JP6884340B2 - Multi-wavelength light source control system - Google Patents
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Description
本発明は、多波長光源制御システムに関し、特に複数の光源ユニットを有する多波長光源制御システムに関する。 The present invention relates to a multi-wavelength light source control system, and more particularly to a multi-wavelength light source control system having a plurality of light source units.
農業の分野では、キクの生産における電照栽培や、スイートピーの天候不良時の品質低下を抑制するための補光など、人工光を利用した技術が古くから用いられてきた。 In the field of agriculture, techniques using artificial light have long been used, such as electric lighting cultivation in the production of chrysanthemums and supplementary light to suppress quality deterioration of sweet pea in bad weather.
また、近年では、レタスなどの葉物野菜の生産施設として植物工場の運用が広がりを見せている。中でも、年間を通して安定的な計画生産が行える完全制御型植物工場では、栽培する作物への光照射は、人工光源を用いて環境のコントロールを行っている。このように植物工場に人工光源を用いる場合、光源からの放熱による室温への影響や電力コストの上昇を抑えるなどの対策が必要となる。そのため、少ない光エネルギーでいかに効率よく生産性を高め、良質の野菜を作るかが重要となることから、単色光など特定波長域での光照射やパルス点灯など、特殊な光制御技術も用いられている。 In recent years, the operation of plant factories has been expanding as a production facility for leafy vegetables such as lettuce. Above all, in a fully controlled plant factory where stable planned production can be performed throughout the year, the environment is controlled by using an artificial light source to irradiate the cultivated crops with light. When an artificial light source is used in a plant factory in this way, it is necessary to take measures such as suppressing the influence of heat radiation from the light source on the room temperature and the increase in power cost. Therefore, it is important to efficiently increase productivity and produce high-quality vegetables with a small amount of light energy, so special light control technologies such as light irradiation in a specific wavelength range such as monochromatic light and pulse lighting are also used. ing.
これらのほかにも、最近では、ある特定成分の光照射により、作物の成長促進、収量増加、機能性成分の増強など、農作物の生産性や成分等を制御することを目的とした、人工光利用の研究が広く行われている。 In addition to these, recently, artificial light aimed at controlling the productivity and components of agricultural crops, such as promoting the growth of crops, increasing yields, and enhancing functional components, by irradiating light with a specific component. Research on its use is widespread.
植物の光応答反応としては、一般的に、赤色領域の光が特に光合成に有効であるとされ、また、青色領域の光が形態形成や光合成に作用するとされている。このため、植物栽培用の光源装置としては、赤色光を発光するものや、赤色光と青色光をある一定の割合で発光するものが一般的である。 As for the light response reaction of plants, it is generally said that light in the red region is particularly effective for photosynthesis, and that light in the blue region acts on morphogenesis and photosynthesis. For this reason, as a light source device for plant cultivation, one that emits red light or one that emits red light and blue light at a certain ratio is common.
例えば、特許文献1は、植物工場で使用するような立体多段式植物栽培装置であり、その光源は、650〜660nmの赤色波長域に一つの発光ピークを有し、この赤色波長域の光エネルギーが全体の光エネルギーの20〜30%であることを特徴としている。
For example,
特許文献2は、植物工場用の多段式の栽培ベッドに配置する光源として、蛍光ランプと、650〜660nmの赤色波長域の発光ダイオードを用い、この発光ダイオードと蛍光ランプとの光量比が1:3〜1:4であることを特徴としている。 Patent Document 2 uses a fluorescent lamp and a light emitting diode in the red wavelength region of 650 to 660 nm as a light source to be arranged in a multi-stage cultivation bed for a plant factory, and the light intensity ratio between the light emitting diode and the fluorescent lamp is 1: 1. It is characterized by being 3 to 1: 4.
特許文献3は、植物育成用照明装置であり、観視のための白色光の光源と、植物育成用のピーク波長が600〜700nmの赤色光、もしくは、赤色光とピーク波長が430〜490nmの青色光との混合光の光源を備えたものである。 Patent Document 3 is a lighting device for growing plants, which is a light source of white light for viewing and red light having a peak wavelength of 600 to 700 nm for growing plants, or red light and a peak wavelength of 430 to 490 nm. It is equipped with a light source of mixed light with blue light.
他にも、研究用の光源装置としては、例えば、赤色、緑色、青色の3つのピーク波長を有するものがすでに製品化されている。これは、光の三原色である、赤色、緑色、青色の光を備え、各色の光強度を調整して合成することで、人間の視覚的にはあらゆる色の光を実現できるものであるが、実際には、各ピーク波長の中間の波長域にはエネルギーはない。例えば、ある実験対象に、波長590nm近傍の黄色波長域の光を照射しようとする場合を考える。ピーク波長520〜530nmの緑色光とピーク波長650〜660nmの赤色光を合成することで見かけ上、黄色い発光色を作り出すことはできるが、そのスペクトルは、緑色光領域と赤色光領域にエネルギーを持つものであり、590nm近傍にエネルギーはないため、実際には、黄色波長域の光照射の実験を行うことはできないのである。 In addition, as a light source device for research, for example, one having three peak wavelengths of red, green, and blue has already been commercialized. It has three primary colors of light, red, green, and blue, and by adjusting and synthesizing the light intensity of each color, it is possible to realize light of all colors visually by humans. In reality, there is no energy in the middle wavelength range of each peak wavelength. For example, consider a case where an experimental object is to be irradiated with light in the yellow wavelength region near 590 nm. Although it is possible to produce an apparently yellow emission color by synthesizing green light with a peak wavelength of 520 to 530 nm and red light with a peak wavelength of 650 to 660 nm, the spectrum has energy in the green light region and the red light region. Since there is no energy in the vicinity of 590 nm, it is not possible to actually carry out an experiment of light irradiation in the yellow wavelength region.
特許文献4も、赤色、緑色、青色で発光する3種のLEDを備えたものである。また、制御信号の通信は、電力線搬送方式によることを特徴としているが、一般的な技術として示されたものであり、ノイズの抑制などを考慮した高品質な電力線通信の方法については言及していない。 Patent Document 4 also includes three types of LEDs that emit light in red, green, and blue. In addition, the control signal communication is characterized by the power line carrier method, but it has been shown as a general technology, and mentions a high-quality power line communication method that takes noise suppression into consideration. Absent.
以上で説明したように、発光できる波長域を多数有し、多様な光環境を実現できる、有効な光源装置がないため、ある特定の波長域の光照射による実験を行うという場合、光源装置を特別に製作することが必要となる。 As described above, since there is no effective light source device that has many wavelength ranges that can emit light and can realize various light environments, when conducting an experiment by irradiating light in a specific wavelength range, the light source device is used. It is necessary to make it specially.
例えば、スイートピーに対する補光の実験を行うと仮定する。ここで、ピーク波長660nm近傍の赤色光とピーク波長730nm近傍の近赤外光の混合光での照射を試験しようとする場合、このような光条件を設定して発光できる光源装置はないため、試験に用いるための光源装置を特別に製作する必要がある。さらに、異なるピーク波長での光照射を試みる場合、その都度、新たに光源装置の製作が必要となり、効率的な実験が実施できないという問題がある。 For example, suppose you want to perform a supplementary light experiment on sweet pea. Here, when attempting to test irradiation with mixed light of red light having a peak wavelength of 660 nm and near-infrared light having a peak wavelength of 730 nm, there is no light source device capable of emitting light by setting such light conditions. It is necessary to specially manufacture a light source device for use in the test. Further, every time an attempt is made to irradiate light with a different peak wavelength, it is necessary to manufacture a new light source device, and there is a problem that an efficient experiment cannot be carried out.
本発明の目的は、簡単な構成で、ピーク波長が異なる複数の光源を高精度且つ多様な条件設定で制御することができる多波長光源制御システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a multi-wavelength light source control system capable of controlling a plurality of light sources having different peak wavelengths with high accuracy and various condition settings with a simple configuration.
