JP6949042B2 - 制御可能な電力および照明システム - Google Patents

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Description

本開示は、新規の制御可能な電力および照明システムに関する。本開示は、特に、本システム内の電力消費装置のうち少なくとも１つが、三相によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される発光ダイオード（ＬＥＤ）搭載照明装置である、１つ以上の電力消費装置の配置および自動制御方法と、特に、三相ＡＣ電力が導電性バスバーに供給される、そのような配置と、に関する。本開示はまた、三相スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）と組み合わせられた従来の配線を介して供給される三相ＡＣ電力によって給電されるように適合された、本システム内の照明装置、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）照明、および随意的に非ＬＥＤ系装置の配置および自動制御方法に関する。これに加えて、この新規な電力および照明システムは、生体、特に、植物のように家庭用または業務用の成長システムで成長可能な生命体に近接した一様かつ安全な様式での使用に適している。
本開示は、電力および光を一様かつ安全な様式で供給する、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置を含む１つ以上の電力消費装置と、随意的に１つ以上の非照明電力消費装置とのための制御可能な電力および照明システムにも関する。
本開示は、個別の照明装置、照明装置のグループ、または照明装置のアレイ、並びに非照明装置を、特定のニーズに応じて、１ｍ２〜１０，０００ｍ２超の大きな表面積にわたって個別に制御することを可能にする方法にも関する。
本開示は、業務用および家庭用の用途を含む広範な用途における個々のＬＥＤライトの波長、強度、および光周期の制御方法にも関する。
本開示は、システム内の電力消費ＬＥＤ照明装置、および存在すれば非ＬＥＤ系電力消費装置の自動制御、デジタル収集および報告の提供、並びに装置特有の特徴のリアルタイムでの監視および管理、およびこのシステム内で事前設定された条件にリンクしたフィードバック・ループおよび進化アルゴリズムの使用の提供にも関する。
本開示は、従来のシステムに対して安全性および効率性を付加的に提供しながら、柔軟な電圧レベルでＬＥＤ照明を提供する手段にも関する。本開示は、ユーザの安全を保証し健康および安全関係の電気規格に準拠しつつ、ＩＰ等級付けを必要とせずに、業務用または家庭用の用途を含む広範囲の用途において使用するための、特に業務用または家庭用の成長システムにおいて使用するための、例えばＡＣ１２〜５０ｖのような超低電圧レベルでＬＥＤ照明を提供するための手段にも関する。
本開示は、本明細書で説明されるシステムの使用を介して、システム力率（ＰＦ）値の最適化およびシステム全高調波歪（ＴＨＤ）の最小化にも関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）照明技術は、例えば、以前には非効率で高コストのＨＩＤナトリウムランプが利用されていた街路照明のような、特に業務用途において、関連するコストの低減と共に、電力効率を向上させることで知られている。
業務用の視点から、特に、例えば工業用途または大規模な小売用途等の大規模な業務用途におけるＬＥＤアレイの潜在的な実装の観点から、このようなＬＥＤアレイが、その波長、放射強度および光周期を遠隔制御する能力を提供しつつ、よりエネルギー効率の高い基準で、かつ、コスト効率の高い方法で動作することができれば、極めて有益であることは明白であろう。
市販のＬＥＤライトは、ＤＣ電流で給電され、これは、これらが一般に、典型的にはＡＣ２３０ｖ〜ＤＣ２４ｖのＡＣ／ＤＣインバータに近接して配置されることを意味する。低電圧ＤＣでは、短い距離で大幅な電圧降下があり、このことは、システム効率のために、ＡＣ／ＤＣインバータをＬＥＤライトから５ｍ未満、一般には約２ｍの距離をおいて配置しなければならないことを意味する。
大規模な業務用または工業用の照明を提供するために、または多数のＬＥＤライトを必要とする高輝度照明システムを提供するためにＬＥＤ系の照明を使用することの特定の欠点は、個別のＬＥＤライト間、またはＬＥＤライトのグループ間のいずれかに必要な間隔は、ＡＣ／ＤＣインバータ間の距離を増加させる必要があるということを意味し、何故なら、このような構成は、典型的には、ＤＣ電圧低下のリスクが増大することを意味するからである。本出願人は、そのようなＤＣ電圧低下のリスクが、どのＤＣ電源照明装置にも適用可能であることを認識した。
業務用途向けのこうした電圧降下の問題を解決するための今日までの努力は、ＬＥＤライト、特にストリップ照明としても知られているＬＥＤライトのストリップを利用する改良形の照明システムを、より小さいサイズのＡＣ／ＤＣインバータの数の増加を伴って提供してきた。前述のＬＥＤコストおよび追加のインバータのコストに加えて、そのような改良形システムは、多数のインバータを接続するために、単一の大型ＡＣ／ＤＣインバータを使用する場合に必要とされるよりもはるかに多くの高電圧ＡＣ配線を接続する必要がある。全ての配線およびインバータがＩＰ等級付けされていなければならない大規模な工業用途または複雑な業務用途において使用するシステム等の大規模な業務用システムでは、このことは特に高価になる。更に、このようなシステムの複雑性は、このような改良形システム内のＬＥＤ照明を制御するために必要な方策、並びに発生する波長、強度および光周期の測定が非実用的になると共に、何らかの障害が発生した場合には危険になり得ることを意味する。
現在、ＬＥＤライトと共に使用するための業界標準のＡＣ／ＤＣインバータは、典型的には０．７〜０．９の範囲の力率（ＰＦ）を有する。しかしながら、力率を１．０に近づけることにはかなりの金銭的利益がある。
２０％以下の全高調波歪（ＴＨＤ）は、ＬＥＤ照明の提供において許容可能であると考えられる。どのＴＨＤも動物およびヒトの健康に損害を与え、他の電子システムに干渉する可能性がある故に、ＴＨＤを低減または排除することができるシステムを提供することは、かなりの利益をもたらす。
従って、ＤＣによって給電されるように適合された照明装置、特に、現行のシステムの電圧降下の制約を克服し、現在利用可能な従来型の小型またはストリップ型のＬＥＤ照明アレイに対して改善された電力変換を伴って、一様な様式の放射パワー分布を提供することができ、かつ、改善された（増加した）ＰＦおよび／または低減されたＴＨＤを提供するか、またはＴＨＤを提供しないＬＥＤアレイ等の１つ以上のＬＥＤ照明装置を含むＬＥＤ系照明システムに電力および照明を提供するためのシステムを提供する必要がある。
ＬＥＤ取付具の望ましい特徴の１つに、個々の波長を独立して制御し、カスタマイズされた業務用または家庭用システムの特定のニーズに応じて強度および光周期を変化させる能力が挙げられる。
ＬＥＤを用いて光周期をミリ秒単位から時間単位まで調整することは技術的に可能である。ＬＥＤ照明の製造業者は、多くの場合、数百の高出力ＬＥＤを内蔵する従来のプリント回路基板（ＰＣＢ）を用いた小型のＬＥＤ照明アレイを設計してきた。これらはＩＰ等級付けされ、一般にＡＣ２４０ｖの高電圧で給電される。
こうしたＬＥＤアレイに供給される電力の５０％超は、一般に放射パワーではなく熱に変換されるので、これらの小型ＬＥＤ照明アレイはファンで空冷されることが多い。浪費されるエネルギー消費に関連する環境コストに対して、家庭内および工業消費者の両者の意識がますます高まっていることを考えると、市販のＬＥＤアレイによって提供される電力変換の相対的な非効率は、一部の環境において、これらの使用の妨げとなり得る。
従って、供給される電力の５０％超を熱エネルギーではなく放射パワーに変換する、こうしたＬＥＤ照明アレイ用の電力システムを提供する必要がある。
本開示は、１つ以上のＤＣ電源ＬＥＤ搭載照明装置を有する用途における使用に適した、新規な改良形の電力および照明システムを含む。本開示は、特に、用途に電力および照明を提供するための制御可能なシステムに関するものであり、このシステムは、１つ以上の電力消費装置を含み、電力消費装置のうち少なくとも１つは、ＬＥＤ搭載照明装置であり、このＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される。
本開示は、用途に電力および照明を提供するための制御可能なシステムを提供するものであり、このシステムは、１つ以上の電力消費装置を含み、電力消費装置のうち少なくとも１つは、ＬＥＤ搭載照明装置であり、このＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、各ＬＥＤ搭載照明装置に給電される三相ＡＣ電力は、降圧装置によって低減される。
本開示は、用途に電力および照明を提供するための制御可能なシステムを提供するものであり、このシステムは、１つ以上の電力消費装置を含み、電力消費装置のうち少なくとも１つは、ＬＥＤ搭載照明装置であり、このＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、各ＬＥＤ搭載照明装置に給電される三相ＡＣ電力は、主ＡＣ降圧変圧器によって低減される。
更に、本開示は、用途に電力および照明を提供するための制御可能なシステムに関しており、このシステムは、１つ以上の電力消費装置を含み、電力消費装置のうち少なくとも１つは、ＬＥＤ搭載照明装置であり、このＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、ＡＣ実効値５０Ｖ以下である。
本開示は、用途に電力および照明を提供するための制御可能なシステムにも関しており、このシステムは、１つ以上の電力消費装置を含み、電力消費装置のうち少なくとも１つは、ＬＥＤ搭載照明装置であり、このＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、導電性バスバーによって分配される。
本開示は、用途に電力および照明を提供するための制御可能なシステムにも関しており、このシステムは、１つ以上の電力消費装置を含み、電力消費装置のうち少なくとも１つは、ＬＥＤ搭載照明装置であり、このＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、システムは、各装置を自動制御するための手段を含む。
疑念を避けるために、電力低下（＜＝ＡＣ実効値５０Ｖ）、バスバーおよび／または自動制御に関連する上述の態様はそれぞれ、本システム内にて組み合わせることができる。これらおよび追加の態様は、以下に詳述する。
特定の態様によれば、三相ＡＣ電圧電力が低電圧三相ＡＣ電力であって、特に、ＡＣ実効値５０Ｖ以下の三相ＡＣ超低電圧電力がバスバー上に供給される、制御可能な電力および照明システムを開示する。
本開示は、更に、上述したような制御可能な電力および照明システムを提供するものであり、少なくとも１つのＬＥＤ搭載照明装置は、ＬＥＤ、少なくとも１つのＬＥＤを含む照明設備、少なくとも１つのＬＥＤを含む照明器具、ＬＥＤのグループ、それぞれが少なくとも１つのＬＥＤを含む照明設備のグループ、それぞれ少なくとも１つのＬＥＤを含む照明器具のグループ、または１つ以上のＬＥＤのアレイを含む、任意の好適なＬＥＤ搭載照明装置である。
本開示は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、あるいは１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置のグループ、または１つ以上のＬＥＤのアレイがＡＣ主変圧器にリンクされている、上述したような制御可能な電力および照明システムを更に提供する。
本開示は、三相ＡＣ電力が導電性バスバーによって分配される、上述したような制御可能な電力および照明システムを提供する。これに加えて、本開示は、三相ＡＣ電力が導電性バスバーによって分配され、特に、バスバーが中空の導電性バスバー、または、管状あるいはほぼ管状の導電性バスバーである、上述したような制御可能な電力および照明システムを更に提供する。
１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置を含む用途において使用するための制御可能な電力および照明システムも提供され、１つ以上の照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、通信手段はＡＣ側に配置され、即ち、通信は、各照明装置または照明装置のグループにて、即ち、装置内の通信および登録手段と組み合わせて電力線技術を介してシステムに接続される各負荷にてＡＣ波形から抽出され、このシステムは遠隔的に監視および制御することが可能である。
一態様によれば、ＬＥＤ照明が、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、または１つ以上のＬＥＤ照明装置のグループ、またはＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイを含む、制御可能な電力および照明システムが提供され、この装置またはライトは、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合されており、
（ｉ）ＬＥＤ照明に分配される三相ＡＣ電力はＡＣ主変圧器にリンクされ、このＡＣ主変圧器は外部または内部に配置することができ、
（ｉｉ）三相ＡＣ電力は導電性バスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、接続された各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して、特に、各ＬＥＤ搭載照明装置またはＬＥＤ搭載照明装置のグループに関連するＡＣ／ＤＣ整流器を介して、低電圧または超低電圧ＤＣに変換され、
（ｉｖ）このシステムは、照明全体、またはシステム内の個々のＬＥＤ搭載照明装置あるいはＬＥＤ搭載照明装置のグループの出力を自動制御する手段を含む。
更なる態様によれば、各ＬＥＤ搭載照明装置またはＬＥＤ搭載照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力が、接続された各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して低電圧または超低電圧ＤＣに変換される、上記の制御可能な電力および照明システムでは、整流は、各ＬＥＤ搭載照明装置またはＬＥＤ搭載照明装置のグループに関連するＡＣ／ＤＣ整流器を介して行われる。
更に別の態様によれば、システムのいずれかにおいて、管状またはほぼ管状のバスバーの周囲に直接配置され、システム内に存在する場合には、１つ以上の任意の非照明系装置に給電するように適合され、このシステムは、通信と組み合わせられた電力線技術と、アレイ内の登録手段と、非ＬＥＤ系装置とを更に含み、このシステムは遠隔的に監視および制御することができる。
別の態様によれば、本開示は、バスバーを介して提供される電力線技術が、照明システム用の制御システムを提供し、この制御システムは、１つ以上の照明装置特有の登録チップを使用して、各個別の照明装置または１つ以上の照明装置のグループまたは１つ以上の照明装置のアレイと通信して、遠隔的に制御および監視されるシステムを提供し、システム内の電圧降下の自動補正は、各アレイ内の照明装置のストリップを含む各照明装置、または照明装置のグループ、または、個々の照明装置または照明装置のグループに関連する局所的インバータによって管理される、本明細書に定義されるような新規な電力および照明システムを提供する。
更なる態様は、ウェブベースの遠隔制御機能、およびピーク主電源とオフピーク主電源間とを混合した電源を提供し、主電源と例えば太陽光発電のような代替の再生可能電源とを混合した電源も提供する手段を有する、以上に定義した新規な電力および照明システムを提供する。
更に別の態様によれば、本開示は、以下に記載される独立した特徴のうちの１つ以上、およびそれらの任意の組み合わせを更に含む、先に定義した新規な電力および照明システムを提供する：照明装置はＬＥＤストリップを備える；照明装置はＬＥＤスポットライトを備える；照明装置はＬＥＤ投光ライトを備える；照明装置はＬＥＤスポットライト、ＬＥＤ投光ライトおよび／またはＬＥＤストリップの組み合わせを含む；電力線とアレイとの組み合わせの登録が、システムの無線遠隔制御および監視を可能にする；システムは、フィードバック・ループを制御システム内に含んで、建物内のリアルタイムのＬＥＤ調整を可能にする。
更に別の態様によれば、本開示は、個々の照明装置、および／または非照明装置、または照明装置のグループおよび／または非照明装置のグループ、または電力および照明システム内の照明装置のアレイを含むシステム内の各個別の電力消費装置が、最終的にインターネット経由で制御するために、電力線通信チップによって可能にされるこうした制御により、クラウド・インターネット経由で収集された全てのデータと共に、個別に登録することができる、先に定義した新規な電力および照明システムを提供する。
別の態様によれば、本開示は、成長システム内で使用される本発明の電力および照明システムと共に使用される照明装置として使用するための改良型ＬＥＤアレイを提供し、このＬＥＤアレイは、平行に配置された一連のアルミニウム製ストリップを含み、個別のＬＥＤライトは、各個別のストリップの長さに沿って、任意の距離にて離間させることができ、各個別のストリップは、隣接する各個別のストリップから同様な距離の間隔を置き、ＬＥＤアレイによって提供されるＬＥＤパターン全体は、一様なグリッド（格子）に近似し、ＬＥＤストリップは、ＡＣ低電圧三相電源によって給電されるように適合される。
１つ以上の照明装置を含む業務用および／または家庭用の制御可能な電力および照明システムも開示されており、１つ以上の照明装置は三相ＡＣ電源によって給電され、各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、特に、
（ｉ）アレイに分配される三相ＡＣ電力は主変圧器にリンクされ、この主変圧器は外部または内部に配置することができ、
（ｉｉ）三相ＡＣ電力は導電性バスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、接続される各負荷に供給される電力のＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、
（ｉｖ）システムは、照明全体、あるいは個々の照明装置、または照明装置のグループの出力を自動制御する手段を含み、任意に、
（ｖ）バスバーは、システム内の１つ以上の非照明装置に給電するように適合される、システムが開示される。
本開示は、本明細書にて制御可能な電力および照明システムとも称される、本明細書にて上述したような、電力および照明の提供のための制御可能なシステムを更に提供し、本明細書で定義される各電力消費装置は接続された負荷であり、各ＬＥＤ搭載照明装置、またはＬＥＤ搭載照明装置のグループ、またはＬＥＤのアレイに供給される三相ＡＣ電力は、接続された各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される。
本開示は、制御可能な電力および照明システムを更に提供し、このシステムは、ＬＥＤ照明全体、あるいは個々のＬＥＤ搭載照明装置またはＬＥＤ搭載照明装置のグループの出力を自動的に制御する手段を含む。
更に、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置を含む用途において使用される、制御可能な電力および照明システムが提供され、１つ以上の照明装置は、三相ＡＣ電源によって電力供給されるように適合され、各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、三相ＡＣ電力は管状バスバーによって分配される。
１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置を含む用途において使用するための制御可能な電力および照明システムも提供され、１つ以上の照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、
（ｉ）照明全体に分配される三相ＡＣ電力は、主変圧器にリンクされ、
（ｉｉ）三相ＡＣ電力はバスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、接続される各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、
（ｉｖ）このシステムは、照明全体、あるいは個々の照明装置、または照明装置のグループの出力を自動制御する手段を含み、任意に、
（ｖ）バスバーは、システム内の１つ以上の非照明装置に給電するように適合される。
更なる態様によれば、本開示は、制御可能な電力および照明システムを提供し、照明は、１つ以上のＬＥＤアレイを含み、各ＬＥＤアレイは、１つ以上のストリップを含み、１つ以上の個々のＬＥＤライトは、各個別のストリップの長さに沿って任意の距離に離間しており、ＬＥＤ搭載ストリップは三相ＡＣ低電圧電源によって給電されるように適合され、
（ｉ）アレイに分配される低電圧三相ＡＣ電力は、主変圧器にリンクされ、
（ｉｉ）低電圧三相ＡＣ電力は管状バスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）各ＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループに供給される低電圧三相ＡＣは、それぞれの接続されるＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループに供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して低電圧ＤＣに変換され、
（ｉｖ）このシステムは、ＬＥＤアレイ全体あるいはアレイ内の個々のＬＥＤライト、またはＬＥＤライトのグループの出力を自動制御する手段を含み、任意に、
（ｖ）バスバーは、システム内の１つ以上の非ＬＥＤ装置に給電するように適合される。
別の態様によれば、本開示は、成長システムで使用するための新規な電力および照明システムを提供し、照明は１つ以上のＬＥＤアレイを含み、各ＬＥＤアレイは１つ以上のストリップを含み、１つ以上の個々のＬＥＤライトは各個別のストリップの長さに沿って任意の距離だけ離間しており、ＬＥＤ搭載ストリップは、三相ＡＣ低電圧電源によって給電され、
（ｉ）アレイに分配される低電圧三相ＡＣ電力は外部変圧器にリンクされ、
（ｉｉ）低電圧三相ＡＣ電力が管状バスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）各ストリップに供給される低電圧または三相ＡＣは、接続される各負荷に供給される電力のＡＣ／ＤＣ整流を介して低電圧ＤＣに変換され、
（ｉｖ）このシステムは、ＬＥＤアレイ全体あるいはアレイ内の個々のＬＥＤライト、またはＬＥＤライトのグループの出力を自動的に制御する手段を含む。
本発明のこれらの態様および更なる態様は、以下に記載する。
本発明の利点
従来、照明システムは単相電圧によって給電される。照明業界では、低電圧ＤＣにより給電されるＬＥＤライト等の低電力負荷照明システムは、三相電力による給電に適していないことは周知である。
今日まで、三相電源を使用して、ＬＥＤ等のＤＣ電力を必要とするライトを使用する照明システムを提供することは不可能であった。驚くべきことに、本出願人は三相ＤＣによって給電されるのに適したＬＥＤ搭載照明と共に使用するのに好適な、三相電源に基づく制御可能な電力および照明システムを初めて提供するだけでなく、本出願人は、本明細書に記載の制御可能な電力および照明システムにおいて、三相電圧電源、特に三相低電圧ＡＣ電源を使用することで、三相電圧のＤＣへの整流が、従来の単相整流よりもはるかに効率的であることも見出した。
本出願人は、本発明による制御可能な電力および照明システムにおける三相ＡＣ電源の使用により、従来の照明システムに対して、望ましい効率的な利点を提供するだけでなく、同等の単相システムによって必要とされるコンデンサよりも、ＤＣ電圧を平滑化するためにはるかに小さいコンデンサを使用することもできることを更に発見した。これらの効率およびコンデンサ関連の利点は、電圧レベル、即ち、三相ＡＣ電源の高レベルおよび低レベルにわたって実証されている。特に、本出願人は、これらの利点が、本発明の電力および照明システムにおいて低電圧または超低電圧の三相電源が利用されている場合に特に有用であることを見出した。はるかに小さいコンデンサを使用する能力は、整流および関連するハードウェア部品のコスト、サイズ、効率および信頼性に非常に有利である。本出願人は、三相整流を有する本発明の電力および照明システムに使用するのに適したコンデンサが、単相整流を有する低電圧ＡＣを使用するシステムに必要とされる対応するコンデンサよりも９０％以下であることを見出した。更に、本出願人は、本明細書で詳述されるような制御可能な電力および照明システムにおいて、変圧器からの出力電圧が正確な用途に調整されるならば、コンデンサを完全に排除することができることを実証した。
特定の理論に縛られることを望むわけではないが、三相電源を使用する本システムが、単相電源を有する対応するシステムよりもより効率的である理由の１つは、電圧リップル効果によるものであると考えられ、この電圧リップル効果によって三相ＡＣ電源の電圧リップル周波数は単相ＡＣ電源の３倍大きくなる。例えば、三相の５０ＨｚはＡＣになると３００ＨｚのＤＣリップルになり、三相の６０Ｈｚは３６０ＨｚのＤＣリップルになる。
本出願人は、本システムを使用することで、０．７〜０．９の現在の産業基準に対して増加した力率（ＰＦ）値を提供することを更に証明した。特に、０．９５以上、より具体的には０．９７以上、特に０．９９以上のＰＶ値が、本システムの使用によって実証された。
出願人は、本システムを使用することにより、全高調波歪（ＴＨＤ）のレベルを現在許容されるレベルの２０％以下に大幅に低減させることも実証した。特に、本システムの使用により、１０％以下、より具体的には５％以下、特に１％以下、より特に０．５％以下のＴＨＤ値が実証された。
従って、本明細書で定義されるような１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置を含む用途での使用に適した制御可能な電力および照明システムの使用方法も提供され、１つ以上の照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、増加したＰＦおよび／または低減されたＴＨＤを提供するために三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される。
疑念を避けるために、１つ以上の照明装置に関連して本明細書にて使用されるように、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合されるとは、装置が、１つ以上の照明装置への電力を該装置に供給する前にＤＣに整流する本システムにおいて使用するのに適していることを意味する。
本明細書のシステムは、業務用および／または家庭用の使用に適しており、そのような使用は、以下に定義される通りである。従って、本明細書中の本システムの使用への言及は、業務用および／または家庭用の使用に適していると理解される。
何らかの特定の理論に縛られることを望むわけではないが、本明細書で定義されるような三相電源を使用する本システムを使用することにより、産業内の現在受け入れられているレベルに対して改善されたＰＦ値および顕著に低減されたＴＨＤを提供する理由の１つは、本システムで使用するコンデンサの数およびコンデンサのサイズの両方を低減することができる点が考えられる。更に、本システムの使用により、誘導分の数および誘導分のサイズを低減することができる。
本出願人は、各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、コンデンサおよび／または誘導分の変更（サイズおよび／または数の低減）による三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合された、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置または照明装置のグループを含む、本発明による制御可能な電力および照明システムの使用の組合せにより、現在業界内で許容されているレベルと比較してＰＦ値が改善され、ＴＨＤは顕著に低減されることを実証した。
大規模な設備では、法令遵守と従業員および／または顧客へのケアの義務の両方の観点から、電源および照明器具の安全性が最も重要である。
ＤＣ電源ＬＥＤ搭載照明装置、特にＬＥＤライト、および任意に１つ以上の非ＬＥＤ／非照明装置への、三相ＡＣ電源の使用による追加の重要な安全上の利点は、「ホットニュートラル」の問題に対処し、入ってくる電源の単一のヒューズをトリップする内蔵手段を有する大規模な照明システムを初めて提供することである。
従来、ＬＥＤが大規模な操作で使用される場合、ＬＥＤは、インストーラーによって三相にわたって均衡化された単相ユニットである。工業経営を含む、大規模な操作、特に大規模な業務用施設では、不均衡な負荷に関連する危険の１つに、「ホットニュートラル」または入ってくる電源の単一ヒューズのトリップが挙げられる。疑念を避けるために、大規模施設における単一のヒューズトリップによる危険性として、ヒューズが、機械的に（手動で）交換されなければならないことを意味するカートリッジヒューズとなる傾向がある点が挙げられる。このシナリオでは、設備内の接続された三相機器は、実際には二相が「生きている」状態を維持しているにも関わらず、ユーザまたは設置エンジニアにとって「死んだ」ように見える故に、適切な予防措置を講じずに機器を検査しようとする者の安全に対してリスクを生じさせる結果となる。
本出願人は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、特にＬＥＤライト、および任意に１つ以上の非ＬＥＤ／非照明装置または器具への三相電源を用いる、本発明による電力および照明システムでは、電源の位相が常に均衡化され、「ホットニュートラル」または単一ヒューズトリップに関連する危険性がほぼ回避されるか、または大幅に低減されることを見出した。
何らかの特定の理論に拘束されることを望むわけではないが、本発明による電力および照明システムにおける三相電源の使用は、従来の単相電源を使用した場合に可能であるよりも、よりバランスのとれた給電をもたらすことが提案される。更に、本システムでは、三相電源を使用することにより、電源の三相にわたる単相負荷のそれぞれが、常に自動的に均衡化され、即ち、この危険なシナリオの可能性が大幅に低減されることを意味することが提案される。更に、本発明による電力および照明システムは三相電源の自動調整手段を採用している故に、均衡化された電源が保証され、即ち、三相電源間の個々の単相負荷のバランスを定期的に検査する必要がないことを意味する。
本システムは、任意のＡＣ電圧および本明細書で定義される任意の適切な照明装置と共に使用するのに適しているが、本出願人は、以下に詳述するように、バスバーによってＬＥＤ系照明システム、特に（本明細書に定義されるような）１つ以上のＬＥＤアレイに分配される低電圧ＡＣ電源の使用により、ユーザに安全性を提供し、ＩＰ等級付けを必要とせずに健康および安全の電気規格に準拠する。本明細書に定義されるＩＰ等級付けは、国際規格ＥＮ ６０５２９（英国ＢＳ ＥＮ ６０５２９：１９９２、欧州ＩＥＣ ６０５０９：１９８９）で定義されるＩＰ（または「イングレスプロテクション」）の等級付けを意味する。ＩＰ等級付けは、異物（工具、汚れ等）および湿気の侵入に対する電気容器のシーリング効果のレベルを定義するために使用される。
本出願人は、１つ以上のＬＥＤ装置、１つ以上ＬＥＤのグループ、または１つ以上のＬＥＤアレイ、および任意に１つ以上の非ＬＥＤ／非照明装置から独立して選択された１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、特にＬＥＤライトへの給電のために、導電性バスバーおよび三相ＡＣ電源、特にＡＣ５０ｖ以下（＜＝５０ｖ ＡＣ）の超低電圧ＡＣ電源の使用を含む本発明の電力および照明システムの使用により、照明および／または電力コストの点で前例のない効率も更に提供されることを見出した。
特に、本出願人は、本発明のバスバー／三相ＡＣ電力システム、特に三相低電圧ＡＣ電力系システムが、１つ以上の照明アレイ内の個別またはグループのＬＥＤ搭載照明装置、および任意に広範囲の用途における１つ以上の非照明計装置を給電するのに有利に使用することができることを見出した。本出願人は、この三相低電圧ＡＣ系システムが、１つ以上のＬＥＤアレイ内の個別またはグループのＬＥＤライト、および任意に１つ以上の非ＬＥＤ／非照明装置を給電するのに特に有用であることを見出した。
