(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電気的に結合され、前記負荷に電力を供給するスイッチモード電源を含むドライバであって、前記スイッチモード電源が既存のコイルを含み、前記既存のコイルが前記スイッチモード電源のパワーインダクタであり、当該パワーインダクタは前記負荷に電力を供給するように受動のフリーホイール期間及び能動の給電期間を有し、
前記ドライバが更に、
前記スイッチモード電源の前記既存のコイルであるか、又は前記スイッチモード電源の前記既存のコイルに結合されている、第１のコイルとして形成される、第１の電力送信アンテナを含み、
前記第１の電力送信アンテナが、前記ドライバの外部にあり前記負荷とは異なる第２の電力受信アンテナに磁気的に結合されて無線電力送信機を形成しており、
前記スイッチモード電源が、１次側巻線及び２次側巻線を有する変圧器を含むフライバックコンバータを含み、前記２次側巻線が前記負荷に電気的に接続され、
前記第１のコイルが前記１次側巻線と並列になっており、前記第２の電力受信アンテナが前記第１のコイルと磁気的に結合される第２のコイルを含む、ドライバ。
【請求項２】
負荷に電気的に結合され、前記負荷に電力を供給するスイッチモード電源を含むドライバであって、前記スイッチモード電源が既存のコイルを含み、前記既存のコイルが前記スイッチモード電源のパワーインダクタであり、当該パワーインダクタは前記負荷に電力を供給するように受動のフリーホイール期間及び能動の給電期間を有し、
前記ドライバが更に、
前記スイッチモード電源の前記既存のコイルであるか、又は前記スイッチモード電源の前記既存のコイルに結合されている、第１のコイルとして形成される、第１の電力送信アンテナを含み、
前記第１の電力送信アンテナが、前記ドライバの外部にあり前記負荷とは異なる第２の電力受信アンテナに磁気的に結合されて無線電力送信機を形成しており、
前記スイッチモード電源が、１次側巻線及び２次側巻線を有する変圧器を含むフライバックコンバータを含み、前記２次側巻線が前記負荷に電気的に接続され、
前記第１の電力送信アンテナが前記１次側巻線を含み、前記第２の電力受信アンテナが、前記１次側巻線の漏れ磁束を受け取るように前記１次側巻線と離間したコイルを含む、ドライバ。
【請求項３】
前記変圧器が更に、前記１次側巻線及び前記２次側巻線が巻き付けられるコアを含み、前記コアが内側において磁気的に伝導性があり、外側において空隙を有しており、前記外側は、第２のコイルが巻き付けられる追加のコアと結合する、請求項２に記載のドライバ。
【請求項４】
負荷に電気的に結合され、前記負荷に電力を供給するスイッチモード電源を含むドライバであって、前記スイッチモード電源が既存のコイルを含み、前記既存のコイルが前記スイッチモード電源のパワーインダクタであり、当該パワーインダクタは前記負荷に電力を供給するように受動のフリーホイール期間及び能動の給電期間を有し、
前記ドライバが更に、
前記スイッチモード電源の前記既存のコイルであるか、又は前記スイッチモード電源の前記既存のコイルに結合されている、第１のコイルとして形成される、第１の電力送信アンテナを含み、
前記第１の電力送信アンテナが、前記ドライバの外部にあり前記負荷とは異なる第２の電力受信アンテナに磁気的に結合されて無線電力送信機を形成しており、
前記スイッチモード電源が、１次側巻線及び２次側巻線を有する変圧器を含むフライバックコンバータを含み、前記２次側巻線が前記負荷に電気的に接続され、
前記第１の電力送信アンテナの前記第１のコイルが、前記２次側巻線の出力端子に結合され、かつ、前記２次側巻線によって提供される電力を受け取り、
前記ドライバが更に、
前記第１のコイルと直列の、少なくとも１つの追加のコイルと、
少なくとも１つの短絡スイッチであって、前記少なくとも１つの短絡スイッチの各々が前記少なくとも１つの追加のコイルのそれぞれと並列である、少なくとも１つの短絡スイッチと、
前記短絡スイッチに結合される制御回路であって、前記２次側巻線によって出力される電力、及び前記第２の電力受信アンテナに送信されることが必要な電力に従って、前記スイッチを制御してそれぞれの前記追加のコイルを短絡するための制御回路と、を含む、ドライバ。
【請求項５】
負荷に電気的に結合され、前記負荷に電力を供給するスイッチモード電源を含むドライバであって、前記スイッチモード電源が既存のコイルを含み、前記既存のコイルが前記スイッチモード電源のパワーインダクタであり、当該パワーインダクタは前記負荷に電力を供給するように受動のフリーホイール期間及び能動の給電期間を有し、
前記ドライバが更に、
前記スイッチモード電源の前記既存のコイルであるか、又は前記スイッチモード電源の前記既存のコイルに結合されている、第１のコイルとして形成される、第１の電力送信アンテナを含み、
前記第１の電力送信アンテナが、前記ドライバの外部にあり前記負荷とは異なる第２の電力受信アンテナに磁気的に結合されて無線電力送信機を形成しており、
前記スイッチモード電源が、１次側巻線及び２次側巻線を有する変圧器を含むフライバックコンバータを含み、前記２次側巻線が前記負荷に電気的に接続され、
前記第１の電力送信アンテナの前記第１のコイルが、前記フライバックコンバータの出力端子に結合されており、
前記ドライバが更に、
前記第１のコイルと直列の、少なくとも１つの追加のコイルと、
少なくとも１つの短絡スイッチであって、前記少なくとも１つの短絡スイッチの各々が前記少なくとも１つの追加のコイルのそれぞれと並列である、少なくとも１つの短絡スイッチと、
前記短絡スイッチに結合される制御回路であって、前記２次側巻線によって出力される電力、及び前記第２の電力受信アンテナに送信されることが必要な電力に従って、前記スイッチを制御してそれぞれの前記追加のコイルを短絡するための制御回路と、を含む、ドライバ。
【請求項６】
前記制御回路が更に、
前記２次側巻線によって提供される電力を感知する感知素子を含み、
前記制御回路が、
前記２次側巻線によって提供される感知された電力が限界値未満である場合に、前記少なくとも１つの追加のコイルを短絡するか、又は、
送信されることが必要な電力が閾値を超えている場合に、前記少なくとも１つの追加のコイルを短絡する、請求項４又は５に記載のドライバ。
【請求項７】
負荷に電気的に結合され、前記負荷に電力を供給するスイッチモード電源を含むドライバであって、前記スイッチモード電源が既存のコイルを含み、前記既存のコイルが前記スイッチモード電源のパワーインダクタであり、当該パワーインダクタは前記負荷に電力を供給するように受動のフリーホイール期間及び能動の給電期間を有し、
前記ドライバが更に、
前記スイッチモード電源の前記既存のコイルであるか、又は前記スイッチモード電源の前記既存のコイルに結合されている、第１のコイルとして形成される、第１の電力送信アンテナを含み、
前記第１の電力送信アンテナが、前記ドライバの外部にあり前記負荷とは異なる第２の電力受信アンテナに磁気的に結合されて無線電力送信機を形成しており、
前記スイッチモード電源が、１次側巻線及び２次側巻線を有する変圧器を含むフライバックコンバータを含み、前記２次側巻線が前記負荷に電気的に接続され、
前記フライバックコンバータが更に、
前記１次側巻線の両端に結合されたフリーホイールループを含み、前記フリーホイールループが前記１次側巻線におけるエネルギーをフリーホイールし、
前記第１の電力送信アンテナの前記第１のコイルが前記フリーホイールループ内にあり、
前記フリーホイールループが、
