(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源；
前記第１光源に動作可能に結合した第１変調素子；及び
前記第１変調素子を用いて前記第１変調素子に流れる電流又は前記第１光源に亘る電圧降下の一つを変調するように構成され、第１電力線通信信号を提供する、第１プロセッサーを備え、
前記第１変調素子は、前記第１光源に直列に接続され、前記第１プロセッサーにより提供される第１変調制御信号に応答する電圧源、及び前記第１光源に並列に接続され、前記第１プロセッサーにより提供される第１変調制御信号に応答する電流源の少なくとも一つを備える、照明システム。
【請求項２】
前記第１変調素子に流れる電流又は前記第１光源に亘る電圧降下の一つを変調し、前記第１電力線通信信号を提供するように、前記第１プロセッサーにより提供される第１変調制御信号に応答して前記第１変調素子の回路内の存在を制御するように構成された第１スイッチを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１変調素子が前記第１光源に電気的に直列に接続され、前記第１スイッチが前記第１変調素子に電気的に並列に接続され、前記第１光源に亘る電圧降下が、前記第１変調制御信号に応答して変調される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１変調素子が前記第１光源に電気的に並列に接続され、前記第１スイッチが前記第１変調素子に電気的に直列に接続され、前記第１変調素子に流れる電流が前記第１変調制御信号に応答して変調される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１プロセッサーは、到来する電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記第１光源に流れる電流の量又は前記第１光源に亘る電圧降下の量の一つを検出するように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１電力線通信信号が伝送される電力線を介して前記第１光源に電力を供給するように構成された第１電源を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１電源は、前記第１電源により出力される電流又は電圧の一つを変調するように構成された第２プロセッサーを含み、第２電力線通信信号を提供する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２プロセッサーは、第１電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記第１光源に亘る電圧降下の量又は前記第１光源及び前記第１変調素子に流れる電流を含む電流の全電流量の一つを検出するように更に構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１電源が電圧源を備える、請求項７に記載のシステムであって、
前記電圧源に電気的に直列に接続される第２変調素子；及び
前記電圧源により出力される電圧を変調し、第２電力線通信信号を提供するように、前記第２プロセッサーからの第２変調制御信号に応答して前記第２変調素子の回路内の存在を制御するように構成された第２スイッチを更に備える、システム。
【請求項１０】
前記第１電源が電圧源を備える、請求項７に記載のシステムであって、
前記電圧源に電気的に直列に接続され、前記第２プロセッサーにより提供される第２変調制御信号に応答する第２スイッチを更に備え、前記電圧源により出力される電圧が、前記第２変調制御信号に応答して有効にオン及びオフになる、システム。
【請求項１１】
前記第１プロセッサーは、前記第１電力線通信信号が伝送される電力線から得られる電圧源により電力が供給される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電力線上に電力が提供されない時間の間に前記第１プロセッサーに電力を供給するキャパシタを更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
センサー、第２光源、及び第２電源から成る群から選択される少なくとも一つを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
第１ＬＥＤ列；
第１変調制御信号を提供し、到来する電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記第１ＬＥＤ列に流れる電流の量又は前記第１ＬＥＤ列に亘る電圧降下の量の一つを検出するように構成された第１プロセッサー；
前記第１ＬＥＤ列に動作可能に結合し、前記第１変調制御信号に応答して第１変調素子に流れる電流又は前記第１ＬＥＤ列に亘る電圧降下の一つの変調を生じさせ、外に向かう電力線通信信号を提供するように構成された第１変調素子にして、前記第１ＬＥＤ列に直列に接続され、前記第１プロセッサーにより提供される前記第１変調制御信号に応答する電圧源、及び前記第１ＬＥＤ列に並列に接続され、前記第１プロセッサーにより提供される前記第１変調制御信号に応答する電流源の少なくとも一つを備える第１変調素子；
到来する及び外に向かう電力線通信信号が伝送される電力線を介して前記第１ＬＥＤ列への電力を受け取るように構成された第１電源コネクターを備える、照明システム。
【請求項１５】
前記第１ＬＥＤ列に亘る電圧降下を変調し、前記外に向かう電力線通信信号を提供するように、前記第１変調制御信号に応答して前記第１変調素子の回路内の存在を制御するように構成された第１スイッチを更に備え、
前記第１変調素子は、前記第１ＬＥＤ列に電気的に直列に接続され、前記第１スイッチは、前記第１変調素子に電気的に並列に接続される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１変調素子に流れる電流を変調し、前記外に向かう電力線通信信号を提供するように、前記第１変調制御信号に応答して前記第１変調素子の回路内の存在を制御するように構成された第１スイッチを更に備え、
前記第１変調素子は、前記第１ＬＥＤ列に電気的に並列に接続され、前記第１スイッチは、前記第１変調素子に電気的に直列に接続される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１ＬＥＤ列に電気的に直列に接続された電流源を更に備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
第１電源と第２プロセッサーを更に備え、当該第２プロセッサーは、第２変調制御信号を用いて前記第１電源により出力された電流又は電圧の一つを変調するように構成され、到来する電力線通信信号を提供し、
前記第２プロセッサーは、前記外に向かう電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記第１ＬＥＤ列に亘る電圧降下の量又は前記第１ＬＥＤ列及び前記第１変調素子に流れる電流を含む電流の全量の一つを検出するように更に構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
１以上のプロセッサーで実行される時、光システムにおいて電力線通信工程の実行を生じさせる指令で符号化された非一時的コンピュータープログラム製品であって、
前記工程は、
光源に直列に接続され、プロセッサーにより提供される変調制御信号に応答する電圧源、及び光源に並列に接続され、プロセッサーにより提供される変調制御信号に応答する電流源の少なくとも一つを備える変調素子に流れるＤＣ電流又は光源に亘るＤＣ電圧降下の一つを変調し、外に向かう電力線通信信号を提供するように、プロセッサーを介して、光源に動作可能に結合した変調素子を制御するための変調制御信号を提供すること；及び
到来する電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記光源に流れるＤＣ電流の量又は前記光源に亘るＤＣ電圧降下の量の一つを、前記プロセッサーを介して検出することを含む、非一時的コンピュータープログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、「照明システムのための電力線通信」と題され、２０１３年１０月２４日に出願された米国特許出願Ｎｏ．１４／０６２，４９６（アトニー管理Ｎｏ．２０１３Ｐ０１７８０ＵＳ）に関連する、「照明システムのための電力線通信」と題され、２０１３年１０月２４日に出願された米国特許出願Ｎｏ．１４／０６２，４２５の国際出願であり、またそこへの優先権を主張する。これら両出願が、その全体において参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、照明システムに関し、より詳細には、ドライバと時折呼ばれる電源と照明部品の間の、追加の制御線無しの双方向通信に関する。
【背景技術】
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ（Light emitting diode））及び駆動回路は、電気的に接続され、ある照明システムを提供することができる。典型的な駆動回路は、スイッチモード電源トポロジーで構成され、電力供給を受けるＬＥＤ列に並列なフィルタリング・キャパシタを含み得る。入力電源に依存して、ブリッジ整流器が、また、トポロジーに含められ得る。オプションとして、ＬＥＤ列に直列にリニア抵抗コントローラも加えられ得る。単一のＬＥＤ、より多くの場合、直列及び／又は並列に配置された複数のＬＥＤ、若しくはこれらの任意の組み合わせが、ＬＥＤアレイと呼ばれる。ＬＥＤ光エンジンは、単なるＬＥＤアレイであり得るが、より多くの場合、光エンジンを構築する機械的ハウジング及び光学系、同様に電気コネクターであり得る。加えて、光エンジンは、度々、幾つかの上述した駆動回路、例えば、リニア抵抗コントローラを備える。ＬＥＤ駆動回路の残部は、度々、ＬＥＤドライバ又はＬＥＤ電源と呼ばれる。極頻繁に、ＬＥＤドライバは、光エンジンから空間的に離れた別のハウジングに収容され、個別のハーネスを構築するコネクターや配線の組み合わせが、要求される電気接続を構築するように用いられる。一つのドライバが、多数の光エンジンを供給し得る。所与のドライバとＬＥＤ光エンジンの間の通信が、各方向用の専用通信リンクを用いて実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１ａ】図１ａは、本発明の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【図１ａ−１】図１ａ−１（図１ａ’）は、本発明の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【０００５】
【図１ｂ−ｃ】図１ｂ−ｃそれぞれは、本発明の実施形態に係る、図１ａ又は１ａ’のシステムにより提供され得る電力線通信信号を図示する。
【０００６】
【図１ｄ】図１ｄは、本発明の実施形態に係る、図１ａ又は１ａ’のシステムにより用いられ得る変調素子の例を図示する。
【０００７】
【図１ｅ】図１ｅは、本発明の実施形態に係る、図１ａのシステムにより用いられることができ、また変調素子のため調整可能電圧源を採用する代替の通信モジュール構成を図示する。
【０００８】
【図１ｅ−１】図１ｅ−１（図１ｅ’）は、本発明の実施形態に係る、図１ａ’のシステムにより用いられることができ、また変調素子のため調整可能電圧源を採用する代替の通信モジュール構成を図示する。
