照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システム
【課題】ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことのできる照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システムを提供する。
【解決手段】主光源部２と、調光信号に基づいて主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ０をＰＷＭ制御して主光源部２を調光する第１の電源部と、主光源部２に直列に接続されるインピーダンス要素６と、インピーダンス要素６と並列に接続されるスイッチング素子Ｑ１と、２値の通信信号を生成し且つ通信信号によりスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御することで主光源部２の出力する照明光の光強度を変調して通信信号を重畳させる通信部とを備え、インピーダンス要素６は補助光源部６０を有し、通信部は、ＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２においてスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御することで補助光源部６０の出力する光の光強度を変調して通信信号を重畳させる。
【解決手段】主光源部２と、調光信号に基づいて主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ０をＰＷＭ制御して主光源部２を調光する第１の電源部と、主光源部２に直列に接続されるインピーダンス要素６と、インピーダンス要素６と並列に接続されるスイッチング素子Ｑ１と、２値の通信信号を生成し且つ通信信号によりスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御することで主光源部２の出力する照明光の光強度を変調して通信信号を重畳させる通信部とを備え、インピーダンス要素６は補助光源部６０を有し、通信部は、ＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２においてスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御することで補助光源部６０の出力する光の光強度を変調して通信信号を重畳させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光の強度を変調することで可視光通信を行う照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明光を用いて自由空間に各種の情報を伝送する可視光通信機能を搭載した照明器具が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の照明器具は、半導体発光素子である発光ダイオードを配設した発光部基板と、発光部基板に接続されて発光ダイオードを点灯制御する点灯回路基板と、発光ダイオードを可視光通信制御する可視光通信制御基板とを具備している。可視光通信制御基板は、点灯回路基板と発光部基板との間に接続可能に分離配置されるので、この従来例では、可視光通信機能を搭載する照明器具と搭載しない照明器具の設計を共通化することができる。
【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】
ところで、上記従来例のような可視光通信は、伝送したい情報信号（通信信号）に合わせて照明光の強度を変調することにより行われる。すなわち、送信側の照明光通信装置では、発光ダイオードを光源とする光源部を点滅させることで通信信号を照明光に重畳する。そして、受信側の受信器では、通信信号のパルスが重畳されていない光強度と、通信信号のパルスが重畳された光強度との差分を検出することで、通信信号を受信する。
【０００５】
ここで、負荷電流の大きさを変化させることで光源部の調光を行う振幅制御の場合には、負荷電流が途切れることなく連続して流れるので、通信信号も連続して重畳させることが可能である。しかしながら、負荷電流が流れる期間と流れない期間とを交互に繰り返すことで光源部の調光を行うＰＷＭ制御の場合には、負荷電流が流れない期間において通信信号を重畳させることができず、可視光通信が途絶える虞があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことのできる照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明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】
本発明の照明光通信装置は、第１の発光素子から成る主光源部と、調光信号に基づいて前記主光源部を流れる負荷電流をＰＷＭ制御して前記主光源部を調光する第１の電源部と、前記主光源部に直列に接続されるインピーダンス要素と、前記インピーダンス要素と並列に接続される第１のスイッチ要素と、２値の通信信号を生成し且つ前記通信信号により前記第１のスイッチ要素のオン／オフを制御することで前記主光源部の出力する照明光の光強度を変調して前記通信信号を重畳させる通信部とを備え、前記インピーダンス要素は、前記第１の発光素子とは異なる第２の発光素子を有する補助光源部を有し、前記補助光源部には、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記補助光源部に点灯電力を供給する第２の電源部が接続され、前記通信部は、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記第１のスイッチ要素のオン／オフを制御することで前記補助光源部の出力する光の光強度を変調して前記通信信号を重畳させることを特徴とする。
【０００８】
この照明光通信装置において、前記補助光源部は、少なくとも１つの前記第２の発光素子を有し、前記第１のスイッチ要素は、少なくとも前記第２の発光素子に並列に接続されることが好ましい。
【０００９】
この照明光通信装置において、前記第２の発光素子は、赤外線発光ダイオードから成ることが好ましい。
【００１０】
この照明光通信装置において、前記第２の発光素子は、可視光発光ダイオードから成ることが好ましい。
【００１１】
この照明光通信装置において、前記可視光発光ダイオードは、単色の発光色を有する発光ダイオード、若しくは互いに異なる単色の発光色を有する複数の発光ダイオードを組み合わせて成ることが好ましい。
【００１２】
この照明光通信装置において、前記第１の電源部と前記第２の電源部とは、互いに異なる電源から構成されることが好ましい。
【００１３】
この照明光通信装置において、前記補助光源部と前記第２の電源部との間を繋ぐ経路には、前記主光源を流れる負荷電流の前記第２の電源部への逆流を防止する逆流防止回路と、前記第２の電源部の短絡を防止する短絡防止回路とが接続されることが好ましい。
【００１４】
この照明光通信装置において、前記補助光源部と前記第２の電源部との間を繋ぐ経路を開閉する第２のスイッチ要素を備え、前記第２のスイッチ要素は、前記第１のスイッチ要素がオンに切り替わると前記経路を開成し、前記第１のスイッチ要素がオフに切り替わると前記経路を閉成することが好ましい。
【００１５】
この照明光通信装置において、前記通信部は、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記通信信号を反転して前記第１のスイッチ要素に出力する反転回路を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の照明器具は、上記何れかの照明光通信装置を保持する器具本体を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の照明システムは、上記何れかの照明光通信装置と、前記照明光通信装置から送信される前記通信信号を受信する受信器とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この照明システムにおいて、前記受信器は、前記主光源部から送信される前記通信信号を受信する第１の受信部と、前記補助光源部から送信される前記通信信号を受信する第２の受信部とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る照明光通信装置の実施形態１を示す回路概略図である。
