(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正弦交流電力を受取り、該正弦交流電力を整流して整流後全波電力とする第１の整流器と、
前記第１の整流器に接続され、第１の整流器から前記整流後全波電力を受け取り、安定した動作電圧を提供する電圧レギュレータと、
減光およびアドレス指定コマンドに応答して電圧信号を出力するコンバータと、
前記コンバータから出力される電圧信号を受取り、該電圧信号に応答して、デジタル信号である輝度およびアドレス信号を出力する量子化手段と、
前記量子化手段に接続され、前記輝度およびアドレス信号のノイズをろ過する第１のフィルタと、
前記第１のフィルタに接続され、前記輝度およびアドレス信号に対応する符号化信号を生成するエンコーダと、
前記エンコーダに接続され、前記符号化信号に基づき矩形信号を生成する信号ジェネレータと、
前記矩形信号により制御されて開閉し、電力を切除するトライオード交流スイッチであって、前記電力は前記輝度およびアドレス信号を示す周期の一部のみで切徐されるトライオード交流スイッチと、
前記第１の整流器の出力端子と前記エンコーダとの間に接続され、前記符号化信号を前記整流後全波電力に同期させるゼロ電圧検出器と、
を具える減光モジュールと、
切除後電力を受取り、該切除後電力を変換して全波切除後電力にする第２の整流器と、
前記第２の整流器に接続され、前記全波切除後電力をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル・コンバータと、
前記アナログ・デジタル・コンバータに接続され、前記デジタル信号のノイズをろ過する第２のフィルタと、
前記第２のフィルタに接続され、前記デジタル信号に基づいて組み合わせ信号を発生するデコーダと、
前記デコーダに接続され、前記デコーダからの組み合わせ信号に基づいてパルス幅変調（PWM）信号を生成するパルス幅モジュレータと、
前記パルス幅変調（PWM）信号に基づいて駆動信号を発生するドライバと、
前記ドライバに接続され、前記駆動信号により制御され所要の輝度を有する光を生成する照明ユニットと、
前記アナログ・デジタル・コンバータと前記デコーダとの間に接続され、前記組み合わせ信号を前記デジタル信号に同期させるデジタル位相同期ユニットと、
を具え、前記減光モジュールに接続され前記切除後電力を受取る少なくとも１つの発光モジュールと、
を具える電力波形を切除し輝度調節する照明・調光装置。
【請求項２】
前記組み合わせ信号は初期コードとアドレス指定コードとデータコードとパリティチェックコードを含み、前記発光モジュールはアドレスで指定され、対応するアドレスコードを有する減光モジュールによって制御される請求項１記載の照明・調光装置。
【請求項３】
切除される電力の周期は、周期全体か、部分切除され形成された半周期か、あるいは所要の位相角にしたがって部分切除された周期かである請求項１記載の照明・調光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は照明・調光装置に関し、特に電力波形を切除して減光信号を生成して輝度を調節する照明・調光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーの節約は環境保護のため非常に重要である。今日では、人々は多くの電気製品を使用しており、蛍光灯は日常生活で広範囲にわたって利用されている。環境保護に対応するため、蛍光灯や白熱灯は徐々にLED照明に置換されている。照明器具の輝度調節のために調光器が求められている。
【０００３】
図９に示すように、照明器具９１の輝度を調節するための従来の調光器は、ダイオード交流スイッチ（DIAC）と、トライオード交流スイッチ（TRIAC）と、可変抵抗器VR1と、抵抗器R2と、コンデンサC1とを具える。遅延回路は、可変抵抗器VR1と、抵抗器R１とコンデンサC1とにより構成される。遅延回路はDIACの導通時間を決定し、さらにTRIACの導通時間を制御する。DIACとTRIACが導通であると、受取った正弦交流電力の電力波形はこのDIACとTRIACにより切除することができる。
