(57)【要約】  システム及び方法は、電力変換器（２２０）により固体照明負荷（２４０）に分配される電力量を制御する。調光器（２０４）が電圧源（２０１）と電力変換器（２２０）との間に存在するか否かを、電圧源からの調整された入力電圧に基づき決定する。調光器が存在すると決定されたとき、電力変換器の動作点は、電力変換器により固体照明負荷に分配される電力量を調整量だけ増大するよう調整され、増大された電力量は、調光器が存在しないときに電力変換器により分配される電力量と等しい。
2013524472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器により固体照明負荷に分配される電力量を制御する方法であって、当該方法は：
電圧源からの調整された入力電圧に基づき、前記電圧源と前記電力変換器との間に調光器が存在するか否かを決定するステップ；
前記調光器が存在すると決定されたとき、前記電力変換器により前記固体照明負荷に分配される前記電力量を補償量だけ増大させるよう、前記電力変換器の動作点を調整するステップであって、前記の増大された電力量は、前記調光器が存在しないときに前記電力変換器により分配される電力量と等しい、ステップ；
を有する方法。
【請求項２】
前記調光器が存在するか否かを決定するステップは：
前記調整された入力電圧の信号波形に基づき、位相角を検出するステップ；
前記検出した位相角を所定の閾と比較するステップ；
前記検出した位相角が前記所定の閾より小さいとき、前記調光器が存在すると決定するステップ；
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位相角を検出するステップは：
前記信号波形に対応するデジタルパルスをサンプリングするステップ；
前記サンプリングされたデジタルパルスの長さを決定するステップであって、前記長さは、前記調光器が存在する場合に、前記調光器の調光レベルに対応する、ステップ；
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出した位相角を前記閾と比較するステップは、少なくとも１つのデジタルパルスの長さを前記閾と比較するステップを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記検出した位相角が前記閾より小さいとき、前記調光器が存在すると決定するステップは、前記少なくとも１つのデジタルパルスの長さが前記閾より短いと決定するステップを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記電力変換器の動作点を調整するステップは、電力制御信号を、前記電力変換器により分配される前記増大された電力量に対応する所定の調整値に設定するステップであって、前記調整値は、第１のデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を有する、ステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記調光器が存在しないと決定されたとき、前記電力変換器の公称動作点を維持するステップ；
を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電力変換器の公称動作点を維持するステップは：
前記電力制御信号を、前記調光器が存在しないときに前記電力変換器により分配される電力量に対応する所定の公称値に設定するステップ；を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記公称値は、第２のデューティサイクルを有するＰＷＭ信号を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
固体照明負荷に分配される電力を制御するシステムであって、当該システムは：
主電圧から生じた調整された入力電圧に応答して、前記固体照明負荷に所定の公称電力を分配する電力変換器；
前記主電圧と前記電力変換器との間に調光器が結合されているか否かを決定し、前記調光器が存在するとき第１の値を有し且つ前記調光器が存在しないとき第２の値を有する電力制御信号を生成し、前記電力制御信号を前記電力変換器に供給する調光器存在検出回路；
を有し、
前記電力変換器は、前記第１の値の電力制御信号に応答して補償量だけ出力電力を増大し、前記増大した出力電力は前記公称電力と等しい、システム。
【請求項１１】
前記電力変換器は、前記第２の値の電力制御信号に応答して、前記出力電力を増大させず、前記出力電力は前記公称電力と等しい、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の値の電力制御信号は、第１のデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を有し、前記第２の値の電力制御信号は、前記第１のデューティサイクルと異なる第２のデューティサイクルを有するＰＷＭ信号を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１のデューティサイクルは、１００パーセントのデューティサイクルを有し、前記第２のデューティサイクルは、０パーセントのデューティサイクルを有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記調光器存在検出回路は、前記調整された入力電圧の信号波形に基づき、位相角を検出し、前記検出した位相角を所定の閾と比較し、前記検出した位相角が前記所定の閾より小さいとき、前記調光器が存在すると決定することにより、前記調光器が存在するか否かを決定する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記調光器存在検出回路は：
デジタル入力を有するプロセッサ；
前記デジタル入力と電圧源との間に結合された第１のダイオード；
前記デジタル入力とグランドとの間に結合された第２のダイオード；
前記デジタル入力と検出ノードとの間に結合された第１のキャパシタ；
前記検出ノードとグランドとの間に結合された第２のキャパシタ；
前記検出ノードと調整電圧ノードとの間に結合され、前記調整された入力電圧を受ける抵抗器；
を有し、
前記プロセッサは、前記調整された入力電圧に基づき、前記デジタル入力においてデジタルパルスをサンプリングし、前記のサンプリングしたデジタルパルスに基づき、前記位相角を特定する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１のキャパシタは、前記調整された入力電圧の信号波形の立ち上がり端で前記抵抗器を通じて充電され、前記第１のダイオードは、前記第１のキャパシタが充電されるとき、前記電圧源の１ダイオードドロップだけ上に前記デジタル入力のピンをクランプして、前記信号波形に対応する長さを有するデジタルパルスを供給し、前記第１のキャパシタは、前記信号波形の立ち下がり端で前記第２のキャパシタを通じて放電し、前記第２のダイオードは、前記第１のキャパシタが放電されるとき、グランドの１ダイオードドロップだけ下に前記デジタル入力のピンをクランプする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
調光器が回路内に主電圧と電力変換器との間に存在するか否かに関わらず、前記主電圧からの入力電圧に対応する所定の公称電力を発光ダイオード（ＬＥＤ）光源に分配するよう前記電力変換器を制御する方法であって、当該方法は：
調整された入力電圧の信号波形に基づき、位相角を検出するステップ；
前記の検出された位相角を所定の閾と比較するステップ；
前記検出された位相角が前記所定の閾より小さいとき、電力制御信号を調光値に設定するステップであって、前記電力変換器に該電力制御信号を供給し、前記電力変換器に前記所定の公称電力まで出力電力を増大させ、前記の増大した出力電力を前記ＬＥＤ光源に分配させる、ステップ；
前記検出された位相角が前記所定の閾より小さくないとき、前記電力制御信号を調光のない値に設定するステップであって、前記電力変換器に該電力制御信号を供給し、前記電力変換器に出力電力を増大せずに該出力電力を前記ＬＥＤ光源に分配させ、該出力電力は前記所定の公称電力と等しい、ステップ；
