JP6242404B2 - 線間電圧にシグナリング遷移を挿入する為のコントローラ - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、一般に、線間電圧にシグナリング遷移を挿入する為のコントローラに向けられる。より詳細には、本明細書に開示される様々な発明装置は、照明源の調光レベルを制御する為に線間電圧にシグナリング遷移を挿入する為のコントローラ及び照明システムに関する。

[0002] 多くの照明適用例は、調光器を利用する。調光は、デジタル的にアドレス指定可能な照明インタフェース（ＤＡＬＩ：digitally addressable lighting interface）、デジタル多重化（ＤＭＸ：digital multiplex）インタフェース若しくは０〜１０Ｖの調光インタフェース等の標準制御インタフェースによって、又は立ち上がり及び立ち下がり調光スキーム並びに電力線通信スキーム等の線側制御方法によって達成することができる。かなり確立されているが、これらのインタフェース及びスキームの各々は、制約及び望ましくない特徴を有する。

[0003] 例えば、ＤＡＬＩ、ＤＭＸ又は０〜１０Ｖ等の制御インタフェース規格は、電力線に加えて制御線の取り付けを必要とする。殆どの既存の照明インフラ、特に屋外照明インフラは、従来の照明源と共に使用されるように設計されている、及び追加の制御配線を支持しない。また、この様な制御インタフェースは、遠隔的に又は各照明源に配置されるコントローラの使用を必要とする。絶縁及び安全性が懸念事項である。

[0004] 線側制御方法は、制御線の必要性を軽減する。しかしながら、立ち上がり調光（トライアック調光）又は順相調光スキームは、電圧信号波形の立ち上がり部分を裁断し、立ち下がり調光又は逆相調光スキームは、電圧信号波形の立ち下がり部分を裁断する。従って、これらの調光スキームを用いて、力率及び全高調波歪み（ＴＨＤ：total harmonic distortion）要件を満たすことは難しい。調光パーセンテージは限定され、これらのスキームを実施する為に必要なハードウェアは複雑である。電力線通信スキームは、電力線にノイズを加え、その結果、電力線における電磁干渉の伝送が生じる。

[0005] 従って、制御ワイヤの使用又は取り付け及び標準的な線側調光スキーム無しに照明源の調光レベルを調整する、並びに既存の照明インフラにおいて簡単に取り付けることができる及び実施することができる照明ドライバ及び線側調光スキームを提供することが望ましい。

[0006] 本開示は、照明源の調光レベルを制御する為に線間電圧にシグナリング遷移を挿入する発明装置に向けられる。

[0007] 一般的に、一つの側面では、本発明は、概して、線間電圧にシグナリング遷移を挿入するコントローラに関し、前記コントローラは、第１及び第２の端子を有する、並びに前記第１の端子と変圧器タップとの間に接続された第１の巻線部分及び前記変圧器タップと前記第２の端子との間に接続された第２の巻線部分を含む自動変圧器であって、前記第１及び第２の端子は、前記線間電圧に接続される、自動変圧器と、前記自動変圧器の前記第１の端子に接続された第１のスイッチ端子及び前記コントローラの出力ノードに接続された第２のスイッチ端子を有する第１のスイッチと、前記自動変圧器の前記変圧器タップに接続された第１のスイッチ端子及び前記出力ノードに接続された第２のスイッチ端子を有する第２のスイッチと、前記第１の端子の公称線間電圧及び前記変圧器タップのシグナリング電圧を選択的に前記出力ノードに接続することによって前記シグナリング遷移を前記線間電圧に挿入する為に、前記第１及び第２のスイッチを制御する第１及び第２のスイッチ信号を制御信号に応答して出力するスイッチコントローラとを含む。

[0008] 他の側面では、本発明は、概して、線間電圧に接続可能である、及び制御信号に応答して公称線間電圧とシグナリング電圧との間を遷移するシグナリング遷移を前記線間電圧に挿入するコントローラと、前記シグナリング遷移を有する前記線間電圧に接続される及び前記シグナリング遷移に応答して発せられる光の調光レベルを制御する少なくとも１つの照明ユニットとを含む、照明システムに関する。

[0009] 更に他の側面では、本発明は、概して、シグナリング遷移を線間電圧に挿入するコントローラに関し、前記コントローラは、前記線間電圧に接続される、並びに第１の端子及び変圧器タップにおいて公称線間電圧及びシグナリング電圧をそれぞれ供給する自動変圧器と、前記自動変圧器と前記コントローラの出力ノードとの間に接続されるスイッチと、前記第１の端子の前記公称線間電圧及び前記変圧器タップの前記シグナリング電圧を選択的に前記出力ノードに接続することによって前記シグナリング遷移を前記線間電圧に挿入する為に前記スイッチを制御するスイッチコントローラとを含み、前記シグナリング遷移は、シグナリングモードの開始を設定する、互いの間に所定の第１の時間間隔を有する複数の第１の遷移、及び前記複数の第１の遷移の後の第２の遷移を含み、前記第２の遷移と前記複数の第１の遷移の最後のものとの間の時間間隔は、前記コントローラに接続された少なくとも１つの照明ユニットの調光レベルを制御する為に制御信号の値に応じて設定される。

[0010] 本開示の目的で本明細書において使用される場合には、「ＬＥＤ」との用語は、任意のエレクトロルミネセントダイオード、又は、電気信号に呼応して放射線を発生できる、その他のタイプのキャリア注入／接合ベースシステム（carrier injection/junction-based system）を含むものと理解すべきである。したがって、ＬＥＤとの用語は、次に限定されないが、電流に呼応して発光する様々な半導体ベースの構造体、発光ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネセンスストリップ等を含む。特に、ＬＥＤとの用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル、及び（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波長を含む）可視スペクトルの様々な部分のうちの、１つ又は複数における放射を発生させることができるすべてのタイプの発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を指す。

[0011]例えば、本質的に白色光を生成するＬＥＤ（例えば白色ＬＥＤ）の一実施態様は、組み合わされることで混合して本質的に白色光を形成する様々なスペクトルのエレクトロルミネセンスをそれぞれが放射する複数のダイを含み得る。別の実施態様では、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスを異なる第２のスペクトルに変換する蛍光体材料に関連付けられ得る。この実施態様の一例では、比較的短波長で狭帯域幅スペクトルを有するエレクトロルミネセンスが、蛍光体材料を「ポンピング（ｐｕｍｐ）」して、当該蛍光体材料は、いくぶん広いスペクトルを有する長波長放射を放射する。

[0012] 「光源」との用語は、次に限定されないが、ＬＥＤベース光源（上記に定義した１つ以上のＬＥＤを含む）、白熱光源（例えばフィラメント電灯、ハロゲン電灯）、蛍光光源、りん光性光源、高輝度放電光源（例えばナトリウム蒸気ランプ、水銀蒸気ランプ及びメタルハライドランプ）、レーザー、その他のタイプのエレクトロルミネセンス源、パイロルミネセンス源（例えば火炎）、キャンドルルミネセンス源（例えばガスマントル光源、カーボンアーク放射光源）、フォトルミネセンス源（例えばガス状放電光源）、電子飽和（electronic satiation)を使用する陰極発光源(cathode luminescent source）、ガルバノルミネセンス源、結晶発光（crystallo-luminescent）源、キネルミネセンス（kine-luminescent）源、熱ルミネセンス源、摩擦ルミネセンス（triboluminescent）源、音ルミネセンス（sonoluminescent）源、放射ルミネセンス（radioluminescent）源、及び発光ポリマー（luminescent polymers）を含む、様々な放射源のうちの任意の１つ以上を指すと理解すべきである。

[0013] 「照明器具」との用語は、本明細書では、特定の形状因子、アセンブリ又はパッケージの１つ以上の照明ユニットの実施態様又は配置を指すために使用される。「照明ユニット」との用語は、本明細書では、同じ又は異なるタイプの１つ以上の光源を含む装置を指して使用される。所与の照明ユニットは、様々な光源の取付け配置、筐体／ハウジング配置及び形状、並びに／又は、電気及び機械的接続構成の任意のものを有し得る。更に、所与の照明ユニットは、光源の動作に関連する様々な他の構成要素（例えば制御回路）に任意選択的に関連付けられてもよい（例えば含む、結合される、及び／又は一緒にパッケージされる）。「ＬＥＤベースの照明ユニット」とは、上記した１つ以上のＬＥＤベースの光源を、単独で又はその他の非ＬＥＤベースの光源との組合せで含む照明ユニットを指す。「マルチチャネル」照明ユニットは、それぞれが異なるスペクトルの放射線を生成するよう構成された少なくとも２つの光源を含むＬＥＤベース又は非ＬＥＤベース照明ユニットを指し、異なる光源スペクトルのそれぞれがマルチチャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれ得る。

