(57)【要約】  負荷制御装置の電源は、ＡＣ電源と負荷と直列に配置されるとともに、負荷制御装置の制御器に電力供給をするために実質的ＤＣ電圧を生成する。電源は、ＡＣ電源によって提供される電圧の実質的に全電圧を負荷に提供するように動作可能であるとともに、通電制御可能な装置と、トリガ装置と、充電回路とを具備する。充電回路は、エネルギー蓄積装置を充電するとともに、通電制御可能な装置が通電不能であるときに負荷に電流を流すように動作可能である。通電制御可能な装置は、エネルギー蓄積装置が所定のエネルギー量を充電したときに、全負荷電流を通電開始する。通電制御可能な装置が通電開始する前には、エネルギー蓄積装置を充電可能にさせるために、トリガ回路のブレークオーバー電圧と実質的に同一である最小電圧のみが電源を挟んで発生する。
2008546369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電制御可能な装置が通電可能であるときに、ＡＣ電源から負荷に負荷電流を通電するように適合した通電制御可能な装置と、
前記通電制御可能な装置を通電可能にするトリガ回路と、
前記通電制御可能な装置が通電不能であるときに、エネルギー蓄積装置を充電する充電回路と、
を具備し、
前記充電回路は、前記通電制御可能な装置が通電不能である時間期間に、前記ＡＣ電圧の実質的に全部を負荷に利用可能にするように、前記ＡＣ電圧のピーク値に対して、相対的に低い電圧降下を課し、
前記トリガ回路は、前記エネルギー蓄積装置が所定のエネルギー量を充電したら、前記通電制御可能な装置を通電可能にするように動作可能であることを特徴とする、ＡＣ電源のＡＣ電圧からエネルギー蓄積装置を充電するＡＣ負荷に直列に配置される電源。
【請求項２】
前記エネルギー蓄積装置は、蓄積キャパシタであることを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記充電回路は、前記通電制御可能な装置を挟んで接続された整流器を具備するとともに、ＤＣ電圧を前記蓄積キャパシタに供給することを特徴とする請求項２に記載の電源。
【請求項４】
前記整流器は、ブリッジ整流器であることを特徴とする請求項３に記載の電源。
【請求項５】
前記通電制御可能な装置は、半導体スイッチを具備することを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項６】
前記半導体スイッチは、トライアックであることを特徴とする請求項５に記載の電源。
【請求項７】
前記トリガ回路は、半導体トリガ装置であることを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項８】
前記半導体トリガ装置は、シリコン双方向スイッチ、ダイアック、又はツェナーダイオードであることを特徴とする請求項７に記載の電源。
【請求項９】
前記トリガ回路は、ツェナーダイオードと、２つの半導体スイッチとを具備することを特徴とする請求項１に記載の電源。
【請求項１０】
電気的負荷とＡＣ電源との間に直列電気接続で配置されるように適合している電源であり、
通電制御可能な装置が通電可能であるときは、前記ＡＣ電源から前記電気的負荷に負荷電流を通電するように適合している前記通電制御可能な装置と、
前記通電制御可能な装置の制御入力に接続され、前記通電制御可能な装置を通電可能にするためのトリガ回路と、
前記通電制御可能な装置が通電不能であるときに、エネルギー蓄積キャパシタを挟んでＤＣ電圧を生成するように前記エネルギー蓄積キャパシタを充電するように動作可能である充電回路と、
を具備し、
前記電源はＤＣ電圧を生成するように動作可能であり、
前記通電制御可能な装置は、前記制御入力を具備し、
前記充電回路は、前記通電制御回路が通電不能である時間の間に、前記ＡＣ電圧の実質的に全部を前記負荷に利用可能であるように、前記ＡＣ電源のＡＣ電圧のピーク値に対して、相対的に低い電圧降下をもたらし、
前記充電回路は、前記通電制御可能な装置が通電可能であるときに、前記エネルギー蓄積キャパシタの充電を中止するように動作可能であり、
前記トリガ回路は、前記エネルギー蓄積キャパシタが充電開始するように、前記ＤＣ電圧に応答して前記通電制御可能な装置を通電可能にするように動作可能であることを特徴とする電源。
【請求項１１】
電気的負荷とＡＣ電源との間に直列電気接続で接続されるように適合している電気的負荷の遠隔制御装置であり、
前記電気的負荷を制御するための制御情報を送信するように動作可能である通信回路と、
前記通信回路に接続され、前記通信回路に前記制御情報を提供する制御器と、
前記電気的負荷と前記ＡＣ電源との間に直列電気接続で接続されるとともに、前記通信回路と前記制御器とに電源供給するためのＤＣ電圧を生成するように動作可能であるように適合した電源と、
を具備し、
前記電源は、エネルギー蓄積装置を充電するための充電回路を具備し、前記充電回路は、前記エネルギー蓄積装置が充電している時間の間に、前記ＡＣ電源の実質的に全部が前記負荷に利用可能であるように、前記ＡＣ電源のＡＣ電圧のピーク値に対して、相対的に低い電圧降下をもたらすことを特徴とする電気的負荷の遠隔制御装置。
