JP2016537767A - 負荷を駆動するためのドライバユニット及び駆動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に１以上のＬＥＤ１６を含む複数の照明素子１２である、複数の負荷素子１２を含む負荷を駆動するためのドライバユニット１８に関する。ドライバユニットは、負荷素子を個別に駆動するために負荷素子に接続される、複数のドライバ装置２０を含む。ドライバユニットは、ドライバユニットによって設定されるべき単一の全体電力要求を含む電力制御信号２４を受信するための、制御インターフェース２２を含む。各ドライバ装置は、単一の全体電力要求を含む電力制御信号を受信するために、制御インターフェースに接続される、ドライバインターフェース２６を含み、各ドライバ装置は、単一の全体電力要求に基づいて個別電力レベルを決定し、個別電力信号に従って負荷素子を駆動する。

Description

本発明は、特に１以上のＬＥＤを含む複数の照明素子である、複数の負荷素子を含む負荷を駆動するためのドライバユニットに関する。更に、本発明は、特に１以上のＬＥＤを含む複数の照明素子である、複数の負荷素子を含む負荷を駆動するための駆動方法に関する。最後に、本発明は、１以上のＬＥＤを含む複数の照明素子を含む光ユニットに関する。

照明器具アプリケーション用のドライバ装置の分野では、通信ネットワークを介して個別にアクセス可能な複数のドライバを用いることが知られており、ドライバの各々を別々に制御するために、ＤＭＸ等の規格が用いられ得る。各ドライバが最小調光レベルを有するので、全てのドライバが作動される場合、照明器具の全体出力はドライバの各々の調光レベルに制限される。単に少数のドライバだけが照明器具に電力を提供するように、特定のドライバをオフにすることによって、照明器具のより低い電力レベルを達成することが可能である。この場合、全体の調光レベルは、ドライバの各々の調光レベルを下回るレベルまで低減される。

照明器具内のドライバの各々によって個別の電力レベルを設定し、また、より低い全体の調光レベルを達成するために、特定のドライバのスイッチをオフにするためには、通常、照明器具のドライバの各々は中央制御ユニットによって個別に制御され、この結果、全体調光レベルを低減させるための技術的努力が増大される。

米国特許出願公開第２０１３／００３８２１９Ａ１号から、放射される光のレベルを低減させるために、複数のＬＥＤが内部コントローラによって制御され、選択的にスイッチをオン及びオフにされる、調光可能な照明装置が知られている。この照明装置の欠点は、ＬＥＤを制御するのに別個のコントローラが必要であること、及び、各ＬＥＤが調光可能ではなく、この結果、照明装置の全体の調光レベルは、少なくとも１つのＬＥＤによって放射される光に制限されることである。

国際特許出願公開第２０１２／１３７０９２Ａ１号は、照明装置の複数のグループのうちの少なくとも１つのグループの電力消費が制御され、各グループは変更範囲指示値を含み、当該変更範囲指示値によってそれぞれのグループのエネルギ消費が変更され得る、照明システムにおける動的負荷制御のための装置及び方法を開示している。

したがって、本発明の目的は、少ない技術的努力でより低い電力レベルまで調光可能な、複数の負荷素子を含む負荷を駆動するための、ドライバユニット及び駆動方法を提供することである。

本発明の一態様によると、特に１以上のＬＥＤを含む複数の照明素子である、複数の負荷素子を含む負荷を駆動するためのドライバユニットであって、
負荷素子を個別に駆動するために負荷素子に接続される、複数のドライバ装置と、
ドライバユニットによって設定されるべき単一の全体電力要求を含む電力制御信号を受信するための、制御インターフェースと、
を含み、
各ドライバ装置は、単一の全体電力要求を含む電力制御信号を受信するために、制御インターフェースに接続される、ドライバインターフェースを含み、
各ドライバ装置は、単一の全体電力要求に基づいて個別電力レベルを決定し、個別電力レベルに従って負荷素子を駆動する、
ドライバユニットが提供される。

