JP5711727B2 - 入力電源検知及び調光回路 - Google Patents

Description

本発明の主題は照明装置に関し、より具体的には、発光素子のための調光制御に関する。

照明用の多くの制御回路は、位相カット調光を使用する。位相カット調光では、ＡＣ波形の一部、例えば前縁又は後縁を消去（「カット」）して、照明装置に供給されるＲＭＳ電圧を低下させる。白熱灯に使用した場合、このＲＭＳ電圧の低下に対応して電流も低下し、従って消費電力及び光出力が低下する。ＲＭＳ電圧が低下するにつれ、白熱灯からの光出力も減少する。

最近では、一般照明に光を供給する固体照明システムが開発されてきている。これらの固体照明システムは、ＡＣ線間電圧を受け取って固体発光体の駆動に適した電圧及び／又は電流に変換する電源に結合された発光ダイオード又はその他の固体光源を利用する。発光ダイオード光源のための一般的な電源としては、線形電流調整電源、及び／又はパルス幅変調電流及び／又は電圧調整電源が挙げられる。

固体光源を駆動するための多くの異なる技術が多くの異なる出願に記載されており、例えば、Ｍｉｌｌｅｒに付与された米国特許第３，７５５，６９７号、Ｈａｓｅｇａｗａ他に付与された米国特許第５，３４５，１６７号、Ｏｒｔｉｚに付与された米国特許第５，７３６，８８１号、Ｐｅｒｒｙに付与された米国特許第６，１５０，７７１号、Ｂｅｂｅｎｒｏｔｈに付与された米国特許第６，３２９，７６０号、Ｌａｔｈａｍ，II他に付与された米国特許第６，８７３，２０３号、Ｄｉｍｍｉｃｋに付与された米国特許第５，１５１，６７９号、Ｐｅｔｅｒｓｏｎに付与された米国特許第４，７１７，８６８号、Ｃｈｏｉ他に付与された米国特許第５，１７５，５２８号、Ｄｅｌａｙに付与された米国特許第３，７８７，７５２号、Ａｎｄｅｒｓｏｎ他に付与された米国特許第５，８４４，３７７号、Ｇｈａｎｅｍに付与された米国特許第６，２８５，１３９号、Ｒｅｉｓｅｎａｕｅｒ他に付与された米国特許第６，１６１，９１０号、Ｆｉｓｌｅｒに付与された米国特許第４，０９０，１８９号、Ｒａｈｍ他に付与された米国特許第６，６３６，００３号、Ｘｕ他に付与された米国特許第７，０７１，７６２号、Ｂｉｅｂｌ他に付与された米国特許第６，４００，１０１号、Ｍｉｎ他に付与された米国特許第６，５８６，８９０号、Ｆｏｓｓｕｍ他に付与された米国特許第６，２２２，１７２号、Ｋｉｌｅｙに付与された米国特許第５，９１２，５６８号、Ｓｗａｎｓｏｎ他に付与された米国特許第６，８３６，０８１号、Ｍｉｃｋに付与された米国特許第６，９８７，７８７号、Ｂａｌｄｗｉｎ他に付与された米国特許第７，１１９，４９８号、Ｂａｒｔｈ他に付与された米国特許第６，７４７，４２０号、Ｌｅｂｅｎｓ他に付与された米国特許第６，８０８，２８７号、Ｂｅｒｇ−ｊｏｈａｎｓｅｎに付与された米国特許第６，８４１，９４７号、Ｒｏｂｉｎｓｏｎ他に付与された米国特許第７，２０２，６０８号、Ｋａｍｉｋａｗａ他に付与された米国特許第６，９９５，５１８号、米国特許第６，７２４，３７６号、米国特許第７，１８０，４８７号、Ｈｕｔｃｈｉｓｏｎ他に付与された米国特許第６，６１４，３５８号、Ｓｗａｎｓｏｎ他に付与された米国特許第６，３６２，５７８号、Ｈｏｃｈｓｔｅｉｎに付与された米国特許第５，６６１，６４５号、Ｌｙｓ他に付与された米国特許第６，５２８，９５４号、Ｌｙｓ他に付与された米国特許第６，３４０，８６８号、Ｌｙｓ他に付与された米国特許第７，０３８，３９９号、Ｓａｉｔｏ他に付与された米国特許第６，５７７，０７２号、及びＩｌｌｉｎｇｗｏｒｔｈに付与された米国特許第６，３８８，３９３号に記載されるものが挙げられる。

米国特許第３，７５５，６９７号明細書 米国特許第５，３４５，１６７号明細書 米国特許第５，７３６，８８１号明細書 米国特許第６，１５０，７７１号明細書 米国特許第６，３２９，７６０号明細書 米国特許第６，８７３，２０３号明細書 米国特許第５，１５１，６７９号明細書 米国特許第４，７１７，８６８号明細書 米国特許第５，１７５，５２８号明細書 米国特許第３，７８７，７５２号明細書 米国特許第５，８４４，３７７号明細書 米国特許第６，２８５，１３９号明細書 米国特許第６，１６１，９１０号明細書 米国特許第４，０９０，１８９号明細書 米国特許第６，６３６，００３号明細書 米国特許第７，０７１，７６２号明細書 米国特許第６，４００，１０１号明細書 米国特許第６，５８６，８９０号明細書 米国特許第６，２２２，１７２号明細書 米国特許第５，９１２，５６８号明細書 米国特許第６，８３６，０８１号明細書 米国特許第６，９８７，７８７号明細書 米国特許第７，１１９，４９８号明細書 米国特許第６，７４７，４２０号明細書 米国特許第６，８０８，２８７号明細書 米国特許第６，８４１，９４７号明細書 米国特許第７，２０２，６０８号明細書 米国特許第６，９９５，５１８号明細書 米国特許第６，７２４，３７６号明細書 米国特許第７，１８０，４８７号明細書 米国特許第６，６１４，３５８号明細書 米国特許第６，３６２，５７８号明細書 米国特許第５，６６１，６４５号明細書 米国特許第６，５２８，９５４号明細書 米国特許第６，３４０，８６８号明細書 米国特許第７，０３８，３９９号明細書 米国特許第６，５７７，０７２号明細書 米国特許第６，３８８，３９３号明細書 米国特許出願公開第１２／３２８，１４４号明細書 米国特許出願公開第１２／３２８，１１５号明細書 米国特許出願公開第６０／８４４，３２５号明細書 米国特許出願公開第１１／８５４，７４４号明細書

