(57)【要約】【課題】通信のために付加する回路が簡素であり、高周波の光通信信号に応じて忠実に出力光を変調できる照明光通信装置および照明光通信システムを提供する。【解決手段】照明光通信装置は、定電流源１１と、定電流源１１の出力間に接続された、発光ダイオードＬＤ１を含む負荷回路１２と、負荷回路１２に付加させることで負荷回路１２に流れる負荷電流を変化させる負荷変動要素１３と、信号発生回路１４が発生する２値の光通信信号Ｓ１に応じて負荷変動要素１３を負荷回路１２に付加するか否かを切り替えるスイッチ要素Ｑ２を備える。【選択図】図１
2014014119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電源と、
前記スイッチング電源の出力間に接続される、発光ダイオードを含む負荷回路と、
前記負荷回路に付加させることで前記負荷回路に流れる負荷電流を変化させる負荷変動要素と、
２値の光通信信号に応じて前記負荷変動要素を前記負荷回路に付加するか否かを切り替える負荷変動部とを備えたことを特徴とする照明光通信装置。
【請求項２】
前記負荷変動要素が前記負荷回路に付加されるか否かにかかわらず、前記負荷電流の平均値が一定になるように制御するフィードバック回路を備えた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】
前記光通信信号は、オンデューティが調整される矩形波信号であり、前記負荷変動要素が前記負荷回路に接続された状態で、前記負荷電流の平均値とボトム値の差をｄ１、前記負荷電流のピーク値と前記平均値の差をｄ２とした場合に、
前記光通信信号のオンデューティが５０％であればｄ１＝ｄ２となり、前記光通信信号のオンデューティが５０％よりも大きければｄ１＞ｄ２となり、前記光通信信号のオンデューティが５０％よりも小さければｄ１＜ｄ２となるように構成されたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の照明光通信装置。
【請求項４】
前記負荷変動要素がサーミスタからなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４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の光出力を受信する受信器とを備えたことを特徴とする照明光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光通信装置および照明光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として備える照明器具において、照明光の強度を変調することによって信号を送信するものが提案されている。このような照明光通信装置では照明光そのものを変調することで信号を送信するため、赤外線通信装置のような特別の機器を必要としない。また照明用光源として発光ダイオードを用いることで省電力が実現できるから、地下街などでのユビキタス情報システムへの利用が検討されている。
【０００３】
図４４は従来の照明光通信装置の回路図であり、直流電源５１の両端間に、定電流回路５２と３個の発光ダイオード５３とスイッチ素子Ｑ１が直列接続されている。光通信信号Ｓ１のハイ／ローに応じてスイッチ素子Ｑ１がオン／オフすることで、発光ダイオード５３に流れる負荷電流Ｉ１が、定電流性を保ちながら変調される（図４５参照）。
【０００４】
この回路では、動作抵抗の小さい発光ダイオード５３を安定点灯させるために設けられた定電流回路５２の回路損失が大きくなる。例えば、負荷電流Ｉ１が５００ｍＡである場合を前提に、定電流ダイオードで定電流回路５２を構成した場合を試算すると、回路損失は約２．３Ｗにもなり、低消費電力の発光ダイオードを用いる利点が損なわれてしまう。
【０００５】
そこで、図４６（ａ）に示すように、定電流回路５２の代わりにＤＣ−ＤＣコンバータを備え、ＤＣ−ＤＣコンバータをＰＷＭ制御することで、回路損失を低減することが考えられる。この回路では、直流電源５１の両端間に、電流検出抵抗Ｒ３と、３個の発光ダイオード５３と、インダクタＬ１と、スイッチ素子Ｑ１が直列に接続され、スイッチ素子Ｑ１は制御回路５４によってオン／オフが制御される。また、３個の発光ダイオード５３とインダクタＬ１との直列回路の両端間に、平滑コンデンサＣ３と整流ダイオードＤ２が接続され、インダクタＬ１及びスイッチ素子Ｑ１と共にＤＣ−ＤＣコンバータを構成している。制御回路５４には、定電流フィードバック回路５５からフィードバック信号が入力されており、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を略一定に制御する。また、制御回路５４には光通信信号Ｓ１が入力されており、光通信信号Ｓ１がハイの期間にスイッチ素子Ｑ１を高周波でオン／オフさせることによって、負荷電流Ｉ１を変調している（図４７（ａ）〜（ｃ）参照）。
【０００６】
