JP5399882B2 - 照明システム - Google Patents

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Description

本発明は、電力線搬送通信により照明負荷を制御する照明システムに関するものである。
従来より、電力線搬送通信により照明負荷を制御する照明システムが提供されている(例えば特許文献1参照)。この照明システムは、システム全体をコントロールするコントローラと、コントローラからの制御信号に従って照明負荷を点灯、消灯或いは調光する複数の照明器具とが電力線を介して接続されており、この電力線に所定周波数の高周波電流を重畳させることによってコントローラと各照明器具との間で信号の送受信を行う。そして、各照明器具では、それぞれコントローラから送信される制御信号に従って照明負荷を点灯、消灯或いは調光するのである。
特開2005−63803号公報(段落[0030]−段落[0038]、及び、第1図)
上述の特許文献1に示した照明システムでは、受信側(コントローラ又は各照明器具)までの電力線の2線間インピーダンスが低いと電力線に重畳した信号は減衰するが、この2線間インピーダンスは、電力線の絶縁抵抗が大きいことから、受信側までの電力線に接続される機器の入力インピーダンスで決定される。特許文献1の照明システムでは、各照明器具が備える点灯回路(例えば蛍光灯の電子式高周波点灯回路やLEDの高圧AC/DCコンバータなど)に、不要雑音対策としてコンデンサとコモンモードフィルタが接続されることが多く、コモンモードフィルタの入力インピーダンスは比較的高いことから、点灯回路の入力インピーダンスはコンデンサによって決定される。そして、これらの照明器具が複数接続されることは、複数のコンデンサが並列に接続されるのと同等であることから、2線間インピーダンスは低下することになり、その結果受信側への信号が減衰して正常に受信できない可能性があった。
そこで、受信性能を向上させるために、通信経路の途中に接続された照明器具が信号を中継することが考えられるが、この場合信号の伝送経路の設定が複雑であることから手動で設定するのは困難であり、また全ての照明器具が中継した場合には通信頻度が上昇することから通信にかかる時間が長くなってしまうという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、通信時間を短縮しつつ信号を確実に伝送できる照明システムを提供することにある。
請求項1の発明は、第1の搬送周波数を用い、電力路に高周波電流を重畳する電力線搬送通信により信号を送受信する第1の電力線通信部を具備したコントローラと、照明負荷、前記照明負荷を点灯させる点灯回路部、前記第1の搬送周波数とは異なる第2の搬送周波数を用い、電力路に高周波電流を重畳する電力線搬送通信により信号を送受信する第2の電力線通信部、及び前記第2の電力線通信部で受信した制御信号に従って前記点灯回路部の出力を制御することで前記照明負荷の点灯状態を制御する制御部を具備した1乃至複数の照明器具と、前記第1の搬送周波数の信号を送受信する第3の電力線通信部、前記第2の搬送周波数の信号を送受信する第4の電力線通信部、及び電力路の途中に設けられ、前記第1の搬送周波数の信号は通過させて、前記第2の搬送周波数の信号は遮断するフィルタ部を具備した1乃至複数のグループ親機とを備え、前記コントローラは、前記照明器具を制御するための制御信号を前記第1の電力線通信部から前記グループ親機へ送信させ、前記グループ親機は、前記第3の電力線通信部が受信した制御信号を前記第4の電力線通信部から前記照明器具へ送信させており、少なくとも2つ以上の前記グループ親機を備え、前記コントローラと前記グループ親機との通信は、前記グループ親機と前記コントローラの間に配置された他の前記グループ親機が信号を中継することを特徴とする。
請求項の発明は、請求項1の発明において、前記第2の搬送周波数が、前記第1の搬送周波数よりも高い周波数に設定されたことを特徴とする。
