可視光通信用照明器具及びこれを用いた可視光通信システム
【課題】可視光通信用照明器具において、電源電圧を安定化すると共に、変調用スイッチ素子がオン動作を開始したときの光源部への電流ストレスを低減する。
【解決手段】可視光通信用照明器具１０は、光源部１１と、光源部１１を調光する電源回路部３と、光源部１１へ供給される出力電流を変調させる変調用スイッチ素子Ｑ１と、変調用スイッチ素子Ｑ１と並列に接続された変調用抵抗Ｒｘと、変調用スイッチ素子Ｑ１のオンオフを制御する可視光通信信号回路部４と、可視光通信信号回路部４の非駆動時に、変調用スイッチ素子Ｑ１をオンさせる強制オン回路部６と、を備える。この構成によれば、変調用抵抗Ｒｘにより光源部１１が無負荷とならないので、電源電圧が安定化し、また、可視光通信信号回路部４の動作開始時に変調用スイッチ素子Ｑ１にオン信号が流れ続けるので、サージ電流の発生を抑制することができ、光源部１１への電流ストレスを低減できる。
【解決手段】可視光通信用照明器具１０は、光源部１１と、光源部１１を調光する電源回路部３と、光源部１１へ供給される出力電流を変調させる変調用スイッチ素子Ｑ１と、変調用スイッチ素子Ｑ１と並列に接続された変調用抵抗Ｒｘと、変調用スイッチ素子Ｑ１のオンオフを制御する可視光通信信号回路部４と、可視光通信信号回路部４の非駆動時に、変調用スイッチ素子Ｑ１をオンさせる強制オン回路部６と、を備える。この構成によれば、変調用抵抗Ｒｘにより光源部１１が無負荷とならないので、電源電圧が安定化し、また、可視光通信信号回路部４の動作開始時に変調用スイッチ素子Ｑ１にオン信号が流れ続けるので、サージ電流の発生を抑制することができ、光源部１１への電流ストレスを低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光の光強度を変調して通信信号を重畳させる可視光通信用照明器具及びこれを用いた可視光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明光を用いて通信信号を伝送する可視光通信機能を搭載した照明器具が知られている。この種のものとして、光源部が配設される光源部基板と、この光源部基板と電気的に接続されて光源部を点灯制御する点灯回路基板と、光源部からの出射光に通信信号を重畳する可視光通信制御基板と、を備えた照明器具がある（例えば、特許文献１参照）。この照明器具は、可視光通信制御基板を、点灯回路基板と光源部基板との間に分離可能に配置することにより、可視光通信機能の搭載器具と非搭載器具との間で設計を共通化することができる。可視光通信制御基板の制御用電源は、点灯回路基板の出力端子部から供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の照明器具においては、可視光通信制御基板における変調用のスイッチ要素がオフであるとき、光源部の固体発光素子（ＬＥＤ）への負荷電圧が遮断されるので、光源部への実質的な負荷が無い状態になる。商用電源ＡＣを電源とする一般的な電源回路部には、入力電流の歪みを改善するために昇圧機能を有するＰＦＣ回路が用いられているので、光源部が無負荷状態になると、ＰＦＣ回路の出力電圧付近まで電源回路部の出力端子の両端電圧が上昇する。また、電源回路部の出力端子部の両端電圧が上昇すると、可視光通信制御基板の制御用電源部への入力電圧も上昇し、回路損失の原因となる。そこで、電源回路部から光源部へ供給される出力電流を変調させる変調用スイッチ要素に対して並列に変調用抵抗を配し、変調用スイッチ要素がオフのときでも、光源部が無負荷状態にならないようにする回路構成が考えられる。
【０００５】
ところが、この回路構成においては、電源回路部が定電流制御を行なっているので、変調用スイッチ要素がオン動作を開始したとき、この変調用スイッチ要素側に電流が流れ、変調用抵抗の両端が短絡することになる。このとき、図８に示すように、光源部への出力電圧が若干低下するものの、電源回路部の出力端間のインピーダンスが急減するので、光源部への出力電流にサージ電流が発生し、光源部のＬＥＤには、瞬間的に過大な電流ストレスがかかる。一般的に、ＬＥＤの最大定格電流は、定格電流の２倍程度に設定されているが、それ未満のＬＥＤもあり、上述したサージ電流が発生すると、ＬＥＤがダメージを受ける虞がある。変調用抵抗の抵抗値を小さくすればサージ電流の発生を抑制できるが、この場合、変調用スイッチ素子のオンオフによる変調の幅（変調率）が小さくなり、可視光通信を行なう上では好ましくない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、電源回路部の電源電圧を安定化すると共に、変調用スイッチ素子がオン動作を開始したときのサージ電流の発生を抑制し、光源部への電流ストレスを低減することができる可視光通信用照明器具及びこれを用いた可視光通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、照明光の光強度を変調して通信信号を重畳させる可視光通信用照明器具であって、固体発光素子から成る光源部と、調光信号に基づいて前記光源部に流れる負荷電流を制御して前記光源部を調光する電源回路部と、前記電源回路部から前記光源部へ供給される出力電流を変調させる変調用スイッチ要素と、前記変調用スイッチ要素と並列に接続された変調用インピーダンス要素と、前記変調用スイッチ要素のオンオフを制御して、前記光源部が出射する照明光に通信信号を重畳するための変調信号を出力する可視光通信信号回路部と、前記可視光通信信号回路部の非駆動時に、前記電源回路部からの給電電力により前記変調用スイッチ要素をオンさせる強制オン回路部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記可視光通信用照明器具において、前記可視光通信信号回路部へ電力を供給する制御用電源部を更に備え、前記制御用電源部の入力端の少なくとも１端が、前記変調用インピーダンス要素の１端に接続されていることが好ましい。
【０００９】
上記可視光通信用照明器具において、前記可視光通信信号回路部は、前記変調用スイッチ要素のゲートに接続されたフォトカプラを介して前記変調信号を伝送することが好ましい。
【００１０】
上記可視光通信用照明器具において、前記変調用インピーダンス要素と並列に接続された保護用迂回回路部を更に備え、前記保護用迂回回路部は、前記変調用インピーダンス要素の両端電圧が所定値に上昇したときに、該変調用インピーダンス要素に流れる電流を迂回させることが好ましい。
【００１１】