本発明の多波長光源制御システムは、相互にピーク波長が異なる複数の光源をそれぞれ搭載した複数の光源ユニットと、前記光源ユニット毎に、前記ピーク波長が異なる複数の光源のうちの点灯させる一又は複数のピーク波長の光源を指定した点灯制御信号を送信する制御端末と、前記点灯制御信号を受信し、第1の電源コードを介して交流電源電圧の供給を受け、前記点灯制御信号に基づく点灯制御コマンドを分割して前記交流電源電圧に重畳して第2の電源コードに送信するコントローラと、前記第2の電源コードを介して前記交流電源電圧に重畳された前記点灯制御コマンドを受信し、前記点灯制御コマンドに応じて、前記複数の光源ユニットにそれぞれ駆動信号を出力することにより、前記複数の光源ユニットの光源をそれぞれ独立に点灯させる複数の電源装置とを有し、前記コントローラは、前記第1の電源コードを介して供給された前記交流電源電圧のノイズを除去する第1のフィルター回路と、前記交流電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、前記ゼロクロス検出回路により検出された複数のゼロクロス点の付近のタイミングで、前記第1のフィルター回路が出力する交流電源電圧に前記分割された点灯制御コマンドをそれぞれ重畳する第1の結合器とを有し、前記複数の電源装置の各々は、前記第2の電源コードを介して供給された前記交流電源電圧から前記点灯制御コマンドを抽出する第2の結合器と、前記第2の電源コードを介して供給された前記交流電源電圧を直流電源電圧に変換する変換回路と、前記変換回路により変換された直流電源電圧のリップル成分を除去する第2のフィルター回路とを有し、前記複数の光源ユニットの各々は、紫外光、可視光、及び近赤外光の領域中で異なるピーク波長を持つ光源を搭載し、前記複数の電源装置は、それぞれ、前記複数の光源ユニットのチャンネル毎に独立して光源を点灯制御し、前記複数の電源装置は、前記第2の電源コードに並列に接続され、それぞれ、自己の固有識別子を有し、前記コントローラは、前記固有識別子を含む前記点灯制御コマンドを前記第2の電源コードに送信し、前記複数の電源装置の各々は、前記第2の電源コードに送信された前記点灯制御コマンドに含まれる前記固有識別子が自己の固有識別子と一致する場合には前記点灯制御コマンドを受け付け、前記第2の電源コードに送信された前記点灯制御コマンドに含まれる前記固有識別子が自己の固有識別子と一致しない場合には前記点灯制御コマンドを受け付けず、前記制御端末は、前記光源ユニット毎に、前記光源ユニットの光源をパルス点灯させるための光強度、デューティ比、点灯時刻及び消灯時刻を設定し、その設定に応じた前記点灯制御信号を送信し、前記複数の光源ユニットは、前記光源ユニット毎に設定された光強度、デューティ比、点灯時刻及び消灯時刻に従ったパルス点灯を行い、前記光源ユニットは、前記電源装置の点灯制御により、白色光で発光する光源と、前記白色光の光源の演色性を向上させるために前記白色光の光源に対してピーク波長が異なる一又は複数の光源とを組み合わせて点灯することにより、自然光に近い光を照射し、前記制御端末は、前記光源ユニット毎に、前記光源ユニットの光源をパルス点灯させるためのデューティ比を設定し、前記ゼロクロス検出回路により検出されたゼロクロス点の付近のタイミングに同期して、前記設定されたデューティ比に応じた前記点灯制御信号を送信し、前記電源装置は、前記点灯制御信号を受信し、前記デューティ比のパルス駆動信号を出力し、前記光源ユニットは、前記ゼロクロス検出回路により検出されたゼロクロス点の付近のタイミングに同期して、前記デューティ比のパルス点灯を行うことを特徴とする。 In the multi-wavelength light source control system of the present invention, a plurality of light source units each equipped with a plurality of light sources having different peak wavelengths and one or a plurality of light sources having different peak wavelengths are lit for each of the light source units. A control terminal that transmits a lighting control signal that specifies light sources with a plurality of peak wavelengths, receives the lighting control signal, receives an AC power supply voltage via a first power cord, and lights based on the lighting control signal. The controller that divides the control command and superimposes it on the AC power supply voltage and transmits it to the second power supply cord, and receives the lighting control command superimposed on the AC power supply voltage via the second power supply cord. depending on the lighting control command by outputting respective driving signals to the plurality of light source units, have a plurality of power supplies for lighting the light source of the plurality of light source units independently, the controller, the It was detected by the first filter circuit that removes the noise of the AC power supply voltage supplied via the first power supply cord, the zero cross detection circuit that detects the zero cross point of the AC power supply voltage, and the zero cross detection circuit. It has a first coupler that superimposes the divided lighting control command on the AC power supply voltage output by the first filter circuit at a timing near a plurality of zero cross points, and has a plurality of power supply devices. Each has a second coupler that extracts the lighting control command from the AC power supply voltage supplied via the second power supply cord, and the AC power supply voltage supplied via the second power supply cord. It has a conversion circuit for converting an AC power supply voltage and a second filter circuit for removing a ripple component of the DC power supply voltage converted by the conversion circuit, and each of the plurality of light source units is ultraviolet light and visible. A light source having a different peak wavelength in the region of light and near-infrared light is mounted, and each of the plurality of power supply devices independently lights and controls the light source for each channel of the plurality of light source units. The power supply device is connected in parallel to the second power supply cord, each has its own unique identifier, and the controller transmits the lighting control command including the unique identifier to the second power supply cord. Each of the plurality of power supply devices receives the lighting control command when the unique identifier included in the lighting control command transmitted to the second power cord matches its own unique identifier, and the first The lighting control frame transmitted to the power cord of 2 If the unique identifier included in the screen does not match its own unique identifier, the lighting control command is not accepted, and the control terminal receives the light intensity for pulse-lighting the light source of the light source unit for each light source unit. , Duty ratio, lighting time and extinguishing time are set, and the lighting control signal corresponding to the setting is transmitted, and the plurality of light source units have the light intensity, duty ratio, lighting time and the light intensity set for each light source unit. The pulse lighting is performed according to the extinguishing time, and the light source unit uses the light source that emits white light and the light source of the white light in order to improve the color playability of the light source of the white light by controlling the lighting of the power supply device. On the other hand, by lighting in combination with one or a plurality of light sources having different peak wavelengths, light close to natural light is emitted, and the control terminal is used to pulse-light the light source of the light source unit for each light source unit. The duty ratio is set, and the lighting control signal corresponding to the set duty ratio is transmitted in synchronization with the timing near the zero cross point detected by the zero cross detection circuit, and the power supply device performs the lighting control. The signal is received, the pulse drive signal of the duty ratio is output, and the light source unit performs pulse lighting of the duty ratio in synchronization with the timing near the zero cross point detected by the zero cross detection circuit. It is a feature.
