JP2010267386A - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電ランプから放射される可視光を利用してデータを送信する光通信用システムの送信手段として利用される放電ランプ点灯装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device used as transmission means of an optical communication system that transmits data using visible light emitted from a discharge lamp.
放電ランプの発光を伝送媒体とする可視光を利用する光通信システムは既知である(例えば、特許文献1参照。)。この種の光通信システムにおける変調方式としては周波数変調、振幅変調およびパルス変調などが知られている。また、パルス変調にはパルス幅変調、パルス振幅変調、パルス密度変調、パルス位置変調およびパルス符号変調がある。さらに、パルス位置変調には2007年に社団法人電子情報技術産業協会(JEITA)が可視光IDシステムとして規格化した4値パルス位置変調(4PPM)が含まれる(非特許文献1参照。)。 An optical communication system using visible light using light emitted from a discharge lamp as a transmission medium is known (see, for example, Patent Document 1). As modulation methods in this type of optical communication system, frequency modulation, amplitude modulation, pulse modulation, and the like are known. Pulse modulation includes pulse width modulation, pulse amplitude modulation, pulse density modulation, pulse position modulation, and pulse code modulation. Further, the pulse position modulation includes quaternary pulse position modulation (4PPM) standardized as a visible light ID system by the Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA) in 2007 (see Non-Patent Document 1).
上記規格で採用している通信方式は、低速通信向けの「可視光IDシステム」であり、変調方式として4値PPM方式(4値パルス位置変調)を採用している。 The communication method employed in the above standard is a “visible light ID system” for low-speed communication, and a 4-value PPM method (4-value pulse position modulation) is adopted as a modulation method.
4値PPM方式は、サブキャリア周波数(副搬送周波数)を28.8kHzと定め、00、01、10および11の4データをインバータ出力の点灯周波数(主搬送周波数)の4シンボル(4フレーム)を使用して変調する。また、1シンボルは、さらに4つのスロットに等分され、データに応じてそのいずれか1スロットにサブキャリア周波数が重畳されることで変調されると1となり、残余の3スロットは無変調とされて0となる。すなわち、副変調周波数が重畳されて1を示すスロットが4スロットのどの位置にあるかによって00、01、10および11の4種類の値を示すことができる。この通信方式によれば、最大伝送速度4.8kbpsを得ることができる。また、上記変調区間では光出力を遮断し、非変調区間では光出力を遮断しないようにする。 In the 4-value PPM system, the subcarrier frequency (subcarrier frequency) is set to 28.8 kHz, and 4 data (00, 01, 10 and 11) are used as 4 symbols (4 frames) of the inverter output lighting frequency (main carrier frequency). Use to modulate. One symbol is further equally divided into four slots, and becomes 1 when modulated by superimposing a subcarrier frequency on one of the slots according to data, and the remaining 3 slots are unmodulated. 0. That is, four types of values of 00, 01, 10 and 11 can be indicated depending on where in the four slots the slot indicating 1 is superimposed with the sub-modulation frequency. According to this communication method, a maximum transmission speed of 4.8 kbps can be obtained. Further, the light output is cut off in the modulation section, and the light output is not cut off in the non-modulation section.
可視光通信の光源としては、スイッチング特性が相対的に良好であるという理由から一般に発光ダイオードを用いるのが好ましいとされているが、蛍光ランプなどの放電ランプの光出力を伝送媒体とする光通信も理論上可能である。しかしながら、光出力にパルスを重畳するために、放電ランプのランプ電流をスイッチングする場合、ランプ電流をOFFして次にONする際に高い再始動電圧を放電ランプに印加する必要があり、放電ランプの寿命が短くなりやすいばかりでなく、回路構成が複雑化するためコストアップを伴うという問題がある。 As a light source for visible light communication, it is generally preferred to use a light emitting diode because of its relatively good switching characteristics. However, optical communication using a light output from a discharge lamp such as a fluorescent lamp as a transmission medium. Is also theoretically possible. However, when switching the lamp current of the discharge lamp in order to superimpose a pulse on the light output, it is necessary to apply a high restart voltage to the discharge lamp when the lamp current is turned off and then turned on. Not only is the life of the device likely to be shortened, but also there is a problem that the circuit configuration becomes complicated, resulting in an increase in cost.
