JP5469486B2 - New, inexpensive power line communication controller and receiver for discharge lighting ballasts with high noise immunity - Google Patents

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Description

本特許文献の開示の一部は、著作権保護を受ける構成要素を含む。著作権者は、米国特許商標庁の特許ファイルや特許記録に記載されている特許文献や特許情報開示の複製に意義はないが、その他のすべての著作権は、何であれ保有するものとする。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年３月５日出願の「A Novel Low Cost PLCController and Discharge Lighting Ballast Receiver with High Noise Immunity」と題する米国仮出願シリアル番号第６１／０３４，００４号の利益を主張する通常出願であり、上記仮出願を参照することにより一体となっている。 Part of the disclosure of this patent document includes components that are subject to copyright protection. The copyright holder has no significance in copying patent documents and patent information disclosures in patent files and patent records of the US Patent and Trademark Office, but retains all other copyrights.
(Cross-reference of related applications)
This application is a regular application claiming the benefit of US Provisional Application Serial No. 61 / 034,004 entitled “A Novel Low Cost PLC Controller and Discharge Lighting Ballast Receiver with High Noise Immunity” filed on March 5, 2008. Yes, by referring to the provisional application.

（発明の背景）
本発明は、一般に、電子安定器に安定器調光レベルを伝達する電力線通信（power linecommunication）システムに関する。 (Background of the Invention)
The present invention generally relates to a power line communication system that transmits ballast dimming levels to an electronic ballast.

本発明は、特に、ノイズへの耐性が改善された、電子安定器に安定器調光レベルを伝達する電力線通信システムに関連する。   The present invention particularly relates to a power line communication system that transmits ballast dimming levels to an electronic ballast with improved noise immunity.

電子安定器は、ガス放電ランプで消費される電力を生成し、またその量を制御するのに使われる。安定器調光レベルは、電子安定器の電源出力、ひいてはランプの光量を決定する。安定器調光レベルは、電子安定器に付随する電力線受信器（power line receiver）に伝えられるようになっている。電力線受信器は、調光レベルの情報を有する安定器制御信号を受信して、所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号を生成する。そしてこの調光レベル信号は、上記所望の調光レベルに従って、電子安定器にランプへの交流ランプ信号を生成させる。このようにして、使用者はランプで消費される電力を制御することができる。   Electronic ballasts are used to generate and control the amount of power consumed by gas discharge lamps. The ballast dimming level determines the power output of the electronic ballast and thus the light quantity of the lamp. The ballast dimming level is communicated to a power line receiver associated with the electronic ballast. The power line receiver receives a ballast control signal having dimming level information and generates a dimming level signal corresponding to the desired ballast dimming level. This dimming level signal then causes the electronic ballast to generate an AC lamp signal to the lamp according to the desired dimming level. In this way, the user can control the power consumed by the lamp.

多くの場合、ランプの調光レベルを、電子安定器に電力を供給する交流電力信号を通じて伝えるのが好ましい。電力線受信器に所望の調光レベルを伝える情報を、交流電力信号上に挿入するのに、電力線制御器（power line controller）が使用できる。電力線制御器は安定器制御信号を生成して、この安定器制御信号を交流電力信号に挿入する。そして、電力線受信器は交流電力信号からこの情報を取り出して、適切な調光レベル信号を生成する。この調光レベル信号は、一般に、安定器によってランプへ生成される電力量を制御するインバータ制御回路へと伝達される。   In many cases, it is preferable to communicate the dimming level of the lamp through an AC power signal that provides power to the electronic ballast. A power line controller can be used to insert information on the AC power signal that conveys the desired dimming level to the power line receiver. The power line controller generates a ballast control signal and inserts the ballast control signal into the AC power signal. The power line receiver then extracts this information from the AC power signal and generates an appropriate dimming level signal. This dimming level signal is generally transmitted to an inverter control circuit that controls the amount of power generated by the ballast to the lamp.

電力線モデムと高周波注入コードと線間電圧変調コードを使用するものを含め、交流電力線によって電子安定器に情報を伝える従来技術の解決方法が、いくつか存在する。しかしながら、交流電力信号に情報を挿入してその情報を安定器で取り出すのに必要となる装置は、高価である。また、これらのシステムはノイズに対して特に敏感であり、電力線によって所望の安定器調光レベルを伝えるには、高い信号レベルを有する安定器制御信号が必要である。これは、このシステムが複数の電子安定器と同時に通信する場合に特に当てはまる。   There are several prior art solutions that convey information to an electronic ballast via an AC power line, including those that use power line modems, high frequency injection codes, and line voltage modulation codes. However, the equipment required to insert information into an AC power signal and retrieve that information with a ballast is expensive. These systems are also particularly sensitive to noise and require a ballast control signal with a high signal level to convey the desired ballast dimming level over the power line. This is especially true when the system communicates simultaneously with multiple electronic ballasts.

よって、費用効率がより高く且つノイズへの耐性がより高い、交流電力信号に情報を挿入する電力線通信システムが必要とされている。   Therefore, there is a need for a power line communication system that inserts information into an AC power signal that is more cost effective and more resistant to noise.

（発明の要旨）
本発明は、交流電力線によって電子安定器に安定器調光レベルを伝える電力線通信システムに関する。このシステムは、交流電力線に接続される電力線制御器および電力線受信器を備える。電力線制御器は安定器制御信号を生成し、この信号を、交流電力線上を伝達される交流電力信号に挿入する。電力線受信器は、交流電力信号を受信して、この交流電力信号から安定器制御信号を取り出し、所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号を生成する。電力線受信器は、電子安定器と一体となっていてもよいし、電子安定器と通信する独立の装置であってもよい。 (Summary of the Invention)
The present invention relates to a power line communication system for transmitting a ballast dimming level to an electronic ballast by an AC power line. The system includes a power line controller and a power line receiver connected to an AC power line. The power line controller generates a ballast control signal and inserts this signal into the AC power signal transmitted over the AC power line. The power line receiver receives the AC power signal, extracts a ballast control signal from the AC power signal, and generates a dimming level signal corresponding to a desired ballast dimming level. The power line receiver may be integrated with the electronic ballast or may be an independent device that communicates with the electronic ballast.

