(57)【要約】  ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置は、制御入力を有する半導体スイッチと、トリガー回路と、タイミング回路と、状態表示回路とを備える。好ましくは、前記状態表示回路は整流ブリッジに発光ダイオードを備える。第１実施形態において、前記状態表示回路は、前記タイミング回路のキャパシターと接続され、これにより、前記負荷に電力が供給されなければ調光レベルで点灯され、前記負荷に電力が供給されれば明るいレベルで点灯される。第２実施形態では、前記状態表示回路は、前記半導体スイッチの制御入力と直列接続され、これにより、前記状態表示器は、前記負荷に電力が供給されなければ点灯されず、前記負荷に電力が供給されれば点灯される。
2008541403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置であって、
前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続され、前記電気的負荷に供給される電力量を制御するように構成された導通制御可能なデバイスを備え、
制御入力を有する前記導通制御可能なデバイスは、
前記ＡＣ電源と前記電灯負荷との間に接続され、タイミング信号を供給する出力を備えたタイミング回路と、
前記タイミング回路の出力と前記導通制御可能なデバイスの制御入力との間に作動可能に接続され、前記タイミング信号に応答して前記制御入力を通して制御電流を流すように作動するトリガー回路と、
導通して前記制御電流を流し、それに応答して状態表示を提供するように作動する状態表示回路と
を備えた負荷制御装置。
【請求項２】
前記状態表示回路は、点灯可能な状態表示器を備えた請求項１記載の負荷制御装置。
【請求項３】
前記タイミング回路は、タイミングキャパシターと電気的に直列接続されたタイミング抵抗と、前記導通制御可能なデバイスと電気的に並列接続された前記タイミングキャパシター及び前記タイミング抵抗との直列の組み合わせと、前記タイミングキャパシターと前記タイミング抵抗との接続部に設けられたタイミング回路の出力とを備え、
前記状態表示回路は、前記タイミングキャパシターと電気的に直列接続された請求項２記載の負荷制御装置。
【請求項４】
前記状態表示器は、当該負荷制御装置が前記負荷に電力を供給しているときに点灯され、前記状態表示器は、当該負荷制御装置が前記負荷に電力を供給していないときに調光レベルで点灯される請求項３記載の負荷制御装置。
【請求項５】
前記電気的負荷は電灯負荷から構成され、
前記状態表示器は、前記電灯負荷が点灯されているときに点灯され、前記状態表示器は、前記電灯負荷が点灯されていないときには調光レベルで点灯される請求項４記載の負荷制御装置。
【請求項６】
前記導通制御可能なデバイスと電気的に直列接続されたメカニカルスイッチと、
前記メカニカルスイッチと電気的に並列接続され、前記メカニカルスイッチが開いているときに前記状態表示器を調光レベルで点灯させる抵抗と
を更に備えた請求項４記載の負荷制御装置。
【請求項７】
前記状態表示器は、当該負荷制御装置が前記負荷に電力を供給しているときに点灯され、前記状態表示器は、当該負荷制御装置が前記負荷に電力を供給していないときには点灯されない請求項３記載の負荷制御装置。
【請求項８】
前記電気的負荷は電灯負荷から構成され、
前記状態表示器は、前記電灯負荷が点灯されているときに点灯され、前記状態表示器は、前記電灯負荷が点灯されていないときには点灯されない請求項７記載の負荷制御装置。
【請求項９】
前記状態表示回路は、前記タイミングキャパシターと電気的に直列接続されたＡＣ端子を有する整流ブリッジと、前記点灯可能な状態表示器と電気的に直列接続されたＤＣ端子とを更に備え、前記状態表示器は、前記タイミングキャパシターが充電しているときと放電しているときに点灯するように作動する請求項３記載の負荷制御装置。
【請求項１０】
前記状態表示器は、前記ＡＣ電源の各ラインサイクルの期間に電流の４つのパルスを伝達するように作動する請求項９記載の負荷制御装置。
【請求項１１】
前記導通制御可能なデバイスは双方向性の半導体スイッチから構成された請求項３記載の負荷制御装置。
【請求項１２】
前記双方向性の半導体スイッチはトライアックから構成された請求項１１記載の負荷制御装置。
【請求項１３】
前記タイミング回路に接続されて前記タイミング信号を入力するためのＡＣ端子を有すると共に前記トリガー回路に電気的に直列接続されたＤＣ端子を有する整流ブリッジと、
前記トリガー回路に電気的に直列接続された入力を有すると共に前記トライアックの制御入力に接続された出力を有する光カプラーとを更に備え、
前記トリガー回路と前記光カプラーの入力とが前記制御電流を流すときに、前記光カプラーの出力が、前記トライアックの制御入力を通してゲート電流を流すように作動し、これにより前記トライアックを導通状態にする請求項１２記載の負荷制御装置。
【請求項１４】
前記タイミング回路は、タイミングキャパシターと電気的に直列接続されたタイミング抵抗と、前記導通制御可能なデバイスと電気的に並列接続された前記タイミングキャパシター及び前記タイミング抵抗の一連の組合せと、前記タイミングキャパシターと前記タイミング抵抗との接続部に設けられた前記タイミング回路の出力とを備え、
