JP5407137B2 - Lighting device, lighting unit - Google Patents

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    • Y02B20/40Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Description

本発明は、LEDやLD等の発光素子を用いた照明装置、及び照明装置を構成する照明ユニッに関する。 The present invention is an illumination device using a light emitting element such as LED and LD, and a lighting unit that constitute the lighting device.

従来、各種の照明の光源としては白熱電球やハロゲンランプ等が使用されてきた。近年、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)やレーザダイオード(Laser Diode:LD)等の高輝度の発光素子が、光の三原色である赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)のRGBそれぞれにつき開発されたため、大型の自発光型フルカラーディスプレイが作製されるようになった。中でも、LEDディスプレイは軽量、薄型化が可能で、且つ高輝度・消費電力が低い等の特徴を有するので、屋外でも使用可能な大型ディスプレイから、プラットホームなど半屋内の中・小画面サイズのものまで、用途・場所に応じて様々な画面サイズのLEDディスプレイが求められている。このような画面サイズや縦・横の画面比率(アスペクト比)、形状等の要求に対応するためにLEDを多数マトリクス状あるいはライン状に配置したLEDユニットを複数組み合わせて、表示システムを構成することも行われている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, incandescent bulbs, halogen lamps, and the like have been used as light sources for various types of illumination. In recent years, high-luminance light-emitting elements such as light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) have been developed for the three primary colors of light, red (Red), green (Green), and blue (Blue) RGB. As each was developed, large self-luminous full-color displays were produced. Among other things, LED displays are lightweight, thin, and have features such as high brightness and low power consumption, so they range from large displays that can be used outdoors to medium- and small-screen sizes in semi-indoors such as platforms. There are demands for LED displays with various screen sizes depending on applications and locations. In order to respond to such demands for screen size, vertical / horizontal screen ratio (aspect ratio), shape, etc., a display system is constructed by combining a plurality of LED units in which a large number of LEDs are arranged in a matrix or a line. (See, for example, Patent Document 1).

さらにこのようなディスプレイ用途以外に、照明用途においても多数のLEDを面状に配列した照明装置が利用されている。従来、各種の照明の光源としては白熱電球やハロゲンランプ等が使用されてきたが、これらに比べLEDなどの半導体発光素子は低消費電力、耐衝撃性に強い等の利点がある上、長寿命で球交換の手間が不要なこともあり、LEDを使用した照明装置への置き換えが望まれている。   Further, in addition to such display applications, illumination apparatuses in which a large number of LEDs are arranged in a planar shape are also used in illumination applications. Conventionally, incandescent bulbs and halogen lamps have been used as light sources for various types of lighting. Compared to these, semiconductor light-emitting elements such as LEDs have advantages such as low power consumption and high impact resistance, and long life. Therefore, it may be unnecessary to replace the ball, and replacement with an illumination device using an LED is desired.

図7に、照明色や光量等を制御可能な照明装置700の一例を示す。この図に示す照明装置700は、複数の照明ユニット72同士を通信ケーブル73でコントローラ71と接続し、さらにコントローラ71には照明信号のソースを接続している(図示せず)。コントローラ71からは、照明ユニット72毎に、表示部75に配置されたLEDの点灯色や点灯時間等のデータを含む照明データが通信ケーブル73を介して送出される。各照明ユニット72は通信回路78を備え、照明ユニット72間でデータ通信する。また各照明ユニット72に識別IDを割り当てておき、照明データをパケットデータとして送出先の識別IDを含めることで、各照明ユニット72の表示部75に配置された発光素子の点灯を、表示制御部77を介して個別に制御できる。
特開平11−126047号公報 特開2007−35639号公報
FIG. 7 shows an example of an illumination device 700 that can control the illumination color, the amount of light, and the like. In the lighting device 700 shown in this figure, a plurality of lighting units 72 are connected to a controller 71 via a communication cable 73, and a source of an illumination signal is connected to the controller 71 (not shown). From the controller 71, illumination data including data such as the lighting color and lighting time of the LEDs arranged on the display unit 75 is sent out via the communication cable 73 for each lighting unit 72. Each lighting unit 72 includes a communication circuit 78 and performs data communication between the lighting units 72. Further, by assigning an identification ID to each lighting unit 72 and including the identification ID of the transmission destination as the illumination data as packet data, the lighting control of the light emitting elements arranged on the display unit 75 of each lighting unit 72 is performed. 77 can be individually controlled.
JP 11-1206047 A JP 2007-35639 A

このようなデータ通信システムは、従来LEDディスプレイにおいて行われていたデータ通信システムと同様の手法で行われていた。すなわち、従来の電球等を利用した照明においては、電流量を調整して点灯量を制御するのに対し、LED照明においてはPWM等によって通電時間を調整して点灯量を制御している。また、動画像などの画像ソースを表示するよう、フレーム毎にLEDの点灯データをコントローラ71から各照明ユニット72にパケット状に送出し、各照明ユニット72で自身宛のパケットデータを受信して、表示部75を点灯させる。この場合、コントローラ71から送出される点灯データのタイミングと、照明ユニット72での表示部75の点灯タイミングの同期をとる必要がある。このため、通信回路78あるいは表示制御部77間のデータ転送の同期をとる同期維持手段79を設ける必要があった。   Such a data communication system has been performed in the same manner as the data communication system conventionally performed in the LED display. That is, in the lighting using a conventional light bulb or the like, the lighting amount is controlled by adjusting the current amount, whereas in the LED lighting, the lighting amount is controlled by adjusting the energization time by PWM or the like. In addition, LED lighting data is sent in packets from the controller 71 to each lighting unit 72 for each frame so as to display an image source such as a moving image, and each lighting unit 72 receives packet data addressed to itself, The display unit 75 is turned on. In this case, it is necessary to synchronize the timing of the lighting data sent from the controller 71 and the lighting timing of the display unit 75 in the illumination unit 72. Therefore, it is necessary to provide synchronization maintaining means 79 for synchronizing the data transfer between the communication circuit 78 or the display control unit 77.

しかしながら、照明ユニット72で点灯されるLEDは、ちらつき防止等の観点から高速に点灯されるのに対し、コントローラ71から送出されるLED点灯データの転送速度は一般にこれよりも遅くなる。したがって、高速な点灯周期でLEDを点灯させるにはコントローラ71の通信速度を上げる必要があり、コントローラ71とのデータ通信に高価なシステムが要求される。特に多数の照明ユニット72を接続して高速なデータ通信を行う場合は、同期の維持が一層困難になる。一方でコントローラ71とのデータ通信速度を落とすと、照明ユニット72での点灯周期が遅くなり、照明にちらつきが生じる弊害が生じる。   However, the LEDs that are turned on by the lighting unit 72 are turned on at high speed from the viewpoint of flicker prevention and the like, whereas the transfer speed of the LED lighting data sent from the controller 71 is generally slower than this. Therefore, in order to light the LED at a high lighting cycle, it is necessary to increase the communication speed of the controller 71, and an expensive system is required for data communication with the controller 71. In particular, when high-speed data communication is performed by connecting a large number of lighting units 72, it becomes more difficult to maintain synchronization. On the other hand, when the data communication speed with the controller 71 is lowered, the lighting cycle in the lighting unit 72 is delayed, and the problem of flickering in lighting occurs.

本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の一の目的は、点灯データの通信速度によらず照明を点灯可能な照明装置、照明ユニッを提供することにある。 The present invention has been made to solve such conventional problems. One object of the present invention, illuminable illumination device illumination regardless of the transmission speed of the lighting data, to provide a lighting unit.