多くの設備では、通常時には（ＡＣ線間電圧などの）１次ＡＣ電源から起動する非常照明が、バッテリーなどの補助的高圧ＤＣ源によって補助される。建物又は分岐回路内でＡＣ電力が失われると、通常のＡＣ電力を供給するために使用するものと同じバスを介してＤＣ電圧が供給される。一般的には、非常照明がもたらす照明レベルをほぼ最低レベルまで低減させて、電力消費を削減するとともにバッテリー寿命を延ばす一方で、安全要件も満たすことが望ましい。

本発明の主題のいくつかの実施形態では、照明制御回路が調光指令信号生成回路を含み、この調光指令信号生成回路が、入力信号を受け取るとともに、これに応じて、入力信号がＡＣ信号である場合、調光制御信号の変化に応答して最小調光と最大調光の間の範囲にわたって変化する調光を適用し、入力信号がＤＣ信号である場合、最小調光よりも高い固定調光を適用する調光指令信号を生成するように構成される。例えばいくつかの実施形態では、調光指令信号生成回路が、入力信号の平均デューティサイクルを示す平均信号を生成するように構成された調光制御信号生成回路と、平均信号が所定の基準を満たす場合、調光制御信号に第１の利得を適用して調光指令信号を生成し、平均信号が所定の基準を満たさない場合、調光制御信号に第２の利得を適用して調光指令信号を生成するように構成された可変利得回路とを含むことができる。調光制御信号は、平均信号、ＰＷＭ２値調光器信号、又はアナログ調光器信号を含み、又はこれらの信号から導出することができる。

さらなる実施形態では、調光制御信号生成回路が、入力信号のデューティサイクルに対応するデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）２値信号を生成するように構成された変換回路と、ＰＷＭ２値信号の平均を表すレベルの平均信号を生成するように構成された平均化回路とを含む。可変利得回路は、平均信号を基準信号と比較し、この比較に応じて調光制御信号をスケーリングするように構成された選択的スケーリング回路を含むことができる。可変利得回路は、スケーリングした調光制御信号から、調光指令信号をＰＷＭ調光指令信号として生成するように構成されたＰＷＭ回路をさらに含むことができる。ＰＷＭ回路は、スケーリングした調光制御信号を周期的基準信号と比較してＰＷＭ調光指令信号を生成するように構成することができる。照明制御回路は、周期的基準信号を生成するように構成された周期的基準信号生成器をさらに含むことができる。照明制御回路は、調光指令信号に応答してＬＥＤを駆動するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路をさらに含むことができる。

本発明の主題のさらなる実施形態は、照明制御回路を提供し、この照明制御回路は、検知信号入力部と、調光制御信号を生成するように構成された調光制御信号生成回路と、検知信号入力部における信号の第１の状態に応答して、調光制御信号に第１の利得を適用して調光指令信号を生成し、検知信号入力部における信号の第２の状態に応答して、調光制御信号に第２の利得を適用して調光指令信号を生成するように構成された可変利得回路とを含む。

調光制御信号生成回路は、検知信号入力部における信号に応答して調光制御信号を生成するように構成することができる。例えば、調光制御信号生成回路を、ＡＣ位相カット調光器信号に応答して調光制御信号を生成するように構成することができ、可変利得回路を、ＡＣ位相カット調光器信号に応答して第１及び第２の利得を選択的に適用するように構成することができる。他の実施形態では、調光制御信号生成回路を、ＰＷＭ２値調光器信号又はアナログ調光器信号に応答して調光制御信号を生成するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、調光制御信号生成回路が、検知信号入力部における信号の平均デューティサイクルを特定するように構成され、可変利得回路が、特定したデューティサイクルに応答して第１及び第２の利得を選択的に適用するように構成される。調光制御信号生成回路は、入力信号のデューティサイクルに対応するデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）２値信号を生成するように構成された変換回路と、ＰＷＭ２値信号の平均を表すレベルの平均信号を生成するように構成された平均化回路とを含むことができる。可変利得回路は、平均信号を基準信号と比較し、この比較に応じて調光制御信号をスケーリングするように構成された選択的スケーリング回路と、スケーリングした調光制御信号から、調光指令信号をＰＷＭ調光指令信号として生成するように構成されたＰＷＭ回路とを含むことができる。ＰＷＭ回路は、スケーリングした調光制御信号を周期的基準信号と比較してＰＷＭ調光指令信号を生成するように構成することができ、照明制御回路は、周期的基準信号を生成するように構成された周期的基準信号生成器をさらに含むことができる。照明制御回路は、調光指令信号に応答してＬＥＤを駆動するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動回路をさらに含むこともできる。

