JP6293781B2 - 電力制御器を制御するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、参照により本明細書にその全部を組み入れられ、２０１２年１２月１３日に出願された、米国仮特許出願第６１／７３６，９４２号の優先権を主張するものである。

また、本開示は、参照により本明細書にその全部を組み入れられ、２０１３年１月２５日に出願された、米国仮特許出願第６１／７５６，７４４号の優先権を主張する。

また、本開示は、参照により本明細書にその全部を組み入れられ、２０１３年５月２８日に出願された、米国特許出願第１３／９０３，５９１号の優先権を主張する。

また、本開示は、参照により本明細書にその全部を組み入れられ、２０１３年５月２８日に出願された、米国特許出願第１３／９０３，６３２号の優先権を主張する。

本開示は、一般に電子工学の分野に関し、より具体的には、互いに連結されている、１つ又は複数の低電力ランプと電力インフラとの間に整合性を保証するための、システム及び方法に関する。

多くの電子システムは、調光装置と接続される、スイッチング電力コンバータ又は変圧器などの回路を含む。接続回路は、調光装置により設定される調光レベルに従って、電力を負荷に供給する。例えば、照明システムにおいて、調光装置は、照明システムに入力信号を提供する。入力信号は調光レベルを表し、それは照明システムに、ランプに供給される電力を調整させ、それにより、調光レベルに応じてランプの輝度を増減させる。多くの異なるタイプの調光装置が、存在する。一般に、調光装置は、一部の交流（「ＡＣ」）入力信号が除去され又はゼロになった、出力信号を生成する。例えば、あるアナログ・ベースの調光装置は、交流用の三極素子（「トライアック（ｔｒｉａｃ）」）装置を利用し、交流電源電圧の各サイクルの位相角を変調する。電源電圧の位相角のこの変調は、一般に電源電圧の「位相カット（ｐｈａｓｅ ｃｕｔｔｉｎｇ）」とも呼ばれる。電源電圧の位相カットは、照明システムなどの負荷に供給される平均電力を減少させ、それによって、負荷に提供されるエネルギーを制御する。

特定のタイプのトライアック・ベースの位相カット調光装置は、先端的な調光装置として知られている。先端的な調光装置は、その調光装置が、位相カット角の間「オフ（ｏｆｆ）」であり、その負荷に出力電圧を供給せず、それから、位相カット角の後「オン（ｏｎ）」になり、その負荷に位相カットされた入力信号を送るように、ＡＣサイクルの始めから位相カットする。適正な動作を保証するために、負荷は、先端的な調光装置に、トライアックによって導通を維持するために必要な電流を超えて突入電流を維持するために十分な、負荷電流を提供しなければならない。調光装置がもたらす電圧の急激な増加及び調光装置におけるコンデンサの存在に起因して、提供されるべき電流は、トライアック導通のために必要な定常電流より通常は実質的に高い。

図１は、トライアック・ベースの先端的な調光装置１０２及びランプ１４２を含む照明システム１００を示す。図２は、照明システム１００と関連している例示的な電圧及び電流のグラフを示す。図１及び図２を参照して、照明システム１００は、電圧源１０４からＡＣ電源電圧Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}を受ける。電源電圧Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}は、例えば、アメリカ合衆国において公称で６０Ｈｚ／１１０Ｖの線間電圧であり、又はヨーロッパにおいて公称で５０Ｈｚ／２２０Ｖの線間電圧である。トライアック１０６は、電圧駆動スイッチとして作用し、トライアック１０６のゲート端子１０８は、第１の端子１１０と第２の端子１１２との間で電流フローを制御する。ゲート端子１０８のゲート電圧Ｖ_Ｇが放電開始しきい値電圧値Ｖ_Ｆより大きくなると、トライアック１０６はオンになり、順番に、コンデンサ１２１がショートし、電流はトライアック１０６を介して流れることができ、調光装置１０２は、出力電流ｉ_ＤＩＭを生成することができるようになる。

ランプ１４２を抵抗型負荷と仮定すると、時刻ｔ_０及びｔ_２のそれぞれにおける、半周期２０２及び２０４の各々の始まりから、ゲート電圧Ｖ_Ｇが放電開始しきい値電圧値Ｖ_Ｆに到達するまで、調光装置の出力電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}は、ゼロ・ボルトである。調光装置の出力電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}は、調光装置１０２の出力電圧を表す。時間ｔ_ＯＦＦの間、調光装置１０２は、電源電圧Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}を切断又は削減し、調光装置の出力電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}が、時間ｔ_ＯＦＦの間、ゼロ・ボルトに維持される。時刻ｔ_１で、ゲート電圧Ｖ_Ｇは放電開始しきい値Ｖ_Ｆに到達して、トライアック１０６は導通し始める。一旦、トライアック１０６がオンになると、調光装置の電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}は、時間ｔ_ＯＮの間、電源電圧Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}に追従する。

トライアック１０６をオープンにするために必要なしきい値電流を超えて、トライアック１０６を介した突入電流を維持するために、一旦、トライアック１０６がオンになると、トライアック１０６から供給される電流ｉ_ＤＩＭは、アタッチ電流（ａｔｔａｃｈ ｃｕｒｒｅｎｔ）ｉ_ＡＴＴを超えなければならない。加えて、一旦、トライアック１０６がオンになると、ゲート電圧Ｖ_Ｇの値に拘わらず、電流ｉ_ＤＩＭが保持電流値ｉ_ＨＣを超えて維持される限り、トライアック１０６は電流ｉ_ＤＩＭを導通することを継続する。アタッチ電流値ｉ_ＡＴＴ及び保持電流値ｉ_ＨＣは、トライアック１０６の物理的特性の関数である。一旦、電流ｉ_ＤＩＭが保持電流値ｉ_ＨＣ未満に下がると、すなわちｉ_ＤＩＭ＜ｉ_ＨＣとなると、トライアック１０６は、ゲート電圧Ｖ_Ｇが放電開始しきい値Ｖ_Ｆに再び到達するまで、オフになる（すなわち、導通を停止する）。多くの従来の応用例において、保持電流値ｉ_ＨＣは一般に十分に低く、理想的には、電源電圧Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}が、半周期２０２の終わり近くの時刻ｔ_２で、およそゼロ・ボルトであるとき、電流ｉ_ＤＩＭは保持電流値ｉ_ＨＣ未満に下がる。