本発明の別の態様によると、特に１以上のＬＥＤを含む複数の照明素子である、複数の負荷素子を含む負荷を駆動するための駆動方法であって、
負荷素子を駆動するための複数のドライバ装置に、単一の全体電力要求を含む電力制御信号を提供するステップと、
単一の全体電力要求に基づいて、ドライバ装置の各々によって個別電力レベルを決定するステップと、
個別電力レベルに従って、負荷素子を個別に駆動するステップと、
を含む、駆動方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において規定される。特許請求される方法は、特許請求される装置及び従属請求項において規定されるものと同様及び／又は同一の好ましい実施形態を有することが理解されるべきである。

本発明は、複数のドライバ装置によって負荷素子を個別に駆動することにより、負荷の全体の調光レベルを低減させるという着想に基づいており、ドライバ装置の各々が電力制御信号を受信し、単一の全体電力要求に基づいて個別電力レベルを決定する。したがって、各ドライバ装置は、単一の全体電力要求に基づいて、負荷素子を個別に駆動するための個別電力レベルを設定し、この結果、ドライバ装置の各々を制御するための別個の制御ユニットは省かれ得る。結果として、ドライバ装置を個別に制御するための別個の制御ユニットの必要なしに、負荷へと提供される電力に係る、より深い（より低い）調光が可能であり、したがって、少ない技術的努力での、より深い調光が可能である。

好ましい実施形態では、各ドライバ装置は、１つの負荷素子を個別に駆動するために、それぞれの１つの負荷素子に接続される。これは、負荷の複数の負荷素子を別々に、互いに独立して駆動する可能性であり、負荷へと提供され得る広い電力スペクトルを提供する。

好ましい実施形態では、ドライバユニットは、単一の全体電力要求を含む電力制御信号をドライバ装置に提供するための、制御ユニットを更に含む。これは、制御ユニットが、単一の全体電力要求をドライバ装置の各々に提供するので、少ない技術的努力でドライバ装置を制御する可能性である。

好ましい実施形態では、各ドライバ装置は、同じドライバアドレスを有し、単一の全体電力要求を含む同一の電力制御信号を受信する。これは、ドライバ装置を様々な電力レベルに設定するために、１つの制御信号だけが提供されるので、技術的努力を低減させる更なる可能性である。

好ましい実施形態では、ドライバユニットは、電力制御信号を受信するために１つの制御アドレスを有する。これは、ドライバユニットが、任意の制御バスに接続されることができ、１つの制御アドレスを介して制御され得る単一の負荷を単に形成するので、少ない技術的努力でドライバユニットを全体として駆動する可能性である。

好ましい実施形態では、ドライバ装置は、ドライバユニットに組み込まれているドライバ装置の総数に基づいて、それぞれの個別電力レベルを決定する。これは、それぞれの電力レベルを達成するために特定の総数のドライバ装置が作動され得るので、別個の制御信号なしに、全体電力信号に基づいて各ドライバ装置の個別電力レベルを設定する可能性である。

好ましい実施形態では、ドライバ装置の各々は、ドライバユニット内のドライバ装置の列におけるそれぞれのドライバ装置の個体番号に基づいて、それぞれの個別電力レベルを決定する。これは、要求される全体電力レベルに依存して、複数のドライバ装置が列において連続的に作動され得るので、少ない技術的努力で各ドライバ装置の個別電力レベルを決定する可能性である。どれだけ多くのドライバ装置がドライバユニットに組み込まれているかの情報、及びそれぞれの列での番号は、各ドライバ装置に対して利用可能であり、この結果、個別電力レベルが相応に決定され得る。

好ましい実施形態では、負荷素子に電力を提供する作動されるドライバ装置の総数が、全体電力信号と、ドライバユニットに組み込まれているドライバ装置の総数とに基づいて決定される。これは、作動されるドライバ装置の総数が、全体電力信号に従って正確に設定され得るので、ドライバユニットに係る深い調光を提供する可能性である。

好ましい実施形態では、ドライバ装置は、作動されるドライバ装置の総数に基づいて、作動されるドライバ装置によって提供される個別電力レベルの利得を決定する。これは、ドライバ装置の利得が、作動されるドライバ装置の総数に対して調整されるので、正確な電力レベルを提供する可能性である。