ところで、図４６（ｂ）は定電流フィードバック回路５５の具体回路を示し、負荷電流Ｉ１が流れる抵抗Ｒ３の電圧降下と、基準電圧Ｅ１との高低を誤差増幅器Ａ１で比較し、その偏差分を増幅して制御回路５４に出力する。また、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ２の直列回路は、当該フィードバック系の安定度を確保するための位相補償回路を構成する。このような位相補償回路には、一巡伝達関数における利得と位相を調整するために積分要素を含む補償回路が一般的に用いられ、古典情報理論のＰＩ制御或いはＰＩＤ制御として知られている。例えば、図４６（ｃ）は特許文献１に開示された平均電流検出回路の回路図であり、電流検出抵抗Ｒ３の両端間に接続された積分回路５６（抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ３からなる）は、出力平均化手段として上述したＰＩ制御を用いたものといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１２０９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した図４６（ａ）の照明光通信装置では、光通信信号Ｓ１に応じてＤＣ−ＤＣコンバータを断続的に動作させることで、負荷電流Ｉ１を変調しているが、光通信信号Ｓ１を忠実に再現した電流波形とするためには、以下の２つの条件が必要になる。この条件とは、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数を光通信信号に比べて高周波とすること（条件１）と、負荷電流Ｉ１を平滑しないこと（条件２）の２つである。
【０００９】
上記の条件１を満足するには、例えば通信速度が９．６ｋｂｐｓであれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数は１００ｋＨｚ以上（通信速度の約１０倍）、好ましくは１ＭＨｚ以上（約１００倍以上）とする必要がある。しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数を高周波とすると、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成するスイッチ素子Ｑ１の損失が大きくなり、またノイズ低減の対策が必要になるという問題がある。
【００１０】
また、上記の条件２は、発光ダイオード５３と並列に平滑コンデンサを接続すると、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチ素子Ｑ１を断続させても、負荷電流Ｉ１が断続されず、光通信信号に応じた負荷電流Ｉ１の変調が困難になるからである。一方、負荷電流Ｉ１を平滑しなければ、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数成分に応じたリップル電流が負荷電流Ｉ１に発生するので、配線などからの雑音対策が必要になる。負荷電流Ｉ１を平滑しないように、できるだけ小さな容量の平滑コンデンサで動作周波数成分のリップルを抑制するには、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数を高くすることが好ましい。しかし、動作周波数を高くするとスイッチ素子Ｑ１の損失が増加するという問題があった。
【００１１】
また従来、定電流フィードバック回路を付加したＤＣ−ＤＣコンバータを用いる照明光通信装置として図４８に示すような回路構成を有するものも提案されている。この回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２が直流電源６１からの入力で動作し、その出力は整流回路６３及び平滑コンデンサＣ４により所望の電圧値の直流電圧に変換される。平滑コンデンサＣ４の両端間には、３個の発光ダイオード６４と電流検出用の抵抗Ｒ４とが直列に接続されている。負荷電流Ｉ１が流れることによって抵抗Ｒ４に発生した電圧降下は誤差増幅器Ａ２により基準電圧Ｅ１と比較、増幅されて、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２の出力制御部６５にフィードバックされており、負荷電流Ｉ１を定電流に制御している。尚、誤差増幅器Ａ２の反転入力端子と出力端子の間には、抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ５の直列回路が接続されて位相補償回路を構成しており、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。
【００１２】
図４９（ａ）は本回路の出力特性を示すボード線図であり、利得（図４９（ａ）のＬ１）は周波数の上昇と共に直線的に低下する。また、位相角（図４９（ａ）のＬ２）は約１０ｋＨｚまで９０度付近を維持し、位相余裕を確保しているので、フィードバック制御系の安定度は良好である。
【００１３】
図４８の回路では、誤差増幅器Ａ２の非反転入力端子にスイッチＳＷ１を介して基準電圧Ｅ１又はＥ２が接続され、光通信信号Ｓ１に応じてスイッチＳＷ１を切り替えることで、負荷電流Ｉ１を変調できるようになっている。すなわち、一方の基準電圧Ｅ１を、通常の照明として使用する場合の負荷電流Ｉ１となるように設定し、他方の基準電圧Ｅ２を、負荷電流Ｉ１が通常時に比べて小さい電流値となるような値に設定してある。そして、光通信信号Ｓ１に応じてスイッチＳＷ１が切り替えられることで、負荷電流が変調されるようになっている。ここで、基準電圧Ｅ１における負荷電流を５００ｍＡ、基準電圧Ｅ２における負荷電流を１００ｍＡとし、１０ｋＨｚの光通信信号に応じてスイッチＳＷ１が切り替えられた場合の負荷電流Ｉ１のシミュレーション結果を図４９（ｂ）に示す。このシミュレーション結果では、負荷電流Ｉ１が、基準電圧Ｅ１のときの電流値（５００ｍＡ）と基準電圧Ｅ２のときの電流値（１００ｍＡ）の中間値（約３００ｍＡ）に平均化されており、光通信信号に応じた負荷電流Ｉ１の変調ができていない。
【００１４】
