JP6837213B2 - Illumination optical communication device and communication module - Google Patents
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Description
本発明は、照明光を変調することにより可視光通信を行う照明光通信装置および通信モジュールに関する。 The present invention relates to an illumination optical communication device and a communication module that perform visible light communication by modulating the illumination light.
従来、発光ダイオード(LED、Light Emitted Diode)を光源として備える照明器具
において、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信が提案されている。このような照明光通信装置では照明光そのものを変調することで信号を送信するため、赤外線通信装置のような特別の機器を必要としない。また照明用光源として発光ダイオードを用いることで省電力が実現できるので、地下街などでのユビキタス情報システムへの利用が検討されている。
Conventionally, in a lighting fixture provided with a light emitting diode (LED, Light Emitted Diode) as a light source, visible light communication in which a signal is transmitted by modulating the intensity of the illumination light has been proposed. Since such an illumination optical communication device transmits a signal by modulating the illumination light itself, it does not require a special device such as an infrared communication device. In addition, since power saving can be realized by using a light emitting diode as a light source for lighting, its use in a ubiquitous information system in an underground mall or the like is being considered.
図164Aは、特許文献2に開示された照明光通信装置の構成を示す図である。この回路では、直流電源51の両端間に、電流検出用の抵抗R3と、3個の発光ダイオードを含む負荷回路53と、インダクタL1と、スイッチ素子Q1が直列に接続され、スイッチ素子Q1は制御回路54によってオン/オフが制御される。また負荷回路53とインダクタL1との直列回路の両端間に、平滑用のコンデンサC3と整流ダイオードD2が接続され、インダクタL1及びスイッチ素子Q1と共にDC−DCコンバータを構成している。制御回路54には、定電流フィードバック回路55からフィードバック信号が入力されており、DC−DCコンバータの出力電流を略一定に制御する。DC−DCコンバータは、定電流を供給するように制御される定電流フィードバック型の電源になっている。また、制御回路54には通信信号S1が入力されており、通信信号がハイの期間にスイッチ素子Q1を高周波でオン/オフさせることによって、負荷電流I1を変調している。 FIG. 164A is a diagram showing a configuration of an illumination optical communication device disclosed in Patent Document 2. In this circuit, a resistor R3 for current detection, a load circuit 53 including three light emitting diodes, an inductor L1 and a switch element Q1 are connected in series between both ends of the DC power supply 51, and the switch element Q1 is controlled. On / off is controlled by the circuit 54. Further, a smoothing capacitor C3 and a rectifier diode D2 are connected between both ends of the series circuit of the load circuit 53 and the inductor L1, and the inductor L1 and the switch element Q1 form a DC-DC converter. A feedback signal is input to the control circuit 54 from the constant current feedback circuit 55, and the output current of the DC-DC converter is controlled to be substantially constant. The DC-DC converter is a constant current feedback type power supply that is controlled to supply a constant current. Further, a communication signal S1 is input to the control circuit 54, and the load current I1 is modulated by turning on / off the switch element Q1 at a high frequency during a period when the communication signal is high.
図164Bは、図164Aの定電流フィードバック回路55の具体例を含む回路部分を示す図である。定電流フィードバック回路55は、負荷電流I1が流れる抵抗R3の電圧降下と、基準源E1との高低を誤差増幅器A1で比較し、その偏差分を増幅して制御回路54に出力する。また、誤差増幅器A1の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗R4及びコンデンサC2の直列回路は、当該フィードバック系の安定度を確保するための位相補償回路を構成する。このような位相補償回路には、一巡伝達関数における利得と位相を調整するために積分要素を含む補償回路が一般的に用いられ、古典情報理論のPI制御或いはPID制御として知られている。例えば、図164Cは、特許文献1に開示された平均電流検出回路を含む照明光通信装置を示す図である。電流検出用の抵抗R3の両端間に接続された積分回路56(抵抗R5及びコンデンサC3からなる)は、出力平均化手段として上述したPI制御を用いたものといえる。 FIG. 164B is a diagram showing a circuit portion including a specific example of the constant current feedback circuit 55 of FIG. 164A. The constant current feedback circuit 55 compares the voltage drop of the resistor R3 through which the load current I1 flows with the height of the reference source E1 by the error amplifier A1, amplifies the deviation, and outputs the deviation to the control circuit 54. Further, the series circuit of the resistor R4 and the capacitor C2 connected between the inverting input terminal and the output terminal of the error amplifier A1 constitutes a phase compensation circuit for ensuring the stability of the feedback system. In such a phase compensation circuit, a compensation circuit including an integrating element is generally used to adjust the gain and the phase in the one-round transfer function, and is known as PI control or PID control in classical information theory. For example, FIG. 164C is a diagram showing an illumination optical communication device including an average current detection circuit disclosed in Patent Document 1. It can be said that the integrating circuit 56 (consisting of the resistor R5 and the capacitor C3) connected between both ends of the resistor R3 for current detection uses the above-mentioned PI control as the output averaging means.
また、特許文献3は、照明光を用いた可視光通信において、通信用のキャリア信号を授受しない非通信時と、キャリア信号を授受する通信時との何れにおいても照明の明るさを一定にするとともに、低コストで、光源の利用効率および電力効率の高い照明光通信用電源を開示している。 Further, Patent Document 3 discloses that in visible light communication using illumination light, the brightness of illumination is made constant in both the non-communication time in which a carrier signal for communication is not exchanged and the communication time in which a carrier signal is exchanged. At the same time, it discloses a power source for illumination optical communication that is low in cost and has high light source utilization efficiency and power efficiency.
さらに、特許文献4の照明光通信装置は、昇圧モードと降圧モードとを有するDC−DCコンバータ、定電流クランプスイッチおよび定電流クランプ制御回路を備え、定電流クランプスイッチのオン・デューティが予め記憶されている最大値(または最小値)になったときに、電流の制限を開始し、最大値より小さく(または最小値より大きく)なったときに制限を停止することを開示している。 Further, the illumination optical communication device of Patent Document 4 includes a DC-DC converter having a step-up mode and a step-down mode, a constant current clamp switch, and a constant current clamp control circuit, and the on-duty of the constant current clamp switch is stored in advance. It discloses that the current limit is started when the maximum value (or the minimum value) is reached, and the limit is stopped when the current limit is smaller than the maximum value (or larger than the minimum value).
また、特許文献5は、光量が少ない場合でも、フリッカが目立たなくなるようになり、データ送信速度を改善する調光型照明装置を開示している。 Further, Patent Document 5 discloses a dimming type lighting device in which flicker becomes inconspicuous even when the amount of light is small and the data transmission speed is improved.
図165は、定電流フィードバック型の電源を用いた100%変調の回路構成における、断続信号、変調時の出力電圧、及び負荷電流(LED電流)の波形を模式的に示す図である。ここで、100%変調は、点灯状態、消灯状態の2状態で照明光を変調することをいう。断続信号は、スイッチのオンおよびオフを制御する変調信号である。出力電圧は、定電流フィードバック型の電源の出力電圧である。LED電流は、LEDを流れる電流である。 FIG. 165 is a diagram schematically showing waveforms of an intermittent signal, an output voltage at the time of modulation, and a load current (LED current) in a circuit configuration of 100% modulation using a constant current feedback type power supply. Here, 100% modulation means to modulate the illumination light in two states, a lighting state and an extinguishing state. The intermittent signal is a modulated signal that controls the on and off of the switch. The output voltage is the output voltage of the constant current feedback type power supply. The LED current is the current flowing through the LED.
同図において、断続信号(変調信号)がローの期間では、スイッチはオフとなり、LEDが消灯する。このオフの期間が長いほど平滑コンデンサ65両端の出力電圧は大きく上昇する。断続信号(変調信号)がハイとなった瞬間、LED電流には大きなオーバーシュートが発生する。すなわち、断続信号(変調信号)がハイとなった瞬間、出力電圧が高くなっているのでLED電流のピーク値が高くなり、出力電圧の低下とともにLED電流も低下する。 In the figure, when the intermittent signal (modulated signal) is low, the switch is turned off and the LED is turned off. The longer this off period, the greater the output voltage across the smoothing capacitor 65. At the moment when the intermittent signal (modulated signal) becomes high, a large overshoot occurs in the LED current. That is, at the moment when the intermittent signal (modulation signal) becomes high, the output voltage is high, so the peak value of the LED current is high, and the LED current is also lowered as the output voltage is lowered.
このように、スイッチの断続に伴って、LED電流のオーバーシュートが大きくなるという問題がある。一般的に光通信の受信装置は、光信号の変化を読取るものであり、オーバーシュートが大きい場合、誤動作(例えば受信エラー)の主要因となる。このように、定電流型電源を用いて100%変調を行う場合は受信装置に誤動作させ得るという問題がある。 As described above, there is a problem that the overshoot of the LED current increases as the switch is interrupted. Generally, an optical communication receiving device reads a change in an optical signal, and when an overshoot is large, it becomes a main cause of malfunction (for example, reception error). As described above, when 100% modulation is performed using a constant current type power supply, there is a problem that the receiving device may malfunction.
本発明は、定電流フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくい照明光通信装置および通信モジュールを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an illuminated optical communication device and a communication module that are less likely to cause a reception error of the receiving device even when 100% modulated optical communication is performed using a constant current feedback type power supply.
上記目的を達成するために、本発明に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を発する光源と、前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備える。 In order to achieve the above object, one form of the illumination optical communication device according to the present invention includes a light source that emits illumination light, a power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant, and the light source. A switch that is connected in series with the light source to interrupt the current flowing through the light source, a signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light, the light source, and the light source. It is connected in series with the switch and includes a current suppression circuit that suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
また、本発明に係る通信モジュールの一形態は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備える。 Further, one form of the communication module according to the present invention is a communication module that is detachable from the lighting device and modulates the illumination light, and modulates the illumination light with a switch connected in series with the light source of the illumination device. A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch, and the light source and the switch are connected in series so that the light source does not exceed a variable current set value. It is provided with a current suppression circuit that suppresses the flowing current.
本発明に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、定電流フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。 According to the illumination optical communication device and the communication module according to the present invention, there is an effect that a reception error of the receiving device is unlikely to occur even when 100% modulated optical communication is performed using a constant current feedback type power supply.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップおよびステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明する。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密な寸法、数値を表すものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, all the embodiments described below show a preferable specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, steps and the order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present invention will be described as arbitrary components constituting the more preferable form. In addition, each figure is a schematic view and does not necessarily represent strict dimensions and numerical values.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
[1.1 照明光通信装置の構成]
まず、実施の形態1の照明光通信装置の構成について説明する。
(Embodiment 1)
[1.1 Configuration of Illuminated Optical Communication Device]
First, the configuration of the illumination optical communication device of the first embodiment will be described.
図1Aは、実施の形態1における照明光通信装置の構成を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、通信モジュール10とを備える。通信モジュール10は、断続スイッチSWと、信号発生回路SGと、電流抑制回路1を備える。 FIG. 1A is a circuit diagram showing a configuration of an illumination optical communication device according to the first embodiment. This illumination optical communication device includes a power supply circuit 52a having a function of making the output a constant current, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, and a communication module 10. The communication module 10 includes an intermittent switch SW, a signal generation circuit SG, and a current suppression circuit 1.
電源回路52aは、整流ブリッジ62、コンデンサ63、DC−DCコンバータ64、検出抵抗66、定電流フィードバック回路67を備える。定電流フィードバック回路67は、入力抵抗68、増幅器69、コンデンサ70、抵抗71および基準電圧源72を備える。 The power supply circuit 52a includes a rectifier bridge 62, a capacitor 63, a DC-DC converter 64, a detection resistor 66, and a constant current feedback circuit 67. The constant current feedback circuit 67 includes an input resistor 68, an amplifier 69, a capacitor 70, a resistor 71, and a reference voltage source 72.
電源回路52aは、商用電源(例えば、交流100V)を整流ブリッジ62で全波整流し、コンデンサ63で平滑した後、DC−DCコンバータ64で所望の直流電圧に変換する。DC−DCコンバータ64の出力両端間に平滑コンデンサ65が接続されている。また平滑コンデンサ65と並列に、負荷回路53と、電流抑制回路1と、断続スイッチSWの直列回路が接続されている。 The power supply circuit 52a full-wave rectifies a commercial power supply (for example, AC 100V) with a rectifying bridge 62, smoothes it with a capacitor 63, and then converts it into a desired DC voltage with a DC-DC converter 64. A smoothing capacitor 65 is connected between both ends of the output of the DC-DC converter 64. Further, a load circuit 53, a current suppression circuit 1, and a series circuit of the intermittent switch SW are connected in parallel with the smoothing capacitor 65.
電源回路52aは、負荷回路53を流れる電流を直接、或いは間接的に検出し、それら電流値を一定にするよう制御する機能を有する。この機能は、図1Aにおいては、負荷回路53の電流を直接検出するための検出抵抗66および定電流フィードバック回路67による。定電流フィードバック回路67は、増幅器69と、増幅器69のプラス入力端子に接続された基準電圧源72と、増幅器69のマイナス入力端子に接続された入力抵抗68と、増幅器69の出力端子と増幅器69のマイナス入力端子間に接続された利得調整用の抵抗71、および位相補償用のコンデンサ70備える。定電流フィードバック回路67は、検出抵抗66の電圧降下と基準電圧源72の電圧との高低を増幅器69で比較し、その差分を増幅し、DC−DCコンバータ64の制御部に帰還する。つまり、検出抵抗66の電圧降下と前記基準電圧が一致するよう、DC−DCコンバータ64に負帰還制御をかけている。また、増幅器69の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗71と入力抵抗68との分圧比で利得が設定され、抵抗71と並列に設けられたコンデンサ70は位相補償のための積分要素として機能する。 The power supply circuit 52a has a function of directly or indirectly detecting the current flowing through the load circuit 53 and controlling the current values to be constant. This function is provided in FIG. 1A by a detection resistor 66 for directly detecting the current of the load circuit 53 and a constant current feedback circuit 67. The constant current feedback circuit 67 includes an amplifier 69, a reference voltage source 72 connected to the positive input terminal of the amplifier 69, an input resistor 68 connected to the negative input terminal of the amplifier 69, an output terminal of the amplifier 69, and an amplifier 69. A resistor 71 for gain adjustment and a capacitor 70 for phase compensation connected between the negative input terminals of the above are provided. The constant current feedback circuit 67 compares the voltage drop of the detection resistor 66 with the voltage of the reference voltage source 72 with the amplifier 69, amplifies the difference, and feeds it back to the control unit of the DC-DC converter 64. That is, the DC-DC converter 64 is subjected to negative feedback control so that the voltage drop of the detection resistor 66 and the reference voltage match. Further, the gain is set by the voltage division ratio between the resistor 71 connected between the inverting input terminal and the output terminal of the amplifier 69 and the input resistor 68, and the capacitor 70 provided in parallel with the resistor 71 is integrated for phase compensation. Acts as an element.
平滑コンデンサ65は、電源回路52aの出力間に接続され、電源回路52aの出力を平滑する。 The smoothing capacitor 65 is connected between the outputs of the power supply circuit 52a and smoothes the output of the power supply circuit 52a.
負荷回路53は、電源回路52aの出力間に、直列接続された複数の発光ダイオードを含み、電源回路の出力が供給される。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。 The load circuit 53 includes a plurality of light emitting diodes connected in series between the outputs of the power supply circuit 52a, and the output of the power supply circuit is supplied. The plurality of light emitting diodes are light sources that emit illumination light.
断続スイッチSWは、負荷回路53と直列に付加され、電源回路52aから負荷回路53に供給される電流を断続する。 The intermittent switch SW is added in series with the load circuit 53, and interrupts the current supplied from the power supply circuit 52a to the load circuit 53.
信号発生回路SGは、照明光を変調するために断続スイッチSWのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する。通信信号は、断続スイッチSWの制御端子に入力され、断続スイッチSWをオンおよびオフする。なお、信号発生回路SGは、照明光通信装置に固有のIDを示すID信号を通信信号として繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された送信信号に応じて通信信号を発生してもよい。 The signal generation circuit SG generates a binary communication signal that controls the on / off of the intermittent switch SW in order to modulate the illumination light. The communication signal is input to the control terminal of the intermittent switch SW, and turns the intermittent switch SW on and off. The signal generation circuit SG may repeatedly generate an ID signal indicating an ID unique to the illumination optical communication device as a communication signal, or generate a communication signal in response to a transmission signal input from an external device. May be good.
[1.2 電流抑制回路1の構成]
次に、電流抑制回路1の構成例について説明する。
[1.2 Configuration of current suppression circuit 1]
Next, a configuration example of the current suppression circuit 1 will be described.
電流抑制回路1は、負荷回路53および断続スイッチSWと直列に付加され、負荷回路53に流れる電流の大きさを抑制する。例えば、電流抑制回路1は、光源としての負荷回路53および断続スイッチSWと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、負荷回路53を流れる電流を基準値に応じて抑制するようにしてもよい。こうすれば、断続スイッチSWがオフからオンになった瞬間に、光源である負荷回路53を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減できるので、受信装置での受信エラーを低減することができる。 The current suppression circuit 1 is added in series with the load circuit 53 and the intermittent switch SW to suppress the magnitude of the current flowing through the load circuit 53. For example, the current suppression circuit 1 is connected in series with the load circuit 53 as a light source and the intermittent switch SW, and the current flowing through the load circuit 53 is set according to the reference value so as not to exceed the current set value corresponding to the reference value. It may be suppressed. By doing so, it is possible to reduce the overshoot generated in the current flowing through the load circuit 53, which is the light source, at the moment when the intermittent switch SW is turned on, so that the reception error in the receiving device can be reduced.
この電流抑制回路1は、MOSFETであるトランジスタ2、ソースに接続された抵抗3、増幅器5、基準源4および制御回路6で構成される。 The current suppression circuit 1 is composed of a transistor 2 which is a MOSFET, a resistor 3 connected to a source, an amplifier 5, a reference source 4, and a control circuit 6.
基準源4は、増幅器5のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源である負荷回路53を流れる電流の上限(電流設定値)を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、基準源4は、基準値を固定値として出力してもよいし、信号発生回路SGが発生する通信信号の配列パターン(例えばビットパターン)に応じて可変の基準値を出力してもよい。 The reference source 4 outputs a reference value to the positive input terminal of the amplifier 5. The reference value defines an upper limit (current set value) of the current flowing through the load circuit 53 which is a light source. For example, the reference value is proportional to the current set value. Further, the reference source 4 may output a reference value as a fixed value, or may output a variable reference value according to an arrangement pattern (for example, a bit pattern) of a communication signal generated by the signal generation circuit SG. ..
トランジスタ2は、光源である負荷回路53および断続スイッチSWに直列に接続され、負荷回路53に流れる電流を基準値に基づいて抑制する。 The transistor 2 is connected in series with the load circuit 53, which is a light source, and the intermittent switch SW, and suppresses the current flowing through the load circuit 53 based on the reference value.
抵抗3は、負荷回路53を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。抵抗3のソース側端子は、増幅器5のマイナス入力端子に接続される。 The resistor 3 is a source resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the load circuit 53. The source side terminal of the resistor 3 is connected to the negative input terminal of the amplifier 5.
増幅器5は、プラス入力端子に基準源4が接続され、マイナス入力端子にトランジスタ2のソースが接続される。増幅器5は、基準値と抵抗3で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ2のゲートに出力する。 In the amplifier 5, the reference source 4 is connected to the positive input terminal, and the source of the transistor 2 is connected to the negative input terminal. The amplifier 5 amplifies the difference between the reference value and the current value detected by the resistor 3, and outputs the amplified signal to the gate of the transistor 2.
制御回路6は、基準源4から可変の基準値を出力させるために、通信信号の配列パターンに応じて基準源4の基準値を変更する制御を行う。例えば、制御回路6は、通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき前記基準値を第1の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第1の比率より大きい第2の比率のとき前記基準値を前記第1の値より小さい第2の値にする。このとき、制御回路6は、通信信号の部分的なオン・デューティ比に反比例するように、基準値を変更してもよい。「部分的なオン・デューティ比」は、例えば、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、通信信号のうちの直近のnビットの移動平均値で代用してもよい。こうすれば、負荷回路53を流れる電流に発生するオーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。 The control circuit 6 controls to change the reference value of the reference source 4 according to the arrangement pattern of the communication signal in order to output a variable reference value from the reference source 4. For example, the control circuit 6 calculates a partial on-duty ratio of the communication signal, and when the calculated partial on-duty ratio is the first ratio, sets the reference value as the first value and partially When the on-duty ratio is a second ratio larger than the first ratio, the reference value is set to a second value smaller than the first value. At this time, the control circuit 6 may change the reference value so as to be inversely proportional to the partial on-duty ratio of the communication signal. The "partial on-duty ratio" is, for example, the ratio of the on-duty period to the total period of the latest off-duty period and the on-duty period immediately before the off-duty period. Alternatively, the "partial on-duty ratio" may be replaced by the moving average of the most recent n bits of the communication signal. In this way, overshoot suppression can be made more appropriate when the magnitude of the overshoot generated in the current flowing through the load circuit 53 depends on the partial on-duty ratio.
[1.3 電流抑制回路1の変形例]
次に、電流抑制回路1の第1〜第3の変形例について説明する。
[1.3 Modification example of current suppression circuit 1]
Next, first to third modification examples of the current suppression circuit 1 will be described.
図1Aにおける電流抑制回路1は、この構成に限定されるものではなく図2〜図4のように構成してもよい。 The current suppression circuit 1 in FIG. 1A is not limited to this configuration, and may be configured as shown in FIGS. 2 to 4.
図2は、図1Aにおける電流抑制回路1の第1変形例を示す回路図である。図2に示した電流抑制回路1は、バイポーラトランジスタ11、12、基準源4、抵抗14、制御回路6を備える。バイポーラトランジスタ11及び12は、カレントミラー回路を構成する。バイポーラトランジスタ12を流れる電流は、基準源4と抵抗14で決まる。この電流のミラー比倍の電流(つまり電流設定値)を超えない範囲で、バイポーラトランジスタ11は電流を流すことができる。制御回路6は、信号発生回路SGから出力される通信信号の信号配列に応じて、基準源4、或いは抵抗14を変更する。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a first modification of the current suppression circuit 1 in FIG. 1A. The current suppression circuit 1 shown in FIG. 2 includes bipolar transistors 11 and 12, a reference source 4, a resistor 14, and a control circuit 6. Bipolar transistors 11 and 12 form a current mirror circuit. The current flowing through the bipolar transistor 12 is determined by the reference source 4 and the resistor 14. The bipolar transistor 11 can pass a current within a range not exceeding a current (that is, a current set value) that is twice the mirror ratio of this current. The control circuit 6 changes the reference source 4 or the resistor 14 according to the signal arrangement of the communication signal output from the signal generation circuit SG.
図3は、図1Aにおける電流抑制回路の第2変形例を示す回路図である。図3に示した電流抑制回路1は、バイポーラトランジスタ21と、エミッタ抵抗22rと、バイアス抵抗23と、ツェナーダイオード24と、制御回路6とで構成される。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a second modification of the current suppression circuit in FIG. 1A. The current suppression circuit 1 shown in FIG. 3 includes a bipolar transistor 21, an emitter resistor 22r, a bias resistor 23, a Zener diode 24, and a control circuit 6.
バイポーラトランジスタ21は、負荷回路53と直列に接続され、バイポーラトランジスタ21のベース電圧(基準値)に応じて負荷回路53を流れる電流を抑制する。 The bipolar transistor 21 is connected in series with the load circuit 53, and suppresses the current flowing through the load circuit 53 according to the base voltage (reference value) of the bipolar transistor 21.
エミッタ抵抗22rは、負荷回路53を流れる電流(つまりエミッタ抵抗22rを流れる電流)の大きさを検出するための抵抗である。 The emitter resistor 22r is a resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the load circuit 53 (that is, the current flowing through the emitter resistor 22r).
バイアス抵抗23は、バイポーラトランジスタ21のベース電圧をバイアスするための抵抗である。 The bias resistor 23 is a resistor for biasing the base voltage of the bipolar transistor 21.
ツェナーダイオード24は、バイポーラトランジスタ21のベースに基準値を出力する。 The Zener diode 24 outputs a reference value to the base of the bipolar transistor 21.
制御回路6は、通信信号の信号配列に応じてツェナーダイオード24の基準値を変更する。 The control circuit 6 changes the reference value of the Zener diode 24 according to the signal arrangement of the communication signal.
図4は、図1Aにおける電流抑制回路の第3変形例を示す回路図である。図4に示した電流抑制回路1は、三端子レギュレータ25aと検出抵抗26と制御回路6とで構成される。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a third modification of the current suppression circuit in FIG. 1A. The current suppression circuit 1 shown in FIG. 4 includes a three-terminal regulator 25a, a detection resistor 26, and a control circuit 6.
三端子レギュレータ25aは、入力端子INと出力端子OUTとが負荷回路53と直列に接続され、調整端子ADJに入力される電圧に応じて、入力端子INと出力端子OUTとの間を流れる電流を抑制する。 In the three-terminal regulator 25a, the input terminal IN and the output terminal OUT are connected in series with the load circuit 53, and the current flowing between the input terminal IN and the output terminal OUT is supplied according to the voltage input to the adjustment terminal ADJ. Suppress.
検出抵抗26は、負荷回路53を流れる電流(つまり検出抵抗26を流れる電流)の大きさを検出するための抵抗である。また、検出抵抗26は可変抵抗であり、その抵抗値は、基準値である。検出抵抗26の断続スイッチSW側の端子は、三端子レギュレータ25aの調整端子ADJに接続される。 The detection resistor 26 is a resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the load circuit 53 (that is, the current flowing through the detection resistor 26). Further, the detection resistor 26 is a variable resistor, and the resistance value thereof is a reference value. The terminal on the intermittent switch SW side of the detection resistor 26 is connected to the adjustment terminal ADJ of the three-terminal regulator 25a.
制御回路6は、通信信号の信号配列に応じて検出抵抗26の抵抗値を変更する。 The control circuit 6 changes the resistance value of the detection resistor 26 according to the signal arrangement of the communication signal.
このように電流抑制回路1の変形例によっても、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比(または部分的な信号配列)に依存する場合に、オーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。 In this way, even with the modification of the current suppression circuit 1, when the magnitude of the overshoot depends on the partial on-duty ratio (or the partial signal arrangement), the suppression of the overshoot is made more appropriate. Can be done.
なお、図1A、図2〜図4において、基準源4が固定の基準値を出力する場合、電流抑制回路1は、制御回路6を備えなくてもよい。 In FIGS. 1A, 2 to 4, when the reference source 4 outputs a fixed reference value, the current suppression circuit 1 does not have to include the control circuit 6.
[1.4 照明光通信装置の動作]
以上のように構成された照明光通信装置の動作についてシミュレーション結果を用いて説明する。
[1.4 Operation of Illuminated Optical Communication Device]
The operation of the illumination optical communication device configured as described above will be described using simulation results.
図5〜図14は、図2の電流抑制回路1をシミュレーションした結果を示す。 5 to 14 show the results of simulating the current suppression circuit 1 of FIG.
図5は、図2の回路例に対する第1のシミュレーション結果を示す図である。図5では、平滑コンデンサ65の容量値を20uF、信号発生回路SGからの通信信号の周波数及びオン・デューティ比を2.4kHz、75%に設定している。この設定の下で、図5は、電流抑制回路1の電流設定値を4通りに可変した場合の、LED電流と電流抑制回路1に印加される電圧波形を示す。電流設定値は、423mA、373mA、332mA、318mAの4通りである。ちなみに、DC−DCコンバータの動作周波数は65kHz、断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値は240mAに設定している。 FIG. 5 is a diagram showing a first simulation result for the circuit example of FIG. In FIG. 5, the capacitance value of the smoothing capacitor 65 is set to 20 uF, and the frequency and on-duty ratio of the communication signal from the signal generation circuit SG are set to 2.4 kHz and 75%. Under this setting, FIG. 5 shows the LED current and the voltage waveform applied to the current suppression circuit 1 when the current setting value of the current suppression circuit 1 is changed in four ways. There are four current setting values: 423 mA, 373 mA, 332 mA, and 318 mA. Incidentally, the operating frequency of the DC-DC converter is set to 65 kHz, and the average value of the load current (LED current) when not intermittent is set to 240 mA.
図5において電流抑制回路1の電流設定値を423mAに設定した場合、LED電流波形には大きなオーバーシュートが生じており、印加電圧は極めて低くなっており、実質的に電流抑制回路1が機能していない。 When the current set value of the current suppression circuit 1 is set to 423 mA in FIG. 5, a large overshoot occurs in the LED current waveform, the applied voltage is extremely low, and the current suppression circuit 1 substantially functions. Not.
電流抑制回路1の電流設定値を373mA、332mA、318mAと漸次下げていくと、LED電流のオーバーシュート部がカットされていき、電流設定値が318mAの場合にはLED電流波形のオーバーシュートが無くなって矩形波となっている。これに伴って、電流抑制回路1の印加電圧は徐々に高くなり、電流設定値を下げていくと電流抑制回路1が働き始め、電流設定値318mAではオン期間全領域で電流抑制回路1の電流抑制が効果的に機能していることが分かる。 When the current set value of the current suppression circuit 1 is gradually lowered to 373 mA, 332 mA, and 318 mA, the overshoot portion of the LED current is cut, and when the current set value is 318 mA, the overshoot of the LED current waveform disappears. It is a square wave. Along with this, the applied voltage of the current suppression circuit 1 gradually increases, and when the current set value is lowered, the current suppression circuit 1 starts to work, and at the current set value of 318 mA, the current of the current suppression circuit 1 in the entire on-period region. It can be seen that suppression is working effectively.
図6は、図2の回路例に対する第2のシミュレーション結果を示す図である。図6は、図5のシミュレーションにおいて、電流抑制回路1の電流設定値を318mAから309mA、299mA、289mAと更に漸次下げていった場合のLED電流と当該電流抑制回路1に印加される電圧波形を示す。電流設定値の低下に伴って、LED電流のピーク値は減少するが、オーバーシュートの無い矩形波の波形が維持される。また印加電圧波形は、電流設定値の低下に伴って急激に上昇している。 FIG. 6 is a diagram showing a second simulation result for the circuit example of FIG. FIG. 6 shows the LED current and the voltage waveform applied to the current suppression circuit 1 when the current set value of the current suppression circuit 1 is gradually lowered from 318 mA to 309 mA, 299 mA, and 289 mA in the simulation of FIG. Shown. As the current set value decreases, the peak value of the LED current decreases, but the waveform of the rectangular wave without overshoot is maintained. Further, the applied voltage waveform rises sharply as the current set value decreases.
以上の結果を線図にして示したのが図7および図8である。図7は、図2の回路例に対する第3のシミュレーション結果を示す図である。図7は、電流抑制回路1の電流設定値とLED電流の関係を示している。電流設定値318mAを境目として、設定値が大きいとLED電流の平均値は一定に維持されるが、変動幅(オーバーシュート)が大きくなり、また設定値が小さいとLED電流の変動幅(オーバーシュート)は消滅するが、平均値は減少していくことが分かる。図8は、図2の回路例に対する第4のシミュレーション結果を示す図である。図8は、電流抑制回路1の電流設定値と電流抑制回路1で発生する回路損失(つまり電流抑制回路1の消費電力)の関係を示している。電流設定値318mAを境目として、設定値が大きいと損失は小さい値に抑えられ、また設定値が小さいと損失が急激に増加することが分かる。これらの結果から、図2の回路例に対する図5のシミュレーション条件下では、電流抑制回路1の電流設定値を318mAに設定すれば、LED電流のオーバーシュートが抑えられるとともに、その平均値は断続しない場合の値に維持され、さらには電流抑制回路1の回路損失も低い値に抑えることが可能となる。 The above results are shown in diagrams in FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a diagram showing a third simulation result for the circuit example of FIG. FIG. 7 shows the relationship between the current set value of the current suppression circuit 1 and the LED current. With the current set value of 318 mA as the boundary, if the set value is large, the average value of the LED current is maintained constant, but the fluctuation range (overshoot) is large, and if the set value is small, the fluctuation range of the LED current (overshoot) is large. ) Disappears, but the average value decreases. FIG. 8 is a diagram showing a fourth simulation result for the circuit example of FIG. FIG. 8 shows the relationship between the current set value of the current suppression circuit 1 and the circuit loss (that is, the power consumption of the current suppression circuit 1) generated in the current suppression circuit 1. It can be seen that, with the current set value of 318 mA as a boundary, the loss is suppressed to a small value when the set value is large, and the loss increases sharply when the set value is small. From these results, under the simulation conditions of FIG. 5 with respect to the circuit example of FIG. 2, if the current set value of the current suppression circuit 1 is set to 318 mA, the overshoot of the LED current is suppressed and the average value is not intermittent. The value of the case is maintained, and the circuit loss of the current suppression circuit 1 can be suppressed to a low value.
図9は、図2の回路例に対する第5のシミュレーション結果を示す図である。図9は、図2の回路例において、電流抑制回路1の電流設定値を、上記(図5、図6)の条件下で最適値であった318mAに設定し、信号発生器SGからの変調信号のオン・デューティ比を3通りに可変した場合の、LED電流および電流抑制回路1に印加される電圧波形を示す。オン・デューティ比は、70%、75%、80%の3通りである。その他の条件は同じである(平滑コンデンサ65の容量値20uF、信号発生回路SGからの変調信号周波数2.4kHz、DC−DCコンバータの動作周波数65kHz、断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値240mA)。 FIG. 9 is a diagram showing a fifth simulation result for the circuit example of FIG. In FIG. 9, in the circuit example of FIG. 2, the current set value of the current suppression circuit 1 is set to 318 mA, which is the optimum value under the above conditions (FIGS. 5 and 6), and the current is modulated from the signal generator SG. The voltage waveform applied to the LED current and the current suppression circuit 1 when the on-duty ratio of the signal is changed in three ways is shown. There are three on-duty ratios: 70%, 75%, and 80%. Other conditions are the same (capacity value 20uF of smoothing capacitor 65, modulation signal frequency 2.4kHz from signal generation circuit SG, operating frequency 65kHz of DC-DC converter, average load current (LED current) when not intermittent). Value 240mA).
オン・デューティ比75%においては、LED電流波形にオーバーシュートは見られず、電流抑制回路1の印加電圧も低い(これが最適条件といえる)。 At an on-duty ratio of 75%, no overshoot is observed in the LED current waveform, and the applied voltage of the current suppression circuit 1 is also low (this can be said to be the optimum condition).
オン・デューティ比が80%の場合は、LED電流波形にオーバーシュートが完全には除去されずにオン期間の後半で傾斜を生じ、また印加電圧は極めて低くなっており、実質的にこの期間では電流抑制回路1が機能していないことが分かる。 When the on-duty ratio is 80%, the overshoot is not completely removed from the LED current waveform, causing a slope in the latter half of the on period, and the applied voltage is extremely low, which is substantially during this period. It can be seen that the current suppression circuit 1 is not functioning.
また、オン・デューティ比が70%の場合は、LED電流波形のオーバーシュートは完全に除去されて矩形波となるが、印加電圧が高くなって損失が大きくなる。 Further, when the on-duty ratio is 70%, the overshoot of the LED current waveform is completely removed to form a rectangular wave, but the applied voltage becomes high and the loss becomes large.
信号発生器からの変調信号のオン・デューティ比とLED電流の関係を図10に示す。図10は、図2の回路例に対する第6のシミュレーション結果を示す図である。電流抑制回路1の電流設定値を318mAとした場合、オン・デューティ比75%を境目にして、オン・デューティ比が大きいとLED電流の平均値は一定に維持されるが、変動幅(オーバーシュート)が大きくなり、またオン・デューティ比が小さいとLED電流の変動幅(オーバーシュート)は消滅するが、平均値は減少していくことが分かる。 The relationship between the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generator and the LED current is shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing a sixth simulation result for the circuit example of FIG. When the current set value of the current suppression circuit 1 is 318 mA, the average value of the LED current is maintained constant when the on-duty ratio is large, with the on-duty ratio of 75% as the boundary, but the fluctuation range (overshoot). ) Is large and the on-duty ratio is small, the fluctuation range (overshoot) of the LED current disappears, but the average value decreases.
図11は、図2の回路例に対する第7のシミュレーション結果を示す図である。図11は、LED電流のオーバーシュートをリップル率で表した線図である。図12は、図2の回路例に対する第8のシミュレーション結果を示す図である。図12は、オン・デューティ比と電流抑制回路1の回路損失の関係を表したものである。これらの結果から、電流抑制回路1の最適電流設定値は、信号発生器SGからの通信信号のオン・デューティ比に依存することが類推される。 FIG. 11 is a diagram showing a seventh simulation result for the circuit example of FIG. FIG. 11 is a diagram showing the overshoot of the LED current by the ripple rate. FIG. 12 is a diagram showing an eighth simulation result for the circuit example of FIG. FIG. 12 shows the relationship between the on-duty ratio and the circuit loss of the current suppression circuit 1. From these results, it can be inferred that the optimum current setting value of the current suppression circuit 1 depends on the on-duty ratio of the communication signal from the signal generator SG.
信号発生器SGからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路1の最適電流設定値を求めた結果を図13に示す。図13は、図2の回路例に対する第9のシミュレーション結果を示す図である。図13において、横軸のオン・デューティ比に応じて、電流設定値を図示したように可変すれば、LED電流の変動値(オーバーシュート)が抑制され、また平均値は断続しない場合の値に維持できる。その場合の電流抑制回路1の回路損失を図14に示す。図14は、図2の回路例に対する第10のシミュレーション結果を示す図である。図14においてオン・デューティ比50%〜90%において、回路損失が低い値に収まっていることが分かる。 FIG. 13 shows the result of obtaining the optimum current set value of the current suppression circuit 1 according to the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generator SG. FIG. 13 is a diagram showing a ninth simulation result for the circuit example of FIG. In FIG. 13, if the current set value is changed as shown in the figure according to the on-duty ratio on the horizontal axis, the fluctuation value (overshoot) of the LED current is suppressed, and the average value becomes a value when it is not intermittent. Can be maintained. The circuit loss of the current suppression circuit 1 in that case is shown in FIG. FIG. 14 is a diagram showing a tenth simulation result for the circuit example of FIG. In FIG. 14, it can be seen that the circuit loss is within a low value at the on-duty ratio of 50% to 90%.
図15は、通信信号の変調方式を示す説明図である。図15は、照明光通信装置に用いられる変調信号形態の事例を示す。同図は、JEITA−CP1223で規定されている1−4PPM伝送方式に準拠する。例えば、2ビットデータ「00」の4PPM信号は、4スロットからなる1シンボル期間において「1000」と変調される。つまり、4つのスロット中の1スロットにパルスが現れる。可視光通信では、4スロット中の3スロットを点灯させて点灯時間を確保するために、反転4PPM信号が用いられることが多い。同図の通信信号は、反転4PPM信号に変調された信号である。この場合、通信信号のハイレベルは、断続スイッチSWをオンにし光源である負荷回路53を点灯させる。また、通信信号のローレベルは、断続スイッチSWをオフにし光源である負荷回路53を消灯させる。例えば、1スロットが104.167usec(=1/9.6kHz)で、4スロット分(416usec)で1シンボル(ここでは1シンボルは2ビット)を形成している。1−4PPM信号は論理値0、1の2値で構成され、4スロット中の1スロットに論理値1が立つデータ配列となる。信号発生回路SGが発生する通信信号は、この論理値を反転した反転4PPM信号である。反転4PPM信号は、4スロットのどこに負のパルスが立つかでデータを変調するもので、1シンボルの4スロット分を見る限りオン・デューティ比は75%である。しかし、シンボルの区切りを無視すれば信号配列のパターンは多岐にわたり、部分的なオン・デューティ比も多岐にわたることが分かる。図16はその一例を示す。 FIG. 15 is an explanatory diagram showing a modulation method of a communication signal. FIG. 15 shows an example of a modulated signal form used in an illumination optical communication device. The figure conforms to the 1-4 PPM transmission method specified in JEITA-CP1223. For example, a 4PPM signal of 2-bit data "00" is modulated to "1000" in a one-symbol period consisting of four slots. That is, a pulse appears in one of the four slots. In visible light communication, an inverted 4PPM signal is often used in order to light up 3 slots out of 4 slots to secure a lighting time. The communication signal in the figure is a signal modulated into an inverted 4PPM signal. In this case, the high level of the communication signal turns on the intermittent switch SW and turns on the load circuit 53 which is a light source. Further, the low level of the communication signal turns off the intermittent switch SW and turns off the load circuit 53 which is a light source. For example, one slot is 104.167 usc (= 1 / 9.6 kHz), and four slots (416 usec) form one symbol (here, one symbol is two bits). The 1-4 PPM signal is composed of two values of logical values 0 and 1, and is a data array in which a logical value 1 stands in one slot out of four slots. The communication signal generated by the signal generation circuit SG is an inverted 4PPM signal in which this logical value is inverted. The inverted 4PPM signal modulates the data depending on where the negative pulse stands in the 4 slots, and the on-duty ratio is 75% as far as the 4 slots of one symbol are seen. However, it can be seen that the pattern of the signal arrangement is diverse and the partial on-duty ratio is also diverse if the symbol delimiters are ignored. FIG. 16 shows an example thereof.
図16は、通信信号の事例(1)〜(4)を示す図である。同図の4シンボル分のデータのうち、通信信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりの直前のオフ期間およびオン期間に○印を付加してある。○印で囲った部分的なデータを見れば、部分的なオン・デューティ比は、例えば、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間(直近の1周期)における当該オン期間の割合と定義できる。図16の事例(1)では直近の1周期の周波数は1.2kHz、部分的なオン・デューティ比75%になっている。事例(2)では4.8kHz、50%、事例(3)では3.2kHz、66.7%、事例(4)では2.4kHz、75%になっている。すなわち、実施の形態1において、電流抑制回路1の最適電流設定値をオン・デューティ比に応じて可変することを開示したが、部分的なオン・デューティ比が刻々と変化するような用途においては、ダイナミックに対応してもよい。 FIG. 16 is a diagram showing examples (1) to (4) of communication signals. Of the data for the four symbols in the figure, a circle is added to the off period and on period immediately before the rise of the communication signal from the low level to the high level. Looking at the partial data circled, the partial on-duty ratio is, for example, in the period (the latest one cycle) in which the latest off period and the on period immediately before the off period are combined. It can be defined as the ratio of the on-period. In the case (1) of FIG. 16, the frequency of the most recent cycle is 1.2 kHz, and the partial on-duty ratio is 75%. In case (2), it is 4.8 kHz, 50%, in case (3), it is 3.2 kHz, 66.7%, and in case (4), it is 2.4 kHz, 75%. That is, in the first embodiment, it is disclosed that the optimum current setting value of the current suppression circuit 1 is changed according to the on-duty ratio, but in an application in which the partial on-duty ratio changes from moment to moment. , It may correspond dynamically.
さらに、図2に示した回路例のシミュレーション結果として、図16の事例(1)〜事例(4)に示した4つのケースで、LED電流波形及び電流抑制回路1への印加電圧の波形の傾向を調べた結果を、図17〜図24に示す。 Further, as a simulation result of the circuit example shown in FIG. 2, the tendency of the LED current waveform and the waveform of the voltage applied to the current suppression circuit 1 in the four cases shown in the cases (1) to (4) of FIG. The results of the investigation are shown in FIGS. 17 to 24.
図17は、図16の事例(2)のシミュレーション結果(その1)を示す図である(1.2kHz、部分的なオン・デューティ比75%)。また、図18は、図16の事例(1)のシミュレーション結果(その2)を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing the simulation result (No. 1) of the case (2) of FIG. 16 (1.2 kHz, partial on-duty ratio 75%). Further, FIG. 18 is a diagram showing a simulation result (No. 2) of the case (1) of FIG.
図17において、電流抑制回路1の電流設定値が676mAの場合、電流抑制回路1はオーバーシュートの電流を抑制できていない。電流設定値を318mAまで下げると、LED電流のオーバーシュートは消滅し、電流抑制回路1の印加電圧はピーク3V程度まで上昇している。 In FIG. 17, when the current set value of the current suppression circuit 1 is 676 mA, the current suppression circuit 1 cannot suppress the overshoot current. When the current set value is lowered to 318 mA, the overshoot of the LED current disappears, and the applied voltage of the current suppression circuit 1 rises to a peak of about 3 V.
図17に対して、電流設定値を更に下げていった場合の結果を図18に示す。LED電流は矩形波を維持するが、徐々に電流値は低下する。また、電流設定値を更に下げていった場合の電流抑制回路1への印加電圧は急激に上昇し、電流設定値が289mAで20Vを超えている。 FIG. 18 shows the result when the current set value is further lowered with respect to FIG. The LED current maintains a square wave, but the current value gradually decreases. Further, when the current set value is further lowered, the voltage applied to the current suppression circuit 1 rises sharply, and the current set value exceeds 20 V at 289 mA.
図19は、図16の事例(2)のシミュレーション結果(その1)を示す図である(4.8kHz、オン・デューティ比50%)。また、図20は、図16の事例(2)のシミュレーション結果(その2)を示す図である。 FIG. 19 is a diagram showing the simulation result (No. 1) of the case (2) of FIG. 16 (4.8 kHz, on-duty ratio 50%). Further, FIG. 20 is a diagram showing a simulation result (No. 2) of the case (2) of FIG.
図19において、電流抑制回路1の電流設定値が558mAの場合、電流抑制回路1はオーバーシュートの電流を抑制できていない。電流設定値を475mAまで下げると、LED電流のオーバーシュートは消滅し、電流抑制回路1の印加電圧はピーク1.2V程度まで上昇している。 In FIG. 19, when the current set value of the current suppression circuit 1 is 558 mA, the current suppression circuit 1 cannot suppress the overshoot current. When the current set value is lowered to 475 mA, the overshoot of the LED current disappears, and the applied voltage of the current suppression circuit 1 rises to a peak of about 1.2 V.
図19に対して、電流設定値を更に下げていった場合の結果を図20に示す。LED電流は矩形波を維持するが、徐々に電流値は低下する。また電流抑制回路1への印加電圧は急激に上昇し、電流設定値が407mAで30Vを超えている。 FIG. 20 shows the result when the current set value is further lowered with respect to FIG. The LED current maintains a square wave, but the current value gradually decreases. Further, the voltage applied to the current suppression circuit 1 rises sharply, and the current set value exceeds 30 V at 407 mA.
図21は、図16の事例(3)のシミュレーション結果(その1)を示す図である(3.2kHz、オン・デューティ比66.7%)。また、図22は、図16の事例(3)のシミュレーション結果(その2)を示す図である。 FIG. 21 is a diagram showing the simulation result (No. 1) of the case (3) of FIG. 16 (3.2 kHz, on-duty ratio 66.7%). Further, FIG. 22 is a diagram showing a simulation result (No. 2) of the case (3) of FIG.
図21において、電流抑制回路1の電流設定値が463mAの場合、電流抑制回路1はオーバーシュートの電流を抑制できていない。電流設定値を357mAまで下げると、LED電流のオーバーシュートは消滅し、電流抑制回路1の印加電圧はピーク1.4V程度まで上昇している。電流設定値を更に下げていった場合の結果を図22に示す。LED電流は矩形波を維持するが、徐々に電流値は低下する。また電流抑制回路1への印加電圧は急激に上昇し、電流設定値が320mAで22Vを超えている。 In FIG. 21, when the current set value of the current suppression circuit 1 is 463 mA, the current suppression circuit 1 cannot suppress the overshoot current. When the current set value is lowered to 357 mA, the overshoot of the LED current disappears, and the applied voltage of the current suppression circuit 1 rises to a peak of about 1.4 V. FIG. 22 shows the result when the current set value is further lowered. The LED current maintains a square wave, but the current value gradually decreases. Further, the voltage applied to the current suppression circuit 1 rises sharply, and the current set value exceeds 22 V at 320 mA.
図23は、図16の事例(4)のシミュレーション結果(その1)を示す図である(2.4kHz、オン・デューティ比75%)。また、図24は、図16の事例(4)のシミュレーション結果(その2)を示す図である。 FIG. 23 is a diagram showing the simulation result (No. 1) of the case (4) of FIG. 16 (2.4 kHz, on-duty ratio 75%). Further, FIG. 24 is a diagram showing a simulation result (No. 2) of the case (4) of FIG.
図23において、電流抑制回路1の電流設定値が429mAの場合、電流抑制回路1はオーバーシュートの電流を抑制できていない。電流設定値を318mAまで下げると、LED電流のオーバーシュートは消滅し、電流抑制回路1の印加電圧はピーク1.4V程度まで上昇している。電流設定値を更に下げていった場合の結果を図24に示す。LED電流は矩形波を維持するが、徐々に電流値は低下する。また電流抑制回路1への印加電圧は急激に上昇し、電流設定値が289mAで20Vを超えている。 In FIG. 23, when the current set value of the current suppression circuit 1 is 429 mA, the current suppression circuit 1 cannot suppress the overshoot current. When the current set value is lowered to 318 mA, the overshoot of the LED current disappears, and the applied voltage of the current suppression circuit 1 rises to a peak of about 1.4 V. FIG. 24 shows the result when the current set value is further lowered. The LED current maintains a square wave, but the current value gradually decreases. Further, the voltage applied to the current suppression circuit 1 rises sharply, and the current set value exceeds 20 V at 289 mA.
図25A〜図25C、図26A〜図26C、図27A〜図27C、図28A〜図28Cは、図17〜図24を用いて説明した結果を線図にまとめたものである。 25A to 25C, FIGS. 26A to 26C, 27A to 27C, and 28A to 28C are diagrams of the results described with reference to FIGS. 17 to 24.
図25A、図26A、図27A、図28Aは、図16の事例(1)、(2)、(3)、(4)のシミュレーション結果として、電流設定値とLED電流(平均値と変動値)との関係を示す図である。 25A, 26A, 27A, and 28A show the current set value and the LED current (mean value and fluctuation value) as the simulation results of the cases (1), (2), (3), and (4) of FIG. It is a figure which shows the relationship with.
図25B、図26B、図27B、図28Bは、図16の事例(1)、(2)、(3)、(4)のシミュレーション結果として、電流設定値とLED電流のリップル率との関係を示す図である。 25B, 26B, 27B, and 28B show the relationship between the current set value and the ripple rate of the LED current as the simulation results of the cases (1), (2), (3), and (4) of FIG. It is a figure which shows.
図25C、図26C、図27C、図28Cは、図16の事例(1)、(2)、(3)、(4)のシミュレーション結果として、電流設定値と回路損失との関係を示す図である。 25C, 26C, 27C, and 28C are diagrams showing the relationship between the current set value and the circuit loss as the simulation results of the cases (1), (2), (3), and (4) of FIG. is there.
これらの図は、(A)電流設定値とLED電流の平均値及び変動値、(B)電流設定値とLED電流リップル率、(C)電流設定値と電流抑制回路1の損失の関係を示している。これらの結果から、電流抑制回路1の最適電流設定値は、オン・デューティ比50%の場合は約475mA、オン・デューティ比66.7%の場合は約357mA、オン・デューティ比75%の場合は約318mAであることが分かる。 These figures show the relationship between (A) the current set value and the average value and the fluctuation value of the LED current, (B) the current set value and the LED current ripple rate, and (C) the current set value and the loss of the current suppression circuit 1. ing. From these results, the optimum current setting value of the current suppression circuit 1 is about 475 mA when the on-duty ratio is 50%, about 357 mA when the on-duty ratio is 66.7%, and 75% when the on-duty ratio is 75%. Is found to be about 318 mA.
次に、信号発生器SGからの通信信号の部分的なオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路1の最適電流設定値について説明する。本実施の形態における照明光通信装置の前提としている電源回路52aは、既に説明したように定電流フィードバック機能を有している。典型的な事例としては、図1に示したような増幅器を用いた定電流フィードバック回路67が挙げられる。通常、フィードバック系の安定度を確保するための位相補償回路が付加される。このような位相補償回路には、一巡伝達関数における利得と位相を調整するために積分要素を含む補償回路が用いられ、PI制御、或いはPID制御として知られている。この様な位相補償回路は、換言すれば出力の平均値を一定に制御する手段であると言える。この点を踏まえた上で、図29Aは、断続されたLED電流の理想的な波形を示す説明図である。図29Aに示したLED電流の断続波形を見ると、この波形の平均値Iaveは次式(1)で表される。 Next, the optimum current set value of the current suppression circuit 1 will be described according to the partial on-duty ratio of the communication signal from the signal generator SG. The power supply circuit 52a, which is the premise of the illumination optical communication device in the present embodiment, has a constant current feedback function as described above. A typical example is a constant current feedback circuit 67 using an amplifier as shown in FIG. Usually, a phase compensation circuit is added to ensure the stability of the feedback system. In such a phase compensation circuit, a compensation circuit including an integrating element is used to adjust the gain and the phase in the one-round transfer function, and is known as PI control or PID control. In other words, such a phase compensation circuit can be said to be a means for controlling the average value of outputs to be constant. With this in mind, FIG. 29A is an explanatory diagram showing an ideal waveform of the intermittent LED current. Looking at the intermittent waveform of the LED current shown in FIG. 29A, the average value Iave of this waveform is represented by the following equation (1).
Iave=Iop×ONd (1) Iave = Iop x ONd (1)
ここでIopは、LED電流のピーク値である。ONdは、オン・デューティ比であり、100×Ton/T(%)で表される。 Here, Iop is the peak value of the LED current. ONd is an on-duty ratio and is represented by 100 × Ton / T (%).
上記平均値Iaveは、定電流フィードバック機能により、断続しない場合の平均電流と同じになるように制御され、オン・デューティ比が変わっても一定値になるように制御される。すなわちオン・デューティ比が小さくなると、Iaveが一定値になるようにピーク値Iopが大きくなる。このピーク値Iopを電流抑制回路1の電流設定値とすれば、LED電流波形は矩形波になってオーバーシュートを除去できるとともに、電流抑制回路1の損失も抑制できる、いわゆる最適値が得られる((2)式参照)。 The average value Iave is controlled by the constant current feedback function so as to be the same as the average current when there is no interruption, and is controlled to be a constant value even if the on-duty ratio changes. That is, as the on-duty ratio becomes smaller, the peak value Iop increases so that the Iave becomes a constant value. If this peak value Iop is set as the current set value of the current suppression circuit 1, the LED current waveform becomes a square wave and overshoot can be removed, and the loss of the current suppression circuit 1 can also be suppressed, that is, a so-called optimum value can be obtained ( (2) See equation).
最適電流設定値=Iave/ONd (2) Optimal current set value = Iave / ONd (2)
ここで、Iaveは、断続を加えない場合のLED平均電流である。 Here, Iave is the average LED current when no interruption is applied.
図29Bは、断続しない場合のLED平均電流を240mAとした条件で、(2)式を用いて部分的なオン・デューティ比毎の最適電流設定値を求めたものである。これまでの検討で示した部分的なオン・デューティ比毎の最適電流設定値と良く符合することが分かる。 FIG. 29B shows the optimum current setting value for each partial on-duty ratio obtained by using the equation (2) under the condition that the average LED current is 240 mA when the LED is not intermittent. It can be seen that it is in good agreement with the optimum current setting value for each partial on-duty ratio shown in the previous studies.
これによれば、LED電流のオーバーシュートを抑制し、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。 According to this, the brightness of the illumination light when the overshoot of the LED current is suppressed and the illumination light is not modulated and the brightness of the illumination light when the illumination light is modulated can be seen by a person. The above can be almost the same.
[1.5 通信モジュール10の構成例]
次に、着脱可能な通信モジュール10の構成について説明する。
[1.5 Configuration example of communication module 10]
Next, the configuration of the detachable communication module 10 will be described.
図1Bは、実施の形態1における通信モジュール10を付加していない照明装置の構成を示す回路図である。つまり、図1Bは、図1Aの照明光通信装置において通信モジュール10を削除し、ショート線S10を追加した構成を示す。図1Aの照明光通信装置は、可視光通信機能を有する照明装置を表している。図1Bは、可視光通信機能を有しない照明装置を表している。 FIG. 1B is a circuit diagram showing a configuration of a lighting device to which the communication module 10 is not added according to the first embodiment. That is, FIG. 1B shows a configuration in which the communication module 10 is deleted and the short line S10 is added in the illumination optical communication device of FIG. 1A. The illumination optical communication device of FIG. 1A represents an illumination device having a visible light communication function. FIG. 1B represents a lighting device having no visible light communication function.
図1A、図1Bにおける端子T1、T2には、通信モジュール10またはショート線S10が接続される。端子T1、T2は、端子台またはコネクタであってもよいし、既存の照明装置内の配線のうち図1Bのショート線S10に対応する配線材を切断した箇所を端子T1、T2としてもよい。 The communication module 10 or the short wire S10 is connected to the terminals T1 and T2 in FIGS. 1A and 1B. The terminals T1 and T2 may be terminal blocks or connectors, and the portions of the wiring in the existing lighting device in which the wiring material corresponding to the short wire S10 in FIG. 1B is cut may be referred to as terminals T1 and T2.
図1A、図1Bのような構成によれば、既設の光通信機能を持たない照明器具に搭載された電源回路およびLED光源をそのまま利用し、簡単な回路部位(つまり通信モジュール10)を後付で追加することにより光通信機能を付加することができる。 According to the configurations shown in FIGS. 1A and 1B, the power supply circuit and the LED light source mounted on the existing lighting fixture having no optical communication function are used as they are, and a simple circuit part (that is, the communication module 10) is retrofitted. An optical communication function can be added by adding with.
[1.6 照明光通信装置の変形例]
次に、照明光通信装置の変形例について説明する。
[1.6 Modification example of illumination optical communication device]
Next, a modified example of the illumination optical communication device will be described.
図30Aは、実施の形態1における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。同図の照明光通信装置は、図1Aと比べて、電源回路52a内部の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 FIG. 30A is a circuit diagram showing a modified example of the illumination optical communication device according to the first embodiment. The illumination optical communication device shown in the figure has a different circuit configuration inside the power supply circuit 52a as compared with FIG. 1A. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図1Aの電源回路52aでは、定電流フィードバック回路67により出力電流の平均値を定電流化するフィードバック制御をしているのに対して、図30Aの電源回路52aでは、スイッチング電流しきい値制御を行うように構成されている。 In the power supply circuit 52a of FIG. 1A, the constant current feedback circuit 67 performs feedback control to make the average value of the output current constant, whereas in the power supply circuit 52a of FIG. 30A, the switching current threshold control is performed. It is configured to do.
図30Aの電源回路52aは、整流ブリッジ62、コンデンサ63、DC−DCコンバータ64を備える。DC−DCコンバータ64は、インダクタ80、スイッチ素子81、ダイオード66d、抵抗82、信号源83、フリップフロップ84、コンパレータ85、定電圧源86、コンデンサ87、抵抗88、ダイオード89、ドライバ90、ゲート抵抗91を備える。 The power supply circuit 52a of FIG. 30A includes a rectifying bridge 62, a capacitor 63, and a DC-DC converter 64. The DC-DC converter 64 includes an inductor 80, a switch element 81, a diode 66d, a resistor 82, a signal source 83, a flip flop 84, a comparator 85, a constant voltage source 86, a capacitor 87, a resistor 88, a diode 89, a driver 90, and a gate resistor. 91 is provided.
インダクタ80、スイッチ素子81およびダイオード66dは、DC−DCコンバータ64をバックコンバーターとして構成する基本的な回路要素である。 The inductor 80, the switch element 81, and the diode 66d are basic circuit elements that configure the DC-DC converter 64 as a back converter.
スイッチ素子81をオンおよびオフする制御は、信号源83、フリップフロップ84、コンパレータ85およびその周辺の回路により行われ、スイッチ素子81のスイッチング電流の閾値制御が行われる。即ち、当該スイッチング電流は負荷回路53(発光ダイオード)を介する電流でもあり、閾値制御によって定電流フィードバックの代替機能が得られる。このようなDC−DCコンバータ64の動作について図30Bを用いて説明する。 The control for turning on and off the switch element 81 is performed by the signal source 83, the flip-flop 84, the comparator 85, and the circuits around the switch element 81, and the threshold control of the switching current of the switch element 81 is performed. That is, the switching current is also a current via the load circuit 53 (light emitting diode), and an alternative function of constant current feedback can be obtained by threshold control. The operation of such a DC-DC converter 64 will be described with reference to FIG. 30B.
図30Bは、図30Aの電源回路52aにおけるスイッチング電流の閾値制御を示す波形図である。ただし、図30Bは、図30Aにおいて端子T1およびT2間がショートしている場合、または、端子T1およびT2に通信モジュール10が接続され、かつ、断続スイッチSWがオン状態を維持している場合における波形を示している。 FIG. 30B is a waveform diagram showing threshold control of the switching current in the power supply circuit 52a of FIG. 30A. However, FIG. 30B shows the case where the terminals T1 and T2 are short-circuited in FIG. 30A, or the communication module 10 is connected to the terminals T1 and T2, and the intermittent switch SW is maintained in the ON state. The waveform is shown.
図30Bにおいてセット信号Sは、信号源83からフリップフロップ84のセット入力端子Sに入力される信号である。プラス入力信号は、コンパレータ85のプラス入力端子に入力される信号であり、抵抗82の電圧降下、つまりスイッチ素子81を流れる電流の大きさを示す。リセット信号Rは、フリップフロップ84のリセット入力端子に入力される信号である。出力信号Qは、フリップフロップ84の出力端子Qから出力される信号である。出力信号Qは、ドライバ90および抵抗91を介してスイッチ素子81のゲート信号になる。スイッチング電流は、スイッチ素子81を流れる電流であり、抵抗82の電圧降下として検出される。 In FIG. 30B, the set signal S is a signal input from the signal source 83 to the set input terminal S of the flip-flop 84. The positive input signal is a signal input to the positive input terminal of the comparator 85, and indicates the voltage drop of the resistor 82, that is, the magnitude of the current flowing through the switch element 81. The reset signal R is a signal input to the reset input terminal of the flip-flop 84. The output signal Q is a signal output from the output terminal Q of the flip-flop 84. The output signal Q becomes a gate signal of the switch element 81 via the driver 90 and the resistor 91. The switching current is a current flowing through the switch element 81, and is detected as a voltage drop of the resistor 82.
セット信号は、信号源83により生成され、周期的にハイになる。セット信号Sがハイになると、RSフリップフロップ84の出力信号Qはハイになる。出力信号Qは、ドライバ回路90およびゲート抵抗91を介してスイッチ素子81(MOSFET)のゲートに入力される。スイッチ素子81は、出力信号Qがハイになればオンになる。 The set signal is generated by the signal source 83 and periodically goes high. When the set signal S becomes high, the output signal Q of the RS flip-flop 84 becomes high. The output signal Q is input to the gate of the switch element 81 (MOSFET) via the driver circuit 90 and the gate resistor 91. The switch element 81 is turned on when the output signal Q becomes high.
スイッチング電流(スイッチ素子81を流れる電流)の大きさは、抵抗82の電圧降下として検出され、コンパレータ85のプラス入力端子に入力され、コンパレータ85のマイナス入力端子に印加された基準電圧Vrefと比較される。当該電圧降下が基準電圧Vrefに達すると、コンパレータ85の出力がハイとなり、コンデンサ87と抵抗88で構成された微分回路でパルスに変換され、RSフリップフロップ84のリセット入力端子に入力される。この時点でフリップフロップ84の出力信号Qはローとなり、スイッチ素子81がオフする。上記スイッチング電流としてスイッチ素子81を流れる電流の大きさの検出しているのは、負荷回路53を流れる電流の大きさを検出することの代用である。 The magnitude of the switching current (current flowing through the switch element 81) is detected as a voltage drop of the resistor 82, input to the positive input terminal of the comparator 85, and compared with the reference voltage Vref applied to the negative input terminal of the comparator 85. To. When the voltage drop reaches the reference voltage Vref, the output of the comparator 85 becomes high, is converted into a pulse by a differentiating circuit composed of a capacitor 87 and a resistor 88, and is input to the reset input terminal of the RS flip-flop 84. At this point, the output signal Q of the flip-flop 84 becomes low, and the switch element 81 turns off. Detecting the magnitude of the current flowing through the switch element 81 as the switching current is a substitute for detecting the magnitude of the current flowing through the load circuit 53.
このようなスイッチング電流の閾値制御は、図1Aの定電流フィードバック制御を代用するものであり、出力電流の平均を一定化するように働く。これにより、図30Aにおいても、図1Aと同様に、もし電流抑制回路1がなければ、課題の欄で説明したオーバーシュートの問題が発生する。しかし、図30Aの構成では、図1Aと同様に、電流抑制回路1を備えることにより、オーバーシュートを低減することができる。 Such threshold control of the switching current substitutes the constant current feedback control of FIG. 1A, and works to make the average of the output currents constant. As a result, also in FIG. 30A, similarly to FIG. 1A, if the current suppression circuit 1 is not provided, the problem of overshoot described in the problem column occurs. However, in the configuration of FIG. 30A, the overshoot can be reduced by providing the current suppression circuit 1 as in FIG. 1A.
なお、電源回路52aは、図1Aの定電流フィードバック制御をするものでも、図30Aのスイッチング電流閾値制御をするものでもよい。また、電流抑制回路1は、オーバーシュートを低減する働きを有するので、断続スイッチSWのオンおよびオフによりオーバーシュートを生じうる電源回路であれば、効果を奏する。 The power supply circuit 52a may be one that performs constant current feedback control in FIG. 1A or one that performs switching current threshold control in FIG. 30A. Further, since the current suppression circuit 1 has a function of reducing overshoot, it is effective if it is a power supply circuit that can cause overshoot by turning on and off the intermittent switch SW.
(実施の形態2)
実施の形態2では、電流抑制回路1においてアナログ回路的に基準値(ひいては電流設定値)を可変にする構成について説明する。実施の形態1では、オン・デューティ比に応じて基準値を変化させるが、実施の形態2では、断続スイッチSWがオンする直前に電流抑制回路1に印加される電圧に応じて基準値を変化させる点が異なっている。つまり、オン・デューティ比の代わりに電流抑制回路1に印加される電圧を用いている。LED電流のオーバーシュートは、オン・デューティ比が大きい程大きくなる。また、図51に示したように、LED電流のオーバーシュートは、出力電圧(電流抑制回路1に印加される電圧に対応する)が大きい程大きくなる。そこで、実施の形態2では、電流抑制回路1に印加される電圧をオン・デューティ比の代用としている。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a configuration in which the reference value (and thus the current set value) is made variable in an analog circuit in the current suppression circuit 1 will be described. In the first embodiment, the reference value is changed according to the on-duty ratio, but in the second embodiment, the reference value is changed according to the voltage applied to the current suppression circuit 1 immediately before the intermittent switch SW is turned on. The point to make is different. That is, the voltage applied to the current suppression circuit 1 is used instead of the on-duty ratio. The LED current overshoot increases as the on-duty ratio increases. Further, as shown in FIG. 51, the overshoot of the LED current increases as the output voltage (corresponding to the voltage applied to the current suppression circuit 1) increases. Therefore, in the second embodiment, the voltage applied to the current suppression circuit 1 is used as a substitute for the on-duty ratio.
実施の形態2の照明光通信装置は、図1Aとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路1の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 The illumination optical communication device of the second embodiment has substantially the same configuration as that of FIG. 1A, but the configuration of the current suppression circuit 1 is different. Hereinafter, the differences will be mainly described.
実施の形態2における電流抑制回路1の構成例を、図31A、図31Bに示す。 A configuration example of the current suppression circuit 1 according to the second embodiment is shown in FIGS. 31A and 31B.
図31Aに示した電流抑制回路1は、MOSFET2であるトランジスタ2と、ソースに接続された抵抗3と、定電圧源4aと、分圧抵抗R1及びR2と、コンデンサC1と、ダイオードDで構成される。また、図31Bに示した電流抑制回路1は、バイポーラトランジスタ11、12と、定電圧源13と、分圧抵抗R1、R2と、雑音防止用のコンデンサC1と、電流制限用の抵抗14と、ダイオードDで構成される。 The current suppression circuit 1 shown in FIG. 31A is composed of a transistor 2 which is a MOSFET 2, a resistor 3 connected to a source, a constant voltage source 4a, voltage dividing resistors R1 and R2, a capacitor C1, and a diode D. To. Further, the current suppression circuit 1 shown in FIG. 31B includes bipolar transistors 11 and 12, a constant voltage source 13, voltage dividing resistors R1 and R2, a noise prevention capacitor C1, and a current limiting resistor 14. It is composed of a diode D.
図31Aにおいて、定電圧源4の電圧は、抵抗R1とR2で分圧され、コンデンサC1を介してトランジスタ2のゲート端子と抵抗3を介した点に接続される。また、トランジスタ2のドレイン端子から抵抗R1とR2による分圧点に向けてダイオードDが接続される。また図31Bにおいて、バイポーラトランジスタ11、12はカレントミラーを形成し、定電圧源13の電圧は抵抗R1、R2で分圧され、コンデンサC1と抵抗14を介して、コレクタ端子とベース端子を短絡したバイポーラトランジスタ12に基準電流を流す。また、バイポーラトランジスタ11のコレクタ端子から前記抵抗R1とR2の分圧点に向けダイオードDが接続される。これらの構成は、信号発生器SGからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路1の最適電流設定値を得る際、その基準源を直接制御するのではなく、当該電流設定値が不適切な場合に生じる電流抑制回路1に印加される電圧を利用して、基準源の分圧点に帰還させるものである。 In FIG. 31A, the voltage of the constant voltage source 4 is divided by the resistors R1 and R2, and is connected to the gate terminal of the transistor 2 and the point via the resistor 3 via the capacitor C1. Further, the diode D is connected from the drain terminal of the transistor 2 toward the voltage dividing point by the resistors R1 and R2. Further, in FIG. 31B, the bipolar transistors 11 and 12 form a current mirror, the voltage of the constant voltage source 13 is divided by the resistors R1 and R2, and the collector terminal and the base terminal are short-circuited via the resistors C1 and the resistor 14. A reference current is passed through the bipolar transistor 12. Further, the diode D is connected from the collector terminal of the bipolar transistor 11 toward the voltage dividing points of the resistors R1 and R2. These configurations do not directly control the reference source when obtaining the optimum current set value of the current suppression circuit 1 according to the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generator SG, but the current set value. The voltage applied to the current suppression circuit 1 generated when is inappropriate is used to feed back to the voltage dividing point of the reference source.
図31A、図31Bの抵抗R1、R2およびダイオードDは、図1Aの、基準値を変更する制御回路6に相当する。 The resistors R1 and R2 and the diode D of FIGS. 31A and 31B correspond to the control circuit 6 of FIG. 1A for changing the reference value.
本発明の実施の形態2における図31Aの動作を、シミュレーション結果を用いて説明する。シミュレーションにおける主な設定条件として、平滑コンデンサの容量値を20uF、信号発生回路からの変調信号周波数を2.4kHz、DC−DCコンバータの動作周波数を65kHz、断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値を240mAに設定している。 The operation of FIG. 31A in the second embodiment of the present invention will be described with reference to simulation results. The main setting conditions in the simulation are: the capacitance value of the smoothing capacitor is 20uF, the modulation signal frequency from the signal generation circuit is 2.4kHz, the operating frequency of the DC-DC converter is 65kHz, and the load current (LED current) when not intermittent. The average value is set to 240 mA.
図32A、図32B、図33A、図33Bおよび図34にシミュレーション結果を示す。図32A、図32Bは、図31A、図31Bに示したダイオードDによる帰還の効果を見るために、まずは帰還回路としてのダイオードDを除去した場合のシミュレーション結果を示す。信号発生器SGからの変調信号のオン・デューティ比が50%〜90%の範囲において、オン・デューティ比90%以下で電流抑制回路1が機能するように設定しているため、LED電流の変動値(オーバーシュート)はオン・デューティ比全領域にわたって除去されている(図32B参照)が、LED電流の平均値はオン・デューティ比が小さいほど減少している。さらに、図34に示すように、電流抑制回路1損失はオン・デューティ比が小さくなるほど著しく大きくなっている(ダイオード無しの線図を参照)。図33A、図33Bは、ダイオードDによる帰還回路を付加した場合の結果である。オン・デューティ比が50%〜90%において、LED電流の変動値(オーバーシュート)は小さい値に抑制され、また平均値は断続しない場合の値に維持されている。さらに図34(ダイオード有り)に示すように、電流抑制回路1損失はダイオードDによる帰還回路が無い場合に比べて大幅に低減されることが分かる。 The simulation results are shown in FIGS. 32A, 32B, 33A, 33B and 34. 32A and 32B show simulation results when the diode D as a feedback circuit is first removed in order to see the effect of the feedback by the diode D shown in FIGS. 31A and 31B. Fluctuations in LED current because the current suppression circuit 1 is set to function at an on-duty ratio of 90% or less when the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generator SG is in the range of 50% to 90%. The value (overshoot) is removed over the entire on-duty ratio region (see FIG. 32B), but the average value of the LED current decreases as the on-duty ratio decreases. Further, as shown in FIG. 34, the current suppression circuit 1 loss becomes significantly larger as the on-duty ratio becomes smaller (see the diagram without a diode). 33A and 33B are the results when the feedback circuit by the diode D is added. When the on-duty ratio is 50% to 90%, the fluctuation value (overshoot) of the LED current is suppressed to a small value, and the average value is maintained at the value when it is not intermittent. Further, as shown in FIG. 34 (with a diode), it can be seen that the loss of the current suppression circuit 1 is significantly reduced as compared with the case without the feedback circuit by the diode D.
