JP6058538B2 - Ｐｏｗｅｒ−ｏｖｅｒ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ装置の管理 - Google Patents

Description

本発明は、外部デバイスが接続され得る少なくとも２つのポートを有するPower-over-Ethernet装置を制御する方法及び管理装置に関する。

国際公開第２００８／１３４４３３から、イーサネットネットワークがコンピュータ及び複数の光源を有するＰｏＥ（Power-over-Ethernet）装置は、知られている。コンピュータは、光源をモニタし、これらをオン及びオフに切り替え得る。

この背景に基づいて、本発明の目的は、特に照明デバイスの、ＰｏＥ装置におけるデバイスのより多角的な制御を可能にする手段を提供することにある。

この目的は、請求項１の管理ユニット及び請求項２の方法により達成される。好ましい実施形態は、従属請求項において開示される。

本発明の第１の態様の管理ユニットは、ＰｏＥ（Power-over-Ethernet）装置（即ち、例えば標準ＩＥＥＥ ８０２．３.ａｆに従った（及び／又はそれより高いか又はそれより低い）電力転送能力によって追加的に与えられるデータ通信ネットワーク）を意図する。管理ユニットは、外部デバイスが接続され得る少なくとも一つの"第１の"ポート（これらのポートは、これらと本発明の特定の実施形態のために以下で述べられる他のポートを区別するために"第１のポート"と呼ばれる）を有する。さらにまた、管理ユニットは、予め定められたスイッチングルールに依存して斯様な第１のポートにおいて外部デバイスに供給される電力を制御するように適合される。

スイッチングルールは、管理ユニットに恒久的にプログラムされてもよく、又は、これらは、例えばイーサネット接続を介して、幾つかの書き込み可能なメモリにプログラムされてもよい。これらは、特に第１のポートに接続される少なくとも１つの外部デバイスの状態（例えば、その実際の電力消費、その最大及び／又は最小の電力要求、そのタイプ）を考慮してもよい。

第２の態様によれば、本発明は、ＰｏＥ装置における管理ユニットを動作させる方法であって、前記管理ユニットは、外部デバイスが接続され得る少なくとも１つの第１のポートを有し、第１のポートにおいて外部デバイスに供給される電力は、予め定められたスイッチングルールに依存して制御される、方法に関する。

述べられた管理ユニット及び方法は、管理ユニットの第１のポートに接続された１つ以上の外部デバイスのフレキシブルな制御を可能にすることによりＰｏＥ装置の機能性を増大させるという利点を有する。この制御は、例えば、接続されたデバイスのうち少なくとも１つの実際の状態を考慮し得るというローカルルールに基づく。

以下において、前述した管理ユニット及び方法に関する本発明の種々の好ましい実施例が述べられるだろう。

管理ユニットは、例えば、外部デバイスが接続され得る少なくとも１つの"第２の"ポートを有してもよく、管理ユニットは、斯様な第２のポートに接続された外部デバイスの動作状態に依存して第１のポートにおいて外部デバイスに供給される電力を制御するように適合される。この構成におけるその特定の機能のため、第２のポートにおける外部デバイスは、以下において"外部の制御デバイス"と呼ばれるだろう。それ故、外部の制御デバイスは、管理ユニットを介して、管理ユニットの第２のポートに接続された１つ以上の他の外部デバイスの制御を実行するのを可能にする。これは、例えば、複数の外部デバイスが影響を受ける、及び／又は、時間的に伸ばされた手順が外部デバイスで実行される特定のスイッチングルールを起動させるために用いてもよい。

前述の実施形態の第１の特定の実現によれば、管理ユニットの第２のポートの外部の制御デバイスは、スイッチ（即ち、２つ以上の導通状態の間を（手動又は自動で）変えられ得る電気デバイス）であるか又はこのスイッチを有する。典型的には、スイッチは、２つの状態、"導通"及び（割込された）"非導通"を想定することができる。スイッチは、特に、第１のポートの外部デバイスをオン又はオフにするためにユーザにより例えば操作され得る通常の光スイッチであってもよい。