本発明による電力線制御器は、安定器制御信号を生成する信号パターン回路を有する。この安定器制御信号は、電子安定器に調光レベルを伝えるための所定の通信コードに対応している。この通信コードは、単に電子安定器の調光レベルを表す方法の一つであって、これによって、電力線受信器がこの情報を適切な調光レベル信号に変換できる。電力線制御器によって伝えられる所望の安定器調光レベルは、この所望の安定器調光レベルに関連したある信号パターンとして、安定器制御信号内にうめ込まれる。   The power line controller according to the present invention includes a signal pattern circuit that generates a ballast control signal. This ballast control signal corresponds to a predetermined communication code for transmitting the dimming level to the electronic ballast. This communication code is just one way of representing the dimming level of the electronic ballast, which allows the power line receiver to convert this information into an appropriate dimming level signal. The desired ballast dimming level delivered by the power line controller is embedded in the ballast control signal as a signal pattern associated with this desired ballast dimming level.

交流電力信号に安定器制御信号を挿入するために、電力線制御器は、信号パターン回路と接続される変圧器を備える。この変圧器の二次巻線は、交流電力線と直列に接続されて、交流電力信号に安定器制御信号を挿入する。   In order to insert the ballast control signal into the AC power signal, the power line controller comprises a transformer connected to the signal pattern circuit. The secondary winding of this transformer is connected in series with the AC power line and inserts a ballast control signal into the AC power signal.

そして、この交流電力信号は電子安定器に伝達される。交流電力信号から安定器制御信号を取り出すために、電力線受信器は、交流電力線と直列に接続される共振回路を備える。この共振回路は、安定器制御信号を透過するとともに交流電力信号を除去するよう調整されている。そして、調光レベル検知回路が安定器制御信号の信号パターンを検知して、所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号を生成する。   This AC power signal is transmitted to the electronic ballast. In order to extract the ballast control signal from the AC power signal, the power line receiver includes a resonant circuit connected in series with the AC power line. The resonant circuit is tuned to pass the ballast control signal and remove the AC power signal. Then, the dimming level detection circuit detects the signal pattern of the ballast control signal and generates a dimming level signal corresponding to the desired ballast dimming level.

図１Ａは、本発明による電力線通信システムの一実施形態を示すブロック図である。FIG. 1A is a block diagram illustrating an embodiment of a power line communication system according to the present invention. 図１Ｂは、安定器制御信号の一実施形態の周波数帯域幅と、交流電力信号の一実施形態の周波数帯域幅と、共鳴回路の一実施形態の伝送帯域幅とを示す、周波数領域の図である。FIG. 1B is a frequency domain diagram illustrating the frequency bandwidth of one embodiment of a ballast control signal, the frequency bandwidth of one embodiment of an AC power signal, and the transmission bandwidth of one embodiment of a resonant circuit. is there. 図２は、本発明の電力線制御器の一実施形態を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the power line controller of the present invention. 図３は、図２に示す電力線制御器で作成される信号に関する、２つの説明図である。図３の上図は、電力線制御器の信号パターン回路で生成される調光レベル情報信号を示す、時間領域の説明図である。図３の下図は、電力線制御器が交流電力信号に安定器制御信号を挿入した後の、電子安定器に電力を供給するための交流電力信号を示す、時間領域の説明図である。FIG. 3 is two explanatory diagrams relating to signals generated by the power line controller shown in FIG. The upper diagram of FIG. 3 is an explanatory diagram in the time domain showing the dimming level information signal generated by the signal pattern circuit of the power line controller. The lower diagram of FIG. 3 is an explanatory diagram in the time domain showing an AC power signal for supplying power to the electronic ballast after the power line controller has inserted the ballast control signal into the AC power signal. 図４Ａは、電子安定器と接続される電力線受信器の一実施形態を示す回路図である。FIG. 4A is a circuit diagram illustrating one embodiment of a power line receiver connected to an electronic ballast. 図４Ｂは、図４Ａに示す電力線受信器によって交流電力信号から取り出された後の安定器制御信号を示す、時間領域の説明図である。FIG. 4B is an explanatory diagram in the time domain showing the ballast control signal after being extracted from the AC power signal by the power line receiver shown in FIG. 4A.

（発明の詳細な説明）
まず図１Ａを参照すると、電力線通信システム１０は、交流電力線１４Ａ，１４Ｂを通じて、一つ又は複数の電子安定器１２に所望の安定器調光レベルを伝える。電力線制御器１６は、電子安定器１２が所望の安定器調光レベルに従ってランプ１８を調光できるよう、電子安定器１２を制御する。 (Detailed description of the invention)
Referring first to FIG. 1A, the power line communication system 10 communicates a desired ballast dimming level to one or more electronic ballasts 12 through AC power lines 14A, 14B. The power line controller 16 controls the electronic ballast 12 so that the electronic ballast 12 can dimm the lamp 18 according to the desired ballast dimming level.

電子安定器１２を制御するために、電力線制御器１６は、交流電力線１４Ａ，１４Ｂ上を伝達される交流電力信号２２に安定器制御信号２０を挿入する。電力線受信器２４は、交流電力信号２２を受信して安定器制御信号２０を取り出す。そして、電力線受信器２４は、所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号２８を生成する。この調光レベル信号２８は例えば、電子安定器１２からの出力を制御するインバータ制御回路２６で受信される。そしてインバータ制御回路２６は、電子安定器１２が所望の安定器調光レベルで動作できるように、インバータ回路の動作周波数を調整するようになっている。   In order to control the electronic ballast 12, the power line controller 16 inserts the ballast control signal 20 into the AC power signal 22 transmitted on the AC power lines 14A and 14B. The power line receiver 24 receives the AC power signal 22 and extracts the ballast control signal 20. Then, the power line receiver 24 generates a dimming level signal 28 corresponding to the desired ballast dimming level. This dimming level signal 28 is received by, for example, an inverter control circuit 26 that controls the output from the electronic ballast 12. The inverter control circuit 26 adjusts the operating frequency of the inverter circuit so that the electronic ballast 12 can operate at a desired ballast dimming level.