本発明の主題のいくつかの方法の実施形態によれば、入力信号に応答して、この入力信号がＡＣ信号である場合には、調光制御信号に応答して最小調光と最大調光の間の範囲にわたって変化する調光を適用し、入力信号がＤＣ信号である場合には、最小調光よりも高い固定調光を適用する調光指令信号が生成される。方法は、入力信号の平均デューティサイクルを示す平均信号を生成するステップと、平均信号が所定の基準を満たす場合、調光制御信号に第１の利得を適用して調光指令信号を生成するステップと、平均信号が所定の基準を満たさない場合、調光制御信号に第２の利得を適用して調光指令信号を生成するステップとを含むことができる。調光制御信号は、入力信号（ＡＣ位相カット調光器信号など）、ＰＷＭ２値調光器信号、又はアナログ調光器信号を含み、又はこれらの信号から導出することができる。

本発明のさらなる実施形態は、照明制御回路を提供し、この照明制御回路は、入力信号を受け取り、この入力信号がＡＣ信号又はＤＣ信号のいずれであるかを判定し、これに応じて、入力信号がＡＣ信号又はＤＣ信号のいずれであるかの判定に基づいて調光指令信号を生成するように構成された調光指令信号生成回路を含む。調光指令信号生成回路は、入力信号の平均デューティサイクルを示す平均信号を生成するように構成された調光制御信号生成回路と、平均信号が所定の基準を満たす場合、調光制御信号に第１の利得を適用して調光指令信号を生成し、平均信号が所定の基準を満たさない場合、調光制御信号に第２の利得を適用して調光指令信号を生成するように構成された可変利得回路とを含むことができる。

さらなる方法の実施形態では、入力信号を受け取り、入力信号がＡＣ信号又はＤＣ信号のいずれであるかを判定し、入力信号がＡＣ信号又はＤＣ信号のいずれであるかの判定に基づいて調光指令信号を生成することにより照明を制御する。例えば、入力信号がＡＣ信号又はＤＣ信号のいずれであるかを判定するステップは、入力信号の平均デューティサイクルを示す平均信号を生成し、この平均信号が所定の基準を満たすかどうかを判定するステップを含むことができる。入力信号がＡＣ信号又はＤＣ信号のいずれであるかの判定に基づいて調光指令信号を生成するステップは、平均信号が所定の基準を満たす場合には、調光制御信号に第１の利得を適用して調光指令信号を生成し、平均信号が所定の基準を満たさない場合には、調光制御信号に第２の利得を適用して調光指令信号を生成するステップを含むことができる。

本発明の主題のいくつかの実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムを示す概略図である。 本発明の主題のいくつかの実施形態による、図１の回路のＬＥＤ駆動回路の実施構成を示す概略図である。 本発明の主題のいくつかの実施形態による、図１のシステムの調光制御の実施構成を示す概略図である。 本発明の主題のいくつかの実施形態による、図１のシステムの調光制御の実施構成を示す概略図である。 本発明の主題のいくつかの実施形態による電力検知調光制御動作を示すフロー図である。 本発明の主題のいくつかの実施形態による電力検知調光制御動作を示すフロー図である。 本発明の主題のさらなる実施形態による調光制御の実施構成を示す概略図である。 本発明の主題のさらなる実施形態による調光制御の実施構成を示す概略図である。

以下、本発明の主題の実施形態を示す添付図面を参照しながら、本発明の主題についてより完全に説明する。しかしながら、本発明の主題は多くの異なる形で具体化することができ、本明細書に示す実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示を徹底的かつ完全なものとし、本発明の主題を当業者に十分に伝えるように提示するものである。図面では、明確にするために特徴部を誇張していることがある。

ある要素が別の要素「に接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」又は「に結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」（及びこれらの変形）と言う場合、この要素を他方の要素に直接接続又は結合することができ、或いは介在要素が存在してもよいと理解されたい。対照的に、ある要素が別の要素「に直接接続された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」又は「に直接結合された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」と言う場合は、いかなる介在要素も存在しない。全体を通じて、同じ参照番号は同じ要素を示す。本明細書では、「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、関連する列記した項目のうちの１又はそれ以上のありとあらゆる組み合わせを含み、「／」と略記する場合がある。

本明細書では、様々な要素及び／又は構成要素を説明するために「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」、「第３の（ｔｈｉｒｄ）」などの用語を使用する場合があるが、これらの要素及び／又は構成要素は、これらの用語によって限定されるものではないと理解されたい。これらの用語は、１つの要素又は構成要素を別の要素又は構成要素と区別するために使用するものにすぎない。従って、本発明の主題の教示から逸脱することなく、後述する第１の要素又は構成要素を第２の要素又は構成要素と呼ぶことができる。

本明細書で使用する専門用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明の主題を限定することを意図するものではない。本明細書では、単数形の「１つの（英文不定冠詞）」及び「その（英文定冠詞）」は、文脈において別途明確に示していない限り複数形の意味も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、及びこれらの活用形は、本明細書で使用する場合、規定される特徴、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を示すが、１又はそれ以上のその他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はこれらの群の存在又は追加を排除するものではないことをさらに理解されたい。対照的に、「〜から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」という用語は、本明細書で使用する場合、規定される特徴、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素を示し、追加の特徴、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素を排除する。

別途定義しない限り、本明細書で使用する（技術用語及び科学用語を含む）全ての用語は、本発明の主題が属する技術における通常の知識を有する者が一般的に理解している意味と同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されるような用語の意味については、関連技術の文脈におけるこれらの用語の意味に合致すると解釈すべきであり、理想的な又は過度に形式的な意味であることを本明細書において明示的に定義しない限り、そのようには解釈されないことをさらに理解されたい。

本発明の主題の様々な態様は、抵抗器、コンデンサ、ダイオード、トランジスタなどの構成部品を含む電子回路の様々な組み合わせを含む。一般的に、本明細書で説明する回路（及び／又はこのような回路のいずれかの部分）は、（１）１又はそれ以上の個別部品の形、（２）１又はそれ以上の集積回路の形、又は（３）１又はそれ以上の個別部品と１又はそれ以上の集積回路の組み合わせの形で提供できることを理解されたい。