請求項の発明は、請求項1又は2の発明において、前記第2の搬送周波数を用い、電力路に高周波電流を重畳する電力線搬送通信により信号を送受信する第5の電力線通信部を前記コントローラが備え、前記照明器具は、電力路を有する配線ダクトに接続可能であり、前記照明器具に個別のアドレスを設定する際には、前記コントローラとの間に前記グループ親機が介在していない状態で前記配線ダクトに1つずつ接続した前記照明器具に対して、前記第2の電力線通信部と前記第5の電力線通信部との間で所定の信号を送受信することでアドレスを設定することを特徴とする。
請求項1の発明によれば、グループ親機から送信された第2の搬送周波数の信号は、別のグループ親機が備えるフィルタによって遮断されるから、別のグループ親機との間に接続された照明器具のみに受信される。したがって、1つのグループ親機で制御する照明器具の数を減らすことができ、その結果信号の減衰幅を小さくすることができるので、コントローラから送信される信号を照明器具側に確実に伝送することができる。また、コントローラとグループ親機、グループ親機と照明器具の間の搬送周波数を異ならせることで、各搬送周波数帯における通信頻度を下げることができ、その結果通信時間の短縮を図ることができるという効果がある。
さらに、各グループ親機がそれぞれコントローラと通信する際には、通信対象のグループ親機とコントローラの間に配置された他のグループ親機が信号を中継するので、グループ親機とコントローラとの間で送受信される信号を確実に伝送することができ、その結果通信の信頼性が向上するという効果がある。
請求項の発明によれば、照明器具が備えるフィルタ回路にはチョークコイルやコンデンサなどの電子部品が含まれており、これらの電子部品は搬送周波数が高いほど小さくすることが可能であるから、グループ親機と照明器具の間の搬送周波数を、コントローラとグループ親機の間の搬送周波数よりも高い周波数に設定することで、フィルタ回路を小さくすることができて、照明器具の小型化を図ることができるという効果がある。
請求項の発明によれば、コントローラとの間にグループ親機が介在していない状態で配線ダクトに照明器具を接続することによって、コントローラと照明器具との間で電力線通信部による通信が可能となり、接続した照明器具に対して自動的に個別のアドレスを設定できるので、作業性を向上できるとともに、アドレス設定による人的ミスを防止することもできるという効果がある。
本実施形態の照明システムのブロック構成図である。 同上の施工例である。 同上のシステム構成図である。 同上に用いられるグループ親機のブロック図である。 同上のグループ親機に設けられた中継機能設定用のディップスイッチの設定例である。 同上に用いられるコントローラの一例である。
以下に、本発明に係る照明システムの実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る照明システムは、例えば美術館や博物館、店舗などに設置されて、展示物や商品などを照明するために用いられる。
図1は本実施形態の照明システムのブロック構成図、図3は同上のシステム構成図であり、本照明システムは、システム全体をコントロールするコントローラ1と、コントローラ1から送信される制御信号に従って照明負荷35を点灯、消灯或いは調光する複数(本実施形態では9つ)の照明器具3と、複数の照明器具3をグループ単位で制御する複数(本実施形態では3つ)のグループ親機2とを備えており、これらのコントローラ1、グループ親機2及び照明器具3は、商用交流電源ACに接続された電力路5を介して互いに電気的に接続されている。また、商用交流電源ACとコントローラ1の間には、図2に示すように本照明システムへの供給電力を入/切するためのブレーカ4が配設されている。なお、以下の説明において、グループ親機2を区別する必要があるときはグループ親機2〜2と表記し、照明器具3を区別する必要があるときは照明器具3〜3と表記して区別する。
コントローラ1は、図1に示すように、第1の搬送周波数を用い、電力路5に高周波電流を重畳する電力線搬送通信により信号を送受信する電力線通信部(第1の電力線通信部)12と、第1の搬送周波数と異なる第2の搬送周波数を用い、電力路5に高周波電流を重畳する電力線搬送通信により信号を送受信する電力線通信部(第5の電力線通信部)13と、例えばスイッチやLCD、LEDなどで構成され、本照明システムの各種設定を行う設定部14と、これらの電力線通信部12,13及び設定部14を制御する制御部11とを備えており、例えば壁面などの造営面に取り付けられた状態で使用される。
