JP5754756B2 - 電力メッセージ転送を備えた可変負荷ドライバ - Google Patents

Description

発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプおよび他の種類のランプの普及に伴い、ランプの調光およびランプの色の変更を含む多くの応用が存在する。例えば、住宅および商業的応用においてＬＥＤランプが調光可能である（すなわち、調整可能な明度を持つ）ことが望ましいことが多い。さらに、ＬＥＤランプは、器具類、ユーザインタフェースディスプレイ、および他の情報関連の応用において用いられる際に、色を変更する能力を持つことが望ましい場合がある。さらに、情報または娯楽的応用を目的としたディスプレイスクリーンは、調光および／または色の変更を行うＬＥＤランプを利用する。

一部の応用では、スイッチモードドライバまたはリニアドライバ等であり得るドライバを用いて、ランプへの電流を制御する。このような設定において、平均電流、ひいてはランプの明度は、ドライバのイネーブル入力時の制御信号の受信に基づいて制御することができる。多くの場合、これらのドライバは、イネーブル信号の素早い変更が許されない限られた入力帯域幅を持ち、ドライバは、スイッチング間に各入力レベル（例えばオンタイムおよびオフタイム）で安定するための最小時間を必要とする。例えば、一部のドライバは、１０マイクロ秒等の最小安定時間を有する。この最小安定時間は、高出力のＬＥＤランプドライバの場合に、より長くなり得る。

さらに、ドライバに二値制御信号を供給する多くの制御システムは、より高い周波数で動作し、関連するデバイスに電磁両立性（ＥＭＣ）問題を生じさせることが多い。一方、ランプ制御システムのビットレートは、ランプのちらつき状況を回避するために、人間の目がランプ出力をローパスフィルタリングすることを助けるのに十分な程高い必要がある。つまり、ビットレートは、光刺激が残像性により人間の目に安定して見えるように、フリッカー融合閾値よりも高い必要がある。さらに、十分に高いビットレートは、システムが適切な全帯域幅を有することを確実にする。一部の応用では、これらの要件の各々は、互いに対立する。

添付の図面に関連して詳細な説明を記載する。図面では、参照番号の左端の数字は、その参照番号が最初に登場した図面を識別する。異なる図面における同一の参照番号の使用は、類似または同一のアイテムを示す。

本説明では、図面に示したデバイスおよびシステムは、複数の構成要素を有するものとして示される。本明細書に記載したようなデバイスおよび／またはシステムの様々な実装形態は、より少ない数の構成要素を含んでもよく、本開示の範囲内にとどまり得る。あるいは、デバイスおよび／またはシステムの他の実装形態は、追加の構成要素または記載した構成要素の様々な組み合わせを含んでもよく、本開示の範囲内にとどまり得る。

ある実装形態による、本明細書に記載の技術が用いられ得る、ランプ用の例示的なマルチチャネル明度／色制御構成のブロック図である。 ある実装形態による、例示的出力パケットを含む、例示的電力メッセージ転送（ＰＭＴ）変調構成のブロック図である。 ある実装形態による、パケットを生成するためにＰＭＴ変調構成によって使用される例示的アルゴリズムのフロー図である。 ある実装形態による、１つまたは複数のチャネル上にＰＭＴ変調器を内蔵し得る例示的な統合明度および色制御ユニット（ＢＣＣＵ）のブロック図である。 ある実装形態による、例えば図４のＢＣＣＵの一部として用いられ得るチャネルの例示的構成要素を示すブロック図である。 出力ビットストリームの構成単位であるパケットを生成するための例示的プロセスを示すフロー図である。

概要
デバイスおよび技術の代表的実装形態は、制御信号の変調（または符号化等）構成を提供する。変調制御信号をドライバと共に用いることにより、ランプの強度を変化させること、およびランプの色の変更等を行うことができる。例えば、複数の制御信号を用いて、ランプの複数の構成要素の強度を同時に変化させ、それによって、ランプの全体の色および／または明度を変更することができる。開示した電力メッセージ転送（ＰＭＴ）変調構成は、ドライバおよびシステムと互換性のあるドライバに変調信号を供給し、入力制御信号の情報を伝える。

ある実装形態では、入力値は、ＰＭＴ変調器（例えば制御信号生成器）において受信される。変動する変化率を持つ変調制御信号は、入力値に基づいて、ＰＭＴ変調器によって生成され得る。入力値に基づいて生成された変調制御信号は、例えばドライバデバイスに出力され得る。ある実装形態では、変調制御信号は、パケットからなる。各パケットは、多数の連続したオンビットおよび多数の連続したオフビットからなる。一例では、変調制御信号は、変動する変化率を持つ。

一部の実装形態は、システムの幾つかの構成要素（例えば、個々の色別の複数のランプ構成要素等）を制御するための複数のチャネルを含む。複数のＰＭＴ変調器は、複数の制御信号と共に使用されてもよく、各制御信号チャネルは、１つのＰＭＴ変調器を含む。ある実装形態では、ＰＭＴ変調器は、スペクトル拡散出力で変調制御信号を出力する。

ＰＭＴ変調器構成に関する様々な実装形態および技術を本開示で説明する。技術およびデバイスは、例示的な発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ、デバイス、およびシステムに関連して説明する。しかしながら、これは、限定することを意図したものではなく、説明を簡単にするため、および説明の利便性のためである。説明した技術およびデバイスは、様々なランプデバイスの設計や種類等（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ディスプレイ、圧電材料ディスプレイ、電子刺激ランプ、白熱灯、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ランプ等）、ならびに、１つまたは複数の制御信号を利用し、本開示の範囲内にとどまる他の連続可変制御システムのいずれにも適用することができる。従って、本開示内での「明度」という用語の使用は、このような制御信号の強度や大きさ等も含むことを意図する。

