KR20140092371A

KR20140092371A - 조광 장치

Info

Publication number: KR20140092371A
Application number: KR1020147014574A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 로만 스텔마흐; 제임스 로버트 반더즌
Original assignee: 슈나이더 일렉트릭 싸우스 이스트 아시아 (에이치큐) 피티이 엘티디
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-07-23
Also published as: AU2012297588A1; WO2013063646A1; CN104025717B; TW201332392A; AU2015202503A1; SG11201401954UA; AU2016265988A1; CN104025717A; NZ624274A; AU2012297588B2; TWI574580B

Abstract

2-와이어 위상 조광기에서 조광 레벨의 표시 및 멀티웨이 제어(스위칭)을 가능하게 하는 위상 제어 조광 시스템이 제공된다. 이 방법과 시스템은 팬 또는 위상 제어 스위치들과 같은 다른 위상 제어 부하들을 제어하는데 사용될 수도 있다. 이것은 전력 제어와 양방향 시그널링 모두에 사용되는 원격 조광 스위치들과 조광기 사이에서의 단일의 인터커넥션 와이어 사용을 통해 달성된다. 조광기와 원격 조광 스위치들 모두는 조광기 레벨을 제어하는 스위치들, 및 조광 레벨을 표시하기 위한 LED와 같은 조광 인디케이터를 구비한다. 원격 조광기들에 대한 전력은 위상 제어 조광기의 전류 펄스 비-도통 기간을 통해 공급된다. 전류 펄스는 스위치 동작 부분과 조광 표시 부분을 갖는다. (조광기에서 또는 원격 장치에서) 조광 레벨을 변경시키는 스위치를 누르는 사용자는, 스위치 동작 부분 동안에 레벨 변경(예컨대, 짧은 인터럽트 펄스를 통하여)을 생성하며, 이것은 조광기에 의해 검출될 수 있고, 그에 따라 동작될 수 있다. 마찬가지로, 조광기는 전류 조광 레벨을 표시하는 조광 표시 부분 내의 레벨 변경의 시간을 이용하여, 조광 표시 부분 동안에 레벨을 변경한다(예컨대, 짧은 인터럽트 펄스를 통하여). 조광기와 원격 스위치들 양쪽 모두에서의 조광 레벨의 공통 표시를 가능하게 하기 위하여, 조광 레벨 내의 시작부터 변경까지의 전류 펄스의 부분은 인디케이터 LED에 전력을 공급하는데 사용된다.

Description

조광 장치{Dimmer Arrangement}

본 발명은 위상 제어 조광 회로(dimmer circuits)를 위한 멀티웨이 제어(multi way control) 장치에 관한 것이다.

위상 제어 조광 장치(phase control dimmer arrangements, 조광 회로 또는 간단하게 조광기라고도 일컬음)은 50-60HZ 120 또는 240V AC 주전력과 같은 전원으로부터의 조명 또는 전기 모터와 같은 부하기(load)로 공급하는 전력을 제어하기 위하여 사용된다. 상기의 조광 장치는 흔히 위상 제어 조광(phase control dimming)이라고 불리는 기술을 이용한다. 이는 부하기를 전원에 연결시키는 스위치가 소정의 사이클 동안 동작하는 시간량을 변경시킴으로써 부하기에 공급된 전력이 제어되도록 한다.

예를 들면, 전원에 의해 공급된 전압은 사인파(sine wave)로 표시될 수 있고, 부하기를 상기 전원에 연결하는 스위치가 항상 작동한다면, 최대 전력이 부하기로 공급된다. 이와 같은 방식으로 전원의 총 에너지가 상기 부하기로 전달된다. 각 사이클의 일부에서 스위치가 끈다면(양극 및 음극 모두), 사인파의 비례량은 상기 부하기로부터 효과적으로 분리시켜 부하기로 공급된 평균 에너지를 감소시킨다. 예를 들면, 스위치가 각 사이클 동안에 반은 켜지고 반은 꺼진다면 전력의 반만이 부하기로 전달될 것이다. 예를 들면, 조명의 경우 전반적인 효과는 부드러운 조광 동작으로 조명의 광도를 조절한다.

일반적으로 현대 위상 제어 조광 회로는 2가지 방식으로 동작한다. - 리딩 에지(leading adge) 또는 트레일링 에지(trailing edge). 리딩 에지 기술에서는, 조광 장치는 각각의 반 사이클의 앞쪽 파트에서 부하기에 의한 전력의 동작을 "노출하거나(chops out)" 방해한다(그렇기 때문에 "리딩 에지"로 불림). 트레일링 에지 기술에서는 조광 장치는 각각의 반 사이클의 뒤쪽 파트에서 부하기에 의한 전력의 동작을 노출하거나 방해한다. 도 1A는 리딩 에지 조광의 기능 중 부호 10을 보여주는데, 부가기를 통한 전류는 IL로 표시되며, 반면에 도 1B는 트레일링 에지 조광의 기능 중 부호 20을 보여준다. 반 사이클 내에서 동작이 스위칭되는 점은 도통각(conduction angle) 또는 점호각(firing angle) 11, 21로 불린다. 그러므로 도통각을 조절하는 것은 조광 장치에서 이에 상응하는 조광기 레벨을 조절하는 것이다. 도통각은 반 사이클과 같은 정의된 범위에서 특정한 값(예를 들면 45°)이나 퍼센트(예를 들면 30%)로 특정될 수 있다.

전형적인 종래의 위상 제어 조광 장치는 스위치(예를 들면, 트리악(triac)과 같은 고상 스위치)를 포함하는데, 이는 본 분야의 당업자에 의하여 이해되는 것처럼 타이밍 제어 회로에 의하여 제공된 타이밍 신호에 따라 부하기로 전류를 스위칭한다. 타이밍 제어 회로는 스위치가 동작을 점호시키는 각을 결정하여(전도 또는 점호각), 전류가 상기 부하기로 흐르도록 한다. 타이밍 제어 회로의 출력은 타이밍 제어회로의 입력인 제어 전력에 의하여 제어된다. 이 제어 전압의 값은 전위차계(potentiometer) 또는 디지털 스위치와 같은 사용자 설정 가능 인터페이스를 작동시키는 사용에 의하여 변경될 수 있다.

사용자 설정 가능 인터페이스 스위치를 설정하는 고급 사용자일수록 타이밍 회로에 인가하는 더 높은 제어 전압, 더 높은 구동 신호, 및 더 높은 (또는 더 큰 도통각을 가진다. 더 높은 도통각은 조명에서 더 높은 휘도를 가져온다. 도 1C는 전형적인 사용자 제어(또는 구동) 신호 대(vs) 도통각 던달 함수로 부호 30을 표시한다. 이 경우에 있어서, 전달 함수는 10%(18°)에서 100%(180°)의 범위에 걸친 1:1 선형 맵핑이다. 10% 미만의 도통각은 제외된다.

도 2A는 부하기 220에 연결된 조광 회로 210을 포함하는 종래기술의 2-와이어를 기초로 한 조광 장치 200을 도시하고 있다. 조광 장치는 라인(Line) 또는 액티브(Active, A) 터미널 및 로드 터미널(Load terminal, LD)을 포함하나, 장치에서 자주 사용가능하지 때문에 뉴트럴 접속부는 포함하지 않는다. 와이어 212, 214 및 222는 각각 조광 장치을 능동 회선(active line)에, 조광 장치을 부하기에 그리고 부하기를 뉴트럴에 연결시켜 준다. 작동할 때, 상기 조광 장치는 부하기 전류의 크기를 완전한 부하 레벨보다 약간 낮은 레벨로 한정하여 LINE 및 LOAD 터미널 사이를 내부적으로 연결한 조광 제어 전자회로에 소량의 전류를 우회시켜 전력을 공급한다. 예를 들면, 조광 장치의 필요 전력에 따라 다른 최대치를 설정할 수 있다고 하더라도(예를 들면, 50%, 70%, 90% 등), 10ms 반 사이클을 가진 50Hz 시스템에서 80%(8ms)의 최대 조광 전도기간은 일반적이다. 조광 장치는 또한 버튼, 터치 센서, 다이얼 등과 같은 사용자 인터페이스 215을 포함할 수 있어 사용자가 조광 레벨, 발광 다이어드(Light Emitting Diode, LED), 하나 또는 그 이상의 조명소자(lighting elements), LCD 디스플레이와 같은 조광 레벨을 가리키는 인디케이터 216, 또는 전류 조광 레벨의 오디오 표시를 제공하는 스피커를 변경시키도록 해 준다.

하나 이상의 출입구의 입구 지점을 가진 방에서는 조명을 조절하는 다중 스위치를 가지는 것이 바람직하다. 양 방향의 스위치 기능이 실용적으로 구현되려면, 각각의 조절 스위치 위치에서 체인지-오버(change-over) 타입 사이의 2개의 인터커넥션 와이어를 사용한다. 스위치의 우세한 상태에 따라서, 인터커넥션 와이어 중 하나를 사용하여 부하 전류를 전달한다. 그러나 조명을 양 방향으로 조절하는 것은 더 어려우며 흔히 용이하지 않거나 비용적인 면에서 효율적이지 않다. 특히 다른 조절 자리에 위치한 간단한 워격 스위치 유니트에 연결시키기 위한 추가의 입력 터미널을 가짐으로써 조명을 양 방향으로 조절할 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 원격 스위치 유니트는 단지 순간-프레스(momentary-press) 타입의 간단한 기계적 스위치를 포함하며, 전력 공급을 투입하지 않는다. 그렇기 때문에 조명이 조절될 수 있는 동안에 부하 상태 표시를 위한 용량이 없으며, 구현하기 위해서는 추가의 배선 장치가 요구된다.

그 대신에 독립적인 전력이 공급되고 조절 라인을 가진 조절 유니트에 연결된 원격장치를 이용한 조절 시스템이 사용되어 오고 있다. 그러나 이들은 설치하기가 더 복잡하고 추가의 배선 장치를 이용해서 비용이 증가함으로써 바람직하지 않다.

조명 장치와 원격 장치 사이에 단일 와이어를 사용하여 일반적인 조절이 가능하며 조명이 및 원격 장치에서의 조명 레벨을 표시 가능한 조명 장치 또는 유용한 대체품의 제공이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 위상 제어 조광 회로(dimmer circuits)를 위한 멀티웨이 제어 장치를 제공하는데 있다.

제1 양태에 따르면, 위상 제어 부하를 제어하는 시스템에서 도통각(conduction angle)을 전달 및 제어하는 방법이 제공되며, 상기 시스템은 최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 상기 위상 제어 부하의 도통각을 제어하여 도통 기간과 비-도통 기간을 규정하는 도통각 제어기와, 제1 도통각 스위치 입력부 및 제1 도통각 인디케이터와, 와이어를 통해 상기 도통각 제어기와 직렬로 연결된 적어도 하나의 원격 장치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 원격 장치는 원격 도통각 스위치 입력부 및 원격 도통각 인디케이터를 포함하며, 상기 방법은,

상기 비-도통 기간 동안에 제1 진폭 레벨과 폭을 갖는 전류 펄스를 생성하고 그 생성된 전류 펄스를 상기 와이어를 통하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 송신하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 전력을 공급하는 단계;

상기 도통각을 상기 전류 펄스 내의 맵핑 시간(mapped time)에 맵핑하는 단계;

상기 맵핑 시간에서 상기 도통각 제어기에 의하여 상기 전류 펄스의 레벨을 변경하는 단계;

상기 제1 도통각 인디케이터에 상기 도통각을 표시하되, 상기 표시되는 도통각은 상기 레벨 변경의 시간에 기초하여 결정되는 단계;

상기 적어도 하나의 원격 장치에 의한 상기 전류 펄스의 레벨의 변경 또는 상기 제1 도통각 입력부로부터의 신호를 검출하기 위하여 상기 도통각 제어기에서 상기 전류 펄스의 레벨을 모니터링하고, 상기 검출된 변경에 대한 응답으로 상기 도통각을 변경하도록 하는 신호를 상기 도통각 제어기에게 생성하는 단계;

상기 도통각 제어기에 의한 상기 전류 펄스의 레벨의 변경을 검출하기 위하여 상기 적어도 하나의 원격 장치의 각각에서 상기 전류 펄스의 레벨을 모니터링하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 원격 장치의 각각에서 상기 도통각 인디케이터에 의해 상기 도통각을 표시하되, 상기 표시되는 도통각은 상기 검출된 상기 전류 펄스의 레벨의 변경 시간에 기초하여 결정되는 단계를 포함한다.

제2 양태에 따르면, 와이어를 통하여 적어도 하나의 원격 도통각 제어 장치에 직렬로 연결되는 도통각 제어기에서의 사용을 위한 전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기 장치가 제공되며, 상기 도통각 제어기는 최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 위상 제어 부하의 도통각을 제어하여 도통 기간 및 비-도통 기간을 규정하고, 상기 도통각 제어기는 제1 도통각 스위치 입력부와 제1 도통각 인디케이터를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 원격 도통각 제어 장치의 각각은 원격 도통각 입력부와 원격 도통각 인디케이터를 포함하며, 상기 전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기 장치는,

상기 비-도통 기간 동안 제1 진폭 및 폭을 갖는 전류 펄스를 생성하고, 상기 제1 도통각 인디케이터에 제공하기 위하여, 상기 생성된 전류 펄스를 와이어를 통하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 송신하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 전력을 제공하는 전류 펄스 생성기;

상기 도통각을 전류 펄스 동안의 맵핑 시간으로 맵핑하고 상기 맵핑 시간에 신호를 생성하는 도통각 맵핑 모듈;

도통각 맵핑 모듈로부터 상기 신호를 수신하여 상기 제1 진폭의 레벨 변경을 생성하는 진폭 레벨 변경 생성기; 및

상기 적어도 하나의 원격 장치에 의해 생성된 상기 전류 펄스의 제1 진폭의 레벨 변경 또는 상기 제1 도통각 스위치 입력부로부터의 신호를 검출하고, 상기 도통각 제어기가 상기 도통각을 변경하도록 하는 신호를 생성하는 모니터링 회로를 포함한다.

