(57)【要約】  ＡＣ電源からの点灯負荷の強度を制御するためのスマート調光器は、標準の三路点灯システムにおける三路スイッチの一方を、他方の三路スイッチを独特の補助スイッチと取り替える必要無しで、取り替えるよう動作可能である。残りの三路スイッチの壁ボックスに簡単な再配線が必要である。結果の三路点灯システムにおいては、スマート調光器は、常に、点灯負荷と電源との間に結合され、残りの三路スイッチは、調光器の負荷端子のいずれかと調光器の補助端子との間に結合される。残りの三路スイッチは、ＡＣ電圧を補助端子に結合するかまたは引き外すかのいずれかで作用する。スマート調光器は、補助端子における状態の変化を検出して、状態の変化の結果として点灯負荷をオンまたはオフにトグルするよう動作可能である。
2009507329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源からの点灯負荷の強度を制御するための点灯制御システムであって、
第１の負荷端子、第２の負荷端子、前記点灯負荷を通る電流を制御するために前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子間に結合される制御可能な導通装置、及び補助端子(an accessory terminal)を備えた負荷制御装置であって、前記第１の負荷端子、前記制御可能な導通装置及び前記第２の負荷端子は、前記点灯負荷を通る前記電流の実質的にすべてを搬送するために直列の電気接続で結合され、当該負荷制御装置は、制御可能な導通スイッチによって決定される点灯負荷を通って電流が流れるオン状態と、点灯負荷を通って実質的に電流が流れないオフ状態との間で点灯負荷をトグルするよう動作可能である前記負荷制御装置と、
前記補助端子と前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の一方との間に結合された維持されたスイッチであって、前記補助端子が前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の前記一方に結合される閉鎖状態と、前記補助端子が前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の前記一方に結合されない開放状態とを有する前記維持されたスイッチと、
を備え、前記負荷制御装置は、前記維持されたスイッチが前記開放状態と前記閉鎖状態との間で変化するときに前記点灯負荷をトグルするよう動作可能である点灯制御システム。
【請求項２】
前記点灯制御装置は、アクチュエータをさらに備え、該アクチュエータの作動は前記負荷制御装置が前記点灯負荷をトグルするようにする請求項１に記載の点灯制御システム。
【請求項３】
前記維持されたスイッチは、三路スイッチである請求項１に記載の点灯制御システム。
【請求項４】
前記負荷制御装置は、マイクロコントローラを備える請求項１に記載の点灯制御システム。
【請求項５】
マイクロプロセッサは、維持されたスイッチの状態を決定するよう動作可能である請求項４に記載の点灯制御システム。
【請求項６】
第１の負荷端子、第２の負荷端子、及び補助端子を有する負荷制御装置と、前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の一方に前記補助端子を結合するための閉鎖状態、並びに前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の前記一方から前記補助端子を引き外すための開放状態を有する、維持されたスイッチとを備えた点灯制御システムにおけるＡＣ電源からの点灯負荷の強度を制御するための方法であって、
前記維持されたスイッチの先の状態を記憶するステップと、
前記維持されたスイッチの現在の状態を検出するステップと、
検出するステップの結果を前記維持されたスイッチの前記先の状態と比較するステップと、
比較するステップの結果に基づいて前記点灯負荷の前記強度を変えるステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特別な調光器（ｄｉｍｍｅｒ）またはスイッチを購入する必要無しで三路スイッチ（ａ  ｔｈｒｅｅ−ｗａｙ  ｓｗｉｔｃｈ）と共に使用するよう配線され得る壁装着可能な調光器スイッチに関するものである。特に、本発明は、他方の三路スイッチを変えるかもしくは取り替える必要無しで、２つの制御点を有する点灯回路（ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ）におけるライン側三路スイッチまたは負荷側三路スイッチのいずれかの代わりに用いられ得る調光器スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
点灯負荷のような建物における負荷を制御する際に用いるための三路スイッチ・システムは、従来技術において長いこと知られている。これらのシステムにおいて用いられるスイッチは、建物の交流（ＡＣ）配線システムに結線され、ＡＣ電源電圧を受け、そして全負荷電流を搬送するものであり、これらのシステムは、低電圧及び低電流で動作して、ディジタル指令に応答して負荷に送られるＡＣ電力のレベルを制御するリモート制御器に該ディジタル指令（通常、低電圧論理レベル）を通信する低電圧スイッチ・システムとは対照的である。従って、ここで用いられるように、用語“三路スイッチ”及び“三路システム”とは、ＡＣ電源電圧を受けて全負荷電流を運ぶようなスイッチ及びシステムを意味する。
【０００３】
三路スイッチ・システムにおいては、単一の負荷を制御するための２つの三路スイッチがあり、各スイッチは、他方のスイッチの状態とは無関係に負荷を独立的に制御するよう完全に動作可能である。このようなシステムにおいては、一方の三路スイッチは、システムのＡＣ電源側（時には、“ライン側”と呼ぶ）に結線されなければならず、他方の三路スイッチは、システムの負荷側に結線されなければならない。
【０００４】