(実施の形態3)
実施の形態3でも、実施の形態2と同様に電流抑制回路1においてアナログ回路的に基準値(ひいては電流設定値)を可変にする構成について説明する。
(Embodiment 3)
Also in the third embodiment, the configuration in which the reference value (and thus the current set value) is made variable in the analog circuit in the current suppression circuit 1 will be described as in the second embodiment.
実施の形態3の照明光通信装置は、図1Aとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路1の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 The illumination optical communication device of the third embodiment has substantially the same configuration as that of FIG. 1A, but the configuration of the current suppression circuit 1 is different. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図35Aは、実施の形態3における電流抑制回路1の構成例を示す図である。図35Aに示した電流抑制回路1は、バイポーラ型のトランジスタ2と、エミッタに接続された抵抗3と、基準源4と、分圧抵抗R1及びR2と、コンデンサC1と、ボルテージフォロア回路としての増幅器5と、ベース抵抗Rbと、ダイオードD及び抵抗R3で構成される。 FIG. 35A is a diagram showing a configuration example of the current suppression circuit 1 according to the third embodiment. The current suppression circuit 1 shown in FIG. 35A includes a bipolar transistor 2, a resistor 3 connected to an emitter, a reference source 4, voltage dividing resistors R1 and R2, a capacitor C1, and an amplifier as a voltage follower circuit. It is composed of 5, a base resistor Rb, a diode D, and a resistor R3.
図35Aにおいて、定電圧源4aは、抵抗R1とR2で分圧され、コンデンサC1を介して増幅器5を用いたボルテージフォロアのプラス入力端子に接続される。増幅器5の出力端子はそのマイナス入力端子に接続されるとともに、ベース抵抗Rbを介してトランジスタ2のベース端子に接続され、当該ベース端子と抵抗3を介した点に駆動電圧を供給する。また、トランジスタ2のコレクタ端子から前記抵抗R1とR2による分圧点に向けてダイオードDが接続される。この構成は、信号発生器からの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路1の最適電流設定値を得る際、その基準源を直接制御するのではなく、当該電流設定値が不適切な場合に生じる電流抑制回路1の印加電圧を利用して、基準源の分圧点に帰還させるものであり、実施の形態2を示す図31A、図31Bとの差異は、増幅器5を用いたボルテージフォロアを追加したことである。 In FIG. 35A, the constant voltage source 4a is divided by the resistors R1 and R2, and is connected to the positive input terminal of the voltage follower using the amplifier 5 via the capacitor C1. The output terminal of the amplifier 5 is connected to its negative input terminal and is also connected to the base terminal of the transistor 2 via the base resistor Rb, and supplies a drive voltage to the point via the base terminal and the resistor 3. Further, the diode D is connected from the collector terminal of the transistor 2 toward the voltage dividing point by the resistors R1 and R2. In this configuration, when the optimum current set value of the current suppression circuit 1 is obtained according to the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generator, the reference source is not directly controlled, and the current set value is not set. The applied voltage of the current suppression circuit 1 generated in an appropriate case is used to feed back to the voltage dividing point of the reference source, and the difference from FIGS. 31A and 31B showing the second embodiment is that the amplifier 5 is used. It is the addition of the voltage follower that was there.
なお、図35Aの抵抗R1、R2、R3およびダイオードDは、図1Aの基準値を変更する制御回路6に相当する。 The resistors R1, R2, R3 and diode D in FIG. 35A correspond to the control circuit 6 that changes the reference value in FIG. 1A.
図36〜図38は、図35Aの電流抑制回路1の動作を検証するシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサ65の容量値を20uF、信号発生回路SGからの変調信号周波数を2.4kHz、DC−DCコンバータの動作周波数を65kHz、断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値を240mAに設定している。図36は、断続スイッチSWのオン・デューティ比を50%〜90%の範囲で変化させた場合のLED電流のピーク値、平均値、変動値を示している。LED電流の変動値(オーバーシュート)は殆ど除去され、また平均値は断続しない場合の値に維持されている。図37は、LED電流の変動値(オーバーシュート)をリップル率で表したものであり、ここからもオーバーシュートが除去されていることが分かる。図38は、オン・デューティ比と電流抑制回路1損失の関係を示している。オン・デューティ比の変化に対して、回路損失は低い値に維持されている。 36 to 38 are diagrams showing simulation results for verifying the operation of the current suppression circuit 1 of FIG. 35A. The main setting conditions for the simulation are a capacitance value of the smoothing capacitor 65 of 20 uF, a modulation signal frequency from the signal generation circuit SG of 2.4 kHz, an operating frequency of the DC-DC converter of 65 kHz, and a load current (LED current) when not intermittent. ) Is set to 240 mA. FIG. 36 shows the peak value, the average value, and the fluctuation value of the LED current when the on-duty ratio of the intermittent switch SW is changed in the range of 50% to 90%. The fluctuation value (overshoot) of the LED current is almost eliminated, and the average value is maintained at the value when it is not intermittent. FIG. 37 shows the fluctuation value (overshoot) of the LED current as a ripple rate, and it can be seen that the overshoot is also removed from this. FIG. 38 shows the relationship between the on-duty ratio and the current suppression circuit 1 loss. The circuit loss is kept low with respect to changes in the on-duty ratio.
(実施の形態4)
実施の形態4でも、実施の形態2と同様に電流抑制回路1においてアナログ回路的に基準値(ひいては電流設定値)を可変にする構成について説明する。
(Embodiment 4)
Also in the fourth embodiment, the configuration in which the reference value (and thus the current set value) is made variable in the analog circuit in the current suppression circuit 1 will be described as in the second embodiment.
実施の形態4の照明光通信装置は、図1Aとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路1の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 The illumination optical communication device of the fourth embodiment has substantially the same configuration as that of FIG. 1A, but the configuration of the current suppression circuit 1 is different. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図35Bは、実施の形態4における電流抑制回路1の第1の構成例を示す図である。図35Bに示した電流抑制回路1は、MOSFETであるトランジスタ2と、ソースに接続された抵抗3と、定電圧源4aと、分圧抵抗R1及びR2と、コンデンサC1と、増幅器5と、ダイオードD及び抵抗R3で構成される。 FIG. 35B is a diagram showing a first configuration example of the current suppression circuit 1 according to the fourth embodiment. The current suppression circuit 1 shown in FIG. 35B includes a transistor 2 which is a MOSFET, a resistor 3 connected to a source, a constant voltage source 4a, voltage dividing resistors R1 and R2, a capacitor C1, an amplifier 5, and a diode. It is composed of D and a resistor R3.
図35Bにおいて、定電圧源4aは、抵抗R1とR2で分圧され、コンデンサC1を介して増幅器5のプラス入力端子に接続される。増幅器5のマイナス入力端子は、トランジスタ2と抵抗3の接続点に接続され、増幅器5の出力端子はトランジスタ2のゲート端子に接続され、当該ゲート端子と抵抗3を介した点の間に駆動電圧が供給される。また、トランジスタ2のドレイン端子から前記抵抗R1とR2による分圧点に向けて、調整用の抵抗R3を介してダイオードDが接続される。これらの構成は、信号発生器からの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路1の最適電流設定値を得る際、その基準源を直接制御するのではなく、当該電流設定値が不適切な場合に生じる電流抑制回路1の印加電圧を利用して、基準電圧の分圧点に帰還させるものであり、実施の形態2における図31Aとの差異は、増幅器5を付加したことである。 In FIG. 35B, the constant voltage source 4a is divided by the resistors R1 and R2 and connected to the positive input terminal of the amplifier 5 via the capacitor C1. The negative input terminal of the amplifier 5 is connected to the connection point between the transistor 2 and the resistor 3, the output terminal of the amplifier 5 is connected to the gate terminal of the transistor 2, and the drive voltage is connected between the gate terminal and the point via the resistor 3. Is supplied. Further, the diode D is connected from the drain terminal of the transistor 2 toward the voltage dividing point by the resistors R1 and R2 via the adjusting resistor R3. In these configurations, when the optimum current setting value of the current suppression circuit 1 is obtained according to the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generator, the reference source is not directly controlled, but the current setting value is used. The applied voltage of the current suppression circuit 1 generated in an inappropriate case is used to feed back to the voltage dividing point of the reference voltage, and the difference from FIG. 31A in the second embodiment is that the amplifier 5 is added. is there.
図39〜図41は、図35Bの動作を検証するシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサの容量値を20uF、信号発生回路からの変調信号周波数を2.4kHz、DC−DCコンバータの動作周波数を65kHz、断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値を240mAに設定している。図39〜図41にシミュレーション結果を示す。図39は、断続スイッチSWのオン・デューティ比を50%〜90%の範囲で変化させた場合のLED電流のピーク値、平均値、変動値を示している。LED電流の変動値(オーバーシュート)は殆ど除去され、また平均値は断続しない場合の値に維持されている。図40は、LED電流の変動値(オーバーシュート)をリップル率で表したものであり、ここからもオーバーシュートがほぼ除去されていることが分かる。図41は、オン・デューティ比と電流抑制回路1損失の関係を示している。オン・デューティ比の変化に対して、回路損失は低い値に維持されている。 39 to 41 are diagrams showing simulation results for verifying the operation of FIG. 35B. The main setting conditions for the simulation are 20 uF for the capacitance value of the smoothing capacitor, 2.4 kHz for the modulated signal frequency from the signal generation circuit, 65 kHz for the operating frequency of the DC-DC converter, and the load current (LED current) when not intermittent. The average value is set to 240 mA. The simulation results are shown in FIGS. 39 to 41. FIG. 39 shows the peak value, the average value, and the fluctuation value of the LED current when the on-duty ratio of the intermittent switch SW is changed in the range of 50% to 90%. The fluctuation value (overshoot) of the LED current is almost eliminated, and the average value is maintained at the value when it is not intermittent. FIG. 40 shows the fluctuation value (overshoot) of the LED current by the ripple rate, and it can be seen that the overshoot is almost eliminated from this as well. FIG. 41 shows the relationship between the on-duty ratio and the current suppression circuit 1 loss. The circuit loss is kept low with respect to changes in the on-duty ratio.
図39〜図41では、実施の形態3のシミュレーション結果(図36〜図38)に比べ、LED電流リップルがやや大きくなっており、また多少、不安定な動作が見られた。 In FIGS. 39 to 41, the LED current ripple is slightly larger than that of the simulation results of the third embodiment (FIGS. 36 to 38), and some unstable operation is observed.
実施の形態3、4に付随して、より安定動作を図るための例を、図35C、図35Dに示す。図35Cは、実施の形態4における電流抑制回路の第2の構成例を示す図である。図35Cは、抵抗R1とR2の分圧点と増幅器5のプラス入力端子間に、ボルテージフォロアを形成した増幅器5aとダイオードDaを追加したもので、コンデンサC1と抵抗R4で形成したフィルター回路に、抵抗R1、R2、R3などの影響が及ばないよう、インピーダンス変換回路を付加している。 An example for achieving more stable operation according to the third and fourth embodiments is shown in FIGS. 35C and 35D. FIG. 35C is a diagram showing a second configuration example of the current suppression circuit according to the fourth embodiment. FIG. 35C shows an amplifier 5a having a voltage follower and a diode Da added between the voltage dividing points of the resistors R1 and R2 and the positive input terminal of the amplifier 5, and is added to the filter circuit formed by the capacitors C1 and the resistor R4. An impedance conversion circuit is added so that the resistors R1, R2, R3, etc. are not affected.
図35Dは、実施の形態4における電流抑制回路の第3の構成例を示す図である。図35Dは、抵抗R1とR2の分圧点と増幅器5のプラス入力端子間に、トランジスタTr、抵抗R5、コンデンサC3で形成したリップルフィルターを付加し、増幅器5のプラス入力端子の脈動電圧を抑制したものである。 FIG. 35D is a diagram showing a third configuration example of the current suppression circuit according to the fourth embodiment. In FIG. 35D, a ripple filter formed by a transistor Tr, a resistor R5, and a capacitor C3 is added between the voltage dividing points of the resistors R1 and R2 and the positive input terminal of the amplifier 5, and the pulsating voltage of the positive input terminal of the amplifier 5 is suppressed. It was done.
(実施の形態5)
実施の形態5でも、実施の形態2と同様に電流抑制回路1においてアナログ回路的に基準値(ひいては電流設定値)を可変にする構成について説明する。
(Embodiment 5)
Also in the fifth embodiment, the configuration in which the reference value (and thus the current set value) is made variable in the analog circuit in the current suppression circuit 1 will be described as in the second embodiment.
実施の形態5の照明光通信装置は、図1Aとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路1の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 The illumination optical communication device of the fifth embodiment has substantially the same configuration as that of FIG. 1A, but the configuration of the current suppression circuit 1 is different. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図35Eは、実施の形態5における電流抑制回路の構成例を示す図である。図35Eに示した電流抑制回路1は、MOSFETであるトランジスタ2と、ソースに接続された抵抗3と、基準源4と、分圧抵抗R1及びR2と、コンデンサC1と、増幅器5と、当該増幅器5の出力端子とプラス入力端子間に設けられた、抵抗Rg及びコンデンサCpと抵抗Rp、ダイオードD及び抵抗R3で構成される。 FIG. 35E is a diagram showing a configuration example of the current suppression circuit according to the fifth embodiment. The current suppression circuit 1 shown in FIG. 35E includes a transistor 2 which is a MOSFET, a resistor 3 connected to a source, a reference source 4, voltage dividing resistors R1 and R2, a capacitor C1, an amplifier 5, and the amplifier. It is composed of a resistor Rg, a capacitor Cp, a resistor Rp, a diode D, and a resistor R3 provided between the output terminal and the positive input terminal of No. 5.
図35Eにおいて、基準源4は、抵抗R1とR2で分圧され、コンデンサC1を介して増幅器5のプラス入力端子に接続される。当該増幅器5のマイナス入力端子は、トランジスタ2と抵抗3の接続点に接続され、当該増幅器5の出力端子はトランジスタ2のゲート端子に接続され、当該ゲート端子と抵抗3を介した点の間に駆動電圧が供給される。また、MOSFETのドレイン端子から前記抵抗R1とR2による分圧点に向けて、調整用の抵抗R3を介してダイオードDが接続される。更に、前記オペアンプの出力端子とマイナス入力端子間に利得調整の為の抵抗Rgを接続し、また抵抗Rgと並列にコンデンサCp、抵抗Rpからなる位相補償回路を付加している。 In FIG. 35E, the reference source 4 is divided by resistors R1 and R2 and connected to the positive input terminal of the amplifier 5 via the capacitor C1. The negative input terminal of the amplifier 5 is connected to the connection point between the transistor 2 and the resistor 3, the output terminal of the amplifier 5 is connected to the gate terminal of the transistor 2, and between the gate terminal and the point via the resistor 3. The drive voltage is supplied. Further, the diode D is connected from the drain terminal of the MOSFET toward the voltage dividing point by the resistors R1 and R2 via the adjusting resistor R3. Further, a resistor Rg for gain adjustment is connected between the output terminal and the negative input terminal of the operational amplifier, and a phase compensation circuit composed of a capacitor Cp and a resistor Rp is added in parallel with the resistor Rg.
図42〜図44は、図35Eの電流抑制回路1の動作を検証するためのシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサの容量値を20uF、信号発生回路からの変調信号周波数を2.4kHz、DC−DCコンバータの動作周波数を65kHz、断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値を240mAに設定している。図42は、断続スイッチSWのオン・デューティ比を50%〜90%の範囲で変化させた場合のLED電流のピーク値、平均値、変動値を示している。LED電流の変動値(オーバーシュート)は殆ど除去され、また平均値は断続しない場合の値に維持されている。図43は、LED電流の変動値(オーバーシュート)をリップル率で表したものであり、ここからもオーバーシュートが殆ど除去されていることが分かる。図44は、オン・デューティ比と電流抑制回路1損失の関係を示している。オン・デューティ比の変化に対して、回路損失は低い値に維持されている。 42 to 44 are diagrams showing simulation results for verifying the operation of the current suppression circuit 1 of FIG. 35E. The main setting conditions for the simulation are 20 uF for the capacitance value of the smoothing capacitor, 2.4 kHz for the modulated signal frequency from the signal generation circuit, 65 kHz for the operating frequency of the DC-DC converter, and the load current (LED current) when not intermittent. The average value is set to 240 mA. FIG. 42 shows the peak value, the average value, and the fluctuation value of the LED current when the on-duty ratio of the intermittent switch SW is changed in the range of 50% to 90%. The fluctuation value (overshoot) of the LED current is almost eliminated, and the average value is maintained at the value when it is not intermittent. FIG. 43 shows the fluctuation value (overshoot) of the LED current as a ripple rate, and it can be seen that the overshoot is almost eliminated from this as well. FIG. 44 shows the relationship between the on-duty ratio and the current suppression circuit 1 loss. The circuit loss is kept low with respect to changes in the on-duty ratio.
図42〜図44では、実施の形態4のシミュレーション結果(図39〜図41)と比べ、LED電流リップル率が改善され、より安定動作が得られている。 In FIGS. 42 to 44, the LED current ripple rate is improved and more stable operation is obtained as compared with the simulation results of the fourth embodiment (FIGS. 39 to 41).
(実施の形態6)
実施の形態2〜5の電流抑制回路1が、アナログ回路的に基準値(ひいては電流設定値)を可変にする構成であるのに対して、実施の形態6では、デジタル回路的に基準値(ひいては電流設定値)を可変にする電流抑制回路1について説明する。
(Embodiment 6)
The current suppression circuit 1 of the second to fifth embodiments has a configuration in which the reference value (and thus the current set value) is variable in an analog circuit, whereas in the sixth embodiment, the reference value (as a result, the current setting value) is digital. As a result, the current suppression circuit 1 that makes the current set value variable will be described.
実施の形態5の照明光通信装置は、図1Aとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路1の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 The illumination optical communication device of the fifth embodiment has substantially the same configuration as that of FIG. 1A, but the configuration of the current suppression circuit 1 is different. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図35Fは、実施の形態6における電流抑制回路の構成例を示す図である。図35Fに示した電流抑制回路1は、MOSFETであるトランジスタ2と、ソースに接続された抵抗3と、基準源4と、マイコン(つまりCPU7c)と、分圧抵抗R1、R6、R7、R8と、分圧比を切替えるためのスイッチS01〜S03と、増幅器5と、抵抗R3で構成される。 FIG. 35F is a diagram showing a configuration example of the current suppression circuit according to the sixth embodiment. The current suppression circuit 1 shown in FIG. 35F includes a transistor 2 which is a MOSFET, a resistor 3 connected to a source, a reference source 4, a microcomputer (that is, a CPU 7c), and voltage dividing resistors R1, R6, R7, and R8. It is composed of switches S01 to S03 for switching the voltage dividing ratio, an amplifier 5, and a resistor R3.
図35Fにおいて、電流抑制回路1(トランジスタ2及び抵抗3)に印加される電圧を、抵抗R3を介してマイコン(CPU7c)に入力する。定電圧源4aは、抵抗R1を介して増幅器5のプラス入力端子に接続され、また当該接続点と基準電圧のマイナス端間に、分圧抵抗R6〜R8及び切替えスイッチS01〜S03が接続される。マイコンは電流抑制回路1間の電圧に応じて、適切な基準電圧の値を算出するか、或いは予め構築された対応テーブルから選択して、切替えスイッチS01〜S03を切替える。これらの構成は、前記の実施の形態3〜5の一部をデジタル化した方法とも言える。 In FIG. 35F, the voltage applied to the current suppression circuit 1 (transistor 2 and resistor 3) is input to the microcomputer (CPU 7c) via the resistor R3. The constant voltage source 4a is connected to the positive input terminal of the amplifier 5 via the resistor R1, and the voltage dividing resistors R6 to R8 and the changeover switches S01 to S03 are connected between the connection point and the negative end of the reference voltage. .. The microcomputer calculates an appropriate reference voltage value according to the voltage between the current suppression circuits 1, or selects from a correspondence table constructed in advance to switch the changeover switches S01 to S03. These configurations can be said to be a method in which a part of the above-described embodiments 3 to 5 is digitized.
なお、図35Fの抵抗R1、R3、ダイオードD、R6〜R8、スイッチS01〜S03およびCPU7cは、図1Aにおける基準値を変更する制御回路6に相当する。 The resistors R1 and R3, diodes D, R6 to R8, switches S01 to S03, and CPU7c in FIG. 35F correspond to the control circuit 6 for changing the reference value in FIG. 1A.
(比較参照例)
つづいて、各実施の形態における電流抑制回路1による効果を確認するために、電流抑制回路1を持たない比較参照例について説明する。
(Comparison reference example)
Subsequently, in order to confirm the effect of the current suppression circuit 1 in each embodiment, a comparative reference example without the current suppression circuit 1 will be described.
図45は、図1Aから電流抑制回路1を削除した比較参照例としての照明光通信装置を示す図である。同図の照明光通信装置は、図1Aと比べて電流抑制回路1を備えない点と、光源である負荷回路53と断続スイッチSWとが直結されている点とが異なっている。比較参照例の照明光通信装置は、電流抑制回路1を備えないので、電流設定値を超えないように、光源を流れる電流を抑制する機能を有していない。 FIG. 45 is a diagram showing an illumination optical communication device as a comparative reference example in which the current suppression circuit 1 is deleted from FIG. 1A. The illumination optical communication device of the figure is different from FIG. 1A in that it does not have the current suppression circuit 1 and that the load circuit 53, which is a light source, and the intermittent switch SW are directly connected. Since the illumination optical communication device of the comparative reference example does not include the current suppression circuit 1, it does not have a function of suppressing the current flowing through the light source so as not to exceed the current set value.
図45に示した比較参照例をシミュレーションした結果を図46〜図49Bを用いて説明する。 The results of simulating the comparative reference example shown in FIG. 45 will be described with reference to FIGS. 46 to 49B.
図46は、図45の比較参照用の回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比が60%、75%、90%、100%の時のLED電流と出力電圧波形を示す図である。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ65の容量を20uFとし、断続スイッチSWを駆動する変調信号の周波数を2.4kHzしている。同図に示すように、オン・デューティ比が小さいほど、LED電流のオーバーシュートが大きくなっているのが分かる。また、電圧波形も変動するが電流の変動ほど激しくはなく、LED負荷の動作抵抗が低いことを伺わせる。 FIG. 46 is a diagram showing LED current and output voltage waveforms when the on-duty ratios are 60%, 75%, 90%, and 100% as a simulation result of the circuit for comparison reference in FIG. 45. In this simulation, the capacitance of the smoothing capacitor 65 is 20 uF, and the frequency of the modulation signal that drives the intermittent switch SW is 2.4 kHz. As shown in the figure, it can be seen that the smaller the on-duty ratio, the larger the overshoot of the LED current. In addition, the voltage waveform also fluctuates, but it is not as violent as the fluctuation of the current, suggesting that the operating resistance of the LED load is low.
図47は、変調信号の周波数を2.4kHz、ON−Dutyを75%として、出力平滑コンデンサの容量を10〜30uFで変化させた場合のLED電流波形及び出力電圧波形のシミュレーション結果である。平滑コンデンサ容量が小さいほど、LED電流のオー
バーシュートが大きくなっているのが分かる。図48A、図48B、図49A、図49Bは、上記のシミュレーション結果を線図で表したものである。横軸ON−Dutyが変化してもLED電流の平均値は変わらず、定電流フィードバック制御(平均化制御)が機能しているが、そのピーク値はON−Dutyが小さいほど大きくなっている。図中の変動幅は、LED電流のオーバーシュートの大きさを表し、またリップル率でも表示している。例えば、実施の形態1の図10〜図14と、比較参照例の図48A、図48B、図49A、図49Bとを比べると、実施の形態ではLED電流のオーバーシュートが良く低減されていることがわかる。
FIG. 47 is a simulation result of the LED current waveform and the output voltage waveform when the frequency of the modulated signal is 2.4 kHz, the ON-Duty is 75%, and the capacitance of the output smoothing capacitor is changed by 10 to 30 uF. It can be seen that the smaller the smoothing capacitor capacity, the larger the overshoot of the LED current. 48A, 48B, 49A, and 49B are schematic representations of the above simulation results. Even if the horizontal axis ON-Duty changes, the average value of the LED current does not change, and the constant current feedback control (averaging control) is functioning, but the peak value increases as the ON-Duty decreases. The fluctuation range in the figure represents the magnitude of the overshoot of the LED current, and is also indicated by the ripple rate. For example, comparing FIGS. 10 to 14 of the first embodiment with FIGS. 48A, 48B, 49A, and 49B of the comparative reference example, the overshoot of the LED current is well reduced in the embodiment. I understand.
以上のように実施の形態1〜6に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源53と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチSWと、前記照明光を変調するために前記スイッチSWのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路SGと、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路1とを備える。 As described above, the illumination light communication device according to the first to sixth embodiments has a light source 53 that emits illumination light, a switch SW that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source, and the illumination light. A signal generation circuit SG that generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch SW for modulation is connected in series with the light source and the switch so as not to exceed a variable current set value. It includes a current suppression circuit 1 that suppresses the current flowing through the light source.
これによれば、断続スイッチSWがオフからオンになった瞬間に光源(つまり負荷回路53)を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。 According to this, the overshoot generated in the current flowing through the light source (that is, the load circuit 53) at the moment when the intermittent switch SW is turned from off to on can be reduced, thereby reducing the reception error in the receiving device. ..
ここで、前記電流抑制回路1は、前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源4と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ2と、前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき前記基準値を第1の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第1の比率より大きい第2の比率のとき前記基準値を前記第1の値より小さい第2の値にする制御回路6とを備え、前記第2の値に対応する前記電流設定値は、前記第1の値に対応する電流設定値よりも小さくしてもよい。 Here, the current suppression circuit 1 is connected in series with a reference source 4 that outputs a variable reference value corresponding to the current set value, the light source, and the switch, and sets the current flowing through the light source to the reference value. Based on this, the transistor 2 to be suppressed and the partial on-duty ratio of the communication signal are calculated, and when the calculated partial on-duty ratio is the first ratio, the reference value is set to the first value, and the portion When the on-duty ratio is a second ratio larger than the first ratio, the control circuit 6 for setting the reference value to a second value smaller than the first value is provided, and the second value is set. The corresponding current set value may be smaller than the current set value corresponding to the first value.
これによれば、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制を適切にすることができる。 According to this, when the magnitude of the overshoot depends on the partial on-duty ratio, the suppression of the overshoot can be made appropriate.
ここで、前記制御回路6は、前記電流設定値が前記部分的なオン・デューティ比に反比例するように前記基準値を変更してもよい。 Here, the control circuit 6 may change the reference value so that the current set value is inversely proportional to the partial on-duty ratio.
ここで、前記制御回路6は、次式を満たすように前記基準値を変更してもよい。 Here, the control circuit 6 may change the reference value so as to satisfy the following equation.
I1=(Iave/ONd)×100 I1 = (Iave / ONd) x 100
ここで、I1は前記電流設定値であり、Iaveは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ONdは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比(単位は%)である。 Here, I1 is the current set value, Iave is the average current flowing through the light source when the illumination light is not modulated by the interruption of the switch, and ONd is the partial on-duty ratio of the communication signal. The unit is%).
これによれば、オーバーシュートを抑制し、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。 According to this, the brightness of the illumination light when the overshoot is suppressed and the illumination light is not modulated is almost the same as the brightness of the illumination light when the illumination light is modulated. Can be.
ここで、前記制御回路6は、次式を満たすように前記基準値を変更してもよい。 Here, the control circuit 6 may change the reference value so as to satisfy the following equation.
(Iave/ONd)×100 ≦ I1 < Ip (Iave / ONd) × 100 ≦ I1 <Ip
ここで、Iaveは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ONdは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比であり、I1は前記電流設定値であり、Ipは前記電流抑制回路が抑制しない場合に前記光源を流れる電流のピーク値である。 Here, Iave is the average current flowing through the light source when the illumination light is not modulated by the intermittent operation of the switch, ONd is the partial on-duty ratio of the communication signal, and I1 is the current set value. Yes, Ip is the peak value of the current flowing through the light source when the current suppression circuit does not suppress it.
ここで、前記電流抑制回路1は、前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源4と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、自身および前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ2とを備え、前記基準源4は、定電圧を発生する定電圧源4aと、前記定電圧を分圧する2つの抵抗(R1、R2)と、前記電流抑制回路1に印加される電圧を、前記2つの抵抗同士の接続点に帰還するダイオード(D)と、前記接続点の電位を前記基準値として保持する容量素子(C1)とを備え、前記接続点の電位は前記基準値を示す構成であってもよい。 Here, the current suppression circuit 1 is connected in series with a reference source 4 that outputs a variable reference value corresponding to the current set value, the light source, and the switch, and uses the current flowing through itself and the light source as the reference. The reference source 4 includes a transistor 2 that suppresses based on a value, the reference source 4 is a constant voltage source 4a that generates a constant voltage, two resistors (R1, R2) that divide the constant voltage, and the current suppression circuit 1. A diode (D) that feeds back the voltage applied to the two resistors to the connection point between the two resistors, and a capacitance element (C1) that holds the potential of the connection point as the reference value, and the potential of the connection point. May have a configuration indicating the reference value.
これによれば、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。なぜなら、照明光通信装置の電源回路が電流フィードバック型である場合、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存し、オフの期間に出力電圧が徐々に上昇する特性を有している。ダイオードの帰還により、オフの期間に徐々に上昇する出力電圧に応じて基準値も上昇するので、オーバーシュートを適切に低減することができる。 According to this, since the overshoot generated in the current flowing through the light source is reduced at the moment when the switch is turned on, it is possible to reduce the reception error in the receiving device. This is because when the power supply circuit of the illumination optical communication device is a current feedback type, the size of the overshoot depends on the partial on-duty ratio, and the output voltage gradually increases during the off period. There is. Due to the feedback of the diode, the reference value also rises according to the output voltage that gradually rises during the off period, so that the overshoot can be appropriately reduced.
ここで、前記トランジスタ2は電界効果トランジスタであり、前記電流抑制回路1は、前記トランジスタ2のソースに接続され、前記トランジスタ2および前記スイッチSWと直列に接続されたソース抵抗と、出力端子、マイナス入力端子およびプラス入力端子を有する増幅器5とを有し、前記出力端子は前記トランジスタ2のゲートに接続され、前記マイナス入力端子は前記トランジスタ2と前記ソース抵抗との接続点に接続され、前記プラス入力端子は前記2つの抵抗同士の接続点および前記容量素子に接続されてもよい。 Here, the transistor 2 is a field effect transistor, and the current suppression circuit 1 is connected to the source of the transistor 2, a source resistor connected in series with the transistor 2 and the switch SW, an output terminal, and a minus. It has an amplifier 5 having an input terminal and a positive input terminal, the output terminal is connected to the gate of the transistor 2, the negative input terminal is connected to a connection point between the transistor 2 and the source resistor, and the positive is connected. The input terminal may be connected to the connection point between the two resistors and the capacitance element.
ここで、前記トランジスタ2はバイポーラトランジスタであり、前記電流抑制回路1は、前記トランジスタ2のエミッタに接続され、前記トランジスタおよび前記スイッチと直列に接続されたエミッタ抵抗と、出力端子、マイナス入力端子およびプラス入力端子を有する増幅器5を有し、前記出力端子は前記トランジスタのベースに接続され、前記マイナス入力端子は前記トランジスタと前記エミッタ抵抗との接続点および前記容量素子に接続され、前記プラス入力端子は前記2つの抵抗同士の接続点に接続されてもよい。 Here, the transistor 2 is a bipolar transistor, and the current suppression circuit 1 has an emitter resistance connected to the emitter of the transistor 2 and connected in series with the transistor and the switch, and an output terminal, a negative input terminal, and the like. It has an amplifier 5 having a positive input terminal, the output terminal is connected to the base of the transistor, the negative input terminal is connected to a connection point between the transistor and the emitter resistor and the capacitance element, and the positive input terminal is connected. May be connected to the connection point between the two resistors.
ここで、前記電流抑制回路1は、前記増幅器5に付加された利得調整回路と、前記増幅器5に付加された位相補償回路とを備えてもよい。 Here, the current suppression circuit 1 may include a gain adjustment circuit added to the amplifier 5 and a phase compensation circuit added to the amplifier 5.
ここで、前記電流抑制回路1は、さらに、前記2つの抵抗同士の接続点と前記プラス入力端子との間に挿入されたボルテージフォロワ回路を備えてもよい。 Here, the current suppression circuit 1 may further include a voltage follower circuit inserted between the connection point between the two resistors and the positive input terminal.
ここで、前記制御回路6は、前記電流抑制回路1に印加される電圧を検出する検出部と、検出された電圧に応じて前記基準値を決定するCPUとを備えてもよい。 Here, the control circuit 6 may include a detection unit that detects a voltage applied to the current suppression circuit 1 and a CPU that determines the reference value according to the detected voltage.
ここで、前記照明光通信装置は、直列接続された前記光源、前記スイッチおよび前記電流抑制回路1に電流を供給する電源回路52aを有し、前記電源回路52aは、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行ってもよい。 Here, the illumination optical communication device has a power supply circuit 52a that supplies a current to the light source, the switch, and the current suppression circuit 1 connected in series, and the power supply circuit 52a calculates an average value of the supplied currents. Feedback control may be performed to make it constant.
ここで、前記電源回路52aは、インダクタ80およびスイッチ素子81を有するDC−DCコンバーター64を含み、前記スイッチ素子81を流れる電流の大きさを検出し、検出した値と所定値との差分に応じて前記スイッチ素子81のオンおよびオフを制御してもよい。 Here, the power supply circuit 52a includes a DC-DC converter 64 having an inductor 80 and a switch element 81, detects the magnitude of the current flowing through the switch element 81, and responds to the difference between the detected value and a predetermined value. The on and off of the switch element 81 may be controlled.
また、実施の形態1〜6に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール10であって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチSWと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路SGと、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路1とを備える。 The communication module according to the first to sixth embodiments is a communication module 10 that modulates the illumination light and can be attached to and detached from the illumination device, and has a switch SW connected in series with the light source of the illumination device and the illumination. A signal generation circuit SG that generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch to modulate light is connected in series with the light source and the switch so as not to exceed a variable current set value. A current suppression circuit 1 that suppresses the current flowing through the light source is provided.
これによれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。 According to this, the communication module can be added to the existing luminaire. That is, the existing lighting equipment can be used as it is, and the optical communication function can be easily added, and the optical communication function can be realized at a lower cost than when a new optical communication lighting equipment is installed. Further, since the overshoot generated in the current flowing through the light source at the moment when the switch is turned on is reduced, the reception error in the receiving device can be reduced.
(実施の形態7)
実施の形態7では、定電流フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくく、低コスト化に適した照明光通信装置および通信モジュールを提供する。
(Embodiment 7)
In the seventh embodiment, even when 100% modulated optical communication is performed using a constant current feedback type power supply, a reception error of the receiving device is unlikely to occur, and an illuminated optical communication device and a communication module suitable for cost reduction are provided. provide.
本実施の形態に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を通信信号に従って変調する照明光通信装置であって、前記照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続されたトランジスタと、二値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる兼用制御回路とを備える。また、兼用制御回路は、既に説明した電流抑制回路の変形例でもある。 One form of the illumination light communication device according to the present embodiment is an illumination light communication device that modulates the illumination light according to a communication signal, and includes a light source that emits the illumination light, a transistor connected in series with the light source, and the like. It includes a signal generation circuit that generates the binary communication signal, and a combined control circuit that causes the transistor to perform both the modulation operation of the illumination light and the suppression operation of the current flowing through the light source. The combined control circuit is also a modification of the current suppression circuit already described.
また、本実施の形態に係る通信モジュールの一形態は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置の光源と直列に接続されるトランジスタと、二値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる兼用制御回路とを備える。 Further, one form of the communication module according to the present embodiment is a communication module that is detachable from the lighting device and modulates the illumination light, and has a binary value with a transistor connected in series with the light source of the lighting device. It includes a signal generation circuit that generates the communication signal, and a combined control circuit that causes the transistor to perform both the modulation operation of the illumination light and the suppression operation of the current flowing through the light source.
本実施の形態に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、定電流フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。しかも、上記のトランジスタは、上記の変調動作をするスイッチ素子、および、上記の抑制動作をする電流抑制素子として兼用されるので、回路素子の増加を抑えることができ、低コスト化に適している。 According to the illumination optical communication device and the communication module according to the present embodiment, there is an effect that a reception error of the receiving device is unlikely to occur even when 100% modulated optical communication is performed using a constant current feedback type power supply. .. Moreover, since the transistor is also used as a switch element that performs the modulation operation and a current suppression element that performs the suppression operation, it is possible to suppress an increase in circuit elements and is suitable for cost reduction. ..
[7.1 照明光通信装置の構成]
まず、実施の形態7の照明光通信装置の構成について説明する。
[7.1 Configuration of Illuminated Optical Communication Device]
First, the configuration of the illumination optical communication device according to the seventh embodiment will be described.
図50Aは、実施の形態7における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、通信モジュール10とを備える。通信モジュール10は、トランジスタ2と、兼用制御回路1bを備える。 FIG. 50A is a circuit diagram showing a configuration example of the illumination optical communication device according to the seventh embodiment. This illumination optical communication device includes a power supply circuit 52a having a function of making the output a constant current, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, and a communication module 10. The communication module 10 includes a transistor 2 and a combined control circuit 1b.
電源回路52aは、整流ブリッジ62、コンデンサ63、DC−DCコンバータ64、検出抵抗66、定電流フィードバック回路67を備える。定電流フィードバック回路67は、入力抵抗68、増幅器69、コンデンサ70、抵抗71および基準電圧源72を備える。 The power supply circuit 52a includes a rectifier bridge 62, a capacitor 63, a DC-DC converter 64, a detection resistor 66, and a constant current feedback circuit 67. The constant current feedback circuit 67 includes an input resistor 68, an amplifier 69, a capacitor 70, a resistor 71, and a reference voltage source 72.
電源回路52aは、商用電源(例えば、交流100V)を整流ブリッジ62で全波整流
し、コンデンサ63で平滑した後、DC−DCコンバータ64で所望の直流電圧に変換する。DC−DCコンバータ64の出力両端間に平滑コンデンサ65が接続されている。また平滑コンデンサ65と並列に、負荷回路53と、兼用制御回路1bと、トランジスタ2の直列回路が接続されている。
The power supply circuit 52a full-wave rectifies a commercial power supply (for example, AC 100V) with a rectifying bridge 62, smoothes it with a capacitor 63, and then converts it into a desired DC voltage with a DC-DC converter 64. A smoothing capacitor 65 is connected between both ends of the output of the DC-DC converter 64. Further, a load circuit 53, a combined control circuit 1b, and a series circuit of the transistor 2 are connected in parallel with the smoothing capacitor 65.
電源回路52aは、負荷回路53を流れる電流を直接、或いは間接的に検出し、それら電流値を一定にするよう制御する機能を有する。この機能は、図50Aにおいては、負荷回路53の電流を直接検出するための検出抵抗66および定電流フィードバック回路67による。定電流フィードバック回路67は、増幅器69と、増幅器69のプラス入力端子に接続された基準電圧源72と、増幅器69のマイナス入力端子に接続された入力抵抗68と、増幅器69の出力端子と増幅器69のマイナス入力端子間に接続された利得調整用の抵抗71、および位相補償用のコンデンサ70備える。定電流フィードバック回路67は、検出抵抗66の電圧降下と基準電圧源72の電圧との高低を増幅器69で比較し、その差分を増幅し、DC−DCコンバータ64の制御部に帰還する。つまり、検出抵抗66の電圧降下と前記基準電圧が一致するよう、DC−DCコンバータ64に負帰還制御をかけている。また、増幅器69の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗71と入力抵抗68との分圧比で利得が設定され、抵抗71と並列に設けられたコンデンサ70は位相補償のための積分要素として機能する。 The power supply circuit 52a has a function of directly or indirectly detecting the current flowing through the load circuit 53 and controlling the current values to be constant. This function is based on the detection resistor 66 and the constant current feedback circuit 67 for directly detecting the current of the load circuit 53 in FIG. 50A. The constant current feedback circuit 67 includes an amplifier 69, a reference voltage source 72 connected to the positive input terminal of the amplifier 69, an input resistor 68 connected to the negative input terminal of the amplifier 69, an output terminal of the amplifier 69, and an amplifier 69. A resistor 71 for gain adjustment and a capacitor 70 for phase compensation connected between the negative input terminals of the above are provided. The constant current feedback circuit 67 compares the voltage drop of the detection resistor 66 with the voltage of the reference voltage source 72 with the amplifier 69, amplifies the difference, and feeds it back to the control unit of the DC-DC converter 64. That is, the DC-DC converter 64 is subjected to negative feedback control so that the voltage drop of the detection resistor 66 and the reference voltage match. Further, the gain is set by the voltage division ratio between the resistor 71 connected between the inverting input terminal and the output terminal of the amplifier 69 and the input resistor 68, and the capacitor 70 provided in parallel with the resistor 71 is integrated for phase compensation. Acts as an element.
平滑コンデンサ65は、電源回路52aの出力間に接続され、電源回路52aの出力を平滑する。 The smoothing capacitor 65 is connected between the outputs of the power supply circuit 52a and smoothes the output of the power supply circuit 52a.
負荷回路53は、電源回路52aの出力間に、直列接続された複数の発光ダイオードを含み、電源回路の出力が供給される。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。 The load circuit 53 includes a plurality of light emitting diodes connected in series between the outputs of the power supply circuit 52a, and the output of the power supply circuit is supplied. The plurality of light emitting diodes are light sources that emit illumination light.
トランジスタ2は、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor)であり、負荷回路53と直列に接続される。このトランジスタ2は、照明
光の変調動作と、光源(つまり負荷回路53)を流れる電流の抑制動作とに用いられる。ここで、変調動作は、照明光の変調であり、トランジスタ2において電源回路52aから負荷回路53に供給される電流を断続することによる。また、抑制動作は、光源およびトランジスタ2を流れる電流が電流設定値を超えないように抑制することをいう。
The transistor 2 is, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect).
Transistor), which is connected in series with the load circuit 53. The transistor 2 is used for the modulation operation of the illumination light and the suppression operation of the current flowing through the light source (that is, the load circuit 53). Here, the modulation operation is the modulation of the illumination light, by interrupting the current supplied from the power supply circuit 52a to the load circuit 53 in the transistor 2. Further, the suppression operation means suppressing the current flowing through the light source and the transistor 2 so as not to exceed the current set value.
兼用制御回路1bは、照明光の変調動作と光源を流れる電流の抑制動作とをトランジスタ2に兼用させる。そのため、兼用制御回路1bは、信号発生回路SG、スイッチSW、基準源4、制御回路6、抵抗R5、抵抗R6および増幅器7を備える。 The combined control circuit 1b causes the transistor 2 to perform both the modulation operation of the illumination light and the suppression operation of the current flowing through the light source. Therefore, the combined control circuit 1b includes a signal generation circuit SG, a switch SW, a reference source 4, a control circuit 6, a resistor R5, a resistor R6, and an amplifier 7.
信号発生回路SGは、照明光を変調するためにトランジスタ2のオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する。通信信号は、トランジスタ2のゲートに直接入力されるのではなく、スイッチSWおよび増幅器7を介して間接的にトランジスタ2の制御端子に入力され、間接的にトランジスタ2をオンおよびオフする。この通信信号の変調方式は、既に説明した図15と同じでよい。 The signal generation circuit SG generates a binary communication signal that controls the on and off of the transistor 2 in order to modulate the illumination light. The communication signal is not directly input to the gate of the transistor 2, but is indirectly input to the control terminal of the transistor 2 via the switch SW and the amplifier 7, and indirectly turns on and off the transistor 2. The modulation method of this communication signal may be the same as that of FIG. 15 already described.
スイッチSWは、例えば、スイッチングトランジスタであり、そのゲートまたはベースには信号発生回路SGからの2値の通信信号が入力され、通信信号に応じてオンおよびオフする。兼用制御回路1bのうちのスイッチSWおよび信号発生回路SGは、照明光の変調動作を制御する変調制御回路として機能する。なお、スイッチSWは、サイリスタなどのスイッチング素子であってもよい。 The switch SW is, for example, a switching transistor, and a binary communication signal from the signal generation circuit SG is input to its gate or base, and is turned on and off according to the communication signal. The switch SW and the signal generation circuit SG in the combined control circuit 1b function as a modulation control circuit that controls the modulation operation of the illumination light. The switch SW may be a switching element such as a thyristor.
さらに、図50Bを用いて照明光の変調動作について説明する。図50Bは、図50A中の信号発生回路SGの通信信号、スイッチSWおよびトランジスタ2の動作状態を表した真理値表を示す図である。「SG」は通信信号の論理値(ハイレベルまたはローレベル)を、「SW」はスイッチSWの状態(オンまたはオフ)を、「2」はトランジスタ2の状態(オンまたはオフ)を示す。ここでは通信信号は図15の反転4PPM信号であるものとする。 Further, the modulation operation of the illumination light will be described with reference to FIG. 50B. FIG. 50B is a diagram showing a truth table showing the communication signals of the signal generation circuit SG in FIG. 50A, the switch SW, and the operating state of the transistor 2. “SG” indicates the logical value (high level or low level) of the communication signal, “SW” indicates the state of the switch SW (on or off), and “2” indicates the state of the transistor 2 (on or off). Here, it is assumed that the communication signal is the inverted 4PPM signal of FIG.
通信信号がL(ローレベル)であるときは、スイッチSWはオンであり、トランジスタ2はオフであり、光源には電流が流れず消灯する。 When the communication signal is L (low level), the switch SW is on, the transistor 2 is off, no current flows through the light source, and the light is turned off.
通信信号がH(ハイレベル)であるときは、スイッチSWはオフであり、トランジスタ2はオンであり、光源には電流が流れて点灯する。このように、2値の通信信号によるトランジスタ2のオンおよびオフにより、照明光が変調される。 When the communication signal is H (high level), the switch SW is off, the transistor 2 is on, and a current flows through the light source to light it. In this way, the illumination light is modulated by turning on and off the transistor 2 by the binary communication signal.
続けて、光源を流れる電流の抑制動作について説明する。図50B中の「*ON」の表記は次の意味である。すなわち、トランジスタ2は、完全オンの状態になるとは限らず、増幅器7のプラス入力端子とマイナス入力端子との間の誤差に応じて動的に完全オンあるいは不完全オンの状態になる。不完全オンの程度(つまりトランジスタ2のソース−ドレイン間抵抗の大きさ)は、上記の誤差に応じて定まる。これにより、トランジスタ2を流れる電流(つまり光源を流れる電流)は、電流設定値を超えないように抑制される。この電流設定値は、増幅器7のプラス入力端子に入力される基準値に応じて定まる。 Next, the operation of suppressing the current flowing through the light source will be described. The notation of "* ON" in FIG. 50B has the following meaning. That is, the transistor 2 is not always in a completely on state, but is dynamically turned in a completely on or incompletely on state according to an error between the positive input terminal and the negative input terminal of the amplifier 7. The degree of incomplete turning (that is, the magnitude of the source-drain resistance of the transistor 2) is determined according to the above error. As a result, the current flowing through the transistor 2 (that is, the current flowing through the light source) is suppressed so as not to exceed the current set value. This current set value is determined according to the reference value input to the positive input terminal of the amplifier 7.
この抑制動作は、兼用制御回路1bのうちの信号発生回路SGおよびスイッチSWを除く回路部分による。すなわち、兼用制御回路1bのうちの基準源4、制御回路6、抵抗R5、抵抗R6および増幅器7は、トランジスタ2に抑制動作をさせる電流抑制回路として機能する。 This suppression operation is performed by the circuit portion of the combined control circuit 1b excluding the signal generation circuit SG and the switch SW. That is, the reference source 4, the control circuit 6, the resistor R5, the resistor R6, and the amplifier 7 in the combined control circuit 1b function as a current suppression circuit that causes the transistor 2 to perform a suppression operation.
基準源4は、増幅器7のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源である負荷回路53を流れる電流の上限(電流設定値)を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、基準源4は、基準値を固定値として出力してもよいし、信号発生回路SGが発生する通信信号の配列パターン(例えばビットパターン)に応じて可変の基準値
を出力してもよい。
The reference source 4 outputs a reference value to the positive input terminal of the amplifier 7. The reference value defines an upper limit (current set value) of the current flowing through the load circuit 53 which is a light source. For example, the reference value is proportional to the current set value. Further, the reference source 4 may output a reference value as a fixed value, or may output a variable reference value according to an arrangement pattern (for example, a bit pattern) of a communication signal generated by the signal generation circuit SG. ..
抵抗R3は、負荷回路53を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。抵抗R3のソース側端子は、増幅器5のマイナス入力端子に接続される。 The resistor R3 is a source resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the load circuit 53. The source side terminal of the resistor R3 is connected to the negative input terminal of the amplifier 5.
増幅器7は、プラス入力端子に、分圧用の抵抗R5、R6を介して基準源4が接続され、マイナス入力端子にトランジスタ2のソースが接続される。増幅器7は、通信信号が点灯および消灯のうちの点灯を指示しているとき、光源を流れる電流が電流設定値を超えないようにトランジスタ2へのゲート信号またはベース信号のレベルを決定する。具体的には、増幅器7は、基準値と抵抗R3で検出された電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ2のゲートに出力する。 In the amplifier 7, the reference source 4 is connected to the positive input terminal via the voltage dividing resistors R5 and R6, and the source of the transistor 2 is connected to the negative input terminal. The amplifier 7 determines the level of the gate signal or the base signal to the transistor 2 so that the current flowing through the light source does not exceed the current set value when the communication signal is instructed to turn on or off. Specifically, the amplifier 7 amplifies the difference between the reference value and the current value detected by the resistor R3, and outputs the amplified signal to the gate of the transistor 2.
制御回路6は、基準源4から可変の基準値を出力させるために、通信信号の配列パターンに応じて基準源4の基準値を変更する制御を行う。例えば、制御回路6は、通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき前記基準値を第1の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第1の比率より大きい第2の比率のとき前記基準値を前記第1の値より小さい第2の値にする。このとき、制御回路6は、通信信号の部分的なオン・デューティ比に反比例するように、基準値を変更してもよい。「部分的なオン・デューティ比」は、例えば、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、通信信号のうちの直近のnビットの移動平均値で代用してもよい。こうすれば、負荷回路53を流れる電流に発生するオーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。 The control circuit 6 controls to change the reference value of the reference source 4 according to the arrangement pattern of the communication signal in order to output a variable reference value from the reference source 4. For example, the control circuit 6 calculates a partial on-duty ratio of the communication signal, and when the calculated partial on-duty ratio is the first ratio, sets the reference value as the first value and partially When the on-duty ratio is a second ratio larger than the first ratio, the reference value is set to a second value smaller than the first value. At this time, the control circuit 6 may change the reference value so as to be inversely proportional to the partial on-duty ratio of the communication signal. The "partial on-duty ratio" is, for example, the ratio of the on-duty period to the total period of the latest off-duty period and the on-duty period immediately before the off-duty period. Alternatively, the "partial on-duty ratio" may be replaced by the moving average of the most recent n bits of the communication signal. In this way, overshoot suppression can be made more appropriate when the magnitude of the overshoot generated in the current flowing through the load circuit 53 depends on the partial on-duty ratio.
なお、図50Aにおいて、基準源4が固定の基準値を出力する場合、兼用制御回路1bは、制御回路6を備えなくてもよい。 In FIG. 50A, when the reference source 4 outputs a fixed reference value, the combined control circuit 1b does not have to include the control circuit 6.
[7.2 照明光通信装置の動作]
以上のように構成された照明光通信装置の動作についてシミュレーション結果を用いて説明する。
[7.2 Operation of Illuminated Optical Communication Device]
The operation of the illumination optical communication device configured as described above will be described using simulation results.
図51〜図54は、図50Aの兼用制御回路1bをシミュレーションした結果を示す。 51 to 54 show the results of simulating the combined control circuit 1b of FIG. 50A.
図51は、図50Aの回路例に対する第1のシミュレーション結果を示す図である。図51では、オン・デューティ比が60%、75%、90%、100%の時のLED電流と出力電圧波形を示す。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ65の容量を20uFとし、スイッチSWを駆動する変調信号(つまり通信信号)の周波数を2.4kHzしている。同図に示すように、オン・デューティ比に関わらず、LED電流のオーバーシュートが抑制されているのが分かる。また、電圧波形も変動するが電流の変動ほど激しくはなく、LED負荷の動作抵抗が低いことを伺わせる。 FIG. 51 is a diagram showing a first simulation result for the circuit example of FIG. 50A. FIG. 51 shows LED current and output voltage waveforms when the on-duty ratio is 60%, 75%, 90%, and 100%. In this simulation, the capacitance of the smoothing capacitor 65 is 20 uF, and the frequency of the modulation signal (that is, the communication signal) that drives the switch SW is 2.4 kHz. As shown in the figure, it can be seen that the overshoot of the LED current is suppressed regardless of the on-duty ratio. In addition, the voltage waveform also fluctuates, but it is not as violent as the current fluctuation, suggesting that the operating resistance of the LED load is low.
信号発生器SGからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、兼用制御回路1bの最適な電流設定値を求めた結果を図52に示す。図52は、図50Aの回路例に対する第2のシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションでも、平滑コンデンサ65の容量を20uFとし、スイッチSWを駆動する変調信号の周波数を2.4kHzしている。図52において、横軸のオン・デューティ比に応じて、電流設定値を図示したように可変すれば、オーバーシュートによるLED電流の変動値が抑制され、また平均値はトランジスタ2を断続しない場合の値に維持できる。なお、図中の変動幅は、変調された矩形波状のLED電流波形のオーバーシュート分を表している。LED電流の平均値は、オン・デュー
ティに関わらずほぼ一定となるので、照明光の明るさもオン・デューティに関わらずほぼ一定に維持される。また、変動幅が小さいことから、LED電流波形のオーバーシュートも抑えられてほぼ矩形波となるので、受信装置の受信エラーを防ぐことができる。なお、オン・デューティ100%(変調なし)で多少の変動が見られるが、変調を加えない元々の
波形に存在する高周波リップルによるものである。
FIG. 52 shows the result of obtaining the optimum current set value of the combined control circuit 1b according to the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generator SG. FIG. 52 is a diagram showing a second simulation result for the circuit example of FIG. 50A. Also in this simulation, the capacitance of the smoothing capacitor 65 is set to 20 uF, and the frequency of the modulated signal for driving the switch SW is set to 2.4 kHz. In FIG. 52, if the current set value is changed as shown in the figure according to the on-duty ratio on the horizontal axis, the fluctuation value of the LED current due to overshoot is suppressed, and the average value is the case where the transistor 2 is not interrupted. Can be maintained at a value. The fluctuation width in the figure represents the overshoot of the modulated rectangular wavy LED current waveform. Since the average value of the LED current is substantially constant regardless of the on-duty, the brightness of the illumination light is also maintained to be substantially constant regardless of the on-duty. Further, since the fluctuation range is small, the overshoot of the LED current waveform is suppressed and the wave becomes a substantially rectangular wave, so that a reception error of the receiving device can be prevented. Although some fluctuation is seen at 100% on-duty (no modulation), it is due to the high frequency ripple existing in the original waveform without modulation.
図53は、図50Aの回路例に対する第3のシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションでも、平滑コンデンサ65の容量を20uFとし、スイッチSWを駆動する変調信号の周波数を2.4kHzしている。図53において、横軸のオン・デューティ比に応じて、出力電圧のピーク値と平均値はほぼ同じ値をとり、変動幅も小さく範囲に収まっている。 FIG. 53 is a diagram showing a third simulation result for the circuit example of FIG. 50A. Also in this simulation, the capacitance of the smoothing capacitor 65 is set to 20 uF, and the frequency of the modulated signal for driving the switch SW is set to 2.4 kHz. In FIG. 53, the peak value and the average value of the output voltage take substantially the same value according to the on-duty ratio on the horizontal axis, and the fluctuation range is small and falls within the range.
さらに、兼用制御回路1bの回路損失を図54に示す。図54は、図50Aの回路例に対する第4のシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの条件は図52、図53と同じである。縦軸は兼用制御回路1bにおける回路損失を示す。図54においてオン・デューティ比50%〜90%において、つまり、変調動作をしている場合の回路損失が低い値に収まっていることが分かる。 Further, the circuit loss of the combined control circuit 1b is shown in FIG. 54. FIG. 54 is a diagram showing a fourth simulation result for the circuit example of FIG. 50A. The simulation conditions are the same as those in FIGS. 52 and 53. The vertical axis shows the circuit loss in the combined control circuit 1b. In FIG. 54, it can be seen that the circuit loss at the on-duty ratio of 50% to 90%, that is, during the modulation operation, is within a low value.
[7.3 通信モジュール10の構成例]
次に、着脱可能な通信モジュール10について説明する。
[7.3 Configuration example of communication module 10]
Next, the detachable communication module 10 will be described.
図50Aにおいて通信モジュール10は、端子T1およびT2を介して負荷回路53の一端と電源回路52aの一端とに接続されている。端子T1およびT2は、端子台またはコネクタであってもよい。このように通信モジュール10は、端子T1およびT2に着脱可能である。 In FIG. 50A, the communication module 10 is connected to one end of the load circuit 53 and one end of the power supply circuit 52a via terminals T1 and T2. Terminals T1 and T2 may be terminal blocks or connectors. In this way, the communication module 10 can be attached to and detached from the terminals T1 and T2.
端子T1およびT2には、通信モジュール10の代わりにショート線を接続することができる。図50Aにおいて、端子T1およびT2に、通信モジュール10の代わりにショート線を接続した装置は、可視光通信機能を有しない照明装置として機能する。 A short wire can be connected to the terminals T1 and T2 instead of the communication module 10. In FIG. 50A, a device in which a short wire is connected to terminals T1 and T2 instead of the communication module 10 functions as a lighting device having no visible light communication function.
図50Aのような構成によれば、既設の光通信機能を持たない照明器具に搭載された電源回路およびLED光源をそのまま利用し、簡単な回路部位(つまり通信モジュール10)を後付で追加することにより光通信機能を付加することができる。 According to the configuration as shown in FIG. 50A, the power supply circuit and the LED light source mounted on the existing lighting fixture having no optical communication function are used as they are, and a simple circuit part (that is, the communication module 10) is added later. This makes it possible to add an optical communication function.
以上説明してきたように、実施の形態7の照明光通信装置における兼用制御回路1bは、照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とをトランジスタ2に兼用させる制御を行う。 As described above, the dual-purpose control circuit 1b in the illumination optical communication device of the seventh embodiment controls the transistor 2 to simultaneously perform the illumination light modulation operation and the current suppression operation of the light source.
これによれば、抑制動作により電流波形の立ち上がりに生じるオーバーシュートを抑制するので、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。また、トランジスタ2は、上記の変調動作をするスイッチ素子、および、抑制動作をする電流抑制素子として兼用されるので、回路素子の増加を抑えることができる。 According to this, since the overshoot that occurs at the rising edge of the current waveform is suppressed by the suppression operation, there is an effect that a reception error of the receiving device is unlikely to occur. Further, since the transistor 2 is also used as the switch element that performs the above-mentioned modulation operation and the current suppression element that performs the suppression operation, it is possible to suppress an increase in the number of circuit elements.
なお、兼用制御回路1bは、通信信号に従って、トランジスタ2のゲートまたはベースに入力されるゲート信号またはベース信号を生成することによって、トランジスタ2に変調動作を実行させ、通信信号が点灯および消灯のうちの点灯を指示しているとき、光源を流れる電流が電流設定値を超えないようにゲート信号またはベース信号のレベルを決定してもよい。 The combined control circuit 1b causes the transistor 2 to execute a modulation operation by generating a gate signal or a base signal input to the gate or base of the transistor 2 according to the communication signal, and the communication signal is turned on or off. The level of the gate signal or base signal may be determined so that the current flowing through the light source does not exceed the current set value when instructing the lighting of.
また、前記兼用制御回路1bは、光源を流れる電流の大きさを検出する電流検出回路(つまり抵抗R3)と、電流設定値に対応する基準値を出力する基準源4と、前記電流の大きさと前記基準値とが入力される2つの入力端子を有し、前記2つの入力端子間の誤差を増幅し、増幅した信号をゲート信号またはベース信号として出力する増幅器7と、2つの入力端子の少なくとも一方に結合され、通信信号が消灯を指示しているときに、誤差を実質的に0にするスイッチ回路(例えばスイッチSW)とを備えていてもよい。ここで、誤差を実質的に0にするというのは、誤差が増幅器7の出力をローレベルにする値をいう。誤差を実質的に0にするというのは、例えば、マイナス入力端子とプラス入力端子とが同電位であってもよく、マイナス入力端子がプラス入力端子よりも高い電位であってもよい。 Further, the combined control circuit 1b includes a current detection circuit (that is, a resistor R3) that detects the magnitude of the current flowing through the light source, a reference source 4 that outputs a reference value corresponding to the current set value, and the magnitude of the current. An amplifier 7 having two input terminals to which the reference value is input, amplifying an error between the two input terminals, and outputting the amplified signal as a gate signal or a base signal, and at least two input terminals. It may be provided with a switch circuit (for example, a switch SW) that is coupled to one side and makes the error substantially zero when the communication signal indicates that the light is turned off. Here, setting the error to substantially 0 means a value at which the error lowers the output of the amplifier 7. To make the error substantially 0, for example, the negative input terminal and the positive input terminal may have the same potential, and the negative input terminal may have a higher potential than the positive input terminal.
また、上記のスイッチ回路は、スイッチトランジスタ(例えばスイッチSW)を有し、スイッチトランジスタは、通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、2つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子のレベルを実質的に接地レベルにするようにしてもよい。ここで、実質的に接地レベルというのは、上記の誤差を実質的に0にするようなレベル、言い換えれば、増幅器7の出力をローレベルにするようなレベルをいう。例えば、実質的に接地レベルというのは、接地レベル(つまり0V)であってもよいし、接地レベルでなくてもマイナス入力端子と同じレベルまたは低いレベルであってもよい。 Further, the above-mentioned switch circuit has a switch transistor (for example, a switch SW), and the switch transistor becomes the reference value of the two input terminals by conducting the communication signal when the communication signal is instructed to turn off. The level of the corresponding input terminal may be substantially set to the ground level. Here, the substantially ground level means a level at which the above error is substantially zero, in other words, a level at which the output of the amplifier 7 is substantially at a low level. For example, the substantially grounding level may be the grounding level (that is, 0V), or may be the same level or lower than the negative input terminal even if it is not the grounding level.
ここで、スイッチトランジスタ(例えばスイッチSW)の一端は、前記2つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、実質的に接地電位である配線に接続されていてもよい(図50A参照)。 Here, one end of the switch transistor (for example, the switch SW) is connected to the input terminal corresponding to the reference value of the two input terminals, and the other end of the switch transistor is a wiring having a substantially ground potential. It may be connected to (see FIG. 50A).
ここで、兼用制御回路1bは、さらに、基準値に対応する入力端子と前記実質的に接地電位である配線との間に接続された抵抗素子(例えば抵抗17)を備え、スイッチトランジスタ(例えばバルブB2)の一端は、前記2つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子に接続され、スイッチトランジスタの他端は、基準源に接続されていてもよい(図57C参照)。 Here, the dual-purpose control circuit 1b further includes a resistance element (for example, a resistor 17) connected between an input terminal corresponding to a reference value and the wiring having a substantially ground potential, and a switch transistor (for example, a valve). One end of B2) may be connected to the input terminal corresponding to the reference value of the two input terminals, and the other end of the switch transistor may be connected to the reference source (see FIG. 57C).
(実施の形態8)
実施の形態7では、スイッチSWが増幅器7のプラス入力端子に接続された兼用制御回路1bの回路例を示した。これに対して、実施の形態8では、スイッチSWが増幅器7のマイナス入力端子に接続された兼用制御回路1bの回路例について説明する。
(Embodiment 8)
In the seventh embodiment, a circuit example of the dual-purpose control circuit 1b in which the switch SW is connected to the positive input terminal of the amplifier 7 is shown. On the other hand, in the eighth embodiment, a circuit example of the dual-purpose control circuit 1b in which the switch SW is connected to the negative input terminal of the amplifier 7 will be described.
実施の形態8における照明光通信装置の構成は、図50Aの通信モジュール10を除く部分については同じである。以下、異なる点を中心に説明する。 The configuration of the illumination optical communication device in the eighth embodiment is the same except for the communication module 10 of FIG. 50A. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図55は、実施の形態8における兼用制御回路1bを有する通信モジュール10の構成例を示す図である。同図は、図50Aと比べて、スイッチSWがマイナス入力端子に接続されている点と、抵抗R8が追加されている点とが主に異なる。以下異なる点を中心に説明する。 FIG. 55 is a diagram showing a configuration example of the communication module 10 having the combined control circuit 1b according to the eighth embodiment. The figure is mainly different from FIG. 50A in that the switch SW is connected to the negative input terminal and the resistor R8 is added. The differences will be mainly described below.
スイッチSWは、増幅器7の2つの入力端子のうちの、抵抗R3で検出される電流の大きさに対応する入力端子(つまりマイナス入力端子)と、実質的に基準値のレベルをもつ配線(つまり基準源4のプラス側の配線)とに接続される。図55の信号発生回路SGの通信信号、スイッチSWおよびトランジスタ2の動作状態は、図50Bに示した真理値表と同じである。 The switch SW has an input terminal (that is, a negative input terminal) corresponding to the magnitude of the current detected by the resistor R3 of the two input terminals of the amplifier 7, and a wiring having a substantially reference value level (that is, that is). It is connected to the positive side wiring of the reference source 4). The operating states of the communication signal, the switch SW, and the transistor 2 of the signal generation circuit SG of FIG. 55 are the same as the truth table shown in FIG. 50B.
抵抗R8は、スイッチSWがオンのときに基準源4から抵抗R8および抵抗R3を介して接地線(端子T2に繋がる配線)へ流れる電流を制限するための抵抗である。 The resistor R8 is a resistor for limiting the current flowing from the reference source 4 to the ground wire (wiring connected to the terminal T2) via the resistor R8 and the resistor R3 when the switch SW is on.
図55のスイッチSWは、通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、2つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応するマイナス入力端子のレベルを実質的に基準値のレベルにする。ここで、実質的に基準値のレベルにするというのは、上記の誤差を実質的に0にするようなレベル、言い換えれば、増幅器7の出力をローレベルにするようなレベルをいう。例えば、実質的に基準値のレベルというのは、基準値と同じレベルであってもよいし、プラス入力端子よりも高いレベルであってもよい。 The switch SW of FIG. 55 conducts when the communication signal is instructed to turn off, so that the level of the negative input terminal corresponding to the magnitude of the current among the two input terminals is substantially set to a reference value. Make it a level. Here, the level of the reference value is substantially set to a level at which the above error is substantially set to 0, in other words, a level at which the output of the amplifier 7 is set to a low level. For example, the level of the reference value may be substantially the same level as the reference value, or may be a level higher than the positive input terminal.
このように図55の兼用制御回路1bは、通信信号が消灯を指示しているときに、光源を流れる電流の大きさに対応するマイナス入力端子を実質的に基準値のレベルにすることにより、トランジスタ2をオフにする。また、兼用制御回路1bは、通信信号が点灯を指示しているときにトランジスタ2をオンにする。 As described above, the combined control circuit 1b of FIG. 55 substantially sets the negative input terminal corresponding to the magnitude of the current flowing through the light source to the level of the reference value when the communication signal is instructing to turn off. Turn off transistor 2. Further, the combined control circuit 1b turns on the transistor 2 when the communication signal indicates lighting.
これにより兼用制御回路1bはトランジスタ2に変調動作をさせることができる。 As a result, the combined control circuit 1b can cause the transistor 2 to perform a modulation operation.
以上のように構成された実施の形態8における照明光通信装置の動作についてシミュレーション結果を用いて説明する。 The operation of the illumination optical communication device according to the eighth embodiment configured as described above will be described with reference to the simulation results.
図56は、図55の回路例に対する第1のシミュレーション結果を示す図である。図56では、オン・デューティ比が60%、75%、90%、100%の時のLED電流と出力電圧波形を示す。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ65の容量を20uFとし、スイッチSWを駆動する変調信号(つまり通信信号)の周波数を2.4kHzしている。同図は、図51と類似の結果を示しており、オン・デューティ比に関わらず、LED電流のオーバーシュートが抑制されているのが分かる。また、電圧波形も変動するが電流の変動ほど激しくはなく、LED負荷の動作抵抗が低いことを伺わせる。 FIG. 56 is a diagram showing a first simulation result for the circuit example of FIG. 55. FIG. 56 shows LED current and output voltage waveforms when the on-duty ratio is 60%, 75%, 90%, 100%. In this simulation, the capacitance of the smoothing capacitor 65 is 20 uF, and the frequency of the modulation signal (that is, the communication signal) that drives the switch SW is 2.4 kHz. The figure shows a result similar to that of FIG. 51, and it can be seen that the overshoot of the LED current is suppressed regardless of the on-duty ratio. In addition, the voltage waveform also fluctuates, but it is not as violent as the fluctuation of the current, suggesting that the operating resistance of the LED load is low.
以上説明してきたように、実施の形態8の照明光通信装置における兼用制御回路1bは、照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とをトランジスタ2に兼用させる制御を行う。 As described above, the dual-purpose control circuit 1b in the illumination optical communication device of the eighth embodiment controls the transistor 2 to perform the modulation operation of the illumination light and the suppression operation of the current flowing through the light source.
スイッチ回路(つまりスイッチングトランジスタであるスイッチSW)は、通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、2つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応する入力端子のレベルを実質的に前記基準値のレベルにする。 The switch circuit (that is, the switch SW which is a switching transistor) conducts when the communication signal is instructed to turn off, so that the level of the input terminal corresponding to the magnitude of the current among the two input terminals is substantially adjusted. The level of the reference value is set.
これによれば、兼用制御回路1bは、通信信号が消灯を指示しているときに、トランジスタ2をオフにする。これにより兼用制御回路1bは、トランジスタ2に変調動作をさせることができる。 According to this, the dual-purpose control circuit 1b turns off the transistor 2 when the communication signal indicates that the light is turned off. As a result, the combined control circuit 1b can cause the transistor 2 to perform a modulation operation.
また、スイッチトランジスタ(図55のスイッチSWまたは図57AのバルブB2)の一端は、前記2つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、実質的に基準値のレベルをもつ配線に接続されていてもよい。 Further, one end of the switch transistor (switch SW in FIG. 55 or valve B2 in FIG. 57A) is connected to an input terminal corresponding to the magnitude of the current among the two input terminals, and the other end of the switch transistor is connected. , It may be connected to a wiring having substantially a reference value level.
(実施の形態9)
実施の形態9では、兼用制御回路1bのいくつかの構成例について説明する。
(Embodiment 9)
In the ninth embodiment, some configuration examples of the combined control circuit 1b will be described.
実施の形態9における照明光通信装置の構成は、図50Aの通信モジュール10を除く部分については同じである。以下、異なる点を中心に説明する。 The configuration of the illumination optical communication device according to the ninth embodiment is the same except for the communication module 10 of FIG. 50A. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図57Aは、実施の形態9における兼用制御回路1bを含む通信モジュールの構成例を示す図である。 FIG. 57A is a diagram showing a configuration example of a communication module including the combined control circuit 1b according to the ninth embodiment.
図57Aの通信モジュール10は、トランジスタ2と兼用制御回路1bとを備える。兼用制御回路1bは、信号発生回路SG、バルブB1、バルブB2、抵抗R3、抵抗R8、増幅器7、抵抗9a、抵抗11r、コンデンサ12c、増幅器13a、抵抗14、コンデンサ15およびインバータ16を備える。 The communication module 10 of FIG. 57A includes a transistor 2 and a combined control circuit 1b. The combined control circuit 1b includes a signal generation circuit SG, a valve B1, a valve B2, a resistor R3, a resistor R8, an amplifier 7, a resistor 9a, a resistor 11r, a capacitor 12c, an amplifier 13a, a resistor 14, a capacitor 15 and an inverter 16.