本発明の他の実施形態において、第２のポートの外部の制御デバイスは、センサ（例えば、光センサ、温度センサ、湿度センサ、音響センサ等）であるか又はこのセンサを有する。斯様なセンサにより、自動のシステムが設計され、第１のポートの外部デバイスは、環境（例えば、部屋の照明レベル）の一部の物理的状態に依存して制御される。

本発明の他の任意の実施形態において、管理ユニットは、トラックが第１及び第２のポートで接続された外部デバイスにおいて維持されるメモリ（例えば、ＲＡＭ）を有する。前記メモリは、特に接続された外部デバイスの特性パラメータを格納するために用いられ得る。この手法において、電力分布の多角的な制御が可能となり、例えば、個々の最適電圧又は電力を有する各外部デバイスを提供する。

管理ユニットの第１のポートに接続されるか又は接続され得る外部デバイスは、特に、ランプ（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光体変換ＬＥＤ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ＬＡＳＥＲ、蛍光体変換ＬＡＳＥＲ、着色蛍光ランプ、フィルタ（着色）ハロゲンランプ、フィルタ（着色）高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ）及び／又はフィルタ（着色）ＵＨＰ（Ultra High Performance）ランプ）を有し得る。ランプの組込みにより、ＰｏＥは、照明目的のために有利に用いられ得る。管理ユニットの第２のポートに接続されるスイッチによれば、斯様なシステムは、住宅においてよく知られている標準照明装置と全く同様に操作され得る。

本発明の更なる開発によれば、管理ユニットは、少なくとも１つのポートの電力の消費が一時的に減らされる"電力低状態"に置かれ得る。この概念の好ましい実施形態において、管理ユニットは、電力低状態が開始され得る手動スイッチを有する。電力低状態は、アーキング（arcing）を伴うことなく及びこれらのスイッチを完全に切る必要のない安全な手段でこれらの部品の交換を可能にするので、ＰｏＥ装置が比較的強力な要求を有するランプ又は他の部品を有する場合に特に役立つ。

概して、ＡＣ又はＤＣ電圧は、両方とも、管理ユニットのポートに設けられてもよい。最も好ましくは、及び、標準ＰｏＥと一致するのは、直流電圧の供給である。

本発明の他の好ましい実施形態によれば、管理ユニットは、電力の所与の最大限に許容された合計を越えないように、これに接続された外部デバイスを制御するように適合される。電力の最大限に許容された合計に近づくと、管理ユニットは、ポートで更なる電力増加を止めてもよく、及び／又は、接続された外部デバイスにこれらの電力消費を減らすよう命令してもよい。この手法において、安全な動作及び最大の機能性の双方が実現される。

電力の最大限に許容された合計の前述の値は、好ましくは、管理ユニットが接続されるインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークの階層的により高いユニットから管理ユニットに伝えられる。この手法において、大きいイーサネットネットワークにおける知的な電力分布が実現され得る。

管理ユニットのスイッチングルールは、優先度（即ち、これらの重要性に関する消費者（外部デバイス）のランキング）のリストをオプションとして有してもよい。斯様なリストは、例えば、前記の電力管理シナリオにおいて用いられてもよく、管理ユニットが、外部の介入を伴うことなくあまり重要でないデバイスの電力消費を減らすことを可能にする。

管理ユニットの第１及び／又は第２のポートは、新しく接続された外部デバイスのための識別手順を含むプロトコルによって、オプションとして動作する。この種類のプロトコルは、一般に、既知のＰｏＥ規格（例えばＩＥＥＥ ８０２．３.ａｆ）の部分である。より詳しくは、第１及び／又は第２のポートは、斯様なＰｏＥ規格に完全に共形で動作され得る。しかしながら、この要求が必ずしも当てはまるというわけではない点に注意されるべきである。代わりに、従来のランプのような単純なデバイスが管理ユニットに接続され得ることが、本発明の特定の利点である。これは、後者が全ての必要な制御知能を有するためである。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下で述べられる実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照して説明されるだろう。これらの実施形態は、添付図面を用いて例により述べられるだろう。