[0014] 「コントローラ」との用語は、本明細書では、概して、１つ以上の光源の動作に関連する様々な装置を説明するために使用される。コントローラは、本明細書で説明した様々な機能を実行するように、数多くの方法（例えば専用ハードウエアを用いて）で実施できる。「プロセッサ」は、本明細書で説明した様々な機能を実行するように、ソフトウェア（例えばマイクロコード）を使用してプログラムすることのできる１つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを使用してもしなくても実施でき、また、幾つかの機能を実行する専用ハードウェアと、その他の機能を実行するプロセッサ（例えばプログラムされた１つ以上のマイクロプロセッサ及び関連回路）の組み合わせとして実施されてもよい。本開示の様々な実施態様において使用されてもよいコントローラ構成要素の例としては、次に限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）がある。

[0015] 多様な実装形態において、プロセッサ又はコントローラは１つ以上の記憶媒体（本明細書では通常「メモリ」と呼ばれ、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光学ディスク、磁気テープ等の揮発性及び非揮発性コンピュータメモリ）に関連付けられ得る。一部の実装形態において、記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると、本明細書で説明される機能のうちの少なくとも一部を実行する１つ以上のプログラムによって符号化され得る。様々な記憶媒体がプロセッサ若しくはコントローラ内に固定され得り、又は移動可能でもよく、記憶媒体上に記憶された１つ以上のプログラムがプロセッサ若しくはコントローラにロードされて、本明細書に説明される本発明の多様な側面を実行してもよい。本明細書において、用語「プログラム」又は「コンピュータプログラム」は広義の意味で使用され、１つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラミングするために用いることができるあらゆる種類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）を指す。

[0016] 「アドレス可能」との用語は、本明細書では、自分自身を含む複数のデバイスに向けた情報（例えばデータ）を受信して、自分自身に向けられた特定の情報に選択的に応答するデバイス（例えば、光源全般、照明ユニット又は固定具、１つ以上の光源若しくは照明ユニットに関連付けられたコントローラ又はプロセッサ、他の非照明関連デバイス等）を指すために使用される。「アドレス可能」との用語は、多くの場合、ネットワークで結ばれた環境（すなわち、以下に詳細に説明される「ネットワーク」）に関連して使用され、ネットワークで結ばれた環境では、複数のデバイスが何らかの１つ以上の通信媒体を介して互いに結合されている。

[0017] １つのネットワーク実施態様では、ネットワークに結合された１つ以上のデバイスが、当該ネットワークに結合された１つ以上の他のデバイスのコントローラとしての機能を果たす（例えばマスタ／スレーブ関係において）。別の実施態様では、ネットワークで結ばれた環境は、当該ネットワークに結合されたデバイスのうちの１つ以上を制御する１つ以上の専用コントローラを含む。通常、ネットワークに結合された複数のデバイスは、それぞれ、１つ以上の通信媒体上にあるデータへのアクセスを有するが、所与のデバイスは、例えば、当該デバイスに割り当てられた１つ以上の特定の識別子（例えば「アドレス」）に基づいて、ネットワークとデータを選択的に交換する（すなわち、ネットワークからデータを受信する及び／又はネットワークにデータを送信する）点で、「アドレス可能」である。

[0018] 「ネットワーク」との用語は、本明細書において使用される場合、（コントローラ又はプロセッサを含む）任意の２つ以上のデバイス間及び／又はネットワークに結合された複数のデバイス間での（例えばデバイス制御、データ記憶、データ交換等のための）情報の転送を容易にする２つ以上のデバイスの任意の相互接続を指す。容易に理解されるように、複数のデバイスを相互接続するのに適したネットワークの様々な実施態様は、様々なネットワークトポロジのうちの何れかを含み、様々な通信プロトコルのうちの何れかを使用することができる。さらに、本開示による様々なネットワークにおいて、２つのデバイス間の接続はいずれも、２つのシステム間の専用接続を表わすか、又は、これに代えて非専用接続を表わしてもよい。２つのデバイス用の情報を担持することに加えて、当該非専用接続（例えばオープンネットワーク接続）は、必ずしも２つのデバイス用ではない情報を担持することがある。さらに、容易に理解されるように、本明細書で説明されたデバイスの様々なネットワークは、ネットワーク全体に亘る情報の転送を容易にするために、１つ以上のワイヤレス、ワイヤ／ケーブル、及び／又は光ファイバリンクのリンクを使用できる。

[0019] なお、前述の概念及び以下でより詳しく説明する追加の概念のあらゆる組み合わせ（これらの概念が互いに矛盾しないものであることを条件とする）は、本明細書で開示される本発明の主題の一部をなすものと考えられることを理解すべきである。特に、本開示の終わりに登場するクレームされる主題のあらゆる組み合わせは、本明細書に開示される本発明の主題の一部であると考えられる。なお、参照により組み込まれる任意の開示内容にも登場する、本明細書において明示的に使用される用語には、本明細書に開示される特定の概念と最も整合性のある意味が与えられるべきであることを理解すべきである。

[0020] 図面では、同様の参照符号は、一般に、異なる図面を通して同じ部分を指す。また、図面は、必ずしも正確な縮尺ではなく、代わりに本発明の原理を示すことに一般的に重点が置かれている。

[0021] 照明ユニットの調光レベルを制御するコントローラを含む照明システムの一実施形態例を示す。 [0022] 照明システムのコントローラの一実施形態例を示す。 [0023] 挿入されたシグナリング遷移を有する線間電圧の一実施形態例を示す。 [0024] 照明ユニットの一実施形態例を示す。 [0025] 電気デバイスの負荷制限を制御するシステムの一実施形態例を示す。 [0026] 電気デバイスの一実施形態例を示す。

[0028] 以下の詳細な説明において、限定ではなく説明目的で、本教示の完全な理解を提供する為に、具体的詳細を開示する代表的実施形態が記載される。しかしながら、本開示の利益を受けた当業者には、本明細書に開示された具体的詳細から逸脱した本教示に従った他の実施形態が添付の請求項の範囲内にとどまることは明らかとなるであろう。また、周知の装置及び方法の説明は、代表的実施形態の説明を分かり難くしない為に省略される場合がある。この様な方法及び装置は、明らかに本教示の範囲内である。

[0029] 図１は、照明ユニットの調光レベルを制御するコントローラを含む照明システムの一実施形態例を示す。照明システム１０は、２つのワイヤから構成されるケーブル１１０によって複数の照明ユニット１２０−１及び１２０−２並びにコントローラ１３０及び１５０に接続されてもよいＡＣ線電源１００を含む。コントローラ１３０は、２つのワイヤから構成されてもよいケーブル１１２を介して、複数の照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎに接続されてもよい。コントローラ１５０は、２つのワイヤから構成されてもよいケーブル１１４によって、複数の照明ユニット１４０−１、１４０−２、１４０−３、・・・１４０−ｎに接続されてもよい。ＡＣ線電源１００は、コンセント電圧でもよい。一部の実施形態では、ＡＣ線電源１００は、１２０ボルトＡＣ、２７７ボルトＡＣ、又は他のＡＣ電圧値を供給してもよい。照明ユニット１２０−１〜１２０−ｎ及び１４０−１〜１４０−ｎの各々は、１つ又は複数の照明源を含んでもよい。照明ユニット１２０−１〜１２０−ｎ及び１４０−１〜１４０−ｎの各々はまた、照明源を駆動する為の１つ又は複数の対応する照明ドライバ（安定器）を含んでもよい。