電力線通信システム１０は、電子安定器へ調光レベルを伝えるアナログおよびデジタルの通信コードを使用して動作するものであってもよい。これらのコードは、一般に、ある特定の信号パターンとある特定の安定器調光レベルとを関連づける。例えばデジタルの通信コードを使う場合には、その信号パターンは、一続きの「０」と「１」とを表す。例えば電力線受信器２４は、その信号パターンを、特定の安定器調光レベルに対応したデジタルのワードに変換して、適切な調光レベル信号２８を作り出す。   The power line communication system 10 may operate using analog and digital communication codes that communicate dimming levels to the electronic ballast. These codes generally associate a specific signal pattern with a specific ballast dimming level. For example, when a digital communication code is used, the signal pattern represents a series of “0” and “1”. For example, the power line receiver 24 converts the signal pattern into a digital word corresponding to a particular ballast dimming level to produce an appropriate dimming level signal 28.

次に図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、例えば安定器制御信号２０は、電力線制御器１６によって特定の周波数帯域幅３４の範囲内で生成される。この安定器制御信号２０の周波数帯域幅３４は、交流電力信号２２の周波数帯域幅３６の範囲外にあるべきものである。理論上は、交流電力信号２２は周波数領域ではクロネッカーのデルタとして表されるので、無限に小さな周波数帯域幅３６を持っている。しかし実際には、交流電力信号２２の周波数帯域幅３６は、現に測定可能な帯域幅を持つ。図１Ｂは、安定器制御信号２０の中心周波数３４Ａを示す。この中心周波数は、一般に１５ｋＨｚか又はそれよりも大きい。例えば電力線受信器２４は、応答曲線３８Ａを有する共振回路３８を備え、この応答曲線は、交流電力信号２２の帯域幅３６の範囲外で帯域幅４０を持つ。一方、安定器制御信号２０の帯域幅３４は、共振回路３８の応答曲線３８Ａの帯域幅４０の範囲内にあるようになっている。これによって、電力線受信器２４は、安定器制御信号２０を受信するとともに交流電力信号２２を除去することができる。   Referring now to FIGS. 1A and 1B, for example, ballast control signal 20 is generated by power line controller 16 within a specific frequency bandwidth 34. The frequency bandwidth 34 of the ballast control signal 20 should be outside the range of the frequency bandwidth 36 of the AC power signal 22. Theoretically, the AC power signal 22 is represented as a Kronecker delta in the frequency domain and thus has an infinitely small frequency bandwidth 36. In practice, however, the frequency bandwidth 36 of the AC power signal 22 has a measurable bandwidth. FIG. 1B shows the center frequency 34A of the ballast control signal 20. This center frequency is generally 15 kHz or greater. For example, the power line receiver 24 includes a resonant circuit 38 having a response curve 38A, which has a bandwidth 40 outside the bandwidth 36 of the AC power signal 22. On the other hand, the bandwidth 34 of the ballast control signal 20 falls within the range of the bandwidth 40 of the response curve 38A of the resonance circuit 38. Thus, the power line receiver 24 can receive the ballast control signal 20 and remove the AC power signal 22.

帯域幅は、一般に、信号や回路の応答曲線の周波数信号成分が、振幅閾値よりも大きくなる周波数の範囲として規定される。帯域幅を規定する標準の振幅閾値は、一般に、信号の最大値の半分すなわち−３デシベルである。しかし、本願の帯域幅の意味は、閾値が最大値の半分すなわち−３デシベルであるものには限られない。帯域幅は、本発明の特定の応用に対応すべきものである。例えば、安定器制御信号２０が周波数領域において特に平坦であって、中心周波数から離れた信号成分を相当量含む場合には、安定器制御信号２０の帯域幅３４は、−３デシベルという閾値の上側又はその近くの信号成分を補償するために、より大きな振幅閾値によって規定される。逆に、安定器制御信号が著しく狭い場合には、安定器制御信号２０の帯域幅３４を規定する振幅閾値を低くして、感度の低い共振回路３８を使えるようにした方が好ましい。   The bandwidth is generally defined as a frequency range in which a frequency signal component of a response curve of a signal or a circuit is larger than an amplitude threshold value. The standard amplitude threshold that defines the bandwidth is typically half the maximum value of the signal, or -3 dB. However, the meaning of the bandwidth of the present application is not limited to the case where the threshold value is half of the maximum value, that is, -3 dB. The bandwidth should correspond to a particular application of the present invention. For example, if the ballast control signal 20 is particularly flat in the frequency domain and contains a significant amount of signal components that are far from the center frequency, the bandwidth 34 of the ballast control signal 20 is above the threshold of −3 dB. Or it is defined by a larger amplitude threshold to compensate for signal components nearby. On the other hand, when the ballast control signal is extremely narrow, it is preferable to lower the amplitude threshold value that defines the bandwidth 34 of the ballast control signal 20 so that the resonance circuit 38 with low sensitivity can be used.

再び図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、共振回路３８は、交流電力線１４Ａ，１４Ｂの一方と直列に接続されている。共振回路３８を交流電力線１４Ａ，１４Ｂの一方と直列に接続することによって、電力線受信器２４は、安定器制御信号２０が非常に弱い場合であっても安定器制御信号２０を検出することができる。共振回路３８を交流電力線１４Ａ，１４Ｂの一方と直列接続することにより、検出器を有する電力線受信器２４のＱ値を大きくすることができる。このＱ値が大きいことで、共振回路３８は、共振周波数３８Ｂ付近において大きな振幅で共振する。そこで、共振回路３８は、安定器制御信号２０の中心周波数３４Ａにできるだけ近い共鳴周波数３８Ｂを持つよう構成される。理論上は、共振周波数３８Ｂは、安定器制御信号２０の中心周波数３４Ａに等しくなるよう選択される。この直列接続された共振回路３８によって、高いノイズ耐性を得ることができ、また安定器制御信号２０の信号レベルを比較的低くすることができる。   1A and 1B again, the resonance circuit 38 is connected in series with one of the AC power lines 14A and 14B. By connecting the resonant circuit 38 in series with one of the AC power lines 14A, 14B, the power line receiver 24 can detect the ballast control signal 20 even when the ballast control signal 20 is very weak. . By connecting the resonance circuit 38 in series with one of the AC power lines 14A and 14B, the Q value of the power line receiver 24 having the detector can be increased. Since the Q value is large, the resonance circuit 38 resonates with a large amplitude in the vicinity of the resonance frequency 38B. Therefore, the resonance circuit 38 is configured to have a resonance frequency 38B as close as possible to the center frequency 34A of the ballast control signal 20. Theoretically, the resonant frequency 38B is selected to be equal to the center frequency 34A of the ballast control signal 20. This series-connected resonance circuit 38 can provide high noise immunity, and the signal level of the ballast control signal 20 can be relatively low.

