JP7187948B2

JP7187948B2 - 無線ユニットおよび照明器具

Info

Publication number: JP7187948B2
Application number: JP2018184925A
Authority: JP
Inventors: 悠一大島; 彰久大野; 暁紀樋口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: JP2020057839A

Description

本発明は、無線ユニットおよび照明器具に関する。

特許文献１では、無線通信機能を有する照明器具において、無線通信の通信機能を確保する方法が提案されている。特許文献１に示される照明器具は、光源に電力を供給するための電源回路と、無線信号を送信又は受信するアンテナと、アンテナ及び電源回路を収納する器具本体とを備える。器具本体には開口部が形成される。アンテナと開口部は、アンテナから放射される電波の最も強い偏波面と、開口部から放射される電波の最も強い偏波面とが略一致するように配置されている。

特開２０１６－５８１６７号公報

しかし、特許文献１では、上記の方法で良好な無線通信が出来なかった場合に、通信機能のさらなる改善が難しい。特に、埋め込み型の照明器具を無線制御する場合、無線制御に用いられるアンテナは、美的観点から天井裏等の構造物に埋め込まれる場合がある。しかし、天井裏には一般に空調設備のダクト等が設置されており、無線信号が妨げられ、良好な無線通信ができない可能性がある。

また、特許文献１では、アンテナを収納する器具本体に開口部を設ける必要がある。このため、無線通信の必要がない照明器具と器具本体を共用することができず、専用設計が必要になることが考えられる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、無線通信を安定して行うことができる無線ユニットおよび照明器具を得ることを目的とする。

本発明に係る無線ユニットは、無線信号を受信する第１受信部と、無線信号に応じて外部装置を制御する無線通信部と、前記無線通信部の前記無線信号の受信経路を切り替える切り替え部と、を備え、前記切り替え部は、一端が前記第１受信部と電気的に接続され、他端が前記無線通信部と電気的に接続され、前記一端と前記他端との間にフィルタ回路を電気的に接続可能である第１接続部と、前記無線通信部と電気的に接続された第２接続部と、を備え、前記第２接続部が開放状態であり、前記第１接続部の前記一端と前記他端との間に前記フィルタ回路が電気的に接続された状態で、前記無線通信部は、前記第１受信部が受信した前記無線信号に応じて前記外部装置を制御する。

本発明に係る無線ユニットでは、無線通信部の無線信号の受信経路を切り替えることができる。このため、第１受信部による無線通信が不安定な場合に、無線通信部と第１受信部とを切り離して、別の受信部を無線通信部に接続することができる。従って、無線通信を安定して行うことができる。

実施の形態１に係る無線ユニットの回路ブロック図である。実施の形態１に係る無線ユニットの斜視図である。実施の形態１に係るアンテナ基板の回路ブロック図である。実施の形態１に係るアンテナ基板の平面図である。実施の形態２に係る無線ユニットの回路ブロック図である。実施の形態３に係る照明器具の斜視図である。実施の形態３に係る無線基板の平面図である。実施の形態４に係る照明器具の断面図である。

本発明の実施の形態に係る無線ユニットおよび照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る無線ユニット１の回路ブロック図である。無線ユニット１は、インターフェース部２、電源回路３、無線通信部４、第１受信部７および切り替え部８を備える。

インターフェース部２は、無線通信部４と外部装置を接続する。外部装置は、例えば点灯回路である。インターフェース部２は、外部装置から直流電圧の供給を受ける端子と、外部装置と通信する２つのＵＡＲＴ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）端子と、接地用端子から構成される。

電源回路３は、インターフェース部２から供給される直流電圧を無線ユニット１が動作する動作電圧に変換する。無線通信部４は、切り替え部８を介して接続される第１受信部７または他の受信部が受信した無線信号に応じて、インターフェース部２から外部装置に制御信号を送信する。これにより、無線通信部４は外部装置を制御する。第１受信部７は、外部からの無線信号を受信する。

切り替え部８は、第１受信部と無線通信部４との間に設けられる。切り替え部８は、無線通信部４と第１受信部７の接続状態を制御する。切り替え部８は、一端が第１受信部７と電気的に接続され、他端が無線通信部４と電気的に接続された第１接続部６１を備える。また、切り替え部８は、第１接続部６１の一端と他端とを電気的に接続する第１整合回路６を備える。第１整合回路６は、第１受信部７の無線感度を調整する。第１整合回路６は、複数のコンデンサまたはインダクタ等から構成されるフィルタ回路である。