本発明は、パルス重畳のための回路構成が簡単で確実に動作する可視光通信用送信手段として好適な放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device suitable as a transmission means for visible light communication that has a simple circuit configuration for pulse superposition and operates reliably.
上記の課題を解決するために、請求項1の発明の放電ランプ点灯装置は、直流電源と;直流電源の出力電圧を高周波交流電圧に変換するインバータと;共振回路を含みインバータの交流出力端に接続した負荷回路と;負荷回路に接続されて高周波点灯する放電ランプと;インバータの点灯周波数を主搬送周波数とし、この点灯周波数を1周期ごとに制御し得るとともにランプ電流波形の0点位相が送信信号波形の極性転換位相に同期するようにして複数の点灯周波数を切り換えることにより放電ランプの発光に副搬送周波数を重畳する制御手段と;を具備していることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a discharge lamp lighting device according to the invention of
請求項2の発明の放電ランプ点灯装置は、請求項1記載の放電ランプ点灯装置において、点灯周波数は、副搬送周波数に対して偶数倍関係にあることを特徴としている。 A discharge lamp lighting device according to a second aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to the first aspect, characterized in that the lighting frequency is in an even multiple relationship with respect to the sub-carrier frequency.
請求項3の発明の放電ランプ点灯装置は、請求項1または2記載の放電ランプ点灯装置において、負荷回路は、その共振回路の共振周波数が副搬送周波数の2倍以下であることを特徴としている。 A discharge lamp lighting device according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the discharge lamp lighting device according to the first or second aspect, the load circuit has a resonance frequency of the resonance circuit equal to or less than twice the sub-carrier frequency. .
請求項4の発明の放電ランプ点灯装置は、請求項1ないし3のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置において、相対的に低い出力となる点灯周波数で放電ランプが不点灯のときに送信を停止することを特徴としている。 A discharge lamp lighting device according to a fourth aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to any one of the first to third aspects, wherein transmission is stopped when the discharge lamp is not lit at a relatively low output frequency. It is characterized by doing.
請求項1の発明は、点灯周波数の1周期ごとに制御可能な制御手段により、ランプ電流波形の0点位相が送信信号波形の極性転換位相に同期するようにして複数の点灯周波数を切り換えることで、周波数変更点において変更前後の点灯周波数のランプ電流位相が一致するので、その切り換えがスムーズに行われるとともに、共振回路を含む負荷回路を介して点灯する放電ランプの光出力が点灯を持続しながら瞬間的に変化するから、放電ランプの光出力を送信信号のデータに応じて正確にパルス変調する放電ランプ点灯装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the plurality of lighting frequencies are switched by the control means that can be controlled for each cycle of the lighting frequency so that the zero point phase of the lamp current waveform is synchronized with the polarity conversion phase of the transmission signal waveform. Since the lamp current phase of the lighting frequency before and after the change coincides at the frequency change point, the switching is performed smoothly, and the light output of the discharge lamp that is turned on via the load circuit including the resonance circuit is kept on. Since it changes instantaneously, it is possible to provide a discharge lamp lighting device that accurately modulates the light output of the discharge lamp in accordance with the data of the transmission signal.
また、点灯周波数の上記切り換えは、制御手段の制御動作で行うので、回路構成が簡単になる。 Moreover, since the switching of the lighting frequency is performed by the control operation of the control means, the circuit configuration is simplified.
請求項2の発明は、点灯周波数が副搬送周波数に対して偶数倍関係にあることにより、点灯周波数切り換えの際にランプ電流波形の0点位相が送信信号波形の極性転換位相に同期するから、点灯周波数移行動作に回路動作上の無理がなく、しかもパルス変調動作が正確に行われる放電ランプ点灯装置を提供できる効果を奏する。
In the invention of
加えて、点灯周波数の副搬送周波数に対する偶数倍関係が2倍と4倍の好適例であれば、光出力が低いときの放電ランプの点灯状態が安定であるとともに回路設計が容易になるという効果を奏する。 In addition, if the even-numbered relationship between the lighting frequency and the sub-carrier frequency is a preferred example of 2 times and 4 times, the effect is that the lighting state of the discharge lamp when the light output is low is stable and the circuit design is facilitated. Play.