次に、図２および図３には、電力線制御器１６の一実施形態の動作が示されている。電力線制御器１６は、信号パターン４４を持った調光レベル情報信号４２を生成する、信号パターン回路４３を備える。ここで、この信号パターン４４は所望の安定器調光レベルを伝えるために使用される。上述のように、例えば交流電力信号２２によって情報を伝えるためにコードを使用してもよい。例えば、調光レベル情報信号４２の信号パターン４４は、このようなコードのうちの一つに従って生成される。   Next, FIGS. 2 and 3 show the operation of an embodiment of the power line controller 16. The power line controller 16 includes a signal pattern circuit 43 that generates a dimming level information signal 42 having a signal pattern 44. Here, this signal pattern 44 is used to convey the desired ballast dimming level. As described above, a code may be used to convey information, for example, by the AC power signal 22. For example, the signal pattern 44 of the dimming level information signal 42 is generated according to one of such codes.

例えば、電力線制御器１６の図２に示す実施形態では、デジタル高周波注入方式に従って調光レベル情報信号４２を生成する信号パターン回路４３を備える。デジタル高周波注入方式の信号パターン４４は、ある一続きの２進数を表す、ある一続きの高周波パルス４４Ａである。例えば、図に示すように、調光レベル情報信号４２の特定の時間間隔４５の間に高周波パルス４４Ａが在る場合は「１」を表し、一方、特定の時間間隔の間に高周波パルス４４Ａがない場合は「０」を表す。この一続きの２進数は、所望の安定器調光レベルを表している。   For example, the embodiment shown in FIG. 2 of the power line controller 16 includes a signal pattern circuit 43 that generates a dimming level information signal 42 according to a digital high frequency injection method. The digital high frequency injection type signal pattern 44 is a series of high frequency pulses 44A representing a series of binary numbers. For example, as shown in the figure, when the high frequency pulse 44A is present during a specific time interval 45 of the dimming level information signal 42, it represents “1”, while the high frequency pulse 44A is present during the specific time interval. When there is not, “0” is represented. This series of binary numbers represents the desired ballast dimming level.

一続きの高周波パルス４４Ａを生成するために、信号パターン回路４３は、高周波信号４７を生成する高周波信号生成回路４６を備える。この高周波信号４７の周波数は、交流電力信号２２の周波数よりも大きくなっている。図に示す実施形態では、交流電力信号２２は５０Ｈｚから６０Ｈｚで動作するのに対し、高周波信号４７の周波数は１５４ｋＨｚよりも大きい。   In order to generate a series of high-frequency pulses 44 </ b> A, the signal pattern circuit 43 includes a high-frequency signal generation circuit 46 that generates a high-frequency signal 47. The frequency of the high frequency signal 47 is larger than the frequency of the AC power signal 22. In the illustrated embodiment, the AC power signal 22 operates from 50 Hz to 60 Hz, whereas the frequency of the high frequency signal 47 is greater than 154 kHz.

変圧器ＴＸ＿１の一次巻線５０は、信号パターン回路４３に接続されている。電力線制御器１６の出力端子５４Ａ，５４Ｂは、二次巻線５４を交流電力線１４Ｂと直列に接続するよう構成されるべきものである。高周波パルス４４Ａは、高周波信号生成回路４６と変圧器ＴＸ＿１とに接続されたスイッチ４８の開閉によって、作り出される。変圧器ＴＸ＿１は、信号パターン回路４３を交流電力信号２２から分離して、回路を保護するようになっている。スイッチ４８は、スイッチ４８が閉じているときには高周波信号４７を変圧器ＴＸ＿１に結合し、スイッチ４８が開いているときには高周波信号４７が変圧器ＴＸ＿１へ伝わるのを一時的に止める。スイッチ４８の開閉時間の長さを決めることで、調光レベル情報信号４２の信号パターン４４は、一続きの高周波パルス４４Ａを通じて所望の安定器調光レベルを表す。   The primary winding 50 of the transformer TX_1 is connected to the signal pattern circuit 43. The output terminals 54A and 54B of the power line controller 16 should be configured to connect the secondary winding 54 in series with the AC power line 14B. The high frequency pulse 44A is generated by opening and closing a switch 48 connected to the high frequency signal generation circuit 46 and the transformer TX_1. The transformer TX_1 separates the signal pattern circuit 43 from the AC power signal 22 to protect the circuit. The switch 48 couples the high frequency signal 47 to the transformer TX_1 when the switch 48 is closed and temporarily stops the high frequency signal 47 from being transmitted to the transformer TX_1 when the switch 48 is open. By determining the length of the switch 48 opening and closing time, the signal pattern 44 of the dimming level information signal 42 represents the desired ballast dimming level through a series of high frequency pulses 44A.