また、切り替え部８は、無線通信部４と電気的に接続された第２接続部５１を備える。第２接続部５１は、無線通信部４と第１接続部６１とを接続する線路上に設けられる。第２接続部５１には第１接続端子５が接続される。第１接続端子５には、同軸ケーブルが接続される。同軸ケーブルには、後述するように無線信号を受信する第２受信部が電気的に接続される。

ここで、図１では便宜上、第１接続端子５と第１整合回路６とが両方図示されているが、第１接続端子５と第１整合回路６は、一方のみが実装される。第１接続部６１に第１整合回路６が実装されることで、第１受信部７と無線通信部４が接続される。このとき、第２接続部５１は開放状態である。これにより、無線通信部４は、第１受信部７が受信した無線信号に応じて外部装置を制御する。また、第１接続部６１と第２接続部５１に第１整合回路６と第１接続端子５がそれぞれ実装され、第１接続端子５に同軸ケーブルが接続されていない状態で、第１受信部７により無線通信を行っても良い。

一方、第１接続部６１に第１整合回路６が実装されず、第１接続部６１の一端と他端とが電気的に分離された状態では、第２接続部５１に第１接続端子５、同軸ケーブルを介して第２受信部が接続される。これにより、第１受信部７と無線通信部４とが切り離され、無線通信部４は第２受信部と通信が可能になる。従って、無線通信部４は、第２受信部が受信した無線信号に応じて外部装置を制御する。

このように、切り替え部８は、無線通信部４の無線信号の受信経路を切り替える。切り替え部８は、第１受信部７と第２受信部のどちらか一方が無線通信部４に接続されるように設けられている。

図２は、実施の形態１に係る無線ユニット１の斜視図である。無線ユニット１は、インターフェース部２、無線通信部４、第１受信部７および切り替え部８が実装される無線基板９を備える。無線基板９はケースに収納される。インターフェース部２と第１受信部７は、無線基板９の長手方向の両側に無線通信部４を挟んで設けられる。第１受信部７は、無線基板９の長手方向の端部に配置される。

第１受信部７は、無線基板９の表面に形成された銅箔パターンである。第１整合回路６と銅箔パターンの接続箇所から、銅箔パターンの第１整合回路６と反対側の端部までの長さは、第１受信部７が受信する無線信号の波長の１／４以上である。これにより、無線通信の効率を向上できる。第１受信部７はチップアンテナであっても良い。

第１接続部６１は、無線基板９の表面に形成され、一端が第１受信部７と電気的に接続され、他端が無線通信部４と電気的に接続され、一端と他端とが分離された部品用パターンである。ここで、部品用パターンは、コンデンサ、インダクタ等の部品が接続されることで、一端と他端とが電気的に接続される。また、第２接続部５１は、無線基板９の表面に形成され、無線通信部４と電気的に接続されたコネクタ用パターンである。コネクタ用パターンは、例えば同軸ケーブルが接続される第１接続端子５に対応した形状を有する。このように、無線基板９は、第１接続端子５と第１整合回路６の実装スペースを有している。

無線基板９に第１整合回路６または第１接続端子５が実装されることで、無線通信部４は、第１受信部７が受信した無線信号または第２接続部５１から入力される無線信号に応じて外部装置を制御する。

無線基板９の構成は図１、２に示されるものに限らない。無線基板９は、第１受信部７、無線通信部４および切り替え部８が実装されていれば良い。また、本実施の形態では、第１整合回路６の着脱により第１受信部７と無線通信部４との接続状態を変更している。これに限らず、第１受信部７と無線通信部４との間に設けられる別の部品の着脱により第１受信部７と無線通信部４との接続状態を変更しても良い。

図３は、実施の形態１に係るアンテナ基板２０の回路ブロック図である。アンテナ基板２０は、第２接続端子２１と、第２受信部２３と、第２接続端子２１と第２受信部２３との間に接続された第２整合回路２２を備える。第２接続端子２１には、同軸ケーブルを介して第１接続端子５が接続される。第２整合回路２２は、第２受信部２３の無線感度を調整する。第２整合回路２２は、複数のコンデンサまたはインダクタ等から構成されるフィルタ回路である。

図４は、実施の形態１に係るアンテナ基板２０の平面図である。第２受信部２３は、アンテナ基板２０の表面に形成された銅箔パターンである。第２整合回路２２と銅箔パターンの接続箇所から、銅箔パターンの第２整合回路２２と反対側の端部までの長さは、第２受信部２３が受信する無線信号の波長の１／４以上である。これにより、無線通信の効率を向上できる。第２受信部２３はチップアンテナであっても良い。