前記状態表示回路は、前記タイミングキャパシターと電気的に直列接続されたＡＣ端子を有する第２整流ブリッジと、前記点灯可能な状態表示器と電気的に直列接続されたＤＣ端子とを更に備え、前記状態表示器は、前記タイミングキャパシターが充電しているときと放電しているときに点灯するように作動する請求項１３記載の負荷制御装置。
【請求項１５】
前記光カプラーの入力と前記トリガー回路に電気的に直列接続された電流制限回路を更に備え、前記電流制限回路は、前記制御電流の大きさを制限するように作動する請求項１４記載の負荷制御装置。
【請求項１６】
前記状態表示回路は、前記光カプラーの出力及び前記トリガー回路と電気的に直列接続された請求項１３記載の負荷制御装置。
【請求項１７】
前記光カプラーの入力及び前記トリガー回路と電気的に直列接続された電流制限回路を更に備え、前記電流制限回路は、前記制御電流の大きさを制限するように作動する請求項１６記載の負荷制御装置。
【請求項１８】
前記状態表示回路は、前記導通制御可能なデバイスの制御入力と電気的に直列接続され、前記制御電流が前記制御入力を通して流れるように作動する請求項２記載の負荷制御装置。
【請求項１９】
前記トリガー回路は、ブレークオーバー電圧によって特徴づけられるダイアックから構成され、前記ダイアックは、該ダイアックの端子間の電圧が該ダイアックの前記ブレークオーバー電圧を超えたときに前記導通制御可能なデバイスの制御入力を通して前記制御電流を流すように作動する請求項１８記載の負荷制御装置。
【請求項２０】
前記導通制御可能なデバイスの制御入力及び前記トリガーデバイスと電気的に直列接続された電流制限抵抗を更に備えた請求項１８記載の負荷制御装置。
【請求項２１】
前記点灯可能な状態表示器は発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成された請求項２記載の負荷制御装置。
【請求項２２】
ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置であって、
制御入力を有し、前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続された双方向性の半導体スイッチと、
前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続され、タイミング信号を提供するための出力とキャパシターとから構成されたタイミング回路と、
前記半導体スイッチの制御入力と前記タイミング回路の出力との間に接続され、前記タイミング信号に応答して制御電流を流すように作動するトリガー回路と、
前記タイミング回路のキャパシターと電気的に直列接続され、点灯可能な状態表示器と整流ブリッジとを有し、前記キャパシターが充電しているときと放電しているときに点灯するように前記点灯可能な状態表示器が前記整流ブリッジの内部に接続されてなる状態表示回路と、
を備え、
前記状態表示器は、前記電気的負荷に電力が供給されていないときに実質的に調光レベルで点灯され、前記電気的負荷に電力が供給されているときには実質的に明るいレベルで点灯される負荷制御装置。
【請求項２３】
ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置であって、
制御入力を有し、前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続された双方向性の半導体スイッチと、
前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続され、タイミング信号を供給するための出力を有するタイミング回路と、
前記タイミング回路に接続されて前記タイミング信号を入力するためのＡＣ端子とＤＣ端子とを有する整流ブリッジと、
前記整流ブリッジのＤＣ端子に電気的に直列接続されると共にブレークオーバー電圧によって特徴づけられ、トリガー回路の端子間の電圧が前記ブレークオーバー電圧を超えたときに制御電流を流すように作動する当該トリガー回路と、
前記トリガー回路と電気的に直列接続された入力と前記半導体スイッチの前記制御入力に接続された出力とを有し、前記トリガー回路と光カプラーの入力が前記制御電流を流すと、前記光カプラーの出力が、前記半導体スイッチの前記制御入力を通してゲート電流を流すように作動し、これにより前記半導体スイッチを導通状態にする当該光カプラーと、
前記光カプラーの入力と前記トリガー回路に電気的に直列接続され、前記電気的負荷に電力が供給されているときに点灯され、前記電気的負荷に電力が供給されていないときには点灯されない点灯可能な状態表示器と、
を備えた負荷制御装置。
【請求項２４】
前記光カプラーの入力と前記トリガー回路に電気的に直列接続され、前記制御電流の大きさを制限するように作動する電流制限回路を更に備えた請求項２３記載の負荷制御装置。
【請求項２５】
ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置であって、
制御入力を有し、前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続された双方向性の半導体スイッチと、
タイミング信号を供給するための出力を有し、前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続されたタイミング回路と、
