JP2016527655A - 照明装置を制御する方法、照明コントローラ及び照明システム - Google Patents

Abstract

照明コントローラ及び方法は、繰り返される非オーバーラップシーケンスにおいて各自の照明継続時間の間、作動される光源を有する。１つの光源の照明継続時間の終了は、シーケンスにおける次の光源のスイッチオンをトリガするために検出される。これは、光源の非オーバーラップ制御を提供し、また、必要なコントローラを効率的かつ容易に実施することができる。

Description

本発明は、照明システム、特にマルチチャネル光システムの制御に関する。複数のチャネルは、例えば色混合及び色温度制御を提供できるが、複数の独立して制御可能な光源を使用することによって、他の効果も得られる。

「インテリジェントＴＬＥＤ」として知られているフィリップス社のシステムといった現行のマルチチャネルＬＥＤ光源は、ドライバに割り当てられる空間が限られているという大きな問題に直面している。このシステムは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを、独立して駆動することによって、白色光を生成する。実際には、緑色ＬＥＤは、ネイティブ青色ＬＥＤと緑色蛍光体層とを使用する。このシステムは、非常に高い効率で、温白色光を生成する。また、マルチチャネルＬＥＤドライバは更に、全般照明及び作業照明用に別個のビームを生成するために様々なチャネルが使用される又は単一の照明器具から寒白色又は温白色を生成するために別個のＬＥＤストリングが使用されるＬＥＤモジュール又はＬＥＤ照明器具内でも問題に直面している。

現行のシステムでは、システムは、モジュールの様々なＬＥＤに、別個のドライバを必要とする。通常、１つ又は多くても２つのチャネルを含み、調光機能といった限られた機能を有する従来の光源の要件を満たすように、光源ドライバに使える空間が固定されているため、問題が生じる。ＷＷ／ＣＷ、ＲＧＢ又はより多くのチャネルを有するマルチチャネル光源は、総ピーク電力だけでなく、各チャネルの要件を組み合わせたものである総空間消費を有する。ドライバを小さい空間に押し込むためには、力率又は効率といった基本性能を犠牲にしなくてはならないが、これは、通常、プロダクトデザイナにとっては許容できるものではない。したがって、システム性能を妥協することなく、ドライバ回路を小型化することを可能にする必要がある。

一般に、マルチチャネルシステムにおいて、各チャネルは、常に最大出力で動作しているわけではない。多くの場合、パルス幅変調（ＰＷＭ）が使用されて、１つのチャネルの出力が制御される。つまり、当該チャネルの出力は、わずかな特定の時間の間にのみ、引き込まれる。したがって、任意の特定の時間における総最大出力は、同じ時間に重なる場合に、各チャネルのピーク電力の重ね合わせから導出される。

図１は、従来のマルチチャネル照明システムドライバ回路を示す。例えば３つの異なる色出力を有する３つのＬＥＤ負荷１０、１１、１２が示されている。各ＬＥＤ負荷は、基本的に、ＰＷＭ制御を実施するスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）又はリニアドライバを含む各自のドライバ２０、２１、２２によって駆動される。力率補正を含むグローバルＡＣ−ＤＣコンバータ１４と、実際の光源自体から離れているグローバルコントローラ１６とがある。グローバルコントローラ１６は、ＬＥＤ負荷の動作を制御するために、負荷ドライバ２０、２１、２２にコマンドを提供する。

本発明の実施形態は、具体的には、個々のドライバ２０、２１、２２の制御に関する。

図２を参照して、既知の制御方法を説明する。図２は、「チャネル１」、「チャネル２」及び「チャネル３」と名付けられる３つのＬＥＤ負荷によって引き込まれる電流のタイミングを示す。

各チャネルは、ＬＥＤ負荷の同じＰＷＭサイクル周波数を有するＰＷＭ信号制御を使用する。各ＰＷＭサイクルの開始において、各チャネルは、高パルスで開始し、その継続時間が、光出力を決定する。したがって、３つのチャネルは、すべて、同じ時間に作動され、各ＰＷＭサイクルの開始において、高出力需要を与える。

各チャネルについて、最大出力は、例えば１５Ｗである。上記制御方法は、４５Ｗの総出力を与える。出力電力動揺は、０ワットから４５ワットまでであり、４５Ｗ、３０Ｗ、１５Ｗ、０Ｗの４つの可能な値を有する。

十分なピーク電力を確実に供給するよく知られた態様が３つある。
（ｉ）大型の出力電源を使用する。これは、物理的にフィットしない。
（ｉｉ）高クロスオーバー周波数電源１４を使用し、大型の出力コンデンサを追加する。ＡＣ−ＤＣクロスオーバー周波数は、例えば約１ｋＨｚであってよいので、コンデンサは、１ｍｓの追加の電力散逸を供給するために使用される。しかし、この方法は、力率を減少させ、また、ＬＥＤシステムの大量生産には向いていない。
（ｉｉｉ）力率を向上させるために低クロスオーバー周波数電源を使用し、より大型の出力コンデンサを追加する。並列にある多くのＬＥＤが、照明器具内に取り付けられると、力率は、例えば０．９よりも高くなくてはならない。多くの応用において、全高調波ひずみ（ＴＨＤ）の要件は、２０％未満である。力率段階及びＤＣ−ＤＣコンバータ段階は、通常、一緒に組み合わされ、その場合、クロス周波数は、十分に高い力率を達成するためには、２０Ｈｚ未満である必要がある。これは、大型のコンデンサが、５０ｍｓの追加の電力散逸を供給する必要があることを意味する。この場合、コンデンサは、ユニット内に設置されるには大き過ぎる。

各チャネルに対する電力供給のオーバーラップが回避できるのであれば、ピーク電力は、個々のチャネルにおける最高ピーク電流から導出される。この場合、総ピーク電力は、大幅に減少され、ドライバのための空間と費用削減が与えられる。

