(57)【要約】  本発明は、定電流ドライバ１２によって給電される、機能デバイス１０に関する。デバイス１０は、定電流ドライバ１２、電気エネルギー貯蔵ユニット１４、機能ユニット１６、及び制御ユニット１８を備える。デバイス１０は、定電流ドライバ１２が、パルス幅変調電圧信号に応じて、機能ユニット１６及び貯蔵ユニット１４に定電流を供給するように、制御ユニット１８によって制御される。電流は、パルス幅変調電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、貯蔵ユニット１４を充電するために、貯蔵ユニット１４に供給される。パルス幅変調電圧信号のオン期間の間、電流は機能ユニット１６に供給され、貯蔵ユニット１４には電流が供給されない。このことは、より少ないアイドル期間及びより低い電流供給を有する定電流ドライバを、デバイスに設けることを可能にする。
2021510906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能デバイスであって、
駆動電圧を変化させることによって、定電流を供給するよう構成される、定電流ドライバと、
電気エネルギーを貯蔵するための、電気エネルギー貯蔵ユニットと、
機能を実施するための機能ユニットであって、前記定電流ドライバ及び前記電気エネルギー貯蔵ユニットから電流を受け取るよう構成される、機能ユニットと、
前記電気エネルギー貯蔵ユニットへの及びからの、並びに前記機能ユニットへの、前記電流の流れを制御するための、制御ユニットであって、パルス幅変調電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、前記電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、前記電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給されるように、及び、前記パルス幅変調電圧信号のオン期間の間に、前記機能ユニットに電流が供給されて、前記電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されないように、前記電流の前記流れを制御するための、前記パルス幅変調電圧信号を供給するよう構成される、制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットが、前記パルス幅変調電圧信号に基づいて、前記電気エネルギー貯蔵ユニット又は前記機能ユニットのいずれかに前記定電流ドライバが電流を供給するように、前記定電流ドライバを切り替えることによって、電流の前記流れを制御するよう構成される、機能デバイス。
【請求項２】
前記制御ユニットが、前記パルス幅変調電圧信号のオン期間と、前記電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給される、前記パルス幅変調電圧信号の前記オフ期間の充電期間との間の、不感帯期間を調整することによって、前記電気エネルギー貯蔵ユニットの充電速度を制御するよう構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記機能ユニットが、発光ダイオードを含み、前記定電流ドライバが、発光ダイオードドライバである、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記制御ユニットが、前記パルス幅変調電圧信号に基づいて前記発光ダイオードドライバを切り替えることによって、前記発光ダイオードの調光を制御するよう構成される、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記電気エネルギー貯蔵ユニットが、前記パルス幅変調電圧信号のオン期間の間に、前記機能ユニットに電流を供給するよう構成される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記デバイスが、インテリジェントパルス幅変調モードで動作するよう構成される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記発光ダイオードドライバが、低出力電流を供給するよう構成される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記発光ダイオードドライバが、２７Ｖと５４Ｖとの間の出力電圧を供給するよう構成される、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記制御ユニットが、前記発光ダイオードドライバによって供給される定電流の値を制御するよう構成される、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のデバイスと、電流源とを備える、機能システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の機能デバイスを動作させるための方法であって、
電流の前記流れを制御するために、前記定電流ドライバを切り替えるためのパルス幅変調電圧信号を供給するステップと、
前記パルス幅変調電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、前記電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、前記電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給されるように、及び、前記パルス幅変調電圧信号のオン期間の間に、前記機能ユニットに電流が供給されて、前記電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されないように、電流の前記流れを制御するステップと、を含み、
電流の前記流れが、前記パルス幅変調電圧信号に基づいて、前記電気エネルギー貯蔵ユニット又は前記機能ユニットのいずれかに前記定電流ドライバが電流を供給するように、前記定電流ドライバを切り替えることによって制御される、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の機能デバイスを動作させるための、コンピュータプログラムであって、プロセッサ上で前記コンピュータプログラムが実行されると、請求項１１に記載の方法を前記プロセッサに実行させるための、プログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコンピュータプログラムを記憶している、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能デバイス、機能システム、機能デバイスを動作させるための方法、機能デバイスを動作させるためのコンピュータプログラム、及びコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体に関する。機能デバイスは、例えば、発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）を備える照明デバイス、加熱要素を備える加熱デバイス、作動要素を備える作動デバイス、オーディオ増幅器デバイス、又は、定電流ドライバから電流が供給される任意の他の機能デバイスとすることができる。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは、温度と共に変化する、順電圧、すなわち、ＬＥＤが電気を導通させて点灯するために必要とする、ボルト量を有する。ＬＥＤに定電圧が印加される場合には、ＬＥＤの温度が上昇し、ＬＥＤの順電圧が低下する。このことは、より多くの電流をＬＥＤに引き込ませ、順電圧の減少と電流の引き込みの増大との循環をもたらし、最終的に、ＬＥＤは、当該ＬＥＤを破壊する温度を有することになる。それゆえ、ＬＥＤに供給される駆動電圧を変化させることによって、定電流を供給するために、ＬＥＤドライバが使用される。