これは図４９（ａ）のボード線図からも判るように、光通信信号の周波数が１０ｋＨｚ付近ではＰＩ制御によって誤差増幅器Ａ２の利得が期待できない領域であり、出力制御が追従できず基準電圧Ｅ１，Ｅ２の時の負荷電流を平均した負荷電流しか得られない。ここで、図４８の回路から位相補償回路を除去すれば、周波数の高い領域でも誤差増幅器Ａ２の利得を確保でき、光通信信号に応じた負荷電流の変調が期待できるが、フィードバック系が不安定になって異常発振が発生する可能性があった。そのため、誤差増幅器Ａ２に付加した位相補償回路の回路定数を変化させることで、負荷電流Ｉ１を変調することは難しいという問題があった。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、通信のために付加する回路が簡素であり、高周波の光通信信号に応じて忠実に出力光を変調できる照明光通信装置および照明光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の照明光通信装置は、スイッチング電源と、前記スイッチング電源の出力間に接続される、発光ダイオードを含む負荷回路と、前記負荷回路に付加させることで前記負荷回路に流れる負荷電流を変化させる負荷変動要素と、２値の光通信信号に応じて前記負荷変動要素を前記負荷回路に付加するか否かを切り替える負荷変動部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この照明光通信装置において、前記負荷変動要素が前記負荷回路に付加されるか否かにかかわらず、前記負荷電流の平均値が一定になるように制御するフィードバック回路を備えることも好ましい。
【００１８】
この照明光通信装置において、前記光通信信号は、オンデューティが調整される矩形波信号であり、前記負荷変動要素が前記負荷回路に接続された状態で、前記負荷電流の平均値とボトム値の差をｄ１、前記負荷電流のピーク値と前記平均値の差をｄ２とした場合に、前記光通信信号のオンデューティが５０％であればｄ１＝ｄ２となり、前記光通信信号のオンデューティが５０％よりも大きければｄ１＞ｄ２となり、前記光通信信号のオンデューティが５０％よりも小さければｄ１＜ｄ２となるように構成されることも好ましい。
【００１９】
この照明光通信装置において、前記負荷変動要素がサーミスタからなることも好ましい。
【００２０】
本発明の照明光通信システムは、上記した何れかの照明光通信装置と、前記照明光通信装置からの光出力を受信する受信器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、通信のために付加する回路が簡素であり、高周波の光通信信号に応じて忠実に出力光を変調することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１の照明光通信装置を示し、（ａ）は回路図、（ｂ）はシミュレーション用にモデル化した回路図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はシミュレーション結果を示す波形図である。
【図３】実施形態２の照明光通信装置を示し、（ａ）は回路図、（ｂ）はシミュレーション用にモデル化した回路図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は実施形態３の照明光通信装置の要部を示す回路図である。
【図５】（ａ）は実施形態４の照明光通信装置の回路図、（ｂ）（ｃ）は要部を示す回路図である。
【図６】実施形態５の照明光通信装置の回路図である。
【図７】実施形態６の照明光通信装置を示し、（ａ）は回路図、（ｂ）はシミュレーション用にモデル化した回路図、（ｃ）はシミュレーション結果を示す波形図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は同上の他の構成を示す回路図である。
【図９】実施形態７の照明光通信装置の回路図である。
【図１０】実施形態８の照明光通信装置の回路図である。
【図１１】同上の照明光通信装置を示し、（ａ）はシミュレーション用にモデル化した回路図、（ｂ）はシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は同上の他の構成を示す回路図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は実施形態９の照明光通信装置に流れる負荷電流の波形図である。
【図１４】同上をシミュレーション用にモデル化した回路図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）はシミュレーション結果を示す波形図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は実施形態１０の照明光通信装置の回路図である。
【図１７】同上の他の構成を示す回路図である。
【図１８】実施形態１１の照明光通信装置の回路図である。
【図１９】（ａ）は同上の他の構成を示す回路図、（ｂ）（ｃ）は通信ユニットの具体構成を示す回路図である。
【図２０】（ａ）（ｂ）は実施形態１２の照明光通信装置の回路図である。
【図２１】実施形態１３の照明光通信装置の回路図である。
【図２２】（ａ）〜（ｅ）は同上の各部の波形図である。
【図２３】（ａ）は実施形態１４の照明光通信装置の回路図であり、（ｂ）はシミュレーション用にモデル化した回路図である。
【図２４】（ａ）（ｂ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図２５】（ａ）〜（ｃ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図２６】（ａ）〜（ｅ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図２７】実施形態１５の照明光通信装置の回路図である。