【図２】同上の照明光通信装置における動作波形図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は同上の照明光通信装置における補助光源部の構成を示す図である。
【図４】同上の照明光通信装置における第２の電源部の他の構成を示す図である。
【図５】同上の照明光通信装置における４値パルス位置変調方式の説明図である。
【図６】本発明に係る照明光通信装置の実施形態２を示す回路概略図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る照明器具の実施形態を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は同上の照明器具における主光源部及び補助光源部の配置例を示す図である。
【図９】本発明に係る照明システムの実施形態を示す図で、（ａ）は概略図で、（ｂ）は受信器の概略図で、（ｃ）は受信器の回路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
以下、本発明に係る照明光通信装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、商用電源ＡＣ１を入力とするＡＣ／ＤＣコンバータ１を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、商用電源ＡＣ１からの交流電圧を整流回路（図示せず）により整流し、その出力を例えばＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子Ｑ０でスイッチングし、平滑コンデンサ（図示せず）で平滑化することにより、直流電圧に変換する。
【００２２】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力端間には、複数個の発光ダイオード（第１の発光素子）ＬＤ１から成る主光源部２と電流検出抵抗３とが直列に接続されている。本実施形態では、主光源部２の発光ダイオードＬＤ１として、発光色が白色、色温度が５０００Ｋのものを用いている。勿論、発光ダイオードＬＤ１はこれに限定される必要はなく、照明用途であれば他の発光ダイオードを用いてもよい。
【００２３】
電流検出抵抗３の一端には、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子が接続されている。このため、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子には、電流検出抵抗３の一端の電位が入力される。誤差増幅器Ａ１の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ１を介して電流検出抵抗３の他端が接続されている。したがって、誤差増幅器Ａ１は、電流検出抵抗３の電圧降下分と基準電圧源Ｅ１の電源電圧との差分を増幅した信号を出力制御部５に出力する。
【００２４】
出力制御部５では、誤差増幅器Ａ１から入力されるフィードバック信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ０のオン／オフを制御する。これにより、出力制御部５は、主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ０を一定に保つように制御する。また、出力制御部５は、例えばリモコン等の外部の装置（図示せず）から与えられる調光信号に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１をスイッチング制御することで、第１の負荷電流Ｉ０をＰＷＭ制御して主光源部２の調光を行う。すなわち、出力制御部５は、図２に示すように、主光源部２に第１の負荷電流Ｉ０が流れる期間（オン期間Ｔ１）と、主光源部２に第１の負荷電流Ｉ０が流れない期間（オフ期間Ｔ２）とを交互に繰り返すことで、主光源部２を調光する。本実施形態では、調光信号の周波数を９６０Ｈｚとしている。
【００２５】
なお、誤差増幅器Ａ１の出力端子と反転入力端子との間には、積分要素である抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１から成る位相補償回路４Ａが接続されている。位相補償回路４Ａは、低周波領域での利得を上げるとともに、高周波領域での利得を抑制しながら、帰還信号の位相を調整している。これら誤差増幅器Ａ１及び位相補償回路４Ａにより、定電流フィードバック回路４が構成されている。
【００２６】
すなわち、本実施形態では、上記の商用電源ＡＣ１、ＡＣ／ＤＣコンバータ１、電流検出抵抗３、定電流フィードバック回路４、出力制御部５により、主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ０をＰＷＭ制御して主光源部２を調光する第１の電源部を構成している。
【００２７】
主光源部２には、インピーダンス要素６及びスイッチング素子Ｑ１（第１のスイッチ要素）の並列回路が直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、例えばＭＯＳＦＥＴから成り、後述する通信信号生成回路７から出力される通信信号によってオン／オフされる。
【００２８】
インピーダンス要素６は、例えば抵抗などのインピーダンス素子（図示せず）と、例えば１乃至複数個の発光ダイオード（第２の発光素子）ＬＤ２を有する補助光源部６０とを直列に接続して構成される。本実施形態では、補助光源部６０の発光ダイオードＬＤ２として、例えば発光ダイオードＬＤ１の発光色とは異なる発光色（例えば、赤色、青色、緑色）を有する可視光発光ダイオードを用いている。勿論、発光ダイオードＬＤ２はこれに限定される必要はなく、互いに異なる発光色を有する可視光発光ダイオードを組み合わせたものであってもよい。また、発光ダイオードＬＤ２は、可視光通信のみを用途とするのであれば、例えば赤外線発光ダイオードを用いてもよい。
【００２９】
補助光源部６０は、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すように、発光ダイオードＬＤ２に抵抗Ｒ０やダイオードＤ０等のインピーダンス素子を直列に接続して構成される。また、例えば図３（ｃ）に示すように、複数（図示では２つ）の発光ダイオードＬＤ２を直列に接続して補助光源部６０を構成してもよい。なお、本実施形態ではインピーダンス要素６にスイッチング素子Ｑ１を並列に接続しているが、図３（ｄ）に示すように、補助光源部６０の発光素子ＬＤ２にスイッチング素子Ｑ１を並列に接続してもよい。
【００３０】
通信信号生成回路７は、主光源部２の光強度を変調させて照明光に重畳する２値の通信信号を生成してスイッチング素子Ｑ１に出力する。本実施形態では、通信信号の周波数は９．６ｋＨｚである。なお、通信信号生成回路７は、外部の装置（図示せず）から入力される送信信号に基づいて２値の通信信号を生成する構成であってもよい。本実施形態では、通信信号生成回路７により通信部を構成している。
【００３１】
本実施形態では、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御することにより、インピーダンス要素６が主光源部２に接続されるか否かを切り替えることができる。これにより、主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ０の大きさ、すなわち主光源部２の光強度を変化させることができる。
【００３２】
具体的には、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１がオンの場合には、主光源部２にはインピーダンス要素６を介さずに第１の負荷電流Ｉ０が流れるので、その電流値Ｉ１は第１の負荷電流Ｉ０の平均値よりも大きくなる。また、スイッチング素子Ｑ１がオフの場合には、主光源部２にはインピーダンス要素６を介して第１の負荷電流Ｉ０が流れるので、その電流値Ｉ２は第１の負荷電流Ｉ０の平均値よりも小さくなる。このように、第１の負荷電流Ｉ０の大きさを変化させることで主光源部２の光強度に変調を付与し、主光源部２の照明光に通信信号を重畳させることができる。
【００３３】