本発明による管理ユニットを有するＰｏＥ装置を概略的に示す。

職業的なビルにおける電力分布における効率最適化のために、組み合わせられたＡＣ及びＤＣ分布が用いられ得る。特に、限られた供給電力と共にデータ連結性を必要とする機器において、Power-over-Ethernet（ＰｏＥ）として知られる概念が明らかになる。ＰｏＥは、これらの標準イーサネットケーブル接続を介して分離したネットワーク化されたデバイスへ電気エネルギを供給することを可能にするアクティブな規格（ＩＥＥＥ ８０２．３.ａｆ）である。ここで、実際の規格は、Ｃａｔ５接続に対して５０Ｗを超える電力レベルをサポートするだろう。

ＰｏＥ規格は、ルータ、スイッチ、プリンタスプーラなどのような、分離したネットワークデバイスのために主に考慮されているが、これは、照明装置のためにも有益に用いられ得る。しかしながら、ＬｏＥ（Lighting-over-Ethernet）システムにおいて、ランプ内部の回路は、低コスト及び超低電力消費量に対して設計されなければならない。ＬｏＥアプリケーションにとって、これは、それ故に、それぞれの照明デバイスよりもむしろ中央スイッチングモジュールにおいて解決される多くの照明固有の問題があることを意味する。低電圧のＤＣ分布は、給電下で機器又はサブグリッドを切替えてそのプラグを抜くときにアーキングを伴う問題を与える比較的高い電流のために不利を招く。加えて、スイッチングモジュールは、夜時間の間、又は、電力供給がどんな理由にせよ不足する時に、例えば、減らされた電力動作をサポートする電力管理機能を有してもよい（例えば、病院における非常電源）。

ここで提案されるソリューションは、ＰｏＥ規格ＩＥＥ８０２．３を満たすだけでなく、加えて、照明固有の電力機能を有する、特定のＰｏＥ管理ユニットにある。例えば、
− アーキングを減らすためにホットアンプラグ（hot unplug）を準備するための管理ユニット上の手動ボタン
− 最大出力管理
− ランプは利用可能な電力について尋ねることができる
− 管理ユニットは、次の階層供給から最大の電力を知っている
− 最大電力要求が前記供給に過負荷をかける場合には、ランプはスイッチを切られるか又は調光が命令される
− 管理ユニットは、個々の部屋のための最小の照明要求及び測定された日光を知っている
− 特別な場面は、例えば非常事態のために、予め規定され得る
− ランプスイッチングルールは、コントローラメモリにおいて保持され得る

図１は、上記の原理による例示的なＰｏＥ装置の概略を記す。この装置の中央デバイスは、ポート１２ａ、１２ｂ（コネクタ）上に電力を供給する照明管理ユニット又はボックス１である。管理ユニット１は、メインに直接接続され得る接続１４を介して電力を得る。光生成ユニット又はランプ２は、管理ユニット１の"第１のポート"１２ａにワイヤ１３を介して接続される。ユーザインタラクションは、"第２のポート"１２ｂと呼ばれる、コネクタのうちの１つに接続されるスイッチング手段３によって第１の実施形態において生じ得る。加えて、検知手段４は、自動動作をサポートし得る。また、これらのセンサ４は、第２のポート１２ｂのうちの１つに接続される。