本発明は、上記可視光通信用照明器具と、この可視光通信用照明器具から送信される通信信号を受信する受信機と、を備えることを特徴とする可視光通信システムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変調用スイッチ要素と並列に接続されている変調用インピーダンス要素が存在しているので、光源部が無負荷状態にならず、電源回路部の電源電圧が安定化する。また、強制オン回路部により、変調用スイッチ要素のゲートにオン信号が流れ続けるので、可視光通信信号回路部によるオン動作の開始時に電源回路部の出力端間のインピーダンスは急減せず、サージ電流の発生を抑制することができ、光源部への電流ストレスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る可視光通信用照明器具の照明器具本体の上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図。
【図２】同可視光通信用照明器具に用いられる点灯回路の回路図。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は同可視光通信用照明器具の光源部の負荷電流とこれに重畳される変調信号の動作波形例を示す図。
【図４】同可視光通信用照明器具の光源部への出力電圧と出力電流の変化を示す動作波形例を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る可視光通信用照明器具に用いられる点灯回路の回路図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る可視光通信用照明器具に用いられる点灯回路の回路図。
【図７】（ａ）は同可視光通信用照明器具を用いた可視光通信システムを表す側面図、（ｂ）は同システムに用いられる受信機の正面図。
【図８】本発明と対比される可視光通信用照明器具の光源部への出力電圧と出力電流の変化を示す動作波形例を示す図。
【究明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態に係る可視光通信用照明器具について、図１乃至図４を参照して説明する。ここでは、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施形態の可視光通信用照明器具（以下、照明器具１０）の構成例として、天井等に埋め込まれるダウンライトを示す。照明器具１０は、回路基板上に複数の固体発光素子（ＬＥＤ２）が実装された光源部１１と、光源部１１のＬＥＤ２を点灯させる点灯回路１（後述する図２参照）を収容する本体部１２と、を備える。また、天井等に形成された開口部に嵌め込まれて光源部１１等を保持する枠体部１３と、商用電源ＡＣから電源供給を受けるための電源線が接続される端子台１４と、枠体部１３を天井等に固定するための取付バネ１５と、を備える。
【００１５】
図２に示すように、点灯回路１は、調光信号に基づいてＬＥＤ２から成る光源部１１に流れる負荷電流を制御して光源部１１を調光する回路である。点灯回路１は、調光信号に基づいて光源部１１に流れる負荷電流を制御する電源回路部３と、光源部１１の照明光に通信信号を重畳するための変調信号を出力する可視光通信信号回路部４と、可視光通信信号回路部４への電力を供給する制御用電源部５と、を備える。電源回路部３は、商用電源ＡＣを入力とするＡＣ／ＤＣコンバータと、光源部１１への負荷電流を制御する出力制御部（不図示）と、を備える。制御用電源部５は、電源回路部３の両出力間に、整流用のダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１を介して接続され、また、電圧安定化のためのツェナーダイオードＺＤ１及びコンデンサＣ１が並列に接続されている。制御用電源部５と可視光通信信号回路部４との間には、平滑化のためのコンデンサＣ２が配されている。
【００１６】
また、点灯回路１は、光源部１１に直列に接続されたインピーダンス要素（変調用抵抗Ｒｘ）と、電源回路部３から光源部１１へ供給される出力電流を変調させるスイッチ要素（変調用スイッチ素子Ｑ１）と、を備える。変調用スイッチ素子Ｑ１には、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴが用いられる。変調用抵抗Ｒｘは、変調用スイッチ素子Ｑ１に対して並列に接続されている。また、変調用抵抗Ｒｘの一端が、変調用スイッチ素子Ｑ１にゲート電圧を供給するための制御用電源部５の入力端の一端に接続されている。
【００１７】
更に、点灯回路１は、可視光通信信号回路部４の非駆動時に、電源回路部３からの給電電力により変調用スイッチ素子Ｑ１をオンさせる強制オン回路部６を備える。この強制オン回路部６は、可視光通信信号回路部４と変調用スイッチ素子Ｑ１にゲートとの間に、インバータとして機能するトランジスタＱ２，３、及び抵抗Ｒ２を介して接続される。また、この経路には、制御用電源部５からの負荷電圧を調整する抵抗Ｒ３が配される。強制オン回路部６は、光源部１１と並列に配された抵抗Ｒ４〜６と、電圧安定化及び電圧調整のためのツェナーダイオードＺＤ１及び抵抗Ｒ７と、を備える。抵抗Ｒ４〜６は、変調用スイッチ素子Ｑ１をオンさせ、且つ可視光通信信号回路部４から出力されるオフ電圧によって打ち消される程度の電圧が、この強制オン回路部６に負荷されるように適宜選択される。
【００１８】
光源部１１のＬＥＤ２には、照明器具１０における所望の光色の照明光を出射できるＬＥＤ、例えば、ＧａＮ系青色ＬＥＤチップにＹＡＧ系黄色蛍光体が被覆され、青色光と黄色光とを混光させて白色光を出射する白色ＬＥＤが用いられる。なお、白色ＬＥＤに限らず、赤、緑及び緑の発光色が異なる複数のＬＥＤが適宜に組み合わされて用いられてもよく、また、光源部に有機発光材料を用いたＯＬＥＤが用いられてもよい。
【００１９】
電源回路部３の出力制御部は、汎用のマイコン等から成り、例えば、リモコン等の調光操作を入力する外部装置（不図示）から送信される調光信号に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチ素子をスイッチングすることで、光源部１１をＰＷＭ制御により調光する。すなわち、出力制御部は、図３（ａ）に示すように、光源部１１に負荷電流が流れる期間（オン期間Ｔ１）と、光源部１１に負荷電流が流れない期間（オフ期間Ｔ２）とを交互に繰り返す。また、出力制御部は、オン期間Ｔ１及びオフ期間Ｔ２の和である周期Ｔに対するオン期間Ｔ１の比率（オンデューティ比）を調光信号に対応させることによって光源部１１を調光制御する。なお、上記ＰＷＭ制御は、主として非通信時の調光制御の例であり、後述する可視光通信時には、図３（ａ）に示した上記調光信号とは異なる調光制御信号に変調信号を重畳させるものであってもよい。
【００２０】
可視光通信信号回路部４は、汎用のマイコン等から成り、照明器具１０の外部から入力された２値の情報信号に応じて、図３（ｂ）に示すように、光源部１１の光強度を変調させて照明光に重畳する所定の変調信号を生成して変調用スイッチ素子Ｑ１に出力する。変調信号の周波数は、調光信号の一周期内に複数の波形が含まれるように、少なくとも調光信号の周波数よりも高く設定される。制御用電源部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、電源回路部３からの直流電圧を、可視光通信信号回路部４に適した所定の電圧値の直流電圧に変換する。