ここで、本実施形態では、インピーダンス要素６及びスイッチング素子Ｑ１と並列に、第１の電源部とは異なる電源である第２の電源部を接続している。第２の電源部は、補助光源部６０に点灯電力を供給するものであって、図１に示すように、商用電源ＡＣ１と、商用電源ＡＣ１からの交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ８とから構成される。
【００３４】
補助光源部６０とＡＣ／ＤＣコンバータ８との間を繋ぐ経路には、ダイオードＤ１，抵抗Ｒ２，スイッチング素子Ｑ２（第２のスイッチ要素）が直列に接続されている。ダイオードＤ１は、主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ１がＡＣ／ＤＣコンバータ８へと逆流するのを防止する逆流防止回路である。また、抵抗Ｒ２は、スイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わる際に、ＡＣ／ＤＣコンバータから短絡電流が流れるのを防ぐことで、ＡＣ／ＤＣコンバータ８の短絡を防止する短絡防止回路である。なお、抵抗Ｒ２は、スイッチング素子Ｑ２がオンの際に、補助光源部６０を流れる第２の負荷電流を制限する。
【００３５】
スイッチング素子Ｑ２は、通信信号生成回路７から入力される通信信号に基づいてオン／オフが制御され、スイッチング素子Ｑ１がオフの際にオンに切り替わることで、補助光源部６０とＡＣ／ＤＣコンバータ８との間を繋ぐ経路を閉成する。これにより、第２の電源部から補助光源部６０に点灯電力が供給され、補助光源部６０から光を出力させることができる。
【００３６】
また、スイッチング素子Ｑ２は、スイッチング素子Ｑ１がオンの際にオフに切り替わることで、補助光源部６０とＡＣ／ＤＣコンバータ８との間を繋ぐ経路を開成する。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオンの際に補助光源部６０の点灯に寄与しない電流が流れるのを防いで、無駄な電力を消費するのを防止することができる。
【００３７】
なお、第２の電源部は、例えば図４に示すように、２次電池８０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ８の出力により２次電池８０を充電させる充電回路８１とを設けた構成であってもよい。この第２の電源部は、通常時にはＡＣ／ＤＣコンバータ８から補助光源部６０に点灯電力を供給し、商用電源ＡＣ１の停電時には２次電池８０から補助光源部６０に点灯電力を供給するように給電路を切り替える切替回路８２を設けている。このように、２次電池８０を併用して第２の電源部を構成することで、商用電源ＡＣ１が停電した場合にも補助光源部６０に点灯電力を供給することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、第１の電源部と第２の電源部とは互いに異なる電源で構成されているが、例えば第１の電源部のＡＣ／ＤＣコンバータ１から補助光源部６０に点灯電力を供給するように構成してもよい。すなわち、第１の電源部と第２の電源部とを共用するように構成してもよい。
【００３９】
以下、本実施形態における可視光通信の動作について図面を用いて説明する。図２に示すように、ＰＷＭ制御のオン期間Ｔ１では、主光源部２に第１の負荷電流Ｉ０が流れる。このため、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１がオン／オフ制御されることで第１の負荷電流Ｉ０が制御され、主光源部２の照明光の光強度を変調することで、通信信号を重畳させることができる。
【００４０】
また、ＰＷＭ制御のオン期間Ｔ１では、補助光源６０にも第２の負荷電流が流れる。このため、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１がオン／オフ制御されることで第２の負荷電流が制御され、補助光源部６０の光の光強度を変調することで、主光源部２の照明光に重畳させる通信信号を反転させた反転通信信号を重畳させることができる。
【００４１】
一方、ＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２では、主光源部２に第１の負荷電流Ｉ０が流れないために、主光源２の照明光に通信信号を重畳させることができないが、補助光源部６０には、第２の電源部からの電力供給を受けて第２の負荷電流が流れる。このため、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１がオン／オフ制御されることで第２の負荷電流Ｉ２が制御され、補助光源部６０の光の光強度を変調することで、反転通信信号を重畳させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、ＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２における第２の負荷電流Ｉ２の電流値Ｉ３が、前述の電流値Ｉ２と略等しくなるように抵抗Ｒ２を調整しているが、必ずしも電流値Ｉ３を電流値Ｉ２と略等しくなるように抵抗Ｒ２を調整する必要はない。というのも、一般に通信信号を受信する受信器（図示せず）では、受信した光の光強度が予め設定された閾値を超えるか否かに基づいて２値信号への変換処理を行う。このため、通信信号の２値に対応する各光強度は閾値を挟んで変化するものであればよく、電流値Ｉ３の大小の絶対値は閾値を超えるものであれば十分だからである。
【００４３】
上述のように、本実施形態では、補助光源部６０の光の光強度を変調することで、主光源部２が消灯しているＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２においても通信信号を重畳させることができる。したがって、本実施形態では、ＰＷＭ制御で主光源部２の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００４４】
なお、補助光源部６０の発光ダイオードＬＤ２を赤外線発光ダイオードで構成した場合には、次のような利点がある。すなわち、例えば単に主光源部２を消灯している場合や、停電等により意図せずに主光源部２が消灯している場合にも、可視光を照射することなく通信信号を送信することが可能である。
【００４５】
ところで、本実施形態では、上述のように通信信号により主光源部２の光強度を変調することで可視光通信を行っているが、その変調方式としては、例えば４値パルス位置変調（４ＰＰＭ）方式を採用してもよい。４値パルス位置変調は、図５に示すように、先ずシンボル時間として定義される一定時間を４つのスロットに分割し、これらのスロットのうち何れか１つのスロットにパルスが入力されることにより、２ビットのデータを送信するものである。
【００４６】
例えば、図５に示すように、１シンボル時間における通信信号（４ＰＰＭ信号）が「１０００」であれば「００」のデータを送信することができ、通信信号が「０１００」であれば「０１」のデータを送信することができる。同様に、１シンボル時間における通信信号が「００１０」であれば「１０」のデータを送信することができ、通信信号が「０００１」であれば「１１」のデータを送信することができる。
【００４７】
（実施形態２）
以下、本発明に係る照明光通信装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１と通信信号生成回路７との間に反転回路９を設けたことに特徴がある。
【００４８】
反転回路９は、外部から与えられる調光信号に基づいて動作し、ＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２において通信信号生成回路７から入力される通信信号を反転してスイッチング素子Ｑ１に出力する。ここで、実施形態１では、既に述べたように補助光源部２の光に重畳される通信信号は、主光源部２の照明光に重畳される通信信号を反転した反転通信信号となっている。このため、各光源部２，６０から送信される通信信号を個別に受信できるように受信器を構成する必要があり、受信部を２つ設けなければならない。
【００４９】
一方、本実施形態では、ＰＷＭ制御のオフ期間において、反転回路９により通信信号生成回路７から出力される反転信号を反転させてスイッチング素子Ｑ１に出力している。このため、スイッチング素子Ｑ１は、反転した通信信号によりオン／オフ制御されるため、補助光源部２の光に重畳される反転信号は、反転通信信号を反転したもの、すなわち主光源部２の照明光に重畳される通信信号と同位相となる。
【００５０】
