JP6785955B2 - 電力バックアップ装置を含む照明システム - Google Patents

Description

本開示は、照明システムに関する。

多くの地方自治体管轄区域における安全規定が、建物に出入りする人の合理的な安全を確保するために、建物内に十分且つ適切な照明を提供することを要求することが多い。これは、幹線電源が利用可能でないときに人が建物から避難することを可能にする非常用照明を設けるという要求を含む。

非常用照明システムは、一般に、幹線電源の供給停止の場合にバックアップ電源を提供するように指定された電力バックアップ装置を含む。それらのシステムの照明器具は、電力バックアップ装置と電力網とに同時に配線されることが多い。しかしながら、複数の照明器具に電力供給するために単一の電力バックアップ装置が使用され得るので、一部の照明システムは、それらの照明器具と電力バックアップ装置との間に長いワイヤラン（wire run）を含む。長いワイヤランを有することは、照明器具を駆動するためにパルス幅変調（ＰＷＭ）信号が使用される場合に問題となり得る。そのような場合、ワイヤが寄生インダクタンス源となり、電圧スパイク及びリンギングを引き起こし得る。従って、多量の寄生インダクタンスの発生を回避する改善された照明システム設計に対するニーズが存在する。

本開示はこのニーズに対処する。本開示の一態様によれば、システムが提供され、当該システムは、光源と、ＡＣ電圧をＤＣ動作電圧に変換するように構成された変換器と、上記変換器に結合された電力バックアップ装置と、上記電力バックアップ装置に結合された電流源であり、該電流源は、上記変換器によって電力供給され、該電流源は、上記変換器よって生成された上記ＤＣ動作電圧を、上記電力バックアップ装置を通じて受け取るように構成され、該電流源は、上記ＤＣ動作電圧に基づいて上記光源にパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力するように構成される、電流源と、上記電流源と並列に上記電力バックアップ装置に結合されたスイッチングデバイスであり、該スイッチングデバイスは、上記変換器へのＡＣ電圧の供給が遮断された結果として上記電流源が動作しなくなったときに、上記光源を上記電力バックアップ装置に結合するように構成される、スイッチングデバイスとを有する。

本開示の他の一態様によれば、システムが提供され、当該システムは、光源と、ＡＣ電圧をＤＣ動作電圧に変換するように構成された変換器と、上記変換器に結合された電力バックアップ装置と、上記電力バックアップ装置と上記光源との間の第１の電気経路上に配置された電流源であり、該電流源は、上記変換器によって電力供給され、該電流源は、上記変換器よって生成された上記ＤＣ動作電圧を、上記電力バックアップ装置を通じて受け取るように構成され、該電流源は、上記ＤＣ動作電圧に基づいて上記光源にパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力するように構成される、電流源と、上記電流源をバイパスする上記電力バックアップ装置と上記光源との間の第２の経路上に配置されたスイッチングデバイスであり、該スイッチングデバイスは、上記変換器へのＡＣ電圧の供給が遮断された結果として上記電流源が動作しなくなったときに、上記第２の経路を閉じるように構成される、スイッチングデバイスとを有する。

本開示の更なる他の一態様によれば、システムが提供され、当該システムは、第１の光源と、第２の光源と、ＡＣ電圧をＤＣ動作電圧に変換するように構成された変換器と、上記変換器に結合された電力バックアップ装置と、上記電力バックアップ装置に結合された第１の電流源であり、該第１の電流源は、上記変換器によって電力供給され、該第１の電流源は、上記変換器よって生成された上記ＤＣ動作電圧を、上記電力バックアップ装置を通じて受け取るように構成され、該第１の電流源は、上記ＤＣ動作電圧に基づいて上記第１の光源に第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力するように構成される、第１の電流源と、上記電力バックアップ装置に結合された第２の電流源であり、該第２の電流源は、上記電力バックアップ装置とは独立に上記ＤＣ動作電圧を受け取るように構成され、該第２の電流源は、上記ＤＣ動作電圧に基づいて上記第２の光源に第２のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を出力するように構成される、第２の電流源と、上記第１の電流源と並列に上記電力バックアップ装置に結合されたスイッチングデバイスであり、該スイッチングデバイスは、上記変換器へのＡＣ電圧の供給が遮断された結果として上記第１の電流源が動作しなくなったときに、上記第１の光源を上記電力バックアップ装置に結合するように構成される、スイッチングデバイスとを有する。

以下に記載される図面は、単に例示目的でのものである。図面は、本開示の範囲を限定することを意図していない。図に示される同様の参照符号は、様々な実施形態における同じ部分を示す。
従来技術に従った照明システムの回路図である。 本開示の態様に従った照明システムの回路図である。 本開示の態様に従った、図２の照明システムの動作を例示する状態図である。 本開示の態様に従った、図２の照明システムが第１の状態にあるときに図２の照明システムによって実行されるプロセスの一例のフローチャートである。 本開示の態様に従った、図２の照明システムが第２の状態にあるときに図２の照明システムによって実行されるプロセスの一例のフローチャートである。

本開示の態様によれば、低減された量の電磁干渉（ＥＭＩ）のみを発生する改善された照明システムが開示される。照明システムは、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いて電力供給される１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。ＰＷＭ信号は、長い引き回し（ラン）のケーブル上で伝送されると多量のＥＭＩを生じさせる可能性がある。しかしながら、改善された照明システムは、ＰＷＭ信号の伝送によって発生するＥＭＩの量を低減させるトポロジーを特徴とする。このトポロジーでは、照明システムによって発生されるＥＭＩの量を低減させるために、比較的短いランのケーブルを介して、ＰＷＭ信号がＬＥＤに送達される。