【００２１】
この構成において、可視光通信信号回路部４は、制御用電源部５からの給電を受けて、所定の通信信号に基づいて変調用スイッチ素子Ｑ１のオンオフを制御することによって、変調用抵抗Ｒｘが光源部１１に接続されるか否かの切り替えを行なう。具体的には、変調用スイッチ素子Ｑ１がオンのとき、光源部１１には変調用抵抗Ｒｘを介さずに負荷電流Ｉ１が流れる。一方、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのとき、光源部１１には変調用抵抗Ｒｘを介して負荷電流Ｉ２が流れる。そのため、図３（ｃ）に示すように、変調用スイッチ素子Ｑ１がオンのときの負荷電流Ｉ１の電流値は、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのときの負荷電流Ｉ２の電流値よりも大きくなる。このように、光源部１１に流れる負荷電流の大きさを変化させることで、光源部１１の光強度に変調を付与し、光源部１１の照明光に通信信号を重畳させることができる。
【００２２】
また、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのときに、変調用スイッチ素子Ｑ１と並列に接続されている変調用抵抗Ｒｘが存在しているので、電源回路部３から光源部１１への負荷電圧が遮断されない。そのため、点灯回路１の回路上で光源部１１が無負荷状態にならず、電源回路部３の電源電圧が上昇することもない。また、変調用抵抗Ｒｘの一端に制御用電源部５の入力端が接続されているので、制御用電源部５の入力端の電圧が、光源部１１に流れる電流と変調用抵抗Ｒｘによって定まる電圧に抑えられる。従って、電源回路部３の電源電圧及び制御用電源部５への入力電圧を安定化すると共に、回路損失を低減することができる。また、電源回路部３や制御用電源部５に、耐圧性の高い高価な部品や多数の部品ではなく、汎用の安価な回路部品を用いることができ、しかも回路設計が簡素なので、点灯回路１及びこれを用いた照明器具１０の低コスト化及び小型化を実現することができる。
【００２３】
また、可視光通信信号回路部４のマイコンが立ち上がっておらず、制御用電源部５から変調用スイッチ素子Ｑ１への給電が無い状態においても、強制オン回路部６によって電源回路部３から変調用スイッチ素子Ｑ１のゲートにオン信号（図２のｏｎ）が流れ続ける。つまり、可視光通信信号回路部４のマイコンが立ち上がっていない状態でも、変調用スイッチ素子Ｑ１はオンのままであり、光源部１１の電流は変調用抵抗Ｒｘを介さずに流れる。そのため、図４に示すように、可視光通信信号回路部４のマイコンが立ち上がり、制御用電源部５からトランジスタＱ２を介してオン信号の出力が開始されても、電源回路部３の出力端間のインピーダンスは変化せず、光源部１１への出力電流にサージ電流は発生しない。可視光通信信号回路部４のマイコンが立ち上がってオフ信号を出力するときは、強制オン回路部６からトランジスタＱ３方向へ戻り電流（図２のｏｆｆ）が生じるので、強制オン回路部６による変調用スイッチ素子Ｑ１のゲートにオン信号が打ち消される。その結果、変調用スイッチ素子Ｑ１はオフとなり、変調用抵抗Ｒｘに負荷電流Ｉ２が流れる。従って、上述した構成によれば、電源回路部３の電源電圧を安定化すると共に、変調用スイッチ素子Ｑ１がオン動作を開始したときのサージ電流の発生を抑制することができ、光源部１１への電流ストレスを低減することができる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る可視光通信用照明器具について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の照明器具１０の点灯回路１の回路構成を示す。照明器具１０は、複数の照明器具本体１０ａと、照明器具本体１０ａの外部に設けられた可視光通信信号出力部３０と、を備える。可視光通信信号出力部３０には、可視光通信信号回路部４が設けられ、各照明器具本体１０ａは、可視光通信信号回路部４を除き、上記第１の実施形態の照明器具１０と同様の構成を有する。なお、図例では、照明器具本体１０ａが２つである例を示すが、それ以上であってもよい。各照明器具本体１０ａと可視光通信信号出力部３０とは、夫々信号線２０によって接続されている。各照明器具本体１０ａは、変調用スイッチ要素のゲートに強制オン回路部を介して接続された変調信号駆動回路部４ａを備え、この変調信号駆動回路部４ａは、フォトカプラＰＣを介して信号線２０に接続されている。また、可視光通信信号出力部３０は、可視光通信信号回路部４に給電する制御用電源部５１を備える。可視光通信信号出力部３０の可視光通信信号回路部４は、フォトカプラ駆動回路部４ｂを介して信号線２０に接続されている。変調信号駆動回路部４ａ及びフォトカプラ駆動回路部４ｂは、いずれも絶縁型の回路として構成されている。
【００２５】
この構成によれば、照明器具１０に用いられる複数の照明器具本体１０ａからの照明光が、可視光通信信号出力部３０から出力される変調信号に基づいて変調されるので、照明光に重畳される通信信号が同期され、信号の混信を抑制することができる。すなわち、複数の照明器具本体１０ａを子機としたとき、可視光通信信号出力部３０は、これら子機を同期させて変調する親機として機能し、親機が複数の子機の通信信号を制御する。
【００２６】
また、可視光通信信号出力部３０と各照明器具本体１０ａを結ぶ信号線２０には、フォトカプラＰＣの発光ダイオードを駆動する微小な電流が流れるだけで、照明器具本体１０ａを変調調光するような大きな電流は流れないので、放射ノイズを低減することができる。また、フォトカプラＰＣを照明器具本体１０ａに設けているので、絶縁性が必要とされる変調信号駆動回路部４ａの回路構成を簡素化でき、既存の非絶縁型の照明器具にも可視光通信システムを容易に組み込むことができる。従って、照明器具１０によれば、照明光に重畳された通信信号の混信やノイズの発生を抑制して通信信号を正確に伝送することができ、通信信号の伝送箇所において絶縁性を容易に確保することができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る可視光通信用照明器具について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の照明器具１０の点灯回路１の回路構成を示す。この点灯回路１は、変調用抵抗Ｒｘと並列に接続された保護用迂回回路部７を備える。なお、図例では、可視光通信信号回路部４と変調用スイッチ素子Ｑ１との間のスイッチ要素としてインバータ６１を表記している。他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。
【００２８】