更に、本出願人は、電圧レベルの範囲（高、低、超低）にわたってＡＣ電力を分配するために管状バスバーを使用して見られる電圧降下が、同じ電流および電圧レベルにて、ＤＣ電力と比較した場合に見られる対応する電圧降下よりも一貫してはるかに攻撃的ではなくなることを見出した。更に、本出願人は、電圧レベルの範囲（高、低、超低）にわたる、ＡＣ電力の供給のための管状バスバー、特にアルミニウム製の安生バスバー用いて見られる電圧降下が、同じ範囲の電圧レベルにわたって分配するための従来の配線を有するシステムを使用して達成できるよりも、断面積の単位当たりがより低いことも見出した。
外部電源によって供給されるＡＣ電力が、例えば電力グリッドからのような高電圧ＡＣであり、本システムを介した制御のための任意の特定のＬＥＤ照明構成において使用される所望のＡＣ電力レベルが、該外部電源によって供給されるＡＣ電力レベルよりも低い場合、１つ以上のＡＣ降圧装置、特に１つ以上のＡＣ降圧変圧器を使用して、ＬＥＤ照明のための本制御システムに供給される前に電圧レベルを低減することができる。これについては後述する。本明細書で定義される高電圧ＡＣは、ＡＣ１０００Ｖ超の電圧であり、本明細書で定義される低電圧は、ＡＣ５０〜１０００Ｖの電圧であり、本明細書で定義される超低電圧は、ＡＣ５０ｖ以下（＜＝５０ｖ ＡＣ）、より具体的にはＡＣ１２〜５０Ｖの範囲の電圧、特にＡＣ１２〜２４Ｖの範囲の電圧である。疑念を避けるために、本願を通して説明したような低電圧ＡＣ電力を伴う本発明のバスバー／三相ＡＣ電力システムを使用することによる利点および利益への言及は、システムが超低電圧ＡＣ電力を利用する場合に特に適用可能である。本システムにおける低電圧ＡＣの使用に関連する更なる、または付加的な態様あるいは特定の実施形態または利益あるいは利点に関連する全ての記述は、超低電圧が使用されるこうしたシステムに特に適用可能である。
出願人は、バスバーを介して提供される、本明細書では電力線技術とも称する「送電線」の技術が、照明システムにとって望ましい制御を提供することを見出し、この制御システムは、個々の照明または照明のグループを識別し、制御するための１つ以上の照明装置／ＬＥＤ固有の登録チップの使用により、個別の照明装置／ＬＥＤライトまたは１つ以上の照明装置のグループ／ＬＥＤライトまたは照明装置の１つ以上のアレイ／ＬＥＤライトと通信して、遠隔的に制御され監視されるシステムを提供し、システム内の電圧降下の自動補正は、任意の特定のシステムの要件に従って、各個別の照明装置／ＬＥＤライト、または１つ以上の照明装置のグループ／ＬＥＤライトまたは１つ以上の照明装置のアレイ／ＬＥＤライトに関連する局所的インバータによって行われる。
有利には、本発明により改良された電力および照明システムの使用は、本発明の電力および照明システムが使用される環境、即ち、システムが適用される特定の用途の近くに高電圧ＡＣ電源が存在する必要性を取り除き、あらゆる高電圧ＡＣが遠隔または外部の場へ理想的に引き離される。
更に、バスバーを使用することによる電気効率および強度の利点について、本出願人は、中空の導電性バスバー、特に中空の管状またはほぼ管状の導電性バスバーを使用することにより、システム全体のコストに関して更なる利益がもたらされることを見出した。バスバーを介した配電と銅配線を介した配電に対する同様の通電容量の配電手段のシステムコストを比較すると、本出願人は、中空の導電性バスバー、特に管状またはほぼ管状のアルミニウム製のバスバーによって分配される三相ＡＣ電力に基づくＬＥＤ用の電力および照明システムを提供する上で、三相ＡＣ電力が銅製のトリ定格ケーブルによって分配される、匹敵するシステムと比較してシステムコストが極めて安価であることを見出し、その材料コストの削減は、銅製ケーブルをアルミニウム製チューブに切り替えることによって、約６０％〜約９３％の範囲になる。コストの差異は、所望のシステムを導入する電力範囲に依存しており、１５Ｋｗ〜２０Ｋｗの範囲で動作するシステムではコストが最大限に節約される。例えば、通電容量３５０Ａの長さ１ｍの２５ｍｍ（直径）×１．２ｍｍ（肉厚）のアルミニウム管に対して、電流容量３７４Ａの長さ１ｍで１２０ｍｍ２の銅線を使用すると、現在の英国の仕入先コストに基づく相対コストは£／Ａ／ｍで、£０．００３対£０．０４３、即ち、銅線を使用するコストは１４倍超高くなる。
バスバーを使用して提供可能な照明および／または電力コストの点で前例のない効率と併せて本明細書の電力および照明システムによって提供される照明の所望の柔軟性と、配電のための高、低、または超低電圧（＜＝５０ｖ ＡＣ）等のＡＣ電圧供給の選択における柔軟性との組み合わせ、および魅力的な制御システムは、本発明の電力および照明システムが広範囲の用途において、業務用および非業務用／家庭用の両方において多様な用途を有することを意味する。疑念を避けるために、本システムを使用することができる「広範囲の用途」という用語は、本明細書で定義される業務用および／または家庭用の用途であり、工業用途を含む業務用途、非営利用途とも呼ばれ得る家庭内の用途;１つ以上のそのような用途の組み合わせを有する用途、例えば、業務空間および家庭空間の両方を担う建物を含む。本発明のシステムのための業務用または工業的および家庭用の用途の適切な例を以下に詳述する。本発明の電力および照明システムのための用語「用途」が本明細書で利用される場合、別段の指定がない限り、これは業務用用途、家庭用用途、または非業務用用途、および、１つ以上のこのような用途の組み合わせを有する用途を含むことを意図している。
従って、本発明の改良された電力および照明システムは、以下のものから独立して選択される多種多様な用途、即ち、工業的用途を含む業務的用途、国内的用途、または非業務的用途、およびそのような用途のうち１つ以上の組み合わせを有する用途を含む、用途での使用に適している。
特に、本出願人は、導電性バスバー、特に管状またはほぼ管状の導電性バスバー、より具体的には管状またはほぼ管状のアルミニウム製の導電性バスバー、および低電圧、特に超低電圧三相ＡＣを、建物内の１つ以上のＬＥＤアレイ内の個々のまたはグループのＬＥＤライトを給電するのに使用することができ、制御システムは、識別するための１つ以上の登録チップの使用によって各個別のＬＥＤライト／グループまたはアレイと通信する。
出願人は、本明細書で詳述するようなバスバー、特に三相ＡＣを使用する管状のバスバーの使用により、非照明特定装置に給電するだけでなく、そのような電力を安全で効率的かつ費用効果の高い方法で供給する上でも有用であることを見出した。
電力線技術を各アレイ上の登録チップと組み合わせることによって、本明細書に記載する照明システムまたは電力および照明の組合せシステムのいずれにも、総合的な遠隔制御および監視がもたらされることが有利である。こうした遠隔制御は、電力使用の維持管理に関する利点を有するだけでなく、制御可能なシステムの設定も可能にし、これらのシステムは、ユーザの特定のニーズに応じて、指定された期間（分単位、時間単位、日単位、週単位、月単位）中に変更されるように調整／事前プログラムすることができる。
本明細書に記載する電力および照明システムにおけるウェブベース遠隔制御の特徴の他の利点は、ピーク主電源とオフピーク主電源との電源混合、および主電源と例えば太陽光発電のような代替の再生可能電源との電源混合を効率的に実行する能力にある。
システム内のＬＥＤ搭載照明装置、特にＬＥＤライトの総数、およびシステム内のそれらの配置は、特定の用途におけるニーズに依存し、本発明のシステムと電力線技術との組合せは、１００，０００個以上の個別の照明装置またはＬＥＤを有するシステムを管理し制御する能力を提供することが有利である。本発明のシステムは、本明細書中に定義するあらゆるＬＥＤ搭載照明装置、特にＬＥＤライト相互間の間隔、並びにアレイ内の１つ以上の照明装置または特にＬＥＤから成るグループ相互間の位置決めに関する自由度をもたらす。
照明フィードバック・ループの利点は、システムが、例えば光センサのように外部の（照明／ＬＥＤアレイに関連しない）光レベルに反応して、および例えば運動センサのように照明のニーズに反応して、最適な効率を現在進行中のベースで提供する能力にある。
非照明／非ＬＥＤ装置のフィードバック・ループの利点は、システムが、例えば運動センサのような局所的環境要因に反応して、例えばＰＣ、スクリーン等のような低活動領域内の非照明装置に、要求に応じて効果的に電力を供給する能力にある。
本明細書にて定義される照明装置、特に、本発明のシステム内で使用されるＬＥＤライトおよび非照明装置は、制御される特定システムのニーズに応じて、電力線技術を用いて、またはローカルＰＣへの無線リンクを用いて、あるいはインターネット経由で遠隔的に、あるいは電力線技術と無線技術とを組み合わせることによって、独立して制御することができる。こうした制御を実行するために、上記システム用の各照明装置またはＬＥＤライト、照明またはＬＥＤライト取付具、または非照明／非ＬＥＤ装置は、別個に識別し制御することができる登録チップと組み合わせられる。
本発明のシステムは、まず、対応すべき所望のシステムに応じてユーザが設計および変更することができる複合型の電力および照明システム用の効果的な「プラグ・アンド・プレイ」システムを提供し、次に、以下で詳述するように、個別のＬＥＤ搭載照明装置、特にＬＥＤまたはグループあるいは照明装置、特にＬＥＤ、および１つ以上の非照明装置を登録して定期的に較正することができることが有利である。
本発明のシステムを、業務用および家庭用の両方の用途において電力および照明を提供するために使用する例示的な照明構成を、以下に説明し図面によって例示する。疑念を避けるために、これらの図は、本発明の電力および照明システムが特定の用途において使用され得る方法を示しているが、これらの図面は限定的であると見なされるべきではなく、代替的な業務的または家庭的用途が可能であり、これらは本発明の範囲内に留まるものとする。
定義
本明細書で定義される１つ以上の電力消費装置という用語は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、および任意に１つ以上の非照明／非ＬＥＤ装置を意味する。１つ以上の照明装置および任意に１つ以上の非照明／非ＬＥＤ装置という用語が本明細書で使用される場合、これは１つ以上の電力消費装置を意味する。疑念を避けるために、本発明の電力および照明システムを介して制御されるＬＥＤ搭載照明装置および非照明装置は、ＤＣ電力によって給電される非ＬＥＤ系の照明、以下に定義されるＬＥＤライトであって、独立して、個別に、１つ以上のグループで、または１つ以上の、独立して制御可能なアレイとして制御可能なＬＥＤ、および、本明細書で定義される非照明／非ＬＥＤ装置であって、独立して、個別に、または１つ以上のグループで制御可能な非照明／非ＬＥＤ装置を含む。本明細書で使用するのに特に好ましい照明装置はＬＥＤライトである。ＬＥＤ搭載照明装置という用語は、市販のＬＥＤおよび１つ以上のＬＥＤを含む照明取付具を含む。本明細書で詳述するように、ＬＥＤ、少なくとも１つのＬＥＤを含む照明設備、少なくとも１つのＬＥＤを含む照明器具、１つ以上のＬＥＤのグループ、それぞれが少なくとも１つのＬＥＤを含む１つ以上の照明設備のグループ、それぞれが少なくとも１つのＬＥＤを含む１つ以上の照明器具のグループ、または１つ以上のＬＥＤのアレイを含む、任意の適切なＬＥＤ搭載照明装置を本システムにて使用することができる。
１つ以上のＬＥＤ搭載電力消費装置として本明細書での使用に適した１つ以上のＬＥＤを含む例示的な照明装置は、照明器具および他の市販のＬＥＤ搭載照明装置を含む。照明器具は、ＬＥＤ搭載照明設備の別の用語である。ＬＥＤ搭載照明設備は、１つ以上のＬＥＤと、１つ以上のＬＥＤを照明設備内に保持する手段とを備える。ＬＥＤ取付具がＬＥＤ自体の別の用語である故に、ＬＥＤ取付具という用語が本明細書で使用される場合、これはＬＥＤを意味する。本明細書での使用に適したＬＥＤ搭載照明設備の例には、ＬＥＤスポットライト、ＬＥＤ投光照明、ＬＥＤストリップライト、またはＬＥＤを含むアレイあるいはストリップが含まれる。
一態様によれば、本システムで使用するための１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置は、ＬＥＤライト、ＬＥＤスポットライト、ＬＥＤ投光照明、１つ以上のＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイ、ＬＥＤライトのグループ、ＬＥＤスポットライト、またはＬＥＤ投光照明、少なくとも１つのＬＥＤを含む照明設備、少なくとも１つのＬＥＤを含む照明器具、ＬＥＤストリップライト、ＬＥＤライトを含むストリップ、またはそれらの任意の組合せから独立して選択される。
別の態様によれば、システム内の照明は、１つ以上のＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイ、または、１つ以上のＬＥＤスポットライト、１つ以上のＬＥＤ投光照明、１つ以上のＬＥＤストリップライト、またはＬＥＤライトを含む１つ以上のストリップ、またはＬＥＤスポットライト、ＬＥＤ投光照明、ＬＥＤストリップライト、またはＬＥＤを含むアレイまたはストリップの任意の組み合わせを含むＬＥＤライトのグループを含む。
更なる態様によれば、本システムで使用するための１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置は、使用可能な三相ＬＥＤ取付具を組み立てるために、適切なコネクタに接続可能なＬＥＤ搭載照明要素を含むモジュール式三相ＬＥＤ取付具である。本明細書でモジュール式三相ＬＥＤ取付具という用語が使用される場合、これは、使用可能な三相ＬＥＤ取付具を組み立てるために、適切なコネクタに接続可能なＬＥＤ搭載照明要素を含む取付具を意味する。容易に理解されるように、任意の所与の三相ＬＥＤ取付具内の照明要素の総数は、所望に応じて追加の照明要素およびコネクタを使用して増加させることができる。本システムでの使用に適した例示的なモジュール式三相ＬＥＤ取付具の図を図８に示す。
本明細書において定義するＬＥＤストリップは直線状のストリップであり、互いに等間隔に配置され、適切な配線によって互いに接続された１つ以上のＬＥＤを含む。例えば成長装置のような以下に指定する用途における使用については、こうしたＬＥＤストリップは、適切なＴ字型ホストと共に配置され、このホストに接合されて、こうしたシステムにおける使い勝手の良さを可能にする。本明細書中に定義するＬＥＤストリップに基づくストリップ型ＬＥＤアレイは、互いに接続された１つ以上のストリップ型ＬＥＤアレイを意味し、これらのアレイは共通の制御手段の影響下にある。疑念を避けるために、本明細書中に定義するストリップ型ＬＥＤアレイは、１つ以上の個別のＬＥＤストリップ、または個別のＬＥＤストリップのグループを含む。
本発明の電力および照明システムにより制御することができる非照明装置（本明細書では非ＬＥＤ／非照明装置とも称する）は、家庭用または業務用のいずれかの用途における使用に適したあらゆる特定の非照明装置である。疑問を避けるために、あらゆる低電圧適合の装置は、装置固有の登録チップ、および適切なプラグを有する装置リード線内に内蔵された局所的な装置固有のインバータ／コントローラを介したシステム内への接続により、本発明が提案するシステムにより給電することができる。例えば、好適な家庭用または業務用システムでは：ラップトップ・コンピュータ；パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）；プリンタ；スキャナ；ディクテーションマシン（口述録音機）；留守番電話機；携帯電話用充電器を含む充電器；タブレット充電器；携帯ゲーム機用充電器；カメラおよびビデオ用充電器；ＴＶ（テレビ受像機）；モニタ；シェーバ；ヘアートリマー；ラジオ；煙警報器／感知器；ＣＯ２警報機／感知器；警報機；およびセンサ等に、本発明のシステムを用いて給電することができる。家庭用のサラウンド音響システムまたは家全体のシステムのいずれも、並びに大規模な業務用または産業用音響システムを含む音響システムも、本発明のバスバー構成、および電力線技術またはローカル／中継器無線技術のいずれかによる電力分配および遠隔的な制御管理に適した装置である。疑念を避けるために、非照明装置という用語は、低電圧三相ＡＣを介して給電するのに適した機械を含み、特に、モータが低電圧または超低電圧ＡＣ電力で使用するのに適した低電力モータ駆動機械を含む。使用に適した典型的な機械には、一般に小型機械と呼ばれ、また、水ポンプ、自動播種および収穫機械、並びに包装機械等が含まれる。
疑念を避けるために、本発明の電力および照明システムの特に有用な用途は、広範囲にわたる多数の小型装置に給電することであり、特にそのためのＬＥＤ照明を含む関連する照明を提供することである。多数の小型装置が広い領域にわたって利用される例示的な用途には、１つ以上のコンピュータサーバルーム内のサーバが含まれる。
更に別の態様によれば、本発明の電力および照明システムは、多数の照明装置および／または非照明装置に給電するために使用するのに適したシステムを初めて提供し、ここで、照明は、１つ以上のＬＥＤライト、またはＬＥＤライトのグループを含むＬＥＤアレイであり、このアレイは、三相ＡＣ低電圧電源によって給電されるように適合され、
（ｉ）アレイに分配される低電圧三相ＡＣ電力は主変圧器にリンクされ、この主変圧器は外部または内部に配置することができ、
（ｉｉ）低電圧三相ＡＣ電力は中空の導電性バスバーによって分配され、好ましくは、低電圧三相ＡＣ電力は中空の管状またはほぼ管状の導電性バスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）アレイ内の各ＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループに供給される低電圧三相ＡＣは、各ＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループに関連する三相ＡＣ／ＤＣ整流器で低電圧ＤＣに変換され、
（ｉｖ）システムはＬＥＤアレイ全体またはアレイ内の個々のＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループの出力を自動的に制御する手段を含み、任意に、
（ｖ）バスバーは、システム内の１つ以上の非ＬＥＤ／非照明装置に給電するように適合される。
更に別の態様によれば、本発明の電力および照明システムは、アレイが三相ＡＣ超低電圧電源によって給電されるように適合される、直前に定義したようなシステムを提供する。
本明細書において定義する家庭用の用途は家屋であり：家およびこの家に関連する屋外建物を含み、屋外建物は、例えば物置（シェッド）、ガレージ、離れ家、庭園小屋、および家庭用温室等を含む。
本明細書において定義する業務用の用途は：工業用建物；モールまたはモールのような環境内の単一の小売店および複数の小売店を含む業務用建物；製造設備、工場、倉庫、貯蔵施設等；以下に詳述する温室等を含む生体の成長の促進に適合するか適した施設；主にデスクワーク用のオフィス／空間を含む建物；原料の処理および／または貯蔵に適した建物および／または倉庫；製品の製造に適した工場棟または製造棟；研究設備、病院；空港のターミナルビル；等において電力および照明を提供するためのシステムの使用を含む。当業者にとって明らかなように、電力および／または照明の効率が望まれるあらゆる建物を、その建物の要求に応じて、全体的にも部分的にも、本発明のシステム用に適合させることができる。疑念を避けるために、本発明の電力および照明システムの用途に関連して、本明細書にて業務用という用語が使用される場合、これは工業用の用途も含むものとする。
本明細書で定義される工業用の用途は、規模を有する用途である。任意の特定の電気的用途に関連して本明細書で定義される規模は、１００Ａｍｐ超の電気エネルギーの入力レベルを必要とする用途である。
他の業務用／工業用の用途は：街路照明；投光照明；公園およびパブリックスペース内の照明；駐車場の照明を含む。
本明細書において定義する遠隔位置は、建物の内部であるが照明システムに対して、例えば植物栽培室に対して遠隔位置にある位置、等を意味する。
本明細書に開示されるシステムの例示的な用途は、畜産業を含む動物が飼育されている施設における電力および照明の提供に関連する用途、動的かつ反応性の高いＬＥＤ照明への需要がある大規模な施設における電力および照明システムの展開に関連する用途、並びに、ＬＥＤ照明および電力が人に近接している用途として、園芸、農業および水産養殖を含む成長に関連する用途である。
従って、更なる態様によれば、
（ｉ）園芸、農業、および水産養殖を含む成長に関連する用途、
（ｉｉ）畜産業を含む動物が飼育されている施設での電力および照明の提供に関連する用途、
（ｉｉｉ）動的かつ応答性の高いＬＥＤ照明への需要がある大規模な施設での電力および照明システムの展開に関連する用途、および
（ｉｖ）ＬＥＤ照明および電力が人に近接している用途、
から独立して選択される用途において、制御可能な電力および照明の提供方法、または本発明の制御可能な電力および照明システムの使用方法が提供され、この方法または使用方法は、１つ以上の電力消費装置を含む電力および照明システムを含み、電力消費装置のうち少なくとも１つはＬＥＤ搭載照明装置であり、ＬＥＤ搭載照明装置は三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される。
更なる態様によれば、制御可能な電力および照明を供給するための上述した方法または使用方法において、各ＬＥＤ搭載照明装置に供給される三相ＡＣ電力は、降圧装置または主ＡＣ降圧変圧器によって低減され、および／またはシステムに供給される三相ＡＣ電力はＡＣ実効値５０Ｖ以下であり、および／またはシステムに供給される三相ＡＣ電力は導電性バスバーによって分配され、および／またはシステムは各装置の自動制御のための手段を含み、および／または電力線通信を使用して各装置に命令する。
本システムは、園芸、農業および水産物の成長施設を含む成長に関連する用途、および動物が飼育される施設に関連する用途における使用に特に有利であるが、これは、本システムを、成長素材、植物、培養物、栄養物等に近接して、並びに人に近接して、および動物にも近接して使用することができるからである。システムを成長素材、人間または動物に近接して配置できる本システムの特長として、本システムは、低電圧三相ＡＣ電源、特に超低（ＡＣ実効値＜＝５０Ｖ）ＡＣ電力を使用することができるが、本システムは、ＬＥＤ照明を離間させて、成長素材または動物が飼育されている施設に適切に近接して最適な均一性を達成することができると共に、成長素材、動物または人に近接して、非常に低レベルの歪んだ照明（電気的高調波またはその他による望ましくない歪み）を初めて提供することもできる点が挙げられる。
本システムは、ショッピングセンター、スーパーマーケット、病院等を含む大規模施設等の小売用途を含む、動的かつ応答性の高いＬＥＤ照明への需要を有する大規模な施設における電力および照明システムの展開に関する用途において使用するのに特に有利であり、これは、全ての条件および照明調整の組み合わせの下での、均衡のとれた三相電源によるものである。このような大規模な施設で有利に展開することができる本システムの特徴は、１．０に近い力率と最小限の高調波の発生にある。
本システムは、ユーザの安全を保証し、健康および安全関係の電気規格に準拠しつつ、ＩＰ等級付けを必要としないため、ＬＥＤ照明および電力が人に近接した用途での使用に特に有利である。人に近接して有利に展開できる本システムの特徴は、本システムが低電圧三相ＡＣ電力、特に超低（ＡＣ実効値＜＝５０Ｖ）ＡＣ電力を利用できることによるものである。
疑念を避けるために、以下において局所的（ローカル）という用語が使用されている場合、本明細書で特に明記しない限り、近接して（ｂｅｉｎｇ ｎｅａｒ、ｎｅａｒ−ｔｏ、ｎｅａｒｂｙ、ｂｅｓｉｄｅ、ｉｎ ｃｌｏｓｅ−ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｔｏ）、周辺に配置される（ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ ｗｉｔｈ）、という通常の意味を有する。本明細書で、ローカルＰＣ、１つ以上のローカルセンサ、ローカル／リピータ無線技術、ローカルＳＭＰＳ、個別のローカルコントローラ、ローカルＷｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）生成、およびローカルマイクロコントローラの相対的な位置に関連して局所的（ローカル）という用語を使用する場合、この通常の意味が適用される。
例えば、局所的整流（本明細書では局所的変換とも称する）のための手段に関連して、本明細書で局所的という用語が使用される状況では、当業者によって理解されるように、整流の構成要素は、典型的には、ＬＥＤ搭載照明装置の筐体内に収容されており、従って装置に対して局所的である。
局所的な整流および電圧補正（本明細書では局所的変換および電圧の最終的補正とも称される）の手段または局所的整流および局所的電圧制御手段に関連して本明細書で局所的という用語が使用される場合、当業者によって理解されるように、整流および電圧補正／制御装置の構成要素は、典型的には、ＬＥＤ搭載照明装置の筐体内に収容されており、従って装置に局所的に配置されている。
本明細書における整流手段または整流および補正のための手段に関連して、整流、または整流および補正のための構成要素が装置内に収容されていない場合、局所的という用語は、近接して（ｂｅｉｎｇ ｎｅａｒ、ｎｅａｒ−ｔｏ、ｎｅａｒｂｙ、ｂｅｓｉｄｅ、ｉｎ ｃｌｏｓｅ−ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｔｏ）、周辺に配置される（ｃｏ−ｌｏｃａｔｅｄ ｗｉｔｈ）、という通常の意味を有する。これは、電力消費装置から１ｍ以内だけ離間しているという点で更に適格とすることができる。
以下で説明するように、局所的ＬＥＤ登録チップは、一般的に、１つ以上の、一般にはＬＥＤのグループに関連付けられ、それによって１つ以上のＬＥＤの周辺に配置され、１つ以上のＬＥＤに近接している。
他の例では、例えばインバージョンのための手段に関連して、本明細書で局所的という用語が使用される場合、インバータ構成要素は、ＬＥＤ搭載照明装置の筐体に収容されてもよく、または、装置の周辺に配置されることによって１つ以上のＬＥＤに近接していてもよい。典型的には、インバージョンのための局所的手段は、照明装置から１ｍ以内に配置される。
本明細書に定義するように、降圧変圧器等の降圧装置からバスバーを介する、例えばＬＥＤ搭載照明アレイ、および任意に１つ以上の非ＬＥＤ／非照明装置等の１つ以上の電力消費装置への配電に関する超低電圧という用語は、ＡＣ５０ボルト（ｖ）以下のＡＣ電圧（＜＝５０ｖ ＡＣ）、特に０〜５０ｖ、または１２〜５０ｖ、または２４〜５０ｖの範囲の電圧を意味する。一部の地方の規則では、５０ｖ未満を超低電圧として分類している。例えば、英国では、ＢＳ ７６７１：２００８ Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ３の英国配線規則第１７版の３６ページにて、超低電圧はＡＣ５０ｖを超えない電圧、即ち＜＝５０ｖ ＡＣとしている。
本明細書で使用される電源に関する単相および三相という用語は、以下のように定義される：単相電源は、正弦波、交流（ＡＣ）であり、三相電源は３つの正弦波、交流（ＡＣ）であり、各正弦波は他の２つの正弦波と１２０度だけ位相がずれている。
三相ＡＣ電源を有するシステムに関して、本明細書で星という用語は、３本の線（正）バスバーおよび１本の中性バスバーを含むシステムを意味する。容易に理解されるように、複雑なバスバー・アセンブリにおいて、各々が３本の線（正）バスバーおよび１本の中性バスバーを有する一連の一次バスバー区画が存在し得る。
三相ＡＣ電源を有するシステムに関して、本明細書におけるデルタという用語は、３本の線（正）バスバーを含み、中性バスバーを含まないシステムを意味する。容易に理解されるように、複雑なバスバー・アセンブリでは、各々が３本の線（正）バスバーを有する一連の一次バスバー区画が存在し得る。
疑念を避けるために、バスバーに関連して本明細書で使用される線路導体という用語は、正バスバーを意味する。「正」という用語が世界中で一般的に使用されているが、英国において、英国配線規則では「線路導体」という用語の使用を推奨している。英国配線規則第１７版のＢＳ ７６７１：２００８ Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ３の３０ページで確認されるように、線路導体と同じ意味を持つ他の用語に、保護導体および／またはＰＥＮ導体が挙げられる。このように、本明細書で使用する線路導体および／または線バスバーという用語は、正の導体またはバスバー、保護導体またはバスバー、または線バスバーおよび中性バスバーの両方を含む本開示によるシステムでは、保護接地中性（ＰＥＮ）導体またはバスバーを意味する。
以下に、本システムの特徴、特に、１つ以上の導電性バスバーのバスバー・アセンブリの使用を含む、より具体的には、配電用の１つ以上の管状またはほぼ管状の導電性バスバーのバスバー・アセンブリを含む、家庭用および／または業務用／工業用ユーティリティ用の制御可能な電力および照明システムを記載する。ここで、照明システムに供給される電力は、１つ以上の電圧降圧装置を介して、特に１つ以上の高圧変圧器を介して供給される三相ＡＣ電力、特に低電圧三相ＡＣ電力、より具体的には超低電圧三相ＡＣ電力であり、電力および照明システムは、１つ以上のＤＣ電源照明装置、特に１つ以上のＬＥＤライト、および任意に１つ以上の非ＬＥＤ／非照明装置を含み、これは、通信ゲートウェイの配達のための電力線技術を利用する。
三相ＡＣ／ＤＣ整流を達成するための任意の適切な手段が、本明細書の制御可能な電力および照明システムにおいて利用され得る。本明細書での使用に適したＡＣ／ＤＣ整流のための例示的な手段に、ダイオードブリッジ整流器およびアクティブ同期整流器が挙げられる。選択されたＡＣ入力および所望のＤＣ出力のための適切な整流器の選択は、経験のある専門家の技術の範囲内であると考えられる。従って、ＡＣ／ＤＣ整流がダイオードブリッジ整流またはアクティブ同期整流を介して提供される、本明細書で定義される制御可能な電力および照明システムが提供される。
本明細書で定義される接続された各負荷とは、各電力消費ＬＥＤ搭載照明装置、ＬＥＤ搭載照明装置のグループ、またはＬＥＤ搭載装置を含むアレイ、または、特に以下に詳述するようにバスバーを介して分配される、三相ＡＣ電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して供給される整流されたＤＣ電力によって給電されるのに適した非照明装置を意味する。疑念を避けるために、照明が１つ以上のＬＥＤアレイを含むシステムにおいて、局所整流手段を有する各ＬＥＤストリップは、個々に接続された負荷を備える。
以下に詳述するように、本開示による制御可能な電力および照明システムの特定の態様によれば、三相ＡＣ電力は、バスバーを介して照明システムに供給される。疑念を避けるために、かつ、本明細書で論じるように、ＡＣ側の電力分配のための適切な代替手段、例えば配線、特に特定のシステムの要件に応じて銅配線を任意に利用することができる。
従って、本明細書では、更に、制御可能な電力および照明システムを提供し、ここで、ＬＥＤ照明は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、または１つ以上のＬＥＤ照明装置のグループ、またはＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイを含み、装置または照明は、三相ＡＣ電源によって給電されるよう適合されており、
（ｉ）ＬＥＤ照明全体に分配される三相ＡＣ電力は、ＡＣ主変圧器にリンクされた低電圧または超低電圧三相ＡＣ電力であり、
（ｉｉ）三相ＡＣ電力は導電性バスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、接続された各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して、特に各照明装置または照明装置のグループに関連付けられたＡＣ／ＤＣ整流器を介して、低電圧または超低電圧ＤＣに変換され、
（ｉｖ）システムは、照明全体、またはシステム内の個々の照明装置あるいは照明装置のグループの出力を自動的に制御する手段を含み、任意に、
（ｖ）バスバーは、システム内の１つ以上の任意の非照明／非ＬＥＤ搭載装置に給電するように適合される。
本明細書で詳述するように、三相電力は、上述したように、例えばＬＥＤ、照明器具、ＬＥＤ設備、モジュール式設備等の１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置に供給される前に、本システムによって修正される。三相電力は、適切なバスバーシステムを介して、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置に分配される。各ＬＥＤ搭載照明装置は、ＬＥＤ特定登録チップと、ＬＥＤ取付具に電力を供給する前に、ＡＣからＤＣへの局所的整流のための手段と、を含む。本システムでは、最初の電力信号、即ち降圧された三相ＡＣ電源は、３つの正弦波を有し、各正弦波は、他の２つの正弦波と１２０度だけ位相を異にしている。この最初に高圧された三相ＡＣ電力信号は、適切な局所的整流手段によって整流されて、整流された出力ＤＣ電圧を提供し、この出力ＤＣ電圧を使用して、本システム内のＬＥＤ搭載照明装置全体に一貫したパワーレベルを提供する。局所的整流手段の配置は、照明設備または取付具内のＬＥＤに非常に近く、照明システム全体にわたる電源はＤＣ電源である。このような局所的整流を提供するための適切な手段は、１つ以上のＬＥＤドライバである。データを送信する手段（電力線）はＡＣ上でのみ機能する故、ＡＣは、コマンド信号を照明に向けるための追加の配線または代替手段の必要性を避けるために、システム内の照明に近接して配置されなければならない。局所的整流を実施する例示的なシステムを図７に示す。