一方で、ディスプレイの分野においては、動画像を表示する観点から1秒間60フレーム等、規定の周期で画像データが表示されるため、コントローラとLEDユニット間の通信速度もこれに応じて規定の転送タイミングでデータ通信が行われている。これに対し、照明分野においては動画像のような激しい変化が求められず、点灯データの更新速度も特に定められていない。このため、コントローラと照明ユニット間の通信速度も一義的に決められておらず、製造メーカや機種によって異なるのが現状であった。このため、特定の機種間でしか接続ができず、製造メーカや機種の異なるコントローラや照明ユニット同士を接続することができないため、汎用性に欠けるという問題があった。   On the other hand, in the field of display, since image data is displayed at a prescribed cycle, such as 60 frames per second, from the viewpoint of displaying moving images, the communication speed between the controller and the LED unit is also transferred accordingly. Data communication is performed at the timing. On the other hand, in the lighting field, a drastic change like a moving image is not required, and the lighting data update speed is not particularly defined. For this reason, the communication speed between the controller and the lighting unit is not uniquely determined, and it is different depending on the manufacturer and model. For this reason, it is possible to connect only between specific models, and it is impossible to connect controllers and lighting units of different manufacturers and models, so that there is a problem of lack of versatility.

本発明は、さらにこのような問題を解決するためになされたものである。本発明の他の目的は、異なるデータ転送速度のコントローラに対してもデータ通信可能な照明ユニットを構成した照明装置、照明ユニッを提供することにある。 The present invention has been made to further solve such problems. Another object of the present invention, the illumination device configured data communicable lighting units even for different data rates controller is to provide a lighting unit.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

以上の目的を達成するために、本発明の照明装置によれば、複数の発光素子が配置された点灯部と、前記発光素子の点灯を制御する点灯制御部と、外部とのデータ通信で得たデータを前記点灯制御部に送出する通信制御部と、を備える複数の照明ユニットと、互いに連結された照明ユニットにおける各点灯部を照明として制御する照明信号を前記通信制御部に送出可能な状態に接続されたコントローラ部と、を備える照明装置であって、前記点灯制御部は、前記コントローラ部と前記通信制御部との間のデータ通信に使用される第一のタイミング信号と、各照明ユニット内において前記点灯制御部と前記点灯部との間のデータ通信に使用される第二のタイミング信号とを非同期で動作させ、前記コントローラ部が、前記第一のタイミング信号として外部フレーム同期信号を生成し、該外部フレーム同期信号に従って照明信号を照明ユニット側に送出すると共に、前記点灯制御部が、前記外部フレーム同期信号と独立して、これよりもリフレッシュレートが高速な、内部フレーム同期を行うための第二のタイミング信号として内部フレーム同期信号を生成するタイミング生成回路を備えることができる。これにより、照明信号を送出するコントローラ部とのデータ通信に際して、各照明ユニット内部での同期をとる必要が無いので、照明データの送出、更新タイミングによらず照明ユニット側を高速に動作させることができる。また、従来、機種毎に固有の動作タイミングを有していたコントローラ部に対して、接続可能な照明ユニットの仕様が限定されていたが、本照明装置ではコントローラ部の動作タイミングによらず照明ユニットを接続可能とでき、メーカや機種に制限されることなく一の照明ユニットを様々な仕様のコントローラ部に対して汎用的に使用できる利点も得られる。 In order to achieve the above object, according to the illumination device of the present invention, a lighting unit provided with a plurality of light emitting elements, a lighting control unit that controls lighting of the light emitting elements, and data communication with the outside are provided. A communication control unit that sends the data to the lighting control unit, and a state in which an illumination signal that controls each lighting unit in the lighting units connected to each other as lighting can be sent to the communication control unit A controller unit connected to the lighting unit, wherein the lighting control unit includes a first timing signal used for data communication between the controller unit and the communication control unit, and each lighting unit. It is operated asynchronously and second timing signals used in the data communication between the lighting unit and the lighting control unit in the inner, the controller unit, said first timing signal The external frame synchronization signal is generated and the illumination signal is sent to the lighting unit according to the external frame synchronization signal. The lighting control unit is independent of the external frame synchronization signal and has a higher refresh rate than this. It does can Rukoto a timing generation circuit for generating an internal frame synchronization signal as a second timing signal for performing the internal frame synchronization. This eliminates the need to synchronize the interior of each lighting unit for data communication with the controller unit that transmits the lighting signal, so that the lighting unit can be operated at high speed regardless of the timing of sending and updating the lighting data. it can. In addition, the specifications of connectable lighting units have been limited for controller units that had a specific operation timing for each model. However, in this lighting device, the lighting unit is independent of the operation timing of the controller unit. Can be connected, and there is an advantage that a single lighting unit can be used for a controller unit of various specifications without being limited by the manufacturer or model.

また内部フレーム同期信号のリフレッシュレートを外部フレーム同期信号よりも高速にすることで、各照明ユニットでの更新のタイミングの変化を目立たなくできる。 Also , by making the refresh rate of the internal frame synchronization signal faster than that of the external frame synchronization signal, the change in the update timing in each lighting unit can be made inconspicuous.

また、第2の照明装置によれば、前記内部フレーム同期信号のリフレッシュレートが所定値に固定されており、前記外部フレーム同期信号のリフレッシュレートは可変に構成できる。これにより、コントローラ部の動作周期によらず照明ユニットと接続可能で、仕様がどのような動作周波数のコントローラ部であっても照明ユニットと接続でき、製造メーカや機種に依らず照明システムを構築できる利点が得られる。 According to the second lighting device, the refresh rate of the internal frame synchronization signal is fixed to a predetermined value, and the refresh rate of the external frame synchronization signal can be configured to be variable. As a result, it can be connected to the lighting unit regardless of the operation cycle of the controller unit, and it can be connected to the lighting unit regardless of the operating frequency of the controller unit, and a lighting system can be constructed regardless of the manufacturer or model. Benefits are gained.

さらに第3の照明装置によれば、前記内部フレーム同期信号のリフレッシュレートを、前記外部フレーム同期信号のリフレッシュレートの4倍以上に設定できる。これにより、ちらつきを少なくして高品質な照明光が得られる。 Furthermore , according to the third lighting device, the refresh rate of the internal frame synchronization signal can be set to four times or more the refresh rate of the external frame synchronization signal. Thereby, flickering is reduced and high-quality illumination light can be obtained.

さらにまた、第の照明装置によれば、前記コントローラ部は、所望の照明パターンが更新される毎に、該当する照明ユニットの通信制御部に対して前記コントローラ部から前記照明信号を送出するよう構成できる。これにより、随時必要な照明信号のみを、該当する照明ユニットに送出できるので、データ通信量を必要最小限に低減でき、システムの負荷を軽減できる。 Furthermore, according to the fourth illumination device, the controller unit sends the illumination signal from the controller unit to the communication control unit of the corresponding illumination unit every time a desired illumination pattern is updated. Can be configured. As a result, only the necessary illumination signal can be sent to the corresponding illumination unit at any time, so the amount of data communication can be reduced to the minimum necessary, and the load on the system can be reduced.