제3 양태에 따르면, 최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 위상 제어 부하의 도통각을 제어하여 도통 기간과 비-도통 기간을 정의하는 도통각 제어기와 와이어를 통해 직렬 연결된 원격 도통각 제어 장치가 제공되며, 상기 도통각 제어기는 제1 도통각 스위치 입력부와 제1 도통각 인디케이터를 포함하고, 상기 원격 도통각 제어 장치는,

상기 원격 도통각 제어 장치에 전력을 공급하기 위하여 상기 와이어를 통하여 상기 위상 제어식 도통각 제어기로부터 전류 펄스를 수신하는 파워 서플라이 레귤레이터;

원격 도통각 입력부;

원격 도통각 입력부로부터 신호를 수신하여 수신되는 전류 펄스의 레벨 변경을 생성하는 스위치 동작 모듈;

원격 도통각 인디케이터 및 상기 수신되는 전류 펄스의 레벨 변경을 검출하는 레벨 변경 검출기를 포함하되, 상기 도통각 인디케이터는 상기 전류 펄스의 시작시부터 상기 레벨 변경 검출시까지의 상기 전류 펄스에 의해 전력이 공급되는 도통각 인디케이터 회로를 포함한다.

제4 양태에 따르면, 상기 제3 양태의 적어도 하나의 원격 도통각 제어 장치에 대하여 와이어를 통해 직렬 연결된 위상 제어 부하 장치가 제공되며, 상기 위상 제어 부하 장치는,

제로 크로싱 검출기 및 저 전압 서플라이 회로;

부하에 전력을 공급하는 스위치;

최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 상기 스위치의 도통각을 제어하여 도통 기간과 비-도통 기간을 정의하는 도통각 제어기;

제1 도통각 스위치 입력부;

제1 도통각 인디케이터; 및

상기 제2 양태의 전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기를 포함한다.

제5 양태에 따르면, 위상 제어 부하를 제어하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 상기 제3 양태의 적어도 하나의 원격 도통각 제어 장치에 대하여 와이어를 통하여 직렬로 연결되는 상기 제4 양태의 위상 제어 부하 장치를 포함한다.

다른 양태들에서, 상기 시스템은 조광 시스템이고, 상기 위상 제어 부하 장치는 조광기이며, 상기 도통각 인디케이터들은 상기 도통각에 대응하는 조광 레벨을 표시하는 조광 인디케이터들이다.

다른 양태들에서, 상기 전류 펄스의 레벨 변경 이전의 전류 펄스 부분은 각각의 도통각 (조광) 인디케이터에 제공되며, 이에 따라 LED일 수 있는 각각의 도통각 인디케이터에 전력을 공급하게 된다. 다른 양태에서는, 전류 펄스의 레벨 변경 생성시부터 전류 펄스의 끝까지 상기 제1 도통각 인디케이터에 대해 전류 펄스를 션팅(shunting)하기 위하여, 션트 회로가 사용된다.

상기 전류 펄스의 레벨에서의 변경(상기 레벨 변경)은 감소하거나 증가할 수 있다. 감소는 제로까지 떨어질 수 있으며, 베이스라인 레벨, 퍼센티지는 (10%, 25%, 50%, 75%, 90%) 또는 10%, 25%, 50%, 75%, 90% 등의 정상 전류 레벨의 퍼센티지와 같은 낮은 임계값으로 감소한다. 마찬가지로, 정상 전류 레벨이 상한 최대값 미만인 경우(예를 들면, 레일 전압), 변경은 예를 들어 지정된 양(예컨대, 10%, 20%)만큼 또는 최대 레벨 등의 최대 임계값까지 증가할 수 있다. 레벨 변경은 펄스의 듀레이션 동안 영속적 변경일 수 있으며(즉, 스텝 변경(step change)), 또는 전류 펄스의 폭의 일부분(예컨대, 1%, 5%, 10%, 20%, 또는 50%) 또는 정의된 시간(예컨대, 500, 100, 50, 10, 또는 1 마이크로초)에 대한 일시적 변경일 수 있다. 일 양태에서, 전류 펄스의 레벨 변경은 인터럽트 기간 동안 전류 펄스의 진폭 레벨을 베이스라인 레벨까지 감소시키는 인터럽트 펄스(또는 신호)이다. 일 양태에서, 인터럽트 기간은 전류 펄스의 폭의 5% 미만이다. 레벨 변경의 시간은 전류 펄스의 시작과 같은 기준과 관련된 시간(즉, 상기 시간은 펄스에 따른 위치 또는 로케이션)이거나 또는 비-도통 기간의 시작, 상기 제로 크로싱 시간(즉, 전류의 메인 전력 파형의 시작) 또는 몇몇 다른 기준 포인트와 관련된 시간인 것으로 이해될 수 있다.

다른 양태들에서, 상기 원격 장치는 상기 전류 펄스의 스위치 동작 부분 동안에 전류 펄스의 레벨을 변경하며, 상기 도통각 제어기는 상기 전류 펄스의 도통각 표시 부분 동안에 전류 펄스의 레벨을 변경한다. 일 양태에서, 상기 스위치 동작 부분은 상기 전류 펄스의 제1 부분이며, 상기 도통각 표시 부분은 상기 제1 부분 이후의 상기 전류 펄스의 제2 부분이다. 일 양태에서, 최소 도통각은 넌-제로이며, 도통각들의 범위는 상기 전류 펄스의 폭에 맵핑된다. 다른 양태에서, 상기 폭에 맵핑된 도통각들의 범위는 제로에서 적어도 최대 도통각까지이며, 상기 스위치 동작 부분은 시작부터 넌-제로 최소 도통각까지의 전류 펄스의 부분을 포함한다. 상기 맵핑은 예를 들면 펄스 시작에서 종료까지의, 시간에 대한 도통각의 선형 맵핑일 수 있다.

본 발명에 의한 조광 시스템 및 관련 위상 제어 시스템에서 진정한 멀티웨이 제어 및 멀티웨이 표시를 달성하기 위한 비용 효율적인 방식을 제공한다.

조광기와 원격 장치 간의 보다 정교한 통신의 사용으로 인하여, 조광기 장치에 존재하는 것에 부가하여, 원격 장치에서도 시각적 및/또는 청각적 조광기 부하 상태 표시가 가능하게 된다. 부하 상태/밝기가 복수의 위치들에서 제어 및 표시될 수 있는, 이러한 조광 장치는 진정한 멀티웨이 조광을 실질적으로 가능하게 한다.

첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
도 1a는 리딩 에지(leading edge) 위상 제어 조광기의 기능을 나타낸 도면이다.
도 1b는 트레일링 에지(trailing edge) 위상 제어 조광기의 기능을 나타낸 도면이다.
도 1c는 통상의 제어 전압 vs 도통각(conduction angle) 변환 기능을 나타낸다.
도 2a는 통상적인 종래 기술인 위상 제어 조광기 장치를 나타낸다.
도 2b는 일 양태에 따른 위상 제어 조광기 장치 및 원격 장치를 포함하는 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 3은 일 양태에 따른 위상 제어 조광기 장치용 회로 장치의 일 예를 나타낸다.
도 4a는 타이밍 기준으로서의 사인곡선 전압 파형을 나타낸 도면이다.
도 4b는 일 양태에 따른 원격 장치 공급 전류 펄스들을 포함하는 조광기 및 관련 부하 전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 4c는 일 양태에 따른 조광기 선로-부하 전압 파형을 나타낸 도면이다.
도 4d는 일 양태에 따른 펄스 폭 t_nc을 가진 조광기 전압 제로-크로싱 검출기(zero-crossing detector)로부터의 출력 신호 파형을 나타낸 도면이다.
도 4e는 일 양태에 따라, 전파(full-wave) 버전으로 원격 장치에 공급되는 전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 4f는 일 양태에 따라, 반파(half-wave) 버전으로 원격 장치에 공급되는 전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 5a는 최대 LED 인디케이터 밝기 레벨을 시그널링하는 듀레이션 t_p 및 진폭 I_pk을 갖는 인터럽트되지 않은 원격 장치 전류 펄스를 나타낸 도면이다.
도 5b는 최소 LED 인디케이터 밝기 레벨을 시그널링하는 인터럽트된 원격 장치 전류 펄스를 나타낸 도면이다.
도 5c는 중간 LED 인디케이터 밝기 레벨을 시그널링하는 인터럽트된 원격 장치 전류 펄스를 나타낸 도면이다.
도 5d는 원격 장치에서 스위치의 동작을 시그널링하는 인터럽트된 원격 장치 전류 펄스를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 6d는 일 양태에 따라, 조광 레벨(dimming level)에 대한 인터럽트(interruption) 시간을 맵핑하기 위한 각종 맵핑 커브들을 나타낸다.
도 7a는 도 4d에 나타낸 조광기 전압 제로-크로싱 검출기로부터의 출력 신호 파형에 대한 확대된 도면이다.
도 7b는 원격 장치 전류 펄스의 개시를 위한 적절한 시간 지연을 확립하는데 사용되는 펄스를 나타낸 도면이다.
도 7c는 소망하는 원격 장치 전류 펄스의 듀레이션을 확립하는데 사용되는 펄스를 나타낸 도면이다.
도 7d는 그 이후에 전류 펄스 인터럽트가 존재할 수 있는 원격 장치 전류 펄스의 시작점 이후에 매우 짧은 지연을 확립하는데 사용되는 펄스 출력를 나타낸 도면이다.
도 7e는 인터럽트가 발생하게 되는 원격 장치 전류 펄스의 개시점 이후에 짧은 지연을 확립하는데 사용되는 펄스 출력을 나타낸 도면이다.
도 7f는 원격 장치 전류 펄스의 순간 인터럽트(momentary interruption)를 생성하는데 사용되는 펄스 출력을 나타낸 도면이다.
도 7g는 원격 장치 전류 펄스의 남은 기간 동안 조광기 인디케이터 LED를 션팅(shunting)하는데 사용되는 펄스 출력을 나타낸 도면이다.
도 7h는 조광기 장치와 원격 장치를 연결시키는 단일의 와이어에 따라 전송된 원격 장치 전류 펄스를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 양태에 따른 조광기 장치에서 원격 장치 전류 펄스를 생성하는 회로 장치의 일 예를 나타낸다.
도 9는 일 양태에 따른 원격 장치에서 원격 장치 전류 펄스를 수신하고, 그 인터럽트를 생성하는 회로 장치의 일 예를 나타낸다.
도 10은 일 양태에 따른 조광기 장치의 조광 레벨을 전달 및 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 11a 내지 11c는 일 양태에 따라, 조광 레벨이 50% 에서 100%로 증가할 시의, 도 2b에 도시된 시스템의 동작을 나타낸다.
도 12는 일 양태에 따라, 단일의 와이어에 의해 직렬로 연결된 2개의 원격 장치들과 위상 제어 조광기 장치를 포함하는 조광기 시스템의 일 예를 나타낸다.
다음의 설명에서, 유사한 참조 문자들은 도면 전반에 걸쳐 대응하는 유사 또는 대응하는 부분들을 나타낸다.

조광기 또는 전자 스위치와 같은 위상 제어 부하의 선로 전압 1/2주기 비-도통 기간에서 전류 펄스를 사용하여, 기능적 원격 유닛을 확립하는 실시예들이 기술된다. 상기 실시예들은 조광 시스템 및 관련 위상 제어 시스템에서 진정한 멀티웨이 제어 및 멀티웨이 표시를 달성하기 위한 비용 효율적인 방식을 제공한다.

이하, 위상 제어 조광기들의 예시적 실시예들이 기술되며, 여기서 도통각들은 조광 레벨들에 대응하고, 도통각 입력부들 및 인디케이터들은 조광기 제어 입력부들 및 조광 레벨 인디케이터들에 대응한다. 그러나, 상기 방법, 장치 및 시스템은 팬(fan)과 같은 다른 위상 제어 부하들을 제어하는 시스템에 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 이 응용들에서, 입력부는 최소 도통각(제로 또는 넌-제로일 수 있음)과 최대 도통각 사이에서 도통각을 제어하는데 사용되며, 여기서는 주 제어기와 원격 제어기들 양쪽 모두에서 사용자에게 도통각의 값을 표시하는 것이 바람직하다. 즉, 전술한 조광 입력부 및 조광 인디케이터는, 보다 폭넓게는 도통각 입력부 및 도통각 인디케이터이다. 마찬가지로, 상기 실시예들 및 방법들은 스위치의 온-상태 도통각이 그것의 최대 도통각으로 설정된 조광기의 도통각에 대응하는(또는 유사한) 위상 제어 전자 스위치 응용들과 함께 사용될 수도 있다. 이러한 응용들에서, 인디케이터는 주 제어기와 원격 제어기들 양쪽 모두에서 온 또는 오프 상태들로 간단하게 동기화될 것이다. 예를 들면, 조광기와 팬 이외에도, 상기 방법은 다른 빌딩 오토메이션 시스템의 서브 시스템들(예컨대, 블라인드, 다른 광, 도어 래치 등)을 제어하는데 사용된다.

이제, 강화된 기능의, 단일 인터커넥션 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티웨이 조광기 장치의 예시적 실시예를 설명하도록 한다. 이 장치는 선로 전압이 영속적으로 인가되는 프레스-스위치 또는 터치-스위치 타입의 조광기에 특히 적합하지만, 필수적인 전력 공급 전류를 원격 제어 장치(이하, 간략화를 위해 원격 장치로 지칭)에 도통하는 이외에도, 조광기와 원격 장치를 연결하는 단일의 인터커넥션 와이어가 원격 제어 유닛에 대한 위치를 제어하고 그로/그로부터의 양-방향 시그널링 정보를 전달한다는 점에서 기존의 시스템들과 상이하다. 조광기와 원격 장치 간의 보다 정교한 통신의 사용으로 인하여, 조광기 장치에 존재하는 것에 부가하여, 원격 장치에서도 시각적 및/또는 청각적 조광기 부하 상태 표시가 가능하게 된다. 부하 상태/밝기가 복수의 위치들에서 제어 및 표시될 수 있는, 이러한 조광 장치는 진정한 멀티웨이 조광을 실질적으로 가능하게 한다.

또한, 본 명세서에 기재된 구성은 단일의 와이어를 통해 조광기 장치에 직렬 결합된 복수의 원격 장치들에 제공하는데 이용될 수 있음에 유의한다. 이 경우에, 단일의 와이어는 직렬 방식으로 연결 또는 접속되어 조광기 장치와 각각의 원격 장치들 사이에서 단일 와이어 또는 단일 전기적 경로를 동작적으로 형성하는 물리적으로 분리된 와이어들을 포함할 수 있다.