アンテナ基板２０の構成は図３、４に示されるものに限らない。例えば、アンテナ基板２０の形状は、設置個所の形状等に応じて変更されても良い。

本実施の形態に係る無線ユニット１は、第１整合回路６を実装することで、第１受信部７による無線通信が可能になる。このとき、第１受信部７で受信した無線信号の指令に応じて、インターフェース部２に接続される外部装置を制御できる。

一方、無線ユニット１に第１接続端子５を実装し、さらに第１接続端子５に同軸ケーブルを介してアンテナ基板２０を接続することで、第２受信部２３による無線通信が可能になる。このとき、第２受信部２３で受信した無線信号の指令に応じて、インターフェース部２に接続される外部装置を制御できる。

無線ユニット１では、無線通信部４の無線信号の受信経路を第１受信部７と第２受信部２３とから選択可能である。これにより、例えば、第１受信部７の位置において無線通信が不安定であった場合にも、無線信号の受信経路を第２受信部２３に切り替えることで、無線通信を安定して行うことができる。

これらの変形は以下の実施の形態に係る無線ユニットおよび照明器具について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る無線ユニットおよび照明器具については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る無線ユニット２０１の回路ブロック図である。無線ユニット２０１は、切り替え部２０８の構成が実施の形態１と異なる。切り替え部２０８は、第１受信部７と無線通信部４とを接続または遮断するスイッチ２１０を備える。

第１接続部６１は、一端が第１受信部と電気的に接続され、他端がスイッチ２１０の一端と電気的に接続される。スイッチ２１０の他端は、無線通信部４と電気的に接続される。スイッチ２１０は、無線通信部４と第１接続部６１とを接続する線路上において、第１接続部６１と第２接続部５１との間に設けられる。スイッチ２１０は、例えばスライドスイッチである。また、第１接続部６１には第１整合回路６が実装されている。

無線ユニット２０１では、スイッチ２１０によって無線通信部４と第１受信部７の接続状態を変更できる。スイッチ２１０が接続状態のとき、第１受信部７と無線通信部４とが接続される。これにより、無線通信部４は、第１受信部７が受信した無線信号に応じて、インターフェース部２に接続される外部装置を制御する。このとき、第１接続部６１に第１接続端子５は実装されていないものとする。

一方、第２受信部２３により無線通信を行う場合は、スイッチ２１０を遮断状態にする。これにより、第１受信部７と無線通信部４とが遮断される。このとき、第２接続部５１に第１接続端子５が実装される。また、第１接続端子５には、アンテナ基板２０の第２接続端子２１が同軸ケーブルにより接続される。従って、無線通信部４は、第２受信部２３が受信した無線信号に応じて、インターフェース部２に接続される外部装置を制御する。このとき、第１接続部６１には第１整合回路６が実装されていても良い。

本実施の形態では、スイッチ２１０を操作することで、容易に無線通信部４と第１受信部７の接続状態を変更できる。このため、第１受信部７をスイッチ２１０で切り離し、後付でアンテナ基板２０を接続することで、無線通信環境に合わせて第１受信部７と第２受信部２３を切り替えることができる。また、第１整合回路６が実装された状態であっても、スイッチ２１０を遮断状態にすることで、第２受信部２３で無線通信を行うことができる。よって、第１受信部７と第２受信部２３を切り替える際に、第１整合回路６を取り外す必要がなく、容易に無線信号の受信経路を変更できる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係る照明器具３００の斜視図である。照明器具３００は、無線ユニット１と、主面に発光素子が設けられた光源部３３３と、点灯回路３３１とを備える。無線通信部４は、無線信号に応じて点灯回路３３１を制御する。また、照明器具３００は、光源部３３３に対して、発光素子の光出射方向と反対側に設けられたヒートシンク３３２を備える。ヒートシンク３３２は、光源部３３３を放熱する。

点灯回路３３１は、光源部３３３の発光素子を点灯させる。点灯回路３３１は、無線ユニット１に対して直流電源を供給する。また、点灯回路３３１は、無線ユニット１からの制御信号に応じて、光源部３３３を制御する。無線ユニット１からの制御信号は、例えば点灯、調光、消灯指令を含む。

無線ユニット１は、点灯回路３３１、ヒートシンク３３２および光源部３３３を含む器具本体３３４の外側に取り付けられている。無線ユニット１では、第１受信部７と無線通信部４とが接続されている。また、無線ユニット１のインターフェース部２には、点灯回路３３１が接続される。無線ユニット１は、長手方向の端部が光源部３３３に対して光出射方向側に突出するように設けられている。

図７は、実施の形態３に係る無線基板９の平面図である。第１受信部７は、無線基板９の長手方向の端部に配置されている。このため、第１受信部７は、光源部３３３の発光素子が設けられた主面よりも発光素子の光出射方向側に設けられる。

