(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣライン電圧を受けるステップと、Ａ）調光器の出力信号から調光情報を取り出すステップであって、前記調光器の出力信号は振幅又はデューティサイクルを調整することにより調光されたＡＣライン電圧である、前記ステップと、Ｂ）ＡＣライン電圧として実質的に類似のＲＭＳ値を持つエンコードされたＡＣ電力信号を生成するために、取り出された前記調光情報で、受けた前記ＡＣライン電圧をエンコードするステップと、Ｃ）少なくとも部分的に前記エンコードされたＡＣ電力信号に基づいて、動作電力を制御し少なくとも一つのＬＥＤベースの照明ユニットへ当該動作電力を供給するステップとを有する、方法。
【請求項２】
前記ステップＣは、前記少なくとも一つのＬＥＤベースの照明ユニットにより生成される光の強度、色及び／又は色温度のうちの少なくとも一つを変更するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップＡは、前記調光情報を得るために、前記出力信号をデジタル的にサンプリングするステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップＡは、前記調光器の前記出力信号の時間平均電圧ポテンシャルを計算するステップを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップＡは、抵抗分割回路を使用して、前記調光器の前記出力信号をサンプリングするステップを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップＡは、前記調光器の操作を容易にするために、前記出力信号に接続されるダミー負荷を供給するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップＢは、前記ＡＣライン電圧を周期的に周波数変調するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップＢは、Ｘ１０プロトコルを使用して、前記ＡＣライン電圧をエンコードするステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップＢは、前記エンコードされたＡＣ電力信号を生成するために、前記ＡＣライン電圧の少なくとも幾つかの半サイクルを反転させるために、前記ＡＣライン電圧に接続された複数のスイッチを制御するステップを有し、前記エンコードされたＡＣ電力信号の正の半サイクルと負の半サイクルとの比が前記調光情報を表す、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記調光器の前記出力信号は、デューティサイクル変調されたか、又は振幅変調されたＡＣ信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記調光器の前記出力信号は、０−１０ボルトアナログＤＣ信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ＡＣライン電圧を受けるための第１の入力部と、調光器の出力信号を受けるための第２の入力部であって、前記調光器の出力信号は振幅又はデューティサイクルを調整することにより調光されたＡＣライン電圧である、前記第２の入力部と、エンコードされたＡＣ電力信号を生成するための出力部と、少なくとも部分的に前記エンコードされたＡＣ電力信号に基づいて、制御される少なくとも一つの光源と、第１入力部、第２入力部、及び前記出力部に結合されたコントローラであって、前記調光器の前記出力信号から調光情報を取り出し、前記エンコードされたＡＣ電力信号を生成するために前記調光情報で前記ＡＣライン電圧をエンコードするための当該コントローラとを有する、装置。
【請求項１３】
前記コントローラは、更に、前記調光情報を取り出すため前記調光器の前記出力信号をサンプリングするマイクロプロセッサを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記コントローラは、更に、前記調光情報で前記ＡＣライン電圧をエンコードするための変換回路を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記調光器の前記出力信号が前記調光器の一定のオペレーションを維持するために接続されるダミー負荷を更に有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記ダミー負荷はパワー抵抗である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ＡＣライン電圧上で情報をエンコードする方法であって、ＡＣライン電圧を受けるステップと、調光器の出力信号から調光情報を取り出すステップであって、前記調光器の出力信号は振幅又はデューティサイクルを調整することにより調光されたＡＣライン電圧である、前記ステップと、エンコードされたＡＣ電力信号を生成するため、前記ＡＣライン電圧の少なくとも幾つかの半サイクルを反転させるために、前記ＡＣライン電圧のライン内に置かれた複数のスイッチを制御するステップとを有し、前記エンコードされたＡＣ電力信号の正の半サイクルと負の半サイクルとの比が、前記調光器の出力信号から取り出された調光情報を表す、方法。
【請求項１８】
前記複数のスイッチを制御する前記ステップは、ペアで前記複数のスイッチを制御するステップを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のスイッチはＨブリッジ回路を形成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のスイッチは少なくとも一つのバイポーラ接合トランジスタ及び／又は少なくとも一つのＭＯＳＦＥＴである、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記情報は、調光装置により供給される調光情報である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数のスイッチに結合されたマイクロプロセッサを介して、前記複数のスイッチを制御するステップを更に有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも部分的に前記エンコードされたＡＣ電力信号に基づいて、少なくとも一つのＬＥＤベース照明ユニットを制御するステップを更に有する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、ＡＣライン電圧上で情報をエンコードするための進歩的方法及び装置に向けられている。より特には、様々な進歩的方法及び装置が、ここでは、エンコードされたＡＣ電力信号を介して照明装置を制御することに関係する。
【背景技術】
【０００２】
様々な照明アプリケーションでは、一つ以上の光源により生成される光の強度を調整することが、しばしば所望される。これは、典型的には、光源へ供給される電力を調整する通常「調光器」と呼ばれるユーザ操作装置を介して達成される。ユーザが、幾つかのタイプのユーザインタフェースを介して（例えば、光レベルを調整するために所望される領域近くの壁にしばしば取り付けられているノブを回転する、スライダを動かす等により）、一つ以上の光源の光出力を調整可能にする、多くのタイプの従来の調光器が知られている。幾つかの調光器のユーザインタフェースは、一つ以上の光源が同時にスイッチオンオフでき、またスイッチオンのときに光出力を徐々に変化させるスイッチング／調整可能な機構を備える。
【０００３】
一般のインテリア又はエクステリア照明のための多くの照明システムは、「ライン電圧」（例えば、６０Ｈｚで１２０ボルトＲＭＳ、５０Ｈｚで２２０ボルトＲＭＳ）と一般に呼ばれる交流（「ＡＣ」）源により、しばしば給電される。ＡＣ調光器は、典型的には、入力としてＡＣライン電圧を受け取り、幾つかの従来の調光器は、調光器のユーザ操作に応じて出力信号の平均電圧（よって、電力を供給するためのＡＣ出力信号の能力）を調整する効果を持つ一つ以上の可変パラメータを持つＡＣ信号出力を供給する。この調光出力信号は、例えば調光器出力部に結合される従来のコンセント又は器具（斯様なコンセント又は器具は、「調光回路」上にあると時々呼ばれる）に取り付けられる一つ以上の光源に付与される。
【０００４】