一方、第の照明ユニットによれば、コントローラ部と通信可能に接続され、さらに複数の照明ユニット同士を接続可能であり、コントローラ部から発光素子を点灯して照明するための照明信号を受信して照明を行う照明ユニットであって、発光色がそれぞれ異なる複数の発光素子がライン状又はマトリクス状に配置された点灯部と、前記発光素子の点灯を制御する点灯制御部と、前記コントローラ部と照明信号のデータ通信を行い、データ通信結果を前記点灯制御部に送出する通信制御部と、を備え、前記点灯制御部は、前記コントローラ部と通信制御部との間のデータ通信に使用されるコントローラ側タイミング信号と、各照明ユニット内で前記点灯制御部と前記点灯部との間のデータ通信で使用されるユニット側タイミング信号とを非同期で動作させることができる。これにより、照明信号を送出するコントローラ部とのデータ通信に際して、各照明ユニット内部での同期をとる必要が無いので、照明データの送出、更新タイミングによらず照明ユニット側を高速に動作させ、コントローラ部が、前記コントローラ側タイミング信号を生成し、該コントローラ側タイミング信号に従って照明信号を照明ユニット側に送出すると共に、前記点灯制御部が、前記コントローラ側タイミング信号と独立して、これよりもリフレッシュレートが高速な、内部フレーム同期を行うためのユニット側タイミング信号を生成するタイミング生成回路を備えることができる。また、従来、機種毎に固有の動作タイミングを有していたコントローラ部に対して、接続可能な照明ユニットの仕様が限定されていたが、本照明ユニットではコントローラ部の動作タイミングによらずコントローラ部と接続可能であり、メーカや機種に制限されることなく一の照明ユニットを様々な仕様のコントローラ部に対して汎用的に使用できる利点も得られる。 On the other hand, according to the fifth lighting unit, it is communicably connected to the controller unit, and a plurality of lighting units can be connected to each other, and receives an illumination signal for lighting the light emitting element from the controller unit. A lighting unit in which a plurality of light emitting elements having different emission colors are arranged in a line or matrix, a lighting control unit that controls lighting of the light emitting elements, and the controller unit A communication control unit that performs data communication of an illumination signal and transmits a data communication result to the lighting control unit, and the lighting control unit is used for data communication between the controller unit and the communication control unit. The controller side timing signal and the unit side timing signal used in data communication between the lighting control unit and the lighting unit in each lighting unit It can be operated in the period. Thus, when data communication with the controller portion for transmitting the illumination signal, it is not necessary to synchronize the internal each lighting unit, delivery of the illumination data, is operated at high speed an illumination unit side without depending on the update timing, the controller The controller generates the controller side timing signal and sends the illumination signal to the lighting unit side according to the controller side timing signal, and the lighting control unit is independent of the controller side timing signal and has a refresh rate higher than that. There can Rukoto with fast, timing generating circuit for generating a unit-side timing signal for the internal frame synchronization. In addition, the specifications of the lighting units that can be connected to the controller unit, which conventionally has a specific operation timing for each model, are limited. However, in this lighting unit, the controller unit is independent of the operation timing of the controller unit. It is possible to connect to a controller unit with various specifications without being limited by the manufacturer or model.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための照明装置、照明ユニッを例示するものであって、本発明は照明装置、照明ユニッを以下のものに特定しない。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below, the lighting apparatus for embodying the technical idea of the present invention are intended to illustrate the illumination unit, the present invention is an illumination device, identify the lighting unit to the following do not do. Moreover, the member shown by the claim is not what specifies the member of embodiment. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing. In addition, the contents described in some examples and embodiments may be used in other examples and embodiments.

図1に、実施の形態に係る照明装置のブロック図を示す。この図に示す照明装置100は、コントローラ部1と、複数の照明ユニット2とを備える。これらコントローラ部1と照明ユニット2とは、通信信号線を介してデータ通信可能な状態に接続される。なお、図1の例では通信信号線3で照明ユニット2を数珠繋ぎのデイジーチェーン状に連結している。ただ、ループ状に接続してもよい。この場合は、照明ユニット側からコントローラ部に情報を送出することが可能となり、例えば各照明ユニットのステータス情報や障害情報をコントローラ部に通知することができる。具体的には、各照明ユニットに含まれる点灯部のLEDの断線情報を、コントローラ部に通知することができる。また、スター型の接続も適宜利用できる。さらに、接続はケーブル等の物理的媒体を介した有線接続に限られず、赤外線や電波、電磁波、光、音波などを利用した無線接続とすることもできる。
(照明ユニット2)
FIG. 1 shows a block diagram of a lighting apparatus according to an embodiment. The lighting device 100 shown in this figure includes a controller unit 1 and a plurality of lighting units 2. The controller unit 1 and the illumination unit 2 are connected to a state in which data communication is possible via a communication signal line. In the example of FIG. 1, the lighting units 2 are connected in a daisy chain shape by a communication signal line 3. However, it may be connected in a loop. In this case, information can be sent from the lighting unit side to the controller unit, and for example, status information and failure information of each lighting unit can be notified to the controller unit. Specifically, the disconnection information of the LEDs of the lighting units included in each lighting unit can be notified to the controller unit. A star-type connection can also be used as appropriate. Furthermore, the connection is not limited to a wired connection through a physical medium such as a cable, and a wireless connection using infrared rays, radio waves, electromagnetic waves, light, sound waves, or the like can also be used.
(Lighting unit 2)

照明ユニット2は、複数台を連結して接続できる。すなわち、複数の発光素子4が配設された照明ユニット2を照明装置の大きさや形状に応じて複数接続させることで、照明装置のサイズや形状を任意に構成できる利点が得られる。一例として照明ユニット2の単体の外観を、図2及び図3に示す。例えば図2に示す照明ユニット2Aは、16ドット×16ドットのLED(発光素子4)をマトリクス状に配列させている。これを一つの照明ユニット2Aとしてモジュール化し、複数の照明ユニット2Aを縦及び/又は横に連結する。画面サイズや縦・横のアスペクト比などに応じて、照明ユニット2Aをマトリクス状に繋ぎ合わせて、所望の照明装置を構成できる。あるいは、図3に示すような棒状の照明ユニット2Bを、ライン状に複数接続して線状の光源とすることもできる。各照明ユニット2は、通信制御部8と、点灯制御部6と、点灯部5とを備える。
(点灯部5)
A plurality of lighting units 2 can be connected and connected. That is, by connecting a plurality of lighting units 2 each having a plurality of light emitting elements 4 according to the size and shape of the lighting device, an advantage that the size and shape of the lighting device can be arbitrarily configured is obtained. As an example, the appearance of a single unit of the lighting unit 2 is shown in FIGS. For example, the illumination unit 2A shown in FIG. 2 has 16 dots × 16 dots LEDs (light emitting elements 4) arranged in a matrix. This is modularized as one lighting unit 2A, and a plurality of lighting units 2A are connected vertically and / or horizontally. A desired lighting device can be configured by connecting the lighting units 2A in a matrix according to the screen size, vertical / horizontal aspect ratio, and the like. Alternatively, a plurality of rod-shaped illumination units 2B as shown in FIG. 3 can be connected in a line to form a linear light source. Each lighting unit 2 includes a communication control unit 8, a lighting control unit 6, and a lighting unit 5.
(Lighting part 5)

点灯部5には、発光色がそれぞれ異なる複数の発光素子4が基板上にライン状又はマトリクス状に配置される。マトリクス状の点灯部5の場合は、導電性パターンが形成された基板上に、複数の発光素子で1画素を構成するクラスタをm行×n列のマトリクス状に配列する。発光素子4には、LED、LD等の半導体発光素子やEL、PDP等が利用される。半導体発光素子は、入力に対する出力のリニアリティが良く、効率に優れ、長寿命で安定して使用できる利点がある。本実施の形態においてはLEDを使用した。LEDは、電球等に比較して球切れの心配が無く耐久性やコストの面から好ましい。例えば赤、緑、青(R、G、B)がそれぞれ発光可能な各LEDを3個単位で隣接して配設したLEDクラスタで、一画素(ピクセル)分を構成する。各画素毎にRGBを隣接させたLEDは、フルカラー表示を実現できる。なお光の3原色とは一般には上記R、G、Bを指すが、CMY系又はCMYK系、あるいはこれらの補色を利用することもできる。   In the lighting unit 5, a plurality of light emitting elements 4 having different emission colors are arranged on a substrate in a line shape or a matrix shape. In the case of the matrix-shaped lighting unit 5, clusters that constitute one pixel with a plurality of light emitting elements are arranged in a matrix of m rows × n columns on a substrate on which a conductive pattern is formed. As the light emitting element 4, a semiconductor light emitting element such as an LED or an LD, an EL, a PDP, or the like is used. The semiconductor light emitting device has the advantage that the linearity of the output with respect to the input is good, the efficiency is excellent, and it can be used stably with a long life. In this embodiment, an LED is used. An LED is preferable from the viewpoint of durability and cost because there is no fear of running out of a bulb as compared with a light bulb or the like. For example, one pixel (pixel) is composed of LED clusters in which LEDs each capable of emitting red, green, and blue (R, G, B) are arranged adjacent to each other in units of three. An LED having RGB adjacent to each pixel can realize full color display. The three primary colors of light generally refer to the above R, G, and B, but CMY, CMYK, or their complementary colors can also be used.

