(57)【要約】  ニュートラルレス２線式電子制御スイッチに給電する低電圧電源装置９００Ａであって、当該装置は、整流器ブリッジ９０６及び第１のフライバックコンバータ９９１に電子的に結合される第１のＤＣバス９１０＋、９１０−を有する第１の電源９０１を含む。整流器ブリッジは、ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、第１のＤＣバスに第１のＤＣ電圧を提供する。第１のフライバックコンバータは、ＤＣ電圧を受け取り、第１の低電圧信号Ｖｏｕｔを出力する。第２のＤＣバス９０９＋、９０９−を有する第２の電源９０５は、制御可能な整流器ブリッジ９６６及び第２のフライバックコンバータ９７１に電子的に結合される。制御可能な整流器ブリッジは、ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、第２のＤＣバスに第２のＤＣ電圧を提供する。第２のフライバックコンバータは、第２のＤＣ電圧を受け取り、第２の低電圧信号Ｖｏｕｔを出力する。
2015515092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ源から負荷に供給される電力量を制御するように前記ＡＣ源及び前記負荷に結合され、オン及びオフ状態を有する電子制御スイッチ装置であって、
整流器ブリッジ及び第１のフライバックコンバータに電子的に結合される第１のＤＣバスを有する第１の電源であって、前記整流器ブリッジは、前記ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、前記第１のＤＣバスに第１のＤＣ電圧を提供し、前記第１のフライバックコンバータは、前記第１のＤＣ電圧を受け取り、第１の低電圧信号を出力する、前記第１の電源と、
制御可能な整流器ブリッジ及び第２のフライバックコンバータに電子的に結合される第２のＤＣバスを有する第２の電源であって、前記制御可能な整流器ブリッジは、前記ＡＣ源から前記ＡＣ信号を受け取り、前記第２のＤＣバスに第２のＤＣ電圧を提供し、前記第２のフライバックコンバータは、前記第２のＤＣ電圧を受け取り、第２の低電圧信号を出力する、前記第２の電源と、
前記電子制御スイッチ装置がオフ状態にある場合に、前記第１の低電圧信号を出力するように前記第１のフライバックコンバータを制御し、前記電子制御スイッチ装置がオン状態にある場合に、前記第２の低電圧信号を出力するように前記第２のフライバックコンバータを制御する制御部と、
を含む、電子制御スイッチ装置。
【請求項２】
前記電子制御スイッチ装置は、２つの外部導体のみに結合されているニュートラルレススイッチであり、前記２つの外部導体は、ライン導体とスイッチドライン導体とを含む、請求項１に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項３】
前記電子制御スイッチ装置がオフ状態にある場合に、ＡＣ電力は前記負荷に実質的に供給されず、前記電子制御スイッチ装置がオン状態にある場合に、前記第２の電源は、前記ＡＣ源から前記負荷に供給される電力量を制御するように前記制御部によって制御される、請求項１に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項４】
前記制御可能な整流器ブリッジは、直列接続にある第１のダイオード及び第１のＭＯＳＦＥＴと、直列接続にある第２のダイオード及び第２のＭＯＳＦＥＴとを含む、請求項１に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項５】
前記電子制御スイッチ装置がオン状態にある場合に、前記制御部は、前記制御可能な整流器ブリッジの前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴのうちの１つ以上を導通させるように制御する、請求項４に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ＡＣ源から前記第２のＤＣバスに供給される電力量を制御するように、前記制御可能な整流器ブリッジの前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴのうちの１つ以上を導通させるように選択的に制御する、請求項４に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項７】
前記電子制御スイッチ装置は、内部動作電力のために前記第１又は第２の低電圧信号を使用する、請求項１に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項８】
前記電子制御スイッチ装置がオフ状態にある場合に、前記第１の低電圧信号を使用し、また、前記電子制御スイッチ装置がオン状態にある場合に、前記第２の低電圧信号を使用して動作するワイヤレス受信器を更に含む、請求項１に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項９】
ＡＣ源から負荷に供給される電力量を制御するように前記ＡＣ源及び前記負荷に結合される電子制御スイッチであって、オン及びオフ状態を有する前記電子制御スイッチに電力を提供する低電圧電源装置であって、
整流器ブリッジ及び第１のフライバックコンバータに電子的に結合される第１のＤＣバスを有する第１の電源であって、前記整流器ブリッジは、前記ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、前記第１のＤＣバスに第１のＤＣ電圧を提供し、前記第１のフライバックコンバータは、前記第１のＤＣ電圧を受け取り、第１の低電圧信号を出力する、前記第１の電源と、
制御可能な整流器ブリッジ及び第２のフライバックコンバータに電子的に結合される第２のＤＣバスを有する第２の電源であって、前記制御可能な整流器ブリッジは、前記ＡＣ源から前記ＡＣ信号を受け取り、前記第２のＤＣバスに第２のＤＣ電圧を提供し、前記第２のフライバックコンバータは、前記第２のＤＣ電圧を受け取り、第２の低電圧信号を出力する、前記第２の電源と、
前記電子制御スイッチがオフ状態にある場合に、前記第１の低電圧信号を出力するように前記第１のフライバックコンバータを制御し、前記電子制御スイッチがオン状態にある場合に、前記第２の低電圧信号を出力するように前記第２のフライバックコンバータを制御するコントローラと、
を含む、低電圧電源装置。
【請求項１０】
前記電子制御スイッチは、２つの外部導体のみに結合されている「ニュートラルレス」スイッチであり、前記２つの外部導体は、ライン導体とスイッチドライン導体とを含む、請求項９に記載の低電圧電源装置。
【請求項１１】
前記電子制御スイッチがオフ状態にある場合に、実質的にＡＣ電力は前記負荷に供給されず、前記電子制御スイッチがオン状態にある場合に、前記第２の電源は、前記ＡＣ源から前記第２のＤＣバスに供給される電力量を制御するように前記コントローラによって制御される、請求項９に記載の低電圧電源装置。
【請求項１２】
前記制御可能な整流器ブリッジは、直列接続にある第１のダイオード及び第１のＭＯＳＦＥＴと、直列接続にある第２のダイオード及び第２のＭＯＳＦＥＴとを含む、請求項９に記載の低電圧電源装置。
【請求項１３】
前記電子制御スイッチがオン状態にある場合に、前記コントローラは、前記制御可能な整流器ブリッジの前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴのうちの１つ以上を導通させるように制御する、請求項１２に記載の低電圧電源装置。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記ＡＣ源から前記第２のＤＣバスに供給される電力量を制御するように、前記制御可能な整流器ブリッジの前記第１及び第２のＭＯＳＦＥＴのうちの１つ以上を導通させるように選択的に制御する、請求項１２に記載の低電圧電源装置。
【請求項１５】
前記電子制御スイッチは、内部動作電力のために前記第１又は第２の低電圧信号を使用する、請求項９に記載の低電圧電源装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２の電源に結合されるワイヤレス受信器を更に含み、前記ワイヤレス受信器は、前記電子制御スイッチがオフ状態にある場合に、前記第１の低電圧信号を使用して動作し、また、前記電子制御スイッチがオン状態にある場合に、前記第２の低電圧信号を使用して動作する、請求項９に記載の低電圧電源装置。
【請求項１７】
ＡＣ源から負荷に供給される電力量を制御するように前記ＡＣ源及び前記負荷に結合され、オン及びオフ状態を有する電子制御スイッチ装置であって、前記電子制御スイッチ装置は、
整流器ブリッジ及びフライバックコンバータに電子的に結合される第１のＤＣバスを有する電源であって、前記整流器ブリッジは、前記ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、前記第１のＤＣバスにＤＣ電圧を提供し、前記フライバックコンバータは、前記ＤＣ電圧を受け取り、第１の低電圧信号を出力し、前記整流器ブリッジは、第１及び第２のＡＣ端子と、第１及び第２のＤＣ端子とを有し、前記第１のＡＣ端子は、前記ＡＣ源のライン出力部に結合され、前記第２のＡＣ端子は、前記負荷に結合される、前記電源と、
前記整流器ブリッジの前記ＡＣ端子間に結合され制御可能な双方向半導体スイッチであって、前記電子制御スイッチ装置がオン状態の場合に、トリガされると、前記ＡＣ源の対応する半周期の間、前記ＡＣ源から前記負荷に制御された量の電力を供給するように、前記制御可能な双方向半導体スイッチを導通させる制御ゲートを有する、前記制御可能な双方向半導体スイッチと、
を含む、電子制御スイッチ装置。
【請求項１８】
前記制御可能な双方向半導体スイッチの前記制御ゲートに結合され、前記電子制御スイッチ装置がオン状態の場合に、前記制御可能な双方向半導体スイッチを導通させるようにトリガするコントローラを更に含む、請求項１７に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項１９】
前記電源は、前記制御可能な双方向半導体スイッチが実質的に非導通状態の場合に、前記低電圧信号を出力する、請求項１８に記載の電子制御スイッチ装置。