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１３／０１５４４９１（Ａ１）号は、ＬＥＤドライバ、電流シンク、ＬＥＤ、及び出力コンデンサを有する、調光可能なＬＥＤ照明システムを示している。ＬＥＤドライバは、ＤＣ電力供給及び調光制御を受け取るように結合されており、調光制御に従って、駆動電圧及び電流制御を生成する。電流シンクは、電流制御を受け取るように結合されており、ＬＥＤを通るＬＥＤ電流を、作動持続時間及び非作動持続時間の間、実質的な直流に制御する。ＬＥＤドライバは、作動持続時間の間、ＬＥＤドライバによって生成された出力電流が、ＬＥＤに供給されるＬＥＤ電流と、出力コンデンサを充電する充電電流とに分割され、非作動持続時間の間、出力電流が無効化される、中程度の輝度モードで動作することができる。作動持続時間において出力コンデンサ上に蓄積された電荷は、非作動持続時間において、ＬＥＤ電流としての補助電流を供給するために放電される。このことにより、調光可能なＬＥＤ照明システムは、作動持続時間の間、好ましいドライバ効率を維持することが可能となる。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１５／０１０８９０８（Ａ１）号は、所与の範囲内で温度が変化する際に色点を維持するように、マルチカラー固体光源照明器具を駆動するためのシステムを開示している。固体光源のアレイは、２つ以上のストリングを含み、単一の定電流源によって駆動される。これらのストリング内に流れる電流の量は、温度が変化するにつれて調節されてもよい。１つのそのような電流共有シナリオでは、切り替え制御信号のデューティサイクルは、固体光源の２つの別個のストリングのうちの一方に流れる電流の割合に直接対応している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、必要とする電流供給がより低い、機能デバイス、機能システム、機能デバイスを動作させるための方法、及び、機能デバイスを動作させるためのコンピュータプログラムを提供することであると理解されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様では、機能デバイスが提示される。機能デバイスは、定電流ドライバ、電気エネルギー貯蔵ユニット、機能ユニット、及び制御ユニットを備える。定電流ドライバは、駆動電圧を変化させることによって、定電流を供給するよう構成される。電気エネルギー貯蔵ユニットは、電気エネルギーを貯蔵するよう構成される。機能ユニットは、機能を実行するように、並びに、定電流ドライバ及び電気エネルギー貯蔵ユニットから電流を受け取るよう構成される。制御ユニットは、電気エネルギー貯蔵ユニットへの／からの、及び機能ユニットへの、電流の流れを制御するよう構成される。制御ユニットは、電流の流れを制御するためのパルス幅変調（pulse width modulated；ＰＷＭ）電圧信号を提供するよう構成され、それにより、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給され、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、機能ユニットに電流が供給されて、電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されない。
【０００７】
制御ユニットは、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給されるように、及び、ＰＷＭ電圧信号のオン期間に、機能ユニットに電流が供給されて、電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されないように、電流の流れを制御するための、ＰＷＭ電圧信号を提供するよう構成されるため、定電流ドライバによって供給される電流は、機能ユニット又は電気エネルギー貯蔵ユニットのいずれかに供給される。このことは、機能ユニット及び電気エネルギー貯蔵ユニットの双方が電流を同時に供給される必要はないため、必要とされる電流供給を低減することを可能にする。それゆえ、より低い電流供給を有する定電流ドライバが、機能デバイス内で使用されることができる。更には、定電流ドライバは、使用されない期間を少なくすることができるため、定電流ドライバの使用が改善されることができる。
【０００８】
機能ユニットは、定電流ドライバ及び電気エネルギー貯蔵ユニットから電流を受け取るよう構成されるため、機能ユニットは、定電流ドライバから、電気エネルギー貯蔵ユニットから、又は、定電流ドライバと電気エネルギー貯蔵ユニットとから同時に、電流を供給されることができる。
【０００９】
定電流ドライバは、制御ユニットによって提供されるＰＷＭ電圧信号に応じて、駆動電圧及び定電流を生成する。定電流ドライバは、機能ユニットに給電するための、及び電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するための、電流源として機能する。定電流ドライバは、電流源に接続されるよう構成されることができ、又は、定電流ドライバが、電流源を含むこともできる。
【００１０】
定電流ドライバは、電流調整ユニット、クロック発生器、出力電圧感知ユニット、スイッチング調整器、整流器、及びフィルタ、あるいは、これらの任意の組み合わせを含み得る。定電流ドライバは、例えば、ＬＥＤドライバなどとすることができ、特に、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１３／０１５４４９１（Ａ１）号の図３ａから既知であり、対応する明細書本文中で説明されているものなどの、既知のＬＥＤドライバとすることができる。クロック発生器は、例えば、ＡＣ駆動電圧を生成するよう構成されることができる。電流調整ユニットは、ＰＷＭ電圧信号に依存し、かつ定電流ドライバを制御するために使用される、制御ユニットからの定電流ドライバ制御信号、例えばアナログ又はデジタル調光制御信号を、受信するよう構成されることができる。電流調整ユニットは、更に、電流制御信号、第１の臨界電圧、及び第２の臨界電圧を生成するよう構成されることができ、第２の臨界電圧は、第１の臨界電圧よりも小さい。第１の臨界電圧及び第２の臨界電圧は、定電流を供給するために変化される駆動電圧に関する、出力電圧範囲を定義する。ＬＥＤの形態の機能ユニットを駆動するために、ＬＥＤの最低導通電圧に従って、第２の臨界電圧が決定される。出力電圧感知ユニットは、クロック発生器によって生成されたＡＣ駆動電圧を、臨界電圧と比較するように、及び、定電流ドライバが定電流を供給する作動持続時間と、定電流ドライバが定電流を供給しない非作動持続時間とを決定する、持続時間制御信号を生成するよう構成されることができる。スイッチング調整器は、クロック発生器によって生成されたＡＣ駆動電圧を、持続時間制御信号及び定電流ドライバ制御信号に従って変調するよう構成されることができる。整流器は、変調された駆動電圧信号を整流するよう構成され、フィルタは、駆動電圧を生成するために、変調された駆動電圧信号をフィルタリングするよう構成される。米国特許出願公開第２０１３／０１５４４９１（Ａ１）号で提示されるものなどの、既知のＬＥＤドライバの動作とは対照的に、当該機能デバイスの定電流ドライバは、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、定電流が電気エネルギー貯蔵ユニットに供給されることができるため、定電流が供給されない持続時間が、より少ないものとなる。それゆえ、既知のＬＥＤドライバが、機能デバイス内で使用されることができるが、ＬＥＤドライバは、ＬＥＤドライバのアイドル期間を低減することを可能にする、異なる方式で動作する。更には、制御ユニットは、定電流ドライバの出力電流を感知することに基づいて、ＰＷＭ電圧信号を変更するよう構成されることができる。
【００１１】
電気エネルギー貯蔵ユニットは、例えば、バッテリ、コンデンサ、又は、電流として供給される電気エネルギーを貯蔵することを可能にする任意の他のデバイスとすることができる。
