特許 6429875 受電装置、及び前記受電装置を有する配電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6429875

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】受電装置、及び前記受電装置を有する配電システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/54 20060101AFI20181119BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20181119BHJP

【ＦＩ】

   H04B3/54

   H02J13/00 B

【請求項の数】15

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-532302(P2016-532302)

(86)(22)【出願日】2014年7月25日

(65)【公表番号】特表2016-528827(P2016-528827A)

(43)【公表日】2016年9月15日

(86)【国際出願番号】EP2014065989

(87)【国際公開番号】WO2015018656

(87)【国際公開日】20150212

【審査請求日】2017年7月6日

(31)【優先権主張番号】13179716.9

(32)【優先日】2013年8月8日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】516043960

【氏名又は名称】フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ

(74)【代理人】

【識別番号】100163821

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 沙希子

(74)【代理人】

【識別番号】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(72)【発明者】

【氏名】エイセボート レナート

(72)【発明者】

【氏名】ヴェント マッティアス

【審査官】 浦口 幸宏

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５２９４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３７６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１０５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１０３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００８２２２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０４Ｂ １／７６− ３／４４

Ｈ０４Ｂ ３／５０− ３／６０

Ｈ０４Ｂ ７／００− ７／０１５

Ｈ０４Ｌ １２／００−１２／２８

Ｈ０４Ｌ １２／４４−１２／９５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配電システムにおいて用いられるための受電装置であり、前記システムが、前記受電装置に電力を供給するための給電装置、及び前記給電装置と前記受電装置との間でデータと共に供給電力を搬送するために前記給電装置と前記受電装置とに接続される導電体を有する受電装置であって、前記受電装置が、
電気負荷と、
前記供給電力から電気負荷電力を生成すると共に、前記電気負荷電力を前記電気負荷に供給するための電気負荷電力供給ユニットとを有し、前記電気負荷電力供給ユニットが、前記受電装置によって前記給電装置から引き込まれる入力電流が、所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで、前記電気負荷電力を生成するよう適応され、ネゴシエートされた電力クラスに従って前記受電装置に許容される電力より多くの電力を前記受電装置が消費することを可能にする受電装置。

【請求項2】

前記受電装置が、前記受電装置に流れる電流を決定するための電流決定ユニットを更に有し、前記電気負荷電力供給ユニットが、決定された電流に基づいて前記電気負荷電力を生成するよう適応される請求項１に記載の受電装置。

【請求項3】

前記電流決定ユニットが、ローサイド電流検出又はハイサイド電流検出を用いて前記電流を決定するよう適応される請求項２に記載の受電装置。

【請求項4】

前記電流決定ユニットが、前記電流を決定するためのホール効果センサを有する請求項２に記載の受電装置。

【請求項5】

前記受電装置が、前記受電装置に存在する電圧を決定するための電圧決定ユニットを有し、前記電気負荷電力供給ユニットが、決定された前記電圧から、過電流から保護するために前記受電装置に存在する電圧を前記受電装置が減らすことを検出するまで、徐々に増加する電力レベルで前記電気負荷電力を生成するよう適応される請求項１に記載の受電装置。

【請求項6】

前記受電装置が、前記導電体を介して前記給電装置と通信するための通信ユニットを有し、前記通信ユニットが、前記引き込まれる入力電流についての情報を前記給電装置から要求するよう適応され、前記電気負荷電力供給ユニットが、要求された前記情報に基づいて前記電気負荷電力を生成するよう適応される請求項１に記載の受電装置。

【請求項7】

前記電気負荷電力供給ユニットが、過電流から保護するために前記給電装置によって前記受電装置がカットオフされるまで、徐々に増加する電力レベルで前記電気負荷電力を生成すると共に、増加ごとに、各々の電力レベルに対応する電力生成設定を不揮発性メモリユニットに記録するよう適応され、前記電気負荷電力供給ユニットが、更に、前記受電装置がカットオフを受けて再起動された後に、前記カットオフをもたらした電力レベルをわずかに下回る電力レベルに対応する電力生成設定で前記電気負荷電力を生成するよう適応される請求項１に記載の受電装置。

【請求項8】

前記電気負荷電力供給ユニットが、
前記供給電力から前記電気負荷電力を生成すると共に、前記電気負荷電力を前記電気負荷に供給するための電気負荷ドライバと、
前記引き込まれる入力電流が、前記所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような前記電気負荷電力の前記電力レベルを決定すると共に、決定された前記電力レベルを示す電力制御信号を前記電気負荷ドライバに送るための電気負荷電力コントローラとを有し、前記電気負荷ドライバが、前記電力制御信号に従って前記供給電力から前記電気負荷電力を生成するよう適応される請求項１に記載の受電装置。

【請求項9】

前記受電装置が、
前記電気負荷電力供給ユニットに存在する第１電圧を決定するための第１電圧決定ユニットと、
前記電気負荷に存在する第２電圧を決定するための第２電圧決定ユニットとを有し、前記電気負荷電力供給ユニットが、決定された前記第２電圧、前記決定された第２電圧と前記電気負荷電力の対応する電力レベルを関連づける所定の第１情報、前記電気負荷電力の前記電力レベルと前記電気負荷ドライバにおける対応する電力損失を関連づける所定の第２情報、及び前記決定された第２電圧に基づいて、前記電気負荷電力を生成するよう適応される請求項８に記載の受電装置。