並列に接続されている抵抗器１１６及びコンデンサ１１８と直列の可変抵抗器１１４はタイミング回路１１５を形式し、ゲート電圧Ｖ_Ｇが放電開始しきい値Ｖ_Ｆに到達する時刻ｔ_１を制御する。可変抵抗器１１４の抵抗を増加させると、時刻ｔ_ＯＦＦが増加し、可変抵抗器１１４の抵抗を減少させると、時刻ｔ_ＯＦＦが減少する。可変抵抗器１１４の抵抗値は、ランプ１４２のための調光値を効果的に設定する。ダイアック（ｄｉａｃ）１１９は、トライアック１０６のゲート端子１０８に、電流フローを提供する。また、調光装置１０２はインダクタ・チョーク１２０を含み、調光装置の出力電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}を平滑化する。また、トライアック・ベースの調光装置１０２は、電磁干渉を低減させるために、トライアック１０６及びインダクタ・チョーク１２０の両端に接続されているコンデンサ１２１を含む。

理想的には、調光装置の出力電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}の位相角を変調すると、ランプ１４２は、効果的に、電源電圧Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}の各半周期の時間ｔ_ＯＦＦの間にオフに、時間ｔ_ＯＮの間にオンになる。それにより、理想的には、調光装置１０２は、調光装置の出力電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}に従ってランプ１４２に供給される、平均エネルギーを効果的に制御する。

トライアック・ベースの調光装置１０２は、白熱電球など、ランプ１４２が比較的高い電力値を消費する場合など、多くの状況において適切に機能する。しかしながら、調光装置１０２が小さい電力負荷を（例えば、発光ダイオード又はＬＥＤランプ）かけられる状況において、このような負荷は、少ない量の電流ｉ_ＤＩＭを供給する場合があり、電流ｉ_ＤＩＭはアタッチ電流ｉ_ＡＴＴに到達することに失敗する可能性があり、更に、電源電圧Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}がおよそゼロ・ボルトに到達する前に、電流ｉ_ＤＩＭは早期に保持電流値ｉ_ＨＣ未満に下がる場合がある。電流ｉ_ＤＩＭがアタッチ電流ｉ_ＡＴＴに到達することに失敗する場合、調光装置１０２は早期に切断することがあり、入力電圧Ｖ_{ＳＵＰＰＬＹ}の適切な部分をその出力に送らないことがある。電流ｉ_ＤＩＭが早期に保持電流値ｉ_ＨＣ未満に下がる場合、調光装置１０２は、早期にシャットダウンし、調光装置の電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}は、早期にゼロに下がることになる。調光装置の電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}がゼロまで早期に下がる場合、調光装置の電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}は、可変抵抗器１１４の抵抗値によって設定される意図された調光値を反映しない。例えば、調光装置の電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}２０６において、ｔ_２より著しく早い時刻に、電流ｉ_ＤＩＭが保持電流値ｉ_ＨＣ未満に下がる場合、オン時間ｔ_ＯＮは、時刻ｔ_２で終わる代わりに、ｔ_２より早い時刻に早期に終了し、それによって、負荷に供給されるエネルギー量を減少させる。それ故、負荷に供給されるエネルギーは、調光装置の電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}に対応する調光レベルと一致しないことになる。加えて、Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}が早期にゼロまで下がる場合、電荷は、コンデンサ１１８及びゲート１０８に蓄積され得、同一の半周期２０２又は２０４の間にゲート電圧Ｖ_Ｇが放電開始しきい値電圧Ｖ_Ｆを超える場合に、再びトライアック１０６を再放電させ、及び／又は、そのような蓄積された電荷のために後続の半周期にトライアック１０６を誤って放電させる。それ故、トライアック１０６の早期の切断は、調光装置１０２のタイミング回路におけるエラー、及びその動作の不安定性をもたらす場合がある。

調光装置によって光源を調光すると、光源を動作させる場合に、エネルギーを節約し、更に、ユーザは光源の輝度を望ましいレベルに調整することができる。しかしながら、白熱電球などの抵抗型負荷の使用のために設計された、トライアック・ベースの先端的な調光装置などの従来の調光装置は、電力コンバータ又は変圧器などの無効負荷に未処理の位相変調信号を供給することを試みる場合に、しばしば適切に動作しない。

電力インフラに存在する変圧器は、磁気又は電子変圧器を含んでもよい。磁気変圧器は、２つのコイルの導電材料（例えば、銅）を通常は含み、各々のコイルは高い透磁率を有する材料（例えば、鉄）の芯の周りに、その磁束が両コイルを通過するように巻き付けられている。動作に際しては、第１のコイルの電流はコア内で変化する磁場を発生させることができ、変化する磁場が電磁誘導によって二次巻線の端部の両端に電圧を誘導する。それ故、磁気変圧器は、一次巻線に連結する構成部品と二次巻線に連結する構成部品との間の回路に電気的分離を提供すると同時に電圧レベルを上げる、又は下げる場合がある。

他方で、電子変圧器は、絶縁を提供すると同時に電圧レベルを上げて又は下げて、且つ任意の電力係数の負荷電流に適応することができるという点で、従来の磁気変圧器と同様に作用する装置である。電子変圧器は、低周波電圧波（例えば、直流から４００ヘルツまで）を（例えば、１０，０００ヘルツのオーダーの）高周波電圧波に変換する電源スイッチを一般に含む。比較的小さい磁気変圧器はそのような電源スイッチに連結してもよく、それにより、従来の磁気変圧器の電圧レベル変換及び絶縁機能を提供する。