兼用制御回路1bのうちの信号発生回路SG、バルブB1、バルブB2およびインバータ16を有する回路部分は、トランジスタ2に変調動作をさせる変調制御回路として機能する。 The circuit portion of the combined control circuit 1b having the signal generation circuit SG, the valve B1, the valve B2, and the inverter 16 functions as a modulation control circuit for causing the transistor 2 to perform a modulation operation.
信号発生回路SGは、既に説明したので省略する。 Since the signal generation circuit SG has already been described, it will be omitted.
バルブB1は、例えば、スイッチングトランジスタ、サイリスタ等のスイッチング素子でよく、制御端子に入力される制御信号に応じて開または閉、つまり、非導通または導通の状態になる。バルブB1の制御端子には信号発生回路SGからの通信信号が入力される。 The valve B1 may be, for example, a switching element such as a switching transistor or a thyristor, and is opened or closed, that is, in a non-conducting or conductive state according to a control signal input to the control terminal. A communication signal from the signal generation circuit SG is input to the control terminal of the valve B1.
バルブB2は、バルブB1と同じ素子でよい。バルブB2の制御端子には信号発生回路SGからインバータ16を介して反転された通信信号が入力される。バルブB2は、増幅器7の2つの入力端子のうちの、光源を流れる電流の大きさに対応するマイナス入力端子と、実質的に基準値のレベルをもつ配線(つまり定電圧源4aのプラス側配線)とに接続される。 The valve B2 may be the same element as the valve B1. An inverted communication signal is input from the signal generation circuit SG to the control terminal of the valve B2 via the inverter 16. The bulb B2 has a negative input terminal corresponding to the magnitude of the current flowing through the light source of the two input terminals of the amplifier 7, and a wiring having a substantially reference value level (that is, a positive side wiring of the constant voltage source 4a). ) And is connected.
ここで、バルブB1、バルブB2、トランジスタ2の動作状態について図57Bを用いて説明する。図57Bは、図57A中の信号発生回路SGからの通信信号、バルブB1、B2およびトランジスタ2の動作状態を表す真理値表を示す図である。「SG」は通信信号の論理値(ハイレベルまたはローレベル)を、「B1」はバルブB1の状態(オンまたはオフ)を、「B2」はバルブB2の状態(オンまたはオフ)を、「2」はトランジスタ2の状態(オンまたはオフ)を示す。通信信号がL(ローレベル)であるとき、バルブB1、バルブB2、トランジスタ2は、それぞれオフ、オン、オフであり、光源には電流が流れず消灯する。つまり、バルブB2は、通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、2つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応するマイナス入力端子のレベルを実質的に基準値のレベルにする。これにより増幅器7の出力信号がローレベルになりトランジスタ2はオフになる。 Here, the operating states of the valve B1, the valve B2, and the transistor 2 will be described with reference to FIG. 57B. FIG. 57B is a diagram showing a truth table showing the communication signals from the signal generation circuit SG in FIG. 57A and the operating states of the valves B1, B2 and the transistor 2. "SG" is the logical value (high level or low level) of the communication signal, "B1" is the state of valve B1 (on or off), "B2" is the state of valve B2 (on or off), and "2". Indicates the state (on or off) of the transistor 2. When the communication signal is L (low level), the bulb B1, the bulb B2, and the transistor 2 are off, on, and off, respectively, and no current flows through the light source and the light is turned off. That is, the valve B2 conducts when the communication signal is instructed to turn off, so that the level of the negative input terminal corresponding to the magnitude of the current among the two input terminals is substantially set to the level of the reference value. To. As a result, the output signal of the amplifier 7 becomes low level and the transistor 2 is turned off.
通信信号がH(ハイレベル)であるとき、バルブB1、バルブB2、トランジスタ2は、それぞれオン、オフ、オンであり、光源には電流が流れ点灯する。 When the communication signal is H (high level), the bulb B1, the bulb B2, and the transistor 2 are on, off, and on, respectively, and a current flows through the light source to light the light source.
これにより、2値の通信信号に応じたトランジスタ2のオンおよびオフにより、照明光が変調される。 As a result, the illumination light is modulated by turning on and off the transistor 2 according to the binary communication signal.
また、兼用制御回路1bのうちの部分信号発生回路SG、バルブB1、バルブB2およびインバータ16を除く回路部分は、トランジスタ2に光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路として機能する。 Further, the circuit portion of the combined control circuit 1b excluding the partial signal generation circuit SG, the bulb B1, the bulb B2, and the inverter 16 functions as a current suppression circuit that suppresses the current flowing through the light source in the transistor 2.
抵抗R3は、トランジスタ2を流れる電流、つまり光源である負荷回路53を流れる電流の大きさを検出するための抵抗である。 The resistor R3 is a resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the transistor 2, that is, the current flowing through the load circuit 53 which is a light source.
抵抗R8は、バルブB2がオンのときに定電圧源4aから抵抗R8および抵抗R3を介して接地線に流れる電流を制限するための抵抗である。 The resistor R8 is a resistor for limiting the current flowing from the constant voltage source 4a to the ground wire through the resistor R8 and the resistor R3 when the valve B2 is on.
抵抗9aおよび抵抗11rは、可変の基準源として機能する回路である。すなわち、抵抗9aおよび抵抗11rは、バルブB1がオンのときに、兼用制御回路1bに印加される電圧の大きさを検出する。つまり、バルブB1と抵抗11rの接続点の電圧は、兼用制御回路1bに印加される電圧の大きさを示し、増幅器13a(ここでは増幅器13aはバッファとして機能する)を介して増幅器7のプラス入力端子に基準値として入力される。兼用制御回路1bに
印加される電圧は、例えば、図51または図56の出力電圧のようにオン・デューティに応じて変化する。図57Aでは、兼用制御回路1bに印加される電圧を、可変の基準値として、増幅器7のプラス入力端子に入力している。この可変の基準値により、トランジスタ2に流れる電流の上限を示す電流設定値を出力電圧およびオン・デューティに応じた適切な値にすることができる。
The resistors 9a and 11r are circuits that function as variable reference sources. That is, the resistors 9a and 11r detect the magnitude of the voltage applied to the combined control circuit 1b when the valve B1 is on. That is, the voltage at the connection point between the valve B1 and the resistor 11r indicates the magnitude of the voltage applied to the combined control circuit 1b, and the positive input of the amplifier 7 via the amplifier 13a (here, the amplifier 13a functions as a buffer). It is input to the terminal as a reference value. The voltage applied to the combined control circuit 1b changes depending on the on-duty, for example, the output voltage of FIG. 51 or FIG. 56. In FIG. 57A, the voltage applied to the combined control circuit 1b is input to the positive input terminal of the amplifier 7 as a variable reference value. With this variable reference value, the current set value indicating the upper limit of the current flowing through the transistor 2 can be set to an appropriate value according to the output voltage and the on-duty.
定電圧源4aは、基準値以上の定電圧を発生する。 The constant voltage source 4a generates a constant voltage equal to or higher than the reference value.
抵抗11rおよびコンデンサ12cはフィルタとして機能し、増幅器13aはインピーダンス整合用のバッファとして機能する。抵抗14およびコンデンサ15はノイズカット用のフィルタとして機能する。 The resistor 11r and the capacitor 12c function as a filter, and the amplifier 13a functions as a buffer for impedance matching. The resistor 14 and the capacitor 15 function as a noise cut filter.
以上のように、図57Aの兼用制御回路1bでは、バルブB2(例えばスイッチトランジスタ)は、前記通信信号が消灯を指示しているとき(通信信号がLのとき)に、光源を流れる電流の大きさに対応するマイナス入力端子を実質的に基準値のレベルにすることにより、トランジスタをオフにする。これにより兼用制御回路1bは、トランジスタ2に変調動作をさせることができる。 As described above, in the combined control circuit 1b of FIG. 57A, the valve B2 (for example, the switch transistor) has a large current flowing through the light source when the communication signal is instructed to turn off (when the communication signal is L). The transistor is turned off by making the corresponding negative input terminal substantially at the reference level. As a result, the combined control circuit 1b can cause the transistor 2 to perform a modulation operation.
次に、兼用制御回路1bの変形例について説明する。 Next, a modification of the combined control circuit 1b will be described.
図57Cは、実施の形態9における兼用制御回路1bを含む通信モジュールの変形例を示す図である。また、図57Dは、図57C中の信号発生回路SGからの通信信号、バルブB1、B2およびトランジスタ2の状態を示す真理値表を示す図である。 FIG. 57C is a diagram showing a modified example of the communication module including the combined control circuit 1b according to the ninth embodiment. Further, FIG. 57D is a diagram showing a truth table showing the communication signals from the signal generation circuit SG in FIG. 57C, the states of the valves B1, B2, and the transistor 2.
図57Cの兼用制御回路1bは、図57Aと比べてバルブB2の接続位置が異なる点と、抵抗17が追加された点と、定電圧源4a、インバータ16および抵抗R8が削除された点とが異なっている。以下異なる点を中心に説明する。 In the combined control circuit 1b of FIG. 57C, the connection position of the valve B2 is different from that of FIG. 57A, the resistor 17 is added, and the constant voltage source 4a, the inverter 16 and the resistor R8 are deleted. It's different. The differences will be mainly described below.
バルブB2は、増幅器7の2つの入力端子のうちの基準値に対応するプラス入力端子と、増幅器13aの出力端子とに接続され、通信信号が消灯を指示しているとき(通信信号がLのとき)はオフであることにより、2つの入力端子のうちの基準値に対応するプラス入力端子のレベルを、抵抗17を介して実質的に接地レベルにする。つまり、通信信号が消灯を指示しているとき(通信信号がLのとき)は、2つの入力端子の誤差が実質0になり、トランジスタ2がオフになる。 The valve B2 is connected to the positive input terminal corresponding to the reference value of the two input terminals of the amplifier 7 and the output terminal of the amplifier 13a, and when the communication signal is instructing to turn off (the communication signal is L). When) is off, the level of the positive input terminal corresponding to the reference value of the two input terminals is substantially set to the ground level via the resistor 17. That is, when the communication signal is instructed to turn off (when the communication signal is L), the error between the two input terminals becomes substantially zero, and the transistor 2 is turned off.
一方、通信信号が点灯を指示しているとき(通信信号がHのとき)は、図57Aと同様に、トランジスタ2は導通し、かつ電流抑制素子として機能する。 On the other hand, when the communication signal indicates lighting (when the communication signal is H), the transistor 2 conducts and functions as a current suppression element, as in FIG. 57A.
次に、兼用制御回路1bの他の変形例について説明する。 Next, another modification of the combined control circuit 1b will be described.
図57Eは、実施の形態9における兼用制御回路1bを含む通信モジュールの他の変形例を示す図である。図57Fは、図57E中の信号発生回路SGからの通信信号、バルブB1、B2、トランジスタ22、バイポーラトランジスタ20の状態を示す真理値表を示す図である。 FIG. 57E is a diagram showing another modification of the communication module including the combined control circuit 1b according to the ninth embodiment. FIG. 57F is a diagram showing a truth table showing the states of the communication signal from the signal generation circuit SG in FIG. 57E, the valves B1 and B2, the transistor 22, and the bipolar transistor 20.
図57Eは、図57Aと比べて、抵抗R3、R8、トランジスタ2、増幅器7の代わりに、バイポーラトランジスタ20、21、トランジスタ22、バッファ23b、バッファ24b、抵抗26を備える点が異なっている。以下、異なる点を主に説明する。 FIG. 57E is different from FIG. 57A in that it includes bipolar transistors 20, 21, transistors 22, buffers 23b, buffers 24b, and resistors 26 instead of the resistors R3, R8, transistors 2, and amplifier 7. The differences will be mainly described below.
バイポーラトランジスタ20および21は、カレントミラー回路を構成し、図57Aまたは図57Bのトランジスタ2と同じ機能を果たす。すなわち、通信信号が消灯を指示しているとき(通信信号がLのとき)は、トランジスタ22がオフになり、カレントミラーのミラー側のトランジスタ21のベース信号を実質0V(または0A)になり、バイポーラトランジスタ20がオフになる。このとき、バルブB1、B2は開いており(オフであり)、無駄な電流を流さない。また、通信信号が点灯を指示しているとき(通信信号がH)は、バルブB1、B2は閉じており(オンであり)、トランジスタ22もオンである。このとき、増幅器13aの出力端子からの基準値は、バルブB2、抵抗25を介してバイポーラトランジスタ20のベースにベース信号として供給される。これにより、バイポーラトランジスタ20は、基準値に対応する電流設定値を超えないようにバイポーラトランジスタ20を流れる電流を抑制する。 The bipolar transistors 20 and 21 constitute a current mirror circuit and perform the same function as the transistor 2 of FIG. 57A or FIG. 57B. That is, when the communication signal is instructed to turn off (when the communication signal is L), the transistor 22 is turned off, and the base signal of the transistor 21 on the mirror side of the current mirror becomes substantially 0V (or 0A). The bipolar transistor 20 is turned off. At this time, the valves B1 and B2 are open (off) so that unnecessary current does not flow. When the communication signal indicates lighting (communication signal is H), the valves B1 and B2 are closed (on), and the transistor 22 is also on. At this time, the reference value from the output terminal of the amplifier 13a is supplied as a base signal to the base of the bipolar transistor 20 via the valve B2 and the resistor 25. As a result, the bipolar transistor 20 suppresses the current flowing through the bipolar transistor 20 so as not to exceed the current set value corresponding to the reference value.
次に、図57Cの兼用制御回路1bをシミュレーションした結果を図58〜図60を用いて説明する。 Next, the results of simulating the combined control circuit 1b of FIG. 57C will be described with reference to FIGS. 58 to 60.
図58は、図57Cの回路例に対する第1のシミュレーション結果を示す図である。図58は、信号発生器SGからの変調信号(つまり通信信号)のオン・デューティ比に応じて、兼用制御回路1bを流れる電流(つまりLED電流と同じ)のピーク値、平均値、変動値(つまり変動幅)を示している。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ65の容量を20uFとし、変調信号の周波数を2.4kHzし、オン・デューティ比を50%〜90%に変化させている。LED電流のピーク値は、図52に示した基準値に対応する電流設定値とほぼ等しい結果となっており、オーバーシュートが抑制されていることを示している。LED電流の平均値は、オン・デューティ比に関わらずほぼ一定、つまり人の見かけ上一定の明るさになっている。LED電流の変動値は、ほぼ0であり、オーバーシュートがほぼ除去されている。 FIG. 58 is a diagram showing a first simulation result for the circuit example of FIG. 57C. FIG. 58 shows a peak value, an average value, and a fluctuation value (that is, the same as the LED current) of the current (that is, the same as the LED current) flowing through the combined control circuit 1b according to the on-duty ratio of the modulated signal (that is, the communication signal) from the signal generator SG. That is, the fluctuation range) is shown. In this simulation, the capacitance of the smoothing capacitor 65 is 20 uF, the frequency of the modulated signal is 2.4 kHz, and the on-duty ratio is changed from 50% to 90%. The peak value of the LED current is substantially equal to the current set value corresponding to the reference value shown in FIG. 52, indicating that the overshoot is suppressed. The average value of the LED current is almost constant regardless of the on-duty ratio, that is, the brightness is apparently constant for humans. The fluctuation value of the LED current is almost 0, and the overshoot is almost eliminated.
図59は、図57Cの回路例に対する第2のシミュレーション結果を示す図である。図59は、オン・デューティ比を変化させたときのLED電流のリップル率(変動率)を示す。シミュレーションの条件は図58と同じである。同図のようにリップル率は2%より小さくなっている。なお、ここに記載したリップル率は、トランジスタ2がオンの期間に流れる、矩形波状のLED電流の変動分を、平均電流値で除したもので、次のように定義している。 FIG. 59 is a diagram showing a second simulation result for the circuit example of FIG. 57C. FIG. 59 shows the ripple rate (volatility) of the LED current when the on-duty ratio is changed. The simulation conditions are the same as in FIG. 58. As shown in the figure, the ripple rate is smaller than 2%. The ripple rate described here is defined as follows by dividing the fluctuation of the rectangular wave-shaped LED current that flows during the period when the transistor 2 is on by the average current value.
リップル率=(電流ピーク値−電流ボトム値)/(2×平均電流値) Ripple rate = (current peak value-current bottom value) / (2 x average current value)
図60は、図57Cの回路例に対する第3のシミュレーション結果を示す図である。図60は、オン・デューティ比を変化させたときの兼用制御回路1bの回路損失(つまり消費電力)を示す。シミュレーションの条件は図58と同じである。同図のように回路損失は、0.5Wよりも低く抑えられている。これは、トランジスタ2を流れる電流をほぼ目標の電流設定値に制御することで、兼用制御回路1bでの余分な電力損の発生を抑えた事による効果である。 FIG. 60 is a diagram showing a third simulation result for the circuit example of FIG. 57C. FIG. 60 shows the circuit loss (that is, power consumption) of the combined control circuit 1b when the on-duty ratio is changed. The simulation conditions are the same as in FIG. 58. As shown in the figure, the circuit loss is suppressed to be lower than 0.5 W. This is an effect of suppressing the occurrence of extra power loss in the combined control circuit 1b by controlling the current flowing through the transistor 2 to a substantially target current set value.
つづいて、図57Eの兼用制御回路1bをシミュレーションした結果を図61〜図63を用いて説明する。 Subsequently, the results of simulating the combined control circuit 1b of FIG. 57E will be described with reference to FIGS. 61 to 63.
図61は、図57Eの回路例に対する第1のシミュレーション結果を示す図である。図61は、信号発生器SGからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、兼用制御回路1bを流れる電流(つまりLED電流と同じ)のピーク値、平均値、変動値(つまり変動幅)を示している。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ65の容量を20uFとし、変調信号の周波数を2.4kHzし、オン・デューティ比を50%〜100%に変化させている。LED電流のピーク値は、図52に示した基準値に対応する電流設定値とほぼ等しい結果となっており、オーバーシュートが抑制されていることを示している。LED電流の平均値は、オン・デューティ比に関わらずほぼ一定、つまり人の見かけ上一定の明るさになっている。LED電流の変動値は、ほぼ0であり、オーバーシュートがほぼ除去されている。 FIG. 61 is a diagram showing a first simulation result for the circuit example of FIG. 57E. FIG. 61 shows the peak value, the average value, and the fluctuation value (that is, the fluctuation width) of the current (that is, the same as the LED current) flowing through the combined control circuit 1b according to the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generator SG. Shown. In this simulation, the capacitance of the smoothing capacitor 65 is 20 uF, the frequency of the modulated signal is 2.4 kHz, and the on-duty ratio is changed from 50% to 100%. The peak value of the LED current is substantially equal to the current set value corresponding to the reference value shown in FIG. 52, indicating that the overshoot is suppressed. The average value of the LED current is almost constant regardless of the on-duty ratio, that is, the brightness is apparently constant for humans. The fluctuation value of the LED current is almost 0, and the overshoot is almost eliminated.
図62は、図57Eの回路例に対する第2のシミュレーション結果を示す図である。図62は、オン・デューティ比を変化させたときのLED電流のリップル率(変動率)を示す。シミュレーションの条件は図61と同じである。同図のようにリップル率は1.5%以下になっている。なお、ここに記載したリップル率も図59の場合と同じである。 FIG. 62 is a diagram showing a second simulation result for the circuit example of FIG. 57E. FIG. 62 shows the ripple rate (volatility) of the LED current when the on-duty ratio is changed. The simulation conditions are the same as in FIG. 61. As shown in the figure, the ripple rate is 1.5% or less. The ripple rate described here is also the same as in the case of FIG. 59.
図63は、図57Eの回路例に対する第3のシミュレーション結果を示す図である。図60は、オン・デューティ比を変化させたときの兼用制御回路1bの回路損失(つまり消費電力)を示す。シミュレーションの条件は図61と同じである。同図のように回路損失は、0.7Wよりも低く抑えられている。これは、トランジスタ2を流れる電流をほぼ目標の電流設定値に制御することで、兼用制御回路1bでの余分な電力損の発生を抑えた事による効果である。 FIG. 63 is a diagram showing a third simulation result for the circuit example of FIG. 57E. FIG. 60 shows the circuit loss (that is, power consumption) of the combined control circuit 1b when the on-duty ratio is changed. The simulation conditions are the same as in FIG. 61. As shown in the figure, the circuit loss is suppressed to be lower than 0.7 W. This is an effect of suppressing the occurrence of extra power loss in the combined control circuit 1b by controlling the current flowing through the transistor 2 to a substantially target current set value.
次に、図57Aに示した兼用制御回路1bの変形例について説明する。 Next, a modified example of the combined control circuit 1b shown in FIG. 57A will be described.
図57Gは、図57Aの兼用制御回路1bの変形例を含む通信モジュール10の構成例を示す図である。図57Gの兼用制御回路1bは、図57Aを元に、簡易化を兼ねて実用に適した構成にしたものである。図57Gは、図57Aと比べて、次の点が異なる。すなわち、インピーダンス整合回路(増幅器13a、抵抗11r、コンデンサ12c)を割愛するとともに、バルブ素子B1をMOSFETに置き換え、ゲート抵抗Rg1、ゲート保護抵抗Rg2を付加して
いる。
FIG. 57G is a diagram showing a configuration example of the communication module 10 including a modification of the combined control circuit 1b of FIG. 57A. The combined control circuit 1b of FIG. 57G has a configuration suitable for practical use, which also serves as simplification, based on FIG. 57A. FIG. 57G differs from FIG. 57A in the following points. That is, the impedance matching circuit (amplifier 13a, resistor 11r, capacitor 12c) is omitted, the valve element B1 is replaced with a MOSFET, and a gate resistor Rg1 and a gate protection resistor Rg2 are added.
また、トランジスタ2がオフした期間の印加電圧(兼用制御回路1bに印加される電圧でオフ期間に徐々に上昇していく)が増幅器7のプラス入力端子に回り込むのを確実に防ぐため、信号発生回路SGの信号の立ち上がりを遅らせる遅延回路Dyを設け、その出力を上記MOSFET(B1)のゲート抵抗Rg1に接続している。 Further, in order to prevent the applied voltage during the period when the transistor 2 is off (the voltage applied to the combined control circuit 1b gradually increases during the off period) from wrapping around to the positive input terminal of the amplifier 7, a signal is generated. A delay circuit Dy that delays the rise of the signal of the circuit SG is provided, and its output is connected to the gate resistance Rg1 of the MOSFET (B1).
更に図57Gでは、図57AにおけるバルブB2を省略し、インバータ16の出力端子を、抵抗10を介して増幅器7のマイナス入力端子に接続するとともに、増幅器7の出力端子とマイナス入力端子間に、利得調整用の抵抗Rf、積分要素としてのコンデンサCfを接続することで、トランジスタ2のオン・オフに伴う過渡特性を調整することができる。特にコンデンサCfは、その容量値を変えることで、変調された矩形波状のLED電流波形の立ち上がり時間を可変できるので、受信装置の受信感度に応じた適度の調整を行うのに好都合である。 Further, in FIG. 57G, the valve B2 in FIG. 57A is omitted, the output terminal of the inverter 16 is connected to the negative input terminal of the amplifier 7 via the resistor 10, and the gain is obtained between the output terminal and the negative input terminal of the amplifier 7. By connecting the adjustment resistor Rf and the capacitor Cf as an integrating element, the transient characteristics associated with the on / off of the transistor 2 can be adjusted. In particular, since the rising time of the modulated rectangular wave-shaped LED current waveform of the capacitor Cf can be changed by changing its capacitance value, it is convenient to make an appropriate adjustment according to the reception sensitivity of the receiving device.
なお、端子T1とT2との間に設けたコンデンサCoは、トランジスタ2のオフ動作に伴って生じる恐れのある寄生振動を抑制するもので、雑音低減や誤動作防止に有効である。 The capacitor Co provided between the terminals T1 and T2 suppresses parasitic vibration that may occur when the transistor 2 is turned off, and is effective in reducing noise and preventing malfunction.
(変形例)
次に、照明光通信装置の変形例について説明する。
(Modification example)
Next, a modified example of the illumination optical communication device will be described.
図64は、実施の形態7における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。同図の照明光通信装置は、図50Aと比べて、電源回路52a内部の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 FIG. 64 is a circuit diagram showing a modified example of the illumination optical communication device according to the seventh embodiment. The illumination optical communication device shown in the figure has a different circuit configuration inside the power supply circuit 52a as compared with FIG. 50A. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図50Aの電源回路52aでは、定電流フィードバック回路67により出力電流の平均値を定電流化するフィードバック制御をしているのに対して、図64の電源回路52aでは、スイッチング電流のしきい値制御を行うように構成されている。 In the power supply circuit 52a of FIG. 50A, the constant current feedback circuit 67 performs feedback control to make the average value of the output current constant, whereas in the power supply circuit 52a of FIG. 64, the threshold value control of the switching current is performed. Is configured to do.
図64の電源回路52aは、整流ブリッジ62、コンデンサ63、DC−DCコンバータ64を備える。DC−DCコンバータ64は、インダクタ80、スイッチ素子81、ダイオード66d、抵抗82、信号源83、フリップフロップ84、コンパレータ85、定電圧源86、コンデンサ87、抵抗88、ダイオード89、ドライバ90、ゲート抵抗91を備える。 The power supply circuit 52a of FIG. 64 includes a rectifying bridge 62, a capacitor 63, and a DC-DC converter 64. The DC-DC converter 64 includes an inductor 80, a switch element 81, a diode 66d, a resistor 82, a signal source 83, a flip flop 84, a comparator 85, a constant voltage source 86, a capacitor 87, a resistor 88, a diode 89, a driver 90, and a gate resistor. 91 is provided.
インダクタ80、スイッチ素子81およびダイオード66dは、DC−DCコンバータ64をバックコンバーターとして構成する基本的な回路要素である。 The inductor 80, the switch element 81, and the diode 66d are basic circuit elements that configure the DC-DC converter 64 as a back converter.
スイッチ素子81をオンおよびオフする制御は、信号源83、フリップフロップ84、コンパレータ85およびその周辺の回路により行われ、スイッチ素子81のスイッチング電流の閾値制御が行われる。即ち、当該スイッチング電流は負荷回路53(発光ダイオード)を介する電流でもあり、閾値制御によって定電流フィードバックの代替機能が得られる。このようなDC−DCコンバータ64の動作については、図30Bの波形図を用いて既に説明した通りである。 The control for turning on and off the switch element 81 is performed by the signal source 83, the flip-flop 84, the comparator 85, and the circuits around the switch element 81, and the threshold control of the switching current of the switch element 81 is performed. That is, the switching current is also a current via the load circuit 53 (light emitting diode), and an alternative function of constant current feedback can be obtained by threshold control. The operation of such a DC-DC converter 64 has already been described with reference to the waveform diagram of FIG. 30B.
図64および図30Bにおけるスイッチング電流の閾値制御は、図50Aの定電流フィードバック制御を代用するものであり、出力電流の平均を一定化するように働く。これにより、図64においても、図50Aと同様に、もし兼用制御回路1bがなければ、オーバーシュートの問題が発生する。しかし、図64の構成では、図50Aと同様に、兼用制御回路1bを備えることにより、オーバーシュートを低減することができる。 The switching current threshold control in FIGS. 64 and 30B substitutes for the constant current feedback control of FIG. 50A, and works to make the average of the output currents constant. As a result, in FIG. 64 as in FIG. 50A, if there is no combined control circuit 1b, the problem of overshoot occurs. However, in the configuration of FIG. 64, overshoot can be reduced by providing the combined control circuit 1b as in FIG. 50A.
以上のように実施の形態7〜9に係る照明光通信装置は、照明光を通信信号に従って変調する照明光通信装置であって、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続されたトランジスタ2と、二値の前記通信信号を発生する信号発生回路SGと、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタ2に兼用させる兼用制御回路1bとを備える。 As described above, the illumination light communication device according to the seventh to ninth embodiments is an illumination light communication device that modulates the illumination light according to a communication signal, and is a light source that emits illumination light and a transistor connected in series with the light source. 2. The signal generation circuit SG that generates the binary communication signal, and the combined control circuit 1b that causes the transistor 2 to perform both the modulation operation of the illumination light and the suppression operation of the current flowing through the light source.
これによれば、トランジスタ2は、上記の変調動作をするスイッチ素子、および、上記の抑制動作をする電流抑制素子として兼用されるので、回路素子の増加を抑えることができる。抑制動作では、トランジスタ2がオフからオンになった瞬間に光源(つまり負荷回路53)を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。 According to this, since the transistor 2 is also used as the switch element that performs the above-mentioned modulation operation and the current suppression element that performs the above-mentioned suppression operation, it is possible to suppress an increase in the number of circuit elements. In the suppression operation, the overshoot generated in the current flowing through the light source (that is, the load circuit 53) at the moment when the transistor 2 is turned from off to on is reduced, and thus the reception error in the receiving device can be reduced.
ここで、兼用制御回路1bは、前記通信信号に従って、前記トランジスタ2のゲートまたはベースに入力されるゲート信号またはベース信号を生成することによって、前記トランジスタ2に前記変調動作を実行させ、前記通信信号が点灯および消灯のうちの点灯を指示しているとき、前記抑制動作において前記光源を流れる電流が電流設定値を超えないように前記ゲート信号またはベース信号のレベルを決定してもよい。 Here, the combined control circuit 1b causes the transistor 2 to execute the modulation operation by generating a gate signal or a base signal input to the gate or base of the transistor 2 according to the communication signal, and the communication signal. The level of the gate signal or the base signal may be determined so that the current flowing through the light source does not exceed the current set value in the suppression operation when is instructing to turn on or off.
この構成によれば、上記のトランジスタは、前記ゲート信号またはベース信号のレベルに応じて、前記光源を流れる電流を抑制することができる。 According to this configuration, the transistor can suppress the current flowing through the light source depending on the level of the gate signal or the base signal.
ここで、兼用制御回路1bは、前記光源を流れる電流の大きさを検出する電流検出回路R3と、前記電流設定値に対応する基準値を出力する基準源4と、前記電流の大きさと前記基準値とが入力される2つの入力端子を有し、前記2つの入力端子間の誤差を増幅し、増幅した信号を前記ゲート信号または前記ベース信号として出力する増幅器7と、前記2つの入力端子の少なくとも一方に結合され、前記通信信号が消灯を指示しているときに、前記誤差を実質的に0にするスイッチ回路とを備えてもよい。 Here, the combined control circuit 1b includes a current detection circuit R3 that detects the magnitude of the current flowing through the light source, a reference source 4 that outputs a reference value corresponding to the current set value, and the magnitude of the current and the reference. An amplifier 7 having two input terminals into which a value is input, amplifying an error between the two input terminals, and outputting the amplified signal as the gate signal or the base signal, and the two input terminals. It may be provided with a switch circuit which is coupled to at least one of them and makes the error substantially zero when the communication signal indicates that the light is turned off.
この構成によれば、前記通信信号が消灯を指示しているときに前記2つの入力端子間の誤差を実質的に0にすることにより、変調動作を可能にする。 According to this configuration, the modulation operation is enabled by making the error between the two input terminals substantially zero when the communication signal is instructed to turn off.
ここで、前記スイッチ回路は、スイッチトランジスタを有し、前記スイッチトランジスタは、前記通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、前記2つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子のレベルを実質的に接地レベルにしてもよい。 Here, the switch circuit has a switch transistor, and the switch transistor corresponds to the reference value of the two input terminals by conducting the switch transistor when the communication signal is instructed to turn off. The level of the input terminal may be substantially set to the ground level.
この構成によれば、前記通信信号が消灯を指示しているときに、前記基準値に対応する入力端子実質的に接地レベルにすることにより、変調動作をすることができる。 According to this configuration, when the communication signal is instructed to turn off, the modulation operation can be performed by setting the input terminal corresponding to the reference value to a substantially ground level.
ここで、前記スイッチトランジスタの一端は、前記2つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、実質的に接地電位である配線に接続されてもよい。 Here, one end of the switch transistor is connected to an input terminal corresponding to the reference value of the two input terminals, and the other end of the switch transistor is connected to a wiring having a substantially ground potential. May be good.
ここで、兼用制御回路1bは、さらに、前記基準値に対応する入力端子と前記実質的に接地電位である配線との間に接続された抵抗素子17を備え、前記スイッチトランジスタの一端は、前記2つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、前記基準源に接続されてもよい。 Here, the dual-purpose control circuit 1b further includes a resistance element 17 connected between an input terminal corresponding to the reference value and a wiring having a substantially ground potential, and one end of the switch transistor is described as described above. It may be connected to the input terminal corresponding to the reference value of the two input terminals, and the other end of the switch transistor may be connected to the reference source.
ここで、前記スイッチ回路は、スイッチトランジスタを有し、前記スイッチトランジスタは、前記通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、前記2つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応する入力端子のレベルを実質的に前記基準値のレベルにしてもよい。 Here, the switch circuit has a switch transistor, and the switch transistor conducts when the communication signal is instructed to turn off, so that the magnitude of the current among the two input terminals is increased. The level of the corresponding input terminal may be substantially set to the level of the reference value.
この構成によれば、前記通信信号が消灯を指示しているときに、前記電流の大きさに対
応する入力端子実質的に前記基準値のレベルにすることにより、変調動作をすることができる。
According to this configuration, when the communication signal is instructed to turn off, the modulation operation can be performed by setting the input terminal corresponding to the magnitude of the current to substantially the level of the reference value.
ここで、前記スイッチトランジスタの一端は、前記2つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、実質的に基準値のレベルをもつ配線に接続してもよい。 Here, one end of the switch transistor is connected to an input terminal corresponding to the magnitude of the current among the two input terminals, and the other end of the switch transistor is a wiring having a substantially reference value level. You may connect to.
ここで、兼用制御回路1bは、さらに、前記増幅器の出力端子と、前記2つの入力端子のうち前記電流の大きさに対応する入力端子との間に接続された帰還コンデンサCfと、前記帰還コンデンサと並列に接続された帰還抵抗素子Rfとを備えてもよい。 Here, the combined control circuit 1b further includes a feedback capacitor Cf connected between the output terminal of the amplifier and the input terminal corresponding to the magnitude of the current among the two input terminals, and the feedback capacitor. The feedback resistor element Rf connected in parallel with the above may be provided.
この構成によれば、帰還抵抗素子Rfにより利得調整でき、積分要素としてのコンデンサCfを備えるで、トランジスタ2のオン・オフに伴う過渡特性を調整することができる。特に帰還コンデンサCfは、その容量値に応じて、変調された矩形波状のLED電流波形の立上り時間を規定できるので、受信装置の受信感度に応じた適度の調整を行うのに好都合である。 According to this configuration, the gain can be adjusted by the feedback resistance element Rf, and the capacitor Cf as an integrating element is provided, so that the transient characteristics associated with the on / off of the transistor 2 can be adjusted. In particular, since the feedback capacitor Cf can define the rise time of the modulated rectangular wave-shaped LED current waveform according to its capacitance value, it is convenient to make an appropriate adjustment according to the reception sensitivity of the receiving device.
ここで、兼用制御回路1bは、さらに、前記トランジスタの電源線側の端子と、接地線との間に接続されたコンデンサ素子Coを備えしてもよい。 Here, the dual-purpose control circuit 1b may further include a capacitor element Co connected between the terminal on the power supply line side of the transistor and the ground line.
この構成によれば、トランジスタのオフ動作に伴って生じる恐れのある寄生ノイズを抑制することができ、ノイズ低減や誤動作防止に有効である。 According to this configuration, parasitic noise that may occur due to the off operation of the transistor can be suppressed, which is effective in reducing noise and preventing malfunction.
ここで、前記スイッチ回路は、前記2つの入力端子のうち前記基準値が入力される入力端子に接続され、前記通信信号に応じてオンおよびオフするスイッチ素子B1と、前記2つの入力端子のうち前記電流の大きさに対応する入力端子に接続された抵抗素子R10と、前記通信信号を反転した反転信号を、前記抵抗素子を介して、前記電流の大きさに対応する入力端子に出力するインバータ16とを備え、兼用制御回路1bは、さらに、前記信号発生回路から前記スイッチ素子に前記通信信号を伝達する信号線に挿入された遅延回路Dyを備えてもよい。 Here, the switch circuit is connected to the input terminal to which the reference value is input among the two input terminals, and the switch element B1 that turns on and off according to the communication signal and the two input terminals. An inverter that outputs a resistance element R10 connected to an input terminal corresponding to the magnitude of the current and an inverted signal obtained by inverting the communication signal to the input terminal corresponding to the magnitude of the current via the resistance element. The combined control circuit 1b may further include a delay circuit Dy inserted into a signal line for transmitting the communication signal from the signal generation circuit to the switch element.
この構成によれば、信号発生回路SGの通信信号または反転信号を遅らせる遅延回路を設け、遅延した通信信号をスイッチ素子B1の制御端子に出力する。これにより、トランジスタ2がオフした期間に兼用制御回路1bに印加される電圧(この電圧はオフ期間に除除に上昇する)が増幅器のプラス入力端子に回り込むのを確実に防ぐことができ、基準値化けを防止することができる。 According to this configuration, a delay circuit for delaying the communication signal or the inverting signal of the signal generation circuit SG is provided, and the delayed communication signal is output to the control terminal of the switch element B1. As a result, it is possible to reliably prevent the voltage applied to the dual-purpose control circuit 1b during the period when the transistor 2 is off (this voltage rises to division during the off period) from wrapping around to the positive input terminal of the amplifier, which is a reference. It is possible to prevent garbled prices.
ここで、前記基準源は、前記通信信号のオン・デューティ比、または、兼用制御回路1bに印加される電圧に応じた可変の前記基準値を出力してもよい。 Here, the reference source may output the variable reference value according to the on-duty ratio of the communication signal or the voltage applied to the combined control circuit 1b.
この構成によれば、基準値を動的に最適化することができるので、電流抑制動作も最適化することができる。 According to this configuration, since the reference value can be dynamically optimized, the current suppression operation can also be optimized.
ここで、前記照明光通信装置は、直列接続された前記光源、前記トランジスタに電流を供給する電源回路を有し、前記電源回路は、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行ってもよい。 Here, the illumination optical communication device has a power supply circuit that supplies a current to the light source and the transistor connected in series, and the power supply circuit performs feedback control for making the average value of the supplied current constant. You may go.
ここで、前記電源回路は、インダクタ80およびスイッチ素子81を有するバックコンバータであるDC−DCコンバーター64を含み、前記スイッチング素子を流れる電流の大きさを検出し、検出した値と所定値との差分に応じて前記スイッチング素子のオンおよびオフを制御してもよい。 Here, the power supply circuit includes a DC-DC converter 64, which is a back converter having an inductor 80 and a switch element 81, detects the magnitude of the current flowing through the switching element, and is the difference between the detected value and a predetermined value. The on and off of the switching element may be controlled according to the above.
この構成によれば、スイッチング電流の閾値制御を行うDC−DCコンバーターを電源回路として備える場合でも、オーバーシュートを効果的に低減することができる。 According to this configuration, overshoot can be effectively reduced even when a DC-DC converter that controls the threshold value of the switching current is provided as a power supply circuit.
また、各実施の形態に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置の光源と直列に接続されるトランジスタと、二値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる兼用制御回路1bとを備える。 Further, the communication module according to each embodiment is a communication module that modulates the illumination light and can be attached to and detached from the illumination device, and includes a transistor connected in series with the light source of the illumination device and the binary communication signal. A signal generation circuit for generating the above light source and a combined control circuit 1b for causing the transistor to perform the modulation operation of the illumination light and the suppression operation of the current flowing through the light source.
これによれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。また、トランジスタは、変調動作をするスイッチ素子、および、抑制動作をする電流抑制素子の両者の機能を有するので、回路素子の増加を抑えることができる。 According to this, the communication module can be added to the existing luminaire. That is, the existing lighting equipment can be used as it is, and the optical communication function can be easily added, and the optical communication function can be realized at a lower cost than when a new optical communication lighting equipment is installed. Further, since the overshoot generated in the current flowing through the light source at the moment when the switch is turned on is reduced, the reception error in the receiving device can be reduced. Further, since the transistor has the functions of both a switch element that performs a modulation operation and a current suppression element that performs a suppression operation, it is possible to suppress an increase in circuit elements.
(実施の形態10)
実施の形態10では、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、安定した回路動作を実現できる照明光通信装置又は通信モジュールを提供する。
(Embodiment 10)
In the tenth embodiment, an illumination optical communication device or a communication module capable of reducing reception errors in visible light communication and realizing stable circuit operation is provided.
実施の形態10に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する変調信号を生成する変調信号生成部と、前記光源及び前記スイッチと直列に接続され、電流設定値を超えないように前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、前記電流設定値を変更する制御部とを備え、前記光源、前記スイッチ及び前記電流抑制回路は、この順に直列に接続されている。また、電流抑制回路はグラウンド電位に接続される。 The illumination light communication device according to the tenth embodiment includes a light source that emits illumination light, a switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source, and the switch is turned on to modulate the illumination light. A modulation signal generator that generates a modulation signal that controls off and off, a current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed the current set value, and the current. A control unit for changing a set value is provided, and the light source, the switch, and the current suppression circuit are connected in series in this order. Further, the current suppression circuit is connected to the ground potential.
また、実施の形態10に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置が備える光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する変調信号を生成する変調信号生成部と、前記光源及び前記スイッチと直列に接続され、電流設定値を超えないように前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備え、前記光源、前記スイッチ及び前記電流抑制回路は、この順に直列に接続されている。また、電流抑制回路はグラウンド電位に接続される。 Further, the communication module according to the tenth embodiment is a communication module that is detachable from the lighting device and modulates the illumination light, and is connected in series with the light source included in the lighting device to interrupt the current flowing through the light source. The switch, the modulation signal generator that generates a modulation signal that controls the on and off of the switch to modulate the illumination light, and the light source and the switch are connected in series so as not to exceed the current set value. A current suppression circuit that suppresses the current flowing through the light source is provided, and the light source, the switch, and the current suppression circuit are connected in series in this order. Further, the current suppression circuit is connected to the ground potential.
実施の形態10照明光通信装置および通信モジュールによれば、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、安定した回路動作を実現できる。 Embodiment 10 According to the illumination optical communication device and the communication module, reception errors in visible light communication can be reduced and stable circuit operation can be realized.
[10.1 照明光通信装置の構成]
まず、実施の形態10に係る照明光通信装置の構成を説明する。図65は、実施の形態10に係る照明光通信装置100の構成を示すブロック図である。
[10.1 Configuration of Illuminated Optical Communication Device]
First, the configuration of the illumination optical communication device according to the tenth embodiment will be described. FIG. 65 is a block diagram showing the configuration of the illumination optical communication device 100 according to the tenth embodiment.
図65に示す照明光通信装置100は、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信送信器として機能する。この照明光通信装置100は、光源101と、電源回路102と、通信モジュール103と、調光制御部104とを備える。 The illumination light communication device 100 shown in FIG. 65 functions as a visible light communication transmitter that transmits a signal by modulating the intensity of the illumination light. The illumination optical communication device 100 includes a light source 101, a power supply circuit 102, a communication module 103, and a dimming control unit 104.
光源101は、1以上の発光素子(例えば、LED)を含み、照明光を発する。 The light source 101 includes one or more light emitting elements (for example, LEDs) and emits illumination light.
電源回路102は、光源101に電力を供給する。この電源回路102は、電源111と、DC−DCコンバータ112と、コンデンサ113と、検出抵抗114と、定電流フィードバック回路115とを備える。 The power supply circuit 102 supplies electric power to the light source 101. The power supply circuit 102 includes a power supply 111, a DC-DC converter 112, a capacitor 113, a detection resistor 114, and a constant current feedback circuit 115.
電源111は、DC−DCコンバータ112に直流電圧を出力する。DC−DCコンバータ112は、電源111から供給される直流電圧を所望の電圧V0に変換し、電圧V0を光源101へ出力する。コンデンサ113は、DC−DCコンバータ112の出力端子間に接続される。 The power supply 111 outputs a DC voltage to the DC-DC converter 112. The DC-DC converter 112 converts the DC voltage supplied from the power supply 111 into a desired voltage V0, and outputs the voltage V0 to the light source 101. The capacitor 113 is connected between the output terminals of the DC-DC converter 112.
検出抵抗114は、光源101に流れる電流を検出するために用いられる。定電流フィードバック回路115は、検出抵抗114を流れる電流、つまり光源101に流れる電流が一定となるようにDC−DCコンバータ112の出力電圧V0を制御する。 The detection resistor 114 is used to detect the current flowing through the light source 101. The constant current feedback circuit 115 controls the output voltage V0 of the DC-DC converter 112 so that the current flowing through the detection resistor 114, that is, the current flowing through the light source 101 is constant.
また、DC−DCコンバータ112は、調光制御部104から出力される調光信号S3に基づき、出力電圧V0を制御する。 Further, the DC-DC converter 112 controls the output voltage V0 based on the dimming signal S3 output from the dimming control unit 104.
通信モジュール103は、光源101及び電源回路102を含む照明装置に着脱可能である。照明装置に通信モジュール103が装着されていない状態では、光源101のカソードと、電源回路102のGND端子とが短絡される。つまり、可視光通信に対応していない照明装置に通信モジュール103を装着することにより、当該照明装置で可視光通信機能を実現できる。 The communication module 103 can be attached to and detached from the lighting device including the light source 101 and the power supply circuit 102. When the communication module 103 is not attached to the lighting device, the cathode of the light source 101 and the GND terminal of the power supply circuit 102 are short-circuited. That is, by attaching the communication module 103 to a lighting device that does not support visible light communication, the visible light communication function can be realized by the lighting device.
通信モジュール103は、変調スイッチ121と、電流抑制回路122と、変調信号生成部123と、外部同期信号入力部124と、制御部125と、制御電源126と、電圧検出回路127と、駆動回路128とを備える。 The communication module 103 includes a modulation switch 121, a current suppression circuit 122, a modulation signal generation unit 123, an external synchronization signal input unit 124, a control unit 125, a control power supply 126, a voltage detection circuit 127, and a drive circuit 128. And.
変調信号生成部123は、可視光通信で送信する通信信号に基づき変調信号を生成する。なお、変調信号生成部123は、照明光通信装置100に固有のIDを示す変調信号を繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された通信信号に応じて変調信号を発生してもよい。 The modulation signal generation unit 123 generates a modulation signal based on a communication signal transmitted by visible light communication. The modulation signal generation unit 123 may repeatedly generate a modulation signal indicating an ID unique to the illumination optical communication device 100, or may generate a modulation signal according to a communication signal input from an external device. Good.
外部同期信号入力部124は、変調信号生成部123で生成された変調信号を制御部125に供給する。 The external synchronization signal input unit 124 supplies the modulation signal generated by the modulation signal generation unit 123 to the control unit 125.
制御部125は、マイコン(例えばCPU)で構成され、外部同期信号入力部124から供給された変調信号に基づき二値の変調信号S1を生成し、生成した変調信号S1を、駆動回路128を介して変調スイッチ121の制御端子(ゲート端子)に供給する。 The control unit 125 is composed of a microcomputer (for example, a CPU), generates a binary modulation signal S1 based on the modulation signal supplied from the external synchronization signal input unit 124, and transmits the generated modulation signal S1 via the drive circuit 128. Is supplied to the control terminal (gate terminal) of the modulation switch 121.
制御電源126は、電源回路102から出力される電圧V0から制御部125の電源電圧を生成し、生成した電源電圧を制御部125に供給する。電圧検出回路127は、電源回路102の出力電圧V0を検出する。 The control power supply 126 generates a power supply voltage of the control unit 125 from the voltage V0 output from the power supply circuit 102, and supplies the generated power supply voltage to the control unit 125. The voltage detection circuit 127 detects the output voltage V0 of the power supply circuit 102.
変調スイッチ121は、光源101と直列に接続され、電源回路102から光源101へ供給される電流を断続する。変調スイッチ121は、例えば、トランジスタ(例えばMOSFET)である。 The modulation switch 121 is connected in series with the light source 101 to interrupt the current supplied from the power supply circuit 102 to the light source 101. The modulation switch 121 is, for example, a transistor (for example, MOSFET).
電流抑制回路122は、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、光源101に流れる電流を抑制する。具体的には、電流抑制回路122は、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制(クリップ)する。 The current suppression circuit 122 is connected in series with the light source 101 and the modulation switch 121 to suppress the current flowing through the light source 101. Specifically, the current suppression circuit 122 suppresses (clips) the current flowing through the light source 101 so as not to exceed the current set value Is.
この電流抑制回路122は、MOSFETであるトランジスタ131と、電流設定回路132と、増幅器133と、トランジスタ131のソースに接続された抵抗である電流検出回路134とを含む。 The current suppression circuit 122 includes a transistor 131 which is a MOSFET, a current setting circuit 132, an amplifier 133, and a current detection circuit 134 which is a resistor connected to the source of the transistor 131.
電流設定回路132は、増幅器133のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源101を流れる電流の上限(電流設定値Is)を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、電流設定回路132は、制御部125で生成される電流指令値S2に応じた可変の基準値を出力する。なお、電流設定回路132は、基準値を固定値として出力してもよい。 The current setting circuit 132 outputs a reference value to the positive input terminal of the amplifier 133. The reference value defines the upper limit of the current flowing through the light source 101 (current set value Is). For example, the reference value is proportional to the current set value. Further, the current setting circuit 132 outputs a variable reference value according to the current command value S2 generated by the control unit 125. The current setting circuit 132 may output a reference value as a fixed value.
トランジスタ131は、光源101及び変調スイッチ121に直列に接続され、光源101に流れる電流を基準値に基づいて抑制(クリップ)する。 The transistor 131 is connected in series with the light source 101 and the modulation switch 121, and suppresses (clips) the current flowing through the light source 101 based on the reference value.
電流検出回路134は、光源101を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。電流検出回路134のトランジスタ131側の端子は、増幅器133のマイナス入力端子に接続される。 The current detection circuit 134 is a source resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the light source 101. The terminal on the transistor 131 side of the current detection circuit 134 is connected to the negative input terminal of the amplifier 133.
増幅器133のプラス入力端子は電流設定回路132に接続され、増幅器133のマイナス入力端子はトランジスタ131のソース端子に接続される。増幅器133は、電流設定回路132から出力される基準値と電流検出回路134で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ131のゲートに出力する。 The positive input terminal of the amplifier 133 is connected to the current setting circuit 132, and the negative input terminal of the amplifier 133 is connected to the source terminal of the transistor 131. The amplifier 133 amplifies the difference between the reference value output from the current setting circuit 132 and the current value detected by the current detection circuit 134, and outputs the amplified signal to the gate of the transistor 131.
なお、図65に示す回路構成は一例であり、照明光通信装置100は、図65に示す全ての構成要素を備える必要はない。例えば、照明光通信装置100は、調光制御部104及び電圧検出回路127の少なくとも一方を備えなくてもよい。 The circuit configuration shown in FIG. 65 is an example, and the illumination optical communication device 100 does not need to include all the components shown in FIG. 65. For example, the illumination optical communication device 100 does not have to include at least one of the dimming control unit 104 and the voltage detection circuit 127.
また、電源回路102の構成も一例であり、この構成に限定されない。例えば、電源回路102は、検出抵抗114及び定電流フィードバック回路115を備えなくてもよい。また、DC−DCコンバータ112が定電流制御を行ってよい。例えば、DC−DCコンバータ112は、スイッチング電流閾値制御を行ってもよい。または、電源回路102は、定電流制御の代わりに定電圧制御を行ってもよい。例えば、電源回路102は、検出抵抗114及び定電流フィードバック回路115の代わりに定電圧フィードバック回路を備えてもよいし、DC−DCコンバータ112が定電圧制御を行ってもよい。 Further, the configuration of the power supply circuit 102 is also an example, and the configuration is not limited to this configuration. For example, the power supply circuit 102 may not include the detection resistor 114 and the constant current feedback circuit 115. Further, the DC-DC converter 112 may perform constant current control. For example, the DC-DC converter 112 may perform switching current threshold control. Alternatively, the power supply circuit 102 may perform constant voltage control instead of constant current control. For example, the power supply circuit 102 may include a constant voltage feedback circuit instead of the detection resistor 114 and the constant current feedback circuit 115, or the DC-DC converter 112 may perform constant voltage control.
また、電流抑制回路122の構成も一例であり、光源101に流れる電流を抑制(クリップ)できる構成であればこれに限定されない。例えば、電流抑制回路122の代わりに図66〜図68に示す電流抑制回路122A、122B又は122Cが用いられてもよい。なお、図66〜図68に示す端子T1は、変調スイッチ121に接続され、端子T2は、電源回路102のGND端子に接続される。 Further, the configuration of the current suppression circuit 122 is also an example, and is not limited to this as long as the configuration can suppress (clip) the current flowing through the light source 101. For example, instead of the current suppression circuit 122, the current suppression circuits 122A, 122B or 122C shown in FIGS. 66 to 68 may be used. The terminal T1 shown in FIGS. 66 to 68 is connected to the modulation switch 121, and the terminal T2 is connected to the GND terminal of the power supply circuit 102.
図66に示す電流抑制回路122Aは、バイポーラトランジスタ141及び142と、可変電圧源である電流設定回路132Aと、抵抗143とを備える。バイポーラトランジスタ141及び142は、カレントミラー回路を構成する。バイポーラトランジスタ142を流れる電流は、電流設定回路132Aから出力される電圧と抵抗143の抵抗値とで決まる。この電流のミラー比倍の電流(つまり電流設定値Is)を超えない範囲で、バイポーラトランジスタ141は電流を流すことができる。電流設定回路132Aは、制御部125から出力される電流指令値S2に応じて、出力電圧を変更する。 The current suppression circuit 122A shown in FIG. 66 includes bipolar transistors 141 and 142, a current setting circuit 132A which is a variable voltage source, and a resistor 143. Bipolar transistors 141 and 142 form a current mirror circuit. The current flowing through the bipolar transistor 142 is determined by the voltage output from the current setting circuit 132A and the resistance value of the resistor 143. The bipolar transistor 141 can carry a current within a range not exceeding a current (that is, a current set value Is) that is twice the mirror ratio of this current. The current setting circuit 132A changes the output voltage according to the current command value S2 output from the control unit 125.
図67に示す電流抑制回路122Bは、バイポーラトランジスタ151と、エミッタ抵抗152と、バイアス抵抗153と、ツェナーダイオードである電流設定回路132Bとを備える。 The current suppression circuit 122B shown in FIG. 67 includes a bipolar transistor 151, an emitter resistor 152, a bias resistor 153, and a current setting circuit 132B which is a Zener diode.
バイポーラトランジスタ151は、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続される。バイポーラトランジスタ151のベース電圧(基準値)に応じて光源101に流れる電流が抑制される。 The bipolar transistor 151 is connected in series with the light source 101 and the modulation switch 121. The current flowing through the light source 101 is suppressed according to the base voltage (reference value) of the bipolar transistor 151.
エミッタ抵抗152は、光源101を流れる電流(つまりエミッタ抵抗152を流れる電流)の大きさを検出するための抵抗である。 The emitter resistor 152 is a resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the light source 101 (that is, the current flowing through the emitter resistor 152).
バイアス抵抗153は、バイポーラトランジスタ151のベース電圧をバイアスするための抵抗である。 The bias resistor 153 is a resistor for biasing the base voltage of the bipolar transistor 151.
電流設定回路132Bは、制御部125から出力される電流指令値S2に応じた基準値をバイポーラトランジスタ151のベースに出力する。 The current setting circuit 132B outputs a reference value corresponding to the current command value S2 output from the control unit 125 to the base of the bipolar transistor 151.
図68に示す電流抑制回路122Cは、三端子レギュレータ161と検出抵抗である電流設定回路132Cとを備える。 The current suppression circuit 122C shown in FIG. 68 includes a three-terminal regulator 161 and a current setting circuit 132C which is a detection resistor.
三端子レギュレータ161は、入力端子INと出力端子OUTとが光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、調整端子ADJに入力される電圧に応じて、入力端子INと出力端子OUTとの間を流れる電流を抑制する。 In the three-terminal regulator 161, the input terminal IN and the output terminal OUT are connected in series with the light source 101 and the modulation switch 121, and the input terminal IN and the output terminal OUT are separated from each other according to the voltage input to the adjustment terminal ADJ. Suppress the flowing current.
電流設定回路132Cは、光源101を流れる電流(つまり電流設定回路132Cを流れる電流)の大きさを検出するための抵抗である。また、電流設定回路132Cは可変抵抗であり、その抵抗値は、制御部125から出力される電流指令値S2に応じて変更される。また、電流設定回路132Cは、三端子レギュレータ161の出力端子OUTと端子T2との間に接続され、端子T2は、三端子レギュレータ161の調整端子ADJに接続される。 The current setting circuit 132C is a resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the light source 101 (that is, the current flowing through the current setting circuit 132C). Further, the current setting circuit 132C is a variable resistor, and its resistance value is changed according to the current command value S2 output from the control unit 125. Further, the current setting circuit 132C is connected between the output terminal OUT of the three-terminal regulator 161 and the terminal T2, and the terminal T2 is connected to the adjustment terminal ADJ of the three-terminal regulator 161.
[10.2 基本動作]
以下、照明光通信装置100の基本動作を説明する。図69は、照明光通信装置100の基本動作を示す図である。図69に示すように、変調信号S1に応じて変調スイッチ121がオン/オフする。ここで用いられている変調方式は、例えば、JEITA−CP1223で規定されている1−4PPM伝送方式に準拠する。具体的には、2ビットのデータが4スロットのパルスに変換される。常に、この4スロットのうち3スロットはハイレベル(オン)であり、1スロットがローレベル(オフ)である。
[10.2 Basic operation]
Hereinafter, the basic operation of the illumination optical communication device 100 will be described. FIG. 69 is a diagram showing the basic operation of the illumination optical communication device 100. As shown in FIG. 69, the modulation switch 121 is turned on / off according to the modulation signal S1. The modulation method used here conforms to, for example, the 1-4 PPM transmission method specified in JEITA-CP1223. Specifically, 2-bit data is converted into 4-slot pulses. Of these four slots, three are always high level (on) and one slot is low level (off).
また、図69の例では、電流指令値S2は一定であり、電流設定値Isは一定である。 Further, in the example of FIG. 69, the current command value S2 is constant, and the current set value Is is constant.
ここで、可視光通信のための変調が行われた場合、変調スイッチ121がオンした直後に、図69の点線で示すように、光源101に流れる電流であるLED電流が瞬間的に増加するオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートの発生により、可視光受信器において信号を正しく受信できない場合が発生するという問題がある。 Here, when modulation for visible light communication is performed, immediately after the modulation switch 121 is turned on, as shown by the dotted line in FIG. 69, the LED current, which is the current flowing through the light source 101, momentarily increases. A shoot occurs. Due to the occurrence of this overshoot, there is a problem that the visible light receiver may not be able to receive the signal correctly.
一方で、実施の形態10に係る照明光通信装置100では、電流抑制回路122を設けることにより、LED電流の最大値が電流設定値Isに制限される。これにより、図69に示すようにオーバーシュートの発生が抑制される。これにより、可視光通信における受信エラーを低減できる。 On the other hand, in the illumination optical communication device 100 according to the tenth embodiment, the maximum value of the LED current is limited to the current set value Is by providing the current suppression circuit 122. As a result, the occurrence of overshoot is suppressed as shown in FIG. 69. As a result, reception errors in visible light communication can be reduced.
なお、図65に示す定電流フィードバック回路115も、LED電流を一定にする機能を有するが、この定電流フィードバック回路115による定電流制御は比較的時定数が大きい制御である。つまり、この定電流制御は、所定期間における平均電流を一定にする制御であり、図69に示すような瞬間的に発生するオーバーシュートを抑制することはできない。 The constant current feedback circuit 115 shown in FIG. 65 also has a function of making the LED current constant, but the constant current control by the constant current feedback circuit 115 is a control having a relatively large time constant. That is, this constant current control is a control that makes the average current constant in a predetermined period, and it is not possible to suppress an overshoot that occurs momentarily as shown in FIG. 69.
さらに、実施の形態10では、図70に示すように、電源回路102の電源端子とGND端子との間に、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122がこの順に直列に接続される。一方で、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122の接続形態として、図71に示す照明光通信装置100Aのように、光源101、電流抑制回路122及び変調スイッチ121の順に接続されることも考えられる。 Further, in the tenth embodiment, as shown in FIG. 70, the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 are connected in series in this order between the power supply terminal and the GND terminal of the power supply circuit 102. On the other hand, as a connection form of the light source 101, the modulation switch 121 and the current suppression circuit 122, the light source 101, the current suppression circuit 122 and the modulation switch 121 may be connected in this order as in the illumination optical communication device 100A shown in FIG. 71. Conceivable.
しかしながら、図71の接続形態では、電流抑制回路122が電源回路102のGND端子と接続されないため、動作が不安定になるという課題がある。具体的には、変調スイッチ121がオフの状態では、電流抑制回路122のGND(V1)が浮いた(フローティング)状態となるため、GNDの電位変動が大きくなる。一方、実施の形態10では、図70に示す接続形態を用いることで、電流抑制回路122が常にGND端子と接続されるので、変調スイッチ121の状態によらず安定した動作を向上できる。 However, in the connection form of FIG. 71, there is a problem that the operation becomes unstable because the current suppression circuit 122 is not connected to the GND terminal of the power supply circuit 102. Specifically, when the modulation switch 121 is off, the GND (V1) of the current suppression circuit 122 is in a floating state, so that the potential fluctuation of the GND becomes large. On the other hand, in the tenth embodiment, by using the connection form shown in FIG. 70, the current suppression circuit 122 is always connected to the GND terminal, so that stable operation can be improved regardless of the state of the modulation switch 121.
特に、可変の電流設定値Isを用いる場合には、図71の接続形態では微少電流を高精度に制御できず、電流設定値Isを高精度に制御することが困難である。一方で、図70に示す接続形態を用いることで、微少電流を高精度に制御できるので電流設定値Isを高精度に制御できる。さらに、実施の形態10では、電流指令値S2を生成するマイコンである制御部125のGND(制御電源126のGND)と、電流抑制回路122のGNDとが共通になることで、電流設定値Isをより高精度に制御できる。 In particular, when the variable current set value Is is used, the minute current cannot be controlled with high accuracy in the connection form shown in FIG. 71, and it is difficult to control the current set value Is with high accuracy. On the other hand, by using the connection form shown in FIG. 70, the minute current can be controlled with high accuracy, so that the current set value Is can be controlled with high accuracy. Further, in the tenth embodiment, the GND of the control unit 125 (the GND of the control power supply 126), which is a microcomputer that generates the current command value S2, and the GND of the current suppression circuit 122 are shared, so that the current set value Is Can be controlled with higher precision.
なお、図70及び図71に示す信号発生回路129は、照明光を変調するために変調スイッチ121のオンおよびオフを制御する二値の変調信号S1を発生する回路であり、図65に示す変調信号生成部123、外部同期信号入力部124、制御部125及び駆動回路128を含む。 The signal generation circuit 129 shown in FIGS. 70 and 71 is a circuit that generates a binary modulation signal S1 that controls on and off of the modulation switch 121 in order to modulate the illumination light, and is the modulation shown in FIG. 65. It includes a signal generation unit 123, an external synchronization signal input unit 124, a control unit 125, and a drive circuit 128.
なお、上記説明では、変調方式として、オフ期間においてLED電流を完全に遮断する100%変調方式を用いているが、オフ期間においてオン期間よりLED電流を低くする方式が用いられてもよい。ただし、100%変調方式では、上述したオーバーシュートが特に顕著になる。よって、実施の形態10の手法は、100%変調方式を用いる場合に特に有効である。 In the above description, as the modulation method, a 100% modulation method that completely cuts off the LED current during the off period is used, but a method in which the LED current is lower than the on period during the off period may be used. However, in the 100% modulation method, the above-mentioned overshoot becomes particularly remarkable. Therefore, the method of the tenth embodiment is particularly effective when the 100% modulation method is used.
以上のように実施の形態10に係る照明光通信装置100は、照明光を発する光源101と、光源101と直列に接続され、光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、照明光を変調するために変調スイッチ121のオンおよびオフを制御する変調信号S1を生成する変調信号生成部123と、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制する電流抑制回路122と、電流設定値Isを変更する制御部125とを備え、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122は、この順に直列に接続されている。 As described above, the illumination light communication device 100 according to the tenth embodiment modulates the illumination light with the light source 101 that emits the illumination light, the modulation switch 121 that is connected in series with the light source 101 and interrupts the current flowing through the light source 101, and the illumination light. The modulation signal generation unit 123 that generates the modulation signal S1 that controls the on / off of the modulation switch 121 is connected in series with the light source 101 and the modulation switch 121, and the light source 101 is connected so as not to exceed the current set value Is. A current suppression circuit 122 that suppresses the flowing current and a control unit 125 that changes the current set value Is are provided, and the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 are connected in series in this order.
これにより、電流抑制回路122によりオーバーシュートの発生を抑制できるので、可視光通信における受信エラーを低減できる。また、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122がこの順に直列接続されることで、変調スイッチ121の状態によらず電流抑制回路122にGND電位が供給される。よって、安定した回路動作を実現できる。 As a result, the occurrence of overshoot can be suppressed by the current suppression circuit 122, so that reception errors in visible light communication can be reduced. Further, by connecting the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 in series in this order, the GND potential is supplied to the current suppression circuit 122 regardless of the state of the modulation switch 121. Therefore, stable circuit operation can be realized.
また、照明光通信装置100は、電流設定値Isを変更することで各状態に適正した電流設定値Isを設定できる。さらに、変調スイッチ121の状態によらず電流抑制回路122にGND電位が供給されることで、高精度な制御が要求される電流設定値Isの制御を安定して行える。 Further, the illumination optical communication device 100 can set an appropriate current set value Is for each state by changing the current set value Is. Further, by supplying the GND potential to the current suppression circuit 122 regardless of the state of the modulation switch 121, it is possible to stably control the current set value Is, which requires highly accurate control.
また、実施の形態10に係る通信モジュール103は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール103であって、照明装置が備える光源101と直列に接続され、光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、照明光を変調するために変調スイッチ121のオンおよびオフを制御する変調信号S1を生成する変調信号生成部123と、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制する電流抑制回路122とを備え、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122は、この順に直列に接続されている。 Further, the communication module 103 according to the tenth embodiment is a communication module 103 that modulates the illumination light and can be attached to and detached from the illumination device. The intermittent modulation switch 121, the modulation signal generation unit 123 that generates the modulation signal S1 that controls the on / off of the modulation switch 121 to modulate the illumination light, and the light source 101 and the modulation switch 121 are connected in series to generate a current. A current suppression circuit 122 that suppresses the current flowing through the light source 101 so as not to exceed the set value Is is provided, and the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 are connected in series in this order.
これにより、電流抑制回路122によりオーバーシュートの発生を抑制できるので、可視光通信における受信エラーを低減できる。また、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122がこの順に直列接続されることで、変調スイッチ121の状態によらず電流抑制回路122にGND電位が供給される。よって、安定した回路動作を実現できる。 As a result, the occurrence of overshoot can be suppressed by the current suppression circuit 122, so that reception errors in visible light communication can be reduced. Further, by connecting the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 in series in this order, the GND potential is supplied to the current suppression circuit 122 regardless of the state of the modulation switch 121. Therefore, stable circuit operation can be realized.
[10.3 電流設定値の第1の制御例]
以下では、電流設定値Isの制御例について説明する。なお、以下では電流設定値Isの制御する複数の方法を述べるが、以下のいずれかの方法のみが用いられてもよいし、複数の方法を組み合わせて用いてもよい。
[10.3 Current setting value first control example]
Hereinafter, a control example of the current set value Is will be described. Although a plurality of methods for controlling the current set value Is will be described below, only one of the following methods may be used, or a plurality of methods may be used in combination.
図72は、電流設定値Isの第1の制御例を示す図である。第1の制御例では、制御部125は、変調スイッチ121のオフ期間(変調信号S1のロー期間)の長さに応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更する。具体的には、制御部125は、オフ期間が長いほど電流設定値Isを高く設定する。つまり、制御部125は、オフ期間が第1の長さの場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、オフ期間が第1の長さより長い第2の長さの場合、電流設定値Isを第1の値より高い第2の値に設定する。例えば、4PPMを用いる場合において、1スロットに相当する期間をT0とし、2スロットに相当する期間をT1とした場合、制御部125は、T0より長くかつT1より短い閾値よりオフ期間が短い場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、オフ期間が上記閾値より長い場合、電流設定値Isを第1の値より高い第2の値に設定する。 FIG. 72 is a diagram showing a first control example of the current set value Is. In the first control example, the control unit 125 changes the current command value S2 (current set value Is) according to the length of the off period (low period of the modulation signal S1) of the modulation switch 121. Specifically, the control unit 125 sets the current set value Is higher as the off period is longer. That is, the control unit 125 sets the current set value Is to the first value when the off period is the first length, and sets the current when the off period is the second length longer than the first length. Set the value Is to a second value higher than the first value. For example, when 4PPM is used, when the period corresponding to 1 slot is T0 and the period corresponding to 2 slots is T1, the control unit 125 is longer than T0 and shorter than the threshold value shorter than T1. The current set value Is is set to the first value, and when the off period is longer than the above threshold value, the current set value Is is set to a second value higher than the first value.
または、制御部125は、変調信号S1の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更してもよい。具体的には、制御部125は、部分的なオン・デューティ比が高いほど電流設定値Isを低く設定する。つまり、制御部125は、部分的なオン・デューティ比に反比例するように電流設定値Isを設定してもよい。言い換えると、制御部125は、部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき電流設定値Isを第1の値に設定し、部分的なオン・デューティ比が第1の比率より大きい第2の比率のとき電流設定値Isを第1の値より小さい第2の値に設定する。 Alternatively, the control unit 125 may calculate the partial on-duty ratio of the modulation signal S1 and change the current command value S2 (current set value Is) according to the calculated partial on-duty ratio. .. Specifically, the control unit 125 sets the current set value Is lower as the partial on-duty ratio becomes higher. That is, the control unit 125 may set the current set value Is so as to be inversely proportional to the partial on-duty ratio. In other words, the control unit 125 sets the current set value Is to the first value when the partial on-duty ratio is the first ratio, and the partial on-duty ratio is larger than the first ratio. When the ratio is 2, the current set value Is is set to a second value smaller than the first value.
ここで、「部分的なオン・デューティ比」とは、所定の期間における変調信号S1のオン(ハイ)期間の割合である。例えば、「部分的なオン・デューティ比」は、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、変調信号S1のうちの直近のnビットの移動平均値であってもよい。 Here, the "partial on-duty ratio" is the ratio of the on (high) period of the modulated signal S1 in a predetermined period. For example, the "partial on-duty ratio" is the ratio of the on-duty period to the combined period of the most recent off-duty period and the on-duty period immediately before the off-duty period. Alternatively, the "partial on-duty ratio" may be the moving average of the most recent n bits of the modulated signal S1.
ここで、オーバーシュートの大きさは、オフ期間の長さ(部分的なオン・デューティ比)に依存する。よって、オフ期間の長さ(部分的なオン・デューティ比)に応じて、電流設定値Isを変更することにより、オーバーシュートの抑制をより適切に行うことができる。 Here, the magnitude of the overshoot depends on the length of the off period (partial on-duty ratio). Therefore, overshoot can be suppressed more appropriately by changing the current set value Is according to the length of the off period (partial on-duty ratio).
また、オフ期間の長さ(部分的なオン・デューティ比)が可変である場合には、オフ期間が長いほど平均輝度値が減少するため、平均輝度値を一定にするためには、オフ期間が長い場合にはオン期間の輝度値を増加させる必要がある。上述した電流設定値Isの制御を行うことで、このような輝度値の制御を行う場合にも適切に電流設定値Isを変更できる。 Further, when the length of the off period (partial on-duty ratio) is variable, the average luminance value decreases as the off period is longer. Therefore, in order to keep the average luminance value constant, the off period If is long, it is necessary to increase the brightness value during the on period. By controlling the current set value Is described above, the current set value Is can be appropriately changed even when the brightness value is controlled.