【請求項２０】
前記制御可能な双方向半導体スイッチは、実質的に非導通状態の場合に、１００キロオームの最小抵抗を含む、請求項１８に記載の電子制御スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本システムは、２線式デジタル調光器装置、より具体的には、ニュートラル線のない回路での動作に適しているデジタル調光器と、その動作方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、スイッチ及び／又は調光器（以下において、明瞭とするために、文脈上、別の意味を示していると思われない限り、これらは共に一般的に調光器と称する）といった電子制御スイッチ（ＥＣＳ）は、コントローラ、ワイヤレス送受信器、センサ等といった内部の低電圧回路を動作させる低電圧電力を供給する低電圧電源を必要とする。ライン（（Ｌ）又は黒）及びニュートラル（（Ｎ）又は白）接続が利用可能であるならば、低価格で市販され、調光器に組み入れてもよい「オフライン」電源（ＰＳ）集積回路（ＩＣ）を使用して、低電圧電力を生成することが容易である。このオフラインＰＳＩＣは、その内部回路に給電するために、ライン（Ｌ）及びニュートラル（Ｎ）導体（電線）の両方への電気的接続を必要とする。したがって、この「オフライン」ＰＳＩＣを使用する調光器は、通常、ライン（Ｌ）導体、ニュートラル（Ｎ）導体及びスイッチドホット（switched hot）（赤（Ｒ）又はスイッチドライン）導体への接続を必要とするため、３線式調光器と称される。しかし、壁面スイッチ用の多くの接続箱（ＪＢ）は、単極単投スイッチ用にデザインされるため、ライン（Ｌ）導体及びスイッチドホット（Ｒ）導体のみが利用可能であるスイッチループを含む。このＪＢは、一般的に２線式ＪＢとして知られ、ニュートラル（Ｎ）導体を有さない。したがって、ライン（Ｌ）導体、ニュートラル（Ｎ）導体及びスイッチドホット（Ｒ）導体のそれぞれへの接続を必要とする３線式調光器は、このＪＢにニュートラル（Ｎ）導体を組み込まない限り、このＪＢに対応できない。残念なことに、これは、２線式ＪＢの中にニュートラル（Ｎ）導体を配線することを必要とし、高価となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
３線式調光器は、多くの機械式単極スイッチ又はＡＣ用のトライオード（ＴＲＩＡＣ）タイプの調光器の場合のように、（例えば２線式ＪＢにおいて設定されるように）ニュートラル（Ｎ）接続のない特定の電圧及び負荷条件下で動作するが、ニュートラル（Ｎ）接続なしで、適切に動作するために（例えばＯＮ及びＯＦＦ状態の間である）あらゆる動作電圧及び／又は負荷条件下において、安定した低電圧電力を生成することが困難である。更に、ニュートラル（Ｎ）接続なしで３線式調光器を動作させる場合、動作は、負荷タイプに大きく依存することが分かっている。例えば３線式調光器は、負荷（Ｌ）及びスイッチドホット（Ｒ）導体のみに結合されていると、抵抗負荷（例えば白熱灯）を駆動する場合は、適切に動作するが、誘導負荷（例えばコンパクト形蛍光灯（ＣＦＬ）又はモータ（例えばシーリングファンのモータ））を駆動する場合は、適切に動作しない。２線式調光器の内部回路用に低電圧電力を生成する方法は、米国特許第７７２８５６４Ｂ２号、第７５６４２２７号及び第７４２３４１３号に開示されているが、これらの２線式調光器は、干渉及び／又は安全の観点から望ましい絶縁を提供しない。上記各特許の全内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本システムの一態様によれば、交流（ＡＣ）源から負荷に供給される電力量を制御するようにＡＣ源及び負荷に結合され、オン及びオフ状態を有する電子制御スイッチ（ＥＣＳ）装置であって、整流器ブリッジ及び第１のフライバックコンバータに電子的に結合される第１の直流（ＤＣ）バスを有する第１の電源であって、整流器ブリッジは、ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、第１のＤＣバスに第１のＤＣ電圧を提供し、第１のフライバックコンバータは、ＤＣ電圧を受け取り、第１の低電圧信号を出力する、当該第１の電源と、制御可能な整流器ブリッジ及び第２のフライバックコンバータに電子的に結合される第２の直流（ＤＣ）バスを有する第２の電源であって、制御可能な整流器ブリッジは、ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、第２のＤＣバスに第２のＤＣ電圧を提供し、第２のフライバックコンバータは、第２のＤＣ電圧を受け取り、第２の低電圧信号を出力する、当該第２の電源と、ＥＣＳがオフ状態にある場合に、第１の低電圧信号を出力するように第１のフライバックコンバータを制御し、ＥＣＳがオン状態にある場合に、第２の低電圧信号を出力するように第２のフライバックコンバータを制御する制御部と、を含む、装置を提供するシステム、方法、デバイス、コンピュータプログラム、ユーザインターフェース及び／又は装置（以下において、明瞭とするために、文脈上、別の意味を示していると思われない限り、これらはすべてシステムと称する）が開示される。
【０００５】
スイッチ装置は、「ニュートラルレス」スイッチ（例えば、ニュートラル（Ｎ）への接続がない）であり、したがって、２つの外部導体のみに結合されている。当該２つの外部導体は、ライン（Ｌ）導体とスイッチドライン（Ｒ）導体とを含む。また、ＥＣＳがオフ状態にある場合に、ＡＣ電力は負荷に実質的に供給されず、ＥＣＳがオン状態にある場合に、第２の電源は、ＡＣ源から負荷に供給される電力量を制御するようにコントローラによって制御されることが想定される。更に、制御可能な整流器ブリッジは、直列接続にある第１のダイオード及び第１の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と、直列接続にある第２のダイオード及び第２のＭＯＳＦＥＴとを含む。ＥＣＳがオン状態にある場合に、コントローラは、制御可能な整流器ブリッジの第１及び第２のＭＯＳＦＥＴのうちの１つ以上を導通させるように制御することも想定される。更に、コントローラは、ＡＣ源から負荷に供給される電力量を制御するように、制御可能な整流器ブリッジの第１及び第２のＭＯＳＦＥＴのうちの１つ以上を導通させるように選択的に制御する。ＥＣＳは、内部動作電力のために第１又は第２の低電圧信号を使用することも想定される。ＥＣＳは更に、ＥＣＳがオフ状態にある場合に、第１の低電圧信号を、また、ＥＣＳがオン状態にある場合に、第２の低電圧信号を使用して動作するワイヤレス受信器を含む。当該ワイヤレス受信器は、制御命令（例えばオン又はオフのコマンド、時間入力等）を受信し、その情報を、それに応じて第１及び／又は第２の電源を設定するコントローラに提供する。
【０００６】
本システムの更に別の態様によれば、交流（ＡＣ）源から負荷に供給される電力量を制御するようにＡＣ源及び負荷に結合され、オン及びオフ状態を有する電子制御スイッチ（ＥＣＳ）に電力を提供する低電圧電源装置が開示される。当該低電圧電源は、整流器ブリッジ及び第１のフライバックコンバータに電子的に結合される第１の直流（ＤＣ）バスを有する第１の電源であって、整流器ブリッジは、ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、第１のＤＣバスに第１のＤＣ電圧を提供し、第１のフライバックコンバータは、ＤＣ電圧を受け取り、第１の低電圧信号を出力する、当該第１の電源と、制御可能な整流器ブリッジ及び第２のフライバックコンバータに電子的に結合される第２の直流（ＤＣ）バスを有する第２の電源であって、制御可能な整流器ブリッジは、ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、第２のＤＣバスに第２のＤＣ電圧を提供し、第２のフライバックコンバータは、第２のＤＣ電圧を受け取り、第２の低電圧信号を出力する、当該第２の電源と、ＥＣＳがオフ状態にある場合に、第１の低電圧信号を出力するように第１のフライバックコンバータを制御し、ＥＣＳがオン状態にある場合に、第２の低電圧信号を出力するように第２のフライバックコンバータを制御するコントローラと、を含む。
【０００７】
本システムの更なる態様によれば、交流（ＡＣ）源から負荷に供給される電力量を制御するようにＡＣ源及び負荷に結合され、オン及びオフ状態を有する電子制御スイッチ（ＥＣＳ）装置が開示される。当該装置は、整流器ブリッジ及びフライバックコンバータに電子的に結合される第１の直流（ＤＣ）バスを有する電源であって、整流器ブリッジは、ＡＣ源からＡＣ信号を受け取り、第１のＤＣバスにＤＣ電圧を提供し、フライバックコンバータは、ＤＣ電圧を受け取り、第１の低電圧信号を出力し、整流器ブリッジは、第１及び第２のＡＣ端子と、第１及び第２のＤＣ端子とを有し、第１のＡＣ端子は、ＡＣ源のライン（Ｌ）出力部に結合され、第２のＡＣ端子は、負荷に結合される、当該電源と、整流器ブリッジのＡＣ端子間に結合され、また、ＥＣＳがオン状態の場合に、トリガされると、ＡＣ源の対応する半周期の間、ＡＣ源から負荷に制御された量の電力を供給するように、制御可能な双方向半導体スイッチ（ＣＢＳＳ）を導通させるように設定する制御ゲートを有する、当該ＣＢＳＳと、を含む。ＣＢＳＳは、交流用のトライオード（トライアック）を含んでもよい。更に、ＥＣＳは、ＣＢＳＳの制御ゲートに結合され、ＥＣＳがオン状態の場合に、ＣＢＳＳを導通させるようにトリガするコントローラを含んでもよい。更に、電源は、ＣＢＳＳが実質的に非導通状態の場合に、低電圧信号を出力する。また、ＣＢＳＳは、実質的に非導通状態の場合に、１００キロオームの最小抵抗を含む。しかし、他の抵抗値及び／又は抵抗範囲も想定される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明は、添付図面を参照して、例として、より詳細に説明される。
【０００９】
【図１】図１は、本システムの実施形態に係る絶縁フライバック供給源を含む電子制御スイッチ（ＥＣＳ）の回路の一部を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本システムの実施形態に係るＥＣＳの回路の一部を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本システムの実施形態に係るＯＦＦ状態にある図２ＡのＥＣＳの等価回路図を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本システムの実施形態に係るＯＮ状態にある図２ＡのＥＣＳの等価回路図を示す。