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して固体照明器具の制御に関する。より詳細には、本願明細書に開示される種々の新規な方法及び装置は、固体照明システム内の調光器の存在をデジタル式で検出し、調光器が存在するときに電力損失を補正することに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル又は固体照明技術、つまり発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体光源に基づく照明は、従来の蛍光灯、ＨＩＤ及び白熱灯の実行可能な代案を提供する。ＬＥＤの機能上の利点及び利益は、高いエネルギー変換効率及び光学効率、耐久力、低い運転費、及びその他多数を含む。ＬＥＤ技術における最近の進歩は、多くの用途で種々の照明効果を可能にする効率的且つ堅牢な広範囲の光源を提供している。これらの光源を実現する幾つかの器具は、異なる色、例えば赤、緑及び青を生成できる１又は複数のＬＥＤも、種々の色及び色の変化する照明効果を生み出すためにＬＥＤの出力を独立して制御するプロセッサも有するライト・モジュールを特色とする。これは、例えば、米国特許番号６,０１６,０３８及び６,２１１,６２６に詳細に議論されている。これらの文献は参照されることにより本願明細書に組み込まれる。ＬＥＤ技術は、Philips  Color  Kineticsから市販されているESSENTIALWHITEシリーズのような線間電圧により給電される白色光器具を含む。これらの器具は、１２０ＶＡＣ線間電圧のためのＥＬＶ（electric  low  voltage）型の調光器のような立ち下がり端調光器技術を用いて調光できる。
【０００３】
多くの照明機器は、調光器を用いる。従来の調光器は、白熱灯（電球及びハロゲン）ランプと共に良好に動作する。しかしながら、小型蛍光灯（compact  fluorescent  lamp：ＣＦＬ）、電子変圧器を用いた低電圧ハロゲンランプ、及びＬＥＤやＯＬＥＤのような固体照明（solid  state  lighting：ＳＳＬ）を含む他の種類の電気ランプでは問題が生じる。電子変圧器を用いた低電圧ハロゲンランプは、特に、ＥＬＶ型調光器又は抵抗容量性（ＲＣ）調光器のような特別な調光器を用いて調光される。これらの調光器は、入力において力率補正（power  factor  correction：ＰＦＣ）回路を有する負荷と共に適切に動作する。
【０００４】
従来の調光器は、通常、入力主電圧信号の各波形の一部をチョップし、その波形の残りの部分を照明器具に渡す。前縁又は前方位相調光器は、電圧信号波形の前縁をチョップする。後縁又は後方位相調光器は、電圧信号波形の後縁をチョップする。ＬＥＤドライバのような電子負荷は、通常、後縁調光器と共に良好に動作する。
【０００５】
位相カットする調光器により生成されたチョップされた正弦波に誤りなく自然に応答する白熱灯及び他の抵抗性照明装置と異なり、ＬＥＤ及び他の固体照明負荷は、このような位相チョップ調光器に配置されると、下端のドロップアウト、トライアックのミスファイア、最小負荷の問題、上端のフリッカ、及び光出力の大きなステップのような多数の問題を生じ得る。さらに、位相チョップ調光器が、調光量を最小化するためにその最高設定に設定されるときでも、位相チョップ調光器は、ＤＣ電力をＬＥＤ又は他の固体照明負荷に入力主電圧に応じて分配するよう構成された電力変換器の入力に完全な入力主電圧信号波形を与えない。
【０００６】
例えば、図１Ａは、調光器が主電圧と電力変換器との間に結合され、調光器がその最高設定に設定されている場合に、電力変換器により受信された、調整済み入力主電圧の波形を示す。図１Ｂは、電力変換器が主電圧に直接結合され、調光器を有しない場合（隣の調光器スイッチの「Ｘ」により示される）の、受信された調整済み入力主電圧の波形を示す。図１Ａ及び１Ｂに示されるように、電力変換器への入力における二乗平均平方根（root  mean  square：ＲＭＳ）電圧は、電力変換器に直接結合された場合と比べて、調光器を有する場合の方が僅かに低い。言い換えると、調光可能な照明システム内の電力変換器は、少ないＲＭＳ入力電圧で少ない電力を分配するように動作する。その結果、固体照明負荷に分配される電力は、調光器がその最高設定（調光なし）に設定されていても、調光器を有しない固体照明負荷に分配される電力よりも僅かに低い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、調光器が存在するときを検出し、電力変換器の動作点を選択的に調整して調光器による電力損を補償することにより、固体照明負荷による電力損を補正する新規な方法及び装置を対象とする。
【０００８】
概して、一態様では、電力変換器により固体照明負荷に分配される電力量を制御する方法は、調光器が電圧源と電力変換器との間に存在するか否かを、電圧源からの調整済み入力電圧に基づき決定するステップを有する。調光器が存在すると決定されたとき、電力変換器の動作点は、電力変換器により固体照明負荷に分配される電力量を調整量だけ増大するよう調整され、増大された電力量は、調光器が存在しないときに電力変換器により分配される電力量と等しい。
【０００９】
別の態様では、固体照明負荷に分配される電力を制御するシステムは、電力変換器及び調光器存在検出回路を有する。電力変換器は、主電圧から生じた調整済み入力電圧に応答して、所定の公称電力を固体照明負荷に分配するよう構成される。調光器存在検出回路は、主電圧と電力変換器との間に調光器が結合されているか否かを決定し、調光器が存在するときに第１の値を有し且つ調光器が存在しないときに第２の値を有する電力制御信号を生成し、電力制御信号を電力変換器に供給するよう構成される。電力変換器は、第１の値の電力制御信号に応答して、出力電力を補償量だけ増大させ、増大した出力電力は公称電力と等しい。
【００１０】
別の態様では、調光器が電圧源と電力変換器との間に存在するか否かに関わらず、ＬＥＤ光源に電圧源からの入力電圧に対応する公称電力を分配するよう電力変換器を制御する方法が提供される。方法は、調整済み入力電圧の信号波形に基づき位相角を検出するステップ、検出された位相角を所定の閾と比較するステップを有する。検出された位相角が所定の閾より小さい場合、電力制御信号は、調光値に設定され、電力変換器に供給され、電力変換器に出力電力を所定の公称電力まで増大させ、増大した出力電力をＬＥＤ光源に分配させる。検出された位相角が所定の閾より小さくない場合、電力制御信号は、調光なしの値に設定され、電力変換器に供給され、電力変換器に出力電力を増大させずに、出力電力をＬＥＤ光源に分配させ、出力電力は所定の公称電力に等しい。
【００１１】
本開示の目的のために本願明細書で用いられるとき、用語「ＬＥＤ」は如何なるエレクトロルミネセンスダイオード又は電気信号に応答して放射を生成できる他の種類のキャリア注入／接合に基づくシステムも含むと理解されるべきである。従って、用語ＬＥＤは、限定ではなく、電流に応答して光を放射する種々の半導体に基づく構造、発光ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネセンスストリップ等を含む。特に、用語ＬＥＤは、赤外線スペクトル、紫外スペクトル及び可視スペクトル（一般的に約４００ナノメータから約７００ナノメータの放射波長を含む）の種々の成分のうちの１又は複数の放射を生成するよう構成されうる全ての種類の発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を表す。ＬＥＤの幾つかの例は、限定ではなく、種々の赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、アンバー色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、及び白色ＬＥＤ（以下に更に議論される）を含む。理解されるべき点は、ＬＥＤが所与のスペクトル（例えば、狭帯域、広帯域）の種々の帯域幅（例えば、半値全幅又はＦＷＨＭ）、及び所与の一般色の分類の中の種々の主波長を有する放射を生成するよう構成及び／又は制御されうることである。
【００１２】
例えば、基本的に白色を生成するよう構成されたＬＥＤ（例えばＬＥＤ白色照明器具）の一つの実施は、一緒に混ざって基本的に白色光を形成するエレクトロルミネセンスの異なるスペクトルを個々に放射する多数のダイを有してもよい。別の実施では、ＬＥＤ白色照明器具は、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスを異なる第２のスペクトルに変換する蛍光物質と関連してもよい。この実施の一例では、比較的短い波長及び狭い帯域幅のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスは蛍光物質を「往復運動させ（pump）」、いくらか広いスペクトルを有するより長い波長の放射を次々に放射する。