本発明によれば、簡単な構成で、ピーク波長が異なる複数の光源を高精度且つ多様な条件設定で制御することができる。 According to the present invention, a plurality of light sources having different peak wavelengths can be controlled with high accuracy and various condition settings with a simple configuration.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による多波長光源制御システム100の構成例を示す図である。多波長光源制御システム100は、制御端末101と、コントローラ102と、AC(交流)電源コード103と、AC電源コード105と、第1の電源装置104aと、第2の電源装置104bと、第3の電源装置104cと、第1のユニット接続ケーブル107aと、第2のユニット接続ケーブル107bと、第3のユニット接続ケーブル107cと、第1の光源ユニット106aと、第2の光源ユニット106bと、第3の光源ユニット106cとを有する。AC電源コード103は第1の電源コードであり、AC電源コード105は第2の電源コードである。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a multi-wavelength light
制御端末101は、例えばタブレット端末装置であり、コントローラ102に対して制御信号を無線送信する。AC電源コード103は、コントローラ102に接続され、商用電源コンセントに差し込むことにより、コントローラ102に交流電源電圧を供給する。コントローラ102は、AC電源コード103を介して交流電源電圧の供給を受け、AC電源コード105を介して、3個の電源装置104a〜104cに交流電源電圧を供給する。また、コントローラ102は、制御端末101から制御信号を無線受信し、その制御信号をAC電源コード105を介して3個の電源装置104a〜104cに送信する。
The control terminal 101 is, for example, a tablet terminal device, and wirelessly transmits a control signal to the
複数の光源ユニット106a〜106cは、それぞれ、相互にピーク波長が異なる複数の光源を搭載する。第1の電源装置104aは、例えば1番の固有識別ID(固有識別子)を有し、AC電源コード105を介して受信した制御信号に応じて、第1の光源ユニット106aの複数の光源に供給する電力を制御する。第2の電源装置104bは、例えば2番の固有識別IDを有し、AC電源コード105を介して受信した制御信号に応じて、第2の光源ユニット106bの複数の光源に供給する電力を制御する。第3の電源装置104cは、例えば3番の固有識別IDを有し、AC電源コード105を介して受信した制御信号に応じて、第3の光源ユニット106cの複数の光源に供給する電力を制御する。複数の電源装置104a〜104cは、AC電源コード105に並列に接続され、自己の固有識別IDを有する。光源ユニット106a〜106cは、それぞれ、電源装置104a〜104cの電力制御に応じて発光する。光源ユニット106a〜106cの光源は、例えば、LED(発光ダイオード)、レーザダイオード、又は有機EL(エレクトロルミネッセンス)である。
Each of the plurality of
例えば、多波長光源制御システム100は、光源ユニット106a〜106cにより、所望の波長の光を植物に照射することができる。光源ユニット106a〜106cは、それぞれ、異なる試験区の植物に対して、異なるピーク波長の光を照射することができる。多波長光源制御システム100は、ある特定のピーク波長の光照射により、作物の成長促進、収量増加、機能性成分の増強など、農作物の生産性や成分等を制御することを目的とした研究に利用することができる。多波長光源制御システム100は、発光できる波長域を多数有し、スペクトルなどの光の特性及び点灯パターンを任意に設定して照射することができる。
For example, the multi-wavelength light
人工光利用の植物研究において求められる光条件は、以上のようなスペクトルの問題だけではない。ある特定の波長域の光照射による実験を行う場合、照射する光の色によって、対象植物の状態が見えにくくなるという課題がある。このため、多波長光源制御システム100は、サンプルの状態を人による目視により適切に確認できるように、試験用の発光波長だけでなく、自然光に近い照明光をあわせて照射できる特徴を有する。
The light conditions required for plant research using artificial light are not limited to the above spectral problems. When conducting an experiment by irradiating light in a specific wavelength range, there is a problem that the state of the target plant becomes difficult to see depending on the color of the irradiating light. Therefore, the multi-wavelength light
また、多波長光源制御システム100は、電力コストの抑制のため、もしくは、光源の連続点灯よりパルス点灯にした方が植物の育成条件に適する場合があるため、パルス点灯の機能を有する。多波長光源制御システム100は、制御端末101の制御の下、パルス点灯の最適条件の検証のため、パルス点灯の周期及びパルス幅等を調整できる特徴を有する。
Further, the multi-wavelength light
これにより、植物研究において、多波長光源制御システム100を用いることで、どのようなピーク波長の光を、どのように組み合わせて、どのような点灯パターンで照射することが、植物の応答反応に影響をもたらすかを実験により検証することができる。
As a result, in plant research, by using the multi-wavelength light
光源ユニット106a〜106cは、それぞれ、異なるピーク波長を有する複数の光源を有し、スペクトルや演色性などの光の特性を柔軟に調整することができ、また、パルス点灯の周期及びパルス幅など点灯パターンを任意に制御できる。ここで、光源ユニット106a〜106cの各々に搭載されるピーク波長が異なる複数の光源は、それぞれ、電圧、電流、効率等の定格仕様が異なる。そのため、一般的に、全ての光源に対して一様に電源制御を行うことは困難であり、光源ユニット106a〜106cを制御する構成や制御系統が複雑になる。そこで、多波長光源制御システム100は、コントローラ102及び電源装置104a〜104cを設けることにより、定格仕様が異なる多数の種類の光源を搭載した複数の光源ユニット106a〜106cの複雑な設定での運転を、構成を複雑化することなく、AC電源コード105の接続のみで、高精度に制御することができる。以下、その詳細を説明する。
The
図2は、光源ユニット106a〜106cに搭載される複数の光源を説明するための図である。光源ユニット106a〜106cの各々は、複数の白色のLEDと、ピーク波長が370nmのUV(紫外線又は紫外光)の複数のLEDと、ピーク波長が390nmのUVの複数のLEDと、ピーク波長が410nmの紫色の複数のLEDと、ピーク波長が450nmの青色の複数のLEDと、ピーク波長が460nmの青色の複数のLEDと、ピーク波長が525nmの緑色の複数のLEDと、ピーク波長が560nmの黄緑色の複数のLEDと、ピーク波長が590nmの黄色の複数のLEDと、ピーク波長が605nmの橙色の複数のLEDと、ピーク波長が624nmの赤色の複数のLEDと、ピーク波長が660nmの赤色の複数のLEDと、ピーク波長が730nmの赤色の複数のLEDと、ピーク波長が810nmのIR(赤外線又は赤外光)の複数のLEDと、ピーク波長が940nmのIRの複数のLEDとを含むLEDチップを有する。以上のように、光源ユニット106a〜106cは、それぞれ、紫外光、可視光、赤外光の領域中において異なるピーク波長を有する計15種類の光源のLEDを有し、人の目による適切な視認性の確保のための白色LEDも有する。
FIG. 2 is a diagram for explaining a plurality of light sources mounted on the
光源ユニット106a〜106cには、それぞれ、6個のチャンネルCH1〜CH6を設定することができる。第1の光源ユニット106aでは、例えば、第1のチャンネルCH1はピーク波長が370nmのUVの複数のLEDに設定され、第2のチャンネルCH2はピーク波長が390nmのUVの複数のLEDに設定され、第3のチャンネルCH3はピーク波長が410nmの紫色の複数のLEDに設定され、第4のチャンネルCH4はピーク波長が450nmの青色の複数のLEDに設定され、第5のチャンネルCH5はピーク波長が460nmの青色の複数のLEDに設定され、第6のチャンネルCH6はピーク波長が525nmの緑色の複数のLEDに設定される。
Six channels CH1 to CH6 can be set in the
第2の光源ユニット106bでは、例えば、第1のチャンネルCH1は白色の複数のLEDに設定され、第2のチャンネルCH2はピーク波長が460nmの青色の複数のLEDに設定され、第3のチャンネルCH3はピーク波長が525nmの緑色の複数のLEDに設定され、第4のチャンネルCH4はピーク波長が560nmの黄緑色の複数のLEDに設定され、第5のチャンネルCH5はピーク波長が590nmの黄色の複数のLEDに設定され、第6のチャンネルCH6はピーク波長が660nmの赤色の複数のLEDに設定される。
In the second
第3の光源ユニット106cでは、例えば、第1のチャンネルCH1はピーク波長が605nmの橙色の複数のLEDに設定され、第2のチャンネルCH2はピーク波長が624nmの赤色の複数のLEDに設定され、第3のチャンネルCH3はピーク波長が660nmの赤色の複数のLEDに設定され、第4のチャンネルCH4はピーク波長が730nmの赤色の複数のLEDに設定され、第5のチャンネルCH5はピーク波長が810nmのIRの複数のLEDに設定され、第6のチャンネルCH6はピーク波長が940nmのIRの複数のLEDに設定される。 In the third light source unit 106c, for example, the first channel CH1 is set to a plurality of orange LEDs having a peak wavelength of 605 nm, and the second channel CH2 is set to a plurality of red LEDs having a peak wavelength of 624 nm. The third channel CH3 is set to a plurality of red LEDs having a peak wavelength of 660 nm, the fourth channel CH4 is set to a plurality of red LEDs having a peak wavelength of 730 nm, and the fifth channel CH5 has a peak wavelength of 810 nm. The sixth channel CH6 is set to a plurality of LEDs of the IR having a peak wavelength of 940 nm.