好ましい実施形態では、ドライバ装置は、更に、ドライバユニットに組み込まれているドライバ装置の総数に基づいて、利得を決定する。これは、少ない技術的努力で全体の電力レベルを正確な値に設定する、更なる可能性である。

好ましい実施形態では、ドライバ装置は、全体電力レベルが所定の電力レベルを下回る場合に、電力レベルを個別に決定する。これは、特定のドライバ装置が非作動にされ、作動されるドライバ装置によって提供される電力が相応に調整され得るので、全てのドライバ装置の最も低い可能調光レベルよりも深い調光レベルを提供する可能性である。

好ましい実施形態では、ドライバ装置は、作動されるドライバ装置の各々の利得及び電力レベルを同一の値に設定する。これは、ドライバ装置の各々の電力レベルを設定するために単一のアルゴリズムだけが単に用いられ得るので、技術的努力、及びドライバ装置の各々の制御の努力を低減させる可能性である。

上述のように、本発明は、負荷を駆動するためのドライバ装置及び駆動方法を提供し、個別のドライバ装置が、所定の電力レベルを下回る個別電力レベルを提供し、この結果、ドライバユニットに接続された負荷の、より深い調光が達成され得る。特に、個別のドライバ装置は、負荷のより深い調光を達成するために、スイッチをオフにされ、すなわち非作動にされ得る。ドライバ装置の各々が、単一の電力命令に基づいて、ドライバユニットに組み込まれているドライバ装置の総数、それぞれのドライバ装置の個体番号、及びドライバ装置の各々の最も低い可能調光レベルを考慮するアルゴリズムによって、それぞれ接続された負荷素子へと提供されるべき電力レベルを個別に決定し、この結果、ドライバ装置の各々が、ドライバ装置から要求された全体電力レベルに依存する特定の電力レベルに設定されるので、技術的努力が低減される。したがって、少ない技術的努力で、負荷のより深い調光が可能である。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に説明される実施形態（又は複数の実施形態）から明らかとなり、これらの実施形態を参照して解明されるだろう。

複数の照明素子を含む照明器具に接続されるドライバユニットの、概略的なブロック図を示す。 ２つの個別のドライバ装置を有する負荷の調光を示すための、電力のダイアグラムを示す。 ４つの別個のドライバ装置を含むドライバユニットによる負荷の調光に関する、電力のダイアグラムを示す。

図１は、全体として１０で示される、光を放射するための光ユニットを示す。光ユニット１０は、ＰＣＢ基板１４上に配置される複数の照明装置１２を含む。照明装置１２は各々、好ましくはＬＥＤであってＬＥＤストリングとして互いに接続される、照明素子１６を含む。照明装置１２は、均一な照明を提供するために、同じ方向にステアリングされるか、又は同じ領域にポインティングされる。

光ユニット１０は、複数のドライバ装置２０を含むドライバユニット１８を更に含み、各ドライバ装置２０は、照明装置１２に電力を提供し、照明装置１２を独立して駆動するために、照明装置１２のうちの１つと接続される。ドライバユニット１８は、電力制御信号２４を受信するための制御インターフェース２２を含む。各ドライバ装置２０は、制御インターフェース２２に接続されるドライバインターフェース２６を含む。ドライバ装置２０は、それぞれの照明装置１２へと提供される電力のレベルを各々決定するために、ドライバインターフェース２６を介して電力制御信号２４を各々受信する。

電力制御信号２４は、光ユニット１０によって全体として提供されるべき電力に相当する、単一の全体電力要求（デマンド）又はリクエストを含む。ドライバインターフェース２６は各々、ドライバユニット１８内の同一のアドレスを有し、したがって、各ドライバ装置２０は、情報すなわち信号として単一の全体電力要求を含む、同一の電力制御信号２４を受信する。ドライバインターフェース２６は、ＤＭＸ等の制御プロトコルによって制御インターフェース２２を介してアクセス可能であり、したがって光ユニット１０は、制御インターフェース２２の光ユニットアドレスを介してアクセス可能である。電力制御信号２４は、光ユニット１０とは別個に中央制御ユニット２８によって提供されるか、又は光ユニット１０に組み込まれてもよい。ＤＡＬＩ、ＩＰ、ＡｒｔＮｅｔ、ＡＣＮ、及びｓＡＣＮ等の、ＤＭＸ規格に対する代替のプロトコルが用いられてもよい。

