幅変調は、輝度を下げた動作時に、LEDが効率的照明を継続して行うことを可能とする。
このセンサは、UAE及びその他の赤道地域などの高温気候でLEDが最大効率で作動できるようにする。その温度が上限に近づくと、LEDの光を弱めることによって、LEDをその定格温度動作範囲内に維持することができる。
LED照明具(Lighting Supply)には動きセンサ又は占有センサと直接接続して、電力を供給する入力部が設けられている。
一つの照明に一つのスイッチ又は一つの調光器といった簡単な用途では、デバイスは、LED照明具から電力を受ける調光器/スイッチ入力部を有する。
一つのLED照明具は、専用の通信リンク及びプロトコルを介して隣接する2つと通信することができる。接地ループが通信の信頼性に影響を与えないように、又は、工事又は保守作業者に危険が及ぶことのないように、通信はゼロ電位とする。通信が複数のユニットに中継できるように、一つのポートで受信した通信は、反対のポートでリピートされる。
このユニットは緊急照明の用途で使用することができる。このユニットは、その供給電圧を監視し、主電源が故障すると、LEDを切り替えて、48ボルトバッテリパックから電流を引き込む。電力が復帰すると、照明は消えて、バッテリチャージャが再作動する。低電圧コントローラ用に好適な電圧として48ボルトバッテリを例示したが、それ以外のバッテリ電圧を用いてもよい。
停電センサが含まれるが、バッテリなしのバックアップの用途では必須ではない。
これはオプションであるが、外部照明では必須となる。
デバイスは、それ独自がULリスティングを有することが好ましく、全てのLED構成部の電流出力部において、さらに、通信及び調光器の入力部において低電圧デバイスとして扱うことができる。
二重に絶縁されたデバイスであると同時に、あらゆる構成部及び制御状況で使用することができる。
デバイスのUL/CEラベルは、室外又は室内の照明器具の要件の中に明確に表示する。
本発明のLED照明具は、56ワット又は8×7ワットの部品までのアクセント照明、オフィス照明、経路照明、街路照明に使用できる。
様々な制御入力部の機能について以下に説明する。一例では、入力部は2×EDSaP、1×調光器制御部、1×動き及び占有センサ、1×昼光センサからなる。
この制御システムは、エネルギーの効率性に対して複数のアプローチを提供する。LED光源の効率性は、ダイオードに適切な電圧及び電流を提供する電源によって最適化される。この電源は、そのような電流と電圧を提供するので極めて効率的である。コントローラのエネルギー効率は97%〜98%である。これは、効率性という点では大幅な改善である。例えば、従来のデバイスは、6ワットのLED光源に電力を供給するために13ワットの入力を必要とする。このシステムはまた、所望の時間又は所望の条件下でLED光源を正確に制御するために1以上のデジタル調光器を含んでもよい。この電流の削減は、エネルギー効率の損失の最小化によって達成される。一例では、電流は2%ずつ削減することができる。照明システムの内部の個別のコントローラは、調光器、光センサ、又は動きセンサうちの一つ以上によって独立して制御することができる。
本制御システムは、資本効率及び保守効率においても有利である。様々な入力電圧に対して共通のコントローラ設計を使用することができるので、コントローラは、大量生産によるコスト削減が可能であり、部品数の削減により、さらなる効率性を得ることができる。一つのUL認証を有する共通のデバイスを提供するので、コントローラごとに新たなアプリケーション(application)を提供するための認証の遅れはない。調光器などの補助デバイスの数及び複雑さは、従来技術の設計と比較して、大幅に削減される。例えば、教会の場合、従来技術の調光器は通常、複数の同期されたサイリスタ調光器を必要としていたが、本発明の一実施形態では、安価なデジタル調光器を一つ使用して、デイジーチェーン式に接続された複数のコントローラを制御することができる。コントローラをチェーン式に接続することによって、第1のコントローラへの命令が下り方向のコントローラに中継できるので、通信配線の資本コスト及び配設コストが削減される。
本実施形態では、電源は第1のLED光源201のための第1の電位差計194と、第2のLED光源202のための第2の電位差計192によってプログラム可能である。これらの電位差形は、現時点では共通である400mAと900mAのLED光源との間の調整、将来には他の種類のLED光源との調整を可能とする。
一実施形態では、電源は、力率補正されたスイッチモード電源である。一実施形態では、電源は略53ボルトを供給する。この電圧は4個の12ボルトバッテリのバンクに対応する電圧である。
本実施形態の電源は、低電圧として指定する必要のある75ボルトの閾値を下回る低電圧電流源電源である。
本実施形態では、電源はまた、露出していない端子の機能も有する。デバイスは、100ワット未満、70ボルト未満、二重絶縁で認証可能なULクラス2である。
電源は、100〜277ボルト±10%の範囲の入力電圧を受けつけるので、277ボルトを使用する米国の産業用途を含む、国際的な運用に適合している。
電源は、調光器90又は光センサ91などの外部デバイスからの信号を受けつける2つの装備を含む。
コントローラ101などの個別のコントローラは、電位差計デバイスなどの調光器90、光センサ91、Ringdale Motion Sensor #00−27−16090000などの動きセンサ95を受け付けるコネクタを有する。