以下にて、添付の図面を参照して、改善された照明システムの実装の例がいっそう完全に説明される。これらの例は相互に排他的ではなく、１つの例に見られる機構が、１つ以上の他の例に見られる機構と組み合わされることで、更なる実装を達成することができる。従って、理解されることには、添付の図面に示される例は単に例示目的で提供されておりそれらは、本開示を何らかに限定することを意図していない。全体を通して、似通った参照符号は同様の要素を指す。

理解されることには、ここでは様々な要素を記述するために、第１、第２などの用語が使用されることがあるが、それらの要素はこれらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、単に、ある要素を別の要素から区別するために使用されている。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素が第２の要素と呼ばれてもよく、同様に、第２の要素が第１の要素と呼ばれてもよい。ここで使用されるとき、“及び／又は”なる用語は、関連して列挙されるアイテムのうち１つ以上のありとあらゆる組み合わせを含む。

理解されることには、例えば層、領域、又は基板などの要素が他の要素の“上に”ある又は“上へと”延在するとして言及されるとき、それが直に他の要素の上にある又は直にその上へと延在してもよいし、あるいは、介在する要素も存在してもよい。対照的に、或る要素が他の要素の“直上に”ある又は“直上へと”延在するとして言及されるときには、介在する要素は存在しない。これまた理解されることには、或る要素が他の要素に“接続され”又は“結合され”ているとして言及されるとき、それは直に他の要素に接続又は結合されていてもよいし、あるいは、介在する要素が存在してもよい。対照的に、或る要素が他の要素に“直に接続され”又は“直に結合され”ているとして言及されるときには、介在する要素は存在しない。理解されることには、これらの用語は、図に描かれた向きに加えて、その要素の様々な向きを包含することを意図している。

例えば“の下”又は“の上”又は“上の”又は“下の”又は“横方向の”又は“縦方向の”などの相対的な用語は、ここでは、図に示される１つの要素、層、は領域と別の要素、層又は領域との関係を記述するために使用され得る。理解されることには、これらの用語は、図に描かれた向きに加えて、デバイスの様々な向きを包含することを意図している。

図１は、従来技術に従った照明システム１００の回路図である。照明システム１００は、どちらもＡＣ電源に接続された、電力バックアップ装置１１２及びＡＣ−ＤＣ変換器１１６を含んでいる。ＡＣ電源は、地方自治体電力網、及び／又は任意の他の好適な線間電圧源を含み得る。ＡＣ−ＤＣ変換器１１６は、ＡＣ電源からの電力が利用可能であるときに、光源１２０及び光源１２４の双方に電力供給するように構成される。一方、電力バックアップ装置１１２は、ＡＣ電源の障害（例えば、幹線電源の供給停止など）の場合にＡＣ−ＤＣ変換器１１６への電力の供給が遮断されたときに、光源１２４のみに電力供給するように構成される
電力バックアップ装置１１２は、バッテリ１１４、スイッチＫ１、及びスイッチＫ２を含み得る。ＡＣ電源からの電力が利用可能であるとき、電流源１２２から光源１２４に電力を送るために、スイッチＫ１がライン１４４をライン１４６に接続するように構成される。さらに、ＡＣ電源からの電力が利用可能であるとき、スイッチＫ２がバッテリ１１４の負端子を光源の戻り経路から切り離すように構成される。ＡＣ電源からの電力の供給が遮断されると、スイッチＫ１がワイヤ１４４をワイヤ１４６から切り離すように再構成される。さらに、ＡＣ電源からの電力の供給が遮断されると、スイッチＫ２がバッテリ１１４の負端子を光源１２４の戻り経路に接続するように再構成される。バッテリの負端子を光源１２４に接続することは、ＡＣ電源からの電力が利用可能でない間に、光源１２４が動作可能なままとどまることができることを保証する。簡潔に述べると、図１に示す配置によれば、バッテリ１１４の正端子はずっと電流源１２２に接続され、バッテリ１１４の負端子は、ＡＣ電源からの電力が利用可能でないときにのみ光源１２４の戻り経路に接続される。

光源１２０は、１つ以上のＬＥＤを含み得る。同様に、光源１２４も１つ以上のＬＥＤを含み得る。光源１２０内のＬＥＤは、第１の色温度を有する光を放つように構成されることができ、光源１２４内のＬＥＤは、第１の色温度とは異なる第２の色温度を有する光を放つるように構成されることができる。例えば、光源１２０内のＬＥＤは、３０００Ｋの色温度を有する光を放つように構成されることができ、光源１２４内のＬＥＤは、４０００Ｋの色温度を有する光を放つように構成されることができる。

光源１２０は電流源１１８によって駆動されることができ、光源１２４は電流源１２２によって駆動されることができる。電流源１１８は、コントローラ１４０から受信する制御信号ＣＴＲＬに基づいてＰＷＭ信号を生成するように構成され得る。このＰＷＭ信号のデューティサイクルは、コントローラ１４０によって提供される制御信号ＣＴＲＬに依存することができ、それが、光源１２０内のＬＥＤの輝度を決定し得る。電流源１２２は、同様に、制御信号ＣＴＲＬに基づいてＰＷＭ信号を生成するように構成され得る。電流源１２２によって生成されるＰＷＭ信号のデューティサイクルも、コントローラ１４０によって提供される制御信号ＣＴＲＬに依存することができ、それが、光源１２４内のＬＥＤの輝度を決定し得る。簡潔に述べれば、コントローラ１４０は、制御信号ＣＴＲＬを用いて光源１２０及び１２４の輝度レベルを調節し得る。