【図２８】（ａ）〜（ｃ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図２９】同上の照明光通信装置の他の回路構成を示す回路図である。
【図３０】（ａ）〜（ｃ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図３１】実施形態１６の照明光通信装置の回路図である。
【図３２】（ａ）（ｂ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図３３】（ａ）は実施形態１７の照明光通信装置の回路図であり、（ｂ）〜（ｄ）は限流要素の具体例の説明図である。
【図３４】（ａ）〜（ｃ）は同上を構成する負荷回路の回路例である。
【図３５】（ａ）（ｂ）は実施形態１８の照明光通信装置の回路図である。
【図３６】（ａ）は実施形態１９の照明光通信装置の回路図であり、（ｂ）はシミュレーション用にモデル化した回路図である。
【図３７】（ａ）〜（ｃ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図３８】同上の他の回路構成を示す回路図である。
【図３９】（ａ）〜（ｃ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図４０】同上の比較例の回路図である。
【図４１】（ａ）（ｂ）は同上の負荷電流のシミュレーション結果を示す波形図である。
【図４２】実施形態２０の照明光通信装置の回路図である。
【図４３】（ａ）〜（ｄ）は実施形態２１の照明光通信装置の回路図である。
【図４４】従来の照明光通信装置の回路図である。
【図４５】（ａ）（ｂ）は同上の動作を説明する波形図である。
【図４６】（ａ）〜（ｃ）は別の従来例を示す回路図である。
【図４７】（ａ）〜（ｃ）は同上の動作を説明する波形図である。
【図４８】従来のまた別の照明光通信装置の回路図である。
【図４９】同上の照明光通信装置を示し、（ａ）はボード線図、（ｂ）は負荷電流の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（実施形態１）
実施形態１の照明光通信装置を図１に基づいて説明する。図１（ａ）は照明光通信装置１０の回路図であり、この照明光通信装置１０は、定電流源１１と、平滑コンデンサＣ１１（平滑回路）と、負荷回路１２と、負荷変動要素１３と、信号発生回路１４と、スイッチ要素Ｑ２とを備える。
【００２５】
平滑コンデンサＣ１１は定電流源１１の出力間に接続されて、定電流源１１の出力を平滑する。
【００２６】
負荷回路１２は、定電流源１１の出力間に直列接続された複数の発光ダイオードＬＤ１を含み、定電流源１１の出力が供給される。
【００２７】
負荷変動要素１３は、負荷回路１２に付加されることで負荷回路１２の負荷特性を部分的に変化させるものであり、例えば一部の発光ダイオードＬＤ１に並列接続された抵抗器で構成される。
【００２８】
信号発生回路１４は２値の光通信信号を発生する。尚、信号発生回路１４は、外部の装置から入力された送信信号に応じて、２値の光通信信号を発生するものでもよい。
【００２９】
スイッチ要素Ｑ２は、例えば負荷変動要素１３を構成する抵抗器と直列に接続されたスイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）からなる。スイッチ要素Ｑ２は、２値の光通信信号によりオン／オフが切り替えられることによって、負荷変動要素１３を負荷回路１２に付加するか否かを切り替える。
【００３０】
図１（ｂ）は、同図（ａ）の回路をシミュレーション用にモデル化した回路図であり、図１（ａ）の回路部品に対応する要素には同一の符号が付されている。なお、発光ダイオードＬＤ１は、一定のオン電圧を有するツェナーダイオードＺＤ１１とオン抵抗Ｒ１１の直列回路で等価的に置き換えられている。また負荷変動要素１３としては、スイッチ要素Ｑ２がオンのときに、上記のオン抵抗Ｒ１１に並列に接続される抵抗器Ｒ１２が用いられている。すなわち、オン抵抗Ｒ１１の両端間に抵抗器Ｒ１２及びスイッチ要素Ｑ２の直列回路が接続されている。また信号発生回路１４は、光通信信号Ｓ１に相当する１０ｋＨｚの矩形波信号を発生する発振器１４ａで等価的に置き換えられている。
【００３１】
図２（ａ）（ｂ）は、図１（ｂ）の回路を用いて負荷電流Ｉ１をシミュレーションした結果を示している。図２（ａ）は、光通信信号Ｓ１を停止させた状態で、負荷電流Ｉ１をシミュレーションした結果を示し、その平均電流は約５００ｍＡとなっている。図２（ｂ）は発光ダイオードＬＤ１に流れる負荷電流Ｉ１の波形図を示している。この波形図は、発振器１４ａから１０ｋＨｚの矩形波信号が出力され、スイッチ要素Ｑ２により抵抗器Ｒ１２をオン抵抗Ｒ１１に並列接続する状態と、抵抗器Ｒ１２をオン抵抗Ｒ１１に接続しない状態とを交互に切り替えて、負荷電流Ｉ１に変調を付与した場合の波形図である。ここで、負荷電流Ｉ１はスイッチ要素Ｑ２のオン時は約６００ｍＡ、スイッチ要素Ｑ２のオフ時は約４００ｍＡであり、光通信信号Ｓ１に忠実な変調波形が得られるとともに、その平均電流は光通信信号Ｓ１を停止させた状態の約５００ｍＡを保っている。
【００３２】