前記タイミング回路に接続されて前記タイミング信号を入力するＡＣ端子とＤＣ端子とを有する整流ブリッジと、
前記整流ブリッジのＤＣ端子に電気的に直列接続されると共にブレークオーバー電圧によって特徴づけられ、トリガー回路の端子間の電圧が該トリガー回路の前記ブレークオーバー電圧を超えたときに制御電流を流すように作動する当該トリガー回路と、
前記トリガー回路と電気的に直列接続された入力と前記半導体スイッチの前記制御入力に接続された出力とを有し、前記トリガー回路と光カプラーの入力が前記制御電流を流すと、該光カプラーの出力が、前記半導体スイッチの前記制御入力を通してゲート電流を流すように作動し、これにより前記半導体スイッチを導通状態にする当該光カプラーと、
前記トリガー回路と電気的に直列接続されると共に前記光カプラーの入力と電気的に並列接続され、前記電気的負荷に電力が供給されているときに点灯され、前記電気的負荷に電力が供給されていないときには点灯されない点灯可能な状態表示器と、
前記光カプラーの入力と電気的に直列接続されて前記入力を通る電流の大きさを制限するための第１電流制限部と前記点灯可能な状態表示器と電気的に直列接続されて前記状態表示器を通る電流の大きさを制限するための第２電流制限部とを有し、前記トリガー回路と電気的に直列接続された電流制限回路と、
を備えた負荷制御装置。
【請求項２６】
ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置上の点灯可能な状態表示器を提供する方法であって、
前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に導通制御可能なデバイスを電気的に直列接続して前記電気的負荷に供給される電力を制御するステップと、
タイミングキャパシターを通して充電電流を流すステップと、
前記充電電流を流すステップに応答してトリガーデバイスを通して制御電流を流すステップと、
前記制御電流を流すステップに応答して前記導通制御可能なデバイスの制御入力を通してゲート電流を流すステップと、
を含み、
前記点灯可能な状態表示器は、前記制御電流を流すステップに応答して点灯するように作動する方法。
【請求項２７】
前記制御電流を流すステップは、前記タイミングキャパシター、前記トリガー装置、前記点灯可能な状態表示器を通して前記制御電流を流す請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記充電電流を流すステップは、前記タイミングキャパシター及び前記点灯可能な状態表示器を通して前記充電電流を流し、
前記点灯可能な状態表示器は、前記充電電流を流すステップに応答して点灯するように作動する請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記充電電流は、前記電気的負荷が点灯されるときに第１の大きさを有し、前記電気的負荷が点灯されないときに第２の大きさを有する請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記点灯可能な状態表示器が、前記電気的負荷が点灯されるときには、前記電気的負荷が点灯されないときよりも大きいレベルで点灯するように、前記第１の大きさが実質的に前記第２の大きさよりも大きい請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記第２の大きさは、ゼロアンペアよりも大きい請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記第２の大きさは、実質的にゼロアンペアである請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記ゲート電流を流すステップは、前記導通制御可能なデバイスの前記制御入力を通して前記制御電流を流す請求項２６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本願発明のタイトルと同一のタイトルを有する２００５年５月１６日付けの同一出願人による米国仮出願第６０／６８１２７６号に関連し、その内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、電灯負荷(lighting load)の強度(intensity)を制御するための調光器(dimmers)に関し、更に詳しくは、電灯負荷に電力が供給されないときにはオフまたは調光レベルで点灯され、電灯負荷に電力が供給されているときには明るく点灯される状態灯を備えた調光器に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の２線式調光器(two-wire dimmer)は、交流（ＡＣ）電源に対する“ホット(hot)”接点と、電灯負荷に対する“調光ホット(dimmed hot)”接点を備えている。標準的な調光器は、上記電灯負荷に供給される電流を制御して明るさの強度を制御するために、トライアックまたは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような１又は２以上の半導体スイッチを使用する。この半導体スイッチは、典型的には調光器の上記ホット接点と調光ホット接点との間に接続される。
【０００４】