[10.4 電流設定値の第2の制御例]
図73は、電流設定値Isの第2の制御例を示す図である。第2の制御例では、制御部125は、調光信号S3に応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更する。例えば、調光信号S3は、ユーザにより調光(明るさの変更)操作が行われた際に、調光制御部104により生成される。電源回路102は、この調光信号S3に応じて出力電圧V0を変更することにより、光源101に流れる電流を変更する。これにより、照明光の明るさが変更される。
[2nd control example of 10.4 current set value]
FIG. 73 is a diagram showing a second control example of the current set value Is. In the second control example, the control unit 125 changes the current command value S2 (current set value Is) according to the dimming signal S3. For example, the dimming signal S3 is generated by the dimming control unit 104 when a dimming (change of brightness) operation is performed by the user. The power supply circuit 102 changes the current flowing through the light source 101 by changing the output voltage V0 according to the dimming signal S3. As a result, the brightness of the illumination light is changed.
図73は、減光操作が行われた場合の例を示す。制御部125は、調光信号S3により減光が指示された場合に、電流指令値S2(電流設定値Is)を低くする。つまり、制御部125は、光源101の調光レベルに応じて電流設定値Isを設定する。具体的には、制御部125は、調光レベルが高い(明るい)ほど電流設定値Isを高く設定する。つまり、制御部125は、調光レベルが第1のレベルの場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、調光レベルが第1のレベルより高い第2のレベルの場合、電流設定値Isを第1の値より高い第2の値に設定する。 FIG. 73 shows an example when the dimming operation is performed. The control unit 125 lowers the current command value S2 (current set value Is) when dimming is instructed by the dimming signal S3. That is, the control unit 125 sets the current set value Is according to the dimming level of the light source 101. Specifically, the control unit 125 sets the current set value Is higher as the dimming level is higher (brighter). That is, the control unit 125 sets the current set value Is to the first value when the dimming level is the first level, and sets the current when the dimming level is the second level higher than the first level. Set the value Is to a second value higher than the first value.
このような電流設定値Isの制御を行うことで、調光レベルに応じて適切に電流設定値Isを変更できる。 By controlling the current set value Is in this way, the current set value Is can be appropriately changed according to the dimming level.
また、図73に示すように、制御部125は、調光信号S3により減光が指示されたタイミングから緩やかに電流指令値S2を減少させる。これにより、調光レベル(明るさ)の変更に追従して電流指令値S2を減少させることができるので、急激に電流指令値S2が減少することによる損失の増大を抑制できる。 Further, as shown in FIG. 73, the control unit 125 gradually reduces the current command value S2 from the timing when the dimming is instructed by the dimming signal S3. As a result, the current command value S2 can be reduced following a change in the dimming level (brightness), so that an increase in loss due to a sudden decrease in the current command value S2 can be suppressed.
[10.5 電流設定値の第3の制御例]
図74は、電流設定値Isの第3の制御例を示す図である。第3の制御例では、制御部125は、電流検出回路134で検出されたLED電流(光源101に流れる電流)の検出結果であるLED電流検出値S4に応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更する。具体的には、制御部125は、LED電流が小さいほど電流設定値Isを低く設定する。つまり、制御部125は、LED電流が第1の電流値の場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、LED電流が第1の電流値より小さい第2の電流値の場合、電流設定値Isを第1の値より低い第2の値に設定する。
[3rd control example of 10.5 current set value]
FIG. 74 is a diagram showing a third control example of the current set value Is. In the third control example, the control unit 125 receives a current command value S2 (current set value) according to the LED current detection value S4, which is the detection result of the LED current (current flowing through the light source 101) detected by the current detection circuit 134. Is) is changed. Specifically, the control unit 125 sets the current set value Is lower as the LED current becomes smaller. That is, the control unit 125 sets the current set value Is to the first value when the LED current is the first current value, and the current when the LED current is a second current value smaller than the first current value. The set value Is is set to a second value lower than the first value.
これにより、例えば、図74に示すように調光レベルが変更された場合に、調光レベルに応じて適切に電流設定値Isを変更できる。また、図72で説明したいように、オフ期間の長さ(部分的なオン・デューティ比)に応じて輝度値(LED電流)を変更する場合においても、適切に電流設定値Isを変更できる。これにより、調光時等の損失の増加を抑制できる。 Thereby, for example, when the dimming level is changed as shown in FIG. 74, the current set value Is can be appropriately changed according to the dimming level. Further, as described with reference to FIG. 72, even when the luminance value (LED current) is changed according to the length of the off period (partial on-duty ratio), the current set value Is can be appropriately changed. As a result, it is possible to suppress an increase in loss during dimming and the like.
また、図74に示すように、LED電流を検出するタイミングは、オーバーシュートが発生しておらず、電流値が安定しているタイミングが好ましい。例えば、図75に示すように、電流検出回路134は、変調信号S1の立ち上がりエッジ(変調スイッチ121がオンしたタイミング)から予め定められた遅延時間Tdが経過した後のタイミングで、LED電流を検出する。これにより、精度よくLED電流を検出できる。 Further, as shown in FIG. 74, the timing for detecting the LED current is preferably the timing at which the overshoot does not occur and the current value is stable. For example, as shown in FIG. 75, the current detection circuit 134 detects the LED current at a timing after a predetermined delay time Td has elapsed from the rising edge of the modulation signal S1 (timing when the modulation switch 121 is turned on). To do. As a result, the LED current can be detected with high accuracy.
なお、図65では、電流抑制回路122内の電流検出回路134をLED電流の検出にも流用しているが、電流抑制回路122内の電流検出回路134とは別に電流検出回路が設けられ、当該電流検出回路による検出結果が上記制御に用いられてもよい。 In FIG. 65, the current detection circuit 134 in the current suppression circuit 122 is also diverted to detect the LED current, but a current detection circuit is provided separately from the current detection circuit 134 in the current suppression circuit 122. The detection result by the current detection circuit may be used for the above control.
[10.6 電流設定値の第4の制御例]
図76は、電流設定値Isの第4の制御例を示す図である。第4の制御例では、制御部125は、電圧検出回路127で検出された電圧V0の検出結果であるLED電圧検出値S5に応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更する。ここで電圧V0は、光源101に印加される電圧である。具体的には、制御部125は、電圧V0が小さいほど電流設定値Isを低く設定する。つまり、制御部125は、電圧V0が第1の電圧値の場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、電圧V0が第1の電圧値より小さい第2の電圧値の場合、電流設定値Isを第1の値より低い第2の値に設定する。
[10.6 Example of Fourth Control of Current Set Value]
FIG. 76 is a diagram showing a fourth control example of the current set value Is. In the fourth control example, the control unit 125 changes the current command value S2 (current set value Is) according to the LED voltage detection value S5, which is the detection result of the voltage V0 detected by the voltage detection circuit 127. Here, the voltage V0 is the voltage applied to the light source 101. Specifically, the control unit 125 sets the current set value Is lower as the voltage V0 becomes smaller. That is, the control unit 125 sets the current set value Is to the first value when the voltage V0 is the first voltage value, and when the voltage V0 is the second voltage value smaller than the first voltage value, the current. The set value Is is set to a second value lower than the first value.
ここで、電圧V0は、LED電流と同様の傾向で変化する。よって、上記制御により、第3の制御例と同様の効果を実現できる。 Here, the voltage V0 changes in the same tendency as the LED current. Therefore, the same effect as that of the third control example can be realized by the above control.
なお、電圧検出のタイミングを、LED電流の検出の場合と同様に制御してもよい。つまり、図75の場合と同様に、電圧検出回路127は、変調信号S1の立ち上がりエッジ(変調スイッチ121がオンしたタイミング)から予め定められた遅延時間Tdが経過した後のタイミングで電圧V0を検出してもよい。 The timing of voltage detection may be controlled in the same manner as in the case of LED current detection. That is, as in the case of FIG. 75, the voltage detection circuit 127 detects the voltage V0 at the timing after the predetermined delay time Td elapses from the rising edge of the modulation signal S1 (the timing when the modulation switch 121 is turned on). You may.
[10.7 照明光通信装置の使用例]
以下、照明光通信装置100の使用例を説明する。図77は、照明光通信装置100の使用例を示す図である。例えば、図77に示すように、照明光通信装置100は、RGB投光器である。ユーザがスマートフォン等の可視光受信器で照明光通信装置100により照射された光を撮影することで、当該可視光受信器は可視光信号を受信する。
[10.7 Example of using an illuminated optical communication device]
Hereinafter, an example of using the illumination optical communication device 100 will be described. FIG. 77 is a diagram showing a usage example of the illumination optical communication device 100. For example, as shown in FIG. 77, the illumination optical communication device 100 is an RGB floodlight. When the user photographs the light emitted by the illumination light communication device 100 with a visible light receiver such as a smartphone, the visible light receiver receives the visible light signal.
図78は、RGB投光器である照明光通信装置100の外観を示す図である。 FIG. 78 is a diagram showing the appearance of the illumination optical communication device 100, which is an RGB floodlight.
図79は、照明光通信装置100の別の使用例を示す図である。例えば、図79に示すように、照明光通信装置100は、RGBスポットライトである。ユーザがスマートフォン等の可視光受信器で照明光通信装置100により照射された光を撮影することで、当該可視光受信器は可視光信号を受信する。 FIG. 79 is a diagram showing another usage example of the illumination optical communication device 100. For example, as shown in FIG. 79, the illumination optical communication device 100 is an RGB spotlight. When the user photographs the light emitted by the illumination light communication device 100 with a visible light receiver such as a smartphone, the visible light receiver receives the visible light signal.
(実施の形態11)
図1A等の電流抑制回路1内の制御回路6は、アナログ回路として構成可能であるし、デジタル回路として構成可能である。実施の形態11では、制御回路6をデジタル回路として構成した一例について説明する。
(Embodiment 11)
The control circuit 6 in the current suppression circuit 1 shown in FIG. 1A or the like can be configured as an analog circuit or a digital circuit. In the eleventh embodiment, an example in which the control circuit 6 is configured as a digital circuit will be described.
実施の形態11に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備え、前記電流抑制回路は、前記基準値を出力する基準源と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、前記通信信号のうちのn(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタを有する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記nビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する。 One embodiment of the illumination light communication device according to the eleventh embodiment includes a light source that emits illumination light, a switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source, and the illumination light for modulating the illumination light. A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch is connected in series with the light source and the switch, and flows through the light source so as not to exceed the current set value corresponding to the reference value. The current suppression circuit includes a current suppression circuit that suppresses the current, and the current suppression circuit is connected in series with the reference source that outputs the reference value, the light source, and the switch, and the current flowing through the light source is based on the reference value. The control circuit includes a transistor for suppressing and a control circuit having a shift register that holds n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal while shifting, and the control circuit is based on the n bit data. The partial on-duty ratio of the communication signal is calculated, and the reference value is determined according to the calculated partial on-duty ratio.
[11.1 照明光通信装置の構成]
実施の形態11の照明光通信装置の全体構成は図1Aに示した照明光通信装置と同じでよいし、図80に示す照明光通信装置と同じでもよい。
[11.1 Configuration of Illuminated Optical Communication Device]
The overall configuration of the illumination optical communication device according to the eleventh embodiment may be the same as that of the illumination optical communication device shown in FIG. 1A, or may be the same as that of the illumination light communication device shown in FIG. 80.
図80は、実施の形態11における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。図80は、図64と比べて、通信モジュール10の内部構成が異なるが、電源回路52aは同じである。図80の通信モジュールは、図1Aにおいて既に説明した通りである。また、電源回路52aは、図64において既に説明した通りである。 FIG. 80 is a circuit diagram showing a modified example of the illumination optical communication device according to the eleventh embodiment. In FIG. 80, the internal configuration of the communication module 10 is different from that in FIG. 64, but the power supply circuit 52a is the same. The communication module of FIG. 80 is as described above in FIG. 1A. Further, the power supply circuit 52a is as described above in FIG. 64.
[11.2 電流抑制回路1の変形例]
次に、電流抑制回路1の第1〜第3の変形例について説明する。
[11.2 Modification example of current suppression circuit 1]
Next, first to third modification examples of the current suppression circuit 1 will be described.
図1Aまたは図80における電流抑制回路1は、この構成に限定されるものではなく図2〜図4に示した第1〜第3変形例のように構成してもよいし、図81または図82のように構成してもよい。 The current suppression circuit 1 in FIG. 1A or FIG. 80 is not limited to this configuration, and may be configured as in the first to third modifications shown in FIGS. It may be configured as 82.
図81は、図1Aまたは図80における電流抑制回路1の第4変形例を示す回路図である。図81に示した電流抑制回路1は、MOSFETであるトランジスタ2と、ソースに接続された抵抗3と、基準源4と、制御回路6とを備える。基準源4は、定電圧源4a、分圧抵抗R1、R6、R7、R8、および、分圧比を切替えるためのスイッチ素子S01〜S03で構成される。 FIG. 81 is a circuit diagram showing a fourth modification of the current suppression circuit 1 in FIG. 1A or FIG. 80. The current suppression circuit 1 shown in FIG. 81 includes a transistor 2 which is a MOSFET, a resistor 3 connected to a source, a reference source 4, and a control circuit 6. The reference source 4 includes a constant voltage source 4a, voltage dividing resistors R1, R6, R7, R8, and switch elements S01 to S03 for switching the voltage dividing ratio.
制御回路6は、通信信号の信号配列に応じて適切な基準電圧の値を算出するか、或いは予め構築された対応テーブルから適切な基準電圧の値を選択して、スイッチ素子S01〜S03を切替えてもよい。分圧回路の抵抗器及びスイッチ素子の数が多いほど、微細な基準電圧の切り替えが可能となる。 The control circuit 6 switches the switch elements S01 to S03 by calculating an appropriate reference voltage value according to the signal arrangement of the communication signal or selecting an appropriate reference voltage value from a pre-constructed correspondence table. You may. The larger the number of resistors and switch elements in the voltage divider circuit, the finer the reference voltage can be switched.
図82は、図1Aまたは図80における電流抑制回路1の第5変形例を示す回路図である。図82の電流抑制回路1は、MOSFETであるトランジスタ2と、ソースに接続された抵抗3と、基準源4と、制御回路6とを備える。基準源4は、定電圧源4a、分圧抵抗R11、R12、R13、R14、および、分圧比を切替えるためのスイッチ素子S01、S02とで構成される。 FIG. 82 is a circuit diagram showing a fifth modification of the current suppression circuit 1 in FIG. 1A or FIG. 80. The current suppression circuit 1 of FIG. 82 includes a transistor 2 which is a MOSFET, a resistor 3 connected to a source, a reference source 4, and a control circuit 6. The reference source 4 includes a constant voltage source 4a, voltage dividing resistors R11, R12, R13, R14, and switch elements S01 and S02 for switching the voltage dividing ratio.
基準源4のプラス電位側は、抵抗R11を介して誤差増幅器のプラス入力端子に接続される。当該接続点と基準電圧のマイナス電位側の間に、抵抗R12、R13、R14の直列回路を設け、これらのうちの1つ、或いは2つを短絡するスイッチ素子S01、S02を接続して構成される。 The positive potential side of the reference source 4 is connected to the positive input terminal of the error amplifier via the resistor R11. A series circuit of resistors R12, R13, and R14 is provided between the connection point and the negative potential side of the reference voltage, and switch elements S01 and S02 that short-circuit one or two of these are connected. To.
図82の制御回路6は、図81と同じでよい。 The control circuit 6 of FIG. 82 may be the same as that of FIG. 81.
[11.3 制御回路6の構成例]
次に、通信信号の信号配列に応じて、基準源4の基準値を変更する制御を行う制御回路6の構成について、図83、図84A〜図84Cを用いてより詳しく説明する。すなわち、制御回路6は、通信信号のうちのn(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタを有し、当該nビットデータに基づいて通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて基準値を決定する構成例について説明する。
[11.3. Configuration example of control circuit 6]
Next, the configuration of the control circuit 6 that controls to change the reference value of the reference source 4 according to the signal arrangement of the communication signal will be described in more detail with reference to FIGS. 83 and 84A to 84C. That is, the control circuit 6 has a shift register that holds n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal while shifting, and the communication signal is partially turned on based on the n bit data. A configuration example in which the duty ratio is calculated and the reference value is determined according to the calculated partial on-duty ratio will be described.
図83は、図1Aまたは図80における制御回路6および信号発生回路SGの構成例を示すブロック図である。同図において制御回路6は、シフトレジスタ6a、演算部6b、補正部6c、換算部6dおよび基準値設定部6eを備える。 FIG. 83 is a block diagram showing a configuration example of the control circuit 6 and the signal generation circuit SG in FIG. 1A or FIG. 80. In the figure, the control circuit 6 includes a shift register 6a, a calculation unit 6b, a correction unit 6c, a conversion unit 6d, and a reference value setting unit 6e.
シフトレジスタ6aは、信号発生回路SGが発生する通信信号のうちのn(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持する。 The shift register 6a holds n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal generated by the signal generation circuit SG while shifting.
演算部6bは、シフトレジスタ6aに保持されたnビットデータに基づいて通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出する。部分的なオン・デューティ比は、例えば、(i)直近のオフ期間(ビット0が連続する期間)と、当該オフ期間の直前のオン期間(ビット1が連続する期間)とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合でよい。あるいは、部分的なオン・デューティ比」は、(ii)通信信号のうちの直近のnビットの移動平均値で代用してもよいし、nビット中の所定ビット数の移動平均値でもよい。 The calculation unit 6b calculates a partial on-duty ratio of the communication signal based on the n-bit data held in the shift register 6a. The partial on-duty ratio is, for example, (i) the period obtained by combining the latest off period (the period in which bit 0 is continuous) and the on period immediately before the off period (the period in which bit 1 is continuous). The ratio of the on-period may be used. Alternatively, the "partial on-duty ratio" may be substituted by (ii) the moving average value of the latest n bits of the communication signal, or may be the moving average value of a predetermined number of bits in the n bits.
演算部6bは、部分的なオン・デューティ比として移動平均値を求める場合は、シフトレジスタ6aのnビットに対して単純に加算平均を求めればよい。 When the calculation unit 6b obtains the moving average value as a partial on-duty ratio, the calculation unit 6b may simply obtain the addition average for the n bits of the shift register 6a.
補正部6cは、演算部6bに算出された部分的なオン・デューティ比に対して補正を行う。上記の(i)(ii)等の算出方法が異なれば、算出結果も異なるので、補正部6cにより補正する。 The correction unit 6c corrects the partial on-duty ratio calculated by the calculation unit 6b. If the calculation methods such as (i) and (ii) are different, the calculation result will be different, so the correction unit 6c will correct the calculation.
換算部6dは、補正後の部分的なオン・デューティ比を、対応する適切な基準値に換算する。つまり、換算部6dは、補正後の部分的なオン・デューティ比に応じて適切な基準値を決定する。 The conversion unit 6d converts the corrected partial on-duty ratio to the corresponding appropriate reference value. That is, the conversion unit 6d determines an appropriate reference value according to the corrected partial on-duty ratio.
基準値設定部6eは、決定された基準値を基準源4に設定する。つまり、基準値設定部6eは、決定された基準値を基準源4が出力するように、基準源4を制御する。 The reference value setting unit 6e sets the determined reference value in the reference source 4. That is, the reference value setting unit 6e controls the reference source 4 so that the reference source 4 outputs the determined reference value.
次に信号発生回路SGの構成例について説明する。 Next, a configuration example of the signal generation circuit SG will be described.
図83において信号発生回路SGは、信号源6f、判別部6g、待機制御部6hおよび駆動部6iを備える。 In FIG. 83, the signal generation circuit SG includes a signal source 6f, a discrimination unit 6g, a standby control unit 6h, and a drive unit 6i.
信号源6fは、通信信号を発生する。例えば、信号源6fは、照明光通信装置のIDを含む通信信号を繰り返し発生してもよいし、照明光通信装置のIDを含むととともに外部
からの情報を変調した通信信号を発生してもよい。
The signal source 6f generates a communication signal. For example, the signal source 6f may repeatedly generate a communication signal including the ID of the illumination optical communication device, or may generate a communication signal including the ID of the illumination optical communication device and modulated information from the outside. Good.
判別部6gは、信号源6fから出力された最新ビットが「1」であるか否かを判別する。もし、最新ビットの直前のビットが0であれば、信号源6fから出力された最新ビットによって、光源である負荷回路53の電流波形に立ち上がりエッジが発生することになる。もし、最新ビットの直前のビットが1であれば、信号源6fから出力された最新ビットの区間、光源である負荷回路53の導通状態が継続することになる。 The discriminating unit 6g determines whether or not the latest bit output from the signal source 6f is "1". If the bit immediately preceding the latest bit is 0, the latest bit output from the signal source 6f causes a rising edge in the current waveform of the load circuit 53, which is the light source. If the bit immediately before the latest bit is 1, the continuation state of the load circuit 53, which is the light source, continues in the section of the latest bit output from the signal source 6f.
待機制御部6hは、判別部6gによって最新ビットが「1」であると判定された場合、当該最新ビットによるスイッチSWの駆動、つまり当該最新ビットをスイッチSWのゲートに出力する動作を、制御回路6からレディ信号を受信するまで待機させる。この待機は、光源である負荷回路53の電流波形に立ち上がりエッジが発生する前に、電流抑制回路1において、当該立ち上がりエッジの直前の部分的なオン・デューティ比に応じた基準値の設定を完了させるためである。 When the determination unit 6g determines that the latest bit is "1", the standby control unit 6h controls the switch SW by the latest bit, that is, the operation of outputting the latest bit to the gate of the switch SW. Wait until the ready signal is received from 6. This standby completes the setting of the reference value according to the partial on-duty ratio immediately before the rising edge in the current suppression circuit 1 before the rising edge occurs in the current waveform of the load circuit 53 which is the light source. This is to make it.
駆動部6iは、制御回路6からレディ信号を受信したタイミングで、上記の最新ビット「1」をスイッチSWのゲートに出力する。 The drive unit 6i outputs the latest bit “1” to the gate of the switch SW at the timing when the ready signal is received from the control circuit 6.
なお、判別部6gは、信号源6fから出力された最新ビットが「1」であるか否かを判別する代わりに、信号源6fから出力された最新の2ビットが「01」であるか否かを判別、つまり、最新ビットが1でその直前のビットが0であるか否かを判別してもよい。こうすれば、判別部6gは、信号源6fから出力された最新ビットによって、光源である負荷回路53の電流波形に立ち上がりエッジが発生するか否かを判別することになる。 In addition, instead of determining whether or not the latest bit output from the signal source 6f is "1", the discriminating unit 6g determines whether or not the latest 2 bits output from the signal source 6f is "01". That is, it may be determined whether or not the latest bit is 1 and the bit immediately before it is 0. In this way, the discriminating unit 6g determines whether or not a rising edge is generated in the current waveform of the load circuit 53, which is a light source, by the latest bit output from the signal source 6f.
続いて、制御回路6の動作例についてより詳細に説明する。 Subsequently, an operation example of the control circuit 6 will be described in more detail.
図84Aは、図1Aにおける制御回路の処理例を示すフローチャートである。図84Aにおいて、照明光通信装置における可視光通信の開始時(例えば、照明光通信装置の電源投入時)に、制御回路6は、まず、シフトレジスタ6aを初期化(例えばリセット)し(S40)、基準源4に基準値の初期値を設定する(S41)。この初期値は、例えば、通信信号の平均的なオン・デューティ比75%に対応する基準値でよい。 FIG. 84A is a flowchart showing a processing example of the control circuit in FIG. 1A. In FIG. 84A, at the start of visible light communication in the illumination optical communication device (for example, when the power of the illumination light communication device is turned on), the control circuit 6 first initializes (for example, resets) the shift register 6a (S40). , The initial value of the reference value is set in the reference source 4 (S41). This initial value may be, for example, a reference value corresponding to an average on-duty ratio of 75% of the communication signal.
制御回路6は、信号発生回路SGの信号源6fがシリアルに発生する通信信号の1ビットをシフトレジスタ6aに入力すると(S42)、入力された1ビットが1であるか否かを判定する(S43)。 When the signal source 6f of the signal generation circuit SG inputs 1 bit of the communication signal serially generated to the shift register 6a (S42), the control circuit 6 determines whether or not the input 1 bit is 1. S43).
入力された1ビットが1であると判定された場合、制御回路6は、シフトレジスタ6aが保持するnビットデータの平均値を、部分的なオン・デューティ比として求める(S44)。この平均値は、シリアルデータである通信信号のnビットを図84Aのループ処理(S42〜S47)毎にシフトし求める移動平均値である。さらに、制御回路6は、移動平均値を補正し(S45)、補正結果から基準値を求めて当該基準値を基準源4に設定し(S46)、信号発生回路SGにレディ信号を出力する(S47)。このレディ信号の出力により、ステップS42で入力された1ビットがスイッチSWのゲートに出力される。ステップS46において、補正を加えた移動平均値の値から電流抑制回路1の電流設定値および基準値を求めるのは、後述する関係式(2)を用いて算出するか、あるいは、予め数値テーブルを用意しておいてもよい。この数値テーブルは、例えば、補正後の移動平均値と基準値を対応させたテーブルでよい。 When it is determined that the input 1 bit is 1, the control circuit 6 obtains the average value of the n-bit data held by the shift register 6a as a partial on-duty ratio (S44). This average value is a moving average value obtained by shifting the n bits of the communication signal, which is serial data, for each loop processing (S42 to S47) of FIG. 84A. Further, the control circuit 6 corrects the moving average value (S45), obtains a reference value from the correction result, sets the reference value in the reference source 4 (S46), and outputs a ready signal to the signal generation circuit SG (S46). S47). By the output of this ready signal, one bit input in step S42 is output to the gate of the switch SW. In step S46, the current set value and the reference value of the current suppression circuit 1 are obtained from the corrected moving average value by using the relational expression (2) described later, or by using a numerical table in advance. You may prepare it. This numerical table may be, for example, a table in which the corrected moving average value and the reference value are associated with each other.
次に、シフトレジスタ6aの構成例について説明する。図84Bは、制御回路6内のシフトレジスタ6aの構成例を示す説明図である。図84Bでは、8ビットのシフトレジスタ6aを例示している。このシフトレジスタ6aは、1ビットデータを入力するためのシリアルイン端子と、8ビットデータを出力するためのパラレルアウト端子と、1ビットデータを出力するためにシリアルアウト端子とを有している。保持される8ビットデータにおいて、シリアルイン端子側から順にビットb1、b2、・・・、b8と呼ぶ。ビットb1は、信号源6fから出力された最新ビットである。シリアルイン端子から最新ビットがビットb1に入力されたタイミングでは、スイッチSWのゲートにはビットb2が入力されている。ビットb1がスイッチSWのゲートに出力されるのは、図84AのステップS47のレディ信号が出力されたタイミングである。 Next, a configuration example of the shift register 6a will be described. FIG. 84B is an explanatory diagram showing a configuration example of the shift register 6a in the control circuit 6. FIG. 84B illustrates an 8-bit shift register 6a. The shift register 6a has a serial-in terminal for inputting 1-bit data, a parallel-out terminal for outputting 8-bit data, and a serial-out terminal for outputting 1-bit data. In the retained 8-bit data, they are referred to as bits b1, b2, ..., B8 in order from the serial-in terminal side. Bit b1 is the latest bit output from the signal source 6f. At the timing when the latest bit is input to bit b1 from the serial-in terminal, bit b2 is input to the gate of the switch SW. The bit b1 is output to the gate of the switch SW at the timing when the ready signal in step S47 of FIG. 84A is output.
次に、図84AのステップS45における補正の具体例について説明する。 Next, a specific example of the correction in step S45 of FIG. 84A will be described.
図84Cは、図84AのステップS45の補正例を示すフローチャートである。ステップS44で移動平均値が求められたとき、シフトレジスタ6aの最新ビットb1は、ステップS43において判別されたように、1である。図84Cにおいて、制御回路6は、まず最新ビットb1の直前のビットb2が0であれば(S11:yes)、移動平均値に係数k1を掛け(S12)、さらにビットb2の直前のビットb3が0であれば(S13:yes)、もう一度係数k1を掛ける(S14)。つまり、制御回路6は、シフトレジスタ6aの末尾から1ビット目b1が1であり、かつ、2ビット目b2以降が1ビット以上連続する0である場合、移動平均値に1より小さい係数k1を、連続する0のビット数と同じ数だけ累乗する。ここで、係数k1は、例えば0.9でよい。 FIG. 84C is a flowchart showing a correction example of step S45 of FIG. 84A. When the moving average value is obtained in step S44, the latest bit b1 of the shift register 6a is 1, as determined in step S43. In FIG. 84C, in the control circuit 6, if the bit b2 immediately before the latest bit b1 is 0 (S11: yes), the moving average value is multiplied by the coefficient k1 (S12), and the bit b3 immediately before the bit b2 is set. If it is 0 (S13: yes), the coefficient k1 is multiplied again (S14). That is, when the first bit b1 from the end of the shift register 6a is 1 and the second and subsequent bits b2 are 0 consecutive bits or more, the control circuit 6 sets the moving average value to a coefficient k1 smaller than 1. , Is raised to the same number as the number of consecutive 0 bits. Here, the coefficient k1 may be, for example, 0.9.
次に、ステップS11でnoの場合、制御回路6は、ビットb3が1であれば(S15:yes)、移動平均値に係数k2を掛け(S16)、さらにビットb4が1であれば(S17:yes)、もう一度係数k2を掛ける(S18)。つまり、制御回路6は、シフトレジスタ6aの末尾から1ビット目b1が1であり、かつ、2ビット目b2または3ビット目b3以降に1ビット以上連続する1である場合、移動平均値に1より大きい係数k2を、ビットb2またはb3以降に連続する1のビット数と同じ数だけ累乗する。ここで、係数k2は、例えば1.03でよい。 Next, in the case of no in step S11, the control circuit 6 multiplies the moving average value by the coefficient k2 (S16) if the bit b3 is 1 (S15: yes), and further, if the bit b4 is 1 (S17). : Yes), multiply by the coefficient k2 again (S18). That is, in the control circuit 6, when the 1st bit b1 from the end of the shift register 6a is 1 and 1 bit or more is continuous after the 2nd bit b2 or the 3rd bit b3, the moving average value is 1. The larger coefficient k2 is raised to the power of the same number of bits as 1 consecutive bits after bits b2 or b3. Here, the coefficient k2 may be, for example, 1.03.
このような補正によって、想定されるデータ配列すべてにおける移動平均値を、概ね0.5〜0.9の範囲に収めることができる。上記の補正方法はあくまで一つの事例であり、必要なダイナミック性に応じた選択が必要である。特に掛け合わせる係数は、用いられるデータ伝送形式や電源回路条件などによって変わるので、実際の条件下における妥当性の検討が必要となる。 With such a correction, the moving average value in all the assumed data sequences can be kept in the range of about 0.5 to 0.9. The above correction method is just one example, and it is necessary to select it according to the required dynamics. In particular, the coefficient to be multiplied varies depending on the data transmission type used, the power supply circuit conditions, and the like, so it is necessary to examine the validity under actual conditions.
このような構成により、負荷回路53を流れる電流に発生するオーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。 With such a configuration, it is possible to more appropriately suppress the overshoot generated in the current flowing through the load circuit 53.
[11.4 照明光通信装置の動作]
以上のように構成された照明光通信装置の動作については、例えば図5〜図14に示したシミュレーション結果が該当する。実施の形態1等と同じ動作をする。
[11.4 Operation of Illuminated Optical Communication Device]
As for the operation of the illumination optical communication device configured as described above, for example, the simulation results shown in FIGS. 5 to 14 are applicable. It operates in the same manner as in the first embodiment.
以上のように実施の形態11に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源53と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチSWと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路SGと、前記光源および前記スイッチSWと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路1とを備え、前記電流抑制回路1は、前記基準値を出力する基準源4と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ2と、前記通信信号のうちのn(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタ6aを有する制御回路6とを備え、前記制御回路6は、前記nビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する。 As described above, the illumination light communication device according to the eleventh embodiment modulates the illumination light, the light source 53 that emits the illumination light, the switch SW that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source, and the illumination light. Therefore, the signal generation circuit SG that generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch is connected in series with the light source and the switch SW so as not to exceed the current set value corresponding to the reference value. The current suppression circuit 1 includes a current suppression circuit 1 that suppresses the current flowing through the light source, and the current suppression circuit 1 is connected in series with the reference source 4 that outputs the reference value, the light source, and the switch, and flows through the light source. A control circuit 6 having a transistor 2 that suppresses a current based on the reference value and a shift register 6a that holds n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal while shifting is provided. The control circuit 6 calculates a partial on-duty ratio of the communication signal based on the n-bit data, and determines the reference value according to the calculated partial on-duty ratio.
これによれば、スイッチSWがオフからオンになった瞬間に光源(つまり負荷回路53)を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。しかも、シフトレジスタを用いて部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定するので、基準値をより動的に適切な値にすることができる。 According to this, it is possible to reduce the overshoot generated in the current flowing through the light source (that is, the load circuit 53) at the moment when the switch SW is turned on, and thereby reduce the reception error in the receiving device. Moreover, since the partial on-duty ratio is calculated using the shift register and the reference value is determined according to the calculated partial on-duty ratio, the reference value is set to an appropriate value more dynamically. be able to.
ここで、前記制御回路6は、前記部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき前記基準値を第1の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第1の比率より大きい第2の比率のとき前記基準値を前記第1の値より小さい第2の値にし、前記第2の値に対応する前記電流設定値は、前記第1の値に対応する電流設定値よりも小さくしてもよい。 Here, the control circuit 6 sets the reference value to the first value when the partial on-duty ratio is the first ratio, and the partial on-duty ratio is larger than the first ratio. When the ratio is 2, the reference value is set to a second value smaller than the first value, and the current set value corresponding to the second value is smaller than the current set value corresponding to the first value. You may.
これによれば、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制を適切にすることができる。 According to this, when the magnitude of the overshoot depends on the partial on-duty ratio, the suppression of the overshoot can be made appropriate.
ここで、前記制御回路6は、前記電流設定値が部分的なオン・デューティ比に反比例するように前記基準値を変更してもよい。 Here, the control circuit 6 may change the reference value so that the current set value is inversely proportional to the partial on-duty ratio.
ここで、前記制御回路は、次式を満たすように前記基準値を変更してもよい。 Here, the control circuit may change the reference value so as to satisfy the following equation.
I1=(Iave/ONd)×100 I1 = (Iave / ONd) x 100
ここで、I1は前記電流設定値であり、Iaveは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ONdは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比(単位は%)である。 Here, I1 is the current set value, Iave is the average current flowing through the light source when the illumination light is not modulated by the interruption of the switch, and ONd is the partial on-duty ratio of the communication signal. The unit is%).
これによれば、オーバーシュートを抑制し、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。 According to this, the brightness of the illumination light when the overshoot is suppressed and the illumination light is not modulated is almost the same as the brightness of the illumination light when the illumination light is modulated. Can be.
ここで、前記制御回路は、次式を満たすように前記基準値を変更しても良い。 Here, the control circuit may change the reference value so as to satisfy the following equation.
(Iave/ONd)×100 ≦ I1 < Ip (Iave / ONd) × 100 ≦ I1 <Ip
ここで、Iaveは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ONdは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比であり、I1は前記電流設定値であり、Ipは前記電流抑制回路が抑制しない場合に前記光源を流れる電流のピーク値である。 Here, Iave is the average current flowing through the light source when the illumination light is not modulated by the intermittent operation of the switch, ONd is the partial on-duty ratio of the communication signal, and I1 is the current set value. Yes, Ip is the peak value of the current flowing through the light source when the current suppression circuit does not suppress it.
ここで、前記制御回路6は、前記シフトレジスタ6aの末尾から所定ビット数のデータに対して移動平均値を、部分的なオン・デューティ比として算出し、前記シフトレジスタに保持されたnビットデータのビットパターンに基づいて前記移動平均値を補正し、補正した移動平均値に対応する基準値を決定してもよい。 Here, the control circuit 6 calculates a moving average value as a partial on-duty ratio with respect to data having a predetermined number of bits from the end of the shift register 6a, and the n-bit data held in the shift register. The moving average value may be corrected based on the bit pattern of, and a reference value corresponding to the corrected moving average value may be determined.
これによれば、スイッチがオフからオンになった瞬間に前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。なぜなら、照明光通信装置の電源回路が電流フィードバック型である場合、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存し、オフの期間に出力電圧が徐々に上昇する特性を有している。ダイオードの帰還により、オフの期間に徐々に上昇する出力電圧に応じて基準値も上昇するので、オーバーシュートを適切に低減することができる。 According to this, the overshoot generated in the current flowing through the light source at the moment when the switch is turned on is reduced, so that the reception error in the receiving device can be reduced. This is because when the power supply circuit of the illumination optical communication device is a current feedback type, the size of the overshoot depends on the partial on-duty ratio, and the output voltage gradually increases during the off period. There is. Due to the feedback of the diode, the reference value also rises according to the output voltage that gradually rises during the off period, so that the overshoot can be appropriately reduced.
ここで、前記制御回路6は、前記移動平均値の補正において、前記シフトレジスタの末尾から1ビット目が1であり、かつ、2ビット目以降が1ビット以上連続する0である場合、前記移動平均値に1より小さい係数を、連続する0のビット数と同じ数だけ累乗してもよい。 Here, in the correction of the moving average value, the control circuit 6 moves the moving average value when the first bit from the end of the shift register is 1 and the second and subsequent bits are 0 consecutive bits or more. A coefficient smaller than 1 may be multiplied by the average value by the same number as the number of consecutive 0 bits.
ここで、前記制御回路6は、前記移動平均値の補正において、前記シフトレジスタ6aの末尾から1ビット目が1であり、かつ、2ビット目または3ビット目以降が1ビット以上連続する1である場合、前記移動平均値に1より大きい係数を、連続する1のビット数と同じ数だけ累乗してもよい。 Here, in the correction of the moving average value, the control circuit 6 has 1 in the first bit from the end of the shift register 6a, and 1 in which the second bit or the third and subsequent bits are continuous by 1 bit or more. In some cases, the moving average value may be multiplied by a coefficient larger than 1 by the same number as the number of consecutive 1 bits.
ここで、前記制御回路6は、部分的なオン・デューティ比として、前記移動平均値を算出する代わりに、N(Nは2以上の整数)値パルス位置変調された前記通信信号の平均的なオン・デューティ比である(1−(1/N))×100(%)を用いてもよい。 Here, instead of calculating the moving average value as a partial on-duty ratio, the control circuit 6 averages the communication signal whose N (N is an integer of 2 or more) value pulse position-modulated. The on-duty ratio (1- (1 / N)) × 100 (%) may be used.
ここで、前記通信信号はN(Nは4以上の整数)値パルス位置変調されており、前記シフトレジスタ6aのビット数および前記移動平均値の対象となるビット数は、Nビット以上であってもよい。 Here, the communication signal is pulse-position-modulated with an N (N is an integer of 4 or more) value, and the number of bits of the shift register 6a and the number of bits subject to the moving average value are N bits or more. May be good.
ここで、前記基準源4は、固定電圧を発生する定電圧源4aと、前記定電圧源を分圧する複数の抵抗素子(例えばR1、R6〜R7、R11〜R14のいくつか)と、前記抵抗素子と直列または並列に接続された1つ以上のスイッチ素子(例えばS01〜S03のいくつか)とを備え、前記制御回路6は、補正した値に応じて前記1つ以上のスイッチ素子のオンおよびオフを制御してもよい。 Here, the reference source 4 includes a constant voltage source 4a that generates a fixed voltage, a plurality of resistance elements (for example, some of R1, R6 to R7, and R11 to R14) that divide the constant voltage source, and the resistance. The control circuit 6 includes one or more switch elements (for example, some of S01 to S03) connected in series or in parallel with the element, and the control circuit 6 turns on the one or more switch elements according to the corrected value. Off may be controlled.
ここで、前記照明光通信装置は、直列接続された前記光源、前記スイッチおよび前記電流抑制回路に電流を供給する電源回路52aを有し、前記電源回路52aは、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行ってもよい。 Here, the illumination optical communication device has a power supply circuit 52a that supplies a current to the light source, the switch, and the current suppression circuit connected in series, and the power supply circuit 52a keeps an average value of the supplied currents constant. You may perform feedback control to make it.
ここで、前記電源回路52aは、インダクタ80およびスイッチ素子81を有するDC−DCコンバーター64を含み、前記スイッチ素子81を流れる電流の大きさを検出し、検出した値と所定値との差分に応じて前記スイッチ素子81のオンおよびオフを制御してもよい。 Here, the power supply circuit 52a includes a DC-DC converter 64 having an inductor 80 and a switch element 81, detects the magnitude of the current flowing through the switch element 81, and responds to the difference between the detected value and a predetermined value. The on and off of the switch element 81 may be controlled.
また、実施の形態11に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール10であって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチSWと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路SGと、前記光源および前記スイッチSWと直列に接続され、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路1とを備え、前記電流抑制回路1は、前記基準値を出力する基準源4と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ2とを備え、前記通信信号の先頭n(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタ6aを有する制御回路6とを備え、前記制御回路6は、前記nビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する。 Further, the communication module according to the eleventh embodiment is a communication module 10 that modulates the illumination light and can be attached to and detached from the illumination device. A signal generation circuit SG that generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch for modulation, and a current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch SW to suppress the current flowing through the light source. The current suppression circuit 1 includes a reference source 4, which outputs the reference value, and a transistor 2 which is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source based on the reference value. The control circuit 6 includes a control circuit 6 having a shift register 6a that shifts and holds the head n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal, and the control circuit 6 is based on the n-bit data. The partial on-duty ratio of the communication signal is calculated, and the reference value is determined according to the calculated partial on-duty ratio.
これによれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。 According to this, the communication module can be added to the existing luminaire. That is, the existing lighting equipment can be used as it is, and the optical communication function can be easily added, and the optical communication function can be realized at a lower cost than when a new optical communication lighting equipment is installed. Further, since the overshoot generated in the current flowing through the light source at the moment when the switch is turned on is reduced, the reception error in the receiving device can be reduced.
(実施の形態12)
実施の形態12では、100%変調の光通信をする場合でも、電源投入時の過電圧保護回路の誤動作を防止する照明光通信装置および通信モジュールについて説明する。
(Embodiment 12)
In the twelfth embodiment, an illumination optical communication device and a communication module that prevent malfunction of the overvoltage protection circuit at the time of turning on the power will be described even in the case of 100% modulated optical communication.
一般に、電源回路の出力電圧は無負荷状態では高くなる。また、電源回路は、出力電圧が過電圧保護レベルを超えると動作を停止する過電圧保護回路を備えることが多い。可視光通信で100%の変調をする場合、電源投入時に電源回路の出力電圧または出力電流が立ち上がるまでの立ち上げ時間において、変調動作が開始するまでスイッチ素子がオフ(つまり無負荷状態)になり、出力電圧が上昇し、過電圧保護レベルを超えてしまい、電源回路が停止する可能性がある。つまり、無負荷状態に起因して過電圧保護回路が誤動作して電源が停止する可能性がある。 Generally, the output voltage of the power supply circuit becomes high in the no-load state. Further, the power supply circuit often includes an overvoltage protection circuit that stops operation when the output voltage exceeds the overvoltage protection level. When 100% modulation is performed by visible light communication, the switch element is turned off (that is, no load state) until the modulation operation starts in the startup time until the output voltage or output current of the power supply circuit rises when the power is turned on. , The output voltage may rise and exceed the overvoltage protection level, causing the power supply circuit to stop. That is, there is a possibility that the overvoltage protection circuit malfunctions due to the no-load state and the power supply is stopped.
例えば、既存の照明器具に、可視光通信する通信モジュールを後付けする場合は、電源回路内の過電圧保護回路が動作する可能性がある。また、電源回路を設計する場合、過電圧保護回路のマージン設計が難しくなるという問題がある。 For example, when a communication module for visible light communication is retrofitted to an existing lighting fixture, an overvoltage protection circuit in a power supply circuit may operate. Further, when designing a power supply circuit, there is a problem that it becomes difficult to design a margin of an overvoltage protection circuit.
そこで、実施の形態12に係る照明光通信装置の一形態は、照明光の点灯と消灯の2状態を2値の通信信号に対応させる変調を行う照明光通信装置であって、過電圧保護回路を有する電源回路と、前記電源回路に接続され前記照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続された第1スイッチ素子と、2値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、電源投入後の期間であって前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、前記第1スイッチ素子をオンにするバイアス電圧を、前記第1スイッチ素子の制御端子に供給するバイアス回路と、前記第1スイッチ素子の制御端子に接続され、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第2スイッチ素子とを備える。バイアス回路は、既に説明した電流抑制回路の変形例でもある。 Therefore, one form of the illumination optical communication device according to the twelfth embodiment is an illumination optical communication device that modulates the two states of turning on and off the illumination light so as to correspond to a binary communication signal, and provides an overvoltage protection circuit. A power supply circuit, a light source connected to the power supply circuit to emit the illumination light, a first switch element connected in series with the light source, a signal generation circuit for generating the binary communication signal, and after the power is turned on. The bias that supplies the bias voltage that turns on the first switch element to the control terminal of the first switch element during the period until the signal generation circuit starts the operation of generating the communication signal. It includes a circuit and a second switch element connected to a control terminal of the first switch element and turned on and off according to the communication signal. The bias circuit is also a modification of the current suppression circuit already described.
また、実施の形態12に係る通信モジュールの一形態は、照明装置が発する照明光の点灯と消灯の2状態を2値の通信信号に対応させる変調を行い、照明装置に着脱可能な通信モジュールであって、前記照明装置の光源に直列に接続され前記照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続された第1スイッチ素子と、2値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、電源投入後でかつ前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまで、前記第1スイッチ素子をオンにするバイアス電圧を、前記第1スイッチ素子の制御端子に供給するバイアス回路と、前記第1スイッチ素子の制御端子に接続された第2スイッチ素子であって、前記信号発生回路が動作を開始した後は、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第2スイッチ素子とを備える。 Further, one form of the communication module according to the twelfth embodiment is a communication module that is detachable from the lighting device by modulating the two states of turning on and off the illumination light emitted by the lighting device so as to correspond to a binary communication signal. A light source that is connected in series with the light source of the lighting device and emits the illumination light, a first switch element that is connected in series with the light source, a signal generation circuit that generates the binary communication signal, and a power supply. A bias circuit that supplies a bias voltage that turns on the first switch element to the control terminal of the first switch element after the signal is turned on and until the signal generation circuit starts the operation of generating the communication signal. It is a second switch element connected to the control terminal of the first switch element, and includes a second switch element that turns on and off according to the communication signal after the signal generation circuit starts operation.
本実施の形態に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、電源投入時の過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。 According to the illumination optical communication device and the communication module according to the present embodiment, it is possible to prevent the overvoltage protection circuit from malfunctioning when the power is turned on.
[12.1 照明光通信装置の構成例]
まず、実施の形態12における照明光通信装置の回路構成の例について説明する。
[12.1 Configuration example of illumination optical communication device]
First, an example of the circuit configuration of the illumination optical communication device according to the twelfth embodiment will be described.
図85は、実施の形態12における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電流化する機能を有した電源回路51aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、通信モジュール10とを備える。 FIG. 85 is a circuit diagram showing a configuration example of the illumination optical communication device according to the twelfth embodiment. This illumination optical communication device includes a power supply circuit 51a having a function of making the output a constant current, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, and a communication module 10.
電源回路51aは、整流ブリッジ62、コンデンサ63、DC−DCコンバータ64、検出抵抗66、定電流フィードバック回路67を備える。定電流フィードバック回路67は、入力抵抗68、増幅器69、コンデンサ70、抵抗71および基準電圧源72を備える。 The power supply circuit 51a includes a rectifier bridge 62, a capacitor 63, a DC-DC converter 64, a detection resistor 66, and a constant current feedback circuit 67. The constant current feedback circuit 67 includes an input resistor 68, an amplifier 69, a capacitor 70, a resistor 71, and a reference voltage source 72.
電源回路51aは、商用電源(例えば、交流100V)を整流ブリッジ62で全波整流し、コンデンサ63で平滑した後、DC−DCコンバータ64で所望の直流電圧に変換する。DC−DCコンバータ64の出力両端間に平滑コンデンサ65が接続されている。つまり、電源回路51aの電源線と接地線との間に平滑コンデンサ65が接続されている。電源回路51aの電源線と接地線との間に負荷回路53と第1スイッチ素子2aとが直列に接続されている。 The power supply circuit 51a full-wave rectifies a commercial power supply (for example, AC 100V) with a rectifying bridge 62, smoothes it with a capacitor 63, and then converts it into a desired DC voltage with a DC-DC converter 64. A smoothing capacitor 65 is connected between both ends of the output of the DC-DC converter 64. That is, the smoothing capacitor 65 is connected between the power supply line and the ground line of the power supply circuit 51a. The load circuit 53 and the first switch element 2a are connected in series between the power supply line and the ground line of the power supply circuit 51a.
電源回路51aは、負荷回路53を流れる電流を直接、或いは間接的に検出し、それら電流値を一定にするよう制御する機能を有する。この機能は、図85においては、負荷回路53の電流を直接検出するための検出抵抗66および定電流フィードバック回路67による。定電流フィードバック回路67は、増幅器69と、増幅器69のプラス入力端子に接続された基準電圧源72と、増幅器69のマイナス入力端子に接続された入力抵抗68と、増幅器69の出力端子と増幅器69のマイナス入力端子間に接続された利得調整用の抵抗71、および位相補償用のコンデンサ70備える。定電流フィードバック回路67は、検出抵抗66の電圧降下と基準電圧源72の電圧との高低を増幅器69で比較し、その差分を増幅し、DC−DCコンバータ64の制御部に帰還する。つまり、検出抵抗66の電圧降下と前記基準電圧が一致するよう、DC−DCコンバータ64に負帰還制御をかけている。また、増幅器69のマイナス入力端子と出力端子の間に接続された抵抗71と入力抵抗68との分圧比で利得が設定され、抵抗71と並列に設けられたコンデンサ70は位相補償のための積分要素として機能する。 The power supply circuit 51a has a function of directly or indirectly detecting the current flowing through the load circuit 53 and controlling the current values to be constant. This function is provided in FIG. 85 by a detection resistor 66 and a constant current feedback circuit 67 for directly detecting the current in the load circuit 53. The constant current feedback circuit 67 includes an amplifier 69, a reference voltage source 72 connected to the positive input terminal of the amplifier 69, an input resistor 68 connected to the negative input terminal of the amplifier 69, an output terminal of the amplifier 69, and an amplifier 69. A resistor 71 for gain adjustment and a capacitor 70 for phase compensation connected between the negative input terminals of the above are provided. The constant current feedback circuit 67 compares the voltage drop of the detection resistor 66 with the voltage of the reference voltage source 72 with the amplifier 69, amplifies the difference, and feeds it back to the control unit of the DC-DC converter 64. That is, the DC-DC converter 64 is subjected to negative feedback control so that the voltage drop of the detection resistor 66 and the reference voltage match. Further, the gain is set by the voltage division ratio between the resistor 71 connected between the negative input terminal and the output terminal of the amplifier 69 and the input resistor 68, and the capacitor 70 provided in parallel with the resistor 71 is integrated for phase compensation. Acts as an element.
平滑コンデンサ65は、電源回路51aの電源線と接地線との間に接続され、電源回路51aの出力を平滑する。 The smoothing capacitor 65 is connected between the power supply line and the ground line of the power supply circuit 51a to smooth the output of the power supply circuit 51a.
負荷回路53は、直列接続された複数の発光ダイオードを含む。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。この照明光には、2値の通信信号により変調される。 The load circuit 53 includes a plurality of light emitting diodes connected in series. The plurality of light emitting diodes are light sources that emit illumination light. This illumination light is modulated by a binary communication signal.
通信モジュール10は、バイアス回路1c、第1スイッチ素子2a、第2スイッチ素子3a、インバータ5aおよび信号発生回路SGを備える。 The communication module 10 includes a bias circuit 1c, a first switch element 2a, a second switch element 3a, an inverter 5a, and a signal generation circuit SG.
第1スイッチ素子2aは、光源である負荷回路53と直列に接続され、オンおよびオフすることにより光源が発する照明光を100%変調する。ここでいう100%変調は、点灯状態、消灯状態の2状態で照明光を変調することをいう。図85の第1スイッチ素子2aは、ノーマリオフ型のスイッチトランジスタである。つまり、第1スイッチ素子2aのソースとゲート間に閾値以上の電圧が印加されていないときは、オフの状態になる。この第1スイッチ素子2aの一端は負荷回路53に接続される。第1スイッチ素子2aの他端は接地線に接続される。第1スイッチ素子2aの制御端子は、第2スイッチ素子3aに接続され、バイアス回路1cからのバイアス電圧が入力される。 The first switch element 2a is connected in series with the load circuit 53, which is a light source, and 100% modulates the illumination light emitted by the light source by turning it on and off. The 100% modulation referred to here means that the illumination light is modulated in two states, a lighting state and an extinguishing state. The first switch element 2a in FIG. 85 is a normally-off type switch transistor. That is, when a voltage equal to or higher than the threshold value is not applied between the source and the gate of the first switch element 2a, the state is turned off. One end of the first switch element 2a is connected to the load circuit 53. The other end of the first switch element 2a is connected to the ground wire. The control terminal of the first switch element 2a is connected to the second switch element 3a, and the bias voltage from the bias circuit 1c is input.
バイアス回路1cは、照明光通信装置の電源投入後の期間であって信号発生回路SGが通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、第1スイッチ素子2aをオンにするバイアス電圧を、第1スイッチ素子2aの制御端子に供給する。このバイアス電圧により、当該期間に電源回路51aが無負荷状態になるのを回避し、電源回路51aの出力電圧が上昇し、過電圧保護レベルを超えるのを防止している。 The bias circuit 1c sets a bias voltage for turning on the first switch element 2a during the period after the power of the illumination optical communication device is turned on and before the signal generation circuit SG starts the operation of generating the communication signal. It is supplied to the control terminal of the first switch element 2a. This bias voltage prevents the power supply circuit 51a from being in a no-load state during the period, and prevents the output voltage of the power supply circuit 51a from rising and exceeding the overvoltage protection level.
第2スイッチ素子3aは、通信信号に従ってオンおよびオフする。具体的には、第2スイッチ素子3aは、ノーマリオフ型のトランジスタである。第2スイッチ素子3aの一端は、第1スイッチ素子2aの制御端子に接続される。第2スイッチ素子3aの他端は、接地線に接続される。第2スイッチ素子3aの制御端子は、インバータ5aを介して信号発生回路SGに接続され、反転された通信信号が入力される。 The second switch element 3a is turned on and off according to the communication signal. Specifically, the second switch element 3a is a normal-off type transistor. One end of the second switch element 3a is connected to the control terminal of the first switch element 2a. The other end of the second switch element 3a is connected to the ground wire. The control terminal of the second switch element 3a is connected to the signal generation circuit SG via the inverter 5a, and the inverted communication signal is input.
これにより、通信信号がローレベルのとき、第2スイッチ素子3aはオンであり、第1スイッチ素子2aの制御端子はローレベルである。その結果、第1スイッチ素子2aはオフである。 As a result, when the communication signal is low level, the second switch element 3a is on and the control terminal of the first switch element 2a is low level. As a result, the first switch element 2a is off.
また、通信信号がハイレベルのとき、第2スイッチ素子3aはオフであり、第1スイッチ素子2aの制御端子はバイアス電圧のレベルが維持される。その結果、第1スイッチ素子2aがオンである。 Further, when the communication signal is at a high level, the second switch element 3a is off, and the control terminal of the first switch element 2a maintains the bias voltage level. As a result, the first switch element 2a is on.
また、電源投入後の上記の期間では、インバータ5aの出力レベルが低いので第2スイッチ素子3aはオフであり、第1スイッチ素子2aの制御端子はバイアス電圧のレベルになる。バイアス電圧は、電源投入から出力電圧が立ち上がるに連れて上昇するので、信号発生回路SGの動作開始前に第1スイッチ素子2aをオンにする。その結果、電源投入時の上記期間では第1スイッチ素子2aがオンである。 Further, in the above period after the power is turned on, since the output level of the inverter 5a is low, the second switch element 3a is off, and the control terminal of the first switch element 2a becomes the level of the bias voltage. Since the bias voltage rises as the output voltage rises from the power-on, the first switch element 2a is turned on before the operation of the signal generation circuit SG starts. As a result, the first switch element 2a is on during the above period when the power is turned on.
このように、バイアス電圧により第1スイッチ素子2aはノーマリオフ型のスイッチであるけれども、上記期間では見かけ上はノーマリオンとして振る舞うので、電源投入時の無負荷状態が解消される。その結果、電源投入時に過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。また、過電圧保護レベルのマージンおよびマージン設計の自由度を大きくすることができる。 As described above, although the first switch element 2a is a normally-off type switch due to the bias voltage, it apparently behaves as a normal-on during the above period, so that the no-load state at the time of turning on the power is eliminated. As a result, it is possible to prevent the overvoltage protection circuit from malfunctioning when the power is turned on. In addition, the margin of the overvoltage protection level and the degree of freedom in designing the margin can be increased.
信号発生回路SGは、2値の通信信号を発生する。この通信信号は、例えば、JEITA−CP1223で規定されている反転4PPM信号であってもよい。 The signal generation circuit SG generates a binary communication signal. This communication signal may be, for example, an inverted 4PPM signal defined by JEITA-CP1223.
[12.2 バイアス回路1cの構成例]
図85に示すようにバイアス回路1cは、第1抵抗素子6r、第2抵抗素子7r、コンデンサ8、抵抗4rを備える。
[12.2 Bias circuit 1c configuration example]
As shown in FIG. 85, the bias circuit 1c includes a first resistance element 6r, a second resistance element 7r, a capacitor 8, and a resistor 4r.
第1抵抗素子6rおよび第2抵抗素子7rは、電源回路51aの電源線と接地線との間に直列に接続される。第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点は、第1スイッチ素子2aの制御端子に電気的に結合され、つまり、入力用の抵抗4rを介して接続される。バイアス電圧は、第1抵抗素子6rおよび第2抵抗素子7rからなる分圧回路の分圧値として容易に生成することができる。 The first resistance element 6r and the second resistance element 7r are connected in series between the power supply line and the ground line of the power supply circuit 51a. The connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r is electrically coupled to the control terminal of the first switch element 2a, that is, is connected via the input resistor 4r. The bias voltage can be easily generated as a voltage dividing value of a voltage dividing circuit including the first resistance element 6r and the second resistance element 7r.
また、電源回路51aの電源線から、第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点を介して、信号発生回路SGおよびインバータ5aに電力が供給される。つまり、第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点は、信号発生回路SGおよびインバータ5aに電源電圧を供給するコンデンサ8は、第2抵抗素子7rに並列に接続され、上記接続点の電圧(信号発生回路SGおよびインバータ5aの電源電圧)の安定化を図る。このように、第1抵抗素子6rおよび第2抵抗素子7rを含む分圧回路の分圧値を、信号発生回路SGおよびインバータ5aの電源電圧として利用することができる。 Further, power is supplied from the power supply line of the power supply circuit 51a to the signal generation circuit SG and the inverter 5a via the connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r. That is, the connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r is such that the signal generation circuit SG and the capacitor 8 that supplies the power supply voltage to the inverter 5a are connected in parallel to the second resistance element 7r. (Signal generation circuit SG and power supply voltage of inverter 5a) are stabilized. In this way, the voltage dividing value of the voltage dividing circuit including the first resistance element 6r and the second resistance element 7r can be used as the power supply voltage of the signal generation circuit SG and the inverter 5a.
[12.3 DC−DCコンバータの構成例]
次に、過電圧保護回路を有する電源回路51aの構成例について説明する。
[12.3 DC-DC converter configuration example]
Next, a configuration example of the power supply circuit 51a having an overvoltage protection circuit will be described.
図86は、実施の形態12における過電圧保護回路64aを有するDC−DCコンバータ64の回路例を示す図である。同図のDC−DCコンバータ64は、入力端子i1、i2、出力端子o1、o2、フィードバック入力端子FB、トランスTR1、スイッチSW1、ダイオードD1、コンデンサC1、バッファb1、誤差増幅器A1、抵抗R1、R2、三角波生成回路GN、および過電圧保護回路64aを備える。 FIG. 86 is a diagram showing a circuit example of a DC-DC converter 64 having an overvoltage protection circuit 64a according to the twelfth embodiment. The DC-DC converter 64 in the figure has input terminals i1, i2, output terminals o1, o2, feedback input terminals FB, transformer TR1, switch SW1, diode D1, capacitor C1, buffer b1, error amplifier A1, resistors R1, and R2. , A triangular wave generation circuit GN, and an overvoltage protection circuit 64a.
入力端子i1、i2は、図85の整流ブリッジ62の2つの出力端子およびコンデンサ63の両端に接続され、整流および平滑化された直流電圧が印加される。 The input terminals i1 and i2 are connected to both ends of the two output terminals of the rectifying bridge 62 and the capacitor 63 of FIG. 85, and a rectified and smoothed DC voltage is applied.
出力端子o1、o2は、図85の平滑コンデンサ65の両端に接続される。出力端子o1は、電源線に接続され、出力端子o2は、接地線に接続される。 The output terminals o1 and o2 are connected to both ends of the smoothing capacitor 65 of FIG. 85. The output terminal o1 is connected to the power line, and the output terminal o2 is connected to the ground line.
フィードバック入力端子FBは、図85の定電流フィードバック回路67に接続され、増幅器69からのフィードバック信号が入力される。このフィードバック信号は電源回路51aの出力電流の大きさを示す。 The feedback input terminal FB is connected to the constant current feedback circuit 67 of FIG. 85, and a feedback signal from the amplifier 69 is input. This feedback signal indicates the magnitude of the output current of the power supply circuit 51a.
DC−DCコンバータ64は、いわゆるフライバックコンバータであり、トランスTR1の1次巻き線に直列に接続されたスイッチSW1のスイッチング動作により、二次側に電気エネルギーを伝達し、ダイオードD1およびコンデンサC1により直流電圧を出力端子o1、o2間に出力する。 The DC-DC converter 64 is a so-called flyback converter, in which electrical energy is transmitted to the secondary side by the switching operation of the switch SW1 connected in series with the primary winding of the transformer TR1, and the diode D1 and the capacitor C1. A DC voltage is output between the output terminals o1 and o2.
スイッチSW1は、三角波生成回路GNが生成する三角波信号と、フィードバック信号とに応じてスイッチング動作する。つまり、三角波生成回路GNが生成する三角波信号のレベルが、フィードバック信号のレベルに達していないときスイッチSW1はオフ状態であり、三角波信号のレベルがフィードバック信号のレベルを越えているときスイッチSW1はオン状態である。例えば、三角波信号が一定周波数で同じ三角波を繰り返す場合、誤差増幅器A1(コンパレータ)の出力信号は、誤差増幅器A1のプラス入力端子のフィードバック信号のレベルに応じてパルス幅が定まるPWM変調されたパルス信号になる。 The switch SW1 performs a switching operation in response to the triangular wave signal generated by the triangular wave generation circuit GN and the feedback signal. That is, the switch SW1 is in the off state when the level of the triangular wave signal generated by the triangular wave generation circuit GN does not reach the level of the feedback signal, and the switch SW1 is turned on when the level of the triangular wave signal exceeds the level of the feedback signal. It is in a state. For example, when the triangular wave signal repeats the same triangular wave at a constant frequency, the output signal of the error amplifier A1 (comparator) is a PWM-modulated pulse signal whose pulse width is determined according to the level of the feedback signal of the positive input terminal of the error amplifier A1. become.
過電圧保護回路64aにおいて、誤差増幅器A2(コンパレータ)は、出力端子o1の出力電圧と、定電圧源Vrで定義される過電圧保護レベルとを比較する。誤差増幅器A2の出力信号は、出力端子o1の出力電圧が過電圧保護レベルを超えたときローレベルからハイレベルに反転する。ラッチ回路Laは、誤差増幅器A2の出力信号が反転したときハイレベルをラッチして出力する。AND回路G1は、ラッチ回路Laがハイレベルを出力しているとき、バッファb1の入力信号を、誤差増幅器A1のパルス信号を殺して、強制的にローレベルにする。バッファb1の入力信号が強制的にローレベルになると、バッファb1の出力信号も強制的にローレベルになり、その結果、スイッチSW1がオフの状態でスイッチSW1のスイッチング動作が停止する。 In the overvoltage protection circuit 64a, the error amplifier A2 (comparator) compares the output voltage of the output terminal o1 with the overvoltage protection level defined by the constant voltage source Vr. The output signal of the error amplifier A2 is inverted from the low level to the high level when the output voltage of the output terminal o1 exceeds the overvoltage protection level. The latch circuit La latches and outputs a high level when the output signal of the error amplifier A2 is inverted. The AND circuit G1 forcibly lowers the input signal of the buffer b1 to the low level by killing the pulse signal of the error amplifier A1 when the latch circuit La outputs the high level. When the input signal of the buffer b1 is forcibly lowered to the low level, the output signal of the buffer b1 is also forcibly lowered to the low level, and as a result, the switching operation of the switch SW1 is stopped while the switch SW1 is off.
このようにして、過電圧保護回路64aは、電源回路51aの出力電圧が過電圧になれば、つまり、過電圧保護レベルを超えれば、電源回路51aの電源供給動作を停止させる。 In this way, the overvoltage protection circuit 64a stops the power supply operation of the power supply circuit 51a when the output voltage of the power supply circuit 51a becomes overvoltage, that is, when the overvoltage protection level is exceeded.
[12.4 動作]
以上のように構成された実施の形態12における照明光通信装置について、その動作を説明する。
[12.4 operation]
The operation of the illumination optical communication device according to the twelfth embodiment configured as described above will be described.
図87は、実施の形態12における照明光通信装置の各部電位のタイムチャートである。同図において、(a)コンバータ発振出力は、図86の、誤差増幅器A1の出力端子、またはスイッチSW1の制御端子の電位の時間経緯を示す。(b)変調制御電源電圧は、図85の第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点から信号発生回路SGに供給される電源電圧の時間経過を示し、かつ、第1スイッチ素子2aの制御端子に入力されるバイアス電圧の時間経過を示す。(c)変調信号出力は、信号発生回路SGの出力信号つまり通信信号の時間経緯を示す。(d)LED電流は、光源つまり負荷回路53を流れる電流の時間経緯を示す。(e)変調有り出力電圧は、電源回路51aの出力電圧の時間経緯を示す。図中のL1は、変調制御動作レベル、つまり、信号発生回路SGが動作を開始する電源電圧のレベルを示す。L2は、過電圧保護回路64aの過電圧保護レベルを示し、図86の定電圧源Vrの参照レベルに対応する。 FIG. 87 is a time chart of the potential of each part of the illumination optical communication device according to the twelfth embodiment. In the figure, the converter oscillation output (a) shows the time course of the potential of the output terminal of the error amplifier A1 or the control terminal of the switch SW1 in FIG. 86. (B) The modulation control power supply voltage indicates the time passage of the power supply voltage supplied to the signal generation circuit SG from the connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r in FIG. 85, and the first switch element. The time lapse of the bias voltage input to the control terminal of 2a is shown. (C) The modulated signal output indicates the time history of the output signal of the signal generation circuit SG, that is, the communication signal. (D) The LED current indicates the time course of the current flowing through the light source, that is, the load circuit 53. (E) The modulated output voltage indicates the time course of the output voltage of the power supply circuit 51a. L1 in the figure indicates the modulation control operation level, that is, the level of the power supply voltage at which the signal generation circuit SG starts operation. L2 indicates the overvoltage protection level of the overvoltage protection circuit 64a, and corresponds to the reference level of the constant voltage source Vr in FIG.
図中の時刻T1は、電源回路51aの電源投入のタイミングを示す。時刻T1から(a)コンバータ発振出力は有効に出力を開始し、これにより(e)変調有り出力電圧が上昇し始める。 The time T1 in the figure indicates the timing of turning on the power of the power supply circuit 51a. From time T1, (a) the converter oscillation output starts to output effectively, and (e) the output voltage with modulation starts to rise.
時刻T2において、(d)LED電流が流れ始める。つまり、時刻T2からT3の期間は、バイアス電圧によって第1スイッチ素子2aがオンである期間であり、電源投入後の期間であって信号発生回路SGが通信信号を発生する動作を開始するまでの期間である。時刻T2において(e)変調有り出力電圧は、LED電流が流れ始めることから、少しだけ低下する。この(e)変調有り出力電圧の低下に連れて、(b)変調制御電圧も少しだけ低下する。 At time T2, (d) LED current begins to flow. That is, the period from time T2 to T3 is the period during which the first switch element 2a is turned on by the bias voltage, and is the period after the power is turned on until the signal generation circuit SG starts the operation of generating the communication signal. The period. At time T2, (e) the output voltage with modulation drops slightly because the LED current starts to flow. (E) As the output voltage with modulation decreases, (b) the modulation control voltage also decreases slightly.
時刻T2からT3の期間は、バイアス電圧によって第1スイッチ素子2aがオンであるので、無負荷状態を解消しLED電流が流れるので、(e)変調有り出力電圧が過電圧保護レベルL2を超えること、つまり過電圧保護回路64aの誤動作を防止している。 During the period from time T2 to T3, since the first switch element 2a is turned on by the bias voltage, the no-load state is eliminated and the LED current flows. Therefore, (e) the output voltage with modulation exceeds the overvoltage protection level L2. That is, the malfunction of the overvoltage protection circuit 64a is prevented.
時刻T3において(b)変調制御電圧が変調制御動作レベルを超えるので、(c)変調信号出力が有効になり、(d)LED電流がスイッチングされる。 At time T3, (b) the modulation control voltage exceeds the modulation control operation level, so (c) the modulation signal output is enabled and (d) the LED current is switched.
時刻T3以降は、照明光通信装置は定常的な動作状態となる。 After time T3, the illumination optical communication device is in a steady operating state.
以上説明してきたように、実施の形態12の照明光通信装置は、照明光の点灯と消灯の2状態を2値の通信信号に対応させる変調を行う照明光通信装置であって、過電圧保護回路を有する電源回路51aと、前記電源回路51aに接続され前記照明光を発する光源である負荷回路53と、前記光源と直列に接続された第1スイッチ素子2aと、2値の前記通信信号を発生する信号発生回路SGと、電源投入後の期間であって前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、前記第1スイッチ素子2aをオンにするバイアス電圧を、前記第1スイッチ素子2aの制御端子に供給するバイアス回路1cと、前記第1スイッチ素子2aの制御端子に接続され、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第2スイッチ素子3aとを備える。 As described above, the illumination optical communication device of the twelfth embodiment is an illumination optical communication device that modulates the two states of turning on and off the illumination light to correspond to a binary communication signal, and is an overvoltage protection circuit. The power supply circuit 51a having the above, the load circuit 53 which is a light source connected to the power supply circuit 51a and emitting the illumination light, the first switch element 2a connected in series with the light source, and the binary communication signal are generated. The signal generation circuit SG and the bias voltage for turning on the first switch element 2a during the period after the power is turned on until the signal generation circuit starts the operation of generating the communication signal. It includes a bias circuit 1c supplied to the control terminal of the first switch element 2a, and a second switch element 3a connected to the control terminal of the first switch element 2a and turned on and off according to the communication signal.
この構成によれば、バイアス電圧により第1スイッチ素子2aはノーマリオフ型のスイッチであっても見かけ上はノーマリオンとして振る舞うので、電源投入時の無負荷状態が解消される。その結果、電源投入時に過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。また、過電圧保護レベルのマージンおよびマージン設計の自由度を大きくすることができる。 According to this configuration, the first switch element 2a behaves as a normalization even if it is a normally-off type switch due to the bias voltage, so that the no-load state at the time of turning on the power is eliminated. As a result, it is possible to prevent the overvoltage protection circuit from malfunctioning when the power is turned on. In addition, the margin of the overvoltage protection level and the degree of freedom in designing the margin can be increased.
ここで、前記過電圧保護回路64aは、出力電圧が過電圧になれば電源供給動作を停止させてもよい。 Here, the overvoltage protection circuit 64a may stop the power supply operation when the output voltage becomes overvoltage.
この構成によれば、電源投入時に過電圧保護回路が誤動作して電源回路が停止することを防止することができる。 According to this configuration, it is possible to prevent the overvoltage protection circuit from malfunctioning and stopping the power supply circuit when the power is turned on.
ここで、前記第1スイッチ素子2aは、ノーマリオフ型のスイッチトランジスタであり、前記バイアス回路1cは、第1抵抗素子6rを含み、前記第1抵抗素子6rの一端は、前記電源回路51aの電源線に接続され、前記第1抵抗素子6rの他端は、前記第1スイッチ素子2aの制御端子に直接的にまたは間接的に接続され、前記第2スイッチ素子の一端は、前記第1スイッチ素子2aの制御端子に接続され、前記第2スイッチ素子の他端は、接地線に接続されてもよい。 Here, the first switch element 2a is a normal off type switch transistor, the bias circuit 1c includes a first resistance element 6r, and one end of the first resistance element 6r is a power supply line of the power supply circuit 51a. The other end of the first resistance element 6r is directly or indirectly connected to the control terminal of the first switch element 2a, and one end of the second switch element is connected to the first switch element 2a. The other end of the second switch element may be connected to the ground wire.