【００１２】
機能ユニットは、例えば、照明要素、加熱要素、作動要素、オーディオ増幅器、又は、定電流ドライバによって供給される電流に基づいて動作する任意の他の機能ユニットとすることができる。照明要素は、例えば、ＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、又は、定電流が供給されると光を生成する任意の他の照明要素とすることができる。作動要素は、例えば、圧電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、ＤＣ電気モータ、又は、任意の他の作動要素とすることができる。
【００１３】
制御ユニットは、例えば、集積回路、プロセッサ、又は、データを処理するための任意の他のユニットを含み得る。
【００１４】
ＰＷＭ電圧信号は、デューティサイクル及び周波数を有する。周波数は、ＰＷＭが１サイクルを完了する速さを定義するものであり、例えば１Ｈｚは、毎秒１サイクルに相当する。周波数は、例えば、２００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲の値を有し得る。デューティサイクルは、信号がオン状態にある時間の割合、すなわち、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の割合として定義される。オン状態は、ＰＷＭ電圧信号の振幅が、オフ状態、すなわち、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間と比較して、高い状態として定義される。ＰＷＭ電圧信号のオン状態における振幅は、例えば、１２Ｖなどの、５Ｖ超とすることができる。オフ状態では、ＰＷＭ電圧信号の振幅はオン状態よりも低く、例えば０Ｖとすることができる。制御ユニットは、定電流ドライバが機能ユニットに電気エネルギーを供給するか又は電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するように、定電流ドライバの切り替えを制御するために、ＰＷＭ電圧信号の周波数及びデューティサイクルを制御するよう構成されることができる。このことにより、機能デバイスの動作の間に、機能ユニット及びエネルギー貯蔵ユニットに定電流を供給することが可能となる。
【００１５】
機能デバイスは、需要応答（demand response；ＤＲ）又は需要側管理（demand side management；ＤＳＭ）のようなサービスが機能デバイスと共に使用されてもよいため、収益の恩恵及びコストの削減を可能にする。ＤＲは、電気エネルギー市場における電気エネルギー価格の短期上昇に関するものであり、それに応じて電気エネルギーの需要をユーザーが低減するように促す。ＤＳＭは、エネルギー効率をユーザがより高めるように促すことに関する。機能デバイスは、必要とし得る電気構成要素がより少ないことにより、電磁干渉（electromagnetic interference；ＥＭＩ）及び電磁適合性（electromagnetic compatibility；ＥＭＣ）の問題、並びに調和の問題を低減することが可能となる。機能デバイスは、さほど複雑ではないことにより、より低いコスト、及び平均故障間隔（mean time between failures；ＭＴＢＦ）の増大をもたらし得る。
【００１６】
電気貯蔵ユニットと機能ユニットとは、並列に接続されることができる。この接続構成により、制御ユニットは、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給されるように、及び、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、機能ユニットに電流が供給されて、電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されないように、電流の流れを制御することが可能となる。
【００１７】
制御ユニットは、ＰＷＭ電圧信号に基づいて、電気エネルギー貯蔵ユニット又は機能ユニットのいずれかに定電流ドライバが電流を供給するように、定電流ドライバを切り替えることによって、電流の流れを制御するよう構成されることができる。機能デバイスは、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給されるように、及び、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、機能ユニットに電流が供給されて、電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されないように、制御ユニットによって生成されたＰＷＭ電圧信号によって制御されるよう構成されることが可能な、切り替えユニットを有する電気回路を備え得る。
【００１８】
あるいは、又は更に、制御ユニットは、ＰＷＭ電圧信号のオン期間と、電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給される、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の充電期間との間の、不感帯期間を調整することによって、電気エネルギー貯蔵ユニットの充電速度を制御するよう構成されることができる。不感帯期間は、オン期間と充電期間との間、オフ期間内の２つの充電期間の間、又は充電期間とオン期間との間とすることができる。
【００１９】
機能デバイスは、不感帯コントローラを備え得る。不感帯コントローラは、電気エネルギー貯蔵ユニットの充電速度を制御するよう構成されることができる。不感帯コントローラは、制御ユニットの一部とすることができる。不感帯コントローラは、ＰＷＭ電圧信号のオン期間とＰＷＭ電圧信号のオフ期間の充電期間との間の、不感帯期間を調整することによって、電気エネルギー貯蔵ユニットの充電速度を制御するよう構成されることができる。このことにより、ＰＷＭ電圧信号のデューティサイクルに対する、充電速度の依存性を低下させることが可能となる。不感帯期間は、ゼロ〜全ＰＷＭオフ期間で変化させることができる。このことにより、電気エネルギー貯蔵ユニットの充電の柔軟な制御が可能となる。
【００２０】
不感帯コントローラは、定電流定電圧（constant current constant voltage；ＣＣＣＶ）要件、トリクル充電要件、又は、ＣＣＣＶ要件とトリクル充電要件との双方が満たされるように、充電を制御するよう構成されることができる。ＣＣＣＶ充電状況では、電気エネルギー貯蔵ユニットは、第１段階において定電流で充電される。このことは、定電圧で負荷することとは対照的に、最大電流を制限することを可能にする。電気エネルギー貯蔵ユニットが、既定の電圧に達すると、ＣＣＣＶ充電状況の第２段階が開始する。ＣＣＣＶ充電状況の第２段階において、電気エネルギー貯蔵ユニットは、定電圧で充電される。このことは、過充電を回避するために、電気エネルギー貯蔵ユニットに供給される電流を低減することを可能にする。トリクル充電状況では、満充電の電気エネルギー貯蔵ユニットが、無負荷時における電気エネルギー貯蔵ユニットの自己放電速度で電流を供給することによって、充電される。このことにより、電気エネルギー貯蔵ユニットは、満充電のまま維持されることが可能となる。
【００２１】
機能ユニットは、ＬＥＤを含み得る。機能ユニットはまた、２つ以上のＬＥＤ、例えば、２つのＬＥＤ、又はＬＥＤアレイも含み得る。あるいは、又は更に、機能ユニットは、別の照明要素、加熱要素、作動要素、オーディオ増幅器、又は、定電流ドライバによって供給される電流に基づいて動作する任意の他の機能ユニットを含み得る。定電流ドライバは、ＬＥＤドライバとすることができる。機能ユニットが、ＬＥＤ又はＬＥＤアレイを含み、定電流ドライバが、ＬＥＤドライバである場合には、制御ユニットは、ＰＷＭ電圧信号に基づいてＬＥＤドライバを切り替えることによって、ＬＥＤの調光を制御するよう構成されることができる。このことは、ＬＥＤドライバの形態の定電流ドライバを使用することによって、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電することに加えて、より良好な調光制御、及びより高い光効率を可能にする。