コントローラ１４０は、プロセッサ（図示せず）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インタフェース（図示せず）を含み得る。プロセッサは、調光器インタフェース１３２によって生成される電圧信号ＤＩＭに基づいて（単独で又は他の回路と組み合わさって）制御信号ＣＴＲＬを生成するように構成され得る。調光器インタフェース１３２は、調光器コントローラ１２６によって調光器インタフェース１３２に供給される入力信号に基づいて基準電圧信号を生成するように構成され得る。調光器コントローラ１２６は、光源１２０及び１２４の輝度を設定するためにユーザによって物理的に操作されることができるスライダスイッチ又はノブを含み得る。

コントローラ１４０及び調光器インタフェース１３２は、ＤＣ−ＤＣ変換器１３０によって電力供給され得る。ＤＣ−ＤＣ変換器１３０はＡＣ−ＤＣ変換器１１６によって提供される４８Ｖ ＤＣ信号を１２Ｖまで低下させ且つそれに続いてその１２Ｖ信号を調光器インタフェースに供給するように動作可能な、電圧レギュレータ（図示せず）を含み得る。さらに、ＤＣ−ＤＣ変換器は、電圧レギュレータによって提供される１２Ｖ ＤＣ信号を３．３Ｖ ＤＣまで更に低下させ且つそれに続いてその３．３Ｖ信号をコントローラ１４０に供給するように動作可能な、線形レギュレータ（図示せず）を含み得る。

光源１２４に電力供給するために使用されるＰＷＭ信号は、ライン１４４及び１４６を介して、電力バックアップ装置１１２を通ってルーティングされる。これは、ＬＥＤに電力を供給するのがバッテリ１１４であるのか、それともＡＣ−ＤＣ変換器１１６であるのかを、電力バックアップ装置１１２が制御することを可能にし、それが代わって、電力変動が存在するときに光源１２４を二重に駆動する可能性を排除する。それは更に、停電の場合に照明システム１００の即用性をテストするためのテストシーケンスの実行を可能にする。

照明システム１００の設計によれば、電流源１２２から出力されたＰＷＭ信号は、それが光源１２４に到達する前に、ライン１４４及び１４６を通ってルーティングされる。ライン１４４及び１４６（例えば、ワイヤ、ケーブル、電力レールなど）は、１メートル以上の長さになり得るものであり、市場で入手可能な一部製品においては、各々１５メートルにも達することがある。ラインがこの長さを持つことは、例えば、電力バックアップ装置１１２が光源１２４から遠く離れて配置されること、又は互いにいくらか離間した複数の照明器具に電力バックアップ装置１１２が電力供給する必要性によって必要とされ得る。

通常動作において、ＡＣ電源からの電力が利用可能であるとき、光源１２４用の電流源１２２によって生成されるＰＷＭ信号（例えば、１ｋＨｚのＰＷＭ信号）は、ライン１４４及び１４６を互いに接続するスイッチＫ１を介して、電力バックアップ装置１１２を通ってルーティングされる。電力バックアップ装置１１２を通ってＰＷＭ信号（電流）を導通する長いワイヤ１４４／１４６は、寄生インダクタンスを導入し得る。容易に理解され得るように、ＰＷＭ周波数の電流は、１マイクロ秒のオーダーの立ち上がり時間及び立ち下がり時間を持ち、かなりのＥＭＩを生じさせ得る。結果として生じるＥＭＩ信号のコーナー周波数は、３００ｋＨｚ程度にあり得る。一部の態様では、大きいキャパシタＣ０及びＣ１の使用が、ＥＭＩを幾分低減させるが、ＰＷＭパルスのシャープさをも低減させ、それが輝度及び色の制御の精度に影響を及ぼす。また、キャパシタＣ０及びＣ１が使用されなかったとしても、上述のように１５ｍに至る長さであり得るものであるライン１４４及び１４６上の寄生キャパシタンス及びインダクタンスも、それらを流れるＰＷＭ電流によって食い違った性能を引き起こし得る。

図２は、本開示の態様に従った照明システム２００の回路図である。照明システム２００は、どちらもＡＣ電源２６０に接続された、電力バックアップ装置２１２及びＡＣ−ＤＣ変換器２１６を含んでいる。ＡＣ電源２６０は、地方自治体電力網、及び／又は任意の他の好適な線間電圧源を含み得る。ＡＣ−ＤＣ変換器２１６は、ＡＣ電源２６０からの電力が利用可能であるときに、光源２２０及び光源２２４の双方に電力供給するように構成され得る。一方、電力バックアップ装置２１２は、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断された結果としてＡＣ−ＤＣ変換器２１６がオフに切り換わったときに、光源２２４のみに電力供給するように構成される。

電力バックアップ装置２１２は、バッテリ２１４と、スイッチＳ１及びＳ２とを含み得る。スイッチＳ１及びＳ２は各々、ばね荷重式リレースイッチ及び／又は任意の他の好適なタイプのスイッチングデバイスを含み得る。一部の実装において、電力バックアップ装置２１２は更に、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断されたときを検出するように構成された電流センシング回路（図示せず）を含み得る。一部の実装において、電力バックアップ装置２１２の電流センシング回路は、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断されたことを検出したことに応答して、スイッチＳ１を開き且つスイッチＳ２を閉じるように構成され得る。電力バックアップ装置１１２の電流センシング回路はまた、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が再開されたときを検出し、それに応答して、スイッチＳ１を閉じると同時にスイッチＳ２を開き得る。従って、一部の実装において、電流センシング回路は少なくとも部分的に、ＡＣ電源２６０からの電力が利用可能であるかに基づいて、スイッチＳ１及びＳ２を再構成することによって、２つの異なる状態間で電力バックアップ装置２１２を遷移させ得る。