複数の例を用いて、実装形態を以下により詳細に説明する。様々な実装形態および例を以下に説明するが、個々の実装形態および例の特徴および要素を組み合わせることによって、さらなる実装形態および例が可能となり得る。

例示的明度制御構成
図１は、ある実装形態による、本明細書に記載の技術が用いられ得る、例示的なマルチチャネル明度／色制御構成１００のブロック図である。例えば、マルチチャネル明度／色制御構成１００は、ランプの明度を変化させる、ランプの色を変更する等を行うために構成され得る。

図１に示すように、例示的なマルチチャネル明度／色制御構成１００は、例えば、１つまたは複数の調光エンジン１０２、多数のチャネル１０４、およびランプ１０６を含み得る。代替の実装形態では、少ない数の、追加の、または代替の構成要素が含まれてもよい。例えば、様々な実装形態では、マルチチャネル明度／色制御構成１００は、図１に示されるよりも少ないまたは多い数のチャネル１０４を含み得る。

含まれる場合は、調光エンジン１０２は、例えばユーザから調光レベル値を受信し、チャネル１０４の各々に対して調光レベル値を分配する。代替の実装形態では、調光レベルは、プロセスの出力等からなどの別のソースから受信され得る。一部の実装形態では、調光レベルは、二値、整数、または他の同様の値である。調光レベル値は、ランプの全体的な明度を決定する。

ある実装形態では、各チャネル１０４の相対的調光値は、ランプ１０６の色も決定し得る。例えば、チャネル１０４の各々は、ある色（すなわち、３色／チャネルランプの場合、赤、緑、および青）を表し得る。チャネル１０４の１つまたは複数に関するより大きな強度と、残りのチャネル１０４に関するより小さな強度との組み合わせは、ランプのある特定の全体的な明度および／または色を生じさせる。チャネル１０４の１つまたは複数の強度値をその後変更することによって、ランプの色または全体的な明度を変更する。

含まれる場合は、チャネル１０４の各々は、乗算器１０８および変調器１１０を含み得る。乗算器１０８は、調光エンジン１０２から調光レベル値と、各チャネル１０４に関する強度値（例えば、ｃｈ１強度、ｃｈ２強度、ｃｈ３強度）とを受信し、それらを組み合わせて（例えば、調光値および強度値を乗算する）、明度値（例えば、ｃｈ１明、ｃｈ２明、ｃｈ３明）を形成するように構成される。ある実装形態では、強度値は、二値または整数等である。例えば、ある実装形態では、乗算器１０８は、調光レベル値に強度値を乗算し（共に二値である）、積の最上位ビットの数量を出力として保持する。ある実装形態では、強度値は、ユーザによって選択される。

ある実装形態では、変調器１１０は、乗算器１０８から調光レベル値（別名、明度値、例えば、ｃｈ１明、ｃｈ２明、ｃｈ３明、ｃｈ４明）を受信するように構成される。ある実装形態では、変調器１１０は、明度値を可変周波数ビットストリームに変換する。チャネル１０４からのビットストリームは、ランプ１０６への入力信号である。ある実装形態では、ビットストリームの平均値は、それぞれの変調器１１０の入力時の明度値に対応する。本開示において、ビットストリームは、アナログ入力のデジタル近似として記載され得る。例えば、ビットストリームは、選択された継続期間にわたってアナログ入力の電圧または電流の大きさに比例するデジタル表現を含み得る。デジタル表現は、様々な方法（例えば、基数２のバイナリコード、２進化１０進数、電圧値、電気または光パルス特性等）で表現され得る。

一実装形態では、変調器１１０は、以下にさらに説明するような電力メッセージ転送（ＰＭＴ）変調器である。人間の目は、限られた帯域幅を持つので、ＰＭＴ変調器１１０によって出力された変動する明度レベルをローパスフィルタリングする。ビットレートが十分に高ければ、目は、ＰＭＴ変調器１１０から出力された信号に依存したランプ１０６の平均明度を感じる。代替の実装形態では、追加および／または代替の技術および／またはデバイスをＰＭＴ変調器１１０と共に使用することにより、調光エンジン１０２で出力された明度値をランプ１０６の入力信号に変換し得る。さらに、代替の実装形態では、チャネル１０４は、ランプ１０６の明度および／または色を制御するための代替または追加の構成要素を含み得る。

様々な実装形態では、ランプ１０６の能力または制御信号レベルのほぼ０％またはほぼ１００％を表す明度値が調光エンジン１０２から出力された場合に、変調器１１０はバイパスされ得る。その場合、対応する明度値信号は、ランプ１０６に直接供給され得る。例えば、ランプ１０６をオフにしたい場合（例えば、ほぼ０％の制御信号値）、変調信号をランプ１０６に送信する必要がない場合がある。むしろ、ランプをオフにするために、オフ信号（または明度信号の欠如）で十分な場合がある。逆に、ランプを１００％またはほぼ１００％にしたい場合もまた、変調信号をランプ１０６に送信する必要がない場合がある。むしろ、全能力を表す信号をランプ１０６に直接送信して、変調器１１０をバイパスしてもよい。