前記１次側巻線の電流流出端から順方向のダイオードと、
前記１次側巻線の電流流入端と前記ダイオードとの間のコンデンサと、を含み、
前記第１のコイルが前記コンデンサと並列になっている、ドライバ。
【請求項８】
前記フリーホイールループが更に、
前記コンデンサ及び前記第１のコイルと並列な抵抗器と、
前記フリーホイールループに前記第１のコイルか又は前記抵抗器の何れかを選択的に切り替えるスイッチとを含む、請求項７に記載のドライバ。
【請求項９】
前記能動の給電期間中に、前記スイッチモード電源が前記パワーインダクタに給電／充電し、
前記受動のフリーホイール期間中に、前記パワーインダクタが充電された電力を前記負荷に放電／放出する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のドライバ。
【請求項１０】
前記ドライバがＬＥＤ装置を駆動するためのものである、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のドライバ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載のドライバと、前記ドライバによって駆動されるＬＥＤ装置とを含む、照明器具。
【請求項１２】
請求項１１に記載の照明器具と、
センサとを含み、
前記センサが前記第２の電力受信アンテナを含む、センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチモード電源を備えたドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサが、インテリジェント照明制御システムにおいて広く使用されてきた。例えば、天井又は壁に取り付けられた占有センサは特定のエリア内での活動を検出し照明コントローラに信号を送信することができる。こうすることにより、システムは誰かがエリアに入ってきたときに自動的に照明をオンにし、又は最後の人が立ち去った後ですぐに照明をオフにして、エネルギー使用量を削減し付加的な利便性を提供することができる。
【０００３】
インテリジェント照明制御の別の例は、日光の取り入れであり、これは、エネルギー消費を低減するために、空間を適切に照らすのに必要な電気照明の量を相殺するために日光を使用することに関係する。これは、例えば天井に取り付けられた光度センサによって検出される、空間における日光の利用可能性の変化に応答して、電気照明を調光する又は切り替えることにより達成される。
【０００４】
照明制御システムにセンサを組み込むことの１つの主な不便な点は、センサと照明ポイントとの間に接続を確立することである。現在、これは２つのやり方のうちの何れかで行われている。
【０００５】
第１のやり方は、中央システムコントローラか又は照明ポイントにおける分散型コントローラの何れかである照明コントローラとセンサとの間に有線の接続を使用する。これは、追加設置の用途に対しては困難をもたらす。
【０００６】
第２のやり方は、簡単な追加設置のために、無線接続を使用する。しかしながら、これは据付調整、即ち、センサと照明ポイントとの間のペアリングが複雑になる。これを解決するために、一体化されたセンサを有するインテリジェント照明器具が、近年開発されてきた。
【０００７】
例えば、ＬＥＤ照明器具はエネルギー効率を最大化するための一体化された占有センサと併せて知られており、照明器具は一体化された運動センサ及び昼光センサと併せて知られている。別個に設置された照明器具及びセンサの代わりに内蔵センサを有するインテリジェント照明器具を使用することにより、照明制御システムの設置及び据付調整費用が低減される。しかしながら、この種の照明器具一体型制御も欠点を有している。
【０００８】
第１に、照明器具の設計の複雑さが増大される。異なるセンサは、アナログ信号（例えば、連続的な電圧信号）、又は、異なるデータインターフェース（例えば、デジタルセンサに対して使用されるＳＰＩ及びＩ２Ｃ）を介して出力されるデジタル信号を有することがある。これは、照明器具にセンサを追加するとき、照明器具の製造者によって考慮されなくてはならない。既に統合されたセンサを異なるモデル（例えば、異なる供給業者からの）と置き換えることが必要なとき、再設計が時として避けられない。
【０００９】
第２に、内蔵センサを有する照明器具を使用している照明システムは、柔軟性が限られる。センサの配置は、照明器具の配置によって厳密に束縛される。例えば、温度センサを有する照明器具を有する貯蔵室が会議室に再設計されることがある。温度感知機能は最早必要なくなり、代わりに占有検出が必要とされる。ユーザは、高価であり不便である照明器具を交換しなくてはならない。
【００１０】
従って、現行の内蔵センサを有するインテリジェント照明器具は、設計の複雑さが高く柔軟性が低いという欠点を有している。
【００１１】
Ｄ１欧州特許第２７７０８０４Ａ１号、Ｄ２国際公開第２００９／０２９９６０Ａ２号、Ｄ３米国特許第２０１１／０５７５８３Ａ１号、Ｄ６米国特許第２０１２／０８０９４４Ａ１号は、全てランプとの無線通信についてのものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、特許請求の範囲によって定義される。
【００１３】
本発明に従って、以下のものを含む照明ユニットが提供される、即ち、
ハウジングと、
ハウジング内部の光源装置と、
ハウジング内部の光源コントローラと、
ハウジング内部の第１の無線周波数アンテナと、
前述の第１の無線周波数アンテナと通信するための、ハウジング内部に又はハウジング上に設けられる第２の無線周波数アンテナと、
第２の無線周波数アンテナに電気的に接続される第１の接点を含む、ハウジングの外側表面における接触界面と、
前述の第１及び第２の近接場アンテナを介して前述の接触界面から受信された信号を処理するための、第１の無線周波数アンテナに接続されたリーダー回路と、を含む照明ユニットが提供される。
【００１４】
この構成は、近距離無線通信（「ＮＦＣ」：near field communication）センサなどの無線周波数センサの回路部とアンテナ部とを分離する。アンテナ部は照明ユニットのハウジングの一部（即ち、「第２の無線周波数アンテナ」）として形成され、一方、回路部は外部センサによって提供される。これは、標準的なＲＦ通信プロトコル（例えば、ＲＦＩＤ）が、（無線的にというよりむしろ）物理的に電気的に照明ユニットに接続されているセンサによって使用されることができることを意味している。これは、異なるセンサを使用可能にするモジュール方式を提供する。ＲＦプロトコルは、異なるセンサが照明ユニットによって識別されることを可能にする。このようにして、全体的な照明システムは、照明ユニットに電気的に接続されることになる所望のセンサを単に選択することにより、容易に再構成可能になる。センサによって使用されるアンテナの寸法はセンサ自体の寸法によって制限はされず、より大きくすることができる、というのもアンテナは主照明ユニットのハウジングの一部として形成されるからである。同様に、センサはより小型でかつ低コストであることができ、その結果、一連のセンサが照明ユニットでの使用に対して利用可能になり、容易で低コストの再構成の選択肢をもたらすことができる。
【００１５】