【図３】図３は、本システムの実施形態に係るフライバックスイッチの電圧特性を示す。
【図４】図４は、本システムの実施形態に係るＥＣＳの概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本システムの実施形態に係る図２ＡのＥＣＳのテスト結果を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本システムの実施形態に係る図２ＡのＥＣＳのテスト結果を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本システムの実施形態に係る図２ＡのＥＣＳのテスト結果を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、本システムの実施形態に係るＥＣＳの回路の一部を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示される回路のブーストコンバータの概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本システムの実施形態に係るＥＣＳについての位相カットシミュレーションのシミュレーション結果のグラフを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本システムの実施形態に係るＥＣＳについての位相カットシミュレーションのシミュレーション結果のグラフを示す。
【図８Ａ】図８Ａは、本システムの実施形態に係るＥＣＳの電圧及び電流の波形のグラフを示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本システムの実施形態に従って、ＥＣＳがブーストあり又はなしで８００Ｗの負荷を駆動する実施形態の電圧及び電流の波形のグラフを示す。
【図９Ａ】図９Ａは、本システムの実施形態に係る絶縁ＥＣＳの一部の概略図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本システムの実施形態に係る非絶縁ＥＣＳの一部の概略図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本システムの実施形態に係る非絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を示すグラフを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本システムの実施形態に係る非絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を示すグラフである。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本システムの実施形態に係る図９Ａの絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を示すグラフを示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、本システムの実施形態に係る図９Ａの絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を示すグラフを示す。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、本システムの実施形態に係る非絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を示すグラフを示す。
【図１０Ｆ】図１０Ｆは、本システムの実施形態に係る図９Ａの絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を示すグラフを示す。
【図１１】図１１は、本システムの実施形態に係る図９ＡのＯＦＦコンバータに対応するＯＦＦコンバータの一部を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本システムの実施形態に係る表８に示されるスイッチ負荷を駆動するＥＣＳに対応するスタートアップ波形のグラフを示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本システムの実施形態に係る表８に示されるスイッチ負荷を駆動するＥＣＳに対応するグラフを示す。
【図１３】図１３は、本システムの実施形態に係る図９Ａの絶縁供給源９００Ａに対応するＯＮコンバータの一部を示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本システムの実施形態に係る表９に記載されるＥＣＳのスタートアップ波形のグラフを示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本システムの実施形態に係る表９に記載されるＥＣＳのスタートアップ波形のグラフを示す。
【図１５】図１５は、本システムの実施形態に係る表９に記載されるＥＣＳ負荷の組み合わせに対するＯＦＦコンバータからＯＮコンバータへの移行とその戻りの移行とのグラフを示す。
【図１６】図１６は、本システムの実施形態に係るシステム（例えばピア、サーバ等）の一部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下は、以下の図面と共に解釈されると、上記特徴及び利点、並びに更なる特徴及び利点を明示する例示的な実施形態の説明である。以下の説明において、制限ではなく説明を目的として、構造、インターフェース、技術、要素の属性等といった例示的な詳細が記載される。しかし、当業者には、これらの詳細から離れる他の実施形態も、依然として添付の請求項の範囲内であると理解されることは明らかである。しかし、明瞭とするために、良く知られたデバイス、回路、ツール、技術及び方法の詳細な説明は、本システムの説明を曖昧としないために省略される。図面は、例示を目的として含まれており、本システムの範囲を表すものではないことを明確に理解されるべきである。添付図面において、様々な図面における同様の参照符号は、同様の要素を指定する。
【００１１】
本システムの説明を簡単にすることを目的として、本明細書において使用される「動作可能に結合される」との用語、「結合される」との用語及びこれらの成語要素は、本システムに係る動作を可能にするデバイス及び／若しくはその一部間の電気的接続並びに／又は機械的接続といった接続を指す。
【００１２】
本システムの実施形態によれば、電子制御スイッチ（ＥＣＳ）は、２線式「ニュートラルレス」構成を使用して、白熱（抵抗）灯、安定器（例えば蛍光灯安定器といった力率（ＰＦ）補正された又はＰＦ補正されていない安定器）、モータ（例えばファン又は他の誘導負荷）等といった負荷に給電するスイッチ（例えば２極スイッチ）、調光器スイッチ及び／又は負荷制御デバイスとして機能する。更に、本システムのＥＣＳは、ＥＣＳの内部回路といった内部低電圧（ＬＶ）回路用のＬＶ電力を生成するＬＶ電源を含む。更に、本システムの実施形態は、ＥＣＳの動作が（消灯されている場合といった）ＯＦＦ状態にあるときに、ＬＶ電力（絶縁又は非絶縁）を生成する２線式ニュートラルレスフライバックコンバータが組み込まれているスタンドアロン回路を含むことが想定される。更に、本システムの実施形態では、ＬＶ電力は、絶縁されたＤＣ（例えば３．３又は５ボルトのＤＣであるが、他の値及び／又は範囲も想定される）として生成され、また、動作のためにＬＶＤＣ電力を必要とするＥＣＳの回路に供給されることが想定される。
【００１３】
図１は、本システムの実施形態に係る絶縁フライバック供給源１０３を含むＥＣＳ１００の回路の一部を示す。交流（ＡＣ）源１０２が、ダイオードＤ１乃至Ｄ４を含む整流器ブリッジ１０６の入力端子ＡＣ１、ＡＣ２に、ＡＣ電圧を提供する。整流器ブリッジ１０６は、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流し、当該ＤＣ電圧（Ｖｄｃ）を、端子１１０＋、１１０−間と、バスコンデンサ１１７の両端間に出力する。より具体的には、フライバック供給源１０３は、トランス１１６、一次スイッチ１１２及び出力ループ１７３を含む。一次スイッチ１１２（例えば金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等といった制御可能なスイッチ）は、端子１１０＋、１１０−間（例えばＤＣバス）のトランス１１６の一次巻線１３１と直列に結合される。一次スイッチ１１２は、トランス１１６の一次巻線１３１を流れる電流Ｉｌが制御されるように、導通又は（実質的に）非導通状態となるように、コントローラ１５１によって制御される。より具体的には、電流Ｉｌは、一次スイッチ１１２が導通している場合にのみ流れる。トランス１１６は、出力ループ１７３におけるダイオード１２０及び抵抗器１２２と直列に結合される二次側巻線１３３を含む。低電圧（Ｖｌ）が、端子Ｖｌ＋、Ｖｌ−において、抵抗器１２２の両端間に出力される。本システムの実施形態によれば、必要に応じて、コンデンサが抵抗器１２２と並列に結合されてもよい。コントローラ１５１は、入力及び／又は出力電力レベル（例えばそれぞれＶｄｃ及びＶｌ）に関する情報といったフライバック供給源１０３の信号特性を示す感知情報を受信し、それに応じて一次スイッチ１１２を制御し、これにより、Ｖｌは、ＥＣＳ１００の回路が必要とする所望のレベル（本実施例では例えば５Ｖ）に維持される。
【００１４】