可視光通信信号回路部４が立ち上がっているものの、例えば、可視光通信信号回路部４のマイコンや、可視光通信信号回路部４と変調用スイッチ素子Ｑ１とを繋ぐインバータ６１の不具合等によって、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフ状態となることがある。このとき、変調用抵抗Ｒｘには断続的に電流が流れ、電源回路部３の出力電圧が異常上昇する。そこで、本実施形態においては、保護用迂回回路部７が、変調用抵抗Ｒｘの両端電圧が所定値に上昇したときに、この変調用抵抗Ｒｘに流れる電流を迂回させる。
【００２９】
保護用迂回回路部７は、変調用抵抗Ｒｘへの電流を迂回させる迂回用スイッチ素子Ｑ７１と、この迂回用スイッチ素子Ｑ７１のゲートにオン電流を流す経路上に設けられるサイリスタＱ７２、トランジスタＱ７３，７４、及びスイッチ素子Ｑ７５と、を備える。また、保護用迂回回路部７には、これら各スイッチ要素のゲート電圧又はベース電流を夫々設定するためのツェナーダイオードＺＤ７１，７２及びコンデンサＣ７１〜７３、及び各素子間の電位を調整する各種抵抗Ｒ７２〜７９が配される。また、保護用迂回回路部７の入力端には抵抗Ｒ７１，７２及び接地面に接続されたツェナーダイオードＺＤ７３〜７５が配される。
【００３０】
次に、保護用迂回回路部７の動作を説明する。まず、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのまま光源部１１の各ＬＥＤ２に負荷電流が流れ続けると、変調用抵抗Ｒｘの両端電圧が上昇する。この変調用抵抗Ｒｘの両端電圧が、ツェナーダイオードＺＤ７２によって設定されるスイッチ素子Ｑ７５（ＭＯＳＦＥＴ）のゲート閾値電圧以上に上昇すると、スイッチ素子Ｑ７５がオン動作をする。このとき、トランジスタＱ７４が導通し、コンデンサＣ２が充電され、スイッチ素子Ｑ７５の動作と平行して、サイリスタＱ７２もオンする。これにより、トランジスタＱ７３のベース電流が流れる経路ができ、迂回用スイッチ素子Ｑ７１のゲートに対するオン電流がＲ７８，７９を介して流れる。このようにして、迂回用スイッチ素子Ｑ７１がオンすることにより、変調用抵抗Ｒｘへ流れる電流を保護用迂回回路部７へ迂回させることができる。
【００３１】
スイッチ素子Ｑ１がオンした状態は、一度、電源回路部３の出力がオフされ、その電圧が低下して、サイリスタＱ７２がオフして、迂回用スイッチ素子Ｑ７１のゲート電圧が閾値よりも下がるまで継続する。すなわち、保護用迂回回路部７は、照明器具１０の電源リセットして、電源回路部３からの電圧が解除されない限り、スイッチ素子Ｑ１はオフしない回路構成になっている。この保護用迂回回路部７を備えた構成によれば、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのままになったときに、変調用抵抗Ｒｘに流れる電流を迂回させることにより、電源回路部３の出力電圧が異常に上昇することを防止して、点灯回路１を保護することができる。
【００３２】
次に、上記実施形態に示したような照明器具１０を用いた可視光通信システムの構成例について、図７を参照して説明する。可視光通信システムは、上述したような照明器具１０と、照明器具１０から送信される通信信号を受信する受信機４０と、を備える。図７（ａ）に示すように、照明器具１０は天井Ｃに埋め込まれ、光源部１１から床Ｆ方向の所定範囲に照明光Ｌを照射する。
【００３３】
受信機４０は、例えば、図７（ｂ）に示すような携帯端末から成り、照明器具１０から照射される照明光を受光するフォトダイオード等から成る受光部４１を備える。また、受信機４０は、例えば、液晶ディスプレイ等から成る表示部４２と、操作部４３と、受光部４１で受光しか照明光Ｌの光強度に基づいて通信信号を読み取る信号処理回路（不図示）とを備える。なお、表示部４２にタッチパネル機能を有するディスプレイを用いれば、操作部４３の機能をこの表示部４２において実現することができる。また、受光部４１は、ＣＭＯＳセンサから成るカメラであってもよい。すなわち、受信機４０には、一般的な携帯電話に、通信信号を読み取る信号処理用のソフトウェアをインストールしたものを用いることができる。なお、受信機４０は上記携帯端末に限定されず、他の構成から成る受信機であってもよい。
【００３４】
この構成によれば、図７（ａ）に示したように、ユーザＵは、受信機４０を用いれば、照明器具１０の照明範囲内において照明器具１０からの照明光に重畳された通信信号を受信することができる。通信信号には、位置情報、画像情報及び音声情報等が含まれ、ユーザＵは、受信機４０を用いてこれら通信信号に含まれる情報を表示部４２に表示させる等により得ることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、制御用電源部５には、２次電池、及びＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力により２次電池を充電させる充電回路から成るバックアップ電源（不図示）が設けられてもよい。また、インピーダンス要素として、変調用抵抗Ｒｘに加えてＬＥＤが用いられてもよく、このＬＥＤを、例えば、上記バックアップ電源からの給電により点灯させれば、災害時等により停電が発生して商用電源ＡＣを喪失したときの補助光源として機能させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 照明器具（可視光通信用照明器具）
１１ 光源部
２ ＬＥＤ（固体発光素子）
２０ 受信機
３ 電源回路部
４ 可視光通信信号回路部
５ 制御用電源部
６ 強制オン回路部
７ 保護用迂回回路部
ＰＣ フォトカプラ
Ｑ１ 変調用スイッチ素子（変調用スイッチ要素、ＭＯＳＦＥＴ）
Ｒｘ 変調用抵抗（変調用インピーダンス要素）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光の光強度を変調して通信信号を重畳させる可視光通信用照明器具及びこれを用いた可視光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、照明光を用いて通信信号を伝送する可視光通信機能を搭載した照明器具が知られている。この種のものとして、光源部が配設される光源部基板と、この光源部基板と電気的に接続されて光源部を点灯制御する点灯回路基板と、光源部からの出射光に通信信号を重畳する可視光通信制御基板と、を備えた照明器具がある（例えば、特許文献１参照）。この照明器具は、可視光通信制御基板を、点灯回路基板と光源部基板との間に分離可能に配置することにより、可視光通信機能の搭載器具と非搭載器具との間で設計を共通化することができる。可視光通信制御基板の制御用電源は、点灯回路基板の出力端子部から供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の照明器具においては、可視光通信制御基板における変調用のスイッチ要素がオフであるとき、光源部の固体発光素子（ＬＥＤ）への負荷電圧が遮断されるので、光源部への実質的な負荷が無い状態になる。商用電源ＡＣを電源とする一般的な電源回路部には、入力電流の歪みを改善するために昇圧機能を有するＰＦＣ回路が用いられているので、光源部が無負荷状態になると、ＰＦＣ回路の出力電圧付近まで電源回路部の出力端子の両端電圧が上昇する。また、電源回路部の出力端子部の両端電圧が上昇すると、可視光通信制御基板の制御用電源部への入力電圧も上昇し、回路損失の原因となる。そこで、電源回路部から光源部へ供給される出力電流を変調させる変調用スイッチ要素に対して並列に変調用抵抗を配し、変調用スイッチ要素がオフのときでも、光源部が無負荷状態にならないようにする回路構成が考えられる。