図３は、（例えば、図１に示されているものなどの）トライアック・ベースの先端的な調光装置１０２、電子変圧器１２２、及びランプ１４２を含む、照明システム１０１を示す。例えば、このようなシステム１０１は、ハロゲンランプ（例えば、ＭＲ１６ハロゲンランプ）での使用のために、高電圧（例えば、１１０Ｖ、２２０Ｖ）を低電圧（例えば、１２Ｖ）に変換するために、使用されてもよい。図４は、照明システム１０１と関連する例示的な電圧及び電流のグラフを示す。

当該技術分野で知られているように、電子変圧器は、自己共振回路の原則に基づいて動作する。図３及び図４を参照して、調光装置１０２が変圧器１２２及び低電力ランプ１４２に接続して使用される場合に、ランプ１４２の低電流の供給は、電子変圧器１２２が確実に自励発振するためには不十分な場合がある。

更に例示すると、電子変圧器１２２は、調光装置の出力電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}を、その入力に受け入れてもよく、そこで、その電圧はダイオード１２４によって形成されるフルブリッジ整流器によって整流される。調光装置の放電開始点ｔ_１において電圧Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}の大きさが増加するにつれて、ダイアック１２８がオンになる点までコンデンサ１２６の電圧が増加し、それにより更にトランジスタ１２９をオンすることができる。一旦、トランジスタ１２９がオンになると、コンデンサ１２６は放電され得、一次巻線（Ｔ_２ａ）及び２つの二次巻線（Ｔ_２ｂ及びＴ_２ｃ）を含む、スイッチング変圧器１３０の自己共振のために発振が始まることになる。従って、図４に示すように、発振出力電圧Ｖ_Ｓ４０２は、変圧器１３２の二次に基づいて形成され、Ｖ_{Φ＿ＤＩＭ}に比例したＡＣ電圧レベルを境界として、調光装置１０２がオンである間、ランプ１４２に供給されることになる。

しかしながら、前述したように、多くの電子変圧器は、小電流負荷とは適切に機能しない。軽い負荷に対して、発振を維持するためにはスイッチング変圧器１３０の一次巻線を介しての電流は不十分なことがある。ランプ１４２が３５ワットのハロゲン電球であるなどの従来の応用例の場合、ランプ１４２は変圧器１２２が発振を維持することができる十分な電流を供給することができる。しかしながら、６ワットのＬＥＤ電球などの低電力ランプが使用される場合、ランプ１４２によって供給される電流は、変圧器１２２における発振を維持するためには不十分な場合があり、目に見えるちらつき、及び調光装置によって示されるレベル未満の全光出力の減少などの、信頼できない効果をもたらすことがある。

加えて、従来の方法は、ランプが連結される、あるタイプの変圧器を効果的に検出又は検知せず、更に、低電力の（例えば、１２ワット未満）ランプとそれらが適用される電力インフラとの間に整合性を保証することを困難にする。

本開示の教示に従って、調光装置及び変圧器と低電力ランプとの整合性を保証することとに関連する、ある種の短所及び課題は低減され又は除去される。

本開示の実施例に従って、機器は、負荷と、先端的な調光装置によって駆動される電子変圧器の二次巻線との間に整合性を提供する、制御器を含んでもよい。制御器は、エネルギーが電子変圧器から利用できると判定することに応答して、電子変圧器から要求された電力値を供給するように構成されてもよく、それにより、要求された電力値に従って電子変圧器からエネルギー蓄積装置へエネルギーを伝送する。更に、制御器は、エネルギー蓄積装置の電圧が所定の電圧範囲内に調整されるような割合で、エネルギー蓄積装置から負荷までエネルギーを伝送するように構成されてもよい。

本開示のこれら及び他の実施例に従って、負荷と、先端的な調光装置によって駆動される電子変圧器の二次巻線との間の整合性を提供する方法は、エネルギーが電子変圧器から利用できると判定することに応答して、電子変圧器から要求された電力値を供給し、それにより、要求された電力値に従って電子変圧器からエネルギー蓄積装置へエネルギーを伝送するステップを含んでもよい。更に、本方法は、エネルギー蓄積装置の電圧が所定の電圧範囲内に調整されるような割合で、エネルギー蓄積装置から負荷にエネルギーを伝送するステップを含んでもよい。

本開示のこれら及び他の実施例に従って、機器は、電力コンバータ及び制御器を含んでもよい。制御器は、電力コンバータの入力における電圧を監視し、入力から負荷に目標電流で電力制御器にエネルギーを伝送させ、電圧が不足電圧しきい値以下であると判定することに応答して目標電流を減少させ、電圧が最大しきい値電圧以上であると判定することに応答して目標電流を増加させるように、構成されてもよい。

本開示のこれら及び他の実施例に従って、方法は、電力コンバータの入力において電圧を監視するステップを含んでもよい。更に、本方法は、入力から負荷に目標電流で電力制御器にエネルギーを伝送させるステップを含んでもよい。加えて、本方法は、電圧が不足電圧しきい値以下であると判定することに応答して、目標電流を減少させるステップを含んでもよい。更に、本方法は、電圧が最大しきい値電圧以上であると判定することに応答して、目標電流を増加させることを含んでもよい。本開示の技術的利点は、本明細書に含まれる図、説明、及び特許請求の範囲から、当業者にとって容易に明らかとなり得る。実施例の目的及び利点は、特許請求の範囲で具体的に指摘される、少なくとも要素、特徴、及び組合せによって理解され、達成されるだろう。