代替の実装形態では、変調器１１０をバイパスする目的で、様々な調光および／または明度レベルがほぼ０％（例えば０〜３％）およびほぼ１００％（例えば９７〜１００％）として処理されるように割り当てられてもよい。他の実装形態では、用途に応じた他の値および／または範囲を用いてもよい。

上述のように、ランプ１０６は、可変制御信号を用いるＬＥＤランプ、他の種類のランプ、または別の制御システムでもよい。一実装形態では、チャネル１０４の１つまたは複数における明度レベル値の変更は、ランプ１０６の明度および／または色を変更する。

含まれる場合は、ランプ１０６は、例えば、１つまたは複数のランプ１０６またはランプ１０６のストリングを制御する１つまたは複数のドライバ（不図示）を使用し得る。ドライバは、変調器１１０から制御信号を受信し、制御信号に基づいてランプ１０６への電流を制御するように構成され得る。様々な実装形態において、マルチチャネル明度／色制御構成１００の各チャネル１０４は、ドライバを含み得る。

代替の実装形態では、マルチチャネル明度／色制御構成１００は、少ない数の、追加の、または代替の構成要素を含み得る。

例示的ＰＭＴ変調器
図２は、ある実装形態による、例示的出力パケット２０２を含む、例示的電力メッセージ転送（ＰＭＴ）変調器１１０（例えば制御信号生成器）のブロック図である。図２に示すＰＭＴ変調器１１０は、単一チャネル１０４の構成として示されている。様々な実装形態において、複数のＰＭＴ変調器１１０を用いて、例えば図１に示すようなマルチチャネル明度／色制御構成１００の複数のチャネル１０４に変調制御信号を供給し得る。ある実装形態では、図２に示すように、ＰＭＴ変調器１１０は、１つまたは複数のビットプール（２０４、２０６）およびパケット生成器（別名、出力生成器）２０８を含む１つまたは複数のハードウェアデバイスを含み得る。代替の実装形態では、ＰＭＴ変調器１１０は、少ない数の、追加の、または代替の構成要素を含んでもよく、本開示の範囲内にとどまり得る。さらに、ＰＭＴ変調器１１０の構成要素の１つまたは複数は、単一デバイスまたは複数のデバイスに組み込まれてもよい。

一実装形態では、ＰＭＴ変調器１１０は、入力強度値（例えば明度）を乗算器１０８（存在する場合）から受信し、入力値に基づいて変調制御信号を生成する。様々な実装形態において、入力強度値は、「Ｎ」ビットの解像度を持つデジタル値である。この実装形態において、変調制御信号は、常に変動する変化率と、制御された平均変化率とを有する。ある実装形態では、変調制御信号は、ランダムまたは疑似ランダムＰＭＤビットストリームである。ある実装形態では、ＰＭＴ変調器１１０は、変調制御信号に基づいて、ランプ１０６の色および／または明度の変化率、および／または可変負荷の強度等を制御するように構成される。例えば、制御信号の平均値は、ランプの強度または可変負荷に対応し得る。

ある実装形態では、図２に示されるように、ＰＭＴ変調器１１０は、入力デジタル値を受信するように構成された少なくとも１つのオフビットプール２０４と少なくとも１つのオンビットプール２０６を含む。この実装形態では、オフビットプール２０４およびオンビットプール２０６は、入力デジタル値を第１のオフビット数量および第２のオンビット数量へと変換するように構成される。例えば、オフビットプールおよびオンビットプール内で受信されたオフビット数量およびオンビット数量は、明度または強度を表す入力デジタル値に基づく。一例では、オンビットプール内で受信されたオンビット数量は、強度レベルに比例し、オフビットプール内で受信されたオフビット数量は、強度レベルに反比例する。例えば、明度または強度が７５％の場合、オフビットプールは、１０００のオフビットを含み、オンビットプールは、３０００のオンビットを含み得る。さらに、明度または強度が５０％の場合、オフビットプールは、２０００のオフビットを含み、オンビットプールは、２０００のオンビットを含み得る。

様々な実装形態では、ＰＭＴ変調器１１０は、オフビットプールおよび／またはオンビットプール内のビットを編成して、相対明度または強度レベルを表すパケット２０２を形成してもよい。ある実装形態では、ＰＭＴ変調器１１０は、サブセットにグループ化されたオフビットおよびサブセットにグループ化されたオンビットを有するパケット２０２を生成する。このグループ化構成により、入力情報が互換性のある方法で（例えば、ドライバがスイッチングイベント間に安定することを可能にする平均変化率で）ドライバに渡されることが可能となる。

ある実装形態では、図２に示されるように、ＰＭＴ変調器１１０は、交互の連続オフビットセットおよび連続オンビットセットを有するパケット２０２を生成するように構成された出力生成器２０８を含み得る。ある実装形態では、パケット２０２は、パケット２０２のオフビットおよびオンビットの構成を選択するために使用されるアルゴリズムに基づいて形成される。例えば、あるアルゴリズムを用いて、反復的に第１のオフビット数量からオフビットのサブセットと、第２のオンビット数量からオンビットのサブセットとを選択し、オフビットのサブセットおよびオンビットのサブセットをパケット２０２に追加することによってパケットが形成される。

