JP6145928B2 - Visible light communication device and lighting apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、可視光通信装置およびそれを用いた照明器具に関するものである。 The present invention relates to a visible light communication device and a lighting fixture using the same.
従来から、発光ダイオードを用いた光源から振幅変調した光を出力することによって通信信号を送信可能な照明器具が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, lighting fixtures that can transmit communication signals by outputting light whose amplitude is modulated from a light source using a light emitting diode are known.
また、近年、この種の照明器具として、図13に示す構成を有する照明光通信装置90が提案されている(特許文献1)。
In recent years, an illumination
照明光通信装置90は、定電流源91と、平滑コンデンサ92と、直列接続された複数個の発光ダイオード97を有する負荷回路93と、抵抗器98を有する負荷変動要素94と、信号発生回路95と、スイッチ要素96とを備えている。
The illumination
平滑コンデンサ92は、定電流源91の出力端間に接続されている。平滑コンデンサ92の両端間には、直列接続された複数個の発光ダイオード97と抵抗器98との直列回路が、接続されている。抵抗器98の両端間には、スイッチ要素96が接続されている。
The smoothing capacitor 92 is connected between the output terminals of the constant
スイッチ要素96は、信号発生回路95から出力される2値の光通信信号によりオンオフが切り替えられる。また、スイッチ要素96は、上記光通信信号によりオンオフが切り替えられることによって、負荷変動要素94を負荷回路93に付加するか否かを切り替える。
The
特許文献1には、スイッチ要素96が、負荷変動要素94を負荷回路93に付加するか否かを切り替えることで、発光ダイオード97の負荷特性を変化させることができ、発光ダイオード97に流れる負荷電流I1を、上記光通信信号の波形に忠実に変調することができる旨が記載されている。
In
ところで、上述の照明光通信装置90では、例えば、発光ダイオード97を調光点灯させる場合、発光ダイオード97に流れる負荷電流I1が減少するので、発光ダイオード97の抵抗成分が増加する可能性がある。また、照明光通信装置90では、発光ダイオード97の抵抗成分が増加すると、発光ダイオード97に流れる負荷電流I1を、上記光通信信号の波形に忠実に変調することが難しくなる。つまり、照明光通信装置90では、発光ダイオード97の抵抗成分が増加すると、発光ダイオード97に流れる負荷電流I1を変調する割合(以下、「変調度」という)が低下する可能性があり、通信を行うために必要な変調度が得られない可能性がある。
By the way, in the above-described illumination
本願発明者らは、上述の照明光通信装置90において、負荷変動要素94の抵抗器98の抵抗値を大きくすることを考えた。これにより、照明光通信装置90では、発光ダイオード97を調光点灯させる場合、発光ダイオード97の抵抗成分が増加するのを抑制することができるので、負荷電流I1の変調度が低下するのを抑制することが可能となり、通信を行うために必要な変調度を得ることが可能となる。
The inventors of the present application have considered increasing the resistance value of the resistor 98 of the load variation element 94 in the illumination
しかしながら、上述の照明光通信装置90では、負荷変動要素94の抵抗器98の抵抗値を大きくすると、例えば、発光ダイオード97を定格点灯させたときに、負荷変動要素94での電力損失が増加する可能性がある。
However, in the illumination
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、固体発光素子を調光点灯させる場合であっても通信を行うために必要な変調度を得ることが可能で、且つ、固体発光素子を定格点灯させたときの電力損失を抑制可能な可視光通信装置およびそれを用いた照明器具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and the object thereof is to obtain a degree of modulation necessary for performing communication even when the solid state light emitting device is dimmed, and An object of the present invention is to provide a visible light communication device capable of suppressing power loss when a solid-state light emitting element is lit at a rated level and a lighting fixture using the same.
本発明の可視光通信装置は、光源から振幅変調した光を出力することによって通信信号を送信可能な可視光通信装置であって、固体発光素子を含む負荷回路からなる前記光源と、前記光源を点灯させる点灯装置と、前記点灯装置から前記光源への出力電流を振幅変調可能な変調装置とを備え、前記変調装置は、インピーダンス成分を有し前記光源に付加されることで前記光源の負荷特性を変化させ前記出力電流を変調する負荷変動部と、前記負荷変動部により前記出力電流を変調させるために前記光源に前記負荷変動部を付加するか否かを切り替えるためのスイッチング素子と、前記負荷変動部および前記スイッチング素子を制御する制御回路と、周囲の温度を検出する温度検出部とを有し、前記制御回路は、前記点灯装置の出力電力もしくは前記光源への印加電力の定格電力からの変化量が大きくなるにつれて前記負荷変動部のインピーダンス成分が増加するように前記負荷変動部を制御し、前記制御回路は、前記温度検出部により検出された温度が、規定の温度以下であるときに、前記負荷変動部のインピーダンス成分が増加するように前記負荷変動部を制御することを特徴とする。
この可視光通信装置において、前記変調装置は、前記点灯装置の出力電圧もしくは前記光源への印加電圧を検出する第1検出回路を備え、前記負荷変動部は、複数個の抵抗を有する抵抗部と、前記抵抗部のインピーダンス成分を変更するためのスイッチ部とを有し、前記制御回路は、前記第1検出回路により検出された前記出力電圧もしくは前記印加電圧の定格電圧からの変化量が大きくなるにつれて前記抵抗部のインピーダンス成分が段階的もしくは連続的に増加するように、前記スイッチ部を制御することが好ましい。
The visible light communication device of the present invention is a visible light communication device capable of transmitting a communication signal by outputting amplitude-modulated light from a light source, the light source including a load circuit including a solid-state light emitting element, and the light source. A lighting device for lighting, and a modulation device capable of amplitude-modulating an output current from the lighting device to the light source, and the modulation device has an impedance component and is added to the light source, whereby load characteristics of the light source A load changing unit that modulates the output current by changing the output current, a switching element for switching whether to add the load changing unit to the light source in order to modulate the output current by the load changing unit, and the load a control circuit for controlling the variable portion and the switching element, and a temperature detector arranged to detect the ambient temperature, before Symbol control circuit, the output power of the lighting device also lay Wherein controlling the load variation unit as the amount of change from the rated power of the power applied to the light source increases so that the impedance components of the load change section increases, the control circuit, detected by the temperature detector When the temperature is equal to or lower than a specified temperature, the load variation unit is controlled so that an impedance component of the load variation unit increases .
In the visible light communication device, the modulation device includes a first detection circuit that detects an output voltage of the lighting device or an applied voltage to the light source, and the load changing unit includes a resistor unit having a plurality of resistors. A switch unit for changing the impedance component of the resistor unit, and the control circuit has a large change amount from the rated voltage of the output voltage or the applied voltage detected by the first detection circuit. Accordingly, it is preferable to control the switch unit so that the impedance component of the resistor unit increases stepwise or continuously.
この可視光通信装置において、前記制御回路は、前記第1検出回路により検出された前記出力電圧もしくは前記印加電圧の前記変化量が、それぞれの規定の変化量以上であるときに、前記負荷変動部および前記スイッチング素子を制御するのを停止することが好ましい。 In this visible light communication device, the control circuit includes the load fluctuation unit when the change amount of the output voltage or the applied voltage detected by the first detection circuit is equal to or more than a specified change amount. And it is preferable to stop controlling the switching element.