従来のＡＣ調光器は、多くの異なる態様で、一つ以上の光源に供給される電力を制御するように構成される。例えば、ユーザインタフェースの調整は、調光器により、ＡＣ調光出力信号の電圧振幅を増減させる。他の構成では、ユーザインタフェースの調整は、調光器により、ＡＣ調光出力信号のデューティサイクルを調整する（例えば、ＡＣ電圧サイクルの部分を「チョッピング」することにより）。この技術は、時々、（出力信号の調整可能な位相角に基づく）「位相変調」と呼ばれている。おそらく、このタイプの最も一般に使用される調光器は、ＡＣ電圧半サイクルの立ち上がり部分（すなわち、ゼロクロスの後でピークの前）を切断することにより、調光出力レベルのデューティサイクルを調整する（すなわち、位相角を変調する）ように選択的に操作されるトライアック装置を利用する。デューティサイクルを調整する他のタイプの調光器は、ＡＣ電圧半サイクルの立下り部分（すなわち、ピークの後でゼロクロスの前）を切断するように選択的に操作されるＩＧＢＴ又はＧＴＯサイリスタを利用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１は、幾つかの従来のＡＣ調光器実施態様を概して例示する。特に、図１は、一つ以上の従来の光源に電力を供給するＡＣ電圧波形３０２（例えば、標準ライン電圧を表わす）の例を示す。図１は、また、ユーザインタフェース３０５に応じる汎用ＡＣ調光器３０４を示す。上述の第１の実施態様では、調光器３０４は、調光出力信号の振幅３０７がユーザインタフェース３０５を介して調整される波形３０８を出力するように構成される。上述の第２の実施態様では、調光器３０４は、波形３０９のデューティサイクル３０６がユーザインタフェース３０５を介して調整される波形３０９を出力するように構成される。
【０００６】
前述の両技術は、光源により生成される光の強度を次々に調整する光源に付与される平均電力を調整する効果を持つ。白熱光源は、何れかの方向にフィラメントを電流が流れるとき光を生成し、光源に付与されるＡＣ信号のＲＭＳ電圧が調整され（例えば、電圧振幅又はデューティサイクルの調節の何れかにより）、光源に供給される電力も変化し、対応する光出力が変化するので、このタイプの操作に特に良く適している。デューティサイクル技術に関して、白熱光源のフィラメントは、熱的慣性を持ち、電圧中断中に完全に光を放射することを止めることはない。したがって、人間の目に知覚されるような生成される光は、電圧が「切断（チョッピング）」されるときフリッカとして見えず、むしろ徐々に変化するように見える。
【０００７】
他のタイプの従来の調光器は、出力信号の電圧が所望の調光レベルに比例する出力として０−１０電圧アナログ信号を供給する。動作時、斯様な調光器は、典型的には、調光出力電圧が１０ボルトのとき０％調光（すなわち、光出力「フルにオン」）であり、調光出力電圧が０ボルトのとき１００％調光（すなわち、光出力「オフ」）を提供する。一つの態様では、これらの調光器は、種々異なる線形又は非線形出力電圧曲線（すなわち、出力電圧と調光比率との間の関係）を供給するように構成される。
【０００８】
データのパケットが一つ以上のデータケーブル（例えば、ＤＭＸ５１２ケーブル）を介して一つ以上の照明ユニットへ送信されるＤＭＸ５１２制御プロトコルを利用するような更に他のタイプの従来の調光器がある。ＤＭＸ５１２データは、ＲＳ−４８５電圧レベル及び「連結（デイジーチェイン）」ケーブル実施態様を利用して、送られる。典型的ＤＭＸ５１２プロトコルでは、データは２５０ｋビット／秒でシリアルに送信され、「フレーム」と呼ばれる５１３ｋバイトまでのパケットにグループ化される。第１のバイトは、常に「開始コード」バイトであり、どのタイプのデータが送信されるかを接続された照明ユニットに伝える。例えば、従来の調光器に対して、０の開始コードが通常使用される。
【０００９】
更に、他のタイプの従来の調光器は、所望の調光レベルに対応する様々なタイプのデジタル信号を出力する。例えば、幾つかの従来の調光器は、デジタル信号インタフェース（ＤＳＩ）プロトコル又はデジタルアドレス可能な照明インタフェース（ＤＡＬＩ）プロトコルの何れかを実行する。ＤＡＬＩコントローラとして構成されるとき、調光器は、ＤＡＬＩネットワーク内で各照明ユニットの調光状態をアドレスして設定する。これは、ネットワーク内の照明ユニットを個別にアドレスするか、又は照明特性を調整するためデジタルメッセージを複数の照明ユニットへ報知することにより、達成される。
【００１０】
デジタル照明技術、すなわち、ＬＥＤのような半導体光源に基づく照明は、伝統的な蛍光ランプ、ＨＩＤランプ及び白熱ランプの現実的な代替物を提供する。ＬＥＤの機能的利点及び利益は、高いエネルギ変換及び光特性、耐久性、低い動作コスト並びに他の多くの点を含む。ＬＥＤ技術の最近の進歩は、多くのアプリケーションで様々な照明効果を可能にする効率的で頑健なフルスペクトル光源を提供した。これらの光源を具現化する幾つかの器具は、例えば参照によりここに組み込まれる米国特許第６０１６０３８号及び第６２１１６２６号に詳細に説明されるように、様々な色及び色変化照明効果を生成するために、ＬＥＤの出力を独立して制御するためのプロセッサだけでなく、種々異なる色、例えば赤、緑、及び青を生成可能な一つ以上のＬＥＤを含む、照明モジュールを特徴づける。また、ＡＣ電源を介して装置へ電力を供給し、標準ライン電圧以外の信号を供給するＡＣ電力回路上のＬＥＤベースの光源の使用を容易にするための幾つかの方法が、参照によりまた、ここに組み込まれる米国特許第７０３８３９９号に開示されている。
【００１１】
このように、例えば、ＡＣライン電圧上で、ＬＥＤベースの照明ユニットにより生成される光の一つ以上のパラメータに関係する情報の効率的エンコードを可能にし、これにより、照明ユニットを制御し給電するためのエンコードされた電力信号を供給する従来からのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示は、情報でＡＣライン電圧をエンコードするための進歩的方法及び装置に向けられている。例えば、ＡＣライン電圧は、エンコードされたＡＣ電力信号を供給するために、従来の調光器の出力信号から取り出される調光情報のような制御情報でエンコードされる。様々な実施例では、ＬＥＤベースの照明ユニットを含む一つ以上の照明ユニットが、動作電力を備えて、エンコードされた電力信号に基づいて制御される（例えば、調光される）。一つの実施態様では、情報は、エンコードされたＡＣ電力信号を生成するためにＡＣライン電圧の幾つかの半サイクルを反転させることにより、ＡＣライン電圧上でエンコードされ、正の半サイクルと負の半サイクルとの比がエンコードされた情報を表わす。エンコードされた情報は、ＬＥＤベースの照明ユニットにより生成される一つ以上のパラメータ（例えば、強度、色、色温度等）に関係する。
【００１３】
本発明の一つの実施例は、調光器の出力信号から調光情報を取り出すステップと、ＡＣライン電圧として実質的に類似のＲＭＳ値を持つエンコードされたＡＣ電力信号を生成するために、前記調光情報で前記ＡＣライン電圧をエンコードするステップと、少なくとも部分的に前記エンコードされたＡＣ電力信号に基づいて、動作電力を制御し少なくとも一つのＬＥＤベースの照明ユニットへ当該動作電力を供給するステップとを有する、方法に向けられている。
【００１４】
他の実施例は、ＡＣライン電圧を受けるための第１の入力部と、調光器の出力信号を受けるための第２の入力部と、エンコードされたＡＣ電力信号を生成するための出力部と、少なくとも部分的に前記エンコードされたＡＣ電力信号に基づいて、制御される少なくとも一つの光源と、第１入力部、第２入力部、及び前記出力部に結合されたコントローラであって、前記調光器の前記出力信号から調光情報を取り出し、前記エンコードされたＡＣ電力信号を生成するために前記調光情報で前記ＡＣライン電圧をエンコードするための当該コントローラとを有する装置に向けられている。
【００１５】
他の実施例は、ＡＣライン電圧上で情報をエンコードする方法であって、エンコードされたＡＣ電力信号を生成するために、前記ＡＣライン電圧の少なくとも幾つかの半サイクルを反転させるために、前記ＡＣライン電圧に接続された複数のスイッチを制御するステップを有し、前記エンコードされたＡＣ電力信号の正の半サイクルと負のサイクルとの比が前記調光情報を表す方法に向けられている。
【００１６】