前述の発明の概要及び以下の詳細な説明の両方は実例であり、説明的であり、且つ本開示に記載する特許請求の範囲の制限的なものではないと考えるべきである。

本実施例及びその利点のより完全な理解は、添付図面に関連して理解される、以下の説明を参照することによって得られるだろう。これらの図面では、同一の参照番号は同一の機能を示す。

当該技術分野で知られているように、トライアック・ベースの先端的な調光装置を含む照明システムを例示する。 当該技術分野で知られているように、図１において示される照明システムと関連する例示的な電圧及び電流のグラフを例示する。 当該技術分野で知られているように、トライアック・ベースの先端的な調光装置及び電子変圧器を含む照明システムを例示する。 当該技術分野で知られているように、図３において示される照明システムと関連する例示的な電圧及び電流のグラフを例示する。 本開示の実施例に従って、照明システムの低電力ランプと他の素子との間に整合性を提供するための、制御器を含む照明システム例を例示する。 本開示の実施例に従って、ランプと、先端的な調光装置によって駆動される電子変圧器との間の整合性を保証する、例示的な方法のフローチャートを例示する。

図５は、本開示の実施例に従って、照明システム５００の、低電力の光源（例えばＬＥＤ８０（複数可））と他の素子との間に整合性を提供するために、ランプ・アセンブリ９０に統合された制御器６０を含む、例示的な照明システム５００を例示する。図５に示すように、照明システム５００は、電圧源５、先端的な調光装置１０、電子変圧器２０、及びランプ・アセンブリ９０を含んでもよい。電圧源５は、例えば、アメリカ合衆国において公称で６０Ｈｚ／１１０Ｖの線間電圧、又はヨーロッパにおいて公称で５０Ｈｚ／２２０Ｖの線間電圧である、電源電圧を生成してもよい。

先端的な調光装置１０は、照明システム５００の他の素子に調光信号を生成するための、任意のシステム、装置、又は機器を含んでもよく、調光信号は、照明システム５００に、ランプ・アセンブリ９０に供給される電力を調整させ、それにより、調光レベルに応じて、ランプ・アセンブリ９０に統合されたＬＥＤ８０（複数可）又は別の光源の輝度を増加させ又は減少させる調光レベルを表す。すなわち、先端的な調光装置１０は、図１及び図３に示されるものと類似又は同一の先端的な調光装置を含んでもよい。

電子変圧器２０は、変圧器２０の巻線回路間で誘導結合によってエネルギーを伝送するための、任意のシステム、装置、又は機器を含んでもよい。すなわち、電子変圧器２０は、図３に示されるものと類似又は同一の磁気変圧器、又は任意の他の適切な変圧器を含んでもよい。

ランプ・アセンブリ９０は、（例えば、電子変圧器２０によって供給される）電気エネルギーを（例えば、ＬＥＤ８０（複数可）において）光エネルギーに変換するための、任意のシステム、装置、又は機器を含んでもよい。いくつかの実施例において、ランプ・アセンブリ９０は多面反射鏡のフォーム・ファクタ（例えば、ＭＲ１６フォーム・ファクタ）を含んでもよい。これら及び他の実施例において、ランプ・アセンブリ９０はＬＥＤランプを含んでもよい。図５に示すように、ランプ・アセンブリ９０は、ブリッジ整流器３０、昇圧コンバータ段４０、リンク・コンデンサ４５、降圧コンバータ段５０、負荷コンデンサ７５、電力消散型クランプ７０、ＬＥＤ８０（複数可）、及び制御器６０を含んでもよい。

ブリッジ整流器３０は、当該技術において知られているように、交流電圧信号ν_Ｓの全体をただ１つの極性を有する整流された電圧信号ν_ＲＥＣに変換するための、任意の適切な電気又は電子装置を含んでもよい。

昇圧コンバータ段４０は、入力電圧（例えば、ν_ＲＥＣ）をより高い出力電圧（例えば、ν_ＬＩＮＫ）に変換するように構成される、任意のシステム、装置、又は機器を含んでもよく、変換は、制御信号（例えば、以下に更に詳細に説明されるように、制御器６０から伝達された制御信号）に基づいている。同様に、降圧コンバータ段５０は、入力電圧（例えば、ν_ＬＩＮＫ）をより低い出力電圧（例えば、ν_ＯＵＴ）に変換するように構成される、任意のシステム、装置、又は機器を含んでもよく、変換は、別の制御信号（例えば、以下に更に詳細に説明されるように、制御器６０から伝達された別の制御信号）に基づいている。

リンク・コンデンサ４５及び出力コンデンサ７５のそれぞれは、電場にエネルギーを蓄積する任意のシステム、装置、又は機器を構成してもよい。リンク・コンデンサ４５は、電圧ν_ＬＩＮＫの形で、昇圧コンバータ段４０によって生成されるエネルギーを蓄積するように構成されてもよい。出力コンデンサ７５は、電圧ν_ＯＵＴの形で、降圧コンバータ段５０によって生成されるエネルギーを蓄積するように構成されてもよい。

電力消散型クランプ７０は、選択的に起動させた場合に、リンク・コンデンサ４５に蓄積されたエネルギーを散逸させるように構成される、任意のシステム、装置、又は機器を含んでもよく、それにより、電圧ν_ＬＩＮＫを減少させる。図５によって表される実施例において、クランプ７０は、クランプ７０が、スイッチを制御するために制御器６０から伝達された制御信号に基づいて使用可又は不可にすることを選択できるように、スイッチ（例えば、トランジスタ）と直列な抵抗器を含むことができる。

