JP5837036B2 - ソリッドステート形照明器具の調光範囲を拡大する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、ソリッドステート形照明器具の制御に関する。特に、本明細書において開示する種々の本発明の方法及び装置は、調光器位相角検出に基づいて決定された電力制御信号を用いてソリッドステート形照明器具の調光範囲を選択的に増大させることに関する。

ディジタル又はソリッドステート形照明技術、即ち、半導体光源、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したイルミネーションは、伝統的な蛍光灯、高輝度放電（ＨＩＤ）灯及び白熱灯の実行可能な代替手段を提供する。ＬＥＤの機能的な利点及び利益としては、エネルギー変換効率や光学効率が高いこと、耐久性があること、経常費が安いこと、その他多くの利点及び利益が挙げられる。ＬＥＤ技術における最近の技術進歩により、多くの用途において種々の照明効果を実現することができる高効率且つ頑丈なフルスペクトル照明源が提供されている。これら照明源を具体化した照明器具の中には、白色光及び／又は光の種々の色、例えば、赤色、緑色及び青色を生じさせることができる１つ又は２つ以上のＬＥＤを含む照明モジュール並びに例えば米国特許第６，０１６，０３８号明細書及び同第６，２１１，６２６号明細書に詳細に説明されているように種々の色及び変色照明効果を生じさせることができるようにするためにＬＥＤの出力を別個独立に制御するコントローラ又はプロセッサを有するものがある。なお、これら米国特許を参照により引用し、これらの記載内容を本明細書の一部とする。ＬＥＤ技術としては、線間電圧電力供給白色照明器具、例えばフィリップス・カラー・キネティックス（Philips Color Kinetics）社から入手できるESSENTIALWHITEシリーズが挙げられる。これら照明器具は、立下り区間形調光器技術、例えば１２０ＶＡＣ線間電圧について電気低電圧（ＥＬＶ）型調光器を用いて調光可能である。

多くの照明用途は、調光器（調光装置と称される場合もある）を利用している。従来型調光器は、白熱灯（バルブランプ及びハロゲンランプ）について良好に働く。しかしながら、他形式の電子式ランプでは問題が生じ、かかる電子式ランプとしては、コンパクト形蛍光灯（ＣＦＬ）、電子回路用変成器を用いた低電圧ハロゲンランプ、ソリッドステート形照明（ＳＳＬ）ランプ、例えばＬＥＤやＯＬＥＤが挙げられる。特に、電子回路用変成器を利用した低電圧ＳＳＬユニットは、専用の調光器、例えば電子式低電圧（ＥＬＶ）形調光器又は抵抗‐容量（ＲＣ）形調光器を用いて調光可能であり、かかる調光器は、入力のところに力率補正（ＰＦＣ）回路を有する負荷で適切に働く。

従来型調光器は、典型的には、電源電圧信号の各波形（正弦波）を裁断し、そしてこの波形の残りを照明器具に送る。立上り区間形又はフォワードフェーズ形調光器は、電圧信号波形の立上り区間を裁断する。立下り区間形又はリバースフェーズ形調光器は、電圧信号波形の立下り区間を裁断する。電子負荷、例えばＬＥＤ駆動装置は、典型的には、立下り区間形調光器について良好に動作する。

米国特許第６，０１６，０３８号明細書 米国特許第６，２１１，６２６号明細書

白熱照明器具及び他の従来型抵抗型照明器具は、位相裁断調光器により生じる裁断正弦波にエラーなく自然に応答する。これとは対照的に。ＬＥＤ及び他のソリッドステート形照明負荷は、かかる位相裁断調光器上に配置された場合、多くの問題、例えば、ローエンドドロップアウト、トライアック失弧、最小負荷問題、ハイエンドフリッカ及び光出力の大きなステップを生じさせる場合がある。加うるに、調光器がその最も低い設定値の状態にあるときにソリッドステート形照明負荷により出力される最小光は、比較的高い。例えば、ＬＥＤの低調光器設定光出力は、最大設定光出力の１５〜３０パーセントである場合があり、これは、低設定値では望ましくないほど高い光出力である。高い光出力は、人間の目の応答が低い光レベルでは極めて敏感であるということによって一層悪化し、光出力が更に高くなるように思われるようになる。かくして、対応の調光器が低設定値に設定されている場合、ソリッドステート形照明負荷により出力される光を減少させる要望が存在する。

本発明は、調光器の位相角又は調光レベルが低設定値に設定されている場合、ソリッドステート形照明負荷により出力される光を減少させる本発明の方法及び装置に関する。一般に、一観点では、調光器により制御されるソリッドステート形照明負荷によって出力される光出力レベルを制御するシステムが位相角検出器及び電力変換装置を有する。位相角検出器は、調光器からの整流電圧に基づいて調光器の位相角を検出すると共に検出位相角と所定の第１のしきい値の比較に基づいて電力制御信号を決定するよう構成されている。電力変換装置は、出力電圧をソリッドステート形照明負荷に与えるよう構成され、電力変換装置は、検出位相角が第１のしきい値よりも大きい場合に調光器からの整流電圧に基づいて開ループモードで動作し、検出位相角が第１のしきい値よりも小さい場合に調光器からの整流電圧及び位相角検出回路からの決定済み電力制御信号に基づいて閉ループモードで動作する。

別の観点では、電力抑制方法が調光器に接続された電力コントローラを介してソリッドステート形照明負荷によって出力される光出力レベルを制御する。この方法は、調光器のところで設定された調光レベルに対応する調光器の位相角を検出ステップと、検出位相角が第１の調光しきい値よりも大きい場合、第１の固定電力設定値を有する電力制御信号を発生させ、調光器によって出力された電圧の大きさに基づいてＳＳＬ負荷の光出力レベルを調整するステップと、検出位相角が第１の調光しきい値よりも小さい場合、検出位相角の関数として決定された電力設定値を有する電力制御信号を発生させ、調光器によって出力された電圧の大きさ及び所定の電力設定値に基づいてソリッドステート形照明負荷の光出力レベルを調整するステップとを有する。

別の観点では、ＬＥＤ負荷、位相角検出回路及び電力変換装置を有する装置が提供される。ＬＥＤ負荷は、調光器の位相角に応答する光出力を備えている。位相角検出回路は、調光器位相角を検出し、ＰＷＭ電力制御信号をＰＷＭ出力から出力するよう構成されており、ＰＷＭ電力制御信号は、検出された調光器位相角に基づいて決定されたデューティサイクルを有する。電力変換装置は、調光器からの整流電圧及び位相角検出回路からのＰＷＭ電力制御信号を受け取り、出力電圧をＬＥＤ負荷に与えるよう構成されている。位相角検出回路は、検出位相角が高いしきい値を超えている場合、ＰＷＭ電力制御信号のデューティサイクルを固定された高い百分率に設定し、電力変換装置が整流電圧の大きさに基づいて出力電圧を決定する。位相角検出回路は、検出位相角が高いしきい値よりも小さい場合、ＰＷＭ電力制御信号のデューティサイクルを検出位相角の所定の関数として計算された可変百分率に設定し、電力変換装置が整流電圧の大きさに加えて、ＰＷＭ電力制御信号に基づいて出力電圧を決定する。

本発明の目的上、本明細書に用いられる「ＬＥＤ」という用語は、任意のエレクトロルミネッセンスダイオード又は電気信号に応答して放射線を発生させることができる他形式のキャリヤ注入／接合利用システムを含むものと理解されるべきである。かくして、ＬＥＤという用語は、電流に応答して光を放出する種々の半導体型構造体、光放出ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネッセンスストリップ等を含むが、これらには限定されない。特に、ＬＥＤという用語は、赤外線スペクトル、紫外線スペクトル及び種々の可視光スペクトルの部分（一般に、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの放射線波長を含む）のうちの１つ又は２つ以上の放射線を発生させるよう構成されているあらゆる形式の発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を意味している。ＬＥＤの幾つかの例としては、種々の形式の赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀（アンバー）色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤ（以下に更に説明する）が挙げられるが、これらには限定されない。また、ＬＥＤは、所与のスペクトルの場合（例えば、狭い帯域幅、広い帯域幅）種々の帯域幅（例えば、半値全幅、即ちＦＷＨＭ）及び所与の一般的色分類（general color categorization）内の様々な主波長を有する放射線を発生させるよう構成されると共に／或いは制御されるのが良いことが理解されるべきである。