LED等の半導体発光素子は、液相成長法、HDVPE法やMOCVD法により基板上にZnS、SiC、GaN、GaP、InN、AlN、ZnSe、GaAsP、GaAlAs、InGaN、GaAlN、AlInGaP、AlInGaN等の半導体を発光層として形成させたものが好適に用いられる。半導体層の材料やその混晶度の選択により、半導体発光素子の発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。特に、野外でも好適に利用することができる表示装置とするときには、高輝度発光可能な発光素子が求められる。そこで、緑色系及び青色系の高輝度な発光する発光素子の材料として、窒化物半導体を選択することが好ましい。例えば、発光層の材料として、InXAlYGa1-X-YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、X+Y≦1)等が利用できる。また、このような発光素子と、その発光により励起され、発光素子の発光波長と異なる波長を有する光を発する種々の蛍光体とを組み合わせた発光素子とすることもできる。赤色系の発光する発光素子の材料として、ガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジウム・ガリウム・燐系の半導体を選択することが好ましい。なお、カラー表示装置とするためには、赤色系の発光波長が610nmから700nm、緑色が495nmから565nm、青色の発光波長が430nmから490nmのLEDチップを組み合わせることが好ましい。 A semiconductor light emitting device such as an LED is formed on a substrate by a liquid phase growth method, an HDVPE method, or an MOCVD method. Those formed as a light emitting layer are preferably used. Depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal thereof, the emission wavelength of the semiconductor light emitting element can be variously selected from ultraviolet light to infrared light. In particular, when a display device that can be suitably used outdoors, a light emitting element capable of emitting light with high luminance is required. Therefore, it is preferable to select a nitride semiconductor as a material of a light emitting element that emits green and blue light with high luminance. For example, In X Al Y Ga 1-XY N (0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, X + Y ≦ 1) can be used as the material of the light emitting layer. In addition, a light-emitting element in which such a light-emitting element and various phosphors that emit light having a wavelength different from the emission wavelength of the light-emitting element are excited by the light emission can be combined. It is preferable to select a gallium / aluminum / arsenic semiconductor or an aluminum / indium / gallium / phosphorous semiconductor as a material of a light emitting element emitting red light. In order to obtain a color display device, it is preferable to combine LED chips having a red emission wavelength of 610 nm to 700 nm, green of 495 nm to 565 nm, and blue emission wavelength of 430 nm to 490 nm.

発光素子は、その発光素子に電力を供給するリード電極と電気的に接続され、発光素子を外部から保護する封止部材にて被覆することによりLEDとされる。発光素子は、成長基板上に半導体層をエピタキシャル成長させた半導体発光素子が好適に利用できる。成長基板は、例えば、サファイア、スピネル、SiC、GaN、GaAs等、公知の材料を用いることができる。また、サファイアのような絶縁性基板でなく、SiC、GaN、GaAs等の導電性基板を用いることにより、p電極及びn電極を対向して配置させることもできる。   The light emitting element is electrically connected to a lead electrode that supplies electric power to the light emitting element, and an LED is formed by covering the light emitting element with a sealing member that protects the light emitting element from the outside. As the light emitting element, a semiconductor light emitting element in which a semiconductor layer is epitaxially grown on a growth substrate can be suitably used. For the growth substrate, for example, a known material such as sapphire, spinel, SiC, GaN, or GaAs can be used. In addition, by using a conductive substrate such as SiC, GaN, or GaAs instead of an insulating substrate such as sapphire, the p electrode and the n electrode can be arranged to face each other.

また必要に応じて、発光素子の周囲に波長変換部材を配置し、発光素子の光の波長を変換して、異なる波長の光に変換して出力することもできる。波長変換部材は、例えば透光性樹脂に、発光素子の光で励起されて蛍光を発する蛍光体を混入することにより形成させたものである。これにより、発光素子の光をより長波長の光に変換し、発光素子の光と波長変換部材で変換された長波長の光との混色光を外部に取り出すことが可能となる。   Further, if necessary, a wavelength conversion member may be disposed around the light emitting element to convert the light wavelength of the light emitting element, and convert the light to a different wavelength for output. The wavelength conversion member is formed, for example, by mixing in a translucent resin a phosphor that emits fluorescence when excited by light from a light emitting element. Thereby, the light of the light emitting element can be converted into light having a longer wavelength, and mixed color light of the light of the light emitting element and the long wavelength light converted by the wavelength conversion member can be extracted to the outside.

さらにLEDは、種々の形状のものを用いることができる。例えば、発光素子であるLEDチップをリード端子と電気的に接続させると共に、モールド樹脂等で被覆した砲弾型や、チップタイプLED、発光素子そのものを利用する形態等が挙げられる。
(点灯制御部6)
Further, LEDs having various shapes can be used. For example, an LED chip which is a light emitting element is electrically connected to a lead terminal, and a bullet type covered with a mold resin or the like, a chip type LED, a form using the light emitting element itself, and the like can be mentioned.
(Lighting control unit 6)

点灯部5の各発光素子4は、点灯制御部6により駆動、制御される。点灯制御部6は、LEDなどの発光素子4に電力を供給して、所望の発光素子4のみを駆動できる。ドットマトリックス状に配置したLEDをダイナミック駆動させる場合、コモンドライバにより各セグメント配置されたLED群を一定周期で選択制御すると共に、セグメントドライバにより電流を流す時間を調節することによって、所望の光量の発光色を得ることができる。なお、この例では点灯制御部6が発光素子4の駆動、及び通信制御部8からの点灯信号に基づいて点灯制御を行っているが、この構成に限られず、通信制御部との通信を行う点灯制御部と別に、各発光素子を駆動する駆動回路を設けることもできることはいうまでもない。さらに必要に応じて、伝送されたデータを一時的に保存する記憶手段や、予め各照明ユニットごとに設けられた識別情報などを記憶する記憶手段、伝送されたデータを各照明ユニットの識別情報と比較し自らの照明ユニットデータであることを判定する比較手段、比較判定後に受信処理されたデータに基づき各々のLEDに供給する電力を演算する演算手段などを設けることもできる。これらの各種手段は半導体メモリ、論理回路や中央演算処理装置を利用することにより構成できる。
(タイミング生成回路7)
Each light emitting element 4 of the lighting unit 5 is driven and controlled by the lighting control unit 6. The lighting control unit 6 can drive only a desired light emitting element 4 by supplying power to the light emitting element 4 such as an LED. When dynamically driving an LED arranged in a dot matrix, the LED group arranged in each segment is selected and controlled by a common driver at a constant period, and the current is passed through the segment driver to adjust the time during which the current flows. Color can be obtained. In this example, the lighting control unit 6 performs the lighting control based on the driving of the light emitting element 4 and the lighting signal from the communication control unit 8, but is not limited to this configuration and performs communication with the communication control unit. It goes without saying that a drive circuit for driving each light emitting element can be provided separately from the lighting control unit. Further, if necessary, storage means for temporarily storing the transmitted data, storage means for storing identification information provided for each lighting unit in advance, and the transmitted data as identification information for each lighting unit. Comparing means for comparing and determining that it is own lighting unit data, calculating means for calculating the power supplied to each LED based on the data received and processed after the comparison determination, and the like can also be provided. These various means can be configured by using a semiconductor memory, a logic circuit, or a central processing unit.
(Timing generation circuit 7)