他の実施例は、ＡＣライン電圧に結合される複数のスイッチと、情報を受けて、エンコードされたＡＣ電力信号を生成するためＡＣライン電圧の少なくとも幾つかの半サイクルを反転させるために、受けた情報に基づいて複数のスイッチを制御するためのコントローラとを有し、エンコードされた信号の正の半サイクルと負のサイクルとの比が受けた情報を表す装置に向けられている。
【００１７】
本願開示のためここで使用されているように、「ＬＥＤ」という用語は、いかなる電子発光ダイオード、又は電気信号に応答して放射線を生成できる担体注入／接合ベースのシステムの他のタイプも含むことを理解されるべきである。よって、用語ＬＥＤは、電流に応答して光を放射するさまざまな半導体ベースの構造体、光放射ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、電子発光ストリップ等を含むが、これに限定されるものではない。特に、用語ＬＥＤは、赤外スペクトル、紫外スペクトル及び可視スペクトル（概して、ほぼ４００ナノメートルからほぼ７００ナノメートルまでの放射線波長を含む）のさまざまな部分の一つ以上の放射線を生成するように構成されるすべてのタイプの発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を指す。ＬＥＤのいくつかの例は、限定はされないが、様々なタイプの赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀ＬＥＤ、オレンジＬＥＤ及び白色ＬＥＤが挙げられる（更に以下に説明される）。また、ＬＥＤは、所与のスペクトル（例えば狭い帯域幅、幅広い帯域幅）のためのさまざまな帯域幅（例えば、最大の半分の十分な幅、すなわちＦＷＨＭ）と所与の通常のカラー分類の範囲内の様々な主波長とを持つ放射線を生成するように構成され及び／又は制御されると理解されるべきである。
【００１８】
例えば、基本的に白い光（例えば、白色ＬＥＤ）を生成するように構成されたＬＥＤの１つの実施態様は、基本的に白色光を形成するために組み合わせて混合する異なるスペクトルのエレクトロルミネセンスをそれぞれ放射する多くのダイを含む。他の実施態様において、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを持つ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体物質と関連してもよい。この実施の１つの例において、比較的短い波長及び狭帯域幅スペクトルを持つエレクトロルミネセンスは蛍光体物質を「ポンピング」し、次に、いくらかより幅広いスペクトルを持つ長めの波長の放射線を放射する。
【００１９】
用語ＬＥＤが、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的パッケージ・タイプを制限するわけではないことも理解されるべきである。例えば、上記のように、ＬＥＤは、放射線の異なるスペクトルをそれぞれ放射するように構成された（例えば、個々に制御可能であるか又は制御可能でない）複数のダイを持つ単一の光放射デバイスを指してもよい。また、ＬＥＤは、ＬＥＤ（例えば、いくつかのタイプの白色ＬＥＤ）の不可分の一部としてみなされる蛍光体と関連してもよい。通常は、用語ＬＥＤは、パッケージされたＬＥＤ、パッケージされていないＬＥＤ、表面実装ＬＥＤ、チップオンボードＬＥＤ、Ｔ―パッケージ・マウントＬＥＤ、ラジアル・パッケージＬＥＤ、パワー・パッケージＬＥＤを指し、ＬＥＤは、いくつかのタイプの容器及び／又は光学要素（例えば、拡散レンズ）などを含む。
【００２０】
用語「光源」は、これに限定されないが、ＬＥＤベースの源（上述のように規定されるような一つ以上のＬＥＤを含む）、白熱源（例えば、フィラメントランプ、ハロゲンランプ）、蛍光源、燐光源、高輝度放電源（例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気及び金属ハロゲンランプ）、レーザー、エレクトロルミネッセンス源の他のタイプ、焦電発光源（例えば、フレーム）、キャンドル発光源（例えば、ガスマントル、カーボンアーク放射線源）、フォトルミネッセンス源（例えば、ガス放電源）、電子飽和を使用するカソード発光源、ガルバーノ発光源、結晶発光源、運動による発光源、熱的発光源、摩擦発光源、音発光源、放射線発光源、及び発光ポリマーを含む一つ以上の様々な放射線源を指すと理解されるべきである。
【００２１】
所与の光源は、可視スペクトルの内側、可視スペクトルの外側又は両方の範囲内の電磁放射を生成するように構成される。したがって、用語「光」及び「放射線」は、本願明細書において取り換え可能に用いられる。加えて、光源は、一体型の要素として、一つ以上のフィルタ（例えば、カラーフィルタ）、レンズ又は他の光学部品を含んでもよい。また、光源は、指標、ディスプレイ及び／又は照明を含むがこれに限らず、様々なアプリケーションのために構成されることは理解されるべきである。「照明光源」は、内部又は外側の空間を効果的に照明するのに充分な強度を持つ放射線を生成するように特に構成される光源である。この文脈において、「充分な強度」とは、周囲照明（すなわち、間接的に感知され、例えば、全体的にあるいは部分的に感知される前に様々な一つ以上の介在面反射されているかもしれない光）を提供するために、空間又は環境において生成される可視スペクトルの充分な放射パワーを指す（放射パワー又は「光束」に関して、単位「ルーメン」が、光源から全方向に出力される全ての光を表すためにしばしば使用される）。
【００２２】
「スペクトル」という用語は、一つ以上の光源によって生じる放射線の一つ以上の何れの周波数（又は、波長）も指すことが理解されるべきである。従って、用語「スペクトル」は、可視範囲の周波数（又は、波長）だけでなく、赤外線、紫外線及び全体の電磁スペクトルの他の領域の周波数（又は、波長）も指す。また、所与のスペクトルは、比較的狭い帯域幅（例えば、基本的に少数の周波数又は波長成分を持つＦＷＨＭ）又は比較的広い帯域幅（さまざまな相対強度を持ついくつかの周波数又は波長成分）を持つ。所与のスペクトルが２つ以上の他のスペクトルの混合の（例えば、複数の光源からそれぞれ放射される放射線を混合した）結果でよいことも理解されるべきである。
【００２３】
この明細書の開示のため、用語「色」が、用語「スペクトル」と取り換え可能に使われる。しかしながら、用語「色」は、観察者によって感知される主な放射線の特性を指すために一般に用いられる（この使用がこの用語の範囲を制限することを意図していないにもかかわらず）。従って、用語「異なる色」は、異なる波長成分及び／又は帯域幅を持つ複数のスペクトルを暗に指す。また、用語「色」が白色光及び非白色光両方に関連して使われてよいことも理解されるべきである。
【００２４】
用語「色温度」は、この使用がこの用語の範囲を制限することを意図しないが、本願明細書において白色光に関連して概して使われる。色温度は、白色光の特定の色内容又は色合い（例えば、赤みがかった、青っぽい）を基本的に指す。所与の放射線サンプルの色温度は、従来、問題の放射線サンプルと同じスペクトルを放射する黒体放射のケルヴィン（Ｋ）の温度に従って基本的に特徴づけられる。黒体放射色温度は一般に、色温度がほぼ７００度Ｋ（典型的には人間の目に最初に見えると思われる）から１０，０００度Ｋを超えるぐらいまでの範囲にあり、白色光は、１５００―２０００度Ｋより上の色温度で一般に感知される。
【００２５】
低めの色温度は、より重要な赤い成分、すなわち「より暖かい感触」を持つ白色光を示し、一方、高めの色温度は、より重要な青い成分、すなわち「よりクールな感触」を持つ白色光を一般に示す。例証として、火はほぼ１，８００度Ｋの色温度を持ち、従来の白熱電球はほぼ２８４８度Ｋの色温度を持ち、早朝昼光は、ほぼ３，０００度Ｋの色温度を持ち、曇りの昼の空は、ほぼ１０，０００度Ｋの色温度を持つ。ほぼ３，０００度Ｋの色温度を持つ白色光の下で見られるカラー画像は、比較的赤みがかったトーンを持つ一方で、ほぼ１０，０００度Ｋの色温度を持つ白色光の下で見られる同じカラー画像は、比較的青っぽいトーンを持つ。
【００２６】