[0030] コントローラ１３０及び１５０は、続いて配置される照明器具の調光レベルを制御する為に、ケーブル１１０を介してＡＣ線電源１００から供給された線間電圧にシグナリング遷移のバーストを挿入する。シグナリング遷移は、公称線間電圧とシグナリング電圧との間で遷移する。コントローラ１３０は、照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの調光レベルを制御する為に、挿入されたシグナリング遷移を有する線間電圧をケーブル１１２に沿って出力する。コントローラ１５０は、照明ユニット１４０−１、１４０−２、１４０−３、・・・１４０−ｎの調光レベルを制御する為に、挿入されたシグナリング遷移を有する線間電圧をケーブル１１４に沿って出力する。後に説明されるように、コントローラ１３０に対して下流に配置された照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの内の１つ若しくは複数及び／又はコントローラ１５０に対して下流に配置された照明ユニット１４０−１、１４０−２、１４０−３、・・・１４０−ｎの内の１つ若しくは複数は、挿入されたシグナリング遷移を検出する及び識別されたシグナリング遷移に応答して対応する照明源の調光レベルを制御するように構成された照明ドライバを含んでもよい。即ち、コントローラ１３０に対して下流に配置された照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの内の１つ若しくは複数及び／又はコントローラ１５０に対して下流に配置された照明ユニット１４０−１、１４０−２、１４０−３、・・・１４０−ｎの内の１つ若しくは複数は、挿入されたシグナリング遷移を検出するように構成された照明ドライバを含まなくてもよいが、その一方で、その他の照明ユニットがシグナリング遷移を検出するように構成された照明ドライバを含んでもよい。シグナリング遷移を検出するように構成された照明ドライバを含まない照明ユニットは、挿入されたシグナリング遷移によって影響を受けず、この様な照明ユニットの調光レベルは、制御可能とはならない。照明ユニット１２０−１及び１２０−２は、シグナリング遷移を検出するように構成された照明ドライバを含むように構成されてもよい又はされなくてもよい。しかしながら、照明ユニット１２０−１及び１２０−２は、線間電圧が挿入されたシグナリング遷移無しにＡＣ線電源１００から直接供給されるようにコントローラ１３０及び１５０に対して上流に配置されるので、照明ユニット１２０−１及び１２０−２の調光レベルは、本実施形態では制御されない。

[0031] ２つのコントローラ１３０及び１５０のみが示されているが、他の実施形態では、様々な他の照明ユニットを制御する為に、複数の追加のコントローラが照明システム１０に配置されてもよい。また、他の実施形態では、全ての照明ユニットは、挿入されたシグナリング遷移を識別するように構成された照明ドライバを含んでもよい、及び全ての照明ユニットは、調光レベルを制御する為のシグナリング遷移を挿入するように構成されたコントローラに対して下流に配置されてもよい。一部の実施形態では、調光レベルを制御する為のシグナリング遷移を検出するように構成された照明ドライバを含む照明ユニットは、コントローラ１３０等のコントローラと並列に接続されてもよく、従って、コントローラ１３０によって挿入されたシグナリング遷移に応答する。照明システム１０の構成は、単なる例である。照明システム１０は、街路若しくは幹線道路を照明する為、屋外施設内の一般照明を提供する為、屋外防犯灯を提供する為、及び／又は施設内の屋内に一般照明を提供する為に配置された照明ユニットを含んでもよい。コントローラ１３０及び１５０等の複数のコントローラが、屋外構造物上若しくは照明ユニットが取り付けられるポールを含む様々な場所、大きな倉庫の両端等の屋内施設内の様々な場所、及び／又は様々な制御場所に設けられてもよい。

[0032] 図２は、照明システムのコントローラの一実施形態例を示す。図２に示されるように、コントローラ１３０は、ケーブル１１０を介してＡＣ線電源１００によって供給された線間電圧に接続可能である、並びに、線間電圧にシグナリング遷移を挿入する及びケーブル１１２を介して挿入されたシグナリング遷移を有する線間電圧を照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎに供給するように構成される。コントローラ１３０は、ケーブル１１０の第１のワイヤに接続された第１の端子ｎ１、ケーブル１１０の第２のワイヤに接続された第２の端子ｎ３、第１の端子ｎ１と変圧器タップｎ２との間に接続された第１の巻線部分１３２ａ、及び変圧器タップｎ２と第２の端子ｎ３との間に接続された第２の巻線部分１３２ｂを有する自動変圧器１３２を含む。スイッチＳＷ１（第１のスイッチ）は、第１の端子ｎ１に接続された第１のスイッチ端子及びノードｎ９に接続された第２のスイッチ端子を含む。ノードｎ９は、ケーブル１１２の第１のワイヤに接続される及びコントローラ１３０の出力ノードとして特徴付けられてもよい。スイッチＳＷ２（第２のスイッチ）は、変圧器タップｎ２に接続された第１のスイッチ端子及びノードｎ９に接続された第２のスイッチ端子を含む。スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、リレー、非常に高速の応答時間を有するソリッドステートリレー、サイリスタ、又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：insulated gate bipolar transistor）でもよい。高い電力定格が必要である場合には、スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、適切な電力レベルに対処するようにスケール調整されたそれぞれの電力リレーを連結するソリッドステートリレーで構成されてもよい。ケーブル１１２の第２のワイヤは、自動変圧器１３２の第２の端子ｎ３に接続される。

[0033] スイッチコントローラ１３４は、ケーブル１１０の第１のワイヤに接続される及び線間電圧によって電力供給される。スイッチコントローラ１３４は、スイッチＳＷ１をオン／オフにするスイッチ信号ｓ１（第１のスイッチ信号）及びスイッチＳＷ２をオン／オフにするスイッチ信号ｓ２（第２のスイッチ信号）を供給する。スイッチ信号ｓ１及びｓ２は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がそれぞれ同時にオン状態及びオフ状態、又はそれぞれ同時にオフ状態及びオン状態となるように、スイッチコントローラ１３４によって出力される。スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、まとめてスイッチ信号ｓ１及びｓ２に応答する１つのスイッチとして特徴付けられてもよく、同様に、スイッチ信号ｓ１及びｓ２は、まとめて１つのスイッチ信号として特徴付けられてもよい。スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、自動変圧器１３２の短絡を防止する為に、ケーブル１１２への線間電圧の供給を遮断するオフ状態に同時になってもよいが、スイッチコントローラ１３４は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が同時にオン状態にはならないようにスイッチ信号ｓ１及びｓ２を制御する。スイッチコントローラ１３４は、制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇに応答して、ケーブル１１２に出力される線間電圧にシグナリング遷移を挿入する為に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のオン／オフタイミングを制御する。説明されるように、スイッチコントローラ１３４は、第１の端子ｎ１における公称線間電圧及び変圧器タップｎ２におけるシグナリング電圧を選択的に出力ノードｎ９へと接続することによって線間電圧にシグナリング遷移を挿入する為に、スイッチＳＷ１（第１のスイッチ）及びＳＷ２（第２のスイッチ）を制御する。スイッチコントローラ１３４は、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：application-specific integrated circuit）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：field programmable gate array）、又はスイッチ信号ｓ１及びｓ２を生成可能な任意の回路を含んでもよい。

[0034] ある実施形態では、コントローラ１３０は、サーバ又は中央制御装置から外部供給された無線信号を受信するように構成された受信器１３８を更に含んでもよく、無線信号は、コントローラ１３０によって制御される照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの所望の調光レベルを表す。外部供給された無線信号は、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：general packet radio service）信号、光信号、又は任意の無線信号等の無線周波数（ＲＦ）信号でもよい。更なる実施形態では、コントローラ１３０は、照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの所望の調光レベルを表す制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇを直接受信する為に配線で接続されてもよい。例えば、制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇは、ポテンショメータ、壁に取り付けられた調光器、又はコントローラ１３０とは別に配置されたスイッチから電圧レベル入力としてユーザによって手作業で供給されてもよい。電圧レベルは、スイッチコントローラ１３４のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ：analog-digital converter）の入力端子に直接入力されてもよい。この様な更なる実施形態では、受信器１３８は不必要となる場合があり、従って、スイッチコントローラ１３４から省かれてもよい。

[0035] コントローラ１３０は、保護素子として、電圧依存抵抗器（ＶＤＲ：voltage dependent resistor）又はバリスタ１３６を更に含んでもよい。ＶＤＲ１３６は、ケーブル１１２の第１のワイヤ及びスイッチＳＷ１及びＳＷ２の第２のスイッチ端子に接続された第１の端子を有する、並びに、ケーブル１１２の第２のワイヤ及び自動変圧器１３２の第２の端子ｎ３に接続された第２の端子も有する。コントローラ１３０は、約数ミリ秒又は数十ミリ秒の短時間の間、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン及びオフにすることによって線間電圧にシグナリング遷移を挿入する為に、スイッチ信号ｓ１及びｓ２を供給するように構成されてもよい。ＶＤＲ１３６は、下流の照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎへの損傷を防止する為に、巻線部分１３２ａ及び１３２ｂの切り替えによって導入された電圧スパイクから生じた過渡エネルギーを吸収することによって、ケーブル１１２のワイヤに供給されたピーク電圧を固定する。他の実施形態では、ＶＤＲは、コントローラ１３０内の代わりに、照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの前端に配置されてもよい、又はＶＤＲは、照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの前端及びコントローラ１３０内の両方に配置されてもよい。