この構成によれば、前記抵抗素子の他端からバイアス電圧を前記第1スイッチ素子2aの制御端子に供給する。バイアス電圧を供給するバイアス回路1cは簡単な抵抗素子により構成することができる。第1スイッチ素子2aは、バイアス電圧により見かけ上はノーマリオンであるかのように振る舞う。 According to this configuration, a bias voltage is supplied to the control terminal of the first switch element 2a from the other end of the resistance element. The bias circuit 1c that supplies the bias voltage can be configured by a simple resistance element. The first switch element 2a behaves as if it is apparently normal due to the bias voltage.
ここで、前記第1スイッチ素子2aは、ノーマリオフ型のスイッチトランジスタであり、前記バイアス回路1cは、前記電源回路の電源線と接地線との間に直列に接続された第1抵抗素子6rおよび第2抵抗素子7rを含み、前記第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点は、前記第1スイッチ素子2aの制御端子に電気的に結合され、前記電源回路の前記電源線から、前記第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点を介して、前記信号発生回路に電力が供給されてもよい。 Here, the first switch element 2a is a normally-off type switch transistor, and the bias circuit 1c is a first resistance element 6r and a first resistance element 6r connected in series between a power supply line and a ground line of the power supply circuit. The connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r, including the two resistance element 7r, is electrically coupled to the control terminal of the first switch element 2a, and is connected to the power supply line of the power supply circuit. Electricity may be supplied to the signal generation circuit via the connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r.
この構成によれば、第1スイッチ素子2aは、バイアス電圧により見かけ上はノーマリオンであるかのように振る舞う。また、バイアス回路1cを第1抵抗素子および第2抵抗素子を含む簡単な分圧回路により構成することができる。また、バイアス電圧は分圧回路の分圧値として容易に生成することができる。 According to this configuration, the first switch element 2a behaves as if it is apparently normal due to the bias voltage. Further, the bias circuit 1c can be configured by a simple voltage dividing circuit including a first resistance element and a second resistance element. Further, the bias voltage can be easily generated as a voltage dividing value of the voltage dividing circuit.
ここで、前記バイアス回路1cは、前記第2抵抗素子に並列接続された容量素子8を含み、前記電源回路の前記電源線から、前記第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点を介して、前記信号発生回路に電力を供給してもよい。 Here, the bias circuit 1c includes a capacitance element 8 connected in parallel to the second resistance element, and is a connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r from the power supply line of the power supply circuit. The signal generation circuit may be supplied with power via the above.
この構成によれば、第1抵抗素子および第2抵抗素子を含む分圧回路の分圧値を、信号発生回路の電源電圧として利用することができる。 According to this configuration, the voltage dividing value of the voltage dividing circuit including the first resistance element and the second resistance element can be used as the power supply voltage of the signal generation circuit.
また、実施の形態12における通信モジュールは、照明装置が発する照明光の点灯と消灯の2状態を2値の通信信号に対応させる変調を行い、照明装置に着脱可能な通信モジュールであって、前記照明装置の光源に直列に接続され前記照明光を発する光源である負荷回路53と、前記光源と直列に接続された第1スイッチ素子2aと、2値の前記通信信号を発生する信号発生回路SGと、電源投入後でかつ前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまで、前記第1スイッチ素子2aをオンにするバイアス電圧を、前記第1スイッチ素子2aの制御端子に供給するバイアス回路1cと、前記第1スイッチ素子2aの制御端子に接続された第2スイッチ素子3aであって、前記信号発生回路SGが動作を開始した後は、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第2スイッチ素子3aとを備える。 Further, the communication module according to the twelfth embodiment is a communication module that can be attached to and detached from the lighting device by modulating the two states of turning on and off the illumination light emitted by the lighting device so as to correspond to a binary communication signal. The load circuit 53, which is a light source connected in series with the light source of the lighting device and emits the illumination light, the first switch element 2a connected in series with the light source, and the signal generation circuit SG for generating the binary communication signal. A bias voltage that turns on the first switch element 2a is supplied to the control terminal of the first switch element 2a after the power is turned on and until the signal generation circuit starts the operation of generating the communication signal. A second switch element 3a connected to the control terminal of the first switch element 2a and the bias circuit 1c, which is turned on and off according to the communication signal after the signal generation circuit SG starts operation. It includes a switch element 3a.
この構成によれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、通信モジュールを装着した既設の照明器具の電源投入時に過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。 According to this configuration, the communication module can be added to the existing luminaire. That is, the existing lighting equipment can be used as it is, and the optical communication function can be easily added, and the optical communication function can be realized at a lower cost than when a new optical communication lighting equipment is installed. In addition, it is possible to prevent malfunction of the overvoltage protection circuit when the power of the existing lighting equipment equipped with the communication module is turned on.
(実施の形態13)
続いて、実施の形態13における照明光通信装置について説明する。実施の形態12では、第1スイッチ素子2aが、ノーマリオフ型のスイッチトランジスタである例について説明した。これに対して、実施の形態13では、第1スイッチ素子が、ノーマリオン型のスイッチトランジスタである例について説明する。
(Embodiment 13)
Subsequently, the illumination optical communication device according to the thirteenth embodiment will be described. In the twelfth embodiment, an example in which the first switch element 2a is a normally-off type switch transistor has been described. On the other hand, in the thirteenth embodiment, an example in which the first switch element is a normalion type switch transistor will be described.
図88は、実施の形態13における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。同図は、図85と比較して、通信モジュール10の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 FIG. 88 is a circuit diagram showing a configuration example of the illumination optical communication device according to the thirteenth embodiment. In the figure, the circuit configuration of the communication module 10 is different from that in FIG. 85. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図88の通信モジュール10は、図85と比較して、第1スイッチ素子2aの代わりに第1スイッチ素子2bを備える点と、バイアス回路1cの回路構成とが異なっている。 Compared with FIG. 85, the communication module 10 of FIG. 88 is different in that it includes the first switch element 2b instead of the first switch element 2a and that the circuit configuration of the bias circuit 1c is different.
第1スイッチ素子2bは、ノーマリオフ型ではなく、ノーマリオン型のスイッチトランジスタである。 The first switch element 2b is not a normalization type switch transistor but a normalization type switch transistor.
バイアス回路1cは、電源投入後に第2スイッチ素子3aがオフのとき第1スイッチ素子2bの制御端子に順バイアスとなるバイアス電圧を供給し、電源投入後に第2スイッチ素子3aがオンのとき第1スイッチ素子2bの制御端子に逆バイアスとなるバイアス電圧を供給するように構成されている。具体的には、バイアス回路1cは、第1抵抗素子6r、第2抵抗素子7r、コンデンサ8、第3抵抗素子9、第4抵抗素子9a、ダイオード11dを備える。 The bias circuit 1c supplies a bias voltage that becomes a forward bias to the control terminal of the first switch element 2b when the second switch element 3a is off after the power is turned on, and is the first when the second switch element 3a is on after the power is turned on. It is configured to supply a bias voltage that becomes a reverse bias to the control terminal of the switch element 2b. Specifically, the bias circuit 1c includes a first resistance element 6r, a second resistance element 7r, a capacitor 8, a third resistance element 9, a fourth resistance element 9a, and a diode 11d.
第1抵抗素子6rおよび第2抵抗素子7rは、電源回路51aの電源線と接地線との間に直列に接続される。 The first resistance element 6r and the second resistance element 7r are connected in series between the power supply line and the ground line of the power supply circuit 51a.
第3抵抗素子9および第4抵抗素子9aは、直列に接続される。直列に接続された第3抵抗素子9および第4抵抗素子9aは、電源回路の電源線と、第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点との間に、電気的に結合される。ここで、電気的に結合されるというのは、直接的に接続される場合と、間接的に接続される場合とを含む。例えば、図88の第4抵抗素子9aの一端は、ダイオード11dを介して、第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点に間接的に接続されている。 The third resistance element 9 and the fourth resistance element 9a are connected in series. The third resistance element 9 and the fourth resistance element 9a connected in series are electrically coupled between the power supply line of the power supply circuit and the connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r. To. Here, the case of being electrically coupled includes the case of being directly connected and the case of being indirectly connected. For example, one end of the fourth resistance element 9a in FIG. 88 is indirectly connected to the connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r via the diode 11d.
第1スイッチ素子2bの一端は、電源線に接続され、第1スイッチ素子2bの他端は、第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点に電気的に結合される。第1スイッチ素子2bの制御端子は、第3抵抗素子9と第4抵抗素子9aとの接続点に接続される。 One end of the first switch element 2b is connected to the power supply line, and the other end of the first switch element 2b is electrically coupled to the connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r. The control terminal of the first switch element 2b is connected to the connection point between the third resistance element 9 and the fourth resistance element 9a.
第2スイッチ素子3aの一端は、第1スイッチ素子2bの制御端子に接続され、第2スイッチ素子3aの他端は、接地線に接続される。 One end of the second switch element 3a is connected to the control terminal of the first switch element 2b, and the other end of the second switch element 3a is connected to the ground wire.
このように、バイアス回路1cは、第1および第2抵抗素子6r、7rからなる分圧回路、第3および第4抵抗素子9、9aからなる分圧回路の2段階の分圧回路を含む。第2スイッチ素子3aがオンのときにバイアス電圧は逆バイアスになるので第1スイッチ素子2bをオフにする。電源投入後の期間であって信号発生回路SGが通信信号を発生する動作を開始するまでの期間では、第2スイッチ素子3aがオフなので、第1スイッチ素子2bをオンになり、無負荷状態が解消される。 As described above, the bias circuit 1c includes a two-stage voltage dividing circuit including a voltage dividing circuit including the first and second resistance elements 6r and 7r and a voltage dividing circuit including the third and fourth resistance elements 9 and 9a. When the second switch element 3a is on, the bias voltage becomes reverse bias, so the first switch element 2b is turned off. Since the second switch element 3a is off in the period after the power is turned on until the signal generation circuit SG starts the operation of generating the communication signal, the first switch element 2b is turned on and the no-load state is set. It will be resolved.
信号発生回路SGの電源電圧は、電源回路51aの電源線から、第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点を介して、信号発生回路SGに供給される。このため、バイアス回路1cは、信号発生回路SGに供給される電源電圧を安定化するために、第2抵抗素子に並列接続されたコンデンサ8を備える。 The power supply voltage of the signal generation circuit SG is supplied from the power supply line of the power supply circuit 51a to the signal generation circuit SG via the connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r. Therefore, the bias circuit 1c includes a capacitor 8 connected in parallel to the second resistance element in order to stabilize the power supply voltage supplied to the signal generation circuit SG.
以上説明してきたように、実施の形態13の照明光通信装置は、照明光の点灯と消灯の2状態を2値の通信信号に対応させる変調を行う照明光通信装置であって、過電圧保護回路を有する電源回路51aと、前記電源回路51aに接続され前記照明光を発する光源である負荷回路53と、前記光源と直列に接続された第1スイッチ素子2bと、2値の前記通信信号を発生する信号発生回路SGと、電源投入後の期間であって前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、前記第1スイッチ素子2bをオンにするバイアス電圧を、前記第1スイッチ素子2bの制御端子に供給するバイアス回路1cと、前記第1スイッチ素子2bの制御端子に接続され、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第2スイッチ素子3aとを備える。 As described above, the illumination optical communication device of the thirteenth embodiment is an illumination optical communication device that modulates the two states of turning on and off the illumination light to correspond to a binary communication signal, and is an overvoltage protection circuit. The power supply circuit 51a having the above, the load circuit 53 which is a light source connected to the power supply circuit 51a and emitting the illumination light, the first switch element 2b connected in series with the light source, and the binary communication signal are generated. The signal generation circuit SG and the bias voltage for turning on the first switch element 2b during the period after the power is turned on until the signal generation circuit starts the operation of generating the communication signal. It includes a bias circuit 1c supplied to the control terminal of the first switch element 2b, and a second switch element 3a connected to the control terminal of the first switch element 2b and turned on and off according to the communication signal.
ここで、前記第1スイッチ素子2bは、ノーマリオン型のスイッチトランジスタであり、前記第2スイッチ素子は、前記第1スイッチ素子2bの制御端子と接地線との間に接続され、前記バイアス回路1cは、電源投入後に前記第2スイッチ素子がオフのとき前記第1スイッチ素子2bの制御端子に順バイアスとなるバイアス電圧を供給し、電源投入後に前記第2スイッチ素子がオンのとき前記第1スイッチ素子2bの制御端子に逆バイアスとなるバイアス電圧を供給してもよい。 Here, the first switch element 2b is a normalion type switch transistor, and the second switch element is connected between the control terminal of the first switch element 2b and the ground wire, and the bias circuit 1c Supply a bias voltage that becomes a forward bias to the control terminal of the first switch element 2b when the second switch element is off after the power is turned on, and the first switch when the second switch element is on after the power is turned on. A bias voltage that becomes a reverse bias may be supplied to the control terminal of the element 2b.
この構成によれば、ノーマリオン型のスイッチトランジスタを用いるので、電源投入時の無負荷状態が解消され、過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。 According to this configuration, since the normalion type switch transistor is used, the no-load state at the time of turning on the power is eliminated, and the malfunction of the overvoltage protection circuit can be prevented.
ここで、前記バイアス回路1cは、前記電源回路の電源線と接地線との間に直列に接続された第1抵抗素子6rおよび第2抵抗素子7rと、直列に接続された第3抵抗素子9および第4抵抗素子9aとを含み、前記第3抵抗素子9および前記第4抵抗素子9aは、前記電源回路の電源線と、前記第1抵抗素子6rと前記第2抵抗素子7rとの接続点との間に、電気的に結合され、前記第1スイッチ素子2bの一端は、前記電源線に接続され、前記第1スイッチ素子2bの他端は、前記第1抵抗素子6rと前記第2抵抗素子7rとの接続点に電気的に結合され、前記第1スイッチ素子2bの制御端子は、前記第3抵抗素子9と前記第4抵抗素子9aとの接続点に接続され、前記第2スイッチ素子3aの一端は、前記第1スイッチ素子2bの制御端子に接続され、前記第2スイッチ素子3aの他端は、前記接地線に接続されてもよい。 Here, the bias circuit 1c is a third resistance element 9 connected in series with a first resistance element 6r and a second resistance element 7r connected in series between the power supply line and the ground line of the power supply circuit. The third resistance element 9 and the fourth resistance element 9a include a fourth resistance element 9a and a connection point between the power supply line of the power supply circuit and the first resistance element 6r and the second resistance element 7r. One end of the first switch element 2b is connected to the power supply line, and the other end of the first switch element 2b is electrically connected to the first resistance element 6r and the second resistance. It is electrically coupled to the connection point with the element 7r, and the control terminal of the first switch element 2b is connected to the connection point between the third resistance element 9 and the fourth resistance element 9a, and the second switch element One end of 3a may be connected to the control terminal of the first switch element 2b, and the other end of the second switch element 3a may be connected to the ground wire.
この構成によれば、バイアス回路1cは、第1および第2抵抗素子からなる分圧回路、第3および第4抵抗素子からなる分圧回路の2段階の分圧回路を含む 。第2スイッチ素子がオンのときにバイアス電圧は逆バイアスになるので第1スイッチ素子2bをオフにする。 According to this configuration, the bias circuit 1c includes a two-stage voltage divider circuit composed of first and second resistance elements and a voltage divider circuit consisting of third and fourth resistance elements. When the second switch element is on, the bias voltage becomes reverse bias, so the first switch element 2b is turned off.
ここで、前記バイアス回路1cは、前記第2抵抗素子に並列接続された容量素子8を含み、前記電源回路の前記電源線から、前記第1抵抗素子6rと第2抵抗素子7rとの接続点を介して、前記信号発生回路に電力を供給してもよい。 Here, the bias circuit 1c includes a capacitance element 8 connected in parallel to the second resistance element, and is a connection point between the first resistance element 6r and the second resistance element 7r from the power supply line of the power supply circuit. The signal generation circuit may be supplied with power via the above.
この構成によれば、第1抵抗素子および第2抵抗素子を含む分圧回路の分圧値を、信号発生回路の電源電圧として利用することができる。 According to this configuration, the voltage dividing value of the voltage dividing circuit including the first resistance element and the second resistance element can be used as the power supply voltage of the signal generation circuit.
(比較参照例)
続いて、バイアス回路1cを備えていない照明光通信装置を比較参照例として想定して、実施の形態12と比較して説明する。
(Comparison reference example)
Subsequently, an illumination optical communication device not provided with the bias circuit 1c will be described as a comparative reference example in comparison with the twelfth embodiment.
図89は、比較参照例における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。同図は、図85または図88と比べて、通信モジュール10がバイアス回路1cを備えていない点が異なっている。すなわち、通信モジュール10は、第1スイッチ素子73、バッファ74、信号発生回路SGおよびコンデンサ76cを備える。この通信モジュール10は、通信信号により照明光を100%変調する機能を有しているが、バイアス回路1cの機能を有していないので、電源投入時の立ち上がり期間に、電源回路51aが無負荷の状態が生じ、過電圧保護回路の誤動作が生じ得る。 FIG. 89 is a circuit diagram showing a configuration example of the illumination optical communication device in the comparative reference example. The figure is different from FIG. 85 or FIG. 88 in that the communication module 10 does not include the bias circuit 1c. That is, the communication module 10 includes a first switch element 73, a buffer 74, a signal generation circuit SG, and a capacitor 76c. The communication module 10 has a function of modulating the illumination light 100% by the communication signal, but does not have the function of the bias circuit 1c. Therefore, the power supply circuit 51a has no load during the rising period when the power is turned on. The above condition may occur, and the overvoltage protection circuit may malfunction.
図90は、図89の比較参照例における照明光通信装置の各部電位のタイムチャートである。ここでは、図89のDC−DCコンバータ64が図86であるものとする。 FIG. 90 is a time chart of the potential of each part of the illumination optical communication device in the comparative reference example of FIG. 89. Here, it is assumed that the DC-DC converter 64 of FIG. 89 is shown in FIG. 86.
図90において、(a)(b)(c)は、過電圧保護回路64aが誤動作していない場合の各部電圧、電流の時間経緯を示す。(a)誤差増幅器発振出力は、図86の、誤差増幅器A1の出力端子、またはスイッチSW1の制御端子の電圧の時間経緯を示す。(b)LED電流は、光源つまり負荷回路53を流れる電流の時間経緯を示す。(c)通常出力電圧は、過電圧保護回路64aが誤動作していない場合の電源回路51aの出力電圧の時間経緯を示す。 In FIG. 90, (a), (b), and (c) show the time course of the voltage and current of each part when the overvoltage protection circuit 64a is not malfunctioning. (A) The error amplifier oscillation output shows the time course of the voltage of the output terminal of the error amplifier A1 or the control terminal of the switch SW1 in FIG. 86. (B) The LED current indicates the time course of the current flowing through the light source, that is, the load circuit 53. (C) The normal output voltage indicates the time course of the output voltage of the power supply circuit 51a when the overvoltage protection circuit 64a is not malfunctioning.
時刻T1において電源投入され、(a)コンバータ発振出力は有効に出力を開始し、時刻T2において(b)LED電流が流れ始めている。時刻T2において(c)通常出力電圧は過電圧保護レベルに達していない状態で、(b)LED電流が流れ始めて無負荷状態が解消されている。つまり、時刻T1から時刻T2までの期間は無負荷状態であるが、時刻T2から時刻T3までの期間は無負荷状態が解消されている。(c)通常出力電圧が過電圧保護レベルに達していない状態で、無負荷状態が解消されているので、過電圧保護回路64aの誤動作は生じていない。 The power is turned on at time T1, (a) the converter oscillation output starts to output effectively, and (b) LED current starts to flow at time T2. At time T2, (c) the normal output voltage has not reached the overvoltage protection level, and (b) the LED current starts to flow and the no-load state is eliminated. That is, the no-load state is in the period from the time T1 to the time T2, but the no-load state is canceled in the period from the time T2 to the time T3. (C) Since the no-load state is eliminated in the state where the normal output voltage has not reached the overvoltage protection level, the overvoltage protection circuit 64a does not malfunction.
これに対して、図90の(d)(e)(f)は、過電圧保護回路64aが誤動作する場合の各部電位の時間経緯を示す。(d)無負荷時出力電圧は、過電圧保護回路が誤動作した場合の電源回路51aの出力電圧の時間経緯を示す。(e)ラッチ回路Laの出力は、過電圧保護回路が誤動作した場合の図86のラッチ回路Laの出力電圧の時間経緯を示す。(f)ラッチ時発振出力は、過電圧保護回路が誤動作した場合の誤差増幅器A1の出力端子、またはスイッチSW1の制御端子の電圧の時間経緯を示す。図90の(d)(e)(f)では、信号発生回路SGの立ち上がりが遅く、時刻T3において、信号発生回路SGが動作を開始していない、つまりLED電流が流れていない無負荷状態になっている。そのため、(d)無負荷時出力電圧は、時刻T3において過電圧保護レベルL1を超えてしまい、(e)ラッチ回路Laの出力はハイレベルになり、(f)ラッチ時発振出力は停止する。つまり、時刻T3において過電圧保護回路64aは誤動作し、電源供給を停止する。 On the other hand, FIGS. 90 (d), (e), and (f) show the time course of the potential of each part when the overvoltage protection circuit 64a malfunctions. (D) The output voltage at no load indicates the time course of the output voltage of the power supply circuit 51a when the overvoltage protection circuit malfunctions. (E) The output of the latch circuit La shows the time course of the output voltage of the latch circuit La of FIG. 86 when the overvoltage protection circuit malfunctions. (F) The oscillating output at the time of latch indicates the time course of the voltage of the output terminal of the error amplifier A1 or the control terminal of the switch SW1 when the overvoltage protection circuit malfunctions. In FIGS. 90 (d), (e), and (f), the signal generation circuit SG rises slowly, and at time T3, the signal generation circuit SG does not start operation, that is, the LED current does not flow in a no-load state. It has become. Therefore, (d) the output voltage at no-load exceeds the overvoltage protection level L1 at time T3, (e) the output of the latch circuit La becomes a high level, and (f) the oscillation output at latch stops. That is, at time T3, the overvoltage protection circuit 64a malfunctions and the power supply is stopped.
このように、電源投入後の期間であって信号発生回路SGが通信信号を発生する動作を開始するまでの期間が、無負荷状態であれば、過電圧保護回路64aの誤動作を生じ得る。 As described above, if the period after the power is turned on and the period until the signal generation circuit SG starts the operation of generating the communication signal is a no-load state, the overvoltage protection circuit 64a may malfunction.
(変形例)
次に、照明光通信装置の変形例について説明する。
(Modification example)
Next, a modified example of the illumination optical communication device will be described.
図91は、実施の形態12または13における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。同図の照明光通信装置は、図85または図88と比べて、電源回路51a内部の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 FIG. 91 is a circuit diagram showing a modified example of the illumination optical communication device according to the twelfth or thirteenth embodiment. The illumination optical communication device of the figure has a different circuit configuration inside the power supply circuit 51a as compared with FIG. 85 or FIG. 88. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図85または図88の電源回路51aでは、定電流フィードバック回路67により出力電流の平均値を定電流化するフィードバック制御をしているのに対して、図91の電源回路51aでは、スイッチング電流のしきい値制御を行うように構成されている。 In the power supply circuit 51a of FIG. 85 or FIG. 88, the constant current feedback circuit 67 performs feedback control to make the average value of the output current constant, whereas in the power supply circuit 51a of FIG. 91, the switching current is measured. It is configured to perform feedback control.
図91の電源回路51aは、整流ブリッジ62、コンデンサ63、DC−DCコンバータ64を備える。DC−DCコンバータ64は、インダクタ80、スイッチ素子81、ダイオード66d、抵抗82、信号源83、フリップフロップ84、コンパレータ85、定電圧源86、コンデンサ87、抵抗88、ダイオード89、ドライバ90、ゲート抵抗91を備える。 The power supply circuit 51a of FIG. 91 includes a rectifying bridge 62, a capacitor 63, and a DC-DC converter 64. The DC-DC converter 64 includes an inductor 80, a switch element 81, a diode 66d, a resistor 82, a signal source 83, a flip flop 84, a comparator 85, a constant voltage source 86, a capacitor 87, a resistor 88, a diode 89, a driver 90, and a gate resistor. 91 is provided.
インダクタ80、スイッチ素子81およびダイオード66dは、DC−DCコンバータ64をバックコンバーターとして構成する基本的な回路要素である。 The inductor 80, the switch element 81, and the diode 66d are basic circuit elements that configure the DC-DC converter 64 as a back converter.
スイッチ素子81をオンおよびオフする制御は、信号源83、フリップフロップ84、コンパレータ85およびその周辺の回路により行われ、スイッチ素子81のスイッチング電流の閾値制御が行われる。即ち、当該スイッチング電流は負荷回路53(発光ダイオード)を介する電流でもあり、閾値制御によって定電流フィードバックの代替機能が得られる。このようなDC−DCコンバータ64の動作について図856を用いて説明する。 The control for turning on and off the switch element 81 is performed by the signal source 83, the flip-flop 84, the comparator 85, and the circuits around the switch element 81, and the threshold control of the switching current of the switch element 81 is performed. That is, the switching current is also a current via the load circuit 53 (light emitting diode), and an alternative function of constant current feedback can be obtained by threshold control. The operation of such a DC-DC converter 64 will be described with reference to FIG. 856.
図92は、図91の電源回路51aにおけるスイッチング電流の閾値制御を示す波形図である。ただし、図92は、図91において端子T1およびT2間がショートしている場合、または、端子T1およびT2に通信モジュール10が接続され、かつ、トランジスタ2がオン状態を維持している場合における波形を示している。 FIG. 92 is a waveform diagram showing threshold control of the switching current in the power supply circuit 51a of FIG. 91. However, FIG. 92 shows the waveform when the terminals T1 and T2 are short-circuited in FIG. 91, or when the communication module 10 is connected to the terminals T1 and T2 and the transistor 2 is maintained in the ON state. Is shown.
図92においてセット信号Sは、信号源83からフリップフロップ84のセット入力端子Sに入力される信号である。プラス入力信号は、コンパレータ85のプラス入力端子に入力される信号であり、抵抗82の電圧降下、つまりスイッチ素子81を流れる電流の大きさを示す。リセット信号Rは、フリップフロップ84のリセット入力端子に入力される信号である。出力信号Qは、フリップフロップ84の出力端子Qから出力される信号である。出力信号Qは、ドライバ90および抵抗91を介してスイッチ素子81のゲート信号になる。スイッチング電流は、スイッチ素子81を流れる電流であり、抵抗82の電圧降下として検出される。 In FIG. 92, the set signal S is a signal input from the signal source 83 to the set input terminal S of the flip-flop 84. The positive input signal is a signal input to the positive input terminal of the comparator 85, and indicates the voltage drop of the resistor 82, that is, the magnitude of the current flowing through the switch element 81. The reset signal R is a signal input to the reset input terminal of the flip-flop 84. The output signal Q is a signal output from the output terminal Q of the flip-flop 84. The output signal Q becomes a gate signal of the switch element 81 via the driver 90 and the resistor 91. The switching current is a current flowing through the switch element 81, and is detected as a voltage drop of the resistor 82.
セット信号は、信号源83により生成され、周期的にハイになる。セット信号Sがハイになると、RSフリップフロップ84の出力信号Qはハイになる。出力信号Qは、ドライバ回路90およびゲート抵抗91を介してスイッチ素子81(MOSFET)のゲートに入力される。スイッチ素子81は、出力信号Qがハイになればオンになる。 The set signal is generated by the signal source 83 and periodically goes high. When the set signal S becomes high, the output signal Q of the RS flip-flop 84 becomes high. The output signal Q is input to the gate of the switch element 81 (MOSFET) via the driver circuit 90 and the gate resistor 91. The switch element 81 is turned on when the output signal Q becomes high.
スイッチング電流(スイッチ素子81を流れる電流)の大きさは、抵抗82の電圧降下として検出され、コンパレータ85のプラス入力端子に入力され、コンパレータ85のマイナス入力端子に印加された基準電圧Vrefと比較される。当該電圧降下が基準電圧Vrefに達すると、コンパレータ85の出力がハイとなり、コンデンサ87と抵抗88で構成された微分回路でパルスに変換され、RSフリップフロップ84のリセット入力端子に入力される。この時点でフリップフロップ84の出力信号Qはローとなり、スイッチ素子81がオフする。上記スイッチング電流としてスイッチ素子81を流れる電流の大きさの検出しているのは、負荷回路53を流れる電流の大きさを検出することの代用である。 The magnitude of the switching current (current flowing through the switch element 81) is detected as a voltage drop of the resistor 82, input to the positive input terminal of the comparator 85, and compared with the reference voltage Vref applied to the negative input terminal of the comparator 85. To. When the voltage drop reaches the reference voltage Vref, the output of the comparator 85 becomes high, is converted into a pulse by a differentiating circuit composed of a capacitor 87 and a resistor 88, and is input to the reset input terminal of the RS flip-flop 84. At this point, the output signal Q of the flip-flop 84 becomes low, and the switch element 81 turns off. Detecting the magnitude of the current flowing through the switch element 81 as the switching current is a substitute for detecting the magnitude of the current flowing through the load circuit 53.
このようなスイッチング電流の閾値制御は、図85、図88の定電流フィードバック制御を代用するものであり、出力電流の平均を一定化するように働く。 Such threshold control of the switching current substitutes the constant current feedback control of FIGS. 85 and 88, and works to make the average of the output currents constant.
なお、電源回路51aは、図85、図88の定電流フィードバック制御をするものでも、図91のスイッチング電流閾値制御をするものでもよい。 The power supply circuit 51a may perform constant current feedback control in FIGS. 85 and 88, or may perform switching current threshold control in FIG. 91.
なお、図91の電源回路51aは過電圧保護回路64aを備えていてもよい。その場合、図91の電源回路51aは、図86に示した過電圧保護回路64aを備え、AND回路G1の非反転入力端子は、フリップフロップ84の出力端子Qと接続される。 The power supply circuit 51a in FIG. 91 may include an overvoltage protection circuit 64a. In that case, the power supply circuit 51a of FIG. 91 includes the overvoltage protection circuit 64a shown in FIG. 86, and the non-inverting input terminal of the AND circuit G1 is connected to the output terminal Q of the flip-flop 84.
電源回路51aは、図85および図88のように、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行ってもよい。 As shown in FIGS. 85 and 88, the power supply circuit 51a may perform feedback control for keeping the average value of the supplied currents constant.
また、電源回路51aは、図91のように、インダクタ80およびスイッチ素子81を有するバックコンバーター(つまりDC−DCコンバータ64)を含み、スイッチ素子81を流れる電流の大きさを検出し、検出した値と所定値との差分に応じてスイッチ素子81のオンおよびオフを制御してもよい。 Further, as shown in FIG. 91, the power supply circuit 51a includes a back converter (that is, a DC-DC converter 64) having an inductor 80 and a switch element 81, detects the magnitude of the current flowing through the switch element 81, and detects the detected value. The on and off of the switch element 81 may be controlled according to the difference between the value and the predetermined value.
なお、上記のバイアス電圧は、第1スイッチ素子2aまたは2bが電圧駆動型である場合は、バイアスされた電圧値を持つバイアス電圧でよいし、第1スイッチ素子2aまたは2bが電流駆動型であればバイアスされた電流値をもつバイアス電流であってもよい。 When the first switch element 2a or 2b is a voltage-driven type, the bias voltage may be a bias voltage having a biased voltage value, or the first switch element 2a or 2b may be a current-driven type. For example, it may be a bias current having a biased current value.
(実施の形態14)
実施の形態14〜18では、照明光通信装置の電源回路が定電流フィードバック回路の代わりに定電圧フィードバック回路を備える構成について説明する。
(Embodiment 14)
In the 14th to 18th embodiments, the configuration in which the power supply circuit of the illumination optical communication device includes a constant voltage feedback circuit instead of the constant current feedback circuit will be described.
定電流フィードバック型の電源の代わりに定電圧フィードバック型の電源を備える場合(例えば、図50Cや特許文献3の図1)には、LED電流に大きなオーバーシュートが生じにくく上記のオーバーシュートの課題を低減し得ると考えられる。しかし、定電圧フィードバック型電源を備える場合に、100%変調の可視光通信を行えば、スイッチの断続によって平均電流が低下することにより照明光の明るさが低下するという課題が生じる。 When a constant voltage feedback type power supply is provided instead of the constant current feedback type power supply (for example, FIG. 50C and FIG. 1 of Patent Document 3), a large overshoot is unlikely to occur in the LED current, and the above-mentioned overshoot problem is solved. It is thought that it can be reduced. However, in the case of providing a constant voltage feedback type power supply, if 100% modulated visible light communication is performed, there arises a problem that the brightness of the illumination light is lowered because the average current is lowered due to the interruption and discontinuity of the switch.
本実施の形態では、定電圧フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制し、かつ受信装置の受信エラーを生じさせにくい照明光通信装置および通信モジュールについて説明する。 In the present embodiment, even when 100% modulated optical communication is performed using a constant voltage feedback type power supply, the illumination light suppresses the decrease in brightness due to the interruption and discontinuity of the switch and is less likely to cause a reception error of the receiving device. The communication device and the communication module will be described.
、本実施の形態に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、直列接続された前記光源、スイッチおよび電流抑制回路に直流電圧を印加する直流電源回路と、前記電流抑制回路に印加される電圧の平均値が一定となるよう前記直流電源回路を制御する定電圧フィードバック回路とを備える。 One form of the illumination light communication device according to the present embodiment is to modulate the illumination light with a light source that emits illumination light, a switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source. The light source is connected in series with the light source and the switch to generate a binary communication signal for controlling the on and off of the switch, and the light source is connected so as not to exceed the current set value corresponding to the reference value. The average value of the voltage applied to the current suppression circuit that suppresses the flowing current, the DC power supply circuit that applies a DC voltage to the light source, switch, and current suppression circuit connected in series, and the current suppression circuit is constant. It includes a constant voltage feedback circuit that controls the DC power supply circuit.
また、本実施の形態に係る通信モジュールの一形態は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、前記照明装置に着脱するための第1、第2および第3端子とを備え、前記第1端子は、前記スイッチと前記電流抑制回路からなる直列回路の前記スイッチ側の一端に接続され、前記第2端子は、前記直列回路中の前記スイッチと前記電流抑制回路との接続点に接続され、前記第3端子は、前記直列回路の前記電流抑制回路側の他端に接続される。 Further, one form of the communication module according to the present embodiment is a communication module that is detachable from the lighting device and modulates the illumination light, and is a switch connected in series with the light source of the lighting device and the illumination light. A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch to modulate the switch, and a current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source. The first, second, and third terminals for attaching and detaching to the lighting device are provided, and the first terminal is connected to one end of the series circuit including the switch and the current suppression circuit on the switch side. The second terminal is connected to the connection point between the switch and the current suppression circuit in the series circuit, and the third terminal is connected to the other end of the series circuit on the current suppression circuit side.
本実施の形態に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、定電圧フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制し、かつ、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。 According to the illumination optical communication device and the communication module according to the present embodiment, even when 100% modulated optical communication is performed using a constant voltage feedback type power supply, the decrease in brightness due to the interruption and discontinuity of the switch is suppressed, and the brightness is suppressed. , There is an effect that it is difficult to cause a reception error of the receiving device.
[14.1 照明光通信装置の構成]
まず、実施の形態14の照明光通信装置の構成について説明する。
[14.1 Configuration of Illuminated Optical Communication Device]
First, the configuration of the illumination optical communication device of the 14th embodiment will be described.
図93Aは、実施の形態14における照明光通信装置の構成を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電圧化する機能を有した電源回路52bと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、スイッチSWと、信号発生回路SGと、電流抑制回路73とを備える。 FIG. 93A is a circuit diagram showing the configuration of the illumination optical communication device according to the fourteenth embodiment. This illumination optical communication device includes a power supply circuit 52b having a function of making the output a constant voltage, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, a switch SW, a signal generation circuit SG, and a current suppression circuit 73. And.
電源回路52bは、整流ブリッジ62、コンデンサ63、直流電源回路であるDC−DCコンバータ64、および定電圧フィードバック回路67aを備える。定電圧フィードバック回路67aは、入力抵抗68、増幅器69、コンデンサ70、抵抗71および基準電圧源72を備える。 The power supply circuit 52b includes a rectifier bridge 62, a capacitor 63, a DC-DC converter 64 which is a DC power supply circuit, and a constant voltage feedback circuit 67a. The constant voltage feedback circuit 67a includes an input resistor 68, an amplifier 69, a capacitor 70, a resistor 71, and a reference voltage source 72.
電源回路52bは、商用電源(例えば、交流100V)を整流ブリッジ62で全波整流し、コンデンサ63で平滑した後、DC−DCコンバータ64で所望の直流電圧に変換する。DC−DCコンバータ64の出力両端間に平滑コンデンサ65が接続されている。また平滑コンデンサ65と並列に、負荷回路53と、電流抑制回路73と、スイッチSWの直列回路が接続されている。 The power supply circuit 52b full-wave rectifies a commercial power supply (for example, AC 100V) with a rectifying bridge 62, smoothes it with a capacitor 63, and then converts it into a desired DC voltage with a DC-DC converter 64. A smoothing capacitor 65 is connected between both ends of the output of the DC-DC converter 64. Further, a load circuit 53, a current suppression circuit 73, and a series circuit of the switch SW are connected in parallel with the smoothing capacitor 65.
電源回路52bは、電流抑制回路73の両端に印加される電圧を、定電圧フィードバック回路67aを介して、電源回路52bのDC−DCコンバータ64に帰還し、電流抑制回路73に印加される電圧を一定に制御する、一種の定電圧電源を形成している。 The power supply circuit 52b feeds the voltage applied across the current suppression circuit 73 to the DC-DC converter 64 of the power supply circuit 52b via the constant voltage feedback circuit 67a, and supplies the voltage applied to the current suppression circuit 73. It forms a kind of constant voltage power supply that controls constantly.
平滑コンデンサ65は、電源回路52bの出力間に接続され、電源回路52bの出力を平滑する。 The smoothing capacitor 65 is connected between the outputs of the power supply circuit 52b and smoothes the output of the power supply circuit 52b.
負荷回路53は、電源回路52bの出力間に、直列接続された複数の発光ダイオードを含み、電源回路の出力が供給される。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。 The load circuit 53 includes a plurality of light emitting diodes connected in series between the outputs of the power supply circuit 52b, and the output of the power supply circuit is supplied. The plurality of light emitting diodes are light sources that emit illumination light.
スイッチSWは、負荷回路53と直列に付加され、電源回路52bから負荷回路53に供給される電流を断続する。 The switch SW is added in series with the load circuit 53, and interrupts the current supplied from the power supply circuit 52b to the load circuit 53.
信号発生回路SGは、照明光を変調するためにスイッチSWのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する。通信信号は、スイッチSWの制御端子に入力され、スイッチSWをオンおよびオフする。なお、信号発生回路SGは、照明光通信装置に固有のIDを示す通信信号を繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された送信信号に応じて通信信号を発生してもよい。 The signal generation circuit SG generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch SW in order to modulate the illumination light. The communication signal is input to the control terminal of the switch SW to turn the switch SW on and off. The signal generation circuit SG may repeatedly generate a communication signal indicating an ID unique to the illumination optical communication device, or may generate a communication signal in response to a transmission signal input from an external device.
[14.2 電流抑制回路73の構成]
次に、電流抑制回路73の構成例について説明する。
[Structure of 14.2 Current Suppression Circuit 73]
Next, a configuration example of the current suppression circuit 73 will be described.
電流抑制回路73は、負荷回路53およびスイッチSWと直列に付加され、負荷回路53に流れる電流の大きさを抑制する。例えば、電流抑制回路73は、光源としての負荷回路53およびスイッチSWと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、負荷回路53を流れる電流を基準値に応じて抑制するようにしてもよい。こうすれば、定電圧フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制することができる。さらに、スイッチSWがオフからオンになった瞬間に、光源である負荷回路53を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減できるので、受信装置での受信エラーを低減することができる。 The current suppression circuit 73 is added in series with the load circuit 53 and the switch SW to suppress the magnitude of the current flowing through the load circuit 53. For example, the current suppression circuit 73 is connected in series with the load circuit 53 as a light source and the switch SW, and suppresses the current flowing through the load circuit 53 according to the reference value so as not to exceed the current set value corresponding to the reference value. You may try to do it. In this way, even when 100% modulated optical communication is performed using a constant voltage feedback type power supply, it is possible to suppress a decrease in brightness due to intermittent switching. Further, since the overshoot generated in the current flowing through the load circuit 53, which is a light source, can be reduced at the moment when the switch SW is turned on, it is possible to reduce the reception error in the receiving device.
この電流抑制回路73は、MOSFETであるトランジスタ74、ソースに接続された抵抗75、誤差増幅器77、基準源76および制御回路6で構成される。 The current suppression circuit 73 includes a transistor 74 which is a MOSFET, a resistor 75 connected to a source, an error amplifier 77, a reference source 76, and a control circuit 6.
基準源76は、誤差増幅器77のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源である負荷回路53を流れる電流の上限(電流設定値)を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、基準源76は、基準値を固定値として出力してもよいし、信号発生回路SGが発生する通信信号の配列パターン(例えばビットパターン)に応じて可変の基準値を出力してもよい。 The reference source 76 outputs a reference value to the positive input terminal of the error amplifier 77. The reference value defines an upper limit (current set value) of the current flowing through the load circuit 53 which is a light source. For example, the reference value is proportional to the current set value. Further, the reference source 76 may output the reference value as a fixed value, or may output a variable reference value according to the arrangement pattern (for example, bit pattern) of the communication signal generated by the signal generation circuit SG. ..
トランジスタ74は、光源である負荷回路53およびスイッチSWに直列に接続され、負荷回路53に流れる電流を基準値に基づいて抑制する。 The transistor 74 is connected in series with the load circuit 53, which is a light source, and the switch SW, and suppresses the current flowing through the load circuit 53 based on the reference value.
抵抗75は、負荷回路53を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。抵抗75のソース側端子は、誤差増幅器77のマイナス入力端子に接続される。 The resistor 75 is a source resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the load circuit 53. The source side terminal of the resistor 75 is connected to the negative input terminal of the error amplifier 77.
誤差増幅器77は、プラス入力端子に基準源76が接続され、マイナス入力端子にトランジスタ74のソースが接続される。誤差増幅器77は、基準値と抵抗75で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ74のゲートに出力する。 In the error amplifier 77, the reference source 76 is connected to the positive input terminal, and the source of the transistor 74 is connected to the negative input terminal. The error amplifier 77 amplifies the difference between the reference value and the current value detected by the resistor 75, and outputs the amplified signal to the gate of the transistor 74.
制御回路6は、基準源76から可変の基準値を出力させるために、通信信号の配列パターンに応じて基準源76の基準値を変更する制御を行う。例えば、制御回路6は、通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき前記基準値を第1の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第1の比率より大きい第2の比率のとき前記基準値を前記第1の値より小さい第2の値にする。このとき、制御回路6は、通信信号の部分的なオン・デューティ比に反比例するように、基準値を変更してもよい。「部分的なオン・デューティ比」は、例えば、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、通信信号のうちの直近のnビットの移動平均値で代用してもよい。こうすれば、負荷回路53を流れる電流に発生するオーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。 The control circuit 6 controls to change the reference value of the reference source 76 according to the arrangement pattern of the communication signal in order to output a variable reference value from the reference source 76. For example, the control circuit 6 calculates a partial on-duty ratio of the communication signal, and when the calculated partial on-duty ratio is the first ratio, sets the reference value as the first value and partially When the on-duty ratio is a second ratio larger than the first ratio, the reference value is set to a second value smaller than the first value. At this time, the control circuit 6 may change the reference value so as to be inversely proportional to the partial on-duty ratio of the communication signal. The "partial on-duty ratio" is, for example, the ratio of the on-duty period to the total period of the latest off-duty period and the on-duty period immediately before the off-duty period. Alternatively, the "partial on-duty ratio" may be replaced by the moving average of the most recent n bits of the communication signal. In this way, overshoot suppression can be made more appropriate when the magnitude of the overshoot generated in the current flowing through the load circuit 53 depends on the partial on-duty ratio.
[14.3 電流抑制回路73の変形例]
次に、電流抑制回路73の第1〜第3の変形例について説明する。
[14.3 Modification example of current suppression circuit 73]
Next, first to third modification examples of the current suppression circuit 73 will be described.
図93Aにおける電流抑制回路73は、この構成に限定されるものではない。。例えば、電流抑制回路73の内部構成は、図2〜図4に示した電流抑制回路1の第1〜第3変形例と同じでもよい。 The current suppression circuit 73 in FIG. 93A is not limited to this configuration. .. For example, the internal configuration of the current suppression circuit 73 may be the same as the first to third modifications of the current suppression circuit 1 shown in FIGS. 2 to 4.
また、図93Aの照明光通信装置は、図93Bに示すように、電流抑制回路73を含む部分を着脱可能な通信モジュール10としてもよい。 Further, as shown in FIG. 93B, the illumination optical communication device of FIG. 93A may have a detachable communication module 10 including a portion including the current suppression circuit 73.
この通信モジュール10は、電流抑制回路73、スイッチSW、コンデンサ65を有する。図1Aに示した通信モジュール10はコンデンサ65を含まないが、図93Bに示した通信モジュール10はコンデンサ65を含む。コンデンサ65は、DC−DCコンバータ64から出力電圧を平滑化する比較的大容量のコンデンサである。通信モジュール10は、コンデンサ65の両端の電圧から通信モジュール10自身の電源電圧を生成する内部電源回路を備えることができる。内部電源回路は、例えば、図65の制御電源126と同じでよく、三端子レギュレータでもよい。これにより、スイッチSWがオフであっても、通信モジュール10内部の電源電圧を継続的に安定して供給でき、必要な電力を確保することが容易になる。 The communication module 10 includes a current suppression circuit 73, a switch SW, and a capacitor 65. The communication module 10 shown in FIG. 1A does not include the capacitor 65, whereas the communication module 10 shown in FIG. 93B contains the capacitor 65. The capacitor 65 is a relatively large-capacity capacitor that smoothes the output voltage from the DC-DC converter 64. The communication module 10 can include an internal power supply circuit that generates a power supply voltage of the communication module 10 itself from the voltage across the capacitor 65. The internal power supply circuit may be, for example, the same as the control power supply 126 of FIG. 65, and may be a three-terminal regulator. As a result, even when the switch SW is off, the power supply voltage inside the communication module 10 can be continuously and stably supplied, and it becomes easy to secure the necessary power.
なお、図1A、図30A等の他の通信モジュール10も、図93Bのようにコンデンサ65および内部電源回路を含む構成としてもよい。 The other communication module 10 such as FIGS. 1A and 30A may also have a configuration including a capacitor 65 and an internal power supply circuit as shown in FIG. 93B.
[14.4 照明光通信装置の動作]
以上のように構成された照明光通信装置の動作についてシミュレーション結果を用いて説明する。
[14.4 Operation of Illuminated Optical Communication Device]
The operation of the illumination optical communication device configured as described above will be described using simulation results.
図94A、図94B、図97A、図97Bは、図93Aにおいて電流抑制回路73の代わりに図2の電流抑制回路1を用いたシミュレーション結果を示す。図94Aは、図93Aにおいて電流抑制回路73の代わりに図2の電流抑制回路1を用いた第1のシミュレーション結果を示す図である。図94Aでは、平滑コンデンサの65の容量値を20uF、信号発生回路SGからの通信信号(変調信号)の周波数を2.4kHzに設定して、スイッチSWのオン・デューティ比を60%、75%、90%、100%の4通りの可変にした場合の、LED電流と出力電圧波形を示す。ちなみに、DC−DCコンバータ64の動作周波数は65kHz、断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値は240mAに設定している。各オン・デューティ比の場合とも、LED電流波形は矩形波を維持しながら、クランプ電流値(ピーク値)を変化させるが、オン・デューティ比の値に拠らずLED電流の平均値が一定(240mA)になるよう、電流抑制回路73の電圧源を可変している。なお出力電圧は、オン・デューティ比が小さいほど、脈動成分が大きくなっている。 94A, 94B, 97A, and 97B show simulation results in which the current suppression circuit 1 of FIG. 2 is used instead of the current suppression circuit 73 in FIG. 93A. FIG. 94A is a diagram showing a first simulation result in which the current suppression circuit 1 of FIG. 2 is used instead of the current suppression circuit 73 in FIG. 93A. In FIG. 94A, the capacitance value of 65 of the smoothing capacitor is set to 20uF, the frequency of the communication signal (modulation signal) from the signal generation circuit SG is set to 2.4 kHz, and the on-duty ratio of the switch SW is set to 60% and 75%. The LED current and output voltage waveforms are shown when the values are changed to 90% and 100%. Incidentally, the operating frequency of the DC-DC converter 64 is set to 65 kHz, and the average value of the load current (LED current) when not intermittent is set to 240 mA. In the case of each on-duty ratio, the LED current waveform changes the clamp current value (peak value) while maintaining a square wave, but the average value of the LED current is constant regardless of the on-duty ratio value ( The voltage source of the current suppression circuit 73 is variable so as to be 240 mA). The smaller the on-duty ratio of the output voltage, the larger the pulsating component.
図94Bは、図93Aにおいて電流抑制回路73の代わりに図2の電流抑制回路1を用いた第2のシミュレーション結果を示す図である。電流抑制回路73に印加される電圧は、図94Bに示すようにオン・デューティ比が小さいほどピーク値が高くなる傾向を示している。この傾向により、オン・デューティ比が大きい場合でも小さい場合でも、負荷回路53であるLEDの明るさをほぼ一定に保つことができる。 FIG. 94B is a diagram showing a second simulation result in which the current suppression circuit 1 of FIG. 2 is used instead of the current suppression circuit 73 in FIG. 93A. As shown in FIG. 94B, the voltage applied to the current suppression circuit 73 tends to have a higher peak value as the on-duty ratio becomes smaller. Due to this tendency, the brightness of the LED, which is the load circuit 53, can be kept substantially constant regardless of whether the on-duty ratio is large or small.
オン・デューティ比とLEDの明るさとの関係について、比較例を示す図95、図96を用いて説明する。図95は、オン・デューティ比が異なる2つの通信信号とLED電流との関係を示す模式図である。ただし、図95では、電流抑制回路73が存在しないケース、または、電流抑制回路73の電流設定値が固定であるケースを示している。 The relationship between the on-duty ratio and the brightness of the LED will be described with reference to FIGS. 95 and 96, which show comparative examples. FIG. 95 is a schematic diagram showing the relationship between two communication signals having different on-duty ratios and the LED current. However, FIG. 95 shows a case where the current suppression circuit 73 does not exist, or a case where the current setting value of the current suppression circuit 73 is fixed.
通信信号(1)は、オン・デューティ比が比較的大きい場合を、また、通信信号(2)は、オン・デューティ比が比較的小さい場合を示している。通信信号(1)、(2)の何れの場合でもスイッチSWが断続している場合のLED電流の平均値(レベルII)は、断続しない場合の平均値(レベルI)よりも小さい。オン・デューティ比の小さい通信信号(2)のレベルII方が、通信信号(1)のレベルIIより小さくなる。すなわち、断続しない場合の電流値よりも、断続する場合の平均電流の値は、そのオフ・デューティ比に比例して低下することになる。このことは、もし電流抑制回路73によって電流設定値を制御しなければ、光通信を行う為にLED負荷を断続すると、明るさが変わってしまう不都合を生じ得ることを示す。 The communication signal (1) shows a case where the on-duty ratio is relatively large, and the communication signal (2) shows a case where the on-duty ratio is relatively small. In any of the communication signals (1) and (2), the average value (level II) of the LED current when the switch SW is intermittent is smaller than the average value (level I) when the switch SW is not intermittent. The level II of the communication signal (2) having a small on-duty ratio is smaller than the level II of the communication signal (1). That is, the value of the average current in the case of intermittent is lower than the value of the current in the case of non-intermittent in proportion to the off-duty ratio. This indicates that if the current set value is not controlled by the current suppression circuit 73, the brightness may change if the LED load is interrupted for optical communication.
図96は、電流設定値が固定であるケース、または、電流抑制回路73が存在しないケースにおける、オン・デューティ比とLED電流との関係を示す図である。同図より、横軸のオン・デューティ比が変化しても、LED電流のピーク値(図95のレベルI)は変わらず、その平均値(図95のレベルII)はオン・デューティ比が小さいほど低下している。つまり、オン・デューティ比が小さいほど照明光が暗くなっていく。つまり、可視光通信による明るさの低下が生じている。 FIG. 96 is a diagram showing the relationship between the on-duty ratio and the LED current in the case where the current set value is fixed or the case where the current suppression circuit 73 does not exist. From the figure, even if the on-duty ratio on the horizontal axis changes, the peak value of the LED current (level I in FIG. 95) does not change, and the average value (level II in FIG. 95) has a small on-duty ratio. It has dropped so much. That is, the smaller the on-duty ratio, the darker the illumination light. That is, the brightness is lowered due to visible light communication.
図95および図96に対して、図94Aに示したように実施の形態14における照明光通信装置では、オン・デューティ比が小さいほどLED電流のピーク値(つまり電流設定値)が増加する。これにより、オン・デューティ比が小さくても大きくてもLED電流の平均値を一定化することができ、スイッチSWの断続の有無に関わらず、かつ、オン・デューティ比に関わらず、照明光の明るさを一定に維持することができる。 With respect to FIGS. 95 and 96, in the illumination optical communication device according to the fourteenth embodiment as shown in FIG. 94A, the peak value of the LED current (that is, the current set value) increases as the on-duty ratio becomes smaller. As a result, the average value of the LED current can be made constant regardless of whether the on-duty ratio is small or large, and the illumination light can be used regardless of whether the switch SW is intermittent or not, and regardless of the on-duty ratio. The brightness can be kept constant.
図97Aは、図93Aにおいて電流抑制回路73の代わりに図2の電流抑制回路1を用いた第3のシミュレーション結果を示す図である。図97Aは、オン・デューティ比毎の電流抑制回路73の最適電流設定値を示している。F図示したように電流設定値をオン・デューティ比毎に可変することによって、LED電流の平均値は断続しない場合の値に一定化できる。つまり、スイッチSWによる明るさの低下を抑制する。また、図97Bに示すように、電流抑制回路73の損失(つまり電流抑制回路73自身の消費電力)も低い値に維持することができる。 FIG. 97A is a diagram showing a third simulation result in which the current suppression circuit 1 of FIG. 2 is used instead of the current suppression circuit 73 in FIG. 93A. FIG. 97A shows the optimum current setting value of the current suppression circuit 73 for each on-duty ratio. F By changing the current set value for each on-duty ratio as shown in the figure, the average value of the LED current can be made constant to the value when it is not intermittent. That is, the decrease in brightness due to the switch SW is suppressed. Further, as shown in FIG. 97B, the loss of the current suppression circuit 73 (that is, the power consumption of the current suppression circuit 73 itself) can be maintained at a low value.
図98は、図93AにおけるLED電流、出力電圧、SW電圧および電流抑制回路の電圧を示す図である。同F図は、信号発生回路SGからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路73の最適電流設定値を計算で求めるための説明図である。実施の形態14の照明光通信装置の前提としている電源回路52bは定電圧電源であって、既に説明したように定電圧フィードバック機能を有している。典型的な事例としては、図93Aに示したような誤差増幅器を用いた定電圧フィードバック回路67aを備える。通常、フィードバック系の安定度を確保するための位相補償回路が付加される。このような位相補償回路には、一巡伝達関数における利得と位相を調整するために積分要素を含む補償回路が用いられ、PI制御、或いはPID制御として知られている。この様な位相補償回路は、換言すれば電流抑制回路73に印加される電圧の平均値を一定に制御する手段であると言える。 FIG. 98 is a diagram showing the LED current, the output voltage, the SW voltage, and the voltage of the current suppression circuit in FIG. 93A. FIG. F is an explanatory diagram for calculating the optimum current setting value of the current suppression circuit 73 according to the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generation circuit SG. The power supply circuit 52b, which is the premise of the illumination optical communication device of the fourteenth embodiment, is a constant voltage power supply and has a constant voltage feedback function as described above. As a typical example, a constant voltage feedback circuit 67a using an error amplifier as shown in FIG. 93A is provided. Usually, a phase compensation circuit is added to ensure the stability of the feedback system. In such a phase compensation circuit, a compensation circuit including an integrating element is used to adjust the gain and the phase in the one-round transfer function, and is known as PI control or PID control. In other words, such a phase compensation circuit can be said to be a means for controlling the average value of the voltages applied to the current suppression circuit 73 to be constant.
この点を踏まえた上で、図98に示した各種波形を見ると、まずスイッチSWがオンのときに流れるLED電流は、電流抑制回路73によって矩形波状に維持される。スイッチSWがオフの期間では負荷電流が遮断されるので、出力電圧は上昇するとともに、この電圧はスイッチSWに印加される。次にスイッチSWがオンの期間では、LED電流が流れるので出力電圧は下降するとともにこの電圧は光源である負荷回路53と電流抑制回路73に印加される。負荷回路53の電流は矩形波なので、出力電圧の変動分ΔVoは電流抑制回路73に印加され、この電圧波形の平均値Vaveが定電圧フィードバック回路67aによって一定値(図98に示した事例では約1V)に制御される。すなわち、負荷回路53の電流値、平滑コンデンサ65の容量値、オン・デューティ比の可変範囲などを考慮して、定電圧フィードバック回路67aの基準電圧源72を適切に設定すれば、LED電流波形を矩形波に維持しながら電流抑制回路73の損失を概ね所望の範囲に抑えることができる。またオン・デューティ比に応じて、LED電流のピークカット値Iopを、式(1)で表される値に可変することによって、オン・デューティ比の値に係わらず、LED電流の平均値を一定値に維持できる。 With this in mind, looking at the various waveforms shown in FIG. 98, the LED current that flows when the switch SW is turned on is first maintained in a rectangular wave shape by the current suppression circuit 73. Since the load current is cut off during the period when the switch SW is off, the output voltage rises and this voltage is applied to the switch SW. Next, during the period when the switch SW is on, the LED current flows, so that the output voltage drops and this voltage is applied to the load circuit 53 and the current suppression circuit 73, which are light sources. Since the current of the load circuit 53 is a square wave, the fluctuation amount ΔVo of the output voltage is applied to the current suppression circuit 73, and the average value Wave of this voltage waveform is constant by the constant voltage feedback circuit 67a (in the case shown in FIG. 98, it is about about. It is controlled to 1V). That is, if the reference voltage source 72 of the constant voltage feedback circuit 67a is appropriately set in consideration of the current value of the load circuit 53, the capacitance value of the smoothing capacitor 65, the variable range of the on-duty ratio, etc., the LED current waveform can be obtained. The loss of the current suppression circuit 73 can be suppressed to a substantially desired range while maintaining a rectangular wave. Further, by changing the peak cut value Iop of the LED current to the value represented by the equation (1) according to the on-duty ratio, the average value of the LED current is constant regardless of the value of the on-duty ratio. Can be maintained at a value.
最適電流設定値=Iop=100×Iave/ONd(%) (1) Optimal current setting value = Iop = 100 × Iave / ONd (%) (1)
ここで、Iopは、LED電流のピークカット値つまり、電流抑制回路73の最適な電流設定値である。Iaveは、断続しない場合のLED電流平均値である。ONdは、スイッチSWのオン・デューティ比(%)である。 Here, Iop is the peak cut value of the LED current, that is, the optimum current setting value of the current suppression circuit 73. Iave is the average LED current value when there is no interruption. ONd is the on-duty ratio (%) of the switch SW.
通信信号の部分的なオン・デューティ比と、最適な電流設定値との関係は、図29Bに示した通りである。図29Bは、(1)式を用いてオン・デューティ比毎の最適な電流設定値を求めた結果を示している。同図では、オン・デューティ比ONdと電流設定値とが反比例する関係になっている。 The relationship between the partial on-duty ratio of the communication signal and the optimum current set value is as shown in FIG. 29B. FIG. 29B shows the result of obtaining the optimum current setting value for each on-duty ratio using the equation (1). In the figure, the on-duty ratio ONd and the current set value are inversely proportional to each other.
以上のように実施の形態14における照明光通信装置によれば、LED電流のオーバーシュートを抑制し、受信装置の誤動作を低減することができ、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。 As described above, according to the illumination light communication device according to the fourteenth embodiment, the overshoot of the LED current can be suppressed, the malfunction of the receiving device can be reduced, and the illumination light when the illumination light is not modulated. It is possible to make the brightness of the illumination light and the brightness of the illumination light when the illumination light is modulated almost the same in human appearance.
(実施の形態15)
実施の形態15の照明光通信装置を図99A〜図99Cに基づいて説明する。
(Embodiment 15)
The illumination optical communication device of the fifteenth embodiment will be described with reference to FIGS. 99A to 99C.
図99Aは、実施の形態15における照明光通信装置の構成を示す回路図である。同図は、図93Aと比べて、電流抑制回路73の代わりに、第1電流抑制回路73aと第2電流抑制回路73bとを備える点が異なっている。またスイッチSW、信号発生回路SGおよび第2電流抑制回路73bは、通信モジュール10として、第1〜第3の端子T1〜T3の部分で着脱可能になっている点も異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 FIG. 99A is a circuit diagram showing the configuration of the illumination optical communication device according to the fifteenth embodiment. The figure is different from FIG. 93A in that the first current suppression circuit 73a and the second current suppression circuit 73b are provided instead of the current suppression circuit 73. Another difference is that the switch SW, the signal generation circuit SG, and the second current suppression circuit 73b are detachable as the communication module 10 at the portions T1 to T3 of the first to third terminals. Hereinafter, the differences will be mainly described.
第1電流抑制回路73aは、光源である負荷回路53およびスイッチSWと直列に接続され、第1基準値に対応する第1電流設定値を超えないように、自身を流れる電流を抑制する。具体的には、第1電流抑制回路73aは、MOSFETであるトランジスタ74、ソースに接続された抵抗75、誤差増幅器77、基準源76で構成される。基準源76は、誤差増幅器77のプラス入力端子に第1基準値を出力する。第1基準値は、光源である負荷回路53を流れる電流のうち第1電流設定値を規定する。例えば、第1基準値は第1電流設定値に比例する。基準源76は、第1基準値を固定値として出力する。 The first current suppression circuit 73a is connected in series with the load circuit 53, which is a light source, and the switch SW, and suppresses the current flowing through itself so as not to exceed the first current set value corresponding to the first reference value. Specifically, the first current suppression circuit 73a is composed of a transistor 74 which is a MOSFET, a resistor 75 connected to a source, an error amplifier 77, and a reference source 76. The reference source 76 outputs the first reference value to the positive input terminal of the error amplifier 77. The first reference value defines the first current set value among the currents flowing through the load circuit 53 which is a light source. For example, the first reference value is proportional to the first current set value. The reference source 76 outputs the first reference value as a fixed value.
第2電流抑制回路73bは、第1電流抑制回路73aと並列に接続され、第2基準値に対応する第2電流設定値を超えないように、自身を流れる電流を抑制する。 The second current suppression circuit 73b is connected in parallel with the first current suppression circuit 73a, and suppresses the current flowing through itself so as not to exceed the second current set value corresponding to the second reference value.
図99Cは、実施の形態15における通信モジュール10および第2電流抑制回路73bの具体的な構成例を示す回路図である。同図の第2電流抑制回路73bは、図93Aに示した電流抑制回路73と同様の構成であり、同様に動作する。同図の基準源76の出力を第2基準値と呼ぶ。第2基準値に応じて第2電流抑制回路73bに流れる電流の上限を第2電流設定値と呼ぶ。また、第1〜第3の端子部分で着脱可能な通信モジュール10は、既設のLED照明器具に後付けする形で照明光通信機能を付加するのに適した構成と言える。図99Bは、実施の形態15における通信モジュール10を付加していない照明光通信装置の構成を示す回路図である。同図のように、照明光通信装置(通常の照明装置)が通信モジュール10を備えない場合には、第1、第2端子T1、T2間を接続するショート線S10を備えればよい。 FIG. 99C is a circuit diagram showing a specific configuration example of the communication module 10 and the second current suppression circuit 73b according to the fifteenth embodiment. The second current suppression circuit 73b in the figure has the same configuration as the current suppression circuit 73 shown in FIG. 93A, and operates in the same manner. The output of the reference source 76 in the figure is called the second reference value. The upper limit of the current flowing through the second current suppression circuit 73b according to the second reference value is called the second current set value. Further, it can be said that the communication module 10 that can be attached to and detached from the first to third terminal portions has a configuration suitable for adding an illumination optical communication function by retrofitting to an existing LED lighting fixture. FIG. 99B is a circuit diagram showing a configuration of an illumination optical communication device to which the communication module 10 is not added according to the fifteenth embodiment. As shown in the figure, when the illumination optical communication device (ordinary lighting device) does not include the communication module 10, a short wire S10 connecting the first and second terminals T1 and T2 may be provided.
図99A、図99Cの動作を、シミュレーション結果を用いて説明する。図100は、図99Aおよび図99Cの回路例に対するシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサ65の容量値を20uF、信号発生回路SGからの変調信号周波数を2.4kHz、DC−DCコンバータ64の動作周波数を65kHz、スイッチSWを断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値を240mAに設定している。 The operations of FIGS. 99A and 99C will be described with reference to simulation results. FIG. 100 is a diagram showing simulation results for the circuit examples of FIGS. 99A and 99C. The main setting conditions for the simulation are a capacitance value of the smoothing capacitor 65 of 20 uF, a modulation signal frequency from the signal generation circuit SG of 2.4 kHz, an operating frequency of the DC-DC converter 64 of 65 kHz, and a load when the switch SW is not interrupted. The average value of the current (LED current) is set to 240 mA.
図100に示すように、第1電流抑制回路73aの基準源76aの第1基準値による第1電流設定値を、スイッチ素子SWを断続しない場合の電流値(240mA)にしている(同図の既設電流値)。第2電流抑制回路73bの第2基準値による第2電流設定値は、スイッチSWのオン・デューティ比が小さくなるとともに、図中の“追加電流値”のように増やしている。同図の理想設定値は、第1電流設定値と第2電流設定値との和である。これによって、LED負荷の平均電流値をオン・デューティ比に係わらず一定にすることができる。 As shown in FIG. 100, the first current set value based on the first reference value of the reference source 76a of the first current suppression circuit 73a is set to the current value (240 mA) when the switch element SW is not interrupted (in the same figure). Existing current value). The second current set value based on the second reference value of the second current suppression circuit 73b is increased as shown in the "additional current value" in the figure as the on-duty ratio of the switch SW becomes smaller. The ideal set value in the figure is the sum of the first current set value and the second current set value. As a result, the average current value of the LED load can be kept constant regardless of the on-duty ratio.
次に、図101は、実施の形態15における、信号発生回路SGからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、追加した第2電流抑制回路73bの最適な第2電流設定値を計算で求めるための説明図である。図29Aに示した、断続されたLED電流の波形を示す説明図も併せて参照されたい。既に図98で説明したように、第1電流抑制回路73a、第2電流抑制回路73bの第1、第2電流設定値はそれぞれ、LED電流のピークカット値(Iop)を設定するものである。実施の形態15においては、第1設定電流値が固定値として第1電流抑制回路73aにて、既に断続しない場合のLED電流240mAに設定されているので、追加した第2電流抑制回路73bの第2電流設定値(追加電流設定値)は、次式(2)で表される値に設定するのが最適となる。 Next, FIG. 101 calculates the optimum second current setting value of the added second current suppression circuit 73b according to the on-duty ratio of the modulated signal from the signal generation circuit SG in the fifteenth embodiment. It is explanatory drawing for this. See also the explanatory diagram showing the waveform of the intermittent LED current shown in FIG. 29A. As already described with reference to FIG. 98, the first and second current setting values of the first current suppression circuit 73a and the second current suppression circuit 73b each set the peak cut value (Iop) of the LED current. In the fifteenth embodiment, since the first set current value is set as a fixed value in the first current suppression circuit 73a to the LED current of 240 mA when the current is not interrupted, the second current suppression circuit 73b added. 2 It is optimal to set the current set value (additional current set value) to the value represented by the following equation (2).
Iop2=Iave×[100/ONd(%)−1] (2) Iop2 = Iave × [100 / ONd (%) -1] (2)
ここで、Iop2は、第2電流抑制回路73bの電流ピークカット値、つまり最適追加電流設定値である。Iaveは、断続しない場合のLED電流平均値である。ONdは、スイッチSWのオン・デューティ比(%)である。 Here, Iop2 is the current peak cut value of the second current suppression circuit 73b, that is, the optimum additional current setting value. Iave is the average LED current value when there is no interruption. ONd is the on-duty ratio (%) of the switch SW.
図101は、オン・デューティ比に応じた電流設定値を示す図である。同図は、(2)式を用いてオン・デューティ比毎の最適電流設定値を求めた結果を示す。同図の合計電流設定値は、第1電流設定値と第2電流設定値との和を示す。追加電流設定値は第2電流設定値を示す。この例では、第1電流設定値は240mAの固定値、第2電流設定値は0〜240mAの可変値である。 FIG. 101 is a diagram showing a current set value according to the on-duty ratio. The figure shows the result of obtaining the optimum current setting value for each on-duty ratio using the equation (2). The total current set value in the figure shows the sum of the first current set value and the second current set value. The additional current set value indicates the second current set value. In this example, the first current set value is a fixed value of 240 mA, and the second current set value is a variable value of 0 to 240 mA.
以上のように、第1電流抑制回路73a、電流抑制回路73bによって、スイッチSWを流れる電流は第1電流設定値と第2電流設定値との和を超えないように抑制される。第1電流設定値を固定、第2電流設定値を可変とすることにより、回路動作の制度をより良くすることができ、スイッチSWの断続による照明光の明るさの低下の抑制を、より適切に改善することができる。さらに、LED電流に生じるオーバーシュートを低減し、受信装置の誤動作を低減することができる。また、第2電流抑制回路73bを通信モジュール10の一部として着脱可能にすることにより、既存の照明装置に容易に付加することができる。 As described above, the current flowing through the switch SW is suppressed by the first current suppression circuit 73a and the current suppression circuit 73b so as not to exceed the sum of the first current set value and the second current set value. By fixing the first current set value and making the second current set value variable, the circuit operation system can be improved, and it is more appropriate to suppress the decrease in the brightness of the illumination light due to the interruption of the switch SW. Can be improved. Further, the overshoot generated in the LED current can be reduced, and the malfunction of the receiving device can be reduced. Further, by making the second current suppression circuit 73b removable as a part of the communication module 10, it can be easily added to the existing lighting device.
なお、図99A、図99Cの通信モジュール10は、スイッチSWおよび信号発生回路SGを含まないで、電流抑制回路73b、第2および第3端子T2、T3の回路部分だけでもよい。この場合、図99Bでは、ショート線S10の代わりにスイッチSWおよび信号発生回路SGを備え、第1、第2端子間にはスイッチSWが接続されることになる。 The communication module 10 of FIGS. 99A and 99C does not include the switch SW and the signal generation circuit SG, and may be only the circuit portion of the current suppression circuit 73b and the second and third terminals T2 and T3. In this case, in FIG. 99B, a switch SW and a signal generation circuit SG are provided instead of the short wire S10, and the switch SW is connected between the first and second terminals.
(実施の形態16)
実施の形態16の照明光通信装置を図102に基づいて説明する。ここでは、図93Aと共通する回路部位の記号と合わせており、追加・変更した回路部を中心に説明する。実施の形態16では、図93Aの制御回路6の代わりに定電流フィードバック回路167を備えることにより、実施の形態14において記述した、オン・デューティ比に応じて基準源の値を可変する具体的な構成を説明する。
(Embodiment 16)
The illumination optical communication device of the 16th embodiment will be described with reference to FIG. 102. Here, the symbols of the circuit parts common to those in FIG. 93A are matched, and the added / changed circuit parts will be mainly described. In the 16th embodiment, by providing the constant current feedback circuit 167 instead of the control circuit 6 of FIG. 93A, the value of the reference source is changed according to the on-duty ratio described in the 14th embodiment. The configuration will be described.
