(57)【要約】  交流電流（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る調光器スイッチ１００−ｘ、２００、４００、６００、７００Ａ、７００Ｂ、１２００であって、当該調光器スイッチは、ＡＣ源と負荷との間に結合され、また、トリガされると、ＡＣ源の１つ以上の半サイクルのうちの対応する半サイクルの間、ＡＣ源から負荷に制御された電力量を供給するように導通する、ＡＣ用のトライオード（トライアック）２０８、４０８、６１２を含む。調光器スイッチは、イネーブルされた後、充電されると、トライアックをトリガする第１及び第２のトリガ発生回路６０６、６０８を含む。トリガ発生回路のうちの１つ以上の回路は、自己平衡型トリガ発生回路である。調光器スイッチは更に、第１又は第２のトリガ発生回路のうちの１つ以上の回路を選択し、その後、当該回路をイネーブルするコントローラ４１２、６０２、１２１０を含む。
2015509270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流源から負荷に供給される電力量を制御するように前記交流電流源及び前記負荷に結合される調光器スイッチであって、
前記交流電流源と前記負荷との間に結合され、また、トリガされると、前記交流電流源の対応する半サイクルの間、前記交流電流源から前記負荷に制御された電力量を供給するように、制御可能な双方向性半導体スイッチを導通させる制御ラインを有する、前記制御可能な双方向性半導体スイッチと、
前記制御ラインに結合され、前記制御可能な双方向性半導体スイッチをトリガする第１及び第２のトリガ発生回路と、
コントローラと、
を含み、
前記コントローラは、
前記交流電流源の電圧波形の１つ以上の半サイクルの間の１つ以上のゼロ交差に関する情報を含む前記交流電流源の特性に関する感知情報を受信し、
前記感知情報、前記調光器スイッチの動作状態及び調光選択のうちの１つ以上に基づいてイネーブルにされるべき１つの前記第１又は第２のトリガ発生回路を選択し、
選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路を充電するようにイネーブルにし、
選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路が閾値充電に到達すると、選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路は、前記１つ以上の半サイクルのうちの対応する半サイクルの間、導通するように前記制御可能な双方向性半導体スイッチをトリガし、前記交流電流源から前記負荷に電力を供給する、調光器スイッチ。
【請求項２】
前記閾値充電は、対応する前記第１及び第２のトリガ発生回路の充電時間が経過すると実質的に到達される、請求項１に記載の調光器スイッチ。
【請求項３】
前記第１及び第２のトリガ発生回路のそれぞれの充電時間は、互いに異なる、請求項１に記載の調光器スイッチ。
【請求項４】
前記調光器スイッチの入力部及び出力部として、それぞれ、前記交流電流源に結合されるソースライン及び前記負荷に結合される負荷ラインしか含まない、請求項１に記載の調光器スイッチ。
【請求項５】
前記第１及び第２のトリガ発生回路の両方に結合されるコンデンサを更に含み、充電の際、前記第１及び第２のトリガ発生回路のうちの少なくとも一方が、前記コンデンサを充電する、請求項１に記載の調光器スイッチ。
【請求項６】
前記コントローラは、前記調光器スイッチの動作状態に従って、前記第１又は第２のトリガ発生回路を選択する、請求項５に記載の調光器スイッチ。
【請求項７】
前記第１及び第２のトリガ発生回路のうちの一方又は両方は、自己平衡型トリガ発生回路を含む、請求項４に記載の調光器スイッチ。
【請求項８】
交流電流源から負荷に供給される電力量を制御するように前記交流電流源及び前記負荷に結合される調光器スイッチを動作させる方法であって、前記方法は、プロセッサによって実行されるステップ、即ち、
前記交流電流源の電圧波形の１つ以上の半サイクルの間の１つ以上のゼロ交差に関する情報を含む前記交流電流源の特性に関する感知情報を受信するステップと、
前記感知情報、前記調光器スイッチの動作状態及び調光選択のうちの１つ以上に基づいて前記第１又は第２のトリガ発生回路を選択するステップと、
選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路を充電するようにイネーブルにするステップと、
を含み、
選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路が閾値充電に到達すると、選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路は、前記交流電流源の対応する半サイクルの間、導通するように制御可能な双方向性半導体スイッチをトリガし、前記交流電流源から前記負荷に電力を供給する、方法。
【請求項９】
前記閾値充電は、対応する前記第１及び第２のトリガ発生回路の充電時間が経過すると実質的に到達される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２のトリガ発生回路のそれぞれの充電時間は、互いに異なるように設定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路を充電するようにイネーブルにする前記ステップは、前記感知情報、前記調光器スイッチの前記動作状態及び前記調光選択のうちの１つ以上に従って、前記イネーブルにするステップを変調するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２のトリガ発生回路のうちの選択されたトリガ発生回路ではないトリガ発生回路をディスイネーブルにするステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記調光選択に従って、第１及び第２の調光状態のうちの選択された調光状態を決定するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の調光状態において前記第１及び第２のトリガ発生回路のうちの一方を選択し、前記第２の調光状態において前記第１及び第２のトリガ発生回路のうちのもう一方を選択するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータ可読で非一時的なメモリ媒体上に記憶され、交流電流源から負荷に供給される電力量を制御するように前記交流電流源及び前記負荷に結合される調光器スイッチを動作させるコンピュータプログラムであって、
前記交流電流源の電圧波形のゼロ交差に関する情報を含む前記交流電流源の特性に関する感知情報を受信し、
前記感知情報、前記調光器スイッチの動作状態及びユーザ入力情報のうちの１つ以上に基づいて第１又は第２のトリガ発生回路を選択し、
選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路を充電するようにイネーブルにし、
選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路が閾値充電に到達すると、選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路は、前記交流電流源の対応する半サイクルの間、導通するように制御可能な双方向性半導体スイッチをトリガし、前記交流電流源から前記負荷に電力を供給する、プログラム部を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１６】
前記プログラム部は更に、前記調光器スイッチのユーザインターフェースから調光選択を受信する、請求項１５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１７】
前記プログラム部は更に、前記感知情報、前記調光器スイッチの動作状態及び調光選択のうちの１つ以上に従って、選択された前記第１又は第２のトリガ発生回路をイネーブルすることを変調する、請求項１５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１８】
前記プログラム部は更に、前記第１及び第２のトリガ発生回路のうちの選択されたトリガ発生回路ではないトリガ発生回路をディスイネーブルする、請求項１５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１９】
前記プログラム部は更に、前記調光選択に従って、第１及び第２の調光状態のうちの選択された調光状態を決定する、請求項１５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２０】