【請求項10】

前記受電装置が、パワー・オーバー・イーサネット（登録商標）デバイスである請求項１に記載の受電装置。

【請求項11】

前記導電体が、イーサネット（登録商標）ケーブルである請求項１に記載の受電装置。

【請求項12】

配電システムであって、前記システムが、
受電装置に電力を供給するための給電装置、
請求項１に記載の受電装置、及び
前記給電装置と前記受電装置との間でデータと共に供給電力を搬送するために前記給電装置と前記受電装置とに接続される導電体を有する配電システム。

【請求項13】

前記システムが、パワー・オーバー・イーサネッ（登録商標）トシステムである請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

請求項１２に記載のシステム内の請求項１に記載の受電装置の電気負荷に電気負荷電力を供給するための方法であって、前記方法が、前記受電装置の電気負荷電力供給ユニットによって、前記システムの給電装置により前記受電装置に供給される電力から電気負荷電力を生成すると共に、前記電気負荷電力を前記電気負荷に供給するステップを有し、前記電気負荷電力が、前記電気負荷電力供給ユニットによって、前記受電装置によって前記給電装置から引き込まれる入力電流が、所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで、生成され、ネゴシエートされた電力クラスに従って前記受電装置に許容される電力より多くの電力を前記受電装置が消費することを可能にする方法。

【請求項15】

請求項１に記載の受電装置の電気負荷に、前記受電装置が請求項１２に記載のシステムにおいて用いられる場合に、電気負荷電力を供給するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、前記コンピュータプログラムが前記受電装置を制御するコンピュータにおいて走らされる場合に、請求項１４に記載の方法のステップを前記受電装置に実行させるためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

配電システムにおいて用いられるための受電装置であって、前記システムが、前記受電装置に電力を供給するための給電装置、及び前記給電装置と前記受電装置との間でデータと共に供給電力を搬送するために前記給電装置と前記受電装置とに接続される導電体を有する受電装置に関する。本発明は、更に、前記受電装置を有する配電システム、及び前記受電装置の電気負荷に電気負荷電力を供給するためのコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

PoE規格IEEE 802.3atによるパワー・オーバー・イーサネット（登録商標）（PoE）システムにおいては、給電装置（給電機器；PSE）が、１つ又は幾つかのイーサネット（登録商標）ケーブルを介して１つ又は幾つかの受電装置(PD)に電力を供給する。給電装置は、例えば、スイッチであり、受電装置は、例えば、防犯カメラ、無線アクセスポイント、VoIP電話機などである。前記規格によれば、受電装置の電力消費量は、イーサネット（登録商標）ネーブルにおいて生じ得る損失を補償するために、給電装置の各ポートによって供給可能な電力レベルより小さい、比較的小さい電力レベルだけに制限される。

【0003】

US 2006/0164769 A1は、PoEシステムにおける電流制限しきい値をPDの要件に従って調節するためのシステム及び方法を開示している。通信リンクを通じてPDに電力を供給するためのシステムは、PDの要件を決定するための要件決定回路と、決定されたPDの要件に従ってPSEの出力信号を制限するパラメータを設定するための制御回路とを持つ。制御回路は、所要電力などの、決定されたPDの要件に従って、PSE及び／又はPDの電流制限しきい値を設定し得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、より大きな電力消費量を持つことができる、PoEシステムなどの配電システムにおいて用いられるための受電装置を提供することである。本発明の他の目的は、前記受電装置を有する配電システム、並びに前記受電装置の電気負荷に電気負荷電力を供給するための方法及びコンピュータプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様においては、配電システムにおいて用いられるための受電装置であり、前記システムが、前記受電装置に電力を供給するための給電装置、及び前記給電装置と前記受電装置との間でデータと共に供給電力を搬送するために前記給電装置と前記受電装置とに接続される導電体を有する受電装置であって、前記受電装置が、
− 電気負荷と、
− 前記供給電力から電気負荷電力を生成すると共に、前記電気負荷電力を前記電気負荷に供給するための電気負荷電力供給ユニットとを有し、前記電気負荷電力供給ユニットが、前記受電装置によって前記給電装置から引き込まれる入力電流が、所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで、前記電気負荷電力を生成するよう適応され、ネゴシエートされた電力クラスに従って前記受電装置に許容される電力より多くの電力を前記受電装置が消費することを可能にする受電装置が呈示される。

【0006】

前記受電装置が、前記受電装置によって前記給電装置から引き込まれる入力電流が所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで前記電気負荷電力を生成する電気負荷電力供給ユニットを有することから、前記電気負荷電力、従って、前記受電装置の電力消費量は、前記入力電流上限しきい値に起因する限度内で最大化され得る。これは、前記受電装置の電力消費量の増大を可能にする。

【0007】

前記配電システムは、優先的には、PoEシステムであり、ここで、前記給電装置及び前記受電装置は、PoEデバイスであり、前記導電体は、CAT5（カテゴリ５）又はCAT6（カテゴリ６）のケーブルなどのイーサネット（登録商標）ケーブルである。PSEであるともみなされ得る前記給電装置は、スイッチなどのエンドスパンデバイス、又はPoEインジェクタなどのミッドスパンデバイスであり得る。

【0008】

実施例においては、前記受電装置は、前記受電装置に流れる電流を決定するための電流決定ユニットを有し、前記電気負荷電力供給ユニットは、決定された前記電流に基づいて前記電気負荷電力を生成するよう適応される。詳細には、前記電流決定ユニットは、ローサイド電流検出を用いて前記電流を決定するよう適応されてもよい。変形例として、前記電流決定ユニットは、ハイサイド電流検出を用いて前記電流を決定するよう適応されてもよい。別の変形例においては、前記電流決定ユニットは、前記受電装置に流れる電流を決定するためのホールセンサを有してもよい。