【０００５】
ところが、この回路構成においては、電源回路部が定電流制御を行なっているので、変調用スイッチ要素がオン動作を開始したとき、この変調用スイッチ要素側に電流が流れ、変調用抵抗の両端が短絡することになる。このとき、図８に示すように、光源部への出力電圧が若干低下するものの、電源回路部の出力端間のインピーダンスが急減するので、光源部への出力電流にサージ電流が発生し、光源部のＬＥＤには、瞬間的に過大な電流ストレスがかかる。一般的に、ＬＥＤの最大定格電流は、定格電流の２倍程度に設定されているが、それ未満のＬＥＤもあり、上述したサージ電流が発生すると、ＬＥＤがダメージを受ける虞がある。変調用抵抗の抵抗値を小さくすればサージ電流の発生を抑制できるが、この場合、変調用スイッチ素子のオンオフによる変調の幅（変調率）が小さくなり、可視光通信を行なう上では好ましくない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、電源回路部の電源電圧を安定化すると共に、変調用スイッチ素子がオン動作を開始したときのサージ電流の発生を抑制し、光源部への電流ストレスを低減することができる可視光通信用照明器具及びこれを用いた可視光通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、照明光の光強度を変調して通信信号を重畳させる可視光通信用照明器具であって、固体発光素子から成る光源部と、調光信号に基づいて前記光源部に流れる負荷電流を制御して前記光源部を調光する電源回路部と、前記電源回路部から前記光源部へ供給される出力電流を変調させる変調用スイッチ要素と、前記変調用スイッチ要素と並列に接続された変調用インピーダンス要素と、前記変調用スイッチ要素のオンオフを制御して、前記光源部が出射する照明光に通信信号を重畳するための変調信号を出力する可視光通信信号回路部と、前記可視光通信信号回路部の非駆動時に、前記電源回路部からの給電電力により前記変調用スイッチ要素をオンさせる強制オン回路部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記可視光通信用照明器具において、前記可視光通信信号回路部へ電力を供給する制御用電源部を更に備え、前記制御用電源部の入力端の少なくとも１端が、前記変調用インピーダンス要素の１端に接続されていることが好ましい。
【０００９】
上記可視光通信用照明器具において、前記可視光通信信号回路部は、前記変調用スイッチ要素のゲートに接続されたフォトカプラを介して前記変調信号を伝送することが好ましい。
【００１０】
上記可視光通信用照明器具において、前記変調用インピーダンス要素と並列に接続された保護用迂回回路部を更に備え、前記保護用迂回回路部は、前記変調用インピーダンス要素の両端電圧が所定値に上昇したときに、該変調用インピーダンス要素に流れる電流を迂回させることが好ましい。
【００１１】
本発明は、上記可視光通信用照明器具と、この可視光通信用照明器具から送信される通信信号を受信する受信機と、を備えることを特徴とする可視光通信システムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変調用スイッチ要素と並列に接続されている変調用インピーダンス要素が存在しているので、光源部が無負荷状態にならず、電源回路部の電源電圧が安定化する。また、強制オン回路部により、変調用スイッチ要素のゲートにオン信号が流れ続けるので、可視光通信信号回路部によるオン動作の開始時に電源回路部の出力端間のインピーダンスは急減せず、サージ電流の発生を抑制することができ、光源部への電流ストレスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る可視光通信用照明器具の照明器具本体の上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図。
【図２】同可視光通信用照明器具に用いられる点灯回路の回路図。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は同可視光通信用照明器具の光源部の負荷電流とこれに重畳される変調信号の動作波形例を示す図。
【図４】同可視光通信用照明器具の光源部への出力電圧と出力電流の変化を示す動作波形例を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る可視光通信用照明器具に用いられる点灯回路の回路図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る可視光通信用照明器具に用いられる点灯回路の回路図。
【図７】（ａ）は同可視光通信用照明器具を用いた可視光通信システムを表す側面図、（ｂ）は同システムに用いられる受信機の正面図。
【図８】本発明と対比される可視光通信用照明器具の光源部への出力電圧と出力電流の変化を示す動作波形例を示す図。
【究明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の実施形態に係る可視光通信用照明器具について、図１乃至図４を参照して説明する。ここでは、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施形態の可視光通信用照明器具（以下、照明器具１０）の構成例として、天井等に埋め込まれるダウンライトを示す。照明器具１０は、回路基板上に複数の固体発光素子（ＬＥＤ２）が実装された光源部１１と、光源部１１のＬＥＤ２を点灯させる点灯回路１（後述する図２参照）を収容する本体部１２と、を備える。また、天井等に形成された開口部に嵌め込まれて光源部１１等を保持する枠体部１３と、商用電源ＡＣから電源供給を受けるための電源線が接続される端子台１４と、枠体部１３を天井等に固定するための取付バネ１５と、を備える。
【００１５】
図２に示すように、点灯回路１は、調光信号に基づいてＬＥＤ２から成る光源部１１に流れる負荷電流を制御して光源部１１を調光する回路である。点灯回路１は、調光信号に基づいて光源部１１に流れる負荷電流を制御する電源回路部３と、光源部１１の照明光に通信信号を重畳するための変調信号を出力する可視光通信信号回路部４と、可視光通信信号回路部４への電力を供給する制御用電源部５と、を備える。電源回路部３は、商用電源ＡＣを入力とするＡＣ／ＤＣコンバータと、光源部１１への負荷電流を制御する出力制御部（不図示）と、を備える。制御用電源部５は、電源回路部３の両出力間に、整流用のダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１を介して接続され、また、電圧安定化のためのツェナーダイオードＺＤ１及びコンデンサＣ１が並列に接続されている。制御用電源部５と可視光通信信号回路部４との間には、平滑化のためのコンデンサＣ２が配されている。