[0036] コントローラ１３０の構成を図２に関して詳細に上述したが、コントローラ１５０が同様に構成されてもよい。コントローラ１５０は、ケーブル１１０を介してＡＣ線電源１００によって供給された線間電圧に接続される、並びに、線間電圧にシグナリング遷移を挿入する及びケーブル１１４を介して挿入されたシグナリング遷移を有する線間電圧を照明ユニット１４０−１、１４０−２、１４０−３、・・・１４０−ｎに供給するように構成されてもよい。

[0037] 図３は、コントローラによって出力されるような挿入されたシグナリング遷移を有する線間電圧の一実施形態を示す。シグナリング遷移及び照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの調光レベルを制御する為にそれらがコントローラ１３０によって線間電圧に挿入される方法が、図１〜３を参照して説明される。以下は、照明ユニット１４０−１、１４０−２、１４０−３、・・・１４０−ｎの調光レベルを制御する為にコントローラ１５０によって出力されるような挿入されたシグナリング遷移を有する線間電圧の説明でもある。

[0038] 図３に示されるある時点ｔ０において、ＡＣ線電源１００は、ケーブル１１０を介して照明ユニット１２０−１及び１２０−２並びにコントローラ１３０及び１５０に１２０ボルトＡＣの線間電圧を供給するよう作動してもよい。シグナリング遷移無しにＡＣ線電源１００から線間電圧を直接供給されるような照明ユニット１２０−１及び１２０−２は、調光制御無しに供給された線間電圧に応答してオンに維持される。

[0039] 時点ｔ０において、調光レベルを制御する為のシグナリングは存在せず、コントローラ１３０内のスイッチコントローラ１３４は、ケーブル１１２の第１及び第２のワイヤが自動変圧器１３２の第１及び第２の端子ｎ１及びｎ３にそれぞれ接続されるように、スイッチ信号ｓ１及びｓ２を出力して、それぞれスイッチＳＷ１を閉にする及びスイッチＳＷ２を開にする。従って、ケーブル１１０からの１２０ボルトＡＣの線間電圧は、ケーブル１１２へと出力される及び調光無しにオンに維持される照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎへと供給される。その後、時点ｔ１において、対応する照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの所望の調光レベルを表す制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇに応答して、スイッチコントローラ１３４は、ケーブル１１２の第１及び第２のワイヤが自動変圧器１３２の変圧器タップｎ２及び第２の端子ｎ３にそれぞれ接続されるように、スイッチ信号ｓ１及びｓ２を出力して、それぞれスイッチＳＷ１を開にする及びスイッチＳＷ２を閉にする。従って、線間電圧は、時点ｔ１において、公称線間電圧からシグナリング電圧へと遷移する。時点ｔ１におけるこの遷移は、第１の遷移として特徴付けられてもよい。

[0040] ある実施形態では、シグナリング電圧は、図３に示されるような公称線間電圧とシグナリング電圧との間の値ΔＶが公称線間電圧のばらつきと比較して簡単に区別可能な程十分に大きいが、同時に、シグナリング電圧が照明ユニット１２０−１〜１２０−ｎ及び１４０−１〜１４０−ｎ内の照明ドライバのドロップアウト電圧よりも大きくなる程十分に小さいように設定されてもよい。一部の実施形態では、シグナリング電圧は、公称線間電圧のあるパーセンテージとなるように設定されてもよい。シグナリング電圧は、公称線間電圧の約９０％〜９５％の範囲内の一定のパーセンテージに設定されてもよい。１２０ボルトＡＣの公称線間電圧の場合、それに応じてシグナリング電圧は、約１１４ボルトＡＣ〜１０８ボルトＡＣの範囲内に設定されてもよい。他の実施形態では、シグナリング電圧は、例えば８０％等の公称線間電圧の他のパーセンテージとして設定されてもよい。コントローラ１３０内の自動変圧器１３２は、変圧器タップｎ２において選択されたシグナリング電圧を供給する為に巻線部分１３２ａ及び１３２ｂが必要なそれぞれの巻き数を有するように設計される。

[0041] 図３に戻って、時点ｔ１に続いて所定の第１の時間間隔ＰＴ１が経過した後、スイッチコントローラ１３４は、ケーブル１１２の第１及び第２のワイヤが自動変圧器１３２の第１及び第２の端子ｎ１及びｎ３にそれぞれ接続されるように、並びに、１２０ボルトＡＣの線間電圧が再びケーブル１１２に出力されるように、スイッチ信号ｓ１及びｓ２を出力して、それぞれスイッチＳＷ１を閉にする及びスイッチＳＷ２を開にする。従って、線間電圧は、時点ｔ２において、シグナリング電圧から公称線間電圧へと遷移する。時点ｔ２におけるこの遷移もまた、第１の遷移として特徴付けられてもよい。

[0042] 一部の実施形態では、所定の第１の時間間隔ＰＴ１は、システムが設計される際に２０ミリ秒と設定されてもよい。他の実施形態では、システムが設計される際に別の所定の第１の時間間隔ＰＴ１が設定されてもよい。但し、所定の第１の時間間隔ＰＴ１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の応答時間が所定の第１の時間間隔ＰＴ１と比較して無視できるように設定されるべきである。

[0043] 時点ｔ２に続いて所定の第１の時間間隔ＰＴ１が経過した後、スイッチコントローラ１３４は、ケーブル１１２の第１及び第２のワイヤが自動変圧器１３２の変圧器タップｎ２及び第２の端子ｎ３にそれぞれ接続されるように、時点ｔ３においてスイッチ信号ｓ１及びｓ２を出力して、それぞれスイッチＳＷ１を開にする及びスイッチＳＷ２を閉にする。従って、線間電圧は、時点ｔ３において、公称線間電圧からシグナリング電圧へと再び遷移する。時点ｔ３におけるこの遷移は、別の第１の遷移として特徴付けられてもよい。

[0044] 後に説明されるように、コントローラ１３０に続く照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎ内の照明ドライバは、互いの間に所定の第１の時間間隔を有する時点ｔ１、ｔ２、及びｔ３における上記複数の第１の遷移を検出した際にシグナリングモードに入るように構成されてもよい。即ち、シグナリングモードは、時点ｔ３において始まる。時点ｔ１から時点ｔ２への時間ＰＴ１と同じ、時点ｔ２から時点ｔ３への時間ＰＴ１を有する理由の１つは、シグナリング電圧と同じ電圧範囲にあるランダムな線間電圧のばらつきとシグナリング遷移とを照明ドライバが区別できるようにする為である。これにより、シグナリングモードが誤って開始されるのが防がれる。照明ユニットにおいて照明ドライバによって検出された電圧遷移間で計算された時間が所定の時間間隔ＰＴ１と一致しない場合には、照明ドライバは、電圧遷移をランダムな線間電圧のばらつきとして無視する。シグナリングモードの開始を表すとして３つの第１の遷移が説明されたが、他の実施形態では、３を超える異なる第１の遷移数及び／若しくは４つ以上の遷移を有する遷移がシグナリングモードの開始を表してもよい、並びに／又は所定の第１の時間間隔ＰＴ１は、システムの設計中に設定されるような２０ミリ秒よりも長くてもよい若しくは短くてもよい。

[0045] シグナリングモードに入ると、コントローラ１３０のスイッチコントローラ１３４は、受信された制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇによって示されるような照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎの所望の調光レベルに対応する時間間隔Δｔを決定する。時点ｔ３における最後の第１の遷移の発生に続いて、所望の調光レベルに対応した所定の時間間隔Δｔが経過した後に、スイッチコントローラ１３４は、時点ｔ４において、スイッチ信号ｓ１及びｓ２を出力して、それぞれスイッチＳＷ１を閉にする及びスイッチＳＷ２を開にする。ケーブル１１２の第１及び第２のワイヤは、１２０ボルトＡＣの線間電圧が再びケーブル１１２に出力されるように、時点ｔ４において、自動変圧器１３２の第１及び第２の端子ｎ１及びｎ３にそれぞれ接続される。従って、線間電圧は、時点ｔ４において、シグナリング電圧から公称線間電圧へと遷移する。時点ｔ４におけるこの遷移は、第２の遷移として特徴付けられてもよい。