ＬＥＤ駆動のオーバーラップを回避するという考えは、例えば米国特許出願公開第２０１０／０３０１７６４号において検討されている。この文書は、非オーバーラップ信号を実施するために位相シフト方法について開示している。個々のチャネルが、それぞれ、同じデューティサイクルを有する入力ＰＷＭ信号の遅延バージョンを含む。この文書では、遅延ロックループ（ＤＬＬ）が、高周波クロック信号（サンプリング周波数）によって、入力ＰＷＭ信号のパルス幅を計算し、各チャネルについて、同じパルス幅を有するが、当該計算された幅によって時間的にシフトされている各自の位相シフトＰＷＭ信号を生成する。より具体的には、当該文書には、「ＰＷミラーが、受信したＰＷＭ信号を複製し、遅延させる」と記載されている。複数の位相シフトＰＷＭ信号のそれぞれのターンオンタイミングは、入力ＰＷＭ信号であるか、又は、複数の位相シフトＰＷＭ信号のうちの１つの先の位相シフトＰＷＭ信号である先のＰＷＭ信号のターンオフタイミングに続く。特に、図８Ｂ及び段落００４０において、エッジ検出器２０１が、受信したＰＷＭ信号の立ち上がりエッジ及び／又は立ち下がりエッジを検出し、パルス幅メモリ回路２０２が、受信したＰＷＭ信号のパルス幅を記憶する。

米国特許出願公開第２０１０／０３０１７６４号では、これらのチャンネルのそれぞれが繰り返されるためには、入力ＰＷＭ信号が必要である点が欠点である。もう１つの欠点は、入力ＰＷＭ信号の繰り返しによるものであり、これらのチャネルのデューティサイクルはまったく同じであり、色混合及び色温度調節といった幾つかの出力特性を不可能にする点である。

別の従来技術は、液晶ディスプレイのバックライトの駆動について開示している米国特許出願公開第２００７／０２９６６８６Ａ１号である。バックライトのタイプが、図１ａに示されるように、直接タイプである場合、赤色、緑色及び青色のパルス幅変調信号ＰＷＭ＿Ｒ、ＰＷＭ＿Ｇ及びＰＷＭ＿Ｂの各位相がシフトされる角度は、赤色、緑色及び青色のパルス幅変調信号ＰＷＭ＿Ｒ、ＰＷＭ＿Ｇ及びＰＷＭ＿Ｂ間のオーバーラップする部分を最小限にすることに基づいている計算によって設定され、「赤色のパルス幅変調信号ＰＷＭ＿Ｒは、関連技術のように出力され、緑色のパルス幅変調信号ＰＷＭ＿Ｇは、約１２０°遅延されて出力され、青色のパルス幅変調信号ＰＷＭ＿Ｂは、約２４０°遅延されて出力される。」したがって、この従来技術は、異なる色間での位相オフセットのみを計算し、オフセットが到達されると、次の色を開始することが分かる。

したがって、非オーバーラップ機能を保証することが有利である。更に、低費用の解決策があることが有利である。また更に、グローバル基準／クロック信号の必要を排除し、色混合及び色温度調節といった調節可能な出力特性を可能にすることが有利である。

上記懸念事項のうちの少なくとも１つに取り組むために、本発明は、請求項によって規定されている。

本発明によれば、少なくとも２つの光源からなるセットを含む照明装置を制御する方法が提供される。当該方法は、繰り返し非オーバーラップシーケンスにおいて、各光源を、各自の照明継続時間の間、オンにスイッチするステップと、１つの光源の照明継続時間の終了を検出するステップと、１つの光源の照明継続時間の検出された終了を、繰り返し非オーバーラップシーケンスにおける次の光源をオンにスイッチするためのタイミングトリガとして使用するステップとを含む。コントローラは更に、継続時間の長さに関する情報を受信する調節インターフェースを含み、コントローラは、受信した情報に応じて、各継続時間を独立して且つ個別に設定する。

当該方法は、１つの照明期間の終了を検出し、これを次の照明期間のトリガとして使用することによって、非オーバーラップシーケンスにおける光源の作動を提供し、これにより、所要電力が最小限に抑えられ、オーバーラップが保証される。本発明の実施形態は、単純な態様で、光源制御信号が提供されることを可能にする。例えば幾つかの実施態様では、次の光継続照明を制御するのにグローバルクロック信号が不要である。したがって、低性能プロセッサ／回路でもこの処理が可能であるため、費用は減少される。

本発明の実施形態は、非オーバーラップ制御信号の制約を前提として、照明装置が、その最大出力で使用されることも可能にする。具体的には、（例えば所与の色出力を達成するために）様々な光源に対してどのような相対的な継続時間が所望されたとしても、利用可能な時間を埋めるように実現される。例えば３つの光源の場合、これらの光源は、シーケンス全体の期間のうちの最大で３分の１のみを占めるように制限される必要がない。これは、どの光源も点いていない暗い継続時間を短縮するのに役立ち、したがって、リップル／ちらつきが減少される。ピーク電力を最小限とすることによって、ドライバデザインに必要な構成要素の質を下げることができ、これにより、費用が節約でき、小型化でき、力率を向上でき、また、効率を向上できる。これらは、照明製品の発展には重要な点である。

一例では、照明継続時間が、合わせて、照明装置がその間に制御される各時間間隔を占めるように、１つの光源の照明継続時間の終了において、シーケンスにおける次の光源がオンにスイッチされる。

このアプローチは、連続的な非オーバーラップシーケンスとしての作動を提供する。様々な光源の寄与は、様々な光源信号の相対的な継続時間を変化させることによって制御できる。この例は、単純な方法で、光源制御信号が提供されることを可能にする。例えば幾つかの実施態様では、１つのサイクルにおける最後の光継続時間が、次のサイクルにおける最初の光継続時間をトリガすることができる。したがって、繰り返しサイクルを制御するのにグローバルクロック信号が不要である。これは、どの光源も点いていない暗い継続時間をなくすのに役立ち、したがって、リップル／ちらつきが減少される。