安定器制御信号２０は交流電力信号２２に挿入され、この安定器制御信号２０は調光レベル情報信号４２と関連している。安定器制御信号２０は、調光レベル情報信号４２であってもよい。電力線受信器および交流電力システムは、それ自体、調光用の安定器制御信号２０すなわち調光レベル情報信号４２の受信および処理に耐えられるよう設計されている。しかし、調光レベル情報信号４２は、交流電力線１４Ａ，１４Ｂ上を伝達されるには好ましくない特性を持っている場合がある。そのような場合には、電力線制御器１６が交流電力信号２２に適切な安定器制御信号２０を挿入できるように、特定の部品を加えてもよい。   Ballast control signal 20 is inserted into AC power signal 22, which is associated with dimming level information signal 42. The ballast control signal 20 may be a dimming level information signal 42. The power line receiver and AC power system are themselves designed to withstand the reception and processing of the dimming ballast control signal 20, the dimming level information signal 42. However, the dimming level information signal 42 may have characteristics that are undesirable for being transmitted on the AC power lines 14A and 14B. In such a case, certain components may be added so that the power line controller 16 can insert an appropriate ballast control signal 20 into the AC power signal 22.

例えば、調光レベル情報信号４２から直流信号成分を除去するために、信号パターン回路４３と変圧器ＴＸ＿１との間に直流フィルタＣｂが結合されていてもよい。これによって、直流信号成分が交流電力線１４Ａ，１４Ｂ上を伝達されるのを防ぐことができる。また変圧器ＴＸ＿１は、調光レベル情報信号４２の特性、例えば安定器制御信号２０の電圧振幅や電流振幅など、に影響を及ぼしてもよい。また電力線制御器１６は、電力線受信器で必要とされる独自の特性に応じて、安定器制御信号２０の信号パターン４４のタイミングや周波数特性、又は形状をコントロールする機器を、さらに備えてもよい。安定器制御信号２０内の高周波成分が交流電力線１４Ａ，１４Ｂで反射されるのを防ぐために、交流電力線１４Ａと１４Ｂとの間に高周波フィルタＣ２が接続されていてもよい。   For example, a DC filter Cb may be coupled between the signal pattern circuit 43 and the transformer TX_1 in order to remove a DC signal component from the dimming level information signal 42. As a result, the DC signal component can be prevented from being transmitted on the AC power lines 14A and 14B. The transformer TX_1 may also affect the characteristics of the dimming level information signal 42, such as the voltage amplitude and current amplitude of the ballast control signal 20. The power line controller 16 may further include a device that controls the timing, frequency characteristics, or shape of the signal pattern 44 of the ballast control signal 20 according to the unique characteristics required by the power line receiver. . In order to prevent the high frequency component in the ballast control signal 20 from being reflected by the AC power lines 14A and 14B, a high frequency filter C2 may be connected between the AC power lines 14A and 14B.

交流電力信号２２に安定器制御信号２０を挿入するため、変圧器ＴＸ＿１の二次巻線５４は、交流送電線１４Ｂと直列に接続するようになっている。一方、電力線制御器１６は、交流電力線１４Ａ，１４Ｂのどちらかに接続するようになっており、交流電力信号２２に安定器制御信号２０を挿入する。この二次巻線５４の直列接続によって、電力線制御器１６は、交流電力信号２２に比較的弱いような安定器制御信号２０を挿入することができる。   In order to insert the ballast control signal 20 into the AC power signal 22, the secondary winding 54 of the transformer TX_1 is connected in series with the AC power transmission line 14B. On the other hand, the power line controller 16 is connected to either of the AC power lines 14 </ b> A and 14 </ b> B, and inserts the ballast control signal 20 into the AC power signal 22. The series connection of the secondary windings 54 allows the power line controller 16 to insert a ballast control signal 20 that is relatively weak into the AC power signal 22.

図に示す実施形態では、信号パターン回路４３内のスイッチ制御回路５６がスイッチ４８を開閉して、信号パターン４４を生成する。このスイッチ制御回路５６は調光レベル入力信号５８を受信して、交流電力線１４Ａ，１４Ｂ上を伝達される所望の安定器調光レベルを決定する。調光レベル入力信号５８は、所望の調光レベルを表すデジタルの信号であってもよいし、例えばその直流レベルが所望の調光レベルを示す直流信号のような、アナログの信号であってもよい。   In the embodiment shown in the figure, the switch control circuit 56 in the signal pattern circuit 43 opens and closes the switch 48 to generate the signal pattern 44. The switch control circuit 56 receives the dimming level input signal 58 and determines the desired ballast dimming level transmitted on the AC power lines 14A, 14B. The dimming level input signal 58 may be a digital signal indicating a desired dimming level, or may be an analog signal such as a DC signal whose DC level indicates a desired dimming level. Good.

いずれにせよ、スイッチ制御回路５６は、所望の安定器調光レベルを伝達しそれに応じてスイッチ４８を開閉することで、この情報を適切な信号パターン４４へと変換する。従って、スイッチ制御回路５６は、調光レベルコードに関する情報を保存または受信して、適切な調光レベル情報信号４２を生成するようになっている。また、調光レベル入力信号５８がデジタル信号の場合には、スイッチ制御回路５６は単にスイッチ４８を開閉させるようになっており、このデジタル信号の「１」と「０」とに従って１と０との信号パターン４４を作り出す。   In any case, the switch control circuit 56 converts this information into an appropriate signal pattern 44 by transmitting the desired ballast dimming level and opening and closing the switch 48 accordingly. Accordingly, the switch control circuit 56 stores or receives information relating to the dimming level code and generates an appropriate dimming level information signal 42. When the dimming level input signal 58 is a digital signal, the switch control circuit 56 simply opens and closes the switch 48. According to the digital signal “1” and “0”, 1 and 0 are set. The signal pattern 44 is generated.

一方、電力線受信器が、調光レベル入力信号５８のデジタル形式を変換する機器を備えていない場合には、スイッチ制御回路５６は、この調光レベル入力信号を所望の安定器調光レベルに合った適切なデジタル形式に変換し、この形式に従って信号パターン４４を生成するようになっている。   On the other hand, if the power line receiver does not include a device that converts the digital format of the dimming level input signal 58, the switch control circuit 56 matches the dimming level input signal to the desired ballast dimming level. The signal pattern 44 is generated in accordance with this format.