主スイッチ１３０が、ＡＣ源１０２のライン（Ｌ）出力部に結合され、負荷１２４に電力を制御可能に提供する。コントローラ１５１は、主スイッチ１３０を開く（例えば非導通）又は閉じる（例えば導通）ように制御する。例えばＥＣＳ１００が、ＯＮ及びＯＦＦ状態を有する単純な２極ＯＮ／ＯＦＦスイッチとして動作する場合、ＯＮ状態では、コントローラ１５１は、主スイッチを閉じるように制御し、ライン（Ｌ）からの電力を、スイッチドホット（Ｒ）導体を介して、負荷１２４に提供する。逆に、ＯＦＦ状態では、コントローラ１５１は、主スイッチ１３０を開くように制御し、したがって、ライン（Ｌ）から負荷１２４に電力が流れないようにする。したがって、これらの実施形態では、主スイッチ１３０は、単純なリレーを含む。しかし、ＥＣＳ１００が、電子調光器として動作する場合、主スイッチ１３０は、ＥＣＳ１００の所望の動作状態（例えばＯＦＦ、ＯＮ及び調光レベル）に依存して、負荷１２４に所望量の電力を渡すように、実質的に導通する又は実質的に導通しないようにコントローラ１５１によって制御されるトライアックを含む。
【００１５】
コントローラ１５１は、出力ループ１７３における電流の電流特性及び／又は電圧といったフライバック供給源１０３の出力部からのフィードバック信号を提供する絶縁オプトカプラを含んでもよい。
【００１６】
負荷１２４は、（例えばＲＣ回路を形成するように）並列に結合された抵抗器１４９及びコンデンサ１４７のうちの１つ以上によって提供されるような安定器を含み、また、適切なランプを制御するために、スイッチドホット（Ｒ）導体とニュートラル導体（Ｎ）及び／又は実際の負荷（例えば白熱灯、蛍光灯安定器等）との間に結合される。
【００１７】
図示される実施形態では、整流器ブリッジ１０６は、ＡＣ源１０２のライン（Ｌ）端子及びニュートラル（Ｎ）端子の両方に結合され、３線式構成と見なされる。図２Ａを参照して以下に２線式構成が示される。
【００１８】
図２Ａは、本システムの実施形態に係るＥＣＳ２００Ａの回路の一部を示す。ＥＣＳ２００Ａは、ＥＣＳ１００と同様であり、ダイオードＤ１乃至Ｄ４を有し、ＡＣ源２０２から端子ＡＣ１、ＡＣ２においてＡＣ電圧を受信する整流器ブリッジ２０６を含む。その後、整流器ブリッジ２０６は、そこに入力されたＡＣ電圧をＤＣ電圧（Ｖｄｃ）に整流し、当該ＤＣ電圧（Ｖｄｃ）を、端子２１０＋、２１０−において出力する。しかし、ＥＣＳ１００とは異なり、主スイッチ２３１（例えばトライアック）は、整流器ブリッジ２０６の端子ＡＣ１、ＡＣ２間に結合されている。
【００１９】
絶縁フライバック供給源２０３は、絶縁フライバック供給源１０３と同様であり、端子２１０＋、２１０−間で入力されたＤＣ電圧を受け取り、ＥＣＳ２００Ａの内部回路が使用する絶縁出力電圧Ｖｏｕｔ（例えば５ボルト等といった低電圧）を端子Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２間に出力する。コントローラは、フライバック供給源２０３の動作全体を制御し、出力電圧（例えばＶｏｕｔ）及び／又は電流の信号特性に関するフィードバック（ＦＤＢＫ）情報を受信し、それに応じて、Ｖｏｕｔを制御するようにフライバック供給源２０３の一次スイッチをスイッチする。更に、ＥＣＳ２００ＡがＯＮ状態であると決定されると、コントローラ２５１は、主スイッチ２３１を制御して、ライン（Ｌ）から負荷２２４に電力を伝える。逆に、ＥＣＳがＯＦＦ状態にあると決定されると、コントローラ２５１は、実質的に導通しないように主スイッチ２３１を制御する。
【００２０】
負荷２２４は、スイッチドホット（Ｒ）導体とニュートラル導体との間に、かつ、主スイッチ２３１と直列に結合される。負荷２２４は、負荷１２４と同様であり、抵抗器２２３の両端間に電圧Ｖｏｕｔを出力するように、所望の電圧及び／若しくは電流値並びに／又は範囲にしたがって選択されるコンデンサ２２１及び抵抗器２２３のうちの１つ以上を含む。
【００２１】
主スイッチ２３１は、制御ライン（Ｇ）を有するトライアックを含み、当該トライアックは、（例えばコントローラ２５１によって）トリガされると、負荷２２４において所望の出力電圧Ｖｏｕｔ波形が得られるように、ＡＣ源２０２から負荷２２４に制御された量の電力を供給するように、ＣＢＳＳを導通状態に設定する。動作時、一旦トリガされると、トライアックは、当該トライアックを流れる電流が最小保持電流を下回るまで導通し、下回るときに、トライアックは、再トリガされるまで開く（また、実質的に導通していない）。
【００２２】
ＥＣＳ２００Ａは、例えばＯＮ及びＯＦＦ状態である２つ以上の動作状態を有する。図２Ｂに、ＯＦＦ状態にあるＥＣＳ２００Ａの等価回路図２００Ｂが示される。同様に、図２Ｃに、ＯＮ状態にあるＥＣＳ２００Ａの等価回路図２００Ｃが示される。
【００２３】
ＯＦＦ状態にある図２Ｂを参照するに、主スイッチ２３１は開いており、したがって、実質的に導通していない。ＡＣ源の実質的にすべてのＡＣ電圧が、整流器ブリッジ２０６に供給される。したがって、フライバック供給源２０３は、フライバック供給源２０３の出力端子Ｖｌ＋、Ｖｌ−間で入手可能な低電圧電力Ｖｏｕｔを生成するように動作可能である。したがって、制御回路等といった低電圧回路の動作に必要な絶縁低電圧電力が、フライバック供給源２０３によって供給される。
【００２４】
図２Ｃは、トライアック２３０が閉じた位置（例えば導通状態）にある図２Ａのフライバックスイッチ２００Ａの一部を示す。したがって、主スイッチ２３１は、抵抗がほとんど又は全くないと仮定して、トライアック２３０が閉じられる（例えばオンである又は導通している）と、端子ＤＣ１、ＤＣ２は実質的に同じ電位にあるため、整流ブリッジ２０６の両端間にＡＣ電圧低下は実質的にないと仮定できる。しかし、主スイッチ（例えばトライアック）が、閾値内部抵抗（例えば導通状態にある場合に）を有すると、この閾値内部抵抗は、（例えば主スイッチ２３１の両端間の）ＡＣ源電圧の少ない一部を遮断するように使用され、フライバック供給源２０３の動作のために十分な電力を生成する。この閾値内部抵抗は、例えば１０００キロオームよりも大きい。しかし、閾値抵抗は、本実施形態及び／又は他の実施形態では他の値を有してもよいことが想定される。
【００２５】
更に、ＥＣＳ２００Ａは、必要に応じて、ＡＣ源２０２から負荷２２４への電力伝達を制限するブロック回路を含む。更に、コントローラは、必要に応じて、負荷２２４において所望の調光レベルを得るためにトライアックを制御する。
【００２６】
図３は、本システムの実施形態に係るフライバックスイッチ２００Ａの電圧特性を示す。より具体的には、グラフ３００Ａは、位相（度）の関数としてＡＣ源２０２のＡＣ出力電圧を示す。グラフ３００Ｂは、トライアックがオフ状態（例えば実質的に導通していない状態）にある場合の主スイッチ２３１のトライアックの入力電圧（例えばスイッチ入力）を示す。グラフ３００Ｃは、位相カットがオンである主スイッチ２３１のトライアックの入力電圧を示す。グラフ３００Ｄは、位相カットがオンである場合の負荷２２４の入力電圧を示す。位相カットは、例えば主スイッチ２３１のオン／オフ状態を制御するコントローラ２５１によって制御される。
【００２７】
図４は、本システムの実施形態に係るＥＣＳ４００の概略図である。ＥＣＳ４００は、図２ＣのＥＣＳ２００Ｃと同様であり、２つの主導体、即ち、ライン及びスイッチドラインにしか接続されていない。ＥＣＳ４００は、ライン導体及びニュートラル導体を含むＡＣ源４０２からＡＣ電圧を受信する。
【００２８】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに、本システムの実施形態に係る図２ＡのＥＣＳ２００Ａのテスト結果が示される。テストの間、本システムの実施形態に係るＥＣＳ２００ＡといったＥＣＳは、ニュートラルレスの２線式構成で動作された。したがって、ＥＣＳ２００は、２線式構成を使用して、それぞれＡＣ入力部及びＡＣ出力部として、ライン（Ｌ）導体及びスイッチドホット（Ｒ）導体のみに接続された。次に、ＥＣＳは、以下に説明されるように、様々な負荷（例えば２２４）を駆動するように使用された。これらの負荷は、スタンドバイ（例えばＯＦＦ）動作の間、０．６Ｗの抵抗を与えるように設定された。
【００２９】
グラフ５００Ａを参照するに、このグラフの測定値は、オフにされた主スイッチ（２３１）で１０８Ｖにおいて、また、４０Ｗの白熱負荷で得られた。低電圧（ＬＶ）供給（例えばフライバック供給源の端子Ｖｌ＋、Ｖｌ−における約５ボルトのＶｏｕｔ）が安定していることが見てとれる。主スイッチの両端間の電圧は、Ｖ−ｓｗｉｔｃｈと示される。
【００３０】
グラフ５００Ｂを参照するに、（例えば１０８Ｖにある）単一の３２Ｗの蛍光灯安定器を負荷として用いると、ＬＶ供給は僅かに低下し始める。したがって、（例えば負荷２２４内の）安定器静電容量は、ＬＶ低下を制御するように増加される。
【００３１】
グラフ５００Ｃを参照するに、これは、静電容量が安定器の両端間に追加されることを除き、グラフ５００Ｂを参照して上で説明されたものと同じ回路であり、今度は、ＬＶ供給が安定していることが見てとれる。本実施例では、４７０ｎＦのコンデンサが、負荷（例えば２００ｎＦの内部静電容量を有する負荷２２４）のコンデンサと並列に結合される。したがって、負荷２２４は、最小静電容量を必要とすることが見てとれる。
【００３２】
グラフ５００Ｄを参照するに、これは、主スイッチ（２３１）がＯＦＦ状態で、２７７Ｖ（ＡＣ）のスイッチ電圧（Ｖｓｗｉｔｃｈ）を有する、上記の負荷として単一の３２Ｗの蛍光灯を用いるグラフ５００Ｃを参照して、上で説明されたものと同じ回路である。グラフから分かるように、ＬＶ供給は安定している。
【００３３】
グラフ５００Ｅ乃至グラフ５００Ｇは、主スイッチ（２３１）がＯＮ状態にある（例えばトライアックは導通状態にある）例を示す。
【００３４】
グラフ５００Ｅを参照するに、４０Ｗの白熱負荷では、ＬＶ供給は、主スイッチがＯＮで、最小位相角で動作していると、低下し始める。したがって、ＬＶ供給における低下を減少又は阻止するために、位相角が増加される。
【００３５】
グラフ５００Ｆを参照するに、４０Ｗの白熱負荷では、ＬＶ供給は、４７．５°の最小位相角において安定している。
【００３６】
グラフ５００Ｇを参照するに、１０ｕＦのコンデンサがフライバック供給源２０３の入力部（例えば図２ＡのコンデンサＣ２の両端間）に、かつ、コンデンサ１１７と並列に追加されると、主スイッチ（２３１）が、５Ｖの安定したＬＶ波形に対し、ＯＮであると、最小位相角は４５°まで減少される。
【００３７】