別の例では、光源のうちの少なくとも１つの光源のそれぞれの照明継続時間の終了において、当該少なくとも１つの光源の照明継続時間の終了によって、シーケンスにおける次の光源がオンにスイッチされる前に、制御継続時間がオンにされ、制御継続時間の終了は、シーケンスにおける次の光源をオンにスイッチするためのタイミングトリガとして使用され、光源の照明継続時間と、１つ以上の制御継続時間とは、合わせて、照明装置がその間に制御される各時間間隔を占め、制御継続時間は、任意の光出力をもたらさないブランクチャネルである。

このアプローチは、制御継続時間の期間が、１つ以上の光源照明継続時間の対の間にある連続的な非オーバーラップシーケンスとしての作動を提供する。この制御継続時間は、実際の照明源からの実際の照明出力を調節するために使用される。例えば制御継続時間は、光出力のない期間、つまり、実際の光源のいずれにも関連付けられていない期間を規定するために使用できる。したがって、制御継続時間は、１つの光源出力の終了と、サイクルにおける次の光源出力の開始との間に遅延を導入する。例えばシーケンスにおける最後の光源が作動された後、最初の光源が再作動される前に、制御遅延があってよい。このようにすると、システムを、フル光出力未満で動作させることができ、総出力ルーメンを調節できるので、これは、遅延の継続時間に依存した調光制御機能を提供する。

１つの構成では、少なくとも２つの光源の照明継続時間は連続し、制御継続時間は、少なくとも２つの光源の連続する照明継続時間の終了においてトリガされる。したがって、制御継続時間は、２つ以上の照明継続時間毎の後だけでも、例えば全シーケンスの後だけでもよい。制御チャネルは少ないので、この解決策を実現するのは容易である。別の構成では、各自の制御継続時間は、各光源の照明継続時間の終了において、トリガされる。このアプローチは、制御継続時間が、照明継続期間の各対の間にある連続的な非オーバーラップシーケンスとしての作動を提供する。このようにすると、ここでも、システムを、フル光出力未満で動作させることができ、制御遅延が、時間的に分散されるので、各光継続時間の間の暗い継続時間は短く、ちらつき及びリップルを低減するのに役立つ。

すべての例において、１つの照明継続時間の終了は、次の照明継続時間をトリガするために使用される。上記様々な例から明らかであるように、トリガは、即時であっても、制御継続時間によって遅延されてもよい。したがって、「タイミングトリガとして使用される」との表現は、適宜、理解されるべきである。

継続時間（照明継続時間及び１つ以上の制御継続時間）は、独立して且つ個別に選択可能であることが好適である。

当該方法は、様々な及び調節可能な色混合及び色温度出力を提供する３つの光源からなるセットを含むシステムを制御するための方法であってもよい。したがって、当該方法は、色点制御を提供する。システムは、ＬＥＤ装置のセットを含んでもよい。

本発明は更に、少なくとも２つの光源からなるセットを含む照明装置を制御する照明コントローラを提供する。当該コントローラは、繰り返し非オーバーラップシーケンスにおいて、光源の動作のタイミングを制御するタイミングユニットを含み、タイミングユニットは、各光源を、各自の照明継続時間の間、オンにスイッチし、タイミングユニットは更に、１つの光源の照明継続時間の終了を検出する検出サブユニットを含み、タイミングユニットは、照明継続時間の検出された終了を、シーケンスにおける次の光源をオンにスイッチするためのタイミングトリガとして使用する。

このコントローラは、本発明の方法を実施する。

一実施形態では、タイミングユニットは、各継続時間に対し、対応する出力信号を生成するプロセッサを含み、当該プロセッサは更に、第１の継続時間に対応する１つの出力信号の立ち下がりエッジを検出し、立ち下がりエッジが検出される場合に、シーケンスにおける第１の継続時間に続く第２の継続時間に対応する別の出力信号をトリガする。

プロセッサの出力信号の検出は、タイミング信号（使用される場合には、照明継続時間及び制御継続時間信号）のシーケンスを生成するためのフィードバックアプローチとして機能する。これは、シーケンスが、開始パルスによってトリガできることを意味し、フィードバックアプローチは、サイクル全体の更なるタイミング合わせを不要にする。このようにして、フィードバックは、制御サイクルの正確なタイミング要件を緩和するために使用される。これは、タイミングが、信号自体のフィードバックによって制御されるからである。これは、より直接的なトリガリングアプローチを提供する。もう１つの利点は、現在、低価格で市販されているマイクロプロセッサ／ＭＣＵが、その出力の立ち下がりエッジを検出する能力を有するので、この実施形態を実現するための費用が低いという点である。比較として、立ち下がりエッジトリガによる解決策を使用せずに、その代わりに、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）の自身のクロックを参照することによって非オーバーラップ制御信号を生成するＭＣＵが使用される場合、ＭＣＵは、より高い価格の高性能デバイスである必要がある。

別の実施形態では、タイミングユニットは、各照明継続時間に対し、同時にオンとなるが、各自の照明継続時間の終了においてオフとなる出力信号を生成するプロセッサと、１つ以上の論理回路からなるセットとを含み、各論理回路は、プロセッサの対応する出力部から、第１の継続時間に対応する信号を受信する第１の入力部と、プロセッサの対応する出力部から、第１の継続時間の終了によってトリガされる、少なくとも照明継続時間である第２の継続時間に対応する信号を受信する第２の入力部と、第１の継続時間及び第２の継続時間に対応する信号に基づいて、論理結果を計算する論理演算モジュールであって、当該論理結果は、第２の継続時間に対応する信号と第１の継続時間に対応する信号の反転との間の論理ＡＮＤを含む、当該論理演算モジュールと、光源のうちの対応する１つの光源に、論理結果を、制御信号として出力する出力部とを含む。