ＬＥＤ８０（複数可）は、ＬＥＤ８０（複数可）両端の電圧ν_ＯＵＴに基づいた量の光エネルギーを放出するように構成される１つ又は複数の発光ダイオードを含んでもよい。

制御器６０は、本開示の他の場所で更に詳細に説明されるように、昇圧コンバータ段４０の入力に存在する電圧ν_ＲＥＣを判定し、昇圧コンバータ段によって供給される電流ｉ_ＲＥＣの量を制御し、及び／又はこのような電圧ν_ＲＥＣに基づいて降圧段５０によって供給された電流ｉ_ＯＵＴの量を制御するように構成される、任意のシステム、装置、又は機器を含んでもよい。加えて、又はこれに代えて、制御器６０は、本開示の他の場所で更に詳細に説明されるように、昇圧コンバータ段４０の出力に存在する電圧ν_ＬＩＮＫを判定して、降圧段５０によって供給された電流ｉ_ＯＵＴの量を制御する及び／又はこのような電圧ν_ＬＩＮＫに基づいてクランプ７０を使用可又は不可にすることを選択するように構成されてもよい。

動作に際しては、制御器６０は、電力が電子変圧器２０から利用できると共に測定した電圧ν_ＲＥＣに基づいている場合に、ν_ＲＥＣに反比例する電流ｉ_ＲＥＣを生成してもよい（例えば、本開示の他の場所で説明されるようにｉ_ＲＥＣ＝Ｐ／ν_ＲＥＣ、ここでＰは所定の電力である）。それにより、電圧ν_ＲＥＣが増加するにつれて、制御器６０は電流ｉ_ＲＥＣを減少させ、電圧ν_ＲＥＣが減少するにつれて、制御器６０は電流ｉ_ＲＥＣを増加させてもよい。加えて、本開示の他の場所で更に詳細に説明されるように、電子変圧器２０の最大出力電圧ν_Ｓを十分に越える電圧レベルで、電圧ν_ＬＩＮＫを調整するのに必要な量の定電流を、制御器６０は降圧コンバータ段５０に出力させてもよい。

電圧ν_ＬＩＮＫを調整するために、制御器６０は、電圧ν_ＬＩＮＫを検出し、検出された電圧ν_ＬＩＮＫに基づいて、降圧コンバータ段５０によって生成された電流ｉ_ＯＵＴを制御してもよい。例えば、電圧ν_ＬＩＮＫが第１の不足電圧しきい値未満に下がる場合、このようなケースは、昇圧コンバータ段４０が供給できるより多くの電力を、降圧コンバータ段５０が供給していることを示しているかもしれない。これに応答して、電圧ν_ＬＩＮＫがもはや第１の不足電圧しきい値未満でなくなるまで、制御器６０は降圧コンバータ５０に電流ｉ_ＯＵＴを減少させてもよい。いくつかの実施例において、ＬＥＤ８０（複数可）の可視光出力において、発振又は難しいステップを防止するために、制御器６０は、電流ｉ_ＯＵＴが減少するローパス・フィルタを実装してもよい。別の例として、電圧ν_ＬＩＮＫが、第１の不足電圧しきい値より小さい大きさを有する第２の不足電圧しきい値未満に下がる場合、もはや調整することができないポイントまで電圧ν_ＬＩＮＫが落ち込むことを防止するために、電圧ν_ＬＩＮＫが第２の不足電圧しきい値未満で存続する限り、制御器６０によって実装されるローパス・フィルタの帯域幅を増加してもよい。

更なる例として、電圧ν_ＬＩＮＫが最大しきい値電圧を超えて上がる場合、このようなケースは、降圧コンバータ段５０が消費できるより多くの電力を、昇圧コンバータ段４０が生成していることを示しているかもしれない。これに応答して、制御器６０は、電圧ν_ＬＩＮＫがもはや最大しきい値電圧を超えなくなるまで、降圧コンバータ５０に電流ｉ_ＯＵＴを増加させてもよい。いくつかの実施例において、ＬＥＤ８０（複数可）の可視光出力において、発振又は難しいステップを防止するために、制御器６０は、電流ｉ_ＯＵＴが増加するローパス・フィルタを実装してもよい。加えて又はこれに代えて、最大しきい値電圧を超えて上昇している電圧ν_ＬＩＮＫに応答して、制御器６０は電力消散型クランプ７０を起動させ、電圧ν_ＬＩＮＫを低減させてもよい。

従って、昇圧コンバータ段４０、降圧コンバータ段５０、及びクランプ７０と連携して、制御器６０は、電圧ν_ＲＥＣが減少するにつれて増加し、電圧ν_ＲＥＣが増加するにつれて減少し、且つ昇圧コンバータ段４０の出力のヒステリシス電力調整を提供する入力電流波形ｉ_ＲＥＣを提供してもよい。いくつかの実施例において、制御器６０は、ν_ＲＥＣのＡＣ波形の両端に実質的に定電力を生成することによって、電圧ν_ＲＥＣを減少させるにつれて電流ｉ_ＲＥＣを増加させ、電圧ν_ＲＥＣを増加させるにつれて電流ｉ_ＲＥＣを減少させるという条件を満たすことができる。

以上で説明されたように、電子変圧器は、自励発振の原理に基づいて動作するように設計され、その出力電流からの電流帰還が電子変圧器に発振を強制するために使用される。電子変圧器の正帰還ループにおいて、負荷電流が、（例えば、図３に示されるトランジスタ１２９の）トランジスタ・ベース電流を起動させるために必要な電流未満である場合、発振は正帰還ループ自体を維持できないことにもなり、電子変圧器の出力電圧及び出力電流はゼロまで下がることになる。

照明システム５００において、昇圧コンバータ段４０が実質的に調光装置出力と比例した定電力を生成しているので、電圧ν_ＲＥＣ（及び、それ故電圧ν_Ｓ）がその最大の大きさである場合に、電子変圧器２０から供給される電流は、最小である。多くの電子変圧器において、このような最小電流は、電子変圧器の発振する状態になるのに必要な電流を下回ってもよい。発振する状態を抑えることは、変圧器からの利用可能なエネルギーが不足するという結果になり、最終的に、ＬＥＤ８０（複数可）で望ましい値未満の出力という結果になる。