両方とも２００８年１２月４日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された「周波数変換された調光信号の生成（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）」という名称の米国特許出願公開第１２／３２８，１４４号、及び「調光信号の生成、及び調光信号を生成する方法（Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｄｉｍｍｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌｓ）」という名称の米国特許出願公開第１２／３２８，１１５号に、ＡＣ位相カット調光器、レベル制御信号調光器、及びパルス幅変調（ＰＷＭ）調光器などの、従来の白熱灯及び蛍光灯の制御回路と互換性がある調光器を使用して発光素子を調光するための様々な技術が記載されており、これらの特許出願は引用によりその全体が物理的に存在するかのように本明細書に組み入れられる。本発明の主題のいくつかの実施形態は、予備電力容量が限られ得るような回路の用途において、電力を節約するために、予備電力の存在を検出することに応じて照明装置を所定のレベルに落とすことが有利となり得るという発明認識から生じたものである。いくつかの実施形態では、（ＡＣ位相カット調光器信号又はＡＣ電力供給信号などの）入力信号がＡＣ状態又はＤＣ状態のいずれにあるかの判定に基づいて、調光指令信号（１又はそれ以上のＬＥＤなどの照明装置のドライバに印加すべき信号など）を生成する。さらなる実施形態では、調光指令信号生成回路を、入力信号がＡＣ信号である場合には、ＡＣ位相カット調光器などの装置からの入力信号のデューティサイクルに比例して最小調光と最大調光の間の範囲にわたって変化する調光を適用し、入力信号がＤＣ信号である場合には、最小調光よりも高い固定調光を適用する調光指令信号を生成するように構成することができる。入力信号がＤＣ信号である場合に適用する調光は、例えば、入力信号がＡＣ信号である状態で最小調光を適用する場合に利用できる照明よりも低い照明を行うことによって消費電力を削減又は最小限に抑える調光とすることができる。この調光指令信号を、例えば、ＬＥＤ照明装置などの照明装置を駆動する駆動回路に印加することができる。

図１に、本発明の主題のいくつかの実施形態による照明システム１０を示す。図示のように、照明システム１０は、駆動回路２００と、ここでは１又はそれ以上のＬＥＤ３００として示す照明装置とを含む。駆動回路２００は、調光指令信号生成回路１００により生成される調光指令信号１０６に応答して（単複の）ＬＥＤ３００を駆動する。調光指令信号生成回路１００は、入力信号１０１を受け取る。いくつかの実施形態では、入力信号１０１を、例えば、通常時には位相カットされたＡＣ信号であり、非常時には予備ＤＣ電源から生成されるＤＣ信号である、従来の位相カット調光器回路（又はその派生物）から受け取られる信号とすることができる。いくつかの実施形態では、調光指令信号生成回路１００が、入力信号の（ＡＣ又はＤＣなどの）状態に依存して入力信号１０１に異なる利得を選択的に適用することにより、入力信号１０１から調光指令信号１０６を生成することができる。他の実施形態では、入力信号１０１をＡＣ電源信号（ＡＣ電源電圧をスケーリングした形など）とし、これを使用して、入力信号１０１の状態に基づいて調光器制御信号１０９（ＰＷＭ２値調光器信号又はアナログ調光器信号から生成される信号）及び入力信号１０１に異なる利得を選択的に適用することができる。

本発明の主題のいくつかの実施形態では、調光指令信号１０６は、周波数が入力信号１０６よりも著しく高く、またデューティサイクルが入力信号１０１のデューティサイクルに依存するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号である。調光指令信号１０６のデューティサイクルは、入力信号１０１のデューティサイクルと実質的に同じ場合もあり、又は所定の関係に基づいて異なる場合もある。例えば、調光指令信号１０６のデューティサイクルは、入力信号１０１のデューティサイクルに対して線形又は非線形の関係を有することができる。一般に、調光指令信号１０６のデューティサイクルは、入力信号１０１のデューティサイクルにサイクル単位で追従しなくてもよい。このような関係は、例えば、調光器の設定を変更しなくても従来のＡＣ位相カット調光器の出力に生じ得るような実質的な変化が入力信号１０１のデューティサイクルに生じ得る場合には利点を有することができる。従って、いくつかの実施形態では、調光指令信号１０１が、入力信号１０１の平滑化又は平均化したデューティサイクルに関連するデューティサイクルを有することができる。この平滑化又は平均化により、入力信号１０１のデューティサイクルの予想外の変化が、照明システム１０により出力される光強度の望ましくない変化を引き起こす可能性を低減する一方で、さらに調光レベルの変更を可能にすることができる。

図１に示すいくつかの実施形態では、調光指令信号生成回路１００が、調光制御信号生成回路１１０及び可変利得回路１２０を含む。いくつかの実施形態では、調光制御信号生成回路１１０が、入力信号１０１の平均デューティサイクルを表す平均信号１０３を生成する。可変利得回路１２０は、この平均信号１０３に基づき（例えばこの信号の電圧レベルに基づき）、平均信号１０３に第１及び第２の利得を選択的に適用して調光指令信号１０６を生成する。