[0046] 図３に示されるように、時点ｔ４における第２の遷移と、時点ｔ３における最後の第１の遷移との間の時間間隔Δｔは、Δｔ＝ｔ４−ｔ３である。時点ｔ４における第２の遷移のタイミングは、第２の遷移と、複数の第１の遷移の内の最後のものとの間の時間間隔Δｔが所望の調光レベルに対応した長さを有するように設定されるように、制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇに応答してスイッチコントローラ１３４によって決定される。一部の実施形態では、時間間隔Δｔの範囲は、２００ミリ秒≦Δｔ≦４００ミリ秒と定義されてもよく、２００ミリ秒の時間間隔Δｔは、最小の調光レベル（最も暗い）に対応し、４００ミリ秒の時間間隔Δｔは、最大の調光レベル（最も明るい）に対応する。時間間隔Δｔの範囲は、個々のステップに分割されてもよく、各ステップは、ある特定の調光レベルパーセンテージを表す。スイッチコントローラ１３４は、様々な所望の調光レベルの個々の時間間隔Δｔを保存又はマッピングするメモリを含んでもよく、並びに、保存された又はマッピングされた個々の時間間隔Δｔに応じて対応する時点ｔ４においてスイッチ信号ｓ１及びｓ２を供給するように構成されてもよい。他の実施形態では、時間間隔Δｔの異なる範囲が使用されてもよい。但し、時間間隔Δｔの範囲は、少なくとも４００ミリ秒であるべきである。

[0047] 図３に更に示されるように、時点ｔ４における第２の遷移に続いて、シグナリングモードが完了した後に、新しい所望の調光レベルを表す新しい制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇが受信されるまで、コントローラ１３０のスイッチコントローラ１３４によって、線間電圧が公称電圧レベルに無期限に維持される。上記の実施形態例では、第１の所定の時間間隔ＰＴ１が２０ミリ秒に設定される及び時間間隔Δｔが最大調光レベルに対応する４００ミリ秒の最大値である場合、線間電圧は、１秒未満の非常に短い期間に亘って時間ｔ１〜ｔ４において挿入されたシグナリング遷移によって変えられる。照明ユニットの調光レベルが定常状態を保つ期間の間、シグナリング遷移は、スイッチングコントローラ１３４によって挿入されず、線間電圧は、１２０ボルトＡＣで変わらないままである。従って、最小限の電力消費で、１組のシグナリング遷移を使用して、調光制御を提供する及び維持することができる。エラー検出方法として、照明ユニット内の照明ドライバが同じ一連のシグナリング遷移が繰り返されたことを確認できる、及びその結果、一連のシグナリング遷移が本物であったと結論付けることができるように、一連のシグナリング遷移が一度又は連続して二度繰り返されてもよい。更なる実施形態では、時間間隔Δｔは、特定の文字を表してもよく、この様な文字の繰り返しの文字列が、複雑なメッセージ又はコマンドを表す為に、線間電圧にエンコードされてもよい。

[0048] 上記のような時間間隔Δｔの規定範囲を有する実施形態では、時間間隔Δｔは、最大調光レベルに対応する４００ミリ秒の最大時間間隔Δｔ_ｍａｘに設定されてもよい。更なる実施形態では、スイッチコントローラ１３４は、制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇに応答して、待機モードに入るように構成されてもよい。待機モードを表す制御信号ｃｏｎｔ＿ｓｉｇが受信されると、対応する調光レベルを表す時間間隔Δｔの規定範囲内で第２の遷移を提供する為に時点ｔ４においてスイッチ信号ｓ１及びｓ２を出力する代わりに、スイッチコントローラ１３４は、図３に示される時点ｔ３に続いて所定の第２の時間間隔ＰＴ２が経過した後に、スイッチ信号ｓ１及びｓ２を出力する。即ち、代わりに、スイッチ信号ｓ１及びｓ２が時点ｔ５において出力される。図３に示されるような所定の第２の時間間隔ＰＴ２は、ＰＴ２＝Δｔ_ｍａｘ＋ＰＴ３として定義されてもよく、上記の規定範囲の時間間隔Δｔを想定した場合、Δｔ_ｍａｘは４００ミリ秒であり、所定の第３の時間間隔ＰＴ３は、例えば２０ミリ秒と設定されてもよい。即ち、所定の第２の時間間隔ＰＴ２は、Δｔ_ｍａｘよりも大きく設定される。所定の第３の時間間隔ＰＴ３は、第１の所定の時間間隔ＰＴ１と比べて長さが同じでもよい又は異なってもよい。

[0049] 時間間隔Δｔはまた、特定の「文字」を表してもよく、従って、この様な「文字」の繰り返しの文字列を、複雑なメッセージ又はコマンドを構成する為に、線間電圧にエンコードすることができる。従って、この特許を通して我々が提供する「チャネル」を利用するプロトコルが設計されてもよい。

[0050] コントローラ１３０に続く照明ユニット１２０−３、１２０−４、・・・１２０−ｎ内の照明ドライバは、時点ｔ５において破線によって示される第２の遷移を検出した際に待機モードに入るように構成されてもよい。待機モードでは、照明ユニットの少なくとも１つの内部の照明ドライバは、照明源がこれ以上光を発しないように照明源に駆動電流をこれ以上出力しない及び照明ドライバ内の必須ではない回路の電源も切るように制御されてもよい。待機モードでは、シグナリング遷移の次の１組を受信及び検出する為に必要な最小限の回路が、電源が入れられた状態のままでいる。待機モードを設けることにより、回路遮断器又はリレーを機械的に切り替える代わりに照明ドライバの電源を切ることによって照明源を停止させることができ、従って、過度の突入電流を防止する並びに回路遮断器及びリレーの摩耗を大幅に最小限にする。

[0051] 図４は、照明ユニットの一実施形態例を示す。図４に示されるような照明ユニット１２０−３は、照明ユニット１２０−１、１２０−２、１２０−４、・・・１２０−ｎ及び１４０−１〜１４０−ｎの何れを代表してもよく、照明ドライバ２００及び照明源３００を含む。前述のように、照明ユニット１２０−３等の各照明ユニットは、１つ又は複数の照明源３００及び１つ又は複数の照明ドライバ２００を含んでもよい。照明ドライバ２００は、線間電圧に挿入されたシグナリング遷移を検出する為に下記のように構成されてもよい。照明ドライバ２００は、以下に記載されない追加の回路及び構成要素を含み得ることを理解されたい。照明源３００は、電子蛍光照明、ｅ−ＨＩＤ（electronic-high intensity discharge）照明、ＬＥＤ照明、又は任意の適切な照明でもよい。

[0052] 図４に示されるような照明ドライバ２００は、ケーブル１１２の第１のワイヤに接続された第１の端子を有する抵抗器２０２、並びに、抵抗器２０２の第２の端子及びケーブル１１２の第２のワイヤにそれぞれ接続された第１及び第２の端子を有する抵抗器２０４を含む。抵抗器２０２及び２０４は、共に抵抗分割器として構成される。全波ブリッジ整流器２０６のノードｎ４及びｎ５は、ケーブル１１２の第１のワイヤ及びケーブル１１２の第２のワイヤにそれぞれ接続される。全波ブリッジ整流器２０６のノードｎ６及びｎ７は、電力変換器２４０及び接地ノードにそれぞれ接続される。ダイオード２０８は、抵抗器２０２と２０４との間のノードｎ８に接続されたアノード及びコンデンサ２１６の第１の端子に接続されたカソードを有する。コンデンサ２１６は、接地ノードに接続された第２の端子を有する。抵抗器２１０は、ダイオード２０８のカソードに接続された第１の端子を有する。抵抗器２１２は、それぞれ抵抗器２１０の第２の端子に接続及び接地された第１及び第２の端子を有する。コンデンサ２１４は、抵抗器２１２の第１の端子及び波形弁別器２３０の入力端子Ａ／Ｄに接続された第１の端子を有する、並びに、接地された第２の端子を有する。抵抗器２１０及び２１２は、共に抵抗分割器として構成される。

[0053] 抵抗器２１８は、コンデンサ２１６の第１の端子に接続された第１の端子を有する。抵抗器２２０は、抵抗器２１８の第２の端子及び接地ノードにそれぞれ接続された第１及び第２の端子を含む。抵抗器２２２は、抵抗器２１８の第２の端子に接続された第１の端子を有する。ＮチャネルＦＥＴ２２４は、波形弁別器２３０の出力端子Ｂに接続されたゲート端子、抵抗器２２２の第２の端子に接続されたドレイン端子、及び接地ノードに接続されたソース端子を有する。抵抗器２１８及び２２０は、共に抵抗分割器として構成され、ダイオード２０８によって供給された検出ピーク電圧を分割する。波形弁別器２３０の出力に応答してｎチャネルＦＥＴ２２４がオンにされると、抵抗器２２２は、抵抗器２２０との並列接続へと切り替えられる。波形弁別器２３０の出力に応答してｎチャネルＦＥＴ２２４がオフにされると、抵抗器２２２は、抵抗器２１８及び２２０を含む抵抗分割器から切り離される。ＮチャネルＦＥＴ（トランジスタ）２２６は、抵抗器２１８の第２の端子に接続されたゲート（第１の）端子、波形弁別器２３０の入力端子ＩＮに接続されたドレイン（第３の）端子、及び接地ノードに接続されたソース（第２の）端子を有する。