点灯制御部6は、コントローラ部1と通信制御部8との間のデータ通信に使用されるコントローラ側タイミング信号と、各照明ユニット2内で点灯制御部6と点灯部5との間のデータ通信で使用されるユニット側タイミング信号とを非同期で動作させる。このため、点灯制御部6はタイミング生成回路7を有しており、タイミング生成回路7で内部フレーム同期を行うためのユニット側タイミング信号として、内部フレーム同期信号を生成する。内部フレーム同期信号は、外部フレーム同期信号と独立して、これよりも周期(リフレッシュレート)を高速に設定する。特に発光素子としてLEDを使用する場合は、照明データの更新(リフレッシュ)を高速にすることで、残像効果の少ないLEDのちらつきを目立たなくする効果が得られる。タイミング生成回路7には、フリーラン(自律式)のカウンタ内蔵した発振器が利用できる。またこのクロック信号に基づき、内部フレーム同期信号やブランキング信号(BLANK)、データラッチ信号(LATCH)、シフトクロック信号(SCLK)や階調基準クロック信号(GDCK)などの各種信号をタイミング生成回路で生成できる。なお内部フレーム同期信号は、照明信号の切り替わりを示す内部VSYNC(vertical synchronizing signal:垂直同期信号)、外部フレーム同期信号は外部VSYNCとも呼ばれる。
(タイミングチャート)
The lighting control unit 6 includes a controller-side timing signal used for data communication between the controller unit 1 and the communication control unit 8, and data communication between the lighting control unit 6 and the lighting unit 5 in each lighting unit 2. Asynchronously with the unit side timing signal used in Therefore, the lighting control unit 6 includes a timing generation circuit 7 and generates an internal frame synchronization signal as a unit side timing signal for performing internal frame synchronization in the timing generation circuit 7. The internal frame synchronization signal sets a cycle (refresh rate) faster than this, independently of the external frame synchronization signal. In particular, when an LED is used as the light emitting element, an effect of making the flickering of the LED with little afterimage effect inconspicuous can be obtained by speeding up the update (refresh) of the illumination data. As the timing generation circuit 7, an oscillator with a built-in free-run (autonomous) counter can be used. Based on this clock signal, various signals such as an internal frame synchronization signal, a blanking signal (BLANK), a data latch signal (LATCH), a shift clock signal (SCLK), and a gradation reference clock signal (GDCK) are output by a timing generation circuit. Can be generated. The internal frame synchronization signal is also called internal VSYNC (vertical synchronizing signal) indicating switching of the illumination signal, and the external frame synchronization signal is also called external VSYNC.
(Timing chart)

このように、各照明ユニット2で外部フレーム同信号に依らず自律式に内部フレーム同期信号を生成できるので、コントローラ側の仕様に依存しない柔軟な接続が可能となる。加えて、各照明ユニット2間でも同期をとる必要がない。図4に、外部VSYNCと、各照明ユニット2の内部VSYNCのタイミングチャートの一例を示す。この図に示すように、各照明ユニット2が各々タイミング生成回路7を備えており、それぞれが独立して内部VSYNCを生成しているため、各照明ユニット2は独自のタイミングで自律的に動作でき、データ通信の制約が少なく極めてシンプルな回路構成が実現できる。これにより、従来であれば照明ユニットの接続段数を増やすと各ユニット間の同期を維持することが困難となっていたが、本構成によればこのような制約を受けることなく、照明ユニットの接続段数を増やすことができる。加えて、内部フレーム同期信号を照明ユニット内部で発生できるため、これらを外部のコントローラ部等から送出する場合に比べ、信号劣化や放射ノイズの問題を回避することもできる。
(更新タイミングのずれ緩和)
In this way, each lighting unit 2 can autonomously generate an internal frame synchronization signal without depending on the same signal as the external frame, so that a flexible connection independent of the specifications on the controller side is possible. In addition, there is no need to synchronize between the lighting units 2. FIG. 4 shows an example of a timing chart of the external VSYNC and the internal VSYNC of each lighting unit 2. As shown in this figure, each lighting unit 2 includes a timing generation circuit 7 and each independently generates an internal VSYNC. Therefore, each lighting unit 2 can operate autonomously at its own timing. It is possible to realize an extremely simple circuit configuration with few restrictions on data communication. As a result, it has been difficult to maintain synchronization between the units if the number of connection stages of the lighting units is increased in the past, but according to this configuration, the connection of the lighting units is not subject to such restrictions. The number of stages can be increased. In addition, since the internal frame synchronization signal can be generated inside the lighting unit, problems of signal deterioration and radiation noise can be avoided as compared with the case where these signals are sent from an external controller unit or the like.
(Reduction of shift in update timing)

一方で、各照明ユニットが自律的に内部フレーム同期信号を生成する結果、照明ユニット間でのリフレッシュのタイミングが異なる結果、点灯パターンの変化が照明ユニット毎に異なり、このような変化のタイミングのずれが人の目で認識されることが生じる。図4に示すように、照明ユニット同士の間での画像更新の時間差は、内部VSYNCの一周期を最大として生じる。特に照明ユニット数が少ないと、このようなずれ、あるいは更新の遅れが目立つことになる。逆に照明ユニットの接続数が多い場合は、各照明ユニット間にタイミングのばらつきが生じても、ずれが平均化される結果、タイミングのばらつきを抑制できる。このため、照明ユニットの接続数が多いほどタイミングのばらつきを吸収できるので、好ましい。   On the other hand, as a result of each lighting unit autonomously generating an internal frame synchronization signal, the timing of refreshing between lighting units differs, resulting in a change in lighting pattern for each lighting unit. Is recognized by the human eye. As shown in FIG. 4, the time difference of image update between the lighting units occurs with one period of the internal VSYNC as a maximum. In particular, when the number of lighting units is small, such a shift or update delay becomes conspicuous. Conversely, if the number of connected lighting units is large, even if timing variations occur between the lighting units, the deviations are averaged, so that timing variations can be suppressed. For this reason, since the dispersion | variation in timing can be absorbed, so that there are many connected lighting units, it is preferable.

また、内部VSYNCの周波数が高い程、一周期が短くなるのでずれが少なくなる。このため、点灯部の点灯タイミングは、高速であることが好ましい。あるいは内部VSYNCと外部VSYNCとの差が大きい場合にも同様の効果が得られる。特にLEDは、残像効果が少ないため、リフレッシュレートすなわち内部VSYNCの周波数が低いとちらつきが生じる。仮にコントローラ部との通信速度に合わせようとすれば、例えば照明信号が30Hzで送出されたとして、この周期に同期させると、30Hzでの点灯となってちらつきが生じる。このため照明ユニット側の点灯部での点灯速度は、コントローラ部との通信速度によらず、一定品質の照明光が得られるよう、所定の周期で点灯される。このことから、内部フレーム同期信号は、外部フレーム同期信号よりも高速とし、また整数倍として外部フレーム同期信号と同期させる。図4の例では、例えば外部フレーム同期信号が30Hzの場合、内部フレーム同期信号を60Hz、120Hz、240Hzなどに設定する。好ましくは、内部フレーム同期信号のリフレッシュレートを、外部フレーム同期信号のリフレッシュレートの4倍(図4の例では120Hz)以上に設定する。これにより、点灯部のちらつきを抑制できる。
(通信制御部8)
Also, the higher the frequency of the internal VSYNC, the shorter the one cycle and the less the deviation. For this reason, it is preferable that the lighting timing of a lighting part is high-speed. Alternatively, the same effect can be obtained when the difference between the internal VSYNC and the external VSYNC is large. In particular, since the LED has little afterimage effect, flickering occurs when the refresh rate, that is, the frequency of the internal VSYNC is low. If an attempt is made to match the communication speed with the controller unit, for example, an illumination signal is transmitted at 30 Hz, and if synchronized with this cycle, flickering occurs due to lighting at 30 Hz. For this reason, the lighting speed at the lighting unit on the lighting unit side is turned on at a predetermined cycle so that illumination light of a constant quality can be obtained regardless of the communication speed with the controller unit. For this reason, the internal frame synchronization signal is faster than the external frame synchronization signal, and is synchronized with the external frame synchronization signal as an integer multiple. In the example of FIG. 4, for example, when the external frame synchronization signal is 30 Hz, the internal frame synchronization signal is set to 60 Hz, 120 Hz, 240 Hz, or the like. Preferably, the refresh rate of the internal frame synchronization signal is set to be equal to or more than four times the refresh rate of the external frame synchronization signal (120 Hz in the example of FIG. 4). Thereby, the flickering of the lighting part can be suppressed.
(Communication control unit 8)