より具体的には、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が利用可能であるとき、スイッチＳ１は、ライン２４４をライン２４６に接続し、それによりＡＣ−ＤＣ変換器２１６の正端子を電流源２２２の入力端子Ｔ_Ｉに接続させるように、電力バックアップ装置２１２の電流センシング回路によって構成され得る。同時に、スイッチＳ２は、バッテリ２１４の負端子と光源２２４の戻り経路２４８との間にオープン回路を維持するように、電力バックアップ装置２１２の電流センシング回路によって構成され得る。一部の実装において、ライン２４４及び２４６（例えば、ワイヤ、ケーブル、電力レールなど）は、電流源１１８及び２２２の出力端子Ｔ_Ｏから光源２２０及び２２４のアノードまで渡るラインよりも実質的に長いとし得る。具体的には、一部の実装において、ライン２４４及び２４６は、１ｍと１５ｍとの間の長さであり得る。更に後述するように、システム２００においては、ライン２４４及び２４６上でＰＷＭ信号は搬送されず、それにより、（システム１００と比較して）システム２００によって生成されるＥＭＩの量が低減される。

また、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断されると、スイッチＳ１は、ライン２４４をライン２４６から切り離し、それによりＡＣ−ＤＣ変換器の正端子を電流源２２２の入力端子Ｔ_Ｉから切り離させるように、電力バックアップ装置２１２の電流センシング回路によって構成され得る。同時に、スイッチＳ２は、バッテリ２１４の負端子と光源２２４の戻り経路２４８との間の回路を閉じるように、電力バックアップ装置２１２の電流センシング回路によって構成され得る。

図２に示すように、バッテリ２１４の正端子は、電流源２２２の入力端子Ｔ_Ｉに常に接続され得る。また、バッテリ２１４の負端子は、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断されたときにのみ、光源２２４の戻り経路２４８に接続され得る。しかしながら、これに代わる実装も可能であり、すなわち、バッテリの負端子が常に戻り経路２４８に接続される一方で、ライン２４４とバッテリ２１４の正端子との一方にライン２４６を接続するように別のスイッチングデバイスが使用される実装も可能である。

光源２２０は、１つ以上のＬＥＤを含み得る。光源２２０内のＬＥＤは、同一の照明器具内に配置されていてもよいし、あるいは、互いにいくらか離間された複数の照明器具内に配置されていてもよい。同様に、光源２２４も１つ以上のＬＥＤを含み得る。光源２２４内のＬＥＤも、同一の照明器具内に配置されていてもよいし、あるいは、互いにいくらか離間された複数の照明器具内に配置されていてもよい。本開示の態様によれば、光源２２０内のＬＥＤは、第１の色温度を有する光を放つように構成されることができ、光源２２４内のＬＥＤは、第１の色温度とは異なる第２の色温度を有する光を放つるように構成されることができる。例えば、光源２２０内のＬＥＤは、３０００Ｋの色温度を有する光を放つように構成されることができ、光源２２４内のＬＥＤは、４０００Ｋの色温度を有する光を放つように構成されることができる。

光源２２０は電流源２１８によって駆動されることができ、光源２２４は電流源２２２によって駆動されることができる。電流源２１８は、コントローラ２４０から受信する制御信号ＣＴＲＬに基づいて、光源２２０を駆動するためのＰＷＭ信号を生成するように構成され得る。このＰＷＭ信号のデューティサイクルは、制御信号ＣＴＲＬに依存することができ、それが、光源２２０内のＬＥＤの輝度を決定し得る。電流源２２２は、同様に、制御信号ＣＴＲＬに基づいて、光源２２４を駆動するためのＰＷＭ信号を生成するように構成され得る。電流源２２２によって生成されるＰＷＭ信号のデューティサイクルも、コントローラ２４０によって提供される制御信号ＣＴＲＬに依存することができ、それが、光源２２４内の１つ以上のＬＥＤの輝度を決定する。簡潔に述べれば、コントローラ２４０によって提供される制御信号ＣＴＲＬが、光源２２０及び２２４の輝度レベルを設定し得る。

スイッチングデバイスＳ３と電流源２２２とが並列に、光源２２４及び電力バックアップ装置２１２に結合され得る。電流源２２２は、電力バックアップ装置２１２と光源２２４との間の第１の電気経路上に配置されることができ、スイッチングデバイスＳ３は、電力バックアップ装置２１２と光源２２４との間の第２の電気経路上に配置されることができる。第１の電気経路は、ノードＮ１、Ｎ２、及びＮ３にわたり得る。そして、第２の電気経路は、ノードＮ１、Ｎ４、Ｎ５、Ｎ２、及びＮ３にわたり得る。一部の実装において、第１の電気経路と第２の電気経路との間の違いは、第１の電気経路が（１）ノードＮ１とＮ４との間、及び（２）ノードＮ４とＮ５との間を延在せず、第２の電気経路が（３）ノードＮ１とＮ２の間を延在しないことである。