請求項3の発明は、負荷回路の共振回路の共振周波数が副搬送周波数の2倍以下であることにより、点灯周波数を共振回路の進相領域に設定することができ、副搬送周波数に対して倍数関係にあるとともに光出力差が大きくなる値に設定しやすくなる放電ランプ点灯装置を提供できる効果を奏する。 In the invention of claim 3, when the resonance frequency of the resonance circuit of the load circuit is not more than twice the subcarrier frequency, the lighting frequency can be set in the phase advance region of the resonance circuit. There is an effect that it is possible to provide a discharge lamp lighting device that has a multiple relationship and can be easily set to a value that increases the light output difference.
請求項4の発明は、相対的に低い出力となる点灯周波数で放電ランプが不点灯のときに送信を停止することにより、放電ランプ動作が不安定となって、通信異常を来たしやすくなるのを回避して、放電ランプおよび放電ランプ点灯装置に対する負担を軽減させることができる。 According to the invention of claim 4, by stopping the transmission when the discharge lamp is not lit at a lighting frequency with a relatively low output, the discharge lamp operation becomes unstable and a communication abnormality is likely to occur. By avoiding this, the burden on the discharge lamp and the discharge lamp lighting device can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の放電ランプ点灯装置を実施する光通信システムは、図1に示すように送信手段1および受信手段2を具備して構成されている。なお、図1において、符号3は送信する情報データを送出する情報源3、符号5は受信した情報データを受信する機器である。
An optical communication system that implements the discharge lamp lighting device of the present invention comprises a
送信手段1すなわち本発明の放電ランプ点灯装置は、例えば蛍光ランプなどの放電ランプ10、放電ランプ点灯回路11、情報データ受入手段12、パルス変調手段13および駆動信号発生手段14からなる。なお、パルス変調手段13および駆動信号発生手段14は、図2においては制御手段15に包含されている。
The transmission means 1, that is, the discharge lamp lighting device of the present invention comprises a
放電ランプ10は、光変調された送信信号を放射する信号伝送媒体の発生手段であり、低圧放電ランプや高圧放電ランプなどの放電ランプを用いることができる。放電ランプ10が発生する可視光を用いて光変調する場合には例えば蛍光ランプやHIDランプを、また紫外光を用いて光変調する場合には殺菌ランプを、それぞれ用いることができる。
The
放電ランプ10が蛍光ランプの場合、気密容器、蛍光体層、放電生起手段および放電媒体を主たる構成要素として構成されていて、気密容器の内部に封入された後述する放電媒体の低圧蒸気またはガス放電により放射された紫外線が蛍光体層に照射されることで蛍光体が励起されて可視光を発生する。
When the
気密容器は、ガラスバルブなどから形成され、直管状、環状、U字状、W字状、スパイラル状など既知の多様な形態をなしていることが許容される。また、気密容器の外径および長さは、蛍光ランプの種別および定格などに応じて多様に設定することができる。 The airtight container is formed of a glass bulb or the like, and is allowed to have various known forms such as a straight tube shape, an annular shape, a U shape, a W shape, and a spiral shape. Further, the outer diameter and length of the hermetic container can be variously set according to the type and rating of the fluorescent lamp.
蛍光体層は、蛍光ランプ用として既知の蛍光体を用いて形成することができる。なお、使用する蛍光体は、本発明において特段限定されない。例えば、一般に多用されている3波長発光形蛍光体やハロリン酸蛍光体などを用いることができる。蛍光体層は、常法により形成することができる。 The phosphor layer can be formed using a known phosphor for a fluorescent lamp. The phosphor used is not particularly limited in the present invention. For example, generally used three-wavelength phosphors or halophosphate phosphors can be used. The phosphor layer can be formed by a conventional method.
放電生起手段は、気密容器内に封入された放電媒体の低圧金属蒸気またはガス放電を生起するための手段であり、例えば電極または高周波磁界発生手段などをもって構成することができる。電極の場合、内部電極および外部電極が知られているが、そのどちらでもよい。 The discharge generating means is a means for generating a low-pressure metal vapor or gas discharge of a discharge medium enclosed in an airtight container, and can be constituted by, for example, an electrode or a high-frequency magnetic field generating means. In the case of electrodes, internal electrodes and external electrodes are known, but either of them may be used.