図１Ａは、２つの三路スイッチ１０２、１０４を含む標準の三路スイッチ・システム１００を示す。スイッチ１０２、１０４は、ＡＣ電源１０６及び点灯負荷１０８間に接続される。スイッチ１０２、１０４が双方とも位置Ａ（または双方とも位置Ｂ）にあるときは、回路は完全であり、点灯負荷１０８は付勢される。スイッチ１０２が位置Ａにあり、スイッチ１０４が位置Ｂにあるとき（またはその逆のとき）、回路は完全でなく点灯負荷１０８は、点灯されない。
【０００５】
三路スイッチの代わりに用いる三路調光器スイッチは、当該技術分野において良く知られている。１つの従来技術の三路調光器スイッチ１５２及び１つの三路スイッチ１０４を含む三路調光器スイッチ・システム１５０の例が図１Ｂに示されている。三路調光器スイッチ１５２は、調光器回路１５２Ａ及び三路スイッチ１５２Ｂを単に含む。代表的なＡＣ位相制御調光器１５２は、ＡＣ波形の各半サイクルの或る部分に対して導通させ、半サイクルの残りに対しては導通させないことにより、点灯負荷に供給されるエネルギの量を調整する。調光器スイッチ１５２は、点灯負荷１０８と直列であるので、調光器１５２が長く導通すればするほど、一層多くのエネルギが点灯負荷１０８に出力される。点灯負荷１０８がランプである場合、点灯負荷に出力されるエネルギが大きければ大きいほど、ランプの光強度レベルはそれだけ大きい。代表的な調光のシナリオにおいて、ユーザは、ランプの光強度レベルを所望の光強度レベルにセットするための制御を調節し得る。調光器が導通する各半サイクルの部分は、選択された光強度レベルに基づく。２つの調光器回路は、直列に結線されることができないので、三路調光器スイッチ・システム１５０は、システムのライン側または負荷側のいずれかに配置され得る１つの三路調光器スイッチ１５２だけを含むことができる。
【０００６】
調光レベルが複数の場所から調整されるのを許容する特別に設計された補助（リモート）スイッチ及び“スマート（コンピュータ化した、もしくは自動式の）”調光器スイッチを用いた三路調光システムが開発されてきた。スマート調光器は、マイクロコントローラを含むもの、またはエンド・ユーザに対し制御特徴及びフィードバックオプションの進歩した組を許容する他の処理手段を含むものである。マイクロコントローラを付勢するために、スマート調光器は、ＦＥＴが非導通であるときの各半サイクルにおいて点灯負荷を通る漏れ電流の少量を引く電源を含む。電源は、この少量の電流を用いてコンデンサを充電し、直流（ＤＣ）電圧を生じてマイクロコントローラを付勢する。複数場所のスイッチ・システムのすべての場所における配線のために壁装着可能なスマート調光器スイッチ及び壁装着可能なリモート・スイッチを含む複数場所の点灯制御システムの例が、１９９３年９月２８日に発行された“点灯制御装置”という名称の共通に譲渡された米国特許第５，２４８，９１９号に開示されており、それはその全体においてここに参照により組み込まれる。
【０００７】
図１Ｂのシステムを参照すると、電源１０６と点灯負荷１０８との間の回路が半方向スイッチ１５２Ｂまたは１０４のいずれかによって遮断されるときに三路調光器スイッチ１５２の調光器回路１５２Ａを通して負荷電流が流れないので、調光器スイッチ１５２は、電源及びマイクロコントローラを含むことができない。従って、調光器スイッチ１５２は、スマート調光器の特徴の進歩した組をエンド・ユーザに提供することができない。
【０００８】
図２は、１つの壁装着可能なスマート調光器スイッチ２０２及び１つの壁装着可能なリモート、もしくは補助の、スイッチ２０４を含む例示的な複数場所の点灯制御システム２００を示す。調光器スイッチ２０２は、ＡＣ電源２０６によって与えられるＡＣ電源電圧を受けるためのホット（Ｈ）端子と、調光されたホット電圧を点灯負荷２０８に提供するための調光されたホット（ＤＨ）端子とを有する。リモート・スイッチ２０４は、調光器スイッチ２０２のＤＨ端子及び点灯負荷２０８と直列に接続され、調光されたホット電圧を点灯負荷に単に通す。
【０００９】
調光器スイッチ２０２及びリモート・スイッチ２０４は双方とも、点灯負荷２０８を高め、下げ、及びトグリング・オン／オフする（ｔｏｇｇｌｉｎｇ  ｏｎ／ｏｆｆ）のを許容するためのアクチュエータを有する。調光器スイッチ２０２は、これらのアクチュエータのいずれかの付勢に応答し、それに応じて、調光レベルを変更する（または点灯負荷２０８をパワー・オン／オフする）。特に、リモート・スイッチ２０４におけるアクチュエータの付勢は、ＡＣ制御信号、または部分的に整流されたＡＣ制御信号が、リモート・スイッチ２０４の補助調光器（ＡＤ）端子と調光器スイッチ２０２のＡＤ端子との間の配線を介して、該リモート・スイッチ２０４から調光器スイッチ２０２に通信されるようにする。調光器スイッチ２０２は、制御信号の受信に応答して、調光レベルを変えるかもしくは負荷をトグル・オン／オフ（ｔｏｇｇｌｅ  ｔｈｅ  ｌｏａｄ  ｏｎ／ｏｆｆ）する。このように、負荷はリモート・スイッチ２０４から完全に制御され得る。
【００１０】
複数場所の点灯制御システム２００の調光器スイッチ２０２のユーザ・インターフェースが図３に示されている。示されているように、調光器スイッチ２０２は、面板３１０と、ベゼル３１２と、調光器スイッチ２０２によって制御される点灯負荷２０８の光強度の所望のレベルを選択するための強度選択アクチュエータ３１４と、制御スイッチ・アクチュエータ３１６とを含み得る。面板３１０は、何等かの特定の形態に制限される必要は無く、点灯制御装置の設置において通常用いられる従来の壁ボックスに装着されるよう適合された型であるのが好ましい。同様に、ベゼル３１２とアクチュエータ３１４及び３１６は、何等かの特定の形態に制限されるものでは無く、ユーザによる手動の作動を許容する任意の適切な設計のものであって良い。
【００１１】
