JP6985093B2 - 灯具制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、灯具制御装置に関する。

従来、上述した灯具制御装置としては、例えば、ＰＷＭ制御装置から出力されるＰＷＭ信号を照明装置に送信し、照明装置が受信したＰＷＭ信号のデューティに基づいて灯具の調光を制御する調光システムが知られている（例えば特許文献１）。

上述した調光システムを用いて複数の照明装置を制御する場合について考えてみる。複数の照明装置に対して１つのＰＷＭ制御装置を設けた場合、複数の照明装置の灯具を同じ明るさに調光することはできるが、複数の照明装置の灯具の明るさを個別に調光することはできなかった。一方、複数の照明装置にそれぞれ対応する複数のＰＷＭ制御装置を設けた場合、複数の照明装置の灯具を個別調光することはできるが、ＰＷＭ制御部の数が増える分、コスト的に問題があった。

特開２０１５−１２２２０２号公報

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、安価に複数の灯具を個別に制御することができる灯具制御装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するためになされた本発明の態様の灯具制御装置は、複数の灯具を制御するパルス信号を送信するマスタ制御部と、前記複数の灯具の各々に対応して設けられ、前記マスタ制御部から受信した前記パルス信号に応じて、対応する前記灯具を制御する複数のスレーブ制御部と、を備えた灯具制御装置において、前記マスタ制御部は、前記複数の灯具に対応した複数の周波数のパルス信号を時系列に並べて送信し、前記複数のスレーブ制御部は、前記受信したパルス信号の周波数及びデューティが複数回連続で同じであることを算出したことを基準に前記受信したパルス信号の周波数が自身の制御する前記灯具に対応するものか否かを判定するステップに進む演算部を備え、前記複数のスレーブ制御部は、前記受信したパルス信号の周波数が、自身が制御する前記灯具に対応するものであるとき、当該パルス信号に基づいて前記灯具を制御することを特徴とする。

また、前記マスタ制御部は、制御情報に応じたデューティのパルス信号を送信し、前記複数のスレーブ制御部は、前記受信したパルス信号の周波数が自身のアドレスに対応するものであるとき、当該パルス信号のデューティに対応した制御情報に基づいて前記灯具を制御してもよい。

また、前記制御情報は、前記灯具の調光率情報であってもよいし、前記灯具の調色情報であってもよい。

上述した態様によれば、パルス信号の周波数により灯具を特定することにより、複数の灯具に対して１つのマスタ制御部を設けた場合でも、複数の灯具を個別に制御することができる。このため、安価に複数の灯具を個別に制御することができる。

本発明の灯具制御装置の一実施形態を示す回路図である。 図２に示す制御部の詳細を示すブロック図である。 ＰＷＭ制御装置２から送信されるＰＷＭ信号のタイムチャートである。 図３に示す演算部の処理手順を示すフローチャートである。 周波数（アドレス）とデューティ比（調光率）との関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態を、図１に基づいて説明する。図１に示す灯具制御装置１は、複数のＬＥＤ４０１〜４１０（灯具）の点灯を制御する。本実施形態では、灯具制御装置１は、例えば１０個のＬＥＤ４０１〜４１０をそれぞれ別々の明るさに点灯する例について説明する。

同図に示すように、灯具制御装置１は、１つのマスタ制御部としてのＰＷＭ制御部２と、スレーブ制御部としての複数のＬＥＤ制御部３０１〜３１０と、を備えている。ＰＷＭ制御部２は、２本の伝送路にＰＷＭ信号（パルス信号）を出力する。ＰＷＭ制御部２から出力されるＰＷＭ信号は、周波数がＬＥＤ４０１〜４１０に対応し、デューティ比がＬＥＤ４０１〜４１０の調光率情報（制御情報）に対応する。

ＰＷＭ制御部２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの周知のマイクロコンピュータや不揮発性のメモリなどから構成されている。

複数のＬＥＤ４０１〜４１０には、下記の表１に示すように、自身に対応する周波数が予め定められている。また、本実施形態では、ＬＥＤ４０１〜４１０には、下記の表１に示すように、自身に対応するデューティ比が予め定められている。

ＰＷＭ制御部２の不揮発性メモリには、上記表１に示すようなＬＥＤ４０１〜４１０に対する周波数、デューティ比が予め記憶されている。ＰＷＭ制御部２は、上記表１に従ったＬＥＤ４０１〜４１０に対応した複数の周波数のＰＷＭ信号を時系列に並べて出力する。このとき出力されるＰＷＭ信号のデューティ比は、表１に示すように、周波数に対応する。