従って、モジュール方式は、容易に拡張可能な感知機能を有するインテリジェント照明を可能にするように提供される。内蔵ＮＦＣタグを有する受動の又は半受動のセンサが照明ユニットに取り付けられてタグのアンテナへの接続を提供することができる。次いで、照明ユニットが内蔵のＮＦＣリーダーを介してセンサからの感知データを読み出す。受動センサの場合には、感知動作及びＮＦＣ通信の両方のために、ＮＦＣリーダーによって放射されたＲＦ信号からエネルギーを採取する。電池又は太陽電池などの内部エネルギー源を有する半受動センサの場合には、エネルギー源は主に感知機能のために設けられる。
【００１６】
このモジュール方式を採用することによって、必要に応じて複数のセンサが照明器具に取り付けられることができる。照明ユニットのＮＦＣ（例えば、ＲＦＩＤ）リーダーは、ＮＦＣタグ用のアンテナが照明ユニットの一部であるのでＮＦＣ（例えば、ＲＦＩＤ）タグのチップ部のみを有する、取り付けられたセンサと通信する。
【００１７】
照明ユニットは照明器具を含むことができ、光源装置はＬＥＤ装置を含むことができる。これは、モジュール式の再構成可能なＬＥＤ照明システムを提供する。
【００１８】
第２の無線周波数アンテナはハウジングの外壁に埋め込まれることができ、接触界面が外部センサとインターフェースするために使用される。このようにして、第２の無線周波数アンテナは外部センサのタグ部の出来るだけ近くにあり、それらの間の接続を設けるために接触界面がある。
【００１９】
照明ユニットが無線電力送信機モジュールを更に含むことができる。これは、センサ情報を読み出すのに加えて、外部センサの無線給電を可能にし、その結果、センサが可能な限り低コストで作製されることができる。無線電力伝送は、一例では、第１の無線周波数アンテナと第２の無線周波数アンテナとの間の誘導結合を使用して達成され得る。
【００２０】
照明ユニットは、無線電力送信機モジュールに接続されたハウジング内部の第１の電力送信アンテナと、前述の第１の電力送信アンテナと無線的に結合するように適合されたハウジング内部に又はハウジング上に設けられた第２の電力受信アンテナとを更に含むことができ、第２の電力受信アンテナに電気的に接続された第２の接点を接触界面が更に含む。
【００２１】
この構成は、データ伝送用の及び電力伝送用の専用の結合されたアンテナを供給し、その結果、それぞれの動作が最適化され得る。
【００２２】
スイッチモード電源を含む光源ドライバが、供給され得る。第１の電力送信アンテナは、前述のスイッチモード電源と結合された又はスイッチモード電源内に載置された第１のコイル又は複数のコイルを含むことができる。
【００２３】
従って、第１の電力送信アンテナは、スイッチモード電源の巻線と並列であるか又は実際に電源の巻線を使用している、第１のコイル又は複数コイルを含むことができる。第２の電力受信アンテナは、第１のコイル又は複数コイルとコアを共有しているかさもなければ磁気的に結合された、第２のコイル又は複数コイルを含むことができる。この構成は、例えば、光源コントローラによって使用される既存の誘導変圧器を利用して無線電力伝送を実施する。
【００２４】
スイッチモード電源は、例えば、１次側巻線及び２次側巻線を有する変圧器を含むフライバックコンバータを含むことができ、前述の第１のコイル又は複数コイルは１次側巻線と並列であり、前述の第２の電力受信アンテナは、第１のコイル又は複数コイルと磁気的に結合された第２のコイル又は複数コイルを含む。
【００２５】
１次側巻線と並列にコイルを設けることにより、誘導変圧器に現れる磁界は無線電力伝送のために追加的に使用される。
【００２６】
或いは、第１の電力送信アンテナはスイッチモード電源の１次側巻線を含むことができ、第２の電力受信アンテナは、１次側巻線の漏れ磁束を受け取るように前述の１次側巻線と離間したコイル又は複数のコイルを含むことができる。この実施では、無線電力伝送変圧器の送信側が、既存の誘導巻線を再利用して、必要とされる追加部品の数を低減している。
【００２７】
本発明はまた、
本発明の照明ユニットと、
外部センサと、を含み、
外部センサが、無線周波数タグと、このタグを接触界面に接続するために、かつ、無線周波数タグを照明ユニットの第２の無線周波数アンテナに結合するために、照明ユニットの接触界面と接触するように適合された接点構成と、を含む、照明システムを提供する。
【００２８】
外部センサは、センサが能動であり得るように（電源がセンサの動作のために必要とされる電力の全てを賄うように）、又はセンサが半受動であり得るように（電源が照明ユニットからの電力伝送によって充電されるように）、電源を含むことができる。
【００２９】
外部センサは、代わりに受動センサを含むことができる。受動センサの場合には、例えば、第１の無線周波数アンテナと第２の無線周波数アンテナとの間の誘導結合を利用した、照明ユニットからの無線電力伝送が採用されることができる。
【００３０】
本発明はまた、
本発明の照明ユニットと、
外部センサと、を含み、
外部センサが、無線周波数タグと、タグを接触界面に接続するための接点構成と、無線電力受信機モジュールと、を含み、
接点構成が、無線周波数タグを第２の無線周波数アンテナに結合するために照明ユニットの接触界面と接続するように適合された第３の接点と、無線電力モジュールを第２の電力受信アンテナと結合するための第４の接点と、を含む、照明システムを提供する。
【００３１】
この構成は、無線電力伝送を受信するための別個の入力とセンサ情報を提供するための出力とを有する外部センサを使用する。
【００３２】
外部センサが充電式電池を更に含む場合には、半受動方式が、電池を充電するための専用入力を伴って提供される。
【００３３】
センサは、例えば、光センサ、占有センサ、又は温度センサを含むことができる。
【００３４】
スイッチモード電源とアンテナとを結合する、又はスイッチモード電源の既存の巻線を使用する、上記の実施形態に基づいて、本発明の別の態様では、無線電力伝送の分野での技術革新を提案している。誘導電力伝送システムは電磁誘導の原理を使用しており、２つの巻線が互いに電磁的に結合されている。一方の巻線が電力送信機として動作し、中を流れる電力を有し、他方の巻線が誘導電力を取得し電力受信機として動作する。誘導電力伝送のより詳細な説明が、米国特許第２０１４０２３２２０１Ａ１号に記載されている。
【００３５】
照明器具によって負荷に誘導的に給電する場合には、伝統的なやり方は２組の電力システムを持つことである。一方の電力システムは照明負荷に給電するためのものであり、他方の電力システムは送信機の巻線／アンテナに給電するためのものである。これは別個の部品を必要とし、コストが高くなる。
【００３６】
この懸念により良く対処するために、本発明の態様は、電力送信アンテナをドライバのスイッチモード電源と一体化することを提案しており、従って、１つの電力システムが、負荷と電力送信アンテナとの両方に対して電力を供給することができる。
【００３７】
一態様においては、それはスイッチモード電源を含むドライバを提供し、前述のスイッチモード電源が既存のコイルを含み、ドライバ回路が更に、スイッチモード電源の既存のコイルであるか又はスイッチモード電源の既存のコイルに結合されている、第１のコイルとして形成される第１の電力送信アンテナを含み、前述の第１の電力送信アンテナが第２の電力受信アンテナに磁気的に結合されるように適合されて、それによって無線電力送信機を形成している。
【００３８】
スイッチモード電源の既存のコイルを再使用するか、又はスイッチモード電源の既存のコイルに結合されることにより、第１の電力送信アンテナがドライバと一体化され、スイッチモード電源が負荷と電力送信アンテナとの両方に給電できる。誘導電力伝送のための余分な電力システムを使用する必要がなく、コストが節約される。