この可視光通信装置において、前記変調装置は、前記光源に流れる電流を検出する第2検出回路を備え、前記負荷変動部は、複数個の抵抗を有する抵抗部と、前記抵抗部のインピーダンス成分を変更するためのスイッチ部とを有し、前記制御回路は、前記第2検出回路により検出された前記光源に流れる前記電流が小さくなるにつれて前記抵抗部のインピーダンス成分が段階的もしくは連続的に増加するように、前記スイッチ部を制御することが好ましい。 In the visible light communication device, the modulation device includes a second detection circuit that detects a current flowing through the light source, and the load changing unit includes a resistance unit having a plurality of resistors and an impedance component of the resistance unit. and a switch unit for changing, the control circuit, the second detection circuit and the impedance component of the resistance portion is stepwise or continuously increased as said current flowing through said light source detected decreases by It is preferable to control the switch unit.
この可視光通信装置において、前記変調装置は、前記光源に流れる電流を検出する第3検出回路を備え、前記負荷変動部は、可変抵抗回路により構成され、前記制御回路は、前記第3検出回路により検出された前記光源に流れる前記電流が小さくなるにつれて前記可変抵抗回路のインピーダンス成分が連続的に増加するように、前記可変抵抗回路を制御することが好ましい。 In the visible light communication device, the modulation device includes a third detection circuit that detects a current flowing through the light source, the load changing unit is configured by a variable resistance circuit, and the control circuit is configured by the third detection circuit. It is preferable to control the variable resistance circuit so that the impedance component of the variable resistance circuit continuously increases as the current flowing through the light source detected by the step decreases.
本発明の照明器具は、前記可視光通信装置と、前記可視光通信装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。 The lighting fixture of this invention is equipped with the said visible light communication apparatus and the instrument main body holding the said visible light communication apparatus, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の可視光通信装置においては、固体発光素子を調光点灯させる場合であっても通信を行うために必要な変調度を得ることが可能で、且つ、固体発光素子を定格点灯させたときの電力損失を抑制することが可能となる。 In the visible light communication device of the present invention, it is possible to obtain a degree of modulation necessary for communication even when the solid light emitting element is dimmed and when the solid light emitting element is rated on. It is possible to suppress the power loss.
本発明の照明器具においては、固体発光素子を調光点灯させる場合であっても通信を行うために必要な変調度を得ることが可能で、且つ、固体発光素子を定格点灯させたときの電力損失を抑制可能な可視光通信装置を用いた照明器具を提供することができる。 In the lighting fixture of the present invention, even when the solid state light emitting element is dimmed and lit, it is possible to obtain a modulation degree necessary for communication, and the power when the solid state light emitting element is rated-lit. A lighting apparatus using a visible light communication device capable of suppressing loss can be provided.
(実施形態1)
以下、本実施形態の可視光通信装置10について、図1〜図3を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the visible
可視光通信装置10は、光源3から振幅変調した光を出力することによって通信信号を送信可能な可視光通信装置であって、固体発光素子15を含む負荷回路からなる光源3と、光源3を点灯させる点灯装置1と、点灯装置1から光源3への出力電流を振幅変調可能な変調装置17とを備え、変調装置17は、光源3に付加されることで光源3の負荷特性を変化させ上記出力電流を変調する負荷変動部39と、負荷変動部39により上記出力電流を変調させるために光源3に負荷変動部39を付加するか否かを切り替えるためのスイッチング素子Q1と、負荷変動部39および第1スイッチング素子Q1を制御する制御回路5と、点灯装置1の出力電圧もしくは光源3への印加電圧を検出する第1検出回路7とを有し、負荷変動部39は、複数個の抵抗R1〜R3を有する抵抗部4と、抵抗部4のインピーダンス成分を変更するためのスイッチ部6とを有し、制御回路5は、第1検出回路7により検出された上記出力電圧もしくは上記印加電圧の定格電圧からの変化量が大きくなるにつれて抵抗部4の上記インピーダンス成分が段階的もしくは連続的に増加するように、スイッチ部6を制御することを特徴とする。
The visible
光源3は、例えば、複数個の固体発光素子15を備えている。
The
固体発光素子15としては、例えば、発光ダイオードなどを用いることができる。各固体発光素子15の接続関係は、直列接続としているが、並列接続であってもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続であってもよい。
As the solid
なお、本実施形態では、固体発光素子15として、発光ダイオードを用いているが、これに限らず、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子、半導体レーザ素子などを用いてもよい。また、本実施形態では、固体発光素子15の個数を複数個としているが、1個であってもよい。
In the present embodiment, a light-emitting diode is used as the solid-state light-emitting
点灯装置1は、第1電源回路11と、定電流回路12と、第1制御回路13とを有する定電流源である。
The
第1電源回路11は、交流電源AC1からの交流電流を直流電流に変換する第1変換回路(図示せず)と、上記第1変換回路からの直流電流の力率を改善可能なPFC(Power Factor Correction)回路(図示せず)とを有している。
The first
上記第1変換回路としては、例えば、AC/DCコンバータなどを用いることができる。上記第1変換回路の一対の入力端間には、交流電源AC1が接続されている。交流電源AC1としては、例えば、商用電源などを採用すればよい。なお、本実施形態では、交流電源AC1を構成要件として含まない。 As the first conversion circuit, for example, an AC / DC converter or the like can be used. An AC power supply AC1 is connected between the pair of input terminals of the first conversion circuit. For example, a commercial power source may be employed as the AC power source AC1. In the present embodiment, the AC power supply AC1 is not included as a constituent requirement.
上記PFC回路としては、例えば、昇圧チョッパ回路などを用いることができる。上記PFC回路の一対の入力端には、上記第1変換回路の一対の出力端が接続されている。 As the PFC circuit, for example, a boost chopper circuit or the like can be used. A pair of output terminals of the first conversion circuit are connected to a pair of input terminals of the PFC circuit.
定電流回路12としては、例えば、上記PFC回路により力率を改善された直流電流を所定の直流電流に変換する降圧チョッパ回路などを用いることができる。定電流回路12の一対の入力端には、上記PFC回路の一対の出力端が接続されている。
As the constant
第1制御回路13は、例えば、第1マイクロコンピュータに、適宜の第1プログラムを搭載することにより構成することができる。上記第1プログラムは、第1制御回路13として用いる上記第1マイクロコンピュータに予め設けられた第1記憶部(図示せず)に、記憶されている。
The
また、第1制御回路13は、第1電源回路11および定電流回路12を各別に制御する。
The
また、点灯装置1は、例えば壁面などに予め設置された調光器9からの指示信号を受信可能な受信部14を備えている。なお、本実施形態では、調光器9を構成要件として含まない。また、指示信号とは、光源3の光出力の大きさ(以下、光出力レベル)を指示する信号を意味する。
Moreover, the
受信部14は、一対の信号線16,16を介して調光器9と電気的に接続される。また、受信部14は、調光器9からの指示信号を受信すると、この指示信号を第1制御回路13へ出力する。第1制御回路13は、受信部14からの指示信号に従って定電流回路12を制御する。これにより、点灯装置1は、上記所定の直流電流の大きさを変更することが可能となる。
The receiver 14 is electrically connected to the
なお、本実施形態では、上記指示信号の伝送手段として、一対の信号線16,16を用いているが、これに限らず、例えば、赤外線または電波などの媒体を用いてもよい。
In the present embodiment, the pair of
変調装置17は、平滑回路2と、上述の負荷変動部39と、上述のスイッチング素子Q1(以下、第1スイッチング素子Q1)と、上述の制御回路5(以下、第2制御回路5)と、第2電源回路8と、上述の第1検出回路7とを備えている。
The
平滑回路2は、点灯装置1からの上記所定の直流電流(以下、出力電流)に含まれるリップル成分を除去することが可能となっている。この平滑回路2は、定電流回路12の一対の出力端に並列接続されている。
The smoothing
平滑回路2は、ダイオードD1およびコンデンサC1の直列回路を有している。ダイオードD1のアノード側は、定電流回路12の一対の出力端のうちの高電位側に接続されている。また、ダイオードD1のアノード側は、光源3のアノード側に接続されている。ダイオードD1のカソード側は、コンデンサC1の高電位側に接続されている。コンデンサC1の低電位側は、定電流回路12の一対の出力端のうちの低電位側に接続されている。また、コンデンサC1の低電位側は、接地されている。
The smoothing
第1スイッチング素子Q1としては、例えば、ノーマリオフ型のnチャネルMOSFETなどを用いることができる。 As the first switching element Q1, for example, a normally-off n-channel MOSFET can be used.