図102は、実施の形態16における照明光通信装置の構成を示す回路図である。図102は、実施の形態14(図93A)と比べて、電流抑制回路73の基準源76を可変する制御回路6の代わりに、新たにLED電流の検出するための抵抗66、定電流フィードバック回路167、レベルシフタ78を追加して、フィードバック系を構成している。定電流フィードバック回路167は、入力抵抗168を介して誤差増幅器169のマイナス入力端子に接続すると共に、当該誤差増幅器169のプラス端子には定電圧源72cが接続される。また、前記誤差増幅器169の出力端子と当該誤差増幅器169のマイナス入力端子間には利得調整用の抵抗71rと、位相補償用のコンデンサ170が接続される。 FIG. 102 is a circuit diagram showing the configuration of the illumination optical communication device according to the sixteenth embodiment. FIG. 102 shows a resistor 66 for newly detecting the LED current and a constant current feedback circuit instead of the control circuit 6 that changes the reference source 76 of the current suppression circuit 73, as compared with the fourth embodiment (FIG. 93A). A feedback system is configured by adding 167 and a level shifter 78. The constant current feedback circuit 167 is connected to the negative input terminal of the error amplifier 169 via the input resistor 168, and the constant voltage source 72c is connected to the positive terminal of the error amplifier 169. Further, a gain adjusting resistor 71r and a phase compensation capacitor 170 are connected between the output terminal of the error amplifier 169 and the negative input terminal of the error amplifier 169.
定電流フィードバック回路167は、LED電流を検出するための抵抗66の電圧降下と定電圧源72cの値が一致するよう、前記電流抑制回路73の誤差増幅器77のプラス入力端子の電圧を制御する。なお、レベルシフタ78は、前記電流抑制回路73の動作基準点と、定電流フィードバック回路167の動作基準点が異なる場合に必要となるものである。 The constant current feedback circuit 167 controls the voltage of the positive input terminal of the error amplifier 77 of the current suppression circuit 73 so that the voltage drop of the resistor 66 for detecting the LED current and the value of the constant voltage source 72c match. The level shifter 78 is required when the operation reference point of the current suppression circuit 73 and the operation reference point of the constant current feedback circuit 167 are different.
図104〜図106は、実施の形態16(図102)の動作を検証するためのシミュレーション結果を示す。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサ65の容量値を20uF、信号発生回路SGからの変調信号周波数を2.4kHz、DC−DCコンバータ64の動作周波数を65kHz、スイッチSWを断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値を240mAに設定している。 104 to 106 show simulation results for verifying the operation of the 16th embodiment (FIG. 102). The main setting conditions for the simulation are a capacitance value of the smoothing capacitor 65 of 20 uF, a modulation signal frequency from the signal generation circuit SG of 2.4 kHz, an operating frequency of the DC-DC converter 64 of 65 kHz, and a load when the switch SW is not interrupted. The average value of the current (LED current) is set to 240 mA.
図104は、図102の回路例に対する第3のシミュレーション結果を示す図である。図104は、横軸をオン・デューティ比としてLED電流の平均値、ピーク値(ピークカット値)、変動値(ピーク値の変化分)を示し、オン・デューティ比に拠らず、LED電流の平均値は一定に維持されている。また、変動幅も小さく、LED電流は矩形波を維持していることが分かる。 FIG. 104 is a diagram showing a third simulation result for the circuit example of FIG. 102. FIG. 104 shows the mean value, peak value (peak cut value), and fluctuation value (change in peak value) of the LED current with the horizontal axis as the on-duty ratio, and shows the LED current regardless of the on-duty ratio. The average value is kept constant. In addition, the fluctuation range is small, and it can be seen that the LED current maintains a rectangular wave.
図105は、図102の回路例に対する第2のシミュレーション結果を示す図である。図105は、当該変動幅をリップル率で表したものであり、多少変動が見られるが、これらは高周波リップルを含んだものである。 FIG. 105 is a diagram showing a second simulation result for the circuit example of FIG. 102. FIG. 105 shows the fluctuation range by the ripple rate, and although some fluctuations are observed, these include high frequency ripples.
図106は、図102の回路例に対する第3のシミュレーション結果を示す図である。図106は、横軸をオン・デューティ比として、電流抑制回路73で発生する回路損失を示している。オン・デューティ比に拠らず、損失が低く抑えられていることが分かる。 FIG. 106 is a diagram showing a third simulation result for the circuit example of FIG. 102. FIG. 106 shows the circuit loss generated in the current suppression circuit 73 with the horizontal axis as the on-duty ratio. It can be seen that the loss is kept low regardless of the on-duty ratio.
図102で示した実施の形態16の照明光通信装置によれば、スイッチSWを断続して光通信を行う場合、スイッチSWのオン・デューティ比に拠らず、LED電流の平均値を一定に維持することができるので、通信時に照明としての明るさ変化やちらつきを防ぐことができる。また、電流抑制回路73が接続されているので、LED電流波形は矩形波を維持し、受信側の誤動作要因となるオーバーシュートも抑制される。更に、当該電流抑制回路73の印加電圧は、定電圧フィードバック回路67aによって所望の平均値に制御されるので、電流抑制回路73における回路損失を低減することも可能となる。 According to the illumination optical communication device of the 16th embodiment shown in FIG. 102, when optical communication is performed intermittently with the switch SW, the average value of the LED current is kept constant regardless of the on-duty ratio of the switch SW. Since it can be maintained, it is possible to prevent changes in brightness and flicker as lighting during communication. Further, since the current suppression circuit 73 is connected, the LED current waveform maintains a rectangular wave, and overshoot, which causes a malfunction on the receiving side, is also suppressed. Further, since the applied voltage of the current suppression circuit 73 is controlled to a desired average value by the constant voltage feedback circuit 67a, it is possible to reduce the circuit loss in the current suppression circuit 73.
(実施の形態17)
実施の形態17の照明光通信装置を図103に基づいて説明する。ここでは、同図は、図99と共通する回路部位の記号と合わせており、追加・変更した回路部を中心に説明する。実施の形態17では、実施の形態15において記述した、オン・デューティ比に応じて第2基準値の値を可変する具体的な構成を説明する。
(Embodiment 17)
The illumination optical communication device of the 17th embodiment will be described with reference to FIG. 103. Here, the figure is matched with the symbols of the circuit parts common to those in FIG. 99, and the added / changed circuit parts will be mainly described. In the 17th embodiment, a specific configuration for varying the value of the second reference value according to the on-duty ratio described in the 15th embodiment will be described.
図103は、実施の形態15(図99A、図99C)における、第2電流抑制回路73bの基準源76を可変する方法として、新たにLED電流を検出するための抵抗66、定電流フィードバック回路167、レベルシフタ78を追加して、フィードバック系を構成している。定電流フィードバック回路167は、入力抵抗168を介して誤差増幅器169のマイナス入力端子に接続すると共に、当該誤差増幅器169のプラス端子には定電圧源72cが接続される。また、前記誤差増幅器169の出力端子と当該誤差増幅器169のマイナス入力端子間には利得調整用の抵抗71rと、位相補償用のコンデンサ170が接続される。 FIG. 103 shows a resistor 66 for newly detecting the LED current and a constant current feedback circuit 167 as a method of varying the reference source 76 of the second current suppression circuit 73b in the fifteenth embodiment (FIGS. 99A and 99C). , Level shifter 78 is added to form a feedback system. The constant current feedback circuit 167 is connected to the negative input terminal of the error amplifier 169 via the input resistor 168, and the constant voltage source 72c is connected to the positive terminal of the error amplifier 169. Further, a gain adjusting resistor 71r and a phase compensation capacitor 170 are connected between the output terminal of the error amplifier 169 and the negative input terminal of the error amplifier 169.
定電流フィードバック回路167は、LED電流の検出抵抗66の電圧降下と定電圧源72cの値が一致するよう、第2電流抑制回路73bの誤差増幅器77のプラス入力端子の電圧を制御する。なお、レベルシフタ78は、第2電流抑制回路73bの動作基準点と、定電流フィードバック回路167の動作基準点が異なる場合に必要となる。 The constant current feedback circuit 167 controls the voltage of the positive input terminal of the error amplifier 77 of the second current suppression circuit 73b so that the voltage drop of the LED current detection resistor 66 and the value of the constant voltage source 72c match. The level shifter 78 is required when the operation reference point of the second current suppression circuit 73b and the operation reference point of the constant current feedback circuit 167 are different.
図107〜図109は、実施の形態17(図103)の動作を検証するためのシミュレーション結果を示す。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサ65の容量値を20uF、信号発生回路SGからの変調信号周波数を2.4kHz、DC−DCコンバータ64の動作周波数を65kHz、スイッチSWを断続しない場合の負荷電流(LED電流)の平均値を240mAに設定している。 107 to 109 show simulation results for verifying the operation of the 17th embodiment (FIG. 103). The main setting conditions for the simulation are a capacitance value of the smoothing capacitor 65 of 20 uF, a modulation signal frequency from the signal generation circuit SG of 2.4 kHz, an operating frequency of the DC-DC converter 64 of 65 kHz, and a load when the switch SW is not interrupted. The average value of the current (LED current) is set to 240 mA.
図107は、図103の回路例に対する第1のシミュレーション結果を示す図である。図107は、横軸をオン・デューティ比としてLED電流の平均値、ピーク値(ピークカット値)、変動値(ピーク値の変化分)を示し、オン・デューティ比に拠らず、LED電流の平均値は一定に維持されている。また、変動幅も小さく、LED電流は矩形波を維持していることが分かる。 FIG. 107 is a diagram showing a first simulation result for the circuit example of FIG. 103. FIG. 107 shows the mean value, peak value (peak cut value), and fluctuation value (change in peak value) of the LED current with the horizontal axis as the on-duty ratio, and shows the LED current regardless of the on-duty ratio. The average value is kept constant. In addition, the fluctuation range is small, and it can be seen that the LED current maintains a rectangular wave.
図108は、図103の回路例に対する第2のシミュレーション結果を示す図である。図108は、当該変動幅をリップル率で表したものであり、多少変動が見られるが、これらは高周波リップルを含んだものである。 FIG. 108 is a diagram showing a second simulation result for the circuit example of FIG. 103. FIG. 108 shows the fluctuation range by the ripple rate, and although some fluctuations are observed, these include high frequency ripples.
図109は、図103の回路例に対する第3のシミュレーション結果を示す図である。図109は、横軸をオン・デューティ比として、第1電流抑制回路73a及び第2電流抑制回路73bで発生する回路損失を示している。オン・デューティ比に拠らず、損失が低く抑えられていることが分かる。 FIG. 109 is a diagram showing a third simulation result for the circuit example of FIG. 103. FIG. 109 shows the circuit loss generated in the first current suppression circuit 73a and the second current suppression circuit 73b with the horizontal axis as the on-duty ratio. It can be seen that the loss is kept low regardless of the on-duty ratio.
図103で示した実施の形態17によれば、スイッチSWを断続して光通信を行う場合、当該スイッチSWのオン・デューティ比に拠らず、LED電流の平均値を一定に維持することができるので、通信時に照明としての明るさ変化やちらつきを防ぐことができる。また、第1電流抑制回路73aおよび第2電流抑制回路73bが接続されているので、LED電流波形は矩形波を維持し、受信側の誤動作要因となるオーバーシュートも抑制される。更に、当該第1電流抑制回路73a、第2電流抑制回路73bに印加される電圧は、定電圧フィードバック回路67aによって所望の平均値に制御されるので、第1電流抑制回路73aおよび第2電流抑制回路73bでの回路損失を低減することも可能となる。 According to the 17th embodiment shown in FIG. 103, when optical communication is performed intermittently with the switch SW, the average value of the LED current can be maintained constant regardless of the on-duty ratio of the switch SW. Therefore, it is possible to prevent changes in brightness and flicker as lighting during communication. Further, since the first current suppression circuit 73a and the second current suppression circuit 73b are connected, the LED current waveform maintains a square wave, and overshoot, which causes a malfunction on the receiving side, is also suppressed. Further, the voltage applied to the first current suppression circuit 73a and the second current suppression circuit 73b is controlled to a desired average value by the constant voltage feedback circuit 67a, so that the first current suppression circuit 73a and the second current suppression circuit 73a and the second current suppression are suppressed. It is also possible to reduce the circuit loss in the circuit 73b.
加えて図103の第2電流抑制回路73b、定電流フィードバック回路167、レベルシフタ78およびスイッチSWの回路部分を、既設のLED照明器具に後付けする通信モジュールとすれば、照明光通信機能が容易に付加できる特長を有する。なお、この通信モジュールは、スイッチSWを含まない、図103の第2電流抑制回路73b、定電流フィードバック回路167およびレベルシフタ78の回路部分でもよい。 In addition, if the circuit portion of the second current suppression circuit 73b, the constant current feedback circuit 167, the level shifter 78, and the switch SW in FIG. 103 is a communication module to be retrofitted to the existing LED lighting fixture, the illumination optical communication function can be easily added. It has the features that can be done. The communication module may be a circuit portion of the second current suppression circuit 73b, the constant current feedback circuit 167, and the level shifter 78 of FIG. 103, which does not include the switch SW.
(実施の形態18)
実施の形態18における照明光通信装置を図110、図111に示す。これらの図の基本的な主回路構成は図93A、図99Aと同じであり、同一の記号を付記している。図110、図111は、図93A、図99Aと比べて、制御回路6が具体的な構成例と、信号発生回路SGの具体的な構成例とがブロック図として記載されている点が異なる。以下、異なる点を中心に説明する。
(Embodiment 18)
The illumination optical communication device according to the eighteenth embodiment is shown in FIGS. 110 and 111. The basic main circuit configuration of these figures is the same as that of FIGS. 93A and 99A, and the same symbols are added. 110 and 111 are different from FIGS. 93A and 99A in that the control circuit 6 has a specific configuration example and the signal generation circuit SG has a specific configuration example as a block diagram. Hereinafter, the differences will be mainly described.
図110および図111の制御回路6および信号発生回路SGは、図83中の制御回路6および信号発生回路SGと同じであり、既に説明した通りである。 The control circuit 6 and the signal generation circuit SG in FIGS. 110 and 111 are the same as the control circuit 6 and the signal generation circuit SG in FIG. 83, and are as described above.
ここで、基準値または第2基準値を切替える基準源76の回路例を図112A、図112Bに示す。 Here, a circuit example of the reference source 76 for switching the reference value or the second reference value is shown in FIGS. 112A and 112B.
図112Aは、実施の形態18における基準源76の第1の変形例を含む電流抑制回路を示す回路図である。図112Aに示した電流抑制回路73は、MOSFETであるトランジスタ2と、ソースに接続された抵抗3と、基準源76と、制御回路6とを備える。基準源76は、定電圧源4a、分圧抵抗R1、R6、R7、R8、および、分圧比を切替えるためのスイッチ素子S01〜S03で構成される。 FIG. 112A is a circuit diagram showing a current suppression circuit including a first modification of the reference source 76 in the eighteenth embodiment. The current suppression circuit 73 shown in FIG. 112A includes a transistor 2 which is a MOSFET, a resistor 3 connected to a source, a reference source 76, and a control circuit 6. The reference source 76 includes a constant voltage source 4a, voltage dividing resistors R1, R6, R7, R8, and switch elements S01 to S03 for switching the voltage dividing ratio.
制御回路6は、通信信号の信号配列に応じて適切な基準電圧の値を算出するか、或いは予め構築された対応テーブルから適切な基準電圧の値を選択して、スイッチ素子S01〜S03を切替えてもよい。分圧回路の抵抗器及びスイッチ素子の数が多いほど、微細な基準電圧の切替えが可能となる。 The control circuit 6 switches the switch elements S01 to S03 by calculating an appropriate reference voltage value according to the signal arrangement of the communication signal or selecting an appropriate reference voltage value from a pre-constructed correspondence table. You may. The larger the number of resistors and switch elements in the voltage divider circuit, the finer the reference voltage can be switched.
また、図112Bは、実施の形態18における基準源76の第2の変形例を含む電流抑制回路を示す回路図である。図112Bの電流抑制回路73は、MOSFETであるトランジスタ2と、ソースに接続された抵抗3と、基準源76と、制御回路6とを備える。基準源76は、定電圧源4a、分圧抵抗R11、R12、R13、R14、および、分圧比を切替えるためのスイッチ素子S01、S02とで構成される。 Further, FIG. 112B is a circuit diagram showing a current suppression circuit including a second modification of the reference source 76 in the eighteenth embodiment. The current suppression circuit 73 of FIG. 112B includes a transistor 2 which is a MOSFET, a resistor 3 connected to a source, a reference source 76, and a control circuit 6. The reference source 76 includes a constant voltage source 4a, voltage dividing resistors R11, R12, R13, R14, and switch elements S01 and S02 for switching the voltage dividing ratio.
定電圧源4aのプラス電位側は、抵抗R11を介して誤差増幅器5のプラス入力端子に接続される。当該接続点と定電圧源4aのマイナス電位側の間に、抵抗R12、R13、R14の直列回路を設け、これらのうちの1つ、或いは2つを短絡するスイッチ素子S01、S02を接続して構成される。 The positive potential side of the constant voltage source 4a is connected to the positive input terminal of the error amplifier 5 via the resistor R11. A series circuit of resistors R12, R13, and R14 is provided between the connection point and the negative potential side of the constant voltage source 4a, and switch elements S01 and S02 that short-circuit one or two of these are connected. It is composed.
なお、図112A、図112Bにおける分圧回路の抵抗器及び切替スイッチの数が多いほど、微細な基準電圧の切替えが可能となる。 The larger the number of resistors and changeover switches in the voltage dividing circuit in FIGS. 112A and 112B, the finer the reference voltage can be changed.
図110、図111に示した制御回路6の動作例については、図84Aに示したフローチャート、図84Bに示したシフトレジスタ6aの説明図、図84Cに示した補正例のフローチャートを用いて既に説明した通りである。 The operation example of the control circuit 6 shown in FIGS. 110 and 111 has already been described with reference to the flowchart shown in FIG. 84A, the explanatory diagram of the shift register 6a shown in FIG. 84B, and the flowchart of the correction example shown in FIG. 84C. That's right.
以上のように実施の形態18によれば、スイッチSWがオフからオンになった瞬間に光源(つまり負荷回路53)を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。しかも、シフトレジスタを用いて部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定するので、基準値をより動的に適切な値にすることができる。 As described above, according to the eighteenth embodiment, the overshoot generated in the current flowing through the light source (that is, the load circuit 53) at the moment when the switch SW is turned from off to on is reduced, thereby causing a reception error in the receiving device. Can be reduced. Moreover, since the partial on-duty ratio is calculated using the shift register and the reference value is determined according to the calculated partial on-duty ratio, the reference value is set to an appropriate value more dynamically. be able to.
以上のように実施の形態14〜18に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチSWと、前記照明光を変調するために前記スイッチSWのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路SGと、前記光源および前記スイッチSWと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路73と、直列接続された前記光源、スイッチおよび電流抑制回路に直流電圧を印加するDC−DCコンバータ64と、前記電流抑制回路に印加される電圧の平均値が一定となるよう前記直流電源回路を制御する定電圧フィードバック回路67aとを備える。 As described above, the illumination light communication device according to the 14th to 18th embodiments is connected to a light source that emits illumination light, a switch SW that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source, and modulates the illumination light. The signal generation circuit SG that generates a binary communication signal that controls the on / off of the switch SW is connected in series with the light source and the switch SW, and does not exceed the current set value corresponding to the reference value. As described above, the current suppression circuit 73 that suppresses the current flowing through the light source, the DC-DC converter 64 that applies a DC voltage to the light source, the switch, and the current suppression circuit connected in series, and the current suppression circuit are applied. A constant voltage feedback circuit 67a that controls the DC power supply circuit so that the average value of the voltage becomes constant is provided.
これによれば、定電圧フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制することができる。しかも、スイッチSWがオフからオンになった瞬間に光源(つまり負荷回路53)を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。 According to this, even when 100% modulated optical communication is performed using a constant voltage feedback type power supply, it is possible to suppress a decrease in brightness due to intermittent switching. Moreover, the overshoot generated in the current flowing through the light source (that is, the load circuit 53) at the moment when the switch SW is turned on can be reduced, thereby reducing the reception error in the receiving device.
ここで、前記電流抑制回路73は、前記基準値を出力する基準源76と、前記光源および前記スイッチSWと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ74と、前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を測定し、部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき前記基準値を第1の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第1の比率より大きい第2の比率のとき前記基準値を前記第1の値より小さい第2の値にする制御回路6とを備え、前記第2の値に対応する前記電流設定値は、前記第1の値に対応する電流設定値よりも小さくしてもよい。 Here, the current suppression circuit 73 includes a reference source 76 that outputs the reference value, and a transistor 74 that is connected in series with the light source and the switch SW and suppresses the current flowing through the light source based on the reference value. , The partial on-duty ratio of the communication signal is measured, and when the partial on-duty ratio is the first ratio, the reference value is set to the first value, and the partial on-duty ratio is the first. A control circuit 6 for setting the reference value to a second value smaller than the first value when the second ratio is larger than the ratio of 1 is provided, and the current set value corresponding to the second value is the above. It may be smaller than the current set value corresponding to the first value.
これによれば、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制を適切にすることができる。 According to this, when the magnitude of the overshoot depends on the partial on-duty ratio, the suppression of the overshoot can be made appropriate.
ここで、前記制御回路6は、前記電流設定値が前記部分的なオン・デューティ比に反比例するように前記基準値を変更してもよい。 Here, the control circuit 6 may change the reference value so that the current set value is inversely proportional to the partial on-duty ratio.
ここで、前記制御回路6は、次式を満たすように前記基準値を変更してもよい。 Here, the control circuit 6 may change the reference value so as to satisfy the following equation.
I1=(Iave/ONd)×100 I1 = (Iave / ONd) x 100
ここで、I1は前記電流設定値であり、Iaveは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ONdは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比(単位は%)である。 Here, I1 is the current set value, Iave is the average current flowing through the light source when the illumination light is not modulated by the interruption of the switch, and ONd is the partial on-duty ratio of the communication signal. The unit is%).
これによれば、オーバーシュートを抑制し、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。 According to this, the brightness of the illumination light when the overshoot is suppressed and the illumination light is not modulated is almost the same as the brightness of the illumination light when the illumination light is modulated. Can be.
ここで、前記制御回路6は、前記光源を流れる電流の大きさを検出する検出部168と、前記光源を流れる電流の平均値を一定にするように、前記検出部により検出された電流の大きさに応じて前記基準値を変化させるフィードバック制御を行う定電流フィードバック回路167とを備えてもよい。 Here, the control circuit 6 has a detection unit 168 that detects the magnitude of the current flowing through the light source, and the magnitude of the current detected by the detection unit so as to keep the average value of the currents flowing through the light source constant. A constant current feedback circuit 167 that performs feedback control for changing the reference value may be provided accordingly.
また、実施の形態14〜18に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源53と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチSWと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路SGと、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、第1基準値に対応する第1電流設定値を超えないように、自身を流れる電流を抑制する第1電流抑制回路73と、前記第1電流抑制回路と並列に接続され、第2基準値に対応する第2電流設定値を超えないように、自身を流れる電流を抑制する第2電流抑制回路73bと、直列接続された前記光源、スイッチおよび第1電流抑制回路に直流電圧を印加するDC−DCコンバータ64と、前記直流電源回路の出力電圧が一定となるよう前記直流電源回路を制御する定電圧フィードバック回路67aとを備える。 Further, the illumination light communication device according to the 14th to 18th embodiments modulates the illumination light, the light source 53 that emits the illumination light, the switch SW that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source, and the illumination light. Therefore, the signal generation circuit SG that generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch is connected in series with the light source and the switch, and exceeds the first current set value corresponding to the first reference value. The first current suppression circuit 73 that suppresses the current flowing through itself is connected in parallel with the first current suppression circuit so as not to exceed the second current set value corresponding to the second reference value. The output voltage of the DC power supply circuit is constant, the second current suppression circuit 73b that suppresses the current flowing through the DC-DC converter 64 that applies a DC voltage to the light source, switch, and first current suppression circuit that are connected in series. A constant voltage feedback circuit 67a that controls the DC power supply circuit is provided.
これによれば、定電圧フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制することができる。しかも、第1電流抑制回路、第2電流抑制回路によって、スイッチを流れる電流は第1電流設定値と第2電流設定値との和を超えないように抑制される。第1電流設定値を固定、第2電流設定値を可変とすることにより、回路動作の制度をより良くすることができ、LED電流に生じるオーバーシュートを低減し、受信装置の誤動作を低減することができる。 According to this, even when 100% modulated optical communication is performed using a constant voltage feedback type power supply, it is possible to suppress a decrease in brightness due to intermittent switching. Moreover, the current flowing through the switch is suppressed by the first current suppression circuit and the second current suppression circuit so as not to exceed the sum of the first current set value and the second current set value. By fixing the first current set value and making the second current set value variable, the circuit operation system can be improved, the overshoot caused by the LED current can be reduced, and the malfunction of the receiving device can be reduced. Can be done.
ここで、前記第2電流抑制回路は、次式を満たすように前記第2基準値を変更してもよい。 Here, the second current suppression circuit may change the second reference value so as to satisfy the following equation.
I2=(Iave/ONd)×100 I2 = (Iave / ONd) x 100
ここで、I2は前記第2電流設定値であり、Iaveは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ONdは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比(単位は%)である。 Here, I2 is the second current set value, Iave is the average current flowing through the light source when the illumination light is not modulated by the interruption of the switch, and ONd is the partial on-duty of the communication signal. The ratio (unit is%).
ここで、前記第2電流抑制回路は、前記光源を流れる電流の大きさを検出する検出部と、前記光源を流れる電流の平均値を一定にするように、前記検出部により検出された電流の大きさに応じて前記基準値を変化させるフィードバック制御を行う定電流フィードバック回路167とを備えしてもよい。 Here, the second current suppression circuit has a detection unit that detects the magnitude of the current flowing through the light source and a current detected by the detection unit so as to keep the average value of the currents flowing through the light source constant. A constant current feedback circuit 167 that performs feedback control that changes the reference value according to the size may be provided.
ここで、前記制御回路6は、前記通信信号の先頭n(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタ6aを有し、前記シフトレジスタ6aの末尾から所定ビット数のデータに対して移動平均値を、部分的なオン・デューティ比として算出し、前記シフトレジスタに保持されたnビットデータのビットパターンに基づいて前記移動平均値を補正し、補正した値に対応する基準値を決定してもよい。 Here, the control circuit 6 has a shift register 6a that holds the head n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal while shifting, and data of a predetermined number of bits from the end of the shift register 6a. The moving average value is calculated as a partial on-duty ratio, the moving average value is corrected based on the bit pattern of the n-bit data held in the shift register, and the reference corresponding to the corrected value. The value may be determined.
ここで、前記第2電流抑制回路は、前記通信信号の先頭n(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタ6aを有する制御回路6を備え、前記制御回路6は、前記シフトレジスタ6aの末尾から所定ビット数のデータに対して移動平均値を、部分的なオン・デューティ比として算出し、前記シフトレジスタに保持されたnビットデータのビットパターンに基づいて前記移動平均値を補正し、補正した値に対応する基準値を決定してもよい。 Here, the second current suppression circuit includes a control circuit 6 having a shift register 6a that shifts and holds the head n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal. The moving average value is calculated as a partial on-duty ratio with respect to the data of a predetermined number of bits from the end of the shift register 6a, and the moving average is calculated based on the bit pattern of the n-bit data held in the shift register. The value may be corrected and a reference value corresponding to the corrected value may be determined.
ここで、前記制御回路6は、前記移動平均値の補正において、前記シフトレジスタの末尾から1ビット目が1であり、かつ、2ビット目以降が0である場合、前記移動平均値に1より小さい係数を、連続する0のビット数と同じ数だけ累乗してもよい。 Here, in the correction of the moving average value, the control circuit 6 sets the moving average value to 1 when the first bit from the end of the shift register is 1 and the second and subsequent bits are 0. Smaller coefficients may be raised to the power of the same number of consecutive 0 bits.
ここで、前記制御回路は、前記移動平均値の補正において、前記nビットデータの先頭から1ビット目が1であり、かつ、2ビット目または3ビット目以降が1である場合、前記移動平均値に1より大きい係数を、連続する1のビット数と同じ数だけ累乗してもよい。 Here, in the correction of the moving average value, the control circuit performs the moving average when the first bit from the beginning of the n-bit data is 1 and the second bit or the third and subsequent bits are 1. The value may be multiplied by a coefficient greater than 1 by the same number as the number of consecutive 1 bits.
ここで、前記制御回路は、部分的なオン・デューティ比として、前記移動平均値を算出する代わりに、N(Nは2以上の整数)値パルス位置変調された前記通信信号の平均的なオン・デューティ比である(1−(1/N))×100(%)を用いてもよい。 Here, the control circuit, as a partial on-duty ratio, instead of calculating the moving average value, N (N is an integer of 2 or more) value pulse position-modulated average on of the communication signal. -The duty ratio (1- (1 / N)) x 100 (%) may be used.
ここで、前記通信信号はN値パルス位置変調されており、前記シフトレジスタのビット数および移動平均のビット数は、少なくともNビットであってもよい。 Here, the communication signal is N-value pulse position-modulated, and the number of bits of the shift register and the number of bits of the moving average may be at least N bits.
ここで、前記基準源は、固定電圧を発生する定電圧源と、当該定電圧源を分圧する複数の抵抗素子と、前記抵抗素子と直列または並列に接続された1つ以上の切替えスイッチとを備え、前記制御回路は、補正した値に応じて前記1つ以上の切替スイッチのオンおよびオフを制御してもよい。 Here, the reference source includes a constant voltage source that generates a fixed voltage, a plurality of resistance elements that divide the constant voltage source, and one or more changeover switches connected in series or in parallel with the resistance elements. The control circuit may control the on and off of the one or more changeover switches according to the corrected value.
ここで、前記第2電流抑制回路が前記照明光通信装置に着脱可能に構成されてもよい。 Here, the second current suppression circuit may be configured to be detachably attached to the illumination optical communication device.
また、実施の形態14〜18に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール10であって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチSWと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路SGと、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路73と、前記照明装置に着脱するための第1、第2および第3端子T1〜T3とを備え、前記第1端子T1は、前記スイッチと前記電流抑制回路からなる直列回路の前記スイッチ側の一端に接続され、前記第2端子T2は、前記直列回路中の前記スイッチと前記電流抑制回路との接続点に接続され、前記第3端子T3は、前記直列回路の前記電流抑制回路側の他端に接続される。 The communication module according to the 14th to 18th embodiments is a communication module 10 that modulates the illumination light and can be attached to and detached from the illumination device, and is a switch SW connected in series with the light source of the illumination device and the illumination. A signal generation circuit SG that generates a binary communication signal that controls the on and off of the switch to modulate the light, and a current suppression that is connected in series with the light source and the switch to suppress the current flowing through the light source. A circuit 73 and first, second and third terminals T1 to T3 for being attached to and detached from the lighting device are provided, and the first terminal T1 is a switch side of a series circuit including the switch and the current suppression circuit. The second terminal T2 is connected to a connection point between the switch and the current suppression circuit in the series circuit, and the third terminal T3 is on the current suppression circuit side of the series circuit. Connected to the other end.
これによれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、定電圧フィードバック型の電源を用いて100%変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制することができる。しかも、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。 According to this, the communication module can be added to the existing luminaire. That is, the existing lighting equipment can be used as it is, and the optical communication function can be easily added, and the optical communication function can be realized at a lower cost than when a new optical communication lighting equipment is installed. Further, even when 100% modulated optical communication is performed using a constant voltage feedback type power supply, it is possible to suppress a decrease in brightness due to intermittent switching. Moreover, since the overshoot generated in the current flowing through the light source at the moment when the switch is turned on is reduced, the reception error in the receiving device can be reduced.
(実施の形態19)
一般に、PWM(パルス幅変調)により調光を行う照明装置において可視光通信を実現しようとした場合、PWM制御と、可視光通信のための変調とが混在することにより、色バランスが崩れる場合がある。
(Embodiment 19)
In general, when trying to realize visible light communication in a lighting device that adjusts dimming by PWM (pulse width modulation), the color balance may be lost due to the mixture of PWM control and modulation for visible light communication. is there.
そこで、実施の形態19では、色バランスが崩れることを抑制できる照明光通信装置について説明する。 Therefore, in the nineteenth embodiment, an illumination optical communication device capable of suppressing the loss of color balance will be described.
本実施の形態の一態様に係る照明光通信装置は、互いに異なる色の光を発する複数の照明部と、前記複数の照明部の各々の調光レベルを制御する調光制御部と、前記複数の照明部の各々の発光及び非発光を時間的に切り替える変調により前記複数の照明部が発する光に信号を重畳する変調制御部とを備え、前記複数の照明部の各々は、前記光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記光源に電力を供給する電源回路とを備え、前記調光制御部は、前記複数の照明部の各々に対して、前記電源回路を制御することで、前記調光レベルが基準レベルより高い場合、前記照明部が発する光の強さを制御する振幅調光を行い、前記調光レベルが前記基準レベルより低く、かつ、前記変調が行われない場合、前記照明部の発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するPWM調光を行い、前記変調制御部は、前記変調を行う場合、前記複数の照明部の各々に対して、前記調光レベルが前記基準レベルより高い場合、前記スイッチを制御することにより変調を行い、前記調光レベルが前記基準レベルより低い場合、(1)前記電源回路による前記PWM調光を行わず、(2)前記スイッチを制御することにより、前記変調と前記PWM調光とが同時に行われ、かつ、他の照明部と発光開始タイミングが同期するように変調を行う第1の制御を行う。 The illumination optical communication device according to one aspect of the present embodiment includes a plurality of illumination units that emit light of different colors, a dimming control unit that controls the dimming level of each of the plurality of illumination units, and the plurality of illumination units. Each of the plurality of illumination units emits the light, including a modulation control unit that superimposes a signal on the light emitted by the plurality of illumination units by modulation that temporally switches between light emission and non-emission of each of the illumination units. A light source, a switch connected in series with the light source and interrupting the current flowing through the light source, and a power supply circuit for supplying power to the light source are provided, and the dimming control unit is provided for each of the plurality of illumination units. On the other hand, by controlling the power supply circuit, when the dimming level is higher than the reference level, amplitude dimming for controlling the intensity of the light emitted by the lighting unit is performed, and the dimming level is higher than the reference level. If it is low and the modulation is not performed, PWM dimming is performed to control the on-duty, which is the ratio of the light emission time in the repeating cycle of light emission and non-light emission of the illumination unit, and the modulation control unit performs the modulation. When the dimming level is higher than the reference level, modulation is performed by controlling the switch, and when the dimming level is lower than the reference level, ( 1) The PWM dimming by the power supply circuit is not performed, and (2) By controlling the switch, the modulation and the PWM dimming are performed at the same time, and the light emission start timing is synchronized with other lighting units. The first control for performing modulation is performed so as to be performed.
また、本実施の形態の一態様に係る受信装置は、発光及び非発光を時間的に切り替える変調により信号が重畳された、互いに異なる色の複数の光を受光する受光部と、(1)前記受光部で受光された前記複数の光の各々の明るさの他の光の明るさの各々に対する比率が全て予め定められた値より大きい場合、前記複数の光を用いて前記信号を復調し、(2)複数の前記比率の一つが前記予め定められた値より小さい場合、前記複数の光のうち、前記比率が前記予め定められた値より小さい光以外の光を用いて前記信号を復調する復調部とを備える。 Further, the receiving device according to one aspect of the present embodiment includes a light receiving unit that receives a plurality of lights of different colors, in which signals are superimposed by modulation that switches between light emission and non-light emission in a timely manner, and (1) the above. When the ratio of the brightness of each of the plurality of lights received by the light receiving unit to each of the brightnesses of the other lights is larger than a predetermined value, the signals are demodulated using the plurality of lights. (2) When one of the plurality of the ratios is smaller than the predetermined value, the signal is demodulated by using light other than the light whose ratio is smaller than the predetermined value among the plurality of lights. It is equipped with a demodulation unit.
本実施の形態に係る照明光通信装置および受信装置によれば、色バランスが崩れることを抑制できる。 According to the illumination optical communication device and the receiving device according to the present embodiment, it is possible to suppress the color balance from being lost.
[19.1 照明光通信装置の構成]
まず、実施の形態19に係る照明光通信装置の構成を説明する。図113は、実施の形態19に係る照明光通信装置100の構成を示すブロック図である。
[19.1 Configuration of Illuminated Optical Communication Device]
First, the configuration of the illumination optical communication device according to the nineteenth embodiment will be described. FIG. 113 is a block diagram showing the configuration of the illumination optical communication device 100 according to the nineteenth embodiment.
図113に示す照明光通信装置100は、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信送信器として機能する。また、照明光通信装置100は、例えば、カラー光を投影するRGB投光器である。この照明光通信装置100は、照明部201R、201G及び201Bと、調光制御部202と、変調制御部203とを備える。 The illumination light communication device 100 shown in FIG. 113 functions as a visible light communication transmitter that transmits a signal by modulating the intensity of the illumination light. Further, the illumination optical communication device 100 is, for example, an RGB floodlight that projects color light. The illumination optical communication device 100 includes illumination units 201R, 201G and 201B, a dimming control unit 202, and a modulation control unit 203.
照明部201Rは赤色光を発し、照明部201Gは緑色光を発し、照明部201Bは青色光を発する。 The illumination unit 201R emits red light, the illumination unit 201G emits green light, and the illumination unit 201B emits blue light.
調光制御部202は、照明部201R、201G及び201Bの各々の調光レベル(明るさ)を制御する。具体的には、調光制御部202は、投影する光の色あい及び明るさ等に応じて、照明部201R、201G及び201Bの各々の調光レベルを制御するための調光信号S1R、S2R及びS3Rを生成する。 The dimming control unit 202 controls the dimming level (brightness) of each of the illumination units 201R, 201G and 201B. Specifically, the dimming control unit 202 controls the dimming levels of the illumination units 201R, 201G, and 201B according to the hue and brightness of the projected light, and the dimming signals S1R, S2R, and so on. Generate S3R.
変調制御部203は、照明部201R、201G及び201Bの発光及び非発光を時間的に切り替える変調により照明部201R、201G及び201Bが発する光に通信信号(可視光信号)を重畳する。具体的には、変調制御部203は、可視光通信で送信する通信信号に基づき二値の変調信号S2R、S2G及びS2Bを生成する。なお、変調信号生成部123は、照明光通信装置100に固有のIDを示す変調信号S2R、S2G及びS2Bを繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された通信信号に応じて変調信号S2R、S2G及びS2Bを発生してもよい。 The modulation control unit 203 superimposes a communication signal (visible light signal) on the light emitted by the illumination units 201R, 201G and 201B by modulation that temporally switches between light emission and non-emission of the illumination units 201R, 201G and 201B. Specifically, the modulation control unit 203 generates binary modulation signals S2R, S2G and S2B based on the communication signal transmitted by visible light communication. The modulation signal generation unit 123 may repeatedly generate the modulation signals S2R, S2G and S2B indicating the ID unique to the illumination optical communication device 100, or the modulation signal according to the communication signal input from the external device. S2R, S2G and S2B may be generated.
なお、以下では、可視光信号(通信信号)を照明光に重畳するための変調を単に「変調」と呼び、調光のためのPWMを用いた変調を「PWM調光」と呼ぶ。なお、PWM調光については詳細を後述する。 In the following, the modulation for superimposing the visible light signal (communication signal) on the illumination light is simply referred to as "modulation", and the modulation using PWM for dimming is referred to as "PWM dimming". The details of PWM dimming will be described later.
また、ここでは、照明光通信装置100が、RGBの三色の照明部を有する例を述べるが、照明部が発する色、及び照明部の数はこれに限らず、例えば、照明光通信装置100は、4色以上の照明部を有してもよい。 Further, here, an example in which the illumination optical communication device 100 has an illumination unit of three colors of RGB will be described, but the color emitted by the illumination unit and the number of illumination units are not limited to this, for example, the illumination optical communication device 100. May have lighting units of four or more colors.
[19.2 照明部の構成]
以下、照明部201R、201G及び201Bの構成を説明する。なお、照明部201R、201G及び201Bの構成は同じであるため、以下では、照明部201Rの構成のみを説明する。
[19.2 Configuration of Lighting Unit]
Hereinafter, the configurations of the lighting units 201R, 201G and 201B will be described. Since the configurations of the illumination units 201R, 201G and 201B are the same, only the configuration of the illumination unit 201R will be described below.
図114は照明部201Rの構成を示す図である。図114に示すように照明部201Rは、光源101と、電源回路102と、調光信号受信部104と、変調スイッチ121と、電流抑制回路122と、制御電源126と、駆動回路128とを備える。 FIG. 114 is a diagram showing the configuration of the illumination unit 201R. As shown in FIG. 114, the illumination unit 201R includes a light source 101, a power supply circuit 102, a dimming signal receiving unit 104, a modulation switch 121, a current suppression circuit 122, a control power supply 126, and a drive circuit 128. ..
光源101は、1以上の発光素子(例えば、LED)を含み、照明光を発する。 The light source 101 includes one or more light emitting elements (for example, LEDs) and emits illumination light.
調光信号受信部104は、調光制御部202で生成された調光信号S1Rを受信する。 The dimming signal receiving unit 104 receives the dimming signal S1R generated by the dimming control unit 202.
電源回路102は、光源101に電力を供給する。この電源回路102は、電源111と、DC−DCコンバータ112と、コンデンサ113と、検出抵抗114と、定電流フィードバック回路115とを備える。 The power supply circuit 102 supplies electric power to the light source 101. The power supply circuit 102 includes a power supply 111, a DC-DC converter 112, a capacitor 113, a detection resistor 114, and a constant current feedback circuit 115.
電源111は、DC−DCコンバータ112に直流電圧を出力する。DC−DCコンバータ112は、電源111から供給される直流電圧を所望の電圧V0に変換し、電圧V0を光源101へ出力する。コンデンサ113は、DC−DCコンバータ112の出力端子間に接続される。 The power supply 111 outputs a DC voltage to the DC-DC converter 112. The DC-DC converter 112 converts the DC voltage supplied from the power supply 111 into a desired voltage V0, and outputs the voltage V0 to the light source 101. The capacitor 113 is connected between the output terminals of the DC-DC converter 112.
検出抵抗114は、光源101に流れる電流を検出するために用いられる。定電流フィードバック回路115は、検出抵抗114を流れる電流、つまり光源101に流れる電流が一定となるようにDC−DCコンバータ112の出力電圧V0を制御する。 The detection resistor 114 is used to detect the current flowing through the light source 101. The constant current feedback circuit 115 controls the output voltage V0 of the DC-DC converter 112 so that the current flowing through the detection resistor 114, that is, the current flowing through the light source 101 is constant.
また、DC−DCコンバータ112は、調光信号受信部104で受信された調光信号S1Rに基づき、出力電圧V0を制御する。具体的には、DC−DCコンバータ112は、光源101が発する光の強さを制御する振幅調光と、光源101の発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するPWM調光とを行う。 Further, the DC-DC converter 112 controls the output voltage V0 based on the dimming signal S1R received by the dimming signal receiving unit 104. Specifically, the DC-DC converter 112 controls on-duty, which is the ratio of the amplitude dimming that controls the intensity of the light emitted by the light source 101 and the light emission time in the repeating cycle of light emission and non-light emission of the light source 101. PWM dimming is performed.
制御電源126は、電源回路102から出力される電圧V0から電流抑制回路122等の電源電圧を生成し、生成した電源電圧を電流抑制回路122等に供給する。また、制御電源126は、電圧V0に基づき、PWM調光が行われていることを検出するPWM検出回路127aを備える。 The control power supply 126 generates a power supply voltage of the current suppression circuit 122 or the like from the voltage V0 output from the power supply circuit 102, and supplies the generated power supply voltage to the current suppression circuit 122 or the like. Further, the control power supply 126 includes a PWM detection circuit 127a that detects that PWM dimming is performed based on the voltage V0.
変調スイッチ121は、光源101と直列に接続され、電源回路102から光源101へ供給される電流を断続する。変調スイッチ121は、例えば、トランジスタ(例えばMOSFET)である。 The modulation switch 121 is connected in series with the light source 101 to interrupt the current supplied from the power supply circuit 102 to the light source 101. The modulation switch 121 is, for example, a transistor (for example, MOSFET).
駆動回路128は、変調制御部203で生成された変調信号S2Rに基づき変調スイッチ121の制御端子(ゲート)に供給する信号を生成する。 The drive circuit 128 generates a signal to be supplied to the control terminal (gate) of the modulation switch 121 based on the modulation signal S2R generated by the modulation control unit 203.
電流抑制回路122は、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、光源101に流れる電流を抑制する。具体的には、電流抑制回路122は、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制(クリップ)する。 The current suppression circuit 122 is connected in series with the light source 101 and the modulation switch 121 to suppress the current flowing through the light source 101. Specifically, the current suppression circuit 122 suppresses (clips) the current flowing through the light source 101 so as not to exceed the current set value Is.
この電流抑制回路122は、MOSFETであるトランジスタ131と、電流設定回路132と、増幅器133と、トランジスタ131のソースに接続された抵抗である電流検出回路134とを含む。 The current suppression circuit 122 includes a transistor 131 which is a MOSFET, a current setting circuit 132, an amplifier 133, and a current detection circuit 134 which is a resistor connected to the source of the transistor 131.
電流設定回路132は、増幅器133のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源101を流れる電流の上限(電流設定値Is)を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、電流設定回路132は、可変の基準値を出力する。なお、電流設定回路132は、基準値を固定値として出力してもよい。 The current setting circuit 132 outputs a reference value to the positive input terminal of the amplifier 133. The reference value defines the upper limit of the current flowing through the light source 101 (current set value Is). For example, the reference value is proportional to the current set value. Further, the current setting circuit 132 outputs a variable reference value. The current setting circuit 132 may output a reference value as a fixed value.
トランジスタ131は、光源101及び変調スイッチ121に直列に接続され、光源101に流れる電流を基準値に基づいて抑制(クリップ)する。 The transistor 131 is connected in series with the light source 101 and the modulation switch 121, and suppresses (clips) the current flowing through the light source 101 based on the reference value.
電流検出回路134は、光源101を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。電流検出回路134のトランジスタ131側の端子は、増幅器133のマイナス入力端子に接続される。 The current detection circuit 134 is a source resistor for detecting the magnitude of the current flowing through the light source 101. The terminal on the transistor 131 side of the current detection circuit 134 is connected to the negative input terminal of the amplifier 133.
増幅器133のプラス入力端子は電流設定回路132に接続され、増幅器133のマイナス入力端子はトランジスタ131のソース端子に接続される。増幅器133は、電流設定回路132から出力される基準値と電流検出回路134で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ131のゲートに出力する。 The positive input terminal of the amplifier 133 is connected to the current setting circuit 132, and the negative input terminal of the amplifier 133 is connected to the source terminal of the transistor 131. The amplifier 133 amplifies the difference between the reference value output from the current setting circuit 132 and the current value detected by the current detection circuit 134, and outputs the amplified signal to the gate of the transistor 131.
なお、図114に示す回路構成は一例であり、照明部201Rは、図114に示す全ての構成要素を備える必要はない。例えば、照明部201Rは、電流抑制回路122及び制御電源126の少なくとも一方を備えなくてもよい。 The circuit configuration shown in FIG. 114 is an example, and the illumination unit 201R does not need to include all the components shown in FIG. 114. For example, the illumination unit 201R may not include at least one of the current suppression circuit 122 and the control power supply 126.
また、電源回路102の構成も一例であり、この構成に限定されない。例えば、電源回路102は、検出抵抗114及び定電流フィードバック回路115を備えなくてもよい。また、DC−DCコンバータ112が定電流制御を行ってよい。例えば、DC−DCコンバータ112は、スイッチング電流閾値制御を行ってもよい。または、電源回路102は、定電流制御の代わりに定電圧制御を行ってもよい。例えば、電源回路102は、検出抵抗114及び定電流フィードバック回路115の代わりに定電圧フィードバック回路を備えてもよいし、DC−DCコンバータ112が定電圧制御を行ってもよい。 Further, the configuration of the power supply circuit 102 is also an example, and the configuration is not limited to this configuration. For example, the power supply circuit 102 may not include the detection resistor 114 and the constant current feedback circuit 115. Further, the DC-DC converter 112 may perform constant current control. For example, the DC-DC converter 112 may perform switching current threshold control. Alternatively, the power supply circuit 102 may perform constant voltage control instead of constant current control. For example, the power supply circuit 102 may include a constant voltage feedback circuit instead of the detection resistor 114 and the constant current feedback circuit 115, or the DC-DC converter 112 may perform constant voltage control.
また、電流抑制回路122の構成も一例であり、光源101に流れる電流を抑制(クリップ)できる構成であればこれに限定されない。 Further, the configuration of the current suppression circuit 122 is also an example, and is not limited to this as long as the configuration can suppress (clip) the current flowing through the light source 101.
[19.3 変調動作]
以下、照明光通信装置100により変調動作を説明する。図115は、照明光通信装置100による変調動作を説明するための図である。図115に示すように、変調信号S2Rに応じて変調スイッチ121がオン/オフする。ここで用いられている変調方式は、例えば、JEITA−CP1223で規定されている1−4PPM伝送方式に準拠する。具体的には、2ビットのデータが4スロットのパルスに変換される。常に、この4スロットのうち3スロットはハイレベル(オン)であり、1スロットがローレベル(オフ)である。
[19.3 Modulation Operation]
Hereinafter, the modulation operation will be described by the illumination optical communication device 100. FIG. 115 is a diagram for explaining the modulation operation by the illumination optical communication device 100. As shown in FIG. 115, the modulation switch 121 is turned on / off according to the modulation signal S2R. The modulation method used here conforms to, for example, the 1-4 PPM transmission method specified in JEITA-CP1223. Specifically, 2-bit data is converted into 4-slot pulses. Of these four slots, three are always high level (on) and one slot is low level (off).
また、図115の例では、電流設定値Isは一定である。 Further, in the example of FIG. 115, the current set value Is is constant.
ここで、可視光通信のための変調が行われた場合、変調スイッチ121がオンした直後に、図115の点線で示すように、光源101に流れる電流であるLED電流が瞬間的に増加するオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートの発生により、可視光受信器において信号を正しく受信できない場合が発生するという問題がある。 Here, when modulation for visible light communication is performed, immediately after the modulation switch 121 is turned on, as shown by the dotted line in FIG. 115, the LED current, which is the current flowing through the light source 101, momentarily increases. A shoot occurs. Due to the occurrence of this overshoot, there is a problem that the visible light receiver may not be able to receive the signal correctly.
一方で、実施の形態19に係る照明光通信装置100では、電流抑制回路122を設けることにより、LED電流の最大値が電流設定値Isに制限される。これにより、図115に示すようにオーバーシュートの発生が抑制される。これにより、可視光通信における受信エラーを低減できる。 On the other hand, in the illumination optical communication device 100 according to the nineteenth embodiment, the maximum value of the LED current is limited to the current set value Is by providing the current suppression circuit 122. As a result, the occurrence of overshoot is suppressed as shown in FIG. 115. As a result, reception errors in visible light communication can be reduced.
なお、図114に示す定電流フィードバック回路115も、LED電流を一定にする機能を有するが、この定電流フィードバック回路115による定電流制御は比較的時定数が大きい制御である。つまり、この定電流制御は、所定期間における平均電流を一定にする制御であり、図115に示すような瞬間的に発生するオーバーシュートを抑制することはできない。 The constant current feedback circuit 115 shown in FIG. 114 also has a function of making the LED current constant, but the constant current control by the constant current feedback circuit 115 is a control having a relatively large time constant. That is, this constant current control is a control that makes the average current constant in a predetermined period, and it is not possible to suppress an overshoot that occurs momentarily as shown in FIG. 115.
さらに、実施の形態19では、図114に示すように、電源回路102の電源端子とGND端子との間に、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122がこの順に直列に接続される。一方で、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122の接続形態として、光源101、電流抑制回路122及び変調スイッチ121の順に接続されることも考えられる。 Further, in the nineteenth embodiment, as shown in FIG. 114, the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 are connected in series in this order between the power supply terminal and the GND terminal of the power supply circuit 102. On the other hand, as a connection form of the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122, it is conceivable that the light source 101, the current suppression circuit 122, and the modulation switch 121 are connected in this order.
しかしながら、このような接続形態では、電流抑制回路122が電源回路102のGND端子と接続されないため、動作が不安定になるという課題がある。具体的には、変調スイッチ121がオフの状態では、電流抑制回路122のGNDが浮いた(フローティング)状態となるため、GNDの電位変動が大きくなる。一方、実施の形態19では、図114に示す接続形態を用いることで、電流抑制回路122が常にGND端子と接続されるので、変調スイッチ121の状態によらず安定した動作を向上できる。 However, in such a connection form, since the current suppression circuit 122 is not connected to the GND terminal of the power supply circuit 102, there is a problem that the operation becomes unstable. Specifically, when the modulation switch 121 is off, the GND of the current suppression circuit 122 is in a floating state, so that the potential fluctuation of the GND becomes large. On the other hand, in the nineteenth embodiment, by using the connection form shown in FIG. 114, the current suppression circuit 122 is always connected to the GND terminal, so that stable operation can be improved regardless of the state of the modulation switch 121.
なお、上記説明では、変調方式として、オフ期間においてLED電流を完全に遮断する100%変調方式を用いているが、オフ期間においてオン期間よりLED電流を低くする方式が用いられてもよい。 In the above description, as the modulation method, a 100% modulation method that completely cuts off the LED current during the off period is used, but a method in which the LED current is lower than the on period during the off period may be used.
また、図114では、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122が、この順に直列に接続される例を述べたが、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122の直列接続の順序はこれに限らない。 Further, in FIG. 114, an example in which the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 are connected in series in this order has been described, but the order in which the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 are connected in series is this. Not limited to.
[19.4 調光動作]
以下、照明光通信装置100により調光動作を説明する。図116は、照明光通信装置100による調光動作を説明するための図である。
[19.4 dimming operation]
Hereinafter, the dimming operation will be described by the illumination optical communication device 100. FIG. 116 is a diagram for explaining a dimming operation by the illumination optical communication device 100.
図116に示すように、調光制御部202は、調光レベルが基準レベルより高い場合(図116の調光レベル5〜3)には、照明部201Rが発する光の強さを制御する振幅調光を行う。具体的には、調光信号S1Rに応じて電源回路102が出力する電圧又は電流が制御されることにより、光源101に流れるLED電流の電流値が制御される。より具体的には、調光レベルが低いほどLED電流の電流値が小さくなるように制御される。 As shown in FIG. 116, the dimming control unit 202 controls the intensity of the light emitted by the illumination unit 201R when the dimming level is higher than the reference level (dimming levels 5 to 3 in FIG. 116). Dimming. Specifically, the voltage or current output by the power supply circuit 102 is controlled according to the dimming signal S1R, so that the current value of the LED current flowing through the light source 101 is controlled. More specifically, the lower the dimming level, the smaller the LED current value is controlled.
また、調光制御部202は、調光レベルが基準レベルより低い場合(図116の調光レベル5〜3)には、照明部201Rの発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するPWM調光を行う。具体的には、調光信号S1Rに応じて電源回路102が出力する電圧又は電流のオンデューティが制御される。より具体的には、調光レベルが低いほどオンデューティが小さくなるように制御される。 Further, when the dimming level is lower than the reference level (dimming levels 5 to 3 in FIG. 116), the dimming control unit 202 is the ratio of the light emitting time in the repeating cycle of light emission and non-light emission of the illumination unit 201R. PWM dimming to control on-duty. Specifically, the on-duty of the voltage or current output by the power supply circuit 102 is controlled according to the dimming signal S1R. More specifically, the lower the dimming level, the smaller the on-duty is controlled.
[19.5 課題]
ここで、上記変調動作と調光動作とを単に組み合わせた場合において、変調動作と調光動作とが互いに考慮されていない場合には以下の問題が生じる。図117に示すように、PWM調光と変調とが同時に行われる場合には、各制御により個別にスイッチがオフされるため、平均輝度が減少してしまう。これにより、図117に示すように一つの色(図117では赤色光)のみがPWM調光される場合に、色合いがずれてしまうという課題がある。さらに、受信装置において立ち上がりエッジを検出する場合には、図117では赤色光の立ち上がりが他の色の立ち上がりとずれているため、赤色光がノイズとして検知され、受信精度が低下するという課題がある。
[19.5 tasks]
Here, when the modulation operation and the dimming operation are simply combined, the following problems occur when the modulation operation and the dimming operation are not considered to each other. As shown in FIG. 117, when PWM dimming and modulation are performed at the same time, the switch is turned off individually by each control, so that the average brightness is reduced. As a result, when only one color (red light in FIG. 117) is PWM dimmed as shown in FIG. 117, there is a problem that the hue shifts. Further, when the rising edge is detected in the receiving device, there is a problem that the rising edge of the red light is deviated from the rising edge of the other colors in FIG. 117, so that the red light is detected as noise and the reception accuracy is lowered. ..
[19.6 全体動作]
図118は、照明光通信装置100による動作のフローチャートである。図118に示す処理は、各色に対して順次行われる。また、調光レベルが変更された際に、又は、所定の時間間隔で繰り返し行われる。
[19.6 overall operation]
FIG. 118 is a flowchart of operation by the illumination optical communication device 100. The processing shown in FIG. 118 is sequentially performed for each color. Further, it is repeated when the dimming level is changed or at a predetermined time interval.
変調が行われない場合(S101でNo)、調光制御部202は図116に示すような通常の調光制御を行う。具体的には、調光制御部202は、PMW変調を行わない場合、つまり、調光レベルが基準レベルより高い場合(S102でNo)、通常の振幅調光を行い(S103)、PMW変調を行う場合、つまり、調光レベルが基準レベルより低い場合(S102でYes)、通常のPWM調光を行う(S104)。 When modulation is not performed (No in S101), the dimming control unit 202 performs normal dimming control as shown in FIG. 116. Specifically, when the dimming control unit 202 does not perform PMW modulation, that is, when the dimming level is higher than the reference level (No in S102), the dimming control unit 202 performs normal amplitude dimming (S103) and performs PMW modulation. When performing, that is, when the dimming level is lower than the reference level (Yes in S102), normal PWM dimming is performed (S104).
一方、変調が行われ、かつ、PWM調光が行われない場合(S101でYes、かつS105でNo)、調光制御部202は振幅調光を行い、変調制御部203は図115に示すような通常の変調を行う(S106)。なお、この場合、照明部201R、201G及び201Bに供給される変調信号S2R、S2G及びS2Bは同一の信号であり、同一のタイミングで、照明部201R、201G及び201Bの発光及び非発光が切り替えられる。 On the other hand, when modulation is performed and PWM dimming is not performed (Yes in S101 and No in S105), the dimming control unit 202 performs amplitude dimming, and the modulation control unit 203 as shown in FIG. 115. Normal modulation is performed (S106). In this case, the modulation signals S2R, S2G and S2B supplied to the illumination units 201R, 201G and 201B are the same signal, and the light emission and non-emission of the illumination units 201R, 201G and 201B are switched at the same timing. ..
また、調光制御部202は、変調を行う場合と行わない場合とで同じ振幅調光の手法を用いてもよいし、異なる手法を用いてもよい。例えば、調光制御部202は、変調を行う場合と行わない場合とで平均輝度(LED電流の平均値)が同じになるように振幅調光を行ってもよい。具体的には、4PPMが用いられる場合には、輝度値が75%に減少するため、変調を行う場合にはこの減少を相殺するように輝度値(LED電流)を増加させてもよい。言い換えると、指定された調光レベルが同じ場合において、変調を行う場合のLED電流の電流値(オン区間の電流値)は、変調を行わない場合のLED電流の電流値より高くてもよい。 Further, the dimming control unit 202 may use the same amplitude dimming method depending on whether modulation is performed or not, or may use different methods. For example, the dimming control unit 202 may perform amplitude dimming so that the average brightness (average value of the LED current) is the same when the modulation is performed and when the modulation is not performed. Specifically, when 4PPM is used, the brightness value is reduced to 75%. Therefore, when modulation is performed, the brightness value (LED current) may be increased so as to offset this decrease. In other words, when the specified dimming level is the same, the current value of the LED current when modulation is performed (current value in the on section) may be higher than the current value of the LED current when modulation is not performed.
一方、変調が行われ、かつ、PWM調光を行う場合(S101でYes、かつS105でYes)、照明光通信装置100は、対象の色の調光レベルが他の全ての色の調光レベルより十分に低いかを判定する(S107)。具体的には、照明光通信装置100は、対象の色の調光レベル(例えば赤)の他の色の調光レベル(緑及び青)の各々に対する比率を算出する。照明光通信装置100は、算出した全ての比率が予め定められた値より低い場合に、対象の色の調光レベルが他の全ての色の調光レベルより十分に低いと判定する。なお、照明光通信装置100は、対象の色の調光レベル(例えば赤)と他の色の調光レベル(緑及び青)の各々との差を算出し、算出した全ての差が予め定められた値より大きい場合に、対象の色の調光レベルが他の全ての色の調光レベルより十分に低いと判定してもよい。 On the other hand, when modulation is performed and PWM dimming is performed (Yes in S101 and Yes in S105), in the illumination optical communication device 100, the dimming level of the target color is the dimming level of all other colors. It is determined whether it is sufficiently lower (S107). Specifically, the illumination optical communication device 100 calculates the ratio of the dimming level of the target color (for example, red) to each of the dimming levels (green and blue) of other colors. When all the calculated ratios are lower than the predetermined values, the illumination optical communication device 100 determines that the dimming level of the target color is sufficiently lower than the dimming level of all the other colors. The illumination optical communication device 100 calculates the difference between the dimming level of the target color (for example, red) and the dimming level of other colors (green and blue), and all the calculated differences are predetermined. If it is larger than the value, it may be determined that the dimming level of the target color is sufficiently lower than the dimming level of all other colors.
上記条件が満たされない場合、つまり、算出した比率のうち少なくとも一つが予め定められた値より高い場合(S107でNo)、調光制御部202はPWM調光は行わず、変調制御部203はPWMを考慮した変調を行う(S108)。なお、この処理の詳細は後述する。 When the above conditions are not satisfied, that is, when at least one of the calculated ratios is higher than a predetermined value (No in S107), the dimming control unit 202 does not perform PWM dimming, and the modulation control unit 203 performs PWM dimming. (S108). The details of this process will be described later.
上記条件が満たされる場合、つまり、算出した比率の全てが予め定められた値より低い場合(S107でYes)、変調制御部203は変調を行わず、調光制御部202は変調のオンデューティを考慮したPWM調光を行う(S109)。なお、この処理の詳細は後述する。 When the above conditions are satisfied, that is, when all the calculated ratios are lower than the predetermined values (Yes in S107), the modulation control unit 203 does not perform modulation, and the dimming control unit 202 performs modulation on-duty. The PWM dimming in consideration is performed (S109). The details of this process will be described later.
[19.7第1の動作例]
以下、調光制御部202がPWM調光は行わず、変調制御部203がPWMを考慮した変調を行う第1の動作例(図118のS108)の詳細を説明する。図119は、この第1の動作例を説明するための図である。
[19.7 first operation example]
Hereinafter, the details of the first operation example (S108 in FIG. 118) in which the dimming control unit 202 does not perform PWM dimming and the modulation control unit 203 performs modulation in consideration of PWM will be described. FIG. 119 is a diagram for explaining this first operation example.
図119に示す例は、照明部201Rの調光レベルのみが基準レベルより低い場合の例である。また、赤色光の相対強度(R)は0.1であり、緑色光の相対強度(G)は1.0であり、青色光の相対強度(B)は0.2である。ここで、相対強度とは、複数の色の光の信号強度のうち最も高い信号強度を1.0とした場合の、当該最も高い信号強度に対する各信号の信号強度の比率である。 The example shown in FIG. 119 is an example in which only the dimming level of the illumination unit 201R is lower than the reference level. The relative intensity (R) of red light is 0.1, the relative intensity (G) of green light is 1.0, and the relative intensity (B) of blue light is 0.2. Here, the relative intensity is the ratio of the signal intensity of each signal to the highest signal intensity when the highest signal intensity among the signal intensities of light of a plurality of colors is 1.0.
図119に示すように、変調制御部203は、照明部201Rの発光開始タイミングが照明部201G及び201Bの発光開始タイミングと同じになるように照明部201Rを制御する。言い換えると、変調制御部203は、変調が行われる場合であって、調光レベルが基準レベルより低い場合、調光レベルが基準レベルより高い場合の変調(図118のS106)と発光開始タイミングが同一になるように照明部201Rを制御する。 As shown in FIG. 119, the modulation control unit 203 controls the illumination unit 201R so that the light emission start timing of the illumination unit 201R is the same as the light emission start timing of the illumination units 201G and 201B. In other words, the modulation control unit 203 sets the modulation (S106 in FIG. 118) and the light emission start timing when the modulation is performed, the dimming level is lower than the reference level, and the dimming level is higher than the reference level. The illumination unit 201R is controlled so that they are the same.
また、変調制御部203は、PWM調光を考慮したオンデューティを設定する。具体的には、変調が行われ、かつ調光レベルが基準レベルより高い場合(図118のS106)のオンデューティと、変調が行われず、かつ調光レベルが基準レベルより低い場合に行われるPWM調光が行われた場合(図118のS104)のオンデューティとの積とオンデューティが等しくなるように調光を行う。例えば、4PPMによる変調が行わる場合、変調が行われる場合のオンデューティは75%である。よって、PWM調光が行われた場合のオンデューティが50%の場合には、変調制御部203は、オンデューティが32.25%になるように変調を行う。 Further, the modulation control unit 203 sets the on-duty in consideration of PWM dimming. Specifically, on-duty when modulation is performed and the dimming level is higher than the reference level (S106 in FIG. 118), and PWM performed when modulation is not performed and the dimming level is lower than the reference level. When dimming is performed (S104 in FIG. 118), dimming is performed so that the product with the on-duty and the on-duty are equal. For example, when modulation by 4PPM is performed, the on-duty when modulation is performed is 75%. Therefore, when the on-duty when PWM dimming is performed is 50%, the modulation control unit 203 performs modulation so that the on-duty becomes 32.25%.
ここで、オンデューティが予め定められた閾値(例えば75%)以上になった場合、オフ区間(暗い区間)の割が少なくなりすぎることで、受信装置が正しく信号を受信できない可能性ある。よって、実施の形態19では、オンデューティが予め定められた閾値以上にならないように制御する。つまり、このような場合には、オンデューティを変更する代わりに振幅調光で調整が行われる。 Here, when the on-duty becomes equal to or higher than a predetermined threshold value (for example, 75%), the off section (dark section) is too small, and the receiving device may not be able to receive the signal correctly. Therefore, in the nineteenth embodiment, the on-duty is controlled so as not to exceed a predetermined threshold value. That is, in such a case, the adjustment is performed by amplitude dimming instead of changing the on-duty.
このように、実施の形態19に係る照明光通信装置100は、互いに異なる色の光を発する複数の照明部201R、201G及び201Bと、複数の照明部201R、201G及び201Bの各々の調光レベルを制御する調光制御部202と、複数の照明部201R、201G及び201Bの各々の発光及び非発光を時間的に切り替える変調により複数の照明部201R、201G及び201Bが発する光に信号を重畳する変調制御部203とを備える。複数の照明部201R、201G及び201Bの各々は、光を発する光源101と、光源101と直列に接続され、光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、光源101に電力を供給する電源回路102とを備える。調光制御部202は、複数の照明部201R、201G及び201Bの各々に対して、電源回路102を制御することで、調光レベルが基準レベルより高い場合、照明部が発する光の強さを制御する振幅調光を行い(図118のS103及びS106)、調光レベルが基準レベルより低く、かつ、変調が行われない場合、照明部の発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するPWM調光を行う(図118のS104)。変調制御部203は、変調を行う場合、複数の照明部201R、201G及び201Bの各々に対して、調光レベルが基準レベルより高い場合(図118のS106)、変調スイッチ121を制御することにより変調を行い、調光レベルが基準レベルより低い場合、(1)電源回路102によるPWM調光を行わず(PWM変調機能を停止し)、(2)変調スイッチ121を制御することにより、変調とPWM調光とが同時に行われ、かつ、他の照明部と発光開始タイミングが同期するよう(他の照明部と変調信号の立ち上がりが同期するよう)変調を行う第1の制御(第1の動作例)を行う(図118のS108)。 As described above, in the illumination optical communication device 100 according to the nineteenth embodiment, the dimming levels of the plurality of illumination units 201R, 201G and 201B and the plurality of illumination units 201R, 201G and 201B, respectively, which emit light of different colors. A signal is superimposed on the light emitted by the plurality of illumination units 201R, 201G and 201B by the dimming control unit 202 that controls the light emission and the modulation that temporally switches the light emission and non-emission of each of the plurality of illumination units 201R, 201G and 201B. It includes a modulation control unit 203. Each of the plurality of illumination units 201R, 201G, and 201B is connected to a light source 101 that emits light in series, a modulation switch 121 that interrupts the current flowing through the light source 101, and a power supply circuit that supplies electric power to the light source 101. It includes 102. The dimming control unit 202 controls the power supply circuit 102 for each of the plurality of lighting units 201R, 201G, and 201B to determine the intensity of light emitted by the lighting unit when the dimming level is higher than the reference level. When controlled amplitude dimming is performed (S103 and S106 in FIG. 118) and the dimming level is lower than the reference level and no modulation is performed, the ratio of the light emission time in the repeating cycle of light emission and non-light emission of the illumination unit is used. PWM dimming is performed to control a certain on-duty (S104 in FIG. 118). When modulation is performed, the modulation control unit 203 controls the modulation switch 121 when the dimming level is higher than the reference level for each of the plurality of illumination units 201R, 201G and 201B (S106 in FIG. 118). When modulation is performed and the dimming level is lower than the reference level, (1) PWM dimming by the power supply circuit 102 is not performed (the PWM modulation function is stopped), and (2) modulation is performed by controlling the modulation switch 121. The first control (first operation) in which PWM dimming is performed at the same time and modulation is performed so that the light emission start timing is synchronized with the other lighting unit (so that the rising edge of the modulation signal is synchronized with the other lighting unit). Example) (S108 in FIG. 118).
これにより、照明光通信装置100は、PWM調光と変調とが同時に行われる場合において、各色の信号の位相(立ち上がりタイミング等)がずれることを抑制できるとともに、PWM調光を加味したオンデューティで変調を行うことができる。これにより、色バランスが崩れることを抑制できる。 As a result, the illumination optical communication device 100 can suppress the phase shift (rising timing, etc.) of the signals of each color when PWM dimming and modulation are performed at the same time, and is on-duty with PWM dimming added. Modulation can be performed. As a result, it is possible to prevent the color balance from being lost.
さらに、PWM調光と変調とが同時に行われる場合において、変調制御部203により全ての制御を行うことができるので、処理が複雑化することを抑制できる。 Further, when PWM dimming and modulation are performed at the same time, all the controls can be performed by the modulation control unit 203, so that it is possible to suppress the processing from becoming complicated.
[19.8 第2の動作例]
以下、変調制御部203が変調を行わず、調光制御部202が変調のオンデューティを考慮したPWM調光を行う第2の動作例(図118のS109)の詳細を説明する。図120は、この第2の動作例を説明するための図である。
[19.8 Second operation example]
Hereinafter, the details of the second operation example (S109 in FIG. 118) in which the modulation control unit 203 does not perform modulation and the dimming control unit 202 performs PWM dimming in consideration of the on-duty of modulation will be described. FIG. 120 is a diagram for explaining this second operation example.
図120に示す例は、照明部201Rの調光レベルのみが基準レベルより低い場合の例である。また、赤色光の相対強度(R)は0.1であり、緑色光の相対強度(G)は1.0であり、青色光の相対強度(B)は1.0である。つまり、赤色光の調光レベルが他の全ての色の調光レベルよりも十分に低い場合である。 The example shown in FIG. 120 is an example in which only the dimming level of the illumination unit 201R is lower than the reference level. Further, the relative intensity (R) of red light is 0.1, the relative intensity (G) of green light is 1.0, and the relative intensity (B) of blue light is 1.0. That is, the dimming level of red light is sufficiently lower than the dimming level of all other colors.
図120に示すように、変調は行われず、PWM調光のみが行われる。また、PWM調光として変調時のオンデューティを考慮した制御が行われる。具体的には、調光制御部202は、変調が行われ、かつ調光レベルが基準レベルより高い場合(図118のS106)のオン
デューティと、変調が行われず、かつ調光レベルが基準レベルより低い場合に行われるPWM調光が行われた場合(図118のS104)のオンデューティとの積とオンデューティが等しくなるように照明部201RにPWM調光を行う。
As shown in FIG. 120, no modulation is performed and only PWM dimming is performed. Further, as PWM dimming, control is performed in consideration of on-duty at the time of modulation. Specifically, the dimming control unit 202 is on-duty when modulation is performed and the dimming level is higher than the reference level (S106 in FIG. 118), and the dimming control unit 202 is not modulated and the dimming level is the reference level. PWM dimming is performed on the illumination unit 201R so that the product of the on-duty and the on-duty when the PWM dimming performed in the lower case is performed (S104 in FIG. 118) and the on-duty are equal.