【請求項１２】
前記電源は、
第１の通電制御可能な装置が通電可能なときに、前記ＡＣ電源から前記負荷に負荷電流を通電するように適合している第１の通電制御可能な装置と、
前記第１の通電制御可能な装置の制御入力に接続され、前記第１の通電制御可能な装置を通電可能にするためのトリガ回路と、
をさらに具備し、
前記第１の通電制御可能な装置は、前記制御入力を具備し、
前記充電回路は、前記第１の通電制御可能な装置が通電不能なときに、前記エネルギー蓄積装置を充電するように動作可能であるとともに、前記トリガ回路は、前記エネルギー蓄積装置が所定のエネルギー量を充電したときに、第１の通電制御可能な装置を通電可能にするように動作可能であることを特徴とする請求項１１に記載の遠隔制御装置。
【請求項１３】
前記制御器に接続され、第２の通電制御可能な装置を通電可能にするための制御入力を具備する前記第２の通電制御可能な装置と、
前記第２の通電制御可能な装置と直列電気接続で接続された抵抗と、
をさらに具備し、
前記第２の通電制御可能な装置と前記抵抗との直列の組み合わせは、前記エネルギー蓄積装置と並列電気接続で接続され、
前記制御器は、前記通信回路が前記制御信号を送信していないときに、前記第２の通電制御可能な装置を通電可能にさせるように動作可能であることを特徴とする請求項１２に記載の遠隔制御装置。
【請求項１４】
ＡＣ電源と電気的負荷との間に直列電気接続で配置されるように適合する遠隔制御装置内でＤＣ電圧を生成する方法であり、
通電制御可能な装置を、前記ＡＣ電源と前記電気的負荷との間に直列電気接続で接続する段階と、
前記通電制御可能な装置が通電不能であるときは、充電回路を通してエネルギー蓄積装置を充電する段階と、
前記エネルギー蓄積装置を充電する段階に応答して前記通電制御可能な装置を通電可能にさせる段階と、
前記通電制御可能な装置を通電可能にする段階に応答して前記エネルギー蓄積装置の充電を中止する段階と、
を具備し、
前記通電制御可能な装置は制御入力を具備し、
前記充電回路は、前記通電制御可能な装置が通電不能である時間の間に、前記ＡＣ電圧の実質的に全部を前記負荷に利用可能であるように、前記ＡＣ電圧のピーク値に対して、比較的低い電圧降下をもたらすことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記エネルギー蓄積装置は、キャパシタであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
通電制御可能な装置を通電可能にさせる段階は、
前記エネルギー蓄積装置が所定のエネルギー量を充電したときに、前記通電制御可能な装置を通電可能にする段階であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、両者とも本願と同一の発明の名称を具備する、２００５年６月６日に出願された共同出願米国仮出願第６０／６８７，６９１号と２００５年１１月１８日に出願された共同出願米国仮出願第６０／７３８，０８３号とからの優先権を主張する。両仮出願の開示内容全体は、引用によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、モーター、例えばファンモーターを、前記ファンモーターと同一の、または前記ファンモーターが接続された筐体内部に具備された光源と共に、個別に制御するための装置に関連する。より詳細には、本発明は、光源及びファンモーターの個別の制御を提供するための遠隔制御装置のための電源に関連する。
【背景技術】
【０００３】
ランプをファンモーターと同一の筐体内に具備することが好ましいことが度々ある。ランプ及びファンモーターは、度々並列に配線されるので、ランプ及びファンモーターは、通常前記ランプ及び前記ファンモーターから離隔して設置されたスイッチから共に制御される。図１Ａは、従来技術のライト及びファンモーター制御システム１０を示す。システム１０は、交流（ＡＣ）電源１４と２つの負荷であるファンモーター１６及び光源負荷１８との間に接続された維持（ｍａｉｎｔａｉｎｅｄ）スイッチ１２を具備する。ファンモーター１６及び光源負荷１８は、スイッチ１２が閉の場合に、ファンモーター１６及び光源負荷１８が両方にオンとなるとともに、スイッチ１２が開の場合に、ファンモーター１６及び光源負荷１８は両方にオフになるように、並列に接続されている。
【０００４】
また、ウォールステーションのように、遠隔位置から光源負荷と同時にファンモーターを個々に制御するための種々の構成法がある。図１Ｂは、交流電源１４に接続されたデュアルライト及びファンの速度制御２２を具備する従来技術のライト及びファンモーター制御システム２０を示す。デュアルライト及びファンの速度制御２２は、負荷の個別の制御を可能にするように、ファンモーター１６に接続された第１出力と光源負荷１８に接続された第２出力との２つの出力を有する。さらに、デュアルライト及びファンの速度制御２２は、ファンモーター１６が回転する速度を調節するためのファン速度回路と、光源負荷１８の強度を変更するための調光器回路とを具備する。デュアルライト及びファンの速度制御２２は、度々、標準的な電気的ウォールボックスに固定されるとともに、ユーザーが光源負荷及びファンモーターを個別に制御することを可能にするユーザーインターフェースを具備する。