【０００９】
【図１ｆ】図１ｆは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信用に構成された照明システムを概略的に図示する。
【００１０】
【図１ｇ】図１ｇは、本発明の実施形態に係る、図１ｅ及び１ｅ’のシステムの通信モジュールの変調素子のために使用可能である調整可能電圧源の例を図示する。
【００１１】
【図２ａ】図２ａは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【図２ａ−１】図２ａ−１（図２ａ’）は、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００１２】
【図２ｂ−ｃ】図２ｂ−ｃそれぞれは、本発明の実施形態に係る、図２ａ又は２ａ’のシステムにより提供され得る電力線通信信号を図示する。
【００１３】
【図２ｄ】図２ｄは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【図２ｄ−１】図２ｄ−１（図２ｄ’）は、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００１４】
【図２ｅ】図２ｅは、本発明の実施形態に係る、図２ｄ及び２ｄ’のシステムの通信モジュールの変調素子のために使用可能である調整可能電流源の例を図示する。
【００１５】
【図２ｆ】図２ｆは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００１６】
【図２ｇ】図２ｇは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００１７】
【図２ｈ】図２ｈは、一つの実施形態に即して構成された電力調整素子（ＰＣＥ（power conditioning element））の一例を概略的に図示する。
【００１８】
【図３ａ】図３ａは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００１９】
【図３ｂ−ｃ】図３ｂ−ｃそれぞれは、本発明の実施形態に係る、図３ａのシステムにより提供され得る電力線通信信号を図示する。
【００２０】
【図４ａ】図４ａは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００２１】
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の実施形態に係る、図４ａのシステムにより提供され得る電力線通信信号を図示する。
【００２２】
【図５ａ】図５ａは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００２３】
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の実施形態に係る、図５ａのシステムにより提供され得る電力線通信信号を図示する。
【００２４】
【図６ａ】図６ａは、本発明の実施形態に係る双方向電力線通信用に構成された照明システムのブロック図を図示する。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明の実施形態に係る双方向電力線通信用に構成された照明システムのブロック図を図示する。
【図６ｃ】図６ｃは、本発明の実施形態に係る双方向電力線通信用に構成された照明システムのブロック図を図示する。
【００２５】
【図７】図７は、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００２６】
【図８】図８は、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。
【００２７】
【図９ａ−ｆ】図９ａ−ｆは、本発明の実施形態に係る双方向電力線通信用に構成された照明システムにより用いられ得る変調スキームの例を図示する。
【００２８】
【図１０ａ】図１０ａは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信用に構成された照明システムのブロック図を図示する。
【図１０ｂ】図１０ｂは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信用に構成された照明システムのブロック図を図示する。
【００２９】
【図１１ａ】図１１ａは、定電流源（又は定電流シンク）の電圧電流特性を図示する。
【００３０】
【図１１ｂ】図１１ｂは、定電圧源（又は定電圧シンク）の電圧電流特性を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
既存の電力線を介した電源と１以上の光エンジン（及び／又はセンサーといった他の照明システム部品）の間の双方向通信のために技術が提供され、追加の通信ワイヤが必要ではない。特には、電源は、その出力（電圧又は電流）を変調することにより情報を送信することができ、光エンジン（又はセンサーといった他の負荷又は照明部品）は、自身がどの程度だけ電源から電力を引くかを変調することにより返信（communicate back）することができる。任意の適切な種の変調スキームを用いて双方向通信を促進することができ、一方向の通信のために電流が変調され、他方向の通信のために電圧が変調される。例の変調スキームは、スイッチ可能素子及び／又は調整可能電圧又は電流源の使用を含み、スイッチ可能素子及び／又は調整可能電圧／電流源が変調制御信号に応答できる。幾つかの場合、マスター−スレーブ・アレンジメントを用いて双方向通信を制御することができる。他の形態は、電力線通信チャネル上の複数の同時の通信を許容する。
【００３２】
概要
先に説明のように、光エンジンと個別の電源又はドライバの間の通信は、専用通信リンクを介して実行され得る。光エンジンとドライバ間の通信を持つことには多数の理由がある。例えば、通信リンクは、輝度及び色設定といった様々なパラメーター設定をドライバから光エンジンへ通信するために用いられ得る。専用通信チャネルは、一般的に追加の制御線で実施され、典型的には双方向ではなく、ドライバから光エンジンへの片道通信が提供される。幾つかの場合、光エンジンは、様々なセンサー出力（例えば、生成光のスペクトル分布を測定するための専用色センサー）を用い、これが光エンジンからドライバへ通信され得る。そのような場合、センサーは、一対のワイヤで電力を受け、１以上の追加のワイヤを通じてドライバにセンサーデータを返信する（communicate back）。専用通信チャネルの使用はドライバと光エンジンの間の通信を実施する適切な方法であるが、追加のワイヤが、追加のワイヤを扱うコネクターの使用を必要とし、組み込み作業のコスト／複雑さを増加する傾向がある。
【００３３】
従って、また、本発明の実施形態において、既存の電力線を介した電源と１以上の光エンジン（及び／又は占有センサーといった他の照明システム部品）の間の双方向通信のために技術が提供され、追加の制御線が必要ない。特には、電源は、その出力（電圧又は電流）を変調することにより情報を送信することができ、負荷は、それが電源からどれだけ電力を取るかを変調することにより返信（communicate back）することができる。このような目的のため、電源が電圧又は電流のいずれかを設定するとしても、他の可変量（この場合のように、電流又は電圧）が負荷（この開示に照らして理解されるように、例えば、光エンジン、センサー、又は他の照明システム部品）により決定される。本技術は、全二重モード（full-duplex mode）通信とも時折呼ばれる両方向における同時の双方向通信を許容する。
【００３４】
例えば、定電流ＬＥＤドライバで、ドライバが、その出力電流を変調して光エンジンにメッセージを送信し、また、その出力電圧を計測して光エンジンからのメッセージを受け取る。対応する態様で、光エンジンは、その順方向電圧降下を変調してドライバへメッセージを送信し、また、ドライバからの変調電流を測定してドライバからのメッセージを受け取る。定電流ＬＥＤドライバは、図１１ａのものと同様のその出力での電圧−電流特性を有する。定電流ドライバで、光エンジン（例えば、単一のＬＥＤ又はＬＥＤ列）が、図１１ｂに示された電圧−電流特性と同様の電圧源特性（時折、電圧シンク特性とも呼ばれる）を有する場合には有利である。もし
【数１】
0006471156.tif 000002
（公称電圧での電流の電圧導関数は、公称電圧と公称電流の商以下である）ならば、源又はシンクは、電流源特性を有するように分類可能である。もし
【数２】
0006471156.tif 000003
ならば、源又はシンクは、電圧源特性を有するように分類可能である。公称電圧ＶNom及び公称電流ＩNomは、公称動作での電圧と電流の大きさである。この開示に照らして更に理解されるように、ドライバは、依然として、ドライバから光エンジンへデータを送信するために用いられるドライバ出力電流の小さな変調があるとの事実にも関わらず（この変調は、一般的にユーザーには知覚不能、ともなければ透明である）、定電流ドライバとして有効に動作する。光エンジンは、その電圧を変調することによりドライバに返信（communicate back）し、また通信が存在しなければ、ＬＥＤの順方向降下（forward drop of the LEDs）のみドライバにより見られる。そのような一つの形態では、ドライバは、その定電流源の設定点（set-point）を変調して光エンジンにメッセージを送信するように構成され、また、光エンジンは、所与の列のＬＥＤに亘り見られる電圧を人工的に増減するように直列接続された変調素子の回路内及び回路外のスイッチングによりドライバにより見られる電圧降下を変調することができる。他の形態においては、光エンジンは、電圧源の設定点を変調してドライバにメッセージを送信するように構成される。そのような例の場合、電圧源は、本明細書では変調素子と概して呼ばれる。
【００３５】
定電圧ＬＥＤドライバで、ドライバは、その出力電圧を変調して光エンジンにメッセージを送信し、また、到達した電流を測定して光エンジンからのメッセージを受け取る。対応する態様で、光エンジンは、それが消費している電流を変調してドライバへメッセージを送信し、また、ドライバからの電圧を測定してドライバからのメッセージを受け取る。理解頂けるように、ドライバは、依然として、ドライバから光エンジンへデータを送信するために用いられるドライバ出力電圧の小さな変調があるとの事実にも関わらず（出力電流の小さな変調の場合のように、この電圧変調は、一般的にユーザーには知覚不能、ともなければ透明である）、定電圧ドライバとして有効に動作する。光エンジンは、その電流を変調することによりドライバに返信（communicate back）し、また通信が存在しなければ、非変調の電流のみがドライバにより見られる。そのような一つの形態では、ドライバは、その定電圧源の設定点（set-point）を変調して光エンジンにメッセージを送信するように構成され、また、光エンジンは、所与の列のＬＥＤに流れる電流を人工的に増減するように並列接続された変調素子の回路内及び回路外のスイッチングによりドライバにより見られる電流を変調することができる。他の形態においては、光エンジンは、並列接続された電流源の設定点を変調してドライバにメッセージを送信するように構成される。そのような例の場合、並列接続された電流源は、本明細書では変調素子と概して呼ばれる。
【００３６】