도 2b는 위상 제어 부하를 제어하는 시스템(202)의 일 예(본 케이스에서는 조광 시스템)를 나타낸다. 시스템은 일 실시예에 따라 위상 제어 조광기 장치(210) 및 원격 도통각(조광 레벨) 제어 장치(230) (간략화를 위해 각각 조광기 장치 및 원격 장치로 지칭)를 포함한다. 이 예에서, 도 2a에 나타낸 조광기 장치(210)는 원격 장치(230)에의 연결을 위한 추가 단자(R)를 구비하고 있다. 원격 장치 단자들은 능동 선로(232)에의 연결을 위한 능동 단자(A) 및 단일 와이어(236)(인터커넥션 링크)를 통한 조광기 장치에의 연결을 위한 원격 단자(R)를 포함한다. 단일 와이어(236)는 원격 장치에 소량의 전력을 공급하고, 그 원격 장치와 상이한 위치에 설치된 조광기 장치(210)와의 통신을 용이하게 하는 이중의 기능을 갖는다(단일의 전력 및 통신 선로). 이 예에서는, 조광기 장치만이 부하의 밝기 레벨 또는 온/오프 상태를 직접 제어할 수 있으며, 원격 장치는 일-와이어 인터커넥션 링크(236)를 통한 조광기 장치와의 통신에 의하는 부하 간접 제어를 제공할 수 있다.

또한, 원격 장치는 사용자로 하여금 전류 도통각을 변경할 수 있게 하고 이에 따라 입력부를 통해 조광 레벨을 변경할 수 있게 하는 도통각 또는 조광 레벨 스위치 입력부(237)를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 입력부는 순간 접점 푸시 버튼, 다이얼, 터치 센서 등일 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스는 도통각, 및 이에 따른 조광 레벨을 표시하는 조광 레벨 인디케이터(238)를 포함한다. 이 인디케이터는 LED, 또는 LED 및 광파이프, 하나 이상의 조명 소자, LCD 디스플레이, 또는 도통각과 이에 따른 조광 레벨의 오디오 표시(audio indication)를 제공하는 스피커나 음 발생기(tone generator)일 수 있다. 일 실시예에서는, 제조 비용과 유지보수 비용을 저감하기 위하여, 위상 제어 조광기의 인디케이터(216)와 원격 장치의 인디케이터(238)가 동일하다. 다른 실시예들에서는, 이 인디케이터들이 상이할 수 있으며, 공통 도통각/조광 레벨 표시 신호에 대하여 실질적으로 동일한 응답을 제공할 것만을 필요로 할 수 있다(즉, 유사한 조광 표시들을 디스플레이). 조광기 장치는 본 명세서에서 기술되는 기능들을 수행하는 하나 이상의 보드 상의 하나 이상의 회로, 모듈, 컴포넌트를 포함할 수 있다. 또한, 조광기 장치는 하우징이나 페이스 플레이트(face plate)를 포함할 수 있으며, 본 명세서에 기술된 것에 대한 추가 기능들을 수행할 수도 있다. 사용자들로 하여금 조광 레벨을 변경할 수 있게 하는 조광 입력 스위치들은, 세턴의 슈나이더 일렉트릭(Schneider Electric), 임프레스 앤 2000 시리즈 레인지에 의한 클립살(Clipsal)로부터 사용가능한 것 등의 순간 푸시 버튼 타입 스위치들일 수 있다. 다르게는, 조광을 변경하는 요청을 표시하는 신호를 생성하는데 사용될 수 있는 다른 조광 입력부들(예컨대, 연속 회전 포텐셔미터(potentiometer))이 사용될 수도 있다.

도 3은 위상 제어 조광기 장치를 위한 회로의 일 실시예(300)를 나타낸다. 조광기 장치는 광을 턴 온시키는 요청들을 수신하여, 조광 레벨이나 도통각을 표시하는 LED 인디케이터 신호(322) 및 조광 레벨을 변경시키는 로컬 프레스 스위치(302)를 포함한다. 조광기 도통각 제어 회로(320)는 스위치 출력과, 조광기 저 전압 서플라이 및 제로 크로싱 검출기(310)로부터의 전력과 제로 크로싱 타이밍 신호들을 수신한다. 도통각 제어기(또는 장치나 회로)는 비-도통 기간에 도통각을 맵핑 시간(mapped time)에 맵핑하는 도통각 맵핑 모듈(326)을 포함하며, 그 맵핑 시간에서 LED 인디케이터(322)를 통해 출력 신호를 생성한다(이는 하술한다). 도통각 제어 회로는 2개의 스위치 소자들, 본 케이스에서는 MOSFET들 Q1(332) 및 Q2(334)를 제어하는데 사용된다(예컨대, SPB20N60C3). 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 스위치 소자들은 도통각 제어 회로(320)에 의해 제공되는 조광기 게이트 구동 신호(324)에 대한 응답으로 턴 온 및 턴 다운한다. 스위치 소자들(Q1 및 Q2)은 교대로 부하를 작동/제어하며, 그 각각은 선로에 의해 공급되는 전력의 후속 1/2주기 동안에 상이한 극성들에서 작동한다. 각각의 스위치 소자는 관련된 각각의 역병렬 다이오드(D1 및 D2)를 구비한다.

각종 양태들은 임의 형태의 조광 장치, 예를 들어 발명의 명칭이 "Improved Dimmer Circuit Arrangement"인 PCT/AU03/00365; 발명의 명칭이 "Dimmer Circuit with Improved Inductive Load"인 PCT/AU03/00366; 발명의 명칭이 "Dimmer Circuit with Improved Ripple Control"인 PCT/AU03/00364; 발명의 명칭이 "Current Zero Crossing Detector in A Dimmer Circuit"인 PCT/AU2006/001883; 발명의 명칭이 "Load Detector For A Dimmer"인 PCT/AU2006/001882; 발명의 명칭이 "A Universal Dimmer"인 PCT/AU2006/001881; 발명의 명칭이 "Improved Start-Up Detection in a Dimmer Circuit"인 PCT/AU2008/001398; 발명의 명칭이 "Dimmer Circuit With Overcurrent Detection"인 PCT/AU2008/001399; 및 발명의 명칭이 "Overcurrent Protection in a Dimmer Circuit"인 PCT/AU2008/001400에 기술된 장치에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이며, 이들 각각의 전체 내용은 참조로써 명세서에 도입된다.

원격 장치는 능동 디바이스이며, 작동을 위한 전력원을 필요로 한다. 이 방식에서, 전력원은 단일 와이어(236)를 통해 조광기 장치에서 원격 단자로 공급되는 짧은 듀레이션(선로 전압 1/2주기 기간에 비해) 전류 펄스들의 게이팅을 통해 달성된다. 도 4a는 조광기에 대한 타이밍 기준으로서 사용되는 기간 T를 갖는 사인곡선 전압 파형의 표현(410)을 나타낸다. 240V AC 50Hz 시스템의 예에 있어서, T는 매 10ms 마다 제로 크로싱이 발생하는, 20ms에 해당한다. 도 4b는 조광기 및 그와 관련된 부하 전류 파형의 표현(420)을 나타낸다. 조광기는 도통각(421)에 기초하여 듀레이센 t_c 동안 부하에 대하여 전류를 도통하며, 그 이후에 원격 장치 공급 전류 펄스(422)가 인서팅되는 비-도통 기간 t_nc = T/2 - t_c이 뒤따른다. 제로 크로싱 포인트(423)(T/2)에서, 조광기는 다른 원격 장치 공급 전류 펄스(424)가 인서팅되는 비-도통 기간이 뒤따르는, 듀레이션 t_c 동안 도통을 다시 시작한다. 이어서, 주기는 다음의 비-도통 기간에 다음의 원격 장치 공급 전류 펄스(426)가 인서팅되는 다음의 제로 크로싱 포인트(425)(T)로부터 반복된다. 대응하는 조광기 선로 전압 파형(430)이 도 4c에 도시되어 있다. 제로 크로싱 검출기(310)는 포인트 ZC(312)(도 3 참조)에서, 듀레이션 t_nc = T/2-t_c의 사각 펄스로서 도 4d에 나타나 있는 출력 신호 파형(440)을 생성한다. 예를 들어, 선로 전압 1/2주기 기간의 80%의 최대 도통각을 가진 50Hz 시스템에 있어서는, 비-도통 기간(t_nc)의 듀레이션이 약 2ms이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 전류 펄스는 선로 전압 1/2주기 기간인 비-도통 기간 동안에 원격 장치로 송신된다. 이들 전류 펄스들은 매 1/2주기마다(전파(full-wave) 모드) 공급되거나 또는 교번의 1/2주기들에서만(반파(half-wave) 모드) 공급될 수 있다. 도 4e는 매 1/2주기마다 전류 펄스들(422, 424, 426)이 송신되는 전파 버전에서 원격 장치(230)에 공급되는 전류 파형의 표현(450)을 나타내며, 도 4f는 교번의 1/2주기들(422, 426)에서 전류 펄스들이 각각 송신되는 반파 버전에서 원격 장치에 공급되는 전류 파형의 표현(460)을 나타낸다. 각 케이스에서, 전류 펄스는 (t_nc 미만인) t_p의 폭을 갖는다. 후자는, 감소된 설계 구현 복잡도의 이점을 갖지만, 그것은 전류 및 이에 따른 원격 장치에 사용가능한 전력의 절반만을 제공하게 된다. 또한, 원격 장치 전류가 조광기 부하를 통하여 동시에 전달되기 때문에, 조광기는 전압 1 / 2주기의 반대 극성에 해당하는 전류 펄스를 허용하여, 그 부하에서의 해당 dc 전류 바이어스로부터 야기되는 비대칭 조광기 동작의 가능성을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

전류 펄스는 라운드된 에지를 갖거나 또는 정의되어 있거나 공칭인 진폭 레벨 및 폭을 갖는 가우시안 펄스와 같은 몇몇 다른 펄스 형상(이들은 표준에서, 또는 25℃와 같은 특정 동작 조건들에서 정의되어 있을 수 있다)을 갖는 사각 펄스일 수 있다. 제1 진폭 레벨은 평균 레벨, 최대 레벨, 또는 그 최대 레벨이나 기준 레벨(예컨대, 5V, 12V 또는 어퍼 레일 전압)의 어떤 퍼센티지(예컨대, 10%, 25%, 50%, 75%, 80%, 90%, 95%, 99%)일 수 있다. 폭은 어떤 임계값을 초과하는 시간에 기초할 수 있다(즉, 트레일링 에지에 대한 시간 포인트에 대한 상승 에지(rising edge)에 대한 시간 포인트). 임계값은 진폭 레벨의 10%, 50% 또는 90%일 수 있다.

도 5a는 듀레이션 t_p 및 진폭 I_pk인, 원격 장치 전류 펄스의 확대된 표현을 나타낸다. 전술한 50Hz 시스템에 있어서, 적절한 원격 장치 전류 펄스의 일 예는 1ms 듀레이션 (T/20 또는 비-도통 기간의 50% 에 대응) 및 10mA 진폭 (I_pk)을 가지며, 이에 따라 원격 장치에 대하여 0.5mA (Ipk/20)의 평균 공급 전류를 제공한다.

원격 장치와 조광기 장치를 연결하는 단일 와이어 상의 규칙적인 전류 펄스들을 통해 전력원을 원격 장치에 제공하는 것 이외에, 적절한 전류 펄스들의 인코딩에 의하여, 원격 제어 유닛으로/으로부터 양방향 시그널링 정보가 제공될 수 있다. 조광기와 원격 장치 간의 더욱 정교한 통신 사용으로 인하여, 조광기 장치에 존재할 수 있는 것에 부가하여, 원격 장치에서의 시각적 및/또는 청각적 조광기 부하 상태 표시가 가능하게 된다. 이러한 방식은 위치들을 연결하는 단일의 와이어만을 사용하여 복수의 위치들에서 부하 상태/밝기가 제어 및 표시될 수 있기 때문에 진정한 멀티웨이 조광을 가능하게 하며, 이것은 구현을 단순화하여 그 비용을 저감시킨다.

이 예에서, 조광기 장치는 전류 펄스의 레벨 변경(전류 레벨 변경 또는 단순히 레벨 변경으로도 지칭됨)에 의해, 예를 들어 전류 펄스 내, 소망하는 밝기 레벨에 따라, 특정 시점에서의, 정상 레벨의 순간 인터럽트(momentary interruption)에 의해서, 요구되는 조광 레벨(예컨대, LED 밝기)을 원격 장치에게 시그널링한다. 즉, 펄스 내의 전류 레벨 변경의 시점(즉, 위치 또는 로케이션)이, 소망하는 밝기 레벨을 표시하는데 사용된다. 이것은 원격 장치로 하여금 조광기 장치에 의해 수행되는 것과 동일한 방식으로 조광기 부하 상태를 표시할 수 있게 한다. 마찬가지로, 원격 장치에서의 스위치 동작이, 전류 펄스 내의 특정 시점 또는 사전정의된 시간 기간(또는 범위나 로케이션) 내에서의 순간 인터럽트와 같은 전류 레벨 변경을 야기함으로써 전류 조광 레벨을 변경하도록 하는 요청을 시그널링하는데 사용될 수 있다.

이러한 전류 펄스의 정상 또는 전류 레벨(전압 진폭)의 변경 또는 조정은 증가 또는 감소일 수 있다. 감소는 제로까지의 감소, 베이스라인 레벨(즉, 전류 펄스 이전의 레벨), 낮은 임계값(예컨대, 5mV로부터 1mV 아래), 또는 10%, 25%, 50%, 75%, 90% 등과 같은 정상 전류 레벨의 퍼센티지까지의 감소일 수 있다. 마찬가지로, 정상 전류 레벨이 상한 최대값(예컨대, 레일 전압) 미만인 경우, 그 변경은 지정된 양만큼(예컨대, 10%, 20%)의 증가이거나, 또는 임계값, 예컨대 최대값으로(예컨대 4mV 에서 5mv으로)의 증가일 수 있다.

전류 레벨 변경의 크기는, 예를 들어 전류 펄스의 상승 또는 하강 에지를 검출하는 에지 검출 회로의 사용을 통하여, 이러한 전류 펄스의 정상(또는 초기) 레벨에서의 변경의 시작을 확실하게 검출할 수 있도록 충분하기만 하면 된다. 레벨 변경은 펄스의 듀레이션 동안의 영속적 변경(즉, 스텝 변경)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 레벨 변경은 전류 펄스에 대한 (레벨 변경 위치) 펄스의 가감(중첩)과 같은, 일시적 변경이다. 레벨 변경에 대한 펄스 내에서의 시간(또는 위치)은 에지 검출(상승 또는 하강)을 사용하여 검출될 수 있고, 포워드 에지(forward edge) 또는 트레일링 에지를 검출할 수 있으며, 또는 상기 검출은 예를 들어 전류 펄스를 적분하고 적분된 신호의 레벨 변경을 모니터링하는 것에 의한, 전류 펄스의 레벨 변경의 검출에 기초할 수 있다.