具体的には、ＰＷＭ制御部２は、周波数１００Ｈｚ、デューティ比１％のＰＷＭ信号を所定時間継続して出力し、所定時間経過後、周波数２００Ｈｚ、デューティ比１０％のＰＷＭ信号を所定時間継続して出力し、これを周波数１ｋＨｚまで順次行う。

ＰＷＭ制御部２に接続される２本の伝送路はそれぞれ、複数に分岐されて、複数のＬＥＤ制御部３０１〜３１０に接続される。複数のＬＥＤ制御部３０１〜３１０はそれぞれ、フォトカプラ３１と、制御部３２と、定電流部３３と、を備えている。フォトカプラ３１は、ＰＷＭ信号によってオンオフされる。複数のＬＥＤ制御部３０１〜３１０のフォトカプラ３１は、互いに並列接続されている。

制御部３２は、ＬＥＤ制御部３０１〜３１０全体の制御を司る。制御部３２については後述する。定電流部３３は、交流電源５から制御部３２の制御に応じた電流値の定電流を生成して、ＬＥＤ４０１〜４１０に供給する。本実施形態では、定電流部３３は、例えば、スイッチングレギュレータから構成され、スイッチ（図示せず）のオンオフデューティに応じた電流値の定電流を生成する。ＬＥＤ４０１〜４１０は、定電流の供給に応じて、その定電流値に応じた調光率で発光する。

上記制御部３２は、図２に示すように、Ｉ／Ｏポート３２Ａと、不揮発性メモリ３２Ｂと、演算部３２Ｃと、タイマ３２Ｄと、スイッチング制御部３２Ｅと、を備えている。Ｉ／Ｏポート３２Ａは、フォトカプラ３１を介してＰＷＭ信号を入力するためのポートである。

不揮発性メモリ３２Ｂには、表１に示すように、ＬＥＤ制御部３０１〜３１０に接続されているＬＥＤ４０１〜４１０に対応する周波数がそれぞれ記憶されている。例えば、ＬＥＤ制御部３０１の不揮発性メモリ３２Ｂには、自身が制御するＬＥＤ４０１に対応する周波数１００Ｈｚがアドレスとして記憶されている。同様に、ＬＥＤ制御部３０２〜３１０の不揮発性メモリ３２Ｄにはそれぞれ、ＬＥＤ４０２〜４１０に対応する周波数２００Ｈｚ〜１ｋＨｚが記憶されている。

演算部３２Ｂは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの周知のマイクロコンピュータから構成されている。演算部３２Ｂは、図３に示すように、ＰＷＭ信号の立上りと立下りを検出し、ＰＷＭ信号の周期ＴとＯＮ時間Ｔｏｎとを算出し、ＰＷＭ信号の周波数とデューティ比Ｄを求める。このとき、演算部３２Ｂは、周波数については１００Ｈｚ単位で認識し、１００Ｈｚ単位以外の周波数は認識しない。また、演算部３２Ｂは、デューティＤについては１％単位で認識する。

上述した演算部３２Ｂは、フォトカプラ３１を介してＰＷＭ制御装置からのＰＷＭ信号を受信し、ＰＷＭ信号の周波数が不揮発性メモリ３２Ｂに記憶されている周波数であった場合、受信したＰＷＭ信号のデューティ比Ｄに応じて定電流部３３を制御する。

スイッチング制御部３２Ｅは、定電流部３３のスイッチをオンオフするオンオフ信号を供給する。オンオフ信号は、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた調光率となるような、デューティ比であり、ＰＷＭ信号のデューティ比と同じでもよい。

タイマ３２Ｄは、上述したＰＷＭ信号の周期ＴとＯＮ時間Ｔｏｎをカウントするためのタイマである。

次に、上述した構成の灯具制御装置の動作について図４のフローチャートを参照して以下説明する。まず、電源投入に応じて演算部３２Ｃは、図４に示す処理を開始する。まず、演算部３２Ｃは、自身が制御するＬＥＤ４０１〜４１０のアドレス（周波数）を不揮発性メモリ３２Ｂから取得する（ステップＳ１）。