放電ランプ点灯回路11は、図2に示すように、直流電源11a、インバータ11b、負荷回路11cおよび負荷状態検出手段16を備えて構成されている。なお、図1において、インバータ11bおよび負荷回路11cは、一つの回路ブロックとして図示されている。
As shown in FIG. 2, the discharge
直流電源11aは、後述するインバータ11bから見た入力供給手段であり、直流電圧を出力して、これをインバータ11bに入力電圧として印加する。直流電源11aは、交流電圧を整流した直流電源、電池電源またはキャパシタなどであってもよい。
The
図2に示す本形態において、直流電源11aは、ブリッジ形全波整流回路11a1およびアクティブフィルタ11a2からなる。ブリッジ形全波整流回路11a1は、交流入力端が低周波交流電源4に接続し、直流出力端に脈流の直流電圧を出力する。アクティブフィルタ11a2は、昇圧チョッパからなり、その入力端がブリッジ形全波整流回路11a1の直流出力端に接続する。そして、アクティブフィルタ11a2の直流出力端に並列接続した平滑コンデンサC1の両極間に、所望電圧に昇圧されるとともに、平滑化された直流電圧を出力する。
In the present embodiment shown in FIG. 2, the
インバータ11bは、直流電源11aから出力される直流電圧を高周波交流に変換する手段であり、少なくとも1つのスイッチング素子を含んでいる。本発明において、インバータの回路方式は特段限定されない。例えば、ハーフブリッジ形インバータ、フルブリッジ形インバータ、一石形インバータなどを用いることができる。
The
また、インバータ11bは、その発振周波数すなわち点灯周波数にしたがって送信信号を変調するために、後述する制御手段15により複数、好適には2つの所定値の間で変化される。このように点灯周波数を可変にすることにより、例えば4値PPM信号などの変調信号に基づいてパルス変調を行う。また、所望により高周波交流出力を一定に制御したり、高周波交流出力を可変にして放電ランプの点灯を調光点灯したりすることもできる。なお、インバータ11bは、所望により絶縁形または非絶縁形の出力トランスを含んでいることが許容される。
Further, in order to modulate the transmission signal according to the oscillation frequency, that is, the lighting frequency, the
図2に示す本形態において、インバータ11bは、ハーフブリッジ形インバータからなり、一対のスイッチング素子Q1、Q2の直列回路を直流電源11aの両端すなわち平滑コンデンサC1の両極間に接続している。そして、スイッチング素子Q2の両端間に矩形波の交流電圧が出力される。
In the present embodiment shown in FIG. 2, the
負荷回路11cは、放電ランプ10をインバータ11bの出力によって付勢するために、放電ランプ10を放電ランプ点灯装置に接続する際に、インバータ11bと放電ランプ10の間に介在される回路手段である。また、負荷回路11cは、共振回路RCを含んでいる。そして、共振回路RCを介して放電ランプ10をインバータ11bの出力端に接続することにより、放電ランプ10に負荷回路11cの所望に応じて適度に共振した共振電圧を印加することができる。
The
共振回路RCは、好ましくは直列共振回路であり、共振電圧が印加される回路上の位置に放電ランプ10を接続する。また、負荷回路11cは、そこに接続する放電ランプ10に対して限流インピーダンスを提供することができる。限流インピーダンスとして共振回路RCのリアクタンスを利用することができる。
The resonance circuit RC is preferably a series resonance circuit, and the
本発明においては、負荷回路11cの共振回路RCの共振条件を固定したままで後述する制御手段によって点灯周波数を変化させることにより、負荷回路の共振特性によって放電ランプ10に供給されるランプ電流を変化させて、光出力を高出力状態と低出力状態との間で変化させてパルス変調を行う。そのパルス変調の間、放電ランプ10は、点灯状態を持続する。
In the present invention, the lamp current supplied to the
また、無変調時には放電ランプ10の光出力を変調時の高出力状態と低出力状態との中間の中出力状態にすることができる。これにより変調時の光量と無変調時の光量の差を低減させることができる。さらに、放電ランプ10の光出力を無変調時に所望レベルで調光点灯させることが可能になる。
Further, when there is no modulation, the light output of the
図2に示す本発明の一形態において、負荷回路11cは、インダクタL1および共振コンデンサC2の直列回路により形成される共振回路RCを主体として構成されており、直流カットコンデンサC3を介してインバータ11bの上記出力端に接続している。前記放電ランプ10は、その一対の電源側端子が共振コンデンサC2の両端間に並列接続している。なお、一対の非電源側端子間には電極予熱回路としてのコンデンサ(図示を省略している。)など既知のフィラメント加熱回路を適宜接続することができる。
In one embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the