例えば、制御端末101が第1の光源ユニット106aの第1のチャンネルCH1の点灯を示す制御信号を無線送信すると、第1の光源ユニット106aでは、第1のチャンネルCH1に設定されたピーク波長が370nmのUVの複数のLEDが発光する。
For example, when the control terminal 101 wirelessly transmits a control signal indicating that the first channel CH1 of the first
また、制御端末101が第2の光源ユニット106bの第1のチャンネルCH1の点灯を示す制御信号を無線送信すると、第2の光源ユニット106bでは、第1のチャンネルCH1に設定された白色の複数のLEDが発光する。
Further, when the control terminal 101 wirelessly transmits a control signal indicating that the first channel CH1 of the second
また、制御端末101が第3の光源ユニット106cの第1のチャンネルCH1の点灯を示す制御信号を無線送信すると、第3の光源ユニット106cでは、第1のチャンネルCH1に設定されたピーク波長が605nmnの橙色の複数のLEDが発光する。 Further, when the control terminal 101 wirelessly transmits a control signal indicating that the first channel CH1 of the third light source unit 106c is lit, the peak wavelength set in the first channel CH1 is 605 nmn in the third light source unit 106c. Multiple orange LEDs emit light.
複数の光源ユニット106a〜106cの各々は、紫外光、可視光、及び近赤外光の領域中で6チャンネルCH1〜CH6以上の異なるピーク波長を持つ光源を搭載する。複数の電源装置104a〜104cは、それぞれ、複数の光源ユニット106a〜106cのチャンネルCH1〜CH6毎に独立して光源を点灯制御する。
Each of the plurality of
光源ユニット106a〜106cは、それぞれ、電源装置104a〜104cの点灯制御により、白色光で発光する光源(例えば、青色又は紫色のLEDに蛍光体を組み合わせた白色のLED)と、白色光の光源の演色性を向上させるために白色光の光源に対してピーク波長が異なる一又は複数の光源とを組み合わせて点灯することにより、自然光に近い演色性Ra=90〜100の光を照射することができる。
The
なお、光源ユニット106a〜106cは、さらに多くの種類や仕様の異なる光源を搭載してもよい。また、光源ユニット106a〜106cは、3個に限定されず、発光光源の組み合わせが異なるより多くの光源ユニットを設け、発光制御可能な光源の種類をより多くしてもよい。
The
図3(A)は、コントローラ102がAC電源コード105を介して電源装置104a〜104cに送信する電力線通信搬送波と符号データの一例を示す図である。コントローラ102の搬送波と変調方式は、例えば、FSK(400KHz/444KHz)のNRZI方式である。コントローラ102の送信は、FSK変調で行われる。FSK周波数は400kHzと444kHzの2周波数を使用する。
FIG. 3A is a diagram showing an example of a power line communication carrier wave and code data transmitted by the
次に、符号データについて説明する。400kHz又は444kHzの16波が1ビット(1etu(element time unit:単位期間))である。400kHzの16波の1ビットは、40μsである。444kHzの16波の1ビットは、36μsである。ビットレートは、約25kbpsである。前後の1ビット(1etu)間で、周波数が変化した場合は、データが「1」である。例えば、400kHzのビットから444kHzのビットに遷移した場合にはデータが「1」であり、444kHzのビットから400kHzのビットに遷移した場合にもデータが「1」である。また、前後の1ビット(1etu)間で、周波数が変化しない場合は、データが「0」である。例えば、400kHzのビットから400kHzに遷移した場合にはデータが「0」であり、444kHzのビットから444kHzのビットに遷移した場合にもデータが「0」である。フレームフォーマットは、1ビットのスタートビットと、8ビットのデータと、1ビットの偶数パリティと、1ビットのストップビットを有する。 Next, the code data will be described. 16 waves of 400 kHz or 444 kHz are 1 bit (1 eu (element time unit)). One bit of 16 waves at 400 kHz is 40 μs. One bit of 16 waves at 444 kHz is 36 μs. The bit rate is about 25 kbps. When the frequency changes between the preceding and following 1 bit (1eu), the data is "1". For example, the data is "1" when the bit is changed from the 400 kHz bit to the 444 kHz bit, and the data is "1" when the bit is changed from the 444 kHz bit to the 400 kHz bit. If the frequency does not change between the preceding and following 1 bit (1eu), the data is "0". For example, the data is "0" when the bit is changed from 400 kHz to 400 kHz, and the data is "0" when the bit is changed from the 444 kHz bit to the 444 kHz bit. The frame format has a 1-bit start bit, 8-bit data, 1-bit even parity, and 1-bit stop bit.
図3(B)は、電源装置104a〜104cがAC電源コード105を介してコントローラ102に送信する電力線通信搬送波と符号データの一例を示す図である。変調方式は、例えばASK変調である。搬送波の周波数は、422kHz(上記のFSK周波数である444kHz及び400kHzのセンター周波数)、符号化方式はNRZ(1で搬送波あり、0で搬送波なし)である。422kHzの16波が1ビット(1etu)である。422kHzの搬送波がある1etuは、データが「1」である。搬送波がない無信号の1etuは、データが「0」である。
FIG. 3B is a diagram showing an example of a power line communication carrier wave and code data transmitted by the
図4(A)は、図3(A)に対応し、コントローラ102がAC電源コード105を介して電源装置104a〜104cに送信する場合のAC電源コード105の交流電源電圧401の波形を示す図である。交流電源電圧401は、交流電源電圧401が0Vであるゼロクロス点403を有する。交流電源電圧401の1周期内では、2個のゼロクロス点403が存在する。コントローラ102は、ゼロクロス点403付近を通信区間402として制御信号の符号データを、交流電源電圧401に重畳して送信する。通信区間402は、交流電源電圧401の周期の1/5以下の長さであり、交流電源電圧401の周期の1/10以下の長さが好ましい。
FIG. 4A corresponds to FIG. 3A and shows a waveform of the AC
図4(B)は、図4(A)の交流電源電圧401のゼロクロス点403の拡大図である。コントローラ102は、交流電源電圧401のゼロクロス点403付近で、送信データ404を交流電源電圧401に重畳して送信する。送信データ404は、図3(A)の400kHz及び444kHzの搬送波を有するFSK変調の符号データである。
FIG. 4B is an enlarged view of the zero
以上のように、コントローラ102から電源装置104a〜104cへの送信は、ゼロクロス点403付近で行っている。ゼロクロス点403とは、交流電源電圧401が0Vになる点を指す。電源装置104a〜104cは、交流電圧を直流電圧に変換するための整流回路及びスイッチを有し、整流回路の動作、スイッチのオン/オフ動作及び負荷変動等により、様々なノイズが発生する。特に、交流電源電圧401のピーク付近にノイズが発生し易く、このノイズは通信障害を引き起こす原因となる。そこで、コントローラ102は、交流電源電圧401のピーク付近のノイズの影響を避けるために、ゼロクロス点403付近で送信を行う。通信区間402は、ゼロクロス点403の前後2m秒である。
As described above, the transmission from the
図5は、多波長光源制御システム100の制御方法を示すフローチャートである。まず、ステップS501では、制御端末101は、ユーザによる画面上のタッチスクリーンの操作指示に応じて、コントローラ102に対して、点灯制御コマンドを無線送信する。点灯制御コマンドは、光源ユニット106a〜106cのそれぞれに対応する電源装置104a〜104cのいずれかを示す固有識別IDと、各チャンネルのパルス点灯の周期及びパルス幅の情報を含む。例えば、第1の光源ユニット106aに対応する電源装置104aの固有識別IDは1番であり、第2の光源ユニット106bに対応する電源装置104bの固有識別IDは2番であり、第3の光源ユニット106cに対応する電源装置104cの固有識別IDは3番である。制御端末101は、光源ユニット106a〜106c毎に、ピーク波長が異なる複数の光源のうちの点灯させる一又は複数のピーク波長の光源を指定した点灯制御コマンド(点灯制御信号)を送信する。
FIG. 5 is a flowchart showing a control method of the multi-wavelength light