この開示に照らして更に理解されるように、技術は、所与の照明システムの他の素子間の双方向通信のためにも用いることができ、ドライバと光エンジンの間の通信に限定されない。例えば、ドライバは、所与の光エンジン内に配備され、若しくは照明されるエリア内のセンサーと通信できる。同様、ドライバは、他のドライバ、室内コントローラ、若しくは全照明管理システム（ＬＭＳ（light management system））と通信できる。そのような通信は、例えば、全照明システムとセンサーにより提供された情報を共有することを許容する。加えて、そのような形態は、全体建物自動化システムにおける照明の統合と同様、より複雑で高められた照明制御を許容する。
【００３７】
幾つかの形態では、マスター−スレーブ通信プロトコルが用いられて複数の通信が一時に生じることが阻止される。しかしながら、他の形態は、同時の通信に適合する通信プロトコルを採用し得る。この目的のため、技術は、メッセージの復号及び解釈に関する簡潔さ（又は、この場合のように複雑さ）の所望のレベルといった要因に依存して任意の数の通信プロトコルと一緒に用いることができる。
【００３８】
多数のバリエーションが、本開示に照らして明らかになる。例えば、幾つかの形態では、技術は、低ダイナミック応答で定電流ドライバにより駆動される並列に接続された光エンジンを含むシステムのためにも採用できる。低ダイナミック応答は、ドライバが、短時間の間隔で電流源というよりは定電圧源のように振る舞うことを意味する。これは、大半の定電流ドライバ、特には、ＬＥＤに流れるリップル電流を低く維持するために相当なサイズの出力キャパシタを典型的に有する低コストの実施に当てはまる。この出力キャパシタは、迅速な動的な変化を阻止する。加えて、また、幾つかの形態においては、ドライバは、所与の減光モードに基づいて変調スキームを変更するように構成され得る。従って、例えば、ドライバは、アナログ減光からパルス幅変調（ＰＷＭ）減光にドライバが切り替えるように変調スキームを変えるように構成でき、また、光エンジンは、所与の減光モードを検出し、所与の変調信号のための対応の復号プロセスを用いるように構成できる。
【００３９】
本明細書に開示の技術は、配線（例えば、労働、配線、及びコネクタ）の労力を低減するために用いることができ、また、誤配線のリスクも低減する（なぜなら、追加の配線が必要ではないため）。同様に、技術は、本明細書で記述のように通信を受信又は送信することができないレガシー部品（legacy components）に干渉することなく即時に配備可能であり、また、ドライバは、通信の有り又は無しの定格（rated）電圧／電流を依然として伝送できる（電流値と電圧値の変調は、順守しながら所与の公差内で達成できる）ことに留意されたい。更に留意すべきは、同一配線が全システム（コネクター、ケーブル等）に使用可能である。従って、供給者の顧客がいわば優秀及び愚劣の両種の製品を要求するとしても、供給者は、両システムのために配線を備蓄する必要がない。更に留意すべきは、技術は、相対的に単純なシステム（例えば、１ドライバと１光エンジン）又は複雑なシステム（例えば、幾つかのドライバ、光エンジン、及びセンサー）であるか否かのモジュールシステムとの関係で実施可能である。そのうえ、技術は、既存ドライバ及び光エンジンで採用されるマイクロコントローラといった既存の処理機能を活用可能である。
【００４０】
回路アーキテクチャ
図１ａは、本発明の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。見て分かるように、この例の構成では、システムは、概して、電源又はドライバ及び光エンジンを含む。ドライバは、定電流源とマイクロコントローラＡ（μC A）を含み、また光エンジンは、ＬＥＤ列（Ｄ１１−Ｄ１ｎ）、マイクロコントローラＢ（μC B）、スイッチＳ、及び変調素子Ｍを含む。ドライバ及び光エンジンの他の典型的な部品は図示しないが、明らかであろう。
【００４１】
動作においては、システムは、一般的に、双方向通信のためのドライバにより提供される電流及び電圧を用い、ドライバは、電流を変調し、それ自身の出力電圧を測定し、光エンジンは、電圧を変調し、電流を測定する。この目的のため、通信の各方向が、それ自身のキルヒホッフの回路則を用いる（電圧について一方向、電流について他方向）。より詳細には、ドライバのマイクロコントローラａは、マイクロコントローラＡの２つの入力ポートを介して電力線に亘り動作可能に結合し、（VSense）を検出し、又は光エンジンに亘る電圧降下ＶM1（t）を測定できる。図１ａに更に見ることができるように、マイクロコントローラＡは、電流源に動作可能に結合した出力ポートを有し、その出力ポートで提供される変調設定点信号を介して電流源の設定点を調整するようにプログラムされ、又は別のように構成される。
【００４２】
システムの光エンジン側では、マイクロコントローラＢは、マイクロコントローラＢの入力ポートを介してＬＥＤ列に動作可能に結合し、（ISense）を検出し、又は光エンジンのＬＥＤ列に流れる電流IM1（t）を測定できる。更に見られるように、マイクロコントローラＢは、スイッチＳに動作可能に結合した出力ポートを含み、マイクロコントローラＢの出力ポートで提供される変調制御信号を介してスイッチを開閉するようにプログラムされ、又は別のように構成され、これにより、光エンジンに亘る電圧降下に対応の変化を生じさせるように回路内及び回路外で変調素子Ｍをスイッチングする。ある形態においては、スイッチＳは、通常は、オン状態にあり、変調素子Ｍは、通常、（電力損失を低減する）効率性の理由からバイパスされることに留意されたい。
【００４３】
従って、ドライバの電流源に提供される設定点の値を変調することにより、マイクロコントローラＡは、光エンジンに通信信号を提供するようにドライバの出力電流IM1（t）を変調することができる。そのような通信信号の一つの例が図１ｃに示され、また、図１ａに概して示される。加えて、光エンジンにおける変調素子Ｍの回路内の存在（in-circuit presence）の変調により、マイクロコントローラＢは、ドライバに通信信号を提供するようにドライバの出力電圧VM1（t）を変調することができる。そのような通信信号の一つの例が図１ｂに示され、また、図１ａに概して示される。
【００４４】
電流源、マイクロコントローラＡ及びＢ、ＬＥＤ群Ｄ１１−Ｄ１ｎ、変調素子Ｍ、及びスイッチＳは、例えば、個別の慣例の部品（例えば、バイポーラ接合トランジスタ（群）又は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（群）といった電界効果トランジスタ（群）を用いる）又は図示のように組織化及び動作可能に結合した集積回路又はチップセットとして実施可能である。光エンジン部品の集積／個別の程度は、ある形態と別の形態間で変わり、請求された発明は、そのように限定されるように意図されない。マイクロコントローラを図示するが、電圧及び／又は電流を決定し、（変調設定点信号及び変調制御信号といった）制御信号を提供することができる任意の適切なプログラム可能又は別の態様で構成可能な処理環境を用いることができる。スイッチＳは、例えば、単極単投スイッチ又はトランジスタ（例えば、ゲートが変調制御信号を受け取るＦＥＴ）であり得る。
【００４５】
変調素子Ｍは、ＬＥＤ列に亘る電圧降下を変調する目的のため、直列ＬＥＤ列にスイッチされ、相対的に小さい変化をその列に亘る電圧降下に生じさせる任意の素子で実施でき、これにより、電力線に亘るメッセージを許容する。図１ｄは、使用可能な幾つかの例の変調素子を示す。変調素子に亘る電圧降下の範囲は、素子種及び実施技術に依存して変わる。例えば、ダイオード（Ｄ）に亘る電圧降下は、シリコンダイオードについて約０．７Ｖであり、ゲルマニウムダイオードについて０．３Ｖであり、また、ショットキー・ダイオードについて０．２Ｖである。変調素子Ｍが（ＬＥＤ列の一部又は別のＬＥＤであり得る）ＬＥＤで実施されるならば、電圧降下は、１．０〜５．０Ｖの範囲内にあり、ＬＥＤ色に依存する。変調素子としてＬＥＤが用いられる場合、変調素子で生成される光を用途に用いることができ、従って、変調素子により消費されるエネルギーが追加の利益を提供する。更に理解されるように、変調素子としてツェナーダイオード（Ｚ）を用いることにより、よりいっそう広範囲の電圧降下が実現可能である。更に理解されるように、電圧降下は、変調素子として抵抗器（Ｒ）を用いることにより実現可能である。より一般的な意味では、関連の電圧降下が、回路内及び回路外で切り替えられ、変調したライン電圧を提供する限りにおいて、トランジスタといった、電圧降下に関連する活性接合を有する任意の装置又は回路が変調素子Ｍとして用いられ得る。幾つかのそのような形態では、変調素子は、断定的な（pronounced）電圧源特性を有し、
【数３】
0006471156.tif 000004
が増加すると、通信品質（全二重動作を用いる双方向通信スキームの場合、達成可能な信号対ノイズ比及びドライバから光エンジン及び光エンジンからドライバへの通信間のクロストーク）が向上する。幾つかの例の場合、例えば、
【数４】
0006471156.tif 000005
が実現され、他方、また他の形態では、
【数５】
0006471156.tif 000006
が、更なる通信品質の改善のために目標とされる。理解されるように、もし変調素子Ｍが抵抗器で実施されるならば、電圧降下が、ＬＥＤ列と抵抗器により形成される分圧器の実効値に依存する。
【００４６】
ある特定の例の形態において、マイクロコントローラＢ、スイッチＳ及び変調素子Ｍは、通信モジュール（図で概して示されたＣｏｍモジュール）を提供するべく、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は他の目的別半導体といったチップとして実施できる。Ｃｏｍモジュールは、温度センサー（例えば、ＮＴＣ素子）、光センサー（例えば、自然周囲光レベルを検出するためのホトダイオード）、動きセンサー、セキュリティーセンサー、及び／又は他のセンサーのような他の機能性／部品も含むことができる。
【００４７】
図１ｅは、本発明の実施形態に係る図１ａのシステムにより用いることができる代替の通信モジュール構成を図示する。見て分かるように、この形態は、変調素子Ｍのための調整可能電圧源を採用する。この例の用途に適切な調整可能電圧源を実施する多数の方法があり、線形レギュレータのような散逸及び非散逸実施やスイッチモード電源技術に基づく電圧源を含む。変調制御信号は、デジタル又はアナログ信号のいずれかであり得ることに留意されたい。アナログ信号の場合、ある形態において、マイクロコントローラＢは、例えば、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を備え、ＤＡＣの出力を示すピンが電圧源に直接的に接続され得る。デジタル信号の場合、マイクロコントローラＢのデジタル出力がＰＷＭ変調され、また外部ローパスフィルタがデジタル信号をアナログ信号に変換するために用いることができる。この信号は、次に、電圧源の設定値として用いられる。
【００４８】
図１ｆは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。見て分かるように、この例の場合、ドライバは、複数の光エンジン１〜ｉと通信し、ここで、ｉが１よりも大きい任意の整数であり、また、ドライバは、ｉ個のＬＥＤ列を適切に駆動するのに十分な電流を供給できるものとする。ドライバ及び光エンジンは、図１ａを参照して先に記述したように構成でき、また、その関連の議論が本形態にも等しく当てはまる。
【００４９】