この実施形態では、すべて１つの周期サイクルの開始において開始するが、各照明継続時間の所望の終了時間に終了する様々な波形が簡単に生成できる。各論理回路は、１対のこれらのオーバーラップ信号を、所望の非オーバーラップ信号に変換する。したがって、論理回路関数は、波形移行部をトリガ点として使用し、したがって、検出関数を実施する。この実施形態の利点は、低性能マイクロプロセッサ／マイクロコントローラにとって、同時の開始点と異なる終了点とを有する複数の信号を生成することは比較的簡単である点である。したがって、この実施形態を実現するための費用は低い。

コントローラは更に、継続時間（即ち、照明継続時間及び制御継続時間（使用される場合は））の長さに関する情報を受信する調節インターフェースを含み、コントローラは、受信した情報に応じて、各照明継続時間を独立して且つ個別に設定する。

本発明は更に、光源のセットを含む照明装置と、当該照明装置を制御する本発明のコントローラとを含む照明システムを提供する。

一実施形態では、照明装置は、ドライバのセットを含み、各ドライバは、光源のセットのうちの１つの光源を駆動し、ドライバのセットは、非オーバーラップシーケンスで動作するように、コントローラによって制御される。

この実施形態は、ドライバがどのように構成されるのかに関する１つの実施態様を提供する。各光源に対し１つの特定のドライバがあり、ドライバは、非オーバーラップシーケンスで制御される。

代替実施形態では、当該照明装置は、１つのドライバと、スイッチのセットとを含み、各スイッチの入力部は、ドライバに結合され、各スイッチの出力部は、光源のセットのうちの１つの光源に結合され、スイッチセットは、非オーバーラップシーケンスにおいて導通状態となるように、コントローラによって制御される。

この実施形態は、もう１つの実施態様を提供する。ドライバは１つだけであり、１つのドライバを各光源に対して非オーバーラップシーケンスでスイッチするように、例えばスイッチボックスの形であるスイッチセットが提供される。この利点は、単純で、かつ、各チャネルが依然として自分の電流源を有する実施形態よりもさらに費用が低い点である。

一実施形態では、照明装置は、異なる色出力を与える３つの光源からなるセットを含み、各光源は、ＬＥＤ装置を含む。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態を参照することによって明らかとなろう。

本発明の例は、添付図面を参照して、以下に詳細に説明される。

図１は、既知の照明システムを示す。 図２は、図１の既知のシステムのタイミング図を示す。 図３は、本発明の方法を実施するタイミング図の第１の例を示す。 図４は、本発明の方法を実施するタイミング図の第２の例を示す。 図５は、本発明の方法を実施するタイミング図の第３の例を示す。 図６は、本発明の方法を実施するタイミング図の第４の例を示す。 図７は、本発明の照明システムの第１の例を示す。 図８は、本発明の照明システムの第２の例を示す。 図９は、従来形式でタイミング信号を与えるタイミング図を示す。 図１０は、メインコントローラによって出力された信号及び所望の非オーバーラップ信号についての図８のシステムのタイミング図を示す。 図１１は、図１０の上部の信号を、図１０の下部の非オーバーラップタイミング信号に変換するための図８の論理ゲート装置を示す。 図１２は、本発明の代替実施形態のブロック図を示す。 図１３は、図１２の実施形態における２つのスイッチに提供される幾つかの制御信号のセットを示す。

図面中、同じ又は同様の参照符号は、同じ又は同様の構成要素／ステップを指す。

本発明は、複数の光源が、繰り返される非オーバーラップシーケンスにおいて、各自の持続時間の間、作動される照明コントローラ及び方法を提供する。１つの光源の持続時間の終了が、シーケンスにおける次の光源のスイッチオンをトリガするために検出される。これは、光源の非オーバーラップ制御を提供し、また、要求されたコントローラを、効率的かつ容易に実施することができる。

以下の例は、すべて、３つの光源からなる照明装置に基づいている。しかし、本発明は、２つの光源又は４つ以上の光源にも適用できる。各光源は、単一のＬＥＤを含んでいても、ＬＥＤのクラスタを含んでいてもよい。更に、本発明は、ＬＥＤに限定されず、同じ概念を、他の光源デバイスにも適用できる。しかし、本発明は、２つ以上のチャネルを有し、直線状の光源のように、ドライバ用の空間が限られているＬＥＤ照明システムに対し、特に価値がある。

各チャネルが、次のチャネルをトリガし、繰り返しシーケンスが規定されるので、１つのサイクルにおける最後のチャネルが、次のサイクルにおける最初のチャネルをトリガする。チャネル間にオーバーラップがないようにすることによって、各サイクルにおいて、ピーク電力は、個々のチャネルの最大ピーク電力に等しい。したがって、ピーク電力を制限することができ、空間要件を低減するためのＡＣ−ＤＣドライバの低電力要件がもたらされる。

図３は、本発明の方法を実施するタイミング図の第１の例を示す。

この例では、チャネル１の照明継続時間の終了が検出されて、チャネル２の照明信号の開始がトリガされる。チャネル２の照明継続時間の終了が検出されて、チャネル３がトリガされ、その次に、チャネル３の照明継続時間の終了が検出されて、繰り返しシーケンスの新しいサイクルを開始するように、チャネル１がトリガされる。

チャネルを制御するには、チャネル１を開始する開始コマンドだけが必要である。他の基準タイミング信号が不要である。各チャンネルのオンのデューティサイクル又は継続時間は、事前に設定できる。したがって、各チャネルは、トリガされた後は、その事前に設定された継続時間の間、オンにスイッチされた後、オフにスイッチされる。したがって、動作は、低性能／低価格バージョンを含む任意のマイクロプロセッサ／マイクロコントローラが行うことができる単純な動作である。

図３の例は、作動された照明継続時間が、合わせて、その間、照明装置が制御される各時間間隔を占めるように、１である１つのサイクルのトータルデューティを示す。照明システムは、通常、連続する時間間隔の間、制御される。各時間間隔は、実際には、照明システムがオンにされ、所望の光出力を供給している時である。