さらに示すように、調光制御信号生成回路１１０は、入力信号１０１に応答して、入力信号１０１のデューティサイクルに依存するデューティサイクルを有するＰＷＭ２値信号１０２を生成する変換回路１１２を含むことができる。ＰＷＭ２値信号１０２は平均化回路１１４に供給され、この回路１１４が、ＰＷＭ２値信号１０２の平均値を表すように平均信号１０３を生成する。ＰＷＭ２値信号１０２のデューティサイクルと入力信号１０１のデューティサイクルの間には多くの異なる関係のいずれかが存在することができる。いくつかの実施形態では、ＰＷＭ２値信号１０２が、入力信号１０１の波形のデューティサイクルに対応する（すなわち、これに基づくが必ずしも同じものではない）デューティサイクルを有する固定振幅の波形である。例えば、本発明の様々な実施形態では、ＰＷＭ２値信号１０２のデューティサイクルが、入力信号１０１のデューティサイクルと直接関連し、又は逆に関連することができる。「に関連する（ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ）」という表現は、ＰＷＭ２値信号１０２のデューティサイクルが、入力信号１０１のデューティサイクルに線形比例又は逆比例する関係、又は非線形的関係が存在する関係を含む。

さらに示すように、可変利得回路１２０は選択的スケーリング回路１２２を含み、この選択的スケーリング回路１２２は、平均信号１０３を受け取り、これに応じて、ＰＷＭ信号生成回路１２４に印加するスケーリング済み信号１０４を生成する。ＰＷＭ信号生成回路１２４は、スケーリング済み信号１０４を波形基準信号１０５と比較して、調光指令信号１０６をＰＷＭ２値信号として生成する。スケーリング済み信号１０４は、平均信号１０３のレベルに基づいて選択的にスケーリングされたものである。例えば、いくつかの実施形態では、スケーリング済み信号１０４が、予備ＤＣ電源の作動時に生じ得るような、入力信号１０１がＡＣ信号からＤＣ信号に移行したことを示すレベルの基準信号と平均信号１０３の比較に基づいて選択的にスケーリングされたものである。

波形基準信号１０５は、例えば、三角形、鋸歯、又はその他の周期的波形とすることができる。いくつかの実施形態では、波形基準信号１０５の周波数を、２００Ｈｚを超えるものとすることができ、特定の実施形態では、この周波数を約３００Ｈｚ（又はそれ以上）とすることができる。波形基準信号１０５の波形は、入力信号１０１に含まれる調光情報（デューティサイクル）と調光指令信号１０６のデューティサイクルとの間に望ましい関係を与えるように選択することができる。ＰＷＭ信号生成回路１２４は、波形基準信号１０５とスケーリング済み信号１０４を比較し、波形基準信号１０５の周波数を有する波形、及びスケーリング済み信号１０４に依存するデューティサイクルを生成する。

さらに図１を参照すると、駆動回路２００は、（単複の）ＬＥＤ３００の調光レベルを反映するパルス幅変調入力に応答できる多くの異なる種類の駆動回路のいずれかを含むことができる。駆動回路２００の特定の構成は、照明システム１０の用途に依存することができる。例えば、駆動回路２００は、米国特許第７，０７１，７６２号などに記載される駆動回路に従う昇圧又は降圧電源、或いは定電流又は定電圧パルス幅変調電源であってもよい。他の実施形態では、駆動回路２００を、米国特許第７，０３８，３９９号、及び２００６年９月１３日に出願された「下側ＭＯＳＦＥＴ電流制御を有する昇圧／フライバック電源トポロジー（ＢＯＯＳＴ／ＦＬＹＢＡＣＫ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ ＴＯＰＯＬＯＧＹ ＷＩＴＨ ＬＯＷ ＳＩＤＥ ＭＯＳＦＥＴ ＣＵＲＲＥＮＴ ＣＯＮＴＲＯＬ）」という名称の米国特許出願公開第６０／８４４，３２５号、並びに２００７年９月１３日に出願された「負荷に電力を供給するための回路（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ ｆｏｒ Ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ｔｏ Ｌｏａｄｓ）」という名称の米国特許出願公開第１１／８５４，７４４号に記載されるような、線形調整を使用する駆動回路とすることができる。

図２に、本発明の主題のいくつかの実施形態による駆動回路２００の実施構成を示す。駆動回路２００は、トランジスタＴのゲートを駆動するドライバＤＲに印加される高周波駆動信号によって変調された入力電圧Ｖ_inで一連のＬＥＤ（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３）を駆動する。ダイオードＤ、コンデンサＣ、及びインダクタＬは、高周波駆動信号のサイクル間の電流平滑化を行う。抵抗器Ｒは、電流を検知してこれをドライバコントローラにフィードバックすることができ、このドライバコントローラが、ＬＥＤ（ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３）に定電流が供給されるように高周波駆動信号のデューティサイクルを変更する。ドライバＤＲは、調光指令信号生成回路１００により出力される調光指令信号によって使用可能となる。トランジスタＴは調光指令信号生成回路１００によって制御されるので、トランジスタＴがオフのときには、コントローラへの電流検知フィードバックを無効にし、或いは別様に制御又は補償する必要があり得る。

図３に、本発明の主題のさらなる実施形態による調光指令信号生成回路３００を示す。調光指令信号生成回路３００は、図１を参照しながら上述した説明に従う機能を有する変換回路１１２、平均化回路１１４、選択的スケーリング回路１２２、及びＰＷＭ信号生成回路１２４とともに、波形基準信号１０５を生成する波形基準信号生成回路１４０を含む。抵抗分割器回路網などを使用して適当な電圧レベルにスケーリングすることにより位相カット調光器の出力から導出された電圧などの入力信号１０１が、変換回路１１２の比較器Ｕ１の第１の入力部に印加される。比較器Ｕ１は、入力信号１０１を、比較器Ｕ１の第２の入力部に印加される電圧基準Ｖ_thrと比較する。入力信号１０１が電圧基準Ｖ_thrを上回る場合、比較器Ｕ１の出力が「高」に駆動される。逆の場合には、比較器Ｕ１の出力が「低」に駆動される。デューティサイクル検出回路の出力のデューティサイクルが入力電圧のデューティサイクルと逆の関係にある実施形態では、比較器Ｕ１を逆にして、入力信号が比較器Ｕ１の負の入力部に供給され、電圧基準が比較器Ｕ１の正の入力部に供給されるようにすることができる。

