JP6757211B2 - 照明システム - Google Patents

Description

本発明は照明システム、特にＰＷＭ調光信号とＤＡＬＩ信号の両方に対応できる調光制御技術に関する。

従来、放電灯やＬＥＤ照明の調光を行う場合には、光源点灯装置に１００Ｈｚから１０００Ｈｚの矩形波であるＰＷＭ信号を調光指示信号として入力し、そのオンデューティに応じて光源の調光をする調光方法が行われていた。そして近年、ヨーロッパを中心にＤＡＬＩ（ディジタルアドレッサブル・ライティングインタフェース）システムが照明制御システムとして採用されることが多くなっている。

ここで、ＤＡＬＩシステムの概要について説明する。ＤＡＬＩシステムはヨーロッパで開発された規格で、ＤＳＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）と呼ばれる信号を送るだけの通信方式を発展させ、双方向通信方式ができるようにしたものである。通信速度は１２００ｂｐｓであり、通信速度が低速なことからノイズに強く、電源線と平行して配線ができる等の特徴がある。

このＤＡＬＩシステムと従来のＰＷＭ信号による調光制御の両方の調光方式に対応するためには、それぞれの調光方式に対応した調光制御部と、調光方式を選択するための切り替え手段を設ける必要があり、部品点数が増加するとともに装置自体も大型化してしまう問題があった。そこで特許文献１には、１つの調光制御部を利用して入力信号がＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かのどちらかを判定することで、ＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号のいずれにも対応できる光源駆動装置が開示されている。また特許文献２には、受信部と特定部と制御部を備えることで、複数種別の制御方法に対応できる照明システムの技術が開示されている。

特開２０１５−１７３０３１号公報 特開２０１５−５００１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では１つの調光制御部を利用して入力信号がＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号のどちらかを判定することで、部品点数増加等の問題には対応できるが、休止期間（９．１７ｍｓ以上）を計測することでＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かを判定しているため、例えば、調光信号（ＰＷＭ信号またはＤＡＬＩ信号）が何らかの原因で停止してしまっている際には誤った判定をしてしまう恐れがある。また特許文献２では、電源制御部１０が受信した制御信号の電位の変化、制御信号に含まれるパルスの波形、パルスの周期等に基づいて制御信号（調光信号）がＰＷＭ信号か、ＤＡＬＩ信号か、あるいはＴ／Ｆｌｅｃｓ（登録商標）であるかを判別しているが、Ｔ／Ｆｌｅｃｓ等を含む複数の制御信号をさまざまなパラメータを利用して解析する必要があるため回路および制御方法が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記従来技術に鑑みて行われたものであって、その目的は、単純な制御方法でＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号のいずれかを判断し、両方の信号（ＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号）に対応可能な照明システムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る照明システムは、
調光信号に応じて照明負荷への電力の大きさを制御して調光を行う照明システムであって、
当該照明システムは、入力された調光信号に応じた適正な電力を出力する調光制御部と、該調光制御部からの電力に応じて前記照明負荷へ適正な電力を供給する光源駆動回路と、を備え、
前記調光制御部は、入力側と出力側との絶縁を保つための絶縁部と、調光信号がＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かを判定する判定手段と、ＰＷＭ信号が入力された際に該ＰＷＭ信号に応じた電力に変換するＰＷＭ特性変換部と、ＤＡＬＩ信号が入力された際に該ＤＡＬＩ信号に応じた電力を生成するＤＡＬＩ信号生成部と、を備え、
前記判定手段は、前記調光信号のパルスオン期間を計測することでＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かを判定し、
前記調光信号がＰＷＭ信号と判定された場合には前記ＰＷＭ特性変換部により変換された電力を前記光源駆動回路に入力し、該光源駆動回路で調整された電力によって前記照明負荷を点灯させ、ＤＡＬＩ信号と判定された場合には前記ＤＡＬＩ信号生成部により生成された電力を前記光源駆動回路に入力し、該光源駆動回路で調整された電力によって前記照明負荷を点灯させることを特徴とする。

また、本発明に係る照明システムは、
前記判定手段は、前記パルスオン期間が８３３μ秒または４１７μ秒であった時にＤＡＬＩ信号と判定することを特徴とする。

また、本発明に係る照明システムは、
前記判定手段は、前記パルスオン期間が８３３μ秒−２０μ秒から８３３μ秒＋２０μ秒、または４１７μ秒−２０μ秒から４１７μ秒＋２０μ秒であった時にＤＡＬＩ信号と判定することを特徴とする。