第1スイッチング素子Q1の第1主端子(本実施形態では、ドレイン端子)は、光源3のカソード側に接続されている。第1スイッチング素子Q1の第2主端子(本実施形態では、ソース端子)は、接地されている。
A first main terminal (in this embodiment, a drain terminal) of the first switching element Q <b> 1 is connected to the cathode side of the
第2制御回路5は、例えば、第2マイクロコンピュータに、適宜の第2プログラムを搭載することにより構成することができる。上記第2プログラムは、第2制御回路5として用いる上記第2マイクロコンピュータに予め設けられた第2記憶部(図示せず)に、記憶されている。
The
第2制御回路5は、第1スイッチング素子Q1の制御端子(本実施形態では、ゲート端子)に接続されている。また、第2制御回路5は、接地されている。
The
また、第2制御回路5は、第1スイッチング素子Q1を制御するための第1制御信号を出力する。第1制御信号としては、例えば、PWM信号などを用いることができる。第1スイッチング素子Q1のスイッチング周波数は、例えば、9.6kHz±0.5%とするのが好ましい。
The
第2電源回路8は、コンデンサC1の両端電圧を所定の直流電圧(例えば、5V)に変換する。第2電源回路8としては、例えば、DC/DCコンバータなどを用いることができる。
The second
第2電源回路8は、コンデンサC1の高電位側に接続されている。また、第2電源回路8は、コンデンサC1の低電位側に接続されている。また、第2電源回路8は、第2制御回路5に接続されている。
The second
また、第2電源回路8は、変換した上記所定の直流電圧を第2制御回路5へ出力する。
The second
第1検出回路7としては、例えば、抵抗分圧回路(図示せず)を用いることができる。上記抵抗分圧回路としては、例えば、2個の抵抗(図示せず)からなる直列回路を採用すればよい。 As the first detection circuit 7, for example, a resistance voltage dividing circuit (not shown) can be used. As the resistance voltage dividing circuit, for example, a series circuit composed of two resistors (not shown) may be employed.
上記抵抗分圧回路の一端は、ダイオードD1のアノード側に接続されている。上記抵抗分圧回路の他端は、コンデンサC1の低電位側に接続されている。上記抵抗分圧回路における2個の上記抵抗同士の接続点は、第2制御回路5に接続されている。これにより、第1検出回路7は、平滑回路2の両端電圧を抵抗分圧することが可能となる。また、第1検出回路7は、平滑回路2の両端電圧を抵抗分圧した電圧(以下、検出電圧)を、第2制御回路5へ出力することが可能となる。
One end of the resistance voltage dividing circuit is connected to the anode side of the diode D1. The other end of the resistance voltage dividing circuit is connected to the low potential side of the capacitor C1. A connection point between the two resistors in the resistor voltage dividing circuit is connected to the
ここにおいて、第1検出回路7は、平滑回路2の両端電圧(点灯装置1の出力電圧)を検出しているが、これに限らず、例えば、変調装置17から光源3へ印加する電圧を検出してもよい。この場合は、上記抵抗分圧回路の上記他端を、光源3のカソード側に接続すればよい。
Here, the first detection circuit 7, although detecting the voltage across the smoothing circuit 2 (the output voltage of the lighting device 1) is not limited to this, for example, the voltage applied from the
抵抗部4は、複数個(本実施形態では、3個)の抵抗R1〜R3からなる直列回路で構成されている。抵抗部4の一端は、光源3のカソード側に接続されている。抵抗部4の他端は、接地されている。
The
スイッチ部6は、複数個(本実施形態では、2個)のスイッチング素子Q2,Q3を備えている。なお、以下では、説明の便宜上、スイッチング素子Q2およびスイッチング素子Q3を、第2スイッチング素子Q2および第3スイッチング素子Q3とそれぞれ称する。
The
第2スイッチング素子Q2としては、例えば、ノーマリオフ型のnチャネルMOSFETなどを用いることができる。第2スイッチング素子Q2の第1主端子(本実施形態では、ドレイン端子)は、抵抗R1および抵抗R2の接続点P1に接続されている。第2スイッチング素子Q2の第2主端子(本実施形態では、ソース端子)は、接地されている。第2スイッチング素子Q2の制御端子(本実施形態では、ゲート端子)は、第2制御回路5に接続されている。
For example, a normally-off type n-channel MOSFET can be used as the second switching element Q2. The first main terminal (in this embodiment, the drain terminal) of the second switching element Q2 is connected to the connection point P1 of the resistors R1 and R2. The second main terminal (in this embodiment, the source terminal) of the second switching element Q2 is grounded. A control terminal (in this embodiment, a gate terminal) of the second switching element Q2 is connected to the
第3スイッチング素子Q3としては、例えば、ノーマリオフ型のnチャネルMOSFETなどを用いることができる。第3スイッチング素子Q3の第1主端子(本実施形態では、ドレイン端子)は、抵抗R2および抵抗R3の接続点P2に接続されている。第3スイッチング素子Q3の第2主端子(本実施形態では、ソース端子)は、接地されている。第3スイッチング素子Q3の制御端子は、第2制御回路5に接続されている。
As the third switching element Q3, for example, a normally-off n-channel MOSFET can be used. The first main terminal (in this embodiment, the drain terminal) of the third switching element Q3 is connected to the connection point P2 between the resistor R2 and the resistor R3. The second main terminal (in this embodiment, the source terminal) of the third switching element Q3 is grounded. The control terminal of the third switching element Q3 is connected to the
本実施形態では、スイッチ部6のスイッチング素子の個数を2個としているが、これに限らず、例えば、抵抗部4の抵抗の個数が2個の場合、1個となる。つまり、スイッチ部6のスイッチング素子の個数は、例えば、抵抗部4の抵抗の個数がn個(n≧2)の場合、(n−1)個であればよい。
In the present embodiment, the number of switching elements of the
可視光通信装置10は、定電流回路12の一対の出力端に、平滑回路2が並列接続されている。平滑回路2におけるダイオードD1のアノード側は、光源3のアノード側に接続されている。また、平滑回路2におけるコンデンサC1の低電位側は、抵抗部4を介して光源3のカソード側に接続されている。これにより、可視光通信装置10では、点灯装置1が上記出力電流を出力することによって、光源3を点灯させることが可能となる。