ＬＥＤ列１は、ＬＥＤ  Ｄ１１〜Ｄ１ｎを含み、また、ＬＥＤ列ｉは、ＬＥＤ  Ｄｎ１〜Ｄｎｊを含む。各ＬＥＤ列は、異なる量のＬＥＤ、又は異なる色のＬＥＤを含み、又は異なるように構成され得ることに留意されたい。そのようなものとして、各ＬＥＤ列１〜ｉに亘る電圧降下（個別に、VM1（t）からVMi（t））が、個別のＬＥＤ列の構成に依存して、異なり、若しくは同一であり得ることに更に留意されたい。各光エンジンは、また、先に記述のようにライン電圧を変調するための構成を含む。従い、例えば、マイクロコントローラＢ1は、ＬＥＤ列１に動作可能に結合し、（ISense）を検出し、又はＬＥＤ列１に流れる電流IM1（t）を測定する。加えて、マイクロコントローラＢ1は、変調制御信号を介してスイッチＳ1を開閉するようにプログラムされ、若しくは別態様で構成され、光エンジンに亘る電圧降下の対応の変化を生じさせるように回路内及び回路外で変調素子Ｍ1をスイッチングする。同様の態様で、マイクロコントローラＢiは、ＬＥＤ列ｉに動作可能に結合し、（ISense）、ＬＥＤ列ｉに流れる電流IM1（t）を検出し、対応の変調制御信号を介してスイッチＳiを開閉するように構成され、光エンジンに亘る電圧降下の対応の変化を生じさせるように回路内及び回路外で変調素子Ｍiをスイッチングする。先に説明のように、スイッチＳ1〜Ｓiは、通信しない時、対応の変調素子Ｍ1からＭiに亘る追加の電力損失を生じさせないように通常はオン状態にある。
【００５０】
図１ａ'は、光エンジンがセンサーで置換されていることを除いて図１ａに示された例の形態と構造及び機能が同一である。見て分かるように、センサーは、センシング回路のセンス素子に動作可能に結合した先に記述のＣｏｍモジュールを含む。センシング回路は、動きセンサー、セキュリティーセンサー、温度センサー（例えば、ＮＴＣ素子）、光センサー（例えば、自然周囲光レベルを検出するためのホトダイオード）、及び／又はヒト占有又は環境事項（例えば、暑すぎる、寒い、煙など）といったことを検出する他のセンサーといった任意の数のパラメーターを検出するように構成され得る。図１ｅ'は、図１ａ'のシステムで使用できる代替の通信モジュール構成を図示し、本発明の実施形態に係る変調素子として調整可能電圧源を採用する。センシング回路へのＬＥＤ列の接続の変化の他、先の関連の議論が本形態に等しく当てはまる。
【００５１】
また先にも説明のように、図１ｅ及び１ｅ'それぞれは、スイッチ可能変調素子のために調整可能電圧源が用いられる例の場合を示す。この目的のため、図１ｇは、本発明の実施形態に係る図１ｅ及び１ｅ'の一つのようなシステムの通信モジュールの変調素子のために用いることができる例の調整可能電圧源を図示する。この例では、光エンジンのマイクロコントローラが、電圧源に二値の変調制御信号を提供するものと想定される。動作においては、マイクロコントローラは、調整可能電圧源に亘る所望の電圧降下に対応するデューティーサイクルでデジタルＰＷＭ出力信号を生成するようにプログラム、又は構成される。抵抗器ＲとキャパシタＣで構成されたローパスフィルタは、デジタル信号を（無視可能なリップルを有する）アナログ電圧VCに変換し、これが設定電圧として用いられる。更に見られるように、この例の形態のオペアンプＯＰ１は、トランジスタＱに亘る電圧降下が一定となる態様でトランジスタＱを制御するべくこの設定電圧を用いる閉ループ制御を実施する。
【００５２】
この開示に照らして理解されるように、図１ａ、１ａ'、及び１ｆに図示のようなスイッチ可能変調素子は、２レベル（ハイレベル及びローレベル）の間で推移する信号を意味する二値通信信号を提供するように用いられる。しかしながら、他の形態は、図９ｂ及び９ｄに見られる如く２以上のレベル及び／又は傾斜を含む通信信号を提供し得、これら両図が、時間に亘るＶ／Ｉの変化を示し、これは、通常、単一のスイッチ構成を用いても達成されない。例えば、図９ｄの例において、通信信号は、３つのレベルを有し、従って、２以上のスイッチが用いられ、そのような３レベル通信信号を形成し得る。代替として、また、図１ｅ、１ｅ'、及び１ｇに示されるように、調整可能電圧源は、そのような通信信号（図９ｂ及び９ｄに示されるような信号）を提供するために用いられ得る。ちょうど先に説明のように、マイクロコントローラ及び調整可能電圧源（変調素子Ｍ）が集積回路として実施でき、また、Ｃｏｍモジュールに関する先の議論と全体の光エンジン回路に関する集積／個別の程度の変動は、この形態にも等しく当てはまる。
【００５３】
本明細書に開示の様々な形態において、（照明が「オン」する前）電源投入時に初期のＬＥＤ電流を通信することが望まれ得る。同様に、電源投入時に初期のセンサー電流（又は任意の他の光システム部品の初期の電流）を通信することが望まれ得る。そのような場合、ドライバは、本明細書で望まれるように通信を許容する低電流で光エンジン（又は他の部品）を初期駆動するように構成できるが、ＬＥＤ（又は他の部品）を過剰に駆動することがない。適切な電流を設定することをドライバに許容する情報が交換されるや、電流IM1（t）は、その情報に基づいて増加できる。
【００５４】
図２ａは本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。この形態は、全二重モード（full-duplex mode）通信とも時折呼ばれる両方向における同時の双方向通信をも許容する。見て分かるように、この例の構成において、システムは、電源又はドライバ及び１以上の光エンジンを概して含む。ドライバは、定電圧源とマイクロコントローラＡ（μC A）を含み、光エンジンは、ＬＥＤ列（Ｄ１１−Ｄ１ｎ）、定電流源、マイクロコントローラＢ（μC B）、スイッチＳ、及び変調素子Ｍを含む。ドライバ及び光エンジンの他の典型的な部品は図示しないが、明らかであろう。並列に設けられた個別の光エンジン間の電流の平衡に関して何らの問題もないことに留意されたい。なぜなら、各光エンジンは、理解されるように、どのみち定電圧動作のために実施される電流制限を一般的に有するためである。
【００５５】
動作においては、また、図１ａ〜ｇに図示の例のシステムのように、システムは、双方向通信のためにドライバにより提供される電流及び電圧を概して用い、ドライバは、ＤＣ出力電圧を変調し（メッセージを送信し）、到達した全電流を測定し（メッセージを受信し）、また、光エンジンは、その電流を変調し（メッセージを送信し）、また電圧を測定する（メッセージを受信する）。より詳細には、また、図２ａに更に参照のように、ドライバのマイクロコントローラＡは、マイクロコントローラＡの入力ポートを介して電力線に動作可能に結合し、（ISense）を検出でき、又はドライバから流れる電流 IM1（t）を測定できる。図２ａに更に見られるように、マイクロコントローラＡは、電圧源に動作可能に結合した出力ポートを含み、また、その出力ポートで提供される変調設定点信号を介して電圧源の設定点を調整するようにプログラム、又は構成される。
【００５６】
システムの光エンジン側では、マイクロコントローラＢは、マイクロコントローラＢの２つの入力ポートを介して電力線に亘り動作可能に結合し、（VSense）を検出し、又は光エンジンに亘る電圧降下ＶM1（t）を測定できる。更に見られるように、マイクロコントローラＢは、スイッチＳに動作可能に結合した出力ポートを含み、マイクロコントローラＢの出力ポートで提供される変調制御信号を介してスイッチを開閉するようにプログラムされ、又は別のように構成され、これにより、光エンジンに流れる全電流に対応の変化を生じさせる（変調素子Ｍに流れる電流を有効に変調する）ように回路内及び回路外で変調素子Ｍをスイッチングする。ある形態においては、スイッチＳは、通常は、オフ状態にあり、変調素子Ｍは、通常、（電力損失を低減する）効率性の理由から回路の外にあることに留意されたい。定電流源は、ライン電圧VM1（t）又はＬＥＤ列電圧に関わらずＬＥＤ列電流 IM1（t）を一定に保つ。幾つかのそのような形態では、変調素子Ｍは、断定的な（pronounced）電流源特性を有し、
【数６】
0006471156.tif 000007
が減少すると、通信品質（全二重動作を用いる双方向通信スキームの場合、達成可能な信号対ノイズ比及びドライバから光エンジン及び光エンジンからドライバへの通信間のクロストーク）が向上する。幾つかの例の場合、例えば、
【数７】
0006471156.tif 000008
が実現され、他方、また他の形態では、
【数８】
0006471156.tif 000009
が、更なる通信品質の改善のために目標とされる。
【００５７】
従って、ドライバの電圧源へ提供される設定点の値を変調することにより、マイクロコントローラＡは、光エンジンに通信信号を提供するように、ドライバの出力電圧VM1（t）を変調することができる。あるそのような通信信号の例が図２ｂに図示され、また図２ａに概して示される。加えて、光エンジンの変調素子Ｍの回路内の存在（the in-circuit presence）を変調することにより、マイクロコントローラＢは、ドライバへ通信信号を提供するように、ドライバの出力電流IM1（t）を変調できる。あるそのような通信信号の例が図２ｃに図示され、また図２ａに概して示される。
【００５８】
電圧源、マイクロコントローラＡ及びＢ、ＬＥＤ Ｄ１１-Ｄ１ｎ、電流源、変調素子Ｍ、及び スイッチＳは、例えば、個別の慣例の部品若しくは集積回路又は図示のように組織され及び動作可能に結合したチップセットとして実施できる。集積／個別の程度は、ある形態と別の形態間で変わる。マイクロコントローラを図示するが、電圧及び／又は電流を決定し、（変調設定点信号及び変調制御信号といった）制御信号を提供することができる任意の適切なプログラム可能又は別の態様で構成可能な処理環境を用いることができる。スイッチＳは、例えば、単極単投スイッチ又はトランジスタ（例えば、ゲートが変調制御信号を受け取るＦＥＴ）であり得る。
【００５９】
変調素子Ｍは、光エンジンに流れる電流を変調する目的のため、光エンジンに流れる全電流に相対的に小さな変化を生じさせるように、直列のＬＥＤ列に並列にスイッチされる任意の素子で実施でき、これにより、電力線に亘るメッセージを許容する。先に議論のように、図１ｄは、使用可能な幾つかの例の変調素子Ｍを示す。理解されるように、スイッチＳが閉じる時に変調素子Ｍに流れる電流量が、特定の素子の抵抗に依存して変わる。ある例の形態では、変調素子Ｍは、５ｍＡ〜５０ｍＡ（例えば、〜２０ｍＡ）の範囲で電流を引く値を有する抵抗器で実施されるが、適切な抵抗を有する又は所望の量の電流を引く他の素子も用いられ得る。例えば、別の形態では、変調素子Ｍは、５ｍＡ〜５０ｍＡ（例えば、〜２０ｍＡ）の電流範囲を有する定電流レギュレータ、電流調整ダイオード又は電流制限ダイオードにより実現される。ちょうど先に説明のように、マイクロコントローラＢ、スイッチＳ及び変調素子Ｍは、集積回路として実施でき、また、Ｃｏｍモジュールに関する先の議論と、全体の光エンジン回路に関する集積／個別の変化の程度が、この形態にも等しく当てはまる。
【００６０】