【0009】

実施例においては、前記受電装置は、前記受電装置に存在する電圧を決定するための電圧決定ユニットを有し、前記電気負荷電力供給ユニットは、決定された前記電圧から、過電流から保護するために前記受電装置に存在する電圧を前記受電装置が減らすことを検出するまで、徐々に増加する電力レベルで前記電気負荷電力を生成するよう適応される。

【0010】

実施例においては、前記受電装置は、前記導電体を介して前記給電装置と通信するための通信ユニットを有し、前記通信ユニットは、前記引き込まれる入力電流についての情報を前記給電装置から要求するよう適応され、前記電気負荷電力供給ユニットは、要求された前記情報に基づいて前記電気負荷電力を生成するよう適応される。

【0011】

実施例においては、前記電気負荷電力供給ユニットは、過電流から保護するために前記給電装置によって前記受電装置がカットオフされるまで、徐々に増加する電力レベルで前記電気負荷電力を生成すると共に、増加ごとに、各々の電力レベルに対応する電力生成設定を不揮発性メモリユニットに記録するよう適応され、前記電気負荷電力供給ユニットは、更に、前記受電装置がカットオフを受けて再起動された後に、前記カットオフをもたらした電力レベルをわずかに下回る電力レベルに対応する電力生成設定で前記電気負荷電力を生成するよう適応される。

【0012】

実施例においては、前記電気負荷電力供給ユニットは、前記供給電力から前記電気負荷電力を生成すると共に、前記電気負荷電力を前記電気負荷に供給するための電気負荷ドライバと、前記引き込まれる入力電流が、前記所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような前記電気負荷電力の前記電力レベルを決定すると共に、決定された前記電力レベルを示す電力制御信号を前記電気負荷ドライバに送るための電気負荷電力コントローラとを有し、前記電気負荷ドライバは、前記電力制御信号に従って前記供給電力から前記電気負荷電力を生成するよう適応される。前記電気負荷ドライバは、優先的には、前記電気負荷を駆動するための対応する電気負荷駆動電流を生成することによって前記電気負荷電力を生成するよう適応される。前記電気負荷電力供給ユニットは、前記電力制御信号にローパスフィルタをかけるよう適応され得る。

【0013】

実施例においては、前記受電装置は、前記電気負荷電力供給ユニットに存在する第１電圧を決定するための第１電圧決定ユニットと、前記電気負荷に存在する第２電圧を決定するための第２電圧決定ユニットとを有し、前記電気負荷電力供給ユニットは、決定された前記第２電圧、前記決定された第２電圧と前記電気負荷電力の対応する電力レベルを関連づける所定の第１情報、前記電気負荷電力の前記電力レベルと前記電気負荷ドライバにおける対応する電力損失を関連づける所定の第２情報、及び前記決定された第２電圧に基づいて、前記電気負荷電力を生成するよう適応される。

【0014】

本発明の他の態様においては、配電システムであって、前記システムが、
− 受電装置に電力を供給するための給電装置、
− 請求項１に記載の受電装置、及び
− 前記給電装置と前記受電装置との間でデータと共に供給電力を搬送するために前記給電装置と前記受電装置とに接続される導電体を有する配電システムが呈示される。

【0015】

本発明の別の態様においては、請求項１２に記載のシステム内の請求項１に記載の受電装置の電気負荷に電気負荷電力を供給するための方法であって、前記方法が、前記受電装置の電気負荷電力供給ユニットによって、前記システムの給電装置により前記受電装置に供給される電力から電気負荷電力を生成すると共に、前記電気負荷電力を前記電気負荷に供給するステップを有し、前記電気負荷電力が、前記電気負荷電力供給ユニットによって、前記受電装置によって前記給電装置から引き込まれる入力電流が、所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで、生成され、ネゴシエートされた電力クラスに従って前記受電装置に許容される電力より多くの電力を前記受電装置が消費することを可能にする方法が呈示される。

【0016】

本発明の他の態様においては、請求項１２に記載のシステム内の請求項１に記載の受電装置の電気負荷に、電気負荷電力を供給するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、前記コンピュータプログラムが前記受電装置を制御するコンピュータにおいて走らされる場合に、請求項１４に記載の方法のステップを前記受電装置に実行させるためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが呈示される。

【0017】

請求項１の受電装置、請求項１２の配電システム、請求項１４の方法、及び請求項１５のコンピュータプログラムは、とりわけ従属請求項において規定されているような、同様の及び／又は同一の好ましい実施例を持つことは理解されるだろう。

【0018】

本発明の好ましい実施例は、従属請求項と各々の独立請求項のあらゆる組み合わせであり得ることは理解されるだろう。

【0019】

下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】配電システムの実施例を概略的且つ例示的に示す。

【図2】図１に示されているシステムの給電装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。

【図3】図１に示されているシステムの受電装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。

【図4】電流決定ユニットを有する受電装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。

【図5】電圧決定ユニットを有する受電装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。

【図6】受電装置によって引き込まれる入力電流と、受電装置における電圧との間の関係を概略的且つ例示的に示す。

【図7】第１及び第２電圧決定ユニットを有する受電装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。

【図8】配電システム内の給電装置の電気負荷に電気負荷電力を供給するための方法の実施例を例示的に図示するフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、受電装置２、３及び４に電力を供給するための給電装置１を有する配電システム１００の実施例を概略的且つ例示的に示している。この実施例においては、配電システム１００は、PoEシステムであり、給電装置１は、スイッチである。給電装置１は、図２において、より詳細に、概略的且つ例示的に示されている。