【００３９】
更なる実施形態では、スイッチモード電源が、１次側巻線及び２次側巻線を有する変圧器を含むフライバックコンバータを含む。他の種類のスイッチモード電源も電力送信アンテナを統合するために適用可能であることが理解されるべきである。例えば、降圧コンバータ、昇圧コンバータ、若しくは昇降圧コンバータのパワーインダクタが電力送信アンテナとしても機能することができ、又は、電力送信アンテナが、能動の給電期間中に若しくは受動のフリーホイール期間中に電力を取得するようにパワーインダクタに結合されることができる。前述の能動の給電期間とは電源がパワーインダクタに給電する／充電することを意味し、前述の受動のフリーホイール期間とはパワーインダクタが充電された電力を放電する／放出することを意味する。
【００４０】
更なる実施形態では、前述の第１のコイルが１次側巻線と並列になっており、前述の第２の電力受信アンテナが、第１のコイルと磁気的に結合された第２のコイルを含む。
【００４１】
この実施形態は、電力送信アンテナが１次側巻線と並列になっており電源から直接的に電力を取得することができる、より詳細な実施形態を与える。
【００４２】
代替の実施形態では、第１の電力送信アンテナが１次側巻線を含み、第２の電力受信アンテナが、１次側巻線の漏れ磁束を受け取るように前述の１次側巻線と離間したコイルを含む。
【００４３】
この実施形態は、１次側巻線を第１の電力送信アンテナとして再使用して、１次側巻線の漏れ磁束を介して電力を送信する。コストが更に節約される。
【００４４】
十分な漏れ磁束を提供するために、更なる実施形態が変圧器用の改良された磁気コアを提供する。前述のコアは、内側において磁気的に伝導性があり、外側に空隙を有しており、外側が、前述の第２のコイルが上に巻きつけられる追加のコアを結合するように適合されている。この実施形態では、空隙が十分な漏れ磁束を提供することができる。
【００４５】
別の実施形態では、第１の電力送信アンテナの第１のコイルが、２次側巻線の出力端子に結合され、かつ、２次側巻線から電力出力を受け取るように適合されている。或いは、第１の電力送信アンテナの第１のコイルが、フライバックコンバータの出力端子に結合されている。
【００４６】
この実施形態では、第１の電力送信アンテナが１次側から２次側へ移動される。２次側における電力出力がスイッチモード電源によって調節されることができるので、誘導電力伝送の力率及び効率が改善されることができる。
【００４７】
上記の実施形態において、第１の電力送信アンテナの電力は、２次側巻線の出力に依存する。２次側巻線の出力が変動する場合、誘導電力伝送のための電力も変動する。この問題を結合し、誘導電力伝送に一定の電力を提供するために、ドライバは更に以下を含む、即ち、前述の第１のコイルと直列の少なくとも１つの追加のコイルと、少なくとも１つの短絡スイッチであって、その各々が前述の少なくとも１つの追加のコイルのそれぞれと並列になっている少なくとも１つの短絡スイッチと、前述の短絡スイッチに結合された制御回路であって、２次側巻線によって出力される電力と、第２の電力受信アンテナに送信されることが必要な電力とに従って、前述のスイッチを制御してそれぞれの追加のコイルを短絡するための制御回路と、を含む。
【００４８】
この実施形態では、追加のコイルは電力分配器として作用して、第１のコイルの電力及び全体的な電力の比率を調節することができる。従って、２次側巻線による全体的な電力出力が変化する場合、追加のコイルは、第１のコイルの電力を一定に保つように入れたり切り離したりすることができる。
【００４９】
より詳細には、制御回路が、前述の２次側巻線により供給される電力を感知するように適合される感知素子を更に含み、前述の制御回路が、前述の２次側巻線により供給される感知される電力が限界値よりも低い場合には少なくとも１つの追加のコイルを短絡するように、又は、送信されることが必要な電力が閾値を超えている場合には少なくとも１つの追加のコイルを短絡するように、適合されている。
【００５０】
この実施形態では、ドライバが照度を下げられる／減光されるなど、２次側における出力が低すぎるとき、又は、第２のコイルが余分な電池を充電する必要があるなど、誘導電力伝送が通常よりも余分な電力を必要とするとき、追加のコイルが短絡されて、その結果、２次側巻線からの電力のより大きな割合が誘導電源へ送達される。
【００５１】
代替の実施形態では、第１の電力送信アンテナが１次側に戻るように移動される。より具体的には、前述のフライバックコンバータが１次側巻線の両端に結合されたフリーホイールループを更に含み、前述のフリーホイールループが１次側巻線にてエネルギーをフリーホイールするように適合され、第１の電力送信アンテナの第１のコイルがフリーホイールループ内にある。
【００５２】
現行のフライバックコンバータでは、フリーホイールされたエネルギーは通常、スナバ回路によって抑制される。この実施形態では、１次側巻線のフリーホイールされたエネルギーは、第１の電力送信アンテナにおいて再使用されることができ、従って、電力効率を改善する。
【００５３】
更なる実施形態では、前述のフリーホイールループが、１次側巻線の電流流出端から順方向のダイオードと、１次側巻線の電流流入端とこのダイオードとの間のコンデンサとを含み、前述の第１のコイルが前述のコンデンサと並列になっている。
【００５４】
この実施形態は、１次側巻線のフリーホイールされたエネルギーを利用するためのより詳細な回路を提供する。
【００５５】
更なる実施形態では、前述のフリーホイールループは更に、前述のコンデンサ及び前述の第１のコイルと並列の抵抗器と、フリーホイールループに第１のコイル又は抵抗器の何れかを選択的に切り替えるように適合されたスイッチと、を含む。
【００５６】
この実施形態は、フリーホイールされたエネルギーを転送するか、又はそれを抑制するかを選択することができる。
【００５７】
一例では、前述のドライバはＬＥＤ装置を駆動するためのものである。本発明の実施形態は、上記の例に従ったドライバと、前述のドライバによって駆動されるＬＥＤ装置とを含む照明器具も提供する。
【００５８】
更に、本発明の実施形態は、上記の実施形態に従った照明器具と、前述の第２の電力受信アンテナを含むセンサと、を含むセンサシステムも提供する。このセンサは、誘導電力伝送を介して給電される。
【００５９】
本発明のこれらの及び他の態様が、以降に記載される実施形態を参照して明らかになりかつ説明される。
【００６０】
本発明の例が、添付の図面を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】２つの可能な種類のセンサを有する照明システムの第１の例を示す図である。
【図２】照明システムの第２の例を示す図である。
【図３】アンテナコイルの構成を示す図である。
【図４】既存のＬＥＤドライバ変圧器を使用して電力送信コイルを提供するための１つの可能な回路構成を示す図である。
【図５】既存のＬＥＤドライバ変圧器を使用して電力送信コイルを提供するための別の可能な回路構成を示す図である。
【図６】図５に示すような実施形態において使用されることになるコアを有する変圧器を概略的に示す図である。
【図７】図６の変圧器の磁気抵抗回路図を示す図である。
【図８】図６に示すような変圧器と第２の電力受信アンテナとの間の結合を概略的に示す図である。
【図９】図８の第２の電力受信アンテナを有する変圧器の磁気抵抗回路図を示す図である。