アクチュエータ３１４の上部分３１４Ａの作動は、点灯負荷２０８の光強度を増加させるまたは高め、他方、アクチュエータ３１４の下部分３１４Ｂの作動は、光強度を減少するまたは下げる。アクチュエータ３１４は、ロッカー・スイッチ、２つの別々のプッシュ・スイッチ、またはそのようなものを制御し得る。アクチュエータ３１６は、プッシュ・スイッチを制御し得るけれども、アクチュエータ３１６は、接触感知膜または任意の他の適切な型のアクチュエータであって良い。アクチュエータ３１４及び３１６は、任意の便宜的な態様で対応のスイッチに転結されても良い。アクチュエータ３１４及び３１６によって制御されるスイッチは、以下に説明される制御回路に直接結線されても良く、もしくは拡張された結線リンク、赤外線リンク、無線周波数リンク、電源線搬送波リンクまたは他のものによって制御回路に連結されても良い。
【００１２】
調光器スイッチ２０２は、また、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような複数の光源３１８の形態における強度レベル指示器を含んでいても良い。光源３１８は、制御されている点灯負荷の光強度レベルの範囲を表すアレイ（示されている線形アレイのような）で配列され得る。点灯負荷の光強度レベルは、好ましくは最低の可視強度であるがゼロもしくは“完全オフ”であっても良い最小強度レベルから、代表的には“完全オン”である最大強度レベルまでの範囲に及び得る。光強度レベルは、代表的には、完全強度のパーセントとして表現される。従って、点灯負荷がオンであるとき、光強度レベルは１％から１００％までの範囲に及び得る。
【００１３】
複数場所の点灯制御システム２００の調光器スイッチ２０２及びリモート・スイッチ２０４の単純化されたブロック図が図４Ａに示されている。調光器スイッチ２０２は、点灯負荷２０８を通る電流、従ってその強度を制御するために、ホット・ターミナルＨ及び調光されたホット・ターミナルＤＨ間に逆直列接続で与えられる２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４２０、４２２のような制御可能な導通デバイスを用いている。第１のＦＥＴ４２０は、ＡＣ波形の正の半サイクルの間導通し、第２のＦＥＴ４２２は、ＡＣ波形の負の半サイクルの間導通する。ＦＥＴ４２０、４２２のゲートは、マイクロコントローラ４２６からの指令信号に応答してＦＥＴに制御入力を提供するゲート駆動回路４２４に接続される。代替的には、制御可能な導通デバイスは、トライアックまたはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）のようなもう１つのタイプの半導体スイッチとして履行され得る。
【００１４】
マイクロコントローラ４２６は、プログラム可能なロジック装置（ＰＬＤ）、マイクロプロセッサ、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような任意の適切な処理装置であって良い。マイクロコントローラ４２６は、調光器スイッチ２０２のユーザにフィードバックするよう、複数のＬＥＤ４１８に指令信号を発生する。マイクロコントローラ４２６は、ゼロ交差検出器４３０及び信号検出器４３２からの入力を受ける。
【００１５】
電源４２８は、２つのＤＣ出力電圧ＶＣＣ１及びＶＣＣ２を発生する。第１の出力電圧ＶＣＣ１は、マイクロコントローラ４２６及び他の低電圧回路を付勢するのに適切な（３．３ＶＤＣまたは５ＶＤＣのような）大きさを有する。第２の出力電圧ＶＣＣ２は、ＶＣＣ１よりも大きい大きさ（ほぼ８ＶＤＣ）を有し、ＦＥＴ４２０、４２２を駆動するためのゲート駆動回路４２４に与えられる。
【００１６】
ゼロ交差検出器４３０は、ＡＣ電源２０６からの入力１２０Ｖ、６０ＨｚのＡＣ波形のゼロ交差点を決定する。ゼロ交差情報は、マイクロコントローラ４２６への入力として与えられる。マイクロコントローラ４２６は、ＡＣ波形のゼロ交差点に対して所定回数で点灯負荷２０８にＡＣ電源２０６からの電圧を提供するようＦＥＴ４２０、４２２を動作させるために、ゲート制御信号を提供する。
【００１７】
概して、点灯負荷２０８に供給される電力を制御するために２つの技術が用いられ、１つは、順方向位相制御調光（ｆｏｒｗａｒｄ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｄｉｍｍｉｎｇ）であり、他方は、逆方向位相制御調光（ｒｅｖｅｒｓｅ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｄｉｍｍｉｎｇ）である。順方向位相制御調光においては、ＦＥＴ４２０、４２２は、各ＡＣライン電圧半サイクル内の或る点においてターン・オンされ、次の電圧ゼロ交差までオンで留まる。順方向位相制御調光は、例えば、磁気低電圧変圧器または白熱電球を含み得る抵抗性または誘導性負荷へのエネルギを制御するようにしばしば用いられる。逆方向位相制御調光においては、ＦＥＴ４２０、４２２は、ＡＣライン電圧のゼロ交差においてターン・オンされ、そしてＡＣライン電圧の各半サイクル内の或る点においてターン・オフされる。逆方向位相制御は、例えば、電子低電圧変圧器を含み得る容量性負荷へのエネルギを制御するために用いられる。
【００１８】
信号検出器４３２は、Ｔ、Ｒ、及びＬで示される瞬間スイッチからのスイッチ閉鎖信号を受けるための入力４４０を有する。スイッチＴは、スイッチ・アクチュエータ３１６によって制御されるトグル・スイッチに対応し、スイッチＲ及びＬは、強度選択アクチュエータ３１４の、それぞれ上部３１４Ａ及び下部３１４Ｂによって制御される上げスイッチ及び下げスイッチに対応する。
【００１９】
スイッチＴの閉鎖は、ＦＥＴ４２０、４２２が非導通であるときに調光器スイッチ２０２のＤＨ端子に信号検出器４３２の入力を接続し、ＡＣ電流の正及び負の双方の半サイクルが信号検出器を通して流れるのを許容する。スイッチＲ及びＬの閉鎖も、ＦＥＴ４２０、４２２が非導通であるときに信号検出器４３２の入力をＤＨ端子に接続する。しかしながら、スイッチＲが閉じているとき、電流は、ダイオード４３４のために、ＡＣ電源４０６の負の半サイクルの間だけ信号検出器４３２を通して流れることができる。同様の態様で、スイッチＬが閉じているとき、電流は、ダイオード４３６のために、正の半サイクルの間だけ信号検出器４３２を通して流れることができる。スイッチＴ、Ｒ、及びＬのスイッチ閉鎖の期間は、代表的には、長さにおいて１００−２００ミリ秒である。信号検出器４３２は、スイッチＴ、Ｒ、及びＬが閉じているときを検出し、マイクロコントローラ４２６への入力としてスイッチの状態を表わす２つの別々の出力信号を提供する。信号検出器４３２の第１の出力上の信号は、スイッチＲの閉鎖を示し、第２の出力上の信号は、スイッチＬの閉鎖を示す。双方の出力上の同時信号は、スイッチＴの閉鎖を表す。マイクロコントローラ４２６は、信号検出器４３２からの入力に応答して閉鎖の期間を決定する。