【０００４】
この調光器はドライバ９０に接続され、切除後電力をドライバ９０に出力する。ドライバ９０は照明器具９１に接続され、照明器具９１を駆動し照明器具９１の輝度を調節する。
【０００５】
正弦交流電力がより多く切除されると、照明器具９１の輝度がより低下する。一方、正弦交流電力の切除が僅かであるとドライバ９０は平均してより高いエネルギーを出力することができ照明器具９１の輝度が増加する。
【０００６】
この調光器を従来の白熱灯電球或いはLED照明器具に適用すると、各デユーティ時に受取った電力が切除されるので力率が低下する。当初設置の配線系統を大幅に変更することなく、如何にして力率を維持するかは本質的な課題である。
【０００７】
さらに、従来の調光器は調光のために可変抵抗器を使用するアナログ装置である。このような調光器は進化したユーザインターフェースや長距離調光に適用することは不可能である。このような調光器では、多数の照明器具を有する照明システムのために、個々の照明器具を個別に調節することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明の目的は高い力率が維持可能な照明・調光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためこの照明・調光装置は、
減光およびアドレス指定コマンドに応答して電圧信号を出力するコンバータと、
前記コンバータから出力される電圧信号を受取り、該電圧信号に応答して輝度およびアドレス信号を出力する量子化手段と、
前記輝度およびアドレス信号に対応する符号化信号を生成するエンコーダと、
前記符号化信号により制御されて開閉し、電力を切徐するトライオード交流スイッチであって、前記電力は前記輝度およびアドレス信号を示す一部の周期のみで切徐されるトライオード交流スイッチと、
を具える減光モジュールと、
切除後電力に基づき組み合わせ信号を発生するデコーダと、
前記組み合わせ信号に基づき駆動信号を発生するドライバと、  
前記ドライバに接続され、駆動信号により制御され所要の輝度の光を発生する照明ユニットと、
を具え、前記減光モジュールに接続され前記切除後電力を受取る少なくとも１つの発光モジュールと、
を具える。
【発明の効果】
【００１０】
減光モジュールは、入力電力とユーザにより入力されたユーザインターフェイスからの輝度およびアドレス信号を受取る。減光モジュールのエンコーダは輝度およびアドレス信号に対応する符号化信号を出力しTRIACの導通時間を変更して、切除後電力を生成する。
【００１１】
少なくとも１つの発光モジュールのデコーダが切除後電力を受取ると、この切除後電力に基づいて組み合わせ信号が発生し、この組み合わせ信号は照明ユニットを駆動するドライバーに出力され、輝度およびアドレス信号に対応する所要の輝度の光を発生する。本願発明では、連続する多数の周期のうち一部の周期の電力のみが切除される。したがって、切除後電力は明らかな変形はない実質的に元の状態を維持する。したがって力率は高く維持される。さらに、ユーザは本願発明に係る照明・調光装置を、建造物内に当初設置の配線を変更することなく容易にそして都合よく設置あるいは交換をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本願発明に係る照明・調光装置のブロック図。
【図２】本願発明に係る減光モジュールのブロック図。
【図３】本願発明に係る発光モジュールのブロック図。
【図４】図４（ａ）は本願発明に係る整流後の全波電力の波形図、図４（ｂ）は本願発明に係るエンコーダから出力された符号化信号の第１の実施例を示す波形、図４（ｃ）は本願発明の図４（ｂ）に対応する切除後電力の波形、図４（ｄ）は本願発明に係る組み合わせ信号の概念図。
【図５】本願発明の異なる輝度レベルを示す異なるデータコードを示す表。
【図６】本願発明に係る多数の発光モジュールに接続された多数の減光モジュールのブロック図。
【図７】図７（ａ）は全波電力の波形図、図７（ｂ）は本願発明に係るエンコーダから出力された符号化信号の第２の実施例を示す波形、図７（ｃ）は本願発明の図７（ｂ）に対応する切除後電力の波形。
