JP2015084295A - 照明用モジュール、無線通信用モジュール、照明装置、および、照明制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照明装置100は、照明用モジュール1と、無線通信用モジュール2と、電源部3とを備える。搬送波周波数fにおける、コイルL1、L2、L3の誘導リアクタンスを高インピーダンスとすることで、照明用モジュール1の回路は、高周波信号に対して、第1アンテナ部A11、第2アンテナ部A12によりダイポールアンテナ回路として機能し、直流成分の信号に対しては、発光素子LE1〜LEnを発光させる回路として機能する。
【選択図】図1
Description
前記第1回路および前記第2回路により形成される回路は、
前記第1周波数の前記交流信号に対して、アンテナ回路として機能するとともに、
前記直流電源から前記第1回路に供給される直流信号に対して、前記発光素子を点灯させる回路として機能する」ものである。つまり、第1の発明の照明用モジュールは、
(1)第1回路部に直流電源を接続し、無線通信用モジュールの第1接続端子と第2接続端子間に、交流信号(例えば、アンテナ送信のための搬送波信号)を入力することで、送信用アンテナ回路、および、発光素子点灯用回路として機能し、
(2)第1回路部に直流電源を接続し、無線通信用モジュールの第1接続端子と第2接続端子間に、例えば、アンテナ受信用回路を接続することで、受信用アンテナ回路、および、発光素子点灯用回路として機能する。
XL(L1)≧500[Ω]
Xc(C1)≦10[Ω]
Xc(C2)≦10[Ω]
を満たすように、第1コイルのインダクタンス値、第1コンデンサのキャパシタンス値、および、第2コンデンサのキャパシタンス値が設定されている。
XL(L2)≧500[Ω]
XL(L3)≧500[Ω]
を満たすように、第2コイルのインダクタンス値、および、第3コイルのインダクタンス値が設定されている。
λ0=λ/sqrt(εr)
d1+d2=λ0/2±0.4×(λ0/2)
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすように、第1導体パターン部および第2導体パターン部が形成されている。
この現象は導体周辺に誘電体が配置されている状況で、高周波信号が導体を通過する場合にも当てはめられる。波長短縮効果を考慮した波長λ0は、通過する導体部分の周辺の物質の比誘電率をεrとすると、λ0=λ/sqrt(εr)
により算出される。
λ0=λ/sqrt(εr)
d1+d2=λ0±0.4×λ0
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすように、第1導体パターン部および第2導体パターン部が形成されている。
XL(L4)≧500[Ω]
XL(L5)≧500[Ω]
Xc(C3)≦10[Ω]
を満たすように、第4コイルのインダクタンス値、第5コイルのインダクタンス値、および、第3コンデンサのキャパシタンス値が設定されている。
λ0=λ/sqrt(εr)
d3=λ0±0.4×λ0
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすループが形成されるように、第1回路および第2回路が構成されている。
第1実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。
図1は、第1実施形態に係る照明装置100の概略構成図である。
λ0=λ/sqrt(εr)
d1+d2=λ0/2
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすように、第1アンテナ部A11および第2アンテナ部A12の導体パターンを形成することが好ましい。
λ0=λ/sqrt(εr)
d1+d2=λ0
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすように、第1アンテナ部A11および第2アンテナ部A12の導体パターンを形成することが好ましい。
以上のように構成された照明装置100の動作について、以下、説明する。
C1=C2=10[μF]
なお、第1コイルL1、コイルL2、コイルL3のインダクタンス値を示す変数を、それぞれ、L1、L2、L3と表記する。
Xc(C1)=Xc(C2)≒0.0173[mΩ]