負荷状態検出手段16は、放電ランプ10のランプ電圧検出回路および/またはランプ電流検出回路を備え、放電ランプ10の電気作動状態を検出して放電ランプ10の入力制御のための帰還制御、後述する放電ランプ10が不点時の送信停止保護動作およびランプ装着保護動作などのために作用する。
The load state detection means 16 includes a lamp voltage detection circuit and / or a lamp current detection circuit for the
送信データ受入手段12は、例えばインターフェイスを主体として構成され、外部の情報源3から発生した情報データを受け入れる。 The transmission data receiving means 12 is constituted mainly by an interface, for example, and receives information data generated from the external information source 3.
次に、図2に示す制御手段15について説明する。制御手段15は、好ましくはマイコンおよびDSP(ディジタルシグナルプロセッサ)などのディジタルデバイスを主体として構成される。そして、インバータ11bの点灯周波数にしたがって発振周波数を1周期ごとに制御し得るとともに、ランプ電流波形の0点位相が送信信号波形の極性転換位相に同期するようにして複数、好適には2つの点灯周波数を切り換える。その結果、放電ランプ10に供給されるランプ電流が点灯周波数に応じて変化するので、放電ランプ10の光出力に副搬送周波数が重畳されてパルス変調が行われる。なお、パルス変調手段13は、情報源3から送出される情報のデータを情報データ受入手段12が受け入れて、パルス変調手段13が情報データに対応して点灯周波数を切り換える。駆動信号発生手段14は、パルス変調に対応して発振周波数が所定に制御された駆動信号を発生してインバータ11bのスイッチング素子Q1、Q2を交互に駆動する。
Next, the control means 15 shown in FIG. 2 will be described. The control means 15 is preferably composed mainly of a digital device such as a microcomputer and a DSP (digital signal processor). The oscillation frequency can be controlled for each cycle according to the lighting frequency of the
なお、上記送信信号波形の極性転換位相とは、送信信号の立ち上がりおよび立下り位相をいう。 The polarity change phase of the transmission signal waveform refers to the rising and falling phases of the transmission signal.
次に、パルス変調について説明する。図3は、左端部分が上からデータ、4値PPM信号および光出力を示している。データは、00、01、10、11の4種類である。4値PPM信号は、データが00のとき1000、データが01のとき0100、データが10のとき0010、データが11のとき0001となる。そして、1シンボル時間を4等分して4つのスロットを割り当てる。さらに、1スロットが副搬送周波数の28.8kHzの3周期分となる。データ00のときの4値PPM信号1000を例として説明すると、第1のスロットが4値PPM信号の1、第2ないし第4のスロットがそれぞれ4値PPM信号0となる。また、4値PPM信号の1のときには、該当するスロットが副搬送周波数の28.8kHzの3周期でパルス変調される。これに対して、4値PPM信号の0のときには、該当するスロットが無変調となり、本形態においては光出力が中出力状態で一定になる。
Next, pulse modulation will be described. In FIG. 3, the left end portion shows data from the top, a quaternary PPM signal, and an optical output. There are four types of data: 00, 01, 10, and 11. The 4-level PPM signal is 1000 when the data is 00, 0100 when the data is 01, 0010 when the data is 10, and 0001 when the data is 11. Then, one symbol time is divided into four equal parts, and four slots are allocated. Further, one slot corresponds to three cycles of 28.8 kHz, the subcarrier frequency. Taking the quaternary PPM signal 1000 for
光出力は、4値PPM信号の1のときにパルス変調されて高出力状態と低出力状態とが交互に変化する。 The optical output is pulse-modulated when the quaternary PPM signal is 1, and alternately changes between a high output state and a low output state.