【００２２】
電気エネルギー貯蔵ユニットは、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、機能ユニットに電流を供給するよう構成されることができる。このことにより、機能デバイスの効率を改善することが可能となる。更には、機能ユニットには、定電流ドライバ及び電気エネルギー貯蔵ユニットの双方の電流が供給されるため、より少ない電流供給を有する定電流ドライバが設けられることができる。機能ユニットがＬＥＤを含む場合には、機能ユニットに供給される電流は、ＬＥＤに給電するために、またそれゆえ光を供給するために、機能ユニットによって使用されることができる。
【００２３】
あるいは、又は更に、電気エネルギー貯蔵ユニットは、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、機能ユニットに電流を供給するよう構成されることができる。
【００２４】
本デバイスは、インテリジェントパルス幅変調（intelligent pulse width modulated；ＩＰＷＭ）モードで動作するよう構成されることができる。本デバイスは、例えば、エネルギー貯蔵ユニットと機能ユニットとの間に配置されている、追加的電流源を備えることができ、本デバイスは、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間にのみ、追加的電流源を作動させるよう構成されることができる。本デバイスは、ＩＰＷＭ動作を可能にするよう構成されることができる。ＩＰＷＭモードでは、追加的電流源は、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間に、アナログ電流のレベルを制御するよう構成されることができる。定電流ドライバによって供給される電流、及びアナログ電流は、オン期間の間には重畳されて、機能ユニットに供給されることができ、すなわち、定電流ドライバは、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間、電流及びアナログ電流を供給するよう構成されることができる。追加的電流源は、定電流ドライバの故障、ＤＲ時間又はＤＳＭ時間の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットから機能ユニットへの電流の供給を制御するよう構成されることができる。この場合、定電流ドライバが動作していないため、電気エネルギー貯蔵ユニットには、定電流ドライバからの電流が供給されず、電気エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー貯蔵ユニットと機能ユニットとの間に配置されている追加的電流源によって供給される駆動電圧に基づいて、機能ユニットに定電流を供給するよう構成される。機能ユニットが、ＬＥＤ又はＬＥＤアレイを含む場合、このことは、より良好な色及び光強度の制御、またそれゆえ、効率的な光強度を可能にする。ＬＥＤを含む機能ユニットを備えるデバイスのＩＰＷＭ動作は、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットとＬＥＤとの間の追加的電流源を追加することによって、容易に可能にされることができる。
【００２５】
定電流ドライバは、低出力電流を供給するよう構成されることができる。低出力電流は、機能ユニットに給電するためには十分に高いが、エネルギー貯蔵ユニットを同時に充電することを可能にするものではない。低出力電流は、例えば、１００ｍＡ〜３００ｍＡなどの、１００ｍＡ〜１１００ｍＡなどの、１００ｍＡ〜２０００ｍＡの範囲とすることができる。このことは、より少ない電力を有する電源を設けることを可能にし、またそれゆえ、デバイスを設計する際の柔軟性を向上させる。
【００２６】
定電流ドライバは、８Ｖ〜６０Ｖの、例えば２７Ｖ〜５４Ｖの出力電圧を供給するよう構成されることができる。
【００２７】
制御ユニットは、バックコンバータ、ブーストコンバータ、及び／又はリニアコンバータを含むことができ、すなわち、制御ユニットは、バックコンバータ、ブーストコンバータ、リニアコンバータ、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００２８】
制御ユニットは、定電流ドライバ、例えばＬＥＤドライバによって供給される、定電流の値を制御するよう構成されることができる。
【００２９】
制御ユニットは、アナログ信号、例えばアナログ制御信号を提供するよう構成されることができる。アナログ制御信号は、例えば、定電流ドライバを制御するために、及び／又は、定電流ドライバによって供給される定電流の値を制御するために使用されることができる。
【００３０】
機能デバイスは、例えば、緊急照明用のバッテリ一体型照明器具、又は、ネットワーク化されたバッテリ一体型照明器具とすることができる。
【００３１】
本発明の更なる態様によれば、機能システムが提示される。機能システムは、請求項１〜１０のうちの一項によるデバイス、又は当該機能デバイスのいずれかの実施形態を備える。機能システムは、電流源を更に備える。電流源は、機能デバイスの外部の電流源とすることができ、又は、電流源は、機能デバイスの一部とすることもできる。
【００３２】
機能システムは、ネットワーク制御ユニット、例えば、制御ユニットを制御するよう構成される建物管理システム（building management system；ＢＭＳ）を備え得る。ネットワーク制御ユニットは、機能デバイスを制御するための制御信号を生成するよう構成されることができる。例えば、機能ユニットがＬＥＤである場合、制御信号は、ＰＷＭ電圧信号を介してＬＥＤの調光レベルを制御するための、及び／又は、電気エネルギー貯蔵ユニットの充電速度を制御するための、制御信号とすることができる。更には、又は代替的に、ネットワーク制御ユニットは、制御信号を受信するための送受信機を含み得る。制御信号は、例えば、無線又は有線のネットワーク接続を介して、ユーザによって提供されることができる。ユーザは、例えば、コンピュータ、又は携帯電話などのモバイルデバイスによって、制御信号を提供してもよい。
【００３３】
本発明の更なる態様では、請求項１による機能デバイス、又は当該機能デバイスのいずれかの実施形態を動作させるための、方法が提示される。当該方法は、
−電流の流れを制御するために、定電流ドライバを切り替えるためのＰＷＭ電圧信号を提供するステップと、
−ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給されるように、及び、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、機能ユニットに電流が供給されて、電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されないように、電流の流れを制御するステップとを含む。
【００３４】
電流の流れは、ＰＷＭ電圧信号に基づいて、電気エネルギー貯蔵ユニット又は機能ユニットのいずれかに定電流ドライバが電流を供給するように、定電流ドライバを切り替えることによって、制御されることができる。
【００３５】
当該方法は、
−電気エネルギー貯蔵ユニットの充電速度を制御するために、ＰＷＭ電圧信号のオン期間と、電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給される、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の充電期間との間の、不感帯期間を調整するステップを含み得る。
【００３６】
機能デバイスが、ＬＥＤ又はＬＥＤアレイなどの、照明要素を含む場合、当該方法は、
−照明要素の調光を制御するために、ＰＷＭ電圧信号に基づいて定電流ドライバを切り替えるステップを含み得る。
【００３７】
当該方法は、
−ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットから機能ユニットに電流を供給するステップを含み得る。
【００３８】
あるいは、又は更に、当該方法は、
−ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットから機能ユニットに電流を供給するステップを含み得る。
【００３９】
当該方法は、ＩＰＷＭモードで動作させることができ、又は、：
−ＩＰＷＭモードで機能デバイスを動作させるステップを含み得る。
【００４０】
本発明の更なる態様では、請求項１による機能デバイス、又は当該機能デバイスのいずれかの実施形態を動作させるための、コンピュータプログラムが提示される。コンピュータプログラムは、プロセッサ上でコンピュータプログラムが実行されると、請求項１２で定義されるような方法、又は当該方法のいずれかの実施形態をプロセッサに実行させるための、プログラムコード手段を含む。
【００４１】
本発明の更なる態様では、請求項１１による機能システム、又は当該機能システムのいずれかの実施形態を動作させるための、コンピュータプログラムが提示される。コンピュータプログラムは、プロセッサ上でコンピュータプログラムが実行されると、請求項１２で定義されるような方法、又は当該方法のいずれかの実施形態をプロセッサに実行させるための、プログラムコード手段を含む。
【００４２】
本発明の更なる態様では、請求項１４のコンピュータプログラムを記憶している、コンピュータ可読媒体が提示される。あるいは、又は更に、コンピュータ可読媒体には、コンピュータプログラムのいずれかの実施形態によるコンピュータプログラムを記憶させることができる。
【００４３】
請求項１の機能デバイス、請求項１１の機能システム、請求項１２の方法、請求項１４のコンピュータプログラム、及び請求項１５のコンピュータ可読媒体は、特に、従属請求項において定義されるように、同様及び／又は同一の好ましい実施形態を有する点が理解されよう。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態はまた、従属請求項又は上記の実施形態と、それぞれの独立請求項との、任意の組み合わせとすることもできる点が理解されよう。
【００４５】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以降で説明される実施形態から明らかとなり、それらの実施形態を参照して解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
以下の図面において、
【図１】照明システムの形態の機能システムの第１の実施形態における、照明デバイスの形態の機能デバイスの第１の実施形態を、概略的かつ例示的に示す。
【図２Ａ】２５％のデューティサイクルのＰＷＭ電圧信号を、概略的かつ例示的に示す。
【図２Ｂ】５０％のデューティサイクルのＰＷＭ電圧信号を、概略的かつ例示的に示す。
【図２Ｃ】７５％のデューティサイクルのＰＷＭ電圧信号を、概略的かつ例示的に示す。
【図３】照明システムの形態の機能システムの第２の実施形態における、照明デバイスの形態の機能デバイスの第２の実施形態を、概略的かつ例示的に示す。
【図４】加熱システムの形態の機能システムの第３の実施形態における、加熱デバイスの形態の機能デバイスの第３の実施形態を、概略的かつ例示的に示す。
【図５】機能デバイスを動作させるための方法の一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、照明システム１００の形態の機能システムの第１の実施形態における、照明デバイス１０の形態の機能デバイスの第１の実施形態を、概略的かつ例示的に示す。他の実施形態では、機能デバイスは、加熱デバイス、作動デバイス、オーディオ増幅器デバイス、又は、定電流ドライバによって供給される電流に基づいて動作する任意の他の機能デバイスとすることができる。それゆえ、機能システムは、他の実施形態では、加熱システム、作動システム、自動車、オーディオシステム、又は、定電流ドライバによって供給される電流に基づいて動作するデバイスを備える、任意の他の機能システムとすることができる。
【００４８】
照明デバイス１０は、ＬＥＤドライバ１２の形態の定電流ドライバ、バッテリ１４の形態の電気エネルギー貯蔵ユニット、ＬＥＤモジュール１６の形態の機能ユニット、及び制御ユニット１８を備える。
【００４９】
他の実施形態では、代替的な定電流ドライバ、電気エネルギー貯蔵ユニット、及び機能ユニットが設けられてもよい。電気エネルギー貯蔵ユニットは、例えば、電解コンデンサ又はスーパーキャパシタなどのコンデンサ、あるいは、コンデンサ及び／又はバッテリのアレイであってもよい。機能ユニットは、例えば、加熱要素、作動要素、オーディオ増幅器、又は、定電流ドライバによって供給される電流によって動作されることが可能な任意の他の機能ユニットであってもよい。作動要素は、例えば、圧電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、ＤＣ電気モータ、又は、任意の他の作動要素とすることができる。
【００５０】
照明デバイス１０は、ＡＣ電流源２０と、ＢＭＳ２２の形態のネットワーク制御ユニットとに接続されている。ＡＣ電流源２０は、ＬＥＤドライバ１２に接続されており、ＢＭＳ２２は、制御ユニット１８に接続されている。この実施形態では、ＡＣ電流源２０は、ＡＣ幹線電源である。他の実施形態では、機能デバイスは、ＤＣ電流源に接続されるか、又は、ＤＣ電流源若しくはＡＣ電流源を含む。他の実施形態では、ＢＭＳは、別のネットワーク制御ユニットによって置き換えられることができる。ネットワーク制御ユニットはまた、他の実施形態では、機能システム又は機能デバイスの一部とすることもできる。
【００５１】
ＬＥＤドライバ１２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３を含み、共通バス２４を介して、バッテリ１４及びＬＥＤモジュール１６と接続されている。バッテリ１４とＬＥＤモジュール１６とは、並列に接続されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１３は、ＡＣ源２０によって供給されたＡＣを、ＤＣに変換する。当該ＤＣは、照明デバイス１０において使用されることができる。
【００５２】
バッテリ１４は、バッテリ切り替えユニット２６を介して、コモン３０に接続される。バッテリ切り替えユニット２６は、ワイヤ２８を介して提供される充電制御信号に基づいて、コモン３０にバッテリ１４を接続するように切り替えられることができる。他の実施形態では、切り替えユニット２６は、制御ユニット１８から無線で提供される充電制御信号に基づいて、切り替えられることができる（図示せず）。コモン３０は、制御ユニット１８のコモンに接続されている（図示せず）。代替的実施形態では、コモン３０はまた、光学的に絶縁されることもできる。
【００５３】
ＬＥＤモジュール１６は、ＬＥＤモジュール切り替えユニット３２を介して、コモン３６に接続される。ＬＥＤモジュール切り替えユニット３２は、ワイヤ３２を介して提供される調光制御信号に基づいて、コモン３６にＬＥＤモジュール１６を接続するように切り替えられることができる。他の実施形態では、切り替えユニット３２は、制御ユニット１８から無線で提供される調光制御信号に基づいて、切り替えられることができる（図示せず）。この実施形態では、コモン３６は、コモン３０から光学的に絶縁されている。
【００５４】
制御ユニット１８は、ワイヤ３８を介して、ＬＥＤドライバ１２に接続されている。制御ユニット１８は、バッテリ１４又はＬＥＤモジュール１６のいずれかにＬＥＤドライバ１２が電流を供給するように、バッテリ切り替えユニット２６又はＬＥＤモジュール切り替えユニット３２を介して回路を閉じることによって、ＬＥＤドライバ１２を切り替えることができる。バッテリ切り替えユニット２６を介して回路が閉じられる場合には、バッテリ１４が充電されることができる。ＬＥＤモジュール切り替えユニット３２を介して回路が閉じられる場合には、ＬＥＤモジュール１６が動作されることができる。この実施形態では、バッテリ切り替えユニット２６を介して、又はＬＥＤモジュール切り替えユニット３２を介して、回路が閉じられる。