グループ親機2は、図1に示すように、第1の搬送周波数の信号を送受信する電力線通信部(第3の電力線通信部)22と、後述する照明器具3の電力線通信部32との間で、第1の搬送周波数と異なる第2の搬送周波数により信号を送受信する電力線通信部(第4の電力線通信部)23と、電力路5の途中に設けられ、第1の搬送周波数の信号は通過させて、第2の搬送周波数の信号は遮断するフィルタ部24と、電力線通信部22,23を制御する制御部21とを備えており、図2に示すように電力路5を有する配線ダクト6,6間に配設される。
照明器具3は、図1に示すように、例えば白熱灯からなる照明負荷35と、位相制御回路などで構成され、位相角を変更することによって照明負荷35の調光レベルを制御する点灯回路部33と、第2の搬送周波数の信号を送受信する電力線通信部(第2の電力線通信部)32と、この電力線通信部32で受信した制御信号に従って点灯回路部33の出力を制御する制御部31と、EEPROMなどで構成され、調光レベルなどの個別照明負荷情報を記憶する記憶部34とを備えており、例えば図2に示すようにスポットライトとして用いられる。
この照明器具3では、記憶部34に記憶させた上記の個別照明負荷情報と電力線通信部32で受信した制御信号に従って、制御部31が点灯回路部33を制御することで照明負荷35の点灯状態を制御するのである。ここにおいて、上記の制御部11,21,31は、例えばマイクロコンピュータなどで構成している。
ここで、図4は本実施形態のグループ親機2のブロック図であり、電力線通信部22が第1の搬送周波数の信号を送受信するとともに、電力線通信部23が第2の搬送周波数の信号を送受信し、さらに第2の搬送周波数は第1の搬送周波数よりも高い周波数に設定されている。そして、第1の搬送周波数の信号はフィルタ部24を通過するため、電力路5に接続された全てのグループ親機2に伝送されるが、第2の搬送周波数の信号はグループ親機2が備えるフィルタ部24によって遮断されるため、他のグループ親機2に対応付けた照明器具3に伝送されることはない。ここに、フィルタ部24は、例えば従来から住宅用の分電盤の主幹電力路に挿入されるブロッキングフィルタであり、電力供給のため50/60Hzの商用周波数については通過させる必要があることから、本実施形態では、カットオフ周波数が第1の搬送周波数よりも高く且つ第2の搬送周波数よりも低いローパスフィルタを用いるのが好ましい。
なお、電力線搬送通信の通信方式には、振幅変復調方式(ASK)や周波数変復調方式(FSK)、幅広い周波数を利用するスペクトラム拡散方式(SS)などがあるが、本実施形態では何れの通信方式であってもよい。
ところで、本実施形態では、コントローラ1とグループ親機2との間で通信する際には、このグループ親機2とコントローラ1の間に配置された他のグループ親機2が信号を中継するようになっており、各グループ親機2には、それぞれ中継の要否を設定するディップスイッチ25(図1参照)が設けられている。このディップスイッチ25は、ビット1〜8がそれぞれグループ親機2〜2に対応しており、ビットn(n=1〜8)がONであればグループ親機2への信号を中継し、OFFであれば中継を行わないように設定される。
図5はグループ親機2が備えるディップスイッチ25の設定例であり、この場合グループ親機2は、ディップスイッチ25の2ビット目と3ビット目がONになっていることから、グループ親機2又はグループ親機2がコントローラ1と通信する際に信号を中継する。また、グループ親機2は、同様にしてディップスイッチ25の3ビット目がONにされ、グループ親機2がコントローラ1と通信する際に信号を中継する。したがって、グループ親機2がコントローラ1と通信している場合には、コントローラ1から送信された信号は、フィルタ部24を介して直接グループ親機2に向けて送信されるとともに、グループ親機2及びグループ親機2で一旦中継されたものがグループ親機2に向けて送信される。その結果、グループ親機2がコントローラ1から離れており、直接送信された信号が途中で減衰してグループ親機2で受信できなかった場合でも、グループ親機2又はグループ親機2から送信される信号を受信できるため、グループ親機2ではコントローラ1からの信号を確実に受信することができる。