本システムに係るフライバック供給源を含むＥＣＳの動作が、位相カット電圧に関してテストされた。したがって、対応するＥＣＳのフライバック供給源によって２５０、５００及び１０００ｍＷのＬＶ電力を供給するために必要な位相カットを決定するために、シミュレーションが行われた。図７Ａは、本システムの実施形態に係るＥＣＳについての位相カットシミュレーションのシミュレーション結果のグラフ７００Ａ乃至７００Ｃを示す。同様に、図７Ｂは、本システムの実施形態に係るＥＣＳについての位相カットシミュレーションのシミュレーション結果のグラフ７００Ｄ乃至７００Ｆを示す。最悪なケースは、フライバックコンバータに入力される（例えばＡＣ源によって提供される）１０８Ｖの低いライン（Ｌ）電圧において生じることが見て取られる。白熱負荷についてのテスト結果は、１．０Ｗの低電圧（ＬＶ）負荷について、以下の表１に示される。ＬＶ負荷は、フライバック供給源の出力部によって供給される負荷である。より具体的には、グラフ７００Ａ乃至７００Ｆを参照されたい。グラフ７００Ａは、（例えばレッドライン（Ｒ）及びニュートラルライン（Ｎ）において測定される）４０Ｗの照明負荷の両端間の負荷電圧のプロットである。グラフ７００Ｂは、バスコンデンサ（例えば図１の１１７を参照）の両端間の電圧（Ｖｂｕｓ）のプロットと、フライバックコンバータの入力部の両端間の電圧（例えばＶ（ｌｉｎｅ−ｉｎ  Ｒｅｄ））のプロットである。グラフ７００Ｃは、低電圧（ＬＶ）負荷における瞬間電力（例えばＶ（ｂｕｓ）＊ｌ（Ｒｓｕｐｐｌｙ））のプロットである。グラフ７００Ｄは、４０Ｗの照明負荷の両端間の負荷電圧（Ｖ（ｒｅｄ，ｎｅｕｔｒａｌ））のプロットである。グラフ７００Ｅは、バスコンデンサの両端間の電圧（Ｖ（ｂｕｓ））のプロットと、フライバック供給源の入力部の両端間の電圧（Ｖ（ｌｉｎｅ  ｉｎ，Ｒｅｄ））のプロットである。グラフ７００Ｆは、低電圧（ＬＶ）負荷における瞬間電力（Ｖ（ｂｕｓ）＊ｌ（Ｒｓｕｐｐｌｙ））のプロットである。
【００３８】
フライバック供給源動作に必要な最小入力ライン（Ｌ）電圧は、考慮されていない。しかし、最小ライン（Ｌ）入力電圧動作について、位相カットはより高い。
【表１】
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【００３９】
表１を参照するに、ＥＣＳに必要な内部電力（内部電力）が減少するにつれて、必要な位相カット角も減少することが見てとれる。位相カット角は、主スイッチ（例えば２３１）の負荷電力によっても変化する。より高い負荷によって、より迅速にコンデンサ１１７が充電されて、位相カット角が減少する。
【００４０】
位相カット角を、フライバック供給源（例えば２０３）のＬＶ出力部に対し望ましい１０００ｍＷの電力を生成するために必要な最小可能値に減少させることが望ましい。本システムの実施形態によれば、フライバック供給源（例えば２０３）の入力部おいて、ＤＣバス（例えば２１０＋及び２１０−）のバス電圧を増加させるために、ブーストコンバータが使用される。この電圧の増加は、フライバック供給源２０３のコンデンサ２１７に、より多くの電荷が蓄積されることを提供し、当該電荷は、フライバック供給源２０３によって出力される。これは、位相カットを最小に減少させ、したがって、フライバック供給源２０３から電力を受け取る負荷に対する干渉を最小にする。
【００４１】
図６Ａは、本システムの実施形態に係るＥＣＳ６００の回路の一部を示す。ＥＣＳ６００は、ＥＣＳ２００Ａと同様であり、そこに入力されるＡＣ電圧を、ＤＣバスの端子６１０＋、６１０−において出力されるＤＣ電圧に整流するダイオードＤ１乃至Ｄ４を有する整流器ブリッジ６０６を含む。ブースタコンバータ６４１が、ＤＣバスの端子６１０＋、６１０−間に取付けられ、コンデンサ６４３及び／又はフライバック供給源（１０３、２０３）と同様である絶縁フライバック供給源６４５を流れる電流Ｉ３を制御可能に駆動する。ブースト動作が安定していることを確認するように配慮すべきである。トライアック６３１が、負荷６２４から、ライン（Ｌ）及びニュートラル（Ｎ）入力を提供する電圧源６０２に直列に結合される。ブースト動作が安定しているように、コントローラがブーストコンバータ６４１の動作を制御する。フライバック供給源６４５は、端子Ｖｌ＋、Ｖｌ−間に低電圧Ｖｏｕｔを出力する。Ｖｏｕｔは、次に、ＥＣＳ６００の内部回路に給電するように使用される。コントローラは更に、フライバック供給源６４５及び／又はトライアック６３１といった主スイッチの動作も制御する。コントローラは、ＤＣバス電圧、電流Ｉ３、Ｖｏｕｔ、低電圧出力部における出力電流（Ｉｏｕｔ）、ＡＣ源電圧、電流、及び／又は位相、並びにＶｌｏａｄ等のうちの１つ以上といったＥＣＳ６００内の信号特性に関する情報を含む１つ以上のフィードバック信号を受信する。コントローラは、互いに一体にされても、ＥＣＳ６００の全体に亘って分散配置されてもよい１つ以上の論理ゲート、比較器、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロプロセッサ等を含んでもよい。
【００４２】
図６Ｂは、図６Ａに示される回路のブーストコンバータ６４１の概略図である。ブーストコンバータ６４１は、入力インダクタ６９１、スイッチ６９５及びダイオード６９３を含んでもよい。スイッチ６９５は、パワーＭＯＳＦＥＴといったような制御可能なスイッチを含んでもよい。スイッチ６９５が、オンになる（例えば導通する）と、インダクタ６９１を通して電流が蓄積される。スイッチ６９５がオフになると、インダクタ６９１は、その電流を、ダイオード６９３を通り、当該ダイオードに結合されている出力コンデンサ（例えば図６Ａの６４３を参照）へと投入する。ブーストコンバータ６４１の入力電圧は、インダクタ６９１の両端間に発生する電圧を増大させるので、ブーストコンバータ６４１の出力電圧は、入力電圧よりも高く、ブースト作用を提供する。ブーストコンバータ６４１の出力電圧を制御するために、例えばスイッチ６９１を制御するように任意の適切な市販のブースト制御集積回路を使用してもよい。
【００４３】
以下の図８Ａ及び図８Ｂを参照して、軽負荷及び重負荷を駆動するＥＣＳ６００のシミュレーションの結果が以下に説明される。
【００４４】
軽負荷に関して、実験結果は、４１°の位相カットで動作し、４０Ｗの白熱負荷を有するＥＣＳ６００の実施形態の電圧及び電流の波形のグラフ８００Ａ乃至８００Ｄを示す図８Ａに対して説明される。より具体的には、グラフ８００Ａ及び８００Ｂは、ＤＣバス（例えば６１０＋及び６１０−を参照）の電圧をブーストするブーストコンバータ６４１を使用しないで得られた波形を示し、グラフ８００Ｃ及び８００Ｄは、ＤＣバス上の電圧ブーストを有する同じ波形を示す。グラフ８００Ａ乃至８００Ｄでは、ＤＣバス電圧は、Ｖｂｕｓと示される。Ｖｒｅｄ，ｎｅｕｔｒａｌは、負荷６２４の負荷コンデンサ６４７の両端間の電圧である。ブースト動作は得られないことが見てとれる。グラフ８００Ａとグラフ８００Ｃとを比較するに、ブーストコンバータ６４１が図示されるようにＤＣバスの電圧をブーストする場合、同様の電力出力に対して、負荷電圧（Ｖ−ｌｏａｄ）の歪みが減少されることが見てとれる。図８Ａを参照するに、グラフ８００Ａに関して、（Ｖ（ｒｅｄ，ｎｅｕｔｒａｌ））は、４０Ｗの照明負荷の両端間の負荷電圧のプロットであり、Ｉ（Ｌ２）は、ブーストインダクタＬ２（例えば図６Ｂの６９１）を流れる電流のプロットであり、Ｉ（Ｓ＿Ｐ１）は、ブーストスイッチＳ＿Ｐ１（例えば図６Ｂの６９５）を流れる電流のプロットである。グラフ８００Ｂに関して、Ｖ（ｂｕｓ）は、コンデンサ（例えば図６Ａのバスコンデンサ６４３）上の電圧のプロットである。グラフ８００Ｃについて、Ｖ（Ｌｉｎｅ−ｉｎ，Ｒｅｄ）は、図６ＡのＥＣＳ６００のライン端子とスイッチドホット（Ｒ）端子との間の電圧のプロットである。８００Ｃを参照するに、Ｖ（ｒｅｄ，ｎｅｕｔｒａｌ）は、４０Ｗの照明負荷（例えば６２４）の両端間の負荷電圧のプロットであり、Ｉ（Ｌ２）は、ブーストインダクタＬ２を流れる電流のプロットであり、Ｉ（Ｓ＿Ｐ１）は、ブーストスイッチＳ＿Ｐ１を通る電流のプロットである。グラフ８００Ｄを参照するに、Ｖ（ｂｕｓ）は、コンデンサ６４３の両端間の電圧のプロットであり、Ｖ（Ｌｉｎｅ−ｉｎ，Ｒｅｄ）は、ＥＣＳ６００のライン端子とスイッチドホット（Ｒ）端子との間の電圧のプロットである。グラフ８００Ｅを参照するに、Ｖ（ｒｅｄ，ｎｅｕｔｒａｌ）は、８００Ｗの照明負荷の両端間の負荷電圧のプロットであり、Ｉ（Ｌ２）は、ブーストインダクタＬ２を流れる電流のプロットであり、Ｉ（Ｓ＿Ｐ１）は、ブーストスイッチＳ＿Ｐ１を流れる電流のプロットである。グラフ８００Ｆを参照するに、Ｖ（ｂｕｓ）は、コンデンサ６４３の両端間の電圧のプロットであり、Ｖ（Ｌｉｎｅ−ｉｎ，Ｒｅｄ）は、ＥＣＳ６００のライン端子とスイッチドホット（Ｒ）端子との間の電圧のプロットである。グラフ８００Ｇを参照するに、Ｖ（ｒｅｄ，ｎｅｕｔｒａｌ）は、８００Ｗの照明負荷（例えば６２４）の両端間の負荷電圧のプロットである。Ｉ（Ｌ２）は、ブーストインダクタＬ２を流れる電流のプロットであり、Ｉ（Ｓ＿Ｐ１）は、ブーストスイッチＳ＿Ｐ１を流れる電流のプロットである。グラフ８００Ｈを参照するに、Ｖ（ｂｕｓ）は、コンデンサ６４３の両端間の電圧のプロットであり、Ｖ（Ｌｉｎｅ−ｉｎ，Ｒｅｄ）は、ＥＣＳ６００���ライン端子とスイッチドホット（Ｒ）端子との間の電圧のプロットである。
【００４５】
一般に、軽負荷では、Ｖ（ｂｕｓ）電圧値は、ブーストコンバータが作動していてもブーストが高くない。したがって、軽負荷では、ブースト動作はない。しかし、重負荷では、ブーストコンバータを用いるＶ（ｂｕｓ）電圧は、ブーストがない場合よりもかなり高い。したがって、ブースト動作は、期待通りに働く。これは、このトポロジーの負荷依存型の動作を示す。
【００４６】
重負荷に関して、図８Ｂに実験結果が示され、図８Ｂは、ブーストあり又はブーストなしで８００Ｗの負荷を駆動するＥＣＳ６００の実施形態の電圧及び電流の波形のグラフ８００Ｅ乃至８００Ｈを示す。より具体的には、グラフ８００Ｅ及び８００Ｆは、ブーストなしで動作するＥＣＳ６００のシミュレーションを示し、グラフ８００Ｇ及び８００Ｈは、ブーストありで動作するＥＣＳ６００のシミュレーションを示す。バス電圧はブーストされていることが見てとれる。これは、本システムの実施形態は、負荷に大きく依存することを示す。
【００４７】