照明光通信装置１０からの光出力である光通信信号は、フォトＩＣを有する受信器２０によって受信され、受信器２０では光通信信号が重畳されていない光出力と、光通信信号が重畳された光出力との差分を検出することで光通信信号を受け取る方式を採用している。このような方式を採用することで微少な変調光でも検出が可能になる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の照明光通信装置１０は、定電流源１１と、平滑回路（平滑コンデンサＣ１１からなる）と、負荷回路１２と、負荷変動要素１３と、スイッチ要素Ｑ２とを備える。平滑回路、及び、発光ダイオードＬＤ１を含む負荷回路１２は、定電流源１１の出力にそれぞれ接続されている。負荷変動要素１３は、前記負荷回路１２に付加されることで前記負荷回路１２の負荷特性を部分的に変化させる。スイッチ要素Ｑ２は、２値の光通信信号に応じて前記負荷変動要素１３を前記負荷回路１２に付加するか否かを切り替える。
【００３４】
これにより、負荷回路１２の負荷特性が光通信信号に応じて変化しているから、発光ダイオードＬＤ１を流れる負荷電流が光通信信号の波形に忠実に変調されることになる。
【００３５】
ところで、図２（ｂ）のシミュレーション回路では、発光ダイオードＬＤ１の等価回路を構成するオン抵抗Ｒ１１に、負荷変動要素１３による変動分を付加しているが、ツェナーダイオードＺＤ１の電圧値に変動分を付加した場合でも、上述と同様、負荷電流Ｉ１を変調できる。
【００３６】
（実施形態２）
照明光通信装置の実施形態２を図３に基づいて説明する。図３（ａ）は照明光通信装置１０の回路図であり、実施形態１で説明した図１（ａ）の回路と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。本実施形態では、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、複数の発光ダイオードＬＤ１と抵抗器Ｒ１２が接続されており、抵抗器Ｒ１２の両端間にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。ここにおいて、複数の発光ダイオードＬＤ１と直列に接続された抵抗器Ｒ１２から負荷変動要素１３が構成され、スイッチ要素Ｑ２が光通信信号に応じてオン／オフすることによって、発光ダイオードＬＤ１の負荷特性が変動したのと同様の効果が得られる。
【００３７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の回路をシミュレーション用にモデル化した回路図であり、図３（ａ）の回路部品に対応する要素には同一の符号が付されている。このシミュレーション用回路においても、発光ダイオードＬＤ１は、一定のオン電圧を有するツェナーダイオードＺＤ１１とオン抵抗Ｒ１１の直列回路で等価的に置き換えられている。また信号発生回路１４は、光通信信号Ｓ１に相当する１０ｋＨｚの矩形波信号を発生する発振器１４ａで等価的に置き換えられている。
【００３８】
図３（ｂ）の回路を用いて負荷電流Ｉ１をシミュレーションした結果は図２（ａ）（ｂ）のシミュレーション結果と同じになり、光通信信号Ｓ１を停止させた状態での負荷電流Ｉ１は直流の約５００ｍＡとなっている。また、光通信信号Ｓ１として１０ｋＨｚの矩形波信号がスイッチ要素Ｑ２に入力された状態では、スイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることによって、抵抗器Ｒ１２の両端間が短絡又は開放されることで、発光ダイオードＬＤ１に流れる電流Ｉ１に変調が付与される。これにより、負荷電流Ｉ１はスイッチ要素Ｑ２のオン時は約６００ｍＡ、スイッチ要素Ｑ２のオフ時は約４００ｍＡとなり、光通信信号Ｓ１の変化に忠実な変調波形が得られ、その平均電流は光通信信号Ｓ１を停止させた状態の約５００ｍＡとほぼ同じになる。
【００３９】
以上のように、本実施形態の照明光通信装置１０によれば、定電流源１１に、発光ダイオードＬＤ１と負荷変動要素１３たる抵抗器Ｒ１２が接続され、この抵抗器Ｒ１２を負荷回路１２に付加させるか否かがスイッチ要素Ｑ２によって切り替えられている。すなわち、負荷変動要素１３が、発光ダイオードＬＤ１に直列接続された抵抗器Ｒ１２からなり、スイッチ要素Ｑ２は抵抗器Ｒ１２に並列接続されている。
【００４０】
これにより、抵抗器Ｒ１２を負荷回路１２に付加させるか否かをスイッチ要素Ｑ２が切り替えることで、発光ダイオードＬＤ１の負荷特性を光通信信号に応じて変化させることができ、負荷電流を光通信信号の波形に忠実に変調することができる。
【００４１】
（実施形態３）
照明光通信装置の実施形態３を図４に基づいて説明する。本実施形態の照明光通信装置１０は、実施形態１又は２で説明した照明光通信装置１０と負荷変動要素１３の構成のみが異なっており、図４では負荷変動要素１３とスイッチ要素Ｑ２の部分のみ図示し、それ以外の部分については図示を省略してある。
【００４２】
図４（ａ）の回路では負荷変動要素１３としてダイオードＤ２１が用いられ、このダイオードＤ２１が発光ダイオードＬＤ１と直列に接続されている。またダイオードＤ２１と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。スイッチ要素Ｑ２のオン時にはダイオードＤ２１の両端間がスイッチ要素Ｑ２を介して短絡され、発光ダイオードＬＤ１にダイオードＤ２１が接続されない状態となる。一方、スイッチ要素Ｑ２のオフ時には発光ダイオードＬＤ１にダイオードＤ２１が接続された状態となる。而して、光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることによって、発光ダイオードＬＤ１からなる負荷回路１２の負荷特性が変化したのと同様の効果が得られる。よって、実施形態１，２で説明したように、発光ダイオードＬＤ１に流れる負荷電流を光通信信号の波形に忠実に変調させることができる。