「照明器具」という用語が、特定の形式要因、アセンブリ又はパッケージの一つ以上の照明ユニットの実施態様又は装置を指すように本願明細書において用いられる。用語「照明ユニット」が、同じか又は異なるタイプの一つ以上の光源を含む装置を指すように本願明細書において用いられる。所与の照明ユニットは、光源に対する多様な取り付け装置の何れかの一つ、エンクロージャ／ハウジング装置及び形状、並びに／又は電気的及び機械的接続構成を持ってもよい。加えて、所与の照明ユニットは、光源の動作に関係するさまざまな他の部品（例えば、制御回路）とオプションで関係している（例えば、含む、結合する、及び／又は一緒にパックされる）。「ＬＥＤベースの照明ユニット」は、単独で、又は他のＬＥＤベースではない光源と結合して、上記のような一つ以上のＬＥＤベースの光源を含む照明ユニットを指す。「マルチチャネル」照明ユニットとは、異なるスペクトルの放射線をそれぞれ生成するように構成された少なくとも２つの光源を含むＬＥＤベースの又はＬＥＤベースでない照明ユニットを指し、各異なる光源のスペクトルは、マルチチャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれる。
【００２７】
用語「コントローラ」は、概して、一つ以上の光源の動作に関係するさまざまな装置を記述するために、本願明細書において用いられる。コントローラは、本願明細書において述べられるさまざまな機能を実行するために数多くのやり方（例えば、専用ハードウエアの様な）で実行される。「プロセッサ」は、本願明細書において述べられるさまざまな機能を実行するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされる一つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの１つの例である。コントローラは、プロセッサを使用して又は使用せずに実行され、更にいくつかの機能を実行する専用のハードウエアと他の機能を実行するプロセッサ（例えば、一つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び付随する回路）との組合せとして実行されてもよい。本開示の各種実施形態において使用されるコントローラ部品の例は、制限されるわけではないが、従来のマイクロプロセッサ、アプリケーションに特有の集積回路（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。
【００２８】
さまざまな実施態様において、プロセッサ又はコントローラは、一つ以上のストレージ媒体（「メモリ」として本願明細書において概して呼ばれる、例えば、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ等のような揮発性及び非揮発性のコンピュータ・メモリ）と関係している。いくつかの実施態様において、前記ストレージ媒体は、一つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラで実行されるとき、本願明細書において述べられる機能の少なくとも幾つかの機能を実施する一つ以上のプログラムでコード化される。さまざまなストレージ媒体は、当該媒体上に格納された一つ以上のプログラムが、本願明細書において述べられる本開示のさまざまな態様を実行するためプロセッサ又はコントローラにロードされるように、プロセッサ又はコントローラ内に固定するか、又は移動可能である。用語「プログラム」又は「コンピュータプログラム」は、一つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするために使用できる何れのタイプのコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）も指すために、一般的な意味で本願明細書において用いられる。
【００２９】
用語「アドレス可能」は、ここでは、当該装置自身を含む複数の装置に対して意図された情報（例えば、データ）を受信し、当該装置に対して意図された特定の情報に選択的に応答するように構成された装置（例えば、一般的な光源、照明ユニット又は器具、一つ以上の光源若しくは照明ユニットと関連するコントローラ又はプロセッサ、他の照明に関係しない装置等）を指すために用いられる。用語「アドレス可能」は、複数の装置がある通信媒体又はメディアを介して一緒に結合されるネットワーク化された環境（又は、以下に詳述される「ネットワーク」）と関連して、しばしば用いられる。
【００３０】
一つのネットワーク実施態様において、ネットワークに結合された一つ以上の装置は、前記ネットワークに結合された一つ以上の他の装置に対するコントローラとして役立つ（例えば、マスター／スレーブ関係）。他の実施態様では、ネットワーク化された環境は、ネットワークに結合された一つ以上の装置を制御するように構成された一つ以上の専用コントローラを含む。一般に、ネットワークに結合された複数の装置各々が、通信媒体上にあるデータへのアクセスを持ってもよいが、所与の装置が「アドレス可能」でもよく、例えば当該装置に割り当てられた一つ以上の特定の識別子（例えば、「アドレス」）に基づいて、ネットワークとデータを選択的に交換するように（すなわち、データをネットワークから受信し及び／又はデータをネットワークへ送信するように）構成される。
【００３１】
ここで用いられる用語「ネットワーク」は、ネットワークに結合された２つ以上の装置間の及び／又は複数の装置間での（例えば、装置制御、データ蓄積、データ交換等のため）情報の転送を容易にする（コントローラ又はプロセッサを含む）２つ以上の装置の何れの相互接続も指す。容易に理解されるべきであるように、複数の装置を相互接続させるために適切なネットワークの様々な実施態様は、様々なネットワークトポロジーの何れも含み、様々な通信プロトコルの何れを利用してもよい。加えて、本開示による様々なネットワークにおいて、２つの装置間の何れの一つの接続も、２つのシステム間の専用の接続を表わすか、あるいは、専用ではない接続を表わす。２つの装置に対して意図された情報を坦持することに加えて、斯様な専用ではない接続は、２つの装置の何れかに対して意図される必要が必ずしもない情報を坦持してもよい（例えば、オープンネットワーク接続）。更にまた、ここで説明される装置の様々なネットワークは、ネットワークにわたって情報転送を容易にするための一つ以上の無線、ワイヤ／ケーブル、及び／又はファイバ光学リンクを利用してもよいことは、容易に理解されるべきである。
【００３２】
ここで用いられる用語「インタフェース」は、ユーザと装置との間の通信を可能にする一つ以上の装置とユーザ又はオペレータとの間のインタフェースを指す。本開示の様々な実施態様で利用されるユーザインタフェースの例は、限定されるわけではないが、スイッチ、ポテンショメータ、ボタン、ダイアル、スライダ、マウス、キーボード、キーパッド、様々なタイプのゲームコントローラ（例えば、ジョイスティック）、トラックボール、表示スクリーン、様々なタイプのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）、タッチスクリーン、マイクロフォン、何らかの形式で人が生成した刺激を受信し、それに応じて信号を生成する他のタイプのセンサを含む。
【００３３】
以下により詳細に説明される前述の概念及び付加的な概念のすべての組合せ（ただし、斯様な概念は排他的でない）は、本願明細書において開示される発明の対象物の一部であると考察されることが理解されるべきである。特に、本開示の最後に現れる請求項の全ての組み合わせは、本願明細書において開示された進歩的対象物の一部であると意図される。参照により組み込まれる何れかの開示において現れる本願明細書において明確に使用される用語は、本願にて開示される特定の概念と最も一貫した意味が与えられることも理解されるべきである。
【００３４】
図において、類似の参照符号は、異なる図を通じて同一の部品を概して指す。また、図は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の原理を例示することを重視するように強調している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、従来のＡＣ調光装置の例示的動作を例示する。
【図２】図２は、本発明の一つの実施例による情報エンコード装置を例示する。
【図３】図３は、本発明の一つの実施例による図２の情報エンコード装置の様々な要素を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一つの実施例によるサンプリング回路の詳細を示す図３の情報エンコード装置の一部を例示する。
【図５】図５は、本発明の他の実施例によるサンプリング回路の詳細を示す図３の情報エンコード装置の一部を例示する。
【図６】図６は、本発明の一つの実施例によるエンコード回路の概略図である。