更に、負荷のタイプに関して、負荷が、例えばコンパクト形蛍光灯（ＣＦＬ）である場合、位相カットを伴う動作が常に可能なわけではない。これは、ＣＦＬランプは、ラインのピーク付近の電流しか引き込まないため、ＡＣ周期全体を通して電流フローを必要とするという事実によるものである。したがって、位相カット範囲全体にわたる動作が、すべてのタイプのランプ及び／又は負荷で可能なわけではない。したがって、位相カット範囲は、必要に応じて、ランプ又は負荷のタイプに従って制御される。ＤＣバス電圧はブーストされることが見てとれる。これは、この方法が、負荷に大きく依存することを示す。例えば、本実施形態において、負荷がＣＦＬｉである場合、位相カットを伴う動作は、可能ではない。
【００４８】
絶縁及び非絶縁の実施形態を参照して、直列供給方法について説明する。
【００４９】
図９Ａは、本システムの実施形態に係る絶縁ＥＣＳ９００Ａの一部の概略図である。ＥＣＳ９００Ａは、完全に絶縁された供給源であってよいので、絶縁供給源と称され、また、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態を有する。ＯＮ状態では、負荷９２４に電力が伝達され、ＯＦＦ状態では、負荷９２４には実質的に電力が伝達されない。したがって、ＥＣＳ９００Ａは、ＯＦＦコンバータ９０１とＯＮコンバータ９０５とを含み、これらは共に、ＡＣ電力源９０２からＡＣ電力を受け取る。ＯＦＦコンバータ９０１は、ダイオード９Ｄ３乃至９Ｄ６を含む整流器ブリッジ９０６を含み、当該整流器ブリッジは、端子ＡＣ１、ＡＣ２においてＡＣ電圧を受信し、当該ＡＣ電圧を整流し、その後、整流済みＤＣ電圧を、端子９１０＋、９１０−間に出力する。フライバックコンバータ９９１が、ＯＦＦバスの端子９１０＋、９１０−に結合され、出力端子ＶＩ＋、ＶＩ−間に低電圧出力Ｖｏｕｔを生成する。これらの出力端子間に、出力抵抗器９０４が位置付けられる。より具体的には、フライバックコンバータ９９１は、トランス９１６、一次スイッチ９１２及び出力ループ９７９を含む。一次スイッチ９１２（例えばＭＯＳＦＥＴ等といった制御可能なスイッチ）は、コントローラによって制御され、トランス９１６の一次巻線９１４を流れる電流フローＩ９１を選択的に制御する。トランス９１６は、ダイオード９２０及び出力抵抗器９４０に直列に結合された二次巻線９１８を含み、出力ループ９７９の一部を形成してもよい。バスコンデンサ９１７が、ＯＦＦバスの端子９１０＋、９１０−間に結合されて、期待される負荷及び／又は負荷９２４の負荷タイプ（例えば白熱、蛍光、無効、誘導等）に依存して変化する静電容量を有してよい。一次スイッチ９１２を制御可能にオン（例えば導通状態）及びオフ（例えば実質的に非導通状態）にして、本実施例では約５ＶのＤＣである抵抗器９４０の両端間の出力電圧Ｖｏｕｔが制御されるように、コントローラが一次スイッチ９１２の伝導率を制御する。これらの実施形態によって示されるように、Ｖｏｕｔは、ＥＣＳ９００Ａの回路を動作させるように使用される。更に別の実施形態では、ＯＦＦコンバータ９０１は、本システムの実施形態に従って動作するように改良される従来のフライバックコンバータ等といった任意の適切なフライバックコンバータを含むことが想定される。
【００５０】
ＡＣ源９０２によってＯＮコンバータ９０５に提供される電力を選択的に制御するように、リレー９３０といったスイッチが、電源９０２及びＯＮコンバータ９０５に直列に結合される。本システムの実施形態によれば、リレー９３０は、コントローラによって制御される。ＯＮコンバータ９０５は、端子ＡＣ３、ＡＣ４においてＡＣ電圧を受信するダイオード９Ｄ１、９Ｄ２と、スイッチ９６３、９６５とを含み、当該ＡＣ電圧を整流し、整流済みＤＣ電圧を端子９０９＋、９０９−間に出力する制御可能な整流器ブリッジ９６６を含む。スイッチ９６３、９６５は、以下に説明されるように電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって提供されるような逆ダイオードを有する制御可能なスイッチを含んでもよい。二次フライバックコンバータ９７１は、フライバックコンバータ９９１と同様であり、端子９０９＋、９０９−に結合されて、端子ＶＩ＋、ＶＩ−間にＶｏｕｔを生成する。より具体的には、二次フライバックコンバータ９７１は、トランス９１７、一次スイッチ９１３及び出力ループ９７９に並列に結合される二次出力ループ９７３を含んでもよい。一次スイッチ９１３（例えばＭＯＳＦＥＴ等といった制御可能なスイッチ）は、コントローラによって制御され、トランス９１７の一次巻線９３１を流れる電流フローＩ７１を選択的に制御する。トランス９１７は、二次出力ループ９７３のダイオード９２９に直列に結合されている二次巻線９３３を含んでもよい。二次出力ループ９７３は、抵抗器９４０がフライバックコンバータ９７１、９９１に共通であるように、ダイオード９２０及び二次巻線９１８と並列に抵抗器９４０の両端間に結合される。バスコンデンサ９２１が、端子９０９＋、９０９−間に結合され、期待される負荷及び／又は負荷９２４の負荷のタイプ（例えば白熱、蛍光等）に依存して変化する静電容量を有する。一次スイッチ９１３を制御可能にオン（例えば導通状態）及びオフ（例えば実質的に非導通状態）にして、本実施例では約５ＶのＤＣである抵抗器９４０の両端間の出力電圧Ｖｏｕｔが制御されるように、コントローラが一次スイッチ９１３の伝導率を制御する。
【００５１】
負荷は、抵抗器９４９及びコンデンサ９４７を含む安定器を含み、当該安定器は、ＡＣ源９０２と端子ＡＣ２、ＡＣ４（例えばスイッチドホット（Ｒ）導体を含む）との間に直列に結合される。スイッチ９６３、９６５に関して、これらは、低電圧ＦＥＴを含み、開状態のときは、ダイオードとして動作する。しかし、スイッチ９６３、９６５は、それぞれ、（例えばＡＣ源９０２からの）ライン（Ｌ）電圧を負荷９２４に直接的に渡すように、ライン（Ｌ）端子をスイッチドホット（（Ｒ）又はレッド）端子に結合するように、端子ＡＣ３、ＡＣ４を互いに結合するように開く又は閉じる（例えば導通状態）ように選択的に制御される。リレー９３０は、一次スイッチ９１３がオフである（例えば開状態又は実質的に導通していない状態）とき、開いて（例えば実質的に導通していない状態）、スイッチ９６３、９６５を保護するように選択的に制御される。スイッチ９６３、９６５がオフである（例えば実質的に導通していない状態）ときは、逆ダイオードが、整流器ブリッジ９６６のダイオード９Ｄ１、９Ｄ２と共に、ライン（Ｌ）から受け取ったＡＣ信号を整流し、バスコンデンサ９２１（即ち、ＯＮバスコンデンサ）を充電する。したがって、コンデンサ９２１の両端間の電圧（即ち、ＯＮバス電圧）は、当該電圧が非常に低く、ＯＮコンバータを動作するのに丁度十分に高いように制御されるように、例えばコントローラによって所望の値に調整される。したがって、コントローラは、ＯＮバス電圧を、１つ以上の閾値電圧と比較し、それに応じて制御する。
【００５２】
主スイッチＳ１に関して、ＥＣＳ９００ＡがＯＦＦ状態（即ち、ＥＣＳは、負荷に給電していない状態）にあると、スイッチは開いており（例えば非導通状態）、ＯＦＦコンバータ９０１が、ＥＣＳ９００Ａの低電圧構成要素を駆動するためのＶｏｕｔを提供するように作動している。このモードでは、ＯＮコンバータ９０５は、実質的に動いていない。しかし、ＥＣＳがＯＮ状態にあると（例えば負荷を駆動しているとき）、主スイッチＳ１は、オンであり（例えば閉状態又は実質的に導通状態にあり）、ライン（Ｌ）を端子ＡＣ３に結合する。
【００５３】
非絶縁供給源を有するＥＣＳは、絶縁ＥＣＳ９００Ａと本質的には同様であるが、本システムの実施形態に従って構築される。しかし、非絶縁ＥＣＳでは、ＯＮバスは、他の値も想定されるが、５Ｖの供給源といったＤＣ電圧源（例えばＶｄｄ）に直接的に結合される。絶縁又は非絶縁ＥＣＳは、１つ以上の完全なＡＣ周期にわたって動作することができる。
【００５４】
図９Ｂは、本システムの実施形態にかかる非絶縁ＥＣＳ９００Ｂの一部の概略図である。ＥＣＳ９００Ｂは、ＯＮコンバータから絶縁されていないため、非絶縁供給源とも称され、ＥＣＳ９００Ａと同様であるが、いくつかの変更点がある。より具体的には、ＥＣＳ９００Ｂは、ノードＮＦ、ＮＦＦが共に電子的に結合され、また、ノードＮＧ、ＮＧＧが共に電子的に結合されるように９００Ａを変更することによって形成される。結合されたノード間の要素は、明瞭とするために、取り除かれている（例えば図９Ａ及び図９Ｂ）。したがって、ＥＣＳ９００Ｂでは、ＥＣＳ９００Ａのオン−フライバックコンバータは取り除かれ、ノードＮＦにおけるライン電圧は、整流器ブリッジ９６６を介して得られる＋５Ｖの供給源に直接的に結合される。
【００５５】
図１０Ａ乃至図１０Ｆは、これらのＥＣＳの信号波形を示す。より具体的には、図１０Ａは、本システムの実施形態に係る非絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を表すグラフ１０００Ａを示す。図１０Ｂは、非絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を表すグラフ１０００Ｂを示す。グラフ１０００Ａは、４０Ｗの（白熱）負荷を駆動し、低電圧出力部において１ワットの定電圧電力を提供する非絶縁フライバックコンバータの波形を示す。同様に、グラフ１０００Ｂでは、フライバックコンバータは、８００ワットの負荷を駆動し、１ワットの低電圧出力を提供している。
【００５６】
図１０Ｃは、絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を表すグラフ１０００Ｃを示し、図１０Ｄは、図９の絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を表すグラフ１０００Ｄを示す。グラフ１０００Ｃは、４０Ｗの（白熱）負荷を駆動し、１ワットの低電圧出力を提供する絶縁フライバックコンバータ９００Ａの波形を示す。同様に、グラフ１０００Ｄでは、絶縁フライバックコンバータ９００Ａは、８００ワットの負荷を駆動し、１ワットの低電圧出力を提供している。
【００５７】
図１０Ｅは、図９Ａの非絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を表すグラフ１０００Ｅを示し、図１０Ｆは、絶縁フライバックコンバータの電圧及び電流の波形を表すグラフ１０００Ｆを示す。グラフ１０００Ｅを参照するに、２３ＷのＣＦＬｉ負荷を駆動し、１ワットの低電圧出力を提供する非絶縁フライバックコンバータの波形が示されている。同様に、グラフ１０００Ｆでは、非絶縁フライバックコンバータ９００Ａが、２３ＷのＣＦＬｉ負荷を駆動し、１ワットの低電圧出力を提供している。