In the visible
また、可視光通信装置10では、点灯装置1が上記出力電流の大きさを変更することによって、光源3を点灯、消灯または調光点灯させることが可能となる。
Further, in the visible
第2制御回路5は、上記第1制御信号により第1スイッチング素子Q1をオンオフすることによって、点灯装置1からの上記出力電流を変調する。具体的に説明すると、第2制御回路5は、上記第1制御信号により第1スイッチング素子Q1をオンすると、光源3に流れる電流ILが、第1スイッチング素子Q1を介してグランドに流れる。また、第2制御回路5は、例えば第2スイッチング素子Q2がオン状態のとき、上記第1制御信号により第1スイッチング素子Q1をオフすると、光源3に流れる電流ILが、抵抗R1と第2スイッチング素子Q2を介してグランドに流れる。これにより、第2制御回路5は、抵抗部4のインピーダンス成分(本実施形態では、合成抵抗)を光源3に加えることが可能となり、点灯装置1からの上記出力電流を変調することが可能となる(図2参照)。よって、可視光通信装置10では、光源3から照射される光(可視光)からなる通信信号(以下、可視光通信信号)に、例えばデータ信号などを重畳させることが可能となり、可視光通信を行うことが可能となる。なお、本実施形態では、第2制御回路5として用いる上記第2マイクロコンピュータの上記第2記憶部に、可視光通信を行うために必要な識別IDが記憶されている。また、図2は、点灯装置1からの上記出力電流が変調された電流波形を表している。
The
また、第2制御回路5は、スイッチ部6を制御する。具体的に説明すると、第2制御回路5は、各スイッチング素子Q2,Q3を各別に制御する。
The
第2制御回路5は、第2スイッチング素子Q2を制御するための第2制御信号を出力する。上記第2制御信号としては、例えば、第2スイッチング素子Q2をオン状態またはオフ状態にすることができる信号(例えば、矩形波信号など)を採用すればよい。また、第2制御回路5は、上記第2制御信号により第2スイッチング素子Q2をオン状態またはオフ状態とすることによって、抵抗部4のインピーダンス成分を変更する。
The
また、第2制御回路5は、第3スイッチング素子Q3を制御するための第3制御信号を出力する。上記第3制御信号としては、例えば、第3スイッチング素子Q3をオン状態またはオフ状態にすることができる信号(例えば、矩形波信号など)を採用すればよい。また、第2制御回路5は、上記第3制御信号により第3スイッチング素子Q3をオン状態またはオフ状態とすることによって、抵抗部4のインピーダンス成分を変更する。
The
すなわち、第2制御回路5は、上記第2制御信号または上記第3制御信号によりスイッチ部6を制御することによって、光源3に加える抵抗部4のインピーダンス成分を変更する(光源3の負荷特性を変更する)ことが可能となる。本実施形態では、第2制御回路5が、第2スイッチング素子Q2および第3スイッチング素子Q3をそれぞれオン状態にすると、抵抗部4のインピーダンス成分が、抵抗R1の抵抗値となる。また、本実施形態では、第2制御回路5が、第2スイッチング素子Q2をオフ状態、且つ、第3スイッチング素子Q3をオン状態にすると、抵抗部4のインピーダンス成分が、抵抗R1および抵抗R2の合計の抵抗値となる。また、本実施形態では、第2制御回路5が、第2スイッチング素子Q2および第3スイッチング素子Q3をそれぞれオフ状態にすると、抵抗部4のインピーダンス成分が、抵抗R1、抵抗R2および抵抗R3の合計の抵抗値となる。
That is, the
したがって、変調装置17では、第2制御回路5がスイッチ部6を制御することによって、光源3に加える抵抗部4のインピーダンス成分を増加もしくは減少させることが可能となり、点灯装置1からの上記出力電流を変調する割合を変更することが可能となる。言い換えれば、変調装置17では、第2制御回路5がスイッチ部6を制御することによって、光源3からの可視光通信信号の変調度を変更することが可能となる。
Therefore, in the
ここにおいて、変調度とは、点灯装置1からの上記出力電流を変調する割合をいい、この変調度をM、上記出力電流の電流波形において相対的に高い振幅をA(図2参照)、上記出力電流の電流波形において相対的に低い振幅をB(図2参照)とすると、一般的に、次式のように定義される。
M={(A−B)}/A
なお、本実施形態では、スイッチ部6を、第2制御回路5により制御しているが、これに限らず、例えば、第2制御回路5とは異なる他の制御回路により制御してもよい。
Here, the modulation degree refers to a ratio of modulating the output current from the
M = {(A−B)} / A
In the present embodiment, the
ところで、変調装置17は、光源3の光出力レベルに従って、可視光通信信号の変調度を変更する。本実施形態では、変調装置17が、点灯装置1からの上記出力電流の大きさに従って、光源3に加える抵抗部4のインピーダンス成分を変更する。
By the way, the
第2制御回路5は、光源3の光出力レベルを判定する判定回路(図示せず)を備えている。上記判定回路は、第1検出回路7により検出された平滑回路2の両端電圧(点灯装置1の出力電圧)の定格電圧VT(図3(b)参照)からの変化量ΔVX(Xは、1〜5までの正数)によって、光源3の光出力レベルを判定する。ここにおいて、図3(b)中のΔV1は、光源3の光出力レベルが80%であるときの点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量を表している。また、図3(b)中のΔV2は、光源3の光出力レベルが60%であるときの点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量を表している。また、図3(b)中のΔV3は、光源3の光出力レベルが40%であるときの点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量を表している。また、図3(b)中のΔV4は、光源3の光出力レベルが20%であるときの点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量を表している。また、図3(b)中のΔV5は、光源3の光出力レベルが5%であるときの点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量を表している。
The
第2制御回路5として用いる上記第2マイクロコンピュータの上記第2記憶部には、図3(b)に示すように、点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量ΔVXと、光源3の光出力レベルとが対応付けられた第1データテーブルが、予め記憶されている。つまり、上記第2記憶部には、光源3の各光出力レベルに対して点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量ΔVXが、予め記憶されている。これにより、上記判定回路は、第1検出回路7により検出された点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量ΔVXによって、光源3の光出力レベルを判定することが可能となる。言い換えれば、第2制御回路5は、第1検出回路7により検出された点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量ΔVXによって、光源3の光出力レベルを判定することが可能となる。
The aforementioned second storage section of the second microcomputer is used as the
ところで、本願発明者らは、点灯装置1の出力電圧の電圧値から光源3の光出力レベルを判定する参考例の可視光通信装置を考えた。
By the way, the inventors of the present application considered a visible light communication device of a reference example for determining the light output level of the
参考例の可視光通信装置では、固体発光素子15の部品ばらつきに起因して点灯装置1の出力電圧の電圧値が変動する可能性があり、光源3の光出力レベルを誤って判定する可能性がある。
In the visible light communication device of the reference example, the voltage value of the output voltage of the