次に、ステップS502では、コントローラ102は、制御端末101から点灯制御コマンドを無線受信すると、AC電源コード105を介して、固有識別IDを指定して通信に参加させるためのID指定コマンドを電源装置104a〜104cに送信する。ID指定コマンドは、制御端末101から受信した点灯制御コマンド内の固有識別IDと同じ固有識別IDを含む。この送信は、図3(A)及び図4(A)、(B)のFSK変調の送信である。
Next, in step S502, when the
次に、ステップS503では、電源装置104a〜104cの各々は、コントローラ102からID指定コマンドを受信する。そして、電源装置104a〜104cの各々は、その受信したID指定コマンドが、自己の固有識別IDを含んでいる場合には、ID指定コマンドに応じて、ID指定コマンド・レスポンス処理を行い、正常に受信したことを示すレスポンスデータをコントローラ102に送信する。ID指定コマンドが1番の固有識別IDを含んでいる場合には、第1の電源装置104aがレスポンスデータをコントローラ102に送信する。また、ID指定コマンドが2番の固有識別IDを含んでいる場合には、第2の電源装置104bがレスポンスデータをコントローラ102に送信する。また、ID指定コマンドが3番の固有識別IDを含んでいる場合には、第3の電源装置104cがレスポンスデータをコントローラ102に送信する。この送信は、図3(B)のASK変調の送信である。
Next, in step S503, each of the
次に、ステップS504では、コントローラ102は、電源装置104a〜104cのいずれかからレスポンスデータを受信すると、制御端末101から受信した点灯制御コマンドに応じて、AC電源コード105を介して電源装置104a〜104cに調光コマンドを送信する。この調光コマンドは、制御端末101から受信した点灯制御コマンドと同じ情報を含む。この送信は、図3(A)及び図4(A)、(B)のFSK変調の送信である。コントローラ102は、点灯制御コマンド(点灯制御信号)に基づく調光コマンド(点灯制御コマンド)を分割して交流電源電圧401の通信区間402に重畳してAC電源コード105に送信する。
Next, in step S504, when the
次に、ステップS505では、電源装置104a〜104cの各々は、コントローラ102からAC電源コード105を介して調光コマンドを受信する。そして、電源装置104a〜104cの各々は、その受信した調光コマンドが、自己の固有識別IDを含んでいる場合には、調光コマンドに応じて、調光コマンド・レスポンス処理を行い、正常に受信したことを示すレスポンスデータをコントローラ102に送信する。この送信は、図3(B)のASK変調の送信である。
Next, in step S505, each of the
また、電源装置104a〜104cの各々は、その受信した調光コマンドが、自己の固有識別IDを含んでいる場合には、自己に対応する光源ユニット106a〜106cの各チャンネルの光源に対して、調光コマンドが示す各チャンネルのパルス点灯の周期及びパルス幅の電圧を供給する。調光コマンドが1番の固有識別IDを含んでいる場合には、第1の電源装置104aが第1の光源ユニット106aの各チャンネルの光源に対して、調光コマンドに応じた周期及びパルス幅の電圧を供給する。また、調光コマンドが2番の固有識別IDを含んでいる場合には、第2の電源装置104bが第2の光源ユニット106bの各チャンネルの光源に対して、調光コマンドに応じた周期及びパルス幅の電圧を供給する。また、調光コマンドが3番の固有識別IDを含んでいる場合には、第3の電源装置104cが第3の光源ユニット106cの各チャンネルの光源に対して、調光コマンドに応じた周期及びパルス幅の電圧を供給する。
Further, each of the
複数の電源装置104a〜104cの各々は、AC電源コード105から受信した調光コマンドに含まれる固有識別IDが自己の固有識別IDと一致する場合には調光コマンドを受け付け、AC電源コード105から受信した調光コマンドに含まれる固有識別IDが自己の固有識別IDと一致しない場合には調光コマンドを受け付けない。複数の電源装置104a〜104cは、調光コマンドに応じて、複数の光源ユニット106a〜106cにそれぞれ駆動信号を出力する。
Each of the plurality of
ステップS506では、光源ユニット106a〜106cは、それぞれ、独立して、電源装置104a〜104cから供給された電圧パルス(パルス駆動信号)に応じて、各チャンネルの光源の点灯を行う。チャンネル毎にパルス周期及びパルス幅を異ならせることができる。また、パルス幅を0にすることにより、特定のチャンネルの光源を消灯させることができる。また、パルス幅とパルス周期を同じにすることにより、特定のチャンネルの光源を常時点灯させることができる。
In step S506, the
ステップS507では、コントローラ102は、電源装置104a〜104cのいずれかからレスポンスデータを受信すると、電源装置104a〜104cのいずれかが正常に調光コマンドを受信したことを示す点灯処理結果を制御端末101に無線送信する。
In step S507, when the
以上の処理が行われることにより、制御端末101は、光源ユニット106a〜106cの各々に対して点灯制御を行うことができる。
By performing the above processing, the control terminal 101 can perform lighting control for each of the
図6は、コントローラ102の構成例を示す図である。コントローラ102は、電源回路601と、フィルター回路602と、ゼロクロス検出回路603と、結合器604と、I/F(インターフェース)回路605、制御回路606、送信回路607、受信回路608と、ヒューズ609と、バリスタ610とを有する。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the
フィルター回路602は、第1のフィルター回路であり、ヒューズ609及びバリスタ610を介して、AC電源コード103から交流電源電圧を入力し、その交流電源電圧のノイズを除去し、ノイズが除去された交流電源電圧をゼロクロス検出回路603に出力する。
The
ゼロクロス検出回路603は、フィルター回路602が出力する交流電源電圧401のゼロクロス点403を検出し、ゼロクロス点403の前後2m秒のパルス信号を生成し、その2m秒のパルス信号を制御回路606に出力する。このパルス信号は、図4(A)の通信区間402を示す。
The zero-
電源回路601は、ヒューズ609及びバリスタ610を介して、AC電源コード103から交流電源電圧を入力し、その交流電源電圧を直流電源電圧に変換し、その直流電源電圧をI/F回路605、制御回路606、送信回路607、及び受信回路608に供給する。
The
I/F回路605は、制御端末101に対して、点灯制御コマンドを無線受信し、点灯処理結果を無線送信する。制御回路606は、I/F回路605が受信した点灯制御コマンドを解釈し、ゼロクロス検出回路603からのパルス信号が示す通信区間402に、送信回路607にID指定コマンドの送信を指示する。送信回路607は、ID指定コマンドに対して400kHz及び444kHzのFSK変調を行い、変調後のID指定コマンドを結合器604へ送信する。結合器604は、フィルター回路602が出力する交流電源電圧に対して、送信回路607が送信するID指定コマンドを重畳してAC電源コード105に出力する。
The I /
受信回路608は、ID指定コマンドに対応するレスポンスデータの受信待機状態になる。結合器604は、AC電源コード105内の交流電源電圧からレスポンスデータを抽出して受信回路608に出力する。受信回路608は、レスポンスデータを受信し、その受信したレスポンスデータを復調して制御回路606に出力する。
The
すると、制御回路606は、I/F回路605が受信した点灯制御コマンドに応じて、ゼロクロス検出回路603からのパルス信号が示す通信区間402に、調光コマンドを分割して送信回路607への送信を指示する。送信回路607は、調光コマンドに対して400kHz及び444kHzのFSK変調を行い、変調後の調光コマンドを結合器604へ送信する。結合器604は、フィルター回路602が出力する交流電源電圧に対して、送信回路607が送信する調光コマンドを重畳してAC電源コード105に出力する。具体的には、結合器604は、第1の結合器であり、ゼロクロス検出回路603により検出された複数のゼロクロス点403の付近のタイミングで、フィルター回路602が出力する交流電源電圧に上記の分割された調光コマンドをそれぞれ重畳する。
Then, the
受信回路608は、調光コマンドに対応するレスポンスデータの受信待機状態になる。結合器604は、AC電源コード105内の交流電源電圧からレスポンスデータを抽出して受信回路608に出力する。受信回路608は、レスポンスデータを受信し、その受信したレスポンスデータを復調して制御回路606に出力する。すると、制御回路606は、I/F回路605を介して、点灯処理結果を制御端末101に無線送信する。
The
図7は、第1の電源装置104aの構成例を示す図である。第2の電源装置104b及び第3の電源装置104cは、第1の電源装置104aと同様の構成を有するので、以下、第1の電源装置104aの構成を例に説明する。第1の電源装置104aは、制御用電源回路701と、マイコン702と、フィルター回路703と、調光ドライバー704と、調光ドライバー705と、調光制御回路706と、送信回路707と、受信回路708と、センサーI/F回路709と、接続端子710と、ヒューズ711と、バリスタ712と、結合器713とを有する。第1の電源装置104aの接続端子710には、センサー回路714が接続可能である。センサー回路714は、光を検出する焦電センサー回路、温度を検出する温度センサー回路及び/又は湿度を検出する湿度センサー回路等である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the first
制御用電源回路701は、ヒューズ711及びバリスタ712を介して、AC電源コード105から交流電源電圧を入力し、その交流電源電圧を直流電源電圧に変換し、その直流電源電圧をマイコン702、フィルター回路703、調光制御回路706、送信回路707、受信回路708及びセンサーI/F回路709に供給する。フィルター回路703は、第2のフィルター回路であり、制御用電源回路701から出力される直流電源電圧のリップル成分を除去して調光ドライバー704及び705に出力する。
The control
結合器713は、AC電源コード105内の交流電源電圧からID指定コマンドを抽出して受信回路708に出力する。受信回路708は、ID指定コマンドを受信し、その受信したID指定コマンドを復調してマイコン702に出力する。
The