例えば、本質的に白色光を発生させるよう構成されたＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ白色照明器具）の一具体化例は、本質的に白色光生じさせるよう組み合わせ状態で混色するエレクトロルミネッセンスの種々のスペクトルをそれぞれ放出する多くのダイ（die）を含む場合がある。別の具体化例では、ＬＥＤ白色照明器具は、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネッセンスを別の第２のスペクトルに変換する蛍光物質を関連する場合がある。この具体化例の一実施例では、比較的短い波長及び狭い帯域幅スペクトルを有するエレクトロルミネッセンスは、蛍光物質を「ポンピング」し、かかる蛍光物質は、幾分広いスペクトルを有する長い波長の放射線を放射する。

また、ＬＥＤという用語は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的パッケージのタイプを制限しないということは理解されるべきである。例えば、上述したように、ＬＥＤは、放射線の種々のスペクトルをそれぞれ放出するよう構成された多数のダイ（例えば、個々に制御可能であっても良く又はそうでなくても良い）を有する単一の発光デバイスを意味する場合がある。また、ＬＥＤは、ＬＥＤの一体部分と考えられる蛍光体と関連する場合がある（例えば、幾つかの形式の白色ＬＥＤ）。一般に、ＬＥＤという用語は、パッケージ化ＬＥＤ、非パッケージ化ＬＥＤ、表面実装ＬＥＤ、チップオンボードＬＥＤ、Ｔパッケージ実装ＬＥＤ、ラジアルパッケージＬＥＤ、電力パッケージＬＥＤ、或る形式のケース及び／又は光学素子（例えば、拡散レンズ）を含むＬＥＤ等を意味する場合がある。

「光源」という用語は、種々の放射線源のうちの任意の１つ又は２つ以上を意味するものと理解されるべきであり、かかる放射線源としては、ＬＥＤ型光源（上述のＬＥＤを１つ又は２つ以上含む）、白熱光源（例えば、フィラメントランプ、ハロゲンランプ）、蛍光源、燐光源、高輝度放電光源（例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気及びメタルハライドランプ）、レーザ、他形式のエレクトロルミネッセンス源、パイロルミネッセンス源（例えば、火炎）、キャンドルルミネッセンス源（例えば、ガスマントル、炭素アーク放射線源）、フォトルミネッセンス源（例えば、気体放電光源）、エレクトロニックサチエーション（electronic satiation）を用いた陰極ルミネッセンス源、ガルバノルミネッセンス源、クリスタロルミネッセンス源、カイネルミネッセンス源、熱ルミネッセンス源、摩擦ルミネッセンス源、音ルミネッセンス源、放射線ルミネッセンス源及び発光ポリマーが挙げられるが、これらには限定されない。

所与の光源は、可視スペクトルの範囲内、可視スペクトルの範囲外又はこれら両方の組み合わせの電磁放射線を発生させるよう構成されている場合がある。それ故、「光」及び「放射線」という用語は、本明細書では区別なく用いられる。加うるに、光源は、一体形コンポーネントとして、１つ又は２つ以上のフィルタ（例えば、カラーフィルタ）、レンズ又は他のコンポーネントを有するのが良い。また、理解されるべきこととして、光源は、種々の用途に合わせて構成でき、かかる用途としては、表示、ディスプレイ及び／又はイルミネーションが挙げられるが、これらには限定されない。「イルミネーション源」は、内部空間又は外部空間を効果的に照明するのに十分な強度を有する放射線を発生させるよう特に構成された光源である。この関係で、「十分な強度」という表現は、空間又は環境中で生じる可視スペクトルにおいて、環境照明（即ち、間接的に知覚される場合があり、例えば全体として又は部分的に知覚される前に種々の介在表面のうちの１つ又は２つ以上から反射される場合がある光）をもたらすのに十分な放射束（「ルーメン」という単位は、放射束又は「光束」の面で光源からあらゆる方向における全光出力を表すために用いられる場合が多い）を意味している。

「照明器具」という用語は、本明細書において、特定のフォームファクタ、組立体又はパッケージの状態で１つ又は２つ以上の照明ユニットの具体化例又は構成例を意味するために用いられている。「照明ユニット」という用語は、本明細書において、同一又は異なる形式の１つ又は２つ以上の光源を含む装置を意味するために用いられている。所与の照明ユニットは、光源のための種々の取り付け装置、エンクロージャ／ハウジング装置及び形状体及び／又は電気的及び機械的接続構成のうちの任意の１つを有することができる。加うるに、所与の照明ユニットは、オプションとして、光源の動作に関連した種々の他のコンポーネント（例えば、制御回路）と関連していても良い（例えば、かかる種々の他のコンポーネントを含み、これらに結合されると共に／或いはこれらと一緒に包装される）。「ＬＥＤ型照明ユニット」という用語は、上述した１つ又は２つ以上のＬＥＤ型光源を含む照明ユニットを単独で又は他の非ＬＥＤ型光源と組み合わせた状態を意味している。「マルチチャンネル」照明ユニットは、放射線の種々のスペクトルをそれぞれ発生させるよう構成された少なくとも２つの光源を含むＬＥＤ型又は非ＬＥＤ型照明ユニットを意味しており、この場合、異なる光源スペクトルは各々、マルチチャンネル照明ユニットの「チャネンル」と呼ばれる場合がある。

「コントローラ」という用語は、本明細書においては、一般に、１つ又は２つ以上の光源の動作に関連した種々の装置を説明するために用いられている。コントローラは、本明細書において説明する種々の機能を実行する多くの仕方で（例えば、専用ハードウェアによって）具体化可能である。「プロセッサ」は、本明細書において説明する種々の機能を実行するソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラム可能な１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサを採用したコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを用いて又は用いないで具体化可能であり、コントローラは又、幾つかの機能を実行する専用ハードウェアと別の機能を実行するプロセッサ（例えば、１つ又は２つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）の組み合わせとして具体化できる。本発明の種々の実施形態において採用できるコントローラコンポーネントの例としては、従来型マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）が挙げられるがこれらには限定されない。

種々の具体化例では、プロセッサ及び／又はコントローラは、１つ又は２つ以上の記憶媒体（本明細書では、総称して「メモリ」と称し、例えば、揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ、例えば読み取り書き込み記憶装置（ＲＡＭ）、読み取り専用記憶装置（ＲＯＭ）、プログラム可能読み取り専用記憶装置（ＰＲＯＭ）、電気的プログラム可能読み取り専用記憶装置（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去及びプログラム可能読み取り専用記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ等）と関連可能である。幾つかの具体化例では、記憶媒体は、１つ又は２つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラで、実行時に、本明細書において説明する機能のうちの少なくとも幾つかを実行する１つ又は２つ以上のプログラムでコード化可能である。種々の記憶媒体をプロセッサ又はコントローラ内に固定することができ又はこれら記憶媒体に記憶された１つ又は２つ以上のプログラムをプロセッサ又はコントローラにロードして本明細書において説明する本発明の種々の観点を実施するよう可搬式である。「プログラム」又は「コンピュータプログラム」は、本明細書においては、１つ又は２つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするよう採用可能な任意形式のコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）を意味するよう一般的な意味で用いられている。