交流電流源から負荷に供給される電力量を制御するように前記交流電流源及び前記負荷に結合される調光器スイッチであって、
前記交流電流源と前記負荷との間に結合され、また、トリガされると、前記交流電流源の複数の半サイクルのうちの対応する半サイクルの間、前記交流電流源から前記負荷に制御された電力量を供給するように、制御可能な双方向性半導体スイッチを導通させる制御ラインを有する、前記制御可能な双方向性半導体スイッチと、
前記制御ラインに結合され、前記制御可能な双方向性半導体スイッチをトリガする第１及び第２のトリガ発生回路と、
コントローラと、
を含み、
前記第１のトリガ発生回路は、前記第１のトリガ発生回路が閾値充電に到達すると、１つ以上の半サイクルのうちの対応する半サイクルの間、導通するように前記制御可能な双方向性半導体スイッチをトリガし、前記交流電圧源から前記負荷に電力を供給する自己平衡型トリガ発生回路であり、
前記コントローラは、
前記交流電圧源の、前記交流電圧源の電圧波形に関する情報を含む特性に関する感知情報を受信し、
前記感知情報に従って、前記複数の半サイクルのうちの少なくとも１つの半サイクルの間、前記交流電流源の前記電圧波形のゼロ交差を感知し、
前記感知情報及び調光選択に従って、前記複数の半サイクルのうちの前記少なくとも１つの半サイクルについて、位相カットのための遅延期間を決定し、
前記遅延期間が経過したかどうかを決定し、
前記遅延期間が経過したと決定されると、前記複数の半サイクルのうちの前記少なくとも１つの半サイクルの間、前記制御可能な双方向性半導体スイッチをトリガするように前記第２のトリガ発生回路をイネーブルにし、
前記第１のトリガ発生回路を選択的にディスイネーブルにする、調光器スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２線式デジタル調光器、より具体的には、ニュートラル線のない回路に適し、リーディングエッジ調光可能ランプドライバと共に動作でき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】
近頃、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び蛍光灯は、寿命が長いこと、効率及び照明スペクトルが広いことを含む多くの理由から、天井及び／又は壁の固定具におけるレトロフィットランプとして人気を博している。これらのランプは、多くの場合、天井又は壁の固定具内にあり、通常、２つの一般的なタイプ、即ち、フィード・アット・スイッチ（ＦＡＳ）タイプ又はフィード・アット・ランプ（ＦＡＬ）タイプである回路に接続される。これらの回路タイプは共に、通常、配電箱内に取付けられる単極といったスイッチ又は調光器スイッチによってオン又はオフに切り替えられる。これらの回路は、図１Ａ及び図１Ｂを参照して説明される。図１Ａは、ＦＡＬタイプの回路を示し、図１Ｂは、ＦＡＳタイプの回路を示す。図１Ａを参照すると、ライン（Ｌ）導体（例えばホット、ソース又は主電源）及びニュートラル（Ｎ）導体が、主電源配線１０２Ａから配電箱１０４内へと延在している。ニュートラル（Ｎ）導体は、配電箱１０４Ａから、壁又は天井の接続箱１０６Ａを介して、負荷１０８Ａへと続く。スイッチ１１０Ａが、ライン（Ｌ）導体と直列に接続され、負荷をオン及びオフに切り替えられるように、負荷１０８Ａに給電する。対照的に、図１Ｂに示されるＦＡＳタイプの回路では、ライン（Ｌ）導体及びニュートラル（Ｎ）導体は、主電源配線１０２Ｂから、壁又は天井の接続箱１０６Ｂへと直接給電し、ライン（Ｌ）導体は、そこから接続箱１０４Ｂへと延在するスイッチングループを形成するように続く。スイッチ１１０Ｂが、ライン（Ｌ）導体と直列に接続され、負荷１０８Ｂをオン及びオフに切り替えられるように、負荷１０８Ｂに給電する。接続箱１０６Ａ、１０６Ｂを比較してみると、接続箱１０６Ｂは、ニュートラル（Ｎ）導体を有さないことが見て取れ、したがって、「ニュートラルレス（neutralless）」接続箱（ＮＪＢ）として知られている。ニュートラル（Ｎ）導管がないことは、通常、白熱灯をデジタル制御スイッチを用いて駆動する場合には問題ではないが、ＬＥＤドライバ、（例えば蛍光灯を駆動する）蛍光安定器等といった電子ドライバを、デジタル制御調光器等といったデジタル制御スイッチを用いて駆動する場合には、通常、問題である。したがって、従来のデジタル制御調光器は、蛍光安定器を駆動する場合は、ＮＪＢに適合しない。これは、蛍光安定器のインピーダンスが、通常、始動中に不安定であるという事実による。したがって、安定器の両端間の電圧は、振幅の減少及び／又は位相シフトを経験する。したがって、従来のデジタル調光器は、適切な動作のためには必要である、ライン（Ｌ）端子と負荷（Ｌｄ）端子との電圧をモニタリングすることによって電圧のゼロ交差を正確に検出することができない。更に、オフ状態では、電子安定器は、実質的に開回路として機能し、非常に制限された電流のみが安定器を通過できる。この電流は、通常、例えば数百マイクロアンペアから数ミリアンペアで測定される。したがって、この制限された電流を使用して生成可能で、スイッチがオフ状態にある場合に電子安定器に結合された２線式スイッチの内部回路に供給される電力も、非常に制限され、また、多くの場合、２線式スイッチの内部回路を適切に動作させるには不十分���ある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、「ニュートラルレス（neutralless）」回路で動作可能で、蛍光安定器及びランプ等といった負荷を駆動するデジタル制御調光器スイッチが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、交流電流（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る調光器スイッチであって、ＡＣ源と負荷との間に結合され、また、トリガされると、ＡＣ源の対応する半サイクルの間、ＡＣ源から負荷に制御された電力量を供給するように、制御可能な双方向性半導体スイッチ（ＣＢＳＳ）を導通させる制御ラインを有する、当該制御可能な双方向性半導体スイッチと、制御ラインに結合され、ＣＢＳＳをトリガする第１及び第２のトリガ発生回路と、コントローラとを含み、当該コントローラは、ＡＣ源の特性に関する感知情報を受信し、感知情報、調光器の動作状態及び調光選択のうちの１つ以上に基づいてイネーブルにされるべき１つの第１又は第２のトリガ発生回路を選択し、選択された第１又は第２のトリガ発生回路を充電するようにイネーブルにし、特性は、ＡＣ源の電圧波形の１つ以上の半サイクルの間の１つ以上のゼロ交差に関する情報を含み、選択された第１又は第２のトリガ発生回路が閾値充電に到達すると、当該選択された第１又は第２のトリガ発生回路は、１つ以上の半サイクルのうちの対応する半サイクルの間、導通するようにＣＢＳＳをトリガし、ＡＣ源から負荷に電力を供給する、調光器スイッチを開示する、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、これらは、明瞭とするために、文脈上、他の意味を示さない限り、それぞれ、一般的にシステムと呼ばれる）が開示される。
【０００５】
本発明の実施形態によれば、閾値充電は、対応する第１及び第２のトリガ発生回路の充電時間が経過すると実質的に到達されることが想定される。更に、第１及び第２のトリガ発生回路のそれぞれの充電時間は、互いに異なることが想定される。また、調光器スイッチは、調光器スイッチの入力部及び出力部として、それぞれ、ＡＣ源に結合されるソースライン及び負荷に結合される負荷ラインしか含まない。したがって、調光器スイッチは、単一の入力部及び単一の出力部しか有さない。更に、調光器スイッチは、第１及び第２のトリガ発生回路の両方に結合される共通の結合器を含み、充電の際、第１及び第２のトリガ発生回路が更に、当該共通のコンデンサを充電することが想定される。
【０００６】
コントローラは、調光器スイッチの動作状態に従って、第１又は第２のトリガ発生回路を選択することも想定される。更に、第１及び第２のトリガ発生回路のうちの一方又は両方は、自己平衡型トリガ発生回路を含むことが想定される。
【０００７】
本発明の更に別の態様では、交流電流（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る調光器スイッチを動作させる方法が開示される。当該方法は、プロセッサによって実行されるステップ、即ち、ＡＣ源の特性に関する感知情報を受信するステップと、感知情報、調光器の動作状態及び調光選択のうちの１つ以上に基づいて第１又は第２のトリガ発生回路を選択するステップと、選択された第１又は第２のトリガ発生回路を充電するようにイネーブルにするステップとを含み、当該特性は、ＡＣ源の電圧波形の１つ以上の半サイクルの間の１つ以上のゼロ交差に関する情報を含み、選択された第１又は第２のトリガ発生回路が閾値充電に到達すると、当該選択された第１又は第２のトリガ発生回路は、ＡＣ源の対応する半サイクルの間、導通するようにＣＢＳＳをトリガし、ＡＣ源から負荷に電力を供給する。