【００５５】
ＬＥＤドライバ１２は、駆動電圧を変化させることによって、定電流を供給する。この実施形態では、ＬＥＤドライバ１２は、２７Ｖ〜５４Ｖの出力電圧範囲を有する、Ｐｈｉｌｉｐｓ  ４０Ｗ  ０．１０〜１．１Ａ  ５４Ｖ  ＳＲ  ＸＩ０４０Ｃ１１０Ｖ０５４ＰＴ１である。このことにより、様々なタイプのＬＥＤモジュールに電流を供給すること、及び、広い電圧範囲でバッテリ１４を充電することが可能となる。ＬＥＤドライバ１２は、この実施形態では、１００ｍＡ〜１１００ｍＡの定電流を供給することができる。他の実施形態では、Ｐｈｉｌｉｐｓ  ４０Ｗ  ０．１０〜１．１Ａ  ５４Ｖ  ＳＲ  ＸＩ０４０Ｃ１１０Ｖ０５４ＰＴ１は、任意の他のＬＥＤドライバ又は定電流ドライバによって置き換えられることができる。他の実施形態では、駆動電圧に関して使用されることが可能な出力電圧範囲は、異なるものとすることができる。出力電圧範囲は、例えば、８Ｖ〜６０Ｖとすることができる。
【００５６】
バッテリ１４は、電流によって供給される電気エネルギーを貯蔵する。バッテリ１４は、制御ユニット１８に電流を供給することができ、それゆえ、バッテリ切り替えユニット２６を介して回路が閉じられる場合には、コモン３０、及び制御ユニット１８のコモンを介して、制御ユニット１８に給電することができる。バッテリ１４は、充電式である。
【００５７】
ＬＥＤモジュール１６は、この実施形態では、２つのＬＥＤ１７を含む。他の実施形態では、ＬＥＤモジュールは、３つ以上のＬＥＤ、例えば、３、４、６、８、１０、１２個以上のＬＥＤの、ＬＥＤアレイを含み得る。ＬＥＤモジュール１６は、ＬＥＤドライバ１２から定電流を受け取ることができ、ＬＥＤモジュール切り替えユニット３２を介して回路が閉じられる場合には、ＬＥＤ１７が光を生成するために、ＬＥＤ１７に定電流を供給することができる。
【００５８】
制御ユニット１８は、プロセッサ３９、不感帯コントローラ４０、及び、メモリ４１の形態のコンピュータ可読媒体を含む。制御ユニット１８は、ＬＥＤモジュール１６のＬＥＤ１７の調光を制御するための、ＰＷＭ電圧信号を生成する。ＰＷＭ電圧信号は、ＬＥＤモジュール１６のＬＥＤ１７の調光を制御するために、制御ユニット１８によって制御される、電圧振幅、デューティサイクル、及び周波数（図２を参照）を有する。制御ユニット１８は、ＰＷＭ電圧信号を使用して、電流の流れを制御する。それゆえ、この実施形態では、制御ユニット１８は、ＰＷＭ電圧信号に応じて生成される、充電制御信号及び調光制御信号に基づいて、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、バッテリ１４を充電するために、バッテリ１４に電流が供給されるように、及び、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、ＬＥＤモジュール１６に電流が供給されて、バッテリ１４には電流が供給されないように、切り替えユニット２６及び切り替えユニット３２を切り替える。
【００５９】
それゆえ、ＬＥＤモジュール１６及びバッテリ１４は、定電流モードにおいて双方が交互に給電される。バッテリ１４は、様々な充電速度で充電されることができる。このことにより、ＤＲ及びＤＳＭを考慮することが可能となる。更には、バッテリ１４は、ＤＲ及びＤＳＭによって、収益及びコストの恩恵を得るために、制御ユニット１８に電流を供給するために使用されることができる。他の実施形態では、バッテリ１４は、機能ユニットなどの、機能デバイスの他のユニットに、電流を供給するために使用されることができる。
【００６０】
この実施形態の制御ユニット１８は、更に、定電流に関する値をＬＥＤドライバ１２に提供する。定電流に関する値は、ＬＥＤドライバ１２を制御するため、及びＬＥＤドライバ１２によって供給される定電流の値を変化させるために、ＰＷＭ電圧信号に応じて生成され、ワイヤ３８を介してＬＥＤドライバ１２に提供される、アナログ調光信号内に含めることができる。このことにより、柔軟性の向上が可能となる。
【００６１】
この実施形態では、不感帯コントローラ４０は、ＰＷＭ電圧信号のオン期間と、バッテリ１４に電流が供給される、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の充電期間との間の、不感帯期間を調整することによって、バッテリ１４の充電速度を制御する。それゆえ、不感帯コントローラ４０は、切り替えユニット２６に不感帯信号を提供して、不感帯期間の間に、切り替えユニット２６が、バッテリ１４をコモン３０に接続するために切り替わることを防止する。それゆえ、不感帯期間の間は、切り替えユニット２６及び切り替えユニット３２によって閉じることが可能な回路のいずれもが閉じられないことにより、不感帯期間の間は、電流が流れない。不感帯コントローラ４０は、バッテリ１４が、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の一部の間にのみ充電されるように、不感帯期間の持続時間を、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の０％〜１００％の間で制御することができる。このことは、バッテリ１４を充電するためにＰＷＭ電圧信号のオフ期間全体を使用することによって達成されるであろう充電速度と比較して、充電速度を低減することを可能にする。それゆえ、充電速度の柔軟性が向上する。十分に大きいオフ期間に関しては、すなわち、特定の調光レベルにおいて、充電速度は、デューティサイクルとは無関係となり得る。この実施形態の不感帯コントローラ４０は、ＣＣＣＶ要件及びトリクル充電要件が満たされるように、不感帯期間を調整する。
【００６２】
この実施形態では、ＢＭＳ２２は、ＬＥＤモジュール１６の調光レベルとバッテリ１４に関する充電速度とを設定する制御信号を、制御ユニット１８に提供する。ＢＭＳ２２は、この実施形態では、調光レベル及び充電速度に関する特定の値を入力する、ユーザによって制御される。他の実施形態では、調光レベル及び／又は充電速度は、時刻、輝度、現在の電気エネルギー市場価格、あるいは、ＬＥＤモジュール１６の調光レベル及び／又はバッテリ１４の充電速度を決定するために適切な任意の他のパラメータなどの、特定のパラメータに応じて、自動的に選択されることができる。
【００６３】
制御ユニット１８は、制御信号を受信し、受信された制御信号に基づいてＰＷＭ電圧信号を生成すると共に、ＬＥＤモジュール１６の調光レベル及びバッテリ１４の充電速度を制御するために、ＰＷＭ電圧信号に基づいて、充電制御信号、調光制御信号、オプションとして不感帯信号、及びアナログ調光信号を生成する。
【００６４】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃは、３つのＰＷＭ電圧信号４２、４２'、及び４２''と、当該対応するデューティサイクルとを示す。グラフは、横軸上に時間ｔを示し、縦軸上に電圧Ｖを示す。ＰＷＭ電圧信号４２、４２'、４２''は、オン状態に相当する高電圧振幅４４と、オフ状態に相当する低電圧振幅４６とを有する。この実施形態では、オン状態は、１２Ｖの電圧振幅に相当する。他の実施形態では、オン状態の電圧振幅はまた、例えば、６Ｖ又は１０Ｖなどの、５Ｖ超の電圧振幅とすることもできる。オフ状態は、この実施形態では、０Ｖの電圧振幅に相当する。ＰＷＭ電圧信号の一定周波数に関しては、サイクル４８が、既定の時間間隔にわたって継続し、次いで繰り返される。
【００６５】
図２Ａでは、ＰＷＭ電圧信号４２は、２５％のデューティサイクルを有する。このことは、オン期間５０が、サイクル４８の２５％持続し、その一方で、オフ期間５２が、サイクル４８の７５％持続することを意味する。
【００６６】