【図７】図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ及び図７Ｄは、本発明の様々な実施例による、図６のエンコード回路により生成される例示的信号を例示する。
【図８】図８は、本発明の様々な実施例で使用のための照明システムを例示する。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
ＬＥＤベースの光源は、従来の白熱光源又は蛍光光源と比較して、相対的に高い効率、高い強度、低コスト、及び制御性の高いレベルのために、普及されてきた。従来のＡＣ調光器の様々なタイプは、ＡＣ電源を使用して、白熱光のような従来の光源を制御するためにしばしば利用され、幾つかの例では、従来の調光器は、また、例えば米国特許第７０３８３９９号に説明されているように特に構成されたＬＥＤベースの照明ユニットを制御するためにも利用されている。
【００３７】
図１に関連して説明されるように、安価で一般に利用可能な調光器は、利用可能なＡＣライン電圧と同じ又は実質的に同じＲＭＳ値を持つＡＣ電力信号を必ずしも供給する必要はない。出願人は、幾つかの状況では、動作電力及び調光情報両方を、同じ調光回路に結合された複数のＬＥＤベースの照明ユニット／器具へ供給することは難しいことを認識し理解した。出願人は、また、市場で容易に利用可能な安価の従来の調光器の重大な多様性のため、ＡＣライン電圧から動作電力を受けるために構成される一つ以上の照明ユニットと様々なタイプの調光器との間の互換性を容易にするインタフェースを持つことが有益であろうことを認識し理解した。
【００３８】
より一般的に、出願人は、フルの動作電力及び制御情報両方を様々な電気的装置へ供給するために利用されるエンコードされたＡＣ電力信号を生成するために、ＡＣライン電圧上で様々なタイプの情報をエンコードすることが有益であるということを認識し理解した。
【００３９】
前述の観点から、本発明の幾つかの実施例は、エンコードされたＡＣ電力信号がＡＣライン電圧と実質的に同様のＲＭＳ値を持つ、調光情報でエンコードされるＡＣ電力信号を生成するために、従来の調光器の出力信号から取り出される調光情報でＡＣライン電圧をエンコードするための方法及び装置に向けられている。
【００４０】
図２は、本発明の一つの実施例による情報エンコード装置５０を例示する。当該装置は、コントローラ１００と、ＡＣライン電圧１０５を受けるための第１の入力部１２２と、情報源１１０から生成される出力信号１１２を受けるための第２の入力部１２４とを有する。一つの態様では、ＡＣライン電圧１０５は、第１の入力部１２２を標準壁コンセントと結合することにより供給される（例えば、第１の入力部１２２が標準壁プラグとして実施される）。装置５０は、更に、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０を供給するための出力部１２６を有する。一つの態様では、エンコードされたＡＣ電力信号１３０は、ＡＣライン電圧１０５と実質的に同様のＲＭＳ値を持つ。
【００４１】
幾つかの実施例では、情報源１１０は、上述のような（例えば図１に関連して）従来の調光器でもよい。従って、様々な実施例では、可能な出力信号１１２の例は、制限されるわけではないが、振幅変調されたＡＣ信号、デューティサイクル（位相角）変調されたＡＣ信号、０−１０ボルトＤＣアナログ信号、ＤＭＸ５１２プロトコルに従う制御データのパケット、又は調光情報をコントローラ１００へ供給するためのＤＳＩ若しくはＤＡＬＩ信号のようなデジタル信号を含むことは、理解されるべきである。より一般的には、他の実施例による情報源１１０は、出力信号１１２を介してコントローラ１００へ、調光情報以外の様々なタイプの情報（例えば、光の色又は色温度情報）、又は調光情報と他の情報との組み合わせを含む情報を供給することは、理解されるべきである。
【００４２】
本発明の幾つかの実施例によると、コントローラ１００は、単一のタイプの出力信号１１２とインタフェースするように構成されている。本発明の他の実施例では、コントローラ１００は、上述のような又は他のもののような、様々なタイプ／フォーマットの出力信号１１２を供給する一つ以上の同じ又は異なる情報源１１０とインタフェースするように構成されている。一つの実施例では、複数の異なる情報源は、それぞれかなり異なる出力信号を供給し、コントローラ１００は、特定のタイプの情報及び／又は特定のタイプ／フォーマットの出力信号のエンコードを容易にするために、所与の時間で幾つかの可能な出力信号の一つを選択するように構成される。例えば、コントローラ１００は、デューティサイクル変調されたＡＣ信号を出力する第１の調光器及び／又はＤＡＬＩプロトコルに基づいてデジタル信号を出力する第２の調光器と接続される。一つの例示的実施態様では、図２に示されるように、複数の情報源／出力信号間の選択は、コントローラ１００に接続されるオプション的ユーザインタフェース２２０を介してなされる。
【００４３】
一つの実施例によると、コントローラ１００は、図３に示されるように、ＡＣライン電圧１０５上へ出力信号１１２により供給される調光及び／又は他の情報のエンコードを容易にするように設計された様々な部品を有する。例えば、コントローラ１００は、出力信号１１２をサンプリングするためのサンプリング回路２００と、出力エンコードされたＡＣ電力信号１３０から入力ＡＣライン電圧１０５を絶縁し、ＡＣ電力信号上に調光及び／又は他の情報をエンコードするためのエンコード回路２１０とを有する。
【００４４】
一つの実施態様では、サンプリング回路２００は、ダミー負荷１５０を有する。一般に、ダミー負荷１５０はパワー抵抗であるか、又は限定するわけではないが、受動抵抗装置及び能動抵抗装置を含む他の適当な抵抗装置である。一つの実施態様では、ダミー負荷１５０は固定抵抗値を持ち、負荷１５０により消費される電力が例えば８ワットより小さいように選ばれる。他の実施態様では、ダミー負荷１５０の抵抗値は、情報源１１０の適当な機能を依然維持したまま、負荷１５０により消費される電力の量を低減するように調整される。例えば、幾つかの従来の調光器は、少なくとも最小の抵抗値を持つ負荷が、調光器により供給される調光情報を正確に反映する出力信号を作るために、調光出力部に結合されることを必要とする。斯様な実施態様では、調整可能な抵抗値は、ノブ、又はコントローラ１００に供給される他の適当なユーザインタフェース（例えば、ユーザインタフェース２２０）を調整することにより、ユーザ調整可能である。適当なダミー負荷１５０の一つの例は、制限されるわけではないが、ペンシルバニア州クーパースバーグのルートロンエレクトロニクス社から利用可能なＬＵＴ−ＬＢＸ合成最小負荷装置を含む。
【００４５】
本発明の幾つかの実施例では、コントローラ１００は、処理された情報信号１７５をエンコード回路２１０へ供給する、サンプリング回路に結合されるマイクロプロセッサ１７０を付加的に有する。一つの実施態様では、マイクロプロセッサ１７０は、集積回路の一部として実施されてもよく、ここで、集積回路は、また、マイクロプロセッサ１７０で実行されるとき、コントローラ１００の様々な部品の機能を制御する一つ以上のコンピュータプログラムを格納するための少なくとも一つのメモリのような、マイクロプロセッサをサポートする他の部品も有する。他の実施態様では、図４に示されるように、サンプリング回路２００は、ユニバーサル非同期受信器／送信器（ＵＡＲＴ）５１０を持つマイクロプロセッサ１７０と、処理された情報信号１７５をエンコード回路２１０へ供給するための処理モジュール５２０とを具備する集積回路を有する。
【００４６】
出力信号１１２がアナログ信号である実施態様では、サンプリング回路は、出力信号（例えば、ダミー負荷１５０間の電圧）をサンプリングするためのＡ／Ｄ変換器１６０を付加的に有する。例えば、図５に示されるように、ダミー負荷１５０は、出力信号１１２が付与される電圧分割回路である。電圧分割回路は、直列に設けられた少なくとも２つの抵抗部品を有し、Ａ／Ｄ変換器１６０は、抵抗部品の一つ又は両方の間の電圧をサンプリングするように配される。一つの実施例では、マイクロプロセッサ１７０及び関連する記憶部品（図示されず）は、入力としてエンコード回路２１０へ供給するためのサンプリングされた電圧の時間平均を計算し、ここで、時間平均電圧はＡＣライン電圧１０５上でエンコードされるべき情報を表わす。代わりの実施態様では、出力信号１１２自体の電圧波形が、Ａ／Ｄ変換器１６０により直接サンプリングされ（例えば、介在ダミー負荷なしに）、マイクロプロセッサ１７０及び関連する記憶部品により処理される。マイクロプロセッサ１７０による電圧波形の解析は、電圧波形の特徴に関する変化を明らかにする。この代わりの実施態様では、特徴に関する検出された変化の一つ以上の態様は、エンコードされるべき情報を表わし、マイクロプロセッサ１７０によりエンコード回路２１０へ供給される。Ａ／Ｄ変換器１６０による測定及び抵抗素子の他の適当な組み合わせが実行されてもよく、本発明の実施例はこれらの態様に限定されないことは、理解されるべきである。