以上説明した4シンボル時間で上記4種類のデータを変調することができる。最大伝送速度4.8kbpsである。 The above four types of data can be modulated with the four symbol times described above. The maximum transmission speed is 4.8 kbps.
図4は、負荷回路11cの共振回路RCの共振特性曲線を示し、横軸が周波数、縦軸がランプ電流である。共振周波数f0は、副搬送周波数の28.8kHzの2倍以下になるように設定され、共振周波数f0の左側が進相領域、右側が遅相領域である。
FIG. 4 shows a resonance characteristic curve of the resonance circuit RC of the
本形態において、インバータ11bの点灯周波数は、いずれも遅相領域に位置するように設定され、第1の点灯周波数fLは相対的に低く、第2の点灯周波数fHは相対的に高く、第3の点灯周波数fMはそれらの中間に位置する中間周波数である。また、第1および第2の点灯周波数fL、fHは、副搬送周波数の28.8kHzに対して偶数倍関係となるように選定されている。好適には第1の点灯周波数fLは28.8kHzの2倍の57.kHz、第2の点灯周波数fHは同じく4倍の115.2kHzである。また、中間周波数fMは、第1および第2の点灯周波数fL、fHの中間の周波数であり、67.3kHzである。
In this embodiment, the operating frequency of the
図5は、図3に示す4シンボルのうち、最初のシンボルの前半分である2スロット部分を拡大して示している。光出力の変調時において、点灯周波数がfLであると、光出力が高出力状態となる。また、点灯周波数がfHであると、低出力状態となる。そして、高出力状態と低出力状態とが副搬送周波数で交互に発生することによってパルス変調が行われることが理解できる。なお、無変調時の点灯周波数はfMであり、このときの光出力は高低の中間レベルになっているから、パルス変調時の平均光出力と無変調時の光出力の差が低減する方向に作用することも理解できるであろう。 FIG. 5 shows an enlarged view of a 2-slot portion that is the first half of the first symbol among the four symbols shown in FIG. During modulation of the light output, the lighting frequency is f L, the optical output becomes high output state. The lighting frequency when is f H, a low output state. It can be understood that pulse modulation is performed by alternately generating a high output state and a low output state at the subcarrier frequency. Incidentally, the lighting frequency at the time of non-modulation is f M, because the light output at this time is an intermediate level of high and low, the direction in which the difference in light output of the average optical output and the non-modulated during the time of pulse modulation is reduced You can also understand that it works.
図6を参照してパルス変調における点灯周波数切り換えにおけるランプ電流の位相の影響について説明する。図中の矩形波状をなしている波形が送信信号波形であり、正弦波状をなしているのがランプ電流波形である。そして、図6(a)が本形態、図6(b)が比較例、をそれぞれ示している。 With reference to FIG. 6, the influence of the phase of the lamp current upon switching of the lighting frequency in pulse modulation will be described. The rectangular waveform in the figure is the transmission signal waveform, and the sinusoidal waveform is the lamp current waveform. FIG. 6A shows this embodiment, and FIG. 6B shows a comparative example.
本形態においては、図6(a)に示すように送信信号波形の極性転換位相(周波数変更点)とランプ電流波形の0位相とが一致している。このため、送信信号波形の極性転換位相に同期して点灯周波数が切り換えられると、切り換え後の点灯周波数によって流れるランプ電流が0点から正極性に立ち上がるので、周波数切り換えの前後の間に時間遅れが生じることはない。 In this embodiment, as shown in FIG. 6A, the polarity change phase (frequency change point) of the transmission signal waveform and the 0 phase of the lamp current waveform match. For this reason, when the lighting frequency is switched in synchronization with the polarity switching phase of the transmission signal waveform, the lamp current flowing depending on the lighting frequency after the switching rises from the zero point to the positive polarity, so there is a time delay before and after the frequency switching. It does not occur.