【００１３】
また、理解されるべき点は、用語ＬＥＤが物理的及び／又は電気的パッケージの種類のＬＥＤに限定されないことである。例えば、上述のようにＬＥＤは、異なるスペクトルの放射（例えば、個々に制御可能であってもなくてもよい）を個々に放射する複数のダイを有する単一の発光装置を表してもよい。また、ＬＥＤは、ＬＥＤ（例えば幾つかの種類の白色光ＬＥＤ）の一部と考えられるリン光体と関連してもよい。概して、用語ＬＥＤは、パッケージ型ＬＥＤ、非パッケージ型ＬＥＤ、表面実装ＬＥＤ、チップオンボードＬＥＤ、Ｔパッケージ実装ＬＥＤ、ラジアルパッケージＬＥＤ、電力パッケージＬＥＤ、何らかのタイプのケース及び／又は光学素子（例えば拡散レンズ）を含むＬＥＤ等を表してもよい。
【００１４】
用語「光源」は、限定でなく、ＬＥＤ（上述のようなＬＥＤの１又は複数を含む）に基づく線源、白熱光源（例えば、フィラメント・ランプ、ハロゲンランプ）、蛍光源、リン光源、高輝度放電源（例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気、メタルハライド・ランプ）、レーザ、他の種類のエレクトロルミネセンス源、高温ルミネセンス源（例えば、炎）、蝋燭ルミネセンス源（例えば、白熱套、炭素アーク放射源）、光ルミネセンス源（例えば、気体放電源）、電子飽和を用いた陰極ルミネセンス源、直流ルミネセンス源、結晶ルミネセンス源、運動ルミネセンス源、熱ルミネセンス源、摩擦ルミネセンス源、音波ルミネセンス源、電波ルミネセンス源、及び発光ポリマーを含む種々の放射線源のうちの１又は複数を表すと理解されるべきである。
【００１５】
所与の光源は、可視スペクトル範囲内、可視スペクトル範囲外又はその両者の組合せで電磁放射を生成するよう構成されてもよい。ここで、用語「光」及び「放射」は本願明細書では同義的に用いられる。また、光源は、不可欠な構成要素として１又は複数のフィルタ（例えば色フィルタ）、レンズ又は他の光学構成要素を有してもよい。また、理解されるべき点は、光源は限定でなく指示、表示及び／又は照明を含む種々の用途のために構成されてもよいことである。「照明源」は特に屋内又は屋外空間を効率的に照らすのに十分な強度を有する放射を生成するよう構成された光源である。この文脈では、「十分な強度」は、空間又は環境内で生成された可視スペクトルの周囲の照明（つまり、間接的に感知されうる又は例えば全体若しくは一部が感知される前に１又は複数の種々の中間面に反射されうる光）を提供するための十分な放射強度（放射出力の観点から、光源からの全方向の総光出力を表すために単位「ルーメン」又は「光束」が屡々用いられる）を表す。
【００１６】
用語「照明器具」は、本願明細書では特定の形状因子の一又は複数の照明ユニット、組立品又はパッケージの実施又は構成を表すために用いられる。用語「照明ユニット」は、本願明細書では同一又は異なる種類の１又は複数の光源を含む装置を表すために用いられる。所与の照明ユニットは、光源の種々の実装構成、囲い／筐体構成、及び形状、及び／又は電気及び機械的結合構成のうちの１つを有してもよい。また、所与の照明ユニットは、任意的に光源の動作に関連する種々の他の構成部品（例えば制御回路）と関連（例えば、含む、結合される、及び／又は一緒にパッケージされる）してもよい。「ＬＥＤに基づく照明ユニット」は、上述のような１又は複数のＬＥＤに基づく光源を単独で又は他のＬＥＤに基づかない照明ユニットと組み合わされて含む照明ユニットを表す。「多チャネル」照明ユニットは、それぞれ異なるスペクトルの放射を生成するよう構成された少なくとも２つの光源を含むＬＥＤに基づく又はＬＥＤに基づかない照明ユニットを表す。異なる光源スペクトルのそれぞれは、多チャネル照明ユニットの１つの「チャネル」と称される。
【００１７】
用語「制御部」は、本願明細書では概して、１又は複数の光源の動作に関連する種々の装置を表現するために用いられる。制御部は、種々の方法で（例えば専用のハードウェアのような）実装され、本願明細書で議論される種々の機能を実行しうる。「プロセッサ」は、ソフトウェア（例えばマイクロコード）を用いてプログラムされて本願明細書で議論される種々の機能を実行しうる１又は複数のマイクロプロセッサを使う制御部の一例である。制御部は、プロセッサを使って又は使わずに実施されてもよく、また専用のハードウェアの組合せとして実施されて幾つかの機能を実行してもよく、及びプロセッサ（例えば１又は複数のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）として実施されて他の機能を実行してもよい。本開示の種々の実施形態で用いられうる制御部構成要素の例は、限定ではなく、従来のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。
【００１８】
あるネットワークの実施では、ネットワークに結合された１又は複数の装置は、１又は複数の他の装置のための制御部としての機能を果たしてもよい（例えば、マスタ／スレーブ関係で）。別の実施では、ネットワーク結合された環境は、ネットワークに結合された１又は複数の装置を制御するよう構成された１又は複数の専用制御部を有してもよい。概して、ネットワークに結合された複数の装置のそれぞれは、１又は複数の通信媒体に存在するデータへのアクセスを有してもよい。しかしながら、所与の装置は、例えば該装置に割り当てられた１又は複数の特定の識別子（例えば「アドレス」）に基づきネットワークと選択的にデータを交換する（つまり、データをネットワークから受信し及び／又はネットワークへ送信する）よう構成されているという点で「アドレス可能」であってもよい。
【００１９】
用語「ネットワーク」は、本願明細書で用いられるように、２以上の装置間で及び／又はネットワークに結合された複数の装置間で情報の輸送（例えば装置制御、データ記憶、データ交換等のために）を実現する２以上の装置（制御部又はプロセッサを含む）の相互結合を表す。直ちに理解されるように、複数の装置を相互結合するのに適したネットワークの種々の実施は、種々のネットワーク技術の如何なるものも含み、種々の通信プロトコルの如何なるものを用いてもよい。更に、本開示の種々のネットワークでは、２つの装置間の如何なる１つの結合も、２つのシステム間の専用結合又は代案として非専用結合を表してもよい。２つの装置を対象とした情報の伝達に加え、上記の非専用結合は、必ずしも２つの装置のうちの何れかを対象としていない情報を伝達してもよい（例えばオープン・ネットワーク結合）。更に、直ちに理解されるべき点は、本願明細書で議論されるような装置の種々のネットワークは、１又は複数の無線、有線／ケーブル、及び／又は光ファイバ・リンクを用いてネットワークを通じた情報輸送を実現してもよい。
【００２０】
理解されるべき点は、前述の概念及び以下で詳細に議論される更なる概念の全ての組合せが（これらの概念が相互に矛盾しないとすると）、本願明細書に開示される本発明の主題の一部であると考えられることである。特に、本開示の最後にある特許請求の範囲に記載された主題の全ての組合せは、本願明細書に開示された本発明の主題の一部であると考えられる。また、理解されるべき点は、本願明細書で明示的に用いられる専門用語は、参照されることにより組み込まれる如何なる開示にも現れ、本願明細書で開示される特定の概念と最も一貫性のある意味を与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
図中、同様の参照符号は概して異なる図面を通じて同一又は同様の部分を表す。また、図面は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を説明する際に一様に配置される代わりに強調される。
【図１Ａ】照明システム内に調光器を有する波形を示す。
【図１Ｂ】照明システム内に調光器を有しない波形を示す。
【図２】代表的な一実施形態による、調光可能な照明システムを示すブロック図である。
【図３】代表的な一実施形態による、照明システムの制御回路を示す回路図である。
【図４Ａ−Ｃ】代表的な一実施形態による、調光器の例示的な波形及び対応するデジタルパルスを示す。
【図５】代表的な一実施形態による、位相角を検出する処理を示すフローチャートである。
【図６】代表的な一実施形態による、調光器を有する及び有しない照明システムの例示的な波形及び対応するデジタルパルスを示す。