また、本発明に係る照明システムは、
前記絶縁部には、フォトカプラーを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る照明システムは、
前記判定手段は、ＭＣＵを含むことを特徴とする。

本発明によれば、入力された調光信号に応じた適正な電力を出力する調光制御部と、照明負荷へ適正な電力を供給する光源駆動回路と、を備え、調光制御部が備える絶縁部によって入力側（通信側）と出力側との絶縁を確保するとともに、調光制御部が備える判定手段により調光信号のパルスオン期間を計測してＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かを判定することで、単純な制御方法でＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号とを判定可能となり、回路構成が簡単で且つ、ＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号の両方に対応可能な照明システムが実現出来る。具体的には、調光信号のパルスオン期間が８３３μ秒−２０μ秒から８３３μ秒＋２０μ秒、または４１７μ秒−２０μ秒から４１７μ秒＋２０μ秒であった時にＤＡＬＩ信号と判定することで、回路構成が簡単で、且つ、ＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号の両方に対応可能な照明システムが実現出来る。

本発明の実施形態に係る照明システムの概略構成図を示す。 本発明の実施形態に係る照明システムにおける接続回路（絶縁部）の回路図を示す。 本発明の実施形態に係る照明システムにおける各制御信号の時間に対するパルス変化を示す。 本発明の実施形態に係る照明システムにおける調光制御部が備えるＭＣＵのタイマー・ユニットの概略説明図を示す。 本発明の実施形態に係る照明システムの信号種別判定部における判定フローチャートを示す。 本発明の実施形態に係る照明システムのデータ特性変換部のデータ特性変換図を示す。

以下、本発明の照明システムについて図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を超えない限り何ら以下の例に限定されるものではない。

図１に本発明の実施形態に係る照明システムの概略構成図を示す。同図に示す照明システム１０は、入力側Ｄ１、Ｄ２（通信回線側）からのＰＷＭ信号またはＤＡＬＩ信号のいずれかを受信するとともにそれぞれの調光信号に応じた適正な電力を出力する調光制御部１２と、該調光制御部１２からの電力をＬＥＤ照明１６への適正な電力に変換して電力供給を行うＬＥＤ駆動回路１４と、該ＬＥＤ駆動回路１４からの電力によって点灯するＬＥＤ照明１６と、を備えている。

本実施形態において特徴的なことは、照明システム１０は入力側Ｄ１、Ｄ２からの調光信号がＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かを判定して適正な電力を出力可能な調光制御部１２を備えていることである。そのため本実施形態では、それぞれの信号（ＰＷＭ信号およびＤＡＬＩ信号）に対応した別々の制御部を備える必要がなく、照明システムのコンパクト化が実現できるのである。

はじめに、調光制御部１２について詳しく説明する。調光制御部１２は、ＰＷＭ信号またはＤＡＬＩ信号を受信するとともに入力側Ｄ１、Ｄ２（通信回線側）と出力側との絶縁を確保するための接続回路１８と、入力側からの調光信号がＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かを判定する信号種別判定部２０と、該信号種別判定部２０で判定された信号に応じて適正な電力を出力する電力生成部２２と、該電力生成部２２で生成された電力を直流電力に変換する積分回路２４と、を備えている。

接続回路１８は、ＰＷＭ信号またはＤＡＬＩ信号のどちらかが入力される入力側Ｄ１、Ｄ２（通信回線側）と出力側（電力生成部２２側）とを絶縁する構成となっている。具体的には図２に示すように、極性同一化回路３６により入力される調光信号の極性を合わせたうえでフォトカプラー（図２のＰＣ１ａ、ＰＣ１ｂ、ＰＣ２ａ、ＰＣ２ｂ）を利用して絶縁を確保している。このような回路構成とすることで、良好な絶縁性を確保することができ、ＤＡＬＩ信号の受信回路とＰＷＭ信号の入力回路とを共用可能となる。また、ＰＷＭ信号の周波数範囲は、１００Ｈｚから１ｋＨｚ程度とかなり広範囲となってしまうので、周波数カウンタで周期及びオン幅をカウントし、正規化して調光率を算出して処理するためには高性能なＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が必要となる。そこでＰＷＭ信号を積分回路等で直流にしてから、Ａ／Ｄコンバータで取り込むことで、安価で機能の少ないＭＣＵでも上記機能の実現が可能となる。