一ネットワーク具体化例では、ネットワークに結合された１つ又は２つ以上の装置は、ネットワークに結合された１つ又は２つ以上の他の装置のコントローラとして働く場合がある（例えば、マスタ／スレーブ関係）。別の具体化例では、ネットワーク化環境は、ネットワークに結合された装置のうちの１つ又は２つ以上を制御するよう構成された１つ又は２つ以上の専用コントローラを含む場合がある。一般に、ネットワークに結合された多くの装置は各々、１つ又は複数の通信媒体上に存在するデータに接近することができるが、所与の装置は、これが例えばこれに割り当てられた１つ又は２つ以上の特定の識別子（例えば、「アドレス」）に基づいてネットワークと選択的にデータ交換する（即ち、ネットワークからデータを受け取ると共に／或いはデータをネットワークに送る）よう構成されている点で「アドレス可能」である場合がある。

上述の技術的思想と以下に詳細に説明する追加の技術的思想（かかる技術的思想は、相互に整合性がない訳ではないということを条件とする）の組み合わせは、本明細書において開示する本発明の要部であると考えられることは理解されるべきである。特に、本明細書の最後に見える特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の全ての組み合わせは、本明細書において開示する本発明の要旨の一部であると考えられる。また、参照により引用されて本発明の一部をなす任意の開示内容にも見える場合のある本明細書において明示して採用されている用語には、本明細書において開示された特定の技術的思想と最も一致した意味が与えられるべきであることは理解されるべきである。

図中、同一の参照符号は、一般に、種々の図全体を通じて同一又は類似の部分を示している。また、図面は、必ずしも、縮尺通りにはなっておらず、それどころか、一般に、本発明の原理を説明する際には強調がなされている。

代表的な実施形態に従ってソリッドステート形照明器具及び位相検出器を含む調光可能な照明システムを示すブロック図である。 代表的な実施形態に従ってソリッドステート形照明器具及び位相検出回路を含む調光制御システムを示す回路図である。 代表的な実施形態に従って調光器位相角に対する電力制御信号の値を示すグラフ図である。 代表的な実施形態に従って電力変換装置の出力電圧を制御する電力制御信号を設定する方法を示す流れ図である。 代表的な実施形態に従って電力変換装置の出力電圧を提供する方法を示す流れ図である。 代表的な実施形態に従って調光器のサンプル波形及び対応のディジタルパルスを示す図である。 代表的な実施形態に従って調光器のサンプル波形及び対応のディジタルパルスを示す図である。 代表的な実施形態に従って調光器のサンプル波形及び対応のディジタルパルスを示す図である。 代表的な実施形態に従って調光器の位相角を検出する方法を示す流れ図である。

以下の詳細な説明において、説明の目的で且つ本発明を限定しない目的で、特定の細部を開示した代表的な実施形態が、本発明の教示の完全な理解を提供するために記載されている。しかしながら、本明細書における開示の恩恵を受ける当業者には明らかなように、本明細書において開示される特定の細部から逸脱した本発明の教示による他の実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内に含まれる。さらに、代表的な実施形態の説明を不明瞭にしないように周知の装置及び方法の説明が省かれている場合がある。かかる方法及び装置は、明らかに本発明の教示の範囲内に含まれる。

本出願人は、ソリッドステート形照明負荷が位相裁断調光器に接続された状態で電子回路用変成器によって達成可能な最小出力光レベルを低下させる装置及び方法を提供できれば有益であると認識すると共に理解した。

図１は、代表的な実施形態に従ってソリッドステート形照明器具及び位相角検出器を含む調光可能な照明システムを示すブロック図である。図１を参照すると、調光可能照明システム１００は、電圧源１０１から（調光）整流電圧Ｕｒｅｃｔを提供する調光器１０４及び整流回路１０５を有している。電圧源１０１は、種々の具体化例に従って、種々の非整流入力ＡＣ線間電圧、例えば１００ＶＡＣ、１２０ＶＡＣ、２３０ＶＡＣ及び２７７ＶＡＣを提供することができる。調光器１０４は、例えばスライダ１０４ａの垂直動作に応答して電圧源１０１から電圧信号波形の立上り区間を裁断し（立上り区間調光器）又は立下り区間を裁断する（立下り区間調光器）ことによって調光能力を提供する位相裁断調光器である。一般に、調光電圧Ｕｒｅｃｔの大きさは、調光器１０４によって設定された調光レベルに比例しており、したがって、位相角又は調光レベルが低いと、その結果として、調光電圧Ｕｒｅｃｔが低くなる。図示の例では、スライダを下方に動かして位相角を減少させ、それによりソリッドステート形照明負荷１３０により出力させる光の量を減少させ、又、スライダを上方に動かして位相角を増大させ、それによりソリッドステート形照明負荷１３０により出力される光の量を増大させることが仮定されていると言って良い。

調光可能照明システム１００は、位相角検出器１１０及び電力変換装置１２０を更に有している。一般に、位相角検出器１１０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔに基づいて調光器１０４の位相角を検出し、制御ライン１２９を介して電力変換装置１２０に電力制御信号を出力する。電力制御信号は、例えばパルスコード変調（ＰＣＭ）信号又は他のディジタル信号であるのが良く、検出位相角に基づいて位相角検出器１１０により定められるデューティサイクルに従って高レベルと低レベルとの間で交番変化することができる。デューティサイクルは、約１００パーセント（例えば、高レベルでは連続）から約ゼロパーセント（例えば、低レベルでは連続）までの範囲にあるのが良く、以下において説明するように電力変換装置１２０の電力設定値を適切に調節してソリッドステート形照明負荷１３０により放出される光のレベルを制御するために、これら百分率の間の任意の百分率を有する。例えば、７０パーセントの百分率デューティサイクルは、電力制御信号の方形波が波周期の７０パーセントについて高レベルの状態にあり、波周期の３０パーセントについては低レベルの状態にあることを示している。

種々の実施形態では、電力変換装置１２０は、整流回路１０５から整流電圧Ｕｒｅｃｔを受け取り、そしてソリッドステート形照明負荷１３０に電力供給するために対応のＤＣ電圧を出力する。電力変換装置１２０は、２つの変数、即ち、（１）整流回路１０５を介して例えばスライダ１０４ａの動作により設定される調光器１０４からの電圧出力の大きさ及び（２）制御ライン１２９を介して以下に説明する所定の制御機能又はアルゴリズムに従って設定される位相角検出器１１０によって生じると共に出力される電力制御信号の電力設定値のうちの少なくとも一方に基づいて整流電圧ＵｒｅｃｔとＤＣ電圧との間で変換する。かくして、電力変換装置１２０により出力されたＤＣ電圧は、従来型調光照明システムがソリッドステート形照明負荷１３０により出力される光のそれ以上の減少をもはやもたらさない上限としての低い調光レベルであっても、調光器１０４により適用される調光器位相角（例えば、調光レベル）を反映する。整流電圧ＵｒｅｃｔとＤＣ電圧との間で変換する機能は又、当業者には明らかなように、追加の要因、例えば電力変換装置１２０の特性、ソリッドステート形照明負荷１３０の形式及び形態、種々の具体化例の他の用途及び設計上の要件で左右される場合がある。

種々の実施形態では、調光可能照明システム１００は、ソリッドステート形照明負荷１３０の選択的閉ループ電力抑制を可能にする。換言すると、電力変換装置１２０は、位相角検出器１１０により検出される調光器位相角に応じて、閉ループモード又は開ループモードで選択的に動作する。開ループモードでは、位相角検出器１１０は、電力制御信号を一定又は固定電力設定値に設定し、この一定又は固定電力設定値は、電力変換装置１２０の動作点を固定する。したがって、電力変換装置１２０は、受け取った電圧Ｕｒｅｃｔの大きさにのみに基づいて整流電圧ＵｒｅｃｔとＤＣ電圧との間の変換を行い、電圧源１０１からの指定された大きさの電力をソリッドステート形照明負荷１３０に送る。閉ループモードでは、位相角検出器１１０は、電力制御信号の可変電力設定値を計算し、かかる可変電力設定値は、電力変換装置１２０の動作点を動的に調節する。したがって、電力変換装置１２０は、電力制御信号の電力設定並びに受け取った電圧Ｕｒｅｃｔの大きさに基づいて整流電圧ＵｒｅｃｔとＤＣ電圧との間で変換を行う。