【００２０】
リモート・スイッチ２０４は、離れた壁箱におけるリモート場所から調光器スイッチ２０２を制御するための手段を提供する。リモート・スイッチ２０４は、さらなる組の瞬間スイッチＴ’、Ｒ’、及びＬ’並びにダイオード４３４’及び４３６’を含む。リモート・スイッチ２０４のＡＤ端子と調光器スイッチ２０２のＡＤ端子との間に配線接続が為されて、リモート・スイッチにおけるアクチュエータの押圧の伝達を許容する。ＡＤ端子は、信号検出器４３２の入力４４０に接続される。リモート・スイッチ２０４におけるスイッチＴ’、Ｒ’、及びＬ’の作動は、調光器スイッチ２０２におけるスイッチＴ、Ｒ、及びＬの作動に対応する。
【００２１】
信号検出器４３２の回路図が図４Ｂに示されている。信号検出器４３２における入力４４０は、スイッチＴ、Ｒ、及びＬ並びにＡＤ端子から受ける。２つの出力４４２（ＡＤ＿ＬＯＷＥＲ）及び４４４（ＡＤ＿ＲＡＩＳＥ）は、マイクロコントローラ４２６に与えられる。下げスイッチＬが押されたとき、電流は、ＡＣ電源４０６の正の半サイクルの間に信号検出器４３２のダイオードＤ１及び２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２を通して入力４４０の外に流れる。電流が流れるとき、抵抗Ｒ２を横切ってバイアス電圧が生じ、それは、トランジスタＱ１が導通を開始するようにし、これにより、電圧ＶＣＣ２のレベルまで出力ＡＤ＿ＬＯＷＥＲを引き上げる。抵抗Ｒ３は、負の半サイクルの間、出力ＡＤ＿ＬＯＷＥＲにおける電圧を共通の回線まで引き下げる。このように、各正の半サイクルの間のパルスから成る活性化した高の制御信号が、スイッチＬが押されているときに、出力ＡＤ＿ＬＯＷＥＲにおいて発生される。
【００２２】
上げスイッチＲが押されてツェナー・ダイオードＺ１の降伏電圧を超えたとき、電流は、負の半サイクルの間に、ダイオードＤ２、ツェナー・ダイオードＺ１、及び２つの抵抗Ｒ４、Ｒ５を通して入力４４０に流れる。ツェナー・ダイオードＺ１は、抵抗Ｒ４、Ｒ５を横切る電圧を制限し、このように、抵抗を通る電流を制限する。電流が流れるときに抵抗Ｒ５を横切って生成されるバイアス電圧は、トランジスタＱ２が導通を開始するようにし、出力ＡＤ＿ＲＡＩＳＥが共通の回線に引き下げられる。正の半サイクルの間に、出力ＡＤ＿ＲＡＩＳＥにおける電圧を電圧ＶＣＣ１まで引き上げるために、抵抗Ｒ６が提供される。この場合において、各負の半サイクルの間のパルスから成る活性化した低の制御信号が、スイッチＲが押されているときに、出力ＡＤ＿ＲＡＩＳＥにおいて発生される。
【００２３】
トグル・スイッチＴが押されるとき、電流は、双方の半サイクルの間に信号検出器６３２を通して流れ、上述した制御信号の双方が、出力ＡＤ＿ＬＯＷＥＲ及びＡＤ＿ＲＡＩＳＥにおいて発生される。
【００２４】
リモート・スイッチ２０４上でスイッチＴ’、Ｒ’、及びＬ’が押されるとき、信号検出器４３２は、スイッチＴ、Ｒ、及びＬが押されるときと同じに作用する。また、信号検出器４３２は、リモート・スイッチ２０４が調光器スイッチ２０２のライン側上に配置された場合と同様に作用する。しかしながら、この場合にスイッチＬ’が押されるとき、ダイオードＤ１は、負の半サイクルの間に導通し、ＡＤ＿ＬＯＷＥＲ出力における信号は、負の半サイクルの間にパルスの有する。さらに、スイッチＲ’が押されるとき、ダイオードＤ２は、正の半サイクルの間に導通し、ＡＤ＿ＲＡＩＳＥ出力における信号は、正の半サイクルの間にパルスを有する。
【００２５】
複数場所の点灯制御システム２００が三路システムにおけるスマート調光器スイッチの使用を許容したけれども、顧客は、スマート調光器スイッチ２００と一緒にリモート・スイッチ２０４を購入することが必要である。しばしば、代表的な顧客は、購入のとき以後にスマート調光器スイッチが設置されるときまで、三路システムのためのスマート調光器スイッチを購入する際にはリモート・スイッチが必要であるということに気付かず、そして現存の三路スイッチではスマート調光器が正当には働かないということを発見する。従って、特別なリモート・スイッチを購入して設置する必要なしで、三路システムに設置され得るスマート三路調光器スイッチに対する必要性が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明によれば、ＡＣ電源からの点灯負荷の強度を制御するための新規な点灯制御システムは、負荷制御装置と、維持されたスイッチとを含む。調光器スイッチは、２つの負荷端子と、負荷に電流を運ぶように負荷端子間に結合される制御可能な導通装置と、補助端子(an accessory terminal)とを含む。負荷制御装置は、点灯負荷が点灯されたときのオン状態と、点灯負荷が点灯されないときのオフ状態との間で点灯負荷をトグルするよう動作可能である。維持されたスイッチは、補助端子と、負荷制御装置の負荷端子のいずれか一方との間に結合される。維持されたスイッチは、補助端子が負荷端子のいずれか一方に結合される閉鎖状態と、補助端子が負荷端子のいずれか一方に結合されない開放状態とを有する。負荷制御装置は、維持されたスイッチが開放状態と閉鎖状態との間で変化するときに点灯負荷をトグルするよう動作可能である。
【００２７】