上述のように、本実施形態では、反転回路９を用いることで、ＰＷＭ制御時のオフ期間Ｔ２において補助光源部６０の光に重畳される通信信号の位相を、主光源部２の照明光に重畳される通信信号灯と同位相に変換している。したがって、各光源部２，６０から送信される通信信号を個別に受信できるように受信器を構成する必要がない。
【００５１】
以下、本発明に係る照明器具及び照明システムの実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図７（ｂ）における上下を上下方向と定めるものとする。先ず、本発明に係る照明器具の実施形態について説明する。本実施形態の照明器具１０は、
例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、下面を開口した擂り鉢状の器具本体１０Ａを備えたダウンライトである。そして、器具本体１０Ａの内部には、上記何れかの照明光通信装置（図示せず）が保持されている。照明光通信装置が具備する主光源部２及び補助光源部６０は、器具本体１０Ａ下面の開口を介して外部の空間に臨むように配設されており、外部の空間に向けて光を照射する。
【００５２】
ここで、例えば図８（ａ）に示すように、主光源部２からの照明光を反射する第１の反射板１０Ｂと、補助光源部６０からの光を反射する第２の反射板１０Ｃとを器具本体１０Ａの内部に設けてもよい。この場合、各光源部２，６０からの光の照射方向を各反射板１０Ｂ，１０Ｃによって調整することができる。また、例えば図８（ｂ）に示すように、器具本体１０Ａ下面の開口から全周に亘って外向きに突出する鍔部１０Ｄを設け、当該鍔部１０Ｄに補助光源部６０の発光素子ＬＤ２を設けてもよい。この場合、主光源部２と補助光源部６０とを分離して配置することができる。
【００５３】
なお、照明器具１０は上記のようなダウンライトに限定される必要は無く、他の構成から成る照明器具であってもよい。
【００５４】
本実施形態では、上記何れかの実施形態の照明光通信装置を用いているので、ＰＷＭ制御で主光源部２の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００５５】
次に、本発明に係る照明システムの実施形態について説明する。本実施形態は、図９（ａ）に示すように、上記何れかの実施形態の照明光通信装置（図示せず）と、照明光通信装置から送信される通信信号を受信する受信器１１とから構成される。なお、本実施形態では、天井に埋設された照明器具１０の内部に照明光通信装置が保持されている。
【００５６】
受信器１１は、例えば図９（ｂ）に示すように携帯端末から成り、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から成る受光部１１Ａを備える。また、受信器１１は、例えば液晶ディスプレイ等から成る表示部１１Ｂと、操作部（図示せず）と、受光部１１Ａで受光した照明光の光強度に基づいて通信信号を読み取る信号処理回路１１Ｃとを備える（図９（ｃ）参照）。なお、操作部は、表示部１１Ｂをタッチパネルで構成することにより実現してもよい。また、受信器１１は上記の携帯端末に限定される必要はなく、他の構成から成る受信器であってもよい。
【００５７】
したがって、図９（ａ）に示すように、利用者は受信器１１を所持することで、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した通信信号を受信することができる。これにより、受信器１１では、例えば通信信号に含まれる位置情報を検出し、表示部１１Ｂに画像を表示させたり内蔵のスピーカで音声を出力したりすることで、利用者に現在位置を知らせることができる。勿論、本実施形態の用途は利用者に現在位置を知らせる用途のみに限定される必要は無く、他の用途であってもよい。
【００５８】
本実施形態では、上記何れかの実施形態の照明光通信装置を用いているので、ＰＷＭ制御で主光源部２の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００５９】
なお、上述のように、主光源部２から送信される通信信号と、補助光源部６０から送信される通信信号（反転通信信号）とが互いに反転している場合には、各通信信号を個別に受信できるように受光部１１Ａを２つ設けるべきである。これら受光部１１Ａは、「第１の受信部」と「第２の受信部」とに相当する。このように受光部１１Ａを２つ設けて各光源部２，６０からの通信信号を個別に受信することで、通信処理回路１１Ｃでは、各通信信号を個別に処理することができる。
【００６０】
また、補助光源部６０の発光ダイオードＬＤ２の発光色が、主光源部２の発光ダイオードＬＤ１の発光色（白色）とは異なる発光色（例えば、赤色、緑色、青色）である場合にも、上記のように２つの受光部１１Ａを設けるべきである。この場合、一方の受光部１１Ａに受光する光の発光色に応じて赤色フィルタや青色フィルタを設けることで、各通信信号を個別に受信することができる。更に、補助光源部６０の発光ダイオードＬＤ２が赤外線発光ダイオードである場合にも、上記のように２つの受光部１１Ａを設けるべきである。この場合、一方の受光部１１Ａは、赤外光受信器で構成する。
【符号の説明】
【００６１】
１ ＡＣ／ＤＣコンバータ（第１の電源部）
２ 主光源部
３ 電流検出抵抗（第１の電源部）
４ 定電流フィードバック回路（第１の電源部）
５ 出力制御部（第１の電源部）
６ インピーダンス要素
６０ 補助光源部
７ 通信信号生成回路（通信部）
８ ＡＣ／ＤＣコンバータ（第２の電源部）
ＡＣ１ 商用電源（第１の電源部、第２の電源部）
ＬＤ１ 発光ダイオード（第１の発光素子）
ＬＤ２ 発光ダイオード（第２の発光素子）
Ｑ１ スイッチング素子（第１のスイッチ要素）
Ｑ２ スイッチング素子（第２のスイッチ要素）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光の強度を変調することで可視光通信を行う照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明光を用いて自由空間に各種の情報を伝送する可視光通信機能を搭載した照明器具が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の照明器具は、半導体発光素子である発光ダイオードを配設した発光部基板と、発光部基板に接続されて発光ダイオードを点灯制御する点灯回路基板と、発光ダイオードを可視光通信制御する可視光通信制御基板とを具備している。可視光通信制御基板は、点灯回路基板と発光部基板との間に接続可能に分離配置されるので、この従来例では、可視光通信機能を搭載する照明器具と搭載しない照明器具の設計を共通化することができる。
【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】
ところで、上記従来例のような可視光通信は、伝送したい情報信号（通信信号）に合わせて照明光の強度を変調することにより行われる。すなわち、送信側の照明光通信装置では、発光ダイオードを光源とする光源部を点滅させることで通信信号を照明光に重畳する。そして、受信側の受信器では、通信信号のパルスが重畳されていない光強度と、通信信号のパルスが重畳された光強度との差分を検出することで、通信信号を受信する。
【０００５】
ここで、負荷電流の大きさを変化させることで光源部の調光を行う振幅制御の場合には、負荷電流が途切れることなく連続して流れるので、通信信号も連続して重畳させることが可能である。しかしながら、負荷電流が流れる期間と流れない期間とを交互に繰り返すことで光源部の調光を行うＰＷＭ制御の場合には、負荷電流が流れない期間において通信信号を重畳させることができず、可視光通信が途絶える虞があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことのできる照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明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】