通信制御部8は、コントローラ部1と照明信号のデータ通信を行い、データ通信結果を点灯制御部6に送出する。図1の例では、通信制御部8は通信信号線3と接続され、コントローラ部1とデータ通信を行う。
(コントローラ部1)
The communication control unit 8 performs data communication of the illumination signal with the controller unit 1 and sends the data communication result to the lighting control unit 6. In the example of FIG. 1, the communication control unit 8 is connected to the communication signal line 3 and performs data communication with the controller unit 1.
(Controller part 1)

コントローラ部1は、外部ソース等から受けた照明信号、あるいは予め記録された照明信号を、各照明ユニット2に分配する。このためコントローラ部1は、照明ユニット2同士をデイジーチェーン状に連結した状態で、各点灯部5を点灯して照明するための照明信号を順次送出するよう、通信制御部8とデータ通信可能な状態に接続されている。このコントローラ部1は、コントローラ側タイミング信号として外部フレーム同期信号を生成し、この外部フレーム同期信号に従って照明信号を照明ユニット2側に送出する。図1に示すように、コントローラ部1の制御/表示信号出力が、通信信号線3に接続され、通信制御部8とデータ通信を行う。   The controller unit 1 distributes an illumination signal received from an external source or the like or a pre-recorded illumination signal to each illumination unit 2. For this reason, the controller unit 1 can perform data communication with the communication control unit 8 so as to sequentially transmit illumination signals for illuminating each lighting unit 5 with the lighting units 2 connected in a daisy chain. Connected to the state. The controller unit 1 generates an external frame synchronization signal as a controller side timing signal, and sends an illumination signal to the illumination unit 2 side according to the external frame synchronization signal. As shown in FIG. 1, the control / display signal output of the controller unit 1 is connected to the communication signal line 3 and performs data communication with the communication control unit 8.

またコントローラ部も一台に限られず、複数台を接続することも可能である。さらに図示しないが、コントローラ部と照明ユニットとの間に一以上の分配器を配置してもよい。例えば照明ユニットを2次元的に配置する場合は、各行毎に分配器を配設して、照明データ及び各種制御信号を各照明ユニットに対し供給する。制御信号は、例えば照明データのクロック、同期信号、ブランキング信号、階調基準信号、及び照明データのラッチ信号等があり、コントローラ内で信号の生成を行い、分配器を介して各照明ユニットに供給する。分配器から各照明ユニットへ送信する照明データは、カラー照明を行う場合、RGB(赤色、緑色、青色)の各色の照明データを必要とし、階調分解能に応じて照明データのビット幅が決まる。例えば1色当たり256階調で表示する場合には、8ビット幅の照明データバスが3色分必要となる。これら照明データは照明ユニットの数×表示ドットの数を時分割して、照明ユニットに供給される。各照明ユニット内のシフトレジスタ回路で照明データをビットシフトして、ある所定のデータ数を供給した時点でデータをラッチし、照明データとして取り込み照明データを表示することができる。また照明データは、照明ユニットのドット数、点灯周期、表示色の数、単位点灯周期あたりのLEDの数等の条件でデータ量は異なるが、仕様に応じてシステム設計側で自由に設定できる。さらに照明データは、各照明ユニットのLED点灯指示及び消灯指示、階調クロックの分周設定、LEDのドライバ制御及び照明ユニット内部回路の制御などを行うこともできる。   Further, the controller unit is not limited to one, and a plurality of controllers can be connected. Although not shown, one or more distributors may be disposed between the controller unit and the lighting unit. For example, when the lighting units are arranged two-dimensionally, a distributor is provided for each row, and lighting data and various control signals are supplied to each lighting unit. Control signals include, for example, lighting data clocks, synchronization signals, blanking signals, gradation reference signals, and lighting data latch signals. Signals are generated within the controller, and are sent to each lighting unit via a distributor. Supply. The illumination data transmitted from the distributor to each illumination unit requires illumination data of each color of RGB (red, green, blue) when performing color illumination, and the bit width of the illumination data is determined according to the gradation resolution. For example, when displaying with 256 gradations per color, an illumination data bus having an 8-bit width is required for three colors. These illumination data are supplied to the illumination unit by time-dividing the number of illumination units × the number of display dots. The illumination data is bit-shifted by a shift register circuit in each illumination unit, and the data is latched when a predetermined number of data is supplied, and the illumination data can be captured and displayed as illumination data. The amount of lighting data varies depending on conditions such as the number of dots of the lighting unit, lighting cycle, number of display colors, number of LEDs per unit lighting cycle, etc., but can be freely set on the system design side according to the specifications. Furthermore, the illumination data can also be used to perform LED lighting instructions and extinction instructions for each lighting unit, gradation clock frequency division setting, LED driver control, lighting unit internal circuit control, and the like.

照明機器は、動画などを表示する映像機器と異なり、外部フレーム同期と内部フレーム同期とが完全に同期している必要がないという特殊な事情を有する。また低リフレッシュレートも許容されている。本実施の形態では、このような照明分野独自の事情を勘案して、通信信号線を流れるデータ量を低減し、データ通信に要するハードウェア要求を軽負荷にしてコストを低減できる。また信号線の削減やコネクタ等インターフェースの簡素化等にも寄与できる。なおこの際、すべての照明ユニットに対して同一の照明信号を送出して同様に点灯させる他、接続先の照明ユニット毎に異なる点灯をさせるように制御することもできる。この場合は、接続先の照明ユニット毎に個別の識別情報を予め付与しておき、照明データに識別情報を付加して送出できる。これにより更新時に必要な照明信号のみを該当する照明ユニットに送出できるので、データ通信量を必要最小限に低減でき、システムの負荷を軽減した安定、高速、軽量、安価な照明システムを構築できる。データは、好適にはパケット形式で送出する。
(照明とディスプレイの相違)
Unlike a video device that displays a moving image or the like, the lighting device has a special circumstance that the external frame synchronization and the internal frame synchronization do not need to be completely synchronized. A low refresh rate is also allowed. In the present embodiment, in consideration of such circumstances unique to the lighting field, the amount of data flowing through the communication signal line can be reduced, the hardware requirement for data communication can be reduced, and the cost can be reduced. It can also contribute to the reduction of signal lines and the simplification of interfaces such as connectors. At this time, the same illumination signal is transmitted to all the illumination units and the same illumination is performed, and it is also possible to control the illumination units to be differently illuminated. In this case, individual identification information can be given in advance for each lighting unit to be connected, and the identification information can be added to the illumination data for transmission. As a result, only the illumination signal required at the time of update can be sent to the corresponding illumination unit, so that the amount of data communication can be reduced to the minimum necessary, and a stable, high-speed, lightweight, and inexpensive illumination system with reduced system load can be constructed. The data is preferably sent in packet form.
(Difference between lighting and display)