そして、調光レベル入力信号５８がアナログ信号の場合には、スイッチ制御回路５６は、調光レベル入力信号５８の信号レベルと所望の安定器調光レベルとを関連づけ、それに応じてスイッチ４８を開閉するようになっている。一旦この安定器制御信号２０が交流電力信号２２に挿入されると、交流電力信号２２は交流電力線１４Ａ，１４Ｂ上を伝達されて、一つ又は複数の電子安定器１２に電力を供給する。図に示す実施形態は、調光レベル情報信号４２内の一続きの高周波パルス４４Ａを含んだ、安定器制御信号２０を生成する。図３の下図は、安定器制御信号２０が挿入された後の交流電力信号２２を示す。高周波パルス４４Ａが、電力線受信器と通信するために交流電力信号２２上に挿入されている。   When the dimming level input signal 58 is an analog signal, the switch control circuit 56 associates the signal level of the dimming level input signal 58 with the desired ballast dimming level, and opens and closes the switch 48 accordingly. It is supposed to be. Once this ballast control signal 20 is inserted into the AC power signal 22, the AC power signal 22 is transmitted over the AC power lines 14A, 14B to supply power to one or more electronic ballasts 12. The illustrated embodiment generates a ballast control signal 20 that includes a series of high frequency pulses 44A within the dimming level information signal 42. The lower diagram of FIG. 3 shows the AC power signal 22 after the ballast control signal 20 has been inserted. A high frequency pulse 44A is inserted on the AC power signal 22 to communicate with the power line receiver.

次に、図１Ｂ，図４Ａ，図４Ｂには、安定器制御信号２０とともに交流電力信号２２を受信する電力線受信器２４の、一実施形態の動作が示されている。図４Ａに示す電力線受信器２４は、電子安定器８０に組み入れられている。入力端子ＴＡＲ，ＴＢＲは、電力線受信器２４が交流電力線１４Ｂと接続されるときには共振回路３８が交流電力線１４Ｂと直列に接続できるように、構成されている。電力線受信器２４の共振回路３８は、コンデンサＣ＿ｒと変圧器ＴＸ＿ｒの一次巻線６０とを有する並列共振回路として示されている。この共振回路３８は、安定器制御信号２０が歪まないよう、電子安定器８０内の電磁干渉フィルタ６３の前で交流電力線１４Ｂと接続されている。従って変圧器ＴＸ＿ｒは、電力線１４Ｂから電力線受信器２４を分離するよう働き、また、安定器制御信号２０を受信する共振回路３８の一部をなしている。   Next, FIG. 1B, FIG. 4A, and FIG. 4B illustrate the operation of one embodiment of the power line receiver 24 that receives the AC power signal 22 along with the ballast control signal 20. The power line receiver 24 shown in FIG. 4A is incorporated in an electronic ballast 80. The input terminals TAR and TBR are configured so that the resonance circuit 38 can be connected in series with the AC power line 14B when the power line receiver 24 is connected to the AC power line 14B. The resonant circuit 38 of the power line receiver 24 is shown as a parallel resonant circuit having a capacitor C_r and a primary winding 60 of the transformer TX_r. The resonance circuit 38 is connected to the AC power line 14B in front of the electromagnetic interference filter 63 in the electronic ballast 80 so that the ballast control signal 20 is not distorted. The transformer TX_r thus serves to isolate the power line receiver 24 from the power line 14B and forms part of the resonant circuit 38 that receives the ballast control signal 20.

上で説明したように、共振回路３８は、例えば安定器制御信号２０を透過するとともに交流電力信号２２を除去するような帯域幅４０を持つ。このため、部品Ｃ＿ｒと変圧器ＴＸ＿ｒの一次巻線６０とは、共振回路３８がこの安定器制御信号２０を受信するのに適した帯域幅４０を持つよう調整される。このようにして、共振回路３８は交流電力信号２２から安定器制御信号２０を取り出し、この安定器制御信号２０を、調光レベル検知回路６６に接続された変圧器ＴＸ＿ｒの二次巻線６４に伝達する。図１Ｂに図示されるように、安定器制御信号２０の帯域幅３４は、共振回路３８の応答曲線３８Ａの帯域幅４０の範囲内にある。   As described above, the resonant circuit 38 has a bandwidth 40 that transmits, for example, the ballast control signal 20 and removes the AC power signal 22. For this reason, the component C_r and the primary winding 60 of the transformer TX_r are adjusted to have a bandwidth 40 suitable for the resonant circuit 38 to receive the ballast control signal 20. In this way, the resonance circuit 38 extracts the ballast control signal 20 from the AC power signal 22, and this ballast control signal 20 is applied to the secondary winding 64 of the transformer TX_r connected to the dimming level detection circuit 66. introduce. As illustrated in FIG. 1B, the bandwidth 34 of the ballast control signal 20 is within the bandwidth 40 of the response curve 38A of the resonant circuit 38.

調光レベル検知回路６６は、安定器制御信号２０上の信号パターン６８を検知して、所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号７２を生成する。図に示す実施形態では、信号パターン６８は、高周波デジタル通信コードに従ってフォーマットされている。一つ一つの「１」又は「０」は、安定器制御信号２０の時間間隔６８Ｂの間に高周波パルス６８Ａがあるかないかによって表される。調光レベル検知回路６６は、信号パターン復元回路７０で安定器制御信号２０を受信する。ここで信号パターン復元回路７０は、信号パターン６８を、所望の安定器調光レベルを表すデジタル信号７４へと変換する。従って信号パターン復元回路７０は、高周波パルス６８Ａを検知するとともに安定器制御信号２０の信号パターン６８に従ってデジタル信号７４を作り出すことのできる、アナログ−デジタル変換器を備える。調光信号生成回路７６は、デジタル信号７４を受信して、デジタル信号７４に基づく所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号７２を生成する。   The dimming level detection circuit 66 detects the signal pattern 68 on the ballast control signal 20 and generates a dimming level signal 72 corresponding to a desired ballast dimming level. In the illustrated embodiment, the signal pattern 68 is formatted according to a high frequency digital communication code. Each "1" or "0" is represented by whether or not there is a high frequency pulse 68A during the time interval 68B of the ballast control signal 20. The dimming level detection circuit 66 receives the ballast control signal 20 by the signal pattern restoration circuit 70. Here, the signal pattern restoration circuit 70 converts the signal pattern 68 into a digital signal 74 representing a desired ballast dimming level. Accordingly, the signal pattern restoration circuit 70 includes an analog-to-digital converter that can detect the high frequency pulse 68A and generate the digital signal 74 according to the signal pattern 68 of the ballast control signal 20. The dimming signal generation circuit 76 receives the digital signal 74 and generates a dimming level signal 72 corresponding to a desired ballast dimming level based on the digital signal 74.