【０００８】
閾値充電は、対応する第１及び第２のトリガ発生回路の充電時間が経過すると実質的に到達されることも想定される。更に、第１及び第２のトリガ発生回路のそれぞれの充電時間は、互いに異なるように設定される。また、選択された第１又は第２のトリガ発生回路を充電するようにイネーブルにするステップは、感知情報、調光器の動作状態及び調光選択のうちの１つ以上に従って、当該イネーブルするステップを変調するステップを更に含む。更に、当該方法は、第１及び第２のトリガ発生回路のうちの選択されたトリガ発生回路ではないトリガ発生回路をディスイネーブルするステップを含む。当該方法は、調光選択に従って、第１及び第２の調光状態のうちの選択された調光状態を決定するステップを含むことが想定される。調光選択は、ユーザによって入力されても、（例えば有線又は無線送信方法を使用して）照明コントローラから受信されてもよい。また、当該方法は、第１の調光状態において第１及び第２のトリガ発生回路のうちの一方を選択し、第２の調光状態において第１及び第２のトリガ発生回路のうちのもう一方を選択するステップを含むことが想定される。
【０００９】
本発明の更に別の態様によれば、コンピュータ可読メモリ媒体上に記憶され、交流電流（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る調光器スイッチを動作させるコンピュータプログラムが開示される。当該コンピュータプログラムは、ＡＣ源の特性に関する感知情報を受信し、感知情報、調光器の動作状態及びユーザ入力情報のうちの１つ以上に基づいて第１又は第２のトリガ発生回路を選択し、選択された第１又は第２のトリガ発生回路を充電するようにイネーブルにし、当該特性は、ＡＣ源の電圧波形のゼロ交差に関する情報を含み、選択された第１又は第２のトリガ発生回路が閾値充電に到達すると、当該選択された第１又は第２のトリガ発生回路は、ＡＣ源の対応する半サイクルの間、導通するようにＣＢＳＳをトリガし、ＡＣ源から負荷に電力を供給する、プログラム部を含む。
【００１０】
プログラム部は更に、調光器スイッチのユーザインターフェースから調光選択を受信することが想定される。更に、プログラム部は更に、感知情報、調光器の動作状態及び調光選択のうちの１つ以上に従って、選択された第１又は第２のトリガ発生回路をイネーブルすることを変調することが想定される。また、プログラム部は更に、第１及び第２のトリガ発生回路のうちの選択されたトリガ発生回路ではないトリガ発生回路をディスイネーブルすることが想定される。プログラム部は更に、調光選択に従って、第１及び第２の調光状態のうちの選択された調光状態を決定する。
【００１１】
本発明の更なる態様によれば、交流電流（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る調光器スイッチが開示される。当該調光器スイッチは、ＡＣ源と負荷との間に結合され、また、トリガされると、ＡＣ源の複数の半サイクルのうちの対応する半サイクルの間、ＡＣ源から負荷に制御された電力量を供給するように、制御可能な双方向性半導体スイッチ（ＣＢＳＳ）を導通させる制御ライン（Ｇ）を有する、当該制御可能な双方向性半導体スイッチと、制御ラインに結合され、ＣＢＳＳをトリガする第１及び第２のトリガ発生回路と、コントローラとを含み、当該第１のトリガ発生回路は、当該第１のトリガ発生回路が閾値充電に到達すると、１つ以上の半サイクルのうちの対応する半サイクルの間、導通するようにＣＢＳＳをトリガし、ＡＣ源から負荷に電力を供給する自己平衡型トリガ発生回路であり、当該コントローラは、ＡＣ源の、当該ＡＣ源の電圧波形に関する情報を含む特性に関する感知情報を受信し、感知情報に従って、複数の半サイクルのうちの少なくとも１つの半サイクルの間、ＡＣ源の電圧波形のゼロ交差を感知し、感知情報及び調光選択に従って、複数の半サイクルのうちの少なくとも１つの半サイクルについて、位相カットのための遅延期間を決定し、遅延期間が経過したかどうかを決定し、遅延期間が経過したと決定されると、複数の半サイクルのうちの少なくとも１つの半サイクルの間、ＣＢＳＳをトリガするように第２のトリガ発生回路をイネーブルにし、第１のトリガ発生回路を選択的にディスイネーブルにする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明は、添付図面を参照して更に詳細に、また、ほんの一例として説明される。
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、フィード・アット・ランプ（ＦＡＬ）タイプの回路を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、フィード・アット・スイッチ（ＦＡＳ）タイプの回路を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態によるアナログのトライアック（交流電流用のトライオード）調光器の一部の回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による図２のトライアック調光器のライン（Ｌ）電圧（Ｖライン）に対する位相制御のグラフを示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、３つの入力部を有するマイクロプロセッサ制御デジタル調光器のブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、白熱灯が負荷として結合されている２線式マイクロプロセッサ制御調光器に相当する回路を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、蛍光安定器が負荷として結合されている２線式マイクロプロセッサ制御調光器に相当する回路を示す。
【図６】図６は、本発明の実施形態による２線式の入力部を有するデジタル制御調光器のブロック図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施形態による２線式の入力部を有するデジタル制御調光器の詳細ブロック図を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施形態による２線式デジタル制御調光器の詳細ブロック図を示す。
【図８】図８は、本発明の実施形態に従って、始動後の負荷電圧（Ｖ負荷）波形に対するライン（Ｌ）電圧（Ｖライン）のグラフを示す。
【図９】図９は、本発明の実施形態に従って、調光状態の間の負荷電圧（Ｖ負荷）波形に対するライン（Ｌ）電圧（Ｖライン）のグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態によるスイッチを含むトリガ発生回路の一部を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施形態によるスイッチを含むトリガ発生回路の一部を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の実施形態によるスイッチを含むトリガ発生回路の一部を示す。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態によるシステムの一部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下は、以下の図面と共に解釈されると、上記の特徴及び利点だけでなく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。以下の説明では、限定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べきであることは明らかであろう。更に、明瞭にすることを目的として、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、本発明の説明を曖昧としないために省略される。また、図面は、例示を目的として含まれたものであって、本発明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。添付の図面では、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。
【００１５】