【図８】本願発明に係る切除後電力の波形の第３の実施例を示す波形。
【図９】従来の減光回路のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
図１に示すように、本願発明の第１の実施例に係る照明・調光装置は、減光モジュール１０と、少なくとも１つの、天井に設置され、減光モジュール１０と直列に接続されるLED照明器具等の発光モジュール２０とを具える。この実施例における減光モジュール１０は、壁取り付けスイッチのスイッチパネルに搭載される。
【００１４】
図２に示すように、減光モジュール１０は、第１の整流器１１と、電圧レギュレータ１２と、コンバータ１３と、量子化器１４と、第１のフィルタ１５と、エンコーダ１６と、信号ジェネレータ１７と、トライオード交流スイッチ（TRIAC）１８と、ゼロ電圧検出器１９とを具える。
【００１５】
第１の整流器１１は、壁取り付けスイッチの２本の配線と接続する２つの入力端子を有し、正弦交流電力を受取る。第１の整流器１１は、図４（ａ）に示す整流後の全波電力を電圧レギュレータ１２に出力する。電圧レギュレータ１２は、安定した動作電圧を出力する。
【００１６】
コンバータ１３は減光およびアドレス指定コマンドに応答して電圧信号を量子化器１４に出力する。この実施例では、コンバータ１３は２つの可変抵抗器VR１およびVR2の制御の下で電圧信号を量子化器１４に出力する。これら２つの可変抵抗器VR１およびVR2は、壁取り付けスイッチと関連して構成されており、このため、ユーザは壁取り付けスイッチを介して間接的に可変抵抗器VR１およびVR2を調節して、コンバータ１３から出力される電圧信号を制御することが可能である。言い換えれば、可変抵抗器VR１およびVR2を調節することによりコンバータ１３を制御して所要の電圧信号を出力することで、減光およびアドレス指定コマンドは実行される。
【００１７】
量子化器１４は、電圧信号に対応する輝度およびアドレス信号を第１のフィルタ１５に出力する。第１のフィルタ１５は、輝度およびアドレス信号のノイズをろ過して、ろ過された輝度およびアドレス信号をエンコーダ１６に出力する。エンコーダ１６は、輝度およびアドレス信号を受取ると、内蔵のデータベースを参照して対応する符号化信号を生成し、この符号化信号を信号ジェネレータ１７に出力する。信号ジェネレータ１７は矩形信号をTRIAC１８に出力してTRIAC１８の導通時間を制御する。上述した回路動作により、符号化信号に対応する切除後電力を発生することが出来る。
【００１８】
図３に示すように、第１の実施例の発光モジュール２０は、直列に接続された第２の整流器２１と、アナログ・デジタル・コンバータ２２と、第２のフィルタ２３と、デコーダ２４と、パルス幅モジュレータ２５と、ドライバ２６と、照明ユニット２７と、さらにアナログ・デジタル・コンバータ２２とデコーダ２４との間に接続されたデジタル位相同期ユニット２８とを有する。
【００１９】
第２の整流器２１が切除後電力を受取り、この切除後電力を整流して全波切除後電力にすると、アナログ・デジタル・コンバータ２２は、切除後電力をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、それに含まれるノイズが第２のフィルタ２３によりろ過された後に、復号のためデコーダ２４に出力にされる。デコーダ２４はこのデジタル信号を、図４（ｄ）に示す初期コードと、アドレス指定コードと、データコードと、パリティチェックコードとを含む組み合わせ信号に復号する。組み合わせ信号は、切除後電力の高電圧、低電位にそれぞれ対応して“１”と“０”で表示される。この組み合わせ信号はパルス幅モジュレータ２５に出力される。パルス幅モジュレータ２５は、組み合わせ信号を受取り、それに応じてパルス幅変調（PWM）信号を発生して、ドライバ２６に出力する。これに従って、ドライバ２６は駆動信号を出力し照明ユニット２７を制御して、所要の輝度を発生する。デジタル位相同期ユニット２８は、同期を取るため、アナログ・デジタル・コンバータ２２からデジタル信号を受取る。
【００２０】