【０００５】
しかしながら、デュアルライト及びファンの速度制御２２は、前記制御及び前記負荷、即ち、光源負荷１８及びファンモーター１６との間に接続される２つの別々の配線を必要とする。もしこれらの２つの接続が前記ウォールボックスとランプ及び前記ファンモーターを具備する筐体との間に提供されないならば、前記光源負荷及び前記ファンモーターの個別の制御は、不可能となる。さらに、図１Ｂのシステム２０内では、１つのデュアルライト及びファンの速度制御２２を具備することが可能であるに過ぎないとともに、このように、ライト強度及びファンの速度を調節することを可能にする１つのユーザーインターフェースを有することが可能であるに過ぎない。１箇所より多くの位置からのファンモーター及び光源負荷の制御は、このシステムでは可能でない。
【０００６】
このように、同一の筐体内に設置されるファンモーター及び光源負荷を、遠隔位置から個々に制御するための高信頼の手段を構成することが好ましい。消費者は、標準的な単柱単投壁面スイッチで制御されるランプが以前に占有していた位置に、ファンモーター及び付属ランプを設置することを望みうるので、二線式制御装置を使用して、ファンモーターと同様に付属ランプを個々に制御可能であるのが好ましい。二線式制御装置は、２つの電気接続（１つは、交流電源への接続であるとともに、他方は、ランプ及びファンモーターを具備する筐体への接続）のみを有するとともに、ニュートラル接続は有しない制御装置である。図１Ａで示すように、この種のシステムは、具体的に、交流電源及びランプ／ファンの間に直列電気接続されたスイッチを具備するに過ぎず、かつスイッチが格納された電気的ウォールボックス内には利用可能なニュートラル接続はない。既存の構築配線を使用してファンモーター及びランプを個々に制御するのが好ましいので、ランプ／ファン装置に遠隔ウォールステーションを接続する単一の対配線を具備する既存の構築配線上で個別の制御を可能にする手段を開発することが必要である。
【０００７】
そのような遠隔ウォールステーションは、ユーザーインターフェースからの入力を受信するマイクロコントローラを具備するのが好ましいとともに、光源負荷及びファンモーターの筐体内で負荷制御装置と通信するためのマイクロコントローラを具備するのが好ましい。マイクロコントローラに実質的に直流電流（ＤＣ）電圧で電力供給するために、前記ウォールステーションは直流電源も具備する必要がある。
【０００８】
このように、可能な限り多くの電圧を交流電源から負荷（または他の負荷制御装置）に供給するとともに、マイクロコントローラ及び他の低電圧回路に電力供給するために最小量の電力を前記交流電源から派生させる二線式負荷制御装置に対する電源の需要は存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、交流電源の交流電圧からエネルギー蓄積装置を充電するために、交流負荷に直列に配置される電源を構成する。前記電源は、通電制御可能な装置と、トリガ回路と、充電回路とを構成する。前記通電制御可能な装置は、前記通電制御可能な装置が通電可能であるときに、負荷電流を前記交流電源から前記負荷に通電するように適合している。前記トリガ回路は、通電制御可能な装置を通電可能にするように動作可能である。前記充電回路は、前記通電制御可能な装置が通電可能になる前の時間期間の間にエネルギー蓄積装置を充電するように動作可能である。前記充電回路は、通電制御可能な装置が導電不能である時間の間に、交流電圧の実質的に全部が前記負荷に利用可能であるように、前記交流電圧のピークに対して、相対的に低い電圧降下をもたらす。前記トリガ回路は、前記エネルギー蓄積装置が所定のエネルギー量を充電した場合に、前記通電制御可能な装置を通電可能にするように動作可能である。
【００１０】
本発明は、電気的負荷及び交流電源の間に直列電気接続で配置されるように適合するとともに、直流電圧を生成するように動作可能である、電源をさらに構成する。前記電源は、制御入力とトリガ回路と充電回路とを有する通電制御可能な装置を具備する。前記通電制御可能な装置は、前記通電制御可能な装置が通電可能であるときに、負荷電流を前記交流電源から前記電気的負荷に通電するように適合している。前記トリガ回路は、前記通電制御可能な装置を通電可能にするための、通電制御可能な装置の制御入力に接続してある。前記充電回路は、前記通電制御可能な装置が導電不能であるときに、前記直流電圧がエネルギー蓄積キャパシタを挟んで生成されるように、エネルギー蓄積キャパシタを充電するように動作可能である。前記充電回路は、前記通電制御可能な装置が通電不能である場合に、前記交流電圧の全部が実質的に前記負荷に利用可能であるように、前記交流電源の交流電圧のピーク値に対して、相対的に低い電圧降下をもたらす。前記充電回路は、前記通電制御可能な装置が通電可能であるときに、エネルギー蓄積キャパシタの充電を中止するように動作可能である。前記トリガ回路は、前記エネルギー蓄積キャパシタを充電開始させるように、前記直流電圧に応答して、前記通電制御可能な装置を通電可能にするように動作可能である。