なお、第1コイルL1、コイルL2、コイルL3の誘導リアクタンスXLを、それぞれ、XL(L1)、XL(L2)、XL(L3)と表記する。
C1=C2=10[μF]
である場合、
XL(L1)=XL(L2)=XL(L3)≒578[kΩ]
Xc(C1)=Xc(C2)≒0.0173[mΩ]
であるので、周波数f=920[MHz]の信号に対して、第1コイルL1、コイルL2、および、コイルL3の誘導リアクタンスXLは、十分高いインピーダンス(約578[kΩ])であり、近似的に、電気的に接続されていない状態とみなすことができる。
(1)外部から無線通信により、照明装置100の照明用モジュール1のn個の発光素子LE1〜LEnを点灯させるよう指示する情報を含む無線信号(電磁波)を、照明装置100が、受信し(アンテナ受信処理)、
(2)受信した無線信号に含まれる指示情報に従い、照明装置100が、照明用モジュール1のn個の発光素子LE1〜LEnを点灯させる制御を行い(照明制御処理)、
(3)照明装置100が、照明用モジュール1のn個の発光素子LE1〜LEnを点灯させた状態であることを示す情報と、当該状態における消費電力を示す情報とを無線信号(電磁波)により、照明装置100から外部へ送信する(アンテナ送信処理)、
場合について、照明装置100の具体的動作を、以下、説明する。
L1=L2=L3=100[μH]
C1=C2=10[μF]
に設定されており、アンテナ送受信する無線信号の搬送周波数は、920[MHz]であるものとする。
照明装置100は、搬送周波数が920[MHz]であり、照明装置100の照明用モジュール1のn個の発光素子LE1〜LEnを点灯させるよう指示する情報を含む無線信号(当該情報を示す信号を、搬送周波数920[MHz]の搬送波信号を用いて変調した無線信号)を、第1アンテナ部A11および第2アンテナ部A12により受信する。
λ0=λ/sqrt(εr)
d1+d2=λ0/2
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすように、第1アンテナ部A11および第2アンテナ部A12の導体パターンを形成されているものとする。
通信制御部23では、RF部22から出力された情報(照明装置100の照明用モジュール1のn個の発光素子LE1〜LEnを点灯させるよう指示する情報)に基づいて、照明用モジュール1に電圧値DC_Lの直流電圧をかけるように制御するための制御信号Ctlを電源部3に出力する。
無線通信用モジュール2の通信制御部23は、上記照明制御処理を行うとともに、照明装置100が、照明用モジュール1のn個の発光素子LE1〜LEnを点灯させた状態であることを示す情報と、当該状態における消費電力を示す情報とを生成し、生成した情報をRF部22に出力する。
次に、第2実施形態について、説明する。
L1=L4=L5=100[μH]
C1=C2=C3=10[μF]
に設定されており、アンテナ送受信する無線信号の搬送周波数は、920[MHz]であるものとする。
Xc(C1)=Xc(C2)=Xc(C3)≒0.0173[mΩ]
なお、第1コイルL1、コイルL4、コイルL5の誘導リアクタンスXLを、それぞれ、XL(L1)、XL(L4)、XL(L5)と表記する。
C1=C2=C3=10[μF]
である場合、
XL(L1)=XL(L4)=XL(L5)≒578[kΩ]
Xc(C1)=Xc(C2)=Xc(C3)≒0.0173[mΩ]
であるので、周波数f=920[MHz]の信号に対して、第1コイルL1、コイルL4、および、コイルL5の誘導リアクタンスXLは、十分高いインピーダンス(約578[kΩ])であり、近似的に、電気的に接続されていない状態とみなすことができる。
λ0=λ/sqrt(εr)
d3=λ0
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすように、照明装置200において、ループアンテナを構成する導体パターンを形成するのが好ましい。
次に、第3実施形態について、説明する。
上記実施形態では、コイル、コンデンサを1つの素子として、説明しているが、例えば、1つのコイルを、直列接続した複数のコイル、または、並列接続した複数のコイルで実現するようにしてもよい。また、例えば、1つのコンデンサを、直列接続した複数のコンデンサ、または、並列接続した複数のコンデンサで実現するようにしてもよい。