調光可能照明システム１００は、電力変換装置１２０の高開ループ範囲と低開ループ範囲との間で閉ループ範囲を提供するよう構成されているのが良い。図３を参照して以下に詳細に説明するように、位相角検出器１１０は、電力制御信号を検出位相角が所定の第１のしきい値よりも大きい場合、高い固定電力設定値に設定し、検出位相角が所定の第２のしきい値よりも小さい場合、低い固定電力設定値に設定し、検出位相角が第１のしきい値と第２のしきい値との間にある場合、計算された可変電力設定値に設定することができる。例えば、位相角検出器１１０が第１のしきい値（例えば、第１の低い調光レベル）よりも大きい位相角を検出した場合、位相角検出器は、電力制御信号を高デューティサイクル（例えば、１００パーセント）に設定し、電力変換装置１２０は、その出力電力を整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさの変化にのみ基づかせる。同様に、位相角検出器１１０が第２のしきい値（例えば、第２の低い調光レベル又はゼロ光出力）よりも小さい位相角を検出した場合、位相角検出器は、電力制御信号を低デューティサイクル（例えば、ゼロパーセント）に設定し、電力変換装置１２０は、その出力電力を整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさの変化にのみ基づかせる。調光器位相角検出１１０が第１のしきい値よりも小さく且つ第２のしきい値よりも大きい位相角を検出した場合、調光器位相角検出器１１０は、電力制御信号のデューティサイクルを動的に計算して検出位相角を反映させ、電力変換装置１２０は、その出力電力を計算されたデューティサイクル及び整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさの変化に基づかせる。したがって、ソリッドステート形照明負荷１３０により出力される光は、例えば第１のしきい値未満のような、従来型システムでは光出力に影響を及ぼさなかったであろう低い調光レベルであっても、調光を続ける。

図２は、代表的な実施形態に従ってソリッドステート形照明器具及び調光器位相角検出回路を含む調光制御システムを示す回路図である。図２の全体的コンポーネントは、図１のコンポーネントとほぼ同じであるが、例示の形態に従って種々の代表的なコンポーネントに対する細部が提供されている。当然のことながら、本発明の教示の範囲から逸脱することなく他の形態を具体化できる。

図２を参照すると、調光制御システム２００は、整流回路２０５、調光器位相角検出回路２１０（破線のボックスで示されている）、電力変換装置２２０及びＬＥＤ負荷２３０を有している。整流回路１０５に関連して上述したように、整流回路２０５は、電圧源（図示せず）から（低減された）整流されていない電圧を受け取るようDim hot及びDim neutral入力によって示された調光器（図示せず）に接続されている。図示の形態では、整流回路２０５は、整流電圧ノードＮ２とアース電圧との間に接続された４つのダイオードＤ２０１〜Ｄ２０４を有する。整流電圧ノードＮ２は、（低減）整流電圧Ｕｒｅｃｔを受け取り、この整流電圧ノードは、整流回路２０５と並列に接続された入力フィルタリングキャパシタＣ２１５を介してアースに接続されている。

位相角検出器２１０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔに基づいて調光器位相角（調光レベル）を検出し、ＰＷＭ出力２１９からの電力制御信号を制御ライン２２９により電力変換装置２２０に出力し、それによりＬＥＤ負荷２３０の動作を制御する。これにより、位相角検出２１０は、検出位相角に基づいて入力電圧源からＬＥＤ負荷２３０に送られる電力の大きさを選択的に調節することができる。図示の代表的な実施形態では、電力制御信号は、電力変換装置２２０に提供されるべき電力設定値に一致して位相角検出２１０により定められたデューティサイクルを有するＰＷＭ信号である。また、図示の代表的な実施形態では、位相角検出回路２１０は、マイクロコントローラ２１５を有し、マイクロコントローラ２１５は、以下に詳細に説明するように、整流電力Ｕｒｅｃｔの波形を用いて調光器位相角を求め、そしてＰＷＭ電力制御信号をＰＷＭ出力２１９から出力する。

電力変換装置２２０は、整流電圧ノードＮ２のところで整流電圧Ｕｒｅｃｔを受け取り、ＬＥＤ負荷２３０に電力供給するために整流電圧Ｕｒｅｃｔを対応のＤＣ電圧に変換する。電力変換装置２２０は、位相検出器回路２１０により提供されたＰＷＭ電力制御信号に応じて、例えばリス（Lys）に付与された米国特許第７，２５６，５５４号明細書（この米国特許を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする）に記載されているように開ループ（又はフィードフォワード）方式及び閉ループ方式で選択的に動作する。種々の実施形態では、電力変換装置２２０は、例えばエステー・マイクロエレクトロニクス（ST Microelectronics）社から入手できるＬ６５６２であるのが良いが、本発明の教示の範囲から逸脱することなく、他形式の電力変換装置又は他の電子回路用変成器及び／又はプロセッサを使用することができる。例えば、電力変換装置２２０は、固定オフタイム且つ力率補正型のシングルステージ反転バック変換装置であるのが良いが、基準開ループ制御方式の電力変換装置であればどのような形式のものであっても利用することができる。

ＬＥＤ負荷２３０は、電力変換装置２２０の出力とアースとの間で代表的なＬＥＤ２３１，２３２で示されている直列に接続された一連のＬＥＤを有する。ＬＥＤ負荷２３０を通る負荷電流の大きさ及びかくしてＬＥＤ負荷２３０により放出される光の量は、直接、電力変換装置２２０により出力される電力の大きさによって制御される。電力変換装置２２０により出力される電力の大きさは、整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさ及び位相角検出回路２１０により検出された調光器の検出位相角（調光レベル）によって制御される。

図３は、代表的な実施形態に従って電力制御信号と調光器位相角の関係を示すグラフ図である。図３を参照すると、縦軸は、低い又は最小の電力設定値から上方に増大する電力制御信号の電力設定値を示し、横軸は、低い又は最初の調光レベルを起点として右側から左側に増大する調光器位相角（例えば、位相角検出回路２１０により検出される）を示している。

位相角検出回路２１０により調光器位相角が第１の位相角θ₁で示された所定の第１のしきい値よりも大きいことが判定されると、ＰＷＭ電力制御信号のデューティサイクルは、電力変換装置２２０の動作点を固定するその最も高い電力設定値（例えば、１００パーセントデューティサイクル）に設定される。したがって、電力変換装置２２０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさにのみ基づいて電力を決定し、これをＬＥＤ負荷２３０に出力する。換言すると、電力変換装置２２０は、位相裁断調光器だけが整流回路２０５を介して電力変換装置２２０の出力に送られる電力を調整するよう開ループで動作する。種々の実施形態では、第１の位相角θ₁は、もし上述のように構成されていなければ、調光器での調光レベルのそれ以上の減少もＬＥＤ負荷２３０により出力される光を減少させることがなかったであろう、例えば最大設定光出力の約１５〜３０パーセントの調光器位相角であるのが良い。

位相角検出回路２１０により調光器位相角が第１の位相角θ₁よりも小さいことが判定されると、位相角検出回路は、ＰＷＭ電力制御信号の百分率デューティサイクルを最も高い電力設定値から下方に調節し始め、その目的は、電力変換装置２２０の出力電力を減少させることにある。したがって、電力変換装置２２０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさ及び例えばマイクロコントローラ２１５によって調整されるＰＷＭ電力制御信号の電力設定値に基づいて電力を決定し、これをＬＥＤ負荷２３０に出力する。換言すると、電力変換装置２２０は、ＰＷＭ電力制御信号からのフィードバックを用いて閉ループで動作する。