【００１１】
本発明の他の構成によると、電気的負荷の遠隔制御装置は、前記電気的負荷と交流電源のとの間に、直列電気接続で接続されるように適合している。前記遠隔制御装置は、通信回路と、制御器と、電源とを具備する。前記通信回路は、前記電気的負荷を制御するための制御情報を送信するように動作可能である。前記制御器は、前記通信回路に前記制御情報を提供するために前記通信回路に接続してある。前記電源は、前記電気的負荷と前記交流電源との間で、直列電気接続で接続されるように適合しているとともに、前記通信回路と前記制御器とに電力供給するように直流電圧を生成するように動作可能である。前記電源は、エネルギー蓄積装置を充電するための充電回路を具備する。前記充電回路は、前記エネルギー蓄積装置が充電している時間の間に、交流電圧の実質的に全部を前記負荷に利用可能にするように、前記交流電源の交流電圧のピーク値に対して、相対的に低い電圧降下をもたらす。
【００１２】
加えて、本発明は、交流電源と電気的負荷との間に、直列電気接続で配置されるように適合した遠隔制御装置内で直流電圧を生成する方法を構成する。本発明は、（１）交流電源と電気的負荷との間に、通電制御可能な装置を直列電気接続で接続する段階と、（２）前記通電制御可能な装置が通電不能であるときに、充電回路を通してエネルギー蓄積装置を充電する段階と、（３）エネルギー蓄積装置を充電する段階に応答して、前記通電制御可能な装置を通電可能にさせる段階と、（４）通電制御可能な装置を通電可能にさせる段階に応答して、前記エネルギー蓄積装置の充電を中止する段階とを具備し、前記通電制御可能な装置は、制御入力を有することを特徴とする。前記充電回路は、通電制御可能な装置が通電不能である時間の間に、交流電圧の実質的に全部を前記負荷に利用可能にするように、前記交流電圧のピーク値に対して、相対的に低い電圧降下をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照した本発明の後述の説明から明らかになる。
【００１４】
本発明は、ここで、図面の参照とともに、後述の詳細な説明によって、より詳細に説明される。
【００１５】
上述の要旨と同様に、後述の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付図面を伴って読むと、より良く理解される。本発明を説明する目的のために、現在好ましい実施形態を、同様の符号が図面内の種々の図を通して類似の部分を表すように図面内で示しているが、本発明は、開示されている特定の方法及び手段に限定されないことを理解する。
【００１６】
公知であるように、ランプ及びファンモーターは、具体的には同一のハウジング内にパッケージされる。前記ランプ及びファンモーターを、同一の遠隔位置、例えばウォールステーションから個別に制御可能であるのが好ましい。しかしながら、前記ランプ及び前記ファンモーターを制御するための２つの前記回路は、具体的には異なる。前記ランプは、具体的には位相角調光器である直列スイッチで制御しても良い。前記ファンモーターは、「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＱＵＩＥＴ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＭＯＴＯＲ  ＳＰＥＥＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ」という発明の名称が付され、本願と同一の日に出願された、共同出願で同時係属している米国特許出願（代理人整理番号第０４−１１７０１−Ｐ２号）で開示されている、ファンモーターに並列接続した分路スイッチで制御しても良い。その開示内容の全体は、引用によって本明細書に組み込まれる。
【００１７】
ライト及びファンモーターの個別の制御のためのシステム１００のブロック図は、図２に示している。前記システムは、交流電源１０２及びライト／モーター制御部１０６との間に直列に接続された複数のウォールステーション１０４、即ち遠隔制御を具備する。ライト／モーター制御部１０６は、ファンモーター１０８の速度と、光源負荷１０９の強度との両方を制御するように動作可能である。ライト及びファンモーターの個別の制御のためのシステム１００は、「ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＳ  ＡＮＤ  ＭＯＴＯＲＳ」という発明の名称が付され、本願と同一の日に出願された、共同出願で同時係属している米国特許出願（代理人整理番号第０５−１２１４３−Ｐ２号）でより詳細に説明している。その開示内容の全体は、引用によって本明細書に組み込まれる。