もう１つの態様においては、本発明は、負荷制御装置及び維持されたスイッチを備えた点灯負荷制御システムにおけるＡＣ電源からの点灯負荷の強度を制御するための方法を提供する。負荷制御装置は、２つの負荷端子、及び補助端子を有する。維持されたスイッチは、２つの負荷端子の一方に補助端子を結合するための閉鎖状態、並びに負荷端子から補助端子を引き外すための開放状態を有する。当該方法は、維持されたスイッチの先の状態を記憶するステップと、維持されたスイッチの現在の状態を検出するステップと、現在の状態を先の状態と比較するステップと、比較するステップの結果に基づいて点灯負荷の強度を変えるステップと、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
上述の課題を解決するための手段並びに好適な実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面と共に読まれるときに一層良好に理解されるであろう。本発明の説明のために、現在好適である実施形態を図面において示したが、本発明はここに開示された特定の方法並びに手段に制限されるものではないということを理解すべきである。なお、図面中、同様の数字は図面を通して同様の部分を表わすものである。
【００２９】
図５を参照すると、本発明による三路調光器スイッチ・システム５００が示されている。システム５００は、新規なスマート三路調光器スイッチ５０２と、標準に維持された三路スイッチ５０４とを含んでいる。設置者が、三路スイッチ５０４を置き換えるために独特なリモート・スイッチを購入する必要はない。スマート三路調光器スイッチ５０２は、図１Ａにおけるライン側の三路スイッチ１０２の代わりに配線されており、ＡＣ電源５０６に接続されている。三路スイッチ５０４の第１スイッチ位置（図５における位置Ａ）からスマート三路調光器スイッチ５０２のＤＨ端子を外してそのＤＨ端子を点灯負荷５０８に接続するために、三路スイッチ５０４の壁箱に簡単な再配線５１０が必要である。三路スイッチの他方のスイッチ位置（図５における位置Ｂ）は、スマート三路調光器スイッチ５０２のＡＤ端子に接続される。
【００３０】
その結果は、三路スイッチ５０４の位置とは無関係に、ＡＣ電源５０６と点灯負荷５０８との間にスマート三路調光器スイッチ５０２が常に接続されるということである。三路スイッチ５０４は、今や、調光されたホット電圧をスマート三路調光器スイッチ上のＡＤ端子に接続するか、または調光されたホット電圧をスマート三路調光器スイッチ上のＡＤ端子から外すかのいずれかによって動作する。スマート三路調光器スイッチ５０２は、また、システム５００の負荷側に配線され得、そして三路スイッチ５０４の動作は、ＡＣ電源電圧を、スマート三路調光器スイッチ上のＡＤ端子に接続し、そして該ＡＤ端子から引き外す。また、第１の位置Ａが使用されていないので、三路スイッチ５０４の代わりに二方向スイッチが用いられ得る。
【００３１】
スマート三路調光器スイッチ５０２の電気回路図は、図４Ａに示された従来技術のスマート三路調光器スイッチ２０２に対する電気回路図と正確に同じである。三路スイッチ５０４の動作のために、本発明のスマート調光器５０２の信号検出器４３２は、双方の出力ＡＤ＿ＲＡＩＳＥ及びＡＤ＿ＬＯＷＥＲにおける信号を同時に提供するか、または双方の出力において信号を提供しない、のいずれかである。
【００３２】
本発明のスマート三路調光器スイッチ５０２は、システム５００において正しく機能するようマイクロプロセッサ４２６上で走行する新規な動作ソフトウェアを有する。リモート・スイッチ２０４における瞬間スイッチＴ’、Ｒ’、Ｌ’の１つの閉鎖を表す短いパルス（１００−２００ミリ秒）である信号をＡＤ端子に受けるよりもむしろ、スマート三路調光器スイッチ５０２は、ＡＤ端子における電圧が状態を変化するとき（すなわち、ＡＣライン電圧信号からゼロ・ボルトへ、そしてその逆へ）を決定する。この決定に基づいて、スマート三路調光器スイッチ５０２は、点灯負荷５０８の状態をトグルする。スマート三路調光器スイッチ５０２は、また、ユーザ・インターフェース上のアクチュエータ３１６（または同様のアクチュエータ）の作動にも応答して点灯負荷５０８の状態をトグルし得る。
【００３３】
スマート三路調光器５０２のＡＤ端子を監視するための新規な方法を概略的に説明するフローチャートが図６に示されており、ステップ６１０で始まる。最初に、ステップ６１１において、２つの変数Ｎ及びＰＲＥＶ＿ＡＤ＿ＳＡＭＰＬＥがゼロに初期設定され、そして第３の変数ＰＯＷＥＲ＿ＵＰがＴＲＵＥに初期設定される。
【００３４】
次に、ステップ６１２において、マイクロプロセッサ４２６は、ＦＥＴ４２０、４２２が非導通であるときに、（ＡＤ端子における電圧を表す）信号検出器４３２の出力をサンプリングする。好ましくは、サンプリングは、サンプリング・プロセスにおけるノイズの影響を最小にするために、ＡＣ電源電圧のピークにおいてまたはその近くにおいて行なわれるべきである。しばしば、ＡＣ電源は、波形のゼロ交差近辺の、すなわち瞬間電圧が小さいときの、ＡＣ電源電圧の一層大きいパーセンテージを含むノイズ発生源によって影響される。従って、スマート三路調光器は、正しくない値がサンプリングされるのを回避するために、ＡＣ電源電圧のピーク近辺で信号検出器の出力をサンプリングすることを試みる。
【００３５】
ステップ６１２において、スマート三路調光器が順方向位相制御調光で動作しているかまたは逆方向位相制御調光で動作しているかに関する決定を行なう。もし、調光器が順方向位相制御調光で動作している（すなわち、ＦＥＴＳが各半サイクルの始めにおいて非導通である）ならば、プロセスはステップ６１４に行く。もし、調光器の点弧角が５０％よりも小さい（すなわち、ＦＥＴがライン電圧のピーク前に導通し始める）ならば、次に、ＦＥＴは各半サイクルの始めにおける短い期間の間だけ非導通であり、サンプリングは、ステップ６１６における点弧角のすぐ前で行なわれる。もし調光器の点弧角が５０％以上であるならば（ステップ６１４）、次に、サンプリングは、ステップ６１８においてＡＣ電源電圧のピークで行なわれる。もし、調光器が逆方向位相制御調光で動作している（すなわち、ＦＥＴが各半サイクルの始めにおいて導通している）という決定がステップ６１２において為されたならば、プロセスは、ステップ６２０に行く。もし、調光器の点弧角が５０％よりも大きい（すなわち、ＦＥＴがライン電圧のピーク後に導通を止める）ならば、次に、ＦＥＴは各半サイクルの終りにおける短い期間の間だけ非導通であり、信号検出器の出力は、ステップ６２０において点弧角の直後にサンプリングされなければならない。そうでないならば、サンプリングは、ステップ６１８においてラインのピークで行なわれる。該サンプリング・プロセスの結果は、変数ＡＤ＿ＳＡＭＰＬＥに記憶され、これは、三路スイッチ５０４の２つの状態のいずれか１つを表わす。