【図７】代表的な一実施形態による、電力変換器により固体照明負荷に分配される電力の量を制御する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の詳細な説明では、説明を目的として限定的でなく、本発明の教示の完全な理解を提供するために、多くの詳細事項を開示する代表的な実施形態が説明される。しかしながら、本開示の利益を得る当業者には、本願明細書に記載された特定の詳細事項とは別の本発明の教示による他の実施形態が添付の特許請求の範囲の範囲内にあることが明らかだろう。さらに、良く知られた装置及び方法の説明は、代表的な実施形態の説明を不明瞭にすることを避けるため省略される。このような方法及び装置は、明らかに本発明の教示の範囲内である。
【００２３】
出願人は、照明システム内の調光器の存在を検出し、調光器が存在するときに電力損失を補償することができる回路を提供することが有利であることを認識し理解している。通常、固体照明負荷が主電圧に直接結合され調光器を有しないか、最高設定に設定された調光器に結合されるかに関わらず、固体照明負荷から同じ量の光出力を有することが望ましい。そうでなければ、ユーザは、調光器を有する回路の固体照明負荷からの光出力が、常に特定量より低い及び／又は調光器を含まない回路の固体照明負荷からの光出力より低いことを測定するか若しくはそう感じるだろう。同様に、調光器が存在するとき、調光器の調光範囲（つまり、最高調光設定と最低調光設定との間の光出力量の差）は、調光器の存在を補償するために最高調光設定での光出力量が補正されるとき、増大する。
【００２４】
図２は、代表的な一実施形態による、調光器存在検出回路、電力変換器及び固体照明器具を含む調光可能な照明システムを示すブロック図である。図２を参照すると、照明システム２００は、調光器２０４及び整流回路２０５を含む。整流回路２０５は、主電圧２０１から（調光された）整流電圧Ｕｒｅｃｔを供給する。主電圧２０１は、種々の実装に従って１００ＶＡＣ、１２０ＶＡＣ、２３０ＶＡＣ及び２７７ＶＡＣのような異なる無調整の主入力電圧を提供できる。調光器２０４は、位相チョップ調光器である。位相チョップ調光器は、例えば、調光器２０４のスライダ２０４ａの垂直動作に応答して、主電圧２０１からの電圧信号は形の後縁（後縁調光器）又は前縁（前縁調光器）をチョッピングすることにより、調光機能を提供する。通常、整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさは、調光器２０４により設定された位相角に比例し、位相角が小さいほど（低い調光設定に対応する）、整流電圧Ｕｒｅｃｔも小さくなる。示した例では、スライダ２０４ａは位相角を小さくするために下方へ動かされ、固体照明負荷２４０による出力光の量を減少させる。また、スライダ２０４ａは位相角を大きくするために上方へ動かされ、固体照明負荷２４０による出力光の量を増大させる。したがって、位相角は、図２に示されるように、スライダ２０４ａが最も高い設定にあるとき最大になる。
【００２５】
照明システム２００は、調光器存在検出回路２１０及び電力変換器２２０を更に有する。調光器存在検出回路２１０は、代表的な調光器２０４のような調光器が回路内に存在するか（又は存在しないか）を整流電圧Ｕｒｅｃｔに基づき決定するよう構成される。電力変換器２２０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔを整流回路２０５から受け、固体照明負荷２４０に給電するために対応するＤＣ電圧を出力する。電力変換器２２０は、以下に議論されるように、少なくとも整流電圧Ｕｒｅｃｔの大きさ及び調光器存在検出回路２１０から受信した電力制御信号に基づき、整流電圧ＵｒｅｃｔとＤＣ電圧との間の変換を行う。したがって、電力変換器２２０により出力されたＤＣ電圧は、整流電圧Ｕｒｅｃｔと調光器２０４により用いられる位相角（つまり、調光レベル）を反映する。種々の実施形態では、電力変換器２２０は、Lysの米国特許番号第７,２５６,５５４号明細書に記載されているように、開ループ又はフィードフォワードで動作する。この特許文献は参照されることにより本願明細書に組み込まれる。
【００２６】
上述のように、調光器２０４が回路内に存在するとき、調光器２０４が最高調光設定であっても（調光器が結合されている間、いかなる調光もない又は最高レベルの光出力に対応する）、常に、特定レベルの位相チョップが調光器２０４により引き起こされる。したがって、調光器２０４が存在するとき、電力変換器２２０への入力において、ＲＭＳ電圧の減少が見られる。補償されないと、減少したＲＭＳ電圧は、電力変換器２２０により固体照明負荷２４０に分配される電力量を減少させ、結果として最大光出力を低減してしまう。したがって、調光器存在検出回路２１０は、電力変換器２２０を制御して、固体照明負荷２４０に分配される電力に補償量を追加し、固体照明負荷２４０による最大光出力が調光器が存在する場合にも調光器２０４が存在しないときに出力されるものと同じになるようにする。
【００２７】
換言すると、調光器２０４が存在しない場合、主電圧２０１は、整流回路２０５に直接結合され、電力変換器２２０に供給される整流電圧Ｕｒｅｃｔは、完全な調整済み主入力電圧になるだろう。また、電力変換器２２０の動作点は、主入力電圧に対応する公称電力を出力するよう設定される。比較すると、調光器２０４が存在するとき、調光器存在検出回路２１０は、調光器２０４を検出し、電力変換器２２０の動作点を調整して、補償量が出力電力に追加され、調光器２０４により導入される電力損失を補償するようにする。したがって、調光器２０４が存在しない場合、固体照明負荷２４０に分配される電力量は、電力変換器２２０により出力される公称電力と等しい。
【００２８】
種々の実施形態では、調光器存在検出回路２１０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔに基づいて（調光器２０４の）位相角を検出し、検出した位相角を所定の上限の閾と比較する。通常、以下に議論されるように、検出した位相角が閾より低いとき、調光器存在検出回路２１０は、調光器が存在すると決定し、検出した位相角が閾より高いとき、調光器存在検出回路２１０は、調光器が存在しないと決定する。もちろん、調光器存在検出回路２１０は、種々の代替手段により、本教示の範囲から逸脱することなく、調光器の存在（又は不存在）を検出してもよい。
【００２９】
調光器存在検出回路２１０は、電力制御信号を、例えば制御線２２９を介して、電力変換器２２０に出力し、上述のように電力変換器２２０の動作点を動的に調整する。例えば、調光器存在検出回路２１０は、電力制御信号を２つのレベルのうちの１つに設定してもよい。第１のレベル（例えば、電圧ｌｏｗ）は、調光器が存在しないことを示してもよい。この場合、電力変換器２２０は、主入力電圧に基づき、公称電力を出力する。第２のレベル（例えば、電圧high）は、調光器（例えば、調光器２０４）が存在すると示してもよい。この場合、電力変換器２２０は、入力主電圧と、回路内の調光器２０４の存在により導入される固体照明負荷２４０への電力損失を補償する値を有する補償量との和に基づき、電力を出力する。したがって、固体照明負荷２４０に分配される電力は、ＲＭＳ入力電圧及び電力制御信号により決定される。
【００３０】
種々の実施形態では、電力制御信号は、例えば単に連続するＨｉｇｈ又はＬｏｗデジタル信号ではなく、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であってもよい。ＰＷＭ信号は、所定のデューティサイクルに従い、調光器の存在に基づき、Ｈｉｇｈ及びＬｏｗレベルの間で交番する。例えば、電力制御信号は、調光器が存在しないことを示す第１のデューティサイクルを有してもよい。この場合、電力変換器２２０は、主入力電圧に基づき、公称電力を出力する。第１のデューティサイクルは、上述のような連続する電圧Ｌｏｗ信号である０％デューティサイクルであってもよい。電力制御信号は、調光器が存在することを示す第２のデューティサイクルを有してもよい。この場合、電力変換器２２０は、主入力電圧と補償量との和に基づき、電力を出力する。第２のデューティサイクルは、上述のような連続する電圧Ｈｉｇｈ信号である１００％デューティサイクルであってもよい。
【００３１】