【0022】

給電装置１は、データと共に供給電力を搬送するよう適応されているイーサネット（登録商標）ケーブル１３を介して受電装置２、３及び４が接続される幾つかのポート１２を有する。給電装置１は、（図１に示されていない）主電源コンセントに直接接続され得る電気接続部１５を介して入力電力を受け取り、データは、別のイーサネット（登録商標）ケーブル１４を介して、（図１に示されていない）別の装置、例えば、別のスイッチから受信され得る。受け取った電力から、電力供給ユニット１１が、電力装置マネージャ１８を介して受電装置２、３及び４に供給されるべき電力を生成する。データは、電力装置マネージャ１８を介して各々の受電装置２、３又は４に送られる前に、ネットワーク・データ・プロセッサ１９によって処理され得る。

【0023】

ここでは、受電装置２、３及び４は、照明器具２、スイッチング素子３及び存在センサ４を含む。これらは、スイッチング素子３が人によって動かされた後に、及び／又は存在センサ４によって人の存在が検出された後に、スイッチング素子３及び／又は存在センサ４が、スイッチ１を介して照明器具２に減光コマンドを送るように適応され得る。照明器具２は、図３において、より詳細に、概略的且つ例示的に示されている。

【0024】

照明器具２は、電気負荷２６、この実施例においては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する。照明器具２は、給電ユニット１によって供給された電力から電気負荷電力を生成し、電気負荷電力を電気負荷８に供給するための電気負荷電力供給ユニット１０２を有する。本発明によれば、電気負荷電力供給ユニット１０２は、受電装置（２）によって給電装置（１）から引き込まれる入力電流が、所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで、電気負荷電力を生成するよう適応される。

【0025】

これは、以下において、PoE規格IEEE 802.3atに関して、より詳細に説明されるだろう。

【0026】

PoE規格IEEE 802.3atは、多くの安全規定を備える非常に保守的な規格である。それは、CAT3（カテゴリ３）、CAT5（カテゴリ５）及びCAT6（カテゴリ６）のケーブル並びにイーサネット（登録商標）が全体的に用いられているほぼあらゆる考えられる方法で動作するよう設計されている。これは、規格に多くの歴史及び下位互換性を持ち込んでおり、非常に「難解な」使用シナリオのサポートも考慮に入れている。これらは、例えば、（実際にはもう少なくとも１０年間用いられていない）CAT3ケーブルとの互換性、古いACベース切断検出方式との下位互換性、及び（実際には少なくとも５年間エンドノード接続と無関係である）クロスオーバー・ケーブルとの互換性を含む。

【0027】

本発明は、PoE規格において電力消費量が調整される方法に取り組む。要するに、受電装置は、一般に、或る特定の電力レベルを必要とする。受電装置によって給電装置から引き込まれ、イーサネット（登録商標）ケーブルを介して受電装置に搬送される入力電流は、前記ケーブルにおいて、電圧降下を引き起こし、それによって、電力損失をもたらすだろう。受電装置によって必要とされる電力、及びイーサネット（登録商標）ケーブルにおいて失われる電力の合計が、給電装置が受電装置に供給する必要がある電力である。

【0028】

イーサネット（登録商標）、従って、PoEは、例えば100mまでの、非常に長いケーブルをサポートすることから、並びこのようなケーブルの品質及び銅直径において大きな開きがあることから、PoE規格は、イーサネット（登録商標）ケーブルにおいて大量の電力が失われる状況をサポートしている。これらの損失が、受電装置が所要電力を受け取ることができないようにさせること、又は更に悪いことに、安全でない動作状態をもたらすことが決してないようにしなければならない。

【0029】

PoE規格は、或る範囲の電圧が、給電装置によってポート電圧として用いられることを考慮に入れている。これらは、下の表１において、PoE規格IEEE 802.3atによって規定されている電力レベルに関する他の重要なパラメータと共に、挙げられている。この表から、給電装置によって用いられなければならないポート電圧U_PSDは、50Vと57Vとの間であり、受電装置は、42.5Vと57Vとの間の任意の入力電圧U_PDで適切に動作することができなければならないことが、見られ得る。下限における差（U_PSD = 50V対U_PD = 42.5V）は、イーサネット（登録商標）ケーブルにおける電圧降下を考慮に入れるものである。

【表1】

表１：PoE規格IEEE 802.3at−電力レベルに関する最も重要なパラメータ

【0030】

給電装置は、イーサネット（登録商標）ケーブル損失がどのくらいの大きさになるかを知る手段を持たないことから、それは、ネゴシエートされた電力クラスに対応する最大電流をリザーブしなければならない。例えば、PoE規格IEEE 802.3atによって規定されている最も高い電力クラスである電力クラス４の場合は、これは、0.6Aである。その場合、対応する電力リザーブP_reserveは、以下の式に従って計算され得る。