スイッチングデバイスＳ３は、制御端子Ｃ_Ｔと２つの接続端子Ｔとを含み得る。スイッチングデバイスＳ３は、制御端子Ｃ_Ｔにて与えられる信号の値に基づいて選択的に接続端子Ｔを互いに接続し、そして切り離すように構成され得る。制御端子Ｃ_Ｔにて第１の信号（例えば、４８Ｖ）が与えられるとき、スイッチングデバイスＳ３は接続端子Ｔ間の電気経路を開くことができる。そのような場合、接続端子間に（スイッチングデバイスＳ３を横切って）電流は流れないとすることができ、スイッチングデバイスＳ３はオープン状態にあると言われる。制御端子Ｃ_Ｔにて第２の信号（例えば、０Ｖ）が与えられるとき、スイッチングデバイスＳ３は接続端子Ｔ間の電気経路を閉じることができる。そのような場合、接続端子間でスイッチングデバイスＳ３を横切って電流が流れることができ、スイッチングデバイスＳ３はクローズ状態にあると言われる。

本例では、接続端子の一方はバッテリ２１４に結合され、他方の接続端子は光源２２４のアノード端に結合されている。第１の信号（例えば、４８Ｖ）が制御端子Ｃ_Ｔに与えられるとき、スイッチングデバイスＳ３は、２つの接続端子Ｔ間の電気経路をオープンに維持し得る。第２の信号（例えば、０Ｖ）が制御端子Ｃ_Ｔに与えられるとき、スイッチングデバイスＳ３は、２つの接続端子Ｔ間の電気経路を閉じることができる。一部の実装において、電流の逆流を防止するために、電流源２２２は出力端子Ｔ_Ｏにダイオード２８８が設けられ得る。例えばスイッチングデバイスＳ３によって発生されるスイッチングノイズなどの、いくつかのタイプのノイズを除去するために、ライン２４６及び２５０にキャパシタＣ２及びＣ２が結合され得る。

スイッチングデバイスＳ３は、任意の好適タイプのスイッチングデバイスを含み得る。一部の実装において、スイッチングデバイスＳ３はＰＭＯＳトランジスタを含み得る。そのような場合、スイッチングデバイスＳ３の制御端子Ｃ_ＴはＰＭＯＳトランジスタのゲートでとし得る。さらに、スイッチングデバイスＳ３がＰＭＯＳトランジスタを含む場合、ゲートにおける電圧を制限するために、ＰＭＯＳトランジスタのゲートは、例えばツェナーダイオードなどの単純なＶｇｓ制限回路に結合され得る。Ｖｇｓ制限は、２０Ｖ程度とし得る。

コントローラ２４０は、プロセッサ（図示せず）及び例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インタフェースなどの通信インタフェース（図示せず）を含み得る。プロセッサは、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び／又は任意の他の好適タイプのプロセッシング回路、のうちの１つ以上を含み得る。プロセッサは、調光器インタフェース２３２によって生成される基準電圧信号ＤＩＭに基づいて（単独で又は他の回路と組み合わさって）制御信号ＣＴＲＬを生成するように構成され得る。調光器インタフェース２３２は、調光器コントローラ２２６によって調光器インタフェース２３２に供給される入力信号に基づいて基準電圧信号を生成するように構成され得る。一部の実装において、調光器コントローラ２２６は、光源２２０及び２２４の輝度を変化させるためにユーザによって物理的に操作されることができるスライダ、スイッチ、ノブ、及び／又は他の同様のデバイスを含み得る。コントローラ２４０は、ＡＣ−ＤＣ変換器によって出力される４８Ｖ ＤＣ信号を３．３Ｖ ＤＣへと更に低下させるように動作可能とし得るＤＣ−ＤＣ変換器２３０によって電力供給され得る。

ＡＣ電源２６０からの電力が利用可能であるとき、スイッチＳ１は、電力バックアップ装置２１２の電流センシング回路によってクローズ状態に維持されることができ、スイッチＳ２は、電力バックアップ装置２１２の電流センシング回路によってオープン状態に維持されることができる。同時に、４８Ｖ ＤＣ信号（例えば、ＤＣ動作電圧）が、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６によって生成されて、電力バックアップ装置２１２のスイッチＳ１を通って電流源２２２へとルーティングされ得る。ＰＷＭ信号が、４８Ｖ ＤＣ信号（例えば、ＤＣ動作電圧）に基づいて電流源２２２によって生成され、光源２２４に電力供給するために使用され得る。電流源２２２を電力バックアップ装置２１２に接続するライン２４４及び２４６上ではＰＷＭ信号が搬送されないため、照明システム２００によって発生されるＥＭＩの量が大幅に低減される。これは部分的に、ライン２４４及び２４６が、電流源の出力端子を光源に接続するラインよりも遥かに長いことによる。さらに、これは、照明システム１００とは対照的であり、すなわち、電流源１２２を電力バックアップ装置１１２に接続するワイヤがＰＷＭ信号を搬送し、それが増大した量のＥＭＩを発生するものである照明システム１００とは対照的である。思い出されることには、電流源１２２／２２２をそれぞれの電力バックアップ装置１１２／２１２に接続することは、例えば、ＬＥＤが二重に駆動されないことを保証するため及び／又は試験シーケンスを実行するためなどの、様々な実用的理由から必要とされ得る。

また、ＡＣ電源２６０からの電流が利用可能であるとき、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６によって４８Ｖ ＤＣ信号（例えば、ＤＣ動作電圧）がスイッチングデバイスＳ３の制御端子Ｃ_Ｔに与えられることができ、それがスイッチングデバイスＳ３をオープン状態に維持させ得る。

ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断されると、コントローラ２４０は、その電力供給が遮断された結果としてオフに切り換わり得る。コントローラ２４０がオフに切り換わると、コントローラ２４０はもはや制御信号ＣＴＲＬを電流源２２２に供給することができず、それが代わって電流源２２２をディセーブルに（非動作に）ならせ得る。電流源２２２がディセーブルにされると、電流源２２２の入力端子Ｔ_Ｉと出力端子Ｔ_Ｏとの間の電気経路が遮断され、電力バックアップ装置２１２から光源２２４へ、電流は、電流源２２２を横切ってでは流れることができない。

また、ＡＣ電源２６０からの電流の供給が遮断されると、電力バックアップ装置２１２の電流検出回路（図示せず）が遮断を検出し得る。それに応答して、電力バックアップ装置２１２の電流検出回路（図示せず）は、ライン２４４をライン２４６から切り離すようにスイッチＳ１を再構成する（例えば、開く）ことができ、それによってライン２４６をバッテリ２１４の正端子のみに接続されたものとして残し得る。さらに、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断されたことを検出したことに応答して、電力バックアップ装置２１２の電流検出回路は、光源２２４の戻り経路をバッテリ２１４の負端子に接続するようにスイッチＳ２を再構成する（例えば、閉じる）ことができる。同時に、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断されたとき、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６によってスイッチングデバイスＳ３の制御端子Ｃ_Ｔに与えられる信号が論理ローの値（例えば、０Ｖ）に変化し、それが代わってスイッチングデバイスＳ３をクローズ状態へと遷移させ、それにより、バッテリ２１４の正端子を光源２２４に接続することができる。スイッチＳ１、Ｓ２、及びＳ３の再構成の結果として、光源２２４は、ＡＣ電源２６０の障害の場合（例えば、幹線電源の供給停止の場合）に、電力バックアップ装置２１２から電力を受け始めて動作可能のままであることができる。

図３は、本開示の態様に従った照明システム２００の動作を例示する状態図である。図３は、システム２００が、その動作中に、“通常電力状態”及び“バックアップ電力状態”と呼ぶ少なくとも２つの動作状態の間で循環し得ることを示している。

システム２００が通常電力状態にあるとき、光源２２０及び２２４はどちらもＡＣ−ＤＣ変換器２１６によって電力供給される。より具体的には、システム２００が通常電力状態にあるとき、ＡＣ電源２６０からのＡＣ電圧の供給がＡＣ−ＤＣ変換器２１６に利用可能であり、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６は、そのＡＣ電圧を４８ＶのＤＣ動作電圧へと変換する。上述のように、４８Ｖ ＤＣ動作電圧は、例えばコントローラ２４０並びに電流源２１８及び２２２などの、システム２００の様々なコンポーネントを駆動するために使用され得る。システム２００が通常電力状態にあるとき、スイッチＳ１によってライン２４４及び２４６が互いに接続され得る一方で、スイッチＳ２によってバッテリ２１４の負端子が光源２２４から切り離され得る。さらに、ＤＣ動作電圧がＡＣ−ＤＣ変換器２１６によってスイッチングデバイスＳ３の制御端子ＣＴに与えられる結果として、スイッチングデバイスＳ３はオープン状態であり得る。

システム２００がバックアップ電力状態にあるとき、光源２２０がオフに切り換わる一方で、光源２２４は電力バックアップ装置２１２によって電力供給される。より具体的には、システム２００がバックアップ電力状態にあるとき、ＡＣ電源２６０からのＡＣ電圧の供給が遮断される。結果として、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６は、４８Ｖ ＤＣ動作電圧を出力することを停止して、コントローラ２４０をオフに切り換わらせ得る。コントローラ２４０がオフに切り換わると、制御信号ＣＴＲＬがコントローラ２４０によって電流源２２２に供給されるのが停止する。制御信号ＣＴＲＬが電流源２２２に供給されないとき、電流源２２２の入力端子と出力端子との間の電気経路は遮断され、その結果、電力バックアップ装置２１２からの電流が電流源２２２を横切って流れることはできない。さらに、スイッチＳ１によってライン２４４がライン２４６から切り離される一方で、スイッチＳ２によってバッテリ２１４の負端子が光源２２４の戻り経路２４８に接続される。さらに、バックアップ電力状態では、（もはや４８Ｖ ＤＣ動作電圧がＡＣ−ＤＣ変換器２１６によって制御端子ＣＴに与えられなくなった結果として）スイッチングデバイスＳ３がクローズ状態に遷移され、それにより、バッテリ２１４からの電流がスイッチングデバイスＳ３を横切って光源２２４に流れ込むことが可能になる。

システム２００は、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が遮断され、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６にそのＡＣ電圧の供給を失わせて如何なる電力の受け取りも止まらせたことを、電力バックアップ装置２１２内の電流センシング回路が検出したときに、通常電力状態を出てバックアップ電力状態へと遷移し得る。システム２００は、ＡＣ電源２６０からの電力の供給が再開され、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６へのＡＣ電圧の供給が利用可能にされたことを、電力バックアップ装置２１２内の電流センシング回路が検出したときに、バックアップ電力状態を出て通常電力状態へと遷移し得る。