ＰＷＭ電力制御信号は、検出調光器位相角が以下に説明する第２の位相角θ₂により表される所定の第２のしきい値に達するまで検出調光器位相角の減少に応答して下方に調節される。図３の代表的な曲線は、第１の位相角θ₁のところでの最も高い電力設定値から第２の位相角θ₂のところの最も低い電力設定値までの直線傾斜（ランプ）により表される記号線形パルス幅変調を示している。しかしながら、非直線傾斜を本発明の教示の範囲から逸脱しないで組み込むことができる。例えば、種々の実施形態では、ＰＷＭ電力制御信号の非線形関数が当業者には明らかであるように調光器のスライダの動作に対応したＬＥＤ負荷２３０によって出力される光の線形感を作るのに必要な場合がある。

位相角検出回路２１０により調光器位相角が第２の位相角θ₂で表される指定の第２のしきい値よりも小さいレベルまで減少したことが判定されると、ＰＷＭ電力制御信号のデューティサイクルは、電力変換装置２２０の動作点を固定するその最も低い電力設定値（例えば、ゼロパーセントデューティサイクル）に設定される。したがって、電力変換装置２２０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさにのみ基づいて電力を決定し、これをＬＥＤ負荷２３０に出力する。換言すると、電力変換装置２２０は、位相裁断調光器だけが整流回路２０５を介して電力変換装置２２０の出力に送られる電力を調整するよう再び開ループで動作する。

第２の位相角θ₂の値は、当業者には明らかなように、任意特定の状況について固有の利点を提供し又は種々の具体化例の特定用途向けの設計上の要件を満たすよう様々であって良い。例えば、第２の位相角θ₂の値は、ＬＥＤ負荷２３０への電力のそれ以上の減少が負荷を電力変換装置２２０の最小負荷要件を下回らせるような調光器位相角であるのが良い。変形例として、第２の位相角θ₂の値は、ＬＥＤ負荷２３０により出力される光の所定の最小レベルに対応した調光器位相角であっても良い。種々の変形実施形態では、第２の位相角θ₂は、単にゼロであっても良く、この場合、電力変換装置２２０は、ＰＷＭ電力制御信号からのフィードバックを用いて閉ループモードで動作し、ついには、調光器位相角は、その最小レベルまで減少する（これは、ゼロ又はゼロよりも幾分大きな最小レベルであって良い）。

図４は、代表的な実施形態に従って電力変換装置の出力電力を制御するための電力制御信号を設定する方法を示す流れ図であり、図４に示されている方法は、例えば、図２に示されたマイクロコントローラ２１５によって実施されるのが良いが、本発明の教示の範囲から逸脱することなく他形式のプロセッサ及びコントローラを用いることができる。

ブロックＳ４２１では、調光器位相角θを位相角検出回路２１０によって求める。ブロックＳ４２２では、検出調光器位相角が所定の第１のしきい値に対応した第１の位相角θ₁以上であるかどうかを判定する。検出調光器位相角が第１の位相角θ₁以上の場合（ブロックＳ４２２：Ｙｅｓ）、ブロックＳ４２３においてＰＷＭ電力制御信号を固定された最も高い設定値（例えば、１００パーセントデューティサイクル）に設定する。ブロックＳ４３０において、ＰＷＭ電力制御信号を制御ライン２２９により電力変換装置２２０に送り、この方法は、ブロックＳ４２１に戻って調光器位相角θの検出を続行する。

検出調光器位相角が第１の位相角θ₁よりも小さい場合（ブロックＳ４２２：Ｎｏ）、ブロックＳ４２４では、検出調光器位相角が第２のしきい値に対応した第２の位相角θ₂以下であるかどうかを判定する。検出調光器位相角が第２の位相角θ₂以下の場合（ブロックＳ４２４：Ｙｅｓ）、ブロックＳ４２５においてＰＷＭ電力制御信号を固定された最も低い設定値（例えば、ゼロパーセントデューティサイクル）に設定する。ブロックＳ４３０において、ＰＷＭ電力制御信号を制御ライン２２９により電力変換装置２２０に送り、この方法は、ブロックＳ４２１に戻って調光器位相角θの検出を続行する。

検出調光器位相角が第２の位相角θ₂よりも大きい場合（ブロックＳ４２４：Ｎｏ）、ＰＷＭ電力制御信号をブロックＳ４２６で計算する。例えば、ＰＷＭ電力制御信号の百分率デューティサイクルを例えば対応の電力設定値を提供するためにマイクロコントローラ２１５によって実行されるソフトウェア及び／又はファームウェアアルゴリズムとして具体化される検出調光器位相角の所定の関数に従って計算するのが良い。所定の関数は、調光レベルの減少に対応した百分率デューティサイクルの線形減少をもたらす線形関数であるのが良い。変形例として、所定の関数は、調光レベルの減少に対応した百分率デューティサイクルの非線形減少をもたらす非線形関数であっても良い。Ｓ４２７において、ＰＷＭ電力制御信号のデューティサイクルを計算された百分率に設定し、そしてブロックＳ４３０において制御ライン２２９を介してこれを電力変換装置２２０に送る。この方法は、ブロックＳ４２１に戻り、調光器位相角θの検出を続行する。

図示の実施形態では、所定の関数に従って、ブロックＳ４２２において検出調光器位相角を第１の位相角θ₁よりも低いレベルに低下したものと判定された後であってブロックＳ４２６においてＰＷＭ電力制御信号を計算する前に、検出調光器位相角が第２の位相角θ₂以下であるかにどうかに関する判定をブロックＳ４２４において行う。しかしながら、種々の変形実施形態では、第２の位相角θ₂との明確な比較を除外しても良く、その結果、検出調光器位相角θが第１の位相角θ₁よりも小さいことが一端判定されると、電力制御信号をブロックＳ４２６で計算する（電力変換装置は、閉ループモードで動作している）。例えば、所定の関数それ自体の結果として、百分率デューティサイクルは、第２の位相角θ₂で固定された最も低い電力設定値に設定され、この場合、検出調光器位相角θと第２の位相角θ₂の別個の比較を行う必要はない。

図５は、代表的な実施形態に従って電力変換装置の出力電圧を決定する方法を示す流れ図である。図４に示されている方法は、例えば、図２に示された電力変換装置２２０によって実施できるが、本発明の教示の範囲から逸脱することなく他形式のプロセッサ及びコントローラを用いることができる。

ブロックＳ５２１において、電力変換装置２２０は、整流回路２０５から（低減された）整流された電圧Ｕｒｅｃｔを受け取る。同時に、ブロックＳ５２２において、電力装置２２０は、図４のブロックＳ４３０に示されているように、位相角検出器２１０からＰＷＭ電力制御信号を受け取る。ブロックＳ５２３において、ＰＷＭ電力制御信号が固定された最も高い設定値にあるかどうかを判定する。ＰＷＭ電力制御信号が固定された最も高い設定値にあれば（ブロックＳ５２３：Ｙｅｓ）、電力変換装置２２０の動作点を固定し、ブロックＳ５２４において、ブロックＳ５２１で受け取った整流電圧の大きさにのみ基づいて出力電圧を開ループモードで決定する。決定した出力電力をブロックＳ５３０においてＬＥＤ負荷２３０に出力し、この方法は、ブロックＳ５２１に戻る。

ＰＷＭ電力制御信号が固定された最も高い設定値にない場合（ブロックＳ５２３：Ｎｏ）、ＰＷＭ電力制御信号が固定された最も低い設定値にあるかどうかをブロックＳ５２５で判定する。ＰＷＭ電力制御信号が固定された最も低い設定値にある場合（ブロックＳ５２５：Ｙｅｓ）、電力変換装置２２０の動作点を固定し、ブロックＳ５２４において、ブロックＳ５２１で受け取った整流電圧の大きさにのみ基づいて出力電力を開ループモードで決定する。決定した出力電力をブロックＳ５３０においてＬＥＤ負荷２３０に出力し、この方法は、ブロックＳ５２１に戻る。

ＰＷＭ電力制御信号が固定された最も低い設定値にない場合（ブロックＳ５２５：Ｎｏ）、ブロックＳ５２６において、ブロックＳ５２１で受け取った整流電圧の大きさ及びブロックＳ５２２で受け取ったＰＷＭ電力制御信号に基づいて出力電力を閉ループモードで決定する。ブロックＳ５３０において、決定した出力電力をＬＥＤ負荷２３０に出力し、この方法は、ブロックＳ５２１に戻る。