この例では、アルゴリズムは、数量制御２１０に基づいた第１のオフビット数量２０４からのオフビットサブセット（グループまたは数量等）の選択と、パケット２０２へのオフビットサブセットの追加とを含む。パケット２０２がまだビットを全く含まない場合は、第１の選択されたサブセットは、パケット２０２を開始し得る。アルゴリズムは、次に、数量制御２１２に基づいた第２のオンビット数量２０６からのオンビットサブセットの選択と、パケット２０２へのオンビットサブセットの追加とを含む。アルゴリズムは、次に、数量制御２１０に基づいた第１のオフビット数量２０４の残りのオフビットからの別のオフビットサブセットの選択と、パケット２０２へのこのオフビットサブセットの追加とを含む。アルゴリズムは、次に、数量制御２１２に基づいた第２のオンビット数量２０６の残りのオンビットからの別のオンビットサブセットの選択およびパケット２０２へのこのオンビットサブセットの追加を含み、以下同様である。

この実装形態では、オフビットおよびオンビットのサブセットがそれぞれのビット数量（すなわちプール）２０４、２０６から選択されるので、プールは、数量が減少する。従って、これらの反復は、例えば、プール２０４、２０６の少なくとも一方が枯渇するまで継続し得る。ある実装形態では、これらの反復は、第１のオフビット数量２０４および第２のオンビット数量２０６の少なくとも一方が、予め選択された最小閾値ビット数量を下回るまで継続する。様々な実装形態において、予め選択された最小閾値数量は、ＰＭＴ変調器１１０の所望の性能またはドライバまたはランプの能力等に応じて、様々な値を有し得る。例えば、様々な実装形態において、予め選択された最小閾値ビット数量は、０、２、３、５、または１０等のビット数量でもよい。

ある実装形態では、パケット生成器２０８は、第１のオフビット数量２０４および第２のオンビット数量２０６の少なくとも一方が予め選択された最小閾値ビット数量を下回ると、第１のオフビット数量２０４および第２のオンビット数量２０６から全ての残りのオフビットおよび残りのオンビットをそれぞれパケット２０２へと追加するように構成される。従って、プール２０４、２０６の全ての残りのビットは、パケット２０２に追加され、パケット２０２が完成し、プール２０４、２０６が枯渇する。代替の実装形態では、パケット生成器２０８は、プール２０４、２０６の残りのビットをパケット２０２の末端、パケット２０２の先頭、組み合わせ、またはパケット２０２内の様々な他の場所に追加するように構成される。

従って、ある実装形態では、変調制御信号は、図２に示されるように、１つまたは複数のパケット（すなわちフレーム等）２０２を含む。パケット２０２は、入力明度値の情報を表す。例えば、各パケット２０２は、入力明度値のオフビットおよびオンビットを表す交互の連続オフビットセットおよび連続オンビットセットを含む。図２に示す例示的なパケット２０２は、５ビットの解像度（３２ビット）および明度値１９（例えば、１３のオフビットおよび１９のオンビット）を有するＰＭＴ符号化フレームを表す。交互の連続オフビットサブセットおよび連続オンビットサブセットがパケット２０２を構成し、これらのサブセットは、異なるビット長を有する。

代替の実装形態では、応用の要望に応じて、様々なビット解像度および対応するパケット２０２の長さを用いることができる。例えば、より高解像度の例では、４０９６ビットのパケット長または１２ビットの解像度を用いてもよい。様々な実装形態において、オンビットサブセットは、図２に示されるように、パケット２０２のオフビットサブセットに続くように構成されてもよく、あるいは、オンビットは、パケット２０２のオフビットの先頭にくるように構成されてもよい。他の実装形態では、パケットと共に他のビットが含まれてもよい（例えば、信号伝達用等）。

ある実装形態では、ＰＭＴ変調器１１０によって出力された変調制御信号（例えば符号化ビットストリーム）の変化率は、常に変動し、ランダムである。これは、パケット２０２を構成する連続サブセットの異なる長さによるものである。従って、変調制御信号は、規則的なデューティサイクルまたは周波数を持たない。

一実装形態では、変調制御信号の変動変化率は、ＰＭＴ変調器１１０からのスペクトル拡散出力を提供する。スペクトル拡散出力は、周波数帯域と見なすことができる。ある実装形態では、スペクトル拡散出力は、除去とはいかないまでも、システムの構成要素間の電磁両立性問題を軽減する。

さらに、ＰＭＴ変調器１１０は、使用された数量制御信号２１０、２１２を含む使用されたアルゴリズムに基づいて、ユーザが制御可能な柔軟なスイッチング速度を提供する。様々な実装形態において、パケット生成器２０８は、可変変化率を持つ出力ストリームによってパケット２０２を出力するように構成される。この実装形態において、パケット２０２の平均値は、入力明度値に等しい、またはほぼ等しい。

様々な実装形態において、数量制御信号２１０、２１２は、パケット２０２のオフビットおよびオンビットのサブセットを選択するためにＰＭＴ変調器によって使用されるアルゴリズムに調整可能なパラメータを提供する。数量制御信号２１０、２１２および関連のパラメータは、プログラミング、ユーザ入力、計算、およびテーブルの参照等が行われ得る。様々な実装形態において、数量制御信号２１０、２１２および／または数量制御信号２１０、２１２の１つまたは複数のパラメータは、調整可能なものでもよく、第１のオフビットプール２０４の現在のオフビット数量および／または第２のオンビットプール２０６のオンビット数量に基づいてもよい。例えば、プール内のビット数量が変化すると、数量制御信号２１０、２１２および／または数量制御信号２１０、２１２の１つまたは複数のパラメータは、その変化に基づいて調整されてもよい。