【００１８】
図２のシステム１００では、ファンモーター１０８及び光源負荷１０９の動作のためのライト／モーター制御部１０６に、交流電源１０２から実質的に十分な交流電圧を提供するのが好ましい。ウォールステーション１０４は直列電気接続で接続されているので、各ウォールステーション１０４を挟んだ電圧降下を最小化するのが好ましい。このように、ウォールステーション１０４の低電圧回路に電力供給する内部直流電源を充電するために、各ウォールステーション１０４を挟んで無視しえない電圧を発生させるのは好ましくない。
【００１９】
図３は、電源１１０と、制御器１１２と、ユーザーインターフェース１１４と、通信回路１１６とを具備するウォールステーション１０４の簡単化されたブロック図である。電源１１０は、第１電気的端子Ｈ１と、第２電気的端子Ｈ２との間に直列に構成する。電源１１０は、制御器１１２、ユーザーインターフェース１１４、及び通信回路１１６に電力供給するために、直流電圧ＶＣＣを提供する。制御器１１２は、マイクロコントローラとして実施するのが好ましいが、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）や、マイクロプロセッサや、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような任意の適した処理装置であっても良い。
【００２０】
ユーザーインターフェース１１４は、ユーザーからの入力を受信するための複数のボタンを具備するとともに、フィードバックを前記ユーザーに提供するための複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を具備する。制御器１１２は、ユーザーインターフェース１１４のボタンからの制御入力を受信するとともに、ＬＥＤの動作を制御する。ユーザーインターフェース１１４はまた、無線送信器、例えば赤外線（ＩＲ）または電波（ＲＦ）遠隔制御からの入力を受信するための無線通信ポートも具備しても良い。
【００２１】
制御器１１２はまた、ライト／モーター制御部１０６に制御情報を送受信するための通信回路１１６と、システム１００の他のウォールステーション１０４とに接続する。制御情報は、制御器１１２と通信回路１１６との間で、データ信号１１７Ａを介して送信する。通信回路１１６は、交流電源１０２から、ウォールステーション１０４を経由して、ライト／モーター制御部１０６に接続されている直通線上の通信変圧器１１８を経由して、前記制御情報を送受信する。通信変圧器１１８は、ウォールステーション１０４の端子Ｈ１，Ｈ２に直列電気接続で接続されている主巻線１１８Ａと、通信回路１１６に接続された二次巻線１１８Ｂとを有する。
【００２２】
制御器１１２は、通信可能化制御信号１１７Ｂを通信回路１１６に提供する。通信可能化制御信号１１７Ｂが高、即ち電源１１０の直流電圧ＶＣＣと実質的に同一であるときは、通信回路１１６はライト／モーター制御部１０６と他のウォールステーション１０４とに制御情報を送信するように動作可能である。通信回路１１６は、前記制御情報を送信するときは、電源１１０から実質的に定常な電流、例えば１２ｍＡを引き込む。通信可能化制御信号１１７Ｂが低である、即ち、回路共通（ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃｏｍｍｏｎ）に実質的に同一であるときは、前記通信回路は非動作になるとともに、電源１１０から実質的に最小限度の電流を引き込む。
【００２３】
ウォールステーション１０４は、通信可能化制御信号１１７Ｂに応答して、電源１１０から実質的に定常な電流を引き込むように動作可能であるダミー負荷１１９をさらに具備する。ダミー負荷１１９の動作は、以下でより詳細に説明される。
【００２４】
図４Ａを参照する。ウォールステーション１０４の電源１１０を、より詳細に示している。電源１１０は、半導体スイッチ、例えばトライアック１２０のような通電制御可能な装置を具備する。前記通電制御可能な装置は、リレー、または反直列接続した２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、または絶縁されたゲート双極型接合トランジスタ（ＩＧＢＴ）などの他の型の半導体スイッチで実施しても良い。トライアック１２０は、端子Ｈ１，Ｈ２の間に直列に接続する２つの主負荷端子を有する。トライアック１２０は、ゲートの入力（即ち制御入力）に依存して選択的に通電可能にするように動作可能である。トライアック１２０は、前記トライアックを通る電流がほぼ０になるとき（即ち、交流電源のゼロクロッシングで）通電不能になる。しかしながら、例えば、もし前記半導体スイッチを、反直列接続した２つの電界効果トランジスタで実施したならば、前記電界効果トランジスタは、ゲートの入力に依存して選択的に通電不能にするように動作可能である。