図示の実施形態では、ブロックＳ５２５において、ブロックＳ５２３においてＰＷＭ電力制御信号が固定された最も高い電力設定値にないことが判定された後であってブロックＳ５２６において出力電力を整流電圧の大きさとＰＷＭ電力制御信号の両方に基づいて決定する前に、ＰＷＭ電力制御信号が固定された最も低い電力設定値にあるかどうかに関する別個の判定を行う。しかしながら、種々の変形実施形態では、固定された最も低い電力設定値との明確な比較を除外しても良く、その結果、固定された最も高い電力設定値よりも小さい任意の電力設定値（ＰＷＭ電力制御信号により提供される）において整流電圧の大きさとＰＷＭ電力制御信号の両方に基づいて出力電力信号を制御する。例えば、電力変換装置２２０は、電力設定値の減少に対応して減少するレベルの出力電力を出力するよう構成されるのが良く、その結果、出力電力の最も低いレベルは、最も低い電力設定値に一致するようになり、この場合、ＰＷＭ電力制御信号の電力設定値と所定の固定された最も低い電力設定値の別個の比較を行う必要はない。

再び図２を参照すると、図示の代表的な実施形態では、位相角検出回路２１０は、マイクロコントローラ２１５を有し、このマイクロコントローラは、整流電圧入力波形を用いて調光器位相角を求める。マイクロコントローラ２１５は、頂部ダイオードＤ２１１と底部ダイオードＤ２１２との間に接続されたディジタル入力ピン２１８を有する。頂部ダイオードＤ２１１は、ディジタル入力ピン２１８に接続されたアノード及び電圧源Ｖｃｃに接続されたカソードを有し、底部ダイオード１１２には、アースに接続されたアノード及びディジタル入力ピン２１８に接続されたカソードを有する。マイクロコントローラ２１５は、ディジタル出力、例えばＰＷＭ出力２１９を更に有する。

種々の実施形態では、マイクロコントローラ２１５は、例えばマイクロチップ・テクノロジー・インコーポレイテッド（Microchip Technology, Inc.）から入手できるＰＩＣ１２Ｆ６８３であるのが良いが、本発明の教示から逸脱することなく、他形式のマイクロコントローラ又は他のプロセッサを使用することができる。例えば、マイクロコントローラ２１５の機能は、種々の機能を実行するためにソフトウェア又はファームウェアを用いてプログラムできる１つ又は２つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ並びに対応のメモリによって具体化でき又は幾つかの機能を実行する専用ハードウェアと他の機能を実行するプロセッサ（例えば、１つ又は２つ以上のプログラムマイクロプロセッサ及び関連回路）の組み合わせとして具体化できる。種々の実施形態において採用できるコントローラコンポーネントの例としては、上述したように従来型マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ及びＦＰＧＡが挙げられるが、これらには限定されない。

位相角検出回路２１０は、種々の受動的電子部品、例えば第１及び第２のキャパシタＣ２１３，Ｃ２１４並びに第１及び第２の抵抗器Ｒ２１１，Ｒ２１２を更に有する。第１のキャパシタＣ２１３は、マイクロコントローラ２１５のディジタル入力ピン２１８と検出ノードへの位置との間に接続されている。第２のキャパシタＣ２１４は、検出ノードＮ１とアースとの間に接続されている。第１及び第２の抵抗器Ｒ２１１，Ｒ２１２は、整流電圧ノードＮ２と検出ノードＮ１との間に直列に接続されている。図示の実施形態では、例えば、第１のキャパシタＣ２１３は、約５６０ｐＦの値を有するのが良く、第２のキャパシタＣ２１４は、約１０ｐＦの値を有するのが良い。また、例えば、第１の抵抗器Ｒ２１１は、約１メガオームの値を有するのが良く、第２の抵抗器Ｒ２１２は、約１メガオームの値を有するのが良い。しかしながら、第１及び第２のキャパシタＣ２１３，Ｃ２１４並びに第１及び第２の抵抗器Ｒ２１１，Ｒ２１２のそれぞれの値は、当業者には明らかなように、任意特定の状況について固有の利点を提供し又は種々の具体化例の特定用途向けの設計上の要件を満たすよう様々であって良い。

整流された（低減されて整流された）減圧Ｕｒｅｃｔは、マイクロコントローラ２１５のディジタル入力ピン２１８に結合されたＡＣである。第１の抵抗器Ｒ２１１及び第２の抵抗器Ｒ２１２は、ディジタル入力ピン２１８に流れる電流を制限する。整流電圧Ｕｒｅｃｔの信号波形が高になると、第１のキャパシタＣ２１３は、第１及び第２の抵抗器Ｒ２１１，Ｒ２１２を介して立上り区間が充電される。マイクロコントローラ２１５内の頂部ダイオードＤ２１１は、例えば、ディジタル入力ピン２１８をＶｃｃよりも高い１つのダイオードドロップにクランプする。第１のキャパシタＣ２１３は、整流電圧Ｕｒｅｃｔの信号波形の立下り区間において放電し、ディジタル入力ピン２１８は、底部ダイオードＤ２１２によりアース電圧よりも低い１つのダイオードドロップにクランプされる。したがって、マイクロコントローラ２１５のディジタル入力ピン２１８のところの結果として生じる論理レベルディジタルパルスは、裁断された整流電圧Ｕｒｅｃｔの運動に厳密に追随し、かかる実施例が図６Ａ〜図６Ｃに示されている。

特に、図６Ａ〜図６Ｃは、代表的な実施形態に従ってディジタル入力ピン２１８のところのサンプル波形及び対応のディジタルパルスを示している。各図の中の上側の波形は、裁断された整流電圧Ｕｒｅｃｔを示し、この場合、裁断の量は、調光のレベルを反映している。例えば、波形は、調光器の出力のところに現れる全１７０Ｖ（又は欧州に関しては３４０Ｖ）ピークの整流正弦波の一部分を示していると言える。下側の方形波の波形は、マイクロコントローラ２１５のディジタル入力ピン２１８のところに見える対応のディジタルパルスを示している。特に、各ディジタルパルスの長さは、裁断波形に対応しており、かくして、調光器の内部スイッチが「オン」である時間の長さに等しい。ディジタル入力ピン２１８を介してディジタルパルスを受け取ることにより、マイクロコントローラ２１５は、調光器を設定したレベルを求めることができる。

図６Ａは、調光器が波形の隣りに示されている調光器スライダの頂部位置により示されたその最も高い設定値にあるときの整流電圧Ｕｒｅｃｔ及び対応のディジタルパルスのサンプル波形を示している。図６Ｂは、調光器が波形の隣りに示されている調光器スライダの中間位置により示された中間設定値にあるときの整流電圧Ｕｒｅｃｔ及び対応のディジタルパルスのサンプル波形を示している。図６Ｃは、調光器が波形の隣りに示されている調光器スライダの底部位置により示されたその最も低い設定値にあるときの整流電圧Ｕｒｅｃｔ及び対応のディジタルパルスのサンプル波形を示している。

図７は、代表的な実施形態に従って調光器の調光器位相角を検出する方法を示す流れ図である。この方法は、例えば図２に示されているマイクロコントローラ２１５によって実行されるファームウェア及び／又はソフトウェアによって又はより一般的には図１に示されている位相角検出器１１０によって実施できる。