1、1A 照明用モジュール
11 第1回路部
12 第2回路部
A11 第1アンテナ部
A12 第2アンテナ部
2 無線通信用モジュール
21 マッチング部
22 RF部
23 通信制御部
3 電源部
3000 照明制御システム
WM11、WM12、WM21、WM22 脱着式無線通信用モジュール
LM11、LM12、LM21、LM22 照明用モジュール
Claims (14)
- 無線通信用モジュールと接続可能な照明用モジュールであって、
発光素子を含む第1回路部と、
前記第1回路および前記無線通信用モジュールと接続される第2回路部であって、
前記無線通信用モジュールの第1接続端子に、第1端が接続されている第1コンデンサと、
前記無線通信用モジュールの第2接続端子に、第1端が接続されている第2コンデンサと、
第1端が前記第1コンデンサの第2端に接続されており、かつ、第2端が前記第2コンデンサの第2端に接続されている第1コイルと、を含む前記第2回路部と、
を備え、
前記第1回路部に直流電源を接続し、前記無線通信用モジュールの前記第1接続端子と前記第2接続端子間に、第1周波数の交流信号が入力された場合、
前記第1回路および前記第2回路により形成される回路は、
前記第1周波数の前記交流信号に対して、アンテナ回路として機能するとともに、
前記直流電源から前記第1回路に供給される直流信号に対して、前記発光素子を点灯させる回路として機能する、
照明用モジュール。 - 前記第1回路および前記第2回路により形成される回路をアンテナ回路として機能させる場合に、送受信する無線信号の搬送波周波数をfcとし、
前記搬送波周波数fcにおける、前記第1コイルの誘導リアクタンスをXL(L1)とし、
前記搬送波周波数fcにおける、前記第1コンデンサの容量リアクタンスをXc(C1)とし、前記第2コンデンサの容量リアクタンスをXc(C2)とすると、
XL(L1)≧500[Ω]
Xc(C1)≦10[Ω]
Xc(C2)≦10[Ω]
を満たすように、前記第1コイルのインダクタンス値、前記第1コンデンサのキャパシタンス値、および、前記第2コンデンサのキャパシタンス値が設定されている、
請求項1に記載の照明用モジュール。 - 第1回路部は、複数の発光素子と、第2コイルと、第3コイルと、第1導体パターン部と、第2導体パターン部と、を備え、
前記第1回路部の前記複数の発光素子と、前記第2コイルと、前記第1導体パターン部と、前記第2回路部の前記第1コイルと、前記第1回路部の前記第2導体パターンと、前記第3コイルとは、直列に接続されており、
前記第1導体パターン部は、前記第2コイルと前記第1コイルとの間に配置されており、
前記第2導体パターン部は、前記第1コイルと前記第3コイルとの間に配置されており、
前記複数の発光素子は、前記第1回路部に直流電源を接続され、所定量以上の直流電流が流れた場合、発光するように直列に接続されている、
請求項1又は2に記載の照明用モジュール。 - 前記第1回路および前記第2回路により形成される回路をアンテナ回路として機能させる場合に、送受信する無線信号の搬送波周波数をfcとし、
前記搬送波周波数fcにおける、前記第2コイルの誘導リアクタンスをXL(L2)とし、前記第3コイルの誘導リアクタンスをXL(L3)とすると、
XL(L2)≧500[Ω]
XL(L3)≧500[Ω]
を満たすように、前記第2コイルのインダクタンス値、および、前記第3コイルのインダクタンス値が設定されている、
請求項3に記載の照明用モジュール。 - 前記第1回路および前記第2回路により形成される回路をアンテナ回路として機能させる場合に、送受信する無線信号の搬送波周波数をfcとし、前記搬送波周波数fcの電磁波の波長をλとし、前記第1導体パターン部および前記第2導体パターン部が設置されている周辺領域の物質の比誘電率をεrとし、前記第1導体パターン部の長さをd1とし、前記第2導体パターン部の長さをd2とすると、
λ0=λ/sqrt(εr)
d1+d2=λ0/2±0.4×(λ0/2)
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすように、前記第1導体パターン部および前記第2導体パターン部が形成されている、