【００３６】
次に、マイクロプロセッサは、変数ＡＤ＿ＳＡＭＰＬＥがＡＤ端子の先の状態（ＰＲＥＶ＿ＡＤ＿ＳＴＡＴＥ）とは異なっているか否かを決定する。もし、ＭＡＸ＿ＳＡＭＰＬＥＳの連続サンプルが同じであり、ＡＤ端子の先の状態から異なっているならば、次に、接続された三路スイッチの状態における有効な変化が検出される。三路スイッチ５０４におけるスイッチ・バウンシング（跳ね返り）及びＡＣ電源電圧におけるノイズの影響を最小にするよう、ＭＡＸ＿ＳＡＭＰＬＥＳに等しい回数に対してＡＤ端子を反復的にサンプリングするために計数Ｎが用いられる。ステップ６２４において、もし計数Ｎの値がゼロであるならば、プロセスはステップ６２６に行く。もし、現在のサンプリングの値ＡＤ＿ＳＡＭＰＬＥがＡＤ端子の先の状態ＰＲＥＶ＿ＡＤ＿ＳＴＡＴＥに等しいならば、次に、プロセスは始めにループ・バックする。もし、ステップ６２６において、ＡＤ端子において変化が検出されたならば、計数Ｎは、ＭＡＸ＿ＳＡＭＰＬＥＳにセットされ、ＡＤ端子の先のサンプルを表す変数（ＰＲＥＶ＿ＡＤ＿ＳＡＭＰＬＥ）は、ステップ６２８において、現在のＡＤサンプルの値にセットされる。プロセスは、ＡＤ端子のもう１つの値をサンプリングするために始めにループ・バックする。
【００３７】
もし、ステップ６２４において、計数Ｎの値がゼロでない（ＡＤ端子において変化が検出されていたということを意味する）ならば、“デバウンシング”プロセスが始まる。ステップ６３０において、もし現在のサンプリングされた値が先にサンプリングされた値に等しくないならば、次に、ＭＡＸ＿ＳＡＭＰＬＥＳ連続ＡＤサンプルは、同じ値を有さなかったものであり、計数Ｎはステップ６３２においてゼロにセットされ、そしてプロセスは始めにループ・バックする。しかしながら、もし現在のサンプリングされた値が先のサンプリングされた値に等しいならば、次に、計数Ｎは、ステップ５３４において減分される。
【００３８】
もしステップ６３６において、計数Ｎが、ＡＤ端子の同じ連続サンプルの適切な数が読取られていないということを意味する、ゼロに等しくないならば、プロセスは、ＡＤ端子のもう１つの値をサンプリングするために始めにループ・バックする。他方、もし計数がステップ６３６においてゼロに等しいならば、次に、同じ連続サンプルの適切な数が読取られており、ＡＤ端子の状態における変化が決定されている。ＡＤ端子の新しい状態は、ステップ６３８において、変数ＰＲＥＶ＿ＡＤ＿ＳＴＡＴＥに記憶される。もし変数ＰＯＷＥＲ＿ＵＰが、ステップ６３９において、ＦＡＬＳＥであるならば、調光器及び点灯負荷の状態（すなわち、ＯＮまたはＯＦＦ）がトグルされなければならない。もし調光器が、ステップ６４１において現在ＯＮであるならば、次に、調光器は、ステップ６４２において、ターン・オフされる。もしそうでなければ、調光器はステップ６４４においてターン・オンされる。調光器をターン・オフまたはターン・オンのいずれかにした後、プロセスは、再度サンプリングを始めるためにループ・バックする。もし変数ＰＯＷＥＲ＿ＵＰがステップ６３９においてＴＲＵＥであるならば、調光器は、ちょうど電源を入れられたところであり、図６のプロセス・ループは最初に対して実行している。このように、変数ＰＯＷＥＲ＿ＵＰがステップ６４０においてＦＡＬＳＥにセットされ、そしてプロセスは調光器の状態をトグルすることなく始めにループ・バックする。
【００３９】
調光器スイッチ５０２は、現在の発明の三路調光器スイッチ・システム５００かまたは図２の従来技術の多数場所の点灯制御システム２００のいずれかで動作し得る。マイクロプロセッサは、（瞬間的または維持された）ＡＤ端子における信号の性質を決定するために、そして２つの異なったモード間で動作をスイッチングするために、新規な態様でプログラムされる。例えば、もし調光器スイッチ５０２が本発明の態様で（すなわち、維持された動作モードで）動作していて、マイクロプロセッサ４２６が、（接続されたリモート・スイッチ２０４のスイッチＲ’またはスイッチＬ’の作動を示す）信号検出器４３２の２つの出力のうちの一方だけに信号を受信しているならば、調光器スイッチは、瞬間モード動作に変化する。瞬時モードにおいては、調光器スイッチは、従来技術のシステム２００と同様の態様で動作し、それにおいて、ＡＤ端子におけるパルスがリモート・スイッチ２０４上のボタンの押圧を表す。しかしながら、もし調光器スイッチ５０２が瞬間モードで動作していて、マイクロプロセッサ４２６が所定の期間よりも長い間信号検出器４３２の双方の出力において信号を受信し続けるならば、調光器スイッチ５０２は維持された動作モードに切換わり、それにおいて、ＡＤ端子における信号の状態の変化は、調光器が点灯負荷の状態をトグルするようにする。好ましくは、所定の期間は、ほぼ１０秒であり、それは、点灯負荷のフェード（薄れ）からオフまでの間の長い保持のような、リモート調光器のユーザ・インターフェースにおいて生じ得る任意の特別なボタンの押圧よりも適切に長い。
【００４０】
本発明の特別な実施形態に関して本発明を説明してきたけれども、他の多くの変形及び変更並びに他の使用が当業者には明瞭となるであろう。従って、本発明を、ここでの特定の開示によって制限するのではなく、特許請求の範囲によってのみ制限することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】標準の三路スイッチ・システムの単純化されたブロック図である。
【図１Ｂ】従来の三路調光器スイッチ・システムの単純化されたブロック図である。
【図２】代表的な従来技術による複数場所の点灯制御システムの単純化されたブロック図である。
【図３】図２の複数場所の点灯制御システムの調光器スイッチのユーザ・インターフェースを示す図である。