さらに、入力明度レベルが変化し、入力明度値が変化すると、数量制御信号２１０、２１２および／または数量制御信号２１０、２１２の１つまたは複数のパラメータは、その変化に基づいて動的に調整されてもよい。例えば、数量制御信号２１０、２１２および／または数量制御信号２１０、２１２の１つまたは複数のパラメータは、パケット２０２が高すぎる変化率等で形成されることを回避するように調整されてもよい。数量制御信号２１０、２１２のパラメータには、乗数、除数、および最小または最大閾値等が含まれ得る。ある実装形態では、数量制御信号２１０および２１２は、全く同一の数量制御信号である。

例示的アルゴリズム
様々な実装形態において、所望の結果のために、異なるアルゴリズムまたは異なる数量制御２１０、２１２を有するアルゴリズムを使用してもよい。図３は、ある実装形態による、パケット２０２を生成するためにＰＭＴ変調構成１１０によって使用されるある例示的アルゴリズムのフロー図である。

図３の例示的実装形態では、受信した入力値に基づいて、新しいフレームが開始される。オフビットプール２０４からあるオフビット数量（例えばサブセット）をフレーム（例えばパケット２０２）に追加する。オンビットプール２０６からあるオンビット数量（例えばサブセット）をフレーム（例えばパケット２０２）に追加する。オフビットプール２０４またはオンビットプール２０６のどちらも枯渇していなければ、アルゴリズムは、それぞれのプール２０４、２０６からのオフビットおよびオンビットのサブセットをフレームに追加し続ける。しかしながら、オフビットプール２０４またはオンビットプール２０６の一方が枯渇すると、プール２０４または２０６中の残りのオフビットまたはオンビットがフレームに追加されて、フレームが完成する。フレームは、例えばビットストリームで出力され、新しいフレームが現在の入力値に基づいて開始される。

アルゴリズムの一実装形態では、第１のオフビットサブセットおよび第２のオンビットサブセットを第１のサブセットおよび第２のサブセットの少なくとも一方がランダムなビット数量を有するように選択するようにパケット生成器２０８を構成する。例えば、数量制御２１０、２１２の一方または両方は、フレームに追加するためのプール２０４および／または２０６からのビット数量として乱数を生成するように構成される。これは、例えば、全ての反復の間、またはプール２０４、２０６の少なくとも一方が枯渇するまで継続し得る。

別の実装形態では、第１のオフビットサブセットおよび第２のオンビットサブセットを第１のサブセットおよび第２のサブセットの少なくとも一方が所定の最大閾値数量以下のビット数量を有するように選択するようにパケット生成器２０８を構成する。例えば、パケット２０２中に多過ぎる連続オフビットまたは多過ぎる連続オンビットを有することを回避するために、所定の最大閾値数量を数量制御２１０、２１２のパラメータとして確立してもよい。

追加の実装形態では、第１のオフビットプール２０４からのオフビットサブセットおよび第２のオンビットプール２０６からのオンビットサブセットの反復選択は、第１のオフビットプール２０４および第２のオンビットプール２０６の少なくとも一方が予め選択された最小閾値を下回るビット数量を含むまで行われる。つまり、プール２０４および／または２０６が枯渇する場合、予め選択された最小閾値数量は、ゼロに等しくてもよく、あるいは、上記のように別の値（例えば、２、３、５、１０等）でもよい。

さらなる実装形態では、第１のオフビットプール２０４からのオフビットサブセットおよび第２のオンビットプール２０６からのオンビットサブセットの反復選択は、第１のオフビット数量２０４および／または第２のオンビット数量２０６を除数で割り、除算の商に基づいたビット数量を有するビットサブセットを選択することによって行われる。代替の実装形態では、除数は、数量制御２１０、２１２のパラメータでもよく、任意の所望の値を含み得る。例えば、ある実装形態では、第１のオフビットサブセットを第１のサブセットが第１のオフビット数量２０４の半分にほぼ等しいビット数量を有するように選択し、第２のオンビットサブセットを第２のサブセットが第２のオンビット数量２０６の半分にほぼ等しいビット数量を有するように選択するようにパケット生成器２０８を構成する。一例では、プール２０４、２０６内のビット数量は、実質的に半分に分けられ、ビットの小さい方（または別の例では大きい方）の半分をパケット２０２に追加する。

この例示的アルゴリズムを図２の例示的パケット２０２を用いて説明することができる。オフビットプール２０４が枯渇するまで、選択されたサブセットの反復ごとにオフビット（１３）を半分に分け、小さい方の半分をパケットに追加する。選択されたサブセットの反復ごとにオンビット（１９）も半分に分け、小さい方の半分をパケットに追加する。例えばオフビットプール２０４が枯渇すると、オンビットプール２０６の残りのオンビット（２）をパケット２０２に追加する。

様々な代替の実装形態において、他の除数を用いてもよく（例えば、３、４等）、他のアルゴリズム、パラメータ、および数量制御２１０、２１２等は、本開示の範囲内である。

様々な実装形態において、ＰＭＴ変調器１１０（その構成要素の一部または全てを含む）は、１つまたは複数のデジタルロジック構成要素（例えば、カウンタ、インバータ、フリップフロップ、状態機械等）、記憶装置構成要素、およびＦＰＧＡ等などのハードウェアデバイスに実装され得る。例えば、メモリデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のハードウェアデバイスが、本明細書に記載の技術を実行するように構成されたロジックまたは実行可能命令等を含み得る。