【００５８】
グラフ１０００Ａ乃至グラフ１０００Ｆに関して、波形は、端子９０９＋、９０９−間（例えばコンデンサ９２１の両端間）の低電圧バス電圧（例えばＶｂｕｓ）が減少するにつれて、電圧歪みが減少することを示す。軽いランプ負荷では、電圧歪みは増加することもある。しかし、（例えばＥＣＳの）低い内部電力引出が歪みを減少することができる。電圧リップルは、軽いランプ負荷において、より大きい。また、本システムのフライバックトランスの実施形態は更に、図１０Ｅ及び図１０Ｆに示されるものとは異なる最小負荷要件を有するＣＦＬ及び発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプといった非ＰＦ補正ランプで動作することも可能である。
【００５９】
絶縁及び非絶縁ＥＣＳの両方の実施形態のスイッチ（例えばＭＯＳＦＥＴ）９６３、９６５のスイッチング損失が、表２及び表３を参照して以下に示される。更に、「ＥＷＳ」との用語は、本システムの実施形態に係るＥＣＳを指している。
【表２】
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【表３】
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【００６０】
図９Ａに示されるＥＣＳの最小負荷に関して、本システムの実施形態に係る絶縁ＥＣＳ（例えば９００Ａ）は、約２４Ｗの最小負荷を必要とする一方で、非絶縁ＥＣＳは、５６Ｗの最小負荷を必要とすることが決定されている。しかし、非絶縁ＥＣＳは、負荷電圧（Ｖ−ｌｏａｄ）に約６％の最悪の降下を有する一方で、絶縁ＥＣＳは、負荷電圧に約１４％の最悪の降下を有することが分かっている。これらの結果は、以下の表４及び図５に、それぞれ、絶縁ＥＣＳ及び非絶縁ＥＣＳについて示される。
【表４】
2015515092.tif 000006
【表５】
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【００６１】
表６及び表７は、様々な負荷、及び、ＤＣ  ＯＮバス値又はＤＣ  ＯＦＦバス値に対する出力（負荷）歪みを示す。絶縁ＥＣＳは、等価の非絶縁ＥＣＳが必要とするよりも高いＤＣバス電圧を必要とすることが見てとれる。出力電圧歪み（ＶＴＨＤ）によって示されるように、高いＤＣバス電圧は、ライン（Ｌ）電圧における高い歪みに寄与する。これは更に、ＥＣＳの両端間に高い電圧をもたらす。更に、ＯＮ−コンバータ内の（ＯＮバスにおける）高ＤＣバス電圧は、高電圧ＦＥＴを必要とし、高電圧ＦＥＴが経験する高いオン抵抗の結果として、これらのデバイスにおける高い電力損失につながる。
【表６】
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【表７】
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【００６２】
図１１は、本システムの実施形態に係る図９ＡのＯＦＦコンバータ９０１に対応するＯＦＦコンバータ１１００の一部を示す。ＯＦＦコンバータ１１００は、約１．０Ｗの低電圧出力電力を供給する任意の適切なフライバックコンバータを含む。本システムの実施形態によれば、重要な考慮事項は、負荷下で起動する能力である。以下の表８は、本システムの実施形態に係るＯＦＦコンバータ１１００を含むＥＣＳについての様々な負荷に対する実験結果を示す。幾つかの負荷タイプが示されるが、他の負荷タイプも想定される。更に、表８では、データは、１０８Ｖの低ライン（Ｌ）電圧を使用して得られる。本システムの実施形態によれば、本供給源の最悪条件は、１０８Ｖ（１２０Ｖの−１０％）の低ライン電圧であると決定された。したがって、この電圧に対するテスト結果が示される。
【表８】
2015515092.tif 000010
【００６３】
図１２Ａは、本システムの実施形態に従って表８に示されるスイッチ負荷を駆動するＥＣＳに対応するスタートアップ波形のグラフ１２００Ａ及び１２００Ｂを示す。図１２Ｂは、本システムの実施形態に従って表８に示されるスイッチ負荷を駆動するＥＣＳに対応するグラフ１２００Ｃ及び１２００Ｄを示す。即ち、グラフ１２００Ａ、１２００Ｂ、１２００Ｃ及び１２００Ｄには、それぞれ、４０Ｗの白熱電球、電子安定器（５０ｍＷの負荷）、安定器の両端間に４７０ｎＦを有する電子安定器、及びＣＦＬ（１６Ｗの負荷）のスタートアップ波形が示される。
【００６４】
図１３は、本システムの実施形態に係る図９Ａの絶縁供給源９００Ａに対応するＯＮコンバータ１３００の一部を示す。ＯＮコンバータ１３００は、図９Ａの整流ブリッジ９６６と同様で、２つのダイオード１３Ｄ１、１３Ｄ２と、２つのＭＯＳＦＥＴ（以下、ＦＥＴ）１３６３（Ｑ１０）、１３６５（Ｑ１１）とを含む制御可能な整流ブリッジ１３６６を含む。ＦＥＴ（１３６３、１３６５）は、通常、ＯＦＦ状態にある。ＯＦＦ状態は、ＯＮバスの電流（例えば負荷電流（Ｉｄｏｎ））を、バスコンデンサ１３１７−１（Ｃ１１）、１３１７−２（Ｃ１４）に流す。ＦＥＴ（１３６３、１３６５）がオンである（したがって、導通状態にある）とき、ＯＮバスの負荷電流は、負荷にバイパスされる。比較器回路１３７７（又はコントローラ、論理ゲート等といった他の論理デバイス）が、ＯＮバス電圧を感知し、ＦＥＴ（１３６３、１３６５）のスイッチングを制御して、所望のＯＮバス電圧を達成する。１３１７−１（Ｃ１１）及び１３１７−２（Ｃ１４）の後のフライバックコンバータ１３７１は、端子１３８０における出力電圧（例えば５Ｖ供給）の絶縁を提供するように使用される。フライバックコンバータ１３７１は、トランス１３３１を含んでもよい。一次コンバータ１３７１の一次スイッチは、１３８７（Ｕ４）に含まれてもよい。ＯＮコンバータ１３００は、リレー１３８３（例えばＳ１を参照）が閉じられ、したがって、ライン（Ｌ）からの電力をＯＮバスに伝えているときに動作される。ＯＮコンバータ１３００の動作は、バスコンデンサ（１３１７−１、１３１７−２）を充電するＯＮバスの負荷電流（例えば図９Ａの負荷安定器を参照）に依存する。１つ以上の光電センサ１３８５が、出力電圧の特徴（例えば電流及び／又は電圧）に関する絶縁フィードバック情報を、論理デバイスに提供し、当該論理デバイスは、次に、電流がトランス１３３１の一次コイル１３１４を流れるように、フライバックコンバータ１３７１の一次スイッチを導通状態にトリガする。
【００６５】
非絶縁構成におけるこのコンバータについてスタートアップが検証される。フライバックコンバータの動作は停止され、コンデンサ１３１７−１の両端間の電圧のみが決定され、閾値電圧と比較される。この比較は、当該トポロジーが、必要に応じて、電源オンの状態の間に、高い負荷電流で開始するかどうかを決定するためになされる。以下に示される負荷は、１０８Ｖの低ライン（Ｌ）電圧について決定されている。スタートアップが得られた最大負荷は、以下に記録される。
【００６６】
以下の表９は、本システムの実施形態に係る図１３に示されるＯＮコンバータを含むＥＣＳによって給電される様々な負荷に対する実験結果を示す。他のタイプの負荷が駆動されることも想定される。更に、表９では、データは、１０８Ｖの低ライン（Ｌ）電圧を使用して得られた。
【表９】
2015515092.tif 000011
【００６７】
図１４Ａは、本システムの実施形態に従って表９に示されるＥＣＳのスタートアップ波形のグラフ１４００Ａ及び１４００Ｂを示す。図１４Ｂは、本システムの実施形態に従って表９に示されるＥＣＳのスタートアップ波形のグラフ１４００Ｃ及び１４００Ｄを示す。即ち、グラフ１４００Ａ、１４００Ｂ、１４００Ｃ及び１４００Ｄには、それぞれ、４０Ｗの白熱電球（１２００ｍＷの負荷）、電子安定器（１１００ｍＷの負荷）、ＣＦＬ（１６Ｗ）（９００ｍＷの負荷）及びファン（Fan）（７５０ｍＷの負荷）のスタートアップ波形が示される。波形は、入力電流（Ｉｄｏｎ）、及び、ＭＯＳＦＥＴ（１３６３（Ｑ１０）、１３６５（Ｑ１１））ゲート電圧を示す。
【００６８】
図１５は、本システムの実施形態に従って、表９に記載されるＥＣＳ負荷の組み合わせに対する、ＯＦＦコンバータからＯＮコンバータへの移行とその戻りの移行とのグラフ１５００Ａ及び１５００Ｂを示す。５Ｖの（出力）供給は、５Ｖよりも上に維持され、それにより、ＥＣＳの低電圧回路の低電圧電力の安定供給が確実にされていることが見てとれる。より具体的には、グラフ１５００Ａは、４０Ｗの白熱灯を負荷として使用した場合のＯＦＦコンバータからＯＮコンバータへの移行を示し、グラフ１５００Ｂは、４０Ｗの白熱灯を負荷として使用した場合のＯＮコンバータからＯＦＦコンバータへの移行を示す。入力電流信号（例えばＡＣ入力）、低電圧出力（５Ｖ供給）、及び、主スイッチ（例えばリレーＳ１）を制御するためのリレー制御信号（例えばリレー駆動信号）の波形が示される。
【００６９】
したがって、本システムは、調光器／スイッチの低電圧回路を駆動するのに適した低電圧電源を含むデジタル制御式ニュートラルレス調光器／スイッチを提供する。本システムの実施形態に係るニュートラルレス調光器は、ライン（Ｌ）導体及びスイッチドホット（Ｒ）導体のみに結合され、正確に動作するのにニュートラル（Ｎ）線に結合される必要がない。更に、内部の低電圧電源は、動作状態（例えばＯＮ又はＯＦＦであるかどうか）に関係なく、所望の電圧において低電圧を供給する。絶縁が提供される一方で、動作のための情報を送信及び／又は受信するワイヤレス送受信部の動作のために十分な電力が生成される。したがって、例えばユーザは、ＯＮ及び／又はＯＦＦコマンドを、ＥＣＳにワイヤレスに送信することができる。
【００７０】
本システムは更に、ライン（Ｌ）接続部及びニュートラル（Ｎ）接続部を入力部として含む従来の電子ワイヤレススイッチ（ＥＷＳ）といった３線式調光器に組み込まれてもよい。ＥＷＳは、ＵＳＢコネクタといったコネクタを使用して、フィールドプログラム可能である。プログラミング又は修復の間、１つ以上の低電圧（ＬＶ）ボードがＥＷＳから取り外される。フィールドプログラム可能性によって、ソフトウェア更新、特徴変更、及び／又は、トラブルシューティング作業を行うことができる。しかし、ＬＶボードが取り外されると、幾つかの実施形態では、供給（例えばライン（Ｌ））コネクタが露出し、感電の危険性が生じる。したがって、本システムは、２線式ニュートラルレススイッチ／調光器について絶縁される安定した供給を生成するシステム及び方法を提供する。