本発明の説明を簡潔にすることを目的として、本明細書において使用される表現「動作可能に結合された」、「結合された」及びこれらの成語要素は、本発明に従った動作を可能にする、デバイス及び／又はその一部間の電気的な接続及び／又は機械的な接続といった接続を指す。
【００１６】
本発明は、白熱灯、蛍光灯、及び／若しくはＬＥＤタイプのランプといった様々なランプ、並びに／又は、リーディングエッジ調光可能ランプドライバ、蛍光安定器等といったランプドライバに適合するデジタル制御調光器を提供する。本発明のデジタル制御調光器は、操作の利便性、制御及び／又は効率を向上させる。更に、本発明の実施形態は、図１Ａ及び図１Ｂに示されるような回路といった２線式（即ち、「ニュートラルレス」タイプ）及び３線式（例えばニュートラル（Ｎ）を含む）照明回路に適合することを想定している。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、アナログ位相制御機能を有する２線式デジタル制御調光器が開示される。調光器は、主スイッチとしてトライアックといった制御可能な双方向性半導体スイッチを使用し、また、負荷にライン（Ｌ）電圧（例えば交流電流（ＡＣ）信号）を供給するように、負荷と直列に接続される。「オン」に切り替えられている場合、主スイッチは、調光設定（例えばフルオン、高調光、低調光、可変調光等）に従って負荷を調光するように、負荷に渡される電圧及び／又は電力を減少させるように、順位相の間はライン（Ｌ）を切断するように制御される。トリガ発生回路は、ライン（Ｌ）電圧の位相に対する主スイッチのタイミングを制御するように調節可能である調節可能なインピーダンスを有する抵抗器コンデンサ（ＲＣ）充電器回路を含む。調光器は、ＲＣ充電器回路の抵抗、したがって、インピーダンスを調節するように、電位差計、及び／又は、スライダ若しくはスライディングインターフェースタイプのスイッチといった調節可能な抵抗タイプのスイッチを含んでもよい。したがって、ＲＣ充電器回路のインピーダンスが、ライン（Ｌ）電圧の位相に対する主スイッチの（例えばトリガリングのための）タイミングを制御するので、それ（即ち、インピーダンス）は、調光器の負荷への電力出力を調節するように調節可能である。
【００１８】
図２は、本発明の実施形態によるアナログトライアック調光器２００の一部の回路図である。図３に、図２の調光器２００の入力電圧（例えばライン（Ｌ）電圧、即ち、Ｖライン）対出力電圧（例えばＶ負荷）のグラフが示される。
【００１９】
図２を参照すると、調光器２００は、負荷２０２に結合され、また、ＲＣ充電器回路２１８（以下、明瞭とするために、充電器回路と呼ぶ）、ＡＣ用の双方向性ダイオード（ダイアック）２０６、及び、トライアックといった制御可能な双方向性半導体スイッチ２０８のうちの１つ以上を有する制御回路２０１を含む。明瞭とするために、制御可能な双方向性半導体スイッチ２０８は、以下、トライアック２０８と呼ぶ。ダイアック２０６は、トライアック２０８を選択的にトリガ（例えば点弧）するように、コンデンサ２１０をトライアック２０８のゲートに選択的に結合させる。充電回路２１８は、互いにかつダイアック２０６に結合される、コンデンサ２１０と、調節可能な抵抗器（例えばスライダ）２１２といった抵抗器とを含む。コンデンサ２１０は、キャパシタンスＣを有し、調節可能な抵抗器２１２は、所与の所望の抵抗値に調節可能な可変抵抗Ｒｘを有する。充電回路２１８は、Ｒｘの各値につき、Ｃ及びＲｘに基づくＲＣ定数（ｋ）を有する。充電回路２１８をイネーブルにし、トライアック２０８をトリガするようにコンデンサ２１０を充電するように、抵抗器２１２をライン（Ｌ）に選択的に結合させるために、充電イネーブル（ＣＥ）スイッチ２１４が使用されてもよい。より具体的には、充電回路２１８がイネーブルにされると、抵抗器２１２がライン（Ｌ）に結合され、コンデンサ２１０を充電するために充電電流（ｉｃｃ）が抵抗器を通過する。抵抗器２１２の抵抗Ｒｘは、コンデンサ２１０の充電の速度を変化させるように制御される。ＣＥスイッチ２１４は、充電回路２１８をライン（Ｌ）から選択的に切り離す又は結合させるように、ＣＥスイッチ２１４を制御可能に開く又は閉じる制御信号（例えばイネーブル又は調光信号といったＥｎ）を受信する制御ラインを含んでもよい。
【００２０】
本発明の他の実施形態では、調光器は、複数の充電回路を含み、それぞれ、共通のコンデンサ（例えば２１０）及びダイアック（例えば２０６）に結合される、対応する抵抗器（要望に応じて調節可能であっても固定であってもよい）を含むことが想定される。これらの充電回路のそれぞれは、以下の図６の説明において以下に説明されるように、システムのプロセッサから受信される制御信号に従ってイネーブルにされる（例えばアクティブにされる）又はディスイネーブルにされる（例えば非アクティブにされる）。しかし、明瞭とするために、１つのＲＣ充電回路２１８のみが示される。更に、スイッチ２１４は、文脈上他の意味を示さない限り、この説明において、常に閉じた位置にあると想定する。
【００２１】
動作中、スイッチ２１４が閉じられると、コンデンサ２１０は、（ライン（Ｌ）を介して受信されるＡＣ信号である）ライン（Ｌ）電圧のゼロ交差後の正（又は負）の半サイクルの間に充電を始める。その後、コンデンサが充電するにつれて、コンデンサ２０１の両端間の電圧は、コンデンサ２１０の両端間の電圧がダイアック２０６のブレークオーバー電圧（又は降伏電圧とも呼ばれる）以上となるまで、増加する（例えばｔ１といった充電時間の終わりにおいて生じる）。その後及び電圧がブレークオーバー電圧を超えている間は、ダイアック２０６は導通し、コンデンサ２１０に、トライアック２０８のゲート（Ｇ）にトリガ電流（Ｉｔ）を放電する経路を与える。トリガ電流は、今度は、トライアック２０８を導通させるようにトリガ（例えば点弧）する。トライアック２０８のコンダクタンスは、負荷２０２（及び負荷端子（Ｌｄ））をライン（Ｌ）に、したがって、図３のグラフ３００の出力電圧（Ｖ負荷）によって示されるように、ライン（Ｌ）及びニュートラル（Ｎ）に亘って結合させる。サイクルを続けると、（例えばライン（Ｌ）から負荷２０２への）トライアック２０８を亘る主電流が、その保持値よりも下に減少するとすぐに、トライアック２０８は開き、負荷（Ｌ）はライン（Ｌ）から切り離されて半サイクルが完了する。次の半サイクルの間に、プロセスは、逆順に動作する。例えば次のゼロ交差後、逆充電電流（例えば−ｉｃｃ）が、電流半サイクルの充電間隔ｔ２（ただし、本実施例では、ｔ２＝ｔ１）の間に、コンデンサ２１０を充電する。コンデンサ２１０の両端間の電圧（の絶対値）が、ダイアック２０６のブレークオーバー（即ち、ブレークダウン）電圧（の絶対値）以上になる（例えば電流充電時間ｔ２の終わりにおいて生じる）と、ダイアック２０６は導通し、上記の通り、コンデンサ２１０に、トライアック２０８をトリガするトリガ電流（Ｉｔ）を放電する経路を与える。これは、前と同じように、負荷２０２をライン（Ｌ）に、したがって、上記の通り、ライン（Ｌ）及びニュートラル（Ｎ）に亘って結合させる。本発明の実施形態によれば、トライアック２０８は、対応する正又は負の半サイクルのゼロ交差後、各充電時間（例えばｔ１又はｔ２）が経過した後、自動的にトリガされ、これにより、制御された電力量が負荷２０２に供給される。調光器２００のこの部分は、自己平衡型トリガ発生回路として動作し、各サイクル又は半サイクルの開始点を固定するための、及び／又は、ライン（Ｌ）電圧波形に対する所望の位相においてトライアック２０８をトリガするためのデジタルゼロ交差検出回路といった特殊なゼロ交差検出回路を必要としない。
【００２２】
充電時間（例えばｔ１、ｔ２）に関して、この時間は、充電回路のＲＣ定数（ｋ）に関連するため、Ｒｘを増加させると、充電時間も増加される。同様に、Ｒｘを減少させると、充電時間（ｔ、ｔ２）も減少される。したがって、本発明の実施形態によれば、ライン（Ｌ）から負荷（Ｌｄ）に伝達される電力量を増加させるためには、値Ｒｘは、充電時間（ｔ１及びｔ２）を減少させるように減少され、これにより、トライアック２０８は、ライン（Ｌ）電圧のゼロ交差後、早めにトリガされる。逆に、ライン（Ｌ）から負荷（Ｌｄ）に伝達される電力量を減少させるためには、値Ｒｘは、充電時間（ｔ１及びｔ２）を増加させるように増加され、これにより、トライアック２０８は、ライン（Ｌ）電圧のゼロ交差後、遅めにトリガされる。
【００２３】
更に、本発明の実施形態による入力部に関して、調光器２００は、ライン（Ｌ）入力部及び負荷（Ｌｄ）入力部しか必要としないため、２つの入力部を有する又は「ニュートラルレス」調光器と呼ばれてもよい。
【００２４】