すると、マイコン702は、ID指定コマンドに対応するレスポンスデータの送信を送信回路707に指示する。送信回路707は、レスポンスデータをASK変調し、変調後のレスポンスデータを結合器713へ送信する。結合器713は、AC電源コード105内の交流電源電圧に対して、送信回路707が送信するレスポンスデータを重畳してAC電源コード105に出力する。
Then, the
受信回路708は、調光コマンドの受信待機状態になる。結合器713は、AC電源コード105内の交流電源電圧から調光コマンドを抽出して受信回路708に出力する。受信回路708は、調光コマンドを受信し、その受信した調光コマンドを復調してマイコン702に出力する。
The
すると、マイコン702は、調光コマンドに対応するレスポンスデータの送信を送信回路707に指示する。送信回路707は、レスポンスデータをASK変調し、変調後のレスポンスデータを結合器713へ送信する。結合器713は、AC電源コード105内の交流電源電圧に対して、送信回路707が送信するレスポンスデータを重畳してAC電源コード105に出力する。
Then, the
また、マイコン702は、調光コマンドを解釈し、調光コマンドに応じた制御信号を調光制御回路706に出力する。すると、調光制御回路706は、調光コマンドに応じた制御信号を調光ドライバー704及び705に出力する。すると、調光ドライバー704及び705は、フィルター回路703から直流電源電圧の供給を受け、調光コマンドに応じたパルス点灯又は常時点灯のための各チャンネルの駆動信号を、第1のユニット接続ケーブル107aを介して第1の光源ユニット106aに出力する。第1の光源ユニット106aは、チャンネル毎の駆動信号を入力し、チャンネル毎に光源のパルス点灯又は常時点灯を行う。
Further, the
なお、第1の電源装置104aは、制御端末101からコントローラ102を介してセンサーコマンドを受信することができる。その場合、マイコン702は、センサーI/F回路709を介して、センサー回路714が検出した光、温度又は湿度等のセンサー情報を入力する。送信回路707は、マイコン702の制御の下、コントローラ102を介して制御端末101にセンサー情報を送信する。制御端末101は、そのセンサー情報を表示することができる。
The first
(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態による多波長光源制御システム100の構成例を示す図である。本実施形態は、異なる光の照射が、発生するきのこの形質にどのような影響を及ぼすかを調査する実験に、多波長光源制御システム100を用いる例を示す。本実施形態の基本的な構成は、第1の実施形態と同様である。以下、本実施形態が第1の実施形態と異なる点を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the multi-wavelength light
多波長光源制御システム100は、制御端末101と、コントローラ102と、AC電源コード103と、AC電源コード105と、6個の電源装置104a〜104fと、6本のユニット接続ケーブル107a〜107fと、6個の光源ユニット106a〜106fとを有する。
The multi-wavelength light
きのこ発生庫801には、第1〜第7の試験区及び対照区が設けられる。第1の試験区は、第1の遮光シート802aで覆われ、第1の光源ユニット106aが第1の菌床803aに光を照射する。第2の試験区は、第2の遮光シート802bで覆われ、第2の光源ユニット106bが第2の菌床803bに光を照射する。同様に、第3〜第6の試験区は、それぞれ、第3〜第6の遮光シート802c〜802fで覆われ、第3〜第6の光源ユニット106c〜106fが第3〜第6の菌床803c〜803fに光を照射する。第7の試験区は、第7の遮光シート802gで覆われ、光源ユニットなしで第7の菌床803gが遮光された状態で置かれる。対照区は、遮光シート及び光源ユニットなしで、第8の菌床803hが置かれる。
The mushroom generator 801 is provided with first to seventh test plots and control plots. The first test plot is covered with a first light-shielding
きのこ発生庫801は、きのこを栽培する庫であり、7枚の遮光シート802a〜802gで区画した第1〜第7の試験区を設ける。光源ユニット106a〜106fは、それぞれ、6チャンネルCH1〜CH6の光源を有し、それぞれ異なるピーク波長を持つLEDの光源を搭載している。第1〜第6の試験区では、それぞれ、相互に異なるピーク波長で点灯するように設定された第1〜第6の光源ユニット106a〜106fを取り付ける。第7の試験区では、光源ユニットを取り付けず、暗黒環境とする。第1〜第7の試験区の外側では、きのこ発生庫801の庫内灯(蛍光灯)の点灯による慣行栽培様式の光環境の対照区を設ける。これらの7つの試験区及び1つの対照区には、それぞれ、きのこの種菌を培養した菌床803a〜803hを配置し、同時に菌床803a〜803hの栽培を行い、菌床803a〜803hで発生するきのこを評価することにより、異なるピーク波長の光環境がきのこの収量や形質にどのように影響を及ぼすのかを検証することが可能となる。
The mushroom generation storage 801 is a storage for cultivating mushrooms, and is provided with first to seventh test plots partitioned by seven light-shielding
図9は、この実験における第1〜第7の試験区及び対照区の光環境の制御条件設定の例を示す図である。第1〜第6の光源ユニット106a〜106fは、それぞれ、第1〜第6の試験区の光源ユニットであり、相互に異なる発光色で点灯する。また、第1〜第6の光源ユニット106a〜106fは、菌床803a〜803fの表面での光量子束密度が10μmol/m2/s程度となるような強度に調節される。また、第1〜第6の光源ユニット106a〜106fは、デューティ比が0.5のパルス駆動信号で、毎日6時から18時までパルス点灯するように設定される。
FIG. 9 is a diagram showing an example of setting control conditions of the light environment of the first to seventh test groups and the control group in this experiment. The first to sixth
制御端末101は、ユーザのタッチスクリーンの操作指示により、第1の試験区の第1の光源ユニット106aに対して、点灯光源として、ピーク波長が370nmのUVのLED光源を設定し、光量子束密度(光強度)として、10μmol/m2/sに設定し、パルス点灯のデューティ比として、0.5に設定し、点灯時刻として、6時に設定し、消灯時刻として、18時に設定する。そして、制御端末101は、その設定された情報を、コントローラ102を介して、第1の電源装置104aに送信する。第1の電源装置104aは、その設定された情報に応じて、第1の光源ユニット106aの光源を点灯させる。
The control terminal 101 sets a UV LED light source having a peak wavelength of 370 nm as a lighting light source for the first
制御端末101は、ユーザのタッチスクリーンの操作指示により、第2の試験区の第2の光源ユニット106bに対して、点灯光源として、ピーク波長が450nmの青色のLED光源を設定し、光量子束密度(光強度)として、10μmol/m2/sに設定し、パルス点灯のデューティ比として、0.5に設定し、点灯時刻として、6時に設定し、消灯時刻として、18時に設定する。そして、制御端末101は、その設定された情報を、コントローラ102を介して、第2の電源装置104bに送信する。第2の電源装置104bは、その設定された情報に応じて、第2の光源ユニット106bの光源を点灯させる。
The control terminal 101 sets a blue LED light source having a peak wavelength of 450 nm as a lighting light source for the second
制御端末101は、ユーザのタッチスクリーンの操作指示により、第3の試験区の第3の光源ユニット106cに対して、点灯光源として、ピーク波長が525nmの緑色のLED光源を設定し、光量子束密度(光強度)として、10μmol/m2/sに設定し、パルス点灯のデューティ比として、0.5に設定し、点灯時刻として、6時に設定し、消灯時刻として、18時に設定する。そして、制御端末101は、その設定された情報を、コントローラ102を介して、第3の電源装置104cに送信する。第3の電源装置104cは、その設定された情報に応じて、第3の光源ユニット106cの光源を点灯させる。
The control terminal 101 sets a green LED light source having a peak wavelength of 525 nm as a lighting light source for the third light source unit 106c in the third test group according to an operation instruction of the user's touch screen, and photon flux density. The (light intensity) is set to 10 μmol / m 2 / s, the duty ratio of pulse lighting is set to 0.5, the lighting time is set to 6 o'clock, and the extinguishing time is set to 18:00. Then, the control terminal 101 transmits the set information to the third
制御端末101は、ユーザのタッチスクリーンの操作指示により、第4の試験区の第4の光源ユニット106dに対して、点灯光源として、ピーク波長が590nmの黄色のLED光源を設定し、光量子束密度(光強度)として、10μmol/m2/sに設定し、パルス点灯のデューティ比として、0.5に設定し、点灯時刻として、6時に設定し、消灯時刻として、18時に設定する。そして、制御端末101は、その設定された情報を、コントローラ102を介して、第4の電源装置104dに送信する。第4の電源装置104dは、その設定された情報に応じて、第4の光源ユニット106dの光源を点灯させる。