標準的な壁掛け式の調光器は、電灯負荷の強度を調整するために、リニアスライダー、回転つまみ、或いはロッカースイッチのような手段を有するユーザーインターフェイスを備える。また、或る調光器は、オフ（電灯負荷に電力が供給されない）からオン（電灯負荷に電力が供給されて電灯負荷を点灯させる）への電灯負荷のトグリングを可能にするボタンを備える。電灯負荷の状態、即ちオンまたはオフを示すために、ユーザーインターフェイス上に小さなランプまたは発光ダイオード(LED; Light Emitting Diode)のような状態表示器を備えることが望ましい。
【０００５】
多くの従来技術による調光器は、接続された電灯負荷がオフのときに点灯され、上記接続された電灯負荷がオンのときには、調光（減光）されるか点灯されない組み込み式の常夜灯(night-lights)を備える。このような調光器の一例は、“DIMMER SWITCH WITH ILLUMINATED KNOB”と題された１９７５年２月４日づけで発行された米国特許第３８６４５６１号に開示されている。これらの調光器は、ネオンランプ、または等価な光源と、直列電流制限インピーダンスを備える。上記ネオンランプ及びインピーダンスは、半導体スイッチが非導通のときにネオンランプの電極間に電圧が印加されるように、半導体スイッチと並列に接続される。従って、ネオンランプは、接続された電灯負荷の強度(intensity)と反比例する強度を有する。しかしながら、常夜灯を点灯させるこの従来技術は、接続された電灯負荷の状態表示を提供するものの、接続された電灯負荷がオンのときに状態灯がオンとなり、上記負荷がオフのときに上記状態灯がオフになるべきであるという一般的な期待に反する。
【０００６】
“INDICATOR LAMP SYSTEM”と題された１９９１年５月２１日づけで発行された米国特許第５０１７８３７号は、負荷電力がオフのときにほのかな明かり(dim light)を提供すると共に負荷電力がオンのときに明るく点灯する表示灯を備えた負荷制御システムを開示している。電灯負荷がオフのときに提供されるほのかな明かりは、暗い部屋の中で見るには十分な明るさである。しかしながら、このシステムは、接続された電灯負荷を流れる電流を制御するための半導体スイッチと関連制御回路に加え、多くの電気部品を必要とする。このことは、コストの上昇をもたらすと共に、調光器のプリント回路基板（ＰＣＢ）上のスペースを制限する。
【０００７】
幾つかの従来技術による調光器は、進歩した一組の制御機構とエンドユーザーに対するフィードバックオプションを可能にするマイクロプロセッサ又は他の処理手段を備えるので、“スマート(smart)”調光器と考えられる。スマート調光器の例は、“LIGHTING CONTROL DEVICE”と題された１９９３年９月２８づけで発行された米国特許第５２４８９１９号に開示され、その内容はそっくりそのまま参照することにより本明細書に組み込まれる。スマート調光器は、代表的には、ユーザー入力を受け取るための複数のアクチュエータと、ユーザーに対するフィードバックのための複数のＬＥＤを備える。マイクロプロセッサ及びＬＥＤに電力を供給するための直流（ＤＣ）電圧を供給するために、調光器は電源を備える。２線式のスマート調光器では、電源は、半導体スイッチが非導通のときに電灯負荷に小さな電流しか流さない。ユーザーに対するＬＥＤフィードバックを提供するために、スマート調光器は、マイクロプロセッサと電源を備える必要があり、それらは調光器の設計要件及びコストを増加させる。
【０００８】
従って、電源や他の構成部品を必要とせず、電灯負荷がオフのときに状態表示器がオフまたは調光レベルであり、上記負荷がオンのときに上記状態表示器が明るいレベルになるように作動する簡単な状態表示回路に対する要請が存在する。
【特許文献１】米国特許第３８６４５６１号明細書
【特許文献２】米国特許第５０１７８３７号明細書
【特許文献３】米国特許第５２４８９１９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置は、前記電気的負荷と前記ＡＣ電源との間に接続されて前記電気的負荷に供給される電力量を制御するための導通制御可能なデバイスを備える。タイミング回路は、前記ＡＣ電源と前記電灯負荷との間に接続され、タイミング信号を供給するための出力を備える。トリガー回路は、前記タイミング回路の出力と前記導通制御可能なデバイスの制御入力との間に動作可能に接続される。前記トリガー回路は、前記タイミング信号に応答して前記制御入力を通して制御電流を流すように作動する。調光器は、前記制御電流を流すと共にそれに応答して状態表示を提供するように作動する状態表示回路を更に備える。
【００１０】
本発明の第１実施形態によれば、前記状態表示回路は、前記タイミング回路のキャパシターと電気的に直列接続され、前記電気的負荷に電力が供給されていないときに前記状態表示器が調光レベルで点灯され、前記電気的負荷に電力が供給されているときに前記状態表示器が明るいレベルで点灯される。
【００１１】
本発明の第２実施形態によれば、前記状態表示回路は、前記半導体スイッチの前記制御入力と電気的に直列接続され、前記電気的負荷に電力が供給されていないときに前記状態表示器が点灯されず、前記電気的負荷に電力が供給されているときに前記状態表示器が点灯される。
【００１２】