この実施形態では、不感帯コントローラ４０によって、不感帯期間５４が提供され、その間、バッテリ１４は充電されない。それゆえ、バッテリ切り替えユニット２６は、不感帯期間５４の間、バッテリ１４を充電するために回路を閉じるための位置には切り替えられない。不感帯期間５４においては、バッテリ切り替えユニット２６又はＬＥＤモジュール切り替えユニット３２のいずれも、バッテリ１４又はＬＥＤモジュール１６を、コモン３０又はコモン３６と接続するために切り替えられない。不感帯期間５４を変化させることにより、バッテリ１４の充電速度を制御することが可能となる。不感帯期間５４は、ＰＷＭ電圧信号４２のオフ期間５２の０％〜１００％の間で調節されることができる。この実施形態では、不感帯期間５４は、オン期間５０と、オフ期間５２の充電期間６０との間にある。不感帯期間はまた、充電期間とオン期間との間、又は２つの充電期間の間とすることもできる（図示せず）。この実施形態では、不感帯期間５４は、サイクル４８の２５％に相当する、ＰＷＭ電圧信号４２のオフ期間５２の１／３に調節されている。それゆえ、バッテリ１４は、サイクル４８の５０％の間に充電され、すなわち、充電期間６０は、サイクル４８の５０％持続する。サイクル４８は繰り返されるため、このことはまた、ＬＥＤドライバ１２が動作中である時間の、５０％に相当する。
【００６７】
図２Ｂでは、ＰＷＭ電圧信号４２'は、５０％のデューティサイクルを有する。オン期間５０'は、サイクル４８の５０％持続し、その一方で、オフ期間５２'もまた、サイクル４８の５０％持続する。不感帯期間５４'は、この場合、サイクル４８の２５％に相当する、オフ期間５２'の５０％に調節されている。それゆえ、バッテリは、サイクル４８の２５％で充電され、すなわち、充電期間６０'は、サイクル４８の２５％持続する。
【００６８】
図２Ｃでは、ＰＷＭ電圧信号４２''は、７５％のデューティサイクルを有する。オン期間５０''は、サイクル４８の７５％持続し、その一方で、オフ期間５２''は、サイクル４８の２５％持続する。不感帯期間は、この場合、オフ期間５２''の０％に調節されている。それゆえ、バッテリ１４は、サイクル４８の２５％で充電され、すなわち、充電期間６０''は、サイクル４８の２５％持続する。
【００６９】
図３は、照明システム１００'の形態の機能システムの第２の実施形態における、照明デバイス１０'の形態の機能デバイスの第２の実施形態を、概略的かつ例示的に示す。照明デバイス１０'は、図１で提示された第１の実施形態による照明デバイス１０と同様である。照明デバイス１０'は、照明デバイス１０の構成要素に加えて、追加的電流源５６及びワイヤ５８を備える。
【００７０】
照明デバイス１０'は、ＩＰＷＭモードで動作するよう構成される。追加的電流源５６は、バッテリ１４とＬＥＤモジュール１６との間に配置されている。追加的電流源５６は、ＰＷＭ電圧信号に基づき、ワイヤ５８を介して提供される、電流源制御信号に基づいて制御される。他の実施形態では、追加的電流源５６はまた、制御ユニット１８から無線で提供される電流源制御信号に基づいて、制御されることもできる。電流源制御信号は、追加的電流源５６が、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間、コモンに接続されるように、及び、電流源５６が、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間、ＬＥＤモジュール１６に供給されるアナログ電流のレベルを制御するように、追加的電流源５６を制御する。
【００７１】
ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間は、ＬＥＤドライバ１２によって供給される電流が、アナログ電流に重畳され、当該電流が、ＬＥＤドライバ１２からＬＥＤモジュール１６に供給される。
【００７２】
ＡＣ電流源２０の故障、ＤＲ時間又はＤＳＭ時間の間は、切り替えユニット２６及び切り替えユニット３２は開いており、追加的電流源５６が、バッテリ１４からＬＥＤモジュール１６に供給される電流を制御する。この場合、ＬＥＤドライバ１２が動作していないため、バッテリ１４には、ＬＥＤドライバ１２から電流が供給されず、バッテリ１４は、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間、すなわち、充電期間及び不感帯期間の間、バッテリ１４とＬＥＤモジュール１６との間に配置されている追加的電流源５６によって供給される駆動電圧に基づいて、ＬＥＤモジュール１６に定電流を供給する。しかしながら、ＬＥＤドライバ１２が動作していないため、充電期間の間、充電は行われない。照明デバイス１０'をＩＰＷＭモードで動作させることにより、電流の流れの制御が改善されるため、より良好な色及び光強度の制御、またそれゆえ、効率的な光強度が可能となる。
【００７３】
他の実施形態では、機能デバイスのＩＰＷＭ動作は、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間、電気エネルギー貯蔵ユニットと機能ユニットとの間に追加的電流源を追加することによって、容易に可能にされることができる（図示せず）。
【００７４】
バッテリ１４は、ＬＥＤドライバ１２が動作中である場合には、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間に充電される。
【００７５】
図４は、加熱システム１００''の形態の機能システムの第３の実施形態における、加熱デバイス１０''の形態の機能デバイスの第３の実施形態を、概略的かつ例示的に示す。加熱システム１００''は、照明システム１００と同様の構成要素を有する。照明システム１００とは対照的に、ＬＥＤドライバ１２は、加熱要素ドライバ１２'によって置き換えられ、バッテリ１４は、コンデンサを含むコンデンサモジュール１４'によって置き換えられ、ＬＥＤモジュール１６は、加熱要素１６'によって置き換えられている。
【００７６】
加熱要素ドライバ１２'は、駆動電圧を変化させることによって、加熱要素１６'に定電流を供給する。
【００７７】
コンデンサモジュール１４'は、電流によって供給される電気エネルギーを貯蔵する。
【００７８】
加熱要素１６'は、電流が供給されると、当該温度を上昇させることにより、当該周囲の温度を上昇させることが可能となる。
【００７９】
制御ユニット１８は、ワイヤ３８を介して、加熱要素ドライバ１２'に制御信号を提供することによって、加熱要素ドライバ１２'によって供給される定電流の値を制御する。制御ユニット１８は更に、加熱要素ドライバ１２'から、加熱要素１６'及びコンデンサモジュール１４'への、電流の流れを制御する。それゆえ、制御ユニット１８は、ＰＷＭ電圧信号を生成すると共に、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間に、コンデンサモジュール１４'を充電するために、コンデンサモジュール１４'に電流が供給されるように、及び、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、加熱要素１６'に電流が供給されて、コンデンサモジュール１４'には電流が供給されないように、切り替えユニット２６及び切り替えユニット３２を切り替える、充電制御信号及び加熱モジュール制御信号を、ＰＷＭ電圧信号に基づいて生成する。
【００８０】
それゆえ、加熱システム１００''は、加熱要素ドライバ１２'によって供給される定電流を、効率的に使用することを可能にする。
【００８１】
制御ユニット１８は、ＢＭＳ２２から制御信号を提供されることができる。制御信号は、ＰＷＭ電圧信号のデューティサイクルを決定することができ、更には、加熱要素ドライバ１２'が供給する定電流に関する値を含み得る。
【００８２】