これに対して、本実施形態の可視光通信装置10では、第2制御回路5が、第1検出回路7により検出された点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量ΔVXによって、光源3の光出力レベルを判定する。よって、可視光通信装置10では、参考例の可視光通信装置に比べて、固体発光素子15の部品ばらつきによる影響を小さくすることが可能となり、光源3の光出力レベルを誤って判定することを抑制することが可能となる。
In contrast, in the visible
第2制御回路5は、上記判定回路により判定された光源3の光出力レベルに従って、光源3に加える抵抗部4のインピーダンス成分を変更する。言い換えれば、第2制御回路5は、上記判定回路により判定された光源3の光出力レベルに従って、スイッチ部6における各スイッチング素子Q2,Q3を各別に制御する。
The
第2制御回路5として用いる上記第2マイクロコンピュータの上記第2記憶部には、図3(c)に示すように、光源3の光出力レベルと、各スイッチング素子Q2,Q3のスイッチング状態(オン状態またはオフ状態)とが対応付けられた第2データテーブルが、予め記憶されている。なお、図3(c)では、第1スイッチング素子Q1のスイッチング状態として、オンオフ動作を高周波で繰り返している状態を模式的に表している。
In the second storage section of the second microcomputer used as the
第2制御回路5は、図3(c)に示すように、上記判定回路により判定された光源3の光出力レベルが40%以上で、且つ、100%以下のとき、第2スイッチング素子Q2および第3スイッチング素子Q3をそれぞれオン状態にする。また、第2制御回路5は、上記判定回路により判定された光源3の光出力レベルが20%以上で、且つ、40%未満のとき、第2スイッチング素子Q2をオフ状態、且つ、第3スイッチング素子Q3をオン状態にする。また、第2制御回路5は、上記判定回路により判定された光源3の光出力レベルが20%未満のとき、第2スイッチング素子Q2および第3スイッチング素子Q3をそれぞれオフ状態にする。これにより、第2制御回路5は、光源3の光出力レベルに従って、光源3に加える抵抗部4のインピーダンス成分を変更する(光源3の負荷特性を変更する)ことが可能となり、例えば、図3(a)に示すように、可視光通信信号の変調度を変更することが可能となる。なお、図3(a)中の実線は、光源3の光出力レベルに対する可視光通信信号の変調度の変化を表している。また、図3(a)中の一点鎖線は、可視光通信を行うために必要な変調度を表している。
As shown in FIG. 3C, when the light output level of the
したがって、可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルに従って、可視光通信信号の変調度を変更することが可能となり、光源3(固体発光素子15)を調光点灯させる場合であっても可視光通信を行うために必要な変調度を得ることが可能となる。
Therefore, in the visible
また、可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルが20%以上で、且つ、40%未満のときの可視光通信信号の変調度を、光源3の光出力レベルが40%以上で、且つ、100%以下のときの可視光通信信号の変調度よりも大きくすることが可能となる。また、可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルが20%未満のときの可視光通信信号の変調度を、光源3の光出力レベルが20%以上で、且つ、40%未満のときの可視光通信信号の変調度よりも大きくすることが可能となる。すなわち、可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルに従って、可視光通信信号の変調度を段階的に切り替えることが可能となる。なお、本実施形態では、光源3の光出力レベルに従って、可視光通信信号の変調度を段階的に切り替えているが、これに限らず、例えば、可視光通信信号の変調度を連続的に切り替えてもよい。
Moreover, in the visible
また、第2制御回路5は、第1検出回路7により検出された点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量ΔVXが、上記第2記憶部に予め記憶された変化量ΔV5以上であるときに、負荷変動部39および第1スイッチング素子Q1を制御するのを停止することが好ましい。これにより、本実施形態の可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルが5%以下のとき、可視光通信を停止させるので、通信エラーが発生するのを抑制することが可能となる。なお、可視光通信装置10では、例えば、赤外線または電波などの媒体を利用する通信手段(図示せず)を備え、光源3の光出力レベルが5%以下のとき、上記通信手段を用いて通信を行うようにしてもよい。
The
ところで、本願発明者らは、図4に示す構成を有する比較例の可視光通信装置20を考えた。
By the way, the inventors of the present application have considered the visible
比較例の可視光通信装置20は、可視光通信装置10における変調装置17と異なる構成の変調装置21を備えている。なお、比較例の可視光通信装置20では、可視光通信装置10と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。
The visible
変調装置21は、平滑回路2と、第2電源回路8と、第2制御回路5と、第1スイッチング素子Q1と、抵抗部41とを備えている。
The
抵抗部41は、1個の抵抗R1により構成されている。抵抗R1の一端は、第1スイッチング素子Q1のドレイン端子に接続されている。抵抗R1の他端は、第1スイッチング素子Q1のソース端子に接続されている。 The resistance unit 41 is configured by one resistor R1. One end of the resistor R1 is connected to the drain terminal of the first switching element Q1. The other end of the resistor R1 is connected to the source terminal of the first switching element Q1.
比較例の可視光通信装置20では、図5中の実線で示すように、光源3の光出力レベルに対して可視光通信信号の変調度を変更することが可能となる。
In the visible
しかしながら、比較例の可視光通信装置20では、例えば、光源3の光出力レベルが20%のときの可視光通信信号の変調度が、可視光通信を行うために必要な変調度(図5中の二点鎖線)よりも小さくなり、通信エラーが発生する可能性がある。
However, in the visible
そこで、本願発明者らは、比較例の可視光通信装置20において、抵抗R1の抵抗値を大きな値(例えば、可視光通信装置10における抵抗R1および抵抗R2の合計の抵抗値)とすることを考えた。これにより、比較例の可視光通信装置20では、図5中の一点鎖線で示すように、光源3の光出力レベルに対して可視光通信信号の変調度を変更することが可能となり、例えば、光源3の光出力レベルが20%のときの可視光通信信号の変調度を、可視光通信を行うために必要な変調度よりも大きくすることが可能となる。
Therefore, the inventors of the present invention set the resistance value of the resistor R1 to a large value (for example, the total resistance value of the resistor R1 and the resistor R2 in the visible light communication device 10) in the visible
しかしながら、比較例の可視光通信装置20では、抵抗R1の抵抗値を大きな値とすると、光源3の光出力レベルが100%のとき(光源3を定格点灯させたとき)に、抵抗部41での電力損失が増加する可能性がある。
However, in the visible
これに対して、本実施形態の可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルが20%のとき、抵抗部4のインピーダンス成分を、抵抗R1および抵抗R2の合計の抵抗値とし、光源3の光出力レベルが100%のとき、抵抗部4のインピーダンス成分を、抵抗R1の抵抗値のみとするので、比較例の可視光通信装置20に比べて、光源3(固体発光素子15)を定格点灯させたときの電力損失を抑制することが可能となる。