上述のように、ＰＭＴ変調器１１０に関して本明細書に記載した技術、構成要素、およびデバイスは、図１〜５の図示に限定されず、本開示の範囲から逸脱することなく他のデバイスおよび設計に適用することができる。場合によっては、追加または代替の構成要素を用いて、本明細書に記載の技術を実施してもよい。さらに、構成要素は、変調制御信号出力をもたらす様々な組み合わせで構成および／または組み合わせが行われてもよい。ＰＭＴ変調器１１０は、独立したデバイスとして、または別のシステムの一部として（例えば、他の構成要素、システム等と一体化される）実現され得ることを理解されたい。

例示的実装形態
上述のように、複数のＰＭＴ変調器１１０の構成を用いて、ランプ１０６（または複数の制御信号を有する他の制御システム）の複数のチャネル１０４に変調制御信号を供給してもよい。図４は、ある実装形態による、複数のＰＭＴ変調器１１０を内蔵し得る例示的な明度および色制御ユニット（ＢＣＣＵ）４００のブロック図を示す。様々な実装形態において、ＰＭＴ変調器１１０の構成要素を分配してもよい。図４に示す例では、ＢＣＣＵ４００は、少なくとも９つのチャネル１０４を含む。一例では、９つのチャネル１０４の各々は、マルチチャネル明度／色制御構成１００の一部としてＰＭＴ変調器１１０（図４に示す）を含んでもよい。さらに、９つのチャネル１０４の一部または各々を用いて、複数の制御信号を使用して、ランプ１０６または別の種類の制御システムの色および／または明度を制御することができる。代替の実装形態では、ＢＣＣＵ４００は、少ない数または追加のチャネル１０４または構成要素を含み得る。

図５は、ある実装形態による、例えば図４のＢＣＣＵ４００の一部として用いられ得るチャネル１０４の例示的構成要素を示すブロック図である。例示的チャネル１０４は、例示的マルチチャネル明度／色制御構成１００に関して説明した構成要素の一部または全てを含み得る。代替の実装形態では、チャネル１０４は、追加または代替の構成要素を含み得る。

図５に示されるように、例示的チャネル１０４は、例えば単一の調光レベルを形成するために多重化（ＭＵＸ５０２において）され得る複数の調光エンジン１０２を含み得る。ある実装形態では、ＭＵＸ５０２は、チャネル１０４の入力信号として１つの調光エンジン１０２の出力を選択し得る。様々な実装形態において、ＭＵＸ５０２は、例えば、調光エンジン１０２の出力の選択を順に行い得る。さらに、全体的な調光レベルもまた、調光エンジン１０２からの個々の調光出力を用いて多重化され得る。その結果得られたＭＵＸ５０２から出力された調光レベルは、例えば乗算器１０８において、図５に示すようなチャネル強度値と組み合わせられ得る。例えば、強度値は、強度変化を直線的に遷移させるように構成されたリニアウォーク構成５０４から出力され得る。

図５に示し、かつ上述のように、変調器１１０は、明度値を受信し、変調器１１０の出力は、高周波ビットストリームである。ある実装形態では、ＰＭＴ変調器１１０は、明度値を受信し、ランプ１０６またはランプドライバ（不図示）等によってより簡単に使用される変調制御信号（すなわち変調ビットストリーム）を出力するように構成される。例えば、ＰＭＴ変調器１１０は、変動変化率を有する制御信号へと明度値を変換し得る。

図５の実装形態のような代替の実装形態では、様々なチャネル１０４の構成を用いて、ランプ１０６等に明度および／または色の制御を提供することができる。これらのチャネル１０４の構成の各々において、ＰＭＴ変調器１１０を使用して、上記のように変調制御信号（すなわち変調ビットストリーム）を供給することができる。

様々な実装形態において、追加または代替の構成要素を使用して、開示の技術および構成を実現してもよい。

代表的プロセス
図６は、ある実装形態による、ランプ（例えばランプ１０６）の明度構成要素用などの二値制御信号の制御信号情報を生成するための例示的プロセス６００を示すフロー図である。プロセス６００は、制御信号のオフビット数量およびオンビット数量の構成を記述する。パケット（例えばパケット２０２等）は、例えばオフビットサブセットおよびオンビットサブセットを交互に構成することによって形成される。一例では、パケットは、可変変化率で出力される。プロセス６００は、図１〜５に関連して記述される。

プロセスの記述順序は、限定として解釈されることを意図したものではなく、このプロセスまたは代替のプロセスを実施するために、記述したプロセスブロックの幾つでも、どのような順序でも組み合わせることができる。さらに、本明細書に記載の内容の精神および範囲から逸脱することなく個々のブロックをプロセスから削除してもよい。さらに、プロセスは、本明細書に記載の内容の範囲から逸脱することなく任意の適切な材料またはそれらの組み合わせで実施されてもよい。

ブロック６０２において、プロセスは、デジタル値（例えば明度値）を受信することを含む。ある実装形態では、デジタル値は、制御信号生成器（例えばＰＭＴ変調器１１０等）によって受信される。

ブロック６０４において、プロセスは、デジタル値を第１のオフビット数量（例えばオフビットプール２０４等）および第２のオンビット数量（例えばオンビットプール２０６等）に変換することを含む。つまり、プロセスは、デジタル値に基づいて、第２のオンビット数量を含むオンビットプールと、第１のオフビット数量を含むオフビットプールとを生成することを含む。ある実装形態では、第１のオフビット数量および第２のオンビット数量の少なくとも一方は、可変制御負荷の強度値に基づく。例えば第２のオンビット数量は、負荷の強度に比例してもよく、第１のオフビット数量は、負荷の強度に反比例してもよい。