【００４３】
また図４（ｂ）の回路では負荷変動要素１３としてツェナーダイオードＺＤ２が用いられ、このツェナーダイオードＺＤ２が発光ダイオードＬＤ１と直列に接続されている。またツェナーダイオードＺＤ２と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。本回路でも光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることによって、発光ダイオードＬＤ１を含む負荷回路１２の負荷特性が変化したのと同様の効果が得られる。さらに本回路ではツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧を選定することで、発光ダイオードＬＤ１に流れる負荷電流Ｉ１の変調幅を容易に調整することができる。
【００４４】
また図４（ｃ）の回路では負荷変動要素１３としてサーミスタ抵抗Ｒｈ１が用いられ、このサーミスタ抵抗Ｒｈ１が発光ダイオードＬＤ１と直列に接続されている。またサーミスタ抵抗Ｒｈ１と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。本回路でも光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることによって、発光ダイオードＬＤ１を含む負荷回路１２の負荷特性が変化したのと同様の効果が得られる。さらに本回路では発光ダイオードＬＤ１に流れる負荷電流Ｉ１の変調度合いに温度特性を持たせたり、温度補正を加えることができる。
【００４５】
また図４（ｄ）の回路では負荷変動要素１３として抵抗器Ｒ１３とダイオードＤ２２との並列回路が用いられ、この並列回路が発光ダイオードＬＤ１と直列に接続されており、この並列回路と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。本回路でも光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることによって、発光ダイオードＬＤ１を含む負荷回路１２の負荷特性が変化したのと同様の効果が得られる。また発光ダイオードＬＤ１と直列に抵抗器Ｒ１３及びダイオードＤ２２の並列回路が接続されており、例えば抵抗器Ｒ１３の抵抗値を調整することによって発光ダイオードＬＤ１に流れる負荷電流Ｉ１の変調幅を微調整することができる。
【００４６】
また図４（ｅ）の回路では負荷変動要素１３として抵抗器Ｒ１３とダイオードＤ２２との直列回路が用いられ、この直列回路が発光ダイオードＬＤ１と直列に接続されており、この直列回路の両端間にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。本回路でも光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることによって、発光ダイオードＬＤ１を含む負荷回路１２の負荷特性が変化したのと同様の効果が得られる。また発光ダイオードＬＤ１と直列に抵抗器Ｒ１３及びダイオードＤ２２の直列回路が接続されており、例えば抵抗器Ｒ１３の抵抗値を調整することによって発光ダイオードＬＤ１に流れる負荷電流Ｉ１の変調幅を微調整することができる。
【００４７】
以上説明したように本実施形態では、負荷変動要素１３が、発光ダイオードＬＤ１に直列接続された定電圧素子（例えばダイオードＤ２１、Ｄ２２、ツェナーダイオードＺＤ２など）を含む定電圧回路、或いは、発光ダイオードＬＤ１に直列接続された抵抗素子（例えば抵抗器Ｒ１２、サーミスタ抵抗Ｒｈ１など）を含むインピーダンス回路で構成されている。そして、スイッチ要素Ｑ２は、上記の定電圧回路部に並列に接続されてる。
【００４８】
これにより、スイッチ要素Ｑ２が光通信信号に応じてオン／オフすることによって、発光ダイオードＬＤ１を含む負荷回路１２の負荷特性が部分的に変化させられるので、負荷回路１２に流れる電流の波形を光通信信号に対して忠実に変調することができる。また本実施形態では、負荷変動要素１３として各種の回路要素やその組み合わせ回路を用いることで、発光ダイオードＬＤ１に流れる負荷電流Ｉ１の変調特性を調整することができる。
【００４９】
（実施形態４）
照明光通信装置の実施形態４を図５に基づいて説明する。本実施形態の照明光通信装置１０は、実施形態１〜３で説明した照明光通信装置１０と、負荷回路１２の構成が異なっている。本実施形態の照明光通信装置１０は、図５（ａ）に示すように、複数の発光ダイオードＬＤ１が直列に接続された直列回路４ａと、複数の発光ダイオードＬＤ２が直列に接続された直列回路４ｂとを備えている。ここで、平滑コンデンサＣ１１の両端間に負荷変動要素１３を介して接続された２つの直列回路４ａ，４ｂで負荷回路１２は構成されている。本回路では、負荷変動要素１３と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されており、光通信信号に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることで、実施形態１〜３と同様、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２に流れる電流に変調が加えられる。
【００５０】
尚、図５（ａ）の回路では、平滑コンデンサＣ１１の両端間に複数の発光ダイオードを直列接続した回路が２組並列接続されているが、個々の回路は１個の発光ダイオードで構成されていてもよく、その個数は問わない。また、発光ダイオードの直列回路が２つ並列接続されているが、発光ダイオードの直列回路の数は２つに限定されるものではなく、その個数は任意に設定できる。