さらに、調光器２０４が回路内に存在し、調光器２０４がＨｉｇｈ設定より低く設定されているとき、調光器存在検出回路２１０は、実際に検出された調光器の位相角に明確に対応する電力制御信号のデューティサイクルを更に決定し、電力変換器２２０の出力電力を更に制御してもよい。デューティサイクルは、０％から１００％までの範囲であり、例えば、電力変換器２２０の電力設定を適切に調整して固体照明負荷２４０により放射される光のレベルを制御するために、その間のいかなる割合を有してもよい。
【００３２】
図３は、代表的な一実施形態による、調光器存在検出回路、電力変換器及び固体照明器具を含む照明システムの制御回路を示す回路図である。図３の全体的な構成要素は図２と同様であるが、説明的な構成に従って、種々の対応する構成要素に関する詳細が提供される。もちろん、本発明の教示の範囲から逸脱することなく、他の構成が実施されてもよい。図３を参照すると、制御回路３００は、整流回路３０５及び調光器存在検出回路３１０（破線で示される）を含む。整流回路２０５に関して上述したように、整流回路３０５は、主電圧に直接結合されるか、又は整流回路３０５と主電圧との間に結合された調光器に結合されてホット及びニュートラル入力により示される調整されていない電圧を受ける。示された構成では、整流回路３０５は、調整電圧ノードＮ２とグランドとの間に結合された４個のダイオードＤ３０１−Ｄ３０４を含む。調整電圧ノードＮ２は、整流電圧Ｕｒｅｃｔを受け、整流回路３０５に並列に結合された入力フィルタキャパシタＣ３１５を通じてグランドに結合される。
【００３３】
調光器存在検出回路３１０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔに基づき、位相各検出を実行する。調光器が存在する場合、（例えば、図１Ａに示されるような）整流電圧Ｕｒｅｃｔの信号波形に存在する位相チョップの程度に基づき、調光器により設定された調光レベルに対応する位相角が検出される。調光器が存在しない場合、検出された位相角により示されるように、（例えば、図１Ｂに示されるように）信号波形にいかなる位相チョップも存在しない。
【００３４】
調光器存在検出回路３１０は、次に、検出した位相角に基づき調光器が存在するか否かを決定し、デジタル出力３１９から電力変換器３２０へ電力制御信号を出力する。電力制御信号の値は、調光器が存在するか及び／又は調光器の位相角に依存する。電力変換器３２０は、直列に結合された代表的なＬＥＤ３４１及び３４２を有するＬＥＤ負荷３４０の動作を、整流電圧Ｕｒｅｃｔ及び調光器存在検出回路３１０により供給された電力制御信号に基づき、制御する。これは、調光器存在検出回路３１０が、主入力からＬＥＤ負荷３４０に分配される電力量を、検出された位相角及び／又は調光器が存在するか否かの決定に基づき、選択的に調整することを可能にする。種々の実施形態では、電力変換器３２０は、Lysの米国特許番号第７,２５６,５５４号明細書に記載されているように、開ループ又はフィードフォワードで動作する。この特許文献は参照されることにより本願明細書に組み込まれる。
【００３５】
示された代表的な実施形態では、調光器存在検出回路３１０は、整流電圧Ｕｒｅｃｔの信号は形を用いて位相角を決定するマイクロコントローラ３１５を有する。マイクロコントローラ３１５は、第１のダイオードＤ３１１と第２のダイオードＤ３１２との間に結合されたデジタル入力３１８を有する。第１のダイオードＤ３１１は、デジタル入力３１８に結合されたアノードと、電圧源Ｖｃｃに結合されたカソードとを有する。第２のダイオードＤ３１２は、グランドに結合されたアノードと、デジタル入力３１８に結合されたカソードとを有する。マイクロコントローラ３１５は、デジタル入力３１９も有する。
【００３６】
種々の実施形態において、マイクロコントローラ３１５は、Microchip  Technology,  Inc.から入手可能なＰＩＣ１２Ｆ６８３素子であってもよい。また、電力変換器３２０は、ST  Microelectronicsから入手可能なＬ６５６２であってもよい。しかしながら、例えば、他の種類のマイクロコントローラ、電力変換器、又は他のプロセッサ及び／又はコントローラが、本教示の範囲から逸脱することなく含まれてもよい。例えば、マイクロコントローラ３１５の機能は、上述の第１及び第２のダイオードＤ３１１及びＤ３１２の間のデジタル入力を受信するよう結合された１又は複数のプロセッサ及び／又はコントローラにより実装されてもよい。また、マイクロコントローラ３１５の機能は、（例えば、メモリに格納された）ソフトウェア又はファームウェアを用いて本願明細書に記載された種々の機能を実行するようプログラムされてもよい。あるいは、マイクロコントローラ３１５の機能は、特定の機能を実行する専用ハードウェアと他の機能を実行するプロセッサ（例えば、１又は複数のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）との組合せとして実装されてもよい。本開示の種々の実施形態で用いられうる制御部構成要素の例は、上述のように、従来のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ及びＦＰＧＡを含むが、これらに限定されない。
【００３７】
調光器存在検出回路３１０は、第１及び第２のキャパシタＣ３１３、Ｃ３１４、代表的な第１及び第２の抵抗器Ｒ３１１及びＲ３１２により示された抵抗器のような種々の受動電子部品を更に有する。第１のキャパシタＣ３１３は、マイクロコントローラ３１５のデジタル入力３１８と検出ノードＮ１との間に結合される。第２のキャパシタＣ３１４は、検出ノードＮ１とグランドとの間に結合される。第１及び第２の抵抗器Ｒ３１１及びＲ３１２は、調整電圧ノードＮ２と検出ノードＮ１との間に直列に結合される。示された実施形態において、例えば、第１のキャパシタＣ３１３は約５６０ｐＦの値を有し、第２のキャパシタＣ３１４は約１０ｐＦの値を有してもよい。また、例えば、第１の抵抗器Ｒ３１１は約１メガオームの値を有し、第２の抵抗器Ｒ３１２は約１メガオームの値を有してもよい。しかしながら、第１及び第２のキャパシタＣ３１３、Ｃ３１４、第１及び第２の抵抗器Ｒ３１１、Ｒ３１２の個々の値は、当業者に明らかなように、いかなる特定の状況のためのユニークな利益を提供するために、又は種々の実装の特定用途の設計要件に適合するために、変化し得る。
【００３８】
整流電圧Ｕｒｅｃｔは、マイクロコントローラ３１５のデジタル入力３１８にＡＣ結合される。第１の抵抗器Ｒ３１１及び第２の抵抗器Ｒ３１２は、デジタル入力３１８への電流を制限する。整流電圧Ｕｒｅｃｔの信号波形がＨｉｇｈになるとき、第１のキャパシタＣ３１３は、第１及び第２の抵抗器Ｒ３１１、Ｒ３１２を通じて、立ち上がり端で充電される。第１のキャパシタＣ３１３が充電されている間、例えば、第１のダイオードＤ３１１は、電圧源Ｖｃｃより１ダイオードドロップだけ上にデジタル入力３１８をクランプする。第１のキャパシタＣ３１３は、信号波形がゼロでない限り、充電されたままである。整流電圧Ｕｒｅｃｔの信号波形の立ち下がり端では、第１のキャパシタＣ３１３は、第２のキャパシタＣ３１４を通じて放電され、デジタル入力３１８は第２のダイオードＤ３１２により１ダイオードドロップだけグランドより下にクランプされる。後縁調光器が用いられるとき、信号波形の立ち下がり端は、波形のチョップされる部分の始まりに対応する。第１のキャパシタＣ３１３は、信号波形がゼロでない限り、放電されたままである。したがって、結果として生じるデジタル入力３１８における論理レベルのデジタルパルスは、チョップされた整流電圧Ｕｒｅｃｔの動きに厳密に従う。この例は、図４Ａ−４Ｃに示される。
【００３９】
図４Ａ−４Ｃは、代表的な一実施形態による、例示的な波形及びデジタル入力３１８における対応するデジタルパルスを示す。各図の上の波形は、チョップされた整流電圧Ｕｒｅｃｔを示す。ここで、チョップの量は、調光レベルを反映する。例えば、波形は、調光器の出力に現れる調整された正弦波である、全１７０Ｖ（又はＥ．Ｕ．では３４０Ｖ）のピークの一部を示す。下に示される方形波は、マイクロコントローラ３１５のデジタル入力３１８に現れる対応するデジタルパルスを示す。留意すべき事に、各デジタルパルスの長さは、チョップされた波形に対応し、したがって調光器の内部スイッチが「オン」にされた時間量と等しい。デジタルパルスをデジタル入力３１８を介して受信することにより、マイクロコントローラ３１５は、調光器が設定されているレベルを決定できる。
【００４０】