【図１０】図８に示すような結合を改善するための実施形態を概略的に示す図である。
【図１１】１次側におけるフリーホイールループ中に第１の電力送信アンテナを有するドライバのトポロジーを概略的に示す図である。
【図１２】２次側に第１の電力送信アンテナを有するドライバのトポロジーを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本発明は、光源コントローラ、第１の無線周波数アンテナ、及び第２の無線周波数アンテナを有する照明ユニットを提供し、これらは全て照明ユニットのハウジングの内部に（又は上に）設けられる。ハウジングの外側表面における接触界面は、第２の無線周波数アンテナに電気的に接続される（第１の）接点を含む。センサが接触界面に電気的に接続されているときに、リーダー回路が外部センサから受信された信号を処理する。この構成は、ＲＦセンサの回路部とアンテナ部とを分離する。アンテナ部は照明ユニットのハウジングの一部として形成され、一方、回路部は外部センサによって提供される。これは、標準的なＲＦプロトコル（例えば、ＲＦＩＤ又はＮＦＣ）が、（無線的にというよりむしろ）物理的に電気的に照明ユニットに接続されているセンサによって使用されることができることを意味している。これは、異なるセンサを使用可能にするモジュール方式を提供する。
【００６３】
図１は、照明システムの一例のブロック図を示す。
【００６４】
システムは、照明ユニット１０及びセンサ１２ａ又は１２ｂを含む。照明ユニット１０は、ハウジング内部のＬＥＤ装置などの、光源装置１６を伴う外側ハウジング１４を有する。光源コントローラ１８がハウジングの内部にある。
【００６５】
ＲＦ通信アンテナ２０がハウジング内部に設けられており、これはリーダー回路２２、例えば近距離無線通信（ＮＦＣ：near field communication）リーダー回路、の一部である。ＮＦＣリーダー回路は、例えば、現在ＮＦＣスマートフォンにおいてしばしば使用されるような、標準的な部品であることができる。
【００６６】
第２の無線周波数アンテナ２４が、ハウジングの内部又は上に、例えばハウジング１４の内部に埋め込まれて、設けられる。これは、ＲＦＩＤ又はＮＦＣのアンテナであり得る。
【００６７】
以下の例においては、全般的に近距離無線通信（「ＮＦＣ」）部品が参照される、というのも、通信距離が短く照明ユニットのハウジングの寸法と同じ程度の大きさであるからである。典型的には、ＮＦＣシステムは、例えば約１０ｃｍ以下などの、センチメートルのオーダーの距離に渡る通信用に設計されており、そのような通信システムがこのシステムにおける無線通信のために採用され得る。ＲＦＩＤシステムは、使用される周波数に依存する範囲を有し、こちらも１０ｃｍ以下ほどにも低くすることができ、又は、はるかに大きくすることができる。本発明は、一般的に任意の無線周波数通信プロトコルを使用して実施されることができるが、短距離ＲＦＩＤ又はＮＦＣの低コストが、この用途のために特に魅力的である。
【００６８】
第１のアンテナ２０及び第２のアンテナ２４がそれらの間でセンサデータを通信する。
【００６９】
接触界面が、第２の近距離無線通信アンテナ２４に電気的に接続される第１の接点２６を含むハウジングの外側表面に設けられる。アンテナ２４の位置は、ＮＦＣリーダー回路２２のアンテナとの最適な通信性能に向けて決定される。
【００７０】
センサが接触界面に電気的に接続されているとき、ＮＦＣリーダー回路２２は外部センサ１２ａ、１２ｂから受信された信号を処理するためのものである。
【００７１】
外部センサ１２ａ、又は１２ｂがセンサの回路であるタグ部３０を含むのに対し、センサ１２ａ、又は１２ｂの通信アンテナはアンテナ２４である。従って、アンテナとタグチップとは、第１の接点２６を含む電気的接触界面によって分離可能である。センサは、照明ユニットの接触界面の第１の接点２６に接続するための、それ自体のコネクタ構成（接点３２を含む）を有する。
【００７２】
この方式はモジュール式設計を提供し、容易に拡張可能な感知機能を可能にする。内蔵ＮＦＣタグチップ（アンテナは無い）を有する受動の又は半受動のセンサ１２ａ又は１２ｂが照明器具に取り付けられて、タグのアンテナへの接続を提供することができる。照明ユニットがその内蔵のＮＦＣリーダー回路２２を介してセンサから感知データを読み出す。
【００７３】
図１は２つの可能なセンサの例を示している。
【００７４】
センサは電池又は太陽電池などの内部エネルギー源３４を有する半受動センサ１２ａであることができ、この内部エネルギー源３４は主に感知機能のために電力を供給する。
【００７５】
或いは、センサは、感知機能用と通信用の両方のために、リーダーのＲＦ信号から十分なエネルギーを受け取る受動センサ１２ｂであることができる。
【００７６】
それぞれの場合において、外部センサはコントローラ３６及び感知モジュール３８を有する。受動センサ１２ｂの場合には、コントローラ３６とタグ３０との間には、この２つのユニットの間の２つの結線によって示されるように、電力及びデータの通信が行われている。
【００７７】
コントローラは、例えば、感知モジュール３８及びＮＦＣタグ３０の両方と通信する、超低電力マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ：microcontroller unit）である。温度感知などの単純な用途について、感知モジュール３８との通信はＮＦＣタグ３０の処理ユニットによって実現されることができ、従って、別個のコントローラ３６の必要性を排除し、制御機能はタグ自体の一部となる。
【００７８】
ＮＦＣタグ３０は２つのインターフェース、照明ユニット内のＮＦＣリーダー２２への非接触インターフェース（アンテナ２４によって）と、コントローラ３６又は別個のコントローラが使用されない場合には感知モジュール３８への有線インターフェースと、を有する。
【００７９】
受動センサ１２ｂの場合には、ＮＦＣタグ３０は、ＮＦＣリーダー２２のＲＦ場から、接続されたアンテナ２４を介して十分なエネルギーを採取して、タグ並びにコントローラ及び感知モジュールの両方の動作に電力を供給することができる。このようなＮＦＣタグは広く利用可能であり、例えばSTMicroelectronis社からのM24LR16E-Rは、Ｉ２Ｃインターフェース及びＩＳＯ１５６９３ＲＦインターフェースを備えたＮＦＣ／ＲＦＩＤタグ集積回路であり、これはＮＦＣ／ＲＦＩＤリーダーによって放射されるＲＦ信号からエネルギーを採取し、電圧出力に変換して他の電子部品に電力を供給することができる。
【００８０】
ＮＦＣタグ３０は接点３２に（物理的な配線によって）接続され、接点３２はセンサを照明ユニットに取り付けるために使用される。外部センサが照明器具に取り付けられているとき、即ち、２つのコネクタが接触しているとき、ＮＦＣタグは、タグがＮＦＣリーダー２２によって読取可能となるように、照明ユニットのカバーに埋め込まれた又はその上に設けられたアンテナ２４に連結される。
【００８１】
センサタグからアンテナ２４を分離すること、即ち、照明器具のカバーの中又は上にアンテナを置くことの別の利点は、非常に多くの領域がアンテナにとって利用可能になることであり、より多くのエネルギーがＲＦ場から採取され得ることを意味する。
【００８２】