전류 펄스에 대한 순간 또는 짧은 듀레이션 인터럽트 펄스 또는 신호는 검출가능한 전류 펄스의 레벨 변경을 제공하기 위한 간편한 방식이다. 그러나, 이것은 간편한 구현이며, 증가 또는 감소를 포함하는 레벨 변경이 전류의 밝기 레벨을 표시하거나 또는 원격 스위치 입력부가 눌려지거나 작동되었다는 것(즉, 조광 레벨 변경 요청)을 표시하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 인터럽트 신호 또는 펄스는 전류 펄스의 진폭 레벨을 사전정의된 낮은 임계값 양 미만(예컨대, 25%, 10%, 5%, 1% 또는 그 미만)의 레벨로 감소시키며, 그것은 제로 또는 베이스라인 레벨까지 떨어질 수 있다. 인터럽트 펄스 이후에, 진폭 레벨은 제1 진폭 레벨 또는 다른 레벨로 복귀할 수 있다. 전류 펄스는 전력을 공급하는데 사용되기 때문에, 일반적으로 인터럽트 시간 기간 동안 전력이 거의 또는 전혀 전달되지 않으므로, 인터럽트의 길이(즉, 인터럽트 펄스의 폭)는 전류 펄스 폭에 비해 짧게 되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인터럽트 시간 기간은 10%, 5%, 2.5%, 1% 등과 같이, 전류 펄스의 폭의 일부보다도 작을 수 있다. 다르게는, 그것은 500, 100, 50, 10, 1 등의 초와 같은 정의된 시간 기간일 수 있다.

도 5a 내지 5d는 각종 조건들을 시그널링하는데 사용되는 다양한 원격 장치 전류 펄스의 표현들을 나타낸다. 도 5a는 최대 인디케이터 레벨을 시그널링하는데 사용되는(즉, 조광 없는, 최대 도통각) 인터럽트가 없는 듀레이션 t_p 및 진폭 I_pk을 가진, 인터럽트되지 않은 원격 장치 전류 펄스의 표현(510)을 나타낸다. 전류 펄스는 제로 레벨(512)에서 시작하여, 공칭 진폭 또는 펄스 레벨(514)까지 상승한다. 도 5b는 인터럽트된 원격 장치 전류 펄스 신호의 표현(520)을 나타내며, 여기서 인터럽트 펄스(522)는 시점 t₂에서 전류 레벨(524)로 순간적으로 떨어지며, 이것은 최소 인디케이터 레벨(예컨대, 10%)에 해당한다. 도 5c는 인터럽트된 원격 장치 전류 펄스 신호의 표현(530)을 나타내며, 여기서 인터럽트 펄스(532)는 시점 t₂에서 중간(50%) 인디케이터 레벨에 해당하는 전류 레벨로 떨어진다. 마지막으로, 도 5d는 인터럽트된 원격 장치 전류 펄스 신호의 표현(540)을 나타내며, 여기서 스위치 인터럽트 펄스(542)는 원격 장치에서의 스위치 동작을 표시하는데 사용되는 인터럽트 지연 기간 t_id 동안에 발생한다. 스위치 인터럽트 펄스 t_d의 듀레이션은 인터럽트 지연 기간 t_id보다도 작다. 몇몇 실시예들에서, 인디케이터들은 LED들이며, 이 경우에, 인터럽트의 시간은 인디케이터 LED들의 밝기 레벨들에 대응한다(즉, 밝기 레벨은 인터럽트 시간에 비례한다).

이 예에서, 비-도통 기간은 시간 t₀에서 개시되고, 펄스는 시간 t₁에서 시작(상승)되며, 인터럽트는 시간 t₂에서 개시되어 그 후의 시간 t₃에서 종료되며, 이에 따라 전류 인터럽트의 듀레이션은 t₃-t₂이 된다(도 5a 내지 5d 참조). 일 실시예에서는, 평균 전류 레벨에 대한 영향을 최소화하기 위하여, 전류 펄스 인터럽트 (t₃-t₂) 또는 인터럽트 펄스의 듀레이션(t_d)이 원격 장치 전류 펄스의 전체 듀레이션의 1/10^th 또는 1/20^th 과 같이, 원격 장치 전류 펄스의 전체 듀레이션에 짧게 관련되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 1ms 펄스를 가진 1/20^th 듀레이션 인터럽트는 약 50㎲에 해당한다.

도 5d에 도시된 바와 같이, 원격 장치에서의 스위치 동작은, 단일의 와이어를 통해 전류 펄스의 개시를 수신한 직후의 전류 펄스를 인터럽트하는 것에 의하여 시그널링된다. 일 실시예에서, 최소 강도를 시그널링하는 최소 시작 시간 t₂는 원격 장치에서의 스위치 동작을 시그널링하는데 사용되는 인터럽트 지연 기간 t_id과 동일하다. 인터럽트 지연 기간 t_id은 스위치 인터럽트 펄스 t_d의 길이보다 크게 정의된다. 보다 일반적으로, 전류 펄스는 원격 장치에서의 스위치 동작을 시그널링하는데 사용되는 스위치 동작 부분 및 전류 조광 레벨(예컨대, LED 밝기)을 시그널링하는데 사용되는 조광 표시 부분으로 나누어질 수 있다. 또한, 인터럽트가 허용되지 않는 개소에는 추가의 버퍼 부분들이 인서팅될 수도 있으며, 이것은 그 부분들 간의 명백한 분리를 제공하고, 회로 응답 시간들과 전파 지연들로 인한 지연 설명을 제공하며, 또는 금지된 조광 레벨들(예를 들어 최대 도통각보다 큰 레벨)을 지정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 전류 펄스의 이전에 시작 지연 기간 t_sd 이 제공될 수 있으며, 전류 펄스 이후에는 종료 버퍼 기간 t_eb이 제공될 수 있다. 몇몇 실시예들에서는, 스위치 동작 부분이 조광 표시 부분에 선행하며, 다른 실시예들에서는, 조광 표시 부분이 스위치 동작 부분에 선행한다. 두 부분들 사이에는 버퍼 기간이 정의될 수 있다.

전류 펄스의 스위치 동작 부분은 펄스 시작시나 그 근처에서, 또는 펄스의 종료시나 그 근처에서(근처는 t_p/40와 같이 펄스 폭에 대한 짧은 지연을 표시함), 또는 펄스의 중간의 몇몇 시점에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 전류 펄스는 듀레이션 t_p을 가질 수 있으며, 도통각을 10%와 같은 최소 도통각과 80%와 같은 최대 도통각 사이로 한정하여, 사용가능한 조광 범위를 10-80%로 하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우에, 조광 표시 부분은 전류 펄스 중의 10-80% 범위에 해당하며, 스위치 동작 부분은 전류 펄스 중의 처음 10% 또는 마지막 20% 동안이 될 수 있다. 최소 도통각은 안정적 또는 효율적 부하 동작을 위해 필요한 최소 레벨에 기초하여 결정될 수 있다(예컨대, 낮은 도통각들에서는 플리커(flickering)나 그 밖의 문제들이 발생할 수 있음). 다르게는, 최소 레벨은, 그 미만에서는 사용자가 밝기 레벨 변경들을 감지할 가능성이 없거나 또는 미미하게 감지할 수 있는 최소 인지가능(즉, 생리학적 기반) 강도 레벨, 예를 들면 5%, 10% 또는 20%에 해당할 수 있으며, 이 경우에서는 스위치를 오프 상태로 유지하는 것에 의해 전력을 절약하는 것이 보다 효율적이다. 다르게는, 최소 도통 각은 스위치 동작 부분에 의하여 사용하도록 예약되는 전류 펄스의 초기 부분을 정의하도록 설정될 수 있다. 이것은 스위치 인터럽트 펄스의 듀레이션 t_d에 기초할 수 있다. 전술한 바와 같이, 최대 도통각은 전류 펄스를 통하여 원격 장치들에 전력을 공급하기에 충분한 전력이 제공되는 것을 보장하는 최대값이다. 또한, 최대값은 제로 크로싱이 검출될 수 있도록 하기 위하여 필요한 종료 버퍼 기간의 크기에 기초할 수 있다.

조광 표시 부분에서 인터럽트 펄스(또는 레벨 변경)의 시간(또는 로케이션)은, 전류 조광 레벨 (또는 보다 일반적으로 전류 도통각)을 표시하는데 사용된다. 도통각 맵핑 모듈(326)은 전류 도통각/조광 레벨을 전류 펄스 동안 맵핑 시간에 맵핑하는데 사용될 수 있다. 맵핑 시간들은 조광 표시 부분 동안일 수 있으며, 최소 도통각에서 최대 도통각까지의 연속 범위일 수도 있다. 예를 들어, 조광 레벨은 인터럽트 펄스의 시작 시간 t₂= d_l* t_p에 의해 결정될 수 있으며, 여기서 d_l은 0(0%)과 1(100%) 사이의 값으로서 표현된 소망하는 조광 레벨이다. 다른 실시예에서는, 분할된(또는 디지털이나 양자화된) 범위가, 그 각각이 특정 조광 레벨에 대응하는 일련의 스텝들, 블록들, 영역들로 나누어진(또는 게이트된(gated)) 부분과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 스텝들은 펄스 폭의 1%, 2%, 2.5%, 5%, 10%, 20%, 또는 25%의 폭들을 가질 수 있으며, 이에 따라 각각 100, 50, 40, 20, 10, 5 또는 4 블록 또는 범위를 생성할 수 있다. 각각의 블록은 관련 밝기 레벨, 저장된 밝기 레벨 또는 사전정의된 밝기 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 전류 펄스가 10% 스텝들(10 블록들)로 나누어지는 경우, 펄스 듀레이션의 40%-50% 사이에서 발생하는 펄스는 45%의 밝기 레벨로 해석될 수 있다. 다르게는, 전류 펄스 내의 인터럽트의 시간/로케이션/위치(즉, t₂)를 조광 레벨(또는 도통각)에 맵핑하기 위하여 맵핑 함수가 사용될 수도 있다. 도통각 맵핑 모듈은 적절한 회로 또는 논리 컴포넌트들 또는 마이크로제어기에 의해 구현될 수 있다.

도 6a 내지 6d는 인터럽트의 시간을 조광 레벨(또는 동등하게는 도통각)에 맵핑하는 각종 예시적 맵핑 커브들을 나타낸다. 각 예에서, 최소 도통각은 10%로 설정되어 있으며, 최대 도통각은 80%로 설정되어 있다. 스위치 동작 부분은 전류 펄스의 폭의 첫번째 10%를 차지하고(0, 0.1t_p), 조광 표시 부분은 (0.1t_p, 0.8t_p)로부터의 범위를 차지하며, 뒤이어 마지막 20%에 대하여 버퍼 부분(0.8t_p, t_p)이 차지하게 된다. 다르게는, 조광 표시 부분이 (0.1t_p, t_p)로부터의 범위를 차지하게 된다.

도 6a는 최소(10%) 및 최대(80%) 조광 레벨들 사이에서 조광 범위가 일련의 규칙적인 스텝들 또는 선형 스텝들로 증가되는 맵핑 커브(610)를 나타낸다. 각 스텝은 이전의 스텝에 대한 10% 증가에 해당하며(즉, d_l= n*0.1 여기서, n=1..10), 이에 따라 n*0.1의 조광 레벨은 [n*.01 .. (n+1)*0.1]로부터의 범위에서 인터럽트 펄스에 대응한다-즉, n*.01는 포함하지만 (n+1)*0.1은 제외한다. 도 6b는 80%의 최대 조광 레벨을 표시하기 위해 사용된 인터럽트가 없는, (10%, 20%, 30%,40%, 60%)의 조광 레벨들에 대응하는 5 영역들로 조광 표시 부분을 나눈 일련의 불규칙한 스텝들에서 조광 범위가 증가되는 맵핑 커브(620)를 나타낸다.

전술한 바와 같이, 조광 범위는 연속되는 범위일 수도 있다. 조광 표시 부분은 함수 f(t)에 의하여 상기 범위 내의 조광 레벨(최소 조광 레벨, 최대 조광 레벨)로 맵핑된 부분에 대한 십진법의 범위(0, 1)로 표현될 수 있다. 다르게는, 조광 부분이 차지하는 전류 펄스의 폭에 대한 범위, 예컨대 (0.1t_p, t_p)는 조광 레벨 범위(최소 조광 레벨, 최대 조광 레벨) 또는 더 간결하게는 (min_d, max_d)로 맵핑될 수 있다. 도 6c는 (0.1, 0.8) 범위의 t에서는 f(t) = t이고, t < 0.1에서는 t=0이며, 또한 t > 0.8에서는 t=0.8인 선형 맵핑 함수를 사용하는 제1 선형 맵핑 커브(630)를 나타내며, 이것은 조광 부분에 대한 조광 강도에 따른 펄스 폭 내의 인터럽트 펄스의 시간/로케이션 사이의 1:1 맵핑에 대응한다. 또한, 제2 선형 맵핑 커브(632)가 나타나 있으며, 여기서 강도는 t₂=0.1t_p에서의 0 강도로부터 t₂=t_p에서의 80% 강도까지 선형적으로 증가하며, 이것은 f(t)=(t - min_d)*max_d/(1-min_d)의 맵핑 함수에 대응한다.

또한, 도 6d에 나타낸 바와 같은 비선형 맵핑 함수들이 사용될 수도 있다. 적절한 맵핑 함수들은 일반적으로 f(t) = t^k (max_d - min_d)+ min_d로 정의된 커브들에 기초하는 멱 법칙(power law)을 포함하며 여기서 k는 전력이고, 오목 커브 및 볼록 커브를 제공하는 범위(0.3, 3)이거나 f(t) = sin(πt/2)*(max_d -min_d)+ min_d와 같은 삼각법 기반 함수들일 수 있다. 제1 커브(640)는 t=0.1t_p 내지 t=t_p에 대하여 0 내지 80%의 강도로 증가하는 사인 함수를 사용하며, 제2 커브(642)는 t=0.1t_p 내지 t=0.8t_p에 대하여 0 내지 80%의 강도로 증가하고, 그 이후에는 80%로 일정하게 유지되는 사인 함수를 사용한다. 조명 강도에 대한 눈 응답이 선형이 아닌 것과 같은 생리학적 영향들을 고려하기 위하여, 이러한 맵핑 함수들이 사용될 수 있으며, 이것은 사람 눈의 광 적응 상태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 야외에서 실내 또는 조명이 밝은 방에 들어가는 사람은 (즉, 70 %와 80 % 사이) 큰 강도의 차이를 구별할 수 없으며, 그들은 높은 강도에 비해 낮은 강도의 범위를 확대하는 것이 바람직할 수 있는 경우(즉, 40 %와 50 % 사이)에 낮은 강도의 차이를 구별할 수 있다. 또한, 사용된 맵핑 함수는 시간 정보(날짜 및/또는 년의 시간)에 따라 변경될 수 있으며, 또는 예를 들어 포토다이오드와 같은 광센서로부터 획득되는 주변 광 레벨에 따라 변경될 수 있다.