本発明の照明光通信装置は、第１の発光素子から成る主光源部と、調光信号に基づいて前記主光源部を流れる負荷電流をＰＷＭ制御して前記主光源部を調光する第１の電源部と、前記主光源部に直列に接続されるインピーダンス要素と、前記インピーダンス要素と並列に接続される第１のスイッチ要素と、２値の通信信号を生成し且つ前記通信信号により前記第１のスイッチ要素のオン／オフを制御することで前記主光源部の出力する照明光の光強度を変調して前記通信信号を重畳させる通信部とを備え、前記インピーダンス要素は、前記第１の発光素子とは異なる第２の発光素子を有する補助光源部を有し、前記補助光源部には、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記補助光源部に点灯電力を供給する第２の電源部が接続され、前記通信部は、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記第１のスイッチ要素のオン／オフを制御することで前記補助光源部の出力する光の光強度を変調して前記通信信号を重畳させることを特徴とする。
【０００８】
この照明光通信装置において、前記補助光源部は、少なくとも１つの前記第２の発光素子を有し、前記第１のスイッチ要素は、少なくとも前記第２の発光素子に並列に接続されることが好ましい。
【０００９】
この照明光通信装置において、前記第２の発光素子は、赤外線発光ダイオードから成ることが好ましい。
【００１０】
この照明光通信装置において、前記第２の発光素子は、可視光発光ダイオードから成ることが好ましい。
【００１１】
この照明光通信装置において、前記可視光発光ダイオードは、単色の発光色を有する発光ダイオード、若しくは互いに異なる単色の発光色を有する複数の発光ダイオードを組み合わせて成ることが好ましい。
【００１２】
この照明光通信装置において、前記第１の電源部と前記第２の電源部とは、互いに異なる電源から構成されることが好ましい。
【００１３】
この照明光通信装置において、前記補助光源部と前記第２の電源部との間を繋ぐ経路には、前記主光源を流れる負荷電流の前記第２の電源部への逆流を防止する逆流防止回路と、前記第２の電源部の短絡を防止する短絡防止回路とが接続されることが好ましい。
【００１４】
この照明光通信装置において、前記補助光源部と前記第２の電源部との間を繋ぐ経路を開閉する第２のスイッチ要素を備え、前記第２のスイッチ要素は、前記第１のスイッチ要素がオンに切り替わると前記経路を開成し、前記第１のスイッチ要素がオフに切り替わると前記経路を閉成することが好ましい。
【００１５】
この照明光通信装置において、前記通信部は、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記通信信号を反転して前記第１のスイッチ要素に出力する反転回路を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の照明器具は、上記何れかの照明光通信装置を保持する器具本体を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の照明システムは、上記何れかの照明光通信装置と、前記照明光通信装置から送信される前記通信信号を受信する受信器とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この照明システムにおいて、前記受信器は、前記主光源部から送信される前記通信信号を受信する第１の受信部と、前記補助光源部から送信される前記通信信号を受信する第２の受信部とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る照明光通信装置の実施形態１を示す回路概略図である。
【図２】同上の照明光通信装置における動作波形図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は同上の照明光通信装置における補助光源部の構成を示す図である。
【図４】同上の照明光通信装置における第２の電源部の他の構成を示す図である。
【図５】同上の照明光通信装置における４値パルス位置変調方式の説明図である。
【図６】本発明に係る照明光通信装置の実施形態２を示す回路概略図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る照明器具の実施形態を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は同上の照明器具における主光源部及び補助光源部の配置例を示す図である。
【図９】本発明に係る照明システムの実施形態を示す図で、（ａ）は概略図で、（ｂ）は受信器の概略図で、（ｃ）は受信器の回路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（実施形態１）
以下、本発明に係る照明光通信装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、商用電源ＡＣ１を入力とするＡＣ／ＤＣコンバータ１を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ１は、商用電源ＡＣ１からの交流電圧を整流回路（図示せず）により整流し、その出力を例えばＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子Ｑ０でスイッチングし、平滑コンデンサ（図示せず）で平滑化することにより、直流電圧に変換する。
【００２２】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１の出力端間には、複数個の発光ダイオード（第１の発光素子）ＬＤ１から成る主光源部２と電流検出抵抗３とが直列に接続されている。本実施形態では、主光源部２の発光ダイオードＬＤ１として、発光色が白色、色温度が５０００Ｋのものを用いている。勿論、発光ダイオードＬＤ１はこれに限定される必要はなく、照明用途であれば他の発光ダイオードを用いてもよい。
【００２３】
電流検出抵抗３の一端には、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子が接続されている。このため、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子には、電流検出抵抗３の一端の電位が入力される。誤差増幅器Ａ１の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ１を介して電流検出抵抗３の他端が接続されている。したがって、誤差増幅器Ａ１は、電流検出抵抗３の電圧降下分と基準電圧源Ｅ１の電源電圧との差分を増幅した信号を出力制御部５に出力する。
【００２４】
出力制御部５では、誤差増幅器Ａ１から入力されるフィードバック信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ０のオン／オフを制御する。これにより、出力制御部５は、主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ０を一定に保つように制御する。また、出力制御部５は、例えばリモコン等の外部の装置（図示せず）から与えられる調光信号に基づいてＡＣ／ＤＣコンバータ１をスイッチング制御することで、第１の負荷電流Ｉ０をＰＷＭ制御して主光源部２の調光を行う。すなわち、出力制御部５は、図２に示すように、主光源部２に第１の負荷電流Ｉ０が流れる期間（オン期間Ｔ１）と、主光源部２に第１の負荷電流Ｉ０が流れない期間（オフ期間Ｔ２）とを交互に繰り返すことで、主光源部２を調光する。本実施形態では、調光信号の周波数を９６０Ｈｚとしている。
【００２５】
なお、誤差増幅器Ａ１の出力端子と反転入力端子との間には、積分要素である抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１から成る位相補償回路４Ａが接続されている。位相補償回路４Ａは、低周波領域での利得を上げるとともに、高周波領域での利得を抑制しながら、帰還信号の位相を調整している。これら誤差増幅器Ａ１及び位相補償回路４Ａにより、定電流フィードバック回路４が構成されている。
【００２６】
すなわち、本実施形態では、上記の商用電源ＡＣ１、ＡＣ／ＤＣコンバータ１、電流検出抵抗３、定電流フィードバック回路４、出力制御部５により、主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ０をＰＷＭ制御して主光源部２を調光する第１の電源部を構成している。
【００２７】
主光源部２には、インピーダンス要素６及びスイッチング素子Ｑ１（第１のスイッチ要素）の並列回路が直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、例えばＭＯＳＦＥＴから成り、後述する通信信号生成回路７から出力される通信信号によってオン／オフされる。