図４は、本発明の実施形態による、３つの入力部を有するマイクロプロセッサ制御デジタル調光器４００のブロック図の一部を示す。調光器４００は、ゼロ検出（ＺＤ）回路４１０、プロセッサ４１２、トライアック４０８といった主スイッチ及びトリガ発生回路４０６を含む。本実施形態では、トリガ発生回路４０６は、本明細書において更に説明されるように、２つ以上のトリガ発生回路を含んでもよい。調光器４００は、負荷４０２と直列に結合され、入力としてライン（Ｌ）（例えばＡＣ信号を含む）を受信し、また、負荷端子（Ｌｄ）を介して負荷４０２に供給される、切り替えられた出力を有する。ＺＤ回路４１０は、ライン（Ｌ）に結合され、電圧、位相及び／又は電流といったライン（Ｌ）波形の特性をサンプリングして、ライン（Ｌ）波形のゼロ交差を決定し、対応するゼロ交差情報（ＺＣＩ）を形成する。その後、ＺＤ回路４１０は、ＺＣＩをプロセッサ４１２に供給する。プロセッサ４１２は、ＺＣＩを分析し、ゼロ交差を検出すると、（例えば正しい位相カットが達成されるように）所定の遅延時間（例えばｔｄ）が経過するのを待ち、当該所定の遅延時間（例えばｔｄ）が経過したことを決定すると、負荷４０２をライン（Ｌ）に結合させるようにトライアック４０８をトリガするようにトリガ発生回路４０６に（例えばＤＩＭ信号を送信することによって）合図する。プロセッサ４１２は、ユーザによって入力される又は（例えば始動時に）調光器によって設定される調光設定（例えば５０％の出力、フル出力等）、調光器の現在の状態（例えば始動）、及び／又は、対応するトリガ発生回路４０６の遅延時間に従って、遅延時間（ｔｄ）を決定する。プロセッサ４１２は、このプロセスを、ライン（Ｌ）のＡＣ電圧波形の各サイクル又は半サイクルについて繰り返す。この構成では、ゼロ交差は、図２の調光器２００におけるように電圧を受動的にモニタリングするのとは対照的に、ライン（Ｌ）とニュートラル（Ｎ）との間の電圧を能動的にモニタリングすることによって検出される。ＺＤ回路４１０を再度参照すると、この回路は、別個の電源を更に含むか、又は、ライン（Ｌ）入力部とニュートラル（Ｎ）入力部との間の結合器によって調光器４００用の電力を受け取ってもよい。更に、プロセッサ４１２は、調光器４００の動作全体を制御し、また、（信号処理用の）マイクロプロセッサ及び／又は（ユーザから設定を受信するための及び／又はユーザの利便性のために情報をレンダリングするための（ハード又はソフト）キー又はスイッチといった）ユーザインターフェースを含んでもよい。調光器４００は、複数のトリガ発生回路４０６を含んでもよく、それぞれ、異なる対応遅延時間を有し、また、プロセッサ４１０によって選択的にイネーブル又はディスイネーブルされる。
【００２５】
図２の２線式「ニュートラルレス」調光器２００とは対照的に、調光器４００は、３線式調光器であり、オフのときでも、ニュートラル（Ｎ）入力部との接続を必要とする。
【００２６】
図２及び図６の２線式調光器の配線等価回路が、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、以下に説明される。
【００２７】
図５Ａは、白熱灯が負荷５０２Ａとして結合されている２線式マイクロプロセッサ制御調光器５０４Ａに相当する回路５０１Ａを示す。調光器５０４Ａ及び負荷５０２Ａは、調光器５０４の切り替えられた出力が負荷５０２Ａを駆動するように、直列に結合される。調光器５０４Ａは、ライン（Ｌ）に結合された入力部を有し、また、インピーダンスＲ−ｄｉｍｍｅｒを有する。負荷５０２Ａは、調光器５０４Ａの切り替えられた出力とニュートラル（Ｎ）との間に結合され、また、インピーダンスＲ−ｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｔを有する。負荷５０２Ａを構成する白熱灯の比較的低いインピーダンスによって、Ｒ−ｉｎｃａｎｄｅｓｃｅｎｔは、インピーダンスＲ−ｄｉｍｍｅｒに比べて非常に小さく、また、トライアック調光器がオフの場合、調光器５０４Ａの両端間の電圧は、ライン（Ｌ）のライン（Ｌ）電圧と同じ（又は実質的に同じ）と見なされる。したがって、調光器５０４Ａがオフの場合、そのプロセッサは、ライン（Ｌ）とニュートラル（Ｎ）との間の電圧をモニタリングするのではなく、ライン（Ｌ）と負荷端子（Ｌｔ）との間の電圧をモニタリングする。更に、この方法を使用すると、ライン（Ｌ）におけるＡＣ信号の振幅及び／又は位相が容易に決定される。
【００２８】
図５Ｂは、蛍光安定器が負荷５０２Ｂとして結合されている２線式マイクロプロセッサ制御調光器５０４Ｂに相当する回路５０１Ｂを示す。蛍光安定器である負荷５０２Ｂのインピーダンスは、通常、負荷５０２Ｂの始動時、不安定である。したがって、この回路は、調光器５０４Ｂの両端間の電圧の振幅減少及び／又は位相シフトを経験する。したがって、調光器５０４Ｂは、始動時、ライン（Ｌ）と負荷端子（Ｌｔ）との間の電圧をモニタリングすることによってでは、ゼロ交差を正確に検出することができない。そのため、調光器５０４Ｂは、ライン（Ｌ）電圧の振幅及び／又は位相を正確に決定することに問題があるが、これは、本発明の実施形態によって解決される。
【００２９】
図６は、本発明の実施形態による２線式の入力部を有するデジタル制御調光器のブロック図を示す。調光器６００は、プロセッサ６０２、ゼロ交差検出（ＺＣ）回路６０４、トライアック６１２といった双方向性半導体スイッチ並びに第１及び第２のトリガ発生回路６０６、６０８のうちの１つ以上を含む。各トリガ発生回路６０６、６０８は、トライアック６１２のゲート（Ｇ）に結合され、イネーブルされると、対応する半サイクルの間に、トライアック６１２をトリガする。調光器６００は、ライン（Ｌ）入力を受信し、また、調光器に直列に結合された負荷６１０（例えば蛍光灯）を駆動する切り替えられた出力を有する。したがって、負荷６１０は、調光器６００の切り替えられた出力と、ニュートラル（Ｎ）との間に結合される。
【００３０】
プロセッサ６０２は、調光器６００の動作全体を制御し、また、プロセッサ６０２の動作全体を制御するマイクロプロセッサ（μＰ）、並びに、ロッカースイッチ、トグルスイッチ及び／又は押しボタンスイッチといったユーザインターフェース（ＵＩ）のうちの１つ以上を含む。また、ＵＩは、それを用いてユーザが選択可能な調光レベルを設定する可変に調節可能なスイッチといった調光セレクタを含んでもよいことが想定される。更に、調光セレクタは、ハード又はソフトタイプのスイッチを含んでもよいことが想定される。例えば幾つかの実施形態では、調光セレクタは、ＵＩのタッチスクリーンディスプレイ上にレンダリングされるソフトタイプのスイッチであってもよいことが想定される。しかし、更に別の実施形態では、調光セレクタは、回転式スイッチ、スライド式スイッチ等といったハードタイプのスイッチで、調光器６００のオン／オフスイッチと一体にされてもよいことが想定される。ＵＩは、（例えばロッカー又は押しボタンスイッチを操作することによって入力される）オン／オフ切替えコマンド又は調光コマンドといったユーザからのコマンドを受信し、当該コマンドを適宜処理するように動作可能である。例えばトグルオン又はオフするコマンドに応答して、プロセッサ６０２は、対応するスイッチング（ＳＷ）及び／又は調光（ＤＩＭ）信号を形成し、これらの信号を、第１及び第２のトリガ発生回路６０６、６０８のうちの対応する回路に送信し、これにより、対応するトリガ発生回路６０６、６０８をイネーブル又はディスイネーブルする。したがって、プロセッサ６０２は、（例えば選択された調光レベルを示す）ユーザから受信した入力、ＺＣＩ及び／又は現在の状態の情報をサンプリングし、負荷６１０に供給される電力を制御するように対応するスイッチング（ＳＷ）及び調光（ＤＩＭ）信号を形成する。その後、プロセッサ６０２は、ＳＷ信号を第１のトリガ発生回路６０６に送信するか、及び／又は、ＤＩＭ信号を第２のトリガ発生回路６０８に送信する。例えば負荷がオンに切り替えられたことを検出すると、ＺＣ回路６０４によってプロセッサ６０２に供給されたＺＣＩがプロセッサ６０２によって分析され、ライン（Ｌ）電圧波形の位相、周波数及び／又はゼロ交差が決定される。
【００３１】
ＺＣ回路６０４は、ライン（Ｌ）に結合され、ライン（Ｌ）電圧をサンプリングし、ライン（Ｌ）電圧のゼロ交差、ライン（Ｌ）電圧の周波数、ライン（Ｌ）電圧の位相及びライン（Ｌ）電圧の振幅（Ａ）のうちの１つ以上を示す情報を含む対応するＺＣ情報（ＺＣＩ）を形成する。その後、ＺＣ回路６０４は、ＺＣＩを更なる処理のためにプロセッサ６０２に送信する。ＺＣ回路６０４は、調光器６００の内部動作用の電力を供給する電源を更に含んでもよい。例えば電源は、プロセッサ６０２等に動作電圧Ｖｃｃを供給する。Ｖｃｃは、電源によって出力されるまで、（例えばスイッチが「オフ」設定から最初に「オン」にされたときに生じる）始動の直後、ある時間の間遅延される。したがって、プロセッサ６０２は、電源からＶｃｃを受信するまで、ゼロ交差信号をサンプリングしない。そのため、調光器６００は、調光器６００の動作の始動及び／又は過渡位相の間といった特定の状況下において、トライアック６１２をトリガするように操作される第１のトリガ発生回路６０６といった自己平衡型トリガ発生回路を含んでもよい。