図２に示すように、第１の整流器１１の出力端子はゼロ電圧検出器１９に接続される。ゼロ電圧検出器１９の機能は、符号化信号が整流後の全波電力に確実に同期ようにすることである。電圧レギュレータ１２はまた減光モジュール１０が要求する動作電力を供給する。ユーザは、コンバータ１３の可変抵抗器VR１/VR２や他のインターフェイス等の動作インターフェイスを制御して調節信号を量子化器１４に対して発生する。
【００２１】
ユーザが減光モジュール１０のコンバータ１３を例えば可変抵抗器VR１/VR２を介して調節することにより所要の電圧を生成すると、量子化器１４はそれに応じて輝度およびアドレス信号を発生する。エンコーダ１６は図４に示す輝度およびアドレス信号に対応する符号化信号を内蔵のデータベースを参照して発生する。エンコーダ１６は符号化信号をTRIAC１８に出力する。図４（ｃ）に示すように、TRIAC１８を導通および切断にすることにより切除後電力が生成される。発光モジュール２０が切除後電力を受取ると、デコーダ２４は切除後電力に基づき組み合わせ信号を生成して、パルス幅モジュレータ２５に出力する。パルス幅モジュレータ２５はその後PWM信号をドライバ２６に出力する。ドライバ２６は駆動信号を出力して照明ユニット２７を制御し所要の輝度を発生させる。
【００２２】
図５に示すように、照明ユニット２７の輝度はデータコードにより決定される。この実施例では、照明・調光装置は３２レベルの輝度を発生することができる。図６に示すように、並列接続された多数の減光モジュール１０が並列接続された多数の発光モジュール２０に接続される。これら減光モジュール１０の量子化器１４はその識別コードとして異なるアドレスコードでそれぞれ指定することができる。合致した識別子を有する発光モジュール２０は対応する減光モジュール１０により制御される。別の態様においては、１個の減光モジュール１０が、この減光モジュール１０に対応する同じ識別子を有する多数の発光モジュール２０を同時に制御することができる。多数の減光モジュール１０がある場合は、異なるグループの発光モジュール２０を、それぞれ且つ対応して、この多数の減光モジュール１０により制御することができる。
【００２３】
本願発明では、交流電力は複数の周期のうち一部の周期のみで切除される。交流電力は、実質的に大きな変形はなく原形を維持することができる。したがって本願発明によれば、従来の調光方法に比較して、力率は高く維持することができる。本願発明の照明・調光装置は、建造物内の照明器具の減光に対し、当初設置の配線系統を変更することなく適用することができる。
【００２４】
図７（ａ）乃至図７（ｃ）は、本願発明の第２の実施例による切除後の電力を示す。図７（ａ）は正の正弦電力を示す。図７（ｂ）はエンコーダ１６により出力されTRIAC１８を制御する駆動信号を示す。TRIAC１８を導通および切断にすることにより、図７（ｃ）に示すように正の正弦電力は調節され、ここでは電力は複数の周期のうち一部の周期において切除される。TRIAC１８の導通時間は切除後の電力の波形を決定する。デコーダ２４は完全な電力を有する周期を“１”と特定し、切除された電力を有する周期を“０”と特定する。第２の実施例の各周期における切除部分は第１の実施例の各周期における切除部分よりも少ない。したがって、第２の実施例における力率は第１の実施例におけるよりも高い。
【００２５】
図８は、本願発明の第３の実施例を示す。第３の実施例においては、電力は所要の位相角にしたがって切除される。異なる位相角は異なるデータコードと解釈することができる。例えば、ある周期の波形の半分が切除される場合、切除後の周期の輝度は全輝度の５０％であるとされる。ある周期の波形の８分の１が切除される場合、切除後の周期は全輝度の８分の７を示すとされる。この実施例においては、１周期のうち一部分のみを切除する。したがって、この実施例におけるエネルギー損失は第１および第２の実施例におけるエネルギー損失よりも格段に少ないので、高い力率を維持している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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