【００２８】
インピーダンス要素６は、例えば抵抗などのインピーダンス素子（図示せず）と、例えば１乃至複数個の発光ダイオード（第２の発光素子）ＬＤ２を有する補助光源部６０とを直列に接続して構成される。本実施形態では、補助光源部６０の発光ダイオードＬＤ２として、例えば発光ダイオードＬＤ１の発光色とは異なる発光色（例えば、赤色、青色、緑色）を有する可視光発光ダイオードを用いている。勿論、発光ダイオードＬＤ２はこれに限定される必要はなく、互いに異なる発光色を有する可視光発光ダイオードを組み合わせたものであってもよい。また、発光ダイオードＬＤ２は、可視光通信のみを用途とするのであれば、例えば赤外線発光ダイオードを用いてもよい。
【００２９】
補助光源部６０は、例えば図３（ａ），（ｂ）に示すように、発光ダイオードＬＤ２に抵抗Ｒ０やダイオードＤ０等のインピーダンス素子を直列に接続して構成される。また、例えば図３（ｃ）に示すように、複数（図示では２つ）の発光ダイオードＬＤ２を直列に接続して補助光源部６０を構成してもよい。なお、本実施形態ではインピーダンス要素６にスイッチング素子Ｑ１を並列に接続しているが、図３（ｄ）に示すように、補助光源部６０の発光素子ＬＤ２にスイッチング素子Ｑ１を並列に接続してもよい。
【００３０】
通信信号生成回路７は、主光源部２の光強度を変調させて照明光に重畳する２値の通信信号を生成してスイッチング素子Ｑ１に出力する。本実施形態では、通信信号の周波数は９．６ｋＨｚである。なお、通信信号生成回路７は、外部の装置（図示せず）から入力される送信信号に基づいて２値の通信信号を生成する構成であってもよい。本実施形態では、通信信号生成回路７により通信部を構成している。
【００３１】
本実施形態では、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御することにより、インピーダンス要素６が主光源部２に接続されるか否かを切り替えることができる。これにより、主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ０の大きさ、すなわち主光源部２の光強度を変化させることができる。
【００３２】
具体的には、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１がオンの場合には、主光源部２にはインピーダンス要素６を介さずに第１の負荷電流Ｉ０が流れるので、その電流値Ｉ１は第１の負荷電流Ｉ０の平均値よりも大きくなる。また、スイッチング素子Ｑ１がオフの場合には、主光源部２にはインピーダンス要素６を介して第１の負荷電流Ｉ０が流れるので、その電流値Ｉ２は第１の負荷電流Ｉ０の平均値よりも小さくなる。このように、第１の負荷電流Ｉ０の大きさを変化させることで主光源部２の光強度に変調を付与し、主光源部２の照明光に通信信号を重畳させることができる。
【００３３】
ここで、本実施形態では、インピーダンス要素６及びスイッチング素子Ｑ１と並列に、第１の電源部とは異なる電源である第２の電源部を接続している。第２の電源部は、補助光源部６０に点灯電力を供給するものであって、図１に示すように、商用電源ＡＣ１と、商用電源ＡＣ１からの交流電圧を所定の直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ８とから構成される。
【００３４】
補助光源部６０とＡＣ／ＤＣコンバータ８との間を繋ぐ経路には、ダイオードＤ１，抵抗Ｒ２，スイッチング素子Ｑ２（第２のスイッチ要素）が直列に接続されている。ダイオードＤ１は、主光源部２を流れる第１の負荷電流Ｉ１がＡＣ／ＤＣコンバータ８へと逆流するのを防止する逆流防止回路である。また、抵抗Ｒ２は、スイッチング素子Ｑ２がオンに切り替わる際に、ＡＣ／ＤＣコンバータから短絡電流が流れるのを防ぐことで、ＡＣ／ＤＣコンバータ８の短絡を防止する短絡防止回路である。なお、抵抗Ｒ２は、スイッチング素子Ｑ２がオンの際に、補助光源部６０を流れる第２の負荷電流を制限する。
【００３５】
スイッチング素子Ｑ２は、通信信号生成回路７から入力される通信信号に基づいてオン／オフが制御され、スイッチング素子Ｑ１がオフの際にオンに切り替わることで、補助光源部６０とＡＣ／ＤＣコンバータ８との間を繋ぐ経路を閉成する。これにより、第２の電源部から補助光源部６０に点灯電力が供給され、補助光源部６０から光を出力させることができる。
【００３６】
また、スイッチング素子Ｑ２は、スイッチング素子Ｑ１がオンの際にオフに切り替わることで、補助光源部６０とＡＣ／ＤＣコンバータ８との間を繋ぐ経路を開成する。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオンの際に補助光源部６０の点灯に寄与しない電流が流れるのを防いで、無駄な電力を消費するのを防止することができる。
【００３７】
なお、第２の電源部は、例えば図４に示すように、２次電池８０と、ＡＣ／ＤＣコンバータ８の出力により２次電池８０を充電させる充電回路８１とを設けた構成であってもよい。この第２の電源部は、通常時にはＡＣ／ＤＣコンバータ８から補助光源部６０に点灯電力を供給し、商用電源ＡＣ１の停電時には２次電池８０から補助光源部６０に点灯電力を供給するように給電路を切り替える切替回路８２を設けている。このように、２次電池８０を併用して第２の電源部を構成することで、商用電源ＡＣ１が停電した場合にも補助光源部６０に点灯電力を供給することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、第１の電源部と第２の電源部とは互いに異なる電源で構成されているが、例えば第１の電源部のＡＣ／ＤＣコンバータ１から補助光源部６０に点灯電力を供給するように構成してもよい。すなわち、第１の電源部と第２の電源部とを共用するように構成してもよい。
【００３９】
以下、本実施形態における可視光通信の動作について図面を用いて説明する。図２に示すように、ＰＷＭ制御のオン期間Ｔ１では、主光源部２に第１の負荷電流Ｉ０が流れる。このため、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１がオン／オフ制御されることで第１の負荷電流Ｉ０が制御され、主光源部２の照明光の光強度を変調することで、通信信号を重畳させることができる。
【００４０】
また、ＰＷＭ制御のオン期間Ｔ１では、補助光源６０にも第２の負荷電流が流れる。このため、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１がオン／オフ制御されることで第２の負荷電流が制御され、補助光源部６０の光の光強度を変調することで、主光源部２の照明光に重畳させる通信信号を反転させた反転通信信号を重畳させることができる。
【００４１】
一方、ＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２では、主光源部２に第１の負荷電流Ｉ０が流れないために、主光源２の照明光に通信信号を重畳させることができないが、補助光源部６０には、第２の電源部からの電力供給を受けて第２の負荷電流が流れる。このため、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１がオン／オフ制御されることで第２の負荷電流Ｉ２が制御され、補助光源部６０の光の光強度を変調することで、反転通信信号を重畳させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、ＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２における第２の負荷電流Ｉ２の電流値Ｉ３が、前述の電流値Ｉ２と略等しくなるように抵抗Ｒ２を調整しているが、必ずしも電流値Ｉ３を電流値Ｉ２と略等しくなるように抵抗Ｒ２を調整する必要はない。というのも、一般に通信信号を受信する受信器（図示せず）では、受信した光の光強度が予め設定された閾値を超えるか否かに基づいて２値信号への変換処理を行う。このため、通信信号の２値に対応する各光強度は閾値を挟んで変化するものであればよく、電流値Ｉ３の大小の絶対値は閾値を超えるものであれば十分だからである。
【００４３】