照明素子１６は、同じ方向にステアリングされて光ユニット１０内にランダムに配置され、及び／又はＰＣＢ基板１４上にランダムに配置され、したがって、照明素子１６から放射された光は混合され、どの照明素子１６がどのドライバ装置２０によって制御されているかは不可視である。したがって、以下に説明されるように、特定の照明装置１２のスイッチをオン及びオフにすることによって、光ユニット１０により放射される光の調光が達成され得る。

ドライバ装置２０は各々、光ユニット１０によって設定されるべき単一の全体電力要求を含み、同一の信号としてドライバ装置２０の各々に提供される、電力制御信号２４に基づいて、それぞれ接続された照明装置１２へと提供される電力を決定する。ドライバ装置２０は各々、照明装置１２の各々に、所定の電力レベルを超えて、同一の電力レベルを提供する。所定の電力レベルは、ドライバ装置２０の各々の最小電力レベルに相当し、したがって、全てのドライバ装置２０の所定の電力レベルを下回る連続調光は、不可能である。所定の電力レベルを下回る電力レベルの場合には、作動されるドライバ装置２０の総数が低減され、この結果、光ユニット１０によって放射される全体の光強度が、ドライバ装置２０の最小電力レベルによって規定される所定の電力レベルを下回って低減され得る。１つのドライバ装置２０だけが作動され、対応して接続された照明装置１２に、ドライバ装置２０の最も低い可能電力レベルを提供する場合に、最小の電力レベルが達成され得る。この場合、他のドライバ装置２０は非作動にされ、それぞれ接続された照明装置１２に電力を提供しない。

ドライバ装置２０の各々は、単一の全体電力信号、ドライバ装置２０の最も低い可能調光レベル、ドライバユニット１８に組み込まれているドライバ装置２０の総数に基づき、また、ドライバユニット１８内のそれぞれのドライバ装置２０の番号に基づいて、それぞれの電力レベルを決定する。したがって、ドライバ装置２０は、個別の電力レベルに設定されることができ、例えば、単一の全体電力信号が増大される場合には連続的にスイッチをオンにされ、単一の全体電力信号が低減される場合には連続的にスイッチをオフにされ得る。

ドライバユニット１８が４つのドライバ装置２０を含み、ドライバ装置２０の最も低い調光レベルが１０％である場合、光ユニット１０の全体調光レベルは、ドライバ装置２０のうちの１つだけが作動され、ドライバ装置２０の最小電力レベル、すなわちドライバ装置２０の最大電力レベルの１０％を、対応する照明装置１２へと提供する場合に、２．５％の全体出力まで低減され得る。したがって、少ない技術的努力で、光ユニット１０の深い調光が達成され得る。

照明装置１２は、２５６階調で調光され得る、好ましい高電力ＬＥＤである。

図２では、単一のドライバ装置２０を有する光ユニット１０、又は、より深い調光レベルを提供するために２つのドライバ装置２０を有する光ユニット１０に関する、概略的な電力のダイアグラムが示される。

図２ａでは、１つのドライバ装置２０を含む通常のドライバユニット１８の、電力要求すなわち電力入力Ｐ_ｉｎに依存する電力出力Ｐ_ｏｕｔが示される。ドライバ装置２０の最小電力レベルは１０％であり、したがって、ドライバユニット１８の１０％を下回る電力出力は不可能である。

図２ｂ及び図２ｃでは、ドライバユニット１８に組み込まれた２つのドライバ装置２０の、電力要求すなわち電力入力Ｐ_ｉｎに依存する電力出力Ｐ_ｏｕｔが示される。１０％を下回る要求電力入力Ｐ_ｉｎに対し、ドライバ装置２０の一方だけがスイッチをオンにされ、すなわち作動される。電力出力Ｐ_ｏｕｔは、光ユニット１０が１０％の全体の照明レベルを放射するように、２０％まで継続的に増大される。図２Ｃに示されるように、光ユニット１０から要求される電力要求すなわち電力入力Ｐ_ｉｎが１０％に達するとき、第２のドライバ装置２０が作動される。この時点で、両方のドライバ装置２０が各々１０％を提供し、光ユニット１０の全体の光放射が１０％に設定されるように、第１のドライバ装置２０の電力レベルは、２０％から１０％まで低減される。このドライバ装置２０の１０％の最小調光レベルを超えると、２つのドライバ装置２０は線形に、同一に駆動される。図２ｄでは、電力入力Ｐ_ｉｎに依存する全体の電力出力Ｐ_ｏｕｔが、図２ｂ及び図２ｃに示される２つのドライバ装置によって提供される電力の重畳として示される。