このように、無線基板９は、光源部３３３の光軸方向に長手方向が沿うように設けられる。無線基板９の長手方向の一端には第１受信部７が設けられ、他端にはインターフェース部２が設けられる。このため、光源部３３３の光軸方向において、第１受信部７を発光素子が設けられた主面よりも光出射方向側に配置できる。よって、第１受信部７によって外部からの無線信号を受信し易くできる。特に、照明器具３００が天井等の取り付け部に埋め込まれる場合に、第１受信部７を取り付け部から露出させることができる。従って、安定した無線通信が実施できる。

さらに、無線基板９の他端側のインターフェース部２と点灯回路３１とを近接させることができる。よって、点灯回路３１と無線ユニット１との配線距離を短縮できる。従って、ノイズの影響を抑制でき、点灯回路３３１と無線ユニット１との制御信号の通信を安定化できる。

また、本実施の形態では、器具本体３３４の外側に取り付けられているため、容易に無線ユニット１を着脱できる。また、無線通信を行わない照明器具と器具本体３３４を共用できる。

なお、無線ユニット１は、外部機器からの無線信号に応じて点灯回路３３１に制御信号を送信する。ここで、外部機器は、例えばリモコン、人感センサ、温度センサ、照度センサ等であっても良い。

実施の形態４．
図８は、実施の形態４に係る照明器具４００の断面図である。照明器具４００は、主面に発光素子３３３ａが設けられた光源部３３３を備える。光源部３３３に対して、発光素子３３３ａの光出射方向と反対側には、ヒートシンク３３２が設けられる。また、光源部３３３に対して、発光素子３３３ａの光出射方向側には、リフレクタ４４０が設けられる。リフレクタ４４０は、光源部３３３を囲むように設けられ、発光素子３３３ａの出射する光を反射させる。リフレクタ４４０はヒートシンク３３２に固定される。リフレクタ４４０は例えば樹脂から形成される。

発光素子３３３ａを点灯させる点灯回路３３１は、ヒートシンク３３２の側面に設けられる。また、無線基板９はヒートシンク３３２の側面に設けられる。無線基板９は点灯回路３３１の直下に設けられる。本実施の形態では、第１受信部７は、光源部３３３に対して、発光素子３３３ａの光出射方向と反対側に設けられる。

アンテナ基板２０は、ヒートシンク３３２とリフレクタ４４０の間に設けられる。つまり、第２受信部２３は、ヒートシンク３３２とリフレクタ４４０との間に設けられる。図４に示されるように、アンテナ基板２０には光源部３３３に沿うように切り欠き２４が形成されている。図８に示されるように、無線基板９の第１接続端子５とアンテナ基板２０の第２接続端子２１は、同軸ケーブル４４１で接続される。同軸ケーブル４４１は、器具本体４３４の内部を通過して、無線基板９とアンテナ基板２０を接続する。なお、無線基板９において、第１受信部７は無線通信部４から切り離されている。

本実施の形態に係る照明器具４００は、埋め込み型の照明器具の一例である。本実施の形態では、無線基板９は天井裏に収納される。天井裏では、一般に空調設備のダクト等により、安定した無線通信が困難となる場合がある。これに対して、第２受信部２３は、ヒートシンク３３２とリフレクタ４４０の間に設けられるため、天井に収納されることは無い。従って、第２受信部２３により、安定した無線通信ができる。

さらに、アンテナ基板２０がヒートシンク３３２とリフレクタ４４０の間に収納されるため、光源部３３３の意匠面を、アンテナ基板２０を設けない照明器具と統一できる。

図８では、アンテナ基板２０を有する照明器具４００について説明した。ここで、照明器具４００にアンテナ基板２０を設けずに、第１受信部７と無線通信部４とを接続した状態で使用しても良い。この場合、例えば第１受信部７による通信状態が十分ではない場合に、第１受信部７を無線通信部４から切り離し、後付でアンテナ基板２０を接続する。このように、通信状態または設置環境に応じて、使用するアンテナを第１受信部７と第２受信部２３から選択しても良い。

また、照明器具４００に実施の形態２の無線ユニット２０１を搭載しても良い。これにより、外部からスイッチ２１０によって使用するアンテナを第１受信部７と第２受信部２３から選択できる。第２受信部２３を選択する場合、後付でアンテナ基板２０を接続する。これにより、無線通信部４は、第１受信部７が受信した無線信号または第２受信部２３が受信した無線信号に応じて点灯回路を制御する。従って、通信状態または設置環境に合わせて通信性能を容易に改善できる。