請求項3又は4に記載の照明用モジュール。 - 前記第1回路および前記第2回路により形成される回路をアンテナ回路として機能させる場合に、送受信する無線信号の搬送波周波数をfcとし、前記搬送波周波数fcの電磁波の波長をλとし、前記第1導体パターン部および前記第2導体パターン部が設置されている周辺領域の物質の比誘電率をεrとし、前記第1導体パターン部の長さをd1とし、前記第2導体パターン部の長さをd2とすると、
λ0=λ/sqrt(εr)
d1+d2=λ0±0.4×λ0
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たすように、前記第1導体パターン部および前記第2導体パターン部が形成されている、
請求項3又は4に記載の照明用モジュール。 - 第1回路部は、複数の発光素子と、第3コンデンサと、第4コイルと、第5コイルと、を備え、
前記第1回路部の前記第4コイルと、前記複数の発光素子と、前記第2回路部の前記第1コイルと、前記第1回路部の前記第5コイルとは、直列に接続されており、
前記第1回路部の前記第4コイルは、一端が、前記第1回路部に直流電源を接続した場合、第1電位に設定される端子に接続されており、他端が、前記複数の発光素子の1つの発光素子と、前記第3コンデンサの第1端に接続されており、
前記第1回路部の前記第5コイルは、一端が、前記第1回路部に直流電源を接続した場合、第2電位に設定される端子に接続されており、他端が、前記第3コンデンサの第2端に接続されている、
請求項1又は2に記載の照明用モジュール。 - 前記第1回路および前記第2回路により形成される回路をアンテナ回路として機能させる場合に、送受信する無線信号の搬送波周波数をfcとし、
前記搬送波周波数fcにおける、前記第4コイルの誘導リアクタンスをXL(L4)とし、前記第5コイルの誘導リアクタンスをXL(L5)とし、
前記搬送波周波数fcにおける、前記第3コンデンサの容量リアクタンスをXc(C3)とすると、
XL(L4)≧500[Ω]
XL(L5)≧500[Ω]
Xc(C3)≦10[Ω]
を満たすように、前記第4コイルのインダクタンス値、前記第5コイルのインダクタンス値、および、前記第3コンデンサのキャパシタンス値が設定されている、
請求項7に記載の照明用モジュール。 - 前記第1回路および前記第2回路により形成される回路をアンテナ回路として機能させる場合に、送受信する無線信号の搬送波周波数をfcとし、前記搬送波周波数fcの電磁波の波長をλとし、
前記第2コンデンサの第2端、前記第3コンデンサの第2端、前記第3コンデンサの第1端、前記複数の発光素子、および、前記第1コンデンサの第2端により形成されるループの全長をd3とし、前記ループが設置されている周辺領域の物質の比誘電率をεrとすると、
λ0=λ/sqrt(εr)
d3=λ0±0.4×λ0
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
を満たす前記ループが形成されるように、前記第1回路および前記第2回路が構成されている、
請求項7又は8に記載の照明用モジュール。 - 前記第1回路部の前記複数の発光素子の少なくとも1つの発光素子と並列に、コンデンサが接続されている、
請求項7から9のいずれかに記載の照明用モジュール。 - 請求項1から10のいずれかに記載の照明用モジュールと脱着可能な無線通信用モジュールであって、
前記照明用モジュールの前記第2回路部に接続することで、前記照明用モジュールの前記第1回路および前記第2回路により形成されるアンテナ回路を介して、無線通信を行う無線通信部を、
を備える無線通信用モジュール。 - 請求項1から10のいずれかに記載の照明用モジュールと、
前記照明用モジュールの前記第2回路部に接続することで、前記照明用モジュールの前記第1回路および前記第2回路により形成されるアンテナ回路を介して、無線通信を行う無線通信用モジュールと、
を備える照明装置。 - 請求項1から10のいずれかに記載の照明用モジュールと、
請求項11に記載の無線通信用モジュールと、
を備える照明装置。 - マスター装置と、
請求項12又は13に記載の照明装置と、
無線通信ネットワークを介して前記照明装置の前記無線通信用モジュールと通信するとともに、有線ネットワークを介して、前記マスター装置と通信するスレーブ装置と、
を備える照明制御システム。
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