したがって、図２ｂに示されるようにドライバ装置２０の一方だけを作動させることによって、より深い調光レベルが達成されることができ、この場合、５％の調光レベルが可能である。更に、ドライバ装置２０の電力出力Ｐ_ｏｕｔの利得は、作動されるドライバ装置２０の総数に依存し、作動されるドライバ装置２０の総数の増大と共に低減する。

図３では、ドライバユニット１８に、各々が２５％の最小電力レベルを有する４つのドライバ装置２０が組み込まれている場合に関する、電力要求すなわち電力入力Ｐ_ｉｎに依存する光ユニット１０の電力出力Ｐ_ｏｕｔが示される。光ユニット１０の全体の電力出力Ｐ_ｏｕｔは実線として示され、４つのドライバ装置２０の個別の電力出力は、様々な破線として示される。

この場合、光ユニット１０によって提供され得る最も低い電力出力Ｐ_ｏｕｔは、図３でＰ_１において示されるように、６．２５％である。この要求電力レベルに対し、第１のドライバ装置２０が作動される一方で、他のドライバ装置２０は非作動にされる。作動された単一のドライバ装置２０の電力出力は、Ｐ_２において１２．５％の電力入力に達するまで継続的に増大される。この場合、第１のドライバ装置２０の電力出力は、２５％の最も低い調光レベルまで低減され、第２のドライバ装置２０が作動される。作動された２つのドライバ装置２０の電力出力は同時に、継続的に増大され、各ドライバ装置２０は、同じ電力出力を有し、同一の電力利得を提供する。Ｐ_３において１８．７５％の電力入力レベルに達するとき、作動された２つのドライバ装置２０の電力出力は、２５％の最も低い調光レベルまで低減され、第３のドライバ装置２０が作動される。作動された３つのドライバ装置２０の電力出力は、継続的に増大され、各々が同じ電力レベルを提供し、同一の電力利得を有する。Ｐ_４において達せられる２５％の電力入力レベルにおいて、最後のドライバ装置２０すなわち第４のドライバ装置２０が作動され、したがってドライバ装置２０の各々が２５％の電力レベルを放射し、光ユニット１０の全体電力レベルは２５％である。したがって、複数のドライバ装置２０を連続的に作動させる（又は非作動にさせる）ことによって、光ユニット１０の深い調光が達成され得る。

電力出力の利得は、様々な電力レベルに対して作動されるドライバ装置２０の総数に依存し、作動されるドライバ装置２０の総数の増大と共に低減される。特に利得は、作動されるドライバ装置２０の総数に依存して、離散的な態様で低減される。

例えば４つのドライバ装置のうちの第１のドライバ装置２０だけが作動される場合に関する、電力入力に依存する電力出力の利得の変化は、全てのドライバ装置２０が作動される場合のドライバ装置２０の各々の利得よりも４倍高くなければならず、この結果、光ユニット１０の継続的に上昇する全体電力レベルが提供され得る。これに対応して、電力出力利得は、特に離散的な態様で、作動されるドライバ装置２０の総数の増大と共に低減される。

ドライバ装置２０の各々は、それぞれ接続された照明装置１２へと提供されるべき電力入力を、組み込まれているドライバ装置２０の総数、最小調光レベル、及びドライバユニット１８内のそれぞれのドライバ装置２０の番号に基づいて決定するための個別のアルゴリズムを用いるので、ドライバ装置２０を駆動するための中央制御ユニットは省かれ得る。