通常、様々なチャネルは、様々な色のためであり、したがって、様々な色のための様々なデューティサイクルは、色点制御及び色温度制御を実施する。図３のタイミング図から、各チャネルデューティ比が、独立して選択できることが明らかである。

図３の例では、チャネル１は、例えば赤色ＬＥＤについて、５０％のデューティサイクルを有し、チャネル２は、例えば緑色ＬＥＤについて、３０％のデューティサイクルを有し、チャネル３は、例えば青色ＬＥＤについて、２０％のデューティサイクルを有する。

この装置は、フル出力電力で動作する。更に、常に１つのチャネルがオンであるため、ちらつき／リップルが減少される。

調光制御といった追加の制御を組み込むことも可能である。このために、図４にチャネル４と示されるように、追加の制御チャネルが追加される。調光制御では、このチャネルは、光出力をもたらさず、例えば調光機能を制御するために使用されるブランクチャネルである。このブランクチャネルは、特定の継続時間の間、全ての光源を減光させ、光源を再びオンにトリガするために使用される。図４では、制御継続時間はゼロである。

図５に、調光制御を提供するように、この追加の制御チャネルが使用される方法が示される。

この装置では、チャネル３の終了の検出が、制御チャネル４におけるオン継続時間／パルスの開始をトリガし、制御チャネルのオン継続時間の終了の検出が、チャネル１を再びトリガして、新しい照明サイクル期間を開始する。

制御チャネル４は、所望の制御継続時間を有する。したがって、制御継続時間は、照明継続時間を規定する継続時間と同じように処理でき、したがって、制御チャネル４は、実際には、ブランクチャネルであるが、追加の照明チャネルとして、単純に処理できる。制御継続時間の終了は、各照明継続時間の終了が検出されて、タイミングトリガとして機能するのと同様に、更なるタイミングトリガとして検出される。

これは、光源のうちの選択された１つの光源（ここではチャネル３）の照明継続時間の終了において、制御継続時間が介在した後に、シーケンスにおける次の光源（ここではチャネル１）がオンにスイッチされることを意味する。したがって、この制御継続時間は、その間はどの光源も作動していない時間遅延を導入する。この時間遅延は、チャネル４での制御継続時間である。この場合、照明継続時間と、チャネル４での制御継続時間とは、合わせて、照明装置がその間に制御される全時間を占める。

例えば９０％の電力／光出力に対し、チャネル４は、１０％のデューティサイクルを有することができる。図３の例と同じ色点を与えるために、チャネル１は、（１−１０％）＊５０％＝４５％のデューティサイクルを有し、チャネル２は、（１−１０％）＊３０％＝２７％のデューティサイクルを有し、チャネル３は、（１−１０％）＊２０％＝１８％のデューティサイクルを有する。

出力のリップル／ちらつきを低減するために、このブランク制御チャネルは、複数のＬＥＤチャネルの照明時間間隔間で分散される複数の短いブランク制御チャネルに更に分割されることが可能である。これは、長時間の暗い継続時間を阻止し、リップル／ちらつきが低減される。図６にこのアプローチが示されている。この場合、１つの光源の継続時間の終了において、シーケンスにおける次の光源は、対応する制御継続時間の後、オンにスイッチされる。照明継続時間と、複数の制御継続時間とは、ここでも、その間、照明装置が制御される全時間間隔を占める。個々の制御継続時間は、所望の全体のオフ期間（例えば上記例では１０％）を実際の光チャネルの数（例えば本実施形態では３）で割ったものである。

例では、各サイクルにおいて単一の制御パルス継続時間が与えられているか、又は、チャネル数に対応する数の制御継続時間遅延が与えられている。遅延は、異なる数に分割されてもよい。例えば２番目又は３番目の光源チャネル毎であってもよい。したがって、一般に、複数の光源のうちの少なくとも１つの光源のそれぞれに対して、制御継続時間は、シーケンスにおける次の光源がオンにスイッチされる前に、当該それぞれの光源の照明継続時間の終了によって、トリガされる。

上記実施形態では、制御チャネルは、調光を提供するために任意の照明源に関連付けられていない。しかし、制御チャネルは、これに限定されない。制御チャネルは、他の技術的効果を実現するために、他の機能に関連付けられていてもよい。例えば、より具体的な実施形態では、制御チャネルは、色混合を補うために、照明チャネルのうちの１つに選択的に関連付けられる。当業者であれば、その技術的問題を解決するために、制御継続時間を使用する他の解決策をデザインできるであろう。これらの解決策も、本発明の範囲に該当する。

図７は、本発明の照明システムの第１の例を示す。照明装置は、ドライバ２０、２１及び２２からなるセットを含み、各ドライバは、それぞれ、光源１０、１１及び１２からなるセットのうちの１つを駆動する。ドライバ２０、２１及び２２からなる当該セットは、非オーバーラップシーケンスで動作するように、コントローラによって制御される。

図１の構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が与えられている。相違点は、グローバル（リモート）コントローラ７０である。各チャネルのＰＷＭ信号をマスタクロック基準信号に同期させるのではなく、タイミングは、チャネル信号のフィードバックに基づいて達成される。コントローラは、システムの出力であるフィードバック信号によって設定された継続時間を適用するようにトリガされた後、単純に、その設定された継続時間を各チャネルに適用する。したがって、コントローラ７０は、各照明継続時間の立ち下がり端を検出するだけでなく、照明継続時間のタイミングも実施する。このフィードバックは、図７において、矢印７２によって単純に表されている。

したがって、コントローラ７０は、タイミングユニットと、検出サブユニット（タイミングユニットの一部として考えられる）とを含む。タイミングユニットにおいて、繰り返しシーケンスの波形が、タイミングトリガを提供するためのフィードバック制御入力として使用され、タイミングトリガは、タイミングユニットが入力として使用する。