そして、調光レベル信号７２は例えば、電子安定器８０のインバータ７８のスイッチ周波数を制御するインバータ制御回路７７へと伝達される。本実施形態では、調光レベル信号７２は、所望の安定器調光レベルに対応した信号レベルを持つ直流信号である。インバータ制御回路７７は調光レベル信号７２を参照信号として用い、この参照信号とインバータ７８やランプからの信号とを比較する。この比較に従って、インバータ７８のスイッチ周波数が調整されて交流ランプ信号８２を生成する。よって、ランプ８４で消費される電力は、調光レベル信号７２に従って調整される。このように、調光信号生成回路７６は、例えば、デジタル信号７４を受信してこのデジタル信号７４を調光レベル信号７２へと変換するデジタル−アナログ変換器を用いて構成される。   The dimming level signal 72 is transmitted to an inverter control circuit 77 that controls the switch frequency of the inverter 78 of the electronic ballast 80, for example. In the present embodiment, the dimming level signal 72 is a DC signal having a signal level corresponding to a desired ballast dimming level. The inverter control circuit 77 uses the dimming level signal 72 as a reference signal, and compares this reference signal with signals from the inverter 78 and the lamp. In accordance with this comparison, the switch frequency of inverter 78 is adjusted to produce AC ramp signal 82. Therefore, the power consumed by the lamp 84 is adjusted according to the dimming level signal 72. Thus, the dimming signal generation circuit 76 is configured using, for example, a digital-analog converter that receives the digital signal 74 and converts the digital signal 74 into the dimming level signal 72.

上記のように、新規で有用な「安価なＰＬＣ制御器およびノイズへの耐性が高い放電照明安定器受信器」という本発明の特定の実施形態について述べたが、請求項で規定されている場合を除き、上記記載内容が本発明の範囲の限界であると解釈されることを意図するものではない。   As described above, a specific embodiment of the present invention has been described as a new and useful “inexpensive PLC controller and noise immunity discharge lighting ballast receiver”, as defined in the claims. The above description is not intended to be construed as a limitation on the scope of the invention.

Claims (6)