일 실시예에서, 원격 장치 전류 펄스는 온/오프 스위칭가능한 정전류 회로의 사용을 통하여 사전정의된 듀티-사이클의 전류 펄스들을 생성하는 전류 펄스 생성기에 의하여 조광기 장치에서 생성된다. 한쪽 1/2주기 극성의 선로 전압에서, 확립된 전류 펄스들은 먼저 조광기 장치(210)와 관련된 LED 인디케이터(216)를 거쳐 전달되고, 이어서 원격 단자와 일-와이어 연결을 통해, 원격 장치(230)와 관련된 LED 인디케이터(238)를 거쳐 전달된다. 이러한 방식으로, 각각의 LED 인디케이터들(조광기 및 원격 장치)은 반파(half-wave) 전류 펄스들을 통하여 동일한 밝기 레벨로 조명된다. 반대쪽 1/2주기 극성의 선로 전압과 관련된 동등한 전류 펄스들은 조광기 부하 단자를 통하여 흐르며, 이들은 조광기 장치와 관련된 LED 인디케이터를 지나 션트된다.

도 7a 내지 7h는 전류 펄스 및 인터럽트 펄스 전류 펄스를 생성하는데 사용될 수 있는 일련의 신호들을 나타낸다. 도 8은 조광기 장치에서의 원격 장치 전류 펄스 생성을 위한 전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기 회로(800) 및 인터럽트 검출기의 일 예를 나타낸다. 도 9는 원격 장치 전류 펄스에 의해 전력이 공급되며, 원격 장치에서의 스위치 동작을 시그널링하기 위하여 원격 장치 펄스를 인터럽트할 수 있는 원격 장치에 대한 회로(900)의 일 실시예를 나타낸다. 이 실시예들에서, 인터럽트는 제로 전압으로 떨어지며, 전술한 바와 같은, 다른 전류 레벨 변경들이 사용될 수 있다(예컨대, 정상 레벨의 10%, 25%로 떨어지는 등).

전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기는 비-도통 기간 동안에 전류 펄스를 생성하는 전류 펄스 생성기를 대체로 포함한다. 전류 펄스는 LED 인디케이터에 제공되고, 와이어를 통하여 원격 장치로 송신됨으로써 원격 장치에 전력을 제공한다. 또한, 전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기는 도통각을 전류 펄스 동안에 맵핑 시간으로 맵핑하고 그 맵핑 시간에서 신호를 생성하는 도통각 맵핑 모듈 및 도통각 맵핑 모듈로부터 신호를 수신하여 제1 진폭의 레벨 변경을 생성하는 진폭 레벨 변경 생성기를 포함한다. 마지막으로, 원격 장치에 의해 생성되는 전류 펄스의 레벨 변경 또는 프레스 스위치 입력부로부터의 신호를 검출하는 모니터링 회로가 포함된다. 이것은 도통각 제어기가 도통각을 변경하도록 하는 신호를 생성한다.

원격 도통각 제어 장치는 와이어를 통하여 생성된 전류 펄스를 수신하는 파워 서플라이 레귤레이터를 포함하며, 원격 장치에 전력을 공급하는데 사용된다. 또한, 원격 장치는 원격 도통각 입력부(즉, 누름 버튼), 원격 도통각 입력부로부터 신호를 수신하고 수신되는 전류 펄스의 레벨 변경을 생성하는 스위치 동작 모듈, 수신된 전류 펄스의 레벨 변경을 검출하는 레벨 변경 검출기와 원격 도통각 인디케이터를 포함하는 도통각 인디케이터 회로를 포함한다. 도통각 인디케이터에는 전류 펄스의 시작으로부터 레벨 변경이 검출될 때까지의 전류 펄스에 의해 전력이 공급된다.

도 8을 참조하면, 저항기(R16)는 지배적인 선로 전압 1/2주기 극성에 따라, 부하(214) 또는 (와이어 연결용) 원격 단자(236)로부터, 트랜지스터(Q4)에의 바이어스 전류를 제공한다. 이것은 LED 인디케이터(802)의 애노드로 전달되는 Q4 컬렉터 전류를 가능하게 한다. LED 캐소드(802)의 밖으로 흐르는 전류는 Q5가 저항기(R10)를 통해 구동되고 있는 경우에만 트랜지스터(Q5)를 거쳐 전달된다. 이어서, Q5로부터의 에미터 전류가 전류 감지 저항기들(R11 & R12)을 거쳐 0V 레일로 흐르며, 그 후에 지배적인 선로 전압 1/2주기 극성에 따라 조광기 선로(236) 또는 부하 단자(214)로 출력된다. 트랜지스터(Q7)는 R12를 거쳐 흐르는 전류 펄스 크기를 감지하여, Q4에 사용가능한 바이어스 전류의 제한을 통하여, 필요로 하는 전류 제한 동작을 수행한다.

전류 펄스가 존재하지 않을 것이 요구되는 기간 동안(즉, 전류 펄스 인터럽트 후), 트랜지스터(Q5)에 대한 구동이 제거되어야 하며, 이것은 잔여 LED 전류가 트랜지스터(Q6)의 베이스 단자로 전달되는 것을 야기하며, 이것은, 높은 전류 이득 요인 때문에, Q4에 사용가능한 바이어스 전류의 상당한 부분을 션트하는 역할을 하며, 이에 따라 생성된 LED 전류 크기는 실질적으로 제로이다. 조광기 인디케이터 LED가 오프 상태 조건을 나타낼 필요가 있는 경우, 전류 펄스는 트랜지스터(Q3)를 사용하는 LED를 지나 션트되며, 결국 트랜지스터(Q2)에 의해 구동된다.

조광기와 관련된 기존의 선로-부하 전압 제로-크로싱 검출기(310) (도 3 참조)는 전류 펄스 생성기를 트리거하는데 사용되며, 기능 블록들 또는 모듈들 내에 배열된 일련의 정밀 단안정 멀티 바이브레이터 집적 회로들(예컨대, CD3458들)을 포함하는 회로를 사용함으로써 출력 전류 펄스를 생성하고 LED 기능을 제어한다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 비-도통 기간은 t₀ 내지 t₆에서 발생하며, 제로 크로싱 검출기(zc)(312, 도 3)에 의해 생성되는 듀레이션 t_nc의 제로 크로싱 파형(710)에 의해 나타나 있다. 비-도통 부분에 진입시에, 전류 펄스 생성기 모듈(810)은 비-도통 기간으로부터 적절한 시작 지연 t_sd 이후에 폭 t_p의 원격 장치 전류 펄스를 생성한다. 이것은 제로 크로싱 검출기로부터 생성되는 비-도통 펄스의 상승 에지에 의해 트리거되는 시작 지연 펄스를 생성함으로써 달성될 수 있다. 이어서, 원격 장치 전류 펄스는 시작 지연 펄스의 하강 에지로부터 트리거될 수 있다. 이 장치는 각각 시작 지연 펄스 및 원격 장치 전류 펄스의 표현들(720, 730)을 나타내는 도 7b 및 7c에 도시되어 있다. 예를 들어, 최대 도통 기간이 기간 T의 80%인 경우, 전류 펄스의 폭은 1/2주기의 10%(50Hz 시스템에서 T/20 또는 1ms)로 설정될 수 있으며, 이것은 비-도통 기간의 시작으로부터 1/2주기의 5%(t_sd=T/40)로 시작 지연을 설정함으로써 이 비-도통 기간에서 집중될 수 있다. 그러나, 지연된 펄스가 비-도통 기간의 끝에 의해 짧게 잘라지지 않는 경우(즉, t_p ₊t_sd<t_nc), 이러한 시작 지연은 원하는 대로 달라질 수 있다.

도 8을 참조하면, 전류 펄스 생성기 모듈(810)의 일 실시예는 단안정 IC1A 및 IC1B 그리고 이와 관련된 RC 회로들 R1, C1, 및 R2, C2을 포함한다. 단안정 IC1A는 도 7b에 도시된 시작 지연 펄스(720)를 생성하는데 사용된다. 제로 크로싱 검출기 출력(zc)(312, 도 3)은 비-반전 입력부(IN_A)에 동작적으로 연결되어 제로 크로싱 파형(710)을 수신한다. RC 회로(R1, C1)는 도 7b에 나타낸 0.5ms 시작 지연 펄스를 생성하는데 사용된다. 시작 지연 펄스는 단안정 IC1B의 입력이 반전될 시에 수신되며, 이에 따라 단안정 IC1B가 시작 지연 펄스의 하강 에지를 트리거하게 된다. RC 회로(R2, C2)는 도 7c에 도시된 출력 1ms 전류 펄스(730)(IC1B의 Q_B)를 생성하는데 사용된다. 출력 전류 펄스는 트랜지스터(Q5)의 게이트를 구동시켜서 LED를 거쳐 전류가 흘러서 원격 장치에 전력을 공급할 수 있게 하는데 사용된다.

진폭 레벨 변경 생성기(820)(인터럽트 모듈로도 지칭될 수 있음)는 전류 펄스를 인터럽트하는 인터럽트 펄스(또는 전류 레벨 변경)을 생성하여 조광 레벨 또는 조광 레벨을 변경하도록 하는 요청을 표시(또는 시그널링)하도록 하는데 사용된다. 인터럽트 펄스의 시작은 인터럽트 지연 t_id만큼 전류 펄스의 시작에 대하여 지연된다(즉, 시간 t₂로). 전술한 바와 같이, 전류 펄스 내의 인터럽트의 시작의 로케이션(t₂)은 전류 조광 레벨을 표시하는데 사용되며, 이에 따라 인터럽트 지연 t_sd의 길이는 조광기 도통각 제어 회로(320)의 LED 출력(322)을 통해 제어된다. 일 실시예에서, 인터럽트 동안에는 원격 장치에 전력이 공급되지 않기 때문에, 인터럽트 펄스(760)의 폭 t_int은 전류 펄스의 폭에 대하여 짧게, 예를 들어 5%로 유지된다(t_int = t_p/20 = T/400). 인터럽트 펄스의 생성은 도 7e 및 7f에 도시되어 있다. 폭 t_id의 인터럽트 지연 펄스(750)는 도 7b에 나타낸 시작 지연 펄스(720)의 하강 에지로부터 트리거된다. 이어서, 인터럽트 지연 펄스의 하강 에지는 그 기간 동안 원격 장치 전류 펄스가 인터럽트되는 펄스 폭 t_int을 가진 인터럽트 펄스(760)을 트리거하는데 사용된다. 도 7e에 나타낸 예에서, 조광 레벨은 10%로 설정되며, 이에 따라 시작 지연은 50Hz 시스템에서 T/200 또는 100 마이크로초이다.

도 8을 참조하면, 인터럽트 모듈(820)의 일 실시예는 펄스들을 생성하는데 사용되는 단안정 IC3A 및 IC3B, 조광기 도통각 제어 회로(320)로부터의 LED 신호(322)를 반전시키는데 사용되는 R19와 Q9, Q5를 션트하는데 사용되는 R9와 Q1을 포함하며, 이에 따라 전류 펄스의 인터럽트를 야기하도록 한다. 단안정 IC3A는 도 7e에 도시된 시작 지연 펄스를 생성하는데 사용된다. IC2A의 출력(Q_A)은 IC3B의 반전 입력에 연결되며, 이에 따라 t₁에서 시작 지연 펄스의 하강 에지는 R5 및 C5에 기초하여 펄스 폭 100 마이크로초의 인터럽트 지연 펄스(750)의 생성을 트리거하게 된다. 출력 펄스는 단안정 IC3B의 비-반전 입력부에 연결되며, 이에 따라 이 펄스의 하강 에지는 도 7f에 나타낸 바와 같은 IC3B에 의해 인터럽트 펄스(760)의 생성을 위한 트리거를 제공한다. 인터럽트 펄스(760)의 길이는 RC 회로(R6, C6)에 의해 제어되며, 50마이크로초로 설정된다. 이 출력 펄스는 트랜지스터(Q5)의 게이트 구성을 션트하는 것에 의하여 원격 장치 전류 펄스에 인터럽트를 생성하도록 트랜지스터(Q1)의 게이트를 제어하며, 이것은 필요로 하는 원격 장치 전류 펄스의 크기를 실질적으로 감소시키게 된다.

IC3B로부터의 인터럽트 펄스(760)는 IC3B로부터의 시작 지연 펄스의 하강 에지에 기초하며, 이에 따라 인터럽트 펄스의 타이밍은 펄스 생성이나 시작 지연 펄스의 폭의 제어에 의하여 제어될 수 있다. 이 예에서, 도통각 제어기(320)는 도통각을 비-도통 기간 동안의 맵핑 시간에 맵핑하는 도통각 맵핑 모듈을 포함한다. 맵핑 시간에서, 도통각 제어기는 LED 출력부(322)를 통하여 신호를 생성한다. 이 출력 신호는 (R19를 통해) Q9의 게이트로 전달되며, 이에 따라 IC3A의 클리어 입력(CLR_A)에 대한 반전 신호(inverted signal)를 제공한다. 따라서, (도통각 맵핑 모듈을 구현하는) 조광기 제어 회로가 대응하는 논리적 저레벨 LED 인디케이터 상태 신호를 제공할 경우, IC3A만이 인에이블되어 전류 펄스 인터럽트를 개시하게 된다. 전술한 바와 같이, 도통각 제어기(320)는 제로 크로싱 신호를 수신하여, 전류 도통각 값에서 스위치를 정지시킨다. 또한, 도통각 맵핑 모듈은 전류 펄스 폭 t_p로 구성되며, 이에 따라 전술한 바와 같은 적절한 회로나 논리 제어기를 사용하여 전류 도통각을 전류 펄스 폭에 대한 시간으로 맵핑할 수 있다. 맵핑 시간은 시작 지연(720), 및 적절한 시간에 LED 출력부(322)에서 생성되는 신호만큼 지연될 수 있다(즉, 시작 지연 + 비-도통 기간의 맵핑된 시작 시간). 이 예에서는 도통각 제어 회로가 도통각 맵핑 모듈을 제공하지만, 이것은 적절한 논리 및 회로 컴포넌트들을 사용하는 별개의 회로 컴포넌트로서 제공될 수 있다.