The control terminal 101 sets a yellow LED light source having a peak wavelength of 590 nm as a lighting light source for the fourth light source unit 106d in the fourth test group according to an operation instruction of the user's touch screen, and photon flux density. The (light intensity) is set to 10 μmol / m 2 / s, the duty ratio of pulse lighting is set to 0.5, the lighting time is set to 6 o'clock, and the extinguishing time is set to 18:00. Then, the control terminal 101 transmits the set information to the fourth power supply device 104d via the
制御端末101は、ユーザのタッチスクリーンの操作指示により、第5の試験区の第5の光源ユニット106eに対して、点灯光源として、ピーク波長が660nmの赤色のLED光源を設定し、光量子束密度(光強度)として、10μmol/m2/sに設定し、パルス点灯のデューティ比として、0.5に設定し、点灯時刻として、6時に設定し、消灯時刻として、18時に設定する。そして、制御端末101は、その設定された情報を、コントローラ102を介して、第5の電源装置104eに送信する。第5の電源装置104eは、その設定された情報に応じて、第5の光源ユニット106eの光源を点灯させる。
The control terminal 101 sets a red LED light source having a peak wavelength of 660 nm as a lighting light source for the fifth light source unit 106e in the fifth test group according to an operation instruction of the user's touch screen, and photon flux density. The (light intensity) is set to 10 μmol / m 2 / s, the duty ratio of pulse lighting is set to 0.5, the lighting time is set to 6 o'clock, and the extinguishing time is set to 18:00. Then, the control terminal 101 transmits the set information to the fifth power supply device 104e via the
制御端末101は、ユーザのタッチスクリーンの操作指示により、第6の試験区の第6の光源ユニット106fに対して、点灯光源として、ピーク波長が730nmのIRのLED光源を設定し、光量子束密度(光強度)として、10μmol/m2/sに設定し、パルス点灯のデューティ比として、0.5に設定し、点灯時刻として、6時に設定し、消灯時刻として、18時に設定する。そして、制御端末101は、その設定された情報を、コントローラ102を介して、第6の電源装置104fに送信する。第6の電源装置104fは、その設定された情報に応じて、第6の光源ユニット106fの光源を点灯させる。
The control terminal 101 sets an IR LED light source having a peak wavelength of 730 nm as a lighting light source for the sixth light source unit 106f in the sixth test group according to the operation instruction of the user's touch screen, and the photon flux density. The (light intensity) is set to 10 μmol / m 2 / s, the duty ratio of pulse lighting is set to 0.5, the lighting time is set to 6 o'clock, and the extinguishing time is set to 18:00. Then, the control terminal 101 transmits the set information to the sixth power supply device 104f via the
以上のように、制御端末101は、光源ユニット106a〜106f毎に、光源ユニット106a〜106fの光源をパルス点灯させるための光強度、デューティ比、点灯時刻及び消灯時刻を設定し、ゼロクロス検出回路603により検出されたゼロクロス点403の付近のタイミングに同期して、その設定に応じた点灯制御コマンドを送信する。電源装置104a〜104fは、その点灯制御コマンドを受信し、上記のデューティ比のパルス駆動信号を出力する。複数の光源ユニット106a〜106fは、ゼロクロス検出回路603により検出されたゼロクロス点403の付近のタイミングに同期して、光源ユニット106a〜106f毎に設定された光強度、デューティ比、点灯時刻及び消灯時刻に従ったパルス点灯を行う。これにより、ゼロクロス点403をノイズの少ない状態に維持できるため、通信エラーのリスク低減が図れる。
As described above, the control terminal 101 sets the light intensity, the duty ratio, the lighting time, and the extinguishing time for pulse-lighting the light sources of the
第7の試験区は、光源ユニットがなく、遮光されている。対照区は、光量子束密度(光強度)が10μmol/m2/sの蛍光灯が、6時から18時まで点灯する。 The seventh test section has no light source unit and is shielded from light. In the control group, a fluorescent lamp having a photon flux density (light intensity) of 10 μmol / m 2 / s is lit from 6:00 to 18:00.
以上のように、第1〜第6の光源ユニット106a〜106fは、それぞれ、第1〜第6の菌床803a〜803fに対して、相互にピーク波長が異なる光を照射する。第1〜第8の菌床803a〜803hで発生するきのこを評価することにより、異なるピーク波長の光環境がきのこの収量や形質にどのように影響を及ぼすのかを検証することができる。
As described above, the first to sixth
第1及び第2の実施形態によれば、多波長光源制御システム100は、AC電源コード105を介した電力線通信により、構成を複雑化することなく、紫外光、可視光、近赤外光の領域中で多数の異なるピーク波長の光源を搭載した複数の光源ユニット106a〜106fの発光制御を行うことができる。その際、多波長光源制御システム100は、光源ユニット106a〜106f及びチャンネルCH1〜CH6を独立に指定して高精度に制御することができる。
According to the first and second embodiments, the multi-wavelength light
また、多波長光源制御システム100は、多数の電源装置104a〜104fをAC電源コード105により連結して駆動させることができるため、搭載する光源種類が異なる別種の光源ユニット106a〜106fを組み合わせて発光制御することができ、高い自由度で任意のスペクトルや演色性、点灯パターンを設定でき、多様な光環境を提供することができる。
Further, since the multi-wavelength light
コントローラ102は、パルス点灯の周期及びデューティ比の情報を含む調光コマンドを電源装置104a〜104fに送信する。電源装置104a〜104fは、それぞれ、パルス駆動信号を生成する調光ドライバー704及び705を有する。調光ドライバー704及び705は、パルス発生器であり、コントローラ102から受信したパルス点灯の周期及びデューティ比に従ったパルス駆動信号を生成する。光源ユニット106a〜106fは、それぞれ、電源装置104a〜104fが生成したパルス駆動信号に応じた周期及びデューティ比で、パルス点灯する。電源装置104a〜104fは、交流電源電圧401のゼロクロス点403に同期した通信区間402で調光コマンドを受信するので、相互に同期したパルス駆動信号を生成することができる。これにより、複数の光源ユニット106a〜106fは、相互に同期したパルス点灯を行うことができる。また、コントローラ102は、交流電源電圧401の1周期内に存在する2個のゼロクロス点403付近の通信区間402で通信を行うため、AC電源コード103のプラグをコンセントに差し込む向きが違っていても、交流電源電圧401の周期の中で2回あるゼロクロス点403のタイミングに同期しており、複数の光源ユニット106a〜106fのパルス点灯の同期が崩れない。
The
多波長光源制御システム100は、多様な光環境の提供が可能となるため、人工光利用の植物研究や人工光型植物工場における評価用光源などとして広く利用されることが期待できる。また、これらの植物を対象とした用途に限らず、例えば、紫外光を用いた光触媒の実験や近赤外光を用いた生体計測に関する研究など、工業やヘルスケアほか様々な分野での活用も可能であり、産業上の利用可能性は高い。
Since the multi-wavelength light
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that all of the above embodiments merely show examples of embodiment in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.