図２ｄは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。見て分かるように、この形態は、図２ａに示された形態と同様であるが、変調素子Ｍとして調整可能電流源（ＣＳ−Ｂ）を採用し、スイッチＳが無い点で異なる。先に説明のように、変調制御信号はデジタル又はアナログ信号であり得ることを思い起こされたい。従い、アナログ信号の場合、ある形態においては、マイクロコントローラＢは、例えば、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を備え、ＤＡＣの出力を示すピンが電流源ＣＳ−Ｂに直接的に結合される。デジタル信号の場合、マイクロコントローラＢのデジタル出力がＰＷＭ変調され、外部ローパスフィルタがこのデジタル信号をアナログ信号に変換するために用いられる。次に、この信号は、電流源ＣＳ−Ｂへの設定値として用いられる。図２ｅは、本発明の実施形態に係る、通信モジュールの変調素子のために使用可能である例の調整可能電流源を図示する。この例の場合、光エンジンのマイクロコントローラＢがアナログ変調制御信号（設定点を規定する電圧）を電流源ＣＳ−Ｂに提供するものと想定される。オペアンプＯＰ１は、センス抵抗器Ｒsに流れる電流（ICS-B）が、マイクロコントローラＢにより与えられる設定値に等しくなるように、トランジスタＱを制御する閉ループを実施する。
【００６１】
図２ａ'は、光エンジンがセンサーにより置換されている点を除いて図２ａに図示の例の形態に構造及び機能において等しい。見て分かるように、センサーは、先に記述のセンシング回路のセンス素子に動作可能に結合したＣｏｍモジュールを含む。同様に、図２ｄ'は、光エンジンがセンサーにより置換されている点を除いて図２ｄに図示の例の形態に構造及び機能において等しい。見て分かるように、センサーは、先に記述のセンシング回路のセンス素子に動作可能に結合したＣｏｍモジュールを含む。適切なセンシング回路に関する先の議論がこの形態にも等しく当てはまる。先に議論のように、図２ｅは、別の形態に係る図２ｄ'のシステムにより使用可能である代替の通信モジュール構成を図示する。センシング回路へのＬＥＤ列の変化以外、先の関連の議論が等しく当てはまる。
【００６２】
図２ｆは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。見て分かるように、システムは、図２ｄ及び２ｄ'に示された例の形態の有効なバリエーションである。光エンジンは、図２ｄの光エンジンのように構成され（ここでは電流源がＣＳ−Ａ１及びＣＳ−Ｂ１で示される）、またセンサーに並列に接続される。VM1（t）は、光エンジン及びセンサーの両方に亘るものであり、光エンジンは、IM1（t）の電流を引き、センサーは、IM2（t）の電流を引く。センサーは、センシング素子RLDR、及びセンシング素子RLDRに亘る電圧VLDR（センシング素子RLDRに流れる及び／又は電流）を検出し、センシング素子RLDRに並列に接続された電流源ＣＳ−Ｂ２に変調制御信号を提供するように構成されたマイクロコントローラＣに順に接続された電流源ＣＳ−Ａ２を含む。従って、センシング素子RLDRに流れる電流がモニターでき、また電力線上に通信信号を提供するように変調される。本例のセンシング素子RLDRは、周囲光センサー、いわば日照センサーである。光センサー又は光依存抵抗器（ＬＤＲ）の代替としては、ユーザー入力のためにプッシュボタンスイッチＳPBが用いられ得る。代替として、プッシュボタンSPBが、一つの電流源の使用を許容するように（ＣＳ−Ａ２のみが含まれる）、センシング素子RLDRに並列に接続する。そのような例の場合、センサーマイクロコントローラＣは、センシング素子RLDR入力とプッシュボタンSPB入力を依然として区別することができる。なぜなら、センシング素子RLDRの最小低抵抗が、プッシュボタンSPBのものよりもやや高いからである。プッシュボタンSPBに並列な追加の抵抗器ＲPB（すなわち、センシング素子RLDRではなく抵抗器ＲPBに並列なプッシュボタン）が有利であろう。なぜなら、センサーモジュールは、ボタンが押され、又は押されていないに関わらず同一の電流量を消費するためである。本開示に照らして明らかになる他の形態は、例えば、センシング／入出力装置として占有検出器又はタッチパネルを含む（これらは電流源から供給を受けない）。加えて、ブラインド制御用のモーターがシステムの一部にあり得る（例えば、図６ｃ参照）。図２ｆに更に図示のように、システムは、図９ｂ及び９ｄに示されるものといった２以上のレベル及び／又は傾斜を含む通信信号を提供することができる。
【００６３】
図２ｇは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。見て分かるように、システムは、図２ｄ、２ｄ'、及び２ｆを参照して議論したものと同様の態様で光エンジンに動作可能に結合されるドライバを含む。加えて、通信ゲートウェイと同様に光操作装置が、光エンジンに並列に、またＤＣ電力線に亘り接続される。VM1（t）は、光エンジン、光操作装置、及び通信ゲートウェイそれぞれに亘り、光エンジンがIM1（t）の電流を引き、通信ゲートウェイがIM2（t）の電流を引き、光操作装置がIM3（t）の電流を引く。
【００６４】
通信ゲートウェイは、他の照明装置の制御を許容するように、及び／又は全体の照明又は建物自動制御システムと通信するように、無線通信機能を提供するように概して構成される。理解されるように、この通信ゲートウェイは、本発明の形態に係る電力線通信と他の方法の通信、例えば、無線通信の間のゲートウェイとして機能する。他の形態においては、通信ゲートウェイが、ＤＡＬＩ又はＤＭＸのような有線通信と本明細書で様々に提示の電力線通信の間のゲートウェイとして機能し得る。図２ｇを更に参照すると、通信ゲートウェイは、（電流IM2（t）を変調してシステム上の他の装置／モジュールにメッセージを送信するため）電流源ＣＳ−Ｂ２に変調制御信号を提供するように構成されたマイクロコントローラＣを含む。マイクロコントローラＣは、システムのドライバ又は他のＤＣライン電圧変調装置からメッセージを受信するため、通信ゲートウェイに亘る電圧降下ＶM1（t）の量も検出できる。加えて、通信ゲートウェイは、無線通信回路（ＣｏｍＣ）を含み、これは、無線通信リンクを介してシステムの他の装置／モジュールと無線通信するために使用可能である。光操作装置は、（システムの他の装置／モジュールにメッセージを送信するべく電流IM3（t）を変調するため）電流源ＣＳ−Ｂ３に変調制御信号を提供するように構成されたマイクロコントローラＤを含む。マイクロコントローラＤは、システムのドライバ又は他のＤＣライン電圧変調装置からのメッセージを受信するため、光操作装置に亘る電圧降下ＶM1（t）の量も検出できる。加えて、光操作装置は、例えば、ベニス式ブラインド、他の電動日よけの制御のために用いられるモーターモジュール（モーターコントローラＭＣｔ１及びモーターを含む）を含む。
【００６５】
更に留意すべきは、通信ゲートウェイにおいては、（両方向矢印で示される）双方向通信が、内在のマイクロコントローラＣと無線通信回路ＣｏｍＣの間に存在する。同様に、双方向通信は、内在のマイクロコントローラＤとモーターコントローラＭＣｔ１の間に存在する。理解されるように、そのような両方向通信路は、マイクロコントローラと各々の素子の間のバスにより具現化され得る。従って、通信ゲートウェイに関しては、例えば、照明制御システム又は建物管理コントローラからの情報が、通信回路ＣｏｍＣからマイクロコントローラＣに伝送できる。光操作回路に関しては、例えば、モーター制御素子（ＭＣｔ１）は、モーターシャフトのエンコーダーによるモーター位置又はモーターが妨害されることなどに起因する過電流シャットダウンに関する情報をマイクロコントローラＤに与えることができる。
【００６６】
光操作回路及び通信ゲートウェイそれぞれは、不定電流を引き込みやすい。従って、電力線上にノイズを誘起すること（また、従い、可能性として、装置／モジュールからの通信を妨害する）を阻止するため、図２ｇに更に示されるように、電力調整素子（ＰＣＥ）が、個別の素子とＤＣ電力線の間に配置される。ＰＣＥは、また、通信ゲートウェイのＰＣＥ１の場合のように、マイクロコントローラに電力を供給する。ＰＣＥは、電力線から不定負荷に電源供給するように概して設計される。同時に、それは、（通信妨害を防止するため）電力線から不定負荷を隔離するように設計される。従って、また、一つの形態においては、ＰＣＥ１とＰＣＥ２それぞれは、フィルター構成に配置されたエネルギー蓄積素子で構成され、また、その出力を調整する能動回路で更に構成される（端子Ａ及びＣ；更には、この場合のように、端子Ｂがグランド又はニュートラル／リターンを提供することに留意されたい）。図２ｇに更に示すように、システムは、図９ｂ及び９ｄに示されるものといった、２以上のレベル及び／又は傾斜を含む通信信号を提供することができる。
【００６７】
図２ｈは、定電圧電源を有するシステムの場合においてＰＣＥ１とＰＣＥ２を実施するために用いられ得るＰＣＥの一例を概略的に図示し、ＰＣＥは、ドライバ／電源（端子Ａ及びＢ）の出力に並列に接続され、また、負荷（端子Ｃ及びＢ）にその出力で定電圧を提供し、これにより、負荷からのＤＣ電力線上の如何なる変調も妨げる。更に留意すべきは、ＰＣＥは、電源からの定電流を消費するように設計でき、フィルターを有し、これは、この例の場合、インダクタＬ１とキャパシタＣ１を含む。キャパシタＣ１は、相当量のエネルギーを蓄積することができるバルクキャパシタである。特には、もしＤＣ電力線上の電圧がＰＷＭ変調されるならば、Ｃ１の蓄積エネルギーは、非常に大きくなり得る（負荷電流に依存して数百マイクロファラッドのキャパシタ）。ＬＤＯは、低電圧降下レギュレータであり（代替として、スイッチモード電源が用いられる）、その出力Ｃで定電圧を提供する。ダイオードＤ３は、オプションであり、モジュールの活線挿脱（ホット・プラグ）の場合、ＬＤＯに過電圧保護を提供する。ダイオードＤ１は、電流が電力線へ帰還することを阻止し、長時間に亘るＣ１でのエネルギー蓄積を許容し、また、ダイオードＤ２は、（バスがＰＷＭ変調のためにドライバにより能動的にローに引かれるならば）Ｌ１のためのパスを提供し、又は、高電圧又は動作中のモジュールを電源から抜く（ホット・アンプラグ）時の一様なアークを阻止、又は禁止する。
【００６８】
図３ａは、本発明の別の実施形態に係る全二重電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。見て分かるように、この例の照明システムは、システムが半二重モードでも使用できるが、（同時双方向を意味する）全二重電力線通信である双方向電力線通信を許容する。半二重モードにおいて、任意の時点で、情報の流れは、一つの送信装置から１以上の受信装置に向かう。理解されるように、この例の形態の動作原理は、図２ａ、２ａ'、２ｄ、２ｄ'、及び ２ｆに図示した形態のものと似ており、ドライバが、ＤＣ出力電圧を調整し（メッセージを送信し）、到達する全電流を測定し（メッセージを受信し）、また、光エンジン又はセンサー、他の照明システム部品が、その電流を調整し（メッセージを送信し）、また電圧を測定する（メッセージを受信する）。この目的のため、先の関連の記述が本形態に等しく当てはまる。しかしながら、この例の構成で更に見られるように、変調回路が異なる態様で実施される。
【００６９】
より詳細には、ドライバのマイクロコントローラＡは、また、（ISense）、ドライバから流れる電流IM1（t）を検出するように構成されるが、変調、若しくは他の態様で電圧源の設定点を制御するのではなく、マイクロコントローラＡは、スイッチＳ1に変調設定点信号を提供することにより回路内及び回路外で変調素子（この場合、ダイオードＤ１）を切り替えるようにプログラム、又は別の態様で構成される。従って、S1が閉じられる時、変調素子Ｄ１がバイパスされ、素子に亘る何らの電圧降下も提供されず、また、S1が開く時、変調素子Ｄ１が回路内にあり、電圧降下（例えば、０．２〜１．４Ｖ、ダイオードの種類に依存する）を提供する。
【００７０】