半受動センサ１２ａは内部電源３４を更に含み、この電源は、電池、又は太陽電池などのエネルギー採取デイバスであり得る。電源は、主にコントローラ３６及び／又は感知モジュール３８にエネルギーを供給する。ＮＦＣタグ３０は、強化された通信性能が達成され得るように、信号をＮＦＣリーダー２２に送信するために、任意選択的に電源を使用することができる。半受動センサは、ＮＦＣタグによって採取されたエネルギーも任意選択的に使用してコントローラ又は感知モジュールに給電して、電池寿命の延長を達成することができる。
【００８３】
更なる選択肢は、採取されるエネルギーの量を、このエネルギーが電池を充電するのに、又はセンサモジュール及びコントローラを直接給電するのに使用され得るレベルにまで増加させることである。このようにして、半受動センサは受動センサに転換される。これは、誘導充電などの無線電力技術を使用することにより実現されることができる。
【００８４】
データ通信及び無線電力送信の機能が、図２に示すように分離されることができる。
【００８５】
同一の参照番号が同一の構成要素に対して使用され、説明は繰り返されない。完全を期すために、ＬＥＤドライバ１７がＬＥＤ源１６に対して別個の構成要素として示されている。ＮＦＣリーダー２２も、ＮＦＣリーダーアンテナ２０とは別個に示されている。
【００８６】
照明ユニット１０の中には、４つのアンテナがある。第１のアンテナ２０及び第２のアンテナ２４は、リーダー２２とセンサ１２ｃとの間のデータ通信を提供する。無線電力送信機モジュール４０が照明ユニット１０中に追加されている。無線電力送信機４０はＬＥＤドライバ１７からＤＣ電力を受け取って、電力送信コイル４２の形態の第３のアンテナに交流を入力する。これは、電力送信コイル４２と電力受信コイル４４（第４のアンテナ）との間に磁界を発生させ、この磁界は電力受信コイル４４中に電圧を誘導する。
【００８７】
無線電力送信機４０は、電力送信機コイルを流れる電流を調整するためのドライバ回路と、電力送信の間の無線電力受信機との通信及び回路制御のためのコントローラと、を含む。例えば、電力送信の開始及び停止のための、又、送信機と受信機との間の互換性チェックなどの認証のための、制御が存在する。
【００８８】
外部センサのＮＦＣアンテナ２４については、電力受信機コイル４４が照明ユニットのカバーに埋め込まれて、カバーの外側表面上に位置するコネクタに（配線を介して）物理的に接続されることができる。従って、照明ユニットは、無線電力送信機モジュールに接続されたハウジング内部の第１の電力送信アンテナ４２と、ハウジング内部又は上に設けられた第２の電力受信アンテナ４４と、を有する。
【００８９】
センサ側では、ＡＣからＤＣへの変換のための整流器と、負荷（例えば、センサモジュール又は電池）に適切なレベル及び特性の電圧を送達するための電圧調整器（例えば、ＤＣ／ＤＣ変換機）と、電力送信の間の無線電力送信機との通信及び回路制御のためのコントローラと、を含む無線電力受信機モジュール５０が追加されている。
【００９０】
センサは、接点構成を形成する、接点の２組の集合３２、３３を有し、照明ユニットは、接触界面を形成する、対応する２組の接点の集合２６、２７を有する。従って、照明ユニットの接触界面は第１の接点２６及び第２の接点２７を含み、それらは第２のＮＦＣアンテナ２４及び第２の電力受信アンテナ４４にそれぞれ電気的に接続される。センサの接点構成は、第３の接点３２及び第４の接点３３を含む。
【００９１】
センサが照明器具に取り付けられている、即ち、４つの接点全てが（２つの接続されたペアとして）接触しているとき、ＮＦＣタグ３０及び無線電力受信機５０は、照明ユニットのカバーに埋め込まれている（又は上に設けられている）ＮＦＣアンテナ２４及び電力受信コイル４４にそれぞれ連結される。これは、ＮＦＣリーダー２２とＮＦＣタグ３０の間に通信リンクをもたらすだけでなく、無線電力送信機４０と受信機５０との間の電力送信リンクももたらす。
【００９２】
センサが内部充電式電池を使用する場合、無線電力受信機５０が電池の充電を管理する。電池が使用されない場合、無線電力受信機は感知モジュール３８及びコントローラ３６に直接的に電力を供給する。
【００９３】
図３は、ＮＦＣアンテナ２０、２４及び充電コイル４２、４４を共有の磁性板上に配置するやり方の一例を示している。電力送信コイル及び電力受信コイルが、効率的な無線電力伝送を確実にするために密に結合されている。
【００９４】
無線電力伝送用のコイルは、既存のコイル、とりわけＬＥＤドライバ回路の一部として既に存在するコイルを使用して実装されることができる。例えば下方変換変圧器がしばしばＬＥＤドライバの一部として使用される。
【００９５】
図４は、典型的なフライバックトポロジーでＬＥＤドライバを再使用する例を示している。
【００９６】
この回路は、ＥＭＩ（電磁干渉：electromagnetic interference）フィルタ６０と、整流器６２と、１次巻線６４ａ及び２次巻線６４ｂを有する主下方変換変圧器６４とを含む。主スイッチ及びフライバックダイオードを含むフライバック回路が、変圧器６４の入力側に設けられている。
【００９７】
追加のコアレスの変圧器６６は、電力送信コイル４２として機能する１次側巻線が主変圧器６４の１次巻線６４ａと並列に接続された状態で、ＬＥＤドライバに追加されている。このようにして、ＬＥＤドライバ回路はコアレスの変圧器の１次巻線４２に交流電流を入力し調節するように再使用されることができ、従って、無線電力送信機４０用の別個のドライバ回路の必要性を除去する。コアレスの変圧器６６の２次側巻線は、電力受信コイル４４である。この例では、巻線６６が、１次側巻線に関して逆向きに点付きに接続されたコイル又は複数コイルを含む。従って、コアレスの変圧器の２次側巻線４４が、ＬＥＤドライバの外側に、例えば、１次側巻線との良好な空間結合が達成されるように照明ユニットのカバー上に、配置される。
【００９８】
図５はフライバックＬＥＤドライバを更なる範囲で再使用するやり方の別の例を示す。
【００９９】
ＬＥＤドライバの主変圧器６４の１次巻線が電力送信コイル４２として再使用される。電力受信コイル４４が、主変圧器と良好な結合を有して載置されて主変圧器の１次巻線からの漏れ磁束を完全に利用する。これは、主の照明機能及び無線電力送信機能の両方の要件に従って、主変圧器６４を特別に設計することを必要とし得る。
【０１００】
図４及び図５は、典型的な定電流制御されたフライバックコンバータを示す。しかしながら、これはＬＥＤドライバ回路内部で使用され得るスイッチモード電源の、多数の可能なトポロジーのうちの１つにすぎない。より一般的には、第１の電力送信アンテナが、スイッチモード電源内にあるコイル（即ち、スイッチモード電源の既存のコイル）か、又はスイッチモード電源の既存のコイルに結合されたコイルとして、形成されることができる。第２の電力受信アンテナが第１の電力送信アンテナに磁気的に結合され、これは空隙又は磁性材料を介することができる。
【０１０１】
電力送信アンテナとドライバとの統合に関する本発明の上記の態様をより良く説明するために、本明細書は、より詳細な実施形態及び説明を与えるだろう。
【０１０２】
１次側巻線が電力送信アンテナとして機能する図５の実施形態に基づいて、十分な漏れ磁束を提供するために、図６に示されるような実施形態が変圧器６４用の改良された磁気コア６０を提供する。１次側巻線４２、及び６２として示される２次側巻線がコア６０に巻き付けられており、コアは内側で磁気的に伝導性であり、外側で空隙６６を有する。コアは、２つのＥ字型の半コアを対向するように互いに取り付けることにより形成されることができ、Ｅ字型コアの中部の脚が側部の脚よりも長くなっている。図６中の矢印は、磁束を概略的に示している。
【０１０３】