【００７１】
したがって、本システムは、絶縁を提供するように、既存のＥＣＳに組み込まれてもよい。この絶縁は、容易で安全なフィールドプログラミング及びトラブルシューティングを提供する。更に、本システムの実施形態に従ってＥＣＳを動作させ、トラブルシューティングを行い、及び／又はプログラムする（例えば有線及び／又は無線の送信方法を使用する）遠隔制御アプリケーションも想定される。
【００７２】
図１６は、本システムの実施形態に係るシステム１６００（例えばピア、サーバ等）の一部を示す。例えば本システムの一部は、メモリ１６２０、レンダリングデバイス（例えばディスプレイ、スピーカ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等）１６３０、センサ１６６０、出力部１６４０（例えばＳＭ、ＤＩＭ等）及びユーザ入力デバイス１６７０のうちの１つ以上に動作可能に結合されるプロセッサ１６１０を含む。メモリ１６２０は、アプリケーションデータ、及び、説明された動作に関する他のデータを記憶する任意のタイプのデバイスであってよい。センサ１６００は、ライン（Ｌ）電圧の振幅、波形及び／若しくは位相、内部並びに／又は負荷電圧の波形といった特徴に関する情報（例えばＺＣＩ）を提供するゼロ交差センサといった振幅及び／又は位相センサのうちの１つ以上を含んでもよい。アプリケーションデータ及び他のデータは、本システムに従って動作行為を実行するようにプロセッサ１６１０を設定する（例えばプログラミングする）ために、プロセッサ１６１０によって受信される。このように設定されたプロセッサ１６１０は、本システムに従って実行するのに特に適した特殊目的マシンとなる。
【００７３】
動作行為は、ＥＣＳ（例えば調光器又はスイッチ）の動作を制御することを含む。ユーザ入力デバイス１６７０は、ユーザ又は中央コントローラから（例えば有線又は無線受信器を介して）ＯＮ、ＯＦＦ及び／又は調光選択といった動作コマンドを受信する。ユーザ入力デバイス１６７０は、例えばスイッチ、タッチパッド、キーボード、又は、タッチ感応型ディスプレイを含む他のデバイスを含み、これらは、スタンドアロンであっても、調光器、光ユニット、又は、任意の動作可能なリンクを介してプロセッサ１６１０と通信する他のデバイスの一部といったシステムの一部であってもよい。ユーザ入力デバイス１６７０は、ユーザ、及び／又は、本明細書に説明されるようなＵＩ内のイネーブリングインタラクションを含むプロセッサ１６１０とインタラクトするために動作可能である。プロセッサ１６１０は、ワイヤレス照明制御リンクといった任意の動作可能なリンクを介して調光選択を受信してもよい。当然ながら、プロセッサ１６１０、メモリ１６２０、ディスプレイ１６３０及び／又はユーザ入力デバイス１６７０は、全部又はその一部が、コンピュータシステム又は他のデバイスの一部であってよい。
【００７４】
本システムの方法は、コンピュータソフトウェアプログラムによって実行されるのに特に適しており、当該プログラムは、本システムによって説明された及び／又は想定される個別のステップ又は行為の１つ又は複数に対応するモジュールを含む。当該プログラムは、当然ながら、集積チップ、周辺デバイス、又は、メモリ１６２０若しくはプロセッサ１６１０に結合された他のメモリといったメモリといったコンピュータ可読媒体において具現化される。
【００７５】
メモリ１６２０内に含まれるプログラム及び／又はプログラム部は、本明細書に開示された方法、動作行為及び機能を実施するようにプロセッサ１６２０を設定する。メモリ１６２０は、例えばクライアント及び／若しくはサーバ、又は、ローカル及びプロセッサ１６１０間で分散配置されてもよい。追加のプロセッサが提供されて分散配置されても単体であってもよい。更に、「メモリ」との用語は、プロセッサ１６１０がアクセス可能であるアドレス可能な空間におけるアドレスから読出しできる又は当該アドレスに書き込みできる任意の情報を含むように十分に広く解釈されるべきである。この定義に基づけば、ネットワークを介してアクセス可能な情報も、依然として、メモリ１６２０内にある。これは、例えばプロセッサ１６１０は、本システムの実施形態に従って、動作のためにネットワークから情報を取り出してもよいからである。
【００７６】
プロセッサ１６１０は、ユーザ入力デバイス１６７０、センサ１６６０及びネットワークの他のデバイス（例えば中央又は分散配置された照明コントローラ等）からの入力信号に応えて、制御信号を提供する及び／又は動作を実行するように、また、メモリ１６２０に記憶された命令を実行するように動作可能である。プロセッサ１６１０は、特定用途向け又は汎用集積回路であってよい。更に、プロセッサ１６１０は、本システムに従って実行する専用プロセッサ、又は、多くある機能のうちの１つのみが本システムに従って実行するように動作する汎用プロセッサであってもよい。プロセッサ１６１０は、プログラム部、複数のプログラムセグメントを使用して動作するか、又は、専用若しくは多目的集積回路を使用するハードウェアデバイスであってもよい。本システムの更なる変形態様は、当業者には容易に想到できよう。当該変形態様は、以下の請求の範囲に含まれる。
【００７７】
最後に、上記の説明は、本システムの例示に過ぎず、添付の請求項を任意の特定の実施形態又は実施形態群に限定するものとして解釈されるべきではない。したがって、本システムは、例示的な実施形態を参照して説明されたが、当然ながら、多数の改良点及び代替実施形態が、以下の特許請求の範囲に記載される本システムの広義かつ意図する精神及び範囲から逸脱することなく、当業者には考えられよう。更に、本明細書に含まれるセクションの見出しは、審査を容易とするために含まれるが、本システムの範囲を限定することを意図していない。したがって、明細書及び図面は、例示的に見なされるべきであり、添付の請求項の範囲を限定することを意図していない。
【００７８】
添付の請求項を解釈する際に、以下の通りに理解されるべきである。
ａ）「含む」との用語は、所与の請求項において列挙されるもの以外の要素又は行為の存在を排除するものではない。
ｂ）要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」との用語は、当該要素が複数存在することを排除するものではない。
ｃ）請求項における任意の参照符号は、その範囲を制限するものではない。
ｄ）幾つかの「手段」が同一のアイテム若しくはハードウェア又はソフトウェアが実装された構造体若しくは機能によって表される。
ｅ）開示された要素はいずれもハードウェア部（例えば離散及び集積電子回路）、ソフトウェア部（例えばコンピュータプログラミング）又はそれらの任意の組み合わせから構成されてもよい。
ｆ）ハードウェア部は、アナログ部及びデジタル部の片方又は両方から構成されてもよい。
ｇ）開示されたデバイス又はその一部はいずれも、特に明記されない限り、更なる部分となるように互いに組み合わされても又は分離されてもよい。
ｈ）特に明記されない限り、行為又はステップの特定の順序を必要とすることを意図していない。
ｉ）「複数」の要素の「複数」との用語には、請求項に係る要素のうちの２つ以上を含み、要素の特定の数の範囲を示唆するものではなく、つまり、複数の要素とは、わずか２つの要素であってもよく、また、測定できない数の要素を含んでもよい。
【図５Ａ】
2015515092.tif 000012
【図５Ｂ】
2015515092.tif 000013
【図５Ｃ】
2015515092.tif 000014
【図７Ａ】
2015515092.tif 000015
【図７Ｂ】
2015515092.tif 000016
【図８Ａ】
2015515092.tif 000017
【図８Ａ−Ｉ】
2015515092.tif 000018
【図８Ａ−ＩＩ】
2015515092.tif 000019
【図８Ｂ】
2015515092.tif 000020
【図８Ｂ−Ｉ】
2015515092.tif 000021
【図８Ｂ−ＩＩ】
2015515092.tif 000022
【図１０Ａ】
2015515092.tif 000023
【図１０Ｂ】
2015515092.tif 000024
【図１０Ｃ】
2015515092.tif 000025
【図１０Ｄ】
2015515092.tif 000026
【図１０Ｅ】
2015515092.tif 000027
【図１０Ｆ】
2015515092.tif 000028
【図１１】
2015515092.tif 000029
【図１２Ａ】
2015515092.tif 000030
【図１２Ｂ】
2015515092.tif 000031
【図１３】
2015515092.tif 000032
【図１３−Ｉ】
2015515092.tif 000033
【図１３−ＩＩ】
2015515092.tif 000034
【図１４Ａ】
2015515092.tif 000035
【図１４Ｂ】
2015515092.tif 000036
【図１５】
2015515092.tif 000037
【図１】
2015515092.tif 000038
【図２Ａ】
2015515092.tif 000039
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2015515092.tif 000041
【図３】
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【図４】
2015515092.tif 000043
【図６Ａ】
2015515092.tif 000044
【図６Ｂ】
2015515092.tif 000045
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
2015515092.tif 000047
【図１６】
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【国際調査報告】
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2015515092.tif 000051