【００５１】
また図５（ａ）の回路では、発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａと発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂの両方が負荷変動要素１３に接続されているが、この回路構成に限定されるものではない。例えば図５（ｂ）に示すように発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａには負荷変動要素１３を介在させず、発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂのみが負荷変動要素１３を介して平滑コンデンサＣ１１の両端間に接続されていてもよい。負荷変動要素１３にはスイッチ要素Ｑ２が並列接続されており、光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることで、発光ダイオードＬＤ２に流れる電流に変調が加えられる。尚、負荷変動要素１３を介在させる発光ダイオード、及び、負荷変動要素１３を介在させない発光ダイオードは、それぞれ、負荷電流に与える変調レベルなどの条件に合わせて適宜の個数が接続されていればよい。
【００５２】
また図５（ｃ）の回路では、平滑コンデンサＣ１の両端間に、２個の発光ダイオードＬＤ１の直列回路と２個の発光ダイオードＬＤ２の直列回路とが並列接続された回路ブロックを４つ直列に接続することで、梯子状の回路が構成されている。そして、ローサイドの回路ブロックを構成する発光ダイオードＬＤ２と直列に負荷変動要素１３が接続され、この負荷変動要素１３の両端間にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。ここで、スイッチ要素Ｑ２が光通信信号Ｓ１に応じてオン／オフすることで、負荷変動要素１３（例えば抵抗器からなる）が負荷回路１２に付加されるか否かが切り替えられるので、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２に流れる電流に変調を付与することができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の照明光通信装置１０においても、スイッチ要素Ｑ２が光通信信号に応じてオン／オフすることによって、負荷回路１２に負荷変動要素１３を付加するか否かが切り替えられる。したがって、実施形態１〜３と同様、光通信信号に応じて負荷回路１２の負荷特性が部分的に変化するから、発光ダイオードに流れる負荷電流を光通信信号の波形に忠実に変調することができる。また、本装置の負荷である発光ダイオードの構成を変更することで負荷電流に付与する変調レベルを調整できるから、所望の変調レベルに応じて発光ダイオードの構成を選択すればよい。
【００５４】
また、図５（ｂ）（ｃ）の回路では、定電流源１１の出力間に、発光ダイオードの直列回路（負荷回路）が複数並列に接続され、負荷変動要素１３及びスイッチ要素Ｑ２は、複数の負荷回路のうち少なくとも１つに設けられている。
【００５５】
このように、負荷変動要素１３及びスイッチ要素Ｑ２は、複数の負荷回路のうち少なくとも１つに設けられているので、負荷変動要素１３及びスイッチ要素Ｑ２が設けられた負荷回路の負荷特性を変化することで、全体として負荷回路の負荷特性を変調できる。
【００５６】
（実施形態５）
照明光通信装置の実施形態５を図６に基づいて説明する。本実施形態の照明光通信装置１０は、実施形態１〜４で説明した照明光通信装置１０と負荷回路の構成が異なっている。尚、実施形態１〜４と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５７】
照明光通信装置１０は、図６の回路図に示すように、定電流源１１と、定電流源１１の両端間に接続された平滑コンデンサＣ１１を備えている。平滑コンデンサＣ１１の両端間には、複数の発光ダイオードＬＤ１及び負荷変動要素１３ａの直列回路と、複数の発光ダイオードＬＤ２及び負荷変動要素１３ｂの直列回路と、複数の発光ダイオードＬＤ３及び負荷変動要素１３ｃの直列回路が並列に接続される。ここにおいて、複数の発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａと、複数の発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂと、複数の発光ダイオードＬＤ３の直列回路４ｃとでそれぞれ負荷回路が構成されている。そして、負荷変動要素１３ａ，１３ｂ，１３ｃの各々と並列にスイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃが接続されている。スイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃは、それぞれ対応する信号発生回路１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃから入力される光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によってオン／オフが切り替えられる。
【００５８】