したがって、コントローラは、各継続時間に対し、対応する出力信号を生成し、また、図示されるフィードバックを使用して、第１の継続時間に対応する１つの出力信号の立ち下がりエッジを検出し、立ち下がりエッジが検出されると、シーケンスにおいて第１の継続時間に続く第２の継続時間に対応する別の出力信号をトリガする。図７では、３つの出力信号が、３つの光源に対して示されている。第４の制御チャネルも、上記されたように、また、矢印７２’によって示されるように、フィードバック入力として使用される。物理的には、第４の制御チャネルは、ドライバへの実際の出力としては必要ではないブランクチャネルであるので、このチャネルのポートは、完全にコントローラ７０の内部であるか、又は、出力ポートではあるが、他の構成要素から孤立されているポートである。制御チャネルを他の機能に使用する場合には、この制御チャネルのポートは、他の構成要素に接続されてもよい。

コントローラ７０は更に、（例えば色点制御のための）照明継続時間及び（例えば調光制御のための）１つ以上の制御継続時間の所望の長さに関する情報７６を受信する調節インターフェース７４を含む。コントローラ７０は、受信した情報に応じて、各継続時間を、独立して且つ個別に設定することができる。

図８は、本発明の照明システムの第２の例を示す。ここでも、図１及び図７の構成要素と同じ構成要素には、同じ参照符号が与えられている。相違点は、グローバル（リモート）コントローラ８０と、更には論理ゲート装置８２の追加とにある。

図９は、従来のオーバーラップ形式で所望のタイミング信号を与えるタイミング図を示す。この例は、５０％のデューティサイクルを有するチャネル１（赤色ＬＥＤ）と、１５％のデューティサイクルを有するチャネル２（緑色ＬＥＤ）と、１５％のデューティサイクルを有するチャネル３（青色ＬＥＤ）とに基づいている。これは、ブランクに２０％のデューティサイクルを残す。したがって、この信号セットは、特定の色点において、８０％の出力電力を与える。

図９に示される信号を生成する代わりに、コントローラ８０は、図１０の上３つのプロットによって示されるような累積信号を提供する。一般に、コントローラは、照明継続時間のそれぞれに対し出力信号を生成し、当該出力信号は、サイクルの開始において同時にオンであるが、各自の照明継続時間の終了においてオフである。この基準下では、チャネル１の照明パルスの継続時間は変わらない。チャネル２の照明パルスの継続時間は、チャネル１＋チャネル２の継続時間に等しく、チャネル３の照明パルスの継続時間は、チャネル１＋チャネル２＋チャネル３に等しい。これは、チャネル１に５０％のデューティサイクルを与え、チャネル２に６５％のデューティサイクルを与え、チャネル３に８０％のデューティサイクルを与える。

以下から理解されるように、この場合は、制御継続時間は、単に、全ての照明パルスが経過した後、期間において残っている継続時間として規定されるので、制御チャネルは不要である。しかし、当然ながら、この実施形態に対して、１つの制御継続時間又は複数の制御継続時間を使用してもよい。

これらの累積信号を提供することによって、（図１０において点線を有する）遷移セットがあり、これらの遷移は、論理制御入力として処理されて、非オーバーラップパルスの所望のセットが生成される。

図１１は、図１０における上の３つのプロットから下の３つのプロットを生成する論理回路装置の一例を示す。この論理回路装置は、２つのＡＮＤゲートと、２つのＮＯＴゲートとを含む。実施される機能は：
Ａ＝チャネル１
Ｂ＝ＮＯＴ（チャネル１）ＡＮＤチャネル２
Ｃ＝ＮＯＴ（チャネル２）ＡＮＤチャネル３

したがって、論理回路装置は、第１の照明チャネルは通過させるが、他の照明チャネルのそれぞれに対しては、
シーケンスにおける先行する光源に関連する第１の継続時間に対応する信号を受け取る第１の入力部と、
生成されている光源信号に関連する第１の継続時間の終了によってトリガされるべき第２の継続時間に対応する信号を受け取る第２の入力部と、
第２の継続時間に対応する信号と、第１の継続時間に対応する信号の反転との間の論理ＡＮＤである第１の継続時間及び第２の継続時間に対応する信号に基づいて論理結果を計算する論理演算モジュール（ＮＯＴゲート及びＡＮＤゲート）とを含む論理回路１１０がある。このような論理回路１１０は、チャネルＢ及びＣを生成する。

この論理回路によって生成され、ドライバに出力されるこれらの所望の非オーバーラップ信号は、図１０における下の３つのプロットとして示されている。信号Ａは、ＬＥＤ１０用であり、信号Ｂは、ＬＥＤ１１用であり、信号Ｃは、ＬＥＤ１２用である。

したがって、論理回路装置は、立ち下がりエッジを検出し、これらを、照明パルスを生成するためのタイミングトリガとして使用する。これは、コントローラに追加のオーバーヘッドをほとんど課さない。

回路を使用するということは、最初のチャネル情報が、同時に開始する各光源のタイミング波形の形式であることを意味することが分かり、したがって、これらの波形は、特定のクロックタイミングを必要とすることなく、単純なやり方で生成することができる。図１０におけるように、ブランク制御期間が、全ての照明継続時間の後である場合、別個の制御チャネルは不要である。しかし、制御チャネルは、図６におけるような分散制御期間を提供するために、論理装置への入力に使用されてもよい。

本発明は、試験されて、一例であるＡＣ−ＤＣドライバの総電力を、４５Ｗから２５Ｗに減少させることが見出された。この場合、ＡＣ−ＤＣドライバの総空間は、約３０％減少することができ、また、ドライバの費用も、全体で、１５％削減できる。更に、個々のＬＥＤに適用可能な総電力も、同時に１５Ｗから３０Ｗに増加された。