本発明の他の実施形態によれば、ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置は、双方向性の半導体スイッチと、タイミング回路と、整流ブリッジと、トリガー回路と、光カプラー(optocoupler)と、点灯可能(illuminable)な状態表示器とを備える。前記双方向性の半導体スイッチは、前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続される。前記タイミング回路は、前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に接続され、タイミング信号を供給するための出力を備える。前記整流ブリッジは、前記タイミング信号を入力するために前記タイミング回路に接続されたＡＣ端子とＤＣ端子とを備える。前記トリガー回路は、前記整流ブリッジのＤＣ端子と電気的に直列接続され、ブレークオーバー電圧(a breake-over voltage)によって特徴づけられる。前記トリガー回路は、当該トリガー回路に印加される電圧が当該トリガー回路の前記ブレークオーバー電圧を超えた場合に制御電流を流すように作動する。前記光カプラーは、前記トリガー回路と電気的に直列接続された入力と、前記半導体スイッチの前記制御入力に接続された出力とを備える。前記トリガー回路と光カプラーの入力とが導通して前記制御電流を流すと、前記光カプラーの出力は、前記半導体スイッチの制御入力を通してゲート電流を流すように作動し、これにより、前記半導体スイッチを導通状態にする。点灯可能な状態表示器は、前記トリガー回路および前記光カプラーの入力と電気的に直列接続される。前記状態表示器は、前記電気的負荷に電力が供給されるときに点灯され、前記電気的負荷に電力が供給されないときには点灯されない。好ましくは、前記調光器は、前記光カプラーの入力及び前記トリガー回路と電気的に直列接続された電流制限回路を更に備え、該電流制限回路は、前記制御電流の大きさを制限するように作動する。
【００１３】
或いは、点灯可能な状態表示器は、前記トリガー回路と電気的に直列接続され、前記光カプラーの入力と電気的に並列接続されてもよい。従って、前記電流制限回路は、前記光カプラーの入力を通る電流の大きさを制限するために該光カプラーの入力と電気的に直列接続された第１電流制限部と、前記点灯可能な状態表示器を通る電流の大きさを制限するために該状態表示器と電気的に直列接続された第２電流制限部とを備える。
【００１４】
加えて、本発明は、更に、ＡＣ電源から電気的負荷に供給される電力量を制御するための負荷制御装置上に点灯可能な状態表示器を提供する方法を提供する。本方法は、（１）前記電気的負荷に供給される電力を制御するために前記電気的負荷と前記ＡＣ電源との間に導通制御可能なデバイスを電気的に直列接続するステップと、（２）タイミングキャパシターを通して充電電流を流すステップと、（３）前記充電電流を流すステップに応答してトリガーデバイスを通して制御電流を流すステップと、（４）前記制御電流を流すステップに応答して前記導通制御可能なデバイスの制御入力を通してゲート電流を流すステップとを含む。前記点灯可能な状態表示器は、前記制御電流を流すステップに応答して点灯するように作動する。好ましくは、前記点灯可能な状態表示器は、また、前記充電電流を流すステップに応答して点灯するように作動する。
【００１５】
図１は、状態表示器を有する調光器のユーザーインターフェイスを示す。
【００１６】
図２は本発明の第１実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図を示す。
【００１７】
図３は本発明の第２実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図を示す。
【００１８】
図４は本発明の第３実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図を示す。
【００１９】
図５は本発明の第４実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図を示す。
【００２０】
図６は本発明の第５実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下の本発明の詳細な説明のみならず、上述のサマリーについても、添付の図面と関連づければ、より良く理解することができる。本発明の説明の目的上、図面には目下好ましい実施形態を示し、全図面を通して同様の数字は同様の要素を表す。しかしながら、本発明は、ここに開示された特定の方法及び手段に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、状態表示器１２を備えた調光器１０のユーザーインターフェイスを示す。状態表示器１２は、調光器１０のボタン１４の一部として設けられ、調光器内部のＬＥＤ(Light Emitting Diode)から調光器のユーザーインターフェイスに光を導くための透明なプラスチック片から構成される。ボタン１４は、このボタン１４の作動が、接続された電灯負荷をオン及びオフにトグリングするように、調光器１０内部のメカニカルスイッチを制御する。ノブ(knob)１６は、接続された電灯負荷の強度(intensity)の調整を可能とするためにスロット(slot)１８に沿って設けられる。