第１の実施形態において、管理ユニット１は、ＰＳＥ（Power Sourcing Equipment）として機能し、全てのコネクタ１２ａ、１２ｂは、ＰｏＥコネクタである。全ての接続された外部デバイス２、３、４は、ＰＤ（PoE Powered Devices）として機能し、管理ユニット１内部でイーサネットコントローラに対して話すことが可能な通信コントローラを最小限備える。管理ユニットは、接続されたデバイスのトラックを保持し、各デバイスに固有のアドレスを与える格納手段を有する。関連した電力要求と同様にデバイスタイプ（スイッチ、検知手段、照明ユニット等）のようなデバイス特性が同じテーブルに格納される。斯様なテーブルの例は、以下で挙げられる。

管理ユニット１は、各コネクタ１２ａ，１２ｂにおいて電力入力を出力に変換する電力供給１１を更に含む。これは、ＰｏＥ（例えば、ＩＥＥ ８０２．３）の規格に従って行われる第１の実施形態におけるものである。この規格は、４８Ｖを非ＰｏＥ対応デバイスに適用しないことを確実にすることを、ＰＳＥ（PoE Power Sourcing Equipment）から要求する。このために、ＰＳＥは、最初に、低い電圧（２．７Ｖ−１０．１Ｖ）を印加し、２５Ｋオームのシグニチャ抵抗を探すだろう。ＰＳＥは、シグニチャ抵抗が自動両極性回路の幾つかの形成の後にあり、シグニチャにおけるＤＣオフセットを補償するだろうと予想するだろう。ＰＤ（Powered Device）の最大入力キャパシタンスは、１５０ｎＦより小さくなければならない。

ＤＣ接続を介した高い電力に関する問題は、アンプラグ動作の間のアーキングである。管理ユニット１のコネクタ１２ａ、１２ｂ上のアーキングストレスを減らすために、ローカルボタン１５は、一定の期間（"電力低状態"）の間、全てのランプポート１２ａ上の電力を最小まで減らすために、管理ユニット１上に設けられる。この期間の間、管理ユニット１の信号ランプ１６は、再配線モードを示すかもしれない。斯様な手段において、ランプは、再構成又はランプ交換の間、全体的にスイッチをオフにされる必要がなく、再配線は、依然として幾つかのランプにより暗い部屋の場所をオンにすることができる。薄暗くする調光は、これらが調光機能を提供する場合、ポート上に設けられた電力レベルを削減することにより、又は、ランプデバイスに対して調光モードを命令することにより、実行され得る。

管理ユニット１におけるソフトウェアが供給し得る１つの重要な特徴は、接続された全てのランプの電力消費を予測し、これを電力接続１４を介して排出される最大限に許容された電力と比較するための手段である。最大出力が制限因子であるときはいつでも、ランプは、調光コマンドによってこれらの電力要求を低下させるように制御され得る。

システムが弱いメイン条件のため低消費モードに向かう必要がある場合、又は、供給が、メイン低下状態の間、ローカルジェネレータ又はエネルギーストレージにより供給されるので、これは特に役立ち得る。管理ユニット１は、緊急動作に対してランプを直接管理し得る。これは、あまり重要でないランプが削減されるか又はより高い重要性のランプの前にオフに切り替えられるように、ランキングリストに従ってオプションとして行われ得る。

管理ユニット１が好ましくは全ての接続されたランプ２、スイッチ３及びセンサ４のトラックを保持するので、各スイッチが光の特定の変化を命令し得るような態様で管理ユニットにスイッチングルールをプログラムすることも可能である。所定の場面は、管理ユニットにおいて格納され得る。同じものは、検知手段４のために保持する。

管理ユニット１の他の特徴は、（結局のところ、接続された機器との電力要求交換を確立した後にポート上に電力を供給するだけに過ぎないＰｏＥスイッチに対する要求であるので）コネクタ１２ａ、１２ｂを個々にパワーダウンすることである。

最小の知能を有するランプ２が作られ、これは、関連した出力ポート１２ａが給電されるときはいつでも、或る電力レベルを要求するだけであるが、常に熱くなる。管理ユニット１は、これらの種類の付属のデバイスのために、スイッチングルールがこれを要求しているときには電力を上下に直接制御することができる。これは、ランプデバイスが非常に単純である照明装置を可能にし、入力ＰｏＥ供給電圧を必要なＬＥＤ駆動電流に変換することだけを必要とする。これらは、全体として受動的であり得る。