以前に詳述したように、本出願人は、三相ＡＣ／ＤＣ整流のための局所的整流手段を使用することが有利であることを見出した。従って、本明細書では、１つ以上の電力消費装置を含む制御可能な電力および照明システムが開示されており、電力消費装置の少なくとも１つはＬＥＤ搭載照明装置であり、ＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、局所的三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される。これらのシステムでは、局所的整流のための手段／整流のための構成要素は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置の筐体内に収容され、それにより装置に局所的であるか、または１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置の周囲に配置され、特定の態様では、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置の筐体内に収容されるか、または１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置から１ｍ以内に配置される。
従って、本明細書には、制御可能な電力および照明システムが更に提供され、ここで、ＬＥＤ照明は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、または１つ以上のＬＥＤ照明装置のグループ、またはＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイを含み、装置または照明は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、
（ｉ）ＬＥＤ照明全体に分配される三相ＡＣ電力は、ＡＣ主変圧器にリンクされる低電圧または超低電圧三相ＡＣ電力であり、
（ｉｉ）三相ＡＣ電力は導電性バスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、接続された各負荷に供給される電力の局所的三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して、特に各照明装置または照明装置のグループに関連付けられた局所的ＡＣ／ＤＣ整流器を介して、低電圧または超低電圧ＤＣに変換され、
（ｉｖ）システムは、照明全体、またはシステム内の個々の照明装置あるいは照明装置のグループの出力を自動的に制御する手段を含み、任意に、バスバーは、システム内の１つ以上の任意の非照明／非ＬＥＤ搭載装置に給電するように適合され、
ここで、局所的三相ＡＣ／ＤＣ整流手段は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置またはＬＥＤライトの筐体内に収容され、または局所的三相ＡＣ／ＤＣ整流手段は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置または１つ以上のＬＥＤ照明装置のグループ、またはＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイに近接して配置され、また、装置、装置のグループ、またはアレイから１ｍ以内の距離にあることが好ましい。本明細書には、局所的三相ＡＣ／ＤＣ整流のための手段が１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置の筐体内に収容された、安全性が強化された電力および照明システムが更に開示される。
一般的に言えば、本発明の制御可能な電力および照明システムにおける使用に適した三相ＬＥＤドライバが機能する方法は、以下の通りである：特定のシステムの要件に応じて、入力三相ＡＣ電源により、および典型的には２２０ｖ〜４１５ｖで、降圧電圧装置または変圧器を供給し、より低い出力ＡＣ電圧が、変圧器または降圧電圧装置を出て、適切な三相ＡＣ／ＤＣ整流器に供給され、この三相ＡＣ／ＤＣ整流器は整流されたＤＣ電圧を出力し、この段階では、整流器から出るＤＣ電流内の電圧リップルが依然として観測されることがあり、整流されたＤＣ電圧は、１つ以上のＬＥＤドライバチップ、マイクロコントローラ、および通信機能の提供手段を含む適切なＬＥＤドライバスタックを供給し、ＬＥＤドライバスタックからの出力は、線形またはパルス幅変調された安定したＤＣ電流である。１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、例えばＬＥＤ取付具のアレイを駆動するのは、この安定したＤＣ電流である。
例えば、三相＋中性電源を有する大規模な設備において、上述したように、本発明による制御可能な電力および照明システムで使用されるような三相ＬＥＤドライバシステムの完全に均衡のとれたスケールアップを実現するために、照明システム内の全ての電力負荷、即ち、ＬＥＤ照明取付具等の１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置は、ＳＴＡＲまたはＤＥＬＴＡ配置が利用されているか否かに応じて、三相電源と、任意に中性線に共通の電気通信状態にある。三相ＬＥＤドライバシステムのユーティリティが図１３に示されており、これは、三相ＬＥＤドライバシステムを使用することによって、光が淡色になると、全ての三相電源が調光の全ての組合せにわたって１００％均衡の取れ等状態を維持することを更に示す。これは、大規模な設備に必要とされる。
出願人は、高電流が利用されるシステムにおいて、本明細書で詳述されるような中空のバスバーの使用、特に管状またはほぼ管状の中空のアルミニウム製バスバーの使用が、同じ電流レベルにおいて、従来のシステムにおいて必要とされるよりもより少ない変圧器を必要とするという更なる利点を提供することを見出した。例えば、本出願人は、一次、二次、および／または三次バスバーとして、バスバーの全長が５０ｍの管状のアルミニウム製バスバーに基づく本システムでは、２個、３個または４個の変圧器で機能することができることを見出した。これは、５０ｍ×５０ｍの建物において、６００ｍ２あたり１個の変圧器〜１２５０ｍ２あたり１個の変圧器に相当する。
Ｌｕｘ（ｌｘ）は、照度（ｉｌｌｕｍｉｎａｎｃｅまたはｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）とも呼ばれる光レベル強度の測定におけるＳＩ単位であり、ルクスメーターを使用して測定可能である。１ルクスは、１つのキャンドルから１メートル離れた表面の照明と同等である。１ルクス（Ｌｘ）は、面積または１平方メートルに拡がる１ルーメンに相当する。光束としても知られるルーメンは、ＬＥＤ等の光源によって生成される光（パケットまたは量子）の総量の測定における標準化された単位である。例えば、１平方メートルの領域に集中している１０００ルーメンは、１０００ルクスの照度でその平方メートルを照らしつつ、同じ１０００ルーメンを１０平方メートル超にわたって広げ、１００ルクスのみの照度を生成する。
店舗照明は２００ルーメン／ｍ２〜１０００ルーメン／ｍ２の範囲であり、典型的には、倉庫は約２００ルーメン／ｍ２、スーパーマーケットは１０００ルーメン／ｍ２である。倉庫やスーパーマーケットは比較的広い領域であり、スーパーマーケットにて所望の照度レベルを提供するには、一般に、より多くの照明設備およびより多くの変圧器が必要であり、それに伴って、システムの初期実装コストおよび継続的電力消費コストの両方が増加する。
１，０００ルーメン／ｍ２のＬｕｘを生成するために、本システムにおいて２００ルーメン／ワットを提供することができるＬＥＤのユーティリティは、５〜６ワット／ｍ２に等しく、６〜８Ｋｗの変圧器の使用を必要とする。本出願人は、ＡＣ５０ｖ以下の三相電圧が使用される本システムにおいて、６〜８Ｋｗの変圧器を使用して、１０，０００ルーメン／ｍ２のルクスおよび一相あたり５０〜１００アンペアの電流レベルが供給可能であることを見出した。
従って、本開示は、１つ以上の電力消費装置を含む制御可能な電力および照明システムを更に提供し、電力消費装置の少なくとも１つはＬＥＤ搭載照明装置であり、ＬＥＤ搭載照明装置は、ＡＣ５０ｖ以下の三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、電力は管状またはほぼ管状のバスバーによって分配され、電圧は降圧装置、特に６〜８Ｋｗの変圧器を使用して低減される。
これは、本システムが、例えばスーパーマーケット等のような、高Ｌｕｘ（ルーメン／ｍ２）が必要とされる大規模な設備での使用に理想的に適していることを意味する。
バスバー
本発明のシステムにおいて使用するバスバー配置は、互いに沿って延びる正／線の３本のバスバーおよび任意に中性バスバー（星またはデルタ構成）を用いる。本発明のシステムは、互いに平行に延びる、または互いに平行でない、あるいは同心状の配置に設けられた線および中性のバスバーの構成を用いることができる。以下、好適な平行な正および中性のバスバー構成の一部分を説明し図面中に例示する。特定のＬＥＤ照明アレイを含む照明装置に関して以下に詳述するように、１つの構成では、バスバーから、ＬＥＤを含むＴ字形ストリップの各々に関連する局所的整流器までの＋／−の電気接続は、あらゆる適切な手段によって行うことができ、特にバスバーから各ストリップへのクリップによって行うことができる。疑念を避けるために、本明細書では特定のＴ字形ＬＥＤ搭載ストリップ配置を説明しているが、本明細書でも詳述するように、本発明による制御可能な電力および照明システムでは、従来の市販のＬＥＤ搭載ストリップを含む任意の好適なストリップ形状を使用することができる。
更なる態様によれば、本明細書では、以前に詳述したような電力および照明システムが提供され、ここで、電圧降圧装置から、より詳細には、内部または外部に配置された変圧器からバスバー・アセンブリへの三相ＡＣ電気供給、特に低電圧三相ＡＣ電気供給、より詳細には超低電圧三相ＡＣ電気供給は、星またはデルタ構成で提供される。
更に別の態様によれば、本明細書では、以前に詳述したような電力および照明システムが提供され、ここで、星構成を介して、３本の線バスバーおよび１本の中性バスバーを含む一次バスバー・アセンブリに提供され、またはデルタ構成を介して、３本の線バスバーを含む一次バスバー・アセンブリに提供される。
別の態様によれば、工業的用途のような大規模な業務用用途、特に大規模な屋内農業のための、本明細書に詳述されるような電力および照明システムの使用方法が提供され、ここで、電圧降圧装置から、より詳細には変圧器からの三相ＡＣ電気供給、特に低電圧三相ＡＣ電気供給、より詳細には超低電圧三相ＡＣ電気供給は、デルタ構成を介して、３本の線バスバーを含む一次バスバー・アセンブリに供給され、システム内への電気エネルギーの入力レベルは、１００Ａｍｐ超である。
現在市販されている照明システムに対する上記バスバー構成の利点は：変圧器等の電圧降圧装置を用いてＡＣ電圧の降圧を実行し、局所的整流／局所的電圧補正と組み合わせて、使用可能な電力および照明システム、特に使用可能な低電圧の電力および照明システム、より具体的には使用可能な超低電圧の電力および照明システムを提供すること；９０％〜９４％までの効率；自己調整型システム制御用の手段；自動電圧補正の提供；電力線技術の利用により１００，０００個超の照明装置、特に１００，０００個超のＬＥＤを含むアレイを制御する能力；典型的にＤＣ側のＬＥＤ搭載装置への最終配線しか必要とせず、銅配線により提供されるより効率的な配線系；「プラグ・アンド・プレイ」ＬＥＤアレイの提供；アレイ内の特徴機能の管理および遠隔制御の一部としての、システム内の局所的センサへの無線リンクの使用；および低または超低ＡＣ電圧の大電流を長距離にわたって搬送する能力を含む。上述したように、三相ＡＣ電源、特に低電圧三相ＡＣ電源、より具体的には三相整流を伴う超低電圧三相ＡＣ電源を使用することにより、より小さなコンデンサを使用することができ、これに伴って、システムの全体的な運用コストと効率の点で、単相系システムと比較して有利である。
本発明のシステムを用いる用途では、電力は最初に電圧降圧装置、より具体的には変圧器から１つ以上の主バスバーを具えた主バスバーシステムに供給され、その後に１つ以上の二次バスバーに供給され、随意的に１つ以上の三次バスバーに供給される。疑念を避けるために、そして以上に説明したように、本発明において利用するバスバーは、互いに平行に延びる、または互いに平行でない、あるいは同心状の配置に設けられた線および中性バスバーの構成を用いることができる。本出願人は、効率的なシステム設計のためには、互いに平行に延びる線バスバーおよび任意に中性バスバーを用いたバスバー・アセンブリが特に役立つことを見出した。以下、この特徴を説明し図面中に例示する。
こうしたシステムでは、１つ以上の主バスバーを具えた主バスバーシステムは、互いに平行に延びる１つ以上の正／線バスバーおよび任意に中性バスバーを意味し、これらのバスバーは互いに接続され、または例えば二次バスバーに結合され、あるいはバスバーの一方または他方が、業務用／工業用または家庭用の配置に適切に配置されるために成形または屈曲され、従って、これらのバスバーは、こうした結合、屈曲、さもなければ成形された部分で互いに平行でなくすることができる。
従って、本願は、以上に規定した業務用／工業用および／または家庭用の用途向けの電力および照明システムを提供し、電力は、１つ以上の主バスバーを具えた主バスバーシステムを含む導電性バスバー・アセンブリを介して分配され、その後に１つ以上の二次バスバーに分配され、随意的に１つ以上の三次バスバーに分配される。
本発明のバスバー・アセンブリでは、「バスバー（busbars）」、「バスバー（buss bars）」または「バスバー（bussbars）」としても知られている、任意の適切な導電材料製、特にアルミニウム、銅あるいは真鍮製またはそれらの混合物から製造された、あらゆる適切な導電性バスバーを用いることができる。本明細書に記載の業務用／工業用および／または家庭用システムにおいて使用するためのバスバーは、中空のバスバー、管状またはほぼ管状のバスバー、中空の金属製バスバー、管状またはほぼ管状の金属製バスバー、アルミニウム製の管状またはほぼ管状のバスバー、アルミニウム製の中空のバスバー、銅製の管状またはほぼ管状のバスバー、銅製の中空のバスバー、金属コーティングされた中空のバスバー、およびそれらの組み合わせを含む。本発明によるシステムは、特定の電力および照明システムの要求に応じて、主、二次、三次バスバー構成毎に、異なるバスバーを用いることができ、同じ材料を用いることができ、あるいは適切なバスバー材料の他の任意の組合せを用いることができる。
以下に論じるように、本出願人は、中空の導電性バスバーの使用により、設計の柔軟性と組み合わせて望ましい機械的強度を提供するだけでなく、表皮効果の利益を更にもたらすことを見出した。従って、更なる態様によれば、本発明は、ＡｌまたはＣｕ製、あるいはその混合物製の導電性バスバー、特に中空の導電性バスバー、特に管状またはほぼ管状の中空のバスバー、より具体的には管状またはほぼ管状の中空のバスバーを有する、本明細書中に規定するシステムを追加的に具える。疑念を避けるために、このシステムは、主バスバー、二次バスバー、および随意的に三次バスバーを有するシステムを含み、主バスバー・アセンブリ、二次バスバー・アセンブリ、および随意的に三次バスバー・アセンブリの各々は、ＡｌまたはＣｕ製バスバー、特に管状またはほぼ管状の中空のＡｌまたはＣｕ製バスバーを独立して具える。
本出願人は、最適な結果を得るには中空の導電性バスバーが好適であることを見出した。管状、正方形、あるいは望ましい代替的な形状を含むこうした中空の導電性バスバーのあらゆる適切な形状を用いるうちに、本出願人は、最適な結果のためには管状またはほぼ管状の中空のバスバーが好ましいことを見出した。加えて、本出願人は、管状のバスバー、特にアルミニウム製の管状のバスバーを使用することにより、例えば大規模な成長システムでの使用等のシステム設計の柔軟性を提供するのに特に有益であることを見出した。管状のバスバーは、内部が中空である。典型的には、管状のバスバーは、断面がほぼ円形であり内部が中空である。本出願人は、最適な結果のためには円形またはほぼ円形の管状またはほぼ管状のバスバーが好適であることを見出したが、小判形または楕円形の断面を有する、代替的な管状の湾曲されたバスバーも本システムにおいて利用することができる。任意の肉厚および／または直径を有する管状またはほぼ管状のバスバーが、本発明における使用に適している。以下で「管状」という用語を用いる場合、これは特に断りのない限り、本明細書に定義されるような管状および／またはほぼ管状を意味する。本明細書に定義されるような管状またはほぼ管状のバスバーの外部表面、即ち、壁は、固体であってもよく、あるいは孔またはピット（窪み）または刻み目を含むことができる。
更なる態様によれば、本開示は、１つ以上の電力消費装置を含む制御可能な電力および照明システムを更に備え、電力消費装置のうち少なくとも１つはＬＥＤ搭載照明装置であり、ＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、電力は中空の導電性バスバーによって分配され、バスバーは、管状またはほぼ管状のバスバーであり、断面が本質的に円形であって、内部が中空である管状のバスバー；断面が本質的に小判形であって、内部が中空である管状のバスバー；断面が本質的に楕円形であって、内部が中空である管状のバスバー；導電性金属でコーティングされた非導電性材料から製造された中空の管状またはほぼ管状のバスバーから独立して選択される。
本明細書で使用するためのバスバーは、Ａｌ、Ｃｕまたは真鍮等の導電性金属でコーティングされた非導電性材料から製造された中空の管状またはほぼ管状のバスバーを更に含み、特にＡｌまたはＣｕは、中空の導電性バスバーとしての本明細書での使用にも適している。本明細書の金属コーティングされたバスバーにおける使用に適した絶縁体としても知られる非導電性材料には、ガラス、磁器、ゴムまたは複合ポリマー絶縁体が含まれる。システムの柔軟性の観点から、外部金属層がコーティングされる内部中空コアとしてのゴムまたは複合ポリマー絶縁体の使用は、金属コーティングされたバスバーを使用するシステムにおいて好ましい。
疑念を避けるため、以下に詳述するように、本システムは銅配線を更に含んでもよい。例えば、バスバー・アセンブリは、一連の接続された管状またはほぼ管状のアルミニウム製の導電性バスバーを含むことにより、システム内の三相ＡＣ電力を最初は電圧降圧手段に運び、その後、降圧された三相ＡＣ電力を整流手段のＡＣ側のバスバー・アセンブリにわたって分配することができる。前述したように、主または一次バスバーは最も広い直径を有し、二次バスバーはより狭い直径を有し、システム規模またはパラメータが管状またはほぼ管状のアルミニウム製の導電性三次バスバーを必要とする場合、これらは、ゆり狭い直径を有するだろう。整流手段のＤＣ側では、三相ＤＣ電力は、任意の適切な手段を介して電力消費装置に供給される。特に、ＬＥＤ搭載照明装置がＡＣ／ＤＣ整流のための手段に直接的に接続されている場合、即ち、装置が手段と共にボルト締めされる場合、またはＬＥＤ搭載照明装置がＡＣ／ＤＣ整流のための手段に接続され、好適なラインから吊るされている場合である。装置が吊り下げられている場合、適切な装置配線を介して、特に短い管状ラインを介して、より詳細には短い銅線を介して接続が行われる。短い銅配線の長さは、電圧降下に関連している。本出願人は、銅配線が長すぎると電圧降下が大きくなりすぎてしまい、システム内のＬＥＤ搭載照明装置が適切に機能しなくなることを見出した。銅配線の長さは、任意の特定のシステム内の特定の照明要件に依存する。
本明細書では、種々の異なるバスバー形状を説明する。
疑念を避けるために、適切なバスバーの選択、特に管状またはほぼ管状のバスバーの肉厚および／または直径の選択は、必要な場所でＬＥＤアレイを支持するために必要なレベルを提供する観点から、あるいはバスバーシステムに供給されバスバーシステムによって分配される特定の電力負荷の、１メートル当たりの最適なコストを提供するために、のいずれかで、当該バスバーが用いられる業務用／工業用および／または家庭用の電力および照明システムの特定部分の要求に依存する。
このため、本発明において使用される金属製バスバーは、Ａｌおよび／またはＣｕ製バスバーを含み、電力負荷（電流）毎に最適な１メートル当たりのコストを実現するために、大きな直径および小さな肉厚を有するように、あるいは小さい直径およびより大きい肉厚を有するように設計することができる。バスバー・アセンブリに、あるいはバスバー・アセンブリの任意部分に用いられるＡｌおよび／またはＣｕ製バスバーは、特定システムの要求に依存し、Ｃｕは特に高効率の導体であるのに対し、Ａｌはより軽量であり、より費用効果的にすることができ、より大きな設計の柔軟性をもたらすことができる。
何らかの特定の理論に縛られることを望むわけではないが、本発明では、大きな直径および小さな肉厚を有する本発明のバスバー・アセンブリに用いられる金属製バスバー、特にＡｌおよび／またはＣｕ製バスバー、特に管状またはほぼ管状のＡｌおよび／またはＣｕ製バスバーが、本発明における使用に好適であることを提案する、というのは、こうしたバスバーをＡＣで使用することは、小さな直径およびより大きな肉厚のバスバーについて見出される表皮効果特性に対して、望ましい表皮効果特性をもたらすからである。これらの好適なバスバーを三相ＡＣ電源、特に低電圧三相ＡＣ電力、より具体的には超低電圧三相ＡＣ電力の分配に用いることによって、バスバーの外部表面とバスバーの表皮深さとの間に、より大きな肉厚およびより小さな直径を有するバスバーによってもたらされるよりも高い電流密度が実現されることを提案する。あらゆる適切な直径および幅の市販のバスバーを用いることができる。本発明の電力および照明システムにおいて主または一次バスバーとして用いるのに好適なバスバーは、管状のアルミニウム製バスバーである。本発明に用いるのに適したアルミニウム製バスバーは、市販の中空で管状のアルミニウム製バスバーであり、Ａｌｃｏｍｅｔ社から入手可能な管状アルミニウム製バスバーを含み、その外径は１０ｍｍ〜２５０ｍｍ、より具体的には１０ｍｍ〜２００ｍｍ、特に１０ｍｍ〜１００ｍｍ、または１０ｍｍ〜５０ｍｍ、または１０ｍｍ〜２５ｍｍ、または１０ｍｍ〜１５ｍｍまでの範囲内である。本明細書での使用に特に適した例示的なバスバーは、肉厚１．６ｍｍで直径１５ｍｍのアルミニウム製バスバーである。本出願人は、厚さ１．６ｍｍのこのような１５ｍｍのＡｌバスバーを使用すると、（バスバーの）１メートル当たり約０．０３ｖの電圧降下で１００ａｍｐでＡＣ約５０ｖの電力を分配することを見出した。更に、管状のバスバーが使用される場合、本出願人は、バスバーの直径が増加するにつれて、本システムによって給電され得るＬＥＤを含むライトの数が増加することを見出した。
更なる態様によれば、本開示は、バスバーの直径と肉厚の相対比が１５：１〜約７：１、約１２：１〜約８：１、特に約１０：１〜約９：１の範囲にある導電性バスバーを含む、本明細書に定義されるようなシステムを更に含む。疑念を避けるために、バスバーが中空の管状の円形バスバーである場合、直径は通常の意味を有し、バスバーが本質的に円形、小判形または楕円形である場合、直径は断面のうち最も広い点における直径である。
従って、更なる態様によれば、本開示は、ＡｌまたはＣｕまたはそれらの混合物から製造された導電性バスバー、特に管状の導電性バスバーを有する、本明細書に定義されるようなシステムを更に含み、ここで、約５０ｖおよび１００アンペアのＡＣ電力レベルにおけるバスバーの１メートル当たりの電圧降下は０．０１〜０．１ｖの範囲、好ましくは電圧降下は０．０２〜０．１ｖの範囲、より好ましくは電圧降下は０．０２〜０．０５ｖの範囲、特に約０．０３〜０．０５ｖである。本出願人は、管状（バスバー状）の構造を提供するために固体導体の中心を取り除くことにより得られる構造的強度により、照明を可能にし、任意に、他の装置を従来の固体の導電性配線および関連する取付具を採用するシステムを介して可能であるよりもより少ない支持にて管状の導体に接続することができることを見出した。本出願人は、現在使用されている管状のバスバーが、従来の照明システムよりも構造的に強く、より多くのＬＥＤおよび任意に他の装置を支持することができることを見出した。更に、本出願人は、管状（バスバー状）の構造を提供するために、固体導体の中心から導電性材料を除去することによって、管状構造の導電性要素内の渦電流を減少させ、これらの渦電流は、電流を管状導体の外側に向けて押し出す、即ち、電流の１００％が管状導体の「壁」内に位置することも見出した。本出願人はまた、本システムにおける管状バスバーの使用により、電流が実質的にバスバーの外面／外端に位置することを見出した。本明細書では、導体の中心を除去することにより、導電性材料の所与の断面積に対してより多くの肉厚を使用することができ、それによって表皮効果の負の影響を低減することが提案される。
本システムによって提供される多くの技術的利点に加えて、本明細書に記載されるように、本出願人は、本システムの使用により、大幅なコスト削減が可能であると考える。特に、管状構造をもたらすために固体導体の中心の除去を介して、コンデンサおよび／または誘導分の数およびサイズを減少させることによって、コストを節約することができる。バスバー、特に管状のバスバーの使用に限定されるものではなく、三相の局所的整流の利点の多くは、本システムの三相ＡＣ電源、ＬＥＤ照明、三相ＡＣ／ＤＣ整流および制御機能と組み合された場合、従来の固体または撚り線方式を用いて達成することができる。
市販の銅製の管状またはほぼ管状の中空のバスバーを本システムにおいて使用するための給電アセンブリのＡＣ側で、中空の管状またはほぼ管状のいずれかの中空の銅製バスバーとして利用することができる。銅製バスバーを、本発明におけるバスバー・アセンブリ、管において、および／または配線として用いることによって、照明装置、特にＬＥＤライトの選択した場所への位置決めを容易にすることができることが有利である。
銅配線は、本システムにおいて追加の電力分配手段を提供するために、ＤＣ側のＬＥＤ搭載装置への給電に関連して以下に説明するように、本発明のバスバー・アセンブリと電気的に接続することもできる。この配線ベースのＤＣ電力分布は、バスバー・アセンブリ上のＡＣベースの電力分布に従う故に、本明細書では補助的または付加的な電力分配手段とも呼ばれる。疑念を避けるために、そして以下に説明するように、銅配線を利用する場合、このことは、システム内の、距離が非常に小さく、電流が非常に低く、配線が単に電力を補助的レベルで、即ち、照明装置、特にＬＥＤライト等に直接分配する箇所である。
疑念を避けるために、ＰＣＢを、以下に詳述するように、例えばＬＥＤアレイのＴ字形ストリップの利用によりバスバーに直接接続する場合、個別の照明装置またはＬＥＤへの接続を行うために銅配線を用いる必要はない。
多数の業務用／工業用および／または家庭用の建物では、主バスバーは一般に垂直またはほぼ垂直な配置を有し、外部に、内部に、あるいは中心に配置することができる。この特徴は以下の図面中に例示する。これらの主バスバーから、電力が、一連の二次バスバーを具えた二次バスバーシステムを介して、あるいは随意的および代替的に、建物の各フロアまたは階で水平またはほぼ水平な配置を有する、補助的または付加的な給電手段としての銅配線を介して、システム全体中の照明アレイに分配される。給電システムのＡＣ側の三次電源は、典型的には、一連の三次バスバーを具え、あるいは随意的および代替的に、建物の各フロアまたは階で水平またはほぼ水平な配置を有する低または超低電圧三相ＡＣの補助的または付加的な給電手段としての銅配線を具えている。
容易に理解されるように、本発明のシステムは、家庭用および／または業務用／工業用の用途向けのバスバー・アセンブリの設計における望ましいフレキシビリティをもたらし、費用効果的で制御可能な特注の電力および照明システムを組み入れる能力を提供する主、二次および三次バスバーシステムの相対的配置を伴う。一般に、バスバーのサイズ（直径）は、主システムと二次システムとの間で低減することができ、そして二次システムと三次システムとの間でも低減することができる。この特徴は更に図面中に例示して説明する。
一般に、照明装置用の電力は二次バスバー構成によって分配され、このため大部分の場合、この構成は部屋、あるいはオフィスまたは倉庫、あるいは家庭用および／または業務用／工業用の建物の天井または屋根に向けて配置されるが、上記システムは、壁、あるいは単純な下向きの構成に代わる視点から照明を提供する他の構造に接続されたバスバーから照明を提供する能力を確かに有する。上記システムが必要とすれば、こうした二次バスバー構成を三次バスバー構成に接続して、電力を照明に更に分配することができる。
三次バスバーまたは随意的または代替的に低または超低電圧の、補助的または付加的な給電手段としての銅配線は、以上に詳述したように電力を二次バスバーから照明装置へ分配すると共に、これも以上に詳述したように（存在すれば）非照明装置へ分配する。ここでも、非照明装置については、本発明のシステムによって提供される設計の自由度は、これらのバスバーを、建物のユーザが特注する必要性に応じて配置することを可能にするが、非常に一般的には、非照明装置への電力分配用に設けられた三次バスバーは、上記システムを用いる業務用／工業用および／または家庭用建物の各階にあるフロアまたはその近くに配置される。キッチンのような特定の部屋については、三次システムを作業台／キッチンユニットの高さよりも上に配置することができることが有利である。
他の態様によれば、以上に詳述した電力および照明システムは、コーティングしたバスバー・アセンブリを追加的に具えることができ、主および二次バスバーの各々の正／線および中性バスバー構成要素は互いに平行に延び、あるいは互いに非平行であり、あるいは互いに同心に配置され、主バスバーはほぼ垂直な配置に設けられ、二次バスバーはほぼ水平な配置に設けられる。
本システムに用いるのに適したバスバーは、コーティングされたバスバーを含み、時にプラスチックでコーティングされたバスバーを含む。バスバー上に用いるのに適したあらゆる適切な市販のプラスチック・コーティング材料、特にＡｌまたはＣｕ製バスバーと共に用いるのに適したコーティングを利用することができる。電気および熱絶縁のために、本発明において使用されるバスバーは、例えばヒートシンク・コーティングのようなあらゆる適切な市販の絶縁材料で保護することができる。本発明における使用に適したヒートシンク・バスバー管は、Ｒａｙｃｈｅｍ社からのＢＢＩＴヒートシンク可能バスバー管を含む。ここでは、コーティングされたバスバーの一部分を図面中に例示する。
主要な電圧降圧装置、より具体的には主変圧器を外部に配置し、主バスバーシステムを全体的または部分的に外部に配置するシステムでは、主バスバーは随意的に適切な熱絶縁／環境保護層でコーティングする。バスバー上に用いるのに適したあらゆる適切な市販の熱および／または環境保護材料、特にＡｌまたはＣｕ製バスバーと共に用いるのに適した熱および／または環境保護材料を用いることができる。
例えば、二次バスバーから主バスバーへの接続を行うために、本発明の電力および照明システム用のバスバー・アセンブリ内で１つのバスバーシステムを他のバスバーシステムに接続する場合、この接続は、上記プラスチックを主バスバーの所望の接続点で剥き出しにして金属を露出させ、それに対応して露出させた二次バスバーの金属面に接続することによって行うことができる。特定のシステムおよび用途によって要求されるように、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、ＬＥＤライト、ＬＥＤストリップ、または１つ以上のＬＥＤライトを含むストリップへの最終配線のように、二次バスバー、あるいは三次バスバーへの電気接続を行う場合、二次、あるいは三次バスバー内に接続点を穿孔することで、こうした電気的接続を行うことができる。
疑念を避けるために、主バスバーシステムを全体的または部分的に外部に配置する場合、二次システムへの接続は以上に指定したように行うことができる。
電力線通信機能
以上に詳述したように、本発明は、上に定義したような１つ以上の照明装置を含む照明システム、特に通信機能を有するＬＥＤアレイを含む制御可能な電力および照明システムを提供する。
電力線技術は、既存のＡＣ電源波形上に通信機能を含める能力を提供する。従って、本明細書中に詳述する照明装置、特にＬＥＤおよび非照明装置（存在する場合）用の電力および照明システムの利点に加えて、本発明は、他の態様として、通信機能を有する、本明細書中に詳述する電力および照明システムを提供する。
電力線技術は、電力線通信（ＰＬＣ：power-line communication）、電力線キャリア、電力線デジタル加入者線（ＰＤＳＬ：power-line digital subscriber line）、幹線通信、電力線遠隔通信または電力線ネットワーク（ＰＬＮ：power-line networking）としても知られている。疑念を避けるために、そして本発明における１つ以上の態様によれば、本発明のシステムは、三相ＡＣバスバー・アセンブリ、特に低電圧三相、特に超低三相ＡＣバスバー・アセンブリ上でのＰＬＣによる通信技術を提供する。本発明の電力および照明システムでは、電力線技術と上記バスバーとの組合せは、三相ＡＣ電力の分配手段、特に超低電圧三相および特に超低ＡＣ電力の分配手段を提供すると同時にバスバー・アセンブリ上でデータを搬送する手段を提供する。