【００４７】
更に他の実施態様では、Ａ／Ｄ変換器１６０は、上述のように出力信号１１２を（直接又は間接的にも）サンプリングしないが、代わりに、閾値検出回路を有する。閾値検出回路は、出力信号１１２の閾値検出を容易にするための比較回路及び／又は他の回路素子を有する。例えば、出力信号１１２は第１の入力として比較回路へ供給され、当該比較回路は、出力信号１１２の電圧の絶対値が比較回路への第２の入力として供給される閾値（例えば、２ボルト）よりも大きいとき、特定の論理状態（例えば、バイナリ値が１）を出力する。閾値検出回路のための所望の閾値電圧は、ＡＣライン電圧１０５の既知のピークツーピーク電圧に基づいて、決定される。ＡＣライン電圧の周波数もまた既知なので、閾値検出回路からのデジタル信号出力の生成に基づくタイミング情報が、処理される情報信号１７５としてエンコード回路２１０へ供給される。例えば、タイミング情報は、閾値検出回路のデジタル出力をサンプリングすることにより取り出せる。代わりに、閾値検出回路の出力は、マイクロコントローラ上のタイマーへの制御入力として使用され、マイクロコントローラは、処理された情報信号１７５をエンコード回路２１０へ供給する。回路素子の何れの適当な組み合わせも出力信号１１２の閾値検出及びタイミング情報の生成のために利用されてもよく、本発明の実施例がこれらの態様に限定されないことは、理解されるべきである。
【００４８】
出力信号１１２がデジタル信号（例えば、ＤＳＩ又はＤＡＬＩ信号）である他の実施例では、図４を参照すると、ＵＡＲＴ５１０が、デジタル出力信号１１２をサンプリングし、サンプリングされたデジタル出力信号を処理モジュール５２０へ供給する。処理モジュールは、情報信号１７５を作るために、サンプリングされたデジタル出力信号を処理する。サンプリングされたデジタル出力信号と情報信号１７５との間のマッピングは、線形又は非線形でもよく、本発明の実施例はこの態様に限定されない。
【００４９】
本発明の一つの実施例では、マイクロプロセッサ１７０は、一つ以上のコンピュータプログラムを実行するように構成される。一つ以上のコンピュータプログラムは、マイクロプロセッサ１７０上で実行されるとき、エンコード回路２１０によりエンコードされる情報信号１７５を供給するために、Ａ／Ｄ変換器１６０からのサンプリングされた出力又はサンプリングされた出力信号１１２自体を処理する一連の命令を有する。マイクロプロセッサ１７０への信号入力とマイクロプロセッサ１７０により出力される情報信号１７５との間の関係は、線形又は非線形でもよく、本発明の実施例はこの態様に限定されない。例えば、従来の白熱光源の調光の一つの典型的特徴は、白熱光源から生成された光が、光源が調光されるにしたがい色温度が暖かくなる（すなわち、赤くなる）ことである。一つの実施態様では、マイクロプロセッサ１７０への信号入力と情報信号１７５との間の関係は、出力信号１１２により供給される調光情報に基づいて、情報信号１７５内の強度及び色／色温度情報両方により供給することにより、ＬＥＤベースの照明ユニットのこの効果を模倣するように、特に構成される。他の例では、出力信号１１２のサンプリングされたパラメータと情報信号１７５との間の非線形関係が、様々なカスタム照明状況／効果を達成するために使用される。
【００５０】
他の実施例では、「フルオン」又は「フルオフ」位置に設定されるとき、従来の調光器の少なくとも幾らかの不正確さを考慮して、較正方法を実施するための一つ以上のコンピュータプログラムを実行するように、マイクロプロセッサ１７０は構成される。例えば、情報源１１０が従来の調光器であり、出力信号１１２が０−１０ボルトＤＣアナログ信号である場合、調光器による製造のばらつきは、「フルオフ」に設定するとき正確な０ボルト、「フルオン」に設定するとき正確な１０ボルトを所与の調光器により提供しなくなるだろう。出力信号１１２を較正することにより、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０を介して遂行される実際の調光のダイナミックレンジが拡張され、調光器の下部末端及び／又は上部末端の精度が増大する。
【００５１】
更に他の実施例では、マイクロプロセッサ１７０は、特に出力信号１１２から取り出される調光情報が調光レベルでの一つ以上の大きなジャンプを示すとき、サンプリングされた調光レベル間の補間（すなわち、平滑化）を容易にする一つ以上のコンピュータプログラムを実行するように構成される。例えば、情報信号１７５は、エンコードされたＡＣ電力信号１３０により定められた調光レベル間のスムーズな遷移を供給するために、マイクロプロセッサ１７０へ供給される、以前の調光情報に少なくとも部分的に基づく。他の実施例では、調光レベル間の平滑化は、ダミー負荷１５０に結合されたキャパシタのような一つ以上の付加的回路素子の組み込みにより提供される。
【００５２】
図３に示される本発明の一つの実施例では、エンコード回路２１０は、出力エンコードされたＡＣ電力信号１３０から入力ＡＣライン電圧１０５の絶縁のための絶縁回路１８０と、マイクロプロセッサ１７０から情報信号１７５を受け、エンコードされた電力信号１３０を供給するためライン電圧１０５上で情報をエンコードするためのエンコード装置１４０とを有する。本発明の一つの実施例では、絶縁回路１８０は、入力ライン電圧１０５と出力エンコードされたＡＣ電力信号１３０との間の電磁的絶縁を提供するためのトランスを有する。しかしながら、上述の絶縁回路１８０が電磁絶縁手段を有する一方、本発明の様々な実施例は、限定されるわけではないが、光学的及び／又は容量的絶縁手段を含む適当な絶縁手段を有してもよく、本発明がこの態様に限定されないことは、理解されるべきである。
【００５３】
情報は、適当なプロトコルを使用して、ライン電圧上でエンコードされる。本発明の幾つかの実施例では、情報エンコードは、電力ラインキャリア（ＰＬＣ）ベースのプロトコルを使用して、実行される。ＰＬＣプロトコルは、家庭で装置を制御するためにしばしば使用され、存在する家庭内の電気的配線（すなわち、標準ＡＣライン電圧を供給する配線）へ２０ｋＨｚと２００ｋＨｚとの間の搬送波で情報を変調することにより操作する。斯様な制御プロトコルの一つの例は、Ｘ１０通信言語により与えられる。典型的なＸ１０実施態様では、制御されるべき機器（例えば、ライト、サーモスタット、ジャグジー／ホット浴槽等）がＸ１０受信器に差し込まれ、ＡＣライン電圧に結合される従来の壁コンセントへ差し込まれる。制御されるべき機器は、特定のアドレスを割り当てられる。Ｘ１０送信器／コントローラは、ライン電圧に結合される他の壁コンセントに差し込まれ、ライン電圧を供給する同じ配線を介して、制御命令（例えば、機器のオン又はオフ）を、割り当てられたアドレスに少なくとも部分的に基づいて一つ以上のＸ１０受信器と通信する。
【００５４】
従来のＸ１０プロトコルでは、アドレス及び制御命令情報は、ＡＣライン電圧のゼロクロスの間（又は付近で）バーストとして送信される１２０Ｈｚ搬送波上へのデジタルデータとしてエンコードされ、１ビットが各ゼロクロスで送信される。Ｘ１０互換性がある装置の操作を制御するために、Ｘ１０送信器／コントローラは、アドレス情報を装置へ送信し、その後、次の送信で、どの命令が当該装置により実施されるべきかを規定する制御命令情報を送る。一つの例では、ユーザは、アドレスＡ２５を与えられたＸ１０互換の照明ユニットをオンすることを所望する。照明ユニットをオンするために、Ｘ１０コントローラは、後にメッセージ「オンする」が続く「Ａ２５を選択」のようなメッセージを送信する。データがゼロクロスのときに送信されるだけなので、Ｘ１０プロトコルを使用するデータ送信レートは、２０ビット／秒のオーダーである。したがって、装置アドレス及び命令の送信は、だいたい０．７５秒かかる。
【００５５】
加えて、Ｘ１０通信に使用される相対的に高い搬送周波数がパワートランス（例えば、絶縁回路１８０内の）間で効果的に送信できないので、絶縁回路１８０とで、Ｘ１０エンコードは、エンコードされたＡＣ電力信号１３０からのＡＣライン電圧１０５の効果的絶縁を可能にする。このように、一つの実施例によると、本発明の方法及び装置は、ＡＣライン電圧に関連して制御情報を通信するＸ１０及び他のＰＬＣ通信プロトコルで、様々なＬＥＤベースの光源及び照明ユニットの互換性を容易にする。