ブロック６０６において、プロセスは、反復的に、第１のオフビット数量から第１のオフビットサブセットを選択して第１のオフビットサブセットをパケットに追加し、第２のオンビット数量から第２のオンビットサブセットを選択して第２のオンビットサブセットをパケットに追加することによって、パケットを形成することを含む。

様々な実装形態において、プロセスは、代替のアルゴリズムまたはアルゴリズムの組み合わせを用いてパケットを形成することを含む。それらの実装形態において、パケットは、連続オフビットのサブセットおよび連続オンビットのサブセットを交互に配置することを含む。一部の例では、１つまたは複数の調整可能なパラメータを用いて、サブセットのビット数量を選択してもよい。例えば、ある実装形態では、プロセスは、第１のオフビットサブセットおよび第２のオンビットサブセットを第１のサブセットおよび第２のサブセットの少なくとも一方がランダムなビット数量からなるように選択することを含む。

別の実装形態では、プロセスは、第１のオフビットサブセットおよび第２のオンビットサブセットを第１のサブセットおよび第２のサブセットの少なくとも一方が所定の最大閾値数量以下のビット数量を有するように選択することを含む。

追加の実装形態では、プロセスは、第１のオフビット数量および／または第２のオンビット数量を除数で除算し、除算の商に基づいたビット数量を有するビットサブセットを選択することにより、第１のオフビットサブセットおよび／または第２のオンビットサブセットを選択することを含む。例えば、ある実装形態において、プロセスは、第１のオフビットサブセットを第１のサブセットが第１のオフビット数量の半分にほぼ等しいビット数量を有するように選択すること、および／または第２のオンビットサブセットを第２のサブセットが第２のオンビット数量の半分にほぼ等しいビット数量を有するように選択することを含む。この実装形態では、第１および第２の数量（例えばプール）は、反復ごとに、それらの残りの数量の半分に減少する。

一実装形態では、プロセスは、第１のオフビット数量および第２のオンビット数量の少なくとも一方が予め選択された最小閾値ビット数量を下回ると、第１のオフビット数量および第２のオンビット数量から全ての残りのオフビットおよびオンビットをそれぞれパケットに追加することを含む。様々な実装形態において、予め選択された最小閾値数量は、０、２、３、５、または１０等でもよい。

ブロック６０８において、プロセスは、パケットを出力することを含む。例えば、パケットは、ランプ（例えばランプ１０６等）または他の可変制御負荷を制御するためにドライバに出力され得る。

一実装形態では、プロセスは、常に変動する変化率を有する二値信号（すなわち、変調制御信号、変調ビットストリーム）によってパケットを出力することを含む。

別の実装形態では、プロセスは、スペクトル拡散出力によってパケットを出力することを含む。例えば、スペクトル拡散出力は、出力変調制御信号のスイッチング周波数を形成し、ＥＭＣ特性を向上させる。

代替の実装形態において、他の技術を様々な組み合わせでプロセス６００に含んでもよく、本開示の範囲内にとどまる。

結論
本開示の実装形態を構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言語で説明したが、これらの実装形態は、必ずしも記載した特有の特徴または行為に限定されないことは明らかである。むしろ、特有の特徴および行為は、例示的なデバイスおよび技術を実施する代表的形態として開示される。

１００ 色制御構成
１０２ 調光エンジン
１０４ チャネル
１０６ ランプ
１０８ 乗算器
１１０ ＰＭＴ変調器
２０２ 出力パケット
２０４ オフビットプール
２０６ オンビットプール
２０８ 出力生成器
２１０ 数量制御
２１２ 数量制御
４００ ＢＣＣＵ
５０２ ＭＵＸ
５０４ リニアウォーク

Claims (25)