スロット１８の最上部(top)にノブ１６を移動させることは電灯負荷の強度を増加させ、スロット１８の最低部にノブ１６を移動させることは電灯負荷の強度を減少させる。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施形態による状態ＬＥＤ１４５を備えた２線式調光器を示す。調光器１００は、二つの接点、即ち交流（ＡＣ）電源１０４に接続されるホット端子と電灯負荷１０８に接続される調光ホット接点１０６とを備える。メカニカルスイッチＳ１０は、ユーザーインターフェイスのボタン１４の作動により、開状態と閉状態との間でトグリングされる。スイッチＳ１０が開状態のとき、ＡＣ電源１０４は、電灯負荷１０８から完全に切り離され、従って電灯負荷は点灯されない。調光器１００は、また、入力ノイズ／ＥＭＩフィルタリングのためにインダクタＬ１０を備える。
【００２４】
調光器１００は、電灯負荷１０８に供給される電流量を制御して電灯負荷の強度を制御するために、例えばトライアック１１０などの半導体スイッチを備える。トライアック１１０は、調光器１００のホット端子１０２と調光ホット端子１０６との間に接続され、電灯負荷１０８に電力を供給するために調光ホット端子に調光ホット電圧(a dimmed-hot voltage)を供給する。調光ホット電圧は、当業者に知られているようなフェーズカットＡＣ電圧波形を含み、ここでの電流は上記ＡＣ波形の各半サイクルの或る位相角の後にランプ負荷(lamp load)にしか供給されない。
【００２５】
タイミング回路１２０は、インダクタＬ１０と調光ホット端子１０６との間に接続された抵抗キャパシター（ＲＣ）回路から構成され、ポテンショメーターＲ１０とキャパシターＣ１０を備える。タイミング回路１２０は、点火電圧(firing voltage)を制御し、この点火電圧は、キャパシターＣ１０の電極間の電圧であり、各半サイクルにおける選択位相角(a selected phase angle)の後にトライアック１１０をターンオンさせるためのものである。キャパシターＣ１０の充電時間は、トライアック１１０が導通を開始する上記選択位相角を変更するために、ポテンショメーターＲ１０の抵抗変化に応答して変わる。
【００２６】
ダイアック(diac)１３０は、トライアック１１０のゲートまたは制御入力と直列接続され、トリガーデバイス(a triggering device)として採用される。ダイアック１３０は、ブレークオーバー電圧（例えば３０Ｖ）を有し、キャパシターＣ１０上の点火電圧がダイアックのブレークオーバー電圧を超えたときのみ、トライアックのゲートからの電流又はトライアックのゲートへの電流を通過させる。電流が、正の半サイクルの期間にトライアック１１０のゲートに電流が流れ込み、負の半サイクルの期間にトライアックのゲートから電流が流れ出す。電流制限抵抗Ｒ１２は、トライアック１１０のゲートに流れ込む電流と、このゲートから流れ出す電流を制限し、正負の両方の半サイクルにおけるゲート電流のバランスをとる。
【００２７】
調光器１００は、また、状態ＬＥＤ回路１４０を備え、それは、トライアック１１０のゲートと直列接続される。状態ＬＥＤ回路１４０は、整流ブリッジＢＲ１０の内部に状態ＬＥＤ１４５を備え、整流ブリッジＢＲ１０は、ダイオードＤ１０，Ｄ１２，Ｄ１４，Ｄ１６を含む。ブリッジＢＲ１０のＡＣ端子ＡＣ１，ＡＣ２の第１ペアは、ダイアック１３０、電流制限抵抗Ｒ１２、トライアック１１０のゲートと電気的に直列接続される。ＬＥＤ１４５のアノードは、ブリッジＢＲ１０の正出力ＤＣ端子ＤＣ＋と接続され、このＬＥＤのカソードは、上記ブリッジの負出力ＤＣ端子ＤＣ−と接続されて、両方の半サイクルの期間にＬＥＤを通して適切な方向に電流が流れることを確保する。正の半サイクルの期間では、電流は、ダイオードＤ１０、ＬＥＤ１４５、ダイオードＤ１２を通して流れる。負の半サイクルについては、電流は、ダイオードＤ１４、ＬＥＤ１４５、ダイオードＤ１６を通して流れる。
【００２８】
スイッチＳ１０が開状態のとき、ＡＣ電源１０４は、電灯負荷１０８と調光器１００の回路の残りから切り離される。従って、状態ＬＥＤ１４５は電灯負荷１０８がオフのときには点灯しない。しかしながら、スイッチＳ１０が閉じられると、電灯負荷１０８に電力が供給され、状態ＬＥＤ１４５がトライアック１１０のゲート電流によって点灯される。
【００２９】
調光器１００のユーザーインターフェイスのために望ましい美観(aesthetic)を提供するためには、状態ＬＥＤは、電灯負荷１０８がオンのときに一定の強度で点灯されるべきである。状態ＬＥＤ１４５が一定の強度で点灯されるためには、ＬＥＤを流れる平均電流が実質的に一定でなければならない。電流制限抵抗Ｒ１２が両方の半サイクルの期間でＬＥＤ１４５を通る電流を制限してそのバランスをとるので、ＬＥＤ１４５を通る平均電流とＬＥＤ１４５の強度が実質的に一定になる。好ましくは、図１において、ＬＥＤ１４５を通る平均電流の大きさは概ね１．５ｍＡである。
【００３０】