【００５６】
ＡＣライン電圧上で情報をエンコードするためのＰＬＣベースのプロトコルの例として、Ｘ１０の特定の例が、ＰＬＣエンコードプロトコルの一つのタイプを例示するために主に提供されるが、本発明の実施例はこの態様に限定されないことは、理解されるべきである。例えば、ＡＣライン電圧上で情報をエンコードするため、限定するわけではないが、ＫＮＸ、ＩＮＳＴＥＯＮ、ＢＡＣｎｅｔ及びＬｏｎＷｏｒｋｓ、又は他の適当なプロトコルを含む他のＰＬＣ制御プロトコルが、使用されてもよい。
【００５７】
本発明の一つの実施例によるエンコード回路２１０の代わりの実施態様が、図６に示される。この実施例では、情報のエンコード化だけでなく、入力ライン電圧とエンコードされたＡＣ出力電力信号との間の絶縁も、複数のスイッチ１９０、１９２、１９４及び１９６を使用することにより達成され、これらスイッチの操作はマイクロプロセッサ１７０により制御される。本発明の一つの実施例によると、スイッチは、図６に示されるようなＨブリッジ（さもなければ、「フルブリッジ」として知られている）回路を形成する。従来の入力ＡＣライン電圧１０５の２つのラインは、電流をＨブリッジ回路の上部及び底部分岐へ供給し、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０は、スイッチ１９０、１９２、１９４及び１９６の状態に依存する。
【００５８】
入力ＡＣライン電圧１０５を使用して、Ｈブリッジ回路の出力、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０を作るために、スイッチは対を交替して制御される。常にスイッチのどの対が閉じられるか、及び入力ＡＣライン電圧１０５の位相が、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０の極性を決定する。例えば、図７Ａに示されるように正弦波のエンコードされたＡＣ出力電力信号（すなわち、ＡＣライン電圧１０５と同一である）を再現するために、スイッチの対１９０−１９２又はスイッチの対１９４−１９６何れかが閉じられる一方、他のスイッチの対が開いたままである。代わりに、スイッチの対１９０−１９２及びスイッチの対１９４−１９６は、入力ＡＣライン電圧波形の各ゼロクロスの間で（すなわち、半サイクル毎に）交互に切り替わり、Ｈブリッジ回路は図７Ｂに示される波形を作るために全波整流器として本質的に動作する。
【００５９】
本発明の一つの実施例では、マイクロプロセッサ１７０は、出力信号１１２から取り出される情報に少なくとも部分的に基づいて、スイッチの対１９０−１９２及び１９４−１９６の切替えタイミングを制御する。図７Ｃに示される波形が所望のエンコードされたＡＣ出力電力信号１３０であるとする。時間Ｔ３で、マイクロプロセッサ１７０は、入力ライン電圧１０５の半サイクルを「フリップ」（反転）させる。これを達成するため、マイクロプロセッサ１７０は、時間Ｔ３で閉じられるペアを切り換える（例えば、１９０−１９２から１９４−１９６へ切り換える）制御命令をＨブリッジ回路へ送り、その後、時間Ｔ４で再び対を切り換える（すなわち、１９４−１９６から１９０−１９２へ切り換える）制御命令を送る。同様に、図７Ｄに示される波形と対応するエンコードされたＡＣ電力信号１３０を供給するために、マイクロプロセッサ１７０は、時間Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５及びＴ６で閉じられる対を切り換えるための制御命令をＨブリッジ回路へ送る。
【００６０】
本発明の一つの実施例では、情報は、ある時間間隔にわたって、出力ＡＣ電力信号１３０の正の半サイクルと負の半サイクルとの比に比例して、ＡＣライン電圧上でエンコードされる。例えば、図７Ａに示されるエンコードされたＡＣ電力信号は、１：１の正の半サイクルと負の半サイクルとの比を持つ。エンコードされた情報が調光情報である幾つかの実施例では、この比は１００％の調光レベルを示す。対照的に、図７Ｃに示されるエンコードされたＡＣ電力信号は、１：２の比を持ち、この比は５０％の調光レベルに対応する。類似の態様で、図７Ｄに示されるエンコードされたＡＣ電力信号は、１：５の比を持ち、この比は２０％の調光レベルに対応する。
【００６１】
図７Ａ−図７Ｄに示される例示的波形は、正の半サイクルと負の半サイクルとの比が決定される、エンコードされたＡＣ電力信号１３０の３つのサイクルだけを示している。エンコードが実施されるサイクルの何れの数も可能であり、エンコードが実施されるより多くのサイクルが、エンコードされた情報のより高い解像度（例えば、特定されるべきより多くの調光レベル）を可能にする。しかしながら、エンコードが実施されるより多くの数のサイクルは、結果的にエンコードのより低いレートにもなる。本発明の幾つかの例示的実施例では、実践的なアプリケーションのために有益な調光を供給するために、充分な数の調光レベルを持つこととエンコードの相対的に低いレートとをバランスすることが望ましい。従って、幾つかの例示的実施例では、エンコードが、５−１０個の異なる調光レベルを対応して供給するために、５−１０サイクルの間の範囲に渡って実施される。
【００６２】
本発明の様々な実施例では、図６に示されるＨブリッジ回路は、限定されるわけではないが、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、及びシリコン制御整流器（ＳＣＲ）を含むスイッチの適当なタイプとして実施される。
【００６３】
図８は、本発明の幾つかの実施例によって、一つ以上のＬＥＤベースの照明ユニット／器具８００、８１０、８２０が、当該一つ以上の照明ユニット／器具の光生成特性を調整するために、エンコードされたＡＣ出力信号１３０により供給される情報及び動作電力両方を受けるためコントローラ１００に接続されていることを例示する。その光生成特性を効果的に変調するために、各照明ユニットは、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０をデコードする少なくとも１つのデコーダ（例えば、デコーダ８０２、８１２及び８２２）を有する。デコードは、電力信号１３０をエンコードするために使用されたエンコード方法／プロトコルに依存して、幾つかの態様の一つで達成され、本発明の実施例はこの態様に限定されない。
【００６４】
上述のように、幾つかの実施例では、情報は、Ｘ１０プロトコルのようなＰＬＣプロトコルを使用して、ＡＣライン電圧上でエンコードされる。各照明ユニット８００、８１０及び８２０に関連するデコーダ８０２、８１２、８２２は、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０からのＸ１０情報をデコードし、所望のようにその光生成特性を変えるための情報を照明ユニットへ供給するためのＸ１０受信器として構成される。
【００６５】
他の実施例では、図６及び図７に関連して上述されたように、正の半サイクルと負の半サイクルとの比としてＡＣライン電圧上でエンコードされ、照明ユニットは、既定の時間間隔の間に正の半サイクルと負の半サイクルとの比を計算することにより、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０上の情報をデコードする。一つの実施例では、デコーダ（例えば、デコーダ８０２、８１２、８２２）は、各ゼロクロス直前及び／又は直後何れかの信号の極性を決定するために、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０内のゼロクロスを監視する。既定の数のサイクルにわたってまとめることにより、照明ユニットは、調光の所望のレベルを決定する（すなわち、情報が調光情報である場合）。代わりの実施例では、デコーダは、信号の周波数より速いサンプリングレート（例えば６０Ｈｚより速い）で、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０をサンプリングすることにより、正の半サイクルと負の半サイクルとの比を決定し、ＡＣ信号の一つ以上の特徴の変化を検出する。例えば、典型的なサンプリングレートは、１２０Ｈｚである。
【００６６】