【図４Ａ】図２の複数の点灯制御システムの調光器スイッチ及びリモート・スイッチの単純化されたブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ａの調光器スイッチの信号検出器の回路図である。
【図５】本発明の三路調光器スイッチ・システムの単純化されたブロック図である。
【図６】図５の三路調光器スイッチ・システムの調光器スイッチのＡＤ端子を監視するためのプロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
５００      三路調光器スイッチ・システム
５０２      新規なスマート三路調光器スイッチ
５０４      維持された三路スイッチ
Ａ          第１スイッチ位置
５０６      ＡＣ電源
５０８      点灯負荷
５１０      再配線
Ｂ          他方のスイッチ位置
【図１Ａ】
2009507329.tif 000003
【図１Ｂ】
2009507329.tif 000004
【図２】
2009507329.tif 000005
【図３】
2009507329.tif 000006
【図４Ａ】
2009507329.tif 000007
【図４Ｂ】
2009507329.tif 000008
【図５】
2009507329.tif 000009
【図６】
2009507329.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月1日(2008.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源からの点灯負荷の強度を制御するための点灯制御システムであって、
第１の負荷端子、第２の負荷端子、前記点灯負荷を通る電流を制御するために前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子間に結合される制御可能な導通装置、及び補助端子を備えた負荷制御装置であって、前記第１の負荷端子、前記制御可能な導通装置及び前記第２の負荷端子は、前記点灯負荷を通る前記電流の実質的にすべてを搬送するために直列の電気接続で結合され、当該負荷制御装置は、制御可能な導通スイッチによって決定される点灯負荷を通って電流が流れるオン状態と、点灯負荷を通って実質的に電流が流れないオフ状態との間で点灯負荷をトグルするよう動作可能である前記負荷制御装置と、
前記補助端子と前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の一方との間に結合された維持されたスイッチであって、前記補助端子が前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の前記一方に結合される閉鎖状態と、前記補助端子が前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の前記一方に結合されない開放状態とを有する前記維持されたスイッチと、
を備え、前記負荷制御装置は、前記維持されたスイッチが前記開放状態と前記閉鎖状態との間で変化するときに前記点灯負荷をトグルするよう動作可能である点灯制御システム。
【請求項２】
前記点灯制御装置は、アクチュエータをさらに備え、該アクチュエータの作動は前記負荷制御装置が前記点灯負荷をトグルするようにする請求項１に記載の点灯制御システム。
【請求項３】
前記維持されたスイッチは、三路スイッチである請求項１に記載の点灯制御システム。
【請求項４】
前記負荷制御装置は、マイクロコントローラを備える請求項１に記載の点灯制御システム。
【請求項５】
マイクロプロセッサは、維持されたスイッチの状態を決定するよう動作可能である請求項４に記載の点灯制御システム。
【請求項６】
第１の負荷端子、第２の負荷端子、及び補助端子を有する負荷制御装置と、前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の一方に前記補助端子を結合するための閉鎖状態、並びに前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の前記一方から前記補助端子を引き外すための開放状態を有する、維持されたスイッチとを備えた点灯制御システムにおけるＡＣ電源からの点灯負荷の強度を制御するための方法であって、
前記維持されたスイッチの先の状態を記憶するステップと、
前記維持されたスイッチの現在の状態を検出するステップと、
前記現在の状態を前記維持されたスイッチの前記先の状態と比較するステップと、
比較するステップの結果に応答してオン状態とオフ状態との間で前記点灯負荷をトグルするステップと、
を含む方法。
【請求項７】
前記維持されたスイッチが前記電源の正の半サイクルの間前記閉鎖状態にあるということを決定することに応答して第１の制御信号を発生するステップと、
前記維持されたスイッチが前記電源の負の半サイクルの間前記閉鎖状態似或るということを決定することに応答して第２の制御信号を発生するステップと、
をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１及び第２の制御信号の双方の存在に応答して前記維持されたスイッチが前記閉鎖状態にあるとういうことを決定するステップと、
前記第１及び第２の制御信号の双方の不存在に応答して前記維持されたスイッチが前記開放状態にあるとういうことを決定するステップと、
をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２の制御信号の１つだけの存在に応答して瞬時動作モードに変えるステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記維持されたスイッチが前記開放状態から前記閉鎖状態に変わったか否かを決定するステップと、
前記維持されたスイッチが前記閉鎖状態から前記開放状態に変わったか否かを決定するステップと、
をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記点灯負荷をトグルするステップは、
前記点灯負荷が前記オン状態にあるならば、前記維持されたスイッチが前記開放状態から前記閉鎖状態に変わったということを決定するステップに応答して前記点灯負荷を前記オフ状態に制御するステップと、
前記点灯負荷が前記オン状態にあるならば、前記維持されたスイッチが前記閉鎖状態から前記開放状態に変わったということを決定するステップに応答して前記点灯負荷を前記オフ状態に制御するステップと、
前記点灯負荷が前記オフ状態にあるならば、前記維持されたスイッチが前記開放状態から前記閉鎖状態に変わったということを決定するステップに応答して前記点灯負荷を前記オン状態に制御するステップと、
前記点灯負荷が前記オフ状態にあるならば、前記維持されたスイッチが前記閉鎖状態から前記開放状態に変わったということを決定するステップに応答して前記点灯負荷を前記オン状態に制御するステップと、
をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
瞬時動作モードで動作させるステップと、
前記維持されたスイッチが所定の時間量の間前記閉鎖状態にあったか否かを引き続き決定するステップと、
記憶するステップ、検出するステップ、比較するステップ、及び変化させるステップに先立って決定するステップに応答して、維持された動作モードに変化させるステップと、
をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の時間量は、ほぼ１０秒である請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ＡＣ電源からの点灯負荷の強度を制御し、維持されたスイッチに結合されるよう動作可能な負荷制御装置であって、
前記ＡＣ電源に結合されるよう適合された第１の負荷端子と、
前記点灯負荷に結合されるよう適合された第２の負荷端子と、
前記維持されたスイッチに結合されるよう適合された補助端子であって、前記維持されたスイッチが閉鎖状態にあるときに前記補助端子が前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子の一方に結合され、前記維持されたスイッチが開放状態にあるときに前記補助端子が前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子のいずれにも結合されないように、前記維持されたスイッチに結合されるよう適合された前記補助端子と、
前記点灯負荷を通して流れる電流の量を制御するために前記第１の負荷端子及び前記第２の負荷端子間に結合される制御可能な導通装置と、
前記点灯負荷を通して電流が流れるオン状態と前記点灯負荷を通して実質的に電流が流れないオフ状態との間で前記点灯負荷を制御するために前記制御可能な導通装置に結合され、前記開放状態と前記閉鎖状態との間で前記維持されたスイッチが変えられたか否かを決定するよう動作可能なマイクロコントローラであって、前記維持されたスイッチが前記開放状態及び前記閉鎖状態間で変えられたということを決定することに応答して、オン状態及びオフ状態間で前記点灯負荷を制御するよう動作可能な前記マイクロコントローラと、
を備えた負荷制御装置。
【請求項１５】
前記マイクロコントローラ及び前記補助端子に結合された信号検出器であって、前記維持されたスイッチの状態を決定して前記維持されたスイッチの状態を表わす制御信号を前記マイクロコントローラに提供するよう動作可能な前記信号検出器をさらに備えた請求項１４に記載の負荷制御装置。
【請求項１６】
前記信号検出器は、前記電源の正の半サイクルにおいて前記補助端子を通して流れる電流を検出することに応答して前記マイクロコントローラに第１の制御信号を提供し、そして前記電源の負の半サイクルにおいて前記補助端子を通して流れる電流を検出することに応答して前記マイクロコントローラに第２の制御信号を提供するよう動作可能である請求項１５に記載の負荷制御装置。
【請求項１７】
前記マイクロコントローラは、前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号の双方を受信することに応答して、前記維持されたスイッチが前記閉鎖状態にあるということを決定し、そして前記第１の制御信号も前記第２の制御信号も受信しないことに応答して、前記維持されたスイッチが前記開放状態にあるということを決定するよう動作可能である請求項１６に記載の負荷制御装置。
【請求項１８】
前記マイクロコントローラは、前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号の一方だけを検出することに応答して、瞬時動作モードに変わるよう動作可能である請求項１７に記載の負荷制御装置。
【請求項１９】
前記信号検出器は、前記補助端子を通して流れる電流を検出することに応答して、前記維持されたスイッチが前記閉鎖状態にあるということを決定し、そして前記補助端子を通して流れる電流がないことを検出することに応答して、前記維持されたスイッチが前記開放状態にあるということを決定するよう動作可能である請求項１５に記載の負荷制御装置。
【請求項２０】
前記点灯負荷が前記オン状態にある場合に、前記維持されたスイッチが前記開放状態から前記閉鎖状態に変わったということを決定することに応答して、そして前記維持されたスイッチが前記閉鎖状態から前記開放状態に変わったということを決定することに応答して、前記負荷制御装置が前記点灯負荷を前記オフ状態に制御するよう動作可能であり、
前記点灯負荷が前記オフ状態にある場合に、前記維持されたスイッチが前記開放状態から前記閉鎖状態に変わったということを決定することに応答して、そして前記維持されたスイッチが前記閉鎖状態から前記開放状態に変わったということを決定することに応答して、前記負荷制御装置が前記点灯負荷を前記オン状態に制御するよう動作可能である請求項１に記載の点灯制御システム。
【国際調査報告】
2009507329.tif 000011
2009507329.tif 000012