【００３２】
トライアック６１２は、ライン（Ｌ）と負荷６１０との間に結合される。したがって、トライアック６１２は、（トリガされると生じる）トライアック６１２が導通状態にある場合、負荷６１０に給電するように、負荷６１０をライン（Ｌ）に切替え可能に結合させ、（トライアックの保持電圧が閾値電圧よりも下に下がると生じる）トライアック６１２が非導通状態にある場合、負荷６１０をライン（Ｌ）電圧から（実質的に）切り離すことができる。したがって、調光器６００が、「オン」状態にある場合、トライアック６１２は、ライン（Ｌ）から負荷６１０に制御された電力量を供給するように、ライン（Ｌ）電圧のＡＣ信号波形の各半サイクルの間に、負荷６１０へのライン（Ｌ）電圧をオン及びオフに切り替えることができる。また、「オフ」状態にある場合、トラック６１２は、負荷６１０への給電をオフにするように、ライン（Ｌ）電圧を負荷６１０から実質的に切り離すことができる。
【００３３】
第１及び第２のトリガ発生回路６０６、６０８に関して、第１のトリガ発生回路６０６は、始動調光レベル（例えば最小出力）において、トライアック６１２をトリガするように動作可能であり、第２のトリガ発生回路６０８は、可変である高調光レベル（例えばより高い出力レベル）といった他の調光レベルにおいて、トライアック６１２をトリガするように動作可能である。始動調光レベルは、（例えばシステムが設定されたときに又はリアルタイムで）閾値に設定されるか、又は、例えば第１のトリガ発生回路６０６のＲＣ充電器回路の抵抗、したがって、インピーダンスを調節することによって、ユーザによって設定されてもよい。更に、２つのトリガ発生回路６０６、６０８しか示されていないが、更に別の実施形態では、それぞれ、ライン（Ｌ）と負荷（Ｌｄ）との間に並列に結合される３つ以上のトリガ発生回路を含んでもよいことが想定される。
【００３４】
図７Ａは、本発明の実施形態による２線式デジタル制御調光器７００Ａの詳細ブロック図を示す。図示されるように、第１及び第２のトリガ発生回路６０６、６０８は、トライアック６１２のゲート（Ｇ）に並列に結合されている。
【００３５】
図７Ｂは、本発明の実施形態による２線式の入力部を有するデジタル制御調光器７００Ｂの詳細ブロック図を示す。調光器７００Ｂは、図６及び図７Ａの調光器と同様であるが、第２のトリガ発生回路７０８が、調光器において例示的に使用されるように、ダイアックを使用することなくトライアック７１２のゲート（Ｇ）に直接結合されている点で異なる。図示されるように、第１及び第２のトリガ発生回路６０６、６０８は、ライン（Ｌ）と負荷（Ｌｄ）との間で並列に結合される。
【００３６】
図７Ａを参照すると、第１のトリガ発生回路６０６は、ＣＥスイッチ６２２、抵抗器６２４、ダイアック６２６及びコンデンサ６２８を含む。スイッチＣＥ６２２、抵抗器６２４及びコンデンサ６２８は、ライン（Ｌ）と負荷（Ｌｄ）との間で直列に結合されている。ダイアック６２６は、トライアック６１２の制御ゲート（Ｇ）と、コンデンサ６２８及び抵抗器６２４の両方との間に結合されている。ＣＥスイッチ６２２は、第１のトリガ発生回路６０６を選択的にイネーブル又はディスイネーブルするように、ＣＥスイッチ６２２を制御可能に開閉できるコントローラ６０２に結合される制御ライン（ＳＷ）を含んでもよい。より具体的には、イネーブルされると、ＣＥスイッチ６２２は、ライン（Ｌ）から充電電流（ｉｃｌ）を受け取るために、抵抗器６２４をライン（ｌ）に結合される。ディスイネーブルされると、ＣＥスイッチは、抵抗器６２４をライン（Ｌ）から切り離す。したがって、抵抗器６２４がライン（Ｌ）に結合されると、第１のトリガ発生回路６０６はイネーブルされ、また、抵抗器６２４がライン（Ｌ）から切り離されると、第１のトリガ発生回路６０６はディスイネーブルされる。
【００３７】
第２のトリガ発生回路６０８は、ＣＥスイッチ６３２、抵抗器６３４、ダイアック６２６及びコンデンサ６２８を含む。スイッチＣＥ６３２、抵抗器６３４及びコンデンサ６２８は、ライン（Ｌ）と負荷（Ｌｄ）との間で直列に結合されている。ダイアック６２６は、トライアック６１２の制御ゲート（Ｇ）と、コンデンサ６２８及び抵抗器６３４の両方との間に結合されている。ＣＥスイッチ６３２は、第２の充電回路６０８を選択的にイネーブル又はディスイネーブルするように、ＣＥスイッチ６３２を制御可能に開閉できるコントローラ６０２に結合される制御ライン（ＤＩＭ）を含んでもよい。より具体的には、イネーブルされると、ＣＥスイッチ６３２は、ライン（Ｌ）から充電電流（ｉｃ２）を受け取るように抵抗器６３４をライン（Ｌ）に結合させる。ディスイネーブルされると、ＣＥスイッチ６３２は、抵抗器６３２をライン（Ｌ）から切り離す。したがって、抵抗器６３４がライン（Ｌ）に結合されると、第２のトリガ発生回路６０８はイネーブルされ、また、抵抗器６３４がライン（Ｌ）から切り離されると、第２のトリガ発生回路６０８はディスイネーブルされる。
【００３８】
第１のトリガ発生回路６０６では、抵抗器６２４及びコンデンサ６２８は、コンデンサ６２８のキャパシタンス（Ｃ）及び抵抗器６２４の抵抗（Ｒ１）に基づくＲＣ定数（ｋ１）を有する第１のＲＣ充電器回路を形成する。同様に、第２のトリガ発生回路６０８では、抵抗器６３４及びコンデンサ６２８は、コンデンサ６２８のキャパシタンス（Ｃ）及び抵抗器６３４の抵抗（Ｒ２）に基づくＲＣ定数（ｋ２）を有する第２のＲＣ充電器回路を形成する。コンデンサ６２８は、第１のトリガ発生回路６０６と第２のトリガ発生回路６０８との間で共有されるので、これらの回路のＲＣ値（即ち、それぞれｋ１及びｋ２）は、それぞれ、Ｒ１及びＲ２に依存する。
【００３９】
更に、本発明の実施形態によれば、ＲＣ定数ｋ１は、第１のトリガ発生回路６０６の充電時間（Ｔｃ１又はΔ１）が、例えば（対応するトリガ発生回路がイネーブルされた場合に対応するゼロ交差の後）約８ｍｓといった所定の時間に設定されるように設定され、また、ＲＣ定数ｋ２は、第２のトリガ発生回路６０８の充電時間（Ｔｃ２又はΔ２）が、１０マイクロ秒（即ち、実質的にすぐに）といったように、Ｔｃ１よりも小さく、また好適には、Ｔｃ１よりもかなり小さく（Ｔｃ２＜＜Ｔｃ１）なるように設定される。したがって、Ｔｃ１はＲ１に依存するため、この抵抗はＴｃ２＜＜Ｔｃ１となるように、Ｒ２より大きいべきである。したがって、第２のトリガ発生回路６０８に関して、この回路が、プロセッサ６０２によってイネーブルされると、Ｒ２は、コンデンサ６２８の電圧がダイアック６２６のブレークダウン電圧をすぐに超え、これによりダイアック６２６にコンデンサ６２８からトライアック６１２にトリガ電流（Ｉｔ）を導通させ、これによりトライアック６１２をトリガするように、コンデンサ６２８は非常に短い時間の間（即ち、ほぼ即時）に充電されるように、設定されるべきである。
【００４０】
容易に理解されるであろうが、図７Ｂは、すぐにオンに切り替わるように、第２のトリガ発生回路７０８がトライアック７１２のゲート（Ｇ）に直接結合されている点を除き、図７Ａと同様に動作する。
【００４１】
本発明の実施形態による調光器の動作方法が、動作状態に関して、以下に説明される。本実施例では、４つの動作状態が説明される。即ち、（ａ）オフ状態、（ｂ）始動状態、（ｃ）定常状態、（ｄ）低調光状態及び（ｅ）高調光状態が説明される。状態（ｂ）乃至（ｅ）は、「オン」状態と見なされる。しかし、他の状態も想定される。各「オン」状態の間、第１及び／又は第２のトリガ発生回路（例えば６０６、６０８、７０８）は、電力をライン（Ｌ）から負荷６１０へ導通し、伝達するようにトライアック６１２をトリガするように動作可能である。「オフ」状態では、トライアック６１２は、トリガされず、したがって、実質的に非導通状態であるため、トライアック６１２は、ライン（Ｌ）から負荷（Ｌｄ）に、実質上、給電しない。第１及び第２のトリガ発生回路６０６、６０８の動作は、それぞれ、システムのプロセッサ６０２によって制御される、及び／又は、デフォルト設定を使用して始動状態の間に自動的にイネーブルされる。例えば想定されるデフォルトの始動及び過渡状態の間、第１のトリガ発生回路６０６はイネーブルされ、第２のトリガ発生回路６０８は、プロセッサ６０２がアクティブにされ、デフォルト設定をオーバーライドするまでオフである。しかし、他の設定も想定され、後からの使用のために、システムのメモリに記憶されてもよい。
【００４２】
オフ状態
オフ状態の間、両トリガ発生回路は非アクティブにされ、トライアック６１２は、実質上、導通せず、したがって、ライン（Ｌ）から負荷６１０に、実質上、電力は伝達されない。
【００４３】