同様に、スイッチ３は、これらが、オフのときにＰｏＥポートへの接続を開口し、スイッチが入れられたときに簡単に再接続されて小さい電流を要求するので、（即ちμＣ又は任意の複雑なデジタル論理を伴うことなく）非常に単純になり得る。

更に開発されたシステムにおいて、ランプユニット並びにスイッチング及び検知手段は、ＰｏＥを介して実際に通信するために、及びそれ故により複雑な動作を可能にするために、幾つかのデジタル論理回路又はマイクロコントローラを有し得る。

ルールは予めプログラムされてもよく、プラグ１２ａ、１２ｂは一定の挙動を有する（例えば、コネクタ＃２−＃４は、コネクタ＃１などに接続されたスイッチ又はセンサにより切替えられるグループに属するランプのためにある）。

更に開発されたシステムにおいて、管理ユニット１は、ライン１４を介して電源に接続されるだけでなく、１階層レベル上のＩＰネットワークユニット２０にも接続される。これは、機能的に中央で制御又はモニタされ得る高度にネットワーク化されたシステムを可能にする。この手法において、管理ユニット１で利用可能な最大電力は、階層的に次に高いレベルから伝達されてもよい。それ故、電源の消費に渡る階層制御が確立され得る。この挙動は、最小限の照明条件を犠牲にすることなくピークの電力シェービングを可能にするための必要条件である。例えば、不安定なメイングリッドのため、ユーティリティは、引き出される最大ピーク電力を必要としてもよい。斯様な状況を取扱うために、"ピークの電力シェービング"と呼ばれる制御メカニズムは、例えば動的な可調負荷を伴う電力の消費バリエーションの補償によりピークをカットするビルにおいて実現されてもよい。１０％単位の入力電力の減少が実質的に見えないので、ランプは特にここで補助してもよい。

要約すると、述べられた本発明は、電力を供給するためにＰｏＥ規格の接続を用いるランプ、管理ユニット及びスイッチング又は検知手段を有する照明装置に関する。この照明装置の任意の特徴は、以下を含む：
− 管理ユニットは、接続されたデバイスのトラックを保持する。
− 管理ユニットは、マイクロプロセッサによる自己の知的な制御を有さないような処理能力のないデバイスが接続されることも可能とする。
− ポート電力は、他のポートに関するスイッチングルールにより切替えられ得る。
− １つのポート上のスイッチングデバイスの現在の要求は、ランプデバイスが（第１の接続でのより高い電力要求のため、識別可能に）接続される他のポートに対するコマンド上にあるものとして解釈される。
− 光制御システムは、照明デバイスに供給されるべき電力の最大限に許容された合計、及び、制限に達したときにこれらに下方の制御要求を命令することに関してトラックを保持する。
− 最大電力レベルは、システムの電力供給又はヒュージングにより設定される。
− 最大電力は、中央位置からＩＰネットワークを介して伝達される。

最後に、本出願において、"有する"という用語が他の要素又はステップを除外するものではないこと、単数表記が複数を除外するものではないこと、及び、その単一のプロセッサ又は他のユニットが幾つかの手段の機能を充足してもよいことが指摘される。本発明は、各々及びあらゆる新規な特性及び特性の各々及びあらゆる組合せにある。さらに、請求項中の参照符号は、これらの範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (11)