変換回路１１２により生成されたＰＷＭ２値信号１０２を平均化回路１１４がフィルタ処理して、ＰＷＭ２値信号１０２の平均値を表す平均信号１０３を生成する。平均化回路１１４を、抵抗器Ｒ１及びコンデンサＣ１を含む低域通過フィルタとして示しているが、その他の種類のフィルタ回路を平均化回路１１４に使用することもできると理解されたい。

平均信号１０３は、選択的スケーリング回路１２２内の増幅器Ｕ２に供給される。電圧フォロワとして構成される増幅器Ｕ２は、出力信号を生成して、比較器Ｕ３の入力部、及び抵抗器Ｒ２、Ｒ３を含む電圧分割器に印加する。電圧分割器は、選択的スケーリング済み信号１０４を生成して、ＰＷＭ信号生成回路１２４の比較器Ｕ５の第１の入力部に印加する。比較器Ｕ５は、この選択的スケーリング済み信号１０４を、波形基準信号生成回路１４０により生成された波形基準信号１０５と比較して、調光指令信号１０６をＰＷＭ２値信号として生成する。図示のように、基準波形信号生成回路は、三角波生成器として構成される増幅器Ｕ４を含むが、本発明の主題の様々な実施形態では、鋸歯波又は正弦波生成器などのその他の種類の周期的波形を生成する回路を使用できると理解されたい。

選択的スケーリング回路１２２の比較器Ｕ３は、増幅器Ｕ２の出力を、ＤＣ電圧である入力信号１０１に対応する平均信号１０３のレベルを表す電圧を有する基準信号Ｖ_DCrefと比較する。増幅器Ｕ２の出力が基準信号Ｖ_DCrefよりも低い場合、比較器Ｕ３の出力は高インピーダンスを示し、増幅器Ｕ２の出力に電圧分割（すなわち低いスケーリング又は利得）を適用せずに選択的スケーリング済み信号１０４を生成する。しかしながら、増幅器Ｕ２の出力が基準信号Ｖ_DCrefよりも高い場合、比較器Ｕ３の出力が引き下げられ、抵抗器Ｒ２、Ｒ３によって増幅器Ｕ２の出力が分割される。この結果、ＡＣ電源が予備ＤＣ電源に切り換わったことにより入力信号１０１がＤＣ信号になったことに応答して、選択的スケーリング回路１２２により適用されるスケーリング（利得）が低減され、これに対応して調光指令信号１０６のデューティサイクルが、入力信号１０１がＡＣ状態にある場合の最小調光よりも高い固定調光を行うように変更される。抵抗器Ｒ２、Ｒ３の比率の値は、ＤＣ電力下で行われる照明が非常照明の要件を満たすように選択することができる。

図４に、対称変換回路１１２を非対称変換回路１１２’に置き換えた図３の回路の修正を表す調光指令信号生成回路４００を示す。図３及び図４の同様の項目は同様の参照番号で示しており、これらの同様の項目については、上述した図３の説明に照らして繰り返しの説明を省略する。非対称変換回路１１２’は、第１及び第２の比較器Ｕ１Ａ、Ｕ１Ｂと、論理ＡＮＤゲートＡ１と、独立して設定可能なオン及びオフの閾値Ｖ_thr1、Ｖ_thr2を提供するセット／リセットラッチＬ１とを含む。いくつかの用途では、トライアックに基づく位相カット調光器からのＡＣ波形が、ＡＣ波形の正のサイクルと負のサイクルの間の不均衡を示すことがある。非対称変換回路１１２’が提供する異なる閾値により、正の半サイクルと負の半サイクルに異なる閾値を定義し、より安定したＰＷＭ２値信号１０２を供給できるようにすることができる。

図５及び図６は、本発明の主題のいくつかの実施形態による動作を示すフロー図である。図５及び図６に示す動作は、本発明の主題の教示から逸脱することなく、同時に又は異なる順序で実施できると理解されたい。従って、本発明の主題の実施形態を、フロー図が示す特定の動作順序に限定されると解釈すべきではない。さらに、フロー図に示す動作は、完全にハードウェア内で、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせにおいて実施することができる。

図５では、（ＡＣ位相カット調光器又はこの派生物から受け取られる信号、又はＡＣ電源から導出される信号などの）調光入力信号の平均デューティサイクルを表す平均信号を生成する（ブロック５１０）。この平均信号に基づいて、（平均信号、及び／又は別の供給源からの調光制御信号などの）調光制御信号に第１及び第２の利得を選択的に適用して調光指令信号を生成する（ブロック５２０）。この調光指令信号を駆動回路に印加して、ＬＥＤ照明装置などの照明装置の駆動を制御する（ブロック５３０）。

図６に示す本発明の主題のさらなる実施形態による動作では、調光入力信号に応答してＰＷＭ２値信号を生成する（ブロック６１０）。このＰＷＭ２値信号から、例えばＰＷＭ２値信号の平均値を表すことができる電圧レベルを有する平均信号を生成する（ブロック６２０）。この平均信号のレベルに基づいて、調光制御信号をスケーリングする。例えば、平均信号を閾値と比較し、平均信号の電圧レベルが閾値よりも高い場合には、調光制御信号に低いスケーリング（利得）を適用し、結果として得られる信号を（三角波信号などの）波形基準信号と比較してＰＷＭ指令信号を生成し、照明装置の駆動回路に印加することができる（ブロック６３０、６４０、６５０）。しかしながら、平均信号の電圧レベルが閾値値よりも低い場合には、波形基準信号と比較する前、及び結果を駆動回路に印加する前に、低いスケーリングは適用されない（ブロック６４０、６５０）。