交流電力線から交流電力信号を受信するよう接続される電子安定器の、安定器調光レベルを制御するための電力線制御器であって、
所望の安定器調光レベルと関連した信号パターンを有する調光レベル情報信号を生成する、信号パターン回路と、
変圧器コイルを備え、前記信号パターン回路と結合される変圧器と、
前記調光レベル情報信号と関連した安定器制御信号を前記交流電力信号上に挿入できるように、前記変圧器コイルを前記交流電力線と直列に接続するよう構成される、一次出力端子および二次出力端子とを備え、
前記信号パターン回路は、さらに、
高周波信号を生成する高周波信号生成回路と、
閉じているときには前記高周波信号を前記変圧器へと伝達させるとともに、開いているときには前記高周波信号の前記変圧器への伝達を一時停止させ、それによって、前記調光レベル情報信号の前記信号パターンが、前記所望の安定器調光レベルと関連した一続きの高周波パルスを含むことができるように、前記高周波信号生成回路と前記変圧器との間に結合されるスイッチとを備えることを特徴とする
電力線制御器。 A power line controller for controlling the ballast dimming level of an electronic ballast connected to receive an AC power signal from an AC power line,
A signal pattern circuit for generating a dimming level information signal having a signal pattern associated with a desired ballast dimming level;
A transformer comprising a transformer coil and coupled to the signal pattern circuit;
A primary output terminal and a secondary output configured to connect the transformer coil in series with the AC power line so that a ballast control signal associated with the dimming level information signal can be inserted onto the AC power signal. for example Bei and a terminal,
The signal pattern circuit further includes:
A high-frequency signal generation circuit for generating a high-frequency signal;
When closed, the high-frequency signal is transmitted to the transformer, and when open, the transmission of the high-frequency signal to the transformer is temporarily stopped, whereby the signal pattern of the dimming level information signal is A switch coupled between the high frequency signal generation circuit and the transformer so as to include a series of high frequency pulses associated with the desired ballast dimming level. Power line controller. 交流電力線から交流電力信号を受信するよう接続される電子安定器の、安定器調光レベルを制御する方法であって、
所望の安定器調光レベルに関連した信号パターンを有する調光レベル情報信号を生成することと、
前記交流電力線と直列に接続された変圧器コイルを備えた変圧器を利用して、前記交流電力信号上に、前記調光レベル情報信号と関連した安定器制御信号を挿入することとを含み、
前記調光レベル情報信号を生成するときには、さらに、
高周波信号を生成することと、
前記高周波信号を前記変圧器へと伝達させおよび前記高周波信号の前記変圧器への伝達を遮断し、それによって前記調光レベル情報信号の前記信号パターンが一続きの高周波パルスを含むことによって、前記調光レベル情報信号上に前記信号パターンを作り出すこととを含むことを特徴とする
電子安定器の安定器調光レベルを制御する方法。 A method of controlling the ballast dimming level of an electronic ballast connected to receive an AC power signal from an AC power line, comprising:
Generating a dimming level information signal having a signal pattern associated with a desired ballast dimming level;
Inserting a ballast control signal associated with the dimming level information signal onto the AC power signal using a transformer comprising a transformer coil connected in series with the AC power line;
When generating the dimming level information signal,
Generating a high frequency signal;
Transmitting the high-frequency signal to the transformer and interrupting the transmission of the high-frequency signal to the transformer, whereby the signal pattern of the dimming level information signal includes a series of high-frequency pulses, it characterized it to contain and to produce the signal pattern on the dimming level information signal
A method for controlling the ballast dimming level of an electronic ballast. 交流電力線から交流電力信号を受信するよう接続される電子安定器の、安定器調光レベルを決定するための電力線受信器であって、
所望の安定器調光レベルと関連した信号パターンを有し前記交流電力信号によって伝達される安定器制御信号を検出する、共振回路と、
前記共振回路を前記交流電力線と直列に接続するよう構成される、一次入力端子および二次入力端子と、
前記共振回路と接続されて、前記安定器制御信号の前記信号パターンを検知して前記所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号を生成する調光レベル検知回路とを備え、前記共振回路は、前記安定器制御信号の中心周波数に近い共鳴周波数を持つよう構成されていることを特徴とする
電力線受信器。 A power line receiver for determining a ballast dimming level of an electronic ballast connected to receive an AC power signal from an AC power line,
A resonant circuit having a signal pattern associated with a desired ballast dimming level and detecting a ballast control signal transmitted by the AC power signal;
A primary input terminal and a secondary input terminal configured to connect the resonant circuit in series with the AC power line;
A dimming level detection circuit connected to the resonance circuit for detecting the signal pattern of the ballast control signal and generating a dimming level signal corresponding to the desired ballast dimming level; The circuit is configured to have a resonance frequency close to a center frequency of the ballast control signal.
Power line receiver. 電子安定器の安定器調光レベルを決定する方法であって、
交流電力線から、所望の安定器調光レベルに関連した信号パターンを有する安定器制御信号を含んだ、交流電力信号を受信することと、
前記交流電力線と直列に接続された共振回路を利用して前記安定器制御信号を検出することと、
前記安定器制御信号の前記信号パターンを検知することと、
前記所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号を生成することと、
前記共振回路の共振周波数を、前記安定器制御信号の中心周波数に近い周波数とすることとを含むことを特徴とする
電子安定器の安定器調光レベルを決定する方法。 A method for determining a ballast dimming level of an electronic ballast, comprising:
Receiving from the AC power line an AC power signal including a ballast control signal having a signal pattern associated with a desired ballast dimming level;
Detecting the ballast control signal using a resonant circuit connected in series with the AC power line;
Detecting the signal pattern of the ballast control signal;
Generating a dimming level signal corresponding to the desired ballast dimming level;
The resonant frequency of the resonant circuit, comprising the frequency and child Toto near the center frequency of the ballast control signal
How to determine the ballast dimming level of electronic ballasts. 電子安定器に安定器調光レベルを伝達するための電力線通信システムであって、
前記電子安定器へ交流電力信号を伝達するための交流電力線と、
所望の安定器調光レベルに関連した信号パターンを有する安定器制御信号を生成し、前記交流電力線と接続されて前記安定器制御信号を前記交流電力信号上に挿入する請求項１の電力線制御器と、
前記安定器制御信号とともに前記交流電力信号を受信する請求項３の電力線受信器とを備え、
前記電力線受信器は、
前記交流電力線と直列に接続されて、前記交流電力信号から前記安定器制御信号を取り出す共振回路と、
前記共振回路と接続されて、前記安定器制御信号の前記信号パターンを検知するとともに前記所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号を生成するよう機能する調光レベル検知回路とを備えることを特徴とする
電力線通信システム。 A power line communication system for transmitting ballast dimming levels to an electronic ballast ,
An AC power line for transmitting an AC power signal to the electronic ballast;
The power line controller of claim 1, wherein a ballast control signal having a signal pattern associated with a desired ballast dimming level is generated and connected to the AC power line to insert the ballast control signal onto the AC power signal. When,
The power line receiver of claim 3 for receiving the AC power signal together with the ballast control signal,
The power line receiver is
A resonance circuit connected in series with the AC power line to extract the ballast control signal from the AC power signal;
It is connected to the resonant circuit, and said desired function to that dimming level detecting circuit to generate a dimming level signal corresponding to a ballast dimming level while sensing the signal pattern of the ballast control signal and wherein the Rukoto with
Power line communication system. 電子安定器に安定器調光レベルを伝達する方法であって、
所望の安定器調光レベルに関連した信号パターンを有する安定器制御信号を生成することと、
交流電力線上を伝達される交流電力信号上に、前記安定器制御信号を挿入することと、
前記調光レベル情報信号を生成するときには、さらに、
高周波信号を生成することと、
前記高周波信号を前記変圧器へと伝達させおよび前記高周波信号の前記変圧器への伝達を遮断し、それによって前記調光レベル情報信号の前記信号パターンが一続きの高周波パルスを含むことによって、前記調光レベル情報信号上に前記信号パターンを作り出すことと、
前記安定器制御信号とともに前記交流電力信号を受信することと、
前記交流電力線と直列に接続された共振回路を利用して、前記交流電力信号から前記安定器制御信号を取り出すことと、
前記安定器制御信号の前記信号パターンを検知することと、
前記所望の安定器調光レベルに対応した調光レベル信号を生成することと、
前記共振回路の共振周波数を、前記安定器制御信号の中心周波数に近い周波数とすることとを含むことを特徴とする
電子安定器に安定器調光レベルを伝達する方法。 A way to transmit From Teiutsuwacho light level to the electronic ballast,
Generating a ballast control signal having a signal pattern associated with a desired ballast dimming level;
Inserting the ballast control signal on the AC power signal transmitted on the AC power line;
When generating the dimming level information signal,
Generating a high frequency signal;
Transmitting the high-frequency signal to the transformer and interrupting the transmission of the high-frequency signal to the transformer, whereby the signal pattern of the dimming level information signal includes a series of high-frequency pulses, Creating the signal pattern on a dimming level information signal;
And receiving said ac power signal with said ballast control signal,
Using a connected resonant circuit to the AC power line in series, and this taking out the previous SL ballast control signal from said AC power signal,
Detecting the signal pattern of the ballast control signal;
Generating a dimming level signal corresponding to the desired ballast dimming level ;
The resonant frequency of the resonant circuit, characterized by including Mukoto and to a frequency close to the center frequency of the ballast control signal
How to transmit the safe Teiutsuwacho light level electronic ballast.
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