本発明の電力および照明システムによって提供される望ましい制御可能な、低コストで高効率の利点に加えて、電力線技術の利用は、一意的に識別する情報をこうしたシステム内に組み入れる能力、および設置および運用効率のコストを更に引き下げる能力を提供する。
一態様によれば、１つ以上の電力消費装置を含む制御可能な電力および照明システムが提供され、電力消費装置のうちの少なくとも１つがＬＥＤ搭載照明装置であり、ＬＥＤ搭載照明装置は三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、本明細書に記載の態様のうち任意の１つまたはその組合せに従って、システムは各装置の自動制御のための手段を含み、システム全体またはシステム内の個々の装置あるいは装置のグループの出力を自動制御するための手段は、装置の独立した自動制御を提供するための手段であり、システム内で使用するための各装置は、別々に識別し制御可能な登録チップが取り付けられている。
更なる態様によれば、１つ以上の電力消費装置を含む制御可能な電力および照明システムが提供され、電力消費装置のうち少なくとも１つがＬＥＤ搭載照明装置であり、ＬＥＤ搭載照明装置は三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、本明細書に記載の態様のうち任意の１つまたはその組合せに従って、システムは、各装置の自動制御のための手段を含み、通信は、通信と装置内の登録チップとが組み合わせられた電力線技術を介してシステムに接続された各負荷でのＡＣ波形から抽出され、電力線および無線技術の組み合わせによって、システムを遠隔的に監視および制御することができる。
更に別の態様によれば、本明細書に記載の態様のうち任意の１つまたはその組み合わせによる制御可能な電力および照明システムが提供され、システムは各装置を自動制御するための手段を含み、システムに供給される三相ＡＣ電力は、導電性バスバーによって分配され、制御システムは、バスバーによって提供される電力線技術によって提供される。
更に別の態様によれば、本明細書に記載の態様のうち任意の１つまたはその組み合わせによる制御可能な電力および照明システムが提供され、システムは、各装置を自動制御するための手段を含み、システムは、１つ以上の電力消費装置を含み、電力消費装置のうち少なくとも１つはＬＥＤ搭載照明装置であり、各個別のＬＥＤライトおよび／または存在する場合には非ＬＥＤ装置、またはライトのグループおよび／または存在する場合には非ＬＥＤ装置のグループ、またはライトのアレイおよび／または存在する場合には非ＬＥＤ装置のアレイは、個別にまたは選択的に登録され、システムは無線で遠隔的に監視および制御することができ、個々のＬＥＤまたはＬＥＤ照明設備のストリップには登録チップ、局所的整流器および電力線通信チップが取り付けられており、登録チップは局所的／リピータ無線技術との通信手段を提供し、それ故にＬＥＤおよび／または存在する場合には非ＬＥＤ装置は、インターネットを介した制御に適している。疑念を避けるために、ＬＥＤ用の登録チップを以下に詳述する。
従って、更なる態様によれば、ＬＥＤ照明が１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、または１つ以上のＬＥＤ照明装置のグループ、またはＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイを含む、制御可能な電力および照明システムが提供され、ここで、装置またはライトは、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合されており、
ＬＥＤ照明に分配される三相ＡＣ電力はＡＣ主変圧器にリンクされ、このＡＣ主変圧器は外部または内部に配置することができ、
三相ＡＣ電力は導電性バスバーによって分配され、またはバスバーは管状またはほぼ管状の導電性バスバーであり、
各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、接続される各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して低電圧または超低電圧ＤＣに変換されるか、または、三相ＡＣ電力は、各照明装置または照明装置のグループに関連するＡＣ／ＤＣ整流器を介して変換され、
システムは、照明全体、あるいはシステム内の個々の照明装置、または照明装置のグループの出力を自動的に制御する手段を含む。
更なる態様によれば、上記の制御可能な電力および照明システムでは、バスバーは、システム内の１つ以上の非照明系装置に給電するように適合され、システムは、通信と組み合わせられた電力線技術、アレイ内の登録手段、および非ＬＥＤ系装置を更に含み、システムは遠隔的に監視および制御することができる。
疑念を避けるために、１つ以上の非照明装置の給電に対応するためのバスバーの適応は、照明システムを設置することができ、また、後に必要とされるような一時的な手段として、またはコアシステムの一部として、非照明装置をシステム内に追加することができることを意味し、システム設計では、こうした非照明装置を設置段階にてシステム内に組み込み得ることが必要である。
特に好適な態様によれば、上記に詳述したようなＬＥＤアレイを含む制御可能な電力および照明システムが提供され、このシステムは、通信と組み合わせられた電力線技術およびアレイ内の登録手段を更に含み、アレイは、ＡＣ低電圧、特に超低電圧ＡＣ電源によって給電されるように適合される。
理解されるように、通信および登録手段と組み合わせられた電力線技術を含む上記システムを、代替的な非ＬＥＤ照明装置の制御および給電のために、またはＬＥＤおよび非ＬＥＤ照明装置を混合した照明システムのために、提供することもできる。
電力線技術を追加的に含む本発明の制御可能な電力および／または照明システムの、現在市販のシステムに対する利点は：ＡＣ電圧を降圧する電圧降圧装置、より具体的には変圧器を、局所的整流／局所的電圧補正と組み合わせて用いて、使用可能な低電圧または超低電圧の電力および照明システムを提供すること；９０％〜９４％までの効率；自己調整システム制御のための手段；自動電圧補正の提供；電力線技術の利用により１００，０００個超の照明装置、特に１００，０００個超のＬＥＤを含むアレイを制御する能力；ＬＥＤ搭載装置への最終配線しか必要とせず、銅配線により提供されるより効率的な配線システム；「プラグ・アンド・プレイ」ＬＥＤアレイの提供；並びにシステム内の局所的センサへの無線リンクを、アレイ内の特徴機能の管理および遠隔制御の一部として使用する可能性を含む。電力線技術と無線技術（Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ））との組合せを使用する可能性については以下に説明する。
これに加えて、本明細書中に詳述するバスバー、降圧用ＡＣ装置または降圧変圧器、三相ＡＣ、特に低または超低電圧ＡＣ電力分配、および電力線技術を含むこうした制御可能なシステムは、現在の２４／７監視システムに対して、ランニングコストの点で今までにない効率を提供すると共に、設置するための集中投資がより少なく、一般に３０％安い価格帯であるので、本発明の電力および／または照明システムは、まず、業務用／工業用および／または家庭用の用途において、信頼性があり、効率的で、高精度で遠隔制御可能なシステムにより、特注のＬＥＤ照明、および／または（存在すれば）非ＬＥＤ装置への電力を供与する手段を提供する。
他の態様によれば、照明装置が１つ以上のＬＥＤライトを含む場合、本発明の電力および照明システムは、本発明のシステム内で使用される１つ以上のＬＥＤアレイ内の各ＬＥＤライト、あるいはＬＥＤのグループの波長強度および光周期を、１ｍ２〜１０，０００ｍ２の大面積にわたって独立して制御する手段を提供する。ＬＥＤまたはＬＥＤのグループを設置時に、あるいはその後に定期的に登録することによって、システム全体、システム内の個別のＬＥＤライト、ＬＥＤライトのグループ、ＬＥＤストリップまたはＬＥＤストリップのグループ、あるいは１つ以上のアレイの放射パワーを、ある範囲の入力電流にわたって知ることができる。
登録された各ＬＥＤは、必要に応じて分光放射計を用いて再較正することができる。このプロセスは、本発明のシステムの照明態様によって提供されて測定される放射パワーの再現性およびデータ記録を可能にし、まず、システム全体にわたって、あるいはシステムの個別の区域、部分、オフィス、フロア、工場のライン、または他のこうした事前決定可能な区域内のいずれかにおいて、ユーザに提供される放射パワーについての情報をリアルタイムで提供し、システム内のこれら個別の領域は、本明細書中に規定され、本発明の電力および照明システムにおいて利用される１つ以上のＬＥＤアレイ内の対応するＬＥＤまたはＬＥＤのグループに合致する。
従って、更に他の態様によれば、本発明は、本明細書中に規定するシステム内のＬＥＤ照明装置、および非照明／非ＬＥＤ装置用の制御システムを提供し、この制御システムは、放射パワーの測定に関するデータを記録する手段を含み、この非照明／非ＬＥＤ系装置の制御システムは、電力消費の測定に関するデータを記録する手段を含む。
一態様によれば、本明細書の態様のうち任意の１つまたはその組み合わせによる、１つ以上の電力消費装置を含む制御可能な電力および照明システムが提供され、電力消費装置のうち少なくとも１つはＬＥＤ搭載照明装置であり、ＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、システムは、１つ以上の非ＬＥＤ装置を含むことができ、少なくとも１つのＬＥＤ搭載照明装置、またはシステム内の個々のＬＥＤ照明装置、またはＬＥＤ照明装置のグループの放射電力の測定のためのデータを記録するための手段が更に組み込まれ、１つ以上の非ＬＥＤ装置が存在する場合、システムは、電力消費または放射電力の測定のためのデータを記録するための手段を更に含む。
更なる態様によれば、電力消費または放射電力の測定のためのデータを記録するための手段は、アレイ内の各ＬＥＤを登録し、分光放射計によってＬＥＤを事前較正することによって提供される。
本発明による、本明細書中に規定するＬＥＤ搭載照明装置および非ＬＥＤ系装置（存在する場合）用の電力および照明システム用の制御システムは、スマートなソフトウェアを用いて、種々の発生源から捕捉されて制御システムへ中継されるデータを管理して、システム全体の調整された監視および制御を提供し、これらの発生源は、照明登録チップ；整流器制御手段；電力線通信チップ；無線技術；ローカルＰＣ；他のデータ捕捉手段；あるいはそれらの混合および組合せを含む。
本発明の制御可能な電力および照明システムにおいて使用される照明アレイ内の各照明装置、好適には各ＬＥＤ搭載照明装置、ＬＥＤ搭載照明装置のグループまたはＬＥＤライト、ＬＥＤストリップ、ＬＥＤストリップのグループ、１つ以上のＬＥＤライトを含むストリップ、または１つ以上のＬＥＤライトを含むストリップのグループ、あるいは非ＬＥＤ系装置、または非ＬＥＤ系装置のグループ、あるいはＬＥＤ搭載照明装置、好適にはＬＥＤライトと非ＬＥＤ系装置との組合せは、本明細書中に詳述する電力線技術を用いて独立して制御することができ、あるいは、システムの要求がこうした機能を求める場合、制御は、電力線技術と無線技術との組合せによって、またはローカルＰＣへの無線リンクを用いたスタンドアロン（独立型）の無線技術により、あるいはインターネット経由で遠隔的に行うことができる。ＬＥＤライトまたは非ＬＥＤ系装置（存在する場合）のためのこうした制御を行うために、アレイ内の各ＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループ、あるいは各非ＬＥＤ系装置または非ＬＥＤ系装置のグループに、別個に識別して制御することができる登録チップを取り付ける。
本明細書に詳述するように、電力線技術に加えて、バスバーを介して、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、特に１つ以上のＬＥＤアレイ、および（存在すれば）１つ以上の非ＬＥＤ系装置に分配される三相ＡＣ、好適には低電圧、特に超低電圧ＡＣを含み、これらのアレイおよび／または装置が局所的登録チップを有する本発明の制御可能な電力および照明システムは、ローカル／中継器無線技術と非常に相性が良いことも、出願人は見出した。例えばインターネット・アクセスが必要である用途におけるように、あるいはシステム内で使用されるスマート装置の携帯性が要求されるように、大きな／強い無線信号強度を提供する能力を必要とする、本発明における電力および照明システム用には、ローカル／中継器無線技術を有利に用いることができる。
電圧降圧装置
先に詳述したように、主電源からのＡＣ電力は、降圧装置、特に変圧器に供給され、この変圧器は、外部または内部に配置することができる。このような装置に供給されるＡＣ電力は、入力電圧としても知られており、装置の容量内であればどのレベルで供給されてもよい。入力電圧範囲は、本発明による電力および照明システムが使用される地理的位置に応じて可変である。入力電圧を収容しするのに必要とされる容量を有し、所望の出力電圧を提供する能力を有する好適な装置の選択、特に、入力電圧を収容し、低電圧ＡＣ、または特にＡＣ５０ｖ未満の超低電圧ＡＣの出力を提供する能力を有する装置の選択、即ち、装置の出力側と電気的に接続する器具によって使用される電圧は、適切な資格を有する電気契約者の技術の範囲内にあるとみなされる。変圧器は、本明細書で使用するのに適した電圧降圧装置である。
本明細書での使用に適した変圧器は、ＡＣ４１５ｖ以下の入力電圧容量を有する。本出願人は、本システムで使用するために任意の特定の電力および照明構成と共に使用するのに適した任意の出力電圧を有する変圧器を使用することができるが、ＡＣ５０ｖ未満の出力電圧レベルを有する変圧器の使用は、安全性の向上だけでなく、効率的な利益の提供にも特に役立つことを見出した。本システムで使用するための例示的な変圧器は、ＡＣ実効値４１５〜５０ｖ、２４０〜５０ｖ、または２３０〜５０ｖの星またはデルタ変圧器から独立して選択される。明らかなように、こうした変圧器は、何千平方メートルもの最大面積を提供する単一の建物または一連の建物、あるいは単一の建物内の一連の区域のいずれかに給電するようなサイズにすることができる。安全上の理由で、こうした変圧器は一般に外部に配置される。システム効率を最適化するためには、より大型の変圧器が好ましく、このため、業務用／工業用または家庭用の用途向けの新たな電力および照明システムを設計する際には、システムが初期および運用中の高効率を共に提供するように設計されていることを保証するために、現在および将来の能力を考慮するべきである。一般に、より大型の変圧器ほどより高い効率を提供し、一般に９５〜９９％以上の領域である。本出願人は、５ｋｗ以上の高い効率を達成するには、５ｋｗ以上のレベルが必要であることを見出した。
任意の市販のＡＣ電圧降圧装置、特に任意の市販のＡＣ降圧変圧器、またはそのような装置および／または変圧器の組合せを使用して、本開示による制御システムにおいて使用するための低減されたレベルのＡＣ電力を供給することができる。容易に理解されるように、適切な変圧器の選択は、システムが配置される場所によるものであり、例えば、英国では、約１０：１の低減比が、低または超低ＡＣ電圧レベルが望まれる場所に使用するのに特に望ましい。典型的には約ＡＣ２４ｖ〜約ＡＣ５０ｖの範囲内の、望ましい低または超低ＡＣ電圧レベルを提供するのに適した低減比を提供する／有するように適合された降圧変圧器が特に有用である。低または超低伝あるＡＣを達成するために、典型的には約ＡＣ２４ｖ〜５０ｖで、低減比が５：１〜１０：１または約５：１〜約１０：１であるＡＣ降圧変圧器は、業務用または家庭用の用途において本発明によるＬＥＤ制御システムに充電するために特に有用であり、植物および／または動物の成長システムにおいてＬＥＤ照明を制御するための用途に特に有用である。
本発明の電力および照明システムは、業務用／工業用および／または家庭用の用途向けの照明、特にＬＥＤ照明、並びに存在すれば非ＬＥＤ系装置に給電する上に、ＬＥＤ照明装置は、従来のシステムに対して特に電気効率および放射効率の利益を有する。
ＬＥＤ照明装置において、ＬＥＤの放射効率が５０％である実施例では、本発明のシステムは：約８０％超の；約８５％超の；約８７％の領域内の効率を、システムに電気接続されたＬＥＤおよび非ＬＥＤ系装置についての約３０％超；約３５％超；約４０％超；約４３％の領域内の放射効率（壁コンセント効率）と組み合わせて提供することができる。
本発明のシステムは、大型で９９％までの効率にすることができるＡＣ２４０／４１５ｖ〜ＡＣ２４／５０ｖの変圧器を、システム内の各照明装置、特に各ＬＥＤ搭載照明またはＬＥＤ搭載照明のグループに関連する、あるいは（存在すれば）各非ＬＥＤ系装置に関連する局所的整流器／局所的電圧補正装置と組み合わせて利用する。こうした整流器は、最適な効率レベル用に、理想的には約９５％の領域内の効率用に選択することができる。９５％の効率を有する本発明の制御システムの使用によって、本発明のシステムは、８７％（９９％×９５％×９５％）の領域内の電気効率を提供することができ、ＬＥＤが５０％の放射効率である例では、この電気効率は約４３％の壁コンセント効率（５０％×８７％）に相当する。
他の態様によれば、本発明は、本明細書中に規定する制御可能な電力および照明システムを提供し、この電力および照明システムは、ＬＥＤ照明を含み、ＡＣ２４０／４１５ｖ〜ＡＣ２４／５０ｖの変圧器を、各ＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループに関連する、あるいは（存在すれば）各非ＬＥＤ系装置に関連する局所的整流器／局所的電圧補正装置と組み合わせて利用する。
この効率的な電力および照明システムを利用する家庭用および業務用／工業用システムの表現は、本願の図面によって例示される。
例えば何千平方メートルもの非常に大きな設置面積を有する倉庫のような業務用／工業用システムに適合するために、出願人は改良形のシステムを設計し、このシステムでは、主要な大型の電圧降圧装置、より具体的には大型の主変圧器を倉庫内部の遠隔点に設置することができ、電力は、バスバー・アセンブリを介して照明アレイおよびあらゆる非ＬＥＤ装置に所望通りに分配され、本明細書中に規定する遠隔制御の特徴機能を有する。この電圧降圧装置、即ち変圧器への内部ケーブル配線のみがＩＰ等級付けされている必要があり、システムの残り部分は以上に規定した通りである。
疑念を避けるために、本発明による業務用／工業用および／または家庭用の用途向けの電力および照明システムでは、主ＡＣ電圧降圧装置、即ち変圧器を内部にも外部にも配置することができる。本発明のシステムを、１つ以上のＡＣ電圧降圧装置（変圧器）を有する業務用／工業用および／または家庭用の建物内に組み入れる場合、主ＡＣ電圧降圧装置（変圧器）は、建物の特定要求に応じて、外部の、システムの中心に合わせた位置に、あるいは内部の、建物の中心、あるいは最上部または最下部のいずれにも配置することができる。本明細書中に定義する中心位置は：本発明の電力および照明システムによって給電されるシステムの中心となる位置；植物栽培室；中央の植物栽培室；部屋、フロア、オフィス、または建物等のグループの中心となる位置を含む。
従って、本発明は、本明細書中に詳述したあらゆる態様による業務用／工業用および／または家庭用の用途における使用に適した電力および照明システムを追加的に提供し、この電力および照明システムは外部または内部の主ＡＣ変圧器を具え、主ＡＣ変圧器が建物の内部にある際には、この主ＡＣ変圧器は建物の中心または最上部または最下階に配置することができ、主ＡＣ変圧器が外部にある際には、この主ＡＣ変圧器は中心位置に配置することができる。
出願人は、ＬＥＤ照明構成を採用するシステムにおいて、三相降圧装置、特に三相変圧器と管状のバスバーとの組み合わせによって提供されるレベルに対して、効率、安全性およびコストに関する利点の数およびレベルの両方が低下する可能性があるが、高圧三相電力を局所的三相スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）に直接的に分配してＬＥＤライトを給電することもできることを認識した。
このようなＬＥＤ照明構成では、ＬＥＤに給電するための高電圧三相ＡＣおよびＳＭＰＳは、低減されたリップル効果のために高電圧単相ＡＣよりも効率的であり、より小さなコンデンサを必要とし、対応する単相システムと比較して力率が改善され高調波が低減される。これらの構成は、改装現場や、新築建物の高出力ＬＥＤクラスター、街灯や洪水の照明、または無限に変動する電流およびＰＷＭを必要としない任意の他の用途にとっては魅力的である。
電圧降圧装置、特に変圧器、特に低電圧降圧変圧器の使用に限定されるものではないが、三相の局所的整流の利点の多くは、これらが本システムの高電圧三相ＡＣ電源、ＳＭＰＳ、ＬＥＤ照明、整流および制御機能と組み合わせられた場合に、従来の固体または撚り線方式を使用して達成することができる。
三相ＳＭＰＳは、設計された銘板容量で動作させない場合、効率レベルを失う（５０％未満の銘板容量では効率が急激に低下する）。本出願人は、大型の三相変圧器が負荷の広い範囲にわたってはるかに高い効率を提供することを見出した。例えば、銘板容量を１５％〜１００％の負荷に増加させることで、９５％超の効率改善が実証された。本出願人は、ＬＥＤライトの調光または変調が必要な用途において、銘板容量の改善は特に有利であることを見出した。本出願人は、最適なシステム効率のために、管状のバスバーによる大型の変圧器からＬＥＤへの高電圧ＡＣ電力の分配が好適であることも見出した。
変圧器の高圧側での電力サージ保護
他の態様によれば、本発明は、以上に規定した業務用／工業用または家庭用の使用に適した新規な照明システムを提供し、このシステムは、変圧器の高圧側にある変圧器関連のサージ保護装置の使用により、システム内の照明装置を電力サージから保護する手段を追加的に提供する。変圧器からシステム内へ供給される三相ＡＣ、好適には低電圧ＡＣ、より好適には超定電圧ＡＣ中のサージまたはスパイクから保護することができる、あらゆる適切な、サージ保護装置としても知られているサージ保護機器、サージ抑制装置、または過渡電圧サージ抑制機器を用いることができる。明らかなように、あらゆる特定のサージ保護装置は、本発明によるあらゆる特定のシステムに供給される特定の三相ＡＣパワーレベルに依存する。
従って、本発明は、本明細書中に規定するいずれかの態様による、業務用／工業用または家庭用の使用に適した新規な照明システムを提供し、このシステムは、システム内の照明装置を電力サージから保護する手段を具えている。
変圧器の低電圧側のウォッチドッグ・サージ保護
他の態様によれば、本発明は、バスバーを有するシステム内の制御可能な電力および照明装置を電気サージから保護するための追加的手段を提供する。以上に詳述した変圧器の高圧側、即ち、インプット側にある変圧器関連のサージ保護装置に加えて、このシステムは、本明細書中に定義するウォッチドッグ型技術を変圧器の低電圧側、即ちアウトプット側に追加的に具え、このウォッチドッグ型技術は、各バスバー上で使用中の実際電力を、ソフトウェアによって予測した電力と比較する。事前設定（プリセット）レベルからの変動を制御システム内に取り込んで警告として示し、事前設定されるあらゆる大変動を、事前設定された電力分配レベルに従っていない特定のバスバーまたはバスバーのグループへの電力を遮断するように設定して、システム全体を保護することができる。
本明細書中に定義するウォッチドッグ技術は、本発明におけるあらゆる特定のシステム用に動作中の制御システムと両立すると共に、本発明のシステムにおける電力分配装置（バスバー／配線）内の１つ以上の点における電力消費および分配レベルをリアルタイムで監視することができる装置を意味する。電力計（パワーメーター）のようなあらゆる適切な監視装置を用いることができる。
他の特徴として、適切な従来型ヒューズを設置して、システム内のあらゆる特定のバスバーまたはバスバーのグループに分配されている電力レベルが所定レベルを超えた場合の、適切な安全策を提供することができる。疑問を避けるために、こうした所定レベルは、特定システムの性質、および使用すべく選択した特定ヒューズに関連する遮断容量／遮断定格に応じて変化させることができる。
従って、本発明は、本明細書中に規定するいずれかの態様による、新規な業務用／工業用または家庭用の使用に適した新規な照明システムを提供し、このシステムは、システム内の照明装置を電力サージから保護する手段を追加的に具え、この手段は、サージ保護装置、ウォッチドッグタイマー装置、および随意的に１つ以上のヒューズの組合せの使用を含む。
ＬＥＤおよび非ＬＥＤ用の電源および制御機能
以上に詳述したように、出願人は、管状またはほぼ管状の導電性バスバー、特に管状またはほぼ管状のアルミニウム製バスバー、および三相ＡＣ、特に低電圧ＡＣ、特に超低電圧三相ＡＣを有利に用いて、１つ以上の照明アレイ内に１つ以上の照明装置、特にＬＥＤライトを個別に、あるいはグループ単位で具え、随意的に、業務用／工業用および／または家庭用の用途における１つ以上の非照明／非ＬＥＤ系装置を組合せて具えた複合型の電力および照明システムに給電することができることを見出し、これらのバスバーによって提供される「電力線」技術が、システム内の照明装置および随意的な非照明装置用の制御システムを提供し、この制御システムは、識別用の１つ以上の登録チップの使用により、各個別の照明装置または（存在すれば）随意的な非照明／非ＬＥＤ系装置、またはそれらのグループ、あるいはライトのアレイと通信する。
特に、バスバーを介して提供される「電力線」技術により、システム内のＬＥＤライトおよび任意に非ＬＥＤ装置のための制御システムを提供する業務用／工業用の用途では、ほぼ管状のアルミニウム製バスバーおよび低電圧または超低三相ＡＣを使用して、１つ以上のＬＥＤライトおよび任意に１つ以上の非ＬＥＤ系装置を含むシステムに給電する。ここで、制御システムは、識別のための１つ以上の登録チップを介して、各個別のＬＥＤライトまたは非ＬＥＤ系装置（存在する場合）、またはそれらのグループ、またはライトのアレイと通信する。
登録チップを介して三相ＡＣと接続されるように作製されているあらゆるＬＥＤアレイを、本発明の電力および照明システムにおいて、業務用／工業用および／または家庭用の用途向けに利用することができる。こうしたＬＥＤアレイを登録することができる手段は、本明細書中に詳述するものである。
例えば携帯電話用充電器のような非照明装置については、充電器プラグを三相ＡＣ電源に接続し、この低電圧ＡＣは、装置リード線内または充電器プラグ内のいずれかに内蔵することができる適切なインバータによりＤＣに変換される。各非照明装置は、ローカルＰＣへの無線リンクを用いて、あるいはインターネット経由で遠隔的に、装置リード線内または充電器プラグ内のいずれかに内蔵される適切な事前登録されたチップを含む局所的な個別のコントローラとの組合せにより、独立して監視および／または制御することができる。
疑念を避けるために、Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）機器を提供するあらゆる市販の無線技術を利用することができ、こうした無線技術によって、例えばコンピュータ、タブレットまたはスマート型等のような非ＬＥＤ系装置を、インターネットに接続することができ、あるいは、所定領域内、即ち上記システム内の他の非ＬＥＤ系装置に無線で接続することができる。
以下に詳述するように、照明システム、好適にはＬＥＤ搭載照明は三相ＡＣによって給電され、本明細書に記載のように、この三相ＡＣはバスバー・アセンブリによって分配されて供給される。この三相ＡＣは、各ライト、または各照明取付具上、またはＬＥＤライトの各ストリップの端部で、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して、特に適切な整流器を用いることによってＤＣに変換される。これにより、例えば、ＬＥＤのアレイ内のような各ＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループの個別の監視および／または制御が可能になる。
パワーライン
本明細書中に詳述するように、バスバー・アセンブリに関連する電力線技術を有利に用いて、システムの制御を行うことができる。電力線技術を組み入れた電力および照明システムを説明し、図面中に例示する。
全てのデジタル通信はタイミングに頼っているが、異なる通信技術におけるタイミングを実現するための複数の方法論が存在する。本出願人は、最下層、所謂バイナリ層において、現行の全てのデジタル通信技術に共通の課題が存在することを認識した。基本的には、これが、バイナリシステムにおいて、システムに表示されている（見えている）データが０または１の定数列であるとき、通信ネットワーク上のノードにより、メッセージの開始点と終了点との違いを認識し得る方法である。
電力線を利用する単相電源に基づく現在利用可能な通信システムでは、従来の電力線モデムは、線路／通電導体を介して（システムへの、およびシステムからの）データを送信する。線路または通電導体は中性導体を基準としている。これは、このような従来のシステムでは、ネットワーク上の全ての電力線ノードが、同じ相および中性配線によって給電されることを意味する。この従来の構成により、電力線モデムは、例えば英国では５０Ｈｚ、米国では６０Ｈｚの供給周波数を利用することができる。全てのノードは、スタンドアロンのシンクワイヤを使用せずに時間を同期させる簡単な方法を有する。この従来の構成のおかげで、ネットワーク上の各ノードについて、電源波形は全く同じ時刻にゼロ地点を横切り、タイミング機構が導入される。
三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される三相ＡＣ電源によって給電される、本発明による制御可能な電力および照明システムでは、通信機能を提供するために電力線技術が使用される場合、システムへの、またシステムからの電力線モデムからのデータは、線路／通電導体のうちの１つ以上にわたって送信される。本明細書に詳述するように、三相電源には様々な変形形態、所謂星形およびデルタ構成または接続が存在する。星形接続が使用される場合、活線および中性線の両方が存在し、そのようなシステムでは、ネットワーク上の全ての電力線ノードは、同じ位相および中性線によって給電される。この星形接続により、スタンドアロンのシンクワイヤを使用せずとも時間の同期が可能になる。
本出願人は、デルタ接続が使用される場合、三相電源が中性線を有しないため、電力線が効果的に動作することを可能にする所望のタイミング機能を提供することは不可能であることを認識した。これは、必要とされる「ゼロ地点での交差」を提供し、それによる時間の同期を可能にするための、潜在的な機構が存在しないことを意味する。この問題を解決するために、本出願人は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される三相ＡＣ電源によって給電される本発明によるシステムにおいて、メッセージ（データ）の開始点と終了点とを区別することができるタイミング機構を開発した。ここでは、デルタ接続を使用する電力線技術を使用して、「仮想ゼロ地点」の生成手段、またはゼロ地点における公差を数学的に計算する手段、またはタイミング機能を提供するために、基本的なタイミング基準点を波形の別の部分に変更する手段を含む電力線用の関連する電子機器を使用することによって通信機能を提供する。電力線技術およびデルタ接続を有するシステムのための有効な通信機能を提供するためにこの構成を採用しているシステムの例が図に示されている。
通信機能を提供するための手段が電力線ゲートウェイにより実施される通信方法である本明細書のシステムでは、電力線ゲートウェイは、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置と通信しており、システム内に非照明／非ＬＥＤ搭載装置（存在する場合）とも通信することができる。システムの遠隔制御を可能にするために電力線ネットワーク上の装置をインターネットによってアクセス可能にするための手段は、Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）、シリアルまたはイーサネット（登録商標）（ＲＴＭ）通信、または本明細書で説明する他の通信手段のユーティリティを介して行うことができる。本システムでは、電力線ゲートウェイから、例えば１つ以上のＬＥＤ取付具等のシステム内の１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置および１つ以上の非照明／非ＬＥＤ装置を含む１つ以上の電力消費装置に電力線通信を送信するための手段は、バスバー構成を介する。本出願人は、３本の平行な管状の一次導電性バスバーの使用は、本システムにおいて特に価値があることを見出した。電力線通信機能を有する例示的なシステムのセグメントが、本明細書の図３に示されている。
ＷＩ−ＦＩ／ＬＩ−ＦＩ
ローカルＰＣへの無線リンクの使用またはインターネット経由で遠隔的にといった他のおよび／または代わりの制御システムの特徴は以下に詳述する。