図７に、本発明の主題のさらなる実施形態を示しており、この実施形態は、図３に示す回路の修正を表す（同様の構成要素は同様の参照番号で示す）。具体的には、図７に示す調光指令信号生成回路７００では、図３のＰＷＭ信号生成回路１２４を省略してアナログ信号１０４を供給し、この信号を、このような出力信号に応答して照明装置を駆動するように構成された駆動回路２００’に印加する。駆動回路２００’は、例えば線形駆動回路とすることができる。

上述したように、本発明の主題のいくつかの実施形態によれば、説明に従う回路は、ＰＷＭ２値調光器信号又はアナログ（レベル検知）調光器信号などの他の種類の調光入力を受け入るための回路を含むことができる。例えば、図８に、図３の回路の別の修正を表す調光指令信号生成回路８００を示す（同様の構成要素は同様の参照番号で示す）。調光制御信号生成回路１１０’は、ＰＷＭ２値調光器信号１０７及び／又はアナログ調光器信号１０８（例えば、０〜１０Ｖの信号）などの他の種類の調光器信号を受け取るように構成された増幅器回路Ｕ６、Ｕ７を含むことができる。ＰＷＭ２値調光器信号１０７を受け取る増幅器Ｕ６の出力を別の平均化回路１１６に印加して、ＰＷＭ２値信号１０７のデューティサイクルを示すレベルの信号を生成することができる。図３と同様に、変換回路１１２と平均化回路１１４の組み合わせによって、入力信号１０１の平均デューティサイクルを示すレベルの信号を生成することができる。上述したように、ＡＣ位相カット調光器信号である入力信号１０１ではなく、ＰＷＭ２値調光器信号１０７又はアナログ調光器信号１０８によって調光を制御すべき場合には、入力信号１０１を、予備電力状態でＤＣ動作に変換できるＡＣ電源から導出されるＡＣ信号とすることができる。

平均化回路１１６の出力、アナログ調光器信号１０８を受け取る増幅器Ｕ７の出力、及び平均化回路１１４の出力をダイオードＯＲ結合して、これらの供給源から調光指令信号１０９を選択的に生成できるようにする。例えば、検知信号である入力信号１０１が（通常のＡＣ電源波形に対応する）公称５０％のデューティサイクルのＡＣ信号であり、閾値電圧Ｖ_thrがゼロボルト付近である場合、平均化回路１１４により生成される平均信号１０３はゼロボルト付近となり、回路は、ＰＷＭ２値調光器信号１０７又はアナログ調光器信号１０８の制御下で動作するようになる。従って、これらの信号のうちの動作可能な方が変化して、調光が最大調光と最小調光の間の範囲にわたって変化する（例えば、最大照明に対応して調光がわずかしか又は全く行われない）場合、これに応じて調光制御信号１０９も変化し、第１の利得によってスケーリングされる。しかしながら、例えば予備電力状態が発生した際にＡＣ信号１０１がＤＣ信号になった場合、調光制御信号１０９の制御は（今やＤＣレベルである）平均信号１０３に引き継がれ、スケーリング回路１２２は、最小調光よりも高い固定調光が行われるように第２の低い利得を適用する。上述したように、この固定調光は、照明装置が最低量の照明を供給して安全要件を満たしながら消費電力を削減するように制御できるレベルとすることができる。

図面及び明細書では、本発明の実施形態を開示し、特定の用語を使用したが、これらの用語は、限定目的ではなく一般的かつ説明的な意味でのみ使用したものであり、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲に示される。

１００ 調光指令信号生成回路
１０１ 入力信号
１０２ ＰＷＭ二値信号
１０３ 平均信号
１０４ スケーリング済み信号
１０５ 波形基準信号
１０６ 調光指令信号
１０９ 調光器制御信号
１１０ 調光制御信号生成回路
１１２ 変換回路
１１４ 平均化回路
１２０ 可変利得回路
１２２ 選択的スケーリング回路
１２４ ＰＷＭ信号生成回路
２００ 駆動回路
３００ ＬＥＤ

Claims (21)