この状態の間に生成される電力に関して、ＺＣ回路６０４の電源によって制限された電力（例えば制限されたＶｃｃ）が生成され、例えば第１のトリガ発生回路６０６をアクティブにする、及び／又は、ゼロ交差を感知するといった制限された使用に使用されてもよい。したがって、トリガ発生回路６０６、６０８を選択及び／若しくはイネーブルする、並びに／又は、ゼロ交差を検出することといった基本的な動作は、制限されたＶｃｃを使用して可能にされる。しかし、制限されたＶｃｃは、ワイヤレス受信器等といった特定の内部回路を動作させるには不十分である。しかし、電源は、例えば負荷６１０がオンに切り替えられたときといった始動後すぐに、（調光器の回路のフル動作のための）標準Ｖｃｃを生成してもよい。
【００４４】
始動状態
始動状態の間、第１のトリガ発生回路６０６は、当該第１のトリガ発生回路６０６のＣＥスイッチ６２２を閉じることによってアクティブにされる。第１のトリガ発生回路６０６は、図２に示される充電回路２１８と同様であるため、各対応する半サイクルの間に、ライン（Ｌ）電圧がゼロ電圧を交差すると（即ち、ライン（ｖ）電圧のゼロ交差毎に）、自分自身をリセットし、導通させて、電力を負荷６１０に供給するようにトライアック６１２をトリガする。トリガ発生回路は、正及び負のサイクルに対して実質的に左右対称にトライアック６１２を点弧／トリガするため、自己平衡型トリガ発生回路と見なされ、ライン（Ｌ）電圧波形の位相に対する正しい位相タイミングのための任意の追加のゼロ交差検出回路を必要としない。したがって、第１のトリガ発生回路６０６は、ゼロ交差が検出された後、ライン（Ｌ）電圧の半サイクル毎に、所定の位相角（例えば充電時間Ｔ１に対応）において、導通するようにトライアック６１２をトリガすることによって、負荷６１０をオンに切り替える。負荷６１０がオンに切り替えられた後、負荷６１０のインピーダンスは安定し、その後、調光器のＺＣ回路６０４は、正確なゼロ交差情報を求めることができる。その後、ゼロ交差に関する情報は、ライン電圧のゼロ交差を検出するために、プロセッサ６０２に供給される。ゼロ交差情報がプロセッサ６０２に供給されるとすぐに、プロセッサ６０２は、ゼロ交差を検出し、第２のトリガ発生回路６０８をアクティブにし、負荷６１０の調光を制御するように、所定の位相角でライン（Ｌ）のＡＣ信号を切断するように第２のトリガ発生回路６０８を制御する。この所定の位相角は、システム及び／又はユーザによってリアルタイムで設定される。例えば所定の位相角は、調光レベルと、調光器の現在の動作段階とに従って、システムによって設定されてもよい。
【００４５】
始動の間の安定器のインピーダンスは比較的高く、通常動作の間の安定器のインピーダンスは比較的低いことにより、調光器の動作は、２つの動作状態に分けられる。各異なる状態において、第１及び第２のトリガ発生回路のうちの異なる一方が、もう一方とは無関係にアクティブにされる。表１は、第１及び第２のトリガ発生回路を選択するためのトリガ発生回路選択表である。プロセッサ６０２は、トリガ発生回路６０６、６０８をイネーブルするために選択をするために、（例えばプロセッサのメモリに記憶される）この表を参照する。第１のトリガ発生回路６０６は、Ｕ１と示され、第２のトリガ発生回路６０８は、Ｕ２と示される。
【表１】
2015509270.tif 000003
【００４６】
始動状態を再び参照すると、この状態の間、第１のトリガ発生回路６０６はアクティブにされる。始動前、ＺＣ回路６０４の電源は、ライン（Ｌ）及び負荷（Ｌｄ）端子への結合部から低電圧の電力を生成する。その後、調光器の電力出力が安定し、デバイスが（例えばユーザインターフェースを介して）オンに切り替わるようにコマンドされると、プロセッサ６０２は、第１のトリガ発生回路６０６をイネーブルするようにＣＥスイッチ６２２をイネーブルする。その後、コンデンサ６２８は、ライン（Ｌ）電圧のゼロ交差後、０Ｖから充電を開始する。コンデンサ６２８の両端間の電圧が、ダイアック６２６のブレークダウン電圧以上である（即ち、超える）と、ダイアックは、トライアック６１２をトリガするために、コンデンサ６２８からトリガ発生電流（Ｉｔ）を通し、負荷６１０は、ライン（Ｌ）及びニュートラル（Ｎ）に亘って接続される。その後、トライアック６１２を通過するＡＣ電流が、トライアック６１２の保持電流よりも下に減少されるとすぐに、トライアック６１２は、非導通状態となり、負荷（Ｌｄ）は、ライン（Ｌ）から電子的に切り離される（又は実質的に切り離される）。その後、コンデンサ６２８上の逆の電荷が、上記と同様にコンデンサ６２８を充電し、コンデンサ６２８の電荷が、ダイアック６２６のブレークダウン電圧以上である（即ち、超える）と、ダイアック６２６は、先の半サイクルの間について説明したように、トライアック６１２をトリガするために、コンデンサ６２８からトリガ発生電流（Ｉｔ）を通し、負荷６１０は、ライン（Ｌ）及びニュートラル（Ｎ）を亘って接続される。このようにすると、負荷は、ライン（Ｌ）電圧の半サイクル毎に自動的にオンに切り替えられる。更に、本発明の実施形態によれば、ダイアック６２６のブレークダウン電圧より大きい電圧に到達するまでのコンデンサ６２８の充電時間（現在の第１のトリガ発生回路６０６によって充電される）が、８ｍｓ（即ち、Ｔ１）であり、調光器は、最小調光状態にあると想定すると、負荷の出力は、本発明の実施形態による、始動後の負荷電圧（Ｖ負荷）に対するライン（Ｌ）電圧（Ｌライン）のグラフである図８に示されるように現れる。
【００４７】
過渡状態
図８を参照すると、負荷６１０がオンに切り替えられるとすぐに（即ち、８ｍｓにおいて）、負荷電圧（Ｖ負荷）は安定し、負荷６１０の両端に、順位相カットを有する（例えば８〜１０ｍｓを参照）。この安定電圧（即ち、８〜１０ｍｓにおけるＶ負荷）を使用して、ＺＣ回路６０４は、ライン（Ｌ）電圧（Ｖライン）と同位相で、その立ち下がりエッジは、ライン（Ｌ）電圧（Ｖライン）のゼロ交差に対応するＺＣＩのＺＸ信号部を生成する。
【００４８】
調光状態
始動状態及び過渡状態の後、ＺＸ信号はＺＣＩに含まれ、プロセッサ６０２に送信され、プロセッサ６０２は、ＺＣＩを処理してライン（Ｌ）電圧のゼロ交差を決定し、また、ライン（Ｌ）電圧の対応するゼロ交差に対する特定の時間において、第２のトリガ発生回路６０８をイネーブル（例えばアクティブ）にする対応するＤＩＭ信号を生成する。更に、この状態では、プロセッサ６０２は、第１のトリガ発生回路６０６をディスイネーブル（例えば非アクティブ）にするＳＷ信号を形成する。したがって、調光器は、（始動状態の間に説明されたハイブリッドアナログ調光器と対照的に）デジタル調光器として動作し、また、（例えばＵＩを介してユーザによって入力された）調光設定をサンプリングして、ライン（Ｌ）電圧の位相に対するトライアック６１２のトリガリングを調節するように、ＤＩＭ信号のタイミングを調節（即ち、変調）する。ＤＩＭ信号のタイミングを調節することによって、トライアック６１２の点弧のタイミングが調節されて、負荷６１０に出力される電力が調節される。ＤＩＭ信号は、半サイクル毎に、ＣＥスイッチ６３２に送信されるので、ＣＥスイッチ６３２は、十分な動作速度を有するべきであり、また、ライン（Ｌ）電圧の各半サイクルの間の頻繁な切替えに対処するようにロバストであるべきである。したがって、本発明の実施形態では、ＣＥスイッチ６３２は、以下の図１０乃至図１１Ｂに示されるように、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等といった１つ以上の高速半導体スイッチを含む。更に、第１のトリガ発生回路６０６のスイッチ６２２も、必要に応じて、同様に構成されてもよい。
【００４９】
図９は、本発明の実施形態に従って、調光状態の間の負荷電圧（Ｖ負荷）に対するライン（Ｌ）電圧（Ｖライン）のグラフである。図９のタイミングに従って、トライアック６１２は、ライン（Ｌ）電圧の対応ゼロ交差の後、２ｍｓで点弧される。この時点の調光器の動作は、安定していると見なされ、トライアック６１２の点弧角は、所定の調光レベルに従って電力を出力するように、ライン（Ｌ）電圧に対し所望の角度に調節される。
【００５０】
図１０は、本発明の実施形態によるスイッチ１００２を含むトリガ発生回路１０００の一部を示す。スイッチ１００２は、ＭＯＳＦＥＴ等といった適切な半導体スイッチを使用して形成され、第１又は第２のトリガ発生回路６０６、６０８におけるスイッチ６２２、６３２の代わりに用いてもよい。
【００５１】
図１１Ａは、本発明の実施形態によるスイッチ１１０２を含むトリガ発生回路１１００Ａの一部を示す。スイッチ１１０２は、ＭＯＳＦＥＴ等といった適切な半導体スイッチを使用して形成され、第１又は第２のトリガ発生回路６０６、６０８におけるスイッチ６２２、６３２の代わりに用いてもよい。
【００５２】
図１１Ｂは、本発明の実施形態によるスイッチ１１０２Ｂを含むトリガ発生回路１１００Ｂの一部を示す。スイッチ１１０２Ｂは、フォトダイアック等といった適切な半導体スイッチを使用して形成され、第１又は第２のトリガ発生回路６０６、６０８におけるスイッチ６２２、６３２の代わりに用いてもよい。