システムの光エンジン（場合により、センサー、又は他の照明システム部品−この議論の目的のため、光エンジンが参照される）上では、マイクロコントローラＢが、マイクロコントローラＢの入力ポートにVSenseを提供する抵抗器Ｒ１及びＲ２を含む抵抗性分圧器に動作可能に結合され、光エンジンに亘るライン電圧VM1（t）が決定されることを許容する。また、抵抗器Ｒ１、ダイオードＤ２、ツェナーＤ３、及び キャパシタＣを含む追加の回路が、マイクロコントローラＢ電源（VDD）をライン電圧VM1（t）から引き出すように動作可能に結合される。理解されるように、Ｄ３により提供される参照電圧は、安定したVDDをマイクロコントローラＢに提供する。キャパシタＣは、ある程度のエネルギー蓄積を提供し、もしライン電圧がオフに切り替えられるならば、キャパシタＣに蓄積されたエネルギーが、一時的にマイクロコントローラＢに送電できる。キャパシタではなく、再充電可能なバッテリー又はスーパーキャパシタといった他のエネルギー蓄積素子が用いられる。ダイオードＤ２は、ドライバへ流れることから逆電流を阻止する。更に見られるように、マイクロコントローラＢは、スイッチＳ2に動作可能に結合した出力ポートを含み、マイクロコントローラＢのその出力ポートで提供される変調制御信号を介してそのスイッチを開閉するようにプログラム、又は構成され、これにより、先に説明のように、光エンジンに流れる全電流の対応の変化を生じさせるように、回路内及び回路外の間で変調素子Ｍをスイッチングする。ある形態においては、（電力損失を低減する）効率の理由から、通常、スイッチＳ1がオンに設定され、通常、スイッチＳ2がオフに設定されることに留意されたい。
【００７１】
一つの例の形態においては、ドライバが所望の２４Ｖの公称電圧を有し、また光エンジンのＬＥＤが３５０ｍＡの所望の公称電流を有すると想定する。そのようなある例の形態において、ドライバ内の定電圧源の電圧が２４．４Ｖに設定されると更に想定する。これは、実際のドライバ出力電圧VM1（t）が、所望の２４Ｖの公称電圧の極近傍で（通信のため）変化することを確保し、２４Ｖの公称電圧のために設計されたどの光エンジンの動作上への影響を最小化する。そのような一つの例の通信信号が図３ｂに示され、また図３ａに概して示される。同様の態様にて、光エンジンの定電流源が、電流の公称量（〜３５０ｍＡ）をシンクするように設計される。更には、この例の形態では、分圧器Ｒ１，Ｒ２及び組み合わされたマイクロコントローラＢにより引かれる電流が約１ｍＡに設定され、また、変調素子Ｍは、もしスイッチＳ2が閉じられるならば、約２０ｍＡの電流を引くように選択された抵抗器で実施されたことに留意されたい。従って、電流IM1（t）が、大凡３５１ｍＡと３７１ｍＡの間で変化する。一つのそのような例の通信信号が図３ｃに示され、また図３ａに概して示される。
【００７２】
多数のバリエーションが、本開示に照らして明らかになる。例えば、別の形態は、ダイオードの追加の出費が望まれなく、ダイオードＤ１ではなく抵抗器を用いる。しかしながら、そのような形態では、ドライバにより供給される電圧VM1（t）が、負荷電流IM1（t）へのより強い依存性を示し得る。従って、通信の信号対ノイズ比も、負荷電流IM1（t）により変化する。これは、問題を生じないかもしれないが、検討に値する。別の代替の場合、トランジスタが、ダイオードＤ１とスイッチＳ1の代わりに用いられる。あるそのような場合、トランジスタに亘る電圧降下を制御する追加の制御ループが実施される。例えば、制御スキームは、トランジスタに亘る電圧降下を測定し、電圧降下が設定電圧降下に等しくなるように駆動信号（例えば、ゲート電圧又はベース電流）を調整する。設定電圧降下は、ドライバにより現に伝送される２値信号の値に依存して０又は事前設定値（例えば、０．５Ｖ）のいずれかである。図３ａに図示の形態の別のバリエーションは、（図３ａに示されるスイッチ可能（S2）変調素子を用いるのではなく）図２ｄ、２ｄ'、及び ２ｅに図示のような変調素子として調整可能電流源を用いる。
【００７３】
図４ａは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。この形態は、変調素子Ｍが、スイッチ可能（Ｓ2）定電流源（ＣＳ２）で実施されることを除き、図３ａに示されるものと同様である。図３ａの形態では、スイッチＳ2に流れる電流が、ライン電圧に依存し、ライン電圧が、情報がドライバから光エンジン（場合により、センサー、他の照明システム部品−説明の目的のため、光エンジンが参照される）へ情報が通信される間に変化する。ドライバが発信する時間の間に光エンジンが発信する場合、クロストークが生じる。そのような場合、ドライバは、ドライバのマイクロコントローラＡがスイッチＳ1を活性化又は非活性化する時はいつでも、電流IM1（t）の相対的に小さな変化を検出する。VM1（t）変調の振幅に依存し、このクロストークは、非常に小さく、許容できるものである。図４ａに示す形態の定電流源ＣＳ２は、このクロストークを除くために用いることができる。クロストーク無しの全二重通信は、従って、更に図４ｂに図示のように可能であり、ドライバ電圧VM1（t）が、約３９０Ｖと４００Ｖの間のドライバにより変調され、また、ドライバ出力電流IM1（t）は、約２０５ｍＡと２０５．５ｍＡの間で光エンジンにより変調される。多数の他の稼働な変調スキーム及び通信信号パラメーターが、本開示に照らして明らかになる。
【００７４】
この開示に照らして更に理解されるように、光エンジンに位置付けられた定電流源ＣＳ１及びＣＳ２は、電流をシンクする電流源であり、これらの電流源は、幾つかの形態で用いられるドライバ基準の電流源とは異なり、回路へエネルギーを提供しないことを意味する（図１ａ〜ｇに示す例の形態のような定電流ドライバ）。図４ａに示す形態のバリエーションは、（図４ａに示されるようなスイッチ可能（Ｓ2）変調素子を用いるのではなく）図２ｄ、２ｄ'及び２ｅに示されるような変調素子として調整可能電流源を用いる。
【００７５】
図５ａは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。この形態は、ドライバが、その出力電圧VM1（t）が光エンジンに提供される回路内状態（in-circuit state）と、光エンジンに電圧が提供されない回路外状態（out-of-circuit state）の間で切り替えられるのみである点を除いて、図３ａに示したものと同様である。特には、ダイオードＤ１（又は抵抗器又は他の変調素子）でスイッチングするのではなく、マイクロコントローラＡは、スイッチＳ1を閉じて、光エンジンに出力電圧VM1（t）を提供するように構成され、スイッチＳ1を開いて、光エンジンから出力電圧VM1（t）を除くように構成される。幾つかのドライバ設計においては、スイッチＳ1は、パルス幅を制御することによりＬＥＤ輝度を制御するために設けられ、そのようなドライバ設計では、新しいスイッチが必要ではないことに留意されたい。
【００７６】
この形態では、光エンジンは、スイッチＳ1が閉じる時に発信できるだけである。通信の一つの例のシナリオでは、光エンジンは、ライン電圧が無い時のみ、ドライバの周波数のパルスに同調し、消費される電流を変化させる。従って、スイッチＳ2は、スイッチＳ1が開いていることに起因してライン電圧が付与されない時、ただ、活性化又は非活性化される。例えば、ドライバのパルスの間に電流振幅が変わる振幅変調スキームと比較して述べれば、この変調スキームの利点は、非常にロバストであり、非常に低いデューティーサイクル（非常に暗い光）でも通信を許容することである。
【００７７】
図５ｂは、本発明の実施形態に係る図５ａのシステムにより提供され得る電力線通信信号を図示する。見て分かるように、ドライバは、２４Ｖと０Ｖの間で出力電圧VM1（t）を変調し、また、光エンジンは、１０５１ｍＡと１０５６ｍＡの間でドライバ出力電流IM1（t）を変調する。マイクロコントローラＢは、スイッチＳ1が開けられる時でも電力供給（VDD）される。なぜなら、その期間の間（例えば、５０μ秒〜２０ｍ秒）、キャパシタＣを再びVDDに充電することを許容するスイッチS1が再び閉じられるまで、キャパシタＣが放電されてVDDを許容可能なレベルに維持するためである。図５ａに示す形態のバリエーションは、図５ａに図示のようなスイッチ可能（S2）変調素子を用いるのではなく、図２ｄ、２ｄ'、及び２ｅに示したような変調素子として調整可能電流源を用いる。
【００７８】
繰り返すが、特定の参照が、図３ａ〜ｃ、４ａ〜ｂ、５ａ〜ｂのドライバと通信する光エンジンに為されたが、他の同様の形態は、ドライバ、コントローラ、又は光管理システムに通信するセンサーといった他の通信照明システム部品を含み得る。多数の双方向通信が、本開示に照らして明らかになる。
【００７９】
マスター−スレーブ通信プロトコル
図６ａは、本発明の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムのブロック図を図示する。見て分かるように、システムは、３つの並列な光エンジンとセンサーに動作可能に結合されたドライバを含み、また、ドライバ、光エンジン１〜３、及びセンサーに動作可能に結合した電力線は、本明細書で様々に記述の電力及び通信路の両方を提供する。この例の形態は、例えば、全室又はエリアの照明器具又は設備であり得る。
【００８０】
ドライバは、定電流又は定電圧ドライバであり、光エンジン１〜３は、本明細書で図示、又は議論の任意の構成で実施され得る。多数のバリエーションが、本開示に照らして明らかになる。センサーは、先に説明のように、温度センサー（例えば、ＮＴＣ素子）、光センサー（例えば、周囲及び／又は自然光レベルを検出するためのホトダイオード）、動きセンサー、セキュリティーセンサー、及び／又は他のセンサーのような、任意のセンサー装置又は回路であり得る。更に理解されるように、センサーは、（図１ａ'に示されるような）それ自身のＣｏｍモジュールで構成され、若しくは、光エンジン１〜３の一つのＣｏｍモジュールに依存し得る。
【００８１】
一般的に、適切な処理能力を有する任意の照明システム部品が、幾つかの形態では、マスター装置となり得る。そのような一つの例の場合、所与のドライバが、マスター装置として作動し、従って、それが結合した様々な利用可能なスレーブ部品のどれが、電流にて交信することが許容されるのかを示す。この目的のため、マスター／ドライバにより生成された通信信号は、任意の数の適切な通信プロトコルに即して生成できる。図６ａ−ｃに図示の一つのようなマルチ−装置システムとしては、通信プロトコルは、例えば、ＩＤコード、ペイロード部、エンドビットを有するデータフレームを含み得る。従って、一つの例のシナリオにおいては、ドライバが、次のメッセージを示すべく電力線電圧又は電流を変調することにより光エンジン３にメッセージを発行すると想定する：０１１０１０１０、ここで、左から最初の３ビット（０１１）が光エンジン３のＩＤコードを示し、次の４ビット（０１０１）がメッセージのペイロードを示し、最終ビット（０）が停止ビットを示す。図１ｂを参照すると、例えば、論理「０」が、３５Ｖレベルであり、論理「１」が３８Ｖレベルである。メッセージの４ビットペイロードが、次の表１に示すような任意の数のコマンド／指令を含み得る。
表１: ドライバ／マスターコマンドの例
【表１】
0006471156.tif 000010
【００８２】