従って、上記で説明される機能性に加えて、制御器６０は、電圧ν_ＲＥＣに基づいて電流ｉ_ＲＥＣを計算するために使用される電力値を制御するサーボ・ループを更に実装してもよい。このようなサーボ・ループに従って、制御器６０は、方程式ｉ_ＲＥＣ＝ａＰ／ν_ＲＥＣに従って電流ｉ_ＲＥＣを生成してもよく、ここで、ａは、（以下に更に詳しく説明するように）降圧コンバータ段５０によって生成される出力電力、及び電圧ν_ＲＥＣの少なくとも１つに基づいた値を有する無次元の可変乗数であり、ＰはＬＥＤ８０（複数可）の定格出力である。制御器６０の起動時に、制御器６０は、ａをその最大値（例えば、２）に設定してもよい。調光装置１０の位相角を増加させるために、クランプ７０が起動状態にあり、且つ降圧コンバータ段５０の電力出力がその最大値（例えば、Ｐ）に達するまで、昇圧コンバータ段４０によって供給される電流は、上昇レベルにあることができる（ｉ_ＲＥＣ＝ａＰ／ν_ＲＥＣ、ここでａはその最大値である）。この時点で、降圧コンバータ段５０の出力電力がその最大値であるので、昇圧コンバータ段４０によって生成される電力は減少することがあり、それでも、ＬＥＤ８０（複数可）において同様に存在する光出力の生成を維持してもよい。それ故、降圧コンバータ段５０の出力電力がその最大値であり、且つクランプ７０が起動されているので（例えば、電圧ν_ＬＩＮＫは上述の最大しきい値電圧を超えている）、クランプ７０がもはや起動していないか（例えば、電圧ν_ＬＩＮＫは上述の最大しきい値電圧をもはや超えていない）、又はａがその最小レベルに到達するか（例えば、ａ＝１、ＬＥＤ８０（複数可）の定格出力に等しい昇圧コンバータ段４０の電力生成に応答する）のどちらかまで、制御器６０は、ａの値を減少させてもよい。反対に、調光装置１０の位相角が減少し、且つ電圧ν_ＬＩＮＫが上述の第１のしきい値に近づき始める場合、制御器６０はａを増加させることができる。一旦、ａをその最大値に増加させると（例えば、ａ＝２）、上記に説明したように、制御器６０は電圧ν_ＬＩＮＫに基づいて電流ｉ_ＯＵＴを減少させてもよい。

いくつかの実施例において、制御器６０は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は、プログラム命令を解釈し及び／若しくは実行し、且つ／又はデータを処理するように構成される、任意の他のデジタル又はアナログ回路を含んでもよい。いくつかの実施例において、制御器６０は、プログラム命令を解釈し及び／若しくは実行してもよく、且つ／又は制御器６０に通信可能に連結されたメモリ（特に図示せず）に記憶されるデータを処理してもよい。

図６は、本開示の実施例に従って、先端的な調光装置によって駆動される電子変圧器と、ランプとの間の整合性を保証するために、方法例６００のフローチャートを例示する。ある実施例によれば、方法６００はステップ６０１から開始してもよい。上述のとおり、本開示の教示は照明システム５００の様々な構成において実装されてもよい。このように、方法６００のための好ましい開始点及び方法６００を構成するステップの順序は、選択される実施態様に依存するだろう。

ステップ６０１において、制御器６０は、変数ａをその最大値（例えば、２）に設定する。

ステップ６０２において、制御器６０は、電子変圧器２０から第１の電力コンバータ段４０までエネルギーが利用できるかどうかを判定することができる。電子変圧器２０から第１の電力コンバータ段４０までエネルギーが利用できる場合、方法６００はステップ６０４へ進むことができる。そうでない場合、方法６００はステップ６０６へ進むことができる。

ステップ６０４において、エネルギーが電子変圧器２０から第１の電力コンバータ段４０まで利用できるという判定に応答して、制御器６０は、方程式ｉ_ＲＥＣ＝ａＰ／ν_ＲＥＣに従って、昇圧コンバータ段４０に電流ｉ_ＲＥＣを供給させることができ、ここでａは、降圧コンバータ段５０によって生成される出力電力、及び電圧ν_ＲＥＣの少なくとも１つに基づいた値を有する無次元の可変乗数であり、ＰはＬＥＤ８０（複数可）の定格出力である。

ステップ６０６において、制御器６０は、降圧コンバータ段５０に電流ｉ_ＯＵＴを生成させることができる。ステップ６０６の最初の実行中、制御器６０は、降圧コンバータ段５０に電流ｉ_ＯＵＴの所定の初期値を生成させることができる（例えば、降圧コンバータ段５０によって生成される最大電流ｉ_ＯＵＴの割合）。その後、電流ｉ_ＯＵＴは、方法６００の説明の他の場所で述べるように、変化することがある。

ステップ６０８において、制御器６０は、電圧ν_ＬＩＮＫが第１の不足電圧しきい値未満であるかどうかを判定する。電圧ν_ＬＩＮＫが第１の不足電圧しきい値未満である場合、方法６００はステップ６１０へ進むことができる。そうでない場合、方法６００は、ステップ６２２へ進むことができる。

ステップ６１０において、電圧ν_ＬＩＮＫが第１の不足電圧しきい値未満であるという判定に応答して、制御器６０は、電圧ν_ＬＩＮＫが、第１の不足電圧しきい値より低い第２の不足電圧しきい値未満であるかどうかを判定する。電圧ν_ＬＩＮＫが第２の不足電圧しきい値未満である場合、方法６００はステップ６１２へ進むことができる。そうでない場合、方法６００は、ステップ６１４へ進むことができる。