図４は、システム２００が通常電力状態にあるときにシステム２００によって実行されるプロセス４００の一例のフローチャートである。ステップ４１０にて、スイッチＳ１がライン２４４及び２４６を互いに接続するように構成され、スイッチＳ２がバッテリ２１４の負端子を光源２２４の戻り経路２４８から切り離すように構成される。ステップ４２０にて、４８Ｖ信号がＡＣ−ＤＣ変換器２１６によってスイッチングデバイスＳ３の制御端子Ｃ_Ｔに与えられることの結果として、スイッチングデバイスＳ３がオープン状態へと遷移される。ステップ４３０にて、輝度レベルの指示がコントローラ２４０によって受信される。一部の実装において、この指示は、調光器コントローラ２２６及び調光器インタフェース２３２によって生成される電圧信号、又は、コントローラ２４０の通信インタフェース（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インタフェース）を介して受け取られる、選択された輝度レベルを指定するメッセージとし得る。ステップ４４０にて、受信した指示に基づいて、コントローラによって、制御信号ＣＴＲＬが電流源２１８及び２２２へと出力される。ステップ４５０にて、電流源２１８及び２２２が、それぞれ光源２２０及び２２４を駆動するために使用されるそれぞれのＰＷＭ信号を出力し始める。上述のように、それらのＰＷＭ信号は各々、制御信号ＣＴＲＬに依存するデューティサイクルを有し得る。

図５は、システム２００がバックアップ電力状態にあるときにシステム２００によって実行されるプロセス５００の一例のフローチャートである。ステップ５１０にて、スイッチＳ１がライン２４４及び２４６を互いから切り離すように構成され、スイッチＳ２がバッテリ２１４の負端子を光源２２４の戻り経路２４８に接続するように構成される。ステップ５２０にて、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６が、（例えば、地方自治体電力網障害に起因して）そのＡＣ電圧供給を失うことの結果として、４８Ｖ ＤＣ信号出力することを停止する。ステップ５３０にて、コントローラ２４０が、ＡＣ−ＤＣ変換器２１６からのその電力の供給を失うことの結果としてオフに切り換わる。コントローラがオフに切り換わると、制御信号ＣＴＲＬが電流源２１８及び２２２に供給されるのが停止する。ステップ５４０にて、電流源２１８及び２２２が、制御信号ＣＴＲＬの喪失によってディセーブルにされ、それらが光源２２０及び２２４にそれぞれのＰＷＭ信号を供給することを停止する。ステップ５５０にて、スイッチングデバイスＳ３がクローズ状態へと遷移され（例えば、もはや４８Ｖ ＤＣ動作電圧が制御端子Ｃ_Ｔに与えられていないことの結果として）、それが、バッテリ２１４から光源２２４に電流を流れ始めさせる。

図１−５は単に例として提供されている。明瞭さを向上させるために、少なくとも一部の細部が図から省略されていることがある。また、プロセス４００及び５００におけるステップの少なくとも一部は、省略されたり、同時に実行されたり、異なる順序で実行されたりすることができる。本開示は、プロセス４００及び５００におけるステップを実行する特定の順序に限定されず、これらのステップの一部又は殆どは同時に実行されることができる。本開示は発光ダイオードの文脈で提供されているが、理解されることには、システム２００は、光源として発光ダイオードを使用することに限定されない。本開示を通して使用されるとき、“電力の供給が遮断される”という言い回しは、遮断の継続時間について何かを意味することなしに、電力がもはや供給されない状況を指し得る。例えば、遮断は、例えば数分、数時間、数日などの、任意の適切な期間にわたって続き得る。本開示を通して使用されるとき、“ＡＣ電圧の供給が遮断される”という言い回しは、遮断の継続時間について何かを意味することなしに、ＡＣ電圧がもはや供給されない状況を指し得る。例えば、遮断は、例えば数分、数時間、数日などの、任意の適切な期間にわたって続き得る。これらの図に関して説明された要素の少なくとも一部は、異なる順序で配置され、組み合わされ、且つ／或いは完全に省略され得る。理解されることには、ここに記載された例の提供、並びに、“例えば〜など”、“例えば”、“含む”、“一部の態様において”、“一部の実装において”及びこれらに類するもののように言い回される句は、開示された事項をそれら特定の例に限定するものとして解釈されるべきでない。

本発明を詳細に記載してきたが、当業者が理解することには、本開示を所与として、ここに記載された発明概念の精神から逸脱することなく、本発明に変更が為され得る。故に、図示して説明した特定の実施形態に本発明の範囲を限定する意図はない。

Claims (19)