図４Ａは、波形の隣に図示された調光器のスライダの最高位置により示されるように、調光器が最高設定にあるときの、整流電圧Ｕｒｅｃｔの例示的な波形、及び対応するデジタルパルスを示す。図４Ｂは、波形の隣に図示された調光器のスライダの中間位置により示されるように、調光器が中程度の設定にあるときの、整流電圧Ｕｒｅｃｔの例示的な波形、及び対応するデジタルパルスを示す。図４Ｃは、波形の隣に図示された調光器のスライダの最低位置により示されるように、調光器が最低設定にあるときの、整流電圧Ｕｒｅｃｔの例示的な波形、及び対応するデジタルパルスを示す。
【００４１】
図５は、代表的な一実施形態による、調光器の位相角を検出する処理を示すフローチャートである。処理は、図３に示されたマイクロコントローラ３１５により実行されるファームウェア及び／又はソフトウェアにより、又はより一般的にはプロセッサ若しくはコントローラ、例えば図２に示された調光器存在検出回路２１０により、実施されてもよい。
【００４２】
図５のブロックＳ５２１で、入力信号のデジタルパルスの立ち上がり端（例えば、図４Ａ−４Ｃの下の波形の立ち上がり端により示される）が、例えば第１のキャパシタＣ３１３の最初の充電により検出される。ブロックＳ５２２で、例えば、マイクロコントローラ３１５のデジタル入力３１８におけるサンプリングが開始する。示された実施形態では、信号は、電源の半サイクルの真下に等しい所定の時間の間、デジタルでサンプリングされる。信号がサンプリングされる度に、ブロックＳ５２３で、サンプルがＨｉｇｈレベル（例えば、デジタル「１」）又はＬｏｗレベル（例えば、デジタル「０」）を有するかが決定される。示された実施形態では、ブロックＳ５２３で、サンプルがデジタル「１」であるか否かを決定するために比較が行われる。サンプルがデジタル「１」であるとき（ブロックＳ５２３でＹｅｓ）、ブロックＳ５２４でカウンタがインクリメントされる。サンプルがデジタル「１」でないとき（ブロックＳ５２３でＮｏ）、ブロックＳ５２５で小さい遅延が挿入される。遅延は、サンプルがデジタル「１」かデジタル「０」かの決定に拘わらず、（例えば、マイクロコントローラ３１５の）クロックサイクル数が等しくなるように挿入される。
【００４３】
ブロックＳ５２６で、全電源の半サイクルがサンプリングされたか否かが決定される。電源の半サイクルが完了していないとき（ブロックＳ５２６でＮｏ）、処理は、ブロックＳ５２２に戻り、再びデジタル入力３１８において信号をサンプリングする。電源の半サイクルが完了しているとき（ブロックＳ５２６でＹｅｓ）、サンプリングは停止し、ブロックＳ５２７で、ブロックＳ５２４で累積されたカウンタ値は現在の位相角として特定され、カウンタはゼロにリセットされる。カウンタ値は、メモリに格納されてもよい。メモリの例は上述された。マイクロコントローラ３１５は、次に、再びサンプリングを開始するために次の立ち上がり端を待つ。
【００４４】
例えば、マイクロコントローラ３１５は主電源の半サイクルの間に２５５個のサンプルをとるとする。調光レベル又は位相角がスライダにより該調光器の範囲の一番上に又はその近くに（例えば、図４Ａ及び図６に示されたように）設定されると、図５のブロックＳ５２４で、カウンタは約２５５までインクリメントされる。調光レベル又は位相角がスライダにより該調光器の範囲の一番下近くに（例えば、図４Ｃに示されたように）設定されると、ブロックＳ５２４で、カウンタは約１０又は２０までしかインクリメントされない。調光レベル又は位相角がスライダにより該調光器の範囲の中間に（例えば、図４Ｂに示されたように）設定されると、ブロックＳ５２４で、カウンタは約１２８までインクリメントされる。このように、カウンタの値は、マイクロコントローラ３１５に、調光器がどのレベルに設定されているか又は調光器の位相角の正確な指標を与える。種々の実施形態では、位相角は、マイクロコントローラ３１５によりカウンタ値の所定の機能を用いて計算されても良い。ここで、機能は、当業者に明らかなように、いかなる特定の状況のためのユニークな利益を提供するために、又は種々の実装の特定用途の設計要件に適合するために、変化し得る。
【００４５】
したがって、位相角は、最小限の受動素子及びマイクロコントローラ（又は他のプロセッサ若しくはコントローラ回路）のデジタル入力構造を用いて、電子的に検出できる。一実施形態では、位相角の検出は、ＡＣ結合回路、マイクロコントローラのダイオ―ドでクランプされたデジタル入力構造、及び調光器の設定レベルを決定するために実行される（例えば、ファームウェア、ソフトウェア及び／又はハードウェアにより実装された）アルゴリズムを用いて達成される。したがって、調光器の状態は、最小限の部品数で測定でき、マイクロコントローラのデジタル入力構造を利用する。
【００４６】
図６は、代表的な一実施形態による、調光器を有する及び有しない照明システムの例示的な波形及び対応するデジタルパルスを示す。図６を参照すると、上部の波形セットは、調光器が結合されているときの（隣の調光器スイッチにより示される）、調整された主入力電圧及び対応する検出された論理レベルのデジタルパルスを示す。図６に示される上部の波形セットは、図４Ａに示される波形のセットと似ており、調光器は最高設定になっている。図６の下部の波形セットは、調光器が結合されてないときの（隣の調光器スイッチに示された「×」により示される）、調整された主入力電圧及び対応する論理レベルのデジタルパルスを示す。破線６０１は、調光器の存在に対応する代表的な上限のレベル閾を示す。上限のレベル閾は、最高設定の調光器の「オン」時間を実験に基づき測定すること、製造者のデータベースから「オン」時間を読み出すこと、等を含む種々の手段により決定できる。
【００４７】
上述のように、位相チョップ調光器は、完全な調整された主電圧の正弦波形を通さず、上部の波形セットに示されるように、調光器が最高設定のときでも各波形の区間をチョップする。比較すると、調光器が結合されていないとき、下部の波形セットに示されるように、完全な調整された主電圧の正弦波形は通過できる。例えば、調光器存在検出回路３１０により決定されたように、（上部の波形に示されるように）デジタルパルスが上限のレベル閾を超えていない場合、調光器が存在すると決定される。（下部の波形に示されるように）デジタルパルスが上限のレベル閾を超えている場合、調光器が存在しないと決定される。
【００４８】
図７は、代表的な一実施形態による、電力変換器により固体照明負荷に分配される電力の量を制御する処理を示すフローチャートである。処理は、例えば、図３に示されたマイクロコントローラ３１５により実行されるファームウェア及び／又はソフトウェアにより、又はより一般的にはプロセッサ若しくはコントローラ、例えば図２に示された調光器存在検出回路２１０により、実施されてもよい。
【００４９】
ブロックＳ７２１で、位相角が決定される。例えば、位相角は、図５に示されたアルゴリズムに従って検出されてもよく、又は（例えば、ブロックＳ５２７で位相角情報が格納される）メモリから読み出されてもよい。ブロックＳ７２２で、位相角（例えば、デジタルパルスの長さ）が所定の閾（例えば、上限のレベル閾５０１）より小さいか否かが決定される。もちろん、代替の実施形態では、本教示の範囲から逸脱することなく、読み出された位相角が上限のレベル閾より（小さいとは対照的に）大きいか否かを決定してもよい。
【００５０】
示された実施形態では、位相角が上限のレベル閾より小さくない（例えば、大きい）と決定されるとき（ブロックＳ７２２でＮｏ）、これは、調光器が回路内に存在しないことを示す。したがって、電力変換器３２０への電圧入力は、（調整された）主入力電圧と同じである。したがって、調光器存在検出回路３１０は、ブロックＳ７２３で電力制御信号を所定の公称値に設定し、ブロックＳ７２５で電力制御信号を電力変換器３２０へ送信する。これに応じて、電力変換器３２０の動作点は、電力変換器３２０が主入力電圧に対応するＬＥＤ負荷３４０への公称電力を分配するように設定される。
【００５１】
位相角が上限のレベル閾より小さいと決定されるとき（ブロックＳ７２２でＹｅｓ）、これは、調光器が回路内に存在することを示す。したがって、補償が行われず、電力変換器３２０への電圧入力は、（調整された）主入力電圧より低い。したがって、調光器存在検出回路３１０は、ブロックＳ７２４で電力制御信号を所定の調整された値に設定し、ブロックＳ７２５で電力制御信号を電力変換器３２０へ送信する。これに応じて、電力変換器３２０の動作点は、電力変換器３２０が、電力変換器３２０への入力電圧に対応する電力補償量を追加するように調整される。補償量は、調光器に起因する電力変換器３２０で見られる主入力電圧の減少から生じる電力損を補償する。したがって、電力変換器３２０は、主入力電圧に対応する公称電力と同じ増大した電力をＬＥＤ負荷３４０へ分配し、ＬＥＤ負荷３４０に分配される電力が、調光器が存在しないときと同一にする。