【００２５】
トライアック１２０のゲートは、トリガ回路１２２に接続する。トリガ回路１２２は、ダイアック、ＳＩＤＡＣ、シリコン双方向スイッチ（ＳＢＳ）、１つまたは複数のツェナーダイオード、比較器回路、またはトランジスタ回路として実施しても良い。制限抵抗１２４及び発火キャパシタ１２６を具備する抵抗−キャパシタ（ＲＣ）回路は、トライアック１２０を挟んで接続する。トリガ回路１２２は、トライアック１２０のゲートと、抵抗１２４及び発火キャパシタ１２６の結合点に直列に接続する。トリガ回路１２２は、ブレークオーバー電圧ＶＢＯを具備するとともに、発火キャパシタ１２６を挟む電圧がブレークオーバー電圧ＶＢＯを超過した場合に限ってトライアック１２０のゲートへの、及びトライアック１２０のゲートからの電流を通電する。制限抵抗１２４は、１０Ωの抵抗を有するのが好ましいとともに、発火キャパシタ１２６は、０．２μＦの容量を有するのが好ましい。
【００２６】
図４Ｂは、電源１１０のトリガ回路１２２の可能な実施例の簡単化された説明図である。トリガ回路１２２は、（４つのダイオード１４０，１４２，１４４，１４６を具備する）ブリッジ整流器と、２つのトランジスタ１５０，１５２と、２つの抵抗１５４，１５６と、ツェナーダイオード１５８とを具備する。トリガ回路１２２を挟む電圧が、ツェナーダイオード１５８のブレークオーバー電圧をほぼ超過するときに、前記ツェナーダイオードは、電流を通電開始する。ツェナーダイオード１５８のブレークオーバー電圧は、トリガ回路のブレークオーバー電圧ＶＢＯを定義する。抵抗１５６を挟んだ電圧が、トランジスタ１５０の必要とするベース−エミッタ電圧に到達すると、トランジスタ１５０は、通電を開始する。次いで、抵抗１５４を挟んで電圧が発生し、それがトランジスタ１５２の通電を開始させる。これによって、ツェナーダイオード１５８が通電を中止するように、ツェナーダイオード１５８を事実上「短絡」させるとともに、トリガ回路１２２を挟んだ電圧は、実質的に小さい電圧、即ち、前記ブリッジ整流器のダイオード１４０，１４２，１４４，１４６の２つの順方向電圧降下とトランジスタ１５０のベース−エミッタ間電圧とトランジスタ１５２の飽和電圧との和、具体的には１．７ボルトから２．５ボルトの範囲内に低下する。この動作によって、電流パルスの、発火キャパシタ１２６からトライアック１２０のゲートを通り、トリガ回路１２２を通る流れを発生させる。ダイオード１４０，１４２，１４４，１４６を具備するブリッジ整流器によって、両半周期で、トリガ回路１２２を通して電流が流れることが可能になる。
【００２７】
電源１１０はまた、発火キャパシタ１２６を挟んで接続する２つの端子ＡＣ１，ＡＣ２と、エネルギー蓄積装置、例えば蓄積キャパシタ１３０を挟んで直流電圧ＶＣＣを提供する２つの端子ＤＣ＋，ＤＣ−とをブリッジ整流器１２８を具備する充電回路を具備する。蓄積キャパシタ１３０を挟んで発生する電圧は、制御器１１２に電力を提供する。
蓄積キャパシタ１３０は、６８０μＦの容量を有するのが好ましい。ここで、単語「充電回路」は、エネルギー蓄積装置へのエネルギーの蓄積を発生させるための回路を意味するとともに、電荷をキャパシタ内へ蓄積させる回路に限定することを意図しない。
【００２８】
制限抵抗１２４は、ブリッジ整流器１２８及び蓄積キャパシタ１３０を通る充電電流を制限する。もしシステム１００内の電源１１０に直列接続されたインピーダンスが、蓄積キャパシタ１３０のピーク充電電流を適切なレベルに制限するのに十分であるならば、制限抵抗１２４は、短絡回路と置換しても良い。
【００２９】
発火キャパシタ１２６を挟んだ電圧でもあるブリッジ整流器１２８の端子ＡＣ１，ＡＣ２を挟んだ電圧が、トリガ回路１２２のブレークオーバー電圧ＶＢＯを超過した場合は、ゲート電流がトライアック１２０のゲートを通して流れるとともに、前記トライアックは、主負荷端子を通して電流を通電開始する。発火キャパシタ１２６は、トリガ回路１２２が通電を開始するときに、トライアック１２０のゲートを通るゲート電流を発生させるために、常に十分な充電を提供する。しかしながら、前記ゲート電流は、抵抗１２４を介して引き込み可能であるので、発火キャパシタ１２６は、電源１１０の固有の動作にとっては必要ではなく、かつ省略しても良い。
【００３０】
生成された直流電圧ＶＣＣは、リップルを具備するとともに、このように、トリガ回路１２２のブレークオーバー電圧によって設定される最大値（ＶＣＣ−ＭＡＸ）と、トリガ回路１２２がブレークオーバーする時間の間に制御器１１２によって引き込まれた電流に依存する最小値（ＶＣＣ−ＭＩＮ）とを具備する。トリガ回路１２２のブレークオーバー電圧ＶＢＯは、好ましい直流電圧の最大値ＶＣＣ−ＭＡＸと、ブリッジ整流器１２８内の２つのダイオードの順方向電圧降下ＶＤとを加えたもの、即ち、
【数１】
2008546369.tif 000003
と同一であるのが好ましい。
このように、ＶＤを０．６ボルト、かつ好ましいＶＣＣ−ＭＡＸを５．１ボルトと仮定すると、ＶＢＯはほぼ６．３ボルトであるのが好ましい。