一つのスレーブ装置が交信する許可が与えられると、その装置は、ドライバ（又は、場合により、幾つかの他の装置）に返信し得る。従って、表１の例のプロトコルを継続し、光エンジン３が、次のメッセージを示すように電力線電圧又は電流を変調することにより、ドライバからのクエリーに応答すると想定する：０００１１１００、ここで、左から最初の３ビット（０００）がドライバのＩＤコードを示し、次の４ビット（１１１０）がメッセージのペイロードを示し、最終ビット（０）が停止ビットを示す。図１ｃを参照すると、例えば、論理「０」が、７００ｍＡレベルであり、論理「１」が７２０ｍＡレベルである。スレーブメッセージの４ビットのペイロードが、次の表２に示すような多数の応答を含み得る。
表２: スレーブ装置応答の例
【表２】
0006471156.tif 000011
【００８３】
この追加の通信能力を持つことの幾つかの利点がある。例えば、全体の照明システムでセンサーにより提供される情報を共有することを許容する。従って、例えば、センサー情報は、それが接続されたドライバに制限されない。加えて、より複雑な向上した照明制御が提供される。例えば、所与の光エンジンが、それ自体の駆動電流を設定できる。加えて、ＣＣＴ減光及び色調整が、即時に実施可能である。また、個別にアドレス可能な光エンジンが、オン・オフの切り替え、減光、色制御等に関する通信が電力線通信媒体上で実施可能である同一のドライバチャネルに配備可能である。同様に、その同一の通信媒体は、センサーを電力供給し、センサーと通信するために用いることができる。本明細書に提示の技術は、全体の建物自動化システムに照明を統合することも許容する。
【００８４】
所与のドライバは、任意の数のセンサー、他のドライバ、室内コントローラ、若しくは全体照明管理システム（ＬＭＳ）、更には図６ｂ及び６ｃに様々に図示のモーター又はアクチュエーターと通信可能であることに留意されたい。図６ｃの形態のアクチュエーターは、確立されたＬＭＳ又は建物管理プランに即した所与の設備において、例えば、（例えば、閉店後のプライバシー目的のため、若しくは、空調の必要を低減するために昼間の高温時の熱の移動を阻止するため）ブラインドを昇降するために使用可能である。ＬＭＳへの通信路は、例えば、ＤＡＬＩ、ＤＭＸ、又は電力線通信といった配線通信、及び／又は無線通信であり得る。無線通信リンクは、システムの任意の他の装置との間でも使用可能であり、幾つかの形態では、本明細書で様々に記述の電力線通信を補完する。（図６ｂのドライバ１及び２のように）もしドライバが並列であるならば、本明細書で記述の様々な利益を提供するため、一つのドライバのみが、ＬＭＳに接続される必要があり、他方のドライバは、そのＬＭＳ結合のドライバへのスレーブと成り得る（例えば、ドライバ２がドライバ１と通信できる）。他方では、図６ｃに図示のように、同一のＬＭＳに単に結合したドライバは、マスターとは独立に維持できる。
【００８５】
更に理解されるように、データフレームのサイズは、より多くのＩＤコード（例えば、７つの異なる装置まで格納できる３ビットＩＤコード、１５装置まで格納できる４ビットＩＤコードなど）、より複雑な指令／応答セット、エラーコード、及び他の典型的な通信プロトコル特徴を格納するように増加可能である。また、マスター・スレーブ構成は、多数の方法で実施可能であることに留意されたい。表１及び２に図示の例は、ただマスター装置に通信許可を与え、また奪うことを許容するだけであるが、別の形態は、より非同時の要求／応答の交換を許容するため、マスター装置に通信許可を与えることを許可するが、スレーブ装置は、スレーブ装置がマスター装置に制御を解放して戻すまでその許可を保持する。そのうえ、任意の数の符号化／復号化技術が、通信分野で知られているように、電力線通信媒介から複数の同時の通信（メッセージ）を線引きするように所与の通信プロトコルと一緒に使用可能である。より一般的な意味では、この開示に照らして理解されるように、本明細書に開示の電力線通信技術は、任意の適切な慣例の及び／又は独占の通信プロトコル及び符号化／復号化技術と一緒に使用可能である。
【００８６】
図７は、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。見て分かるように、この例の形態は、並列に接続された複数の光エンジン及び／又はセンサー（又は他の照明システム部品）に動作可能に結合した単一のドライバを含む。この例のドライバは、低ダイナミック応答の定電流ドライバとして構成され、ドライバは、出力電流のために異なる設定値、例えば、変換器のデューティーサイクルを設定することによりそのＤＣ出力電圧を変調し、また、先に説明のように到達した（全）電流を測定する。この例の場合、ドライバのマイクロコントローラＡが、モニター及び制御機能を提供可能であるＬＭＳに動作可能に結合することに留意されたい。一般的に、任意の種類の通信が、ＬＭＳとマイクロコントローラＡの間で通用できる。加えて、各光エンジンは、その個別の電流（IM1（t）、IM2（t）、IM3（t）、…）を変調し、また先に説明のように電圧VM（t）を測定する。ドライバは、概して、光エンジンにより提供された電流変調に対抗作動するには遅すぎる。この目的のため、低ダイナミック応答は、概して、ドライバが、短時間の時間間隔にて電流源というよりは定電圧源として振る舞うことを意味する。この点は、これは、大半の定電流ドライバ、特には、ＬＥＤに流れるリップル電流を低く維持するために相当なサイズの出力キャパシタを有するドライバのような低コストの実施に当てはまる。一つのそのような例の出力キャパシタは、図７の例の形態のドライバのキャパシタＣに概して示される。キャパシタＣは、概して、ライン電圧の速い動的変化を概して阻止する。図７の例の形態のバリエーションは、図７に図示のスイッチ可能（Ｓ）変調素子を用いるのではなく、変調素子として図２ｄ、２ｄ'、及び ２ｅに図示の調整可能電流源を用いる。
【００８７】
図８は、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムを概略的に図示する。見て分かるように、この例の構成は、ドライバが、複合／非線形出力インピーダンスを含むことを除いて、図７のものと同様である。ドライバの出力インピーダンスは、受動部品（インダクタＬ及びキャパシタＣ）及び／又は制御ループダイナミクスにより決定又は個別仕立て可能である。動作原理は、本明細書に先に説明のとおりであり、ドライバ／光エンジン／センサーの所与の一つが、その出力電圧／電流 （又は、場合により、インピーダンス）を変調する。この電圧／電流変調は、電力線に接続した他の装置により検出でき、また、全ての装置間の直接及び双方向通信を許容する。光エンジン１が光エンジン２（ＬＥ２）と通信する、又はセンサー１（ＳＥ１）が光エンジン１と通信する、又はドライバ２（ＤＲＩ２）が光エンジン２（ＬＥ２）と通信する、又はドライバ１がドライバ２（ＤＲＩ２）と通信するなどの例の場合のように、マルチ・マスターアレンジメントが可能であることに留意されたい。理解されるように、図８に図示の例の形態のバリエーションは、図８に図示のスイッチ可能（Ｓ）変調素子を用いるのではなく、変調素子として図２ｄ、２ｄ'、及び ２ｅに様々に図示の調整可能電流源を用いる。
【００８８】
マルチ減光モード用のマルチ変調スキーム
開示の電力線通信技術は、更に、ドライバ効率又は光エンジン効率に不利に影響することなく、アナログ及びパルス幅変調（ＰＷＭ）減光といった複数の減光モードの関連で使用可能である。例えば、アナログ減光の場合、時間連続のＬＥＤ電流の大きさ（潜在的に幾つかのリップル、例えば、電流の１０％のピーク間リップルを有するＤＣ電流）が、この特定の場合、ＬＥＤの輝度を変えるために変更される。ＰＷＭ減光の場合、ＬＥＤ電流は、デューティーサイクルに依存して断続的に流れる。そのような場合、ＰＷＭ周波数が、看者の目が平均化する、もしくは、パルス化した光束を知覚しないように十分高く設定され、従って、デューティーサイクルが、知覚される輝度を決定する。この開示に照らして理解されるように、減光スキームは、同様に、ＬＥＤ電流、又は他の照明システム部品電流に代えて、モーター電流に影響し得る。より詳細には、ドライバは、有効な減光モードに基づいて変調スキームを変えるようにプログラム、又は構成可能である。そのため、例えば、変調スキームは、ドライバが、アナログ減光（輝度を変えるため、ＬＥＤ電流の大きさが変えられる）からＰＷＭ減光に切り替えられる時、周波数変調から位相シフトキーイング（phase shift keying）に変化可能である。そのような場合、光エンジン（又は、電力線に動作可能に結合した他の照明システム部品）は、更に、減光モードの変化を検出し、電力線を介して受け取った変調信号を復号する対応の方法を自動的に用いるように構成可能である。
【００８９】
例えば、アナログ減光が用いられる時、適切な 変調スキームが、振幅変調、周波数変調、位相変調、パルス波形変調（ＰＳＭ）、電流／電圧の傾斜変更、パターンスワッピング、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）、及び、ＦＳＫとパターンスワッピング（又は、所謂ビットフリッピング、ここで、データストリームが、奇数サイクルを決定し、偶数サイクルパターンが前回の奇数サイクルの反転である）といった全ての組み合わせを含む。ＰＷＭ変調が用いられる時、適切な変調スキームは、パルスイベント変調を含み、一定幅のパルスが生じる時間イベント（期間内）が、データに依存して変化する。
【００９０】
しかしながら、どの変調スキームが用いられるかに関わらず、ＬＥＤ、センサー、アクチュエーター、無線ルーター、他の照明システム部品に提供される平均電力は、電流的な通信が行われているかに関わらず、一定であることに留意されたい。更に留意すべきは、典型的な通信システムの場合のようにその配備の前、様々な通信する照明システム部品は、アクティブな変調スキームを通信する必要がないことである。なぜなら、照明システムに関しては、例えば、減光モード（例えば、パルス幅、電圧レベルなど）を示すパラメーターを測定するように構成されたローカルマイクロコントローラを用いることにより、所与の照明装置（例えば、電源、光エンジン、センサー、アクチュエーター、無線／有線通信モジュールなど）は、独立して及び迅速に電流的にアクティブな減光モードを決定するように構成可能であるためである。従って、減光モードの変化が検出されると、マイクロコントローラは、更に、それに応じて変調スキームを変えるようにプログラム、又は構成可能である。幾つかの場合、例えば、マイクロコントローラは、減光モード種により複数の利用可能な変調スキームを索引付けするルックアップテーブル又は他のメモリー構造を含み得る。従って、検出された減光モードは、新しい変調スキームを即時に特定するために使用可能である。その点からの通信は、減光モードに別の変化があるまで、新しい変調スキームに応じて送信及び受信可能である。
【００９１】
図９ａ−ｆは、減光モードに依存し、用いられる例の変調スキームを図示する。特には、図９ａは、周波数変調を示し、図９ｂは、傾斜変化を示し、図９ｃは、ＦＳＫ変調を示し、図９ｄは、振幅変調を示し、また図９ｅは、パターンスワッピングを示し、これらの全ては、ある形態において、アナログ減光が用いられる時に使用可能である。図９ｆは、ＰＷＭ減光で使用可能なパルスイベント変調を示す。一つのそのような場合、ＰＷＭ減光で用いられるパルスイベントコーディングスキームは、１／［明滅知覚周波数］（例えば、１／８０Ｈｚ＝１２．５ｍｓ）により規定される最大時間よりも短いある時間の平均パルス幅が一定に維持されることを保証することに留意されたい。平均パルス幅が、ＬＥＤの輝度を決定し、ユーザー又はＬＭＳにより要求された減光レベルにより与えられる。理解されるように、最大時間よりも時間を短くすることにより、照明空間の占有者又はユーザーに視認可能な明滅がなくなることを確保する。
高電圧インターフェイス
【００９２】