【００５２】
電力制御信号の補償量及び調整値は、設計段階で及び／又は製造段階で経験的に決定されてもよい。例えば、ＬＥＤ負荷３４０への電力は、回路内に調光器があるとき及びないときに測定されてもよい。ここで、調光器は、最高設定に設定される（つまり、最小量の調光であり、最高レベルの光出力である）。補償量は、調光器がある場合とない場合のＬＥＤ負荷３４０への測定された電力の差である。マイクロコントローラ３１５は、次に、調光器が検出されたときに追加の補償量を分配するために、電力制御信号を生成して電力変換器３２０の動作点を制御するようプログラムされてもよい。代替として、電力制御信号の補償量及び調整値は、当業者に明らかなように、本教示の範囲から逸脱することなく理論的に決定されてもよい。
【００５３】
したがって、調光器の存在又は不存在は、最小限の受動素子及びマイクロコントローラ（又は他のプロセッサ若しくは処理回路）のデジタル入力構造を用いて、電子的に検出できる。一実施形態では、調光器の検出は、ＡＣ結合回路、マイクロコントローラのダイオ―ドでクランプされたデジタル入力構造、及び調光器の存在の２値の決定のために実行される（例えば、ファームウェア、ソフトウェア及び／又はハードウェアにより実装された）アルゴリズムを用いて達成される。
【００５４】
調光器存在検出回路及び関連するアルゴリズムは、例えば、電子変換器が位相チョップ調光器の負荷として結合されているか否かを知ることが望ましい種々の状況で用いられてもよい。調光器の存在又は不存在が決定されると、固体照明器具（例えば、ＬＥＤ）に対する調光器の適合性は向上される。このような向上の例は、調光器の完全な「オン」位相のチョップによるハイエンドの電力損を補償すること、調光器が存在しない場合に全ての不要な機能を止めることにより効率を向上させること、調光器が存在する場合にブリーディング負荷（bleeding  load）を切り替えて調光器の最小負荷要件を助けることを含む。
【００５５】
種々の実施形態では、調光器存在検出回路及び関連するアルゴリズムは、位相チョップ調光器の正確な位相角を知ることが更に望ましい状況で、つまり調光器が存在すると決定されると、更に用いられてもよい。例えば、位相チョップ調光器の負荷として動作する電子変換器は、この回路及び方法を用いて位相角を決定できる。位相角が分かると、調光の範囲及び固体照明器具（例えば、ＬＥＤ）に対する調光器の適合性は向上される。このような向上の例は、調光設定を有するランプの色温度を制御すること、調光器が本来対処できる最小負荷を決定すること、調光器が本来不規則に動作する時を決定すること、光出力の最大及び最小範囲を増大させること、スライダ位置の曲線に対してカスタム調光を生成することを含む。
【００５６】
概して、ハイエンドの電力損補正及びアルゴリズムは、種々の実施形態により、調光可能な電子バラストが調光器に結合されるか又は主電圧に直接結合される状況で、及び調光器のハイエンドにおいて、調光器を有さず主電圧と直接結合されるときと同じ光出力を有することが望ましい状況で、用いることができる。種々の実施形態では、マイクロコントローラ３１５の機能は、例えば、ハードウェア、ファームウェア又はソフトウェアアーキテクチャの組合せを有する１又は複数の処理回路により実装されてもよく、種々の機能を実行させる実行ソフトウェア／ファームウェア実行コードを格納するための自身のメモリ（例えば、不揮発性メモリ）を有してもよい。例えば、機能は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等を用いて実装されてもよい。
【００５７】
幾つかの本発明の実施形態が本願明細書に記載され図示されたが、当業者は本願明細書に記載された機能を実行し並びに／又は結果及び／若しくは利点の１又は複数を得るための種々の他の手段及び／又は構造を直ちに想像するだろう。より一般的には、当業者は、本願明細書に記載された全てのパラメータ、寸法、材料及び構成が例であること、及び実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成が本発明の教示が用いられる特定の１又は複数の用途に依存することを直ちに理解するだろう。
【００５８】
当業者は、日常的に過ぎない実験を用いて、本願明細書に記載された特定の本発明の実施形態の多数の等価物を認識し又は究明できるだろう。したがって、上述の実施形態は単なる例としてのみ提示されたこと、本願明細書に特に記載された及び主張された以外にも、特許請求の範囲及びその等価の範囲内で本発明の実施形態が実施されうることが理解されるべきである。本開示の本発明の実施形態は、本願明細書に記載されたそれぞれ個々の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法を対象とする。更に、このような特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法の２以上の如何なる組合せも、該特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾しない場合には本開示の本発明の範囲に包含される。
【００５９】
全ての定義は、本願明細書で定められ用いられたように、辞書の定義、参照により組み込まれた文書内の定義、及び／又は定められた用語の通常の意味を支配すると理解されるべきである。
【００６０】
不定冠詞「１つの（「ａ」及び「ａｎ」）」は、本願明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、別に明示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。
【００６１】
用語「及び／又は」は、本願明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、結合された要素の「一方又は両方」を意味する、つまり幾つかの例では結合されて存在する要素であり、他の例では分離して存在する要素であると理解されるべきである。「及び／又は」を伴い列挙された複数の要素は、同様に、つまり結合された要素の「１又は複数」と考えられるべきである。他の要素は、特に指定された要素に関連するか否かに拘わらず、「及び／又は」の節により特に識別された要素の他に任意的に存在してもよい。
【００６２】
本願明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、１又は複数の要素の列挙を参照する際の用語「少なくとも１つ」は、要素の列挙の中の任意の１又は複数の要素から選択された少なくとも１つの要素を意味するが、必ずしも外要素の列挙内に特に列挙された各要素及び全ての要素のうちの少なくとも１つを含むものではなく、要素の列挙内の要素の如何なる組合せも排除しないと理解されるべきである。この定義は、特に指定された要素に関連するか否かに拘わらず、要素に、任意的に用語「少なくとも１つ」が参照する要素の列挙内で特に識別された要素以外のものも表させる。したがって、非限定的な例として、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」（又は同等に「Ａ又はＢの少なくとも１つ」若しくは同等に「Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ」）は、ある実施形態では少なくとも１つのＡ、任意的に１つより多いＡを有し、Ｂの存在を有さず（及び任意的にＢ以外の要素を有する）、他の実施形態では少なくとも１つのＢ、任意的に１つより多いＢを有し、Ａの存在を有さず（及び任意的にＡ以外の要素を有し）、更に別の実施形態では少なくとも１つのＡ、任意的に１つより多いＡを有し、及び少なくとも１つのＢ、任意的に１つより多いＢを有する（及び任意的に他の要素を有する）等を表しうる。
【００６３】
別に明確に示されない限り、１つより多いステップ又は動作を含む本願で請求されるいかなる方法においても、その方法のステップ又は動作の順序は、その方法のステップ又は動作が記載された順序に必ずしも限定されないことが理解される。また、いかなる参照符号又は記号も、それらが存在する場合には、単に便宜のために請求項の中で提供されるものであり、請求項を如何様にも限定すると解釈してはならない。
【００６４】