他の態様によれば、本発明における各照明装置、好適には各ＬＥＤ搭載照明または非ＬＥＤ装置（存在する場合）は、個別のＬＥＤストリップ、アレイ内のＬＥＤのグループ、１つ以上のＬＥＤアレイ、個別の非照明装置、または非照明装置のグループを含めて、最終的にインターネット経由で個別に制御することができ、全てのデータがクラウド経由で収集される。
こうした制御は、無線通信可能な中央マイクロコントローラにリンクされたローカルＰＣによって行うことができる。例えば、ＬＥＤ系照明システム用に、各ＬＥＤストリップ、またはより一般的にはＬＥＤストリップのグループの各々、あるいはＬＥＤ同士が接続されたグループ内の１つのＬＥＤが、無線信号を受信して、ストリップまたはＬＥＤストリップのグループ内の各個別のＬＥＤに、あるいはＬＥＤ同士が接続されたグループ内の各ＬＥＤに、特定のシステムのニーズに応じて、ストリップ同士を接続する一連の低電圧または超低電圧制御配線経由でコマンドを配信する。これらの同じ制御配線および無線信号は双方向であり、局所的センサおよび他の監視装置にコマンドを送信し、これらの局所的センサおよび他の監視装置からデータを収集することができる。
照明装置および非照明装置、特にＬＥＤライトおよび非ＬＥＤ装置を具える本発明の制御可能な低コスト、高効率の電力および照明システムの他の利点は、Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）と電力線技術との組合せの利用により、こうしたシステム内に一意的識別情報を組み入れる能力、および設置および稼働効率のコストを更に下げる能力にある。
特にＬＥＤについては、こうした局所的コントローラは、電圧および電流を０から一般にＬＥＤ設計仕様の２００％まで変化させることができ、ここでは１００％が、電力に対する放射パワーの比率がその最大値になる最適値または「スイートスポット（最適点）」である。「スイートスポット」を上回る電流ブースト（上昇）は、「オフピーク」な電力コストが利用可能である場合に有益であり得る。上記マイクロコントローラは、パルス波変調（ＰＷＭ：pulse wave modulation）によって光強度および光周期を制御するためにパルスを発生することができる。これらのマイクロコントローラは、電圧、電流およびパルスを同時に変化させることもできる。
以上に説明したように、ＬＥＤに関しては、有利な照明システム制御を可能にするために、各ＬＥＤ、ＬＥＤのグループまたはストリップに登録チップを取り付け、この登録チップは別個に識別し制御することができる。設置時に、各ＬＥＤ、ＬＥＤのグループまたはストリップを、入力電流および「オン−オフ」パルス幅の範囲にわたって、目的に合わせて設計された分光計または分光放射計を用いて較正し、こうして、制御システムが、各ストリップによって伝えられる波長、光強度および光周期を伝達して記録することを可能にする。このことは、ＬＥＤの製造業者が、ＬＥＤの製造のバラツキを補償すべくビン（値に応じてグループ分けするための値の範囲）選択を修正することを可能にする。このことは、ＬＥＤのビンをより多数とり入れ、これによりコストを低減することも可能にする。時間とともにＬＥＤは劣化し、同じ放射出力パワーに対してより大量の電力を必要とする。定期的に再較正することによって、これらのバラツキは既知となり調整することができる。更に、入力電力データを長時間に（何年にも）わたって収集することによって、劣化を予測することができ、ストリップの交換を最適にすることができる。上記較正は、故障を識別して早期の交換を行うことも可能にする。上記交換プロセスは、自動的なＬＥＤ洗浄も可能にし、システム効率並びにこれに付随する物理的洗浄のためのコスト節減についての関連する利益を伴う。
ＬＥＤの較正は、製造中に、システム内への設置中に、あるいは例えばＬＥＤライトまたはＬＥＤライト取付具をアレイ内に取り付ける際のように、ＬＥＤの寿命期間中に必要に応じて実行することができる。最適な制御効率のためには、本発明において使用するＬＥＤを登録する前に較正するべきである。あらゆる適切な較正プロセスを用いて、本発明のシステムにおいて使用するＬＥＤを、それらの登録および利用の前に較正することができる。本発明における利用に適した好適なＬＥＤ較正プロセスでは、次のステップを実行する：
１．アレイ内の各ＬＥＤ、あるいはＬＥＤのグループ内の全てのＬＥＤが同一であれば、ビンによる各グループから１つのＬＥＤを、適切なバスバーまたは配線を介して低電圧または超低電圧ＡＣ電源に手作業で接続して、「暗箱（ダークボックス）」内に挿入する；
２．事前設定された電流とＰＷＭシーケンスとの組合せを動作させ、結果的なデータを、上記ビンからの、システム内で使用されるすべてのＬＥＤに関するものとして記録する。異なるＬＥＤのグループおよび／または異なるビンからのＬＥＤを含むより複雑なシステムが存在する場合、異なる出所からのＬＥＤの各々についてステップ１および２を反復する；
３．関連する結果的なデータセットを、アレイ内のＬＥＤのグループ毎に登録チップに割り当て、各グループは、記録されたビン番号からのＬＥＤを含む；
４．一旦、システムが起動し、較正され登録されたＬＥＤで動作すると、将来、これらの組合せのいずれかを用いる際に、データは既知であり、各ＬＥＤまたはＬＥＤのグループに応じて、建物／アレイ内の領域にマッピングすることができる。
以上に詳述したように、本発明で使用するＬＥＤライトは、アレイを動作させる前に較正して登録することが理想的である。各ＬＥＤは、シリアル（順次の）登録を行うための「シリアル識別子チップ」を有し、このことは、こうした一意的な番号に対してＬＥＤ較正情報が記憶されることを意味する。
本発明による電力および照明システム内の任意のＬＥＤ搭載照明装置、例えばＬＥＤ、照明器具またはＬＥＤ取付具は、本発明による制御可能な電力および照明システム内の特定の照明イベントを実行するように命令することができる。照明コマンドは、ＬＥＤ登録チップを介して物理的ＬＥＤ搭載装置に入る。ＬＥＤ登録チップは、以上に詳述した通りである。容易に理解されるように、例えば照明器具またはＬＥＤ取付具等の１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置を含む制御可能な電力および照明システムにおいて、所望の場合、照明コマンドを、個々のＬＥＤ搭載照明装置、照明器具またはＬＥＤ取付具用の登録チップに、または、相互接続されたＬＥＤ搭載照明装置、照明器具またはＬＥＤ取付具のグループ用の登録チップに、照明システムおよび任意の非ＬＥＤ／非照明装置（存在する場合）の両方に電力を分配し、システム内の装置のためのデータ信号を含む適切なバスバー構成を介して、特に管状またはほぼ管状の導電性バスバー構成を介して、より具体的には管状またはほぼ管状の３本の平行な線路または通電導電性バスバーの構成を介して分配することができる。
データ管理／セキュリティ
以上に説明したように、更に他の態様によれば、本発明は、本明細書中に規定するシステム内の照明装置および非照明装置、特にＬＥＤ搭載照明装置、および非ＬＥＤ／非照明装置（存在する場合）用の制御可能な電力および照明システムを提供し、ここでは、照明制御システムが、放射パワーの測定に関するデータを記録する手段を含み、非照明の制御システムが、電力消費の測定に関するデータを記録する手段を含む。
これも以上に説明したように、システム内の特にＬＥＤ搭載照明装置用のライトの総数、およびシステム内のＬＥＤの配置は、特定の業務用／工業用および／または家庭用の用途における必要性に依存するが、本発明のシステムと電力線技術との組合せは、まず、１００，０００個以上の個別のＬＥＤを有するシステム内の照明、特にＬＥＤを管理して個別に制御する能力を提供することが有利である。
１００，０００個以上の個別のＬＥＤを有し、バスバーを介して分配される三相ＡＣ、特に低電圧ＡＣ電力、特に超低電圧ＡＣ電力を含み、本明細書中に詳述する態様のいずれかによる電力線技術による装置の自動制御と組み合わせた、業務用／工業用および／または家庭用の用途におけるＬＥＤ搭載照明装置および非ＬＥＤ系装置用の本発明の制御可能な電力および照明システムの特定の利点は、今までにないセキュリティのレベルを提供することにある。
本発明の制御可能な電力および照明システムにおいて使用されるＬＥＤ照明システムについては、この照明制御システムが、ＬＥＤアレイ全体、あるいはアレイ内の個別のＬＥＤまたはＬＥＤのグループの放射パワーの、連続分光放射測定なしの測定に関するデータを記録する手段を含むことが有利である。
従って、ＬＥＤアレイ制御システムを運動センサおよび光センサに接続することによって、リアルタイムまたは周期的なデータセットを提供する総合制御システムを実現することができ、この総合制御システムは、システム内の所定出力レベルの進行的／継続的な最適化および／または維持を可能にする。
従って、他の態様によれば、本発明は、本明細書中に以前に規定したＬＥＤアレイにより有効な光レベルを業務用／工業用または家庭用のシステムに提供する制御可能な電力および照明システムを提供し、上記制御システムの特徴は、ＬＥＤの波長、光強度または光周期の継続的測定の必要性が存在しないことにある。
更に他の態様によれば、上記制御システムを自然光測定器に接続して、業務用または家庭用の環境内で光レベルが変化した際にＬＥＤを調整するための制御を可能にする。
好適な態様によれば、電力および照明システムは、作業員／保守要員にとって安全である電圧レベルでＬＥＤに給電する能力である。このことは、照明システムを、ＡＣ超低電圧電源に接続することによって実現される。本明細書に定義した超低電圧は、ＡＣ５０ｖ以下（＜＝５０ｖ ＡＣ）のＡＣ電圧、より具体的には、ＡＣ１２〜５０ｖ、代表的にはＡＣ２４〜３６ｖであり、この電圧はバスバーを介してシステムに供給される。低電圧ＡＣレベルにて使用される場合、本発明の制御可能な電力および照明システムによって提供される、現在利用可能なシステムに対する他の安全上の利点は、一旦設置されると、建物の日々の保守を担う作業員が全ての照明装置、特にＬＥＤを安全に設置し保守することができることにある、というのは、これらが超低電圧三相ＡＣで動作しているからである。このことは業務／工業上の運用コストの低減をもたらす。照明システム、例えばＬＥＤアレイの全体効率は、整流を最適にする動作電圧を維持するように制御することができる。
従って、他の態様によれば、本発明では、本明細書中に規定する１つ以上のＬＥＤアレイおよび非ＬＥＤ装置を具えた電力および照明システムにおいて使用される制御システムが提供され、この制御システムは：ＬＥＤアレイ全体の、あるいはアレイ内の個別のＬＥＤまたはＬＥＤのグループの放射パワーの測定；上記電力および照明システムが用いられる建物内、あるいは建物の区域またはフロア内の光レベルの光センサによる測定；アレイ内の１つ以上のＬＥＤ、ＬＥＤのグループおよび／または電力および照明システム内の個別の非ＬＥＤ装置または非ＬＥＤ装置のグループへの電力レベルの測定に関するデータを記録する手段を含み、上記制御システムは、９０％以上の効率を維持するように動作電圧を制御する手段を提供する。
例えば、任意の所与の用途において、本開示による制御可能な電力および照明システムを実施するためには、入力三相ＡＣ電源、電圧降圧手段、および１つ以上の消費装置への、特に、三相ＡＣ／ＤＣ整流を行う１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置への電力の分配手段が必要とされる。容易に理解されるように、電力変換および整流手段は、本明細書で論じられた手段のうちのいずれであってもよく、これらは、上述したような多種多様な異なるＬＥＤ搭載照明装置および非照明装置に給電するために容易に適用することができる。電力は、上述の説明からも理解されるように、導電性バスバーを介して、１つ以上の電力消費装置、特に１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置に分配することができるが、代替的な導電手段を使用して本開示によるシステムに電力を分配することもできる。このようなシステムでは、三相電源が電圧降下装置に入力電力を供給して、入力電圧をより低い低電圧電源に変換し、この低電圧電力を、１つ以上の電力消費装置に分配するが、この電力消費装置のうち少なくとも１つは、例えばＬＥＤ取付具のようなＬＥＤ搭載照明装置であり、特に導電性バスバー装置を介する。電力線ゲートウェイまたはモデムのような通信機能を提供するための手段へのこの低電圧電力の分配は、特に、３本の平行な線および任意に１本の中性管状バスバーを有する主バスバー構成によって提供される。その後、１つ以上のＬＥＤ取付具のような１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置に、３本の平行な管状バスバー、および任意に１本の中性バスバーを含むバスバー装置の二次分配ブランチを介して電力を供給することができる。そのようなシステムでは、バスバー装置は、線路／通電導体の１つ以上を提供することにより、データが電力線モデムから、システムへ／システムから送信されることを可能にする。
本開示の実施形態である例示的なシステムのセグメントが図１に示されている。
１つのゲートウェイ
以上に説明したように、本発明は、電力および照明システム内の各個別の装置を独立して制御する手段を追加的に提供し、この個別の装置は照明装置、ＬＥＤ装置または非ＬＥＤ系装置であり、並びに電力および照明システム内の照明装置、ＬＥＤのグループまたは非ＬＥＤ系装置のグループ、あるいはＬＥＤのアレイを選択的に制御する手段を追加的に提供する。明らかなように、１つ以上のＬＥＤを含むこうした照明システムは異なる波長のＬＥＤを含むことができる。このことは、低電圧または超低電圧の制御線、電力線技術、または無線技術、あるいは中央マイクロコントローラによって命令される電力線技術と無線技術との組合せにより実現される。
このマイクロコントローラは、従来型パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）通信用の共通ゲートウェイとしても機能する。このデータは、制御可能な電力および照明システム内のいずれかのＬＥＤ、またはＬＥＤの任意の組合せの、各波長および光周期における光強度および放射パワーを、電流を変化させるかパルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modification）を取り入れるかのいずれかによって変化させるように構成することができる。
共通ゲートウェイ（マイクロコントローラ）とＰＣとの間の通信の方法は、シリアルまたはイーサネット（登録商標）等のハードワイヤ手段、または無線を通した、Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）、ＳＮＡＰ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（ＲＴＭ）（登録商標）、Ｘｂｅｅ（ＲＴＭ）（登録商標）、または他の無線プロトコルによるものとすることができる。
特に、電力線技術を中央マイクロコントローラと組み合わせて用いて、本発明における制御可能な電力および照明システム用の制御システム内に中央ゲートウェイを提供することは、特に現在利用可能な無線系システムに比べると、データ・セキュリティの視点から特に有利である。
本発明の電力線および中央マイクロコントローラベースのシステムを用いることによって、本発明の制御可能な電力および照明システム内の何千個または何万個ものＬＥＤおよび／または非ＬＥＤ系装置からの全データが、単一の共通ゲートウェイを通って導かれ、このことは、現在利用可能な無線系技術を用いれば必要になる何千個または何万個もの一連の個別の無線リンクを用いるよりも明らかに安全である。
この有益なデータ・セキュリティの態様に加えて、共通ゲートウェイとしての単一のマイクロコントローラとバスバー・アセンブリの電力線技術とを組み合わせた二重システムの使用は、何千もの異なるＷｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）チャネルを有する可能性のあるものよりも容易に保守および更新される。ゲートウェイ技術の利用法に関する例示および詳細は図面中に提供する。
例えばスマート技術を有する携帯装置、携帯電話、ラップトップ・コンピュータ、タブレット等のような、システム全体を通したモバイル接続用の装置を必要とするいくつかの非ＬＥＤ系装置が存在する。モバイル接続を必要とするこうした非ＬＥＤ系装置用の特注の制御機能は、無線周波数の無線信号を使用する装置に接続されたモバイル機器への無線接続／モバイル機器との間のデータ伝送を可能にする局所的Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）発生器の使用により可能にすることができ、このＷｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）発生器は、電力線技術によって給電され、あるいはその代わりに、指定されたＬＥＤからのＬｉ−Ｆｉの使用により給電されて、可視光通信（ＶＬＣ：visible light communication）手段を使用した無線の光ネットワーク技術を用いたモバイル機器への無線接続／モバイル機器との間のデータ伝送を可能にし、上記指定されたＬＥＤは電力線技術によって給電される。
従って、本発明では、以上の態様のいずれかにより規定されるバスバーを介して分配される低電圧、特に超低電圧の三相ＡＣの使用、および中央マイクロコントローラによって命令される電力線技術および無線技術を含む自動制御システムの使用により、電力または照明システム内の各個別の電力消費装置を独立して制御する手段、並びに電力および照明システム内のＬＥＤのグループ、または非ＬＥＤ系装置のグループ、あるいはＬＥＤのアレイを選択的に制御する手段を有する制御可能な電力および照明システムが提供され、上記個別の装置はＬＥＤ装置または非ＬＥＤ系装置である。
他の態様によれば、以上の態様のいずれかにより規定されるバスバーを介して分配される低電圧、特に超低電圧の三相ＡＣの使用、および中央マイクロコントローラによって命令される電力線技術および無線技術を含む自動制御システムの使用により、電力または照明システム内の各個別の電力消費装置を独立して制御する手段、並びに電力および照明システム内のＬＥＤのグループ、または非ＬＥＤ系装置のグループ、あるいはＬＥＤのアレイを選択的に制御する手段を有する制御可能な電力および照明システムが提供され、上記個別の装置はＬＥＤ装置または非ＬＥＤ系装置であり、上記無線技術は：Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）；Ｌｉ−Ｆｉ；Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）とＬｉ−Ｆｉの組合せから選択したものである。
モバイル・ネットワーク機能を必要とする非ＬＥＤ系装置への無線接続を必要とする、本発明における制御可能な電力および照明システムにおけるデータ・セキュリティを強化するために、以上の態様のいずれかにより規定されるバスバーを介して分配される低電圧、特に超低電圧の三相ＡＣの使用、および中央マイクロコントローラによって命令される電力線技術および無線技術を含む自動制御システムの使用により、電力または照明システム内の各個別の装置を独立して制御する手段、並びに電力および照明システム内のＬＥＤのグループ、または非ＬＥＤ系装置のグループ、あるいはＬＥＤのアレイを選択的に制御する手段を有する制御可能な電力および照明システムが提供され、上記個別の装置はＬＥＤ装置または非ＬＥＤ系装置であり、上記無線技術は、システムから１つ以上の非ＬＥＤ系装置へのＬｉ−Ｆｉ無線接続、および１つ以上の非ＬＥＤ系装置からシステムへのＷｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）無線接続を提供する手段を含む。
非ＬＥＤ系モバイル機器用の制御システムを図面中に例示して説明し、この制御システムは、Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）およびＬｉ−Ｆｉ接続、並びに電力線を介して制御されるＬＥＤ照明を含む。
疑問を避けるために、このことはデータの伝送および制御機能用である。装置とシステムとの間に通信が存在する場合、このことは、制御機能および／またはデータの伝送用であり、システムと装置との間に通信が存在する場合、このことは制御機能および／またはデータの伝送用である。一実施形態では、伝送が装置については一方向でありシステムについては他方向である場合、Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）／Ｌｉ−Ｆｉシステムを用いる。
各波長の光強度および光周期を、各個別のＬＥＤ、ＬＥＤのグループ、各ＬＥＤストリップ、またはストリップのグループ、あるいはアレイ全体中の１つ以上の指定したアレイに合わせて制御する能力は、本発明の制御可能な電力および照明システムを用いる業務用／工業用または家庭用のシステムの所定領域内の周辺光条件に応じてＬＥＤを変化させるためのフィードバック・ループを可能にする。こうした所定領域は、要望に応じて、建物全体、例えば建物内の廊下または階段のように、建物内の１つ以上の部屋またはフロア、または区域、あるいは領域または空間、部屋または空間のグループ、または１つ以上のフロア、あるいはＬＥＤの他のあらゆる構成とすることができる。このことは、ＬＥＤの光子生成を最適化することによって照明関係の電力の最適な利用を可能にする。
一旦、システムが設置され建物が使用中になると、最適化プロセスを用いることができ、こうした進化的な最適化プロセスは、指定期間（分単位、時間単位、日単位、週単位、月単位）にわたって、光センサおよび／または運動センサの使用により照明の必要性を評価することを可能にし、結果的なデータは制御システムを介して収集される。こうしたデータの処理は、この指定期間にわたって基準値として事前設定される照明レベルを提供し、次に、効率的な光レベルの継続的提供のために、撮像兼光センサ装置に制御システムを接続することによって、この照明レベルを監視して制御して、光をリアルタイムで制御するためのフィードバック・ループを可能にする。
ＬＥＤ
ＬＥＤは発光ダイオードであり、本発明の制御可能な電力および照明システムにおいて使用される照明アレイでは、あらゆる適切なＬＥＤを利用することができる。一般に、あらゆる特定の業務用、工業用、家庭用システムまたは本明細書に定義されるような混合されたシステムを含む用途において使用されるＬＥＤは、システムの特定部分に対して、所望の波長範囲にわたる光、あるいは特定波長の光を供給する能力のために選択される。
本発明における制御可能な電力および照明システムでは、ユーザの好み、および任意の特定環境において要求される光のレベルに応じて、ＬＥＤライトの間隔をおくことができる。
本明細書中に規定する局所的登録チップを内蔵するように構成することができるあらゆる市販のＬＥＤ照明を、本発明の制御可能な電力および照明システムにおいて用いることができる。疑問を避けるために、本発明の制御可能な電力および照明システムは主に白色／広域スペクトルのＬＥＤ照明の提供に指向しているが、システム全体にわたって、あるいは、例えばＩＲまたはＵＶ等のシステムの特定部分または区域に特注のＬＥＤ有色光を提供するＬＥＤ照明も、特定のＬＥＤの使用により、本発明のシステムによって提供することができる。
本発明のシステムにおいて使用される特定のＬＥＤの選定および選択は、用途の特定のニーズに依存する。明らかなように、より複雑な用途では、建物の異なる区域、部屋、フロア、さもなければ所定部分において、あるいはこれらの区域、部屋、フロア、等の特定の要求に応じて照明すべき領域内で、異なるＬＥＤ照明装置を用いることができる。本発明の電力および照明システムを使用して制御するための、例えばＬＥＤアレイ等の照明装置内に組み入れることができるＬＥＤの数は、システムを適用すべき特定の用途の相対規模のみによって制限される。
有利には、本発明の制御可能な電力および照明システムは、給電して照明すべき特定環境の必要性に応じて、領域単位で、部屋単位で、区域単位で、またはフロア単位で設計することができるＬＥＤライト、特にＬＥＤアレイを提供する。
本発明の制御可能な電力および照明システムの使用は、まず、何百万個ものＬＥＤを具えた大規模な業務用／工業用システムにおいて、今までにない数のＬＥＤを利用する潜在能力を可能にする。本発明のシステムは、ＬＥＤタイト、特にＬＥＤアレイを個別に、グループ単位で、あるいは全部一緒に特定方法で制御することができる手段を提供することが有利である。本明細書中に詳述するように、本発明のシステムの使用によって提供される制御の度合いは、今までにないレベルのフレキシビリティをもたらす。
疑念を避けるために、そして特定の態様によれば、本発明の電力および照明システム内で使用される各ＬＥＤライト、またはストリップ、あるいは各ＬＥＤライト取付具は、電圧の局所的変換および最終的補正のための手段を含む。一般に、変換および補正のためのこうした局所的手段は、以前に定義したように、低電圧または超低電圧の三相ＡＣをＤＣに変換して局所的にＬＥＤに供給するための好適な整流手段等の局所的手段を含む。
本明細書にて使用するための、特に有用な装置によれば、各ＬＥＤストリップ、あるいはＬＥＤライト取付具は、ＬＥＤ、ＬＥＤ登録ストリップまたはチップ、局所的整流器、および随意的に電力線通信チップを具えた完結したユニットである。
疑念を避けるために、上述した特に有用なＬＥＤ構成において本明細書で使用されるような、または本明細書における任意の他のＬＥＤ搭載照明装置のための制御システム内で使用されるような電力線チップは、照明システム内のＬＥＤチップのための命令（本明細書ではデータまたは情報としても知られている）を解釈するように適合されている。電力線チップは、照明システム用の現実世界での命令、即ち、「点灯」、「減光」、「指定時間Ｘだけフラッシュ」を受け取り、これらの命令をＬＥＤチップに送信するための簡単なコマンドに変換する。ＬＥＤチップおよび電力線チップは、互いに連携して動作し、照明システムの調整された制御を提供する。
上述したように、本システムは、少なくとも１つの装置デバイスがＬＥＤ搭載照明装置である１つ以上の電力消費装置に電力および制御を提供し、容易に理解されるように、更なる非照明／非ＬＥＤ搭載装置が存在する場合、これらの装置のための命令の制御も容易にするために、装置特有の登録チップを装備することもできる。
一般に、本明細書中に詳述する制御可能な電力および照明システムのあらゆる特定の態様において使用されるＬＥＤは、これらのＬＥＤを用いる特定の業務用／工業用および／または家庭用の用途全体を通しての所望の波長範囲にわたる光、あるいは上記用途のある区域内に特定色を提供するための特定波長の光を供給する能力のために選択される。
本発明において使用される好適な有色および広域スペクトルのＬＥＤは：約４００ｎｍ〜約７００ｎｍ；約４６０ｎｍ〜約６４０ｎｍ；約４６０ｎｍ；約５６０ｎｍ；約６４０ｎｍの範囲内の波長を提供することができるＬＥＤから選択され、こうした波長は個別のＬＥＤによって、グループまたはストリップの形に配列された１つ以上のＬＥＤによって、あるいはアレイ内のすべてのＬＥＤによって提供される。
これに加えて、本発明のシステムは、１つ以上のＵＶまたはＩＲ ＬＥＤを、こうしたＩＲまたはＵＶ ＬＥＤが、用途に応じて、それぞれ約４００ｎｍ未満または約７６０ｎｍ超の波長を有する個別のライトあるいはグループとして、または照明システム全体として含んで、特注の照明要件を、業務用／工業用および／または家庭用の用途向けの電力および照明システムの特定部分にも全体にも提供することができる。
このように、白色／広域スペクトルＬＥＤ照明を提供するのに適したＬＥＤに加えて、ＬＥＤアレイは、白色および／または広域スペクトルＬＥＤと組み合わせられた１つ以上の赤外線発光ダイオード（ＩＲ−ＬＥＤ）を含み、または完全にＩＲ−ＬＥＤからなることができる。ＩＲ ＬＥＤは、典型的には遠隔制御ユニットで使用される波長と同様の波長で、可視光よりも長い波長の光を送出する。従って、肉眼では見えないが、多くのデジタル装置によりＩＲ ＬＥＤを検出することができ、よってＩＲ ＬＥＤは、光センサの起動または遠隔トリガを必要とするシステムに用途を有する。ＩＲＥＤは、典型的には、７７０ｎｍ〜９５０ｎｍの領域に波長を有し、検出システムでの使用が知られている。波長が７７０ｎｍ、８７０ｎｍ、８８０ｎｍ、９４０ｎｍ、および／または９５０ｎｍのＩＲＥＤは、煙探知および「光スイッチング」を含む多様な用途のために、非照明検出装置と組み合わせて使用することが知られている。
疑問を避けるために、本発明の電力および照明システムは、異なるＬＥＤライト取付具の混合（本明細書にてＬＥＤ器具またはＬＥＤ搭載装置としても既知である）、および／または、異なる波長を有する有色、広域スペクトル、ＵＶまたはＩＲ ＬＥＤの混合を具えることができる。
「約」とは、実質的に本明細書中に規定する波長を提供するあらゆるＬＥＤまたはＬＥＤのグループが本発明における使用に適していることを意味する。
従って、本発明は、ＬＥＤストリップ照明／ＬＥＤストリップライト；ＬＥＤライトを含むストリップ；ＬＥＤスポットライト、ＬＥＤ投光ライト、およびこれらの混合を含む新規な電力および照明システムを提供する。
照明システム制御
本明細書中に詳述するように、上記システムは、適切な登録チップ、およびチップの形態にすることができる局所的インバータの使用により、電力および照明システム内のＬＥＤ搭載照明装置、特にＬＥＤおよび（存在すれば）非ＬＥＤ装置を管理する局所的手段を含む。疑問を避けるために、システム内のＬＥＤ、あるいは登録されたＬＥＤのグループまたはストリップにおける電圧降下の自動補正は、各ＬＥＤ上の、あるいはＬＥＤのグループまたはストリップ上の局所的インバータによって行われ、登録チップは、適切な制御システムによるシステム内のＬＥＤライトまたは非ＬＥＤ装置の識別および個別および／またはグループ制御を可能にする。
あらゆる特定のＬＥＤ照明の選択が、照明すべき特定の業務用／工業用および／または家庭用の用途の要求に依存するが、特定のＬＥＤ照明を本発明のシステム内で動作するように構成することができる手段は次の通りである：
１．有利なシステム制御を可能にするために、各ＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループ、あるいはＬＥＤライトのストリップ、あるいはＬＥＤライトを含むストリップに登録チップを取り付け、この「登録チップは別個に識別して制御することができる。こうしたチップをあらゆる特定のストリップに取り付けることができる手段は、以上に詳述したものであり、個別のＬＥＤライトまたはＬＥＤライトのグループへのチップ取付に適用することができる；
２．設置時に、各ＬＥＤライト、あるいはＬＥＤのグループまたはストリップを、入力電流および「オン−オフ」パルス幅全体にわたって、目的に合わせて設計された分光計または分光放射計を用いて較正し、これにより、制御システムが、各ＬＥＤライト、ＬＥＤライトのグループ、ＬＥＤライトのストリップ、またはＬＥＤライトを含むストリップによって伝えられる波長、光強度、および光周期を伝達し記録することを可能にする。こうした較正を実行することができる手段は、以上に詳述した通りである。
本明細書中に規定する、本発明のＬＥＤアレイ用制御システムは、スマートなソフトウェアを用いて、種々のデータ源、照明登録チップ、整流器制御手段、電力線通信チップ、無線技術、ローカルＰＣ、または他のデータ捕捉手段を管理して、こうしたデータ捕捉にリアルタイムで応答した成長装置全体の適合された監視および制御を提供する。
一態様によれば、本明細書中に規定する制御可能な電力および照明システムは、１つ以上のＬＥＤストリップ、またはＬＥＤストリップのグループ、またはＬＥＤのグループ、あるいは個別のＬＥＤライト取付具／ＬＥＤを含むＬＥＤ照明に、登録チップ、局所的整流器、および随意的に電力線通信チップが取り付けられている。
代案の態様によれば、本明細書中に規定する電力および照明システムは、ＬＥＤストリップ、またはＬＥＤストリップのグループ、またはＬＥＤのグループ、あるいは個別のＬＥＤライト取付具／ＬＥＤに、登録チップおよび局所的整流器が取り付けられ、この登録チップは、ローカル／中継器無線技術との通信用の手段を提供する。
別の態様によれば、上述したようなシステムが提供され、ここで、各電力消費装置、即ち、個々のＬＥＤ搭載照明装置、および／または非ＬＥＤ装置（存在する場合）、またはＬＥＤ搭載照明装置のグループおよび／または非ＬＥＤ装置（存在する場合）、またはＬＥＤ搭載照明装置および／または非ＬＥＤ装置（存在する場合）のアレイは、個別にまたは選択的に登録されており、システムは、無線で遠隔的に監視および制御することができ、ＬＥＤ搭載照明装置内の個々のＬＥＤ、またはＬＥＤ照明器具のストリップのＬＥＤは、登録チップ、並びに局所整流器および電力線通信チップを装備しており、または登録チップは局所的／リピータ無線技術との通信手段を提供し、それ故にＬＥＤ搭載照明装置および／または非ＬＥＤ装置（存在する場合）は、インターネットを介した制御に適している。
従って、本発明は、市販のＬＥＤ照明を、本明細書中に規定する新規な電力および照明システムにおける使用、およびその管理および制御に適合させる方法を提供する。
成長に関連する用途における使用／生体への近接