【００１６】
また、点灯回路１は、光源部１１に直列に接続されたインピーダンス要素（変調用抵抗Ｒｘ）と、電源回路部３から光源部１１へ供給される出力電流を変調させるスイッチ要素（変調用スイッチ素子Ｑ１）と、を備える。変調用スイッチ素子Ｑ１には、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴが用いられる。変調用抵抗Ｒｘは、変調用スイッチ素子Ｑ１に対して並列に接続されている。また、変調用抵抗Ｒｘの一端が、変調用スイッチ素子Ｑ１にゲート電圧を供給するための制御用電源部５の入力端の一端に接続されている。
【００１７】
更に、点灯回路１は、可視光通信信号回路部４の非駆動時に、電源回路部３からの給電電力により変調用スイッチ素子Ｑ１をオンさせる強制オン回路部６を備える。この強制オン回路部６は、可視光通信信号回路部４と変調用スイッチ素子Ｑ１にゲートとの間に、インバータとして機能するトランジスタＱ２，３、及び抵抗Ｒ２を介して接続される。また、この経路には、制御用電源部５からの負荷電圧を調整する抵抗Ｒ３が配される。強制オン回路部６は、光源部１１と並列に配された抵抗Ｒ４〜６と、電圧安定化及び電圧調整のためのツェナーダイオードＺＤ１及び抵抗Ｒ７と、を備える。抵抗Ｒ４〜６は、変調用スイッチ素子Ｑ１をオンさせ、且つ可視光通信信号回路部４から出力されるオフ電圧によって打ち消される程度の電圧が、この強制オン回路部６に負荷されるように適宜選択される。
【００１８】
光源部１１のＬＥＤ２には、照明器具１０における所望の光色の照明光を出射できるＬＥＤ、例えば、ＧａＮ系青色ＬＥＤチップにＹＡＧ系黄色蛍光体が被覆され、青色光と黄色光とを混光させて白色光を出射する白色ＬＥＤが用いられる。なお、白色ＬＥＤに限らず、赤、緑及び緑の発光色が異なる複数のＬＥＤが適宜に組み合わされて用いられてもよく、また、光源部に有機発光材料を用いたＯＬＥＤが用いられてもよい。
【００１９】
電源回路部３の出力制御部は、汎用のマイコン等から成り、例えば、リモコン等の調光操作を入力する外部装置（不図示）から送信される調光信号に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチ素子をスイッチングすることで、光源部１１をＰＷＭ制御により調光する。すなわち、出力制御部は、図３（ａ）に示すように、光源部１１に負荷電流が流れる期間（オン期間Ｔ１）と、光源部１１に負荷電流が流れない期間（オフ期間Ｔ２）とを交互に繰り返す。また、出力制御部は、オン期間Ｔ１及びオフ期間Ｔ２の和である周期Ｔに対するオン期間Ｔ１の比率（オンデューティ比）を調光信号に対応させることによって光源部１１を調光制御する。なお、上記ＰＷＭ制御は、主として非通信時の調光制御の例であり、後述する可視光通信時には、図３（ａ）に示した上記調光信号とは異なる調光制御信号に変調信号を重畳させるものであってもよい。
【００２０】
可視光通信信号回路部４は、汎用のマイコン等から成り、照明器具１０の外部から入力された２値の情報信号に応じて、図３（ｂ）に示すように、光源部１１の光強度を変調させて照明光に重畳する所定の変調信号を生成して変調用スイッチ素子Ｑ１に出力する。変調信号の周波数は、調光信号の一周期内に複数の波形が含まれるように、少なくとも調光信号の周波数よりも高く設定される。制御用電源部５は、ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、電源回路部３からの直流電圧を、可視光通信信号回路部４に適した所定の電圧値の直流電圧に変換する。
【００２１】
この構成において、可視光通信信号回路部４は、制御用電源部５からの給電を受けて、所定の通信信号に基づいて変調用スイッチ素子Ｑ１のオンオフを制御することによって、変調用抵抗Ｒｘが光源部１１に接続されるか否かの切り替えを行なう。具体的には、変調用スイッチ素子Ｑ１がオンのとき、光源部１１には変調用抵抗Ｒｘを介さずに負荷電流Ｉ１が流れる。一方、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのとき、光源部１１には変調用抵抗Ｒｘを介して負荷電流Ｉ２が流れる。そのため、図３（ｃ）に示すように、変調用スイッチ素子Ｑ１がオンのときの負荷電流Ｉ１の電流値は、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのときの負荷電流Ｉ２の電流値よりも大きくなる。このように、光源部１１に流れる負荷電流の大きさを変化させることで、光源部１１の光強度に変調を付与し、光源部１１の照明光に通信信号を重畳させることができる。
【００２２】
また、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのときに、変調用スイッチ素子Ｑ１と並列に接続されている変調用抵抗Ｒｘが存在しているので、電源回路部３から光源部１１への負荷電圧が遮断されない。そのため、点灯回路１の回路上で光源部１１が無負荷状態にならず、電源回路部３の電源電圧が上昇することもない。また、変調用抵抗Ｒｘの一端に制御用電源部５の入力端が接続されているので、制御用電源部５の入力端の電圧が、光源部１１に流れる電流と変調用抵抗Ｒｘによって定まる電圧に抑えられる。従って、電源回路部３の電源電圧及び制御用電源部５への入力電圧を安定化すると共に、回路損失を低減することができる。また、電源回路部３や制御用電源部５に、耐圧性の高い高価な部品や多数の部品ではなく、汎用の安価な回路部品を用いることができ、しかも回路設計が簡素なので、点灯回路１及びこれを用いた照明器具１０の低コスト化及び小型化を実現することができる。
【００２３】