101 制御端末
102 コントローラ
103 AC電源コード
104a〜104f 電源装置
105 AC電源コード
106a〜106f 光源ユニット
107a〜107f ユニット接続ケーブル
101 Control terminal 102
Claims (4)
前記光源ユニット毎に、前記ピーク波長が異なる複数の光源のうちの点灯させる一又は複数のピーク波長の光源を指定した点灯制御信号を送信する制御端末と、
前記点灯制御信号を受信し、第1の電源コードを介して交流電源電圧の供給を受け、前記点灯制御信号に基づく点灯制御コマンドを分割して前記交流電源電圧に重畳して第2の電源コードに送信するコントローラと、
前記第2の電源コードを介して前記交流電源電圧に重畳された前記点灯制御コマンドを受信し、前記点灯制御コマンドに応じて、前記複数の光源ユニットにそれぞれ駆動信号を出力することにより、前記複数の光源ユニットの光源をそれぞれ独立に点灯させる複数の電源装置とを有し、
前記コントローラは、
前記第1の電源コードを介して供給された前記交流電源電圧のノイズを除去する第1のフィルター回路と、
前記交流電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路と、
前記ゼロクロス検出回路により検出された複数のゼロクロス点の付近のタイミングで、前記第1のフィルター回路が出力する交流電源電圧に前記分割された点灯制御コマンドをそれぞれ重畳する第1の結合器とを有し、
前記複数の電源装置の各々は、
前記第2の電源コードを介して供給された前記交流電源電圧から前記点灯制御コマンドを抽出する第2の結合器と、
前記第2の電源コードを介して供給された前記交流電源電圧を直流電源電圧に変換する変換回路と、
前記変換回路により変換された直流電源電圧のリップル成分を除去する第2のフィルター回路とを有し、
前記複数の光源ユニットの各々は、紫外光、可視光、及び近赤外光の領域中で異なるピーク波長を持つ複数の光源を搭載し、
前記複数の電源装置は、それぞれ、前記複数の光源ユニットの複数の光源を独立して点灯制御し、
前記複数の電源装置は、前記第2の電源コードに並列に接続され、それぞれ、自己の固有識別子を有し、
前記コントローラは、前記固有識別子を含む前記点灯制御コマンドを前記第2の電源コードに送信し、
前記複数の電源装置の各々は、前記第2の電源コードに送信された前記点灯制御コマンドに含まれる前記固有識別子が自己の固有識別子と一致する場合には前記点灯制御コマンドを受け付け、前記第2の電源コードに送信された前記点灯制御コマンドに含まれる前記固有識別子が自己の固有識別子と一致しない場合には前記点灯制御コマンドを受け付けず、
前記制御端末は、前記光源ユニット毎に、前記光源ユニットの光源をパルス点灯させるための光強度、デューティ比、点灯時刻及び消灯時刻を設定し、その設定に応じた前記点灯制御信号を送信し、
前記複数の光源ユニットは、前記光源ユニット毎に設定された光強度、デューティ比、点灯時刻及び消灯時刻に従ったパルス点灯を行い、
前記光源ユニットは、前記電源装置の点灯制御により、白色光で発光する光源と、前記白色光の光源の演色性を向上させるために前記白色光の光源に対してピーク波長が異なる一又は複数の光源とを組み合わせて点灯することにより、自然光に近い光を照射し、
前記制御端末は、前記光源ユニット毎に、前記光源ユニットの光源をパルス点灯させるためのデューティ比を設定し、前記ゼロクロス検出回路により検出されたゼロクロス点の付近のタイミングに同期して、前記設定されたデューティ比に応じた前記点灯制御信号を送信し、
前記電源装置は、前記点灯制御信号を受信し、前記デューティ比のパルス駆動信号を出力し、
前記光源ユニットは、前記ゼロクロス検出回路により検出されたゼロクロス点の付近のタイミングに同期して、前記デューティ比のパルス点灯を行うことを特徴とする多波長光源制御システム。 Multiple light source units equipped with multiple light sources with different peak wavelengths and
A control terminal that transmits a lighting control signal that specifies a light source having one or a plurality of peak wavelengths to be lit among a plurality of light sources having different peak wavelengths for each light source unit.
The lighting control signal is received, the AC power supply voltage is supplied via the first power supply cord, and the lighting control command based on the lighting control signal is divided and superimposed on the AC power supply voltage to superimpose the second power supply cord. With the controller to send to
By receiving the lighting control command superimposed on the AC power supply voltage via the second power supply cord and outputting drive signals to the plurality of light source units in response to the lighting control command, the plurality of light sources are output. the light source unit of the light source have a plurality of power supplies for lighting each independently
The controller
A first filter circuit that removes noise from the AC power supply voltage supplied via the first power supply cord, and a first filter circuit.
A zero-crossing detection circuit that detects the zero-crossing point of the AC power supply voltage,
It has a first coupler that superimposes the divided lighting control command on the AC power supply voltage output by the first filter circuit at the timing near the plurality of zero cross points detected by the zero cross detection circuit. And
Each of the plurality of power supply devices
A second coupler that extracts the lighting control command from the AC power supply voltage supplied via the second power supply cord, and
A conversion circuit that converts the AC power supply voltage supplied via the second power supply cord into a DC power supply voltage, and
It has a second filter circuit that removes the ripple component of the DC power supply voltage converted by the conversion circuit.
Each of the plurality of light source units is equipped with a plurality of light sources having different peak wavelengths in the regions of ultraviolet light, visible light, and near infrared light.
Each of the plurality of power supply devices independently lights and controls a plurality of light sources of the plurality of light source units.
The plurality of power supply devices are connected in parallel to the second power supply cord, and each has its own unique identifier.
The controller transmits the lighting control command including the unique identifier to the second power cord.
Each of the plurality of power supply devices accepts the lighting control command when the unique identifier included in the lighting control command transmitted to the second power supply cord matches its own unique identifier, and receives the lighting control command. If the unique identifier included in the lighting control command transmitted to the power cord of is not the same as its own unique identifier, the lighting control command is not accepted and the lighting control command is not accepted.
The control terminal sets the light intensity, duty ratio, lighting time, and extinguishing time for pulse-lighting the light source of the light source unit for each light source unit, and transmits the lighting control signal according to the settings.
The plurality of light source units perform pulse lighting according to the light intensity, duty ratio, lighting time, and extinguishing time set for each light source unit.
The light source unit has one or a plurality of light sources having different peak wavelengths from the light source that emits white light and the light source of white light in order to improve the color rendering property of the light source of white light by controlling the lighting of the power supply device. By lighting in combination with a light source, it irradiates light close to natural light.
The control terminal sets a duty ratio for pulse-lighting the light source of the light source unit for each light source unit, and sets the duty ratio in synchronization with the timing near the zero cross point detected by the zero cross detection circuit. The lighting control signal corresponding to the duty ratio is transmitted, and the lighting control signal is transmitted.
The power supply device receives the lighting control signal, outputs the pulse drive signal of the duty ratio, and outputs the pulse drive signal.
The light source unit is a multi-wavelength light source control system characterized in that pulse lighting of the duty ratio is performed in synchronization with a timing near a zero cross point detected by the zero cross detection circuit.
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