加熱システム１００''は、より大規模なＡＣグリッド内に、効率的に統合されることができる。ＡＣ源２０は、地域ＡＣグリッドなどの、より大規模なＡＣグリッドの、一部とすることができる。加熱システム１００''は、コンデンサモジュール１４'が、ＡＣグリッドにおける高電流可用性の期間の間に電流によって供給される電気エネルギーを、一時的に貯蔵するために使用されることができるため、ＡＣグリッドにおけるＤＲ及びＤＳＭを利用することができる。高電流可用性は、例えば、電気エネルギーが太陽光パネルで取得され、ＡＣグリッドのユーザによって必要とされる電気エネルギーの量がより少ない日中での、電気エネルギーの低い価格によって示されることができる。コンデンサモジュール１４'によって貯蔵された電気エネルギーは、例えば、電気エネルギーの高い価格によって示される、ＡＣグリッドにおける高い電気エネルギー需要の期間の間に、加熱デバイス１０''のユニットに供給されることができる。このことは、加熱デバイス１０''及び加熱システム１００''を使用する、コスト及び収益の恩恵を可能にする。機能デバイス及び機能システムの他の実施形態もまた、ＤＲ及びＤＳＭを利用することができる。
【００８３】
図５は、機能デバイスを動作させるための方法の一実施形態を示す。当該方法は、例えば、照明デバイス、加熱デバイス、作動デバイス、オーディオ増幅器デバイス、又は、定電流ドライバによって供給される電流に基づいて動作する任意の他の機能デバイスとすることが可能な、機能デバイスを動作させることを可能にする。作動デバイスは、例えば、圧電アクチュエータ、電磁アクチュエータ、ＤＣ電気モータデバイス、又は、任意の他の作動デバイスとすることができる。
【００８４】
この実施形態では、機能デバイスは、照明デバイスである。それゆえ、当該方法は、照明デバイスを動作させる。照明デバイスは、ＬＥＤドライバ、ＬＥＤモジュール、バッテリ、及び制御ユニットを備える。ＬＥＤドライバは、駆動電圧を変化させることによって、定電流を供給する。バッテリは、電流によって供給される電気エネルギーを貯蔵する。ＬＥＤモジュールは、定電流が供給されると光を供給することが可能な、４つのＬＥＤを有する。ＬＥＤモジュールには、ＬＥＤドライバ、バッテリ、又は、ＬＥＤドライバとバッテリとから、電流が供給されることができる。制御ユニットは、バッテリへの／からの、及びＬＥＤモジュールへの、電流の流れを制御する。制御ユニットは、電流の流れを制御するための、ＰＷＭ電圧信号を提供することができる。
【００８５】
ステップ２００で、電流の流れを制御するために、ＬＥＤドライバを切り替えるためのＰＷＭ電圧信号が提供される。
【００８６】
ステップ２１０で、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間に、バッテリを充電するために、バッテリに電流が供給されるように、及び、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、ＬＥＤモジュールに電流が供給されて、バッテリには電流が供給されないように、電流の流れが制御される。ＬＥＤドライバは、ＰＷＭ電圧信号に基づいて、バッテリ又はＬＥＤモジュールのいずれかにＬＥＤドライバが電流を供給するように切り替えられる。
【００８７】
ステップ２２０で、バッテリの充電速度を制御するために、ＰＷＭ電圧信号のオン期間と、バッテリに電流が供給される、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の充電期間との間の、不感帯期間が調整される。
【００８８】
ステップ２３０で、ＬＥＤドライバが、ＬＥＤモジュールの調光を制御するために、ＰＷＭ電圧信号に基づいて切り替えられる。
【００８９】
ステップ２４０で、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットからＬＥＤモジュールに電流が供給される。
【００９０】
ステップ２５０で、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の間に、バッテリからＬＥＤモジュールに電流が供給される。
【００９１】
当該方法は、ＩＰＷＭモードで実行されることができる。ステップ２２０〜２５０はオプションであり、任意の他の順序で、及び、オプションのステップ２２０〜２５０の任意の組み合わせで実行されることができる。特に、ステップ２４０とステップ２５０とは、当該方法の二者択一的ステップとすることができる。
【００９２】
本発明は、図面及び上述の説明において、詳細に例示及び説明されてきたが、そのような例示及び説明は、例示的又は説明的なものであり、制限するものではないと解釈されるべきであって、本発明は、開示される実施形態に限定されるものではない。
【００９３】
図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。
【００９４】
請求項では、単語「備える（comprising）」は、他の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。
【００９５】
単一のユニット、プロセッサ、又はデバイスが、請求項において列挙される、いくつかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。
【００９６】
１つ又はいくつかのユニット若しくはデバイスによって実行される、電流の流れを制御するために、定電流ドライバを切り替えるためのＰＷＭ電圧信号を提供するステップ、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気エネルギー貯蔵ユニットに電流が供給されるように、及び、ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間に、機能ユニットに電流が供給されて、電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されないように、電流の流れを制御するステップ、ＰＷＭ電圧信号に基づいて、電気エネルギー貯蔵ユニット又は機能ユニットのいずれかに定電流ドライバが電流を供給するように、定電流ドライバを切り替えるステップなどのような動作は、任意の他の数のユニット又はデバイスによって実行されることができる。これらの動作及び／又は方法は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用ハードウェアとして実装されることができる。
【００９７】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される、光学記憶媒体又は固体媒体などの、好適な媒体上に記憶／分散されてもよいが、また、インターネット、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、又は他の有線若しくは無線の電気通信システムなどを介して、他の形態で分散されてもよい。
【００９８】
請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００９９】
本発明は、定電流ドライバによって給電される、機能デバイスに関する。当該デバイスは、定電流ドライバ、電気エネルギー貯蔵ユニット、機能ユニット、及び制御ユニットを備える。当該デバイスは、定電流ドライバが、ＰＷＭ電圧信号に応じて、機能ユニット及び電気エネルギー貯蔵ユニットに定電流を供給するように、制御ユニットによって制御される。電流は、ＰＷＭ電圧信号のオフ期間の少なくとも一部の間に、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気エネルギー貯蔵ユニットに供給される。ＰＷＭ電圧信号のオン期間の間、電流は機能ユニットに供給され、電気エネルギー貯蔵ユニットには電流が供給されない。このことは、より少ないアイドル期間及びより低い電流供給を有する定電流ドライバを、デバイスに設けることを可能にする。
【図１】
2021510906.tif 000003
【図２Ａ】
2021510906.tif 000004
【図２Ｂ】
2021510906.tif 000005
【図２Ｃ】
2021510906.tif 000006
【図３】
2021510906.tif 000007
【図４】
2021510906.tif 000008
【図５】
2021510906.tif 000009
【国際調査報告】
2021510906.tif 000010
2021510906.tif 000011