次に信号種別判定部２０の判定方法について説明する。図３に本発明の実施形態に係る照明システムにおける各制御信号の時間に対するパルス変化を示す。図３に示すＤＡＬＩ信号（マンチェスタ符号化データ）は、制御信号を所定の時間間隔（パルス周期）で分割した際に、パルスの立ち上がりが含まれるか、パルスの立ち下りが含まれるかで制御内容（０、１）を示す。そして、上述のとおりＤＡＬＩ信号はボーレートが１２００ｂｐｓと決まっているので、パルスオン期間（パルスがオンしている期間、立ち上がりから立ち下りまでの時間）は２つの数値（８３３μ秒と４１７μ秒）付近に収束する。これに対し、ＰＷＭ信号では、半周期（またはパルスオン期間）の数値は５００μ秒から５．０ｍ秒の間の一定の値をとることになる。したがって、パルスオン期間（立ち上がりから立ち下りまでの時間）を計測することで、その値が２つの数値（８３３μ秒と４１７μ秒）付近に収束する場合は、ＤＡＬＩ信号であると判定することができる。

また、図４に示すように、ＭＣＵに搭載されているタイマー・ユニットの入力信号のハイ／ロウ・レベル幅測定機能を使用して矩形波の半周期（またはパルスオン期間）を計測することができる。ハイ／ロウ・レベル幅測定機能が搭載されていないＭＣＵの場合は、タイマーカウンターをフリーランニング状態にしておき、入力ピン変化割り込み処理を使用して、変化が確認された時のタイマーカウンターの値を読み込むことにより、同様の機能を実現しても良い。

そして、図５に本発明の実施形態にかかる照明システムの信号種別判定部２０における判定フローチャートを示す。図５の判定フローチャートでは、矩形波の半周期（またはパルスオン期間）をＯｈｃ（Ｏｎｅ−ｈａｌｆ ｃｙｃｌｅ）とする。また、Ｏｈｃが４１７−ｄｆから４１７＋ｄｆの範囲内である場合には、Ｎｃｏｕｎｔ（ｎａｒｒｏｗ ｃｏｕｎｔ）をカウントする。そしてＯｈｃが８３３−ｄｆから８３３＋ｄｆの範囲内であった場合にはＷｃｏｕｎｔ（Ｗｉｄｅ ｃｏｕｎｔ）をカウントする。この動作をｎ回繰り返すことが好適であり、特に十数回繰り返すことが好ましい。

そしてＮｃｏｕｎｔ、Ｗｃｏｕｎｔが共に、Ｐｃｏｕｎｔよりも大の場合には信号種別判定部２０によってＤＡＬＩ信号と判定され、それ以外の場合には、ＰＷＭ信号と判定される。

ここで、上記ｄｆの数値について説明する。近年では、高精度の外付けクリスタル振動子を使用しないＭＣＵが大半を占めている。そのため、ＭＣＵの周波数の精度は、１％から１０％ほどの範囲内であることから、上記ｄｆの値は、４μ秒〜４０μ秒程度であることが好ましく、より好ましくは１０μ秒から２０μ秒であることが好ましい。またＭＣＵの周波数の精度が特に１％から５％程度の範囲内であることが多いことから、上記ｄｆの値が８３３×０．０５÷２＝２０μ秒であることがさらに好適である。

上述のとおり、調光信号としての入力信号（ＰＷＭ信号またはＤＡＬＩ信号）を接続回路１８で受信するとともに信号種別判定部２０によりＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かが判定される。ここでＤＡＬＩ信号であると判定された場合、調光制御部１２の備える第１切り替えスイッチ２６および第２切り替えスイッチ２８は図１においてａ側に接続される。そしてＤＡＬＩ伝送手順制御部３０に従った通信処理が実施される。入力側Ｄ１、Ｄ２（通信側）より送られてきた調光率に基づき、ＰＷＭ信号生成部３２でＰＷＭ信号に変換される。変換されたＰＷＭ信号は積分回路２４によって０Ｖから５Ｖの直流電力に変換され、ＬＥＤ駆動回路１４に入力される。そしてＬＥＤ駆動回路１４により適正に調整された直流電力をＬＥＤ照明１６に供給することで、調光信号であるＤＡＬＩ信号に基づいた調光率で調整された光度（明るさ）でＬＥＤ照明１６は点灯する。

また、信号種別判定部２０によりＰＷＭ信号と判定された場合、図１において第１切り替えスイッチ２６および第２切り替えスイッチ２８はｂ側に接続される。そしてデータ特性変換部３４により、図６に示すデータ特性変換に基づいて適切な調整が行われる。データ特性変換部３４により適切な調整がされたＰＷＭ信号は積分回路２４によって０Ｖから５Ｖの直流電力に変換され、ＬＥＤ駆動回路１４に入力される。そしてＬＥＤ駆動回路１４により適正に調整された直流電力をＬＥＤ照明１６に供給することで、調光信号であるＰＷＭ信号に基づいた調光率で調整された光度（明るさ）でＬＥＤ照明１６は点灯する。