なお、コントローラ1から送信される信号には、照明器具3に対する制御内容(調光レベルなど)とともに送信先のアドレスが含まれており、各グループ親機2では、このアドレスから送信先が自己であるか否かを判別し、自己への信号である場合には上記の制御内容及び対象となる照明器具3の個別アドレスを取り込み、自己への信号でなく中継すべき信号である場合には他のグループ親機2に向けて送信するのである。
ここで、コントローラ1やグループ親機2は、照明器具3に比べて設置数が少ないことから、ディップスイッチなどを用いてアドレス設定をしてもいいが、照明器具3については設置数が多く、アドレス設定に膨大な作業時間がかかるとともに設定ミスを誘発する虞もある。そこで、本実施形態では、照明器具3のアドレス設定については自動的に設定できるようになっており、以下に図3を参照しながら説明する。
まず最初に、コントローラ1、グループ親機2〜2、及び配線ダクト6をそれぞれ所定の位置に設置した後、ディップスイッチによりコントローラ1及びグループ親機2〜2のアドレスを設定する。例えば、コントローラ1をアドレス「0」に設定し、グループ親機2〜2をそれぞれアドレス「1」〜「3」に設定する。
さらに、グループ親機2〜2に対しては、ディップスイッチ25により中継すべきグループ親機2を設定する。例えば、グループ親機2では2ビット目と3ビット目をONにし、グループ親機2では3ビット目をONにする。なお、グループ親機2については、中継すべきグループ親機2は存在しないから、ディップスイッチ25の全てのビットはOFFのままである。
次に、照明器具3〜3のアドレスを設定するのであるが、本実施形態では1台ずつ設定するようになっている。コントローラ1とグループ親機2の間にある配線ダクト6(図3参照)に、コントローラ1との間にグループ親機2が介在していない状態で照明器具3を接続すると、照明器具3にはアドレス未設定であることから、例えば照明負荷35を点滅させてアドレス未設定である旨を報知するとともに、コントローラ1に対して個別アドレス設定要求信号を送信する。コントローラ1では、電力線通信部13により個別アドレス設定要求信号を受信すると、照明器具3に対して個別アドレス「1」を送信する。そして、照明器具3では、受信した個別アドレス「1」を記憶部34に記憶し、一方、コントローラ1では、個別アドレス「1」が設定済であることを記憶部(図示せず)に記憶する。同様にして、照明器具3〜3に順次個別アドレス「2」〜「9」を設定する。なおこのとき、コントローラ1と照明器具3とが電力路5を介して直接接続されることから、アドレス設定の際には第2の搬送周波数が用いられる。
次に、それぞれ個別アドレスが設定された照明器具3〜3を、所定の配線ダクト6に接続する。例えば、本実施形態では、照明器具3〜3をグループ親機2とグループ親機2の間の配線ダクト6に接続し、照明器具3〜3をグループ親機2とグループ親機2の間の配線ダクト6に接続し、さらに照明器具3をグループ親機2の下流側(グループ親機2と反対側)の配線ダクト6に接続している。そして、本実施形態では、グループ親機2及び照明器具3〜3でグループ1を構成し、グループ親機2及び照明器具3〜3でグループ2を構成し、グループ親機2及び照明器具3でグループ3を構成している。なお、コントローラ1はグループ0である。
コントローラ1、グループ親機2〜2、及び照明器具3〜3を設置した後、電源を投入すると、照明器具3〜3は論理アドレス設定要求信号を送信するのであるが、相手先アドレスが不明であることから、ブロードキャスト送信する。なお、上記の論理アドレス設定要求信号には、自己に設定された個別アドレスが含まれている。この論理アドレス設定要求信号を受信できるグループ親機2は何れか1つであることから、この信号を受信したグループ親機2は送信元の照明器具3に対して論理アドレスを送信する。例えば、グループ親機2のアドレスが「3」で、照明器具3のアドレスが「4」の場合には、照明器具3に送信する論理アドレスは「3−4」となる。なおこのとき、グループ親機2の論理アドレスは「3−0」である。ここに、複数の照明器具3が、一度に論理アドレス設定要求信号を送信すると混信する虞があることから、電源投入時より例えば(個別アドレス×1秒)の時間を置いてから送信するようにすればよい。