[0054] 波形弁別器２３０は、入力端子ＩＮに接続されたｎチャネルＦＥＴ２２６のドレイン端子における電圧レベルに応答して、出力端子Ｃを介して電力変換器２４０に調光制御信号を供給するように構成される。波形弁別器２３０はまた、入力端子Ａ／Ｄに接続されたコンデンサ２１４の第１の端子における電圧レベルに応答して、出力端子Ｂを介してｎチャネルＦＥＴ２２４のゲート端子にスイッチング信号ｓ３を供給するように構成される。波形弁別器２３０は、更に接地ノードに接続される。電力変換器２４０は、波形弁別器２３０から出力された調光制御信号に応えて、照明源３００に送られる電流の量を調整することによって、照明源３００の強度を調整する。

[0055] 動作中、図４に示された照明ユニット１２０−３の照明ドライバ２００内の全波ブリッジ整流器２０６は、ケーブル１１２を介して印加された線間電圧を整流する、並びに電力変換器２４０及び波形弁別器２３０へと整流された電圧を供給する。ケーブル１１２を介して印加された線間電圧は、ダイオード（ピーク検出器）２０８によって検出されるピークでもあり、検出されたピーク電圧は、コンデンサ２１６の第１の端子に接続される。抵抗器２１８及びコンデンサ２１６は共に、コンデンサ２１６の両端の電圧が線間電圧に挿入されたシグナリング遷移を追うことできることを保証する程十分に小さいが、同時にきれいな信号を抵抗器２１８及び２２０を含む抵抗分割器へと及び続いて波形弁別器２３０へと伝達することができるようにノイズスパイクを除去できる程十分に大きい時定数を有するＲＣ回路として構成される。抵抗器２１８及び２２０を含む抵抗分割器の中間点における分割された電圧は、ｎチャネルＦＥＴ２２６をオン及びオフにさせる。抵抗器２１８及び２２０の比率は、ケーブル１１２に沿って公称線間電圧が供給される通常動作中は、抵抗器２１８と２２０との中間点における分割された電圧がｎチャネルＦＥＴ２２６をオンに維持するように設定され、その為、波形弁別器２３０の入力端子ＩＮが接地ノードに接続される。線間電圧がシグナリング電圧のレベルまで下がると、抵抗器２１８及び２２０の中間点における分割された電圧は、ｎチャネルＦＥＴ２２６をオンにし続けることができず、その為、波形弁別器２３０の入力端子ＩＮが接地と比べて高い第１の電圧に接続される。他の実施形態では、抵抗器は、ｎチャネルＦＥＴ２２６のドレインと波形弁別器２３０の電源との間に挿入されてもよい。この相互接続は、ｎチャネルＦＥＴ２２６のドレインを高い状態に引き上げる。この様に、電源電圧である定義された「高い」及び接地電圧である定義された「低い」が、波形弁別器２３０の入力端子ＩＮに提示されてもよい。

[0056] 波形弁別器２３０は、入力端子ＩＮにおける電圧レベル変化に応答して線間電圧に挿入されたシグナリング遷移を検出する、続けて検出されたシグナリング遷移間の時間間隔の長さを計算及び決定する、並びに検出された時間間隔に応答して第１及び第２の遷移の受信を認識するように構成される。波形弁別器２３０は、第１の遷移に応答してシグナリングモードに入る。波形弁別器２３０は更に、第２の電圧遷移に応答して所望の調光レベルを表す時間間隔Δｔを検出する、並びに、調光制御信号を生成及び出力端子Ｃを介して電力変換器２４０へと出力する又は待機モードに入るように構成される。

[0057] 図１に関して前述したように、照明システム１０のＡＣ線電源１００は、二線ケーブルであるケーブル１１０を介して、１２０ボルトＡＣの線間電圧を供給することができる。他の照明システムは、三線ケーブルを介して４８０ボルトＡＣの線間電圧を供給する三相線電源によって電力供給されてもよい。この様な他の照明システムでは、接地に対する１相の線間電圧は、２７７ボルトＡＣである。簡便さ及び費用対効果を目的として、図４に示される照明ドライバ２００は、１２０ボルトＡＣの公称線間電圧（所定の第１の線間電圧）又は２７７ボルトＡＣの公称線間電圧（所定の第２の線間電圧）に応答して動作できるように構成可能となり得る。

[0058] より詳細には、図４に示される照明ドライバ２００におけるダイオード２０８からの検出ピーク電圧は、抵抗器２１０の第１の端子に接続される。抵抗器２１０及び２１２を含む抵抗分割器の中間点における分割された電圧は、波形弁別器２３０の入力端子Ａ／Ｄに接続される。波形弁別器２３０は、入力端子Ａ／Ｄにおける電圧に応答して線間電圧が１２０ボルトＡＣ又は２７７ボルトＡＣのどちらであるかを検出する及び検出結果を表すスイッチ信号ｓ３を供給するように構成される。公称線間電圧が２７７ボルトＡＣであることを波形弁別器２３０が検出すると、抵抗器２２２が抵抗器２２０と並列に抵抗分割器と接続されるようにｎチャネルＦＥＴ２２４をオン状態に維持する為に、スイッチ信号ｓ３は、接地に比べて高い電圧レベルに設定される。公称線間電圧が１２０ボルトＡＣであることを波形弁別器２３０が検出すると、抵抗器２２２が回路から切り離されるようにｎチャネルＦＥＴ２２４をオフ状態に維持する為に、スイッチ信号ｓ３は、低い電圧レベルに設定される。抵抗器２２２は、抵抗器２２０と並列に接続された時に、公称線間電圧が２７７ボルトＡＣである場合の抵抗器２１８と２２０との間の電圧分割器の中間点における分割された電圧が、公称線間電圧が１２０ボルトＡＣである場合の抵抗器２１８と２２０との間の分割された電圧と実質的に同じとなるような抵抗値を有するように選択される。従って、ＮチャネルＦＥＴ２２６は、公称線間電圧が１２０ボルトＡＣ又は２７７ボルトＡＣであるかにかかわらず実質的に同じである印加電圧レベルに応答して適切な時にオンにされることが可能であり、その為、照明ドライバ２００は、異なる公称線間電圧との使用に対応し得る。他の実施形態では、抵抗器２２２の値は、２７７ボルトＡＣ以外の公称線間電圧に対応するように選択されてもよい。

[0059] 図４に示された照明ドライバ２００の波形弁別器２３０は、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又は結果に応じてシグナリングモードに入る、調光制御信号を生成する、及び待機モードに入ることができるように、入力端子ＩＮにおける電圧レベル変化に応答してシグナリング遷移を検出する及び遷移間の時間間隔を検出することができる任意の回路を含んでもよい。また、波形弁別器２３０は、スイッチ信号ｓ３を生成する為に入力端子Ａ／Ｄにおける電圧レベルを検出可能な回路を含んでもよい。一部の実施形態では、波形弁別器２３０は、プログラム可能でもよく、ソフトウェアプログラミングを保存する為のメモリを含んでもよい。他の実施形態では、波形弁別器２３０は、抵抗器２１８及び２２０を含む抵抗分割器の中間点における分割された電圧の電圧レベル変化を検出できる程十分に高速なマイクロコントローラベースの回路でもよく、その為、分割された電圧は、波形弁別器２３０の入力端子ＩＮに直接入力することができ、ｎチャネルＦＥＴ２２６を省くことができる。