従来の電球などのランプ型の発光素子を使った照明システムでは、抵抗値を変化させることで電流量を制御して光量を調整していた。これに対し、LEDなどの半導体発光素子を使用する照明システムでは、PWM制御など、点灯時間幅を制御して光量を調整している。このため、点灯を制御する信号を発光素子に送出する必要がある。RGBフルカラーのLEDユニットを組み合わせたディスプレイの場合は、LEDユニットに対して表示データを通信信号線3を介して伝達する。そのデータの更新周期をTdchg、またLEDユニットの表示更新のための基本周期をTr、そのうち、LEDの点灯時間をTronとする。図5に、これらデータの更新周期と基本周期、点灯時間の関係を示す。Tronのパルス時間幅を制御することで、点灯制御を行うPWMが一般的である。ここで、TrとTdchgを等しくすることはできない。Tdchgはテレビの場合、1/60秒に規定されるが、LEDの場合は残像効果が少ないので、この周期ではちらついてしまう。そこで、LEDの場合は倍速表示が採用され、Trは通常Tdchgの整数分の一に設定される。図5の例では、1/4に設定され、4倍速表示となっている。 In a conventional lighting system using a lamp-type light emitting element such as a light bulb, the amount of current is adjusted by controlling the amount of current by changing the resistance value. On the other hand, in an illumination system using a semiconductor light emitting element such as an LED, the amount of light is adjusted by controlling the lighting time width such as PWM control. For this reason, it is necessary to send a signal for controlling lighting to the light emitting element. In the case of a display in which RGB full-color LED units are combined, display data is transmitted to the LED units via the communication signal line 3. The data update cycle is T dchg , the basic cycle for LED unit display update is T r , and the LED lighting time is T ron . FIG. 5 shows the relationship between the update period of these data, the basic period, and the lighting time. PWM that performs lighting control by controlling the pulse time width of T ron is generally used. Here, T r and T dchg cannot be made equal. T dchg is defined as 1/60 second in the case of a television, but in the case of an LED, the afterimage effect is small, and therefore flickers in this cycle. Therefore, in the case of an LED, double speed display is adopted, and Tr is normally set to an integer of T dchg . In the example of FIG. 5, it is set to ¼ and is displayed at 4 × speed.

このような方法は、LEDディスプレイの表示には適しており、ディスプレイやテレビはTdchgが厳密に定義されている。一般にディスプレイの動作周波数は60Hz、75Hzなど、所定の周波数で固定されている。ただし、LEDユニットの表示性能を最大限発揮するためには、Trの期間内でPWMがフルカウント(例えば8bitの場合256回)させる必要がある。このため、PWMの周波数などは自ずと決定される。テレビ規格にはTdchgが何通りかあり、これに対応させるには複数のPWN周波数などに対応させておく必要があった。 Such a method is suitable for display on an LED display, and T dchg is strictly defined for displays and televisions. In general, the operating frequency of the display is fixed at a predetermined frequency such as 60 Hz or 75 Hz. However, in order to maximize the display performance of the LED unit, the PWM needs to be fully counted (for example, 256 times in the case of 8 bits) within the period of Tr . For this reason, the PWM frequency and the like are naturally determined. There are several types of T dchg in the television standard, and it was necessary to correspond to a plurality of PWN frequencies in order to correspond to this.

一方、照明の場合はTdchgの規格がなく、制御信号に関するDMX規格においても最大1秒と曖昧である。このため、照明機器の更新タイミングが統一されておらず、メーカ毎、機種毎に種々の仕様が採用されている結果、異なる機種同士の接続が困難であり、また各機種の仕様に対応させた照明装置を設計、製造するには複雑でコストがかかるといった問題があった。 On the other hand, in the case of illumination, there is no standard for T dchg , and even in the DMX standard related to control signals, it is ambiguous as 1 second at maximum. For this reason, the update timing of lighting equipment has not been unified, and as a result of the adoption of various specifications for each manufacturer and model, it is difficult to connect different models, and it has been made compatible with the specifications of each model. There has been a problem that designing and manufacturing a lighting device is complicated and expensive.

これに対し、本実施の形態に係る照明装置では、TrをTdchgと独立させているため、接続先の機器で採用されるTdchgに依存せず、種々のTdchg期間に対応でき、接続の柔軟性を高めている。特に照明の場合は、照明信号を一方的に送出するだけで足り、送出側と受信側との間で同期をとる必要がなく、さらに照明ユニット間の同期も不要とできる。このため、動画表示用のディスプレイ等とは異なる思想での設計が可能となった。 In contrast, in the illumination apparatus according to this embodiment, since the a T r is independent of T dchg, without depending on T dchg employed in the connected devices, it can support a variety of T dchg period, Increases connection flexibility. In particular, in the case of illumination, it is sufficient to send the illumination signal unilaterally, and there is no need to synchronize between the transmission side and the reception side, and further synchronization between the illumination units can be eliminated. For this reason, it was possible to design with a concept different from that of a display for displaying moving images.

その一方で、照明用のLED点灯データは動画像データ等に比べて、データ量が少ない上、更新の頻度も少ない場合が多い。また、規格上も最低限の更新周期が求められていない。このため、動画像では許容され得ないような低リフレッシュレートでも許容される。加えて、コントローラ部と照明ユニット間での同期が不要であるため、必要時にのみ任意のタイミングでコントローラ部が照明データを送信する更新方式とすることもできる。   On the other hand, the LED lighting data for illumination often has a smaller amount of data and is less frequently updated than moving image data or the like. Also, the minimum update cycle is not required in the standard. For this reason, even a low refresh rate that is unacceptable for moving images is permitted. In addition, since synchronization between the controller unit and the lighting unit is unnecessary, an update method in which the controller unit transmits illumination data at an arbitrary timing only when necessary can be employed.

図6に、データ更新のタイミングと基本周期Trの関係を示す。この図に示すように、Trは外部接続されるコントローラ部の動作周波数と無関係に一定に設定される一方、Tdchgは一定でも可変でも対応できる。またTronの期間はTr期間の最初の期間にある必要はなく、Trの区間内であればどこでもよい。さらに、各Tron中で一定位置にある必要もない。 FIG. 6 shows the relationship between the data update timing and the basic period Tr . As shown in this figure, T r is set to be constant regardless of the operating frequency of the controller unit connected to the outside, while T dchg can be fixed or variable. The period of T ron does not have to be in the first period of Tr period, and may be anywhere within the period of Tr . Furthermore, it does not have to be in a fixed position in each Tron .

照明ユニット2は、タイミング生成回路7に含まれる発振器の基準で一定のTrを生成している。一方、外部接続されたコントローラからTdchg毎に表示データを受け取り、照明の点灯部に反映させるのはPWMがカウントアップして次のTrに移るタイミングとなる。この方法であれば、Tdchgの範囲を広くすることができ、照明の制御に適する。また照明ユニット2間でのずれも許容される。 The lighting unit 2 generates a constant Tr on the basis of an oscillator included in the timing generation circuit 7. On the other hand, the display data is received every T dchg from an externally connected controller and reflected in the lighting section of the illumination is the timing when the PWM counts up and moves to the next Tr . This method can widen the range of T dchg and is suitable for illumination control. Further, a deviation between the lighting units 2 is allowed.

以上の照明装置によれば、コントローラ部と照明ユニット間のデータ伝送速度を照明データに応じて遅くして、データ通信を低減する一方で、照明ユニットでの点灯周期は、これと無関係に高速化して、高品質の照明を行うことができる。特に、照明ユニット側とコントローラ部との同期を維持するための回路等が不要となるため、回路構成を簡素化でき、照明ユニットを安価に構成できる利点が得られる。また照明ユニット間のデータ伝送速度を、接続先のコントローラ部の仕様に応じて変化させることができるため、接続先のコントローラ部の製造メーカや機種名、仕様を選ばない照明システムの構築が可能となり、照明ユニットを汎用的に使用でき、照明システム構成上の柔軟性を高めることができる。   According to the lighting device described above, the data transmission speed between the controller unit and the lighting unit is decreased according to the lighting data to reduce data communication, while the lighting cycle in the lighting unit is increased regardless of this. High-quality lighting. In particular, since a circuit or the like for maintaining synchronization between the lighting unit side and the controller unit is not necessary, the circuit configuration can be simplified and the advantage that the lighting unit can be configured at low cost is obtained. In addition, since the data transmission speed between lighting units can be changed according to the specifications of the connected controller unit, it is possible to construct a lighting system that does not depend on the manufacturer, model name, or specification of the connected controller unit. The lighting unit can be used universally, and the flexibility of the lighting system configuration can be enhanced.