このため、ランプ電流の急変を伴うことなしに点灯周波数を切り換えることができるので、切り換えが容易となるとともに、放電ランプ点灯回路11にストレスが生じない。
For this reason, since the lighting frequency can be switched without accompanying a rapid change in the lamp current, the switching is facilitated and no stress occurs in the discharge
上記の切り換え作用を行わせるには、送信信号波形の副搬送周波数に対して点灯周波数(主搬送周波数)を偶数倍関係にすることにより容易に実現することができる。図示の形態においては、副搬送周波数28.8kHzに対して点灯周波数が4倍になっている。したがって、副搬送周波数の送信信号波形の極性転換位相に同期して点灯周波数を例えば2倍に切り換えると、今度は切り換え後の点灯周波数によって流れるランプ電流が0点から正極性に立ち上がる。 The above switching operation can be easily realized by making the lighting frequency (main carrier frequency) an even multiple relationship with respect to the subcarrier frequency of the transmission signal waveform. In the illustrated form, the lighting frequency is quadrupled with respect to the subcarrier frequency of 28.8 kHz. Accordingly, when the lighting frequency is switched to, for example, twice as much as the polarity switching phase of the transmission signal waveform of the subcarrier frequency, the lamp current flowing according to the lighting frequency after the switching rises from 0 point to positive polarity.
これに対して、図6(b)に示すように比較例においては、副搬送周波数28.8kHzの送信信号波形の極性転換位相時にランプ電流が周波数変更可能な0点に同期していないので、本形態のように点灯周波数を1周期ごとに制御する場合、点灯周波数を変更できないから、所望のパルス波形に変調することができない。なお、この比較例は、点灯周波数が副搬送周波数28.8kHzの送信信号波形に対して偶数倍関係になっていない。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the comparative example, the lamp current is not synchronized with the zero point at which the frequency can be changed during the polarity switching phase of the transmission signal waveform having the subcarrier frequency of 28.8 kHz. When the lighting frequency is controlled for each cycle as in this embodiment, the lighting frequency cannot be changed, and therefore it cannot be modulated into a desired pulse waveform. In this comparative example, the lighting frequency is not in an even multiple relationship with respect to the transmission signal waveform whose subcarrier frequency is 28.8 kHz.
図7は、本形態における点灯周波数の切り換えによるランプ電流波形と光出力波形の関係を示しており、第1の点灯周波数fLと第2の点灯周波数fHとの切り換えにおいて、ランプ電流波形の0点位相と極性転換位相とが同期していることを示している。 7, the lighting frequency in the present embodiment the switching shows the relationship between the lamp current waveform and the optical output waveform due to, in switching between the first operating frequency f L and a second ignition frequency f H, the lamp current waveform It shows that the zero point phase and the polarity conversion phase are synchronized.
上述の形態においては、1スロットを第1の点灯周波数fLの点灯時間と、第2の点灯周波数fHの点灯時間とで等分して変調する場合に、第1および第2の点灯周波数fLおよびfHが副搬送周波数の複数倍である態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、要するにランプ電流波形の0点位相と送信信号波形の極性転換位相とが同期していればよい。 In embodiments described above, one slot and lighting time of the first lighting frequency f L, when aliquoted and modulated by the lighting time of the second operating frequency f H, the first and second lighting frequency Although an embodiment in which f L and f H are a plurality of times of the subcarrier frequency has been described, the present invention is not limited to this, and in short, the zero point phase of the lamp current waveform and the polarity conversion phase of the transmission signal waveform are It only needs to be synchronized.