[0060] 更なる実施形態では、照明ユニットは、選択的に調光レベルを調整する為に、挿入された遷移に応答してアドレス指定可能でもよい。例えば、照明ユニット１２０−３内の照明ドライバ２００は、図３に示されたｔ１、ｔ２、及びｔ３における３つの第１の遷移に応答してシグナリングモードに入るようにアドレス指定可能でもよく、照明ユニット１２０−４内の照明ドライバ２００は、５つの第１の遷移に応答してシグナリングモードに入るようにアドレス指定可能でもよく、これらの第１の遷移の各々は、所定の第１の時間間隔ＰＴ１によって互いに分離される。他の実施形態では、照明ユニット１２０−３内の照明ドライバ２００は、所定の第１の時間間隔ＰＴ１によって互いに分離される３つの第１の遷移に応答してシグナリングモードに入るようにアドレス指定可能でもよく、照明ユニット１２０−４内の照明ドライバ２００は、所定の第１の時間間隔ＰＴ１とは異なる所定の時間間隔によって互いに分離される３つの第１の遷移に応答してシグナリングモードに入るようにアドレス指定可能でもよい。照明ユニットは、異なるそれぞれの第１の遷移の組に応答してアドレス指定可能となるように共にグループ化されてもよい。図２に示されるスイッチコントローラ１３４は、アドレス指定能力を達成する為に必要なタイミングでスイッチ信号ｓ１及びｓ２を供給するように構成又はプログラムされてもよい。

[0061] 図５は、電気デバイスの負荷制限を制御するシステムの一実施形態例を示す。システム２０は、２つのワイヤから構成されるケーブル１１０によって複数の電気デバイス４２０−１及び４２０−２並びにコントローラ４３０及び４５０に接続されてもよいＡＣ線電源１００を含む。コントローラ４３０は、２つのワイヤから構成されてもよいケーブル１１２を介して、複数の電気デバイス４２０−３、４２０−４、・・・４２０−ｎに接続されてもよい。コントローラ４５０は、２つのワイヤから構成されてもよいケーブル１１４によって、複数の電気デバイス４４０−１、４４０−２、４４０−３、・・・４４０−ｎに接続されてもよい。ＡＣ線電源１００は、コンセント電圧でもよい。電気デバイスは、空調装置、暖房装置、送風機、扇風機、又は任意の他の電気負荷等の電気負荷を含んでもよく、各々が、電気負荷を駆動する為の負荷ドライバを含んでもよい。図１に示される照明システム１０等の場合と同様に、コントローラ４３０及び４５０は、続いて配置される電気デバイスにおける負荷の負荷制限を制御する為に、ケーブル１１０を介してＡＣ線電源１００から供給された線間電圧に対して、公称線間電圧とシグナリング電圧との間を遷移するシグナリング遷移のバーストを挿入する。図５では、２つのコントローラ４３０及び４５０のみが示されているが、様々な他の電気デバイスを制御する為に、様々な他の構成で複数の追加のコントローラが配置されてもよい。電気デバイスは、屋内設備の様々な部屋若しくはエリア内、又は屋外設備の様々な場所に配置されてもよい。コントローラ４３０及び４５０は、設備内の様々な場所、様々な制御場所、又は中央制御場所に配置されてもよい。

[0062] 図６は、システム２０の電気デバイスの一実施形態例を示す。図６に示された電気デバイス４２０−３は、図５に示されたシステム２０内の電気デバイス４２０−１〜４２０−ｎ及び４４０−１〜４４０−ｎの何れを代表してもよく、負荷ドライバ５００及び電気負荷６００を含む。負荷ドライバ５００は、線間電圧に挿入されたシグナリング遷移を検出する為に、図４に示された照明ドライバ２００と同様に構成されてもよい。挿入されたシグナリング遷移は、図３に関して説明された形態のものである。図６において、図４中と同じ回路素子は、同一のそれぞれの参照符号を有し、この様な同一の回路素子の説明は、簡潔さの為に以下から省略される場合がある。

[0063] 図６に示されるような負荷ドライバ５００は、以下を除いて、図４に示された照明ドライバ２００と同様に構成される。電気負荷６００は、ＡＣ線間電圧によって駆動される空調装置、暖房装置、送風機、又は扇風機でもよいので、負荷ドライバ５００は、全波ブリッジ整流器を含まない。波形弁別器２３０は、入力端子ＩＮにおける電圧レベルに応答して負荷制限信号を生成する及び出力端子Ｃを介して電力変換器５５０に供給する為に、図４に関して説明したのと同様に構成されてもよい。電力変換器５５０は、ケーブル１１２の第１のワイヤに接続される及び電気負荷６００の負荷制限を制御する為に負荷制限信号に応答して電気負荷６００に送られる電流の量を調整する。負荷制限信号は、例えばエネルギーを節約する為に、オフピーク時間中の空調装置の冷却速度、暖房装置の加熱速度、及び／又は送風機若しくは扇風機の速度を自動的に制御することができる。波形弁別器２３０は、シグナリングモードに入る、待機モードに入る、及び１２０ボルトＡＣの公称線間電圧又は２７７ボルトＡＣの公称線間電圧に応答するように、様々に前述したのと同様に構成されてもよい。

[0064] 他の実施形態では、図１〜４に関して説明されたような概念が、追加の制御配線を敷設する及び／又は大規模なインフラの必要性無しに既存の照明システム又は設備に費用対効果の高い調光レベル制御を提供する為に、改良適用例において使用されてもよい。例えば、１つ又は複数の街路に沿った様々な場所の電柱に取り付けられた照明ユニットを含む既存の照明システムの一実施形態では、図２に関して説明されたような１つ又は複数のコントローラ１３０が、線間電圧にシグナリング遷移を挿入する為に、線間電圧を電柱に給電する既存の二線ケーブルと相互接続されてもよい。コントローラ１３０は、線間電圧源と少なくとも１つの照明ユニットとの間に配置された既存のケーブルに接続可能なように構成可能な場合がある。旧式照明ドライバを既存の二線ケーブル及び既存の照明ユニット内の光源に直接接続される図４に関して説明したような照明ドライバ２００等の改良照明ドライバに置き換えることにより、照明ユニットの調光レベルを制御する及び／又は挿入されたシグナリング遷移に応答した待機モードの提供を可能にするように、既存の照明ユニットの１つ又は複数が改良されてもよい。代替例では、旧式照明ドライバを図６に関して説明された負荷ドライバ５００に類似した改良照明ドライバに置き換えるように、既存の照明ユニットの１つ又は複数が改良されてもよい。他の実施形態では、旧式照明ドライバ及び旧式照明源を図４に関して説明された照明ドライバ２００等の改良照明ドライバ及び照明源３００等の改良照明源にそれぞれ置き換えるように既存の照明ユニットの１つ又は複数が改良されてもよい。同様にして、図５〜６に関して説明されたような概念が、同様に追加の制御配線を敷設する及び／又は大規模なインフラを追加する必要性無しに既存の空調及び／又は暖房システム又は設備に負荷制限制御を提供する為に、改良適用例において使用されてもよい。

[0065] また更なる実施形態では、図１に示された照明システム１０は、照明器具の調光レベルを制御する為に挿入されたシグナリング遷移を有するＤＣ線間電圧を供給するように構成されてもよい。例えば、ＡＣ線電源の代わりに、照明システムは、２５０ボルトＤＣ又は４８０ボルトＤＣの線間電圧を供給するＤＣ線電源に接続されてもよい。他の実施形態では、自動変圧器１３２並びにスイッチＳＷ１及びＳＷ２を含む代わりに、図２に示されるようなコントローラ１３０は、ケーブル１１０に沿って供給されるＡＣ線間電圧に接続されるＡＣ−ＤＣ／ＤＣ−ＤＣコンバータを含んでもよい。ＡＣ−ＤＣ／ＤＣ−ＤＣコンバータは、ケーブル１１２に沿って４８０ボルトＤＣの線間電圧を出力する及びスイッチコントローラ１３４によって供給されたタイミング信号に応答して出力線間電圧にシグナリング電圧のシグナリング遷移を挿入するように構成されてもよい。ＶＤＲ１３６は、ここでは不必要となり、本実施形態では省かれる。図６に示される負荷ドライバ５００において構成されるような照明は、シグナリング遷移を検出する及び対応する照明源に供給される電流の量を調整する為に電力変換器５５０に調光制御信号を供給する為に使用されてもよい。更なる実施形態では、この様な照明システムは、１２ボルト又は２４ボルトＤＣの照明システムの調光レベルを制御する為に使用されてもよい。

[0066] 幾つかの発明実施形態を本明細書に説明し例示したが、当業者であれば、本明細書において説明した機能を実行するための、並びに／又は、本明細書において説明した結果及び／若しくは１つ以上の利点を得るための様々な他の手段及び／若しくは構造体を容易に想到できよう。また、このような変更及び／又は改良の各々は、本明細書において説明される発明実施形態の範囲内であるとみなす。より一般的には、当業者であれば、本明細書において説明されるすべてのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例示のためであり、実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成は、発明教示内容が用いられる１つ以上の特定用途に依存することを容易に理解できよう。当業者であれば、本明細書において説明した特定の発明実施形態の多くの等価物を、単に所定の実験を用いて認識又は確認できよう。したがって、上記実施形態は、ほんの一例として提示されたものであり、添付の請求項及びその等価物の範囲内であり、発明実施形態は、具体的に説明された又はクレームされた以外にも実施可能であることを理解されるべきである。本開示内容の発明実施形態は、本明細書において説明される個々の特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法に関する。さらに、２つ以上のこのような特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法の任意の組み合わせも、当該特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法が相互に矛盾していなければ、本開示内容の本発明の範囲内に含まれる。