【0031】

P_reserve = U_PSD・I_PSD - P_PD
ここで、I_PSDは、ネゴシエートされた電力クラスに対応する最大リザーブ電流であり、P_PD = 25.5Wは、（電力クラス４の場合に）受電装置によって要求されることをPoE規格によって許容されている最大電力レベルである。それによって、必要な電力リザーブP_reserveは、ポートごとに、（U_PSD = 50Vにおいては）4.5Wに達し、(U_PSD = 57Vにおいては)8.7Wに達する。これは、実際には、受電装置への、P_PD = 25.5Wの最大許容電力レベルの供給を保証することを可能にするためには、給電装置は、（ポート電圧U_PSDとして57Vが選択されると仮定する）P_PSE = 34.2Wのポート電力を供給することができなければならないことを意味する。

【0032】

本発明者は、イーサネット（登録商標）ケーブルにおいて生じる電力損失は、実際には、長いケーブルでも、かなり限られていることに気付いた。更に、全ての受電装置が、考えられる最悪のケーブル構成で接続される可能性は、非常に低い。また、現在、ほとんどの給電装置は、最も高いポート電圧U_PSD = 57V(又は例えばU_PSD = 56Vのわずかに低いポート電圧)を利用していることが分かった。従って、多くの状況において、実際には、受電装置は、（電力クラス４のために）PoE規格によって許容されている25.5Wよりかなり多くの電力を消費することが可能であるだろう。受電装置の電力消費量のこのような増大を可能にすることは、多くの異なるアプリケーションにおいて有利であり得る。例えば、最新のPoEをベースにした照明アプリケーションは、しきい値において、今日のＬＥＤで十分な電力及び25.5W電力制限を持つものである。少し高い電力レベルでは、より多くの照明アプリケーションが可能にされ得る、又はＬＥＤのコストにおけるかなりの削減が達成され得る。

【0033】

実際には、PoE規格IEEE 802.3atによって決められている幾つかの基本ルール、即ち、
１．給電装置によって用いられるポート電圧U_PSDは、50Vと57Vとの間でなければならない、
２．給電装置は、ネゴシエートされた電力クラスに対応する最大電流I_PSD（例えば、電力クラス４の場合は0.6A）をリザーブしなければならない、
３．受電装置は、例えば、（電力クラス４の場合は）P_PD = 25.5Wの最大許容電力に対応する（又は未満である）電力消費量を実現しなければならない、という基本ルールがある。

【0034】

第１のルールへの準拠は、適切な電力供給ユニットを選択すると共に、如何なる状況でも、許容されていないポート電圧が供給されることはないことを確実にするよう様々な使用シナリオにおいて給電装置をテストするだろう給電装置の設計者によって保証されるだろう。

【0035】

更に、第２のルールの遵守は、受電装置によって引き込まれる入力電流を絶え間なく測定すると共に、ポートに接続された受電装置によって引き込まれる入力電流が、ネゴシエートされた電力クラスに対応する最大電流を超える場合にはポートを切断するだろう給電装置のポートコントローラによって保証される（過電流保護）。例えば、上記のように、電力クラス４の場合は、受電装置によって要求されることをPoE規格によって許容される最大電力レベルP_PDが25.5Wである状態で、最大電流は0.6Aである。

【0036】

本発明は、給電装置は、給電装置の、第３のルールへの準拠を制御することはできず、受電装置が第３のルールに反するものである場合に、受電装置は、ネゴシエートされた電力クラスに対応する最大電流に従うという条件で、より多くの電力を消費することができるという本発明者の認識に基づいている。例えば、給電装置によってポート電圧U_PSD = 57Vが用いられ、（一般的な長さの最新ケーブルには実際に大体当てはまる）イーサネット（登録商標）ケーブルにおいて生じる電圧降下がほぼ無視できるほど小さいと仮定すると、受電装置によって消費され得る最大電力レベルは、34.2Wと同じ程度である（再度、表１参照）。

【0037】

ここで、本発明者は、更に、受電装置が単により多くの電力を消費する場合には、（給電装置によって用いられるポート電圧U_PSDに依存するだろう）受電装置によってどの給電装置がサポートされているか、及び（ケーブルにおいて生じる電圧降下に依存するだろう）どのイーサネット（登録商標）ケーブルタイプ及びどの長さが用いられ得るかを規定することが必要になるだろうことから、最新のPoE機器に関連する設置の容易さは、損なわれるだろうことに気付いた。本発明は、対照的に、受電装置が、給電装置の過電流保護機構を作動させずに消費され得る最大電力レベルを自動的に消費することができる有利であるだろうというアイデアに基づいている。これは、優先的に、自動的に動作し、PoE規格IEEE 802.3atに従う別の装置が動作するだろう場合に受電装置を動作させないことは決してないだろう。このようにして、受電装置は、PoE規格IEEE 802.3atに対して互換性があるようにして、その電力消費量を最適化し得る。

【0038】

ここで、図３に戻ると、イーサネット（登録商標）ケーブル１３は、照明器具２のプラグ差込み口２０に接続されている。データと共に搬送された電力は、電力・データ路２５０を介して電力・データスプリッタ２１０に供給される。電力・データスプリッタ２１０は、イーサネット（登録商標）ケーブル１３によって搬送された電力及びデータを分離する。分離データは、次いで、データ路２５５を介して更に搬送され、分離電力は、電力路２５１を介して更に搬送される。電力・データスプリッタ２１０は、例えば、電力及びデータ信号を分離するための磁気回路を有する。