ところで、光通信システムの受信手段2は、受光手段21を備えていて、送信手段1の放電ランプ点灯装置から放射される送信信号で変調された光出力を受光して、その中に含まれている送信信号を抽出して送信手段との間で通信を行う手段である。受信手段2は、放電ランプの光出力中に含まれている送信信号の中から情報データを抽出するために、パルス復調手段23を備えることができる。所望により受光手段21とパルス復調手段23の間に通信信号を選択的に抽出するための振動成分抽出手段を介在させることができる。また、受光手段21の出力レベルを所望のレベルに高めるために、増幅器22を受光手段21とパルス変調手段23の間に介在させることができる。
By the way, the receiving means 2 of the optical communication system is provided with a light receiving means 21, and receives the light output modulated by the transmission signal radiated from the discharge lamp lighting device of the transmitting means 1, and is included therein. This is means for extracting a transmitted signal and communicating with the transmission means. The receiving means 2 can comprise a pulse demodulating means 23 in order to extract information data from a transmission signal included in the light output of the discharge lamp. If desired, a vibration component extracting unit for selectively extracting a communication signal can be interposed between the
本形態において、受信手段2は、受光手段21、増幅器22およびパルス復調手段23を備えている。
In this embodiment, the receiving
受光手段21は、放電ランプ10、例えば蛍光ランプの光出力を受光する手段である。放電ランプ10の光出力に含まれている送信信号を抽出しやすくするために、所望により放電ランプ10に封入されている放電媒体の主要なスペクトル線を選択的に受光し得る受光感度特性を付与することができる。
The light receiving means 21 is a means for receiving the light output of the
放電ランプ10中の放電媒体の主要なスペクトル線としては、例えば主として一般照明用の低圧水銀蒸気放電による蛍光ランプの場合、前述のように波長405、435および436nmのスペクトル線は、殆ど全ての種別の蛍光ランプにおいて共通に存在しており、蛍光体発光との識別が容易であるので、極めて好都合である。
As the main spectral lines of the discharge medium in the
また、受光手段21は、光電変換素子を用いて構成するのがよく、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いることができる。フォトダイオードとしては、例えばPINフォトダイオード、フォトPNダイオード、Siフォトダイオードなどを用いることができる。
増幅器22は、受光手段21から得た送信信号を所要のレベルまで増幅する。
The light receiving means 21 is preferably configured using a photoelectric conversion element. For example, a photodiode, a phototransistor, or the like can be used. As the photodiode, for example, a PIN photodiode, a photoPN diode, a Si photodiode, or the like can be used.
The
パルス復調手段23は、増幅された送信信号をパルス復調して送信データを復元する。なお、得られた送信データは、受信手段21から取り出されて、例えば外部の機器5に入力して通信が行われる。 The pulse demodulation means 23 restores transmission data by pulse-demodulating the amplified transmission signal. The obtained transmission data is taken out from the receiving means 21 and input to, for example, the external device 5 for communication.
1…送信手段、3…情報源、4…低周波交流電源、10…放電ランプ、11…放電ランプ点灯回路、11a…直流電源、11a1…ブリッジ形全波整流回路、11a2…アクティブフィルタ、11b…インバータ、11c…負荷回路、L1…インダクタ、C2…共振コンデンサ、15…制御手段、16…負荷状態検出手段、Q1、Q2…スイッチング素子、RC…共振回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
直流電源の出力電圧を高周波交流電圧に変換するインバータと;
共振回路を含みインバータの交流出力端に接続した負荷回路と;
負荷回路に接続されて高周波点灯する放電ランプと;
インバータの点灯周波数を主搬送周波数とし、この点灯周波数を1周期ごとに制御し得るとともにランプ電流波形の0点位相が送信信号波形の極性転換位相に同期するようにして複数の点灯周波数を切り換えることにより放電ランプの発光に副搬送周波数を重畳する制御手段と;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。 DC power supply;
An inverter that converts the output voltage of the DC power source into a high-frequency AC voltage;
A load circuit including a resonance circuit and connected to the AC output terminal of the inverter;
A discharge lamp connected to a load circuit and operating at high frequency;
The lighting frequency of the inverter is the main carrier frequency, and this lighting frequency can be controlled for each cycle, and the multiple lighting frequencies are switched so that the zero point phase of the lamp current waveform is synchronized with the polarity conversion phase of the transmission signal waveform. A control means for superimposing the subcarrier frequency on the light emission of the discharge lamp by;
A discharge lamp lighting device comprising:
Priority Applications (1)
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JP2009115174A JP2010267386A (en) | 2009-05-12 | 2009-05-12 | Discharge lamp lighting device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013128375A (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Toshiba Corp | Electric power conversion apparatus |
JP6271049B1 (en) * | 2017-01-13 | 2018-01-31 | 入野 晃一 | Power converter |
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2009
- 2009-05-12 JP JP2009115174A patent/JP2010267386A/en active Pending
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