1. 発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムであって、
   バックアップ電源との電気的結合用に構成された第１の入力端子と、
   主電源との電気的結合用に構成された第２の入力端子及び第３の入力端子と、
   第１の複数のＬＥＤと、
   前記第１の複数のＬＥＤに電気的に結合され、前記第１の複数のＬＥＤに第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を提供するように構成された第１の電流源と
   前記第３の入力端子と前記第１の電流源との間に電気的に結合され、通常電力モードでは前記第１の電流源を動作させ、バックアップ電力モードでは前記第１の電流源を動作させなくする制御信号を提供するように構成されたコントローラと、
   前記第１の複数のＬＥＤと前記第１の入力端子との間の電気経路上に配置され、前記バックアップ電力モードでは前記第１の入力端子から直接的に前記第１の複数のＬＥＤに電流を供給するよう前記電気経路を閉じ、前記通常電力モードでは前記電気経路を開くように構成されたスイッチと、
   を有し、
   前記電気経路は、前記第１の入力端子に電気的に結合された第１の電力ラインを有し、当該システムは更に、前記第２の入力端子に電気的に結合された第２の電力ラインを有し、
   前記スイッチは、
   前記第１の電流源と前記第１の複数のＬＥＤとの間に電気的に結合された第１の接触端子と、
   前記第１の電力ラインに電気的に結合された第２の接触端子と、
   前記第２の電力ラインに電気的に結合された制御端子と
   を有する、
   システム。
2. 前記コントローラは更に、前記第３の入力端子における電圧レベルが閾値以下にある条件においては前記第１の電流源を動作させなくし、前記第３の入力端子における前記電圧レベルが前記閾値よりも高い条件においては前記第１の電流源を動作させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記スイッチは更に、前記第２の入力端子における電圧レベルが閾値よりも高い条件においては前記電気経路を開き、前記第２の入力端子における前記電圧レベルが前記閾値以下である条件においては前記電気経路を閉じるように構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 当該システムは更に、第２の電流源に電気的に結合された第２の複数のＬＥＤを有し、前記第２の電流源は、前記第２の複数のＬＥＤに第２のＰＷＭ信号を提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第１の複数のＬＥＤは、電源オン時に第１の相関色温度（ＣＣＴ）を持つ光を発するように構成され、前記第２の複数のＬＥＤは、電源オン時に前記第１のＣＣＴとは異なる第２のＣＣＴを持つ光を発するように構成される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記第２の電流源は、前記第２の電力ラインに電気的に結合されており、前記スイッチには電気的に結合されていない、請求項５に記載のシステム。
7. 発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムを動作させる方法であって、
   第１の複数のＬＥＤにパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動信号を提供する第１の電流源に第１の直流（ＤＣ）電力を提供することと、
   前記第１のＤＣ電力の電圧レベルが閾値以下まで低下する条件において、
   前記第１の電流源をオフにし、且つ
   前記第１の複数のＬＥＤに直接的に第２のＤＣ電力を提供することと、
   を有する方法。
8. 前記第１のＤＣ電力の前記電圧レベルが前記閾値以下まで低下する前記条件において、第２の複数のＬＥＤに前記第２のＤＣ電力を提供しないこと、を更に有する請求項７に記載の方法。
9. 調光器アクチュエータから電圧を受け取ることと、
   前記調光器アクチュエータから受け取った前記電圧に基づいて、調光用基準電圧をコントローラに供給することと、
   前記コントローラが、前記調光用基準電圧に基づいて、前記第１の電流源、及び前記第２の複数のＬＥＤにＰＷＭ駆動信号を提供する第２の電流源を、それぞれの輝度レベルで動作するように制御することと、
   を更に有する請求項８に記載の方法。
10. 第１の電力ラインに電気的に結合され、バックアップ電源との電気的結合用に構成された第１の入力端子と、
    外部直流（ＤＣ）電源との電気的結合用に構成された第２の入力端子と、
    第１の複数のＬＥＤと、
    第２の複数のＬＥＤと、
    前記第１の複数のＬＥＤに第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を提供するように電気的に結合された第１の電流源と、
    前記第１の複数のＬＥＤのアノード端及び前記第１の電力ラインとの間に電気的に結合されたスイッチであり、前記第２の入力端子における電圧が閾値以下まで低下する条件において、前記第１の複数のＬＥＤの前記アノード端を前記第１の入力端子に電気的に結合するように構成されたスイッチと、 を有し、
    前記第２の入力端子における前記電圧が前記閾値以下まで低下する前記条件において、前記第１の電流源がオフにされる、
    発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システム。
11. 前記スイッチは、前記第１の電流源と前記第１の複数のＬＥＤとの間に電気的に結合された第１の接触端子と、前記第１の電力ラインに電気的に結合された第２の接触端子とを有し、前記スイッチは、前記第２の入力端子における前記電圧が前記閾値以下まで低下する前記条件において、前記第１の複数のＬＥＤを前記第１の電力ラインに電気的に結合するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記スイッチは更に制御端子を有し、当該システムは更に、前記第２の入力端子と前記制御端子との間に電気的に結合され且つ前記第１の電流源に電気的に結合された第２の電力ラインを有する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記スイッチは、前記第２の電力ライン上の電圧レベルが前記制御端子において閾値電圧以下まで低下する条件において、前記第１の複数のＬＥＤを前記第１の電力ラインに電気的に結合するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記スイッチは更に、前記第２の電力ライン上の前記電圧レベルが前記制御端子において前記閾値電圧よりも高い条件において、前記第１の複数のＬＥＤを前記第１の電力ラインから切り離すように構成される、請求項１３に記載のシステム。
15. 当該システムは更に、第３の電力ラインに電気的に結合され且つ前記バックアップ電源との電気的結合用に構成された第３の入力端子を有し、前記第３の電力ラインは、前記第２の電力ラインに電気的に結合されている、請求項１２に記載のシステム。
16. 外部調光器アクチュエータとの電気的結合用に構成された第４及び第５の入力端子と、
    前記第４及び第５の入力端子に電気的に結合された調光器インタフェースと、
    前記調光器インタフェースと前記第１の電流源との間に電気的に結合されたコントローラと、
    を更に有する請求項１５に記載のシステム。
17. 当該システムは更に、前記第２の複数のＬＥＤに第２のＰＷＭ信号を提供するように電気的に結合された第２の電流源を有し、該第２の電流源は、前記第３の電力ラインに電気的に結合されており、前記スイッチの前記第１及び第２の接触端子のいずれにも電気的に結合されていない、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記第１の電流源と前記第１の複数のＬＥＤとの間のダイオード、を更に有する請求項１０に記載のシステム。
19. 前記制御端子における前記閾値電圧は、前記第２の入力端子における前記閾値である、請求項１４に記載のシステム。

Images