【0039】

照明器具２は、PoEシステム内の照明器具２を識別すると共に、スイッチ１と電力クラスをネゴシエートするための受電装置コントローラ２１１を更に有する。電気負荷電力供給ユニット１０２は、給電装置１によって供給される電力であって、電気負荷ドライバ２１２によって受電装置コントローラ２１１を介して受け取られる電力から電気負荷電力を生成すると共に、電気負荷電力をＬＥＤ２６に供給するための電気負荷ドライバ２１２と、受電装置２によって給電装置１から引き込まれる入力電流が、所定の入力電流上限しきい値未満で、例えば、PoE規格802.3atによって電力クラス４に対して規定されている0.6A未満で、最大化されるように、電気負荷電力の電力レベルを決定すると共に、決定された電力レベルを示す電力制御信号を制御信号路２５４を介して電気負荷ドライバ２１２に送るための電気負荷電力コントローラ２１３とを有する。電気負荷ドライバ２１２は、電気負荷電力コントローラ２１３から受信される電力制御信号に従って、供給電力から電気負荷電力を生成するよう適応される。電気負荷電力は、電気負荷ドライバ２１２から電気負荷電力路２５３を介してＬＥＤ２６に供給される。電気負荷ドライバ２１２は、ＬＥＤ２６を駆動するための対応する電気負荷駆動電流を生成することによって電気負荷電力を生成するよう適応される。電気負荷電力供給ユニット１０２、詳細には、電気負荷電力コントローラ２１３又は電気負荷ドライバ２１２は、制御信号にローパスフィルタをかけるよう適応され得る。

【0040】

この実施例においては、照明器具２は、照明器具２に流れる電流を決定するための（図３には示されていない）電流決定ユニット１０１を有し、電気負荷電力供給ユニット１０２は、決定された電流に基づいて電気負荷電力を生成するよう適応される。

【0041】

電流決定ユニット１０１を有する照明器具２の実施例は、図４に概略的且つ例示的に示されている。この図によれば、電流決定ユニット１０１は、電気負荷ドライバ２１２からのリターン電流を測定するローサイド電流検出を用いて電流を決定するよう適応される。電気負荷電力コントローラ２１３それ自体の電力消費量は一般に既知であるので、受電装置２によって給電装置１から引き込まれる入力電流の総量は、計算されることができ、従って、電気負荷電力供給ユニット１０２は、引き込まれる入力電流が、所定の入力電流上限しきい値未満で、例えば、0.6A未満で、最大化されるような電力レベルで、電気負荷電力を生成することができる。

【0042】

この例においては、電流決定ユニット１０１は、電気負荷ドライバ２１２からの帰還路に取り付けられる抵抗器２１５（検出抵抗器ＲＳ）、及び検出抵抗器２１５において生じる電圧降下を増幅するオペアンプ２１６を用いて、ローサイド電流検出を実現している。図４に更に示されているように、この例においては、電気負荷電力コントローラ２１３に電力を供給する補助電源２１７によって引き込まれる電流は、ローサイド電流検出の測定値に含まれない。なぜなら、それは、計算において補償され得るほんの少量の電流であるからである。ここで、オペアンプ２１６は、適切な接地基準に接続され得ることから、これは、より容易な測定を可能にする。

【0043】

電流決定ユニット１０１は、上記のローサイド電流検出に代わるものとして、電気負荷ドライバ２１２への経路中の電流を測定するハイサイド電流検出を用いて電流を決定するよう適応されてもよい。別の変形例においては、電流決定ユニット１０１は、照明器具２に流れる電流を決定するための（図には示されていない）ホールセンサを含んでもよい。

【0044】

図５に示されている別の実施例においては、照明器具２は、照明器具２に存在する電圧を決定するための（図３には示されていない）電圧決定ユニット１０３を有してもよく、電気負荷電力供給ユニット１０２は、過電流から保護するために、受電装置２が照明器具２に存在する電圧を減らすことを、決定された電圧から検出するまで、徐々に増加する電力レベルで電気負荷電力を生成するよう適応される。この手法は、多くの受電装置は、過電流状態に近づく場合に、受電装置に供給される電圧を段々と減らすよう適応されるという洞察に基づいており、一般に、特定の過電流しきい値、例えば、PoE規格802.3atによって電力クラス４に対して規定されている0.6Aをわずかに下回る値が、受電装置の設計者によって設定され得る。この挙動は、受電装置によって引き込まれる入力電流IPDと、受電装置に存在する電圧Vとの間の関係を概略的且つ例示的に示している図６に図示されている。この図から見られ得るように、受電装置によって引き込まれる入力電流IPDが増加する場合には、受電装置に存在する電圧は、（ケーブル、入力ダイオードなどを含む）ソースインピーダンスRSによって決定される実質的に線形な形態で、減少する。しかしながら、入力電流IPDが過電流状態に近づく場合、受電装置は、過電流から保護するために受電装置に存在する電圧を減らす。これは、（CPDにおいて、即ち、給電装置のカットオフポイントCPSDよりわずかに下回るところで始まる）図６の右側に示されている受電装置に存在する電圧Vの強い「ブレークイン」をもたらす。受電装置２において決定される電圧を用いてこの「ブレークイン」を監視することによって、受電装置２は、給電装置１から引き込む入力電流IPDが、所定の入力電流上限しきい値、例えば、PoE規格802.3atによって電力クラス４に対して規定されている0.6Aのところ又は真下にとどまり、従って、過電流状態を回避することを確実にすることができる。好ましくは、受電装置２は、それ自体をカットオフさせずに過電流フォールドバック状態から戻ることができるよう幾らかの余裕を供給する。あるいは、受電装置２が、実際に、素早く、それ自体をカットオフさせるよう動作する場合には、それは、増加ごとに、各々の電力レベルに対応する電力生成設定を、（図３において、例示的に、電気負荷電力コントローラ２１３の素子として示されている）不揮発性メモリユニット２１４に優先的に記録しているだろう。その場合、電気負荷電力供給ユニット１０２は、更に、受電装置２のリブート後に、カットオフをもたらした電力レベルをわずかに下回る電力レベルに対応する電力生成設定で電気負荷電力を生成するよう適応されるべきである。この例においては、電圧決定ユニット１０３は、直列に接続される２つの抵抗器、即ち、第１抵抗器２１９及び第２抵抗器２２０を有する分圧器と、第２抵抗器２２０（検出抵抗器RS）において生じる電圧降下を増幅するオペアンプ２１７とによって、実現されている。分圧器１０２は、ここでは、受電装置コントローラ２１１の後ろに配設される。