また、可視光通信信号回路部４のマイコンが立ち上がっておらず、制御用電源部５から変調用スイッチ素子Ｑ１への給電が無い状態においても、強制オン回路部６によって電源回路部３から変調用スイッチ素子Ｑ１のゲートにオン信号（図２のｏｎ）が流れ続ける。つまり、可視光通信信号回路部４のマイコンが立ち上がっていない状態でも、変調用スイッチ素子Ｑ１はオンのままであり、光源部１１の電流は変調用抵抗Ｒｘを介さずに流れる。そのため、図４に示すように、可視光通信信号回路部４のマイコンが立ち上がり、制御用電源部５からトランジスタＱ２を介してオン信号の出力が開始されても、電源回路部３の出力端間のインピーダンスは変化せず、光源部１１への出力電流にサージ電流は発生しない。可視光通信信号回路部４のマイコンが立ち上がってオフ信号を出力するときは、強制オン回路部６からトランジスタＱ３方向へ戻り電流（図２のｏｆｆ）が生じるので、強制オン回路部６による変調用スイッチ素子Ｑ１のゲートにオン信号が打ち消される。その結果、変調用スイッチ素子Ｑ１はオフとなり、変調用抵抗Ｒｘに負荷電流Ｉ２が流れる。従って、上述した構成によれば、電源回路部３の電源電圧を安定化すると共に、変調用スイッチ素子Ｑ１がオン動作を開始したときのサージ電流の発生を抑制することができ、光源部１１への電流ストレスを低減することができる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る可視光通信用照明器具について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の照明器具１０の点灯回路１の回路構成を示す。照明器具１０は、複数の照明器具本体１０ａと、照明器具本体１０ａの外部に設けられた可視光通信信号出力部３０と、を備える。可視光通信信号出力部３０には、可視光通信信号回路部４が設けられ、各照明器具本体１０ａは、可視光通信信号回路部４を除き、上記第１の実施形態の照明器具１０と同様の構成を有する。なお、図例では、照明器具本体１０ａが２つである例を示すが、それ以上であってもよい。各照明器具本体１０ａと可視光通信信号出力部３０とは、夫々信号線２０によって接続されている。各照明器具本体１０ａは、変調用スイッチ要素のゲートに強制オン回路部を介して接続された変調信号駆動回路部４ａを備え、この変調信号駆動回路部４ａは、フォトカプラＰＣを介して信号線２０に接続されている。また、可視光通信信号出力部３０は、可視光通信信号回路部４に給電する制御用電源部５１を備える。可視光通信信号出力部３０の可視光通信信号回路部４は、フォトカプラ駆動回路部４ｂを介して信号線２０に接続されている。変調信号駆動回路部４ａ及びフォトカプラ駆動回路部４ｂは、いずれも絶縁型の回路として構成されている。
【００２５】
この構成によれば、照明器具１０に用いられる複数の照明器具本体１０ａからの照明光が、可視光通信信号出力部３０から出力される変調信号に基づいて変調されるので、照明光に重畳される通信信号が同期され、信号の混信を抑制することができる。すなわち、複数の照明器具本体１０ａを子機としたとき、可視光通信信号出力部３０は、これら子機を同期させて変調する親機として機能し、親機が複数の子機の通信信号を制御する。
【００２６】
また、可視光通信信号出力部３０と各照明器具本体１０ａを結ぶ信号線２０には、フォトカプラＰＣの発光ダイオードを駆動する微小な電流が流れるだけで、照明器具本体１０ａを変調調光するような大きな電流は流れないので、放射ノイズを低減することができる。また、フォトカプラＰＣを照明器具本体１０ａに設けているので、絶縁性が必要とされる変調信号駆動回路部４ａの回路構成を簡素化でき、既存の非絶縁型の照明器具にも可視光通信システムを容易に組み込むことができる。従って、照明器具１０によれば、照明光に重畳された通信信号の混信やノイズの発生を抑制して通信信号を正確に伝送することができ、通信信号の伝送箇所において絶縁性を容易に確保することができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る可視光通信用照明器具について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の照明器具１０の点灯回路１の回路構成を示す。この点灯回路１は、変調用抵抗Ｒｘと並列に接続された保護用迂回回路部７を備える。なお、図例では、可視光通信信号回路部４と変調用スイッチ素子Ｑ１との間のスイッチ要素としてインバータ６１を表記している。他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。
【００２８】
可視光通信信号回路部４が立ち上がっているものの、例えば、可視光通信信号回路部４のマイコンや、可視光通信信号回路部４と変調用スイッチ素子Ｑ１とを繋ぐインバータ６１の不具合等によって、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフ状態となることがある。このとき、変調用抵抗Ｒｘには断続的に電流が流れ、電源回路部３の出力電圧が異常上昇する。そこで、本実施形態においては、保護用迂回回路部７が、変調用抵抗Ｒｘの両端電圧が所定値に上昇したときに、この変調用抵抗Ｒｘに流れる電流を迂回させる。
【００２９】
保護用迂回回路部７は、変調用抵抗Ｒｘへの電流を迂回させる迂回用スイッチ素子Ｑ７１と、この迂回用スイッチ素子Ｑ７１のゲートにオン電流を流す経路上に設けられるサイリスタＱ７２、トランジスタＱ７３，７４、及びスイッチ素子Ｑ７５と、を備える。また、保護用迂回回路部７には、これら各スイッチ要素のゲート電圧又はベース電流を夫々設定するためのツェナーダイオードＺＤ７１，７２及びコンデンサＣ７１〜７３、及び各素子間の電位を調整する各種抵抗Ｒ７２〜７９が配される。また、保護用迂回回路部７の入力端には抵抗Ｒ７１，７２及び接地面に接続されたツェナーダイオードＺＤ７３〜７５が配される。
【００３０】
次に、保護用迂回回路部７の動作を説明する。まず、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのまま光源部１１の各ＬＥＤ２に負荷電流が流れ続けると、変調用抵抗Ｒｘの両端電圧が上昇する。この変調用抵抗Ｒｘの両端電圧が、ツェナーダイオードＺＤ７２によって設定されるスイッチ素子Ｑ７５（ＭＯＳＦＥＴ）のゲート閾値電圧以上に上昇すると、スイッチ素子Ｑ７５がオン動作をする。このとき、トランジスタＱ７４が導通し、コンデンサＣ２が充電され、スイッチ素子Ｑ７５の動作と平行して、サイリスタＱ７２もオンする。これにより、トランジスタＱ７３のベース電流が流れる経路ができ、迂回用スイッチ素子Ｑ７１のゲートに対するオン電流がＲ７８，７９を介して流れる。このようにして、迂回用スイッチ素子Ｑ７１がオンすることにより、変調用抵抗Ｒｘへ流れる電流を保護用迂回回路部７へ迂回させることができる。
【００３１】
スイッチ素子Ｑ１がオンした状態は、一度、電源回路部３の出力がオフされ、その電圧が低下して、サイリスタＱ７２がオフして、迂回用スイッチ素子Ｑ７１のゲート電圧が閾値よりも下がるまで継続する。すなわち、保護用迂回回路部７は、照明器具１０の電源リセットして、電源回路部３からの電圧が解除されない限り、スイッチ素子Ｑ１はオフしない回路構成になっている。この保護用迂回回路部７を備えた構成によれば、変調用スイッチ素子Ｑ１がオフのままになったときに、変調用抵抗Ｒｘに流れる電流を迂回させることにより、電源回路部３の出力電圧が異常に上昇することを防止して、点灯回路１を保護することができる。
【００３２】
次に、上記実施形態に示したような照明器具１０を用いた可視光通信システムの構成例について、図７を参照して説明する。可視光通信システムは、上述したような照明器具１０と、照明器具１０から送信される通信信号を受信する受信機４０と、を備える。図７（ａ）に示すように、照明器具１０は天井Ｃに埋め込まれ、光源部１１から床Ｆ方向の所定範囲に照明光Ｌを照射する。
【００３３】