図７のブロックＳ７２１において、入力信号のディジタルパルスの立上り区間（例えば、図６Ａ〜図６Ｃの下側の波形の立上り区間によって示される）を検出し、ブロックＳ７２２において、例えばマイクロコントローラ２１５のディジタル入力ピン２１８のところでのサンプリングが始まる。図示の実施形態では、信号をちょうど電源半サイクルに満たない程度に等しい所定の時間の間、ディジタルサンプリングする。信号をサンプリングするたびに、ブロックＳ７２３において、サンプルが高レベル（例えば、数値“１”）を有するか低レベル（例えば、数値“０”）を有するかを判定する。図示の実施形態では、ブロックＳ７２３において、サンプルが数値“１”であるかどうかを判定する比較を行う。サンプルが数値“１”である場合（ブロックＳ７２３：Ｙｅｓ）、ブロックＳ７２４においてカウンタを増分し、サンプルが数値“１”ではない場合（ブロックＳ７２３：Ｎｏ）、ブロックＳ７２５において僅かな遅延を挿入する。サンプルが数値“１”であると判定されるか数値“０”で判定されるかどうかとは無関係に遅延を挿入して（例えば、マイクロコントローラ２１５の）クロックサイクル数が等しくなるようにする。

ブロックＳ７２６において、電源半サイクル全体をサンプリングしたかどうかを判定する。電源半サイクルが完了していない場合（ブロックＳ７２６：Ｎｏ）、この方法は、ブロックＳ７２２に戻って再びディジタルピン２１８のところの信号をサンプリングする。電源半サイクルが完了している場合（ブロックＳ７２６：Ｙｅｓ）、サンプリングが止まり、カウンタ値（ブロックＳ７２４で累積されている）をブロックＳ７２７において現在の調光器位相角又は調光レベルであると呼び、このカウンタ値は、例えばメモリに記憶され、かかるその実施例については上述した。カウンタをゼロにリセットし、マイクロコントローラ２１５は、次の立上り区間がサンプリングを再び開始するまで待つ。

例えば、マイクロコントローラ２１５が電源半サイクル中に２５５個のサンプルを採取したものと仮定する。調光レベルがスライダによってその範囲の頂部のところで設定された場合（例えば、図６Ａに示されている）カウンタは、図６のブロックＳ７２４において約２５５に増分することになる。調光レベルがスライダによってその範囲の底部のところで設定された場合（例えば、図６Ｃに示されているように）、カウンタは、ブロックＳ７２４において約１０又は２０に増分するに過ぎない。調光レベルがスライダの範囲の中間のどこかの場所で設定された場合（例えば、図６Ｂに示されているように）、カウンタは、ブロックＳ７２４において約１２８まで増分する。かくして、カウンタの値は、マイクロコントローラ２１５に調光器が設定されたレベル又は調光器の位相角の正確な表示を与える。種々の実施形態では、調光器位相角は、例えば、カウンタ値の所定の関数を用いてマイクロコントローラ２１５によって計算でき、この場合、関数は、当業者には明らかなように、任意特定の状況について固有の利点を提供し又は種々の具体化例の特定用途向けの設計上の要件を満たすよう様々であって良い。

したがって、最小限の受動的コンポーネント及びマイクロコントローラ（又は他のプロセッサ若しくは処理回路）のディジタル入力構造を用いて調光器の位相角を電子的に検出するこができる。一実施形態では、位相角検出は、ＡＣ結合回路、マイクロコントローラダイオードクランプディジタル入力構造及び調光器設定レベルを決定するよう実行されるアルゴリズム（例えば、ファームウェア、ソフトウェア及び／又はハードウェアによって具体化される）を用いて達成される。加うるに、最小限のコンポーネント数で且つマイクロコントローラディジタル入力構造を利用して調光器の状態を測定することができる。

加うるに、調光器位相角検出回路及び電力コントローラ並びに関連のアルゴリズムを含む調光制御システムを、位相裁断調光器の小さい調光器位相角での調光を制御することが望ましい種々の状況で使用でき、かかる調光は、もしそのように構成されていなければ、従来型システムでは停止するようなものである。調光制御システムは、調光範囲を増大させ、かかる調光制御システムを特に低い低端調光レベルが例えば最大光出力の約５パーセント未満の範囲内に存在することが必要な状況では、位相裁断調光器に接続されたＬＥＤ負荷を備えた電子回路用変成器に使用できる。

種々の白色光照明装置において種々の実施形態としての調光制御システムを具体化することができる。さらに、調光制御システムは、種々の製品をより調光器フレンドリーとするために種々の製品の「スマート」改良例のビルディングブロックとして使用することができる。

種々の実施形態において、調光器位相角検出器１１０、位相角検出回路２１０又はマイクロプロセッサ２１５の機能をハードウェア、ファームウェア又はソフトウェアアーキテクチャの任意の組み合わせで構成された１つ又は２つ以上の処理回路によって実行でき、かかる機能は、種々の機能を実行することができる実行可能なソフトウェア／ファームウェアにより実行可能なコードを記憶するそれ自体のメモリ（例えば、不揮発性メモリ）を含むのが良い。例えば、それぞれの機能をＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等を用いて実行できる。

当業者であれば容易に理解されるように、本明細書において記載した全てのパラメータ、寸法、材料及び形態は、例示であり、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は形態は、本発明の教示が用いられる１つ又は複数の特定の用途で決まる。当業者であれば、本明細書において記載した特定の本発明の実施形態の多くの均等例を認識し又は日常的に行われる程度に過ぎない実験を用いて確かめることができよう。したがって、上述の実施形態は、例示として提供されており、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及びその均等範囲内で、具体的に説明すると共にクレーム請求した形態以外の形態で実施できることは理解されるべきである。本発明の実施形態は、本明細書において説明した個々の各々の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法に関する。加うるに、２つ又は３つ以上の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法の任意の組み合わせは、かかる特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾しない限り、本発明の範囲に含まれる。

本明細書において定められると共に用いられている全ての定義的記載は、辞書的定義、参照により引用した文献に記載されている定義及び／又は指定用語の通常の意味に優先して用いられているものと理解されるべきである。

原文明細書及び原文特許請求の範囲において用いられている不定冠詞“ａ”及び“ａｎ”は、明示の別段の指定がなければ、“at least one（少なくとも１つ）”を意味するものと理解されるべきである。本明細書及び特許請求の範囲に用いられている１つ又は２つ以上の要素のリストに言及して「少なくとも１つ」という語句は、要素のリスト中の要素のうちの任意の１つ又は２つ以上から選択された少なくとも１つの要素を意味するものと理解されるべきであるが、必ずしも要素のリスト内に具体的に記載された各要素又は全ての要素のうちの少なくとも１つを含むというわけではなく且つ要素のリスト中の要素の任意の組み合わせを排除するものではない。この定義は又、具体的に記載した要素に関連しているにせよ関連していないにせよいずれにせよ、要素がオプションとして「少なくとも１つ」という語句が適用される要素のリスト内に具体的に記載された要素以外に存在する場合がある。かくして、非限定的な例として、「Ａ及びＢのうちの少なくとも一方」又は同様な言い方として「Ａ又はＢのうちの少なくとも一方」又は同様な言い方として「Ａ及び／又はＢのうちの少なくとも一方」は、一実施形態では、少なくとも１つ、オプションとして、２つ以上のＡを含み、Ｂが存在していない（オプションとして、Ｂ以外の要素を含む）ことを意味し、別の実施形態では、少なくとも１つ、オプションとして、２つ以上のＢを含み、Ａが存在していない（オプションとして、Ａ以外の要素を含む）ことを意味し、更に別の実施形態では、少なくとも１つ、オプションとして２つ以上のＡ及び少なくとも１つ、オプションとして２つ以上のＢを含む（更にオプションとして、他の要素を含む）こと等を意味する場合がある。

また、理解されるべきこととして、明示の別段の指定がなければ、２つ以上のステップ又は行為を含む特許請求の範囲に記載された任意の方法において、この方法のステップ又は行為の順序は、必ずしも、方法のステップ又は行為を記載している順序には限定されない。さらに、単なる説明の便宜上、特許請求の範囲の記載に参照符号（もしあれば）設けられ、かかる参照符号は、本発明を何ら限定するものと解されてはならない。