以上のように本発明の照明システムによれば、入力された調光信号に応じた適正な電力出力する調光制御部１２と、照明負荷（ＬＥＤ照明１６）へ適正な電力を供給するＬＥＤ駆動回路１４と、を備え、調光制御部１２が備える接続回路１８によって入力側（通信側）と出力側との絶縁を確保するとともに、調光制御部１２が備える信号種別判定部２０により調光信号のパルスオン期間を計測して２つの値（８３３μ秒と４１７μ秒）であった場合にはＤＡＬＩ信号と判定し、それ以外の値であった場合にはＰＷＭ信号と判定しているので、単純な制御方法でＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号とを判別可能となり、回路構成が簡単で且つ、ＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号の両方に対応可能な照明システムが実現出来る。また、信号種別判定部２０により調光信号のパルスオン期間を計測して４１７μ秒−２０μ秒から４１７μ秒＋２０μ秒の範囲と、８３３μ秒−２０μ秒から８３３μ秒＋２０μ秒の範囲であった場合にも同様にＤＡＬＩ信号と判定することで、測定誤差が生じた際にも、単純な制御方法で確実にＰＷＭ信号とＤＡＬＩ信号を判定することが出来る。

１０ 照明システム
１２ 調光制御部
１４ ＬＥＤ駆動回路
１６ ＬＥＤ照明
１８ 接続回路
２０ 信号種別判定部
２２ 電力生成部
２４ 積分回路
２６ 第１切り替えスイッチ
２８ 第２切り替えスイッチ
３０ ＤＡＬＩ伝送手順制御部
３２ ＰＷＭ信号生成部
３４ データ特性変換部
３６ 極性同一化回路

Claims (3)

1. 調光信号に応じて照明負荷への電力の大きさを制御して調光を行う照明システムであって、
   当該照明システムは、入力された調光信号に応じた適正な電力を出力する調光制御部と、該調光制御部からの電力に応じて前記照明負荷へ適正な電力を供給する光源駆動回路と、を備え、
   前記調光制御部は、入力側と出力側との絶縁を保つための絶縁部と、調光信号がＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かを判定する判定手段と、ＰＷＭ信号が入力された際に該ＰＷＭ信号に応じた電力に変換するＰＷＭ特性変換部と、ＤＡＬＩ信号が入力された際に該ＤＡＬＩ信号に応じた電力を生成するＤＡＬＩ信号生成部と、を備え、
   前記判定手段は、前記調光信号のパルスオン期間を計測することでＰＷＭ信号かＤＡＬＩ信号かを判定し、
   前記パルスオン期間は、該パルスオン期間の範囲が８３３μ秒−２０μ秒から８３３μ秒＋２０μ秒であるときをＷｃｏｕｎｔとし、４１７μ秒−２０μ秒から４１７μ秒＋２０μ秒であるときをＮｃｏｕｎｔとし、それ以外であるときをＰｃｏｕｎｔとし、
   前記判定手段は前記パルスオン期間を少なくとも複数回カウントし、該パルスオン期間がＷｃｏｕｎｔまたはＮｃｏｕｎｔであった回数とＰｃｏｕｎｔであった回数とを比較し、Ｗｃｏｕｎｔであった回数とＮｃｏｕｎｔであった回数が共にＰｃｏｕｎｔであった回数よりも多い場合には前記調光信号をＤＡＬＩ信号と判定し、Ｗｃｏｕｎｔであった回数とＮｃｏｕｎｔであった回数の両方またはいずれか一方がＰｃｏｕｎｔであった回数よりも少ない場合には前記調光信号をＰＷＭ信号と判定し、
   前記調光信号がＰＷＭ信号と判定された場合には前記ＰＷＭ特性変換部により変換された電力を前記光源駆動回路に入力し、該光源駆動回路で調整された電力によって前記照明負荷を点灯させ、ＤＡＬＩ信号と判定された場合には前記ＤＡＬＩ信号生成部により生成された電力を前記光源駆動回路に入力し、該光源駆動回路で調整された電力によって前記照明負荷を点灯させることを特徴とする照明システム。
2. 請求項１に記載の照明システムであって、
   前記絶縁部には、フォトカプラーを含むことを特徴とする照明システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明システムであって、
   前記判定手段は、ＭＣＵを含むことを特徴とする照明システム。