On the other hand, in the visible
本実施形態の可視光通信装置10では、例えば、冷凍倉庫内で使用される場合、定電流回路12に含まれる平滑コンデンサ(図示せず)の等価直列抵抗(ESR:Equivalent Series Resistance)が急増する可能性があり、点灯装置1からの上記出力電流に含まれるリップル成分が増加する可能性がある。また、可視光通信装置10では、点灯装置1からの上記出力電流に含まれるリップル成分が増加すると、可視光通信信号のS/N比が低下する可能性があり、可視光通信を行うために必要な変調度が得られない可能性がある。
In the visible
そこで、本願発明者らは、可視光通信装置10に、周囲の温度を検出する温度検出部(図示せず)を備えることを考えた。また、本願発明者らは、第2制御回路5が、上記温度検出部により検出された温度に従って、負荷変動部39(具体的には、抵抗部4)のインピーダンス成分を増加させ可視光通信信号の変調度を高めることを考えた。具体的に説明すると、第2制御回路5は、上記温度検出部により検出された温度が、上記平滑コンデンサの等価直列抵抗が急増する温度(例えば、−10度)以下であるときに、抵抗部4のインピーダンス成分を増加させる。
Therefore, the inventors of the present application considered providing the visible
すなわち、本実施形態の可視光通信装置10では、温度を検出する上記温度検出部を備え、第2制御回路5は、上記温度検出部により検出された温度が、規定の温度(例えば、−10度)以下であるときに、抵抗部4のインピーダンス成分を増加させることが好ましい。これにより、本実施形態の可視光通信装置10では、使用環境が低温状態であっても、可視光通信信号のS/N比が低下するのを抑制することが可能となり、通信エラーが発生するのを抑制することが可能となる。
That is, the visible
以上説明した本実施形態の可視光通信装置10は、光源3から振幅変調した光を出力することによって通信信号を送信可能な可視光通信装置であって、固体発光素子15を含む負荷回路からなる光源3と、光源3を点灯させる点灯装置1と、点灯装置1から光源3への出力電流を変調可能な変調装置17とを備え、変調装置17は、光源3に付加されることで光源3の負荷特性を変化させ上記出力電流を変調する負荷変動部39と、負荷変動部39により上記出力電流を変調させるために光源3に負荷変動部39を付加するか否かを切り替えるためのスイッチング素子Q1と、負荷変動部39および第1スイッチング素子Q1を制御する制御回路5と、点灯装置1の出力電圧を検出する第1検出回路7とを有し、負荷変動部39は、複数個の抵抗R1〜R3を有する抵抗部4と、抵抗部4のインピーダンス成分を変更するためのスイッチ部6とを有し、制御回路5は、第1検出回路7により検出された上記出力電圧の定格電圧VTからの変化量ΔVXが大きくなるにつれて抵抗部4の上記インピーダンス成分が段階的に増加するように、スイッチ部6を制御する。これにより、本実施形態の可視光通信装置10では、固体発光素子15を調光点灯させる場合であっても通信を行うために必要な変調度を得ることが可能で、且つ、固体発光素子15を定格点灯させたときの電力損失を抑制することが可能となる。
The visible
以下では、上述の可視光通信装置10を備えた照明器具30を、図6に基づいて簡単に説明する。
Below, the
照明器具30は、例えば、ダウンライトであり、図示しない天井材に予め形成された埋込孔(図示せず)に埋め込み配置して用いられる。照明器具30は、可視光通信装置10と、可視光通信装置10を保持する器具本体31とを備えている。
The
器具本体31は、下面開口した有底筒状(本実施形態では、有底円筒状)に形成されている。器具本体31の材料としては、例えば、金属(例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄など)などを用いることができる。
The instrument
器具本体31の底壁31aの一表面側(図6(b)では、下面側)には、光源3が取り付けられている。また、器具本体31の底壁31aの他表面側(図6(b)では、上面側)には、複数枚の放熱フィン31bが立設されている。
The
器具本体31の側壁の下端部には、側方へ延設された鍔部31cが形成されている。また、器具本体31の側壁には、複数個(図示例では、3個)の取付ばね32が設けられている。
At the lower end portion of the side wall of the instrument
また、器具本体31の底壁31aには、点灯装置1および変調装置17を収納する箱状(本実施形態では、矩形箱状)の収納部材34が取り付けられている。収納部材34の材料としては、例えば、金属(例えば、アルミニウム、ステンレス、鉄など)などを用いることができる。
Further, a box-shaped (in this embodiment, rectangular box-shaped)
なお、本実施形態では、照明器具30の一例として、ダウンライトを例示しているが、これを特に限定するものではない。
In addition, in this embodiment, although the downlight is illustrated as an example of the
以上説明した本実施形態の照明器具30は、可視光通信装置10と、可視光通信装置10を保持する器具本体31とを備えている。これにより、本実施形態の照明器具30では、固体発光素子15を調光点灯させる場合であっても通信を行うために必要な変調度を得ることが可能で、且つ、固体発光素子15を定格点灯させたときの電力損失を抑制可能な可視光通信装置10を用いた照明器具30を提供することができる。
The
(実施形態2)
本実施形態の可視光通信装置10の基本構成は、実施形態1と同じであり、図7に示すように、変調装置17が、光源3に流れる電流ILを検出する第2検出回路18を備えている点などが実施形態1と相違する。なお、本実施形態では、実施形態1と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the visible
第2検出回路18は、図8に示すように、ローパスフィルタ22と、第3制御回路23とを備えている。
As shown in FIG. 8, the
ローパスフィルタ22は、抵抗R4と、コンデンサC2とを有している。
The low-
抵抗R4の一端は、抵抗R1における接続点P1側とは反対側に接続されている。抵抗R4の他端は、コンデンサC2を介して接地されている。 One end of the resistor R4 is connected to the opposite side of the resistor R1 from the connection point P1 side. The other end of the resistor R4 is grounded via the capacitor C2.
第3制御回路23は、A/D変換回路24と、サンプルホールド回路25と、光源3に流れる電流ILにより光源3の光出力レベルを判定する判定回路26とを有している。
The third control circuit 23 includes an A /
A/D変換回路24の入力端は、抵抗R4の上記他端に接続されている。A/D変換回路24の出力端は、サンプルホールド回路25の入力端に接続されている。サンプルホールド回路25の出力端は、判定回路26の入力端に接続されている。判定回路26の出力端は、第2制御回路5に接続されている。
The input end of the A /
第3制御回路23は、例えば、第3マイクロコンピュータに、適宜の第3プログラムを搭載することにより構成することができる。上記第3プログラムは、第3制御回路23として用いる上記第3マイクロコンピュータに予め設けられた第3記憶部(図示せず)に、記憶されている。 The third control circuit 23 can be configured, for example, by installing an appropriate third program in the third microcomputer. The third program is stored in a third storage unit (not shown) provided in advance in the third microcomputer used as the third control circuit 23.