LED 션트 모듈(830)은 펄스의 듀레이션 동안 조광기 인디케이터 LED를 션트하는 LED 션트 펄스를 생성하고, 이에 따라 LED를 거쳐 어떠한 전류도 흐르지 않게(또는 최소의 전류가 흐르게) 하며 그 결과 LED 밝기가 적절한 레벨이 되도록 하는데 사용된다. LED 션트 펄스(770)의 생성은 도 7g에 도시되어 있다. 션트 펄스는 도 7f에 나타낸 인터럽트 펄스의 상승 에지(또는 인터럽트 지연 펄스의 하강 에지)에 의해 트리거되며, 전류 펄스(730)의 끝 t₄을 지나 시간 t₅로 연장되는 폭 t_sp의 펄스를 생성한다. 이것은 도 7c에 도시된 원격 장치 전류 펄스(730)와 동일한 폭의 펄스를 만드는 것에 의해 그 펄스의 끝을 지나서도 연장되도록 함으로써 달성될 수 있다. 다르게는, 전류 펄스는 t₄에서 전류 펄스의 하강 에지가 종결을 위하여 션트 펄스를 트리거하도록 생성될 수 있다.

도 8을 참조하면, LED 션트 모듈(830)의 일 실시예는 단안정 IC4B, RC 회로 C7R7 및 션트 트랜지스터들(Q2 및 Q3) 그리고 관련 저항기들(R13, R14, R15)을 포함한다. IC3B의 반전 출력부는 IC4B의 반전 입력부에 연결되며, 이에 따라 IC3B에 의해 생성된 인터럽트 펄스의 상승 에지에 의해 IC4B가 트리거되도록 한다. 1ms 션트 펄스가 생성되며, 이것은 트랜지스터(Q2)의 게이트를 구동하는데 사용되어 궁극적으로 트랜지스터(Q3)의 게이트를 구동하며, 이에 의해 원격 장치 전류 펄스의 잔존 기간 동안 조광기 인디케이터 LED 전류를 션트하는 것을 야기한다. 그 결과 LED 밝기는 실질적으로 조광 레벨이 되어 조광기 부하 오프-상태 조건을 나타내게 된다.

전체 전류 펄스가 관련 타이밍들과 함께 도 7h에 나타나 있다. 비-도통 기간은 t₀에서 시작되어 시간 t₆에서 끝나며(제로 크로싱), 이에 따라 t_nc = t₆ - t₀이 된다. 전류 펄스는 t₁에서(즉, 초기 지연 이후) 시작되어 t₄에서 끝나며, 이에 따라 t_p = t₄- t₁이 된다. 전류 펄스는 시간 t₂ 에서 t₃까지 인터럽트되며(즉, t_int = t₃ - t₂), LED는 시간 t₅까지 션트된다.

또한, 원격 장치에서의 스위치 동작은 펄스의 시작시에 또는 그 근처에서의 원격 장치 전류 펄스의 인터럽트를 야기함으로써 시그널링될 수 있으며, 이에 따라 조광기 장치는 원격 장치에 의하여 인터럽트를 검출하도록 하고 이것을 입력부(304)를 통하여 조광기 도통각 제어 회로에 제공하는 원격 스위치 동작 모니터링 모듈(840) 또는 보다 단순하게는 모니터링 모듈을 포함한다. 모니터링 모듈은 로컬 버튼 프레스 스위치 SW1의 작동을 모니터링할 수도 있다.

(원격 스위치 동작) 모니터링 모듈(840)은 조광 레벨을 나타내는 전류 펄스 인터럽트들이 존재하지 않을 수 있는(즉, 스위치 동작 부분 또는 원격 장치 전류 펄스) 모듈(810)로부터의 원격 장치 전류 펄스의 개시 이후에 짧은 지연을 생성하는데 사용되는 인터럽트 펄스 지연 생성기를 포함한다. 이 짧은 지연은 원격 장치가 전류 펄스를 검출하고 스위치 동작을 표시하는 전류 펄스 인터럽트를 개시하기 위한 수 초의 예상 응답 시간에 부응할 필요가 있다. 인터럽트 지연 펄스(740)가 도 7d에 도시되어 있으며, 이것은 시간 t₁에서 전류 펄스의 시작이 트리거되고, t_rd의 듀레이션을 갖는다. 원격 장치 전류 인터럽트들이 검출될 수 있도록 보장하기 위하여, 인터럽트 지연 펄스의 펄스 폭은 도 7e에 나타낸 인터럽트 지연 펄스의 폭보다 작아야 한다(즉, t_rd<t_id).

재트리거 가능한 펄스 생성기는 전류 펄스에서의 인터럽트 검출을 통해 스위치 동작을 감지하고, 원격 장치 스위치(도 3 참조)의 누름을 표시하는 논리 신호를 조광기 도통각 제어 회로(320)에 제공하는데 사용된다. 인터럽트 펄스 지연 생성기의 출력은 다른 시간들에서 임의의 인터럽트 검출을 억제하는데 사용된다. 따라서, 출력 펄스는 전술한 스위치 동작 부분에 대응한다.

도 8을 참조하면, 원격 스위치 동작 모니터링 모듈(840)의 일 예는 펄스들을 생성하는데 사용되는 단안정 IC2A 및 RC 회로(R3 C3)를 포함하며, 인터럽트 펄스 지연 생성기는 단안정 IC2B, RC 회로(R4 C4) 및 트랜지스터(Q8) 그리고 재트리거 가능한 펄스 생성기 모듈로서 사용되는 관련 저항기들(R17 및 R18)을 포함한다. 단안정 IC2A는 IC1A로부터의 지연 펄스의 하강 에지에 의해 트리거 되며, RC 회로(R3 C3)는 재트리거 가능한 단안정 IC2B의 입력에 제공되는 도 7d에 나타낸 27 마이크로초 지연 펄스를 생성하는데 사용된다. IC2B의 비-반전 입력부가 Q8의 컬렉터에 연결되어 있으며, 그것의 게이트는 Q5의 출력에 의해 제어된다. 따라서, Q5가 도통중인 경우, Q8의 게이트가 활성이 되어, 비-반전이 로우(low)로 추출되며, 원격 장치에 의해 전류 펄스가 인터럽트되는 경우, Q5를 거쳐 흐르는 전류는 존재하지 않으며(또는 미미하며), 이에 따라 Q8의 게이트가 비활성이 되어, 비-반전 입력이 하이(high)로 추출된다. 따라서, 원격 장치 전류 펄스가 인터럽트되는 경우를 제외하고, IC2B는 원격 장치 전류 펄스 동안에 로우(low) 상태로 유지되게 된다.

IC2B의 비-반전 입력이 하이인 경우(즉, 전류 펄스 인터럽트), (IC2B의 입력에 연결된) IC2A의 인터럽트 펄스의 하강 에지는 저항기(R8)를 통해 조광기 제어 회로의 스위치 입력(304)에 제공되는 IC2B의 출력 상에 27ms 펄스를 생성하게 된다. IC2B는 재트리거 가능한 펄스 생성기로서 구성되며, 여기서 트리거된 펄스 듀레이션(27ms)은 IC2A로부터의 트리거 펄스들 사이의 기간(20ms)을 초과한다.

따라서, IC2B의 트리거링(triggering)은 관련 반전 입력 핀(inverting input pin)이 하이이고, 원격 장치에 의해 생성되는 전류 펄스 인터럽트의 펄스 폭이 인터럽트 지연 펄스의 펄스 폭(t_rd)을 초과함으로써 IC2B를 트리거 하기 위한 하강 에지가 사용될 수 있는 경우에만 유효하다. 이 장치는 IC2B 출력 상태를 표시하고 이에 따라 원격 장치 프레스-버튼의 상태를 반영함으로써 이 논리 출력이 조광기 제어 회로(320)에 제공될 수 있게 할 수 있다.

원격 장치에 대한 회로 장치(900)의 일 예가 도 9에 도시되어 있다. 원격 장치는 조광기 장치에 의해 생성되는 원격 장치 전류 펄스에 의해 전력이 공급되며, 원격 장치 펄스를 인터럽트하여 원격 장치 내의 스위치 동작을 시그널링할 수 있다. 원격 장치의 내부의 전류 경로는 전류 제한기 모듈(910)과, 조광 레벨 LED 인디케이터(902) 및 그 LED 인디케이터를 위한 션트 회로(920)로 구성되는 도통각 인디케이터 모듈과, 제너-다이오드 파워 서플라이 레귤레이터(930)를 포함하는 3개의 주요 직렬 요소들로 구성된다. 도통각 인디케이터는 수신된 전류 펄스에서 레벨 변경이나 인터럽트가 검출되는 경우 션트 회로를 작동시키도록 구성된다.

전류 제한기는 조광기 장치에 의해 얻어진 원격 장치 전류의 크기의 값을 초과하는 전류 제한 임계값을 갖도록 구성되며, 이에 따라 정상 상태 조건들 하에서는 전압 강하가 거의 발생하지 않는다. 그러나, 전류 제한 임계값은 조광기 장치에 대한 정보, 예를 들어 프레스-버튼 이벤트를 시그널링하는 수단인 원격 장치 전류 소스보다 크기가 상당히 작은 값으로, 순간적으로 감소될 수 있다. 이러한 간단한 전류 인터럽트 동안에, 원격 장치의 전류 제한기 회로에 걸쳐 큰 전압 강하가 나타나게 된다.

전류 제한 모듈(910)은 다음과 같이 동작한다. 다이오드(D1)는 반파(half-wave) 작동 방식에 필수적인 차단 기능(blocking function)을 수행한다. 전류 제한기 트랜지스터(Q6)는 저항기(R13)를 통해 셀프 바이어스되며, 여기서 R11 및 트랜지스터 Q4를 거쳐 최종 생성된 에미터 전류는 Q6 바이어스를 감소시키도록 도통하는 트랜지스터(Q7)의 베이스를 구동시키는 전압이 되며, 이에 따라 전류 제한 기능이 달성된다. 전류 제한기 인에이블 트랜지스터(Q4)는, 트랜지스터(Q2)와 저항기(R6)를 통해 정상적으로 바이어스되며, 여기서 Q2는 저항기(R5)에 의해 정상적으로 바이어스된다. 트랜지스터(Q1)는 전류 제한기가 원격 장치 전류 펄스를 인터럽트할 것이 요구되는 경우, Q2 바이어스 전류를 바이패싱하는 기능을 한다. 이러한 환경들 하에서는, Q6로부터의 에미터 전류의 대부분이 Q7를 구동하는데 사용될 수 있으며, 이에 따라 전체 전류가 상대적으로 낮은 레벨로 제한된다.

전류 제한기에서 나오는 전류는 LED 인디케이터를 거쳐, 또는 유사한 장치에서 조광기 장치로 전달되며, 원격 LED 인디케이터 전류는 LED 인디케이터의 유효 밝기 레벨을 변경하는 수단인, 션팅 회로(920)를 통해 바이패싱될 수 있다. 이것은 전류 펄스의 시작시부터 레벨 변경 검출시까지에만 인디케이터에 전력이 공급되는 것을 보장한다. 션팅 회로는 션팅 트랜지스터(Q5)가 트랜지스터(Q3)에 의해 구동되는 트랜지스터들 Q3 및 Q5를 포함하며, Q5는 Q3이 구동되는 경우 LED 전류를 바이패싱하도록 구성된다.

마지막으로, 원격 장치 전류 펄스는 로컬 파워 서플라이 레일의 확립을 위하여 제너-다이오드 파워 서플라이 레귤레이터(930)를 거쳐 전달된다. 각각의 원격 장치 반파 전류 펄스에서, LED 또는 그와 관련된 바이패스 전류는 초기에 다이오드(D2)를 거쳐 전달되어 스토리지 커패시터(C3)에 충전 전압 레벨을 유지함으로써 저전압 dc 레일을 얻는다. 제너 전압 조정 다이오드(DZ1)를 통해 과전류가 전달된다. 전류 제한기가 원격 장치 전류 펄스를 인터럽트하고 있는 상태들 하에서의, 전류 펄스가 존재하지 않는 선로 전압 1/2주기 중의 나머지 부분에서는, 저항기(R12)가 Q7 에미터로부터 나오는 나머지 전류를 션트하고, 이에 의해 IC1A & IC1B에 대한 저전압 논리적 상태 입력 조건을 정의하는 기능을 한다.

원격 장치는 사용자로 하여금 조광 레벨 및 원격 장치 스위치 동작 모듈(940)을 변경할 수 있게 하는 스위치(SW2)를 포함한다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 원격 장치 전류 펄스를 순간적으로 인터럽트하는 것에 의하여 원격 장치에서의 스위치 동작이 조광기 장치로 시그널링된다. 원격 장치 전류 펄스의 인터럽트는, 스위치(SW1)가 눌러지는 동안 IC1A의 인에이블만이 발생하는, 전류 제한기를 제어하는 단안정 IC1A 타이머 기능을 사용하여 수행된다. 단안정 IC1A는 원격 장치 전류 펄스의 초기 상승 에지에 의해 트리거됨으로써 RC 회로(R2 C2)에 의해 규정된 시간 기간, 또는 펄스폭(본 예에서는 50마이크로초)을 갖는 즉각적 인터럽트 펄스를 생성한다. 인터럽트 펄스는 Q2를 바이패스하도록 트랜지스터(Q1)의 게이트를 동작시킨다. 스위치(SW1)가 IC1A의 인에이블 또는 클리어 입력(CLR_A)에 연결됨으로써, SW1가 눌러질(작동될) 경우에만, 1/2주기 원격 장치 전류 펄스의 인터럽트가 발생하도록 한다. 몇몇 실시예들에서, 원격 스위치 소자(SW2)는 조광기 장치에서 사용된 스위치 소자(SW1)와 동일하다.

LED 밝기 레벨은 원격 장치 LED 전류 바이패스 모듈(950)을 사용하여 조광기 장치에서 사용되는 것과 유사한 방식으로 제어되며, 이에 따라 전류는 전류 펄스의 인터럽트 이전에만 LED에 공급된다. 원격 장치 LED 전류 바이패스 모듈은 트랜지스터들(Q3 및 Q4)과 함께 타이머로서 작동하는 단안정 IC1B를 포함한다. IC1B는 전류 펄스 인터럽트와 관련된 저항기(R12)에 걸쳐 나타나는 전압의 하강 에지에 의해 트리거되며, Q3의 게이트를 작동시키는 션트 펄스를 생성하며, 이에 따라 Q5를 작동시키고 LED를 바이패싱한다. 션트 펄스의 펄스 폭은 RC 회로(R1 C1)에 의해 결정되며, 전류 펄스의 나머지 듀레이션을 초과하도록 선택된다. 이 예에서, 션트 펄스는 1ms이고, 이것은 전류 펄스의 길이와 동일하며, 이 조건은 인터럽트가 존재하는 경우 항시 충족되도록 한다. 그러나, 이 조건이 충족된다면 더 짧은 길이들이 선택될 수도 있다. LED 션트의 결과, 평균 LED 밝기가 떨어진다. 예를 들어, 전류 펄스 인터럽트가 전류 펄스 폭의 10%에서 발생하는 경우, LED는 최대의 10%의 조광 레벨을 표시하게 된다.