【００３１】
ブレークオーバー電圧ＶＢＯは、好ましい直流電圧の最大値ＶＣＣ−ＭＡＸと（＜数式１＞で示すように）関連付けられているので、トリガ回路１２２は、電流を通電開始するとともに、このようにして、トライアック１２０は、ＶＣＣ−ＭＡＸに到達した蓄積キャパシタ１３０を挟んだ直流電圧ＶＣＣに応答して電流を通電開始する。結果として、トライアック１２０を挟んだ電圧は、実質的に低電圧（例えば１．５ボルト）に低下し、それによって蓄積キャパシタ１３０の充電を中止させる。従って、蓄積キャパシタ１３０が充電を中止する時間は、前記蓄積キャパシタを挟んだ直流電圧ＶＣＣに依存するので、電源１１０は、閉ループ制御構造を示す。
【００３２】
蓄積キャパシタ１３０が充電すると、電源１１０の直流電圧ＶＣＣの現在値に２つのダイオードでの電圧降下ＶＤを加えたもの等しい、即ち
【数２】
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であるウォールステーション電圧ＶＷＳは、発火キャパシタ１２６を挟んで生成される電圧が、トリガ回路１２２のブレークオーバー電圧ＶＢＯに到達するとともにトライアック１２０が通電開始するまでの各半周期の間の時間期間に、端子Ｈ１及びＨ２を挟んで発生する。トライアック１２０が通電不能であるとともに、ウォールステーション電圧ＶＷＳが発火キャパシタ１２６と、従ってウォールステーション１０４とを挟んで発生する時間の間に、前記負荷電流は、制限抵抗１２４と、ブリッジ整流器１２８と、蓄積キャパシタ１３０とを通って流れ、蓄積キャパシタは電圧ＶＣＣ−ＭＡＸまで充電する。この時間の間に、前記充電回路は、電流が電源１１０を通って前記負荷に流れているときに、交流電圧のピークに対して、相対的に低い電圧降下をもたらす。抵抗１２４は、負荷電流が蓄積キャパシタ１３０を通って流れているときに、無視しうる電圧のみが前記抵抗を挟んで発生するように、小さい抵抗を具備するのが好ましい。このように、トライアック１２０が通電不能であるときのウォールステーション１０４を挟んだ最大電圧降下は、（抵抗１２４を挟んだ電圧降下が小さいと仮定して）トリガ回路１２２のブレークオーバー電圧ＶＢＯとほぼ同一である。
【００３３】
図５Ａ，５Ｂ及び５Ｃは、電源１１０の動作を例証する波形を示す。図５Ａは、ライン電圧波形２００と、出力電圧波形２１０（即ち、ウォールステーション１０４の負荷側端子からシステム１００のニュートラルまでで測定される電圧）を示す。電源１１０は、ウォールステーション１０４を挟んで発生するとともに、実質的にブレークオーバー電圧ＶＢＯに等しい電圧降下ΔＶの結果として、出力電圧波形２１０に最小の歪み量を誘発するに過ぎない。前記負荷には、各半周期の初期の短い間隔２００Ａの間は、ウォールステーションを挟んだ電圧が、前記直流電圧の現在値ＶＣＣに２つのダイオード電圧降下ＶＤを加えたもの、即ちＶＣＣ＋２＊ＶＤを超過するまで、電圧は提供されないことに留意する。
【００３４】
図５Ｂは、電源１１０によって生成される直流電圧ＶＣＣの直流電圧波形２２０を示す。発火キャパシタ１２６を挟んだ電圧（即ちブリッジ整流器１２８を挟んだ電圧）がブレークオーバー電圧ＶＢＯを超過するまで、蓄積キャパシタ１３０は、時間間隔ΔＴの間に電圧ＶＣＣ−ＭＡＸに充電する。時間間隔ΔＴは、トリガ回路１２２のブレークオーバー電圧と蓄積キャパシタ１３０（即ち制御器１１２）に接続された低電圧回路によって引き込まれる電流によって決定される、最低値ＶＣＣ−ＭＩＮに依存する。
【００３５】
図５Ｃは、ブリッジ整流器１２８の入力端子ＡＣ１，ＡＣ２を挟んで測定される電圧のブリッジ電圧波形２３０を示す。ブリッジ電圧波形２３０は、トリガ回路１２２のブレークオーバー電圧ＶＢＯよりもわずかにより少なく、かつ蓄積キャパシタ１３０を充電しているときは増加する。ブレークオーバー電圧ＶＢＯ（本発明の電源１１０内でほぼ６．３Ｖ）に到達した後に、ブリッジ電圧波形２３０は、ほぼ１Ｖ（即ちトライアック１２０を挟んだ電圧降下）まで低下する。ブリッジ電圧波形２３０は、抵抗１２４を挟んだ電圧降下は無視しうる程度に小さいので、ウォールステーション１０４を挟んで測定される電圧波形と実質的に同一である。
【００３６】
図５Ａ，５Ｂ，５Ｃの波形は、電源１１０の動作を専ら例証するために示されている。示されている波形は、負荷に最も近いウォールステーション１０４の負荷側端子と、交流供給１０２のニュートラルとの間に接続された抵抗性負荷、即ちライト／モーター制御部１０６の位置の抵抗性負荷に起因する。しかしながら、（ライト／モーター制御部１０６とファンモーター１０８と光源負荷１０９との組み合わせのような）無効負荷は、ウォールステーション１０４を挟んで、電圧及び電流の間で位相シフトを発生する。従って、これによって、充電時間間隔ΔＴの位置は、ライン電圧波形２００のゼロクロッシングに対して相対的に、即ち前記半周期内で幾分かの時間だけ後ろにシフトされる。
【００３７】