第3制御回路23として用いる上記第3マイクロコンピュータの上記第3記憶部には、光源3に流れる電流ILの大きさと、光源3の光出力レベルとが対応付けられた第3データテーブルが、予め記憶されている。これにより、第3制御回路23は、判定回路26を用いて、光源3に流れる電流ILの大きさにより光源3の光出力レベルを判定することが可能となる。
The aforementioned third storage unit of the third microcomputer used as the third control circuit 23, a third data table and the magnitude of the current I L flowing through the
また、第3制御回路23は、光源3の光出力レベルを通知するための第1通知信号を、第2制御回路5へ出力する。
The third control circuit 23 outputs a first notification signal for notifying the light output level of the
第2制御回路5は、第3制御回路23からの上記第1通知信号に従って、スイッチ部6を制御する。具体的に説明すると、第2制御回路5は、第3制御回路23からの上記第1通知信号に従って、スイッチ部6における各スイッチング素子Q2,Q3を各別に制御する。言い換えれば、第2制御回路5は、第3制御回路23により判定された光源3の光出力レベルに従って、スイッチ部6における各スイッチング素子Q2,Q3を各別に制御する(図9(b)参照)。ここにおいて、第2制御回路5として用いる上記第2マイクロコンピュータの上記第2記憶部には、図9(b)に示すように、光源3の光出力レベルと、各スイッチング素子Q2,Q3のスイッチング状態(オン状態またはオフ状態)とが対応付けられた第4データテーブルが、予め記憶されている。なお、図9(b)では、第1スイッチング素子Q1のスイッチング状態として、オンオフ動作を高周波で繰り返している状態を模式的に表している。
The
第2制御回路5は、第3制御回路23により判定された光源3の光出力レベルが80%以上で、且つ、100%以下のとき、第2スイッチング素子Q2および第3スイッチング素子Q3をそれぞれオン状態にする。また、第2制御回路5は、第3制御回路23により判定された光源3の光出力レベルが20%以上で、且つ、80%未満のとき、第2スイッチング素子Q2をオフ状態、且つ、第3スイッチング素子Q3をオン状態にする。また、第2制御回路5は、第3制御回路23により判定された光源3の光出力レベルが20%未満のとき、第2スイッチング素子Q2および第3スイッチング素子Q3をそれぞれオフ状態にする。これにより、第2制御回路5は、光源3の光出力レベルに従って、光源3に加える抵抗部4のインピーダンス成分を変更する(光源3の負荷特性を変更する)ことが可能となり、例えば、図9(a)に示すように、可視光通信信号の変調度を変更することが可能となる。なお、図9(a)中の実線は、光源3の光出力レベルに対する可視光通信信号の変調度の変化を表している。また、図9(a)中の一点鎖線は、可視光通信を行うために必要な変調度を表している。
The
したがって、本実施形態の可視光通信装置10でも、光源3の光出力レベルに従って、可視光通信信号の変調度を変更することが可能となり、光源3(固体発光素子15)を調光点灯させる場合であっても可視光通信を行うために必要な変調度を得ることが可能となる。
Therefore, also in the visible
また、本実施形態の可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルが20%以上で、且つ、80%未満のときの可視光通信信号の変調度を、光源3の光出力レベルが80%以上で、且つ、100%以下のときの可視光通信信号の変調度よりも大きくすることが可能となる。また、本実施形態の可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルが20%未満のときの可視光通信信号の変調度を、光源3の光出力レベルが20%以上で、且つ、80%未満のときの可視光通信信号の変調度よりも大きくすることが可能となる。
Further, in the visible
ところで、実施形態1の可視光通信装置10では、例えば、光源3の光出力レベルが80%の場合、第1検出回路7により検出された点灯装置1の出力電圧の定格電圧VTからの変化量ΔV1が小さいので、第2制御回路5が、光源3の光出力レベルを判定することが難しく、可視光通信信号の変調度を変更することが難しい。
Meanwhile, the visible
これに対して、本実施形態の可視光通信装置10では、第2制御回路5が、第2検出回路18により検出された光源3に流れる電流ILの大きさに従って、スイッチ部6により抵抗部4のインピーダンス成分を増加もしくは減少させるので、例えば、光源3の光出力レベルが80%の場合であっても、可視光通信信号の変調度を増加させることが可能となる。これにより、本実施形態の可視光通信装置10では、固体発光素子15を調光点灯させたときに、実施形態1よりも、可視光通信信号の変調度を増加させることが可能となる。
On the other hand, in the visible
ここにおいて、第2検出回路18は、光源3に流れる電流ILを検出しているが、これに限らず、例えば、点灯装置1からの上記出力電流を検出してもよい。この場合は、抵抗R4の上記一端を、平滑回路2におけるダイオードD1のアノード側に接続すればよい。
Here, the
以上説明した本実施形態の可視光通信装置10では、変調装置17が、光源3に流れる電流ILを検出する第2検出回路18を備え、制御回路5は、第2検出回路18により検出された光源3に流れる電流ILが小さくなるにつれて抵抗部4のインピーダンス成分が段階的に増加するように、スイッチ部6を制御する。これにより、本実施形態の可視光通信装置10では、例えば、光源3の光出力レベルが80%の場合であっても、可視光通信信号の変調度を増加させることが可能となる。よって、可視光通信装置10では、固体発光素子15を調光点灯させたときに、実施形態1よりも、可視光通信信号の変調度を増加させることが可能となる。
In this embodiment of the visible
なお、本実施形態の可視光通信装置10を、実施形態1で説明した照明器具30に用いてもよい。
In addition, you may use the visible
(実施形態3)
本実施形態の可視光通信装置10の基本構成は、実施形態1と同じであり、図10に示すように、実施形態1における負荷変動部39とは異なる構成の負荷変動部40を備えている点などが実施形態1と相違する。なお、本実施形態では、実施形態1と同様の構成要素に同一の符号を付して説明を適宜省略する。
(Embodiment 3)
The basic configuration of the visible
負荷変動部40は、可変抵抗回路37により構成されている。
The
可変抵抗回路37は、3個の抵抗R6〜R8と、第4スイッチング素子Q4とを有している。
The
第4スイッチング素子Q4としては、例えば、npn型のバイポーラトランジスタなどを用いることができる。 As the fourth switching element Q4, for example, an npn-type bipolar transistor can be used.
第4スイッチング素子Q4の第1主端子(本実施形態では、コレクタ端子)は、光源3のカソード側に接続されている。第4スイッチング素子Q4の第2主端子(本実施形態では、エミッタ端子)は、抵抗R7の一端に接続されている。抵抗R7の他端は、接地されている。また、抵抗R7の他端は、抵抗R6の一端に接続されている。抵抗R6の他端は、第4スイッチング素子Q4の制御端子(本実施形態では、ベース端子)に接続されている。また、抵抗R6の両端は、第2制御回路5にそれぞれ接続されている。
A first main terminal (in this embodiment, a collector terminal) of the fourth switching element Q4 is connected to the cathode side of the
抵抗R8の一端は、光源3のカソード側に接続されている。抵抗R8の他端は、接地されている。
One end of the resistor R8 is connected to the cathode side of the
また、変調装置17は、光源3に流れる電流ILを検出するための抵抗R5と、光源3に流れる電流ILを検出する第3検出回路19とを備えている。
The
抵抗R5の一端は、可変抵抗回路37における抵抗R8を介して、光源3のカソード側に接続されている。抵抗R5の他端は、平滑回路2におけるコンデンサC1の低電位側に接続されている。
One end of the resistor R5 is connected to the cathode side of the
第3検出回路19は、図11に示すように、増幅回路38と、第4制御回路28とを備えている。
As shown in FIG. 11, the
増幅回路38は、2個の抵抗R9,R10と、コンデンサC3と、オペアンプ27とを有している。
The
抵抗R9の一端は、抵抗R5の上記他端に接続されている。抵抗R9の他端は、オペアンプ27の反転入力端子に接続されている。オペアンプ27の反転入力端子は、抵抗R10を介して、オペアンプ27の出力端子に接続されている。オペアンプ27の非反転入力端子は、接地されている。抵抗R10には、コンデンサC3が並列接続されている。
One end of the resistor R9 is connected to the other end of the resistor R5. The other end of the resistor R9 is connected to the inverting input terminal of the
第4制御回路28は、A/D変換回路29と、サンプルホールド回路35と、光源3に流れる電流ILにより光源3の光出力レベルを判定する判定回路36とを有している。
The
A/D変換回路29の入力端は、オペアンプ27の出力端子に接続されている。A/D変換回路29の出力端は、サンプルホールド回路35の入力端に接続されている。サンプルホールド回路35の出力端は、判定回路36の入力端に接続されている。判定回路36の出力端は、第2制御回路5に接続されている。
The input end of the A /
第4制御回路28は、例えば、第4マイクロコンピュータに、適宜の第4プログラムを搭載することにより構成することができる。上記第4プログラムは、第4制御回路28として用いる上記第4マイクロコンピュータに予め設けられた第4記憶部(図示せず)に、記憶されている。
The
第4制御回路28として用いる上記第4マイクロコンピュータの上記第4記憶部には、光源3に流れる電流ILの大きさと、光源3の光出力レベルとが対応付けられた第5データテーブルが、予め記憶されている。これにより、第4制御回路28は、判定回路36を用いて、光源3に流れる電流ILの大きさにより光源3の光出力レベルを判定することが可能となる。
The aforementioned fourth memory unit of the fourth microcomputer used as the
また、第4制御回路28は、光源3の光出力レベルを通知するための第2通知信号を、第2制御回路5へ出力する。
Further, the