前述したような成長に関連する用途、特に成長システムで使用するための用途におけるＬＥＤ照明のための制御可能な電力および照明システムの使用は、現在の２４／７監視システムと比較して運用コストにおいて前例のない効率を提供し、より資本集約度が低く、典型的には３０％安く設定することができる。本発明による制御可能な電力および照明システムは、こうした用途、特に成長システムにおいて使用するための、三相ＡＣ電力、特に低電圧ＡＣ電力、特に超低電圧ＡＣ電力を利用する、信頼性が高く、効率的で、制御可能かつ高感度な照明システムを、特に、生体、成長素材、人または動物に近接させて使用するためのＬＥＤアレイを含む制御可能な電力およびＬＥＤシステムを初めて提供する。
本開示は、上述したような成長に関連する用途におけるＬＥＤライトの間隔、特に例えば植物等の成長素材付近にて適切に近接して最適な均一性を達成する業務的または家庭的成長システムにおけるユーティリティにも関する。
本発明による制御可能な電力および照明システムは、植物、成長素材、動物および／または人に近接して非常に低いレベルの歪んだ光（電気高調波または他のものによる望ましくない歪み）を提供する。
本開示は、上述したような成長に関連する用途において、特に植物とＬＥＤライトとの間の工業的または家庭的成長システムにおいて使用するための、成長材料と照明装置との間の距離の安全な調整にも関する。
本開示は、上述したような成長に関連する用途、特に工業用または家庭用の成長システムにおいて使用するための、本発明による電力および照明システムにおけるＬＥＤ照明により、補助光または成長チャンバあるいは多層成長における唯一のライトまたは成長環境において広い表面積１ｍ２〜１０，０００ｍ２超にわたる波長、強度および光周期を個別に制御可能とする方法にも関する。
この開示は、自動制御、デジタル収集および報告の提供、並びにリアルタイムでの波長、放射強度、光周期および他の成長パラメータの監視および管理にも関しており、また、上述したように成長に関連する本発明による電力および照明システムの用途における、特に成長システムにおいて使用するための成長パラメータおよび他の条件にリンクされたフィードバック・ループおよび進化アルゴリズムの使用にも関する。
歴史的には、業務用／工業用の温室では、植物が、種々の形態の照明、ＨＩＤナトリウムランプ等の下で成長してきた。これらの照明は、光を均等に分布させ、これらのランプが生成する大量の熱による被害を回避するために、植物の上方の高所、一般に植物から約２〜４メートル（ｍ）の所に配置される。
これらのナトリウムＨＩＤランプは一般にＡＣ２４０ｖで給電され、一般に白色光を生成する。これらのランプは、全出力に達するまでに２、３分を要し、照明波長を調整することができない。従って、これらは長い光周期および長い暗周期を有するシステムにおける使用にしか適さない。発光ダイオード（ＬＥＤ）照明技術の導入、特に電力効率の増加およびコストの低減は、ＨＩＤナトリウムランプをＬＥＤ設備に置き換えることへの関心をもたらした。これに加えて、各波長を独立して制御し、光強度および光周期を変化させる能力は非常に魅力的である。ＬＥＤを用いて光周期をミリ秒単位から時間単位まで変化させることは技術的に可能である。ＬＥＤ照明の製造業者は、１００個もの高電力ＬＥＤを組み込むことが多い従来型のプリント回路基板（ＰＣＢ）を用いて小型の照明アレイを設計してきた。これらはＩＰ等級付けされ、一般にＡＣ２４０ｖの高電圧で給電される。
業務用の成長装置は、高い光学効率で最適な成長を行うために、ＬＥＤストリップが特異的に配置され、ＬＥＤストリップ上のＬＥＤが特定の様式で間隔をおくことを必要とする。
現在の小型ＬＥＤ照明アレイは、ファンで空冷されることが多い、というのは、一般に電力の５０％超が放射パワーではなく熱に変換されるからである。こうしたＬＥＤアレイは、その高い熱出力に加えて、ＬＥＤ光が拡散する様式に起因して、成長装置に近接して使用するには不適切である。成長装置では、こうした小型ＬＥＤアレイは一般に成長作物の２ｍ〜４ｍ上方に配置され、関連する熱損失、および結果的な植物の成長サイクルに対する影響を伴う。効率を増加させる努力のうちに、より小型のストリップ型ＬＥＤアレイが設計され、これらのＬＥＤアレイは成長作物にずっと近接して配置することができるが、これらのストリップ内のＬＥＤは一方向のみに均一に配置されているので、要求される一様な光分布を提供するためには、これらのＬＥＤを成長作物の少なくとも５０ｃｍ上方に配置しなければならない。
出願人は、以前に定義したように成長に関連する、特に成長システムにおける使用に関連する用途において使用するための、制御可能な電力および照明システムを提供する必要性、特に、一様な様式の放射パワー分布を提供することができるＬＥＤストリップに電力を供給するこうした制御可能なシステムの必要性を認識し、これらのＬＥＤストリップは、現在利用可能な従来型の小型またはストリップ型ＬＥＤ照明アレイよりも成長素材の近くに配置することができる。特に、出願人は、以前に定義したように成長に関連する、特に、一様なパワーを最小の光路で供与するストリップ型ＬＥＤ照明アレイ（ＬＥＤストリップ）を含む成長システムにおける使用に関連する用途において使用するための、制御可能な電力および照明システムを提供する必要性が存在することを認識し、これらのＬＥＤ照明アレイは、発生する熱を成長素材の近く（成長素材から＜５０ｃｍ）に留めることができる。
業務用の視点からは、本発明の制御可能な電力および照明システムにおいて使用するためのこのように改良されたＬＥＤストリップを費用効果的な方法で動作させることができれば相当な利益である。以前に定義したように成長に関連する広範な用途にわたる利用向け、特に成長条件にわたる業務用の利用向けには、こうしたＬＥＤストリップは、これらの電力および熱の利点を、乾燥、湿潤または湿気の条件における使用のための関連する安全基準に準拠する方法で提供するべきである。ある範囲の異なる作物を１つの場所で生産することができる業務用／工業用成長装置の複雑性が増加するものとすれば、こうしたＬＥＤストリップの波長、放射パワー、および光周期を遠隔制御する能力は、効率的な成長装置にとっての前提条件である。
温室およびポリトンネル・システムのような多数の業務用植物成長装置は、人口光並びに自然光を共に用いる。利用可能な光の最適な効率のためには、影を最小にするべきであり、かつ通過して成長作物に当たる自然光の量を最大にするべきである。このことは、現在利用可能なシステムのいずれでも不可能である、というのは、以上に説明したように、これらのシステムは、成長する生体を過熱から保護するために、成長する生体からある程度の距離をおいて配置しなければならないからであり、このことはシステム全体の設計が非効率的であることを意味する。市販のＬＥＤライトはＤＣ電流で給電され、このことは、これらは一般に、代表的にはＡＣ２３０ｖ〜ＤＣ２４ｖのインバータに近接して配置されることを意味する。本明細書中で前に説明したように、低電圧ＤＣでは短い距離で大幅な電圧降下があり、このことは、成長装置におけるシステム効率のためには、特にＡＣ／ＤＣインバータをストリップから５ｍ未満、一般にストリップから約２ｍの距離をおいて配置しなければならないことを意味する。
現在利用可能なＬＥＤストリップを成長作物に近接して配置する際には、要求される光の一様性を提供するために、各ＬＥＤライト間の間隔をストリップに沿って増加させなければならず、かつ必要な熱を供給するために、隣接するＬＥＤストリップ同士をより近くに配置しなければならない。このことは、数を増加させたＬＥＤストリップを使用することを必要とし、関連する設置および継続的運用のコストの増加を伴い、関連するＤＣ電圧降下の恐れの増大を伴う。
この問題を解決するための今までの努力は、従来型のＬＥＤライトを従来型のＬＥＤストリップ内で利用する改良形のシステムを、より小さいサイズのＡＣ／ＤＣインバータの数の増加、ＬＥＤおよびインバータのコストの増加、およびはるかに大量の高電圧ＡＣ配線を伴って提供してきた。このことは、すべての配線およびインバータがＩＰ等級付けされなければならない業務用／工業用成長装置において特に高価になり、また、こうしたシステムの複雑性は、各ストリップを制御するために必要な方策、並びにそこで発生する波長、光強度および光周期が非実用的になると共に、何らかの故障が発生すれば危険になり得ることを意味する。
従って、本発明の制御可能な電力および照明システムにおいて使用するのに好適な、放射パワー分布を一様な様式で提供することができるＬＥＤストリップを提供する必要性が存在し、これらのＬＥＤストリップは、現在利用可能な従来型の小型またはストリップ型ＬＥＤ照明アレイよりも成長素材の近くに配置することができ、現在利用可能な、ＬＥＤライト／ＬＥＤストリップの間隔を増加させた構成に関連する欠点を克服する。特に、本発明の制御可能な電力および照明装置において使用するのに好適な、一様なパワーを最小の光路で、安全で効果的な方法で供与するストリップ型ＬＥＤ照明アレイ（ＬＥＤストリップ）を提供する必要性が存在し、これらのＬＥＤ照明アレイは、発生する熱を成長素材の付近（成長素材から＜５０ｃｍ）に留めることができる。
出願人は、植物のような成長することができる生命体に近接して使用するのに適した、三相ＡＣ電力を利用する本発明の制御可能な電力および照明システムで使用される改良形のＬＥＤアレイを発見した。本発明の改良形のＬＥＤアレイでは、成長装置における使用に適したあらゆるＬＥＤを利用することができる。本明細書中に規定する、植物の成長に適したシステムにおいて使用される好適なＬＥＤは：約４００ｎｍ〜約７５０ｎｍ；約４６０ｎｍ〜約６４０ｎｍ；約４６０ｎｍ；約５６０ｎｍ；約６４０ｎｍの範囲内の波長を提供することができるＬＥＤから独立して選択され、こうした波長は、個別のＬＥＤによって、グループ単位に構成された１つ以上のＬＥＤストリップによって、あるいはアレイ内の全てのＬＥＤストリップによって提供される。特に、バイオレット＃１またはバイオレット＃２のＬＥＤ照明の供給のための約４００〜約４２０ｎｍの波長、またはブルーＬＥＤ照明の供給のための約４５５ｎｍの波長、グリーンＬＥＤ照明の供給のための約５３０ｎｍの波長、またはハイパーレッドまたは赤色照明の供給のための約６６００ｎｍ〜約７３０ｎｍの波長を提供することができるＬＥＤは、本明細書に定義されるように、三相ＡＣ電力、特に低電圧三相ＡＣ電力、より具体的には超低電圧三相ＡＣ電力を利用する制御可能な電力および照明システム用の、あらゆる用途において使用するのに好適なＬＥＤである。
付加的な実施形態によれば、本発明は、生体に近接した一様かつ安全な様式のＬＥＤ照明を構成し制御する方法を追加的に提供し、この構成は、以上に詳述した、三相ＡＣ電力を利用する制御可能な電力および照明システムでの使用に適している。
従って、成長装置において使用される、本発明の制御可能な電力および照明システムで使用される改良形のＬＥＤアレイが記載され、このＬＥＤアレイは、平行に配列された一連の個別のアルミニウム製ストリップを具え、１つ以上の個別のＬＥＤライトは、各個別のストリップの長さ方向に沿って任意距離の間隔をおくことができ、各個別のストリップは、隣接する各個別のストリップから同様な距離の間隔をおき、ＬＥＤアレイによって提供されるＬＥＤパターン全体は一様なグリッド（格子）に近く、上記ＬＥＤストリップは三相ＡＣ低電圧電源、特に超低電圧三相ＡＣ電源によって給電されるように適合されている。
以上に詳述したように、本発明に従って、三相ＡＣ電源、特に低電圧ＡＣ、より具体的には超低電圧ＡＣを使用する本発明の制御可能な電力および照明システムの使用は、高電圧ＡＣ電源を使用する必要性を取り除く。出願人は、生体の成長の促進用に構成された制御可能な電力および照明システムにとって特に有利であり、このことは、高電圧ＡＣ電源を温室または他の成長チャンバ内の成長環境の近くに配置する必要性はもはや存在しないことを意味し、理想的には、あらゆる高電圧ＡＣを外部位置へ排除することを可能にするからであることを見出した。
三相ＡＣ電源、特に低電圧ＡＣ、より具体的には超低電圧ＡＣを採用する本発明の制御可能な電力および照明システムの使用により、以前に詳述したように、改良された制御可能なＬＥＤアレイを、例えば植物、温室の作物、野菜、レタス、果物、トマト、キュウリ、花卉、藻類、微生物のような成長する生命体に近接して利用することを可能にすることが有利である。疑問を避けるために、本発明における改良形の制御可能なＬＥＤアレイは、成長タワー内で成長することができる生命体の成長の促進または管理における使用にも適している。以下に詳述するように、上記の改良形の制御可能なＬＥＤアレイは、現在利用可能なＬＥＤアレイに関連する安全上の懸念および大幅なコストの問題を克服しつつ、現在のシステムに関連する熱関係および／または光拡散関係のリスク（危険性）なしに、成長する生命体に近接して使用することができる。
疑念を避けるために、成長装置における使用に適したＬＥＤについて本明細書中に定義するＬＥＤアレイ、または改良形のＬＥＤアレイ、あるいは現在のＬＥＤアレイとは、制御可能なＬＥＤアレイを意味し、こうした制御は、主要な電圧降圧装置、特に主変圧器にリンクされた三相ＡＣ電力、特に低電圧三相ＡＣ電力、より具体的には超低電圧三相ＡＣ電力を含む制御可能な電力および照明システムによって行われ、三相ＡＣ電力は、導電性バスバーを介して分配され、このシステムは以上に詳述したＬＥＤアレイの出力を自動制御する手段を有する、低電圧ＡＣ電力がバスバーを介して分配される。
疑念を避けるために、以後の成長に関連する用途に関連して使用される用語の定義は、他に特定されない限り、前に与えられた定義に従うものとする。
成長材料に対するＬＥＤアレイの近接した相対位置
本明細書中に規定する「近接した」は、本発明の電力および照明システムによって制御するのに適したＬＥＤアレイを、以前に定義されるように、成長に関連する用途における成長材料から、特に成長装置内で成長する生命体から：５０ｃｍ未満；約５ｃｍ〜約２５ｃｍまで；約５ｃｍ〜約２０ｃｍまで；約５ｃｍ〜約１５ｃｍまで；約５ｃｍ〜約１０ｃｍまでの距離に配置することができることを意味する。
従って、制御可能なＬＥＤアレイ、特に、以下に説明するように、成長に関連する用途において使用するのに適した制御可能なＬＥＤアレイに関連して以前に詳述したように、三相ＡＣ電力を使用する制御可能な電力および照明システムの使用により、選定した成長サイクル内で特定の生命体について、成長に関連する用途において選択された成長材料における予測される成長要件に応じて、特に、予測される成長の高さに応じてＬＥＤアレイを選択的に位置決めすることを可能にするフレキシブルなシステムを追加的に提供する。以下に説明するように、本発明は、アレイ内のＬＥＤストリップの異なるグループを互いに異なる高さに位置決めして、異なる材料／生命体／植物の成長にも、特定の材料／生命体／植物の成長サイクルにおける異なる段階にも、特定の園芸、農業または水産物の用途における要件に応じて対応することを可能にすることが有利である。
本明細書では、成長に関連する用途において使用するための制御可能な電力および照明システムも提供され、ここで、照明は１つ以上のＬＥＤアレイを含み、各ＬＥＤアレイは１つ以上のストリップを含み、１つ以上の個々のＬＥＤライトは、各個別のストリップの長さに沿って任意の距離だけ離間しており、ＬＥＤを含むストリップは、三相ＡＣ低電圧電源によって給電されるように適合されており、
（ｉ）アレイに分配される三相ＡＣ電力は、外部の電圧降圧装置によって低減され、
（ｉｉ）三相ＡＣ電力は、導電性バスバーによって分配され、
（ｉｉｉ）各ストリップに供給される三相ＡＣ電力は、接続された各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して低電圧ＤＣに変換され、各ストリップは接続された負荷であり、
（ｉｖ）システムは、ＬＥＤアレイ全体またはアレイ内の個々のＬＥＤライトあるいはＬＥＤライトのグループの出力を自動的に制御する手段を含み、
（ｖ）任意に、１つ以上のＬＥＤアレイは、成長システムにおける成長する生体から５０ｃｍ未満の距離に配置される。
更なる態様によれば、直上に定義したように成長に関連する用途において使用するための制御可能な電力および照明システムが提供され、ここで、各ＬＥＤ搭載照明装置に供給される三相ＡＣ電力は、主ＡＣ電圧降圧装置によって低減される。
更に別の態様によれば、成長に関連する用途において使用するための上記の制御可能な電力および照明システムでは、各ＬＥＤ搭載照明装置に供給される三相ＡＣ電力は、主電圧ＡＣ降圧変圧器によって低減され、この電力は三相超低電圧（ＡＣ実効値＜＝５０Ｖ）である。
更に別の態様によれば、成長に関連する用途において使用するための上記の制御可能な電力および照明システムでは、各ＬＥＤ搭載照明装置に供給される三相ＡＣ電力は、主ＡＣ降圧変圧器によって低減され、この電力は三相超低電圧（ＡＣ実効値＜＝５０Ｖ）であり、システムに供給される三相ＡＣ電力は、導電性バスバーによって分配され、バスバーは管状またはほぼ管状である。
成長素材または生命体に対するアレイ内のＬＥＤストリップの相対位置は、使用する成長装置の性質に応じて変化させることができる。成長素材または生命体に対するアレイ内のＬＥＤストリップの相対位置の好適な構成は、次のものを含む：
−アレイのＬＥＤストリップが、成長する生命体または材料の上方に適切な距離をおいて配置される成長装置；
−アレイのＬＥＤストリップが、垂直方向に位置決めされた成長する生命体または材料から適切な距離をおいて垂直方向に位置決めされる成長装置；
−ＬＥＤストリップの配列が、成長する生命体または材料の真下に適切な距離をおいて配置される成長装置；
−ＬＥＤアレイが、成長する生命体または材料にほぼ平行に配置され、かつ適切な角度に位置決めされて、成長のための熱および光を提供する成長装置。
疑問を避けるために、本明細書中に定義する「ほぼ垂直である」とは、成長する生命体または材料に対して９０°の角度に配置されたアレイを有するシステム、並びにこのアレイが、垂直な配列に関連して同等の成長パラメータ、即ち熱および光を実質的に提供する様式に配列されているシステムを含む。こうしたシステムは９０°＋／−５°のアレイを含むことができる。
例えば、ＬＥＤストリップが垂直方向に位置決めされる成長装置では、これらのストリップは、支持される植物の任意の単一行の片側に沿って；または支持される植物の任意の単一行の両側に沿って位置決めすることができ、あるいは、ＬＥＤストリップの配列に対して行の形に支持される植物同士の間にストリップを設けるように位置決めすることができる。
１つの態様によれば、本発明は、成長装置みおいて使用するための本明細書に定義したような、１つ以上のＬＥＤアレイを含む制御可能な電力および照明システムを提供し、各ＬＥＤアレイは平行に配列された一連のアルミニウム製ストリップを具え、個別のＬＥＤライトは、各個別のストリップの長さ方向に沿って任意距離の間隔をおき、各個別のストリップは、隣接する各個別のストリップから同様な距離の間隔をおき、ＬＥＤアレイによって提供されるＬＥＤパターン全体は一様なグリッド（格子）に近く、これらのＬＥＤストリップは三相ＡＣ低電圧電源によって給電されるように適合され、各ＬＥＤアレイは１つ以上の成長集団に関連する。
本明細書中に定義する成長集団は、垂直方向またはほぼ垂直方向に配列されたトレイまたは棚の積層、並びに水平方向またはほぼ水平方向に配列されたトレイまたは棚の積層を共に含み、これらのトレイまたは棚内に成長させる生命体が配置され、これらのトレイまたは棚は、水耕、気耕、あるいはトレイまたは鉢ベースの成長装置または土壌装置を保持するように構成されている。疑念を避けるために、本明細書で定義される成長集団は、例えば、実質的にトレイまたは棚等の垂直な縦積みまたは横列の中間位置に存在するトレイまたは棚を更に含み、これらは、水平位置から５°超〜８５°未満の角度、即ち、水平（平坦）位置から約６°〜約８４°の間に配置される。本明細書で定義される垂直または水平に対して、「実質的に」という用語は、水平位置から５°以下、または垂直位置から９０°＋／−５°の積層または列を含む。
本発明における制御可能な電力および照明システムにおける使用に適した上記改良形のＬＥＤアレイは、例えば温室またはポリトンネルのような自然光を採り入れるシステム、並びに例えば閉鎖型のタワーシステムのような自然光を採り入れないシステムを含む、本明細書に定義されるような成長に関連広範な用途、特に広範な成長装置にわたるユーティリティにおいて利用することができる。
本発明の制御可能な電力および照明システムは、まず、生体の成長を促進するためのシステムにおいて使用される複合型のＬＥＤシステム用の「プラグ・アンド・プレイ」システムを提供し、こうしたシステムは、栽培者が対応すべき所望の成長装置に応じて設計し変更することができ、次に、本明細書中に詳述するように、個別のＬＥＤ、またはＬＥＤのグループを登録して定期的に較正することができることが有利である。
本発明のＬＥＤアレイを温室内および支持される成長装置内で使用するための好適な照明構成は、以下に説明する。
明らかなように、本発明の制御可能な電力および照明システムによって提供される設計および制御の有利なフレキシビリティは、並外れた効率、以下に詳述するＬＥＤアレイにより提供される所望のグリッドパターン、および、本明細書に詳述されるように、局所的整流による三相ＡＣの使用に連結した現在利用可能な小型のストリップ型ＬＥＤに対して強化された安全性の特徴との組合せで、このシステムを、成長装置以外の領域でも使用される魅力的なシステムにする。
従って、本発明は、更に、本発明の電力および照明システムと共に使用するのに適しており、かつ、業務用／工業用および／または家庭用の用途における使用に適したＬＥＤアレイを提供し、このＬＥＤアレイは平行に配列された一連のアルミニウム製ストリップを具え、個別のＬＥＤライトは各個別のストリップの長さ方向に沿って任意の間隔をおくことができ、各個別のストリップは隣接する各個別のストリップから同様な距離の間隔をおき、ＬＥＤアレイによって提供されるＬＥＤパターン全体は一様なグリッド（格子）に近く、これらのＬＥＤストリップは三相ＡＣ低電圧電源によって給電されるよう適合されている。疑念を避けるために、このＬＥＤアレイ内の個別のＬＥＤまたはＬＥＤのグループのための制御方策は、成長に関連する用途において使用されるＬＥＤアレイに関して本明細書中に規定するものである。
本発明はまた、本明細書中に規定するＬＥＤアレイと共に使用するための制御システムを詳述し、この制御システムは、ＬＥＤアレイ全体、あるいはアレイ内の個別のＬＥＤストリップまたはＬＥＤストリップのグループの放射パワーの、連続した分光放射測定なしの測定に関するデータを記録する手段を含む。疑念を避けるために、ＬＥＤアレイ全体あるいは個々のＬＥＤストリップ、またはアレイ内のＬＥＤストリップのグループの放射パワーの測定のためのデータの記録は、以前に定義した通りである。
以下に詳述するように、成長に関連する用途において使用するのに適した、特に成長装置において使用される、平行に配列された一連のストリップを具えたＬＥＤアレイが提供され、個別のＬＥＤライトは各個別のストリップの長さ方向に沿った任意距離の間隔をおくことができ、各個別のストリップは隣接する各個別のストリップから同様な距離の間隔をおき、ＬＥＤアレイによって提供されるＬＥＤパターン全体は一様なグリッド（格子）に近く、これらのＬＥＤストリップは三相ＡＣ低電圧、特に三相ＡＣ超低電圧電源によって給電されるのに適している。
成長に関連する用途におけるアレイにおいて使用されるＬＥＤの配置
潜在的に何百万ものＬＥＤを有するＬＥＤアレイの制御のための、本発明による制御可能な電力および照明システムの有利な使用は、上述した通りである。これらの利点は、成長に関連する用途にも同様に適用可能である。
成長に関連する用途において使用するための好適なＬＥＤアレイは、平行に配列された一連のアルミニウム製ストリップを具えている。本明細書中に規定する平行に配置された一連のアルミニウム製ストリップは、各個別のストリップが少なくとも１つの他の個別ストリップとほぼ平行に配置された複数の個別ストリップを意味する。現在の業務用システムとは対照的に、これらのＬＥＤアレイ内に組み入れることができるＬＥＤの数は、これらのアレイを適用する成長装置の規模のみによって制限される。
適切なホスト・ストリップ上に配置するための、１つ以上の直線状のＬＥＤストリップの好適な配置は、本明細書中に説明する通りである。本明細書中に詳述するように、本発明のフレキシビリティは、ＬＥＤストリップの配置に関して高い自由度が存在することを意味し、当業者が容易に理解するように、このことは、本明細書中に例示する以外の他のあらゆる所望の構成も同等に可能であることを意味する。
本発明におけるこれらのＬＥＤアレイは、大型の高電圧ＡＣ−低電圧三相ＡＣ用変圧器のような適切な電圧降圧装置、特に変圧器の使用により、三相ＡＣ電力、特に低電圧三相ＡＣ電力を１ｍ２〜１０，０００ｍ２超の大きな成長領域にわたって効率的に分配することができる。上で詳述したように、一般に、より大型の変圧器は、典型的には９５〜９９％またはそれ以上の領域で所望の効率を提供し、また、本出願人は、５ｋｗレベル以上の高効率、即ち、＝＞５ｋｗを達成する必要があることを見出した。本発明における使用に適した好適な１５０キロワット（ｋｗ）以上、または２００ｋｗ以上の高電圧ＡＣ−低電圧三相ＡＣ用変圧器は、およそ９５〜９９％の効率を提供することができる。従って、本明細書に詳述するような制御可能な電力および照明システムにおけるこうした変圧器の本明細書中に規定する１つ以上のこれらのＬＥＤアレイと組み合わせた使用は、５０００ｍ２の成長作物または７０００ｍ２の総面積を有する業務用／工業用温室のような成長装置を提供することができる。
本発明による制御可能な電力および照明システムにおいて使用するための、従って、成長に関連する用途において使用するための電圧降圧装置は、上述した通りである。特に、出願人は、特に植物の成長等の成長に関連する用途において、ＡＣ実効値２４０／４１５ｖから＜＝５０ｖの降圧変圧器を使用することが有利であることを見出した。明らかなように、降圧変圧器等の好適な降圧装置は、複数の温室等の複数の成長に関連する場所に給電するためのサイズにすることで、何千平方メートルもの容量を提供することができる。安全上の理由で、こうした高圧装置は一般には外部に配置される。システム効率を最適化するためには、より大型の変圧器が好ましく、このため、新型の成長装置を設計する際には、システムが初期および継続的な効率を提供するように設計されていることを保証するために、現在および将来の能力を考慮するべきである。一般に、より大型の変圧器ほど、一般に９５％〜９９％以上の領域内のより高い効率を提供する。
本明細書中に詳述するように、本明細書で詳述されるような制御されたＬＥＤアレイと併せた、三相ＡＣ電力、特に低または超低（ＡＣ実効値＜＝５０Ｖ）電圧三相ＡＣ電力を含む本発明による制御可能な電力および照明システムの使用は、上述したように電気効率等の効率面で利益を提供する。好適な実施形態によれば、成長において使用するための本発明による制御可能な電力および照明システムは、ＡＣ２４０ｖ−ＡＣ２４／５０ｖ変圧器を利用し、これは、大規模な場合、各ＬＥＤストリップ上の局所的整流器／局所的電圧補正装置と組み合わせて９９％の効率化となり得る。こうした整流器は上述した通りに選択することができる。
従って、以上に詳述したように低または超低（ＡＣ実効値＜＝５０Ｖ）電圧三相ＡＣを使用する本発明による制御可能な電力および照明システムにおいて使用するのに好適な制御可能なＬＥＤアレイの組み合わせは、有利には、前例のない効率面での利点、改良された整流および安全性の向上を提供し、成長に関連する用途、特に成長環境において使用するのに適した現在利用可能な電力および照明システムによって必要とされる複数のドライバおよびＡＣ２４０Ｖの配線に関連する欠点を克服する。特に、ＡＣ２４０ｖ−ＤＣ２４ｖドライバの固有の制限により、現在利用可能な小型のストリップ型ＬＥＤアレイは、ＬＥＤストリップの間近に、典型的には２ｍ以内に配置するのにＡＣ２４０ｖ−ＤＣ２４ｖのドライバを必要とする。このことは、業務用／工業用規模の、現在利用可能な技術に基づく成長システムは、単にシステムを動作させるために、何千個ものＬＥＤストリップ、何千個ものドライバ、および何千メートルもの高コストなＡＣ２４０ｖ配線を必要とすることを意味する。
本発明のシステムは、低電圧ＡＣを遠隔的に配置された三相ＡＣ−ＡＣ変圧器からＬＥＤストリップへ流す比類のない組合せを具えて、これらの問題をうまく克服することが有利であり、システム内のあらゆるストリップにおける電圧降下の自動補正が各チップ上の局所的インバータによって行われるという追加的利点を伴う。また、本明細書中に説明するように、本発明のシステムは、電流制御用およびパルス波変調（ＰＷＭ）用の局所的コントローラを提供することができる点で比類がない。特に、電流および／またはＰＷＭ制御用のコントローラはストリップ上に配置することができる。
この効率的な電源システムを利用する成長装置の表現を図面中に例示し、好適な温室ベースのシステムを実施例１に提供する。
他の態様によれば、本発明は、変圧器関連のサージ保護装置を変圧器の高圧側に用いることにより、成長装置において使用するのに適した照明装置内の改良形ＬＥＤアレイを電力サージから保護するための追加的手段を提供する。こうしたサージ保護を提供する手段は以上に詳述した通りである。
従って、本発明は、本明細書中に規定するいずれかの態様による、成長装置における使用に適した新規な改良形のＬＥＤ照明システムを提供し、このシステムは、システム内の照明装置を電力サージから保護する手段を追加的に提供する。
特に、本発明は、本明細書中に規定するいずれかの態様による、成長装置における使用に適した新規な改良形のＬＥＤ照明システムを提供し、このシステムは、システム内の照明装置を電力サージから保護する手段を追加的に提供し、この手段は、サージ保護装置、ウォッチドッグ・タイマー装置、および随意的な１つ以上のヒューズの組合せ使用を含む。何千平方メートルもの非常に大きな成長領域を有する温室に対応するために、出願人は改良形のシステムを設計し、このシステムでは、大型変圧器を温室内の高い位置に設置し、この変圧器までのケーブル配線のみがＩＰ等級付けされ、システムの残り部分は以上に規定した通りである。
非常に大きな成長領域を有する温室、あるいは、三相低または超低（ＡＣ実効値＜＝５０Ｖ）電圧ＡＣ電力を含む改良形ＬＥＤアレイおよび本発明の制御可能な電力および照明システムを用いる、大きな設置面積を有する他のあらゆるシステムについては、上記導電性のバスバーは、低または超（ＡＣ実効値＜＝５０Ｖ）低電圧三相ＡＣ電力をＬＥＤストリップ上の整流手段へ分配するだけでなく、支持構造を提供するためにも有利に用いられ、この支持構造上に、ＬＥＤストリップを具えたＴ字形ストリップおよび追加的な構成要素が配置される。
本明細書中で前に規定したあらゆる適切なバスバー、特にアルミニウム、銅または真鍮、あるいはそれらの混合物のような金属を、成長に関連する本発明による制御可能な電力および照明システムにおいて用いることができる。市販の管状バスバーの形状および細部、および成長に関連する用途における使用に適した適切なバスバーの例は、前述の通りである。疑念を避けるために、適切なバスバーの選択、特にバスバーの肉厚および／または直径の選択は、これらのバスバーを用いる特定の用途における要件に依存する。
疑念を避けるために、前述のバスバーの各態様および特徴は、成長システムに関して使用するのに等しく適用可能である。管状またはほぼ管状のバスバーは、成長に関連する用途における使用に特に有用であり、管状またはほぼ管状の円形バスバーが特に有用である。
成長に関連する用途において、三相低電圧、特に三相超低電圧ＡＣ電力を分配するための手段を提供することに加えて、バスバーを利用してＴ字型ストリップをホストし、それにより本明細書の他の箇所に記載されているような１つ以上のＬＥＤアレイによってＬＥＤ照明を提供する。バスバー上にホストされたＬＥＤアレイを更に含む、本発明による制御可能な電力および照明システムのこの組み合わせは、生体または素材に近接した使用に適している三相低電圧、特に超低電圧ＡＣ電力を使用する、信頼性が高く、効率的かつ制御可能な高感度のＬＥＤアレイを提供する。
他の態様によれば、本発明は、ＡｌおよびＣｕの一方、またはその混合物製の導電性バスバーを有する以上に規定した成長装置を追加的に具えている。
本発明における成長装置において主または一次バスバーとして使用するのに好適なバスバーは、管状またはほぼ管状のアルミニウム製バスバーである。
電気および熱絶縁のために、成長に関連する用途において使用するためのバスバーは、以前に詳述されるような任意の好適な絶縁材料で保護することができ、また、成長に関連する用途において使用するための制御可能な電力および照明システムは、変圧器の高電圧側にあるサージ保護装置に関連する変圧器に使用のよる電気サージから保護するための付加的な手段も含み、。こうした付加的な手段についても以上に詳述した通りである。
Ｔ字型ストリップ上のバスバー上にホストされたＬＥＤ
上述したＬＥＤ搭載照明装置に加えて、本発明の制御可能な電力および照明システム、特に成長に関連する用途、特に業務／工業用の成長システムにおける用途に使用するシステムは、ＬＥＤを含むＴ字型ストリップを含むことができる。適切なＬＥＤを含むストリップについては後述する。典型的なＴ字形ストリップと、このような例示的Ｔ字形ストリップを用いて一緒に接続された一連のＬＥＤをホストすること、並びにＬＥＤ照明アレイ内でそのようなストリップを成長システムで使用するために採用することがＷＯ２０１６／０２７０９５（特許文献１）に開示されており、図１１、図１２および図１４に示されているように、特許文献１の開示は、Ｔ字型ストリップ上にホストされたＬＥＤを使用する例示的な照明構成、およびそれらの成長システムにおける使用に関する限り、参照により本明細書に組み込まれる。