1. ＰｏＥ（Power-over-Ethernet（登録商標））装置のための給電側機器（ＰＳＥ：Power Sourcing Equipment）として機能する管理ユニットであって、
   ランプがそれぞれ接続され得る少なくとも２つの第１のポート、及び
   前記少なくとも２つの第１のポートに接続される複数のランプそれぞれの電力要求を格納するメモリを有し、
   前記複数のランプそれぞれの電力要求を考慮した予め定められたスイッチングルールに依存して前記少なくとも２つの第１のポートに送られる電力を制御する、管理ユニットであり、
   前記ランプの減光が、前記第１のポート上に設けられる電力レベルを削減することにより実行される、管理ユニット。
2. 前記管理ユニットは、外部制御デバイスが接続され得る少なくとも１つの第２のポートを有し、
   前記管理ユニットは、前記第２のポートに接続される前記外部制御デバイスの動作状態に依存して前記第１のポートにおいて前記ランプに供給される電力を制御する、請求項１に記載の管理ユニット。
3. 前記外部制御デバイスは、スイッチを有する、請求項２に記載の管理ユニット。
4. 前記外部制御デバイスは、センサを有する、請求項２に記載の管理ユニット。
5. ＰｏＥ（Power-over-Ethernet（登録商標））装置のための給電側機器（ＰＳＥ：Power Sourcing Equipment）として機能する管理ユニットであって、
   ランプがそれぞれ接続され得る少なくとも２つの第１のポートを有し、
   予め定められたスイッチングルールに依存して前記少なくとも２つの第１のポートに送られる電力を制御する、管理ユニットであり、
   前記ランプの減光が、前記第１のポート上に設けられる電力レベルを削減することにより実行され、
   前記管理ユニットは、前記複数のランプが接続された前記少なくとも２つの第１のポートにおける電力消費が一時的に低下する"電力低状態"に置かれ得る、管理ユニット。
6. 前記管理ユニットは、前記電力低状態を開始するための手動スイッチを有する、請求項５に記載の管理ユニット。
7. ＤＣ電圧が、前記管理ユニットの前記第１のポートにおいて供給される、請求項１に記載の管理ユニット。
8. ＰｏＥ（Power-over-Ethernet（登録商標））装置のための給電側機器（ＰＳＥ：Power Sourcing Equipment）として機能する管理ユニットであって、
   ランプがそれぞれ接続され得る少なくとも２つの第１のポートを有し、
   予め定められたスイッチングルールに依存して前記少なくとも２つの第１のポートに送られる電力を制御する、管理ユニットであり、
   前記ランプの減光が、前記第１のポート上に設けられる電力レベルを削減することにより実行され、
   前記管理ユニットは、当該管理ユニットで利用可能な最大電力を越えないように、前記少なくとも２つの第１のポートに接続された前記複数のランプを制御する、管理ユニット。
9. 前記利用可能な最大電力は、前記管理ユニットが接続されるＩＰネットワークユニットから伝達される、請求項８に記載の管理ユニット。
10. ＰｏＥ（Power-over-Ethernet（登録商標））装置のための給電側機器（ＰＳＥ：Power Sourcing Equipment）として機能する管理ユニットであって、
    ランプがそれぞれ接続され得る少なくとも２つの第１のポートを有し、
    予め定められたスイッチングルールに依存して前記少なくとも２つの第１のポートに送られる電力を制御する、管理ユニットであり、
    前記ランプの減光が、前記第１のポート上に設けられる電力レベルを削減することにより実行され、
    前記スイッチングルールは、前記少なくとも２つの第１のポートに接続される前記複数のランプの重要性についてのランキングに基づく、管理ユニット。
11. ＰｏＥ（Power-over-Ethernet（登録商標））装置のための給電側機器（ＰＳＥ：Power Sourcing Equipment）として機能する管理ユニットを動作させる方法であって、
    前記管理ユニットは、ランプがそれぞれ接続され得る少なくとも２つの第１のポート、及び前記少なくとも２つの第１のポートに接続される複数のランプそれぞれの電力要求を格納するメモリを有し、
    前記少なくとも２つの第１のポートに送られる電力は、前記複数のランプそれぞれの電力要求を考慮した予め定められたスイッチングルールに依存して制御され、
    前記ランプの減光が、前記第１のポート上に設けられる電力レベルを削減することにより実行される、方法。

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