ライト／モーター制御部１０６は、モーター負荷１０８及び光源負荷１０９を制御するために、ライン電圧波形のゼロクロッシングを利用した。もし、ウォールステーション１０４の電源１１０の充電時間間隔ΔＴがゼロクロッシングの付近で生じると、前記ライト／モーター制御部には、光源負荷１０９にフリッカーを発生させるとともに、モーター負荷１０８を不正確に制御させうる「ゼロクロッシングノイズ」が発生しうる。ゼロクロッシングノイズは、ライン電圧波形のゼロクロッシングが、１つのライン周期から次まで不整合であるときに生じる。
【００３８】
ゼロクロッシングの検出でノイズの可能性を減少するために、充電時間間隔ΔＴは、ゼロクロッシングの付近では生じないのが好ましい。さらに、充電時間間隔ΔＴは、半周期から次までの定常的な長さの時間であるべきである。各半周期に充電時間間隔ΔＴを確保するために、ウォールステーション１０４は、通信回路１１６が送信しない場合に電流を引き込むためのダミー負荷１１９を利用する。
【００３９】
図４Ａを参照すると、ダミー負荷１１９は、直流電圧ＶＣＣ及びダミー負荷抵抗１３４の間に接続されたＰＮＰ型バイポーラ双極型トランジスタ（ＢＪＴ）１３２を具備する。
トランジスタ１３２のベースを、例えば４．７ｋΩの抵抗を有するベース抵抗１３６を介して通信可能化信号１１７Ｂに接続する。通信可能化信号１１７Ｂが高の（即ち、通信回路１１６が送信している）場合は、トランジスタ１３２のベースは同様に高に引き上げられるとともに、ダミー負荷抵抗１３４に電流が流れない。一方で、通信可能化信号１１７Ｂが低（即ち、通信回路１１６が動作不能）ならば、トランジスタ１３２は通電可能であるとともに、ダミー負荷抵抗１３４は、蓄積キャパシタ１３０から所定の電流を引き込む。ダミー負荷抵抗１３４は、所定の電流が通信回路１１６の電流引き込みと実質的に同一になるような大きさであるのが好ましい。例えば、もし通信回路１１６によって引き込まれる電流が１２ｍＡならば、（トランジスタ１３２の飽和電圧を０．３Ｖと仮定するとともに、蓄積キャパシタ１３０を挟む平均直流電圧が４．８Ｖであると仮定して）ダミー負荷抵抗１３４は、３７５Ωの抵抗を具備しても良い。
【００４０】
単語「装置」及び「部」を、本発明のライト及びファンモーターの制御システムの構成要素を説明するために使用したが、本明細書で説明された各「装置」及び「部」は、単一筐体または構造に全体的に具備される必要はないことに留意すべきである。例えば、ライト／モーター制御部１０６は、壁面に取付けた装置内に制御器を具備するとともに、ファンモーター制御回路を別々の位置、例えばファンモーター及び前記ランプの天蓋内に具備しても良い。また、１つの「装置」は、他の「装置」に具備されても良い。
【００４１】
本発明を、特定の実施形態と関係づけて本明細書で説明しているが、他の多くの変形例及び変形例、及び他の使用法が当業者には明らかである。従って、本発明は、本明細書での特定の開示内容によって限定されるべきではなく、添付された特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】図１Ａは、従来技術のライト及びファンモーター制御システムの簡単化されたブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来技術のデュアルライト及びファンの速度制御を具備するライト及びファンモーター制御システムの簡単化されたブロック図である。
【図２】図２は、本発明によるライト及びファンモーターの制御のためのシステムの簡単化されたブロック図である。
【図３】図３は、図２のシステムのウォールステーションの簡単化されたブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３のウォールステーションの電源の簡単化された回路図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの電源のトリガ回路の簡単化された回路図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａの電源の動作を例証する波形を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４Ａの電源の動作を例証する波形を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図４Ａの電源の動作を例証する波形を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０２  交流電源
１０４  ウォールステーション
１０６  ライト／モーター制御部
１０８  ファンモーター
１０９  光源負荷
【図１Ａ】
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【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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