次に、演算部３２Ｃは、フォトカプラ３１を介して受信したＰＷＭ信号の立上りを検出すると（ステップＳ２でＹ）、タイマ３２ＤをスタートさせてＯＮ時間Ｔｏｎの計測を開始する（ステップＳ３）。その後、演算部３２Ｃは、ＰＷＭ信号の立下りを検出すると（ステップＳ４でＹ）、タイマ３２ＤをストップさせてＯＮ時間Ｔｏｎの計測を終了する（ステップＳ５）。このときのタイマ３２Ｄのカウント値をＯＮ時間Ｔｏｎとする。次に、演算部３２Ｃは、タイマ３２ＤをスタートさせてＯＦＦ時間Ｔｏｆｆの計測を開始する（ステップＳ６）。

その後、演算部３２Ｃは、ＰＷＭ信号の立上りを検出すると（ステップＳ７でＹ）、タイマ３２ＤをストップさせてＯＦＦ時間Ｔｏｆｆの計測を終了する（ステップＳ８）。このときのタイマ３２Ｄのカウント値をＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとする。次に、演算部３２Ｃは、下記の式（１）から周期Ｔを算出する（ステップＳ９）。
Ｔ＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ …（１）

次に、演算部３２Ｃは、下記の式（２）からＯＮデューティ比Ｄを算出する（ステップＳ１０）
Ｄ＝ｔｏｎ／Ｔ …（２）

次に、演算部３２Ｃは、下記の式（３）からＰＷＭ信号の周波数ｆを算出する（ステップＳ１１）。
ｆ＝１／Ｔ …（３）

次に、演算部３２Ｃは、ステップＳ２〜Ｓ１１で算出したデューティＤと周波数ｆとが３回連続同じでなければ（ステップＳ１２でＮ）、再びステップＳ２に戻る。一方、３回連続同じであれば（ステップＳ１２でＹ）、演算部３２Ｃは、受信したＰＷＭ信号の周波数ｆと不揮発性メモリ３２Ｂから取得したアドレス（周波数）とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１３）。

一致しなければ（ステップＳ１３でＮ）、演算部３２Ｃは、再びステップＳ２に戻る。一致すれば（ステップＳ１３でＹ）、演算部３２Ｃは、自身宛のＰＷＭ信号であると判定し、ステップＳ１０で算出したデューティＤに対応した調光率となるようにスイッチング制御部３２Ｅを制御して（ステップＳ１４）、再びステップＳ２に戻る。

上述した実施形態によれば、ＬＥＤ制御部３０１〜３１０は、受信したＰＷＭ信号の周波数が不揮発性メモリ３２Ｂから取得したアドレスと一致していれば、そのＰＷＭ信号のデューティに応じた調光率でＬＥＤ４０１〜４１０を制御する。上述した通り、ＰＷＭ制御装置２からは、表１に示すように、周波数に対応して、１対１で定められたデューティ比のＰＷＭ信号が出力される。このため、図５に示すように、本実施形態では、ＬＥＤ４０１〜４１０毎に異なる調光率に制御することができる。

上述した実施形態によれば、ＰＷＭ信号の周波数によりＬＥＤ４０１〜４１０を特定することにより、複数のＬＥＤ４０１〜４１０に対して１つのＰＷＭ制御装置２を設けた場合でも、複数のＬＥＤ４０１〜４１０の調光率を個別に制御することができる。このため、安価に複数のＬＥＤ４０１〜４１０を個別に調光率を制御することができる。

なお、上述した実施形態によれば、１０個のＬＥＤ４０１〜４１０をそれぞれ別々の調光率になるように制御していたが、これに限ったものではない。例えば、複数のＬＥＤ４０１〜４１０を複数のグループ（例えば主照明用のＬＥＤグループ、スポットライト用のＬＥＤグループ）に分類し、それぞれのグループごとに異なる調光率となるように制御することも考えられる。この場合、グループ毎にアドレス（周波数）を定めればよく、ＬＥＤ４０１〜４１０毎にアドレス（周波数）を定める必要はない。

また、ＬＥＤ制御部３０１〜３１０は、ＬＥＤ４０１〜４１０に対応するアドレスとグループに対応するアドレスとの双方を不揮発性メモリ３２Ｂに記憶するようにしてもよい。そして、ＬＥＤ制御部３０１〜３１０は、受信したＰＷＭ信号の周波数が不揮発性メモリ３２Ｂに記憶された複数のアドレス（周波数）の１つでも一致していれば、受信したＰＷＭ信号のデューティに応じてＬＥＤ４０１〜４１０を制御する。