1. デジタル値を受信し、前記デジタル値を第１のオフビット数量および第２のオンビット数量へと変換するように構成されたオフビットプールおよびオンビットプールと、
   交互の連続オフビットセットおよび連続オンビットセットを有するパケットを生成するように構成されたパケット生成器と
   を含む、ハードウェアデバイスであって、前記パケットは、前記第１のオフビット数量および前記第２のオンビット数量の少なくとも一方が予め選択された最小閾値ビット数量を下回るまで、反復的に、前記第１のオフビット数量からオフビットサブセットと、前記第２のオンビット数量からオンビットサブセットとを選択し、前記オフビットサブセットおよび前記オンビットサブセットを前記パケットに追加することによって形成される、ハードウェアデバイス。
2. 前記パケット生成器は、前記第１のオフビットサブセットおよび前記第２のオンビットサブセットを、前記第１のサブセットおよび前記第２のサブセットの少なくとも一方がランダムなビット数量を有するように選択するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記パケット生成器は、前記第１のオフビットサブセットおよび前記第２のオンビットサブセットを、前記第１のサブセットおよび前記第２のサブセットの少なくとも一方が所定の最大閾値数量以下のビット数量を有するように選択するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記パケット生成器は、前記第１のオフビットサブセットを、前記第１のサブセットが前記第１のオフビット数量の半分にほぼ等しいビット数量を有するように選択し、前記第２のオンビットサブセットを、前記第２のサブセットが前記第２のオンビット数量の半分にほぼ等しいビット数量を有するように選択するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記パケット生成器は、前記第１のオフビット数量および前記第２のオンビット数量の少なくとも一方が前記予め選択された最小閾値ビット数量を下回ると、前記第１のオフビット数量および前記第２のオンビット数量から全ての残りのオフビットおよびオンビットをそれぞれ前記パケットに追加するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記パケット生成器は、可変変化率を有するビットストリームによって前記パケットを出力するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記パケットの平均値は、前記デジタル値に比例する、請求項１に記載のデバイス。
8. デジタル値を受信し、第１のオフビットプールおよび第２のオンビットプールを生成し、前記第１のオフビットプールおよび前記第２のオンビットプールからビットを選択することに基づいて制御信号を生成するように構成された制御信号生成器であって、前記制御信号は、常に変動する変化率を有する疑似ランダムビットストリームからなる、制御信号生成器を含む、ハードウェアに実装されるシステム。
9. 前記制御信号は、１つまたは複数のパケットを含み、各パケットは、交互の連続オフビットサブセットおよび連続オンビットサブセットを含み、各パケットは、反復的に、前記第１のオフビットプールからオフビットサブセットと、前記第２のオンビットプールからオンビットサブセットとを選択し、前記オフビットサブセットおよび前記オンビットサブセットを前記パケットに追加することによって形成される、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第１のオフビットプールからのオフビットサブセットおよび前記第２のオンビットプールからのオンビットサブセットの前記反復的選択は、調整可能で、かつ、前記第１のオフビットプールのオフビット数量および／または前記第２のオンビットプールのオンビット数量に基づく、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１のオフビットプールからのオフビットサブセットおよび前記第２のオンビットプールからのオンビットサブセットの前記反復的選択は、前記第１のオフビットプールおよび前記第２のオンビットプールの少なくとも一方が予め選択された最小閾値を下回るビット数量を含むまで行われる、請求項９に記載のシステム。
12. 前記制御信号は、可変負荷の強度を制御するように構成され、前記制御信号の平均値は、前記可変負荷の強度に対応する、請求項８に記載のシステム。
13. デジタル値を受信するステップと、
    前記デジタル値を第１のオフビット数量および第２のオンビット数量へと変換するステップと、
    前記第１のオフビット数量および前記第２のオンビット数量の少なくとも一方が予め選択された最小閾値ビット数量を下回るまで、反復的に、前記第１のオフビット数量から第１のオフビットサブセットを選択し、前記第１のオフビットサブセットをパケットに追加し、前記第２のオンビット数量から第２のオンビットサブセットを選択し、前記第２のオンビットサブセットを前記パケットに追加することによって、交互の連続オフビットセットおよび連続オンビットセットを有するパケットを形成するステップと、
    前記パケットを出力するステップと
    を含む、方法。
14. 前記第１のオフビットサブセットおよび前記第２のオンビットサブセットを、前記第１のサブセットおよび前記第２のサブセットの少なくとも一方がランダムなビット数量からなるように選択するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１のオフビットサブセットおよび前記第２のオンビットサブセットを、前記第１のサブセットおよび前記第２のサブセットの少なくとも一方が所定の最大閾値数量以下のビット数量を有するように選択するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記第１のオフビット数量および／または前記第２のオンビット数量を除数で除算し、前記除算の商に基づいたビット数量を有するビットサブセットを選択することにより、前記第１のオフビットサブセットおよび／または前記第２のオンビットサブセットを選択するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記第１のオフビットサブセットを前記第１のサブセットが前記第１のオフビット数量の半分にほぼ等しいビット数量を有するように選択するステップおよび／または前記第２のオンビットサブセットを前記第２のサブセットが前記第２のオンビット数量の半分にほぼ等しいビット数量を有するように選択するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
18. 前記第１のオフビット数量および前記第２のオンビット数量の少なくとも一方が予め選択された最小閾値ビット数量を下回ると、前記第１のオフビット数量および前記第２のオンビット数量から全ての残りのオフビットおよびオンビットをそれぞれ前記パケットに追加するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
19. 常に変動する変化率を有する二値信号によって前記パケットを出力するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
20. スペクトル拡散出力によって前記パケットを出力するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
21. 前記第１のオフビット数量および前記第２のオンビット数量の少なくとも一方は、可変制御負荷の強度値に基づく、請求項１３に記載の方法。
22. 前記予め選択された最小閾値ビット数量はゼロに等しい、請求項１３に記載の方法。
23. デジタル制御値を受信し、前記デジタル制御値に基づいて二値制御パケットを生成するように構成された１つまたは複数のロジックデバイスであって、前記二値制御パケットは、交互の連続オフビットセットおよび連続オンビットセットを含み、前記パケットは、第１のオフビット数量および第２のオンビット数量の少なくとも一方が予め選択された最小閾値ビット数量を下回るまで、反復的に、前記第１のオフビット数量からオフビットサブセットと、前記第２のオンビット数量からオンビットサブセットとを選択することによって形成され、前記第１のオフビット数量および前記第２のオンビット数量は、前記デジタル制御値から編成される、１つまたは複数のロジックデバイスを含む、装置。
24. 前記オフビットサブセットおよび／または前記オンビットサブセットは、調整可能なパラメータを有するアルゴリズムに基づいて選択され、前記アルゴリズムの前記パラメータは、前記二値制御パケットの変化に基づいて調整可能である、請求項２３に記載の装置。
25. 前記装置は、前記二値制御パケットによって、ランプの明度および色の少なくとも一方を制御するように構成される、請求項２３に記載の装置。

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