請求項中、明細書中と同様に、「有する、含む、備える、包含する、持つ、から成る（comprising、including、having、containing、involving、holding、composed  of）」等のような全ての中間句は、制約のないものと、つまり有するがそれに限定されないと、考えられるべきである。中間句「で構成される、本質的に〜で構成される（consisting  of、consisting  essentially  of）」のみは、それぞれ限定的又は準限定的な中間句である。
【図１Ａ】
2013524472.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月16日(2012.10.16)
【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】
電力変換器により固体照明負荷に分配される電力量を制御する方法であって、当該方法は：
電圧源からの調整された入力電圧に基づき、前記電圧源と前記電力変換器との間に位相カット調光器が存在するか否かを決定するステップ；
前記位相カット調光器が存在すると決定されたとき、前記電力変換器により前記固体照明負荷に分配される最大電力量を補償量だけ増大させるよう、前記電力変換器の動作点を調整するステップであって、前記の増大された最大電力量は、前記位相カット調光器が存在しないときに前記電力変換器により分配される電力量と等しい、ステップ；
を有する方法。
【請求項２】
前記位相カット調光器が存在するか否かを決定するステップは：
前記調整された入力電圧の信号波形に基づき、位相角を検出するステップ；
前記検出した位相角を所定の閾と比較するステップ；
前記検出した位相角が前記所定の閾より小さいとき、前記位相カット調光器が存在すると決定するステップ；
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位相角を検出するステップは：
前記信号波形に対応するデジタルパルスをサンプリングするステップ；
前記サンプリングされたデジタルパルスの長さを決定するステップであって、前記長さは、前記位相カット調光器が存在する場合に、前記位相カット調光器の調光レベルに対応する、ステップ；
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出した位相角を前記閾と比較するステップは、少なくとも１つのデジタルパルスの長さを前記閾と比較するステップを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記検出した位相角が前記閾より小さいとき、前記位相カット調光器が存在すると決定するステップは、前記少なくとも１つのデジタルパルスの長さが前記閾より短いと決定するステップを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記電力変換器の動作点を調整するステップは、電力制御信号を、前記電力変換器により分配される前記増大された電力量に対応する所定の調整値に設定するステップであって、前記調整値は、第１のデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を有する、ステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記位相カット調光器が存在しないと決定されたとき、前記電力変換器の公称動作点を維持するステップ；
を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電力変換器の公称動作点を維持するステップは：
前記電力制御信号を、前記位相カット調光器が存在しないときに前記電力変換器により分配される電力量に対応する所定の公称値に設定するステップ；を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記公称値は、第２のデューティサイクルを有するＰＷＭ信号を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
固体照明負荷に分配される電力を制御するシステムであって、当該システムは：
主電圧から生じた調整された入力電圧に応答して、前記固体照明負荷に所定の公称電力を分配する電力変換器；
前記主電圧と前記電力変換器との間に位相カット調光器が結合されているか否かを決定し、前記位相カット調光器が存在するとき第１の値を有し且つ前記位相カット調光器が存在しないとき第２の値を有する電力制御信号を生成し、前記電力制御信号を前記電力変換器に供給する位相カット調光器存在検出回路；
を有し、
前記電力変換器は、前記第１の値の電力制御信号に応答して補償量だけ自身の最大出力電力を増大し、前記増大した出力電力は前記公称電力と等しい、システム。
【請求項１１】
前記電力変換器は、前記第２の値の電力制御信号に応答して、自身の出力電力を増大させず、前記出力電力は前記公称電力と等しい、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の値の電力制御信号は、第１のデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を有し、前記第２の値の電力制御信号は、前記第１のデューティサイクルと異なる第２のデューティサイクルを有するＰＷＭ信号を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１のデューティサイクルは、１００パーセントのデューティサイクルを有し、前記第２のデューティサイクルは、０パーセントのデューティサイクルを有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記位相カット調光器存在検出回路は、前記調整された入力電圧の信号波形に基づき、位相角を検出し、前記検出した位相角を所定の閾と比較し、前記検出した位相角が前記所定の閾より小さいとき、前記位相カット調光器が存在すると決定することにより、前記位相カット調光器が存在するか否かを決定する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記位相カット調光器存在検出回路は：
デジタル入力を有するプロセッサ；
前記デジタル入力と電圧源との間に結合された第１のダイオード；
前記デジタル入力とグランドとの間に結合された第２のダイオード；
前記デジタル入力と検出ノードとの間に結合された第１のキャパシタ；
前記検出ノードとグランドとの間に結合された第２のキャパシタ；
前記検出ノードと調整電圧ノードとの間に結合され、前記調整された入力電圧を受ける抵抗器；
を有し、
前記プロセッサは、前記調整された入力電圧に基づき、前記デジタル入力においてデジタルパルスをサンプリングし、前記のサンプリングしたデジタルパルスに基づき、前記位相角を特定する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１のキャパシタは、前記調整された入力電圧の信号波形の立ち上がり端で前記抵抗器を通じて充電され、前記第１のダイオードは、前記第１のキャパシタが充電されるとき、前記電圧源の１ダイオードドロップだけ上に前記デジタル入力のピンをクランプして、前記信号波形に対応する長さを有するデジタルパルスを供給し、前記第１のキャパシタは、前記信号波形の立ち下がり端で前記第２のキャパシタを通じて放電し、前記第２のダイオードは、前記第１のキャパシタが放電されるとき、グランドの１ダイオードドロップだけ下に前記デジタル入力のピンをクランプする、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
電力を発光ダイオード（ＬＥＤ）光源に分配するよう電力変換器を制御する方法であって、当該方法は：
整流器の出力電圧の信号波形に基づき、位相角を検出するステップ；
前記の検出された位相角を所定の閾と比較するステップ；
前記検出された位相角が前記所定の閾より小さいとき、電力制御信号を調光値に設定するステップであって、前記電力変換器に該電力制御信号を供給し、前記電力変換器に所定の公称電力まで自身の最大出力電力を増大させ、前記の増大した出力電力を前記ＬＥＤ光源に分配させる、ステップ；
前記検出された位相角が前記所定の閾より小さくないとき、前記電力制御信号を調光のない値に設定するステップであって、前記電力変換器に該電力制御信号を供給し、前記電力変換器に出力電力を増大せずに該出力電力を前記ＬＥＤ光源に分配させ、該出力電力は前記所定の公称電力と等しい、ステップ；
を有する方法。
【国際調査報告】
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