例えば、4PPMによる変調が行わる場合、変調が行われる場合のオンデューティは75%である。よって、PWM調光が行われた場合のオンデューティが50%の場合には、調光制御部202は、オンデューティが32.25%になるように変調を行う。 For example, when modulation by 4PPM is performed, the on-duty when modulation is performed is 75%. Therefore, when the on-duty when PWM dimming is performed is 50%, the dimming control unit 202 performs modulation so that the on-duty becomes 32.25%.
また、第1の動作例とは異なり、第2の動作例では、赤色光の立ち上がりは、他の色の光の立ち上がりと一致しない。 Further, unlike the first operation example, in the second operation example, the rise of the red light does not coincide with the rise of the light of another color.
この場合、受信装置において全ての色の光を用いて変調を行う場合には、赤色光はノイズとして認識され、受信精度が低下する。一方で、一つの色の強度のみが低い場合には、受信装置においてその強度の低い色を判別することが容易である。よって、受信装置は、強度の低い色の信号を用いずに他の色の信号のみから信号を復調できるので、受信装置における受信精度の低下を抑制できる。 In this case, when modulation is performed using light of all colors in the receiving device, the red light is recognized as noise and the receiving accuracy is lowered. On the other hand, when the intensity of only one color is low, it is easy for the receiving device to discriminate the color having the low intensity. Therefore, since the receiving device can demodulate the signal only from the signals of other colors without using the signal of the color having low intensity, it is possible to suppress the deterioration of the receiving accuracy in the receiving device.
また、照明光通信装置100の機能を実現する手法として、可視光通信に対応していない照明装置に、可視光通信機能の拡張を実現するための通信モジュールを装着する手法がある。例えば、可視光通信に対応してない照明装置は、図114に示す光源101及び電源回路102を含む。また、照明装置に通信モジュールが装着されていない状態では、光源101のカソードと、電源回路102のGND端子とが短絡される。 Further, as a method of realizing the function of the illumination optical communication device 100, there is a method of attaching a communication module for realizing the expansion of the visible light communication function to the illumination device that does not support visible light communication. For example, a lighting device that does not support visible light communication includes a light source 101 and a power supply circuit 102 shown in FIG. 114. Further, when the communication module is not attached to the lighting device, the cathode of the light source 101 and the GND terminal of the power supply circuit 102 are short-circuited.
また、通信モジュールは、図114に示す変調スイッチ121、電流抑制回路122、制御電源126及び駆動回路128等と、図113に示す調光制御部202及び変調制御部203等とを含む。なお、照明装置は、通常の調光制御機能を有する。よって、通信モジュールに調光制御部202の全ての機能が含まれ、照明装置の調光制御機能を置き換える構成であってもよいし、実施の形態19で拡張された調光制御部202の機能のみが通信モジュールに含まれ、照明装置の調光制御機能に、当該拡張された機能が追加されてもよい。具体的には、拡張された機能とは、ステップS108においてPWM調光を行わないように制御する機能、及び、ステップS109において変調のオンデューティを考慮したPWM調光を行うように制御する機能等である。 Further, the communication module includes a modulation switch 121, a current suppression circuit 122, a control power supply 126, a drive circuit 128 and the like shown in FIG. 114, and a dimming control unit 202 and a modulation control unit 203 and the like shown in FIG. 113. The lighting device has a normal dimming control function. Therefore, the communication module may include all the functions of the dimming control unit 202 to replace the dimming control function of the lighting device, or the function of the dimming control unit 202 extended in the nineteenth embodiment. Only included in the communication module, the extended function may be added to the dimming control function of the luminaire. Specifically, the expanded functions include a function for controlling not to perform PWM dimming in step S108, a function for controlling to perform PWM dimming in consideration of modulation on-duty in step S109, and the like. Is.
ここで、このような後付けの通信モジュールを用いる場合には、図114に示すように、電源回路102の出力電圧V0から通信モジュール用の電源を生成する制御電源126が用いられる。しかしながら、PWM制御が行われる場合には、電圧V0が変動するため、制御電源126において安定的に通信モジュール用の電源を生成することが困難となる。よって、第2の動作例のようにPWM調光が行われる場合には変調が行われないように制御することで、PWM調光が行われる際には、通信モジュールの動作を停止することができるので、安定した動作を実現できる。 Here, when such a retrofitted communication module is used, as shown in FIG. 114, a control power supply 126 that generates a power supply for the communication module from the output voltage V0 of the power supply circuit 102 is used. However, when PWM control is performed, the voltage V0 fluctuates, so that it becomes difficult for the control power supply 126 to stably generate a power supply for the communication module. Therefore, by controlling so that modulation is not performed when PWM dimming is performed as in the second operation example, the operation of the communication module can be stopped when PWM dimming is performed. Because it can be done, stable operation can be realized.
例えば、図114に示すPWM検出回路127aが電源回路102のPWM制御を検知した場合に、通信モジュールの機能(変調機能)を停止させることができる。 For example, when the PWM detection circuit 127a shown in FIG. 114 detects the PWM control of the power supply circuit 102, the function (modulation function) of the communication module can be stopped.
このように、変調が行われる場合であって、調光レベルが基準レベルより低く、かつ、対象の照明部の調光レベルの他の照明部の調光レベルの各々に対する比率が全て予め定められた値より大きい場合(図118のS107でNo)、変調制御部203は、対象の照明部に第1の制御(第1の動作例)を行う(S108)。 In this way, when modulation is performed, the dimming level is lower than the reference level, and the ratio of the dimming level of the target lighting unit to each of the dimming levels of the other lighting units is predetermined. When it is larger than the value (No in S107 of FIG. 118), the modulation control unit 203 performs the first control (first operation example) on the target illumination unit (S108).
変調が行われる場合であって、調光レベルが基準レベルより低く、かつ、上記比率が予め定められた値より小さい場合(S107でYes)、調光制御部202は、電源回路102を制御することにより、変調が行われ、かつ調光レベルが基準レベルより高い場合の第1のオンデューティと、変調が行われず、かつ調光レベルが基準レベルより低い場合に行われるPWM調光が行われた場合の第2のオンデューティとの積とオンデューティが等しいPWM調光を対象の照明部に行い、変調制御部203は、変調スイッチ121による対象の照明部の変調を行わない第2の制御(第2の動作例)を行う(S109)。 When modulation is performed and the dimming level is lower than the reference level and the above ratio is smaller than a predetermined value (Yes in S107), the dimming control unit 202 controls the power supply circuit 102. As a result, the first on-duty when the modulation is performed and the dimming level is higher than the reference level, and the PWM dimming which is performed when the modulation is not performed and the dimming level is lower than the reference level are performed. In this case, PWM dimming having the same on-duty as the product of the second on-duty is performed on the target illumination unit, and the modulation control unit 203 performs a second control in which the target illumination unit is not modulated by the modulation switch 121. (Second operation example) is performed (S109).
これにより、照明光通信装置100は、PWM調光と変調とが同時に行われる場合において、変調を加味したオンデューティでPWM制御を行うことができる。これにより、色バランスが崩れることを抑制できる。 As a result, the illumination optical communication device 100 can perform PWM control on duty in consideration of modulation when PWM dimming and modulation are performed at the same time. As a result, it is possible to prevent the color balance from being lost.
さらに、PWM調光と変調とが同時に行われる場合において、調光制御部202により全ての制御を行うことができるので、処理が複雑化することを抑制できる。 Further, when PWM dimming and modulation are performed at the same time, all the controls can be performed by the dimming control unit 202, so that it is possible to suppress the processing from becoming complicated.
さらに、PWM制御が行われる際には、変調動作を停止することができるので、例えば、後付けの通信モジュールを用いる場合等において安定した動作を実現できる。 Further, when the PWM control is performed, the modulation operation can be stopped, so that stable operation can be realized, for example, when a retrofitted communication module is used.
[19.9変形例]
なお、上記説明では、照明光通信装置100が第1の動作例及び第2の動作例を選択的に行う例を述べたが、照明光通信装置100は、第1の動作例及び第2の動作例の一方のみを行う機能を有してもよい。つまり、照明光通信装置100は、変調が行われ、かつ、PWM調光を行う場合(図118のS105でYes)に、第1の動作例(S108)及び第2の動作例(S109)の一方を常に行ってもよい。
[19.9 modified example]
In the above description, an example in which the illumination optical communication device 100 selectively performs the first operation example and the second operation example has been described, but the illumination optical communication device 100 has the first operation example and the second operation example. It may have a function of performing only one of the operation examples. That is, when the illumination optical communication device 100 is modulated and PWM dimming is performed (Yes in S105 of FIG. 118), the first operation example (S108) and the second operation example (S109) You may always do one.
[19.10 受信装置]
以下、上述した照明光通信装置100により送信される可視光信号を受信する受信装置について説明する。図121は、実施の形態19に係る受信装置300のブロック図である。図121に示すように受信装置300は、受光部301と、復調部302とを備える。
[19.10 Receiver]
Hereinafter, a receiving device that receives a visible light signal transmitted by the above-mentioned illumination optical communication device 100 will be described. FIG. 121 is a block diagram of the receiving device 300 according to the nineteenth embodiment. As shown in FIG. 121, the receiving device 300 includes a light receiving unit 301 and a demodulating unit 302.
受光部301は、照明光通信装置100により発せられた照明光を受光する。また、受光部301は、赤色光を受光する赤色受光素子と、緑色光を受光する緑色受光素子と、青色光を受光する青色受光素子とを備え、各受光素子で受光した光に基づく受光信号S3R、S3G及びS3Bを生成する。 The light receiving unit 301 receives the illumination light emitted by the illumination light communication device 100. Further, the light receiving unit 301 includes a red light receiving element that receives red light, a green light receiving element that receives green light, and a blue light receiving element that receives blue light, and a light receiving signal based on the light received by each light receiving element. Generate S3R, S3G and S3B.
復調部302は、受光信号S3R、S3G及びS3Bから照明光に重畳されている信号を復調する。 The demodulation unit 302 demodulates the signals superimposed on the illumination light from the received light signals S3R, S3G, and S3B.
図122は、受信装置300の動作を示すフローチャートである。まず、復調部302は、受光信号S3R、S3G及びS3Bのうち一つの信号の強度が、他の2つの信号の強度より十分に低いかを判定する(S201)。具体的には、復調部302は、対象の色の受信信号の信号強度の他の色の受信信号の信号強度の各々に対する比率を算出する。復調部302は、算出した全ての比率が予め定められた値より低い場合に、対象の色の信号強度が他の全ての色の信号強度より十分に低いと判定する。なお、復調部302は、対象の色の信号強度と他の色の信号強度の各々との差を算出し、算出した全ての差が予め定められた値より大きい場合に、対象の色の信号強度が他の全ての色の信号強度より十分に低いと判定してもよい。 FIG. 122 is a flowchart showing the operation of the receiving device 300. First, the demodulation unit 302 determines whether the strength of one of the received light signals S3R, S3G, and S3B is sufficiently lower than the strength of the other two signals (S201). Specifically, the demodulation unit 302 calculates the ratio of the signal strength of the received signal of the target color to each of the signal strengths of the received signals of other colors. The demodulation unit 302 determines that the signal strength of the target color is sufficiently lower than the signal strength of all the other colors when all the calculated ratios are lower than the predetermined values. The demodulation unit 302 calculates the difference between the signal strength of the target color and the signal strength of each of the other colors, and when all the calculated differences are larger than a predetermined value, the signal of the target color. It may be determined that the intensity is sufficiently lower than the signal intensity of all other colors.
上記条件が満たされない場合、つまり、算出した比率のうち少なくとも一つが予め定められた値より高い場合(S201でNo)、復調部302は、受光信号S3R、S3G及びS3Bの全てを用いて、可視光信号の復調を行う(S202)。つまり、復調部302は、通常の復調処理を行う。 When the above conditions are not satisfied, that is, when at least one of the calculated ratios is higher than a predetermined value (No in S201), the demodulation unit 302 is visible using all of the received light signals S3R, S3G, and S3B. Demodulate the optical signal (S202). That is, the demodulation unit 302 performs a normal demodulation process.
一方、上記条件が満たされる場合、つまり、算出した比率の全てが予め定められた値より低い場合(S201でNo)、復調部302は、受光信号S3R、S3G及びS3Bのうち、信号強度が十分低いと判定された色の受光信号以外の受光信号を用いて、可視光信号の復調を行う(S203)。例えば、受光信号S3Rの信号強度が低い場合には、復調部302は、受光信号S3G及びS3Bから可視光信号を復調する。 On the other hand, when the above conditions are satisfied, that is, when all the calculated ratios are lower than the predetermined values (No in S201), the demodulation unit 302 has sufficient signal strength among the received light signals S3R, S3G and S3B. The visible light signal is demodulated using a light receiving signal other than the light receiving signal of the color determined to be low (S203). For example, when the signal strength of the received light signal S3R is low, the demodulation unit 302 demodulates the visible light signal from the received light signals S3G and S3B.
上記動作により、受信装置300は、上述した照明光通信装置100における第2の動作により照射される照明光から可視光信号を安定的に復調できる。 By the above operation, the receiving device 300 can stably demodulate the visible light signal from the illumination light emitted by the second operation in the above-mentioned illumination light communication device 100.
なお、上記説明では、受光部301が各色を受光する複数の受光素子を備える例を述べたが、受光部301は、全ての色を含む光を受光する単一の受光素子を備えてもよい。この場合、復調部302は、受光部301で得られた信号のうち、強度が閾値より低い信号成分を除去し、これにより得られた信号を用いて復調処理を行ってもよい。この場合も上記と同様に、復調部302は、変調されていない信号強度が低い色の信号を用いずに、変調されている信号強度が高い色の信号のみを用いて復調処理を行うことができる。 In the above description, the light receiving unit 301 includes a plurality of light receiving elements that receive light of each color, but the light receiving unit 301 may include a single light receiving element that receives light including all colors. .. In this case, the demodulation unit 302 may remove a signal component having a strength lower than the threshold value from the signal obtained by the light receiving unit 301, and perform demodulation processing using the signal obtained thereby. In this case as well, the demodulation unit 302 may perform the demodulation process using only the modulated signal with high signal strength without using the unmodulated signal with low signal strength. it can.
このように、実施の形態19に係る受信装置300は、発光及び非発光を時間的に切り替える変調により信号が重畳された、互いに異なる色の複数の光を受光する受光部301と、(1)受光部301で受光された複数の光の各々の明るさの他の光の明るさの各々に対する比率が全て予め定められた値より大きい場合、複数の光を用いて信号を復調し、(2)複数の比率の一つが予め定められた値より小さい場合、複数の光のうち、比率が予め定められた値より小さい光以外の光を用いて信号を復調する復調部302とを備える。 As described above, the receiving device 300 according to the nineteenth embodiment has a light receiving unit 301 that receives a plurality of lights of different colors, in which signals are superimposed by modulation that switches between light emission and non-light emission in a timely manner, and (1). When the ratio of each brightness of the plurality of lights received by the light receiving unit 301 to each of the brightnesses of the other lights is larger than a predetermined value, the signal is demodulated using the plurality of lights, and (2). ) When one of the plurality of ratios is smaller than a predetermined value, the demodulation unit 302 is provided to demodulate the signal by using light other than the light whose ratio is smaller than the predetermined value among the plurality of lights.
これにより、受信装置300は、上述した照明光通信装置100における第2の動作により照射される照明光から、変調されていない強度の低い色の光を除外し、残りの光から可視光信号を復調できる。よって、受信装置300は、可視光信号を安定的に復調できる。 As a result, the receiving device 300 excludes unmodulated low-intensity color light from the illumination light emitted by the second operation of the illumination light communication device 100 described above, and obtains a visible light signal from the remaining light. Can be demodulated. Therefore, the receiving device 300 can stably demodulate the visible light signal.
[19.11 照明光通信装置の使用例]
以下、照明光通信装置100の使用例を説明する。図77、図78に示したRGB投光器としての照明光通信装置100の使用例、図79に示したRGBスポットライトとしての照明光通信装置の使用例などがある。
[19.11 Example of use of illumination optical communication device]
Hereinafter, an example of using the illumination optical communication device 100 will be described. There are an example of using the illumination optical communication device 100 as the RGB floodlight shown in FIGS. 77 and 78, an example of using the illumination light communication device as the RGB spotlight shown in FIG. 79, and the like.
(実施の形態20)
本実施の形態では、上記実施の形態10の変形例について説明する。
(Embodiment 20)
In this embodiment, a modified example of the above-described 10th embodiment will be described.
可視光通信において、照明光通信装置の設置に応じて、要求される照明光の変化量が異なる。例えば、日中の屋外に照明光通信装置が設置されている場合、周辺が明るいため、照明光通信装置から発した照明光を受信装置で正しく検知できない可能性がある。本実施の形態では、周辺環境光の影響による可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、消費電力の増加を抑制できる照明光通信装置について説明する。 In visible light communication, the amount of change in the required illumination light differs depending on the installation of the illumination light communication device. For example, when the illumination light communication device is installed outdoors during the daytime, the reception device may not be able to correctly detect the illumination light emitted from the illumination light communication device because the surroundings are bright. In the present embodiment, an illumination optical communication device capable of reducing reception errors in visible light communication due to the influence of ambient light and suppressing an increase in power consumption will be described.
まず、本実施の形態に係る照明光通信装置の構成を説明する。図123は、本実施の形態に係る照明光通信装置100Bの構成を示すブロック図である。図123に示す照明光通信装置100Bは、図65に示した照明光通信装置100に対して、通信モジュール103の代わりに通信モジュール103Bを備える点が異なる。通信モジュール103Bは、図65の通信モジュール103と比べて、さらにモード切替部171と、照度センサ172とを備える点が異なる。また、外部同期信号入力部124及び制御部125に機能が追加されている。 First, the configuration of the illumination optical communication device according to the present embodiment will be described. FIG. 123 is a block diagram showing the configuration of the illumination optical communication device 100B according to the present embodiment. The illumination optical communication device 100B shown in FIG. 123 is different from the illumination optical communication device 100 shown in FIG. 65 in that the communication module 103B is provided instead of the communication module 103. The communication module 103B is different from the communication module 103 of FIG. 65 in that it further includes a mode switching unit 171 and an illuminance sensor 172. Further, functions have been added to the external synchronization signal input unit 124 and the control unit 125.
照明光通信装置100Bは、例えば、道案内等に用いられる看板照明装置である。 The illumination optical communication device 100B is, for example, a signboard illumination device used for route guidance and the like.
照度センサ172は、照明光通信装置100Bの周辺の照度(明るさ)を検知する。 The illuminance sensor 172 detects the illuminance (brightness) around the illumination optical communication device 100B.
モード切替部171は、照度センサ172の検知結果に基づき、通常モード(第1の動作モード)と屋外モード(第2の動作モード)との一方を選択し、選択した動作モードを示すモード切替信号S6を生成する。このモード切替信号S6は、外部同期信号入力部124を介して制御部125に送られる。 The mode switching unit 171 selects one of the normal mode (first operation mode) and the outdoor mode (second operation mode) based on the detection result of the illuminance sensor 172, and a mode switching signal indicating the selected operation mode. Generate S6. This mode switching signal S6 is sent to the control unit 125 via the external synchronization signal input unit 124.
具体的には、モード切替部171は、照明光通信装置100Bの周辺の照度が予め定められた閾値より低い場合、通常モードを選択し、照明光通信装置100Bの周辺の照度が予め定められた閾値より高い場合、屋外モードを選択する。つまり、照明光通信装置100Bが屋内に設置されている場合には、通常モードが選択される。また、照明光通信装置100Bが屋内に設置されている場合において、周辺が暗い場合(例えば、夜間及び曇りの日等)には通常モードが選択される。また、照明光通信装置100Bが屋内に設置されている場合において、周辺が明るい場合(例えば、晴れの日の日中等)には屋外モードが選択される。 Specifically, when the illuminance around the illumination optical communication device 100B is lower than a predetermined threshold value, the mode switching unit 171 selects the normal mode, and the illuminance around the illumination optical communication device 100B is predetermined. If above the threshold, select outdoor mode. That is, when the illumination optical communication device 100B is installed indoors, the normal mode is selected. Further, when the illumination optical communication device 100B is installed indoors and the surroundings are dark (for example, at night or on a cloudy day), the normal mode is selected. Further, when the illumination optical communication device 100B is installed indoors and the surroundings are bright (for example, during the daytime on a sunny day), the outdoor mode is selected.
なお、モード切替部171は、周辺の照度として、変調された照明光の周波数と同じ周波数の外乱光の光量(光強度又は照度)を用いてもよい。 The mode switching unit 171 may use the amount of ambient light (light intensity or illuminance) having the same frequency as the modulated illumination light as the ambient illuminance.
制御部125は、モード切替信号S6で示される動作モードに応じて、変調信号S1のオンデューティ等を切り替える。 The control unit 125 switches the on-duty of the modulation signal S1 and the like according to the operation mode indicated by the mode switching signal S6.
次に、照明光通信装置100Bの動作を説明する。図124は、通常モード及び屋外モードにおける照明光通信装置100Bの動作を示す図である。 Next, the operation of the illumination optical communication device 100B will be described. FIG. 124 is a diagram showing the operation of the illumination optical communication device 100B in the normal mode and the outdoor mode.
図124に示すように通常モード時の動作は、上述した実施の形態10の動作と同様である。 As shown in FIG. 124, the operation in the normal mode is the same as the operation of the tenth embodiment described above.
屋外モードにおいて、制御部125は、変調信号S1のオンデューティ、つまり、変調スイッチ121のオンデューティを通常モードより低くするとともに、電流指令値S2を通常モードより高くする。例えば、4PPMが用いられる場合に、通常モード時のオンデューティは75%であり、屋外モード時のオンデューティは25%である。 In the outdoor mode, the control unit 125 lowers the on-duty of the modulation signal S1, that is, the on-duty of the modulation switch 121 from the normal mode, and raises the current command value S2 from the normal mode. For example, when 4PPM is used, the on-duty in the normal mode is 75% and the on-duty in the outdoor mode is 25%.
ここで、実施の形態20で用いられる変調方式は、例えば、4PPMであり、通信信号の論理値によらずオンデューティが一定の変調方式である。 Here, the modulation method used in the 20th embodiment is, for example, 4PPM, which is a modulation method having a constant on-duty regardless of the logical value of the communication signal.
また、オンデューティが変更された場合、電源回路102における定電流フィードバック動作により、単位時間当たりの平均電流が一定になるように制御される。これにより、屋外モード時のオン区間における電流値は、通常モード時のオン区間における電流値よりも高くなる。制御部125は、この電流値の上昇に追従するように電流設定値Isを高くする。 When the on-duty is changed, the constant current feedback operation in the power supply circuit 102 controls the average current per unit time to be constant. As a result, the current value in the on section in the outdoor mode becomes higher than the current value in the on section in the normal mode. The control unit 125 raises the current set value Is so as to follow the increase in the current value.
なお、電源回路102が定電流制御機能を有さない場合には、制御部125からの指示に基づき電源回路102の出力電流又は出力電圧が制御されてもよい。例えば、屋外モードと通常モードとで、オンデューティと電流値との積が略等しくなるように制御される。つまり、屋外モードと通常モードとで、オンデューティと電流設定値Isとの積が略等しくなるように制御される。 When the power supply circuit 102 does not have the constant current control function, the output current or output voltage of the power supply circuit 102 may be controlled based on the instruction from the control unit 125. For example, in the outdoor mode and the normal mode, the product of the on-duty and the current value is controlled to be substantially equal. That is, in the outdoor mode and the normal mode, the product of the on-duty and the current set value Is is controlled to be substantially equal.
以上のように、屋外モードでは、通常モードよりオン区間の電流値が高く設定されることで照明光の照度が高くなる。これにより、屋外の日中等においても、受信装置において正しく可視光信号を検知できる。さらに、屋外モードでは、通常モードよりオンデューティが低く設定される。これにより、消費電流の増加を抑制できる。また、電源回路が高出力に対応する必要がないので、例えば、後付けの通信モジュール103Bを用いた可視光通信機能の追加を容易に実現できる。 As described above, in the outdoor mode, the illuminance of the illumination light is increased by setting the current value in the on section higher than in the normal mode. As a result, the visible light signal can be correctly detected by the receiving device even in the daytime outdoors. Further, in the outdoor mode, the on-duty is set lower than in the normal mode. As a result, an increase in current consumption can be suppressed. Further, since the power supply circuit does not need to support high output, for example, it is possible to easily add a visible light communication function using the communication module 103B attached later.
このように、実施の形態20に係る照明光通信装置100Bは、照明光を発する光源101と、光源101と直列に接続され、光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、変調スイッチ121のオンおよびオフを制御することで照明光を変調することで照明光に信号を重畳するとともに、光源101に流れる電流値を制御する制御部125とを備える。制御部125は、通常モード(第1の動作モード)において、変調スイッチ121のオンおよびオフの繰り返し周期における変調スイッチ121がオンする時間の割合であるオンデューティを第1の割合に設定するとともに、変調スイッチ121がオンしている期間において光源101に流れる電流の電流値を第1の電流値に設定し、屋外モード(第2の動作モード)において、オンデューティを第1の割合より低い第2の割合に設定し、電流値を第1の電流値より高い第2の電流値に設定する。 As described above, the illumination light communication device 100B according to the 20th embodiment is connected to the light source 101 that emits illumination light, the modulation switch 121 that is connected in series with the light source 101 and interrupts the current flowing through the light source 101, and the modulation switch 121. It is provided with a control unit 125 that superimposes a signal on the illumination light by modulating the illumination light by controlling on and off and controls the current value flowing through the light source 101. In the normal mode (first operation mode), the control unit 125 sets the on-duty, which is the ratio of the time during which the modulation switch 121 is turned on in the cycle of turning the modulation switch 121 on and off, to the first ratio. The current value of the current flowing through the light source 101 is set to the first current value while the modulation switch 121 is on, and the on-duty is set to be lower than the first ratio in the outdoor mode (second operation mode). The current value is set to a second current value higher than the first current value.
これにより、照明光通信装置100Bは、周辺環境光の影響による可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、屋外モードにおける照明光通信装置100B全体の消費電力の増加を抑制できる。 As a result, the illumination optical communication device 100B can reduce reception errors in visible light communication due to the influence of ambient light, and can suppress an increase in power consumption of the entire illumination optical communication device 100B in the outdoor mode.
また、照明光通信装置100Bは、さらに、照明光通信装置100Bの周辺の照度を検知する照度センサ172を備える。制御部125は、照度センサ172により検知された照度が予め定められた閾値より低い場合、通常モードで動作し、照度センサ172により検知された照度が閾値より高い場合、屋外モードで動作する。 Further, the illumination optical communication device 100B further includes an illuminance sensor 172 that detects the illuminance around the illumination optical communication device 100B. The control unit 125 operates in the normal mode when the illuminance detected by the illuminance sensor 172 is lower than a predetermined threshold value, and operates in the outdoor mode when the illuminance detected by the illuminance sensor 172 is higher than the threshold value.
これにより、照明光通信装置100Bは、周辺の照度に応じて、適切な動作モードを選択できる。 As a result, the illumination optical communication device 100B can select an appropriate operation mode according to the ambient illuminance.
また、照明光通信装置100Bは、さらに、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制する電流抑制回路122を備える。制御部125は、屋外モードにおいて通常モードより電流設定値Isを高く設定する。 Further, the illumination optical communication device 100B further includes a current suppression circuit 122 which is connected in series with the light source 101 and the modulation switch 121 and suppresses the current flowing through the light source 101 so as not to exceed the current set value Is. The control unit 125 sets the current set value Is higher in the outdoor mode than in the normal mode.
これにより、照明光通信装置100Bは、動作モードに応じて電流値を適切に制御できる。 As a result, the illumination optical communication device 100B can appropriately control the current value according to the operation mode.
また、実施の形態20に係る通信モジュール103Bは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール103Bであって、照明装置が備える光源101と直列に接続され、光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、変調スイッチ121のオンおよびオフを制御することで照明光を変調することで照明光に信号を重畳するとともに、光源101に流れる電流値を制御する制御部125とを備える。制御部125は、通常モード(第1の動作モード)において、変調スイッチ121のオンおよびオフの繰り返し周期における変調スイッチ121がオンする時間の割合であるオンデューティを第1の割合に設定するとともに、変調スイッチ121がオンしている期間において光源101に流れる電流の電流値を第1の電流値に設定し、屋外モード(第2の動作モード)において、オンデューティを第1の割合より低い第2の割合に設定し、電流値を第1の電流値より高い第2の電流値に設定する。 Further, the communication module 103B according to the 20th embodiment is a communication module 103B that is detachable from the lighting device and modulates the illumination light, and is connected in series with the light source 101 included in the lighting device to transmit the current flowing through the light source 101. It includes an intermittent modulation switch 121 and a control unit 125 that superimposes a signal on the illumination light by modulating the illumination light by controlling the on and off of the modulation switch 121 and controls the current value flowing through the light source 101. .. In the normal mode (first operation mode), the control unit 125 sets the on-duty, which is the ratio of the time during which the modulation switch 121 is turned on in the cycle of turning the modulation switch 121 on and off, to the first ratio. The current value of the current flowing through the light source 101 is set to the first current value while the modulation switch 121 is on, and the on-duty is set to be lower than the first ratio in the outdoor mode (second operation mode). The current value is set to a second current value higher than the first current value.
なお、上記説明では、モード切替部171が周辺の照度に応じて動作モードを切り替える例を述べたが、図125に示す照明光通信装置100Cのように、時刻に応じて動作モードが切り替えられてもよい。図125に示す照明光通信装置100Cは、図123に示す照明光通信装置100Bに対して、通信モジュール103Cが、照度センサ172の代わりに、時刻を検知するタイマ173を備える点が異なる。 In the above description, an example in which the mode switching unit 171 switches the operation mode according to the ambient illuminance has been described, but the operation mode is switched according to the time as in the illumination optical communication device 100C shown in FIG. 125. May be good. The illumination optical communication device 100C shown in FIG. 125 is different from the illumination optical communication device 100B shown in FIG. 123 in that the communication module 103C includes a timer 173 for detecting the time instead of the illuminance sensor 172.
制御部125は、タイマ173により検知された時刻が予め定められた設定期間内である場合、通常モードで動作し、タイマ173により検知された時刻が設定期間外である場合、屋外モードで動作する。例えば、設定期間は、日中の明るい時間帯である。 The control unit 125 operates in the normal mode when the time detected by the timer 173 is within the predetermined set period, and operates in the outdoor mode when the time detected by the timer 173 is outside the set period. .. For example, the set period is a bright time zone during the day.
これにより、照度センサ172を用いる場合よりも簡易な構成で、動作モードの切り替えを実現できる。 As a result, the operation mode can be switched with a simpler configuration than when the illuminance sensor 172 is used.
なお、上記設定期間は、ユーザにより設定されてもよい。また、動作モードの切り替えがユーザの操作、又は外部の装置からの指示に基づき行われてもよい。さらに、これらの複数の制御を組み合わせてもよい。例えば、ユーザにより、屋内と屋外との設定が行われ、屋内の設定が行われた場合には常に通常モードが選択され、屋外の設定が行われた場合には、照度センサ172又はタイマ173の検知結果に基づく動作モードの切り替えが行われてもよい。 The above setting period may be set by the user. Further, the operation mode may be switched based on a user's operation or an instruction from an external device. Further, these plurality of controls may be combined. For example, when the user sets indoor and outdoor, the normal mode is always selected when the indoor setting is made, and when the outdoor setting is made, the illuminance sensor 172 or the timer 173 The operation mode may be switched based on the detection result.
なお、実施の形態20では、実施の形態10と同様に、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122が、この順に直列に接続される例を述べたが、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122の直列接続の順序はこれに限らない。 In the 20th embodiment, similarly to the 10th embodiment, the light source 101, the modulation switch 121, and the current suppression circuit 122 are connected in series in this order, but the light source 101, the modulation switch 121, and the current are connected in this order. The order of series connection of the suppression circuit 122 is not limited to this.
以下、照明光通信装置100B(100C)の使用例を説明する。図126は、照明光通信装置100Bの使用例を示す図である。例えば、図126に示すように、照明光通信装置100Bは、道案内等に用いられる看板照明装置である。ユーザがスマートフォン等の可視光受信器で照明光通信装置100Bにより照射された光を撮影することで、当該可視光受信器は可視光信号を受信する。 Hereinafter, a usage example of the illumination optical communication device 100B (100C) will be described. FIG. 126 is a diagram showing a usage example of the illumination optical communication device 100B. For example, as shown in FIG. 126, the illumination optical communication device 100B is a signboard illumination device used for route guidance and the like. When the user photographs the light emitted by the illumination light communication device 100B with a visible light receiver such as a smartphone, the visible light receiver receives the visible light signal.
(実施の形態21)
実施の形態21では、電源電流にリップルがある場合であっても、リップルに起因する受信エラー率の劣化を抑制する照明光通信装置および通信モジュールについて説明する。
さらに、電源電流にリップルがある場合であっても、電流抑制回路の電流抑制による電力損失の増大を抑制する照明光通信装置および通信モジュールについて説明する。
(Embodiment 21)
In the 21st embodiment, the illumination optical communication device and the communication module that suppress the deterioration of the reception error rate due to the ripple even when the power supply current has ripples will be described.
Further, an illumination optical communication device and a communication module that suppress an increase in power loss due to current suppression of the current suppression circuit even when the power supply current has ripples will be described.
一般に、電源回路の出力電流には、商用電源周波数の倍の周波数のリップルが乗ることがよくある。また、リップルの大きさ(変動幅)は一定ではなく負荷の大きさに応じて変わる。 In general, the output current of a power supply circuit often has a ripple frequency that is twice the commercial power frequency. Moreover, the magnitude (fluctuation width) of the ripple is not constant and changes according to the magnitude of the load.
照明光通信装置の電源電流のリップルは、照明光の明るさの変動に現れる。明るさの変動は、可視光通信の受信エラーを起こし得るという課題がある。また、上記の電流抑制回路が電流設定値を超えないように光源を流れる電流を抑制するので、電源電流にリップルがあると、電流抑制による電力損失が増大し得るという問題もある。 The ripple of the power supply current of the illumination optical communication device appears in the fluctuation of the brightness of the illumination light. There is a problem that fluctuations in brightness can cause reception errors in visible light communication. Further, since the above-mentioned current suppression circuit suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed the current set value, there is a problem that the power loss due to the current suppression may increase if there is a ripple in the power supply current.
そこで、実施の形態21に係る前記照明光通信装置は、例えば、実施の形態1の照明光通信装置であって、前記光源を流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記電流抑制回路は、前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、前記電流検出部で検出した電流値に応じて前記基準値を決定する制御回路とを備え、前記基準値は、前記電流検出部で検出した電流値のリップルの最低値と最高値とにより定まる値に応じて決定される。最低値と最高値とにより定まる値は、例えば、最低値、最高値、平均値などでよい。基準値は、電流設定値が最低値と最高値とにより定まる値となるように決定される。 Therefore, the illumination optical communication device according to the 21st embodiment is, for example, the illumination optical communication device according to the 1st embodiment, which includes a current detection unit that detects a current flowing through the light source, and the current suppression circuit is a current suppression circuit. A reference source that outputs a variable reference value corresponding to the current set value, a transistor that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source based on the reference value, and the current detector. It is provided with a control circuit that determines the reference value according to the current value detected in the above, and the reference value is determined according to a value determined by the minimum value and the maximum value of the ripple of the current value detected by the current detection unit. Will be done. The value determined by the minimum value and the maximum value may be, for example, a minimum value, a maximum value, an average value, or the like. The reference value is determined so that the current set value is a value determined by the minimum value and the maximum value.
次に、実施の形態21に係る照明光通信装置の構成を説明する。 Next, the configuration of the illumination optical communication device according to the 21st embodiment will be described.
図127は、本実施の形態に係る照明光通信装置の構成例を示すブロック図である。図127に示す照明光通信装置は、図1Aまたは図30Aに示した照明光通信装置と比べて、制御回路6の代わりに制御回路6kを、信号発生回路SGの代わりに信号発生回路SGaを備える点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。 FIG. 127 is a block diagram showing a configuration example of the illumination optical communication device according to the present embodiment. The illumination optical communication device shown in FIG. 127 includes a control circuit 6k instead of the control circuit 6 and a signal generation circuit SGa instead of the signal generation circuit SG, as compared with the illumination optical communication device shown in FIG. 1A or FIG. 30A. The point is different. Hereinafter, the differences will be mainly described.
制御回路6kは、電流検出器で検出した電流値に応じて前記基準値を決定する。電流検出器は、例えば検出抵抗66である。電源電流は、検出抵抗66の電流抑制回路1側の端子の電位により検出される。制御回路6kは、電流検出器で検出した電流値から電源電流の一定期間におけるリップルの最高値および最低値を検出し、電流抑制回路1の電流設定値が最低値と最高値とにより定まる値(例えば最低値など)となるように基準値を決定する。 The control circuit 6k determines the reference value according to the current value detected by the current detector. The current detector is, for example, a detection resistor 66. The power supply current is detected by the potential of the terminal on the current suppression circuit 1 side of the detection resistor 66. The control circuit 6k detects the maximum and minimum values of ripple in a certain period of the power supply current from the current value detected by the current detector, and the current set value of the current suppression circuit 1 is determined by the minimum and maximum values ( For example, the reference value is determined so as to be the minimum value.
信号発生回路SGaは、後述する第1動作例〜第3動作例では信号発生回路SGと同等でよい。また、信号発生回路SGaは、後述する第4動作例〜第8動作例では、さらに、通信信号の5倍以上の周波数のPWM信号を生成し、当該PWM信号を通信信号のOFF期間に重畳させる。 The signal generation circuit SGa may be equivalent to the signal generation circuit SG in the first operation example to the third operation example described later. Further, in the fourth operation example to the eighth operation example described later, the signal generation circuit SGa further generates a PWM signal having a frequency five times or more that of the communication signal, and superimposes the PWM signal on the OFF period of the communication signal. ..
以下、実施の形態21における第1動作例〜第8動作例の動作例について説明する。 Hereinafter, operation examples of the first operation example to the eighth operation example in the twenty-first embodiment will be described.
(第1動作例)
次に、実施の形態21における第1の動作例について説明する。
(First operation example)
Next, a first operation example in the 21st embodiment will be described.
図128は、実施の形態21に係る照明光通信装置の第1の動作例を示す波形図である。同図上段は、電流検出器および制御回路6kにより検出された検出電流値を示す。検出電流値は、例えば商用電源周波数の2倍の周波数のリップルを有する。同図下段は、LED電流(負荷回路53を流れる電流)を示す。この例では、制御回路6kは、基準源4から可変の基準値を出力させるために、リップル電流の最低値に応じて基準源4の基準値を変更する制御を行う。具体的には、制御回路6kは、電流抑制回路1の電流設定値がリップル最低値となるように基準値を決定する。電流抑制回路1は、電流設定値(ここではリップル最低値)を超えないように、光源(LEDである負荷回路53)を流れる電流が抑制する。 FIG. 128 is a waveform diagram showing a first operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. The upper part of the figure shows the detected current value detected by the current detector and the control circuit 6k. The detected current value has a ripple frequency that is twice the commercial power frequency, for example. The lower part of the figure shows the LED current (current flowing through the load circuit 53). In this example, the control circuit 6k controls to change the reference value of the reference source 4 according to the minimum value of the ripple current in order to output a variable reference value from the reference source 4. Specifically, the control circuit 6k determines a reference value so that the current set value of the current suppression circuit 1 becomes the minimum ripple value. In the current suppression circuit 1, the current flowing through the light source (load circuit 53 which is an LED) is suppressed so as not to exceed the current set value (here, the minimum ripple value).
図128の下段のように第1の動作例によれば、細い実線および破線で示されるLED電流の変動部分、つまり、電流設定値(ここではリップル最低値)を超える部分が抑制される。こうすれば、通信信号により照明光を変調する全区間にわたって、LED電流を、同じ振幅の矩形波の集まりに整形することができる。これにより電源電流にリップルがあっても、照明光の変動を抑制し、受信装置での受信エラーの発生を抑制することができる。 According to the first operation example as shown in the lower part of FIG. 128, the fluctuation portion of the LED current shown by the thin solid line and the broken line, that is, the portion exceeding the current set value (here, the minimum ripple value) is suppressed. In this way, the LED current can be shaped into a collection of square waves having the same amplitude over the entire section in which the illumination light is modulated by the communication signal. As a result, even if there is a ripple in the power supply current, it is possible to suppress fluctuations in the illumination light and suppress the occurrence of reception errors in the receiving device.
(第2動作例)
つづいて、実施の形態21における第2の動作例について説明する。
(Second operation example)
Next, a second operation example according to the 21st embodiment will be described.
図129A、実施の形態21に係る照明光通信装置の第2の動作例を示す波形図である。同図下段は、LED電流(負荷回路53を流れる電流)を示す。この例では、制御回路6kは、リップル電流の最低値よりも大きく最高値よりも小さい所定値となるように基準値を決定する。 FIG. 129A is a waveform diagram showing a second operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. The lower part of the figure shows the LED current (current flowing through the load circuit 53). In this example, the control circuit 6k determines the reference value so that the predetermined value is larger than the minimum value of the ripple current and smaller than the maximum value.
第2の動作例によれば、細い実線および破線で示されるLED電流の部分、つまり、電流設定値(ここでは所定値)を超える部分が抑制される。図128でも図129Aでも細い実線および破線で示されるLED電流の部分は、電流抑制回路1で抑制され電力損失になる。図129Aは、図128と比べて、電流抑制回路1の抑制による電力損失を低減させることができる。また、電源電流にリップルがあっても、照明光の変動を抑制し、受信装置での受信エラーの発生を抑制することができる。 According to the second operation example, the portion of the LED current shown by the thin solid line and the broken line, that is, the portion exceeding the current set value (here, a predetermined value) is suppressed. In both FIGS. 128 and 129A, the portion of the LED current shown by the thin solid line and the broken line is suppressed by the current suppression circuit 1 and causes a power loss. FIG. 129A can reduce the power loss due to the suppression of the current suppression circuit 1 as compared with FIG. 128. Further, even if there is a ripple in the power supply current, it is possible to suppress fluctuations in the illumination light and suppress the occurrence of reception errors in the receiving device.
図129Bは、実施の形態21に係る照明光通信装置の第2の動作例を示す波形図である。同図は、図129Aの所定値を、具体的にリップル電流の平均値としている。 FIG. 129B is a waveform diagram showing a second operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. In the figure, the predetermined value of FIG. 129A is specifically used as the average value of the ripple current.
なお、図129Aの所定値は、平均値に限らない。図129AにLED電流が矩形波になる部分(細い実線および破線に対応する部分)の時間幅が、照明光通信の送信データとして意味のある部分(例えば通信ID)含む幅以上であればよい。 The predetermined value in FIG. 129A is not limited to the average value. In FIG. 129A, the time width of the portion where the LED current becomes a square wave (the portion corresponding to the thin solid line and the broken line) may be equal to or larger than the width including the portion meaningful as the transmission data of the illumination optical communication (for example, the communication ID).
(第3動作例)
図130は、実施の形態21に係る照明光通信装置の第3の動作例を示す波形図である。同図は、検出電流値と、電流設定値または基準値と、LED電流とを記している。電流設定値は、検出電流値と同じ値に設定される。つまり、制御回路6kは、電流設定値が検出電流値と同じ周期で変動する値になるように、基準値を設定する。
(Third operation example)
FIG. 130 is a waveform diagram showing a third operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. The figure shows a detected current value, a current set value or a reference value, and an LED current. The current set value is set to the same value as the detected current value. That is, the control circuit 6k sets the reference value so that the current set value fluctuates in the same cycle as the detected current value.
同図のLED電流は、矩形波のピークが検出電流値に応じて変動するけれども、破線枠内の拡大図のように各矩形波(各パルス)のオーバーシュート分のみが抑制される。そのため、電流抑制回路1での電力損失を最小化でき、かつ、通信信号により照明光を変調する全区間にわたって矩形波にできるため、受信装置の受信エラーを生じさせにくくすることができる。 In the LED current in the figure, although the peak of the square wave fluctuates according to the detected current value, only the overshoot of each square wave (each pulse) is suppressed as shown in the enlarged view in the broken line frame. Therefore, the power loss in the current suppression circuit 1 can be minimized, and the square wave can be formed over the entire section in which the illumination light is modulated by the communication signal, so that it is possible to reduce the occurrence of a reception error in the receiving device.
(第4動作例)
図131は、実施の形態21に係る照明光通信装置の第4の動作例を示す波形図である。同図において、電流設定値は、検出電流値と同じ周期で変動する同じ値である点は、第3動作例と同じである。
(Fourth operation example)
FIG. 131 is a waveform diagram showing a fourth operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. In the figure, the current set value is the same value that fluctuates in the same cycle as the detected current value, which is the same as the third operation example.
信号発生回路SGaは、通信信号の5倍以上の周波数のPWM信号を生成し、当該PWM信号を通信信号のローレベル区間に重畳する。 The signal generation circuit SGa generates a PWM signal having a frequency five times or more that of the communication signal, and superimposes the PWM signal on the low level section of the communication signal.
同図のオン区間は、通信信号のハイレベル区間に対応し、トランジスタ2はオン状態になっている。同図のオフ区間は、通信信号のローレベル区間に対応し、PWM信号が重畳される。同図の全てのオフ区間は、トランジスタ2がオフ状態になっているではなく、PWM信号によって高速スイッチングしている区間である。 The on section in the figure corresponds to the high level section of the communication signal, and the transistor 2 is in the on state. The off section in the figure corresponds to the low level section of the communication signal, and the PWM signal is superimposed. All the off sections in the figure are not the transistors 2 in the off state but the sections in which high-speed switching is performed by the PWM signal.
同図の破線部分の拡大図において、Ionは、オン区間におけるLED電流(ここでは電流設定値と同じ値)を示す。Ioff_maxは、オフ区間におけるLED電流の最大値を示す。Ioff_aveは、オフ区間におけるLED電流値の平均値を示し、(Ioff_max)×(PWM信号のオン・デューティ比)で表される。Ioff_minは、オフ区間におけるLED電流値の最小値(ここでは0)を示す。 In the enlarged view of the broken line portion in the figure, Ion indicates the LED current (here, the same value as the current set value) in the on section. If_max indicates the maximum value of the LED current in the off section. If_ave indicates the average value of the LED current values in the off section, and is represented by (Off_max) × (on-duty ratio of PWM signal). If_min indicates the minimum value (here, 0) of the LED current value in the off section.
平均値Ioff_aveは、(直前のIon)−(リップル最低値)、言い換えれば(電流設定値)−(リップル最低値)となるように設定される。つまり、IonとIoff_aveとの差分はどの矩形波でも一定になるように設定されている。これにより、通信信号のオン区間とオフ区間との明暗差が一定に保たれる。 The average value If_ave is set to be (immediately preceding Ion)-(minimum ripple value), in other words, (current set value)-(minimum ripple value). That is, the difference between Ion and If_ave is set to be constant for any square wave. As a result, the difference in brightness between the on section and the off section of the communication signal is kept constant.
以上のように、制御回路6kは、第3動作例と同様に、電流設定値が検出電流値と同じ値になるように基準源4の基準値を変更する制御を行う。 As described above, the control circuit 6k controls to change the reference value of the reference source 4 so that the current set value becomes the same value as the detected current value, as in the third operation example.
信号発生回路SGaは、オン区間とオフ区間との明暗差を一定化するために、オフ区間において電流平均値Ioff_ave=(直前のIon)−(リップル最低値)になるようにPWM信号を生成し、PWM信号を通信信号のオフ区間に重畳する。 The signal generation circuit SGa generates a PWM signal so that the current average value If_ave = (immediately before Ion)-(minimum ripple value) in the off section in order to make the difference in brightness between the on section and the off section constant. , The PWM signal is superimposed on the off section of the communication signal.
これにより、通信信号のオン区間の矩形波からオーバーシュートを抑制し、電流抑制回路1での電力損失を最小化することができる。リップルによりLED電流(I_on)が増加しても電流抑制回路1での電力損失の増大を抑制する。通信信号のオン区間とオフ区間との明暗差が一定になるので、受信装置の受信エラーを生じにくくさせることができる。 As a result, overshoot can be suppressed from the rectangular wave in the on section of the communication signal, and the power loss in the current suppression circuit 1 can be minimized. Even if the LED current (I_on) increases due to ripple, the increase in power loss in the current suppression circuit 1 is suppressed. Since the difference in brightness between the on section and the off section of the communication signal is constant, it is possible to reduce the occurrence of reception errors in the receiving device.
(第5動作例)
図132は、実施の形態21に係る照明光通信装置の第5の動作例を示す波形図である。同図に示す第5動作例は、第4動作例と比べて、LED電流(または電流設定値)が閾値以下のとき、通信信号による変調深度を抑制する点が異なる。以下異なる点を中心に説明する。変調深度は、ここではIon−Ioff_ave、または、オン区間とオフ区間における照明光の明暗の差をいうものとする。
(Fifth operation example)
FIG. 132 is a waveform diagram showing a fifth operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. The fifth operation example shown in the figure is different from the fourth operation example in that when the LED current (or current set value) is equal to or less than the threshold value, the modulation depth due to the communication signal is suppressed. The differences will be mainly described below. The modulation depth is referred to here as Ion-Off_ave, or the difference in brightness between the on-section and the off-section of the illumination light.
信号発生回路SGaは、同図の区間Aと区間Bとで変調深度を変更する、言い換えれば、区間Bにおいて変調深度を抑制する。区間Aは、電流設定値(またはLED電流)が閾値を超える区間である。区間Bは、電流設定値(またはLED電流)が閾値以下の区間である。 The signal generation circuit SGa changes the modulation depth between the section A and the section B in the figure, in other words, suppresses the modulation depth in the section B. The section A is a section in which the current set value (or LED current) exceeds the threshold value. The section B is a section in which the current set value (or LED current) is equal to or less than the threshold value.
区間Aにおいて信号発生回路SGaは、オフ区間において電流平均値Ioff_ave=(直前のIon)−(リップル最低値)になるようにPWM信号を生成する。また、区間Bにおいて信号発生回路SGaは、オフ区間において電流平均値Ioff_ave=(直前のIon)−(リップル最低値)−α1になるようにPWM信号を生成する、つまり、α1だけ変調深度を抑制する。α1は、0<α1<(リップル最低値)を満たせばよい。 In the section A, the signal generation circuit SGa generates a PWM signal so that the current average value If_ave = (immediately preceding Ion) − (lowest ripple value) in the off section. Further, in the section B, the signal generation circuit SGa generates a PWM signal so that the current average value If_ave = (immediately preceding Ion)-(minimum ripple value) -α1 in the off section, that is, the modulation depth is suppressed by α1. To do. α1 may satisfy 0 <α1 <(minimum ripple value).
第5動作例によれば、区間Bで変調深度を抑制することにより電流変化量を抑制することで、第4動作例よりも電力損失を低減することができる。 According to the fifth operation example, by suppressing the current change amount by suppressing the modulation depth in the section B, the power loss can be reduced as compared with the fourth operation example.
(第6動作例)
図133は、実施の形態21に係る照明光通信装置の第6の動作例を示す波形図である。同図は、図132に示した第5動作例と比べて、区間Bにおいて、通信信号による変調も高速スイッチングも行わない点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
(6th operation example)
FIG. 133 is a waveform diagram showing a sixth operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. The figure is different from the fifth operation example shown in FIG. 132 in that neither modulation by a communication signal nor high-speed switching is performed in the section B. Hereinafter, the differences will be mainly described.
区間Bにおいて信号発生回路SGは、通信信号の生成も、高速スイッチング用のPWM信号の生成もしない。言い換えれば、変調深度を0(ゼロ)に抑制している。 In the section B, the signal generation circuit SG does not generate a communication signal or a PWM signal for high-speed switching. In other words, the modulation depth is suppressed to 0 (zero).
この場合、区間Aは、照明光通信の送信データとして意味のある部分(例えば通信ID)含む時間以上であればよい。 In this case, the section A may be longer than or equal to the time including a meaningful portion (for example, communication ID) as the transmission data of the illumination optical communication.
第6動作例によれば、受信装置における受信エラーの発生を抑制しつつ、電流抑制回路1による損失をさらに抑制することができる。 According to the sixth operation example, the loss due to the current suppression circuit 1 can be further suppressed while suppressing the occurrence of a reception error in the receiving device.
(第7動作例)
図134は、実施の形態21に係る照明光通信装置の第7の動作例を示す波形図である。同図は、図132に示した第5動作例と比べて、変調深度が抑制される区間が、区間Bではなく区間Aになっている点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
(7th operation example)
FIG. 134 is a waveform diagram showing a seventh operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. The figure is different from the fifth operation example shown in FIG. 132 in that the section in which the modulation depth is suppressed is not the section B but the section A. Hereinafter, the differences will be mainly described.
区間Aでは信号発生回路SGaは、オフ区間において電流平均値Ioff_ave=(直前のIon)−(リップル最低値)−α1になるようにPWM信号を生成する。また、区間Bでは信号発生回路SGaは、オフ区間において電流平均値Ioff_ave=(直前のIon)−(リップル最低値)になるようにPWM信号を生成する。 In the section A, the signal generation circuit SGa generates a PWM signal so that the current average value If_ave = (immediately preceding Ion) − (minimum ripple value) −α1 in the off section. Further, in the section B, the signal generation circuit SGa generates a PWM signal so that the current average value If_ave = (immediately preceding Ion) − (lowest ripple value) in the off section.
第7動作例によれば、区間Bよりも電流変化の大きい区間Aで変調深度を抑制することにより、第5動作例と比べて、電流抑制回路1による損失をさらに抑制することができる。 According to the seventh operation example, by suppressing the modulation depth in the section A in which the current change is larger than that in the section B, the loss due to the current suppression circuit 1 can be further suppressed as compared with the fifth operation example.
(第8動作例)
図135は、実施の形態21に係る照明光通信装置の第8の動作例を示す波形図である。同図は、図134に示した第6動作例と比べて、区間Aにおいて、通信信号による変調も高速スイッチングも行わない点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
(8th operation example)
FIG. 135 is a waveform diagram showing an eighth operation example of the illumination optical communication device according to the twenty-first embodiment. The figure is different from the sixth operation example shown in FIG. 134 in that neither modulation by the communication signal nor high-speed switching is performed in the section A. Hereinafter, the differences will be mainly described.
区間Aにおいて信号発生回路SGは、通信信号の生成も、高速スイッチング用のPWM信号の生成もしない。言い換えれば、変調深度を0(ゼロ)に抑制している。 In section A, the signal generation circuit SG does not generate a communication signal or a PWM signal for high-speed switching. In other words, the modulation depth is suppressed to 0 (zero).
この場合、区間Bは、照明光通信の送信データとして意味のある部分(例えば通信ID)含む時間以上であればよい。 In this case, the section B may be longer than or equal to the time including a meaningful portion (for example, communication ID) as the transmission data of the illumination optical communication.
第8動作例によれば、受信装置における受信エラーの発生を抑制しつつ、電流抑制回路1による損失をさらに抑制することができる。 According to the eighth operation example, it is possible to further suppress the loss due to the current suppression circuit 1 while suppressing the occurrence of a reception error in the receiving device.
(実施の形態22)
実施の形態22では、照明光通信装置を構成する電流抑制回路1または兼用制御回路1bの基準電源が不適当な値となり過大な電力損を生じる恐れがある場合、その事態を簡単な方法で速やかに検出して保護モードへ移行し、信頼性の高い照明光通信装置について説明する。
(Embodiment 22)
In the 22nd embodiment, when the reference power supply of the current suppression circuit 1 or the combined control circuit 1b constituting the illumination optical communication device becomes an inappropriate value and there is a risk of causing an excessive power loss, the situation can be promptly dealt with by a simple method. The highly reliable illumination optical communication device that detects and shifts to the protection mode will be described.
図136は、実施の形態22の前提となる変調回路70bの構成例を示す図である。この変調回路70bは、例えば実施の形態7の図50Aに示した兼用制御回路1bの具体的な一例であり、照明光通信装置または通信モジュール10の一部である。図136は、変調回路70bに通電している期間のみ、当該変調回路70bに印加される電圧を基準電源に帰還することによって間接的に最適な電流設定値を得る事例を示している。図136で、MOSFETn71、ソース抵抗n72は定電流の主回路を構成し、ソース抵抗n72の電圧降下は抵抗n76を介して演算増幅器n73のマイナス端子に入力される。当該演算増幅器n73のプラス端子にはコンデンサn80と抵抗n81の並列回路が接続されるとともに、抵抗n82、MOSFETn83を介して当該コンデンサn80に電荷が蓄積される。なお通信信号(例えばID信号)は、インバータn86、抵抗n77を介して演算増幅器n73のマイナス端子に入力され、MOSFETn71を断続するとともに、抵抗n84を介してMOSFETn83をON−OFFする。これによって通信信号がONの期間でMOSFETn71とMOSFETn83はともにONとなり、変調回路70bの通電期間に生じるMOSFETn71と抵抗n72の電圧降下でコンデンサn80が充電される。抵抗n78、抵抗n85は夫々ゲート抵抗、抵抗n81は放電抵抗、コンデンサn79はスピードアップコンデンサである。 FIG. 136 is a diagram showing a configuration example of the modulation circuit 70b which is the premise of the 22nd embodiment. The modulation circuit 70b is, for example, a specific example of the combined control circuit 1b shown in FIG. 50A of the seventh embodiment, and is a part of an illumination optical communication device or a communication module 10. FIG. 136 shows an example in which the optimum current setting value is indirectly obtained by returning the voltage applied to the modulation circuit 70b to the reference power source only during the period when the modulation circuit 70b is energized. In FIG. 136, the MOSFET n71 and the source resistor n72 form a constant current main circuit, and the voltage drop of the source resistor n72 is input to the negative terminal of the operational amplifier n73 via the resistor n76. A parallel circuit of the capacitor n80 and the resistor n81 is connected to the positive terminal of the operational amplifier n73, and an electric charge is accumulated in the capacitor n80 via the resistor n82 and the MOSFET n83. The communication signal (for example, ID signal) is input to the negative terminal of the operational amplifier n73 via the inverter n86 and the resistor n77, and the MOSFET n71 is interrupted and the MOSFET n83 is turned on and off via the resistor n84. As a result, both the MOSFET n71 and the MOSFET n83 are turned ON during the period when the communication signal is ON, and the capacitor n80 is charged by the voltage drop of the MOSFET n71 and the resistor n72 that occurs during the energization period of the modulation circuit 70b. The resistor n78 and the resistor n85 are gate resistors, the resistor n81 is a discharge resistor, and the capacitor n79 is a speed-up capacitor.
図136で示したような基準電源を自らの電圧降下を利用して生成する方式においては、図8で示したような、定電流設定値が小さいことによる回路損失の極端な増大は起こりにくい。LED電流の平均値はLED電源にて概ね一定に制御されているので、変調回路70b損失が大きいということはその電圧降下が大きいことを意味するが、電圧降下が大きくなろうとすると基準電源が上昇して当該電圧降下を減少させるフィードバックが機能するためである。また図12に示したような、ON−Dutyが極端に小さい場合の損失増大も考えにくい。何故なら対象とする通信信号は4PPMで、平均ON−Dutyは75%であり、局部的に変動があったとしても過渡的であるため、平均の電力損に大きく影響することはない。 In the method of generating the reference power supply as shown in FIG. 136 by utilizing its own voltage drop, an extreme increase in circuit loss due to a small constant current set value as shown in FIG. 8 is unlikely to occur. Since the average value of the LED current is controlled to be almost constant by the LED power supply, a large loss of the modulation circuit 70b means that the voltage drop is large, but the reference power supply rises when the voltage drop is large. This is because the feedback that reduces the voltage drop works. Further, as shown in FIG. 12, it is unlikely that the loss will increase when the ON-duty is extremely small. This is because the target communication signal is 4PPM, the average ON-Duty is 75%, and even if there is a local fluctuation, it is transient, so that the average power loss is not significantly affected.
しかしながら、極端な場合としてコンデンサn80に基準電位を生成するための回路部が遮断されたり、或いはコンデンサn80や抵抗n81が短絡するなどの故障時、定電流主回路の損失が増大して過熱するような事態が考えられる。 However, in an extreme case, when the circuit part for generating the reference potential is cut off in the capacitor n80 or the capacitor n80 or the resistor n81 is short-circuited, the loss of the constant current main circuit increases and overheats. The situation is conceivable.
このような事態を解決するために、実施の形態22における照明光通信装置は、前記光源および前記電流抑制回路を流れる電流が所定量を超えたかどうかを検知する検出回路を備え、前記電流が所定量を超えたことを検知すると、前記電流を抑制するよう前記電流抑制回路を制御する。 In order to solve such a situation, the illumination optical communication device according to the 22nd embodiment includes the light source and a detection circuit for detecting whether or not the current flowing through the current suppression circuit exceeds a predetermined amount, and the current is present. When it is detected that the amount exceeds the fixed amount, the current suppression circuit is controlled so as to suppress the current.
また、実施の形態22における照明光通信装置は、電源回路と、平滑回路及び負荷回路と、断続スイッチと、これら負荷回路及び断続スイッチと直列に設けた変調回路70bと、当該変調回路70bの両端電圧を利用して定電流値を生成するフィードバック回路で構成されるとともに、当該変調回路70bと並列に設けられ上記断続スイッチがONしている期間の電圧降下を検出する検出回路と、当該検出回路の出力を判別して保護モードに移行させる保護回路を備える構成としてもよい。上記の検出回路は過電力検出回路あるいは過電圧検出回路でよい。 Further, the illumination optical communication device according to the 22nd embodiment includes a power supply circuit, a smoothing circuit, a load circuit, an intermittent switch, a modulation circuit 70b provided in series with the load circuit and the intermittent switch, and both ends of the modulation circuit 70b. It is composed of a feedback circuit that generates a constant current value using voltage, and is provided in parallel with the modulation circuit 70b to detect a voltage drop during the period when the intermittent switch is ON, and the detection circuit. A configuration may be provided in which a protection circuit for determining the output of the above and shifting to the protection mode is provided. The above detection circuit may be an overpower detection circuit or an overvoltage detection circuit.
この照明光通信装置における上記検出回路は、断続スイッチがOFFの期間に印加する電圧を分圧する分圧抵抗と、その分圧電圧をクランプする手段と、これら分圧抵抗を介して充電される積分コンデンサと、断続スイッチがONの期間に上記積分コンデンサの電荷を、当該断続スイッチを含む変調回路70bへ放電するダイオード及び放電抵抗からなる放電回路と、上記積分コンデンサの電圧値を判別するコンパレータ及び閾値電圧源で構成されることが好ましい。 The detection circuit in this illumination optical communication device includes a voltage dividing resistor that divides the voltage applied during the period when the intermittent switch is OFF, a means for clamping the voltage dividing voltage, and an integral that is charged through these voltage dividing resistors. A discharge circuit consisting of a capacitor, a diode that discharges the charge of the integrating capacitor to the modulation circuit 70b including the intermittent switch while the intermittent switch is ON, and a discharge resistor, and a comparator and a threshold for discriminating the voltage value of the integrating capacitor. It is preferably composed of a voltage source.
上記検出回路において、分圧抵抗およびクランプ手段に代えて、制御電源か上記コンデンサを充電することも好ましい。 In the detection circuit, it is also preferable to charge the control power supply or the capacitor instead of the voltage dividing resistor and the clamping means.
この照明光通信装置における検出回路は、上記積分コンデンサに対して第2の充電経路を有し、この第2の充電経路は上記放電回路にツェナーダイオートを設けて構成されることも好ましい。 It is also preferable that the detection circuit in this illumination optical communication device has a second charging path with respect to the integrating capacitor, and the second charging path is configured by providing a Zener die auto in the discharging circuit.
この照明光通信装置における検出回路は、放電回路にツェナーダイオードを設けて構成される第2の充電経路の積分コンデンサを有し、前記第1の積分コンデンサの電位とワイヤードORで接続され、第2の積分コンデンサ<<第1の積分コンデンサに設定されることも好ましい。 The detection circuit in this illumination optical communication device has an integrating capacitor of a second charging path configured by providing a Zener diode in the discharge circuit, is connected to the potential of the first integrating capacitor by a wired OR, and has a second. It is also preferable that the integrating capacitor << is set to the first integrating capacitor.
この照明光通信装置における検出回路の出力(コンパレータ出力)がHighとなった場合、その状態を保持するラッチ回路と、当該ラッチ回路の出力で変調回路70bを短絡する短絡スイッチを有することも好ましい。 When the output (comparator output) of the detection circuit in this illumination optical communication device becomes High, it is also preferable to have a latch circuit that holds that state and a short-circuit switch that short-circuits the modulation circuit 70b at the output of the latch circuit.
次に、実施の形態22の照明光通信装置を図137に基づいて説明する。この照明光通信装置は図1、図50Aなどに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、LEDである負荷回路53と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路70bを前提として、当該変調回路70bと並列に過電力検出回路90aを設けて構成される。 Next, the illumination optical communication device of the 22nd embodiment will be described with reference to FIG. 137. As shown in FIGS. 1 and 50A, this illumination optical communication device is intermittent with a power supply circuit 52a having a function of constantizing the output, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, and a load circuit 53 which is an LED. Assuming that the modulation circuit 70b has a function and is composed of a constant current circuit, an overpower detection circuit 90a is provided in parallel with the modulation circuit 70b.
過電力検出回路90aは、P型MOSFETn90と、そのゲート保護抵抗n91と、当該P型MOSFETn90のゲート端子と回路グランド間に設けたN型MOSFETn92と、そのゲート保護抵抗n93、ゲート抵抗n94で構成されたスイッチ回路を有し、上記P型MOSFETn90のドレイン端子と回路グランド間に設けられるダイオードn95、抵抗n96、コンデンサn97及びその放電抵抗n98からなる積分回路と、コンデンサn97の電位が所定の値に達したことを判別するコンパレータn100及びその閾値電源n99によって構成されている。上記スイッチ回路は通信信号によって駆動され、通信信号がHighの期間にP型MOSFETn90がONして、変調用の断続スイッチ(MOSFETn71)が通電状態における当該ドレイン電圧がダイオードn95のアノード側に印加される。その印加電圧は抵抗n96を介してコンデンサn97を充電し、この電位が基準電源n99の閾値以上となるとコンパレータn100の出力がHighとなる。なお抵抗n98は放電抵抗である。 The overpower detection circuit 90a is composed of a P-type MOSFET n90, its gate protection resistor n91, an N-type MOSFET n92 provided between the gate terminal of the P-type MOSFET n90 and the circuit ground, its gate protection resistor n93, and its gate resistance n94. The integrator circuit including the diode n95, the resistor n96, the capacitor n97 and its discharge resistor n98 provided between the drain terminal of the P-type MOSFET n90 and the circuit ground, and the potential of the capacitor n97 reach a predetermined value. It is composed of a comparator n100 and a threshold power supply n99 thereof for determining the result. The switch circuit is driven by a communication signal, the P-type MOSFET n90 is turned on during the period when the communication signal is high, and the drain voltage is applied to the anode side of the diode n95 while the intermittent switch (MOSFET n71) for modulation is energized. .. The applied voltage charges the capacitor n97 via the resistor n96, and when this potential becomes equal to or higher than the threshold value of the reference power supply n99, the output of the comparator n100 becomes High. The resistor n98 is a discharge resistance.
変調回路70bの主回路(MOSFETn71と抵抗n72)を流れる電流の平均値は、電源回路52aの定電流制御機能によって概ね一定であるため、この主回路の通電中の電圧降下は電力損と比例する。従ってこの電圧降下が過大な状態を検出する事は、過電力を検出することになる。 Since the average value of the current flowing through the main circuit (MOSFET n71 and resistor n72) of the modulation circuit 70b is substantially constant due to the constant current control function of the power supply circuit 52a, the voltage drop during energization of this main circuit is proportional to the power loss. .. Therefore, detecting a state in which this voltage drop is excessive means detecting overpower.
図138は、正常動作時の各部波形を示している。反転した通信信号(a)がHighの期間は、定電流主回路を構成するMOSFETn71がONとなりLED電流(b)が流れる。その結果、通電期間中にMOSFETn71と抵抗n72の両端に生じる電圧降下は(c)のようになる。LED電流(b)と電圧降下(c)の積が(d)に示した電力損となる。これらは抵抗n96とコンデンサn97で積分され、コンデンサn97に略直流の検出電位が生成されるが、基準電源n99の閾値に達せず、コンパレータ出力はLowを維持する。 FIG. 138 shows the waveforms of each part during normal operation. During the period when the inverted communication signal (a) is High, the MOSFET n71 constituting the constant current main circuit is turned on and the LED current (b) flows. As a result, the voltage drop that occurs across the MOSFET n71 and the resistor n72 during the energization period is as shown in (c). The product of the LED current (b) and the voltage drop (c) is the power loss shown in (d). These are integrated by the resistor n96 and the capacitor n97, and a detection potential of substantially DC is generated in the capacitor n97, but the threshold value of the reference power supply n99 is not reached, and the comparator output maintains Low.
図139は、何らかの理由で変調回路70bの演算増幅器プラス端子に正常な基準電源が生成されず、変調回路70bの損失が過大となった場合の各部波形を示している。反転した通信信号(a)がHighの期間、定電流主回路を構成するMOSFETn71がONとなりLED電流(b)が流れるが、通電期間中にMOSFETn71と抵抗n72の両端に生じる電圧波形は(c)で示すように正常時より大きな値となる。従って(d)に示すように定電流主回路の電力損は大きくなり、コンデンサn97に生成される検出電圧も上昇して基準電源n99の閾値を超え、コンパレータ出力はHighとなる。 FIG. 139 shows the waveforms of each part when a normal reference power supply is not generated at the operational amplifier plus terminal of the modulation circuit 70b for some reason and the loss of the modulation circuit 70b becomes excessive. While the inverted communication signal (a) is High, the MOSFET n71 constituting the constant current main circuit is turned on and the LED current (b) flows, but the voltage waveform generated across the MOSFET n71 and the resistor n72 during the energization period is (c). As shown by, the value is larger than the normal value. Therefore, as shown in (d), the power loss of the constant current main circuit becomes large, the detection voltage generated in the capacitor n97 also rises and exceeds the threshold value of the reference power supply n99, and the comparator output becomes High.
図140は、LED負荷が異なる6機種における主回路損失と過電力の検出レベルとを示す図である。負荷容量の異なる6種類のLED負荷を用いて、通信信号による正常な変調を行った場合の変調回路70bの損失を機種毎に測定した結果である。何れにおいても抵抗n81を調整して、LED電流波形が概ね矩形波を維持できる範囲で回路損失が最小となる最適動作点に設定している。主回路損失の大きさはLED電流値に比例している。夫々の機種で最適動作点となる抵抗n81の値から徐々に抵抗値を下げていくと、主回路損失は増加して何れ上記検出電圧(コンデンサn97)が上昇して基準電源n99の閾値に達してコンパレータn100の出力がHighとなって電力保護動作に移行する。本実施例では、電力保護動作点は機種の違いに拠らずほぼ一定値となる。 FIG. 140 is a diagram showing main circuit loss and overpower detection levels in six models having different LED loads. This is the result of measuring the loss of the modulation circuit 70b for each model when normal modulation is performed by the communication signal using six types of LED loads having different load capacities. In either case, the resistor n81 is adjusted to set the optimum operating point at which the circuit loss is minimized within the range in which the LED current waveform can generally maintain a rectangular wave. The magnitude of the main circuit loss is proportional to the LED current value. When the resistance value is gradually lowered from the value of the resistor n81, which is the optimum operating point for each model, the main circuit loss increases and the detection voltage (capacitor n97) eventually rises to reach the threshold value of the reference power supply n99. Then, the output of the comparator n100 becomes High, and the operation shifts to the power protection operation. In this embodiment, the power protection operating point is a substantially constant value regardless of the model.