【００５３】
しかし、他のスイッチ及び／又はリレーが想定されてもよい。例えば第１のトリガ発生回路６０６は、第２のトリガ発生回路６０８のように即時に（即ち、遅延がほとんどなく）トライアックをトリガしないので、第１のトリガ発生回路６０６は、ＣＥスイッチ６２２にリレー等といった低速スイッチングデバイスを使用してもよいことが想定される。
【００５４】
したがって、本発明は、１つ以上の動作状態の間に安定していない可変インピーダンスを有するＬＥＤドライバ及び／又は蛍光ドライバ（例えば蛍光安定器）といったランプドライバに適した２線式マイクロプロセッサ制御調光器を開示する。本発明の実施形態によれば、調光器は、トライアックといった交流電流用の制御可能な双方向性半導体スイッチをトリガするように動作可能である二重トリガ発生回路を含んでもよい。更に、本発明の調光器の動作方法も開示される。
【００５５】
図１２は、本発明の実施形態によるシステム１２００の一部を示す。例えば本発明の一部は、メモリ１２２０、レンダリングデバイス（例えばディスプレイ、スピーカー、発光ダイオード（ＬＥＤ）等）１２３０、センサ１２６０、出力部１２４０（例えばＳＭ、ＤＩＭ等）及びユーザ入力部デバイス１２７０のうちの１つ以上に動作可能に結合されるプロセッサ１２１０（例えばプロセッサ６０２）を含む。メモリ１２２０は、アプリケーションデータだけでなく、上記の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１２６０は、ライン（Ｌ）電圧（例えばＶライン）並びに／又は負荷（例えばＶ負荷）電圧波形の振幅、波形、及び／若しくは位相といった特性に関する情報（例えばＺＣＩ）を供給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つ以上のセンサを含んでもよい。アプリケーションデータ及び他のデータは、本発明に従って動作行為を実行するようにプロセッサ１２１０を設定（例えばプログラミング）するように、プロセッサ１２１０によって受信される。このように設定されたプロセッサ１２１０は、本発明に従って実行するのに特に適した特殊目的向けマシンとなる。
【００５６】
動作行為は、調光器の動作の制御を含む。ユーザ入力デバイス１２７０は、ユーザから調光選択を受信する。ユーザ入力デバイス１２７０は、例えばトグル式スイッチ、回転式スイッチ、ロッカー式スイッチ、押しボタン式スイッチ、スライド式スイッチといったスイッチ、タッチパッド、キーボード、又は、スタンドアロンであっても、調光器、照明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１２１０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タッチ感応ディスプレイを含む他のデバイスを含んでよい。ユーザ入力デバイス１２７０は、本明細書に説明されたようにＵＩ内でのインタラクションを可能にすることを含むユーザ及び／又はプロセッサ１２１０との相互作用のために動作可能である。プロセッサ１２１０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１２１０、メモリ１２２０、ディスプレイ１２３０、及び／又は、ユーザ入力デバイス１２７０のすべては若しくは一部は、コンピュータシステム、又は、本明細書に説明されるようにクライアント及び／若しくはサーバといった他のデバイスの一部であってもよい。
【００５７】
本発明の方法は、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いる。当該プログラムは、上記の及び／又は本発明によって想定される個々のステップ又は行為のうちの１つ以上に対応するモジュールを含む。このようなプログラムは、当然ながら、集積チップ、周辺デバイス若しくはメモリ１２２０といったメモリ、又は、プロセッサ１２１０に結合される他のメモリといったコンピュータ可読媒体内に具現化される。
【００５８】
メモリ１２２０に含まれるプログラム及び／又はプログラム部が、本明細書に開示される方法、動作行為及び機能を実施するようにプロセッサ１２１０を設定する。メモリ１２２０は、例えばクライアント及び／若しくはサーバ間で、又はローカルで分散配置されてもよく、また、追加のプロセッサが提供される場合、プロセッサ１２１０は、分散配置されても又は単独であってもよい。メモリ１２２０は、電気的、磁気的若しくは光学的メモリ、又は、これらの若しくは他のタイプの記憶デバイスの任意の組み合わせとして実施されてよい。更に、「メモリ」との用語は、プロセッサ１２１０がアクセス可能なアドレス可能な空間におけるアドレスから読み出せる又は書き込め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。この定義によって、ネットワークを介してアクセス可能な情報は、依然として、メモリ１２２０内にある。これは、例えばプロセッサ１２１０は、本発明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。
【００５９】
プロセッサ１２１０は、ユーザ入力デバイス１２７０、センサ１２６０からの入力信号に応答して、また、ネットワークの他のデバイス（例えば中央管理又は分散管理照明コントローラ等）に応答して、制御信号を供給する及び／又は動作を実行し、また、メモリ１２２０に記憶された命令を実行するために動作可能である。プロセッサ１２１０は、特殊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１２１０は、本発明に従って実行する専用プロセッサであっても、又は、多くの機能のうちの１つのみが本発明に従って実行する汎用プロセッサであってもよい。プロセッサ１２１０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。
【００６０】
本発明の更なる変形態様は、当業者であれば容易に想到でき、また、以下の請求項によって包含される。
【００６１】
最後に、上記の説明は、本発明の例示に過ぎないことを意図しており、また、添付の請求項を任意の特定の実施形態又は実施形態の群に制限すると解釈されるべきではない。したがって、本発明は、例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、多数の修正態様及び代替実施形態が、以下の請求項に記載される本発明のより広くかつ意図している精神及び範囲から逸脱することなく、当業者によって想到されることは理解されるべきである。更に、本明細書に含まれるセクションの見出しは、検査を容易にすることを意図しているが、本発明の範囲を限定することを意図してはいない。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。
【００６２】
添付の請求項を解釈するにあたって、以下の点が理解されるべきである。
ａ）「含む」との用語は、所与の請求項に列挙される要素及び行為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、複数の当該要素が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、その範囲を限定するものではない。
ｄ）幾つかの「手段」が、同じアイテム、ハードウェア若しくはソフトウェアによって実施される構造体又は機能によって表現されてもよい。
ｅ）開示された要素はいずれも、ハードウェア部（例えば離散的及び集積された電子回路を含む）、ソフトウェア部（例えばコンピュータプログラミング）、及びそれらの任意の組み合わせから成っていてもよい。
ｆ）ハードウェア部は、アナログ部及びデジタル部の一方又は両方から成っていてもよい。
ｇ）開示されたデバイス又はそれらの部分はいずれも、互いに組み合わされても、又は、特に明記されない限り、更なる部分に分離されてもよい。
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が要求されることを意図していない。
ｉ）ある要素の「複数」との用語は、クレームされる要素を２つ以上含み、要素の数の特定の範囲を示唆するものではない。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、計り知れないほどの数の要素を含んでもよい。
【図５Ａ】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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