実際に、エンコード及びデコードは、電力信号１３０に結合される照明ユニット及びエンコード回路２１０両方が、適当な駆動信号をＬＥＤへ供給するために、比がどれくらいの数の半サイクルにわたって計算されるべきかを決定するための共通のプロトコルを知っている限り、何れの態様でも実施できる。エンコードされたＡＣ出力電力信号の正の半サイクルと負の半サイクルとの比を決定するための他の適当な方法が使用されてもよく、前述の特定の例は例示的目的のためだけであり、制限するものではないことは、理解されるべきである。
【００６７】
更に他の実施例では、一つ以上のＬＥＤベースの照明ユニットの複数の光生成特性は、ＡＣライン電圧上でエンコードされた情報の受信に応じて、変化する。例えば、一つの実施例では、コントローラ１００に結合される一つ以上のＬＥＤベースの照明ユニットは、エンコードされたＡＣ出力電力信号１３０を介して照明ユニットが調光情報を具備するので、従来の白熱光の照明特性を本質的に再生成するように構成されてもよい。この実施例の一つの態様では、これは、ＬＥＤベースの照明ユニットにより生成される光の強度及び色／色温度を同時に変化させることにより、達成される。
【００６８】
更に特には、従来の白熱光源では、放射される光の色温度は、光源により消散される電力が低減されるのにつれて徐々に低減する（例えば、より低い強度レベルで、作られた光の関連する色温度は２０００Ｋ付近である一方、より高い強度での光の関連する色温度は３２００Ｋ付近である）。これは、白熱光が、光源への電力が低減するにつれてより赤くなる傾向が現れる理由である。従って、一つの実施例では、ＬＥＤベースの照明ユニットは、白熱光源を模倣するため、より高い強度で相対的に高く関連した色温度を作り（例えば調光器が本質的に「フル」電力を供給するとき）、より低い強度で低く関連した色温度を作るために、光源の強度及び色両方を単一の調光調整が同時に変化させるために使用されるように、構成される。
【００６９】
いくつかの発明の実施例が本願明細書において図と共に説明されると共に、当業者は機能を実行し、並びに／又は結果及び／若しくは本願明細書において記載されている効果の一つ以上を得るための様々な他の手段及び／若しくは構造を容易に構想するが、斯様なバリエーション及び／又は変更態様の各々は本願明細書において記載されている発明の実施例の範囲内であると考えられる。さらに一般的にいえば、当業者は、本願明細書において記載されているすべてのパラメータ、寸法、物質及び構成が例示的なものであり、実際のパラメータ、寸法、物質及び／又は構成は、本発明の教示が使用される特定のアプリケーション又はアプリケーションに依存することは、容易に理解されるだろう。当業者は、本願明細書において記載されている特定の発明の実施例に対して多くの等価物を、ルーチン試験だけを使用して理解され、確認できるだろう。したがって、前述の実施例が単なる例示により表わされていて、添付の請求の範囲及びその等価物の範囲内で、発明の実施例が、特に説明されたり、クレームされたもの以外でも実践されるということは理解されるべきである。本開示の発明の実施例は、本願明細書において説明された個々の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法に向いている。加えて、斯様な特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾していない場合、斯様な２つ以上の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法の何れの組合せも本開示の発明の範囲の中に含まれる。
【００７０】
本願明細書において定められ、使用されるすべての定義は、辞書定義、参照した文献での定義及び／又は定義された用語の通常の意味にわたって管理するように理解されるべきである。
【００７１】
本願明細書及び請求項において使用された不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、明らかに反対が示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。
【００７２】
本願明細書及び請求項において使用されたフレーズ「及び／又は」は、連接された要素、すなわち、ある場合には共同して存在し、他の場合には分離的に存在する要素の「一方又は両方」を意味すると理解されるべきである。「及び／又は」でリストされた複数の要素は、同じ様式、すなわち、連接された要素の「一つ以上」と解釈されるべきである。他の要素は、特に特定されたそれらの要素と関係するにせよ又は無関係であるにせよ、「及び／又は」フレーズによって特に特定された要素以外にオプションであってもよい。したがって、非限定的な例として、「Ａ及び／又はＢ」という参照は、「を有する」ような制限のない用語と共に用いられるとき、ある実施例においては、Ａだけ（オプションで、Ｂ以外の要素を含む）を指すことができ、他の実施例においては、Ｂだけ（オプションで、Ａ以外の要素を含む）を指すことができ、更に他の実施例においては、Ａ及びＢ（オプションで、他の要素を含む）を指すことができる等である。
【００７３】
本願明細書及び請求項において使用されるように、「又は」は、上記「及び／又は」と同じ意味を持つと理解されるべきである。例えば、リストの項目を分けるとき、「又は」又は「及び／又は」は、含んでいるとして解釈されるべきであり、すなわち、少なくとも１つを含むが、多くの要素の数若しくは要素のリスト１つより多くも含み、オプションで、リストに載ってない追加の項目も含むものとして解釈されるべきである。対照的に、「一つだけ」、「正確に一つ」又は請求項で使用されるときは「から成る」のような明らかに指示した用語だけは、多くの要素又は要素のリストの正確に１つの要素を含むことを参照する。概して、本願明細書で用いられる用語「又は」は、「何れか」「の一つ」「も一つだけ」又は「の正確に一つ」のような排他性の用語が先に来るとき、排他的な択一物（すなわち「一方又は他方であって両方ではない」）を示すものとして解釈されるだけである。請求項において使用されるとき、「基本的に」「から成る」ことは、特許法の分野において用いられるような通常の意味を有する。
【００７４】
明細書及び請求項で使用されているように、一つ以上の要素のリストに関して「少なくとも一つの」フレーズは、要素のリストのうちの何れの一つ以上の要素から選択された少なくとも一つの要素を意味し、要素のリストの範囲内で特にリストされた各要素の少なくとも一つを必ずしも含む必要もなく、要素のリスト内の何れの要素の組み合わせも除外するわけでもないことは理解されるべきである。この定義はまた、「少なくとも一つの」フレーズが参照する要素のリストの範囲内で特に特定される要素以外に、特に特定された要素に関係があるかないかにかかわらず、要素がオプション的にあることを許容する。したがって、非限定的な例として、「Ａ及びＢの少なくとも一つ」（又は、同等に、「Ａ又はＢの少なくとも一つ」、又は、同等に「Ａ及び／又はＢの少なくとも一つ」）は、一方の実施例において、Ｂがない（Ｂ以外の要素をオプションで含んで）少なくとも一つのＡ、オプションで一つより多くのＡを参照し、他方の実施例において、Ａがない（Ａ以外の要素をオプションで含んで）少なくとも一つのＢ、オプションで一つより多くのＢを参照し、更に他の実施例において、少なくとも一つのＡ、オプションで一つより多くのＡ、少なくとも一つのＢ、オプションで一つより多くのＢ（オプションで他の要素を含んで）を参照する等である。
【００７５】
明らかに反対の示されない限り、複数のステップ又は行為を含むとここにクレームされた何れの方法においても、当該方法のステップ又は行為の順番は、当該方法のステップ又は行為が列挙される順番に必ずしも限られているわけではないことも理解されるべきである。
【００７６】
特許審査プロシージャセクション２１１１．０３の米国特許庁マニュアルに述べているように、明細書だけでなく、請求項において、「を有する」、「含む」、「坦持する」、「持つ」、「含有する」、「かかわる」、「保持する」、「構成される」などのような全ての移行型フレーズは、制限がない、すなわち、含まれるがこれに限定されるものではないことを意味することが理解されるべきである。移行フレーズ「からなる」及び「基本的にからなる」だけが、それぞれ限定であるか半限定移行フレーズである。
【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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