従って、本明細書では、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置を含む、成長に関連する用途において使用するための、特に業務用／工業用成長システムにおけるユーティリティのための、または、家庭的使用のための制御可能な電力および照明システムが更に提供され、ここで、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、各装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、システムに供給される三相ＡＣ電力は、管状のバスバーによって分配され、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置は、１つ以上のＬＥＤを含むＴ字形ストリップである。
更なる態様によれば、本開示は、照明が、導電性材料から製造されたＴ字型のホスト・ストリップ上にホストされたＬＥＤを含む電力および照明システムを提供し、ここで、該ストリップはバスバー上にホストされ、バスバーからの低電圧、特に超低電圧三相ＡＣ電力をＬＥＤに伝導することによって二次または三次バスバーとして機能する。
このようなＴ字型ストリップとの使用に適した個々のＬＥＤストリップは、適切な配線によって互いに接続された１つ以上のＬＥＤの配置を含む。使用時には、ＬＥＤストリップは、適切なほぼＴ字型のホスト・ストリップの周辺に配置され、隣接している。適切なホスト・ストリップは、強度を有するようほぼ「Ｔ字」形状であり、軽量であって、典型的には幅２０ｍｍ未満である。Ｔ字型のホスト・ストリップは、ストリップ、ＬＥＤまたはシステムの寿命中にＬＥＤを支持するのに十分な強度を有する任意の適切な導電性材料から製造することができ、以下の成長システムでの使用に関連して説明するように、ヒートシンクとして機能する能力を有するＴ字型ホスト・ストリップが特に有用である。本明細書で使用される例示的なＴ字型ホスト・ストリップ材料はアルミニウムである。
各ＬＥＤストリップのＬＥＤの数は１つでも可能であるが、最大数は整流器から得られるＤＣ電圧を各ＬＥＤが必要とする順電圧で割ることによって決定される。例えば、典型的な赤色ＬＥＤの順電圧が２．２である、ＤＣ７４ｖに変換されるＡＣ実効値５０ｖの最大安全電圧では、これは３３個のＬＥＤとなる。
各ＬＥＤは、熱的に効率的な接着結合によってアルミニウム製Ｔ字型ストリップに接続される適切なＰＣＢの表面上に取り付けられる。
これらのＴ字型のＬＥＤを含むストリップは、例えば、以下に詳述するような業務用／工業用の成長システム等における、生体に近接して使用するための電力および照明システムにおける使用に特に適している。
このようなＴ字型ストリップは、特許文献１の図１１、図１２および図１４の線形Ｔ字型ストリップの線形部分によって示されるように、バスバー上でのホスティングに特に適している。更に、バスバー上に配置されるストリップの領域が元の形状のまま無傷である限り、このようなＴ字型ストリップを折り曲げ、ねじり、または他の方法で操作して、本明細書で使用するための特注のＬＥＤストリップを提供することができる。
Ｔ字型ストリップは、ＬＥＤを設計された温度で動作させるために、消散されたＬＥＤからの廃熱のためのヒートシンクとして機能することもできなければならない。
このようなＴ字型ストリップまたはストリップのグループの各々は、登録チップおよびチップの形態でもよい局所的インバータを含む。疑念を避けるために、システム内の任意のストリップにおける電圧降下の自動補正は、各ストリップ上の局所的インバータによって管理され、登録チップは、適切な制御システムを介して、識別およびアレイ内のストリップの個別および／またはグループでの制御を可能にする。
一連のアルミニウム製のＴ字型ストリップが平行に配置される場合、これは、複数の個別のストリップを意味し、各個別のストリップは、少なくとも１つの他の個別のストリップにほぼ平行である。任意のストリップに組み込むことができるＬＥＤの数は、ストリップの相対的な長さおよびＬＥＤ設備のサイズによってのみ制限される。有利には、上述した態様のいずれかに従って定義したような業務用／工業用成長システムおよび／または家庭用成長システムにおける使用に適した、本発明による制御可能な電力および照明システムは、給電され点灯すべき特定の環境におけるニーズに応じてエリア毎、部屋毎、セクション毎、フロア毎に設計することができるアルミニウム製Ｔ字型ストリップ上にホストされた１つ以上のＬＥＤアレイを更に含む。
ホスト・ストリップ上のＬＥＤの相対的な間隔および互いからのホスト・ストリップの相対的な間隔は、アレイによって提供される全体的なＬＥＤパターンを決定する。
上述したような本発明による電力および照明システムは、１つ以上のＬＥＤストリップを含むＬＥＤアレイを含むことができ、各ＬＥＤストリップには、局所的登録チップおよび局所的インバータが組み込まれており、該ＬＥＤストリップは、ＬＥＤを含む個別の線形のアルミニウム製Ｔ字型ストリップ、並列に配置されたこのようなＴ字型ＬＥＤストリップのグループ、または曲げられ、捻られ、またはその他の方法で操作されたアルミニウム製の個別のＴ字型ストリップを含む代替的なＬＥＤアレイ、または平行でないＬＥＤを含むこのような曲げられたアルミニウム製ストリップのグループ、または平行でない曲げられたストリップのグループから独立して選択することができる。疑念を避けるために、ＬＥＤを含むストリップ用の登録チップに関する局所的という用語は、ＬＥＤ用の登録チップとして本明細書にて前に定義した通りである。インバータに関する局所的という用語は、上で定義した通りである。
成長に関連する用途で使用するためにＴ字型のストリップにホストされたＬＥＤアレイ
好ましい態様によれば、成長に関連する用途、特に成長システムにおいて使用するのに好適な、上述した態様のいずれかによって定義されるような制御可能な電力および照明システムが提供され、該システムにおいて採用される１つ以上のＬＥＤアレイは、アルミニウム製のＴ字型ストリップ上にホストされ、個々のＬＥＤは、個々のホスト・ストリップの長さに沿って任意の距離だけ離間させることができる。上述したように、ホスト・ストリップ上のＬＥＤの相対的な間隔およびホスト・ストリップの互いからの相対的な間隔は、アレイによって提供される全体的なＬＥＤパターンを決定する。成長に関連する用途で使用するために、本出願人は、規則的なグリッド状の照明パターン、即ち均一なグリッドが、点灯すべき領域にわたって一貫したレベルの照明を提供するのに有用であることを見出した。本出願人は、均一なグリッドに近似する全体的なＬＥＤパターンが、ＬＥＤが２つの方向に互いに同様の距離だけ離間しているＬＥＤアレイによって提供されることを見出した。一連のストリップを含むＬＥＤアレイにおける一連のＬＥＤを含むストリップによって、均一なグリッド状パターンが提供され、各個別のストリップのＬＥＤは、互いに同様の距離だけ間隔を置いて配置され、ＬＥＤは、アルミニウム製Ｔ字型ストリップ上にホストされ、典型的にはＬＥＤを含むアルミニウム製Ｔ字型ストリップはそれぞれ、隣接するＬＥＤを含むストリップから同様の距離だけ離間している。
各個別のＬＥＤストリップは、適切な配線によって互いに接続される１つ以上のＬＥＤの線形配置を含み、ＬＥＤストリップは、適切な導電性のほぼＴ字形状のホスト・ストリップの周辺に配置され、隣接している。適切なホスト・ストリップは、強度を有するようにほぼ「Ｔ字」型であり、軽量であって、典型的には幅２０ｍｍ未満である。
ＬＥＤを含むアルミニウム製のＴ字型ストリップ上に配置されるＬＥＤの最大数は、ＬＥＤストリップ電源の安全で触手可能な電圧によって決まり、１つのストリップ上のＬＥＤの最小数は１である。
このＬＥＤの配置により、ほぼ完全なグリッドを提供することで、ストリップ内のＬＥＤを、成長させる材料の非常に近くに、例えば作物に近い成長システムにおいて、例えば作物から５ｃｍに配置することができる。
成長に関連する用途において、ＬＥＤアレイと共に低または超低電圧ＡＣ電力を利用する本発明の制御可能な電力および照明システムの使用は、温室または成長チャンバ内を含む領域内の任意の高価なＩＰ等級付けされる電気装置の必要性を取り除く。成長に関連する用途において、ＬＥＤアレイと共に低または超低電圧ＡＣ電力を利用する本発明の制御可能な電力および照明システムの使用は、低電圧、一般にＡＣ３０ｖ未満の電圧、更にはＡＣ２０ｖ未満の電圧を、安全性を強化するために用いることができることを意味する。
疑念を避けるために、本明細書中で参照する、使用可能なＬＥＤアレイ内の「ストリップ」、あるいは成長装置における使用に適した好適なＬＥＤアレイ内の「ストリップ」はすべて、１つ以上のＬＥＤストリップを取り付けたほぼＴ字形のホスト・ストリップを具えた完結したストリップを意味する。疑念を避けるために、代案の、適切な強度および軽量の特性を有する異なる形状の導電性ホスト・ストリップ、あるいは、混合材料を具えた代案のＴ字形ホスト・ストリップを用いることができ、上記混合材料は、異なる導電材料の混合物でも、導電材料と非導電材料との混合物でもよい。
人工光および自然光を共に利用する成長装置については、このほぼＴ字形の設計は、培養基と改良形ＬＥＤ照明アレイとの間のより小さい距離と組み合わせて、レベルの増加した自然光を提供する。本発明におけるＴ字形ホスト・ストリップは、一般に約２ｍ〜約４ｍ離れた固定点間に懸けるのに十分な強度および剛性であるべきである。これらの固定点は、高張力ワイヤ、あるいは作物の高さに応じて上昇または下降させる可能性を有する潜在的に可動な他の適切な固定手段とすることができる。好適な実施形態では、照明システムへの低電圧の電力分配を行う管状またはほぼ管状のバスバーが、こうした固定手段を追加的に具える。例えば、以下に説明する管状バスバーは、高さ調整用の適切な手段により本発明のシステム内に組み入れることができる。
以上に説明したように、非常に大きな設置面積を有する成長装置については、絶縁することができるアルミニウム製の管状バスバーを有利に用いて、ＬＥＤを含むＴ字形ストリップに必要な支持を提供すると共に、電源を変圧器から適切な接続を介して局所的整流器へ伝えることができる。
以上に説明したように、本発明におけるＴ字形ストリップは、ＬＥＤからの廃熱を消散させて、本明細書中に規定する制御可能な電力および照明システムを用いる成長装置において使用される改良形ＬＥＤアレイ内のＬＥＤがその設計温度で動作することを可能にするためのヒートシンクとして機能することもできるべきである。上記システムを植物成長環境内で用いる場合、ＬＥＤアレイが成長作物に近接していることに起因して、上記Ｔ字形ストリップが、こうした廃熱が消散されて有効な熱として成長装置内に戻ることを可能にすることが有利である。
上記Ｔ字形ストリップは、周辺光がストリップを通過して成長作物に達することを可能にするのに十分な幅を提供するように構成されていることが有利である。
各ストリップ上のＬＥＤの数、およびＬＥＤをＴ字形ストリップ上に実装する手段は、以上に詳述した通りである。
従って、他の態様によれば、本発明は、以上に規定した、成長装置において使用される改良形の制御可能なＬＥＤアレイを提供し、このＬＥＤアレイはＰＣＢを含まず、ＩＰ等級付けを必要としない。
その代わりに、微小な単一構成部品のＰＣＢを連続して配線接続するか、あるいは全寸のＰＣＢストリップを本発明における成長装置内に用いることができるが、関係費用を伴う。
成長に関連する用途のための電源および制御機能
成長に関連しており、１つ以上のアレイによってＬＥＤ照明が設けられ、以前に詳述したようにこのアレイに一連のＬＥＤを含むＴ字型ストリップを含む、本発明の電力および照明システムのための用途において、アレイ内の各ＬＥＤは、低電圧／超低電圧三相ＡＣ電源に電気接続され、電力は、バスバー・アセンブリから電力の進行により分配され、即ち主、二次、および存在すれば三次バスバーを介してＴ字形導電性ストリップへ分配され、その後にＬＥＤストリップへ、あるいはＴ字形ストリップにおいてＬＥＤストリップに電気接続された導電性の素子または態様へ分配され、これに続いて、三相ＡＣ／ＤＣ整流器を介して低電圧ＤＣへの変換用の個別の整流器に分配される。この構成は、ＩＰ等級付けする必要性が存在しないことを意味する。上記低電圧三相ＡＣは、各ストリップの端部において適切な三相ＡＣ／ＤＣ整流器を用いることによってＤＣに変換される。
成長に関連する用途において本システムを使用するためのＬＥＤアレイ内の各ＬＥＤストリップまたはＬＥＤストリップのグループは、独立して制御することができる。ＬＥＤストリップの制御を行う手段は、以上に規定した通りであり、電力線技術、または無線技術、あるいは両者の組合せを含み、ローカルＰＣへの無線リンク経由および／または遠隔的なインターネット経由である。
以前に詳述したように、有利なシステム制御を可能にするために、各ストリップまたはストリップのグループに登録チップを取り付け、この登録チップは、別個に識別して制御することができる。制御システムにより、例えば特定の作物等の成長させる材料が受ける各ＬＥＤストリップからの波長、光強度および光周期を伝達して記録することを可能にするために、各ＬＥＤストリップは、本明細書に詳述するように較正される。
以上に詳述したように、一連のリンクされているＬＥＤ用のＴ字型ホスト・ストリップを使用する制御可能なＬＥＤアレイを含む本発明によるシステムにおいて使用するための各ＬＥＤライトは、このシステムを動作させる前に較正され登録されていることが理想的である。各ＬＥＤストリップは、低コストの配線ネットワーク上に順次の登録を行うための「順次識別チップ」を有し、このことは、ＬＥＤ較正情報はこの一意的な数に対して記憶されることを意味する。
一旦、成長装置が起動され、較正され登録されたＬＥＤで動作すると、将来、これらの組合せのいずれかを用いる際に、そのデータは既知であり、各ＬＥＤストリップまたはＬＥＤストリップのグループの下で、成長サイクルに対してマッピングすることができる。
成長に関連する用途におけるシステム全体の調整された監視および制御は、以前に詳述したようにスマートなソフトウエアによって提供され、疑念を避けるために、このスマートなソフトウェアは、本明細書中に規定するＴ字型ストリップ上にホストされる制御可能なＬＥＤアレイ用の制御システムにおいて用いることもできる。
以前に詳述したように、電力線技術は、成長に関連する本システムの用途における既存のＡＣ電源波形に上乗せして通信機能を含める能力を提供する。
疑念を避けるために、以上に詳述した制御可能な電力および照明システムの使用により提供される上述した利点、特に、ＬＥＤアレイ内の各ＬＥＤストリップまたはＬＥＤストリップのグループの波長強度および光周期を独立して制御する手段；連続的な分光放射測定法を用いずに、ＬＥＤアレイ全体またはアレイ内の個々のストリップまたはストリップのグループの放射パワーの測定のためのデータを記録する手段；異なる波長のＬＥＤの１つ以上のストリングを均一に含む各個別のストリップまたはストリップのグループを独立して制御する手段；電力線通信チップまたは無線技術を介して収集、制御および／または管理される全てのデータを用いて、最終的にインターネットを介して制御するためのＬＥＤの個々の登録手段の提供は、本明細書での成長に関連する用途における制御可能なＬＥＤアレイと組み合わせてこうしたシステムを利用する場合に同等に当てはまる。
ＬＥＤアレイ用の制御システムを適切なセンサ、特に植物センサまたは光センサ等の成長に関連するセンサとリンクすることによって、成長に関連する用途において、システム内の所定出力レベルの進行的／継続的な最適化および／または維持を可能にするリアルタイムまたは周期的なデータセットを提供する制御システム全体を実現することができる。
一般に、本明細書中に規定する成長に関連する用途において使用される改良形ＬＥＤアレイ内のＬＥＤストリップによって提供される波長は、赤色の６４０ｎｍ、青色の４６０ｎｍ、および緑色の５６０ｎｍであるが、選択した特定構成に応じてより多数の波長が可能である。
従って、他の態様によれば、本発明は、以上に規定した改良形ＬＥＤアレイにより、成長に関連する用途、特に植物成長装置において使用するための効果的な光レベルを提供し、上記制御システムの特徴は、ＬＥＤの波長、光強度または光周期を継続的に測定する必要がないことにある。
成長に関連する用途において、電力および照明を制御するための制御システムは、自然光メータに接続されて、例えば温室のような成長環境内の光レベルが変化する間に、形ＬＥＤアレイ内の個別のＬＥＤを調整する制御を可能にすることができる。
ＬＥＤ照明は３０〜６０％の効率（放射電力から電気入力電力）の間にあるので、多量の熱が発生する。アレイ内のストリップのすぐ上に光学的に効率的なサーマルスクリーンを配置することにより、この熱を生育環境においてより多く保持することができ、温室のヘッドスペースに浪費されることが少なくなる。
同様に、湿度およびＣＯ２レベルにリンクされた自動ファンを温室の「上部空間」内に組み込むことにによって、植物成長システムのような成長に関連する本システムの用途において、湿度およびＣＯ２レベルを制御することができる。
制御可能な電力および一様なＬＥＤ照明を成長に関連する用途に提供するための、本発明のシステムのユーティリティに関連する特別な特徴は、特に湿気および水気が存在し得る所で作業員にとって安全な電圧で給電する能力である。こうした装置では、ＬＥＤストリップをＡＣ１２〜５０ｖ、代表的にはＡＣ２４〜３６ｖの三相ＡＣ低電圧電源に接続することによって、このことが実現される。このことは、高電圧電源を、温室全体の外部に置くことも、温室内の高い位置に配置することも、あるいは自然光のない閉じたシステム内に配置することも可能にする。この低電圧三相ＡＣ電源は、高電圧ＡＣから低電圧三相ＡＣへの単純なＡＣ変圧器によって提供され、このＡＣ変圧器は温室内の高い位置または温室外のいずれかに配置することができる。各ストリップに給電するために必要な低電圧三相ＡＣから低電圧ＤＣへの変換は、各ストリップの端部にある三相ＡＣ／ＤＣ整流器によって促進される。成長装置用の改良形、制御可能で一様なＬＥＤ照明を提供するための本発明のシステムを使用することによって提供される、現在利用可能なシステムに対する追加的な安全上の利点は、一旦、このシステムが設置されると、植物の成長を管理する作業員、あるいは植物成長環境の日々の保守に責任を負う作業員は、すべてのＬＥＤを安全に設置して保守することができる、というのは、これらのＬＥＤは低電圧三相ＡＣのみで動作するからである。このことは業務用／工業用の運用における追加費用を低減する。
従って、他の態様によれば、本発明では、本明細書には、成長に関連する用途における以前に定義した制御システムの使用方法が提供され、ここで、照明は：ＬＥＤアレイ全体、あるいはアレイ内の個別のストリップまたはストリップのグループの放射パワーの測定；装置内の生命体の成長の植物センサによる測定；および／または、成長装置内の光レベルの光センサによる測定；に関するデータを記録する手段を含み、上記制御システムは：成長装置内の１つ以上の保温スクリーンの相対的な高さ；植物成長装置内の湿度およびＣＯ２レベルにリンクされた１つ以上のファン；のうちの１つ以上を制御する手段を含み、上記制御システムは、９０％以上の効率を維持するように動作電圧を制御する手段を提供する。
他の態様によれば、成長に関連する用途における本発明のシステムを使用するためのＬＥＤアレイ内の各個別のＬＥＤストリップまたはＬＥＤストリップのグループは、最終的にインターネット経由で制御するために個別に登録することができ、全てのデータは、電力線通信チップまたは無線技術を介して収集され、制御され、および／または管理される。
各ストリップ上の各波長の光強度および光周期を制御する能力は、成長に関連する用途、特に温室内の周辺光条件、あるいは閉じた成長環境内の作物の状態に応じてＬＥＤを変化させるためのフィードバック・ループを可能にする。このことは、最適な光合成でのＬＥＤの光子生成を最適化することによって、電力の最適な仕様を可能にする。
こうした最適化のプロセスは、実験またはハイパースペクトル撮像の導入のいずれかにより植物ストレスのすべての態様を測定することによって進化的にすることができる。このデータは、光をリアルタイムで制御するためのフィードバック・ループを可能にする撮像兼光センシング装置に接続された制御システムにより収集することができる。
進化を導入し、財務上の投入原価および作物生産高を測るうちに、生産の総コストを最小にすることができる。更に、電力スループットの変動コストを計算に入れて、電力のコストを最小化することができる。
このやり方は、ＨＩＤナトリウムランプまたは固定出力のＬＥＤアレイと比べると、温室内または閉じた成長環境内の暖房の必要性を低減する。閉じたシステムでは、増加したシステム効率により冷却の必要性が低減される。
業務用／工業用および／または家庭用の用途における使用に適したバスバー、およびバスバーを介して分配される低電圧三相ＡＣ電力を利用する制御可能な電力および照明システムの代表例を以下に例示する。特に、１つ以上のＬＥＤアレイ内のＬＥＤライトに、個別に、あるいはグループ単位で給電するために使用される低電圧ＡＣのアルミニウム製バスバーを有し、非ＬＥＤ装置に給電する能力を有するこうしたシステムの例を、こうしたシステムの特徴の特定の態様と共に、以下に提示する図１６〜図１９に関して例示し説明し、これらのバスバーを介して提供される「電力線」技術が照明システム用の制御システムを提供し、この制御システムは、１つ以上の識別用の登録チップを介して各個別のＬＥＤライト／ＬＥＤグループまたはＬＥＤアレイ、あるいは非ＬＥＤ装置と通信する。
疑念を避けるために、図１６〜図１９は、本発明の態様による電力および照明システムの特定環境内での利用法を例示するが、これらの図面中に例示し以下に説明する電力分配システムおよびＬＥＤアレイの特定の特徴は、代わりの業務用／工業用および／または家庭用の装置にも同等に適用可能である。このため、以下の図１６〜図１９は、本発明の態様の特定実施形態の代表例を提供し、本発明に限定を加えることを意図していない。
前述のように、本発明による制御可能な電力および照明システムは、広範囲の用途における使用に適している。そのような使用の例示的な用途、および本システムによる給電および制御に適したＬＥＤアレイを組み込んだ成長システムの代表的な例は、特許文献１の図１６、図１７図１８および図１９に開示されている。特許文献１の開示は、図１６、図１７、図１８および／または図１９に示された例示的な照明構成に関連する限り、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書中に詳述する、本発明の新規なＬＥＤアレイを組み入れた成長装置の代表例、並びにこのアレイの特徴の特定態様を、以下に提示する図１４〜１８に関して例示し説明する。
従って、疑念を避けるために、図１４〜図１８は、本発明による成長装置において使用されるＬＥＤアレイおよび制御システムの、１０，０００ｍ２以上におよぶ最大面積の温室のような特定環境内での利用法を例示し、ここではＬＥＤアレイを用いて日中の異なる時間における自然光照明を補足するが、図面中に例示し以下に説明するＬＥＤアレイの特定の特徴は、１ｍ２〜１０，０００ｍ２までの成長領域を有するより小型の温室における使用、１ｍ２〜１０，０００ｍ２超までの暗い成長装置における使用、特に、特に成長プロセス中に自然光を使用しない成長チャンバ、多層成長装置、または統合型成長装置（ＩＧＳ：integrated growth system）タワーにおける使用にも、補助光源として同等に適用可能である。
このため、本願の図面は、本開示の特定の実施形態の代表例を提供し、本発明に限定を加えることを意図していない。
本開示に従って実施される制御可能な電力および照明システムの例を示す。一般に、図１は、入力三相ＡＣ電源、電圧降圧手段、および三相ＡＣ／ＤＣ整流が行われる照明装置への電力の分配を示す。照明システムの部分的な代表のみが図１に示されている。容易に理解されるように、図示され、かつ本明細書で説明される電力変換および整流手段は、多様な異なる照明装置および非照明装置に給電するために容易に適用することができる。更に、図１に示される特定のシステムセグメントでは、電力は導電性バスバーを介して照明装置に分配されるが、上記の説明からも理解されるように、代替的な導電性手段を使用して、本開示によるシステムにおける１つ以上の照明、または非照明装置に電力を供給することもできる。その一実施形態のセグメントが図１に示されている。具体的には、図１は、入力電力を電圧降圧装置（２）に供給して、入力電圧をより低い低電圧電源に変換し、低電圧電力を照明装置、即ちＬＥＤ取付具（３）に導電性バスバー配置（４）／（６）を介して分配する三相電源（１）を示す。図１は、３つの主要な並列の管状の一次導電性バスバー（４）を介する、この実施例では電力線ゲートウェイまたはモデム（５）による、通信機能を提供するための手段への低電圧電力の分配と、続いて、３つの並列な管状バスバーを含むバスバー配置（６）の二次分配ブランチを介する、ＬＥＤ取付具への低電圧電力の分配と、も示しており、これらの並列なバスバーのうち２つだけが図３に示されている。即ち、バスバー配置は、電力線モデム（５）からシステムとの間でデータの送受信を可能にする、１つ以上の線路／通電導体を備える。図１に示すように、主（４）および二次（６）バスバー配置における３つのバスバーは全て管状であり、図５において確認されるように、本明細書にて使用されるバスバーは管状であり、内部は中空である。図６に示すように、一次／主バスバーの直径は、典型的には二次バスバーの直径よりも大きく、代わりに、どの三次バスバー（存在する場合）よりも大きな直径を有する。容易に理解されるように、任意の特定の電力および照明システムで使用される主バスバー、二次バスバーおよび三次バスバーの相対的寸法は、特定のシステムのニーズに応じて可変である。照明システムにＤＣ電力を供給するための三相ＡＣ電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流のため手段は、前述のとおりであり、例示的な整流手段が図７に示されている。図１に示されているようなシステムを使用する利点は、先に説明した通りであり、特に実施例２に挙げられている。 三相変圧器（Ａ）を使用して得られた、効率対電力出力曲線、いわゆる効率曲線を示し、または、本システム、特に図１において具体化されるシステムでは、従来のスイッチモード電源（Ｂ）を使用する。垂直な目盛りは出力電力／入力電力の０〜１００％の効率を示し、水平な目盛りは０〜１００％の出力負荷を示す。三相ＡＣ電源を使用した場合の効率曲線と従来の電源の場合の効率曲線を比較すると、総合効率がより高く、かつ、負荷全体で効率が高くなる。三相アプローチ（Ａ）は、１５％超の負荷で約９７％の効率を示す。従来の単相アプローチ（Ｂ）は、一般に、４０％超の負荷で８５％の効率を示す。 図１に示されるシステムの断面図であり、特に、この例では電力線ゲートウェイ（５）により実施される通信方法である通信機能の提供手段を示す。電力線ゲートウェイ（５）は、システム内の１つ以上の照明装置および１つ以上の非照明装置（図示せず）と通信しており、また、電力線ネットワーク上の装置をインターネットによってアクセス可能にする手段により、システムの遠隔制御を可能にすることは、Ｗｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）、シリアルまたはイーサネット（登録商標）（ＲＴＭ）通信（図示せず）のユーティリティを介して行うことができる。図３に示すように、電力線通信を電力線ゲートウェイ（５）からシステム内の１つ以上の照明装置、または非照明装置、例えば図１のＬＥＤ取付具（３）に伝送する手段は、この例では、３つの並列な管状の一次導電性バスバー（４）を介する。 円筒形の中実バスバー（７）の断面図である。図４では、バーの先端付近の「表皮効果」は、表面（７ａ）の内部に近づく外側端縁に向かうより暗い領域によって示され、「表皮効果」を支援する渦電流は、バー（７ｂ）の中心に存在するより明るい領域によって示される。 本発明による制御可能な電力および照明システムにおける使用に適した管状の中空バスバーの断面図である。特に、図５は、バスバーの先端付近で「表皮効果」が減少していることを示しており（５ａ）、このような中空バスバーでは、「表皮効果」を支援する円筒形のバスバー内の渦電流を包含する内部材料は除去され、管状のバスバー（５ｂ）の中空の内部によって置き換えられる。 ＬＥＤ取付具（３）に、本発明による制御可能な電力および照明システム内で特定の照明イベントを実行するように命令する方法を示す。照明コマンドは、ＬＥＤ登録チップ（８）を介して物理的照明器具に進入する。容易に理解されるように、制御可能な電力および照明システムにおいて、１つ以上の照明装置、この例ではＬＥＤ取付具を含む照明の照明コマンドを、個々の照明装置またはＬＥＤ取付具用の登録チップ、または、所望の場合、相互接続された照明装置またはＬＥＤ取付具のグループ用の登録チップに、照明システムに給電し、データ信号（図示せず）も含む管状のバスバー配置（４）、（６）を介して分配することができる。 図６の照明器具に供給される前の、本システムによる三相電力の修正方法を示す。三相電力（Ｃ）は、ＬＥＤ取付具（３）に給電する前に、バスバーシステム（４）、（６）を介して、ＬＥＤ取付具（３）、ＬＥＤ登録チップ（８）、およびＡＣからＤＣへの局所的整流のための手段（８ａ）を含む照明器具に分配される。図７に示すように、最初の電力信号（Ｃ）、即ち、降圧された三相ＡＣ電源は、３つの正弦波を有し、各正弦波は、他の２つの正弦波と１２０°だけ位相を異にしている。図７にも示すように、ＡＣ電力信号は、局所的整流手段（８ａ）によって整流されて、整流された出力ＤＣ電圧（Ｄ）を供給し、これを使用して、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、即ちＬＥＤ取付具（３）を含む照明システム全体に一定したパワーレベルを提供することができる。局所的整流手段（８ａ）の配置は、取付具内のＬＥＤに非常に近接しており、照明システム全体にわたる電源は、入力ＤＣ電力（Ｄ）によって表される。以下の図１２により詳細に示すように、局所的整流手段は、１つ以上のＬＥＤドライバを含む。データを送信する手段（電力線）がＡＣ上でのみ機能する故に、ＡＣは、コマンド信号を照明に向けるための追加の配線または代替的な手段の必要性を避けるために、システム内の照明に近接して配置されなければならない。 本発明による制御可能な電力および照明システムにおける使用に適した例示的なモジュール式三相ＬＥＤ取付具の構成部品を示す。取付具は、照明要素（９ａ）を含み、この照明要素（９ａ）をコネクタ（９ｂ）に接続して、使用可能な三相ＬＥＤ取付具を組み立てることができる。容易に理解されるように、三相ＬＥＤ取付具内の照明要素の総数は、所望の通りに追加の照明要素およびコネクタを使用することよって増加させることができる。 従来の単相ＬＥＤドライバのブロック図を示す。単相ＡＣ電源（通常１１０〜２４０ｖ）（Ｆ）は、スイッチモード電源ユニット（９）に給電する。スイッチ電源モードは、ＡＣをＤＣに変換し、ほぼ完全なＤＣ電圧（Ｇ）を出力する。ＬＥＤドライバスタック（１０）はこのＤＣ電源を取得し、線形調光またはパルス幅変調（Ｈ）を使用してＬＥＤアレイ（１１）を駆動させる。 従来の単相整流にて観測される出力信号の間の違いを示す。図１０ａは、従来の単相ＡＣ出力の正弦波を示す。図１０ｂは、従来の単相ＡＣ出力のＡＣ／ＤＣ整流後に観測される修正された出力信号を示しており、各整流サイクルの３点においてゼロ電力が存在することはトレースから明白である。図１０ｃは、整流サイクルのゼロ点の間における、コンデンサ（図示せず）の追加によるエネルギーの保持方法を示す。 大規模な設備で使用するための従来の単相ＬＥＤドライバのスケールアップ時に見られるバランス問題を示す。点（Ｉ）において示されるように、単相＋中性入力電源を使用する大型設備および３つの独立した単相ＡＣ電力負荷は、システム設計段階、即ち、点（Ｊ）によって示されるように、設置設計にて三相に均等に配分される。疑念を避けるために、設計段階では、電気設計者は三相にわたって単相負荷を均衡化するように計画しなければならない。負荷が変化している場合は、これを行うことができない。全てのＬＥＤドライバを中性電力線に接続して、電気リターンパスを完成させる。点（Ｋ）によって示されるように、光が淡色になると、３つの線路導体／通電導体からそれぞれ異なる電源レベルである１００％、７０％および５０％によって示されるように、供給位相は劇的にバランスを失うことがある。前述したように、このような不均衡は受け入れられない。 本発明による制御可能な電力および照明システムでの使用に適した例示的かつ好ましい三相ＬＥＤドライバ（１３）のブロック図である。（Ｌ）によって示されるように、典型的には２２０ｖ〜４１５ｖの入力三相ＡＣ電源は、降圧電圧装置または変圧器（１４）を給電する。（Ｍ）によって表される、低出力ＡＣ電圧は、変圧器または降圧電圧装置（１４）を出て、三相ＡＣ／ＤＣ整流器（１５）に供給され、これにより、（Ｎ）によって示される整流されたＤＣ電圧を出力する。整流器（１５）を出るＤＣ電流内の電圧リップルは依然として観測され、グラフ／トレースＮの上側の波線によって示される一方、グラフ／トレースＮの下側（底部）の線はゼロボルト／軸を示す。整流されたＤＣ電圧は、１つ以上のＬＥＤドライバチップ（１６ａ）、マイクロコントローラ（１６ｂ）、および通信機能の提供手段（１６ｃ）を備えるＬＥＤドライバスタック（１６）を供給する。