一例では、comm1ポート180は、調光器90、動きセンサ、又はその他の外部デバイスの電源供給に使用できる15ボルトの出力部を含む。
一例では、調光器は、動き検出器が領域内の存在を通信するまでは必要でないとされ得る汎用電力レベルを設定する。このため、ホールウェイを進む人間に追随して順次照明を提供することができる。
以下に説明するが、第1のコントローラ101のcomm2ポート180は、第2のコントローラ102のcomm1ポートと通信をして、複数のユニットを一まとめにデイジーチェーン接続するようにしてもよい。一例では、このようにして8台のコントローラを接続する。
コントローラはまた、Ringdale社製マイクロコントローラなどのマイクロコントローラ120への命令を受けるプログラミングポートを含む。マイクロコントローラは、ポート110を介して外部コンピュータ1001によってプログラムすることができる。各コントローラは、固有のMACアドレスを有するので、各コントローラデバイスを遠隔制御することが可能である。第2のマイクロコントローラ
電源コントローラ130は、力率補正を行う。
本例では、4台の12ボルトバッテリのバンク80と接続するために4ピンのバッテリコネクタ180が設けられている。バッテリはコネクタを介して充電又は放電することができる。コネクタは、正極と負極、及び、2つのLED接続部用の4つのピンを有する。LED接続部は、完全充電されたことを示す緑色のLEDとステータスを示す赤色LEDとを含む。
図2は、直列に接続された3台のコントローラ101、102、103を示す概略図である。コントローラ101は、LED光源201、202に電力を供給する。コントローラ102は、LED光源203、204に電力を供給する。コントローラ103は、LED光源205、206に電力を供給する。
・ 電子調光器又は動きセンサなどの外部デバイス
・ イーサネット(登録商標)接続部、又は、
・ Ringdale社製モデル番号00−27−16190000のワイヤレスアダプタなどのワイヤレスアダプタ
図3〜図12は、代表的なコントローラの詳細概略図である。
図3は、RFIフィルタとサージ/過電流保護部1100の概略を示す図である。コントローラ回路のこの部分は、以下の構成部を有する。
― 2A350V SMTヒューズ1111、及び155〜165°F、30°F diff熱保護部1112を含む、過電流及び熱保護部1110
― 0.1μFコンデンサ1121、及び5.5mHインダクタ1122を含む、共通モードフィルタ1 1120
― 0.1μFコンデンサ1131及び1133、470μHインダクタ1132を含むPIフィルタ1130
― ダイオード1141、1142、1143、1144を含む全波ブリッジ1140― 0.1μFコンデンサ1151及び1152を含む入力コンデンサ1150
ントローラ回路のこの部分は、以下の構成部を有する。
− 2200pFコンデンサ1201及び1202
− 249K抵抗1203、1204、1205、1207、1208及び1209
― 0.001μFコンデンサ1206
― 2.49K抵抗1210、1212及び1213
― 1000Vダイオード1211
― mosfetトランジスタ1214
― 22.1K抵抗1215
― 10オーム抵抗1216
― 330pFコンデンサ1217
― 82K抵抗1218
― 33K抵抗1219
― 1M抵抗1220
― 力率補正付き電源コントローラ1221
― 130オーム抵抗1222
― 0.33μFコンデンサ1223
― 300K抵抗1224
― 1nFコンデンサ1225
― 8.87K抵抗1226
― 10K抵抗1227
― 2.2μFコンデンサ1228
― 220pFコンデンサ1229
― 330pFコンデンサ1230
― 0.1μFコンデンサ1231
― 1000Vダイオード1281及び1282、470pFコンデンサ1283、及び470μHインダクタ1284を含む共振スナバ1280
― 抵抗1291及び1292を含む電流検出部1290
― 270μH6.8:1>90W 3000Vフライバックトランス1301
― ダイオード1311、1μFコンデンサ1312、及び150μF35V555mA電解コンデンサ1313を含むVcc供給部1310
― 33オーム抵抗1321及び1322、220pFコンデンサ1323、及び400V16Aダイオード1324を含むダイオードとスナバ1320
― 33k抵抗1331、1332及び1333、0.22μFコンデンサ1334、80V???1335、4700pFコンデンサ1336,30V500mWキセノン(Xenor)ダイオード1337、2.495/36Vオプトアイソレータ1338、及び0.1μFコンデンサ1339を含む、フィードバックネットワーク1330
― コンデンサ1341、90.9K抵抗1342、抵抗1343、及び4.99K抵抗1344を含む、分圧器(Voltage Zdivider)1340
― 470μF100Vコンデンサ1351、1352、1353、及び1354を含む、出力コンデンサ1350
― 30.1K抵抗1401及び1402
― 100V1.5Aダーリントントランジスタ1403
― 100V215mA1.5pF1404
― 0.1μFコンデンサ1405
― 3A30Vダイオード1406
― 1μFコンデンサ1407
― 49.9オーム抵抗1408