図３は、本発明の第２実施形態による状態ＬＥＤ２４５を備えた２線式調光器２００を示す。この実施形態では、状態ＬＥＤ回路２４０は、タイミング回路２２０の点火キャパシターＣ２０と直列である。状態ＬＥＤ２４５は、整流ブリッジＢＲ２０の内部に設けられ、両方の半サイクルにおいて適切な方向にＬＥＤを通して電流が流れることを確保する。キャパシターＣ２０が各半サイクルの期間で充電されているとき、電流は、ポテンショメーターＲ２０、状態ＬＥＤ２４５、キャパシターＣ２０を通して流れる。ブリッジＢＲ２０のノードＡＣ１での電圧がダイアック１３０のブレークオーバー電圧を超えると、キャパシターＣ２０は状態ＬＥＤ２４５を通して放電する。従って、この第２実施形態の状態ＬＥＤ２４５は、キャパシターＣ２０が充電しているときと放電しているときに電流を流す。状態ＬＥＤ２４５は、ＡＣ電源１０４の各ラインサイクルの期間に４パルスの電流を流す。ポテンショメーターＲ２０は、好ましくは、１００ｋΩの最大抵抗を有する。キャパシターＣ２０の容量は、好ましくは０．１５μＦである。
【００３１】
キャパシターＣ２０の平均充電電流は、実質的に、調光器２００の点火角（即ち、キャパシターの充電時間）に依存せずに一定である。各半サイクルについて、キャパシターＣ２０の電圧Ｖｃは、ダイアック１３０のブレークオーバー電圧と概ね同じ最大値に到達する。従って、次の数式１から、キャパシターＣ２０に蓄積する電荷Ｑｃは、各半サイクルで実質的に同じである。
Qc=C*Vc                                         （数式１）
ここで、Ｃは、キャパシターＣ２０の容量である。ここで次のことに注意されたい。キャパシターＣ２０に蓄積される電荷は、時間に関する充電電流の積分に等しく、即ち次の数式２のようである。
Qc＝∫ic(t)dt                                   （数式２）
そして、平均充電電流IC-AVは、時間に関する充電電流の積分を積分区間で除算したものに等しく、即ち次の数式３のようである。
IC-AV=(1/T)*∫ic(t)dt                             （数式３）
ここで、Ｔは、ライン周波数（即ち、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の周期である。従って、蓄積した電荷Ｑｃが実質的に一半サイクルから次の半サイクルにかけて一定であるので、キャパシターＣ２０の平均充電電流IC-AVは実質的に一定である。
【００３２】
平均充電電流と平均ゲート電流は両方とも実質的に一定であるので、状態ＬＥＤ２４５を流れる全電流と状態ＬＥＤ２４５の強度もまた一定である。好ましくは、平均充電電流の大きさは約０．２ｍＡであり、従って図３の状態ＬＥＤ２４５を流れる全平均電流の大きさは約１．７ｍＡである。
【００３３】
状態ＬＥＤ回路２４０は、キャパシターＣ２０と直列に設けられ、状態ＬＥＤ２４５は、電灯負荷１０８がオフのときに調光レベルに設定されることができる。抵抗Ｒ２４は、調光器２００におけるスイッチＳ１０と並列に設けられる。スイッチＳ１０が開いているとき、抵抗Ｒ２４は、タイミング回路２２０のキャパシターＣ２０を充電するための経路を提供する。この抵抗は、キャパシターＣ２０が各半サイクルでダイアック１３０のブレークオーバー電圧にまで充電されることがないように、好ましくは、十分に大きな値（例えば４４０ｋΩ）を有する。従って、状態ＬＥＤ２４５は、キャパシターＣ２０のみの充電電流により点灯される。充電電流は実質的にトライアック１１０のゲート電流よりも小さいので、状態ＬＥＤは電灯負荷１０８がオフのときに調光レベル(dim level)で点灯する。調光レベルは、好ましくは、暗い部屋でユーザーインターフェイスの状態表示器１２を見ることができる程度に十分に明るいが、電灯負荷１０８がオンのときの輝度レベルに対しては十分に識別可能な程度に暗い。
【００３４】
図４は、本発明の第３実施形態による状態ＬＥＤ３４５を備えた２線式調光器３００を示す。調光器３００は、ポテンショメーターＲ３０、較正抵抗Ｒ３１、キャパシターＣ３０から構成されるタイミング回路３２０を備え、先の２つの実施形態のタイミング回路と同様に動作する。
【００３５】
調光器３００は、また、トリガー回路３３０を備え、トリガー回路３３０は、二つのトランジスタＱ３０，Ｑ３２と、二つの抵抗Ｒ３２，Ｒ３３と、ツェナーダイオードＺ３０を備える。トリガー回路３３０は、先の２つの実施形態の回路のダイアックと同様に動作する。トリガー回路３３０に印加される電圧がツェナーダイオードＺ３０のブレークオーバー電圧を超えると、このツェナーダイオードは導通して電流を流し始める。ツェナーダイオードＺ３０のブレークオーバー電圧は、好ましくは３０Ｖである。トランジスタＱ３０は、抵抗Ｒ３３の端子間の電圧がトランジスタＱ３０の必要なベースエミッタ電圧に到達すると導通を開始する。そして、電圧が抵抗Ｒ３２の端子間に発生し、それはトランジスタＱ３２に導通を開始させる。これは、本質的には、ツェナーダイオードが導通を停止すると共にトリガー回路３３０の電圧が約ゼロに低下するように、ツェナーダイオードＺ３０を短絡させる。トリガー回路３３０を通る電流のパルスは、キャパシターＣ３０から流れ出して光カプラー３５０のフォトダイオード３５５を通り、それは、電流が正の半サイクルにおいてトライアック１１０のゲートに流れ込み、負の半サイクルにおいてそのゲートから流れ出すことを可能にする。
【００３６】