【0045】

図３に戻ると、別の実施例においては、照明器具２は、導電体１３を介して給電装置１と通信するための（図３において、例示的に、電気負荷電力コントローラ２１３の素子として示されている）通信ユニット２３０を有し、通信ユニット２３０は、引き込まれる入力電流についての情報を給電装置１から要求するよう適応され、電気負荷電力供給ユニット１０２は、要求される情報に基づいて電気負荷電力を生成するよう適応される。この通信は、CDP(Cisco Discovery Protocol)、LLDP-MED(Logical Link Device Protocol - for Media Endpoint Devices)又はSNMP(Simple Network Management Protocol)などのプロトコルを用いて実施され得る。

【0046】

別の実施例においては、電気負荷電力供給ユニット１０２は、過電流から保護するために給電装置１によって受電装置２がカットオフされるまで、徐々に増加する電力レベルで電気負荷電力を生成すると共に、増加ごとに、各々の電力レベルに対応する電力生成設定を、（図３において、例示的に、電気負荷電力コントローラ２１３の素子として示されている）不揮発性メモリユニット２１４に記録するよう適応され、ここで、電気負荷電力供給ユニット１０２は、更に、受電装置２がカットオフを受けて再起動された後に、カットオフをもたらした電力レベルをわずかに下回る電力レベルに対応する電力生成設定で電気負荷電力を生成するよう適応される。

【0047】

図７に示されている別の実施例においては、照明器具２は、電気負荷電力供給ユニット１０２に存在する第１電圧を決定するための（図３には示されていない）第１電圧決定ユニット１０４と、電気負荷１０６、ここでは、ＬＥＤに存在する第２電圧を決定するための（図３には示されていない）第２電圧決定ユニット１０５とを有し、電気負荷電力供給ユニット１０２は、決定された第２電圧、決定された第２電圧と電気負荷電力の対応する電力レベルを関連づける所定の第１情報、電気負荷電力の電力レベルと電気負荷ドライバ２１２における対応する電力損失を関連づける所定の第２情報、及び決定された第２電圧に基づいて、電気負荷電力を生成するよう適応される。この手法の背後にある広いアイデアは、ＬＥＤ２６（各々のＬＥＤストリング）に存在する電圧と電気負荷電力の対応する電力レベルを関連づける所定の第１情報を持つことである。この所定の第１情報は、ＬＥＤストリング電圧だけを決定したときに電気負荷電力の電力レベルが導き出され得るU/Iの図表などであり得る。次いで、所定の第２情報が、電気負荷電力の電力レベルと、電気負荷ドライバ２１２における対応する電力損失、即ち、電気負荷ドライバ２１２が決定されＬＥＤ（ストリング）電圧に対応する電力レベルで電気負荷電力を生成するときに生じる電力損失を関連づける次いで、決定された電気負荷電力の電力レベル、及び決定された電気負荷ドライバ２１２における対応する電力損失を用いて、電気負荷ドライバ２１２のための入力電力が導き出されることができ、次いで、電気負荷電力供給ユニット１０２に存在する第１電圧を用いて、照明器具２によって引き込まれる入力電流が決定されることができる。この例においては、第１電圧決定ユニット１０４は、直列に接続される２つの抵抗器、即ち、第１抵抗器２２２及び第２抵抗器２２３を有する分圧器と、第２抵抗器２２３（検出抵抗器RS）において生じる電圧降下を増幅するオペアンプ２２１とによって、実現されている。分圧器１０４は、ここでは、受電装置コントローラ２１１の後ろに配設される。第２電圧決定ユニット１０５は、第１電圧決定ユニット１０４と、直列に接続される２つの抵抗器、即ち、第１抵抗器２２５及び第２抵抗器２２６を有する他の分圧器と、第２抵抗器２２６（検出抵抗器RS）において生じる電圧降下を増幅するオペアンプ２２４とによって、実現されている。他の分圧器の第１抵抗器２２５及び第２抵抗器２２６、並びにオペアンプ２２４によって、電気負荷ドライバ２１２に存在する電圧は決定され得る。次いで、第１電圧決定ユニット１０４によって決定されるような第１電圧から、電気負荷ドライバ２１２に存在する電圧を減算することによって、ＬＥＤ（ストリング）電圧（第２電圧）が決定され得る。ＬＥＤと直列に配設される抵抗器は、ＬＥＤに対する電流ではなく、電圧が、電気負荷ドライバ２１２で制御されるときにだけ必要であることに注意されたい。この抵抗器が存在する場合には、その影響は、上述のU/Iの図表に含まれなければならない。