本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示され説明されたが、斯様な例示及び説明は、例示的又は典型的であると考えられるべきであり、限定と考えられるべきではなく、本発明は、開示された実施形態に限定されない。当業者によって、特許請求された発明を実施するにあたり、図面、明細書、及び添付の請求項の研究から、開示された実施形態の他のバリエーションが理解され達成されることができる。

請求項で、「含む」の文言は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットは、請求項に記載される複数項目の機能を満たすことができる。特定の手段が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用できないことを意味するわけではない。

請求項のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 特に１以上のＬＥＤを含む複数の照明素子である、複数の負荷素子を含む負荷を駆動するためのドライバユニットであって、
   前記負荷素子を個別に駆動するために前記負荷素子に接続される、複数のドライバ装置と、
   前記ドライバユニットによって設定されるべき単一の全体電力要求を含む電力制御信号を受信するための、制御インターフェースと、
   を含み、
   前記ドライバ装置の各々は、前記単一の全体電力要求を含む前記電力制御信号を受信するために、前記制御インターフェースに接続される、ドライバインターフェースを含み、
   前記ドライバ装置の各々は、前記単一の全体電力要求に基づいて個別電力レベルを決定し、前記個別電力レベルに従って前記負荷素子を駆動する、
   ドライバユニット。
2. 前記ドライバ装置の各々は、１つの前記負荷素子を個別に駆動するために、それぞれの前記１つの負荷素子に接続される、請求項１に記載のドライバユニット。
3. 前記単一の全体電力要求を含む前記電力制御信号を、前記ドライバ装置に提供するための、制御ユニットを更に含む、請求項１に記載のドライバユニット。
4. 前記ドライバ装置の各々は、同じドライバアドレスを有し、前記単一の全体電力要求を含む同一の前記電力制御信号を受信する、請求項１に記載のドライバユニット。
5. 前記電力制御信号を受信するために１つの制御アドレスを有する、請求項１に記載のドライバユニット。
6. 前記ドライバ装置は、前記ドライバユニットに組み込まれている前記ドライバ装置の総数に基づいて、それぞれの前記個別電力レベルを決定する、請求項１に記載のドライバユニット。
7. 前記ドライバ装置の各々は、前記ドライバユニット内のそれぞれの前記ドライバ装置の個体番号に基づいて、それぞれの前記個別電力レベルを決定する、請求項１に記載のドライバユニット。
8. 前記ドライバ装置は、前記ドライバ装置の各々によって提供され得る最も低い電力レベルに基づいて、それぞれの前記個別電力レベルを決定する、請求項１に記載のドライバユニット。
9. 前記負荷素子に電力を提供する作動される前記ドライバ装置の総数が、前記単一の全体電力要求と、前記ドライバユニットに組み込まれている前記ドライバ装置の総数と、に基づいて決定される、請求項１に記載のドライバユニット。
10. 前記ドライバ装置は、前記作動されるドライバ装置の前記総数に基づいて、前記作動されるドライバ装置によって提供される前記個別電力レベルの利得を決定する、請求項９に記載のドライバユニット。
11. 前記ドライバ装置は、更に、前記ドライバユニットに組み込まれている前記ドライバ装置の前記総数に基づいて、前記利得を決定する、請求項１０に記載のドライバユニット。
12. 前記ドライバ装置は、全体電力レベルが所定の電力レベルを下回る場合に、電力レベルを個別に決定する、請求項１に記載のドライバユニット。
13. 前記ドライバ装置は、前記作動されるドライバ装置の各々の利得及び電力レベルを同一の値に設定する、請求項９に記載のドライバユニット。
14. 特に１以上のＬＥＤを含む複数の照明素子である、複数の負荷素子を含む負荷を駆動するための駆動方法であって、
    前記負荷素子を駆動するための複数のドライバ装置に、単一の全体電力要求を含む電力制御信号を提供するステップと、
    前記単一の全体電力要求に基づいて、前記ドライバ装置の各々によって個別電力レベルを決定するステップと、
    前記個別電力レベルに従って、前記負荷素子を個別に駆動するステップと、
    を含む、駆動方法。
15. １以上のＬＥＤを含む複数の照明素子と、前記複数の照明素子を駆動するための請求項１に記載のドライバユニットと、を含む、光ユニット。
    

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