第2制御回路5は、第4制御回路28からの上記第2通知信号に従って、可変抵抗回路37における第4スイッチング素子Q4のベース電圧を変更する。言い換えれば、第2制御回路5は、第4制御回路28により判定された光源3の光出力レベルに従って、可変抵抗回路37における第4スイッチング素子Q4のベース電圧を変更する(図12(b)参照)。なお、図12(b)中の実線は、光源3の光出力レベルに対する第4スイッチング素子Q4のベース電圧の変化を表している。また、図12(b)中の二点鎖線は、第4スイッチング素子Q4をオン状態にするためのベース電圧を表している。
The
すなわち、第2制御回路5は、光源3の光出力レベルに従って、光源3に加える可変抵抗回路37のインピーダンス成分を変更する(光源3の負荷特性を変更する)ことが可能となり、例えば、図12(a)に示すように、可視光通信信号の変調度を連続的に変更することが可能となる。なお、図12(a)中の実線は、光源3の光出力レベルに対する可視光通信信号の変調度の変化を表している。また、図12(a)中の一点鎖線は、可視光通信を行うために必要な変調度を表している。
That is, the
したがって、本実施形態の可視光通信装置10では、第3検出回路19により検出された光源3に流れる電流ILの大きさに従って、可視光通信信号の変調度を連続的に変更することが可能となり、受信端末として、例えば、オートゲインコントロール機能を備えていない受信端末などを使用することが可能となる。
Therefore, in the visible
以上説明した本実施形態の可視光通信装置10では、変調装置17が、光源3に流れる電流ILを検出する第3検出回路19を備え、負荷変動部40は、可変抵抗回路37により構成され、制御回路5は、第3検出回路19により検出された光源3に流れる電流ILが小さくなるにつれて可変抵抗回路37のインピーダンス成分が連続的に増加するように、可変抵抗回路37を制御する。これにより、本実施形態の可視光通信装置10では、光源3の光出力レベルに従って、可視光通信信号の変調度を連続的に変更することが可能となる。
In the visible
なお、本実施形態の可視光通信装置10を、実施形態1で説明した照明器具30に用いてもよい。
In addition, you may use the visible
1 点灯装置
3 光源
4 抵抗部
5 第2制御回路(制御回路)
6 スイッチ部
7 第1検出回路
10 可視光通信装置
15 固体発光素子
17 変調装置
18 第2検出回路
19 第3検出回路
30 照明器具
31 器具本体
37 可変抵抗回路
39 負荷変動部
40 負荷変動部
IL 電流
Q1 スイッチング素子
R1〜R3 抵抗
VT 定格電圧
ΔV5 規定の変化量
ΔVX 変化量
DESCRIPTION OF
6 switch unit 7
Claims (6)
固体発光素子を含む負荷回路からなる前記光源と、
前記光源を点灯させる点灯装置と、
前記点灯装置から前記光源への出力電流を振幅変調可能な変調装置とを備え、
前記変調装置は、
インピーダンス成分を有し前記光源に付加されることで前記光源の負荷特性を変化させ前記出力電流を変調する負荷変動部と、
前記負荷変動部により前記出力電流を変調させるために前記光源に前記負荷変動部を付加するか否かを切り替えるためのスイッチング素子と、
前記負荷変動部および前記スイッチング素子を制御する制御回路と、
周囲の温度を検出する温度検出部とを有し、
前記制御回路は、前記点灯装置の出力電力もしくは前記光源への印加電力の定格電力からの変化量が大きくなるにつれて前記負荷変動部のインピーダンス成分が増加するように前記負荷変動部を制御し、
前記制御回路は、前記温度検出部により検出された温度が、規定の温度以下であるときに、前記負荷変動部のインピーダンス成分が増加するように前記負荷変動部を制御する
ことを特徴とする可視光通信装置。 A visible light communication device capable of transmitting a communication signal by outputting amplitude-modulated light from a light source,
The light source comprising a load circuit including a solid state light emitting device;
A lighting device for lighting the light source;
A modulation device capable of amplitude modulating the output current from the lighting device to the light source;
The modulator is
A load variation unit that has an impedance component and is added to the light source to change a load characteristic of the light source and modulate the output current;
A switching element for switching whether or not to add the load variation unit to the light source in order to modulate the output current by the load variation unit;
A control circuit for controlling the load variation unit and the switching element;
A temperature detection unit for detecting the ambient temperature ,
Before SL control circuit, the control of the load variation unit such that the output power or impedance components of the load change unit as the amount of change from the rated power of the applied power is increased to the light source of the lighting device increases,
The control circuit controls the load variation unit so that an impedance component of the load variation unit increases when a temperature detected by the temperature detection unit is equal to or lower than a predetermined temperature. Optical communication device.
前記負荷変動部は、 The load fluctuation unit is
複数個の抵抗を有する抵抗部と、 A resistance portion having a plurality of resistors;
前記抵抗部のインピーダンス成分を変更するためのスイッチ部とを有し、 A switch unit for changing the impedance component of the resistor unit;
前記制御回路は、前記第1検出回路により検出された前記出力電圧もしくは前記印加電圧の定格電圧からの変化量が大きくなるにつれて前記抵抗部のインピーダンス成分が段階的もしくは連続的に増加するように、前記スイッチ部を制御する The control circuit is configured so that the impedance component of the resistance unit increases stepwise or continuously as the amount of change from the rated voltage of the output voltage or the applied voltage detected by the first detection circuit increases. Control the switch unit
ことを特徴とする請求項1記載の可視光通信装置。 The visible light communication apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2記載の可視光通信装置。 The visible light communication device according to claim 2.
前記負荷変動部は、 The load fluctuation unit is
複数個の抵抗を有する抵抗部と、 A resistance portion having a plurality of resistors;
前記抵抗部のインピーダンス成分を変更するためのスイッチ部とを有し、 A switch unit for changing the impedance component of the resistor unit;
前記制御回路は、前記第2検出回路により検出された前記光源に流れる前記電流が小さくなるにつれて前記抵抗部のインピーダンス成分が段階的もしくは連続的に増加するように、前記スイッチ部を制御する The control circuit controls the switch unit so that the impedance component of the resistance unit increases stepwise or continuously as the current flowing through the light source detected by the second detection circuit decreases.
ことを特徴とする請求項1記載の可視光通信装置。 The visible light communication apparatus according to claim 1.
前記負荷変動部は、可変抵抗回路により構成され、 The load changing unit is configured by a variable resistance circuit,
前記制御回路は、前記第3検出回路により検出された前記光源に流れる前記電流が小さくなるにつれて前記可変抵抗回路のインピーダンス成分が連続的に増加するように、前記可変抵抗回路を制御する The control circuit controls the variable resistance circuit so that an impedance component of the variable resistance circuit continuously increases as the current flowing through the light source detected by the third detection circuit decreases.
ことを特徴とする請求項1記載の可視光通信装置。 The visible light communication apparatus according to claim 1.
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