上述のように、本実施形態では、補助光源部６０の光の光強度を変調することで、主光源部２が消灯しているＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２においても通信信号を重畳させることができる。したがって、本実施形態では、ＰＷＭ制御で主光源部２の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００４４】
なお、補助光源部６０の発光ダイオードＬＤ２を赤外線発光ダイオードで構成した場合には、次のような利点がある。すなわち、例えば単に主光源部２を消灯している場合や、停電等により意図せずに主光源部２が消灯している場合にも、可視光を照射することなく通信信号を送信することが可能である。
【００４５】
ところで、本実施形態では、上述のように通信信号により主光源部２の光強度を変調することで可視光通信を行っているが、その変調方式としては、例えば４値パルス位置変調（４ＰＰＭ）方式を採用してもよい。４値パルス位置変調は、図５に示すように、先ずシンボル時間として定義される一定時間を４つのスロットに分割し、これらのスロットのうち何れか１つのスロットにパルスが入力されることにより、２ビットのデータを送信するものである。
【００４６】
例えば、図５に示すように、１シンボル時間における通信信号（４ＰＰＭ信号）が「１０００」であれば「００」のデータを送信することができ、通信信号が「０１００」であれば「０１」のデータを送信することができる。同様に、１シンボル時間における通信信号が「００１０」であれば「１０」のデータを送信することができ、通信信号が「０００１」であれば「１１」のデータを送信することができる。
【００４７】
（実施形態２）
以下、本発明に係る照明光通信装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１と通信信号生成回路７との間に反転回路９を設けたことに特徴がある。
【００４８】
反転回路９は、外部から与えられる調光信号に基づいて動作し、ＰＷＭ制御のオフ期間Ｔ２において通信信号生成回路７から入力される通信信号を反転してスイッチング素子Ｑ１に出力する。ここで、実施形態１では、既に述べたように補助光源部２の光に重畳される通信信号は、主光源部２の照明光に重畳される通信信号を反転した反転通信信号となっている。このため、各光源部２，６０から送信される通信信号を個別に受信できるように受信器を構成する必要があり、受信部を２つ設けなければならない。
【００４９】
一方、本実施形態では、ＰＷＭ制御のオフ期間において、反転回路９により通信信号生成回路７から出力される反転信号を反転させてスイッチング素子Ｑ１に出力している。このため、スイッチング素子Ｑ１は、反転した通信信号によりオン／オフ制御されるため、補助光源部２の光に重畳される反転信号は、反転通信信号を反転したもの、すなわち主光源部２の照明光に重畳される通信信号と同位相となる。
【００５０】
上述のように、本実施形態では、反転回路９を用いることで、ＰＷＭ制御時のオフ期間Ｔ２において補助光源部６０の光に重畳される通信信号の位相を、主光源部２の照明光に重畳される通信信号灯と同位相に変換している。したがって、各光源部２，６０から送信される通信信号を個別に受信できるように受信器を構成する必要がない。
【００５１】
以下、本発明に係る照明器具及び照明システムの実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図７（ｂ）における上下を上下方向と定めるものとする。先ず、本発明に係る照明器具の実施形態について説明する。本実施形態の照明器具１０は、
例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、下面を開口した擂り鉢状の器具本体１０Ａを備えたダウンライトである。そして、器具本体１０Ａの内部には、上記何れかの照明光通信装置（図示せず）が保持されている。照明光通信装置が具備する主光源部２及び補助光源部６０は、器具本体１０Ａ下面の開口を介して外部の空間に臨むように配設されており、外部の空間に向けて光を照射する。
【００５２】
ここで、例えば図８（ａ）に示すように、主光源部２からの照明光を反射する第１の反射板１０Ｂと、補助光源部６０からの光を反射する第２の反射板１０Ｃとを器具本体１０Ａの内部に設けてもよい。この場合、各光源部２，６０からの光の照射方向を各反射板１０Ｂ，１０Ｃによって調整することができる。また、例えば図８（ｂ）に示すように、器具本体１０Ａ下面の開口から全周に亘って外向きに突出する鍔部１０Ｄを設け、当該鍔部１０Ｄに補助光源部６０の発光素子ＬＤ２を設けてもよい。この場合、主光源部２と補助光源部６０とを分離して配置することができる。
【００５３】
なお、照明器具１０は上記のようなダウンライトに限定される必要は無く、他の構成から成る照明器具であってもよい。
【００５４】
本実施形態では、上記何れかの実施形態の照明光通信装置を用いているので、ＰＷＭ制御で主光源部２の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００５５】
次に、本発明に係る照明システムの実施形態について説明する。本実施形態は、図９（ａ）に示すように、上記何れかの実施形態の照明光通信装置（図示せず）と、照明光通信装置から送信される通信信号を受信する受信器１１とから構成される。なお、本実施形態では、天井に埋設された照明器具１０の内部に照明光通信装置が保持されている。
【００５６】
受信器１１は、例えば図９（ｂ）に示すように携帯端末から成り、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から成る受光部１１Ａを備える。また、受信器１１は、例えば液晶ディスプレイ等から成る表示部１１Ｂと、操作部（図示せず）と、受光部１１Ａで受光した照明光の光強度に基づいて通信信号を読み取る信号処理回路１１Ｃとを備える（図９（ｃ）参照）。なお、操作部は、表示部１１Ｂをタッチパネルで構成することにより実現してもよい。また、受信器１１は上記の携帯端末に限定される必要はなく、他の構成から成る受信器であってもよい。
【００５７】
したがって、図９（ａ）に示すように、利用者は受信器１１を所持することで、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した通信信号を受信することができる。これにより、受信器１１では、例えば通信信号に含まれる位置情報を検出し、表示部１１Ｂに画像を表示させたり内蔵のスピーカで音声を出力したりすることで、利用者に現在位置を知らせることができる。勿論、本実施形態の用途は利用者に現在位置を知らせる用途のみに限定される必要は無く、他の用途であってもよい。
【００５８】
本実施形態では、上記何れかの実施形態の照明光通信装置を用いているので、ＰＷＭ制御で主光源部２の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００５９】
なお、上述のように、主光源部２から送信される通信信号と、補助光源部６０から送信される通信信号（反転通信信号）とが互いに反転している場合には、各通信信号を個別に受信できるように受光部１１Ａを２つ設けるべきである。これら受光部１１Ａは、「第１の受信部」と「第２の受信部」とに相当する。このように受光部１１Ａを２つ設けて各光源部２，６０からの通信信号を個別に受信することで、通信処理回路１１Ｃでは、各通信信号を個別に処理することができる。
【００６０】
また、補助光源部６０の発光ダイオードＬＤ２の発光色が、主光源部２の発光ダイオードＬＤ１の発光色（白色）とは異なる発光色（例えば、赤色、緑色、青色）である場合にも、上記のように２つの受光部１１Ａを設けるべきである。この場合、一方の受光部１１Ａに受光する光の発光色に応じて赤色フィルタや青色フィルタを設けることで、各通信信号を個別に受信することができる。更に、補助光源部６０の発光ダイオードＬＤ２が赤外線発光ダイオードである場合にも、上記のように２つの受光部１１Ａを設けるべきである。この場合、一方の受光部１１Ａは、赤外光受信器で構成する。
【符号の説明】
【００６１】
１ ＡＣ／ＤＣコンバータ（第１の電源部）
２ 主光源部
３ 電流検出抵抗（第１の電源部）
４ 定電流フィードバック回路（第１の電源部）
５ 出力制御部（第１の電源部）
６ インピーダンス要素
６０ 補助光源部
７ 通信信号生成回路（通信部）
８ ＡＣ／ＤＣコンバータ（第２の電源部）
ＡＣ１ 商用電源（第１の電源部、第２の電源部）
ＬＤ１ 発光ダイオード（第１の発光素子）
ＬＤ２ 発光ダイオード（第２の発光素子）
Ｑ１ スイッチング素子（第１のスイッチ要素）