本発明の照明装置、照明ユニットは、LEDを用いたカラー照明として、複数の発光素子を線状に並べたライン光源としたり、インテリジェント照明、間接照明して好適に利用できる Lighting device, the lighting unit of the present invention, as a color illumination with LED, or a plurality of line light source of the light emitting elements arranged in a linear, can be suitably utilized in intelligent lighting, and indirect lighting.

実施の形態に係る照明装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the illuminating device which concerns on embodiment. 照明ユニットの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of an illumination unit. 照明ユニットの他の例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the other example of a lighting unit. 外部VSYNCと内部VSYNCのタイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the timing of external VSYNC and internal VSYNC. データの更新周期と基本周期、点灯時間の関係を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the relationship between the update period of data, a basic period, and lighting time. データが更新されるタイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the timing when data is updated. 従来の照明装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conventional illuminating device.

100…照明装置
1…コントローラ部
2、2A、2B…照明ユニット
3…通信信号線
4…発光素子
5…点灯部
6…点灯制御部
7…タイミング生成回路
8…通信制御部
700…従来の照明装置;71…コントローラ;72…照明ユニット;73…通信ケーブル;75…表示部;77…表示制御部;78…通信回路;79…同期維持手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Illuminating device 1 ... Controller part 2, 2A, 2B ... Illuminating unit 3 ... Communication signal line 4 ... Light emitting element 5 ... Lighting part 6 ... Lighting control part 7 ... Timing generation circuit 8 ... Communication control part 700 ... Conventional lighting apparatus 71 ... Controller; 72 ... Lighting unit; 73 ... Communication cable; 75 ... Display unit; 77 ... Display control unit; 78 ... Communication circuit;

Claims (5)

複数の発光素子が配置された点灯部と、
前記発光素子の点灯を制御する点灯制御部と、
外部とのデータ通信で得たデータを前記点灯制御部に送出する通信制御部と、
を備える複数の照明ユニットと、
互いに連結された照明ユニットにおける各点灯部を照明として制御する照明信号を前記通信制御部に送出可能な状態に接続されたコントローラ部と、
を備える照明装置であって、
前記点灯制御部は、前記コントローラ部と前記通信制御部との間のデータ通信に使用される第一のタイミング信号と、各照明ユニット内において前記点灯制御部と前記点灯部との間のデータ通信に使用される第二のタイミング信号とを非同期で動作させ
前記コントローラ部が、前記第一のタイミング信号として外部フレーム同期信号を生成し、該外部フレーム同期信号に従って照明信号を照明ユニット側に送出すると共に、
前記点灯制御部が、前記外部フレーム同期信号と独立して、これよりもリフレッシュレートが高速な、内部フレーム同期を行うための第二のタイミング信号として内部フレーム同期信号を生成するタイミング生成回路を備えることを特徴とする照明装置。
A lighting part in which a plurality of light emitting elements are arranged;
A lighting control unit for controlling lighting of the light emitting element;
A communication control unit for sending data obtained by data communication with the outside to the lighting control unit;
A plurality of lighting units comprising:
A controller unit connected in a state capable of sending an illumination signal for controlling each lighting unit in the illumination units connected to each other as illumination, to the communication control unit;
A lighting device comprising:
The lighting control unit includes a first timing signal used for data communication between the controller unit and the communication control unit, and data communication between the lighting control unit and the lighting unit in each lighting unit. and a second timing signal used to operate asynchronously,
The controller unit generates an external frame synchronization signal as the first timing signal, and sends an illumination signal to the lighting unit according to the external frame synchronization signal.
The lighting control unit includes a timing generation circuit that generates an internal frame synchronization signal as a second timing signal for performing internal frame synchronization, which is independent of the external frame synchronization signal and has a higher refresh rate than the external frame synchronization signal. A lighting device.
請求項に記載の照明装置であって、
前記内部フレーム同期信号のリフレッシュレートが所定値に固定されており、
前記外部フレーム同期信号のリフレッシュレートは可変に構成してなることを特徴とする照明装置。
The lighting device according to claim 1 ,
The refresh rate of the internal frame synchronization signal is fixed to a predetermined value;
A lighting device, wherein the refresh rate of the external frame synchronization signal is variable.
請求項又はに記載の照明装置であって、
前記内部フレーム同期信号のリフレッシュレートが、前記外部フレーム同期信号のリフレッシュレートの4倍以上に設定されてなることを特徴とする照明装置。
The lighting device according to claim 1 or 2 ,
The illuminating device, wherein a refresh rate of the internal frame synchronization signal is set to be four times or more a refresh rate of the external frame synchronization signal.
請求項1からのいずれか一に記載の照明装置であって、
前記コントローラ部は、所望の照明パターンが更新される毎に、該当する照明ユニットの通信制御部に対して前記コントローラ部から前記照明信号を送出することを特徴とする照明装置。
It is an illuminating device as described in any one of Claim 1 to 3 ,
The controller device transmits the illumination signal from the controller unit to the communication control unit of the corresponding illumination unit every time a desired illumination pattern is updated.
コントローラ部と通信可能に接続され、さらに複数の照明ユニット同士を接続可能であり、コントローラ部から発光素子を点灯して照明するための照明信号を受信して照明を行う照明ユニットであって、
発光色がそれぞれ異なる複数の発光素子がライン状又はマトリクス状に配置された点灯部と、
前記発光素子の点灯を制御する点灯制御部と、
前記コントローラ部と照明信号のデータ通信を行い、データ通信結果を前記点灯制御部に送出する通信制御部と、
を備え、
前記点灯制御部は、前記コントローラ部と通信制御部との間のデータ通信に使用されるコントローラ側タイミング信号と、各照明ユニット内で前記点灯制御部と前記点灯部との間のデータ通信で使用されるユニット側タイミング信号とを非同期で動作させ
コントローラ部が、前記コントローラ側タイミング信号を生成し、該コントローラ側タイミング信号に従って照明信号を照明ユニット側に送出すると共に、
前記点灯制御部が、前記コントローラ側タイミング信号と独立して、これよりもリフレッシュレートが高速な、内部フレーム同期を行うためのユニット側タイミング信号を生成するタイミング生成回路を備えることを特徴とする照明ユニット。
A lighting unit that is connected so as to be communicable with a controller unit and that can connect a plurality of lighting units, receives an illumination signal for lighting and illuminating a light emitting element from the controller unit, and performs illumination.
A lighting unit in which a plurality of light emitting elements having different emission colors are arranged in a line or matrix, and
A lighting control unit for controlling lighting of the light emitting element;
A communication control unit that performs data communication of the illumination signal with the controller unit, and sends a data communication result to the lighting control unit;
With
The lighting control unit is used for data communication between the lighting control unit and the lighting unit in each lighting unit and a controller side timing signal used for data communication between the controller unit and the communication control unit. The unit side timing signal to be operated asynchronously ,
The controller unit generates the controller side timing signal and sends the illumination signal to the lighting unit side according to the controller side timing signal,
The lighting control unit, independently of the controller-side timing signal, than this refresh rate also is faster, characterized Rukoto a timing generation circuit for generating a unit-side timing signal for the internal frame synchronization Lighting unit.
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