ＬＥＤドライバスタック（１６）からの出力は、線形またはパルス幅変調され、（Ｏ）によって表される安定したＤＣ電流である。この安定したＤＣ電流（Ｏ）は、ＬＥＤ取付具（８）のアレイ（１７）を駆動させる。 本発明による制御可能な電力および照明システムで使用され、かつ、上述され、図１２によって示されるような、三相ＬＥＤドライバシステムの完全に均衡のとれた拡大図である。図１３において、ＬＥＤドライバシステムは、点（Ｉ）において、相１、２および３並びに中性線Ｎによって示されるように、三相＋中性電源を有する大規模な設備（図示せず）に実装される。（３ａ）、（３ｂ）および（３ｃ）のそれぞれによって示される照明システム、即ち、ＬＥＤ搭載照明取付具内の全ての電力負荷は、点（Ｐ）において示されるように、ＳＴＡＲまたはＤＥＬＴＡ配置が利用されているか否かに応じて、三相電力と、任意に中性線と共通の電気的通信を行う。図１３にも示されるように、ライトが例えば５０％および７０％に調光されたとき、点（Ｑ）では、３つの電力の位相は全てが１００％均衡のとれた状態を維持している。理解されるように、３つの電力の位相における１００％の平衡化は、調光の全ての組み合わせにわたって機能する。これは、大規模な設備において必要である。 本発明による制御可能な電力および照明システムの電力を、実際に主電源から分配することができる方法を例示し、この例ではグリッドから１つ以上の変圧器を介して建物内のバスバー・アセンブリまで分配して、ＬＥＤ照明に電力および照明を提供する。図示されているように、幹線給電レベル、即ちＡＣ２４０ｖまたは４１５ｖの幹線電力が、グリッド（Ｒ）によって変圧器に供給され（変圧器は、電力および照明システムの要求に応じて外部にも内部にも配置することができ）、変圧器（Ｓ）は、ＡＣ実効値５０ｖ以下までの、ＡＣ電圧で最初の降圧を行い、次に、この低電圧三相ＡＣ電力を、バスバー・アセンブリを介して分配し、このバスバー・アセンブリは、一連の一次（Ｔ）、二次（Ｕ）および三次（Ｖ）の中空管状の線および中性バスバーを含み、線および中性バスバー（ＳＴＡＲ配置）の各組は互いに平行に配置される。一次バスバー（Ｔ１、Ｔ２）については一組の平行な線および中性バスバーを例示するのに対して、二次および三次バスバーについては、図を明瞭にする目的で、対応する対の線のバスバーのみを示す。疑念を避けるために、図１４に示すバスバー・アセンブリでは、一次バスバーは最大直径を有し、三次バスバーは最小直径を有する。一次バスバーと二次バスバーとの間、および／または二次バスバーと三次バスバーとの間の接続手段は図示されていない。このような接続は、本明細書で詳述された手段のいずれかによっても行うことができる。低電圧三相ＡＣ電力は、一次バスバーから二次バスバーに分配され、その後に三次バスバーへ分配される。３つのペンダント形ＬＥＤ照明装置を示し、銅配線（Ｘ）を介してＡＣ側の三次バスバーシステム（Ｖ）と電気的に接続されているこれらのうち１つはラベル付けされ（Ｗ）、これにより、三相ＤＣ電力をＬＥＤ照明装置に提供する。各ＬＥＤ照明装置は、２度目の降圧の電圧制御を行うための局所的電圧制御手段（Ｙ）に接続されている。疑念を避けるために、このような局所的電圧制御手段は、本明細書において詳述される通りである。図１４の例示的なシステムは、中性バスバー（Ｔ２）を含むが、上述した本発明によるシステムの議論から容易に理解されるように、中性バスバーの存在は、ＳＴＡＲまたはＤＥＬＴＡ構成が使用されるか否かに応じた任意の特性である。疑念を避けるために、本明細書では、図１４に示すように、ＤＥＬＴＡ構成が主バスバーシステム（Ｔ）に使用されるニュートラルバスバー（Ｔ２）を有しないシステムが更に提供されている。 本発明による例示的な制御可能な電力および照明システムにおいて、電力線ゲートウェイおよびインターネットにリンクされたＰＣを利用する、システム内の１つ以上の装置からのデータの制御方法を示す。疑念を避けるために、図１５はＬＥＤ照明を有するシステムを示しているが、この例示的な構成は、制御可能な電力を１つ以上の非ＬＥＤ系装置に供給するために使用することができる。図１４に関連して先に詳述したように、図１５に示すシステムでは、高電圧の幹線電力を、適切な変圧器の使用によりＡＣ実効値５０ｖ未満まで降圧し、結果的な低電圧三相ＡＣ電力を、一連の一次、二次および三次の中空管状の線および中性バスバーを含み、各組の線および中性バスバーは互いに平行に配置されている。図１５（ａ）は、一次バスバーシステム上の電力線ゲートウェイ（Ｚ）の分解図であり、パーソナルコンピュータまたは他の適切なマイクロプロセッサ装置とインターネットとの間の通信を線図形式で例示し、ＡＣ波形（Ｚ１）上に重畳されたデータも例示する。図１５（ｂ）は、電力線ゲートウェイ（Ｚ）の更なる分解図であり、三次バスバー（Ｖ）上のデータ（Ｚ２）を線図形式で例示する。また、図１５には、一連のＬＥＤライト取付具が示されており、その各々が、本明細書で詳述する照明用のコマンド信号を受信する局所的ＬＥＤ登録チップに接続されている。 複数のフロアを有する小規模なオフィスブロック（１８）を例示し、主ＡＣ変圧器（２）が建物外の屋上に配置され、この大型のＡＣ−ＡＣ変圧器（２）は、システムが実装される関連する電源に応じて、電力線、太陽光発電の電源、風力発電にような再生可能エネルギー源等の任意の適切なＡＣ２４０ｖまたは４１５ｖの電源から電力を受ける。この例示的なシステムで使用される主バスバー（１９）は、図１６ａに例示し、より太い線で示すように、プラスチックで被覆され、建物の屋上にある主ＡＣ変圧器から建物（１８）内に入る箇所まで追加的な絶縁／保護コーティングが設けられる。この変圧器は、このＡＣ２４０ｖまたは４１５ｖの入力電力を、建物（１８）内に入る前にＡＣ実効値５０ｖ以下に変換し、建物内では、このように変換された電力が、建物中の各階に、即ち、建物内の各オフィスフロア（ラベル付けせず）および地下に、バスバーのシステムを介して、より具体的には一次バスバーおよび二次バスバー（１９）／（１９ｂ）を介して、分配される。各階では、二次バスバー（１９ｂ）を介してＬＥＤ搭載照明装置に、本図ではＬＥＤアレイ（２０）に電力が供給され、二次バスバー（１９ｂ）は、アレイ内のＬＥＤストリップを電気的に連結するための電力を供給する。理解されるように、ＬＥＤ搭載照明装置は、１つ以上のＬＥＤ取付具（３）、より具体的には１つ以上のＬＥＤストリップ等、本明細書で詳述されるような任意の適切な装置であり得る。本図は、この実施例においては中央マイクロコントローラ（５ｂ）にリンクされる電力線ゲートウェイ（５）による通信機能を提供する手段も示しており、この通信機能は、無線通信可能であり、ローカルＰＣ（図示せず）および各ＬＥＤストリップに、より一般にはアレイ内の各ストリップのグループにリンクされ、無線信号を受信するよう適合され、それによって各個別のＬＥＤまたは各個別のストリップに、ストリップをリンクしている一連の二次バスバー（１９ｂ）を介してコマンドを分配することができる。この構成では、無線信号は双方向であり、コマンドを送信し、ローカルセンサおよび他の監視装置からデータを収集することができる。 建物（１８）における制御可能な電力および照明システムのセグメントを示しており、特に、図１６の小規模オフィスブロック（１８）に関して図示されているように、被覆された管状の二次バスバー配置（１９ｂ）の一部分内で互いに平行に延在する被覆線および被覆中性バスバー構成要素の詳細図を提供する。図１６ａは、建物の低層階におけるバスバー・アセンブリの一次（１９）および二次（１９ｂ）構成要素の断面拡大図を示しており、主バスバーおよび二次バスバーの各々の被覆線および被覆中性バスバー構成要素を示す。ここで、二次バスバーは３対あり、互いに平行に延在しており、また、主バスバーのほぼ垂直な配置、および、建物の２つの階の各々における、２対の平行な二次バスバーのほぼ水平な配置を示す。簡単にするために、３本の平行なバスバーのうち２本のみを図１６に示す。建物の底部にある変圧器（２ａ）は、システムが建物の屋上に配置された外部変圧器または、内部変圧器のいずれとも可動することを簡素に示している。電力線技術（５）も図示されている。疑念を避けるために、図１６ａでは明瞭化するために、二次バスバー配置における３本のバスバーのうち１本のみが示されている。 ２つのフロアを有する家屋（２１）を示しており、ここで、主ＡＣ変圧器（２）が建物外の外脇に配置され、この大型のＡＣ−ＡＣ変圧器（２）は、ＡＣ２４０／４１５ｖのうち任意の好適な電源から、小規模オフィスブロック（１８）について以前に図示して説明したのと同じ方法で電力を受け、このＡＣ入力電力を建物（２１）に入る前にＡＣ実効値５０ｖ以下に変換し、建物内では、このように変換された電力が、主要な、一次バスバー（１９）のシステムを介して家中の各フロアに分配され、図１６のシステムにおいて詳述したように、各階では、電力が二次バスバー（１９ｂ）を介してＬＥＤアレイ（２０）に供給され、二次バスバー（１９ｂ）はこれらのアレイ内のＬＥＤストリップ同士を接続する。疑念を避けるために、このシステム内のＬＥＤは、クラウドを介するデータ収集可能なインターネットを介して制御可能である。疑念を避けるために、変圧器は内部または外部のいずれにも配置可能である。無線通信可能な中央マイクロプロセッサ（２２）がローカルＰＣ（図示せず）にリンクされ、アレイ内の各ＬＥＤストリップ、あるいはより一般的にはストリップのグループの各々は無線信号を受信し、一連の二次バスバー（１９ｂ）を介して各個別のストリップにコマンドを配信する。これらの無線信号は双方向であり、局所的センサおよび他の監視装置にコマンドを送信し、これらのセンサおよび装置からデータを収集することができる。この図には電力線技術（５）も例示する。建物（２１）内の内部ＬＥＤおよび電源装置は、建物の右側のみについて図示するが、このシステムは、無線通信可能なマイクロコントローラ（２２）に接続された適切なバスバー、ＬＥＤアレイ、および低電圧配線を介して、建物全体を通して十分に動作可能であることは明らかである。 電力および照明を組み合わせたシステムを有する業務用／工業用の２つのオフィスブロック（２３ａ）および（２３ｂ）を例示し、ここでは、主ＡＣ変圧器（２）がブロック（２３ａ）外の屋上に配置されている。疑念を避けるために、変圧器は、ブロックの底部上に均等に配置することができる。この大型のＡＣ−ＡＣ変圧器（２）は、任意の適切なＡＣ２４０／４１５ｖの電源から、小規模オフィスブロック（１８）について示し、家屋（２１）についても図示し説明したのと同じ方法で電力を受けて、このＡＣ入力電力を、ブロック（２３ａ）内に入る前にＡＣ実効値５０ｖ以下に変換し、ブロック内では、このように変換された電力が、主要な一次バスバー構成（１９）を介してブロック中の各フロアに分配され、各階では、電力が二次バスバー（１９ｂ）を介してＬＥＤアレイ（２０）に供給され、二次バスバー（１９ｂ）はＬＥＤアレイ内のＬＥＤストリップ同士を接続する。疑念を避けるために、このシステム内のＬＥＤは、小規模オフィスブロック（１８）に関して本明細書にて説明し、図示するように、最終的にインターネット経由で電力および照明システムに応じて個別に制御することもでき、全てのデータがクラウド経由で収集される。無線通信可能な局所的マイクロコントローラ（２２）が各建物内に配置されローカルＰＣ（図示せず）にリンクされ、ＬＥＤアレイ（２０）内の各ＬＥＤストリップ、あるいはより一般的にはストリップのグループの各々は、無線信号を受信して、ストリップ同士を接続する一連の二次バスバー（１９ｂ）を介して各個別のストリップにコマンドを配信する。これらの無線信号は双方向であり、局所的センサおよび他の監視装置にコマンドを送信し、これらのセンサおよび装置からデータを収集することができる。ブロック（２３ａ）および（２３ｂ）内の局所的マイクロコントローラ（２２）は１階に示すが、このマイクロコントローラはブロック内の好都合な任意の適切な位置に配置することができることは明らかである。例示のみの目的で、一連の主要な、一次バスバー（１９）および二次バスバー（１９ａ）を有するバスバー配置を介して、ブロック（２３ａ）の屋上にある主変圧器（２）からＬＥＤアレイ（２０）に電力を分配する主要な、一次バスバー配置（１９）を含み、電力線技術（５）および無線通信可能な局所的マイクロコントローラ（２２）によって制御されるブロック（２３ａ）の、制御可能な電力および照明システム内の内部電力分配および照明装置の配置を、図の左側に分解図で示す。同様に、建物２３ｂでは、制御可能な電力および照明システム内の内部電力分配および照明は、追加的な変圧器（２）から主要な、一次バスバー・アセンブリ（１９）に提供され、それによって、電力線技術（５）によって提供されるブロック（２３ｂ）の制御により、一連の二次バスバー（１９ｂ）およびＬＥＤアレイ（２０）に提供され、建物２３ｂの右手側には無線通信可能な局所的マイクロコントローラ（２２）も分解図にて示されている。疑念を避けるために、ブロック（２３ａ）または（２３ｂ）のいずれの遠隔制御も、本明細書に記載する制御システムを用いて別個に、あるいは個別に管理することができる。 ブロック（２３ａ）内の内部システムの拡大図である。図１８および図１８ａから分かるように、変圧器（２）の位置は、建物の屋上に位置する外部変圧器または内部変圧器（２ａ）のいずれかであり得る。 ブロック（２３ａ）内の単一のオフィス、特に吊り下げ式ＬＥＤアレイ（２０）を例示し、電力は変圧器（２）から主要な、一次バスバー構成（１９）および二次バスバー構成（１９ｂ）を介して分配され、無線によるシステム制御および管理が、無線通信可能なマイクロコントローラ（２２）および電力線技術（５）によって行われる。説明を簡単にするために、２組の、並列に配置された３つの管状のバスバーではなく、単一の線によって一次および二次バスバーのみを示す。 本発明による制御可能な電力および照明システムの一部分、特に部屋またはオフィス空間の一領域を例示し、ここでは、Ｌｉ−ＦｉおよびＷｉ−Ｆｉ（ＲＴＭ）無線技術との組合せを用いて、移動型の、スマート技術を有する非ＬＥＤ装置、スマートホン、およびラップトップ・コンピュータから上記制御システムへデータを返送する。図２０は、以前に規定したＬＥＤ照明アレイの一部分を追加的に例示し、このＬＥＤ照明は多数のペンダント形照明によって提供される。 本明細書中に詳述する電力および照明システムによって給電され制御されるＬＥＤアレイを組み入れた温室（２４）を例示する。温室内から、温室の敷地への業務用／工業用の高電圧ＡＣ電源の潜在的な供給源までの電力チャネルを例示する。温室（２４）は、両側面、および上面図を示し、この例示的な図では、温室は少なくとも幅２４ｍであり、成長装置を収容するのに適し、この成長装置は水耕または他のものとすることができ、この成長装置は一般に、互いに２、４、または８ｍの間隔をおくことができる。温室の設置面積（２４ａ）内には、３つの支持された構造（２５ａ）、（２５ｂ）、（２５ｃ）によって提供される３つの部分を有するＬＥＤアレイ（２５）用の輪郭が用意され、この輪郭上に、ＬＥＤを含むストリップ／ストリップのグループ（図示せず）が配置される。構造（２５ａ）、（２５ｂ）および（２５ｃ）は管状の中空なバスバーであり、これらは温室（２４）の天井から適切な手段によって吊り下げられ、そして図示するように、ＬＥＤアレイ（２５）の３つの部分間、即ち、各バスバー構造（２５ａ）、（２５ｂ）、および（２５ｃ）上に配置されるストリップのグループ（図示せず）の間に等しい間隔をおく。このように吊り下げられ、同じ場所に配置されたＬＥＤアレイ（２５）の部分は、３つの個別の成長領域（図示せず）の上方に、当該成長領域に近接して配置され、明らかなように、これらの成長領域は、各アレイ部分の領域の真下に位置し、各アレイの面積とほぼ同様の面積である。この例では、３つの部分から成るアレイが成長領域の上５ｃｍ〜１０ｃｍに配置されている。ＬＥＤアレイのこれら３つの部分は、特定面積の長方形として例示するが、明らかなように、アレイ全体、またはアレイ全体内の各部分の絶対的形状および寸法はいずれも、以上に詳述したように、異なる成長領域で用いる必要性に関連して広範囲に変化させることができる。３台の大型のＡＣ−ＡＣ変圧器（２）が温室外に配置され、これらの各々が、電力線、太陽光発電の電源、および風力発電のような再生可能エネルギー源のような任意の適切なＡＣ２４０／４１５ｖの電源から電力を受ける。これらの変圧器（２）は、このＡＣ入力電力を、温室（２４）内に入る前にＡＣ実効値５０ｖ以下に変換し、このように変換された低電圧三相ＡＣ電力は、１つ以上の主バスバーを有するバスバー・アセンブリを介して供給されて、バスバー構造（２５ａ）、（２５ｂ）および（２５ｃ）によって支持されるＬＥＤアレイ（２５）の３つの部分の各々に供給される。理解されるように、支持バスバー構造（２５ａ）、（２５ｂ）および（２５ｃ）は、ＬＥＤ（図示せず）に関連し、かつ以上に詳述したような局所的整流器／局所的電圧補正装置と共に、一次または主バスバーからＬＥＤアレイ（２５）に電力を分配するための二次バスバーシステムを効果的に含む。例えば、アレイ（２５）における任意のＬＥＤストリップのグループ内で使用するための各ＬＥＤストリップは、局所的整流器（図示せず）をその一端に含むことができ、そして支持（二次）バスバーを介して電源と電気接続することができる。
次の代表例は、本システムの特定の実施形態を説明する。照明システムによって必要とされる、こうしたシステムにおいて使用するために本明細書にて規定した、使用される変圧器の容量、および電力および照明、並びに任意に熱を提供されるシステムに対する修正は、本発明の範囲内である。特に、実施例１に例示するシステムは、成長に必要な熱および光を本明細書中に規定するＬＥＤアレイによって部分的にも全体的にも提供し、システム内に有利な利用法を有するように例証しているが、こうしたＬＥＤライト配置を含むこのようなシステムは、成長システム以外の分野における用途を有することを理解されよう。このような他の分野または用途については、上述した通りである。
（実施例１）
低電圧、三相、ＡＣおよび高電流の分配ツリー
図２１に例示する温室システムを取り上げると、１０ｋｗ（キロワット）容量の大型ＡＣ−ＡＣ変圧器および以上に規定したＬＥＤアレイの使用により、約１００ｍ２〜約２００ｍ２までの成長領域をカバーするのに十分な熱および照明が提供される。より低容量の４ｋｗのＡＣ−ＡＣ変圧器を以上に規定したＬＥＤアレイに使用すれば、約４０ｍ２〜約８０ｍ２までの成長領域を有するより小型の温室用の熱および照明を相応に提供される。
管状のアルミニウム製バスバーを用いれば、ＡＣ−ＡＣ変圧器は１５０ｋｗ以上に増強することができる。これにより、１，５００ｍ２〜３，０００ｍ２までのより大きな成長領域にとって十分なパワーが提供される。
同等な温室の例
現在利用可能なシステムは、局所的ＤＣドライバを必要とし、その各々が約２００ｗ〜３００ｗ（ワット）の容量を有し、それに続くパワー供給は、ドライバ当たり２ｍ２〜４ｍ２にしかならない。このことは、実施例１に示す小型の温室に熱および照明を提供するためには、４０個ものこうしたドライバを必要とするのに対し、実施例１におけるより大きな面積にサービスを提供するためには、１００個も必要であることを意味する。
本明細書における新規なシステムが、現在利用可能であるよりも極めて大きなカバー範囲を提供する可能性を有するだけでなく、比類のない制御可能なＬＥＤアレイによる加熱および照明の意味での効率を同時に提供することは、これらの実施例より明らかである。
（実施例２）
制御可能な電力および照明システム
図１に示すシステムは、本開示による、実施される制御可能な電力および照明システムである。このシステムは、入力三相ＡＣ電源、電圧降圧手段、および三相ＡＣ／ＤＣ整流が行われる照明装置への電力の分配を含む。図１には例示的な照明システムの部分的な表現のみが示されているが、本明細書にて図示され、説明される任意の適切な電力変換および整流手段は、広範囲の異なる照明装置、およびそのような装置からの非照明装置を給電するよう容易に適用されることができる。この特定のシステムセグメントでは、電力は、導電性バスバーを介して照明装置に有利に分配される。前述の説明からも理解されるように、代替的な導電手段を使用して、そのようなシステムにおける１つ以上の照明装置または非照明装置に電力を分配することもできる。
実施例２のシステムでは、三相電源が電圧降圧装置に入力電力を供給して、入力電圧をより低い、低電圧電源に変換し、この低電圧電力を適切なＬＥＤ搭載照明装置に、この例では、主および二次バスバーの導電性バスバー装置を介するＬＥＤ器具に分配する。低電圧電力は、３つの主要な平行な管状の一次導電性管状バスバーを介して、通信機能の提供に適切な手段に、この例では電力線ゲートウェイまたはモデムに分配され、その後、３本の平行な管状のバスバーを含むバスバー装置の二次分配ブランチを介して、ＬＥＤ器具に分配される。前述したように、バスバー装置は、データを電力線モデムからシステムに送信し、かつ、システムから送信されることができるように、１つ以上の線路／通電導体を提供する。
本出願人は、主および二次バスバー装置における３本のバスバーの全てに、並びに、存在する場合には任意の中性バスバーに、管状のバスバーを使用することを見出した。出願人は、一次／主バスバーの直径が、二次バスバーの直径よりも典型的に大きく、代わりに、いずれの三次バスバー（存在する場合）よりも大きな直径を有するバスバーを使用することが有利であることを発見した。容易に理解されるように、任意の特定の電力および照明システムで使用される主バスバー、二次バスバーおよび任意に三次バスバーの相対的寸法は、特定のシステムのニーズに応じて変化する。
実施例２のＬＥＤ搭載照明システムにＤＣ電力を供給するための三相ＡＣ電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流の手段は、以下に説明する通りである。三相ＡＣ、特に低電圧または超低電圧ＡＣは、導電性バスバーシステムを介して、１つ以上のＬＥＤ含搭載装置、例えば、ＬＥＤ器具、ＬＥＤ登録チップおよびＬＥＤ器具に三相ＤＣ電力を供給する前にＡＣからＤＣへの局所的整流のための手段を含む照明器具に分配される。最初の降圧された三相ＡＣ電力信号は、局所整流手段によって整流されて、整流された出力ＤＣ電圧を供給するが、これを使用して、照明システム全体にわたって一貫した電力レベルを提供することができる。出願人は、所望の通信機能および効率を生成するために、局所的整流手段の位置は照明取付具または照明器具内のＬＥＤに非常に近接していることを見出した。
本開示、特に実施例２のシステムの使用によって得られる効率の利点は、図２に示され、かつ図２に関連して説明される。本明細書に詳述されるように、三相ＡＣ電源の使用によって得られる効率曲線と、従来の電源の効率曲線とを比較すると、全体的により効率が高く、負荷全体でより高い効率を示している。三相アプローチは、１５％超の負荷にて約９７％の効率を提示している。従来の単相アプローチは、一般に、４０％超の負荷にて８５％の効率を示す。
国際公開第２０１６／０２７０９５号パンフレット

Claims (26)

  1. １つ以上の電力消費装置を含む制御可能な電力および照明システムであって、前記電力消費装置の少なくとも１つは、ＬＥＤ搭載照明装置であり、前記ＬＥＤ搭載照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、前記制御可能な電力および照明システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、前記制御可能な電力および照明システムに供給される三相ＡＣ電力は、ＡＣ実効値５０Ｖ以下であり、導電性バスバーによって分配され、前記バスバーは管状またはほぼ管状である、システム。
  2. 各ＬＥＤ搭載照明装置に供給される三相ＡＣ電力は、降圧装置によって低減される、請求項１に記載のシステム。
  3. 各ＬＥＤ搭載照明装置に供給される三相ＡＣ電力は、主ＡＣ降圧変圧器によって低減される、請求項１または２に記載のシステム。
  4. 前記三相ＡＣ／ＤＣ整流は、局所的整流である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
  5. 前記システムは、各装置を自動制御するための手段を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
  6. ＬＥＤ照明は、１つ以上のＬＥＤ搭載照明装置、または１つ以上のＬＥＤ照明装置のグループ、またはＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイを含み、前記ＬＥＤ搭載照明装置またはライトは、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合されており、（ｉ）前記ＬＥＤ照明に分配される三相ＡＣ電力はＡＣ主変圧器にリンクされ、前記ＡＣ主変圧器は外部または内部に配置することができ、（ｉｉ）前記三相ＡＣ電力は導電性バスバーによって分配され、（ｉｉｉ）各照明装置または照明装置のグループに供給される三相ＡＣ電力は、接続された各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介して、特に、各ＬＥＤ搭載照明装置またはＬＥＤ搭載照明装置のグループに関連するＡＣ／ＤＣ整流器を介して、低電圧または超低電圧ＤＣに変換され、（ｉｖ）前記システムは、照明全体、または前記システム内の個々のＬＥＤ搭載照明装置あるいはＬＥＤ搭載照明装置のグループの出力を自動制御する手段を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
  7. １つ以上の非照明電力消費装置を更に備え、各非照明電力消費装置は、三相ＡＣ電源によって給電されるように適合される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
  8. 前記システムの各ＬＥＤ搭載照明装置、あるいはＬＥＤ搭載照明装置のグループ、またはＬＥＤのアレイに供給される三相ＡＣ電力は、前記システム内の接続された各負荷に供給される電力の三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換され、接続された負荷は、ＬＥＤ搭載照明装置、あるいはＬＥＤ搭載照明装置のグループ、またはＬＥＤのアレイである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
  9. 前記システムに供給される三相ＡＣ電力は、ＡＣ実効値１２ｖ〜５０ｖの超低電圧電力である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
  10. 各照明装置に供給される電力は、低電圧または超低電圧三相ＡＣであり、前記低電圧または超低電圧三相ＡＣは、各照明装置に関連する三相ＡＣ／ＤＣ整流器を介して、低電圧ＤＣ電力に変換される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
  11. 各ＬＥＤ搭載照明装置に供給される三相ＡＣ電力は、前記システムの位置に対して外部に配置された降圧装置または主ＡＣ変圧器によって低減される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
  12. 各ＬＥＤ搭載照明装置に供給される三相ＡＣ電力は、前記システムの位置に対して内部に配置された降圧装置または主ＡＣ変圧器によって低減される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
  13. 前記バスバーは、前記システム内の１つ以上の非照明装置に給電するように適合されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
  14. 前記システムへの三相ＡＣ電力は、導電性バスバーによって分配され、前記バスバーは、主、二次および任意に三次バスバーを有するアセンブリとして存在する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
  15. 前記システムへの三相ＡＣ電力は、主、二次および任意に三次バスバーを有するアセンブリとして存在する導電性バスバーによって分配され、前記主、二次および三次バスバー（存在する場合）は、アルミニウム製または銅製バスバーを独立して含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
  16. 前記システムに供給される三相ＡＣ電力は、導電性バスバーによって分配され、前記バスバーは、管状またはほぼ管状のアルミニウム製バスバーである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のシステム。
  17. 前記システムへの三相ＡＣ電力は、管状またはほぼ管状の導電性バスバーを介して分配され、前記システムは、３本の正のバスバーおよび任意に１本の中性バスバーを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
  18. 前記システムは、各電力消費装置の自動制御のための手段を含み、前記システム内の装置全体、または前記システム内の個々の装置あるいは装置のグループの出力の自動制御のための手段は、前記電力消費装置の独立した自動制御を提供する手段である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のシステム。
  19. 前記システムは、各電力消費装置の自動制御のための手段を含み、前記システム内の装置全体、または前記システム内の個々の装置あるいは装置のグループの出力を自動制御するための手段は、前記電力消費装置の独立した自動制御を提供する手段を含み、前記手段は、電力線技術またはローカルＰＣへの無線リンクを使用し、または遠隔的にインターネットを介し、または制御すべき特定のシステムのニーズに応じて、電力線技術および無線技術の組み合わせを使用する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
  20. 前記少なくとも１つのＬＥＤ搭載照明装置は、ＬＥＤライト、１つ以上のＬＥＤライトを含むＬＥＤアレイ、またはＬＥＤライトのグループであって、１つ以上のＬＥＤスポットライト、１つ以上のＬＥＤ投光照明、少なくとも１つのＬＥＤを含む１つ以上の照明設備、少なくとも１つのＬＥＤを含む１つ以上の照明器具、１つ以上のＬＥＤストリップライト、またはＬＥＤライトを含む１つ以上のストリップ、またはＬＥＤスポットライト、ＬＥＤ投光照明、照明設備、照明器具、ＬＥＤストリップライト、またはＬＥＤを含むアレイまたはストリップの任意の組み合わせを含む前記ＬＥＤライトのグループである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のシステム。
  21. 前記１つ以上の電力消費装置は、１つ以上の照明装置を備え、前記１つ以上の照明装置は、ＬＥＤ搭載照明装置、ＬＥＤであり、前記１つ以上の照明装置は、三相ＡＣ電源によって給電され、各照明装置に供給される前記三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／ＤＣ整流を介してＤＣ電力に変換される、請求項１に記載のシステム。
  22. 前記三相ＡＣ電力は主変圧器にリンクされている、請求項２１に記載のシステム。
  23. 各照明装置に供給される前記三相ＡＣ電力は、ＡＣ実効値１２〜５０ｖである、請求項２１または２２に記載のシステム。
  24. 前記三相ＡＣ電力は、導電性バスバーによって分配される、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載のシステム。
  25. （ｉ）園芸、農業、および水産養殖を含む成長に関連する用途、（ｉｉ）畜産業を含む動物が飼育されている施設での電力および照明の提供に関連する用途、（ｉｉｉ）動的で応答性の高いＬＥＤ照明の需要を有する大規模施設での電力および照明システムの展開に関連する用途、および、（ｉｖ）ＬＥＤ照明および電力が人に近接している用途、から独立して選択された用途において電力および照明を提供するための、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のシステムの使用方法。
  26. （ｉ）園芸、農業、および水産養殖を含む成長に関連する用途、（ｉｉ）畜産業を含む動物が飼育されている施設での電力および照明の提供に関連する用途、（ｉｉｉ）動的で応答性の高いＬＥＤ照明の需要を有する大規模施設での電力および照明システムの展開に関連する用途、および、（ｉｖ）ＬＥＤ照明および電力が人に近接している用途、から独立して選択される用途における、制御可能な電力および照明の提供方法または本発明による制御可能な電力および照明システムの使用方法であって、前記提供方法または使用方法は、１つ以上の電力消費装置を含む電力および照明システムを含み、前記電力消費装置のうち少なくとも１つはＬＥＤ搭載照明装置であり、前記ＬＥＤ搭載照明装置は三相ＡＣ電源によって給電されるように適合され、前記システムに供給される三相ＡＣ電力は、三相ＡＣ／Ｃ整流を介してＤＣ電流に変換され、前記システムに供給される三相ＡＣ電力は、導電性バスバーによって分配され、前記バスバーは管状またはほぼ管状である、提供方法または使用方法。
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