次に、本照明システムの動作について説明する。各照明器具3の論理アドレスの設定が完了すると、続けてコントローラ1の設定部14により各照明器具3の調光レベルを設定する。或いは、グループ単位で調光レベルを設定する場合には、グループ単位で調光レベルを設定する。その後、設定した調光レベルを対応するアドレスの照明器具3(またはグループ親機2)に送信するのであるが、このとき設定した調光レベルと論理アドレスを含む信号を、電力線通信部12から第1の搬送周波数で対応するグループ親機2に向けて送信する。
例えば、送信先がグループ親機2である場合には、フィルタ部24を通過してコントローラ1から直接送信される信号と、グループ親機2及びグループ親機2で一旦中継された信号とがあり、グループ親機2が少なくとも何れかの信号を受信することで、設定した調光レベルが伝送される。なお、グループ親機2及びグループ親機2で一旦中継した信号には、中継信号であることを示すフラグと中継したグループ親機2のグループ番号(例えばグループ親機2の場合には「2」)が付加される。
何れかの信号を受信したグループ親機2では、受信したことを通知する返信信号(ACK信号)をコントローラ1に向けて送信するが、この返信信号についてもコントローラ1に向けて直接伝送される信号と、グループ親機2及びグループ親機2で中継した信号とがあり、コントローラ1では少なくとも何れかの信号を受信することになる。
調光レベルを含む信号を受信したグループ親機2では、対応する照明器具3の論理アドレスを付加して上記信号を送信するのであるが、このときは電力線通信部23により第2の搬送周波数で送信することになる。したがって、この信号はフィルタ部24により遮断されるため、他のグループ親機2に対応付けた照明器具3に送信されることはない。また、グループ単位での調光レベルが送信された場合には、対応する照明器具3に対してブロードキャスト送信することになる。このとき、ブロードキャスト専用の論理アドレス(例えば、論理アドレスが8ビットの場合には「255」)を付加して送信する。
対応するグループ親機2からの上記信号を受信した照明器具3では、この信号に含まれる調光レベルを記憶部34に記憶するとともに、この調光レベルで照明負荷35を調光点灯するのである。
ここで、図6は本実施形態のコントローラ1の一例であり、上記の説明ではコントローラ1とグループ親機2の間に配置した配線ダクト6に照明器具3を1つずつ接続してアドレス設定したが、例えば図6に示すようにコントローラ1に配線ダクト6を一体に設け、この配線ダクト6に照明器具3を1つずつ接続してアドレス設定してもよい。
而して、本実施形態によれば、グループ親機2から送信された第2の搬送周波数の信号は、別のグループ親機2が備えるフィルタ24によって遮断されるから、別のグループ親機2との間に接続された照明器具3のみに受信される。したがって、1つのグループ親機2で制御する照明器具3の数を減らすことができ、その結果信号の減衰幅を小さくすることができるので、コントローラ1から送信される信号を照明器具3側に確実に伝送することができる。また、コントローラ1とグループ親機2、グループ親機2と照明器具3の間の搬送周波数を異ならせることで、各搬送周波数帯における通信頻度を下げることができ、その結果通信時間の短縮を図ることができる。
さらに、各グループ親機2がそれぞれコントローラ1と通信する際には、通信対象のグループ親機2とコントローラ1の間に配置された他のグループ親機2が信号を中継するので、グループ親機2とコントローラ1との間で送受信される信号を確実に伝送することができ、その結果通信の信頼性が向上するという利点もある。また、照明器具3が備えるフィルタ回路(図示せず)にはチョークコイルやコンデンサなどの電子部品が含まれており、これらの電子部品は搬送周波数が高いほど小さくすることが可能であるから、グループ親機2と照明器具3の間の搬送周波数(第2の搬送周波数)を、コントローラ1とグループ親機2の間の搬送周波数(第2の搬送周波数)よりも高い周波数に設定することで、フィルタ回路を小さくすることができて、照明器具3の小型化を図ることができる。