第２受信部２３は、ヒートシンク３３２とリフレクタ４４０との間に限らず、天井等の取り付け部から露出するように設けられれば良い。例えば、第２受信部２３は、光源部３３３の主面よりも光出射方向側に設けられれば良い。

なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１、２０１無線ユニット、２インターフェース部、３電源回路、４無線通信部、５第１接続端子、６第１整合回路、７第１受信部、８、２０８切り替え部、９無線基板、２０アンテナ基板、２１第２接続端子、２２第２整合回路、２３第２受信部、５１第２接続部、６１第１接続部、２１０スイッチ、３００、４００照明器具、３３１点灯回路、３３２ヒートシンク、３３３光源部、３３３ａ発光素子、３３４、４３４器具本体、４４０リフレクタ、４４１同軸ケーブル

Claims

無線信号を受信する第１受信部と、
無線信号に応じて外部装置を制御する無線通信部と、
前記無線通信部の前記無線信号の受信経路を切り替える切り替え部と、
を備え、
前記切り替え部は、
一端が前記第１受信部と電気的に接続され、他端が前記無線通信部と電気的に接続され、前記一端と前記他端との間にフィルタ回路を電気的に接続可能である第１接続部と、
前記無線通信部と電気的に接続された第２接続部と、
を備え、
前記第２接続部が開放状態であり、前記第１接続部の前記一端と前記他端との間に前記フィルタ回路が電気的に接続された状態で、前記無線通信部は、前記第１受信部が受信した前記無線信号に応じて前記外部装置を制御することを特徴とする無線ユニット。
前記第１接続部の前記一端と前記他端とが電気的に分離され、前記第２接続部には、無線信号を受信する第２受信部が電気的に接続された状態で、前記無線通信部は、前記第２受信部が受信した前記無線信号に応じて前記外部装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線ユニット。
前記第１受信部と、前記無線通信部と、前記切り替え部とが実装された無線基板を備え、
前記第１接続部は、前記無線基板の表面に形成され、前記一端と前記他端とが分離された部品用パターンであり、
前記第２接続部は、前記無線基板の前記表面に形成され、前記無線通信部と電気的に接続されたコネクタ用パターンであることを特徴とする請求項１または２に記載の無線ユニット。
前記切り替え部は、前記第１受信部と前記無線通信部とを接続または遮断するスイッチを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の無線ユニット。
前記第１接続部の前記他端が前記スイッチの一端と電気的に接続され、
前記スイッチの他端は、前記無線通信部と電気的に接続され、
前記第１接続部の前記一端と前記他端との間に前記フィルタ回路が電気的に接続され、前記第２接続部には、無線信号を受信する第２受信部が電気的に接続された状態で、前記無線通信部は、前記第２受信部が受信した前記無線信号に応じて前記外部装置を制御することを特徴とする請求項４に記載の無線ユニット。
前記無線通信部と前記外部装置を接続するインターフェース部と、
前記インターフェース部、前記無線通信部、前記第１受信部および前記切り替え部が実装される無線基板と、
を備え、
前記インターフェース部と前記第１受信部は、前記無線基板の長手方向の両側に前記無線通信部を挟んで設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の無線ユニット。
前記第１受信部は、銅箔パターンまたはチップアンテナであり、前記無線信号の波長の１／４以上の長さを有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の無線ユニット。
前記第２受信部は、銅箔パターンまたはチップアンテナであり、前記無線信号の波長の１／４以上の長さを有することを特徴とする請求項２に記載の無線ユニット。
請求項１から８の何れか一項に記載の無線ユニットと、
主面に発光素子が設けられた光源部と、
前記発光素子を点灯させる点灯回路と、
を備え、
前記無線通信部は、前記無線信号に応じて前記点灯回路を制御することを特徴とする照明器具。
前記第１受信部は、前記光源部の前記主面よりも前記発光素子の光出射方向側に設けられることを特徴とする請求項９に記載の照明器具。
前記光源部に対して、前記発光素子の光出射方向と反対側に設けられたヒートシンクと、
前記光源部に対して、前記発光素子の光出射方向側に設けられ、前記光源部を囲むリフレクタと、
前記ヒートシンクと前記リフレクタとの間に設けられ、無線信号を受信する第２受信部と、
を備え、
前記無線通信部は、前記第１受信部が受信した前記無線信号または前記第２受信部が受信した前記無線信号に応じて前記点灯回路を制御することを特徴とする請求項９に記載の照明器具。
前記第１受信部は、前記光源部に対して、前記発光素子の光出射方向と反対側に設けられることを特徴とする請求項１１に記載の照明器具。