【0048】

上で、図５乃至７を参照して記載した実施例は、如何なる電流検出も必要としないという利点を持ち、これは、コストの理由で望ましいだろう。更に、両方の方法とも、優先的に、接地を基準とした電圧だけを測定し、これは、アナログ入力部を持つ標準的なマイクロコントローラによって容易に達成され得る。

【0049】

別の実施例においては、電気負荷２６に流れる電流を直接測定することが可能であってもよく、このことは、電気負荷電力の電力レベルを計算することを可能にし、このことは、給電装置１から引き込まれる電力を推定することを可能にし、このことは、電気負荷電力供給ユニット１０２に存在する電圧が既知である場合に、例えば、それが上で図５乃至７を参照して記載したように決定される場合に、給電装置１から引き込まれる入力電流を決定することを可能にする。

【0050】

以下には、配電システム１００内の受電装置２の電気負荷２６に電気負荷電力を供給するための方法の実施例が、図８に示されているフローチャートを参照して、例示的に、記載されている。

【0051】

システム１００の給電装置１によって受電装置２に電力を供給する間、ステップ２０１において、受電装置２の電気負荷電力供給ユニット１０２によって供給電力から電気負荷電力が生成され、ここで、電気負荷電力は、電気負荷電力供給ユニット１０２によって、システム１００の給電装置１から受電装置２によって引き込まれる入力電流が所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで、生成される。ステップ２０２において、電気負荷電力供給ユニット１０２が、生成された電気負荷電力を、電気負荷２６に供給する。

【0052】

上で図３を参照して記載した実施例においては、電気負荷電力コントローラ２１３が、引き込まれる入力電流が所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電気負荷電力の電力レベルを決定しているが、他の実施例においては、受電装置の他の構成要素も、この機能を供給することができる。例えば、この電力レベル制御は、既に適切なアナログ回路を含んでいるかもしれない受電装置コントローラ２１１において実施され得る。電力レベル設定機能を供給するため、受電装置の各々の構成要素は、マイクロコントローラ又は別の種類のコントローラを用いることができる。

【0053】

受電装置の電気負荷電力供給ユニットは、受電装置の最大電力レベルを増大させるためにPoE規格IEEE 802.3at及び／又はPoE規格IEEE 802.3afをシームレスに拡張するために用いられ得る。例えば、上記のように、給電装置によってポート電圧U_PSD = 57Vが用いられ、イーサネット（登録商標）ケーブルにおいて生じる電圧降下がほぼ無視できるほど小さいと仮定すると、PoE規格IEEE 802.3atを拡張することにより受電装置によって消費され得る最大電力レベルは、引き込まれる入力電流が、0.6Aの所定の入力電流上限しきい値未満で、即ち、電力クラス４に対応する最大電流未満で、最大化される場合に、34.2Wと同じ程度である（再度、表１参照）。しかしながら、本発明は、上記のPoE規格のうちの１つ以上に限定されるものではなく、同様の特徴を持つ他の配電システム内でも有利に用いられ得ることに注意されたい。

【0054】

上には、受電装置の或る特定の構成が記載されていているが、他の実施例においては、受電装置は、受電装置によって給電装置から引き込まれる入力電流が所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで電気負荷電力が生成されるような別の方法でも構成され得る。

【0055】

上記の実施例においては、照明器具、存在センサ、スイッチング素子などのような或る特定の受電装置が記載されているが、他の実施例においては、ファン、ディスプレイ又はスイッチパネルのようなユーザインタフェースなどのような他の電気装置も含み得る。

【0056】

上で図３を参照して記載した実施例においては、プラグ差込み口２０と電力・データスプリッタ２１０とが別々の構成要素であるが、別の実施例においては、電力・データスプリッタ２１０はプラグ差込み口２０に組み込まれ得る。

【0057】

上で図３を参照して記載した実施例においては、照明器具２に含まれる電気負荷２６は発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、別の実施例においては、電気負荷２６は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、レーザー、ハロゲンランプなどであってもよい。

【0058】

請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。

【0059】

請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。

【0060】

単一のユニット又は装置が、請求項に列挙されている幾つかの要素の機能を実現してもよい。単に、特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。

【0061】

１つ又は幾つかのユニット又は装置によって実施される電気負荷電力の電力レベルの決定のような決定、ネゴシエーションプロシージャなどは、如何なる他の個数のユニット又は装置によっても実施され得る。配電システム内の受電装置の電気負荷に電気負荷電力を供給するための方法に従う受電装置の制御及び／又はプロシージャは、コンピュータプレ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、実施され得る。

【0062】

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それの一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体に記憶／分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線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。

【0063】

請求項における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てはならない。

【0064】

本発明は、優先的にはPoEシステムであり、受電装置に電力を供給するための給電装置を有する配電システム内で用いられるための照明器具のような受電装置に関する。受電装置は、ＬＥＤのような電気負荷と、供給電力から電気負荷電力を生成すると共に、電気負荷電力を電気負荷に供給するための電気負荷電力供給ユニットとを有し、電気負荷電力供給ユニットは、受電装置によって給電装置から引き込まれる入力電流が、所定の入力電流上限しきい値未満で最大化されるような電力レベルで、電気負荷電力を生成するよう適応される。これは、PoE規格IEEE 802.3atに従う受電装置の電力消費量と比較して受電装置の電力消費量を増大させることを可能にする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】