Ｑ２ スイッチング素子（第２のスイッチ要素）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発光素子から成る主光源部と、調光信号に基づいて前記主光源部を流れる負荷電流をＰＷＭ制御して前記主光源部を調光する第１の電源部と、前記主光源部に直列に接続されるインピーダンス要素と、前記インピーダンス要素と並列に接続される第１のスイッチ要素と、２値の通信信号を生成し且つ前記通信信号により前記第１のスイッチ要素のオン／オフを制御することで前記主光源部の出力する照明光の光強度を変調して前記通信信号を重畳させる通信部とを備え、前記インピーダンス要素は、前記第１の発光素子とは異なる第２の発光素子を有する補助光源部を有し、前記補助光源部には、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記補助光源部に点灯電力を供給する第２の電源部が接続され、前記通信部は、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記第１のスイッチ要素のオン／オフを制御することで前記補助光源部の出力する光の光強度を変調して前記通信信号を重畳させることを特徴とする照明光通信装置。
【請求項２】
前記補助光源部は、少なくとも１つの前記第２の発光素子を有し、前記第１のスイッチ要素は、少なくとも前記第２の発光素子に並列に接続されることを特徴とする請求項１記載の照明光通信装置。
【請求項３】
前記第２の発光素子は、赤外線発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の照明光通信装置。
【請求項４】
前記第２の発光素子は、可視光発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の照明光通信装置。
【請求項５】
前記可視光発光ダイオードは、単色の発光色を有する発光ダイオード、若しくは互いに異なる単色の発光色を有する複数の発光ダイオードを組み合わせて成ることを特徴とする請求項４記載の照明光通信装置。
【請求項６】
前記第１の電源部と前記第２の電源部とは、互いに異なる電源から構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項７】
前記補助光源部と前記第２の電源部との間を繋ぐ経路には、前記主光源を流れる負荷電流の前記第２の電源部への逆流を防止する逆流防止回路と、前記第２の電源部の短絡を防止する短絡防止回路とが接続されることを特徴とする請求項６記載の照明光通信装置。
【請求項８】
前記補助光源部と前記第２の電源部との間を繋ぐ経路を開閉する第２のスイッチ要素を備え、前記第２のスイッチ要素は、前記第１のスイッチ要素がオンに切り替わると前記経路を開成し、前記第１のスイッチ要素がオフに切り替わると前記経路を閉成することを特徴とする請求項６又は７記載の照明光通信装置。
【請求項９】
前記通信部は、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記通信信号を反転して前記第１のスイッチ要素に出力する反転回路を備えることを特徴とする請求項８に記載の照明光通信装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明光通信装置を保持する器具本体を備えることを特徴とする照明器具。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明光通信装置と、前記照明光通信装置から送信される前記通信信号を受信する受信器とを備えることを特徴とする照明システム。
【請求項１２】
前記受信器は、前記主光源部から送信される前記通信信号を受信する第１の受信部と、前記補助光源部から送信される前記通信信号を受信する第２の受信部とを備えることを特徴とする請求項１１記載の照明システム。
【請求項１】
第１の発光素子から成る主光源部と、調光信号に基づいて前記主光源部を流れる負荷電流をＰＷＭ制御して前記主光源部を調光する第１の電源部と、前記主光源部に直列に接続されるインピーダンス要素と、前記インピーダンス要素と並列に接続される第１のスイッチ要素と、２値の通信信号を生成し且つ前記通信信号により前記第１のスイッチ要素のオン／オフを制御することで前記主光源部の出力する照明光の光強度を変調して前記通信信号を重畳させる通信部とを備え、前記インピーダンス要素は、前記第１の発光素子とは異なる第２の発光素子を有する補助光源部を有し、前記補助光源部には、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記補助光源部に点灯電力を供給する第２の電源部が接続され、前記通信部は、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記第１のスイッチ要素のオン／オフを制御することで前記補助光源部の出力する光の光強度を変調して前記通信信号を重畳させることを特徴とする照明光通信装置。
【請求項２】
前記補助光源部は、少なくとも１つの前記第２の発光素子を有し、前記第１のスイッチ要素は、少なくとも前記第２の発光素子に並列に接続されることを特徴とする請求項１記載の照明光通信装置。
【請求項３】
前記第２の発光素子は、赤外線発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の照明光通信装置。
【請求項４】
前記第２の発光素子は、可視光発光ダイオードから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の照明光通信装置。
【請求項５】
前記可視光発光ダイオードは、単色の発光色を有する発光ダイオード、若しくは互いに異なる単色の発光色を有する複数の発光ダイオードを組み合わせて成ることを特徴とする請求項４記載の照明光通信装置。
【請求項６】
前記第１の電源部と前記第２の電源部とは、互いに異なる電源から構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項７】
前記補助光源部と前記第２の電源部との間を繋ぐ経路には、前記主光源を流れる負荷電流の前記第２の電源部への逆流を防止する逆流防止回路と、前記第２の電源部の短絡を防止する短絡防止回路とが接続されることを特徴とする請求項６記載の照明光通信装置。
【請求項８】
前記補助光源部と前記第２の電源部との間を繋ぐ経路を開閉する第２のスイッチ要素を備え、前記第２のスイッチ要素は、前記第１のスイッチ要素がオンに切り替わると前記経路を開成し、前記第１のスイッチ要素がオフに切り替わると前記経路を閉成することを特徴とする請求項６又は７記載の照明光通信装置。
【請求項９】
前記通信部は、前記ＰＷＭ制御のオフ期間において前記通信信号を反転して前記第１のスイッチ要素に出力する反転回路を備えることを特徴とする請求項８に記載の照明光通信装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明光通信装置を保持する器具本体を備えることを特徴とする照明器具。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明光通信装置と、前記照明光通信装置から送信される前記通信信号を受信する受信器とを備えることを特徴とする照明システム。
【請求項１２】
前記受信器は、前記主光源部から送信される前記通信信号を受信する第１の受信部と、前記補助光源部から送信される前記通信信号を受信する第２の受信部とを備えることを特徴とする請求項１１記載の照明システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２６６９２（Ｐ２０１３−２６６９２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７１７５（Ｐ２０１１−１５７１７５）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【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２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【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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