また、ＬＥＤ制御部３０１〜３１０は、ＬＥＤ４０１〜４１０に対応するアドレスと全ＬＥＤ４０１〜４１０（ブロードキャスト）に対応するアドレスとの双方を不揮発性メモリ３２Ｂに記憶するようにしてもよい。同様に、ＬＥＤ制御部３０１〜３１０は、受信したＰＷＭ信号の周波数が不揮発性メモリ３２Ｂに記憶された複数のアドレス（周波数）の１つでも一致していれば、受信したＰＷＭ信号のデューティに応じてＬＥＤ４０１〜４１０を制御する。

また、上述した実施形態によれば、ＬＥＤ４０１〜４１０毎、即ち周波数毎にデューティ比が１対１で決められていて、固定されていたが、これに限ったものではない。ＰＷＭ制御装置２は、任意の条件によって、ＬＥＤ４０１〜４１０の調光率を任意に調整するようにしてもよい。例えば、鉄道用車両に上記灯具制御装置１を適用する場合、ＰＷＭ制御部２は、駅停車時に開くドア側に設置されたＬＥＤ４０１〜４１０のみを明るく調光するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、ＰＷＭ制御部２は、周波数でＬＥＤ４０１〜４１０を特定し、デューティ比で調光率を特定していたが、これに限ったものではない。ＬＥＤ４０１〜４１０として、例えば、フルカラーＬＥＤを用い、ＰＷＭ制御部２は、調色情報に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力するようにしてもよい。例えば、デューティが１０％のとき赤、２０％のとき黄色など予め色とデューティの関係を定めておく。ＬＥＤ制御部３０１〜３１０は、不揮発性メモリ３２Ｂに記憶されたアドレス（周波数）のＰＷＭ信号を受信すると、そのＰＷＭ信号のデューティに対応した色となるようにＬＥＤ４０１〜４１０を制御する。

また、上述した実施形態によれば、周波数でＬＥＤ４０１〜４１０を特定し、デューティ比で調光率や調色を特定していたが、これに限ったものではない。上述した実施形態のようにＬＥＤ４０１〜４１０毎に調光率や調色が固定され、調整する必要がなければ、ＰＷＭ制御部２は、ＬＥＤ４０１〜４１０に対応した周波数のＰＷＭ信号を出力するだけで、デューティを固定にしてもよい。ＬＥＤ制御部３０１〜３１０は、不揮発性メモリ３２Ｂに記憶されたアドレス（周波数）のＰＷＭ信号を受信すると、予め定めた制御をＬＥＤ４０１〜４１０に対して実行する。

また、上述した実施形態によれば、ＰＷＭ制御装置２と複数のＬＥＤ制御部３０１〜３１０との通信は有線により行っていたが、これに限ったものではない。無線で行ってもよい。

また、上述した実施形態によれば、ＰＷＭ制御装置２と複数のＬＥＤ制御部３０１〜３１０との通信は通信線を介して行っていたが、これに限ったものではない。電力線を介して行ってもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 灯具制御装置
２ ＰＷＭ制御部（マスタ制御部）
３０１〜３１０ ＬＥＤ制御部（スレーブ制御部）
４０１〜４１０ ＬＥＤ（灯具）

Claims (4)

1. 複数の灯具を制御するパルス信号を送信するマスタ制御部と、
   前記複数の灯具の各々に対応して設けられ、前記マスタ制御部から受信した前記パルス信号に応じて、対応する前記灯具を制御する複数のスレーブ制御部と、
   を備えた灯具制御装置において、
   前記マスタ制御部は、前記複数の灯具に対応した複数の周波数のパルス信号を時系列に並べて送信し、
   前記複数のスレーブ制御部は、前記受信したパルス信号の周波数及びデューティが複数回連続で同じであることを算出したことを基準に前記受信したパルス信号の周波数が自身の制御する前記灯具に対応するものか否かを判定するステップに進む演算部を備え、
   前記複数のスレーブ制御部は、前記受信したパルス信号の周波数が、自身が制御する前記灯具に対応するものであるとき、当該パルス信号に基づいて前記灯具を制御することを特徴とする灯具制御装置。
2. 前記マスタ制御部は、制御情報に応じたデューティのパルス信号を送信し、
   前記複数のスレーブ制御部は、前記受信したパルス信号の周波数が自身に対応するものであるとき、当該パルス信号のデューティに対応した制御情報に基づいて前記灯具を制御することを特徴とする請求項１に記載の灯具制御装置。
3. 前記制御情報が、前記灯具の調光率情報であることを特徴とする請求項２に記載の灯具制御装置。
4. 前記制御情報が、前記灯具の調色情報であることを特徴とする請求項２に記載の灯具制御装置。

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