[0067] 本明細書において定義されかつ用いられた定義はすべて、辞書の定義、参照することにより組み込まれた文献における定義、及び／又は、定義された用語の通常の意味に優先されて理解されるべきである。

[0068] 本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「ａ」及び「ａｎ」の不定冠詞は、特に明記されない限り、「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。

[0069] 本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「及び／又は」との表現は、等位結合された要素の「いずれか又は両方」を意味すると理解すべきである。すなわち、要素は、ある場合は接続的に存在し、その他の場合は離接的に存在する。「及び／又は」を用いて列挙される複数の要素も同様に解釈されるべきであり、すなわち、要素のうちの「１つ以上」が等位結合される。「及び／又は」節によって具体的に特定された要素以外の他の要素も、それが具体的に特定された要素に関連していても関連していなくても、任意選択的に存在してよい。したがって、非限定的な例として、「Ａ及び／又はＢ」との参照は、「含む」といった非制限的言語と共に用いられた場合、一実施形態では、Ａのみ（任意選択的にＢ以外の要素を含む）を指し、別の実施形態では、Ｂのみ（任意選択的にＡ以外の要素を含む）を指し、さらに別の実施形態では、Ａ及びＢの両方（任意選択的にその他の要素を含む）を指す。

[0070] 本明細書及び特許請求の範囲に用いられるように、１つ以上の要素を含むリストを参照した際の「少なくとも１つ」との表現は、要素のリストにおける任意の１つ以上の要素から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解すべきであるが、要素のリストに具体的に列挙された各要素の少なくとも１つを必ずしも含むわけではなく、要素のリストにおける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、「少なくとも１つの」との表現が指す要素のリストの中で具体的に特定された要素以外の要素が、それが具体的に特定された要素に関係していても関連していなくても、任意選択的に存在してもよいことを可能にする。したがって、非限定的な例として、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」（又は、同等に「Ａ又はＢの少なくとも１つ」、又は、同等に「Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ」）は、一実施形態では、少なくとも１つのＡ（任意選択的に２つ以上のＡを含む）であって、Ｂがない（任意選択的にＢ以外の要素を含む）ことを指し、別の実施形態では、少なくとも１つのＢ（任意選択的に２つ以上のＢを含む）であって、Ａがない（任意選択的にＡ以外の要素を含む）ことを指し、さらに別の実施形態では、少なくとも１つのＡ（任意選択的に２つ以上のＡを含む）と、少なくとも１つのＢ（任意選択的に２つ以上のＢを含む）を指す（任意選択的に他の要素を含む）。

[0071] さらに、特に明記されない限り、本明細書に記載された２つ以上のステップ又は動作を含むどの方法においても、当該方法のステップ又は動作の順番は、記載された方法のステップ又は動作の順序に必ずしも限定されないことを理解すべきである。

Claims (15)

1. 線間電圧にシグナリング遷移を挿入するコントローラであって、
   第１及び第２の端子を有する、並びに前記第１の端子と変圧器タップとの間に接続された第１の巻線部分及び前記変圧器タップと前記第２の端子との間に接続された第２の巻線部分を含む自動変圧器であって、前記第１及び第２の端子は、前記線間電圧に接続される、自動変圧器と、
   前記自動変圧器の前記第１の端子に接続された第１のスイッチ端子及び前記コントローラの出力ノードに接続された第２のスイッチ端子を有する第１のスイッチと、
   前記自動変圧器の前記変圧器タップに接続された第１のスイッチ端子及び前記出力ノードに接続された第２のスイッチ端子を有する第２のスイッチと、
   前記第１の端子の公称線間電圧及び前記変圧器タップのシグナリング電圧を選択的に前記出力ノードに接続することによって前記シグナリング遷移を前記線間電圧に挿入する為に、前記第１及び第２のスイッチを制御する第１及び第２のスイッチ信号を制御信号に応答して出力するスイッチコントローラと、
   を含み、
   前記スイッチコントローラは、複数の第１のシグナリング遷移の後に第２のシグナリング遷移を挿入する為に前記第１及び第２のスイッチを制御する前記第１及び第２のスイッチ信号を出力し、前記第２のシグナリング遷移と前記第１のシグナリング遷移の最後のものとの間の時間間隔は、前記制御信号の値に応じて設定される、
   コントローラ。
2. 無線信号を受信する及び前記無線信号に応答して前記制御信号を出力する受信器を更に含む、請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記無線信号は、無線周波数（ＲＦ）信号、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）信号、又は光信号である、請求項２に記載のコントローラ。
4. 前記出力ノードと前記自動変圧器の前記第２の端子との間に接続された電圧依存抵抗器（ＶＤＲ）を更に含む、請求項１に記載のコントローラ。
5. 前記第１及び第２のスイッチは、リレー、サイリスタ、又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含む、請求項１に記載のコントローラ。
6. 前記シグナリング電圧は、前記公称線間電圧の約９０％〜９５％の範囲内で一定である、請求項１に記載のコントローラ。
7. 複数の第１のシグナリング遷移はシグナリングモードの開始を表し、前記複数の第１のシグナリング遷移は、互いの間に所定の第１の時間間隔を有する、請求項１に記載のコントローラ。
8. 線間電圧に接続可能であり、外部の制御信号に応答して公称線間電圧とシグナリング電圧との間を遷移するシグナリング遷移を前記線間電圧に挿入するコントローラと、
   挿入された前記シグナリング遷移を有する前記線間電圧に接続される及び前記シグナリング遷移に応答して発せられる光の調光レベルを制御する少なくとも１つの照明ユニットと、
   を含み、
   前記コントローラは、複数の第１のシグナリング遷移の後に第２のシグナリング遷移を挿入し、前記第２のシグナリング遷移と前記第１のシグナリング遷移の最後のものとの間の時間間隔は、前記制御信号の値に応じて設定される、
   照明システム。
9. 複数の第１のシグナリング遷移はシグナリングモードの開始を表し、前記複数の第１のシグナリング遷移は、互いの間に所定の第１の時間間隔を有する、請求項８に記載の照明システム。
10. 前記コントローラは、前記複数の第１のシグナリング遷移の最後のものの後に所定の第２の時間間隔で第２のシグナリング遷移を挿入して待機モードを設定する、及び前記少なくとも１つの照明ユニットは、前記待機モード中は光を発しない、請求項９に記載の照明システム。
11. 前記シグナリング電圧は、前記公称線間電圧の約９０％〜９５％の範囲内で一定である、請求項８に記載の照明システム。
12. 前記コントローラは、無線信号を受信する及び前記無線信号に応答して前記制御信号を出力する受信器を含む、請求項８に記載の照明システム。
13. シグナリング遷移を線間電圧に挿入するコントローラであって、
    前記線間電圧に接続される、並びに第１の端子及び変圧器タップにおいて公称線間電圧及びシグナリング電圧をそれぞれ供給する自動変圧器と、
    前記自動変圧器と前記コントローラの出力ノードとの間に接続されるスイッチと、
    前記第１の端子の前記公称線間電圧及び前記変圧器タップの前記シグナリング電圧を選択的に前記出力ノードに接続することによって前記シグナリング遷移を前記線間電圧に挿入する為に前記スイッチを制御するスイッチコントローラと、
    を含み、
    前記シグナリング遷移は、シグナリングモードの開始を設定する、互いの間に所定の第１の時間間隔を有する複数の第１のシグナリング遷移、及び前記複数の第１のシグナリング遷移の後の第２のシグナリング遷移を含み、前記第２のシグナリング遷移と前記複数の第１のシグナリング遷移の最後のものとの間の時間間隔は、前記コントローラに接続された少なくとも１つの照明ユニットの調光レベルを制御する為に制御信号の値に応じて設定される、コントローラ。
14. 前記シグナリング電圧は、前記公称線間電圧の約９０％〜９５％の範囲内で一定である、請求項１３に記載のコントローラ。
15. 前記スイッチコントローラは、無線信号を受信する及び前記無線信号に応答して前記制御信号を出力する受信器を含む、請求項１３に記載のコントローラ。