図１０ａ−ｂそれぞれは、本発明の別の実施形態に係る双方向電力線通信のために構成された照明システムのブロック図を図示する。見て分かるように、図１０ａに図示の例のシステムは、図１ａ〜８に示した形態に大分似通ってＬＥＤ電源／ドライバと光エンジンを含むが、更に、ＡＣ本線とＬＥＤドライバの入力に動作可能に結合した減光器を更に含む。ドライバの入力側のライン電圧は、高電圧ＡＣであり、他方、ドライバの出力側のライン電圧は、低電圧ＤＣである。図１０ｂは、同様の形態を示し、ドライバの入力側にランプが追加され、ドライバの出力側に２つ増の光エンジンとセンサーが追加されている。
【００９３】
更に分かるように、電力線通信は、ＬＥＤドライバの高電圧ＡＣ側と低電圧ＤＣ側の両方で生じることができる。しかしながら、ＡＣ上の通信は、異なるように実施でき、また、ＡＣ電力信号の変調を伴う。対照的には、ＤＣ側の通信は、知覚不能又は照明システムの特性に無視可能である相対的に小さな範囲内でＤＣ電圧／電流を様々に変調することにより、本明細書で記述のように実施可能である。通信信号それぞれの例は、システムの対応のセクションでグラフィカルに図示される。この例の形態では、ＡＣ本線と減光器の間で通信は生じない。
【００９４】
多数のバリエーション及び構成が、本開示に照らして明らかになる。例えば、本発明の一つの例の形態が、照明システムを提供する。システムは、第１光源；前記第１光源に動作可能に結合した第１変調素子；及び前記第１変調素子を用いて前記第１変調素子に流れる電流又は前記第１光源に亘る電圧降下の一つを変調するように構成され、第１電力線通信信号を提供する、第１プロセッサーを備える。幾つかの場合、システムは、前記第１変調素子に流れる電流又は前記第１光源に亘る電圧降下の一つを変調し、前記第１電力線通信信号を提供するように、前記第１プロセッサーにより提供される第１変調制御信号に応答して前記第１変調素子の回路内の存在を制御するように構成された第１スイッチを備える。そのような一つの場合、前記第１変調素子が前記第１光源に電気的に直列に接続され、前記第１スイッチが前記第１変調素子に電気的に並列に接続され、前記第１光源に亘る電圧降下が、前記第１変調制御信号に応答して変調される。別のそのような場合、前記第１変調素子が前記第１光源に電気的に並列に接続され、前記第１スイッチが前記第１変調素子に電気的に直列に接続され、前記第１変調素子に流れる電流が前記第１変調制御信号に応答して変調される。幾つかのそのような場合、システムは、前記第１光源に電気的に直列に接続された電流源を備える。他のそのような場合、前記第１変調素子が電流源を備える。幾つかの場合、プロセッサーは、到来する電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記第１光源に流れる電流の量又は前記第１光源に亘る電圧降下の量の一つを検出するように更に構成される。幾つかの場合、システムは、前記第１電力線通信信号が伝送される電力線を介して前記第１光源に電力を供給するように構成された第１電源を備える。幾つかのそのような場合、前記第１電源は、前記第１電源により出力される電流又は電圧の一つを変調するように構成された第２プロセッサーを含み、第２電力線通信信号を提供する。一つのそのような場合、前記第２プロセッサーは、第１電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記第１光源に亘る電圧降下の量又は前記第１光源及び前記第１変調素子に流れる電流を含む電流の全電流量の一つを検出するように更に構成される。別のそのような場合、前記第１電源が電圧源を備え、システムは、前記電圧源に電気的に直列に接続される第２変調素子；及び前記電圧源により出力される電圧を変調し、第２電力線通信信号を提供するように、前記第２プロセッサーからの第２変調制御信号に応答して前記第２変調素子の回路内の存在を制御するように構成された第２スイッチを更に備える。別のそのような場合、前記第１電源が電圧源を備え、システムは、前記電圧源に電気的に直列に接続され、前記第２プロセッサーにより提供される第２変調制御信号に応答する第２スイッチを更に備え、前記電圧源により出力される電圧が、前記第２変調制御信号に応答して有効にオン及びオフになる。幾つかの場合、第１プロセッサーは、前記第１電力線通信信号が伝送される電力線から得られる電圧源により電力が供給される。幾つかのそのような場合、システムは、前記電力線上に電力が提供されない時間の間に前記第１プロセッサーに電力を供給するキャパシタを更に備える。幾つかの場合、システムは、センサー、第２光源、及び／又は第２電源の少なくとも一つを備える。幾つかの場合、前記第１変調素子は、前記第１光源に直列に接続され、前記第１プロセッサーにより提供される第１変調制御信号に応答する電圧源を備える。幾つかの場合、前記第１変調素子は、前記第１光源に並列に接続され、前記第１プロセッサーにより提供される第１変調制御信号に応答する電流源を備える。
【００９５】
本発明の別の例の形態が照明システムを提供する。システムは、第１ＬＥＤ列と、第１変調制御信号を提供し、到来する電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記第１ＬＥＤ列に流れる電流の量又は前記第１ＬＥＤ列に亘る電圧の量の一つを検出するように構成された第１プロセッサーを備える。システムは、前記第１ＬＥＤ列に動作可能に結合し、前記第１変調制御信号に応答して第１変調素子に流れる電流又は前記第１ＬＥＤ列に亘る電圧降下の一つの変調を生じさせ、外に向かう電力線通信信号を提供するように構成された第１変調素子を更に備える。システムは、到来する及び外に向かう電力線通信信号が伝送される電力線を介して前記第１ＬＥＤ列への電力を受け取るように構成された第１電源コネクターを更に備える。幾つかの場合、システムは、前記第１ＬＥＤ列に亘る電圧降下を変調し、前記外に向かう電力線通信信号を提供するように、前記第１変調制御信号に応答して前記第１変調素子の回路内の存在を制御するように構成された第１スイッチを更に備え、前記第１変調素子は、前記第１ＬＥＤ列に電気的に直列に接続され、前記第１スイッチは、前記第１変調素子に電気的に並列に接続される。幾つかの場合、システムは、前記第１変調素子に流れる電流を変調し、前記外に向かう電力線通信信号を提供するように、前記第１変調制御信号に応答して前記第１変調素子の回路内の存在を制御するように構成された第１スイッチを更に備え、前記第１変調素子は、前記第１ＬＥＤ列に電気的に並列に接続され、前記第１スイッチは、前記第１変調素子に電気的に直列に接続される。そのような一つの場合、システムは、前記第１ＬＥＤ列に電気的に直列に接続された電流源を備える。別のそのような場合、前記第１変調素子が電流源を備える。幾つかの場合、システムは、（第１電源コネクターに動作可能に結合された）第１電源と、第２プロセッサーを備え、当該プロセッサーは、第２変調制御信号を用いて前記第１電源により出力された電流又は電圧の一つを変調するように構成され、到来する電力線通信信号を提供する。そのような場合、前記第２プロセッサーは、前記外に向かう電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記第１ＬＥＤ列に亘る電圧降下の量又は前記第１ＬＥＤ列及び前記第１変調素子に流れる電流を含む電流の全量の一つを検出するように更に構成される。幾つかの場合、第１変調素子は、前記第１ＬＥＤ列に直列に接続され、前記第１プロセッサーにより提供される前記第１変調制御信号に応答する電圧源；及び／又は前記第１ＬＥＤ列に並列に接続され、前記第１プロセッサーにより提供される前記第１変調制御信号に応答する電流源の少なくとも一つを備える。
【００９６】
本発明の別の例の形態が、１以上のプロセッサーで実行される時、光システムにおいて電力線通信工程の実行を生じさせる指令で符号化された非一時的コンピュータープログラム製品を提供する。前記工程は、変調素子に流れるＤＣ電流又は光源に亘るＤＣ電圧降下の一つを変調し、外に向かう電力線通信信号を提供するように、プロセッサーを介して、光源に動作可能に結合した変調素子を制御するための変調制御信号を提供すること；及び到来する電力線通信信号の受信及び解釈を許容するように、前記光源に流れるＤＣ電流の量又は前記光源に亘るＤＣ電圧降下の量の一つを、前記プロセッサーを介して検出することを含む。
【００９７】
例えば、本明細書で提示のコンピュータープログラム製品は、ハードドライブ、コンパクトディスク、サーバー、メモリースティック、若しくは、実行可能な指令を含み、さもなければ実行可能な指令でエンコードされる任意の適切な非一時的コンピューター／コンピューティング装置メモリー、若しくは複数のそのようなメモリー（例えば、マイクロコントローラ又は他の処理環境のメモリー）又はそのようなメモリーの組み合わせといった１以上のコンピューター読み取り可能媒体であり得る。例えば、ゲートレベルロジック又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ））又はチップセット又は他のそのような専用ロジック、若しくは入力／出力機能を有するマイクロコントローラ（例えば、ユーザー入力の受け取りのための入力と他の部品を指示するための出力）及び装置の機能性を実行するための多数の埋め込みルーチンで他の形態も実施可能である。つまりは、開示技術は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、若しくはこれらの任意の組み合わせにおいて実施可能である。
【００９８】
前述の本発明の形態の記述を解説及び記述のために提示した。開示の正確な形態に忠実、若しくは本発明を限定することを意図しない。多数の修正及びバリエーションが本開示に照らして可能である。本発明の範囲は、この詳細な記述により制限されず、むしろ、本明細書に付属の請求項により制限されることを意図する。
【図１ａ】
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【図１ａ−１】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｅ−１】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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【図２ａ】
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【図２ａ−１】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｄ−１】
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【図２ｅ】
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【図２ｆ】
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【図２ｇ】
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【図２ｈ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図９ｆ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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