조광기 장치 및 원격 장치와 관련된 LED 인디케이터들은 각각의 조명 레벨들의 매칭을 용이하게 하는 직렬 방식으로 전기적으로 작동된다. 즉, 각각의 LED 인디케이터는 임의의 인터럽트 이전에 동일한 부분의 전류 펄스를 보게되며, 이에 따라 그들은 동일한 조광 레벨을 표시하게 된다. 조광 레벨은 전류 펄스의 끝과 관련된 인터럽트를 인서팅함으로써 최대값에 대하여 표시될 수 있다. 또한, 최소 인터럽트 레벨이 규정되는 경우(예를 들면, 10%), 그 최소 레벨 이전의 전류 펄스의 부분(즉, 전류 펄스의 처음 또는 시작 10%)은 원격 장치로 하여금 그 원격 장치에서의 스위치 동작을 표시할 수 있게 하는 스위치 동작 부분으로서 사용될 수 있다. 또한, 표시되는 조광 레벨은 최소 조광 레벨과 최대 조광 레벨 사이에서 연속적으로 달라질 수 있다. 또한, 스위치 동작의 해석에 따라, 인터럽트의 타이밍 제어가 조광기 도통각 제어 회로 (320), 전류 펄스 생성 회로 및 원격 장치 회로에 의해 수행되며, 이것은 낮은 비용을 유지한다. 다른 실시예들에서, LED 인디케이터들에 전력을 공급하기 위하여 인터럽트 이전에 전류 펄스의 일부만을 사용하기보다는, 인터럽터의 로케이션을 직접 검출하고, 조광기 레벨을 표시하는 신호를 수신하며 또한 표시된 조광 레벨에서 조광 인디케이터(예컨대, LED)에 전력을 공급하기 위한 개별 전력 펄스를 생성하는 인디케이터 회로 장치가 포함될 수 있다.

본 명세서에 기술된 조광기 장치에서 조광 레벨을 전달 및 제어하는 방법이 도 10에 더 도시되어 있다. 흐름도(1000)는 조광기와 같은 위상 제어 부하를 전달 및 제어하는 방법을 도시한다. 이 시스템은 최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 위상 제어 부하의 도통각을 제어하여 도통 기간과 비-도통 기간을 규정하는 도통각 제어기(조광기의 일부일 수 있음)를 포함한다. 또한, 도통각 제어기는 제1 도통각 스위치 입력부 (즉, 조광기 제어기의 페이스 플레이트 상의 푸시 버튼) 및 제1 도통각 인디케이터(예컨대, 조광 레벨을 표시하는 LED)를 포함한다. 제어기(예컨대, 조광기 장치)는 적어도 하나의 원격 장치와 연결되어 있으며, 와이어를 통하여 직렬로 연결되어 있다. 제어기(조광기)와 마찬가지로, 각각의 원격 장치도 또한 원격 도통각 스위치 입력부 (즉, 원격 조광기 페이스 플레이트 상의 푸시 버튼) 및 원격 도통각 인디케이터(예컨대, 조광 레벨을 표시하는 LED)를 포함한다.

본 방법은,

비-도통 기간 동안에 제1 진폭 레벨 및 폭을 갖는 전류 펄스를 생성하고, 그 생성된 전류 펄스를 와이어를 통해 적어도 하나의 원격 장치에 송신하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 전력을 공급하는 단계(1002);

상기 도통각을 상기 전류 펄스 내의 맵핑 시간에 맵핑하는 단계(1004);

상기 맵핑 시간에서 상기 도통각 제어기에 의해 상기 전류 펄스의 레벨을 변경하는 단계(1006);

상기 제1 도통각 인디케이터에서 상기 도통각을 표시하되, 상기 표시되는 도통각은 상기 레벨 변경의 시간에 기초하여 결정되는 단계(1008);

상기 도통각 제어기에서 상기 전류 펄스의 레벨을 모니터링하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 의한 상기 전류 펄스의 레벨 변경 또는 상기 제1 도통각 입력으로부터의 신호를 검출하며, 또한 상기 검출된 변경에 대한 응답으로 상기 도통각을 변경하도록 하는 신호를 상기 도통각 제어기에 대해 생성하는 단계(1010);

상기 적어도 하나의 원격 장치의 각각에서 상기 전류 펄스의 레벨을 모니터링하여 상기 도통각 제어기에 의한 상기 전류 펄스의 레벨 변경을 검출하는 단계(1012); 및

상기 적어도 하나의 원격 장치의 각각에서 상기 도통각 인디케이터에 의해 상기 도통각을 표시하되, 상기 표시되는 도통각은 상기 검출되는 레벨 변경의 시간에 기초하여 결정되는 단계(1012)를 포함한다.

도 11a 내지 11c는 일 양태에 따라 조광 레벨이 50% 에서 100%로 증대될 시의 도 2b에 도시된 시스템(예컨대, 조광기)의 동작을 나타낸다. 도 11a는 1/2(50%) 전력(1110)으로 동작하는 도 2c에 도시된 시스템을 나타낸다. 1/2(50%) 전력(또는 강도) 신호(1112)(도 5c 참조)가 선로(236) 상에 생성되며, 조광기 장치(210)의 LED 인디케이터(1114) 및 원격 장치(230)의 LED 인디케이터(1116) 모두가 1/2 전력(또는 1/2 강도)으로 동작하는 것으로 나타나 있다. 도 11b는 50%에서 100%(1120)로 조광 레벨을 증대시키는 요청 동안의 도 11a에 도시된 시스템을 나타낸다. 원격 장치(210) 상의 사용자 인터페이스(1127)가 작동되며(예컨대, 버튼 누름) 또한 인터럽트 신호(1122)(도 5d 참조)가 선로(236) 상에 생성된다. 조광기 장치(210)의 LED 인디케이터(1124) 및 원격 장치(230)의 LED 인디케이터(1126)은 버튼이 눌러지고 조광 레벨이 50%에서 100%로 변경되는 동안 비활성 상태가 된다(바이패스 또는 제로 전력). 도 11c는 도 11b에 나타낸 조광 레벨 변경 동작 이후, 풀(full) 강도(1130)에서 동작하는 도 11a에 도시된 시스템을 나타낸다. 풀(100%) 전력(또는 강도) 신호(1132)(도 5a 참조)가 선로(236) 상에 생성되며, 조광기 장치(210)의 LED 인디케이터(1134)와 원격 장치(230) 의 LED 인디케이터(1136) 모두는 풀 전력(또는 강도)에서 동작한다.

도 12는 일 양태에 따라 단일 와이어에 의해 직렬로 연결된 2개의 원격 장치 및 위상 제어 조광기 장치를 포함하는 조광기 시스템의 일 예를 나타낸다. 도 2c에 나타낸 바와 같은 시스템이 도시되어 있지만, 제2 원격 장치(250)는 제1 원격 장치(230) 내의 내부 전자 회로를 경유하여 제1 원격 장치(230)와 직렬로 연결되어 있으며, 이것은 결국 단일 와이어(236)를 경유하여 조광기 장치(210)에 연결되어 있다. 와이어들(256 및 236)이 직렬로 연결되어 있기 때문에, 모든 3개의 장치들은 단일 와이어를 통하여 유효적으로(또는 동작적으로) 연결되어 있다. 즉, 단일 와이어는 동작적으로 연결된(스플라이싱된(spliced), 조인된(joined) 등) 복수의 개별 와이어 요소들로 형성될 수 있다. 원격 유닛(250)은 원격 유닛(230)에 대응하며, 능동 단자(252), 사용자 인터페이스(257) 및 인디케이터(258)를 포함한다.

위상 제어 조광기 또는 전자 스위치의 선로 전압 1/2주기 비-도통 기간에서의 전류 펄스를 사용하여 기능적 원격 유닛을 확립하는 실시예들을 설명하였다. 본 실시예들은 조광 시스템 및 관련 시스템에서 진정한 멀티웨이 제어 및 멀티웨이 표시를 달성하기 위한 비용 효율적 방식을 제공한다.

본 실시예들이 위상 제어 조광기들과 관련하여 기술되었지만, 본 기술이 팬(fan)과 같은 다른 위상 제어 부하들에서 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 이 응용들에서, 입력은 최소 도통각(제로 또는 넌-제로일 수 있음)과 최대 도통각 사이에서 도통각을 제어하는데 사용되며, 이 응용들에서는 주 제어기와 원격 제어기들 모두에서 사용자에게 도통각의 값을 표시하는 것이 바람직하다. 즉, 전술한 조광 입력부 및 조광 인디케이터는 보다 포괄적으로는 도통각 입력부 및 도통각 인디케이터이다.

마찬가지로, 본 실시예들 및 방법들은 위상 제어 전자 스위치 응용들과 함께 사용될 수도 있으며, 여기서 스위치에 대한 온-상태 도통각은 그것의 최대 도통각으로 설정된 조광기의 도통각에 대응(또는 그와 유사)한다. 이 응용들에서, 인디케이터는 주 제어기와 원격 제어기들 양쪽 모두에서 온 상태 또는 오프 상태로 간단하게 동기화할 것이다. 예를 들면, 조광기와 팬 이외에도, 본 방법들은 다른 빌딩 오토메이션 시스템의 서브 시스템들(예컨대, 블라인드, 다른 광, 도어 래치 등)을 제어하는데 사용된다.

전술한 바와 같이, 진정한 멀티웨이 제어 및 멀티웨이 표시를 달성하기 위하여 복수의 원격 스위치들이 직렬로 함께 배선될 수 있다. 최종 제품 응용에서, 원격 스위치 구성들 또는 장치들은, 사용자가 인식되는 바와 같이, 기능적으로 나타나며 부하 제어 유닛과 물리적으로 동일할 수 있다. 즉, 동일한 푸시 버튼 조광 스위치를 가진 동일한 페이스 플레이트이며, 조광 인디케이터는 조광기와 원격 스위치 모두에 대해 사용될 수 있다(예를 들어, 세턴 하에서 제조된, 슈나이더 일렉트릭(Schneider Electric) 브랜드에 의한 클립살(Clipsal) 하의 임프레스 앤 2000 시리즈 레인지). 그러나, 원격 조광기 또는 스위치 유닛은 부하 전류를 직접 제어하지 않지만, 조광기 또는 스위치 유닛과 통신하여 부하 밝기 레벨 또는 상태에 영향을 미치거나 변경한다. 또한, 조광기와 원격 장치들 사이에서 단일 와이어를 사용하는 조광 시스템에 관하여 기술하였지만, 상기 기술들은 2개의 와이어가 조광기와 원격 장치들 사이에서 운영되는 2-와이어(또는 그 이상) 응용들에 사용될 수도 있다. 이 케이스들에서, 원격 유닛 전류 펄스는 또한 부하를 통해 흐르게 된다. 그러나, 전류 펄스의 크기는 정상 부하 전류에 비해 작게 되며, 이에 따라 시스템에 대하여 눈에 띄는 영향이나 악영향을 주지 않게 된다. 따라서, 이 전류 펄스 기술은 단일 와이어 응용에서의 사용을 가능하게 하지만, 3-와이어 위상 제어 부하 디바이스들을 제어하는 원격 장치에 대한 제어 및 파워 서플라이 수단으로서도 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

전술한 실시예들은 조명 부하 또는 팬 부하와 같은 부하들에 대한 위상 제어 응용들에서 조광 레벨의 표시 및 멀티웨이 제어(스위칭)을 가능하게 하는 적절한 회로들을 예시하였다. 이것은 전력 제어 및 양방향 시그널링에 사용되는 조광기 또는 스위치와 원격 장치 로케이션 사이의 단일의 인터커넥션 와이어의 사용을 통해 달성된다. 원격 장치에 대한 전력은 (기능적 원격 장치를 확립하기 위한) 위상 제어 조광기 또는 전자 스위치의 선로 전압 1/2주기 비-도통 기간에서 원격 장치 전류 펄스를 통하여 공급된다. 원격 장치 전류 펄스는 LED 밝기 레벨 또는 상태와 같은 정보를 원격 장치에 전달하는 수단으로서 조정된다(즉, 레벨이 변경 또는 인터럽트됨). 몇몇 실시예들에서는, 인터럽트 이전의 펄스 부분이 조광기 인디케이터들(조광기와 원격 장치 모두에서)에게 제공됨으로써 전류 조광 레벨의 공통 디스플레이를 가능하게 할 수 있다. 또한, 원격 장치는 전류 펄스를 조정하여 원격 장치에서의 스위치 동작과 같은 정보를 조광기 또는 스위치 유닛에게 전달할 수 있다. 전류 펄스는 스위치 동작 부분과 조광 표시 부분으로 나뉘어 질 수 있다. 스위치 동작 부분 동안의 펄스는 전류 조광 레벨 변경에 대한 요청으로서 해석되며, 조광 회로에 의해 처리된다(예를 들면, 미리정의된 양만큼 조광 레벨을 증감시키는 것에 의해). 조광 표시 부분 동안의 인터럽트 펄스의 타이밍은 전류 조광 레벨을 표시하는데 사용될 수 있다(예를 들면, 전류 펄스 듀레이션의 50% 시간에서 시작되는 인터럽트는 50%의 조광 레벨을 표시할 수 있음). 설명의 편의를 위해, 인터럽트 펄스는 전류 펄스에서의 레벨 변경을 표시하는 것으로 사용되었다. 그러나, 인터럽트 펄스의 사용(또는 인터럽트 참조)은 설명의 편의를 위한 것이며, 전류 펄스의 정상(즉, 초기 또는 현재의) 레벨(즉, 전압 진폭)을 변경 또는 조정하는 일 방식(또는 수단)으로서 보다 폭넓게 해석되는 것을 의도함을 이해해야 한다. 이 변경은 전류 밝기 레벨을 표시하는데 사용 및 검출될 수 있는 증가 또는 감소일 수 있으며, 또는 조광 레벨의 변경을 요청하는 사용자 입력이 작동된 것일 수도 있다(예컨대, 버튼 누름).

당업자는 정보와 신호들이 다양한 기술들 및 기법들 중의 임의 것을 사용하여 나타내질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 데이터, 인스트럭션, 커맨드, 정보, 신호, 비트, 심볼, 및 칩은 전반에 걸쳐 참조될 수 있으며, 상기 설명에는 전압, 전류, 전자기파, 마그네틱 필드 또는 입자, 광학 필드 또는 입자, 또는 그들의 임의 조합으로 나타나 있다.