(実施の形態23)
実施の形態23の照明光通信装置を図141に基づいて説明する。この照明光通信装置も図1、図50Aなどに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、LEDである負荷回路53と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路70bを前提として、当該変調回路70bと並列に過電力検出回路90bを設けて構成される。
(Embodiment 23)
The illumination optical communication device of the 23rd embodiment will be described with reference to FIG. 141. As shown in FIGS. 1 and 50A, this illumination optical communication device also has a power supply circuit 52a having a function of making the output constant current, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, and a load circuit 53 which is an LED. Assuming that the modulation circuit 70b has a function and is composed of a constant current circuit, an overpower detection circuit 90b is provided in parallel with the modulation circuit 70b.
過電力検出回路90bは、抵抗n101、抵抗n103、コンデンサn97で構成した積分回路と、これら抵抗n101とn103の接続点の電位を一定値にクランプするツェナーダイオードn102と、変調回路70bのMOSFETn71及び抵抗n72を介して上記コンデンサの電荷を放電するためのダイオードn105、抵抗n104からなる放電回路と、コンデンサn97の電位が所定の値に達したことを判別するコンパレータn100及びその閾値電源n99によって構成されている。コンデンサn97の電位が基準電源n99の閾値以上となるとコンパレータn100の出力がHighとなる。なお抵抗n98は放電抵抗である。 The overpower detection circuit 90b includes an integrator circuit composed of a resistor n101, a resistor n103, and a capacitor n97, a Zener diode n102 that clamps the potential at the connection point between the resistors n101 and n103 to a constant value, and a MOSFET n71 and a resistor of the modulation circuit 70b. It is composed of a discharge circuit including a diode n105 and a resistor n104 for discharging the electric charge of the capacitor via n72, a comparator n100 for determining that the potential of the capacitor n97 has reached a predetermined value, and a threshold power supply n99 thereof. There is. When the potential of the capacitor n97 becomes equal to or higher than the threshold value of the reference power supply n99, the output of the comparator n100 becomes High. The resistor n98 is a discharge resistance.
本実施例においては、コンデンサn97を充電する充電回路は、主に変調回路70bのMOSFETn71がOFFしている期間の印加電圧である。この印加電圧は、対象となるLED負荷やその電源特性によって大きく異なるが、ツェナーダイオードn102のクランプ作用によって機種による差異をなくすことができる。すなわち対象となる複数機種のうち、最も印加電圧が小さい機種の電圧以下にクランプすることで、充電電圧の差異が無視できる。 In this embodiment, the charging circuit for charging the capacitor n97 is mainly the applied voltage during the period when the MOSFET n71 of the modulation circuit 70b is OFF. This applied voltage greatly differs depending on the target LED load and its power supply characteristics, but the difference depending on the model can be eliminated by the clamping action of the Zener diode n102. That is, the difference in charging voltage can be ignored by clamping the voltage of the model having the smallest applied voltage among the plurality of target models.
コンデンサn97に充電された電荷はダイオードn105、抵抗n104を介して、変調回路70bのMOSFETn71及び抵抗n72を介してMOSFETn71がONの期間に放電されるが、その放電量は当該ON期間の電圧降下に依存する。この電圧降下が大きいとコンデンサn97の電荷は放電しにくく、充電量が一定であればコンデンサn97の電位は上昇する。電圧降下が大きいことは電力損も大きいので過電力を検出することができる。 The electric charge charged in the capacitor n97 is discharged via the diode n105 and the resistor n104 via the MOSFET n71 and the resistor n72 of the modulation circuit 70b during the ON period, and the discharge amount is a voltage drop during the ON period. Dependent. If this voltage drop is large, the charge of the capacitor n97 is difficult to discharge, and if the charge amount is constant, the potential of the capacitor n97 rises. If the voltage drop is large, the power loss is also large, so that overpower can be detected.
図142は、正常動作時の各部波形を示している。反転した通信信号(a)がHighの期間は、定電流主回路を構成するMOSFETn71がONとなりLED電流(b)が流れる。その結果、通電期間中にMOSFETn71と抵抗n72の両端に生じる電圧降下は(c)のようになる。LED電流(b)と電圧降下(c)の積が(d)に示した電力損となる。コンデンサn97はクランプされた充電電圧で充電されるので、充電カーブは(e)に示すとおり毎サイクル同じとなるが、放電カーブは(c)或いは(d)の波形に依存する。すなわち主回路の電圧降下が大きい期間では放電しにくく、小さい期間では放電しやすい。正常動作時はこれら充電と放電のバランスがとれてコンデンサn97の電位は基準電源n99の閾値に達せず、コンパレータ出力はLowを維持する。 FIG. 142 shows the waveforms of each part during normal operation. During the period when the inverted communication signal (a) is High, the MOSFET n71 constituting the constant current main circuit is turned on and the LED current (b) flows. As a result, the voltage drop that occurs across the MOSFET n71 and the resistor n72 during the energization period is as shown in (c). The product of the LED current (b) and the voltage drop (c) is the power loss shown in (d). Since the capacitor n97 is charged with the clamped charging voltage, the charging curve is the same every cycle as shown in (e), but the discharge curve depends on the waveform of (c) or (d). That is, it is difficult to discharge when the voltage drop of the main circuit is large, and it is easy to discharge when the voltage drop of the main circuit is small. During normal operation, these charging and discharging are balanced, the potential of the capacitor n97 does not reach the threshold value of the reference power supply n99, and the comparator output maintains Low.
図143は、何らかの理由で変調回路70bの演算増幅器プラス端子に正常な基準電源が生成されず、変調回路70bの損失が過大となった場合の各部波形を示している。反転した通信信号(a)がHighの期間、定電流主回路を構成するMOSFETn71がONとなりLED電流(b)が流れるが、通電期間中にMOSFETn71と抵抗n72の両端に生じる電圧波形は(c)で示すように正常時より大きな値となる。従って(d)に示すように定電流主回路の電力損は大きくなり、コンデンサn97の放電が難しくなり、その結果コンデンサn97の電位が上昇して基準電源n99の閾値を超え、コンパレータ出力はHighとなる。 FIG. 143 shows the waveforms of each part when a normal reference power supply is not generated at the operational amplifier plus terminal of the modulation circuit 70b for some reason and the loss of the modulation circuit 70b becomes excessive. While the inverted communication signal (a) is High, the MOSFET n71 constituting the constant current main circuit is turned on and the LED current (b) flows, but the voltage waveform generated across the MOSFET n71 and the resistor n72 during the energization period is (c). As shown by, the value is larger than the normal value. Therefore, as shown in (d), the power loss of the constant current main circuit becomes large, and it becomes difficult to discharge the capacitor n97. As a result, the potential of the capacitor n97 rises and exceeds the threshold value of the reference power supply n99, and the comparator output becomes High. Become.
図144は、負荷容量のことなる6種類のLED負荷を用いて、通信信号による正常な変調を行った場合の変調回路70bの損失を機種毎に測定した結果である。何れにおいても抵抗n81を調整して、LED電流波形が概ね矩形波を維持できる範囲で回路損失が最小となる最適動作点に設定している。主回路損失の大きさはLED電流値に比例している。夫々の機種で最適動作点となる抵抗n81の値から徐々に抵抗値を下げていくと、主回路損失は増加して何れ上記検出電圧(コンデンサn97)が上昇して基準電源n99の閾値に達してコンパレータn100の出力がHighとなって電力保護動作に移行する。本実施例によれば電力保護動作点は機種によって異なり、正常動作時の主回路損失にほぼ比例した値が得られる。 FIG. 144 is a result of measuring the loss of the modulation circuit 70b when normal modulation is performed by the communication signal using six types of LED loads having different load capacities for each model. In either case, the resistor n81 is adjusted to set the optimum operating point at which the circuit loss is minimized within the range in which the LED current waveform can generally maintain a rectangular wave. The magnitude of the main circuit loss is proportional to the LED current value. When the resistance value is gradually lowered from the value of the resistor n81, which is the optimum operating point for each model, the main circuit loss increases and the detection voltage (capacitor n97) eventually rises to reach the threshold value of the reference power supply n99. Then, the output of the comparator n100 becomes High, and the operation shifts to the power protection operation. According to this embodiment, the power protection operating point differs depending on the model, and a value substantially proportional to the main circuit loss during normal operation can be obtained.
この特性は、複数機種を対象にして同一の変調器が用いられる場合に有効である。即ち正常動作時の主回路損失に応じて電力保護動作点が決まるので、特定の機種で検出の余裕度が小さくなったりまた大きくなったりする不都合を緩和することができる。 This characteristic is effective when the same modulator is used for a plurality of models. That is, since the power protection operating point is determined according to the main circuit loss during normal operation, it is possible to alleviate the inconvenience that the detection margin becomes small or large in a specific model.
(実施の形態24)
実施の形態24の照明光通信装置を図145図145に基づいて説明する。この照明光通信装置も図1、図50Aなどに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路70bを前提として、当該変調回路70bと並列に過電力検出回路90cを設けて構成される。
(Embodiment 24)
The illumination optical communication device of the 24th embodiment will be described with reference to FIGS. 145 and 145. As shown in FIGS. 1 and 50A, this illumination optical communication device also has a power supply circuit 52a having a function of constantizing the output, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, and an intermittent function. On the premise of a modulation circuit 70b composed of a constant current circuit, an overpower detection circuit 90c is provided in parallel with the modulation circuit 70b.
過電力検出回路90cは、制御電源から抵抗n101を介してコンデンサn97を充電するように積分回路を構成し、変調回路70bのMOSFETn71及び抵抗n72を介して上記コンデンサの電荷を放電するためのダイオードn105、抵抗n104からなる放電回路と、コンデンサn97の電位が所定の値に達したことを判別するコンパレータn100及びその閾値電源n99によって構成されている。コンデンサn97の電位が基準電源n99の閾値以上となるとコンパレータn100の出力がHighとなる。なお抵抗n98は放電抵抗である。 The overpower detection circuit 90c constitutes an integrator circuit so as to charge the capacitor n97 from the control power supply via the resistor n101, and discharges the electric charge of the capacitor through the MOSFET n71 and the resistor n72 of the modulation circuit 70b. It is composed of a discharge circuit including a resistor n104, a comparator n100 for determining that the potential of the capacitor n97 has reached a predetermined value, and a threshold power supply n99 thereof. When the potential of the capacitor n97 becomes equal to or higher than the threshold value of the reference power supply n99, the output of the comparator n100 becomes High. The resistor n98 is a discharge resistance.
本実施例においては、コンデンサn97の充電は制御電源電圧から抵抗n101を介して行われるため、回路構成が簡略化できる。主な動作や特徴は実施例2と同様である。実施例2と比較して、放電中も充電電力が発生するため、多少制御回路電力が増加する。 In this embodiment, since the capacitor n97 is charged from the control power supply voltage via the resistor n101, the circuit configuration can be simplified. The main operations and features are the same as those in the second embodiment. Compared with the second embodiment, the charging power is generated even during discharging, so that the control circuit power increases to some extent.
(実施の形態25)
実施の形態25の照明光通信装置を図146に基づいて説明する。この照明光通信装置も図1、図50Aなどに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路70bを前提として、当該変調回路70bと並列に過電力検出回路90dを設けて構成される。
(Embodiment 25)
The illumination optical communication device of the 25th embodiment will be described with reference to FIG. 146. As shown in FIGS. 1 and 50A, this illumination optical communication device also has a power supply circuit 52a having a function of constantizing the output, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, and an intermittent function. On the premise of a modulation circuit 70b composed of a constant current circuit, an overpower detection circuit 90d is provided in parallel with the modulation circuit 70b.
過電力検出回路90dは、実施の形態23を示した図141と殆ど同じであるが、図141における放電回路のダイオードn105をツェナーダイオードn106に置き換えて構成される。充放電の動作も同様であるが、殆ど同じ構成で過電力保護に加えて過電圧保護の機能を付加することができる。過電力保護の主目的は素子の過熱防止であり、熱時定数は比較的大きいので検出応答時間に瞬時性は求められないが、変調回路70bのMOSFETn71に過電圧が印加された場合、破壊電圧に達する前に速やかな検出保護が要求される。本発明におけるコンデンサn97の放電時定数は、充電時定数に対して十分に小さい値に設定されるので、当該放電回路に適切な値のツェナーダイオードを用いればツェナー電圧を超えてコンデンサn97を充電する時定数は小さいので、過電圧に対する応答性が得られる。 The overpower detection circuit 90d is almost the same as FIG. 141 showing the 23rd embodiment, but is configured by replacing the diode n105 of the discharge circuit in FIG. 141 with a Zener diode n106. The charge / discharge operation is the same, but an overvoltage protection function can be added in addition to the overpower protection with almost the same configuration. The main purpose of overpower protection is to prevent overheating of the device, and since the thermal time constant is relatively large, instantaneousness is not required for the detection response time, but when an overvoltage is applied to the MOSFETn71 of the modulation circuit 70b, the breakdown voltage becomes Prompt detection protection is required before reaching. Since the discharge time constant of the capacitor n97 in the present invention is set to a value sufficiently smaller than the charge time constant, if a Zener diode having an appropriate value is used for the discharge circuit, the capacitor n97 is charged in excess of the Zener voltage. Since the time constant is small, responsiveness to overvoltage can be obtained.
(実施の形態26)
実施の形態26の照明光通信装置を図147に基づいて説明する。この照明光通信装置も図1、図50Aに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路70bを前提として、当該変調回路70bと並列に過電力検出回路90eを設けて構成される。
(Embodiment 26)
The illumination optical communication device of the 26th embodiment will be described with reference to FIG. 147. As shown in FIGS. 1 and 50A, this illumination optical communication device also has a power supply circuit 52a having a function of constantizing the output, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, and an intermittent function. On the premise of a modulation circuit 70b composed of a constant current circuit, an overpower detection circuit 90e is provided in parallel with the modulation circuit 70b.
過電力検出回路90eは、実施の形態23と実施の形態26を組合せた形で構成される。抵抗n101、抵抗n103を介してコンデンサn97を充電する第1の積分回路と、抵抗n101と抵抗n102の接続点電位をクランプするツェナーダイオードn102と、抵抗n104、ツェナーダイオードn106を介してコンデンサn108を充電する第2の積分回路と、上記コンデンサn97からコンデンサn108に向けて接続されるダイオードn107と、コンデンサn108の電位が所定の値に達したことを判別するコンパレータn100及びその閾値電源n99によって構成されている。コンデンサn108の電位が基準電源n99の閾値以上となるとコンパレータn100の出力がHighとなる。なお抵抗n98は放電抵抗である。また第1の積分回路時定数に対して第2の積分回路の時定数は十分に小さくなるように設定される。 The overpower detection circuit 90e is configured by combining the 23rd embodiment and the 26th embodiment. The first integrating circuit that charges the capacitor n97 via the resistor n101 and the resistor n103, the Zener diode n102 that clamps the connection point potential between the resistor n101 and the resistor n102, and the capacitor n108 are charged via the resistor n104 and the Zener diode n106. It is composed of a second integrating circuit, a diode n107 connected from the capacitor n97 toward the capacitor n108, a comparator n100 for determining that the potential of the capacitor n108 has reached a predetermined value, and a threshold power supply n99 thereof. There is. When the potential of the capacitor n108 becomes equal to or higher than the threshold value of the reference power supply n99, the output of the comparator n100 becomes High. The resistor n98 is a discharge resistance. Further, the time constant of the second integrator circuit is set to be sufficiently smaller than the time constant of the first integrator circuit.
上記第1の積分回路の動作は、実施の形態23の場合と同様である。またコンデンサn97の放電回路はダイオードn107、ツェナーダイオードn106、抵抗n104で構成され、これも実施の形態23の場合と同様である。従って上記第2の積分回路の充電経路は、上記のコンデンサn97の放電経路と共用している。 The operation of the first integrator circuit is the same as that of the 23rd embodiment. The discharge circuit of the capacitor n97 is composed of a diode n107, a Zener diode n106, and a resistor n104, which is also the same as in the case of the 23rd embodiment. Therefore, the charging path of the second integrating circuit is shared with the discharging path of the capacitor n97.
コンデンサn108の容量値を非常に小さく設定することで、第2の積分回路時定数も非常に小さくできるので、過電圧保護としての応答性が格段に改善される。 By setting the capacitance value of the capacitor n108 to be very small, the time constant of the second integrating circuit can also be made very small, so that the responsiveness as overvoltage protection is remarkably improved.
(実施の形態27)
実施の形態27の照明光通信装置を図148に基づいて説明する。この照明光通信装置も図1、図50Aに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路70bを前提として、当該変調回路70bと並列に過電力検出回路90を設けられ、その出力が保持回路110で保持されるとともに変調回路70bの両端を短絡するためのMOSFET111を駆動するように構成される。過電力検出回路90は、過電力検出回路90a〜90eの何れかである。
(Embodiment 27)
The illumination optical communication device of the 27th embodiment will be described with reference to FIG. 148. As shown in FIGS. 1 and 50A, this illumination optical communication device also has a power supply circuit 52a having a function of constantizing the output, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, and an intermittent function. Assuming a modulation circuit 70b composed of a constant current circuit, an overpower detection circuit 90 is provided in parallel with the modulation circuit 70b, and the output thereof is held by the holding circuit 110 and both ends of the modulation circuit 70b are short-circuited. It is configured to drive the MOSFET 111 of. The overpower detection circuit 90 is any of the overpower detection circuits 90a to 90e.
過電力検出回路90a〜90eの出力がHighとなる状態は、何らかの理由によって正常な変調動作ができない事態が生じたものとすると、速やかに変調回路を短絡して恰も変調回路が介在しないようにすれば、光通信装置としての機能は消失するが主照明としての機能は維持される。 In the state where the output of the overpower detection circuits 90a to 90e is High, if a situation occurs in which normal modulation operation cannot be performed for some reason, the modulation circuit should be quickly short-circuited so that the modulation circuit does not intervene. For example, the function as an optical communication device disappears, but the function as a main lighting is maintained.
このような措置は、変調回路がLED電源に与える影響を最小限に抑えることとなり、システムの信頼性向上にも寄与できる。 Such measures minimize the influence of the modulation circuit on the LED power supply, and can contribute to improving the reliability of the system.
(実施の形態28)
実施の形態28では、照明光通信装置を構成する電流抑制回路1または兼用制御回路1bにおいて、用いられる素子の特性によらず適切な電力損フィードバック制御が可能となり、また複数機種に対応可能なMT化にも寄与する、安価で信頼性の高い照明光通信装置について説明する。
(Embodiment 28)
In the 28th embodiment, in the current suppression circuit 1 or the combined control circuit 1b constituting the illumination optical communication device, appropriate power loss feedback control can be performed regardless of the characteristics of the elements used, and an MT capable of supporting a plurality of models. An inexpensive and highly reliable illumination optical communication device that also contributes to the conversion will be described.
図149は、実施の形態28の前提となる変調回路70bの構成例を示す図である。この変調回路70bは、例えば実施の形態7の図50Aに示した兼用制御回路1bの具体的な一例であり、照明光通信装置または通信モジュール10の一部である。図149は、変調回路70bに通電している期間のみ、当該変調回路70bに印加される電圧を基準電源に帰還することによって間接的に最適な電流設定値を得る事例を示している。図149で、MOSFETn71、ソース抵抗n72は定電流の主回路を構成し、ソース抵抗n72の電圧降下は抵抗n76を介して演算増幅器n73のマイナス端子に入力される。当該演算増幅器n73のプラス端子にはコンデンサn80と抵抗n81の並列回路が接続されるとともに、抵抗n82、MOSFETn83を介して当該コンデンサn80に電荷が蓄積される。なお通信信号は、インバータn86、抵抗n77を介して演算増幅器n73のマイナス端子に入力され、MOSFETn71を断続するとともに、抵抗n84を介してMOSFETn83をON−OFFする。これによって通信信号がONの期間でMOSFETn71とMOSFETn83はともにONとなり、変調回路70bの通電期間に生じるMOSFETn71と抵抗n72の電圧降下でコンデンサn80が充電される。抵抗n78、抵抗n85は夫々ゲート抵抗、抵抗n81は放電抵抗、コンデンサn79はスピードアップコンデンサである。 FIG. 149 is a diagram showing a configuration example of the modulation circuit 70b which is the premise of the 28th embodiment. The modulation circuit 70b is, for example, a specific example of the combined control circuit 1b shown in FIG. 50A of the seventh embodiment, and is a part of an illumination optical communication device or a communication module 10. FIG. 149 shows an example in which the optimum current setting value is indirectly obtained by returning the voltage applied to the modulation circuit 70b to the reference power source only during the period when the modulation circuit 70b is energized. In FIG. 149, the MOSFET n71 and the source resistor n72 form a constant current main circuit, and the voltage drop of the source resistor n72 is input to the negative terminal of the operational amplifier n73 via the resistor n76. A parallel circuit of the capacitor n80 and the resistor n81 is connected to the positive terminal of the operational amplifier n73, and an electric charge is accumulated in the capacitor n80 via the resistor n82 and the MOSFET n83. The communication signal is input to the negative terminal of the operational amplifier n73 via the inverter n86 and the resistor n77, interrupts the MOSFET n71, and turns on and off the MOSFET n83 via the resistor n84. As a result, both the MOSFET n71 and the MOSFET n83 are turned ON during the period when the communication signal is ON, and the capacitor n80 is charged by the voltage drop of the MOSFET n71 and the resistor n72 that occurs during the energization period of the modulation circuit 70b. The resistor n78 and the resistor n85 are gate resistors, the resistor n81 is a discharge resistor, and the capacitor n79 is a speed-up capacitor.
図149の回路動作を、図150に示した動作波形で説明する。反転した通信信号は、抵抗n77を介して演算増幅器n73のマイナス端子に入力される。この反転通信信号がHighとなる期間、当該マイナス入力端子電位がプラス端子の電位より高くなるように設定することで、演算増幅器n73の出力はLowとなってMOSFETn71はOFFとなる。また当該通信信号がLowの期間は、演算増幅器n73のプラス端子の方が高くなるよう設定すれば、演算増幅器n73の出漁はHighとなってMOSFETn71はONとなってLED電流が流れる。これらの状況は図150の(a)〜(c)に示すとおりである。当該LED電流によって抵抗n72に生じる電圧降下は、抵抗n76と抵抗n77で分圧されて演算増幅器n73のマイナス端子に印加し、当該マイナス端子電位がプラス端子とほぼ等しくなるように演算増幅器n73の出力が制御される。 The circuit operation of FIG. 149 will be described with reference to the operation waveform shown in FIG. 150. The inverted communication signal is input to the negative terminal of the operational amplifier n73 via the resistor n77. By setting the negative input terminal potential to be higher than the potential of the positive terminal during the period when the inverted communication signal is High, the output of the operational amplifier n73 becomes Low and the MOSFET n71 is turned OFF. Further, if the positive terminal of the operational amplifier n73 is set to be higher during the period when the communication signal is Low, the fishing of the operational amplifier n73 becomes High, the MOSFET n71 is turned ON, and the LED current flows. These situations are as shown in FIGS. 150 (a) to (c). The voltage drop generated in the resistor n72 by the LED current is divided by the resistor n76 and the resistor n77 and applied to the negative terminal of the operational amplifier n73, and the output of the operational amplifier n73 is such that the negative terminal potential is substantially equal to the positive terminal. Is controlled.
このときのMOSFETn71のゲート電圧は、概ねそのゲート閾値Vthに抵抗n72の電圧降下を加えた値となっている。 The gate voltage of the MOSFET n71 at this time is approximately the value obtained by adding the voltage drop of the resistor n72 to the gate threshold value Vth.
図150の(d)は、変調動作時に定電流主回路(MOSFETn71と抵抗n72)に印加する電圧波形を示している。反転通信信号がHighの期間はMOSFETn71がOFFとなるので、概ねLED電源の出力電圧からLED負荷のカットオフ電圧を差し引いた電圧値となる。また反転通信信号がLowの期間はMOSFETn71がONとなり定電流動作を行うので、MOSFETn71は増幅領域での動作となって電圧降下を伴い、抵抗n72の電圧降下も加わる。当該電圧降下のみを図示したのが図150の(e)であり、この期間はLED電流が流れているので、これらは電力損の図でもある。 FIG. 150D shows a voltage waveform applied to the constant current main circuit (MOSFET n71 and resistor n72) during the modulation operation. Since the MOSFET n71 is turned off during the period when the inverting communication signal is High, the voltage value is roughly obtained by subtracting the cutoff voltage of the LED load from the output voltage of the LED power supply. Further, since the MOSFET n71 is turned on and the constant current operation is performed during the period when the inverting communication signal is Low, the MOSFET n71 operates in the amplification region and is accompanied by a voltage drop, and the voltage drop of the resistor n72 is also added. Only the voltage drop is illustrated in FIG. 150 (e), and since the LED current is flowing during this period, these are also diagrams of power loss.
反転通信信号によってMOSFETn71がON−OFF動作するとともに、MOSFETn83もON−OFF動作を行う。反転通信信号は、インバータn86で反転(即ち非反転通信信号)され、抵抗n84を介してMOSFETn83のゲート端子に印加されるので、MOSFETn71とは反対のON−OFF動作を行う。すなわち反転通信信号がLowの期間でONとなるので、図150の(e)に示した電圧降下によって、抵抗n82を介してコンデンサn80が充電される。この結果、図150の(e)に破線で示したような基準電位が生成され、この電位で変調回路70bの電流値が設定される。当該基準電位は抵抗n82、抵抗n81で調整が可能であり、適度な設定によって電力損のフィードバック機能を果たす。すなわち、何らかの理由で変調回路70bの電圧降下が増加するとコンデンサn80の充電量も増加し、MOSFETn71のゲート電圧が上昇して電流が流れやすくなり、変調回路70bの電圧降下が低減される。 The MOSFET n71 is turned on and off by the inverting communication signal, and the MOSFET n83 is also turned on and off. Since the inverting communication signal is inverted (that is, non-inverting communication signal) by the inverter n86 and applied to the gate terminal of the MOSFET n83 via the resistor n84, the ON-OFF operation opposite to that of the MOSFET n71 is performed. That is, since the inverting communication signal is turned ON during the Low period, the capacitor n80 is charged via the resistor n82 by the voltage drop shown in FIG. 150 (e). As a result, a reference potential as shown by the broken line in FIG. 150 (e) is generated, and the current value of the modulation circuit 70b is set at this potential. The reference potential can be adjusted by the resistance n82 and the resistance n81, and the power loss feedback function is fulfilled by an appropriate setting. That is, if the voltage drop of the modulation circuit 70b increases for some reason, the charge amount of the capacitor n80 also increases, the gate voltage of the MOSFET n71 rises, the current easily flows, and the voltage drop of the modulation circuit 70b is reduced.
これらは演算増幅器を用いたスイッチング動作であり、演算増幅器の特性に大きく依存する。図151は反転通信信号の立下り時における、MOSFETn71のゲート電圧およびLED電流の立上り波形をシミュレーションした結果を示す。図151の上段には反転通信信号の立下りエッジの波形と、LED電流の立ち上がりエッジの波形とが図示されている。図151の下段には、ゲート電圧の立ち上がりエッジの波形が図示されている。 These are switching operations using an operational amplifier, and greatly depend on the characteristics of the operational amplifier. FIG. 151 shows the result of simulating the rising waveforms of the gate voltage and the LED current of the MOSFET n71 at the falling edge of the inverted communication signal. The waveform of the falling edge of the inverted communication signal and the waveform of the rising edge of the LED current are shown in the upper part of FIG. 151. The waveform of the rising edge of the gate voltage is shown in the lower part of FIG. 151.
また、図152は反転通信信号の立上り時における、MOSFETn71のゲート電圧およびLED電流の立下り波形をシミュレーションした結果を示す。図152の上段には反転通信信号の立上がりエッジの波形と、LED電流の立ち下がりエッジの波形とが図示されている。図152の下段には、ゲート電圧の立ち下がりエッジの波形が図示されている。 Further, FIG. 152 shows the result of simulating the falling waveforms of the gate voltage and the LED current of the MOSFET n71 at the rising edge of the inverted communication signal. The waveform of the rising edge of the inverted communication signal and the waveform of the falling edge of the LED current are shown in the upper part of FIG. 152. The waveform of the falling edge of the gate voltage is shown in the lower part of FIG. 152.
前述したように、反転通信信号がHighからLowに反転すると、演算増幅器の出力すなわちMOSFETn71のゲート電圧はHighとなるが、その立上りは傾斜を有する。その傾斜の度合いは演算増幅器の出力特性に大きく依存し、スルーレート特性として提示される。また演算増幅器n73の周辺に存在する容量成分でも影響を受け、特に出力端とマイナス入力端の間に設けられるコンデンサ容量、MOSFETのゲート容量(Ciss)などの影響が大きい。 As described above, when the inverting communication signal is inverted from High to Low, the output of the operational amplifier, that is, the gate voltage of the MOSFET n71 becomes High, but its rising edge has a slope. The degree of inclination largely depends on the output characteristics of the operational amplifier and is presented as a slew rate characteristic. Further, the capacitance component existing around the operational amplifier n73 is also affected, and the capacitor capacitance provided between the output end and the negative input end, the gate capacitance (Ciss) of the MOSFET, and the like are particularly affected.
スルーレートの大きな演算増幅器、ゲート容量の小さいMOSFETを用いて、コンデンサn79など演算増幅器出力に接続されるコンデンサ容量を極力小さくすることによって、ゲート電圧の立上り、立下り傾斜を急峻にすることができる。 By using an operational amplifier with a large slew rate and a MOSFET with a small gate capacitance and reducing the capacitance of the capacitor connected to the operational amplifier output such as the capacitor n79 as much as possible, the rise and fall gradients of the gate voltage can be steep. ..
図151において、反転通信信号の立下がり時点からMOSFETn71のゲート電圧が傾斜を持って上昇し、当該電圧がMOSFETn71のゲート閾値(Vth)に達するとLED電流が流れ始める。LED電流によって抵抗n72に生じる電圧降下を加えた値までゲート電圧は上昇し、LED電流も平坦となる。 In FIG. 151, the gate voltage of the MOSFET n71 rises with an inclination from the time when the inverting communication signal falls, and when the voltage reaches the gate threshold value (Vth) of the MOSFET n71, the LED current starts to flow. The gate voltage rises to the value obtained by adding the voltage drop generated in the resistor n72 by the LED current, and the LED current also becomes flat.
反転通信信号の立下がり時点からLED電流が平坦部の10%に達するまでの時間を立上り遅延時間とする。 The time from the falling point of the inverting communication signal until the LED current reaches 10% of the flat portion is defined as the rising delay time.
図152において、反転通信信号の立上がり時点からMOSFETn71のゲート電圧が傾斜を持って下降し、当該電圧がMOSFETn71のゲート閾値(Vth)に達するとLED電流は遮断される。反転通信信号の立上がり時点からLED電流が平坦部の90%に達するまでの時間を立下がり遅延時間とする。立上りと立下りの遅延時間を比較した場合、立上り遅延時間が格段に大きいことが分かる。 In FIG. 152, the gate voltage of the MOSFET n71 drops with an inclination from the rising edge of the inverting communication signal, and when the voltage reaches the gate threshold value (Vth) of the MOSFET n71, the LED current is cut off. The time from the rising edge of the inverting communication signal until the LED current reaches 90% of the flat portion is defined as the falling delay time. Comparing the rise and fall delay times, it can be seen that the rise delay time is significantly larger.
図153に、立上り遅延時間を伴う場合の変調動作波形を示す。反転通信信号(a)に応じて、MOSFETn71のゲート電圧は傾斜を持って断続する(b))ので、LED電流波形(c)の立上りに遅延を生じる。 FIG. 153 shows a modulation operation waveform when a rising delay time is involved. Since the gate voltage of the MOSFET n71 is intermittent (b) with an inclination in response to the inverting communication signal (a), a delay occurs in the rise of the LED current waveform (c).
この結果、主回路印加電圧(d)の立下りにも遅延を生じるので、反転通信信号がLowの期間に電圧降下として取込みたい波形(e)に電圧降下分以外の電圧が重畳する。この結果、コンデンサn80に生成される基準電位は、本来期待するレベル1(破線表示)よりも高いレベル2(一点鎖線表示)となり、期待する電力損のフィードバック機能が得られないという問題がある。 As a result, a delay also occurs in the falling edge of the main circuit applied voltage (d), so that a voltage other than the voltage drop is superimposed on the waveform (e) that the inverted communication signal wants to capture as a voltage drop during the Low period. As a result, the reference potential generated in the capacitor n80 becomes level 2 (dashed line display) higher than the originally expected level 1 (dashed line display), and there is a problem that the expected power loss feedback function cannot be obtained.
この問題を解決するために、実施の形態28における照明光通信装置の電流抑制回路は、前記スイッチおよび前記電流抑制回路に流れる電流値に応じて、前記電流設定値に対応する可変の基準値を動的に生成する基準源と、生成された前記基準値を所定の時間長だけ遅延させる遅延回路とを備え、前記電流抑制回路は、遅延された前記基準値に基づいて前記光源に流れる電流を抑制する。 In order to solve this problem, the current suppression circuit of the illumination optical communication device according to the 28th embodiment sets a variable reference value corresponding to the current set value according to the current value flowing through the switch and the current suppression circuit. A reference source that is dynamically generated and a delay circuit that delays the generated reference value by a predetermined time length are provided, and the current suppression circuit causes a current flowing through the light source based on the delayed reference value. Suppress.
また、実施の形態28における照明光通信装置は、電源回路と、平滑回路及び負荷回路と、断続スイッチと、これら負荷回路及び変調用断続スイッチと直列に設けた変調回路70bと、当該変調回路70bの両端電圧を利用して定電流値を生成するフィードバック回路で構成されるとともに、当該フィードバック回路に設けて上記断続スイッチと反対の動作を行うフィードバック用スイッチがONするタイミングを遅らせる遅延手段を設ける構成であってもよい。 Further, the illumination optical communication device according to the 28th embodiment includes a power supply circuit, a smoothing circuit, a load circuit, an intermittent switch, a modulation circuit 70b provided in series with the load circuit and the intermittent switch for modulation, and the modulation circuit 70b. In addition to being composed of a feedback circuit that generates a constant current value using the voltage across the above, a delay means is provided in the feedback circuit to delay the ON timing of the feedback switch that operates in the opposite direction to the intermittent switch. It may be.
この照明光通信装置における上記フィードバック回路は、電圧クランプ手段を含むことも好ましい。 It is also preferable that the feedback circuit in this illumination optical communication device includes voltage clamping means.
この照明光通信装置における上記フィードバック回路の遅延手段で設定される遅延時間は、少なくとも変調用断続スイッチの立上り遅延時間よりも十分大きいことが好ましい。 It is preferable that the delay time set by the delay means of the feedback circuit in this illumination optical communication device is at least sufficiently larger than the rise delay time of the modulation intermittent switch.
この照明光通信装置における上記フィードバック回路の遅延手段で設定される遅延時間は、変調用断続スイッチの立上り遅延時間よりも大きく、通信信号に含まれる最小のパルス幅よりも小さいことも好ましい。 The delay time set by the delay means of the feedback circuit in this illumination optical communication device is preferably larger than the rise delay time of the modulation intermittent switch and smaller than the minimum pulse width included in the communication signal.
この照明光通信装置における上記フィードバック用スイッチは、少なくともその制御端子と回路グランド間にコンデンサ素子を有することも好ましい。 It is also preferable that the feedback switch in this illumination optical communication device has at least a capacitor element between its control terminal and the circuit ground.
実施の形態28の照明光通信装置を図154に基づいて説明する。この照明光通信装置は図1A、図50Aに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路52aと、平滑コンデンサ(平滑回路)65と、負荷回路53と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路を前提として、当該変調回路の構成に改良を加えたものである。具体的には、反転通信信号に応じて断続する機能を兼ねる定電流スイッチ(変調用断続スイッチ:MOSFETn71)と同期してON−OFFする第2のスイッチ(フィードバック用スイッチ:MOSFETn83)のゲート駆動回路に、ONのタイミングを遅らせる遅延回路を付加して構成される。 The illumination optical communication device of the 28th embodiment will be described with reference to FIG. 154. As shown in FIGS. 1A and 50A, this illumination optical communication device has a power supply circuit 52a having a function of constantizing the output, a smoothing capacitor (smoothing circuit) 65, a load circuit 53, and an intermittent function. On the premise of a modulation circuit composed of a constant current circuit, the configuration of the modulation circuit is improved. Specifically, the gate drive circuit of the second switch (feedback switch: MOSFETn83) that turns on and off in synchronization with the constant current switch (modulation intermittent switch: MOSFETn71) that also has the function of intermittently responding to the inverting communication signal. It is configured by adding a delay circuit that delays the ON timing.
付加した遅延回路は、反転通信信号を反転(すなわち非反転化)するインバータn86、抵抗n90とコンデンサn89からなる積分回路と、ダイオードn92と抵抗n93からなる引抜き回路と、波形整形用のバッファ素子n88で構成される。反転通信信号がインバータn86で反転されたのち、上記の積分回路で立上りを鈍らせ、バッファ素子n88の入力閾値を利用して立上り遅延時間を生成している。反転通信信号がHighに切替ると、コンデンサn89の電荷は上記引抜き回路を介して速やかに放電される。 The added delay circuit includes an inverter n86 that inverts (that is, non-inverting) the inverting communication signal, an integrator circuit consisting of a resistor n90 and a capacitor n89, a extraction circuit consisting of a diode n92 and a resistor n93, and a buffer element n88 for waveform shaping. Consists of. After the inverted communication signal is inverted by the inverter n86, the rising edge is blunted by the above integrating circuit, and the rising edge delay time is generated by using the input threshold value of the buffer element n88. When the inverting communication signal is switched to High, the electric charge of the capacitor n89 is quickly discharged via the extraction circuit.
実施の形態28を示した図154の動作を、図155に基づいて説明する。反転通信信号(a)に応じて、変調用断続スイッチMOSFETn71のゲート電圧は傾斜を持って断続する((b))ので、LED電流波形(c)の立上りに遅延を生じる。この結果、主回路印加電圧((d))の立下りにも遅延を生じるが、本発明の遅延回路によりフィードバック用スイッチMOSFETn83のゲート電圧の立上りも遅れる((e))ので、変調回路70bの電圧降下以外の電圧成分が除去され、(f)に示すように電圧降下分のみでコンデンサn80に基準電位を生成できる。得られる基準電位は、本来期待するレベル1(破線表示)に近いものであり、適切な電力損のフィードバック機能が得られる。 The operation of FIG. 154 showing the 28th embodiment will be described with reference to FIG. 155. In response to the inverting communication signal (a), the gate voltage of the modulation intermittent switch MOSFETn71 is intermittent with a slope ((b)), so that the rising edge of the LED current waveform (c) is delayed. As a result, the rising edge of the main circuit applied voltage ((d)) is also delayed, but the rising edge of the gate voltage of the feedback switch MOSFETn83 is also delayed by the delay circuit of the present invention ((e)). The voltage component other than the voltage drop is removed, and as shown in (f), the reference potential can be generated in the capacitor n80 only by the voltage drop. The obtained reference potential is close to the originally expected level 1 (indicated by a broken line), and an appropriate power loss feedback function can be obtained.
なお図154の変調回路70cでは、MOSFETn83のドレイン端子と回路グランド間にツェナーダイオードz94を追加している。その主な目的は、フィードバック用スイッチMOSFETn83の耐圧を低減することである。当該フィードバック回路は、変調用断続スイッチMOSFETn71がONしている期間の電圧降下のみを対象としており、MOSFETn71がOFFしている期間に印加する電圧は不要なものである。 In the modulation circuit 70c of FIG. 154, a Zener diode z94 is added between the drain terminal of the MOSFET n83 and the circuit ground. Its main purpose is to reduce the withstand voltage of the feedback switch MOSFETn83. The feedback circuit targets only the voltage drop during the period when the modulation intermittent switch MOSFET n71 is ON, and does not require the voltage applied during the period when the MOSFET n71 is OFF.
従ってツェナーダイオードz94で当該電圧をクランプしても、フィードバックの性能に悪影響は及ぼさない。むしろMOSFETn83として低耐圧で小容量の素子を用いることにより、寄生容量を減らすことができるので、より精度の高いフィードバック性能が得られる。 Therefore, clamping the voltage with the Zener diode z94 does not adversely affect the feedback performance. Rather, by using a element having a low withstand voltage and a small capacitance as the MOSFET n83, the parasitic capacitance can be reduced, so that more accurate feedback performance can be obtained.
実施の形態28による主な効果として、1つの変調器を用いて複数のLED照明器具に光通信機能を付加できる、所謂MT化効果が挙げられる。複数のLED照明器具に応じた夫々の変調器を必要とする場合に比べ、品種削減によるコスト的効果に加え、可視光通信の普及促進に多大な効果が期待できる。 The main effect according to the 28th embodiment is the so-called MT effect in which an optical communication function can be added to a plurality of LED lighting fixtures by using one modulator. Compared to the case where each modulator corresponding to a plurality of LED lighting fixtures is required, in addition to the cost effect by reducing the number of products, a great effect can be expected to promote the spread of visible light communication.
図156〜図159は、LED電流や負荷容量の異なる複数機種を対象に本発明に基づいたMOSFETn83のゲート電圧立上り遅延回路を付加した場合の各種特性を示している。図156はLED電流定格の異なる3種類のLED照明器具の、LED電流と定電流主回路損失の関係を実測した結果である。ほぼLED電流の値と比例して主回路損失が増加し、MOSFETn83のゲート電圧立上りの遅延時間には殆ど依存しないことが分かる。図157は、同じくLED負荷電力と定電流主回路損失の関係を実測した結果であり、MOSFETn83のゲート電圧立上りの遅延時間には殆ど依存しない。図156の結果と比較すると、定電流主回路損失は、負荷電力よりもLED電流に依存することがより明確となる。なおこれらの結果は、コンデンサn80と並列に設けた抵抗n81(基準抵抗)を都度調整して、LED電流波形がほぼ矩形波となるポイント(最適抵抗値)における定電流主回路電力損を計測している。 FIGS. 156 to 159 show various characteristics when a gate voltage rise delay circuit of the MOSFET n83 based on the present invention is added to a plurality of models having different LED currents and load capacities. FIG. 156 shows the results of actual measurement of the relationship between the LED current and the constant current main circuit loss of three types of LED lighting fixtures having different LED current ratings. It can be seen that the main circuit loss increases substantially in proportion to the value of the LED current, and it hardly depends on the delay time of the gate voltage rise of the MOSFET n83. FIG. 157 is the result of actually measuring the relationship between the LED load power and the constant current main circuit loss, and is almost independent of the delay time of the gate voltage rise of the MOSFET n83. Comparing with the result of FIG. 156, it becomes clearer that the constant current main circuit loss depends on the LED current rather than the load power. In these results, the resistance n81 (reference resistance) provided in parallel with the capacitor n80 is adjusted each time, and the constant current main circuit power loss at the point where the LED current waveform becomes a substantially square wave (optimal resistance value) is measured. ing.
図158は、LED電流定格の異なる3種類のLED照明器具の、LED電流と最適抵抗値(抵抗81)の関係を実測した結果である。MOSFETn83のゲート電圧立上りの遅延時間を長くするに従って、抵抗n81の最適抵抗値は3機種とも大きい方にシフトしている。当該遅延時間を長くすると変調回路70bの電圧降下を取込む期間が短くなり、これに伴いコンデンサn80に形成される電圧が低下するので定電流主回路損失が増加する(LED電流波形は矩形波を維持)。基準抵抗n81の値を増やすことで最適調整点を見出すことができるので、当該遅延時間とともに抵抗n81の最適調整抵抗値は上昇していく。なお、この場合の変調用断続スイッチ(MOSFETn71)の立上り遅延時間は概ね5usecであった。また、遅延なしと遅延ありの最適抵抗値に大きな差異があるのは、遅延なしの場合は主回路電圧降下以外の電圧も取込んでいたことによると考えられる。図159は、上記の3種類のLED照明器具におけるLED負荷電力(負荷容量)と最適抵抗値(抵抗n81)の関係を実測した結果である。図158の場合と同様に、MOSFET83のゲート電圧立上りの遅延時間を長くするに従って、抵抗n81の最適抵抗値は3機種とも大きい方にシフトしている。その理由も図158の場合と同じである。 FIG. 158 is a result of actually measuring the relationship between the LED current and the optimum resistance value (resistance 81) of three types of LED lighting fixtures having different LED current ratings. As the delay time for the rise of the gate voltage of the MOSFET n83 is increased, the optimum resistance value of the resistor n81 is shifted to the larger one in all three models. If the delay time is lengthened, the period for capturing the voltage drop of the modulation circuit 70b becomes shorter, and the voltage formed in the capacitor n80 decreases accordingly, so that the constant current main circuit loss increases (the LED current waveform has a square wave). Maintain). Since the optimum adjustment point can be found by increasing the value of the reference resistor n81, the optimum adjustment resistance value of the resistor n81 increases with the delay time. The rise delay time of the modulation intermittent switch (MOSFET n71) in this case was approximately 5 ussec. Further, it is considered that the large difference between the optimum resistance value without delay and the optimum resistance value with delay is due to the fact that the voltage other than the main circuit voltage drop was also taken in the case without delay. FIG. 159 is a result of actually measuring the relationship between the LED load power (load capacity) and the optimum resistance value (resistance n81) in the above three types of LED lighting fixtures. Similar to the case of FIG. 158, as the delay time for the rise of the gate voltage of the MOSFET 83 is increased, the optimum resistance value of the resistor n81 is shifted to the larger one in all three models. The reason is the same as in the case of FIG. 158.
図158、図159の結果を、1つの変調器を用いて複数のLED照明器具に光通信機能を付加できる所謂MT化の観点で考えると、最適抵抗値はあくまで1つに固定されるので電流違い、或いは負荷電力違いにおける3つの抵抗値(抵抗81)が近接していることが望ましい。従って遅延なしの場合よりも遅延ありの方が好ましく、また遅延時間が9〜24usecの範囲では遅延時間が大きいほど好ましい傾向にあることが分かる。なお遅延時間を50usecとした場合、遅延時間が24usecの場合の線図を平行移動した特性となっており、遅延時間を必要以上に大きくしても最適抵抗値が大きくなるだけで、3つの最適抵抗値が近づくわけではない。しかも最適抵抗値が大きくなると、演算増幅器n73の入力バイアス電流特性に気をつける必要が出てくる。本発明では変調回路70bに流れる電流による電圧降下を演算増幅器のプラス端子にフィードバックして基準電位を得ているが、最適抵抗値が大きくなると上記の入力バイアス電流が無視できなくなる。すなわち、理想的にはコンデンサn80に生成される基準電位は、すべて変調回路70bの電圧降下をフィードバックした電流で生成されるべきところ、演算増幅器n73の内部回路から入力プラス端子に流入する電流が存在すると、理想的なフィードバック制御を阻害する。結果的に、入力バイアス電流の小さい演算増幅器を用いる必要があり、一般には高価なものとなる。この点を踏まえると、MOSFETn83の遅延時間は50usecよりも24usecの方が好ましいといえる。 Considering the results of FIGS. 158 and 159 from the viewpoint of so-called MT conversion in which an optical communication function can be added to a plurality of LED luminaires by using one modulator, the optimum resistance value is fixed to one, so that the current is present. It is desirable that the three resistance values (resistance 81) in different or different load powers are close to each other. Therefore, it can be seen that it is preferable to have a delay than to have no delay, and in the range of 9 to 24 usc, the larger the delay time is, the more preferable it is. When the delay time is 50 ussec, the line diagram when the delay time is 24 ussec is translated, and even if the delay time is made longer than necessary, the optimum resistance value will only increase, and the three optimums will be used. The resistance value does not approach. Moreover, when the optimum resistance value becomes large, it becomes necessary to pay attention to the input bias current characteristic of the operational amplifier n73. In the present invention, the voltage drop due to the current flowing through the modulation circuit 70b is fed back to the positive terminal of the operational amplifier to obtain the reference potential, but when the optimum resistance value becomes large, the above input bias current cannot be ignored. That is, ideally, the reference potential generated in the capacitor n80 should be generated by the current that feeds back the voltage drop of the modulation circuit 70b, but there is a current flowing into the input plus terminal from the internal circuit of the operational amplifier n73. Then, the ideal feedback control is hindered. As a result, it is necessary to use an operational amplifier having a small input bias current, which is generally expensive. Based on this point, it can be said that the delay time of the MOSFET n83 is preferably 24 usec rather than 50 usec.
可視光通信の規格であるJEITA−CP1223によれば、1−4PPM伝送方式の1スロットは104.167usecとなるので、MOSFET83のゲート電圧立上り遅延時間を104usecまで大きくすると、1スロット分の電圧降下が全く取込めなくなる。従って当該遅延時間はそれ未満にする必要がある。図156〜図159の実測に用いた遅延時間50usecは、上記1スロット期間の約50%程度である。これらの結果から、MOSFETn83のゲート電圧立上り遅延時間は、変調用断続スイッチ(MOSFETn71)の立上り遅延時間よりも大きく、通信信号に含まれる最も短いパルス幅よりも小さい範囲に設定され、更にはMOSFETn83のゲート電圧立上り遅延時間は、変調用断続スイッチ(MOSFETn71)の立上り遅延時間の2倍以上、通信信号に含まれる最も短いパルス幅の1/2以下の範囲に設定するのが最も好ましいといえる。 According to JEITA-CP1223, which is a standard for visible light communication, one slot of the 1-4 PPM transmission method is 104.167 ussec. Therefore, if the gate voltage rise delay time of the MOSFET 83 is increased to 104 ussec, the voltage drop for one slot will be reduced. It cannot be captured at all. Therefore, the delay time needs to be less than that. The delay time of 50 usc used for the actual measurement of FIGS. 156 to 159 is about 50% of the above-mentioned one slot period. From these results, the gate voltage rise delay time of the MOSFET n83 is set to a range larger than the rise delay time of the modulation intermittent switch (MOSFET n71) and smaller than the shortest pulse width included in the communication signal, and further, the MOSFET n83 It can be said that the gate voltage rise delay time is most preferably set in a range of twice or more the rise delay time of the modulation intermittent switch (MOSFET n71) and 1/2 or less of the shortest pulse width included in the communication signal.
(実施の形態29)
図160は、図154のフィードバック回路部のみを抜き出したものであり、フィードバック用スイッチMOSFETn83には当然ながらゲート容量Cissが存在することを示している。このゲート容量がコンデンサn80に生成される基準電位にどのように影響するかを、図161に基づいて説明する。反転通信信号の立下りはインバータn86で反転されるので図161の(a)に示すように立上り波形となる。抵抗n90を介してコンデンサn89が充電され、(b)に示すような積分波形となる。この電圧がバッファ素子n88の入力閾値Vthに達すると、その出力は(c)に示すように遅延時間Tだけ遅れて出力され、抵抗n84を介してMOSFETn83のゲート端子に供給される。上述の通りMOSFETn83にはゲート容量Cissが存在するので、(d)に示すようにゲート電圧の立上り時に当該ゲート容量を介する微分波形の電流が流れる。その結果、(e)に示すようにコンデンサn80の電位が上昇し、変調回路70bの基準電位に脈動を生じることになる。本来コンデンサn80の基準電位は、変調回路70bの電圧降下をフィードバックした電流で生成されることが望ましいが、MOSFETn83のゲート回路からの電流が回り込んだことになる。
(Embodiment 29)
FIG. 160 shows that only the feedback circuit portion of FIG. 154 is extracted, and that the feedback switch MOSFET n83 naturally has a gate capacitance Ciss. How this gate capacitance affects the reference potential generated in the capacitor n80 will be described with reference to FIG. 161. Since the falling edge of the inverting communication signal is inverted by the inverter n86, it becomes a rising waveform as shown in FIG. 161 (a). The capacitor n89 is charged via the resistor n90 to obtain an integrated waveform as shown in (b). When this voltage reaches the input threshold value Vth of the buffer element n88, the output is delayed by the delay time T as shown in (c) and is supplied to the gate terminal of the MOSFET n83 via the resistor n84. As described above, since the MOSFET n83 has a gate capacitance Ciss, as shown in (d), a current having a differential waveform passes through the gate capacitance when the gate voltage rises. As a result, as shown in (e), the potential of the capacitor n80 rises, causing pulsation at the reference potential of the modulation circuit 70b. Originally, the reference potential of the capacitor n80 is preferably generated by a current that feeds back the voltage drop of the modulation circuit 70b, but the current from the gate circuit of the MOSFET n83 wraps around.
本発明の実施の形態29は上記の課題に鑑みたもので、図162に具体的な回路構成を示す。実施の形態29の遅延回路は、反転通信信号が入力されるインバータn86と、ダイオードn92を介して積分回路を形成する抵抗n90及びコンデンサn89と、トランジスタn96及び抵抗n85からなる引抜き回路で構成される。図163はその動作説明図であり、反転通信信号の立下がり、すなわちインバータn86出力の立上り電圧(a)で、抵抗n90、ダイオードn92を介してコンデンサn89が充電される。コンデンサn89の積分電圧波形がそのままMOSFETn83のゲート端子に印加されるが、当該コンデンサn89の電圧は(b)に示すような積分波形となり、電圧の立上り傾斜は緩い。従ってMOSFETn83のゲート容量Cissを介する電流も(d)に示すように微弱なものとなり、コンデンサn80に生成される基準電位への影響は少なくできる。MOSFETn83は、そのゲート電圧がゲート閾値Vthに達する遅延時間Tだけ遅れてONすることになる。なお通信信号の立下がりは図示していないが、インバータn86の出力がLowとなった時点で、コンデンサn89の電圧により抵抗n90を介してインバータn86に電流が流れ込む。 Embodiment 29 of the present invention has been made in view of the above problems, and FIG. 162 shows a specific circuit configuration. The delay circuit of the 29th embodiment is composed of an inverter n86 into which an inverting communication signal is input, a resistor n90 and a capacitor n89 forming an integrating circuit via a diode n92, and a drawing circuit including a transistor n96 and a resistor n85. .. FIG. 163 is an operation explanatory view thereof, in which the capacitor n89 is charged via the resistor n90 and the diode n92 at the falling edge of the inverting communication signal, that is, the rising voltage (a) of the inverter n86 output. The integrated voltage waveform of the capacitor n89 is applied to the gate terminal of the MOSFET n83 as it is, but the voltage of the capacitor n89 has an integrated waveform as shown in (b), and the rising slope of the voltage is gentle. Therefore, the current through the gate capacitance Ciss of the MOSFET n83 is also weak as shown in (d), and the influence on the reference potential generated in the capacitor n80 can be reduced. The MOSFET n83 is turned on with a delay time T when the gate voltage reaches the gate threshold value Vth. Although the fall of the communication signal is not shown, when the output of the inverter n86 becomes Low, a current flows into the inverter n86 via the resistor n90 due to the voltage of the capacitor n89.
この電流はトランジスタn96のベース電流となるので、トランジスタn96がONしてコンデンサn89の電荷は低抵抗n85で消滅する。これらはコンデンサn89の引き抜き回路を形成し、MOSFET83を速やかにOFFさせる。 Since this current becomes the base current of the transistor n96, the transistor n96 is turned on and the electric charge of the capacitor n89 disappears at the low resistance n85. These form a drawing circuit of the capacitor n89 and quickly turn off the MOSFET 83.
実施の形態29によれば、フィードバック回路のMOSFETn83ゲート電圧立上り遅延時間を設定できるとともに、当該ゲート回路から変調回路70bの基準電位が生成されるコンデンサn80へ流れ込む電流を抑制する抑制することができ、より精度の高いフィードバック制御を可能とする。このことは、1つの変調器を用いて複数のLED照明器具に光通信機能を付加できる、所謂MT化の可能性をより高めることに寄与する。 According to the 29th embodiment, the MOSFET n83 gate voltage rise delay time of the feedback circuit can be set, and the current flowing from the gate circuit to the capacitor n80 where the reference potential of the modulation circuit 70b is generated can be suppressed. It enables more accurate feedback control. This contributes to further increasing the possibility of so-called MT, in which an optical communication function can be added to a plurality of LED lighting fixtures by using one modulator.
以上、本発明に係る照明光通信装置および通信モジュールについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、実施の形態および変形例における一部の構成要素を任意に組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。 Although the illumination optical communication device and the communication module according to the present invention have been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments. As long as the gist of the present invention is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the present embodiment, and other embodiments constructed by arbitrarily combining some components in the embodiments and modifications are also available. , Included within the scope of the present invention.
以上、複数の実施の形態に係る照明光通信装置について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。 Although the illumination optical communication device according to a plurality of embodiments has been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
例えば、上記実施の形態に係る照明光通信装置に含まれる各処理部の一部又は全ては集積回路であるLSIとして実現されてもよい。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。 For example, a part or all of each processing unit included in the illumination optical communication device according to the above embodiment may be realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually integrated into one chip, or may be integrated into one chip so as to include a part or all of them.
また、集積回路化はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、又はLSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。 Further, the integrated circuit is not limited to the LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and settings of circuit cells inside the LSI may be used.
つまり、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 That is, in each of the above-described embodiments, each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
また、上記回路図に示す回路構成は、一例であり、本発明は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる回路も本発明に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列又は並列に、スイッチング素子(トランジスタ)、抵抗素子、又は容量素子等の素子を接続したものも本発明に含まれる。言い換えると、上記実施の形態における「接続される」とは、2つの端子(ノード)が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該2つの端子(ノード)が、素子を介して接続される場合も含む。 Further, the circuit configuration shown in the circuit diagram is an example, and the present invention is not limited to the circuit configuration. That is, similarly to the above circuit configuration, the present invention also includes a circuit capable of realizing the characteristic functions of the present invention. For example, the present invention also includes an element in which elements such as a switching element (transistor), a resistance element, or a capacitive element are connected in series or in parallel to a certain element within a range in which the same function as the above circuit configuration can be realized. Is done. In other words, "connected" in the above embodiment is not limited to the case where two terminals (nodes) are directly connected, and the two terminals (nodes) are not limited to the case where the same function can be realized. The node) is also included in the case where it is connected via an element.
また、ハイ/ローにより表される論理レベル又はオン/オフにより表されるスイッチング状態は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、例示された論理レベル又はスイッチング状態の異なる組み合わせにより、同等な結果を得ることも可能である。 Further, the logical level represented by high / low or the switching state represented by on / off is exemplified for the purpose of specifically explaining the present invention, and different combinations of the exemplified logical level or switching state are given. Therefore, it is possible to obtain the same result.
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。 Further, the division of the functional block in the block diagram is an example, and a plurality of functional blocks can be realized as one functional block, one functional block can be divided into a plurality of functional blocks, and some functions can be transferred to other functional blocks. You may. Further, the functions of a plurality of functional blocks having similar functions may be processed by a single hardware or software in parallel or in a time division manner.
以上、一つまたは複数の態様に係る照明光通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。 Although the illumination optical communication device according to one or more aspects has been described above based on the embodiment, the present invention is not limited to this embodiment. As long as the gist of the present invention is not deviated, various modifications that can be considered by those skilled in the art are applied to the present embodiment, and a form constructed by combining components in different embodiments is also within the scope of one or more embodiments. May be included within.
1 電流抑制回路
1c バイアス回路
2 トランジスタ(スイッチ)
2a、2b 第1スイッチ素子
3a 第2スイッチ素子
4 基準源
6、6k 制御回路
6a シフトレジスタ
10 通信モジュール
53 負荷回路(光源)
52a 電源回路
64a 過電圧保護回路
90、90a〜90e 過電力検出回路(検出回路)
101 光源
121 変調スイッチ(スイッチ)
172 照度センサ
173 タイマ
201R、201G、201B 照明部
202 調光制御部
203 変調制御部
SG 信号発生回路
1 Current suppression circuit 1c Bias circuit 2 Transistor (switch)
2a, 2b 1st switch element 3a 2nd switch element 4 Reference source 6, 6k Control circuit 6a Shift register 10 Communication module 53 Load circuit (light source)
52a Power supply circuit 64a Overvoltage protection circuit 90, 90a to 90e Overpower detection circuit (detection circuit)
101 Light source 121 Modulation switch (switch)
172 Illuminance sensor 173 Timer 201R, 201G, 201B Illumination unit 202 Dimming control unit 203 Modulation control unit SG signal generation circuit
Claims (16)
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続することにより前記光源を消灯および点灯させるスイッチと、
前記照明光を点灯および消灯の2状態で変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備える
照明光通信装置。 A light source that emits illumination light and
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
A switch that is connected in series with the light source and turns off and on the light source by interrupting the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch in order to modulate the illumination light in two states of on and off.
An illumination optical communication device that is connected in series with the light source and the switch, and includes a current suppression circuit that suppresses a current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備え、
前記電流抑制回路は、
前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、
前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき前記基準値を第1の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第1の比率より大きい第2の比率のとき前記基準値を前記第1の値より小さい第2の値にする制御回路とを備え、
前記第2の値に対応する前記電流設定値は、前記第1の値に対応する電流設定値よりも小さい
照明光通信装置。 A light source that emits illumination light and
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
A switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light.
It is provided with a current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
The current suppression circuit
A reference source that outputs a variable reference value corresponding to the current set value, and
A transistor connected in series with the light source and the switch and suppressing the current flowing through the light source based on the reference value.
The partial on-duty ratio of the communication signal is calculated, and when the calculated partial on-duty ratio is the first ratio, the reference value is set to the first value, and the partial on-duty ratio is the said. A control circuit for setting the reference value to a second value smaller than the first value when the second ratio is larger than the first ratio is provided.
An illumination optical communication device in which the current set value corresponding to the second value is smaller than the current set value corresponding to the first value.
前記電流抑制回路は、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる
請求項1から3の何れか1項に記載の照明光通信装置。 The switch is a transistor
The illumination light communication device according to any one of claims 1 to 3, wherein the current suppression circuit makes the transistor also perform a modulation operation of the illumination light and an suppression operation of a current flowing through the light source.
前記電流抑制回路はグラウンド電位に接続される
請求項1から3の何れか1項に記載の照明光通信装置。 The light source, the switch, and the current suppression circuit are connected in series in this order.
The illumination optical communication device according to any one of claims 1 to 3, wherein the current suppression circuit is connected to a ground potential.
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備え、
前記電流抑制回路は、
前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、
前記通信信号のうちのn(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタを有する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記nビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する
照明光通信装置。 A light source that emits illumination light and
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
A switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light.
It is provided with a current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
The current suppression circuit
A reference source that outputs a variable reference value corresponding to the current set value, and
A transistor connected in series with the light source and the switch and suppressing the current flowing through the light source based on the reference value.
A control circuit having a shift register that holds n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal while shifting is provided.
The control circuit is an illumination optical communication device that calculates a partial on-duty ratio of the communication signal based on the n-bit data and determines the reference value according to the calculated partial on-duty ratio.
前記複数の照明部の各々の調光レベルを制御する調光制御部と、
前記複数の照明部の各々の発光及び非発光を時間的に切り替える変調により前記複数の照明部が発する光に信号を重畳する変調制御部とを備え、
前記複数の照明部の各々は、
照明光を発する光源と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備え、
前記調光制御部は、前記複数の照明部の各々に対して、前記電源回路を制御することで、
前記調光レベルが基準レベルより高い場合、前記照明部が発する光の強さを制御する振幅調光を行い、
前記調光レベルが前記基準レベルより低く、かつ、前記変調が行われない場合、前記照明部の発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するPWM調光を行い、
前記変調制御部は、前記変調を行う場合、前記複数の照明部の各々に対して、
前記調光レベルが前記基準レベルより高い場合、前記スイッチを制御することにより変調を行い、
前記調光レベルが前記基準レベルより低い場合、(1)前記電源回路による前記PWM調光を行わず、(2)前記スイッチを制御することにより、前記変調と前記PWM調光とが同時に行われ、かつ、他の照明部と発光開始タイミングが同期するように変調を行う第1の制御を行う
照明光通信装置。 Multiple lighting units that emit light of different colors,
A dimming control unit that controls the dimming level of each of the plurality of lighting units,
It is provided with a modulation control unit that superimposes a signal on the light emitted by the plurality of illumination units by modulation that temporally switches between light emission and non-emission of each of the plurality of illumination units.
Each of the plurality of lighting units
A light source that emits illumination light and
A switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source.
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
It is provided with a current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
The dimming control unit controls the power supply circuit for each of the plurality of lighting units.
When the dimming level is higher than the reference level, amplitude dimming is performed to control the intensity of the light emitted by the lighting unit.
When the dimming level is lower than the reference level and the modulation is not performed, PWM dimming is performed to control on-duty, which is the ratio of the light emission time in the repeating cycle of light emission and non-light emission of the illumination unit.
When the modulation control unit performs the modulation, the modulation control unit may perform the modulation with respect to each of the plurality of illumination units.
When the dimming level is higher than the reference level, modulation is performed by controlling the switch.
When the dimming level is lower than the reference level, (1) the PWM dimming by the power supply circuit is not performed, and (2) the modulation and the PWM dimming are performed at the same time by controlling the switch. In addition, an illumination optical communication device that performs the first control of performing modulation so that the light emission start timing is synchronized with other illumination units.
照明光を発する光源と、
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、
前記スイッチのオンおよびオフを制御することで前記照明光を変調することで前記照明光に信号を重畳するとともに、前記光源に流れる電流値を制御する制御部とを、備え、
前記制御部は、
第1の動作モードにおいて、前記スイッチのオンおよびオフの繰り返し周期における前記スイッチがオンする時間の割合であるオンデューティを第1の割合に設定するとともに、前記スイッチがオンしている期間において前記光源に流れる電流の電流値を第1の電流値に設定し、
第2の動作モードにおいて、前記オンデューティを前記第1の割合より低い第2の割合に設定し、前記電流値を前記第1の電流値より高い第2の電流値に設定し、
前記照明光通信装置は、さらに、
前記照明光通信装置の周辺の照度を検知する照度センサおよび時刻を検知するタイマの何れかを備え、
前記制御部は、(i)および(ii)の何れかの動作を行う
(i)前記照度センサにより検知された照度が予め定められた閾値より低い場合、前記第1の動作モードで動作し、前記照度センサにより検知された照度が前記閾値より高い場合、前記第2の動作モードで動作する
(ii)前記タイマにより検知された時刻が予め定められた期間内である場合、前記第1の動作モードで動作し、前記タイマにより検知された時刻が前記期間外である場合、前記第2の動作モードで動作する
照明光通信装置。 Illumination optical communication device
A light source that emits illumination light and
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
A switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light.
A current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
A control unit that superimposes a signal on the illumination light by modulating the illumination light by controlling the on and off of the switch and controls the current value flowing through the light source is provided.
The control unit
In the first operation mode, the on-duty, which is the ratio of the time that the switch is turned on in the cycle of repeating the on and off of the switch, is set to the first ratio, and the light source is used during the period when the switch is turned on. Set the current value of the current flowing through to the first current value,
In the second operation mode, the on-duty is set to a second ratio lower than the first ratio, the current value is set to a second current value higher than the first current value, and the current value is set to a second current value.
The illumination optical communication device further
It is equipped with either an illuminance sensor that detects the illuminance around the illumination optical communication device and a timer that detects the time.
The control unit performs any of the operations (i) and (ii). (I) When the illuminance detected by the illuminance sensor is lower than a predetermined threshold value, the control unit operates in the first operation mode. If illuminance said detected by the illuminance sensor is higher than the threshold value, when operating in the second operation mode (ii) the time detected by the timer is within a predetermined time period, the first operation operating mode, when the time detected by the timer is outside the period, illuminating light communication device operating in the second operation mode.
照明光を発する光源と、
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、を備え、
前記照明光通信装置は、照明光の点灯と消灯の2状態を2値の通信信号に対応させる変調を行い、
前記電源回路は、出力電圧が過電圧になれば電源供給動作を停止させる過電圧保護回路を有し、
前記照明光通信装置は、
前記スイッチである第1スイッチ素子と、
電源投入後の期間であって前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、前記第1スイッチ素子をオンにするバイアス電圧を、前記第1スイッチ素子の制御端子に供給するバイアス回路と、
前記第1スイッチ素子の制御端子に接続され、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第2スイッチ素子とを備える
照明光通信装置。 Illumination optical communication device
A light source that emits illumination light and
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
A switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light.
It is provided with a current suppression circuit which is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
The illumination optical communication device modulates the two states of the illumination light on and off so as to correspond to a binary communication signal.
The power supply circuit has an overvoltage protection circuit that stops the power supply operation when the output voltage becomes overvoltage.
The illumination optical communication device is
The first switch element, which is the switch,
A bias voltage that turns on the first switch element is applied to the control terminal of the first switch element during the period after the power is turned on until the signal generation circuit starts the operation of generating the communication signal. Bias circuit to supply and
An illumination optical communication device including a second switch element connected to a control terminal of the first switch element and turned on and off according to the communication signal.
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、
前記光源を流れる電流を検出する電流検出部と、を備え、
前記電流抑制回路は、
前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、
前記電流検出部で検出した電流値に応じて前記基準値を決定する制御回路とを備え、
前記基準値は、前記電流検出部で検出した電流値のリップルの最低値と最高値とにより定まる値に応じて決定される
照明光通信装置。 A light source that emits illumination light and
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
A switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light.
A current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
A current detection unit for detecting a current flowing through the light source is provided.
The current suppression circuit
A reference source that outputs a variable reference value corresponding to the current set value, and
A transistor connected in series with the light source and the switch and suppressing the current flowing through the light source based on the reference value.
A control circuit for determining the reference value according to the current value detected by the current detection unit is provided.
The reference value is an illumination optical communication device determined according to a value determined by a minimum value and a maximum value of ripple of a current value detected by the current detection unit.
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、
前記光源および前記電流抑制回路を流れる電流が所定量を超えたかどうかを検知する検出回路と、を備え、
前記電流が所定量を超えたことを検知すると、前記電流を抑制するよう前記電流抑制回路を制御する
照明光通信装置。 A light source that emits illumination light and
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
A switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light.
A current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
A detection circuit for detecting whether or not the current flowing through the light source and the current suppression circuit exceeds a predetermined amount is provided.
An illumination optical communication device that controls the current suppression circuit so as to suppress the current when it detects that the current exceeds a predetermined amount.
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、を備え、
前記電流抑制回路は、
前記スイッチおよび前記電流抑制回路に流れる電流値に応じて、前記電流設定値に対応する可変の基準値を動的に生成する基準源と、
生成された前記基準値を所定の時間長だけ遅延させる遅延回路とを備え、
前記電流抑制回路は、遅延された前記基準値に基づいて前記光源に流れる電流を抑制する
照明光通信装置。 A light source that emits illumination light and
A power supply circuit that supplies a current to the light source to make the current constant.
A switch that is connected in series with the light source and interrupts the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light.
A current suppression circuit, which is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value, is provided.
The current suppression circuit
A reference source that dynamically generates a variable reference value corresponding to the current set value according to the current value flowing through the switch and the current suppression circuit.
It is provided with a delay circuit that delays the generated reference value by a predetermined time length.
The current suppression circuit is an illumination optical communication device that suppresses a current flowing through the light source based on the delayed reference value.
前記照明装置の光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続することにより前記光源を消灯および点灯させるスイッチと、
前記照明光を点灯および消灯の2状態で変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備える
通信モジュール。 A communication module that can be attached to and detached from a lighting device and modulates the lighting light.
A switch that is connected in series with the light source of the lighting device and turns off and on the light source by interrupting the current flowing through the light source.
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch in order to modulate the illumination light in two states of on and off.
A communication module including the light source and a current suppression circuit connected in series with the switch and suppressing a current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
前記電流抑制回路は、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる
請求項13に記載の通信モジュール。 The switch is a transistor
The communication module according to claim 13, wherein the current suppression circuit makes the transistor also perform a modulation operation of the illumination light and a suppression operation of a current flowing through the light source.
前記電流抑制回路はグラウンド電位に接続される
請求項13または14に記載の通信モジュール。 The light source, the switch, and the current suppression circuit are connected in series in this order.
The communication module according to claim 13 or 14, wherein the current suppression circuit is connected to a ground potential.
前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備え、
前記電流抑制回路は、
前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、
前記通信信号のうちのn(nは2以上の整数)ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタを有する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記nビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する
通信モジュール。 A communication module that can be attached to and detached from a lighting device and modulates the lighting light.
A switch connected in series with the light source of the lighting device,
A signal generation circuit that generates a binary communication signal that controls on and off of the switch to modulate the illumination light.
It is provided with a current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses the current flowing through the light source so as not to exceed a variable current set value.
The current suppression circuit
A reference source that outputs a variable reference value corresponding to the current set value, and
A transistor connected in series with the light source and the switch and suppressing the current flowing through the light source based on the reference value.
A control circuit having a shift register that holds n (n is an integer of 2 or more) bit data of the communication signal while shifting is provided.
The control circuit is a communication module that calculates a partial on-duty ratio of the communication signal based on the n-bit data and determines the reference value according to the calculated partial on-duty ratio.
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