調光器３００は、更に電流制限回路３６０を備え、電流制限回路３６０は、トランジスタＱ３４と二つの抵抗Ｒ３５，Ｒ３６とツェナーダイオードＺ３２とから構成される。トリガー回路３３０が電流を流し始めた後、この電流は、光カプラー３５０のフォトダイオード３５５、トランジスタＱ３４、抵抗Ｒ３６を通って流れる。抵抗Ｒ３６の端子間の電圧にトランジスタＱ３４のベースエミッタ電圧を加えた値がツェナーダイオードＺ３２のブレークオーバー電圧を超えると、トランジスタＱ３４は線形領域に入って動作し、このトランジスタのエミッタから流れ出す電流を制限する。抵抗Ｒ３６の抵抗値は、好ましくは４７０Ωであり、ツェナーダイオードＺ３２のブレークオーバー電圧は、好ましくは３．３Ｖである。これらの値は電流制限回路３６０の電流制限を約６ｍＡに設定する。
【００３７】
状態ＬＥＤ３４５は、トリガー回路３３０、光カプラー３５０のフォトダイオード３５５、電流制限回路３６０と直列に設けられる。電流制限回路３６０が一半サイクルから次の半サイクルにかけて状態ＬＥＤ３４５を流れる電流を制限してそのバランスをとるので、上記状態ＬＥＤを流れる平均電流とその状態ＬＥＤの強度は実質的に一定のままである。スイッチＳ１が開いているときに調光器３００の回路に電力が供給されないので、状態ＬＥＤ３４５は、電灯負荷がオフのときには点灯されない。
【００３８】
図５は、本発明の第４実施形態による状態ＬＥＤ４４５を備えた２線式調光器４００を示す。第２実施形態と同様に、状態ＬＥＤ回路４４０は、タイミング回路３２０のキャパシターＣ３０と直列に設けられる。状態ＬＥＤ４４５は、整流ブリッジＢＲ４０の内部に設けられ、両方の半サイクルにおいて電流がＬＥＤを通って流れることを確保する。抵抗Ｒ４４は、スイッチＳ１と並列に設けられ、電灯負荷がオフのときに状態ＬＥＤ４４５を調光レベルで点灯させる。
【００３９】
図６は、本発明の第５実施形態による状態ＬＥＤ５４５を備えた２線式調光器５００を示す。調光器５００は、新規な電流制限回路５６０を備え、この電流制限回路５６０は、二つのトランジスタＱ５４Ａ，Ｑ５４Ｂと三つの抵抗Ｒ５５，Ｒ５６Ａ，Ｒ５６ＢとツェナーダイオードＺ５２から構成される。光カプラー３５０のフォトダイオード３５５は、第１電流制限部と直列に設けられ、第１電流制限部は、第１トランジスタＱ５４Ａと抵抗Ｒ５６Ａから構成される。第１電流制限部は、フォトダイオード３５５を通して流れる電流を制限するように作動する。状態ＬＥＤ５４５は、第２電流制限部、即ち第２トランジスタＱ５４Ｂ及び抵抗Ｒ５６Ｂと直列に設けられ、この第２電流制限部は、上記状態ＬＥＤを通る電流を制限するように作動する。従って、電流制限回路５６０は、抵抗Ｒ５６Ａ，Ｒ５６Ｂの抵抗値によって設定されるような状態ＬＥＤ５４５及びフォトダイオード３５５に対する二つの別個の電流制限をそれぞれ可能とする上記二つの電流制限部を備える。ツェナーダイオードＺ５２のブレークオーバー電圧は、好ましくは３．３Ｖである。
【００４０】
特定の実施形態と関連づけて本発明を説明したが、当業者には、他の多くのバリエーション、変形、および他の使用は明らかである。従って、本発明は、本明細書の上記特定の開示内容に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】状態表示器を有する調光器のユーザーインターフェイスを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図５】本発明の第４実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図６】本発明の第５実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図７】本発明の関連技術を示す回路図である。
【図８】本発明の関連技術を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０；調光器
１２；状態表示器
１００，２００，３００，４００，５００；２線式調光器
１０２；ホット端子
１０６；調光ホット端子
１１０；トライアック
１２０，２２０，３２０；タイミング回路
１３０；ダイアック
１４０，２４０，４４０；状態ＬＥＤ回路（状態表示回路）
１４５，２４５，４４５；ＬＥＤ（状態表示器）
３３０；トリガー回路
３５０；光カプラー
３６０，５６０；電流制限回路
【図１】
2008541403.tif 000003
【図２】
2008541403.tif 000004
【図３】
2008541403.tif 000005
【図４】
2008541403.tif 000006
【図５】
2008541403.tif 000007
【図６】
2008541403.tif 000008
【図７】
2008541403.tif 000009
【図８】
2008541403.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月9日(2008.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【図１】状態表示器を有する調光器のユーザーインターフェイスを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図５】本発明の第４実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【図６】本発明の第５実施形態による状態ＬＥＤを備える２線式調光器の回路図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2008541403.tif 000011