또한, 당업자는 본 명세서에 개시된 실시예들에 관하여 기술된 각종 예시적 논리 블록, 모듈, 회로, 및 알고리즘 단계가 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합으로 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 이러한 하드웨어와 소프트웨어의 상호교환성을 명확히 설명하기 위하여, 각종 예시적 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로, 및 단계는 일반적으로 그들 기능의 관점에서 위에서 기술되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현될지 또는 소프트웨어로 구현될지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과된 설계 제약에 따라 결정된다. 당업자는 상기 기능을 각 특정 응용에 대해 달라지는 방식들로 구현할 수 있으며, 이러한 구현 결정은 본 발명의 범위로부터의 일탈을 야기하는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 명세서에 개시된 실시예들에 관하여 기술된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 그 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 처리는 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processor), DSPD(digital signal processing device), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로-컨트롤러, 마이크로프로세서, 본 명세서에 기술된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛, 또는 그들의 조합 내에서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 코드, 또는 인스트럭션으로 알려진 소프트웨어 모듈들은 다수의 소스 코드 또는 목적 코드 세그먼트들이나 인스트럭션들을 포함할 수 있으며,

RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 탈착식 디스크, CD-ROM, DVD-ROM 또는 임의의 다른 형태의 컴퓨터 판독가능 매체에 상주할 수 있다. 대안으로, 컴퓨터 판독가능 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 프로세서 및 컴퓨터 판독가능 매체는 ASIC 또는 관련 디바이스에 상주할 수도 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 구현되거나 또는 당 업계에 공지된 다양한 수단을 통해 프로세서에 통신적으로 커플링될 수 있는 경우에는 프로세서 외부에 구현될 수도 있다.

본 명세서에서의 종래 기술에 대한 언급은 이러한 종래 기술이 보통의 일반적인 지식의 일부를 형성하는 임의 형태의 제안의 인정이 아니며, 그것으로 받아들여져서는 안된다.

당업자는 본 발명이 상기의 특정 응용에 대한 사용으로 한정되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 또한, 본 발명은 여기에 기술 또는 도시된 특정 요소 및/또는 특징과 관련한 바람직한 실시예로 한정되지도 않는다. 본 발명은 개시된 실시예 또는 실시예들에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에 의해 제시 및 정의된 본 발명의 범위로부터 일탈함 없는 다수의 재구성, 수정 및 대체가 가능함이 인식될 것이다.

Claims

다음 단계를 포함하는, 위상 제어 부하를 제어하는 시스템에서 도통각(conduction angle)을 전달 및 제어하는 방법으로서, 상기 시스템은 최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 상기 위상 제어 부하의 도통각을 제어하여 도통 기간과 비-도통 기간을 규정하는 도통각 제어기와, 제1 도통각 스위치 입력부 및 제1 도통각 인디케이터와, 와이어를 통해 상기 도통각 제어기와 직렬로 연결된 적어도 하나의 원격 장치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 원격 장치는 원격 도통각 스위치 입력부 및 원격 도통각 인디케이터를 포함하는 방법:
상기 비-도통 기간 동안에 제1 진폭 레벨과 폭을 갖는 전류 펄스를 생성하고 그 생성된 전류 펄스를 상기 와이어를 통하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 송신하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 전력을 공급하는 단계;
상기 도통각을 상기 전류 펄스 내의 맵핑 시간(mapped time)에 맵핑하는 단계;
상기 맵핑 시간에서 상기 도통각 제어기에 의하여 상기 전류 펄스의 레벨을 변경하는 단계;
상기 제1 도통각 인디케이터에 상기 도통각을 표시하되, 상기 표시되는 도통각은 상기 레벨 변경의 시간에 기초하여 결정되는 단계;
상기 적어도 하나의 원격 장치에 의한 상기 전류 펄스의 레벨의 변경 또는 상기 제1 도통각 입력부로부터의 신호를 검출하기 위하여 상기 도통각 제어기에서 상기 전류 펄스의 레벨을 모니터링하고, 상기 검출된 변경에 대한 응답으로 상기 도통각을 변경하도록 하는 신호를 상기 도통각 제어기에게 생성하는 단계;
상기 도통각 제어기에 의한 상기 전류 펄스의 레벨의 변경을 검출하기 위하여 상기 적어도 하나의 원격 장치의 각각에서 상기 전류 펄스의 레벨을 모니터링하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 원격 장치의 각각에서 상기 도통각 인디케이터에 의해 상기 도통각을 표시하되, 상기 표시되는 도통각은 상기 검출된 상기 전류 펄스의 레벨의 변경 시간에 기초하여 결정되는 단계.
제1항에 있어서, 상기 전류 펄스의 레벨 변경 이전의 전류 펄스 부분은 각각의 도통각 인디케이터에 공급되어 각 도통각 인티케이터에 전력을 공급하는 방법.
제1항에 있어서, 전류 펄스의 레벨 변경은 인터럽트 기간 동안 상기 전류 펄스의 제1 진폭 레벨이 베이스라인 레벨까지 감소하는 인터럽트 신호(interrupt signal)인 방법.
제3항에 있어서, 상기 인터럽트 기간은 전류 펄스 폭의 5%인 방법.
제1항에 있어서, 상기 원격 장치는 전류 펄스의 스위치 동작 부분 동안에 전류 펄스의 레벨을 변경시키고, 상기 도통각 제어기는 전류 펄스의 도통각 표시 부분 동안에 상기 전류 펄스의 레벨을 변경시키는 방법.
제5항에 있어서, 상기 스위치 동작 부분은 상기 전류 펄스의 제1 부분이고, 상기 도통각 표시 부분은 제1 부분 이후의 상기 전류 펄스의 제2 부분인 방법.
제6항에 있어서, 상기 최소 도통각은 넌-제로(non-zero)이며, 도통각은 제로 도통각에서 최대 도통각으로 정의된 범위로부터 전류 펄스의 폭에 의하여 정의된 범위까지 맵핑되고, 상기 스위치 표시 부분은 넌-제로 최소 도통각까지 제로 도통각에 의하여 정의된 맵핑 시간을 포함하며, 상기 도통각 표시 부분은 최대 도통각까지 넌-제로 최소 도통각에 의하여 정의된 맵핑 시간을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 도통각 인디케이터는 LED(Light Emitting Diodes)인 방법.
제1항에 있어서, 전류 펄스의 제1 진폭의 전류 펄스 레벨의 변경이 적어도 하나 이상의 원격 장치에 의하여 생성되거나 제1 도통각 스위치 입력부로부터의 신호를 수신할 경우, 맵핑시 도통각 제어기에 의한 전류 펄스의 레벨의 변경은 억제되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 시스템은 조광 시스템이고, 상기 도통각 인디케이터는 상기 도통각에 대응하는 조광 레벨을 표시하는 조광 인디케이터인 방법.
다음을 포함하는, 와이어를 통하여 적어도 하나의 원격 도통각 제어 장치에 직렬로 연결되는 도통각 제어기에서의 사용을 위한 전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기 장치로서, 상기 도통각 제어기는 최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 위상 제어 부하의 도통각을 제어하여 도통 기간 및 비-도통 기간을 규정하고, 상기 도통각 제어기는 제1 도통각 스위치 입력부와 제1 도통각 인디케이터를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 원격 도통각 제어 장치의 각각은 원격 도통각 입력부와 원격 도통각 인디케이터를 포함하는 전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기 장치:
상기 비-도통 기간 동안 제1 진폭 및 폭을 갖는 전류 펄스를 생성하고, 상기 제1 도통각 인디케이터에 제공하기 위하여, 상기 생성된 전류 펄스를 와이어를 통하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 송신하여 상기 적어도 하나의 원격 장치에 전력을 제공하는 전류 펄스 생성기;
상기 도통각을 전류 펄스 동안의 맵핑 시간으로 맵핑하고 상기 맵핑 시간에 신호를 생성하는 도통각 맵핑 모듈;
도통각 맵핑 모듈로부터 상기 신호를 수신하여 상기 제1 진폭의 레벨 변경을 생성하는 진폭 레벨 변경 생성기; 및
상기 적어도 하나의 원격 장치에 의해 생성된 상기 전류 펄스의 제1 진폭의 레벨 변경 또는 상기 제1 도통각 스위치 입력부로부터의 신호를 검출하고, 상기 도통각 제어기가 상기 도통각을 변경하도록 하는 신호를 생성하는 모니터링 회로.
제11항에 있어서, 시작점부터 생성된 레벨 변경까지의 전류 펄스의 부분은 제1 도통각 인디케이터에 전력을 공급하기 위하여 사용된 장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 진폭 레벨 변경 생성기는 인터럽트 펄스를 생성하여 인터럽트 기간 동안 상기 전류 펄스의 제1 진폭 레벨을 베이스라인 레벨로 감소시키는 장치.
제13항에 있어서, 상기 인터럽트 기간은 전류 펄스 폭의 5%인 장치.
제13항에 있어서, 상기 진폭 레벨 변경 생성기는 전류 펄스의 도통각 표시 부분 동안에 전류 펄스의 제1 진폭 레벨의 변경을 생성시키기 위하여 배치된 장치.
제15항에 있어서, 상기 모니터링 회로는 전류 펄스의 스위치 작동 부분 동안에 적어도 하나 이상의 원격 장치에 의하여 생성된 전류 펄스의 제1 진폭 레벨의 변경을 감지하기 위하여 배치된 장치.
제16항에 있어서, 상기 스위치 동작 부분은 전류 펄스의 제1 부분이고, 상기 도통각 표시 부분은 제1 부분 이후의 상기 전류 펄스의 제2 부분인 장치.
제17항에 있어서, 상기 최소 도통각은 넌-제로이며, 상기 도통각 맵핑 모듈은 제로 도통각에서 최대 도통각으로 정의된 범위로부터 전류 펄스의 폭에 의하여 정의된 범위까지의 도통각을 맵핑하기 위하여 배치되고, 상기 스위치 표시 부분은 넌-제로 최소 도통각까지 제로 도통각에 의하여 정의된 맵핑 시간을 포함하며, 상기 도통각 표시 부분은 최대 도통각까지 넌-제로 최소 도통각에 의하여 정의된 맵핑 시간을 포함하는 장치.
제12항에 있어서, 생성된 레벨 변경 시간으로부터 전류 펄스의 말단까지 전류 펄스를 제1 도통각 인디케이터로 션트(shunt)시키기 위하여 션트 회로(shunt circuit)를 사용하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 도통각 인디케이터는 LED인 장치.
제13항에 있어서, 적어도 하나 이상의 원격 장치에 의하여 생성된 전류 펄스의 제1 진폭 레벨의 변경 또는 도통각 스위치 입력기로부터의 신호를 감지하는 것에 대응하여 제1 진폭 레벨의 변경을 생성시키는 것으로부터 진폭 레벨 변경 생성기를 억제하는 신호를 생성하기 위하여 모니터링 회로가 추가로 배치된 장치.
제11항에 있어서, 상기 도통각 제어기는 조광기에서 사용하기 위한 것이고, 상기 도통각 인디케이터는 상기 도통각에 대응하는 조광 레벨을 표시하는 조광 인디케이터인 장치.
다음을 포함하는, 최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 위상 제어 부하의 도통각을 제어하여 도통 기간과 비-도통 기간을 정의하는 도통각 제어기와 와이어를 통해 직렬 연결된 원격 도통각 제어 장치로서, 상기 도통각 제어기는 제1 도통각 스위치 입력부와 제1 도통각 인디케이터를 포함하는 원격 도통각 제어 장치:
상기 원격 도통각 제어 장치에 전력을 공급하기 위하여 상기 와이어를 통하여 상기 위상 제어식 도통각 제어기로부터 전류 펄스를 수신하는 파워 서플라이 레귤레이터;
원격 도통각 입력부;
원격 도통각 입력부로부터 신호를 수신하여 수신되는 전류 펄스의 레벨 변경을 생성하는 스위치 동작 모듈; 및
원격 도통각 인디케이터 및 상기 수신되는 전류 펄스의 레벨 변경을 검출하는 레벨 변경 검출기를 포함하되, 상기 도통각 인디케이터는 상기 전류 펄스의 시작시부터 상기 레벨 변경 검출시까지의 상기 전류 펄스에 의해 전력이 공급되는 도통각 인디케이터 회로.
제23항에 있어서, 상기 스위치 동작 모듈은 상기 전류 펄스의 스위치 동작 부분 동안에 레벨 변경을 생성시키는 장치.
제23항에 있어서, 상기 스위치 동작 모듈은 인터럽트 기간 동안 상기 전류 펄스의 레벨이 베이스라인 레벨로 감소하는 인터럽트 펄스를 생성하는 장치.
제23항에 있어서, 상기 인터럽트 기간은 전류 펄스 폭의 5%인 장치.
제23항에 있어서, 생성된 레벨 변경 시간으로부터 전류 펄스의 말단까지 전류 펄스를 제1 도통각 인디케이터로 션트(shunt)시키기 위하여 션트 회로(shunt circuit)를 사용하는 장치.
제23항에 있어서, 상기 도통각 인디케이터는 LED인 장치.
제23항에 있어서, 상기 도통각 제어기는 조광기에서 사용하기 위한 것이고, 상기 도통각 인디케이터는 상기 도통각에 대응하는 조광 레벨을 표시하는 조광 인디케이터인 장치.
다음을 포함하는, 제23항 내지 제28항 중 어느 한 항의 적어도 하나 이상의 원격 도통각 제어 장치에 대하여 와이어를 통해 직렬 연결된 위상 제어 부하 장치:
제로 크로싱 검출기 및 저 전압 서플라이 회로;
부하에 전력을 공급하는 스위치;
최소 도통각과 최대 도통각 사이에서 상기 스위치의 도통각을 제어하여 도통 기간과 비-도통 기간을 정의하는 도통각 제어기;
제1 도통각 스위치 입력부;
제1 도통각 인디케이터; 및
제11항 내지 제22항 중 어느 한 항의 전류 펄스 생성기 및 레벨 변경 검출기.
제23항 내지 제28항 중 어느 한 항의 적어도 하나 이상의 원격 도통각 제어 장치에 대하여 와이어를 통하여 직렬로 연결되는 원격 도통각 제어 장치로 직렬연결된 제30항에 의한 위상 제어 부하 장치를 포함하는 위상 제어 부하를 제어하기 위한 시스템.
제31항에 있어서, 상기 위상 제어 부하 장치는 조광기이고, 상기 도통각 인디케이터는 상기 도통각에 대응하는 조광 레벨을 표시하는 조광 인디케이터인 시스템.