原文特許請求の範囲並びに原文明細書において、全ての移行語句、例えば“comprising”（翻訳文では、「〜を有する」としている場合が多い）、“including”（翻訳文では、「〜を含む」としている場合が多い）、“carrying”（翻訳文では、「〜を支持している」としている場合が多い）、“having”（翻訳文では、「〜を備えている」としている場合が多い）、“containing”（翻訳文では、「〜を収容する」としている場合が多い）、“involving”（翻訳文では、「〜を包含する」としている場合が多い）、“holding”（翻訳文では、「〜を保持する」としている場合が多い）、“composed of”（翻訳文では、「〜で構成されている」としている場合が多い）等は、非限定的な意味、即ち、“including but not limited to”（翻訳文では、「〜が含まれる（挙げられる）が、これらには限定されない」としている場合が多い）という意味に理解されるべきである。なお、原文における移行語句“consisting of”（翻訳文では、「〜から成る」としている場合が多い）、“consisting essentially of”（翻訳文では、「本質的に〜から成る」としている場合が多い）は、それぞれ、限定的移行語句及び半限定的移行語句であるものとする。

Claims (19)

1. 調光器により制御されるソリッドステート形照明負荷によって出力される光出力レベルを制御するシステムであって、前記システムは、
   前記調光器からの整流電圧に基づいて前記調光器の位相角を検出し、該検出した位相角及び前記検出した位相角と所定の第１のしきい値との比較に基づいて、電力制御信号を決定するよう構成され、前記電力制御信号が、前記検出した位相角が前記第１のしきい値よりも大きい場合に固定である一方で、前記検出した位相角が前記第１のしきい値よりも小さい場合に可変である、位相角検出器と、
   出力電圧を前記ソリッドステート形照明負荷に与えるよう構成された電力変換装置とを有し、
   前記電力変換装置は、前記検出した位相角が前記第１のしきい値よりも大きい場合、前記調光器からの前記整流電圧及び前記固定の電力制御信号に応答して、前記出力電圧を与え、前記検出した位相角が前記第１のしきい値よりも小さい場合、前記調光器からの前記整流電圧及び前記位相角検出器によって決定された前記可変の電力制御信号に応答して、前記出力電圧を与える、
   システム。
2. 前記位相角検出器は、前記検出した位相角が前記第１のしきい値よりも大きい場合、前記電力制御信号を所定の第１の固定値であるよう決定する、請求項１記載のシステム。
3. 前記位相角検出器は、前記検出した位相角が前記第１のしきい値よりも小さい場合、前記電力制御信号を前記検出した位相角の関数として計算された可変値として決定する、請求項２記載のシステム。
4. 前記電力制御信号は、前記位相角検出器により調節可能なデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含む、請求項３記載のシステム。
5. 前記デューティサイクルは、前記検出した位相角が前記第１のしきい値よりも大きい場合、前記電力制御信号の前記所定の第１の固定値に対応した最大値を有する、請求項４記載のシステム。
6. 前記デューティサイクルは、１００パーセントのデューティサイクル百分率を有する、請求項５記載のシステム。
7. 前記デューティサイクルは、前記検出した位相角が前記第１のしきい値よりも小さい場合、前記電力制御信号の前記可変値に対応する可変値を有する、請求項４記載のシステム。
8. 前記デューティサイクルは、前記検出した位相角の減少に比例して減少するデューティサイクル百分率を有する、請求項７記載のシステム。
9. 前記位相角検出器は、更に、前記検出した位相角と前記所定の第１のしきい値よりも小さい所定の第２のしきい値との比較に基づいて、前記電力制御信号を決定するよう構成され、
   前記電力変換装置は、前記検出した位相角が前記第２のしきい値よりも小さい場合、前記調光器からの前記整流電圧及び前記固定の電力制御信号に応答して、前記出力電圧を与える、請求項３記載のシステム。
10. 前記位相角検出器は、前記検出した位相角が前記第２のしきい値よりも小さい場合、前記電力制御信号を所定の第２の固定値であるよう決定する、請求項９記載のシステム。
11. 前記電力制御信号は、前記位相角検出器によって調節可能なデューティサイクルを含み、前記デューティサイクルは、前記検出した位相角が前記第２のしきい値よりも小さい場合、前記電力制御信号の前記所定の第２の固定値に対応した最小値を有する、請求項１０記載のシステム。
12. 前記デューティサイクルは、ゼロパーセントのデューティサイクル百分率を有する、請求項１１記載のシステム。
13. 調光器に接続された電力コントローラを介してソリッドステート形照明（ＳＳＬ）負荷によって出力される光出力レベルを制御する電力抑制方法であって、
    前記調光器のところで設定された調光レベルに対応する前記調光器の位相角を検出するステップと、
    前記検出した位相角が第１の調光しきい値よりも大きい場合、第１の固定電力設定値を有する電力制御信号を発生させ、前記調光器によって出力された整流電圧の大きさに基づいて前記ＳＳＬ負荷の光出力レベルを調整するステップと、
    前記検出した位相角が前記第１の調光しきい値よりも小さい場合、前記検出した位相角の関数として決定された電力設定値を有する前記電力制御信号を発生させ、前記調光器によって出力された整流電圧の大きさ及び前記決定された電力設定値に基づいて前記ＳＳＬ負荷の前記光出力レベルを調整するステップとを有する、
    方法。
14. 前記検出した位相角が第２の調光しきい値よりも小さい場合、第２の固定電力設定値を有する前記電力制御信号を発生させ、前記調光器によって出力された整流電圧の大きさに基づいて前記ＳＳＬ負荷の前記光出力レベルを調整するステップを更に有し、前記第２の調光しきい値は、前記第１の調光しきい値よりも小さく、前記第２の固定電力設定値は、前記第１の固定電力設定値よりも小さい、請求項１３記載の方法。
15. 前記検出した位相角の前記関数は、線形関数である、請求項１３記載の方法。
16. 前記検出した位相角の前記関数は、非線形関数である、請求項１３記載の方法。
17. 装置であって、
    調光器の位相角に応答する光出力を備えた発光ダイオード（ＬＥＤ）負荷を有し、
    前記位相角を検出し、パルス幅変調（ＰＷＭ）電力制御信号をＰＷＭ出力から出力するよう構成された位相角検出回路を有し、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）電力制御信号は、前記検出した位相角に基づいて決定されたデューティサイクルを有し、
    前記調光器からの整流電圧及び前記位相角検出回路からの前記パルス幅変調（ＰＷＭ）電力制御信号を受け取り、出力電圧を前記ＬＥＤ負荷に与えるよう構成された電力変換装置を有し、
    前記位相角検出回路は、前記検出した位相角が高いしきい値を超えている場合、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）電力制御信号の前記デューティサイクルを固定された高い百分率に設定し、前記電力変換装置が前記整流電圧の大きさに基づいて前記出力電圧を決定し、
    前記位相角検出回路は、前記検出した位相角が前記高いしきい値よりも小さい場合、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）電力制御信号の前記デューティサイクルを前記検出した位相角の所定の関数として計算された可変百分率に設定し、前記電力変換装置が前記整流電圧の前記大きさに加えて、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）電力制御信号に基づいて前記出力電圧を決定する、装置。
18. 前記位相角検出回路は、
    ディジタル入力及び前記ディジタル入力を電圧源にクランプする少なくとも１つのダイオードを有するマイクロコントローラと、
    前記マイクロコントローラの前記ディジタル入力と検出ノードとの間に接続された第１のキャパシタと、
    前記検出ノードとアースとの間に接続された第２のキャパシタと、
    前記検出ノードと前記調光器からの整流電圧を受け取る整流電圧ノードとの間に接続された少なくとも１つの抵抗器とを有する、請求項１７記載の装置。
19. 前記マイクロコントローラは、前記整流電圧ノードのところの前記整流電圧の波形に対応した前記ディジタル入力のところで受け取られたディジタルパルスをサンプリングし、サンプリングする段階及びディジタルパルスの長さを求めて前記調光器の調光レベルを特定する段階を有するアルゴリズムを実行する、請求項１８記載の装置。

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