ステップ６１２において、電圧ν_ＬＩＮＫが第２の不足電圧しきい値未満であるという判定に応答して、制御器６０は、以下で更に詳しく説明されるように、電流ｉ_ＯＵＴが減少する、より高い帯域幅のローパス・フィルタを選択してもよい。

ステップ６１４において、電圧ν_ＬＩＮＫが第２の不足電圧しきい値を超えているという判定に応答して、制御器６０は、以下で更に詳しく説明されるように、電流ｉ_ＯＵＴを減少させることができ、より低い帯域幅のローパス・フィルタを選択することができる。ここで、より低い帯域幅のローパス・フィルタは、より高い帯域幅のローパス・フィルタのものより小さい帯域幅を有する。

ステップ６１６において、制御器６０は、変数ａがその最大値（例えば、ａ＝２）であるかどうかを判定することができる。変数ａがその最大値である場合、方法６００はステップ６１８へ進むことができる。そうでない場合、方法６００は、ステップ６２０へ進むことができる。

ステップ６１８において、変数ａがその最大値であるという判定に応答して、制御器６０は、降圧コンバータ段５０に、ＬＥＤ８０（複数可）に供給される電流ｉ_ＯＵＴを減少させてもよい。制御器６０は、ローパス・フィルタを実装することができ（例えば、ステップ６１２又は６１４のどちらかで選択される）、そこでは、それは降圧コンバータ段５０に電流ｉ_ＯＵＴを減少させる。ステップ６１８の完了の後、方法６００は再びステップ６０２へ進むことができる。

ステップ６２０において、変数ａがその最大値未満であるという判定に応答して、制御器６０は変数ａを増加させることができる。ステップ６２０の完了の後、方法６００は再びステップ６０２へ進むことができる。

ステップ６２２において、電圧ν_ＬＩＮＫが第１の不足電圧しきい値より大きいという判定に応答して、制御器６０は電圧ν_ＬＩＮＫが最大しきい値電圧より大きいかどうかを判定することができる。電圧ν_ＬＩＮＫが最大しきい値電圧より大きい場合、方法６００はステップ６２４へ進むことができる。そうでない場合、方法６００は再びステップ６０２へ進むことができる。

ステップ６２４において、電圧ν_ＬＩＮＫが最大しきい値電圧より大きいという判定に応答して、制御器６０は電圧ν_ＬＩＮＫを減少させるためにクランプ７０を起動させることができる。

ステップ６２６において、制御器６０は、電流ｉ_ＯＵＴがその最大値（例えば、ＬＥＤ８０（複数可）の定格電力に従って降圧コンバータ５０が生成している最大電力）であるかどうかを判定することができる。電流ｉ_ＯＵＴがその最大値である場合、方法６００はステップ６２８へ進むことができる。そうでない場合、方法６００はステップ６３０へ進むことができる。

ステップ６２８において、電流ｉ_ＯＵＴがその最大値であるという判定に応答して、制御器６０は変数ａを減少させることができる。ステップ６１８の完了の後、方法６００は再びステップ６０２へ進むことができる。

ステップ６３０において、電流ｉ_ＯＵＴがその最大値未満であるという判定に応答して、制御器６０は降圧コンバータ５０に電流ｉ_ＯＵＴを増加させることができる。制御器６０はローパス・フィルタを実装して、そこで、それは降圧コンバータ段５０にｉ_ＯＵＴを増加させてもよい。ステップ６２０の完了の後、方法６００は再びステップ６０２へ進むことができる。

図６は、方法６００に関して利用される、特定の数のステップを開示するが、図６において示されるそれらより多い、又はより少ないステップによって、方法６００は実行されてもよい。加えて、図６は、方法６００に関して利用される、ある順序のステップを開示するが、方法６００に含まれるステップは任意の適切な順序で完成されてもよい。

制御器６０、又は方法６００を実施するために動作可能な任意の他のシステムを使用して、方法６００は実施されてもよい。ある実施例において、方法６００は、コンピュータ可読媒体で具体化されるソフトウェア及び／又はファームウェアに、部分的に又は完全に実装されてもよい。

こうして、本明細書で開示される方法及びシステムに従って、制御器６０は、ランプ・アセンブリ９０に電子変圧器から第１の電力値を供給させ、第１の電力値は、電子変圧器から利用可能な、要求された電力値の最大量を含み、それにより、第１の電力値に従って、電子変圧器からエネルギー蓄積装置（例えば、リンク・コンデンサ４５）に、エネルギーを伝送し、ここで、第１の電力値は電圧ν_ＲＥＣと電流ｉ_ＲＥＣとの積に等しい。加えて、エネルギー蓄積装置の電圧（例えば、ν_ＬＩＮＫ）が、所定の電圧範囲内で（例えば、不足電圧しきい値を超えて、及び最大しきい値電圧未満で）調整されるような割合（例えば、電流ｉ_ＯＵＴ）で、エネルギー蓄積装置から（例えば、リンク・コンデンサ４５）負荷に（例えば、ＬＥＤ８０（複数可））、制御器６０はランプ・アセンブリ９０にエネルギーを伝送させる。加えて、第１の電力値が負荷に供給可能な最大電力値より大きいと判定することに応答して、制御器６０は、ランプ・アセンブリ９０に、要求された電力値を減少させることができる（例えば、ａを減少する）。

本明細書に使用されるように、２つ以上の素子が互いに「連結される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」と呼ばれる場合、このような用語は、このような２つ以上の素子が、電子通信において、介在する素子のあり又はなしで、間接的に又は直接的に接続されることを示す。