図７は、図６の変圧器の磁気抵抗回路図を示す。変圧器のコアにおける空隙が磁気回路の磁気抵抗を増加させ、コアが飽和する前に磁気回路がより多くのエネルギーを蓄積することを可能にする。磁気抵抗は電気回路における抵抗に類似しているが、電気エネルギーを放散するよりも、むしろ磁気エネルギーを蓄積する。電界が電流に最も抵抗の少ない経路をたどらせるように、磁界が磁束に最も磁気抵抗の少ない経路をたどらせる。Ｒ２及びＲ３が提案された変圧器の２つの空隙を表している。φ１は、変圧器の１次巻線によって生成される磁界の磁束である。この新規の変圧器について、磁気エネルギーはＲ２とＲ３との間に分散され、φ２とφ３との合計はφ１に等しいはずである。
【０１０４】
図８は、前述の第２のコイル４４が巻き付けられている追加のコア８０が、コア６０に結合されるやり方を示している。空隙を有するコア６０の外側が、前述の第２のコイル４４が巻かれている追加のコア８０を結合するように適合されている。追加の巻線（Ｃ字型コア）は変圧器の十分に近くに配置されているので、この巻線は余分な２次巻線として作用して変圧器の１次巻線に結合される。追加の巻線の負荷として、センサが変圧器から無線でエネルギーを取得することができる。
【０１０５】
図９は、図８の変圧器構成の磁気抵抗回路図を示す。ＥＥコアの両側脚経路上の２つの空隙（Ｒ２及びＲ３）、及びＥＥコアと結合されたＣコアとの間に新規に生成された２つの空隙（即ち、Ｒ４）の存在のおかげで、磁束が各経路の磁気抵抗に依存して再分配される。φ１は依然として、１次巻線によって生成される磁界の磁束である。Ｒ４−Ｒ４の経路は、Ｒ２及びＲ３の経路に対して並列回路として作用する。磁気エネルギーはＲ２、Ｒ３、及びＲ４の間で再分配され、φ２、φ３、及びφ４の合計はφ１に等しい。
【０１０６】
Ｃ字型コアを通って流れる磁束の量が、センサに伝送されるエネルギーの量を決定する。これは、ＥＥコアとＣコアとの間の２つの空隙の大きさを変更することによって、調節され得る。空隙が大きくなることは、経路上の磁気抵抗（即ち、Ｒ４）がより大きくなることを意味し、通って流れる磁束がより少なくなることにつながり、従って、より少ない電力が伝送され得る。
【０１０７】
変圧器と外部コアとの間の空隙は、エネルギー伝送を可能にするのに十分小さくなくてはならないことに留意しなくてはならない。大きな空隙に起因するあまりに大きな磁気抵抗は、外部コアへの磁束の流れを遮断するであろう。実際の用途では、照明器具及びセンサのケーシングが、磁束を遮断するのに十分な大きさである２ｍｍに容易に達することができる。これは、図１０に示すように、変圧器と外部コアとの間の許容される距離を拡張するために、ケーシング中に磁性材料１００を埋め込むことにより、解決されることができる。異なる透磁率の材料を使用することにより、空隙の大きさを調節するのと同じ効果が得られる。
【０１０８】
図４に示されるようなフライバックコンバータに戻ると、１次側巻線６４ａの両端の、ダイオード及び抵抗器とコンデンサの並列は、電力スイッチがオフになるときに１次側巻線中でエネルギーをフリーホイールするループである。このループは、スナバとしても知られている。本発明の実施形態は、エネルギーを節約するために、誘導電力伝送のためにフリーホイールされたエネルギーを利用することを提案する。
【０１０９】
照明器具１１及び誘導電力受信デバイスの実施形態が図１１に示されており、この照明器具は第１の電力送信アンテナＬｓを有するドライバを含み、この誘導電力受信デイバスは第２の電力受信アンテナＲｘを含む。電力送信アンテナＬｓはフリーホイールループ内にあり、スナバ抵抗器Ｒｓと並列でありかつ択一的である。
【０１１０】
フライバックコンバータの内部モジュール又は照明器具の別のモジュールであり得るリレーコントローラ１１４が、照明器具に取り付けられた外部デバイスの存在を監視し続け、それに応じてリレースイッチＳＷｓを制御する。通常、リレースイッチＳＷｓは、フリーホイールされたエネルギーを１次側巻線内でスナバするように、外部デバイスが取り付けられていないときには、抵抗器をスナバ回路に接続する。外部の誘導電力受信デバイス１２が図１１に示されるように照明器具（のケーシング）上に機械的に取り付けられると、リレーコントローラ１１４がこれを検出し、リレースイッチＳＷｓを制御してインダクタＬｓをスナバに接続する。様々な方法が、機械的な構造を使用するなどして、センサを検出するために使用され得る。外部の誘導電力受信デバイス１２は、無線電力受信機モジュールを含み、そのモジュールの第２の電力受信アンテナ、即ちコイルＲｘは、スナバ回路のインダクタＬｓと結合されている。誘導電力受信デバイス１２は更に、負荷１２４に給電するために受信された電力を適切な特性に変換する、整流及び電圧／電流補正部１２２を含むことができる。
【０１１１】
ツェナーダイオードＺｓが、ダイオードＤｓ及びアンテナＬｓ／抵抗器Ｒｓと直列に接続されて２次側から反射される逆電圧を遮断し、その結果、フリーホイールされた電力のみがコンデンサＣｓに流れることが可能になる。
【０１１２】
コンデンサＣｓは更に、交流電流がインダクタＬｓ上で発生し電力が伝送されるように、インダクタＬｓと共振することができる。
【０１１３】
上記の抵抗器Ｒｓ，リレースイッチＳＷｓ、及びリレーコントローラ１１４は、フリーホイールされたエネルギーの全てが直接的に伝送され得るように分散されることが可能であることが、理解されるべきである。
【０１１４】
上記の実施形態では、第１の電力送信アンテナが１次側に位置している。以下の実施形態は、２次側にある第１の電力送信アンテナを提供する。
【０１１５】
図１２は、ドライバ及び外部の電力受信デバイス１２を有する照明器具を示す。図１２に示すように、第１の電力送信アンテナ４２の第１のコイルが、２次側巻線６４ｂの出力端子に結合され、かつ、２次側巻線６４ｂから提供される電力を受け取るように適合されている。
【０１１６】
図１２に示すように、ドライバは以下を含む、即ち、前述の第１のコイル４２と直列の少なくとも１つの追加のコイルＬ２と、少なくとも１つの短絡スイッチＳＷであって、その各々が前述の少なくとも１つの追加のコイルＬ２のそれぞれと並列になっている少なくとも１つの短絡スイッチＳＷと、前述の短絡スイッチＳＷに結合された制御回路であって、２次側巻線６４ｂによって出力される電力と、第２の電力受信アンテナ４４に送信されることが必要な電力とに従って、前述のスイッチを制御してそれぞれの追加のコイルＬ２を短絡するための制御回路と、を含む。
【０１１７】
ＭＯＳＦＥＴスイッチが閉じられると、１次側巻線６４ａが入力電圧源、即ち入力コンデンサに接続される。１次側巻線中の電流及び変圧器中の磁束が増加し、変圧器にエネルギーを蓄積する。２次巻線６４ｂ、並びにインダクタ４２及びＬ２が閉回路を形成する。２次巻線に誘起される電圧は（２次側巻線６４ｂの上部端子において）負であるので、整流ダイオードは逆バイアスされる。この負の電圧は、巻線６４ｂ、接地、インダクタＬ２、及び電力送信４２からなる閉回路中に負の電流を生成し、インダクタＬ２及び４２にエネルギーを蓄積する。ＭＯＳＦＥＴスイッチが開かれると、１次側巻線６４ａの電流が停止される。２次側巻線６４ｂの電圧が反転して（上部端子において）正になり、整流ダイオードを順方向バイアスし、電流が２次巻線から整流ダイオードに流れるのを可能にする。一方、インダクタＬ２及び４２から整流ダイオードに流れる電流がある。変圧器コア及び２つのインダクタの両方からのエネルギーが出力コンデンサを充電し負荷に供給する。上記の２つの動作を通じて、第２の電力受信アンテナ４４が、その第２のコイル４４が第１の電力送信アンテナ４２に結合された状態で照明器具に取り付けられる場合、アンテナ４２から第２のコイル４４への無線電力送信が起こるであろう。インダクタ４２及びＬ２は、ＭＯＳＦＥＴスイッチが閉じている間にエネルギーを蓄積するための変圧器の出力であり、ＭＯＳＦＥＴスイッチが開かれるとエネルギーを負荷へ放出する。これらのインダクタを追加しても、フライバックコンバータの通常の動作には影響を与えない。