上記実施形態では、複数のドライバがあり、それぞれ、１つのＬＥＤチャネル／セグメントに接続し、当該ＬＥＤチャネル／セグメントを駆動する。これらのドライバは、オーバーラップしないように／補間的に動作するように、コントローラによって制御される。次の実施形態は、ドライバを１つしか必要としない別の実施形態を与える。

図１２に示されるように、照明システムは、定電流源／ドライバといった１つの単一ドライバ２０と、スイッチセットとを含む。この実施形態では、２つのスイッチＳ１及びＳ２がある。各スイッチの入力部は、ドライバ２０に結合され、各スイッチの出力部は、２つの光源１０及び１１の一方に結合されている。スイッチＳ１及びＳ２からなるセットは、上記されたものと同様のコントローラ９０によって制御され、スイッチは、非オーバーラップシーケンスにおいて導通状態であるように制御される。実際には、３つ以上のＬＥＤを使用してＬＥＤストリングを作ってもよいことは明らかであるべきである。更に、スイッチＳ１及びＳ２の背後に、並列又は様々な直列並列構成にある複数のＬＥＤストリングが使用されてもよい。しかし、簡潔とするために、ここでは、単一の直列接続ＬＥＤからなるＬＥＤストリングである単純な場合についてのみ説明する。

コントローラ９０の具体的な実施態様は、上記と同様であり、したがって、不必要な説明は提供しない。

留意すべき点は、色相／色温度調節コマンドを受信する調節インターフェース７４がある点である。このような制御インターフェースは、ＤＡＬＩインターフェース又はＺｉｇｂｅｅ（登録商標）インターフェースであってよい。コントローラ９０は、所望の色相／色温度を取得し、これらの光源１０及び１１の適切なデューティサイクルを計算する。或いは、適用される正確なデューティサイクルが、ジャンパ、設定可能な抵抗器、近距離無線通信、ＤＩＰスイッチ又は静的設定を設定する他の手段によって、設定されてもよい。次に、コントローラ９０は、対応するスイッチＳ１及びＳ２を、その対応する継続時間の間、補間的に／オーバーラップしないように導通状態となるように制御する。図１３は、スイッチＳ１及びＳ２への制御信号の３つのセットを示す。第１のセットでは、Ｓ１は、Ｓ２の継続時間よりも長い継続時間の間、オンである。第２のセットでは、Ｓ１及びＳ２は、実質的に同じ継続時間の間、オンである。第３のセットでは、Ｓ１は、Ｓ２の継続時間よりも短い継続時間の間、オンである。様々な色温度の光を放出する光源１０及び１１を設定する場合、これらの３セットの制御信号は、基本的に、同じルーメン出力であるが異なる全体色温度を得る。

或いは、調光の場合、この実施形態は、ドライバ２０を、ＤＡＬＩプロトコル（ＩＥＣ６２３８６）又は１−１０Ｖプロトコル（ＩＥＣ６０９２９−Ｅ）を介して制御し、ドライバが提供する電流を減じる。

好適には、様々なスイッチが正確に同時に反応しなければ、短時間の間、ＬＥＤストリング又は２つ以上のＬＥＤストリングに電流が流れないという状況が生じる場合がある。この結果による電流スパイクに対抗するために、図１２に示されるように、コンデンサＣが、ドライバの出力部において、スイッチセットの前に、回路内に存在してもよく、当該コンデンサは、これらの期間の間の任意の電流不均衡をバッファリングすることができる。

好適には、２つのストリングに亘る総電圧が、完全には等しくない場合、これは、電流が１つのストリングから別のストリングに方向転換された瞬間の直後に、小さい電流のピークをもたらすことがある。このピークが大きくなり過ぎることがないように、図１２に示されるように、抵抗器Ｒ１及びＲ２が、スイッチ及び光源と直列に追加されて、この影響を少なくする。

実施において、スイッチセットは、コントローラ及び調節インターフェースと共に、アドオンボックスとして実装されるように、ドライバとは異なる別個のモジュールとして一体にされてもよい。これは、電流ドライバを変えることがなく、また、多くを節約する。

本発明は、色混合のために又は相関色温度（ＣＣＴ）光源のために、光源を駆動するための少なくとも２つのチャネルを必要とするあらゆるタイプのマルチチャネル光システムに適応される。

システムは、照明コントローラを利用する。コントローラに使用される構成要素は、次に限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。

様々な実施態様において、プロセッサ又はコントローラは、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭといった揮発性又は不揮発性コンピュータメモリといった１つ以上の記憶媒体に関連付けられる。記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると、必要な機能を行う１つ以上のプログラムで符号化される。様々な記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定されていても、又は、その上に記憶された１つ以上のプログラムが、プロセッサ又はコントローラにロードできるように持ち運び可能であってもよい。