さらにまた、コントローラ1との間にグループ親機2が介在していない状態で配線ダクト6に照明器具3を接続することによって、コントローラ1と照明器具3との間で電力線通信部12,32による通信が可能となり、接続した照明器具3に対して自動的に個別のアドレスを設定できるので、作業性を向上できるとともに、アドレス設定による人的ミスを防止することもできる。
なお、本実施形態では、グループ親機2が3つ、照明器具3が9つの場合を例に説明したが、グループ親機2及び照明器具3の数は本実施形態に限定されるものではなく、それぞれ少なくとも1つずつあればよい。また、照明負荷35についても白熱灯に限定されるものではなく、蛍光灯やLEDなどであってもよい。蛍光灯の場合には、銅鉄安定器と位相制御回路で点灯回路部33を構成し、位相角を変更して調光制御したり、商用交流電源ACを整流する整流回路や入力電流歪みを抑制する昇圧チョッパー回路、高周波電力にインバータ回路などで点灯回路部33を構成し、インバータ回路の動作周波数を変更して蛍光灯に供給する高周波電力を制御してもよい。また、LEDの場合には、直流電圧をパルス電圧に変換するPWM回路などで点灯回路部33を構成し、LEDに印加するパルスのデューティ比を変更することによって調光レベルを制御したり、RGB色の各LEDごとに調光してRGB合成光の色を調色制御してもよい。
さらに、本実施形態では、電力線搬送通信によって照明器具3のアドレスを設定したが、例えば専用の通信線を用いてアドレス設定してもよい。また、照明器具3のアドレス未設定の場合に表示させるLEDなどを別途設けてもよい。さらに、本実施形態では、電力路5を介して供給する電源が商用交流電源ACの場合を例に説明したが、直流電源であってもよい。
1 コントローラ
2 グループ親機
3 照明器具
5 電力路
12 電力線通信部(第1の電力線通信部)
22 電力線通信部(第3の電力線通信部)
23 電力線通信部(第4の電力線通信部)
24 フィルタ部
32 電力線通信部(第2の電力線通信部)

Claims (3)

  1. 第1の搬送周波数を用い、電力路に高周波電流を重畳する電力線搬送通信により信号を送受信する第1の電力線通信部を具備したコントローラと、
    照明負荷、前記照明負荷を点灯させる点灯回路部、前記第1の搬送周波数とは異なる第2の搬送周波数を用い、電力路に高周波電流を重畳する電力線搬送通信により信号を送受信する第2の電力線通信部、及び前記第2の電力線通信部で受信した制御信号に従って前記点灯回路部の出力を制御することで前記照明負荷の点灯状態を制御する制御部を具備した1乃至複数の照明器具と、
    前記第1の搬送周波数の信号を送受信する第3の電力線通信部、前記第2の搬送周波数の信号を送受信する第4の電力線通信部、及び電力路の途中に設けられ、前記第1の搬送周波数の信号は通過させて、前記第2の搬送周波数の信号は遮断するフィルタ部を具備した1乃至複数のグループ親機とを備え、
    前記コントローラは、前記照明器具を制御するための制御信号を前記第1の電力線通信部から前記グループ親機へ送信させ、前記グループ親機は、前記第3の電力線通信部が受信した制御信号を前記第4の電力線通信部から前記照明器具へ送信させており、
    少なくとも2つ以上の前記グループ親機を備え、前記コントローラと前記グループ親機との通信は、前記グループ親機と前記コントローラの間に配置された他の前記グループ親機が信号を中継することを特徴とする照明システム。
  2. 前記第2の搬送周波数が、前記第1の搬送周波数よりも高い周波数に設定されたことを特徴とする請求項1記載の照明システム。
  3. 前記第2の搬送周波数を用い、電力路に高周波電流を重畳する電力線搬送通信により信号を送受信する第5の電力線通信部を前記コントローラが備え、前記照明器具は、電力路を有する配線ダクトに接続可能であり、前記照明器具に個別のアドレスを設定する際には、前記コントローラとの間に前記グループ親機が介在していない状態で前記配線ダクトに1つずつ接続した前記照明器具に対して、前記第2の電力線通信部と前記第5の電力線通信部との間で所定の信号を送受信することでアドレスを設定することを特徴とする請求項1又は2記載の照明システム
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