1. 入力信号がＡＣ信号である第１の状態と入力信号がＤＣ信号である第２の状態とを有する入力信号を受け付けるように構成される入力部と、
   調光指令信号を駆動回路に提供するように構成された出力部と、
   前記入力部と前記出力部に接続されており、前記入力信号に応答して前記調光指令信号を生成し、前記入力信号がＡＣ信号である場合、調光制御信号の変化に応答して最小調光と最大調光の間の範囲にわたって変化する調光を適用し、前記入力信号がＤＣ信号である場合、前記最小調光よりも大きい固定調光を適用するように構成される調光指令信号生成回路と
   を含むことを特徴とする照明制御回路。
2. 前記調光指令信号生成回路が、
   前記入力信号の平均デューティサイクルを示す平均信号を生成するように構成された調光制御信号生成回路と、
   前記平均信号が所定の基準を満たす場合、前記調光制御信号に第１の利得を適用して前記調光指令信号を生成し、前記平均信号が前記所定の基準を満たさない場合、前記調光制御信号に第２の利得を適用して前記調光指令信号を生成するように構成された可変利得回路と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明制御回路。
3. 前記調光制御信号生成回路が、
   前記入力信号の前記デューティサイクルに対応するデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）二値信号を生成するように構成された変換回路と、
   前記ＰＷＭ二値信号の平均を表すレベルの平均信号を生成するように構成された平均化回路と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の照明制御回路。
4. 前記可変利得回路が、前記平均信号を基準信号と比較し、該比較に応じて前記調光制御信号をスケーリングするように構成された選択的スケーリング回路を含む、
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明制御回路。
5. 前記可変利得回路が、前記スケーリングした調光制御信号から、前記調光指令信号をＰＷＭ調光指令信号として生成するように構成されたＰＷＭ信号生成回路をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の照明制御回路。
6. 前記ＰＷＭ信号生成回路が、前記スケーリングした調光制御信号を周期的基準信号と比較して、前記ＰＷＭ調光指令信号を生成するように構成される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の照明制御回路。
7. 前記入力信号が、ＤＣ電力予備モードを有するＡＣ位相カット調光器信号、又はＤＣ電力予備モードを有するＡＣ電源信号を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明制御回路。
8. 照明装置と、前記調光指令信号に応答して前記照明装置を駆動するように構成された前記駆動回路と組み合わせた請求項１に記載の照明制御回路を含む、
   ことを特徴とする照明システム。
9. 検知信号入力部と、
   調光制御信号を生成するように構成された調光制御信号生成回路と、
   前記検知信号入力部における信号の第１の状態に応答して、前記調光制御信号に第１の利得を適用して調光指令信号を生成し、前記検知信号入力部における前記信号の第２の状態に応答して、前記調光制御信号に第２の利得を適用して前記調光指令信号を生成するように構成された可変利得回路と、
   を含むことを特徴とする照明制御回路。
10. 前記調光制御信号生成回路が、前記検知信号入力部における前記信号の平均デューティサイクルを特定するように構成され、前記可変利得回路が、前記特定したデューティサイクルに応答して前記第１及び第２の利得を選択的に適用するように構成される、
    ことを特徴とする請求項９に記載の照明制御回路。
11. 前記調光制御信号生成回路が、
    前記検知信号入力部における前記信号の前記デューティサイクルに対応するデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）二値信号を生成するように構成された変換回路と、
    前記ＰＷＭ二値信号の平均を表すレベルの平均信号を生成するように構成された平均化回路と、
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載の照明制御回路。
12. 前記可変利得回路が、
    前記平均信号を基準信号と比較し、該比較に応じて前記調光制御信号をスケーリングするように構成された選択的スケーリング回路と、
    前記スケーリングした調光制御信号から、前記調光指令信号をＰＷＭ調光指令信号として生成するように構成されたＰＷＭ信号生成回路と、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載の照明制御回路。
13. 前記ＰＷＭ信号生成回路が、前記スケーリングした調光制御信号を周期的基準信号と比較して、前記ＰＷＭ調光指令信号を生成するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の照明制御回路。
14. 前記調光制御信号生成回路が、前記検知信号入力部における前記信号に応答して前記調光制御信号を生成するように構成される、
    ことを特徴とする請求項９に記載の照明制御回路。
15. 前記調光制御信号生成回路が、ＡＣ位相カット調光器信号に応答して前記調光制御信号を生成するように構成され、前記可変利得回路が、前記ＡＣ位相カット調光器信号に応答して前記第１及び第２の利得を選択的に適用するように構成される、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の照明制御回路。
16. 照明装置と、前記調光指令信号に応答して前記照明装置を駆動するように構成された駆動回路と組み合わせた請求項１０に記載の照明制御回路を含む、
    ことを特徴とする照明システム。
17. 照明制御方法であって、
    入力信号がＡＣ信号である第１の状態と入力信号がＤＣ信号である第２の状態とを有する入力信号を受信するステップと、
    受信した入力信号に応答して調光指令信号を生成するステップと、
    前記調光指令信号を駆動回路に適用するステップと
    を備え、
    前記調光指令信号を生成するステップは、前記入力信号がＡＣ信号である場合、調光制御信号に応答して最小調光と最大調光の間の範囲にわたって変化する調光を適用し、前記入力信号がＤＣ信号である場合、前記最小調光よりも高い固定調光を適用するステップを含む、
    ことを特徴とする方法。
18. 前記入力信号の平均デューティサイクルを示す平均信号を生成するステップと、
    前記平均信号が所定の基準を満たす場合、前記調光制御信号に第１の利得を適用して前記調光指令信号を生成するステップと、
    前記平均信号が前記所定の基準を満たさない場合、前記調光制御信号に第２の利得を適用して前記調光指令信号を生成するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記入力信号の平均デューティサイクルを示す平均信号を生成するステップが、
    前記入力信号の前記デューティサイクルに対応するデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）二値信号を生成するステップと、
    前記ＰＷＭ二値信号の平均を表すレベルの平均信号を生成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 入力信号がＡＣ信号である第１の状態と入力信号がバッテリー源からのＤＣ信号である第２の状態とを有する入力信号を受け付けるように構成される入力部と、
    調光指令信号を駆動回路に提供するように構成された出力部と、
    前記入力信号がＡＣ信号又はバッテリー源からのＤＣ信号のいずれであるかを判定し、前記入力信号がＡＣ信号又はバッテリー源からのＤＣ信号のいずれであるかの前記判定に基づいて調光指令信号を生成するように構成された調光指令信号生成回路を含む、
    ことを特徴とする照明制御回路。
21. 照明制御方法であって、
    入力信号がＡＣ信号である第１の状態と入力信号がバッテリー源からのＤＣ信号である第２の状態とを有する入力信号を受け取るステップと、
    前記入力信号がＡＣ信号又はバッテリー源からのＤＣ信号のいずれであるかを判定するステップと、
    前記入力信号がＡＣ信号又はＤＣ信号のいずれであるかの前記判定に基づいて調光指令信号を生成するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。

Images