開示されている実施形態に対する他の変形態様は、図面、開示内容及び従属請求項を検討することにより、請求項に係る発明を実施する当業者には理解されかつ実施可能である。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定しているものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 少なくとも２つの光源からなるセットを含む照明装置を制御する照明コントローラであって、
   繰り返し非オーバーラップシーケンスにおいて、前記少なくとも２つの光源の動作のタイミングを制御するタイミングユニットを含み、
   前記タイミングユニットは、各光源を、各自の照明継続時間の間、オンにスイッチし、
   前記タイミングユニットは、１つの光源の照明継続時間の終了を検出する検出サブユニットを含み、
   前記タイミングユニットは、前記照明継続時間の検出された前記終了を、前記繰り返し非オーバーラップシーケンスにおける次の光源をオンにスイッチするためのタイミングトリガとして使用し、
   前記コントローラは更に、前記照明継続時間の長さに関する情報を受信する調節インターフェースを含み、
   前記コントローラは、受信した前記情報に応じて、各照明継続時間を独立して且つ個別に設定する、コントローラ。
2. 前記タイミングユニットは、前記少なくとも２つの光源のうちの少なくとも１つの光源のそれぞれの前記照明継続時間の検出された前記終了におけるタイミングトリガに応えて、制御継続時間を生成し、
   前記検出サブユニットは更に、前記制御継続時間の終了を検出し、
   前記タイミングユニットは更に、前記制御継続時間の検出されることで、更なるタイミングトリガとして機能する終了に応えて、前記繰り返し非オーバーラップシーケンスにおける次の光源をオンにスイッチし、
   前記少なくとも２つの光源の前記照明継続時間と、前記制御継続時間とは、合わせて、前記照明装置がその間に制御される各時間間隔を占め、
   前記制御継続時間は、任意の光出力をもたらさないブランクチャネルである、請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記少なくとも２つの光源の照明継続時間を連続して提供し、前記少なくとも２つの光源の連続する前記照明継続時間の終了におけるタイミングトリガに応えて、前記制御継続時間を生成する第１のコントローラである、請求項２に記載のコントローラ。
4. 各光源の照明継続時間の終了において、対応する制御継続時間をトリガする第２のコントローラである、請求項２に記載のコントローラ。
5. 前記タイミングユニットは、各継続時間に対し、対応する出力信号を生成する第１のプロセッサを含み、
   前記第１のプロセッサは更に、第１の継続時間に対応する１つの出力信号の立ち下がりエッジを検出し、前記立ち下がりエッジが検出される場合に、前記繰り返し非オーバーラップシーケンスにおける前記第１の継続時間に続く第２の継続時間に対応する別の出力信号をトリガする、請求項１乃至４の何れか一項に記載のコントローラ。
6. 前記タイミングユニットは、
   各照明継続時間に対し、同時にオンとなるが、各自の照明継続時間の終了においてオフとなる出力信号を生成する第２のプロセッサと、
   １つ以上の論理回路からなるセットと、
   を含み、
   各論理回路は、
   前記第２のプロセッサの対応する出力部から、第１の継続時間に対応する信号を受信する第１の入力部と、
   前記第２のプロセッサの対応する出力部から、前記第１の継続時間の終了によってトリガされる、少なくとも照明継続時間である第２の継続時間に対応する信号を受信する第２の入力部と、
   前記第１の継続時間及び前記第２の継続時間に対応する前記信号に基づいて、論理結果を計算する論理演算モジュールであって、前記論理結果は、前記第２の継続時間に対応する前記信号と前記第１の継続時間に対応する前記信号の反転との間の論理ＡＮＤを含む、前記論理演算モジュールと、
   前記少なくとも２つの光源のうちの対応する１つの光源に、前記論理結果を、制御信号として出力する出力部と、
   を含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載のコントローラ。
7. 光源のセットを含む照明装置と、
   前記照明装置を制御するための請求項１乃至７の何れか一項に記載のコントローラと、
   を含む、照明システム。
8. 前記照明装置は、ドライバのセットを含み、各ドライバは、前記光源のセットのうちの１つの光源を駆動し、前記ドライバのセットは、非オーバーラップシーケンスで動作するように、前記コントローラによって制御される、又は、
   前記照明装置は、単一のドライバと、少なくとも２つのスイッチからなるセットと、を含み、各スイッチの入力部は、前記単一のドライバに結合され、各スイッチの出力部は、前記光源のセットのうちの１つの光源に結合され、前記少なくとも２つのスイッチからなるセットは、前記非オーバーラップシーケンスにおいて導通状態となるように、前記コントローラによって制御される、請求項７に記載の照明システム。
9. 前記単一のドライバは更に、１−１０Ｖ又はＤＡＬＩを含む調光プロトコルに基づいて、調光信号を受信するインターフェースを含む、請求項８に記載の照明システム。
10. 前記照明装置は、異なる色出力を与える３つの光源からなるセットを含み、３つの前記光源は、それぞれ、ＬＥＤ装置を含む、請求項７に記載の照明システム。
11. 少なくとも２つの光源からなるセットを含む照明装置を制御する方法であって、
    繰り返し非オーバーラップシーケンスにおいて、各光源を、各自の照明継続時間の間、オンにスイッチするステップと、
    １つの光源の照明継続時間の終了を検出するステップと、
    前記１つの光源の前記照明継続時間の検出された前記終了を、前記繰り返し非オーバーラップシーケンスにおける次の光源をオンにスイッチするためのタイミングトリガとして使用するステップと、
    を含み、
    更に、
    前記照明継続時間の長さに関する情報を受信するステップと、
    受信した前記情報に応じて、各照明継続時間を独立して且つ個別に設定するステップと、
    を含む、方法。
12. 前記継続時間が、合わせて、前記照明装置がその間に制御される各時間間隔を占めるように、前記１つの光源の前記照明継続時間の前記終了において、前記非オーバーラップシーケンスにおける次の光源がオンにスイッチされる、請求項１１に記載の方法。
13. 前記少なくとも２つの光源のうちの少なくとも１つの光源のそれぞれの前記照明継続時間の検出された終了において、前記少なくとも１つの光源の前記照明継続時間の検出された終了によって、前記非オーバーラップシーケンスにおける次の光源がオンにスイッチされる前に、制御継続時間がオンにされ、
    前記方法は更に、
    前記制御継続時間の終了を検出するステップと、
    前記制御継続時間の検出された前記終了を、前記非オーバーラップシーケンスにおける次の光源をオンにスイッチするためのタイミングトリガとして使用するステップと、
    を含み、
    前記少なくとも２つの光源の前記照明継続時間と、前記制御継続時間とは、合わせて、前記照明装置がその間に制御される各時間間隔を占め、
    前記制御継続時間は、任意の光出力をもたらさないブランクチャネルである、請求項１１に記載の方法。
14. 前記少なくとも２つの光源の前記照明継続時間は連続し、前記制御継続時間は、前記少なくとも２つの光源の連続する前記照明継続時間の検出された終了においてトリガされる、請求項１３に記載の方法。
15. 各自の制御継続時間は、各光源の前記照明継続時間の検出された終了において、トリガされる、請求項１２に記載の方法。