― デュアルインダクタ1409
― 1A200Vダイオード1410
― 0.47μFコンデンサ1411
― 100V3.7A12オーム632pFトランジスタ1412
― 49.4オーム抵抗1413、1418
― 1オーム抵抗1414、1415
― 2.2μFコンデンサ1416、1417
― 2.43k抵抗1419
― 4700pFコンデンサ1421
― 36.5k抵抗1422
― 1k抵抗1420
― 220pFコンデンサ1430
― 電源コントローラ1424
― 13V500mwダイオード1428
― ゼロオーム抵抗1429
― 47pFコンデンサ1423
― 0.1μFコンデンサ1425
― 470pFコンデンサ1436
― 470k抵抗1427
― 330pFコンデンサ1501
― 100k抵抗1502
― 1オーム抵抗1503
― トランジスタ1504
― インダクタ1505、1506
― 1μFコンデンサ1507
― コントローラ1508
― 10k抵抗1509
― 49.9オーム抵抗1510
― 3A40Vダイオード1511
― 2.2μFコンデンサ1512、1513、及び1523
― 2200pFコンデンサ1514
― ダイオード1515
― 160k抵抗1516
― 2.43k抵抗1519
― 221オーム抵抗1520
― 8.87k抵抗1521
― 0.1μFコンデンサ1522、1518、1517
― 470k抵抗1601
― 1μFコンデンサ1602、1619
― 0.1μFコンデンサ1603、1604
― 3Aダイオード1605
― インダクタ1606
― トランジスタ1607
― 0.47μFコンデンサ1608、1623
― ゼロオーム抵抗1609、1622
― 274オーム抵抗1610
― 10オーム抵抗1611、1627
― 2.2μFコンデンサ1612、1631
― 6.98k抵抗1613、1632
― 抵抗1614
― 49.9抵抗1615、1629
― コントローラ1616
− 1k抵抗1617、1618
― 0.1μFコンデンサ1620、1634
― トランジスタ1625
― 抵抗1626、1630
― コントローラ1628
― 470k抵抗1633
― コネクタ1635
― 330k抵抗1651、1652、1653、1657、1658、1659
― 7.5k抵抗1655、1656、1661、1662
― 0.1μFコンデンサ1654、1660
― コネクタ1712、1713を含む、デュアルCommリモートインタフェース1710
― プロセッサ1750
― バッテリバックアップ及びマイクロコントローラの入力部1810
― 光センサ回路1820
― マニュアル調光回路1830
― 動きセンサ回路1840
― 温度検出部1910
― 回路内プログラミング1920
― 電圧検出部1930
― デバッグLD1 1950
― デバッグLED2 1940
― 第2検出部1960
本発明は、上述の個別の実施形態及び例に限定されない。
Claims (9)
- 少なくとも1つのダイオードを有する第1のLED光源と、
第1のスイッチモード電源コントローラと、を備え、
前記第1のスイッチモード電源コントローラは、
前記第1のLED光源への電流を調整する調整部を有する低電圧プログラマブ電流源と、
外部デバイス又は電源コントローラからの通信を受信する第1の通信ポートと、
電源コントローラへの通信を送信する第2の通信ポートと、を有する、LED照明制御システム。 - 第2のLED光源をさらに備え、
前記第1のスイッチモード電源コントローラは、独立して調整可能なレベルの電力を前記第2のLED光源に供給する、請求項1記載のLED照明制御システム。 - 前記第1のスイッチモード電源コントローラは、80〜300ボルトの範囲の入力を受け付ける、請求項1記載のLED照明制御システム。
- 各々が第1のスイッチモード電源コントローラを含む、複数のスイッチモード電源コントローラをさらに備え、
前記第1のスイッチモード電源コントローラは低電圧プログラマブル電流源を含み、
前記低電圧プログラマブル電流源は、
LED光源への電流を調整する調整部と、
電源コントローラからの通信を受信する第1の通信ポートと、
電源コントローラへの通信を送信する第2の通信ポートと、を有する、
請求項1記載のLED照明制御システム。 - 前記第1のスイッチモード電源コントローラは、75ボルトを下回る最大電圧を供給する、請求項1記載のLED照明制御システム。
- 前記第1のスイッチモード電源コントローラは、57ボルトの最大電圧を供給する、請求項1記載のLED照明制御システム。
- バッテリパックと、
前記バッテリパックとの電気的接続部と、
充電状態では前記バッテリパックを保守し、線間電圧が利用できない場合には、前記バッテリパックからの電力を利用する制御部と、をさらに備える、
請求項1記載のLED照明制御システム。 - バッテリパックと、
前記バッテリパックとの電気的接続部と、
充電状態では前記バッテリパックを保守し、線間電圧が利用できない場合には、前記バッテリパックからの電力を利用する、制御部と、をさらに備える、
請求項1記載のLED照明制御システム。 - 調光器、光センサ、動きセンサの群から選択された外部デバイスをさらに備え、
前記外部デバイスは、前記コントローラに信号を供給する、
請求項1記載のLED照明制御システム。
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