本開示は、本明細書の例示的な実施例に対する、当業者が理解するだろう、すべての変化例、代替例、変形例、変更例、及び修正例を含む。同様に、適切な場合に、添付の特許請求の範囲は、本明細書の例示的な実施例に対する、当業者が理解するだろう、すべての変化例、代替例、変形例、変更例、及び修正例を含む。そのうえ、特定の機能を実行する、ように適合され、ように配置され、ことが可能な、ように構成され、ように使用可能な、ように動作可能な、又は、ように機能する、機器、若しくはシステム、又は機器若しくはシステムの構成部品に対する、添付の特許請求の範囲における言及は、それ若しくはその特定の機能が起動され、オンにされ、又はロック解除されるか否かを問わず、その機器、システム、又は構成部品が非常に適合され、配置され、可能であり、構成され、使用可能であり、動作可能であり、又は機能する限り、その機器、システム、又は構成部品を含む。

本明細書に列挙されるすべての実例及び条件つきの用語は、技術を進めるために、本発明者によってもたらされた開示及び概念を理解する際に、教育学的目的のために読み手を補助することが意図され、且つ、このような特に列挙された実例及び条件に対して制限がないものとして解釈される。本開示の実施例が詳細に説明されたが、本開示の趣旨と範囲から逸脱することなく、様々な変化、代替、及び変更は、本願明細書対して行うことができるだろうことを理解すべきである。

Claims (15)

1. 先端的な調光装置によって駆動される電子変圧器の二次巻線と、負荷との間に整合性を提供する機器において、
   前記電子変圧器の前記二次巻線に連結され、前記電子変圧器から第１の電力量を受け取るように構成される、電力コンバータ段と、
   エネルギー蓄積装置と、
   前記電力コンバータ段に連結される制御器と、を含み、
   前記制御器は、
   前記電子変圧器から前記第１の電力量を供給することであって、前記第１の電力量は、前記電子変圧器から利用可能な、要求された電力量の最大量を含み、それにより、前記第１の電力量に従って、前記電子変圧器から前記エネルギー蓄積装置に、エネルギーを伝送することと、
   前記エネルギー蓄積装置の電圧が所定の電圧範囲内に調整されるような割合で、前記エネルギー蓄積装置から前記負荷にエネルギーを伝送することと、
   前記第１の電力量が前記負荷に供給可能な最大電力量より大きいと判定することに応答して、前記要求された電力量を減少させることとを行うように構成されることを特徴とし、
   前記制御器は、前記電子変圧器の前記二次巻線の出力電圧及び前記要求された電力値に基づいて、前記電子変圧器から電流を供給するように更に構成される、機器。
2. 前記制御器は、前記電力コンバータ段に前記電子変圧器から前記電流を供給させるように更に構成される、請求項１に記載の機器。
3. 前記電力コンバータ段は、昇圧コンバータを含み、前記電力コンバータ段は、その入力を、ブリッジ整流器を介して、前記電子変圧器の前記二次巻線に連結するように構成される、請求項１に記載の機器。
4. 前記電子変圧器の前記二次巻線の前記出力電圧の大きさが減少するにつれて、前記電流が増加し、前記電子変圧器の前記二次巻線の前記出力電圧の大きさが増加するにつれて、前記電流が減少するように、前記制御器は、前記電子変圧器から前記電流を供給するように更に構成される、請求項１に記載の機器。
5. 前記電流は、前記電子変圧器の前記二次巻線の前記出力電圧の大きさに反比例する、請求項３に記載の機器。
6. 前記制御器は、前記電流をｉとする方程式ｉ＝ａＰ／νに従って、前記電流を供給するように構成され、ここで、Ｐは、所定の電力値に等しく、νは、前記電子変圧器の前記二次巻線の前記出力電圧の大きさに等しく、ａは、前記エネルギー蓄積装置の前記電圧、及び前記負荷に供給される出力電力の少なくとも１つに基づく値を有する可変乗数に等しく、ａにＰを乗ずると、前記要求された電力値に等しい、請求項１に記載の機器。
7. 前記所定の電力は前記負荷の定格電力である、請求項６に記載の機器。
8. 前記制御器は、前記負荷に電流を供給するように更に構成され、前記割合は、前記電流の関数である、請求項１に記載の機器。
9. その入力を前記エネルギー蓄積装置に連結するように構成される電力コンバータ段を更に含み、前記制御器は、前記エネルギー蓄積装置の前記電圧に少なくとも基づいて、前記電力コンバータ段に、前記負荷に前記電流を供給させるように更に構成される、請求項８に記載の機器。
10. 前記制御器は、前記エネルギー蓄積装置の前記電圧が第１の不足電圧しきい値未満にあるという判定に応答して、前記電流を減少させるように構成される、請求項８に記載の機器。
11. 前記制御器は、ローパス・フィルタを実装し、前記ローパス・フィルタを介して前記電流を減少させる、請求項１０に記載の機器。
12. 前記エネルギー蓄積装置の前記電圧が、前記第１の不足電圧しきい値より大きさが小さい第２の不足電圧しきい値未満である、という判定に応答して、前記ローパス・フィルタの第１の帯域幅を選択し、前記エネルギー蓄積装置の電圧が、前記第２の不足電圧しきい値未満であるという判定に応答して、前記ローパス・フィルタの第２の帯域幅を選択するように、前記制御器は更に構成され、前記第２の帯域幅は、前記第１の帯域幅未満である、請求項１１に記載の機器。
13. 前記制御器は、前記エネルギー蓄積装置の前記電圧が最大しきい値電圧を超えているという判定に応答して、前記電流を増加させるように構成される、請求項８に記載の機器。
14. エネルギー蓄積装置に連結される電力消散型クランプを更に含み、前記エネルギー蓄積装置の前記電圧が最大しきい値電圧を超えているという前記判定に応答して、前記制御器は、前記電力消散型クランプに、前記エネルギー蓄積装置の前記電圧を減少させるように更に構成される、請求項９に記載の機器。
15. 請求項１から１４までのいずれかに記載の機器を用いて、整合性を提供する方法。