【０１１８】
代替の実施形態では、第１の電力送信アンテナは、２次側巻線の出力端子の代わりに、フライバックコンバータの出力に結合されることができる。この場合、電力送信アンテナ４２は、ＬＥＤ照明器具のＬＥＤ負荷と並列な別の負荷としてみなされ得る。接続が、整流ダイオードのアノード側にある、図１２における鎖線によって示されることができる。
【０１１９】
上記の実施形態では、電力送信アンテナ４２の電力は、ドライバが２次側に提供する電力量に依存する。ドライバは通常、ＬＥＤの負荷要求に従って制御され、負荷要求が電力送信アンテナ４２に伝送されることが必要な電力と一致していない場合、外部デバイス１２が適切に給電されないことがある。この問題に対処するために、実施形態は、インダクタＬ２、スイッチＳＷ、並びに、抵抗器Ｒｓｅｎｓｅ、増幅器ＯＰ−ＡＭＰ、及びコンパレータＣＯＭＰを含む制御回路を使用する。
【０１２０】
制御回路は、抵抗器Ｒｓｅｎｓｅの電流を測定し、増幅し、かつ予め設定された基準値ＲＥＦと比較することにより、ＬＥＤ負荷の電力要求を監視し続ける。ＬＥＤ負荷からの電力要求が特定のレベルより低く、インダクタ４２のエネルギーが、取り付けられた外部デイバスに無線で給電するのに十分ではないことを導くときには、より多くのエネルギーがインダクタ４２に割り当てられるように、制御回路のスイッチが閉じられてインダクタＬ２を短絡する。このやり方で、より多くのエネルギーが、外部デバイスに無線で送信するために利用可能になる。インダクタＬ２のインダクタンスがアンテナ４２のＮ倍である場合、スイッチを閉じることがＮ倍のより多くのエネルギーをアンテナ４２にもたらす。
【０１２１】
或いは、外部デイバスが、その内部電池を充電するため又は過度に電力を消費する動作を行うためなどに、短期の大電力を必要とする場合には、より多くのエネルギーがインダクタ４２に割り当てられるように、制御回路のスイッチが閉じられてインダクタＬ２を短絡する。
【０１２２】
インダクタ４２及びＬ２のインダクタンスは、出力電力などの、フライバックコンバータのパラメータに基づいて選択されて、コンバータがその出力電力のフルで動作しているときにこれら２つのインダクタが飽和しないように、２つのインダクタ間に適切にエネルギーを割り当てる。
【０１２３】
本発明の実施形態は、他の種類のコンバータにも適用されることができる。図１３は、バックコンバータが第１の電力送信アンテナ４２と一体化されている例を示す。図１３に詳細に示されるように、第１の電力送信アンテナ４２は、バックコンバータの既存のパワーインダクタ／コイルＩと直列になっている。ジャンパーＪは電力送信アンテナ４２と並列に配置されて、電力送信が必要ない場合には、ジャンパーＪは電力送信アンテナ４２を短絡するためにかつバックループを形成するために使用される。電力送信アンテナ４２は、パワーインダクタＩの電力蓄積段階及び電力放出段階の何れか又は両方において、電力を受け取ることができる。
【０１２４】
第１の例として、センサは、Texas Instruments社のLM20（商標）などの低電力温度センサであり得る。受動センサがインテリジェント照明ユニットに取り付けられているとき、このセンサはＮＦＣインターフェースを介して通信して温度情報を提供することができる。照明ユニット内のコントローラがＮＦＣリーダーを介して受動センサにリクエストを送信する。リクエストが受動センサによってそのＮＦＣインターフェースを介して受信されると、受動センサ内のＮＦＣタグがその有線のインターフェースを介してセンサコントローラにリクエストを転送する。
【０１２５】
リクエストが受動センサのセンサコントローラによって受信されると、温度データが感知モジュールから抽出され、これはＮＦＣタグ３０のメモリユニット（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）に有線インターフェースを介して書き込まれる。
【０１２６】
ＮＦＣタグ３０はそのメモリユニットに保存されたデータを、ＮＦＣインターフェースを介して、照明ユニットのＮＦＣリーダー２２に返信する。
【０１２７】
第２の例として、センサは、Philips社（商標）の「OccuSwitch」（商標）などの、充電式電池給電式占有センサであり得る。センサがインテリジェント照明ユニットに取り付けられると、エネルギー効率の高い照明制御が達成される。
【０１２８】
センサの無線電力受信機５０が、電池の充電を管理する。電池を充電する必要がある（例えば、電池のエネルギーレベルが閾値未満である）とき、それは無線電力送信機４０と通信して無線電力送信を開始する。
【０１２９】
センサの感知モジュールが特定のエリアでの活動を監視し続け、状態（即ち、占有されているか、又は空であるか）をセンサコントローラ３６に送信し、次いでセンサコントローラ３６は有線のインターフェースを介して状態をＮＦＣタグ３０のメモリユニットに書き込む。
【０１３０】
照明ユニットのコントローラ１８が、ＮＦＣリーダー２２を介して活動の状態を定期的に読み出し、ＮＦＣリーダー２２はＮＦＣインターフェースを介してセンサのＮＦＣタグ３０と通信する。活動の状態に基づいて、光源コントローラ１８が光源をオン及びオフにする。
【０１３１】
上記の例から明らかなように、光センサ又は近接センサなどの外部センサは、光に関する状態を感知することができる。しかしながら、外部センサはまた、温度などの、環境制御の他の態様に関連する状態も感知することができる。例えば、照明システムは、照明に限らないインテリジェントな感知及び制御を提供するシステムインフラストラクチャー全体の一部であり得る。照明システムは、中央システムに報告し、その中央システムから支持を受け取る、より大きなネットワークの一部であり得る。
【０１３２】
照明システムにセンサを結合することに加えて、他のデバイスが、単にそれらを充電する目的で結合されることができる。従って、ハウジングの接触界面は充電ドッキングステーションとして機能することができる。
【０１３３】
開示された実施形態への他の変形例が、図面、明細、及び添付の請求項の研究から、特許請求された本発明を実施する際に当業者によって理解され実施されることができる。請求項において、単語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は、複数を排除するものではない。特定の処置が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの処置の組み合わせが利益を得るように使用され得ないということを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
0006605499.tif 000002
【図２】
0006605499.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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