受信機４０は、例えば、図７（ｂ）に示すような携帯端末から成り、照明器具１０から照射される照明光を受光するフォトダイオード等から成る受光部４１を備える。また、受信機４０は、例えば、液晶ディスプレイ等から成る表示部４２と、操作部４３と、受光部４１で受光しか照明光Ｌの光強度に基づいて通信信号を読み取る信号処理回路（不図示）とを備える。なお、表示部４２にタッチパネル機能を有するディスプレイを用いれば、操作部４３の機能をこの表示部４２において実現することができる。また、受光部４１は、ＣＭＯＳセンサから成るカメラであってもよい。すなわち、受信機４０には、一般的な携帯電話に、通信信号を読み取る信号処理用のソフトウェアをインストールしたものを用いることができる。なお、受信機４０は上記携帯端末に限定されず、他の構成から成る受信機であってもよい。
【００３４】
この構成によれば、図７（ａ）に示したように、ユーザＵは、受信機４０を用いれば、照明器具１０の照明範囲内において照明器具１０からの照明光に重畳された通信信号を受信することができる。通信信号には、位置情報、画像情報及び音声情報等が含まれ、ユーザＵは、受信機４０を用いてこれら通信信号に含まれる情報を表示部４２に表示させる等により得ることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、制御用電源部５には、２次電池、及びＡＣ／ＤＣコンバータ３１の出力により２次電池を充電させる充電回路から成るバックアップ電源（不図示）が設けられてもよい。また、インピーダンス要素として、変調用抵抗Ｒｘに加えてＬＥＤが用いられてもよく、このＬＥＤを、例えば、上記バックアップ電源からの給電により点灯させれば、災害時等により停電が発生して商用電源ＡＣを喪失したときの補助光源として機能させることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 照明器具（可視光通信用照明器具）
１１ 光源部
２ ＬＥＤ（固体発光素子）
２０ 受信機
３ 電源回路部
４ 可視光通信信号回路部
５ 制御用電源部
６ 強制オン回路部
７ 保護用迂回回路部
ＰＣ フォトカプラ
Ｑ１ 変調用スイッチ素子（変調用スイッチ要素、ＭＯＳＦＥＴ）
Ｒｘ 変調用抵抗（変調用インピーダンス要素）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光の光強度を変調して通信信号を重畳させる可視光通信用照明器具であって、
固体発光素子から成る光源部と、
調光信号に基づいて前記光源部に流れる負荷電流を制御して前記光源部を調光する電源回路部と、
前記電源回路部から前記光源部へ供給される出力電流を変調させる変調用スイッチ要素と、
前記変調用スイッチ要素と並列に接続された変調用インピーダンス要素と、
前記変調用スイッチ要素のオンオフを制御して、前記光源部が出射する照明光に通信信号を重畳するための変調信号を出力する可視光通信信号回路部と、
前記可視光通信信号回路部の非駆動時に、前記電源回路部からの給電電力により前記変調用スイッチ要素をオンさせる強制オン回路部と、を備えることを特徴とする可視光通信用照明器具。
【請求項２】
前記可視光通信信号回路部へ電力を供給する制御用電源部を更に備え、
前記制御用電源部の入力端の少なくとも１端が、前記変調用インピーダンス要素の１端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の可視光通信用照明器具。
【請求項３】
前記可視光通信信号回路部は、前記変調用スイッチ要素のゲートに接続されたフォトカプラを介して前記変調信号を伝送することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可視光通信用照明器具。
【請求項４】
前記変調用インピーダンス要素と並列に接続された保護用迂回回路部を更に備え、
前記保護用迂回回路部は、前記変調用インピーダンス要素の両端電圧が所定値に上昇したときに、該変調用インピーダンス要素に流れる電流を迂回させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の可視光通信用照明器具。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の可視光通信用照明器具と、この可視光通信用照明器具から送信される通信信号を受信する受信機と、を備えることを特徴とする可視光通信システム。
【請求項１】
照明光の光強度を変調して通信信号を重畳させる可視光通信用照明器具であって、
固体発光素子から成る光源部と、
調光信号に基づいて前記光源部に流れる負荷電流を制御して前記光源部を調光する電源回路部と、
前記電源回路部から前記光源部へ供給される出力電流を変調させる変調用スイッチ要素と、
前記変調用スイッチ要素と並列に接続された変調用インピーダンス要素と、
前記変調用スイッチ要素のオンオフを制御して、前記光源部が出射する照明光に通信信号を重畳するための変調信号を出力する可視光通信信号回路部と、
前記可視光通信信号回路部の非駆動時に、前記電源回路部からの給電電力により前記変調用スイッチ要素をオンさせる強制オン回路部と、を備えることを特徴とする可視光通信用照明器具。
【請求項２】
前記可視光通信信号回路部へ電力を供給する制御用電源部を更に備え、
前記制御用電源部の入力端の少なくとも１端が、前記変調用インピーダンス要素の１端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の可視光通信用照明器具。
【請求項３】
前記可視光通信信号回路部は、前記変調用スイッチ要素のゲートに接続されたフォトカプラを介して前記変調信号を伝送することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可視光通信用照明器具。
【請求項４】
前記変調用インピーダンス要素と並列に接続された保護用迂回回路部を更に備え、
前記保護用迂回回路部は、前記変調用インピーダンス要素の両端電圧が所定値に上昇したときに、該変調用インピーダンス要素に流れる電流を迂回させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の可視光通信用照明器具。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の可視光通信用照明器具と、この可視光通信用照明器具から送信される通信信号を受信する受信機と、を備えることを特徴とする可視光通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１０６３６（Ｐ２０１３−１１０６３６Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４９４２（Ｐ２０１１−２５４９４２）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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