ここで、発光ダイオードＬＤ１には赤色発光ダイオードが、発光ダイオードＬＤ２には緑色発光ダイオードが、発光ダイオードＬＤ３には青色発光ダイオードがそれぞれ用いられた場合、対応するスイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃが個別の光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によってオンオフされることで各色の発光ダイオードの出力を変調する。而して、受信器２０側で照明光通信装置１０から出力される光の色温度を識別できれば、混信を生じることなく３種類の信号を受信できるので、単色の発光ダイオードの場合に比べて光通信により送信可能な情報量を３倍に増やすことができる。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の照明光通信装置１０では、定電流源１１の出力間に複数の負荷回路（直列回路４ａ，４ｂ，４ｃ）が並列接続されている。複数の負荷回路（直列回路４ａ，４ｂ，４ｃ）は、負荷回路毎に発光色が異なる発光ダイオード（発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３）で構成され、発光色の異なる負荷回路毎にスイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃが設けられている。
【００６０】
これにより、スイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃによって、対応する負荷変動要素１３を負荷回路に付加するか否かが切り替えられるから、発光色の異なる発光ダイオード毎に負荷特性を変調させることができ、各色の発光ダイオードの出力を光通信信号に応じて変調することができる。
【００６１】
而して、受信器２０側で照明光通信装置１０から出力される光の色温度を識別できれば、混信を生じることなく３種類の信号を受信できるので、発光ダイオードの発光色が単色の場合に比べて光通信により送信可能な情報量を増やすことができる。
【００６２】
（実施形態６）
照明光通信装置の実施形態６を図７〜図８に基づいて説明する。本実施形態の照明光通信装置１０は、実施形態１〜５で説明した照明光通信装置１０と負荷回路の構成が異なっている。尚、実施形態１〜５と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６３】
照明光通信装置１０は、図７（ａ）の回路図に示すように、定電流源１１と、定電流源１１の両端間に接続された平滑コンデンサＣ１１を備えている。平滑コンデンサＣ１１の両端間には、複数（本実施形態では例えば８個）の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の直列回路４が接続されており、発光ダイオードＬＤ８と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。ここにおいて、平滑コンデンサＣ１１と並列に接続された発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の直列回路４で負荷回路が構成される。また、スイッチ要素Ｑ２が並列に接続されて、負荷回路４の一部をなす発光ダイオードＬＤ８により負荷変動要素１３が構成されている。
【００６４】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の回路をシミュレーション用にモデル化した回路を示し、図７（ａ）の回路部品に対応する要素には同一の符号が付されている。このシミュレーション用回路では、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８が、予め発光ダイオードの特性をモデリングしたシミュレーションデバイスで等価的に置き換えられている。
【００６５】
図７（ｃ）は、図７（ｂ）の回路を用いて負荷電流Ｉ１をシミュレーションした結果を示している。尚、光通信信号Ｓ１を停止させた状態での負荷電流Ｉ１は直流の約５００ｍＡに設定されている。
【００６６】
光通信信号Ｓ１として１０ｋＨｚの矩形波信号がスイッチ要素Ｑ２に入力された状態では、スイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることによって、負荷回路１２から発光ダイオードＬＤ８が外されるか否かが切り替えられ、負荷電流Ｉ１の波形に変調が付与される。負荷電流Ｉ１は、スイッチ要素Ｑ２のオン時には約７００ｍＡ、スイッチ要素Ｑ２のオフ時には約３００ｍＡとなり、光通信信号Ｓ１の波形に忠実な変調波形が得られ、その平均電流は変調を行わない場合の平均電流である約５００ｍＡと略同じ値を保っている。
【００６７】
ところで、本実施形態では平滑コンデンサＣ１１の両端間に発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の直列回路が接続されているが、上記の回路に限定されるものではなく、図８（ａ）に示すような回路でもよい。この回路では、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、複数の発光ダイオードＬＤ１からなる直列回路４ａと、複数の発光ダイオードＬＤ２からなる直列回路４ｂが並列接続されている。そして、直列回路４ｂを構成する一部（例えば１個）の発光ダイオードＬＤ２と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。この場合は、直列回路４ｂを構成する複数の発光ダイオードＬＤ２のうち、スイッチ要素Ｑ２が並列接続された発光ダイオードＬＤ２により負荷変動要素１３が構成される。尚、図８（ａ）の回路では、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、複数の発光ダイオードの直列回路が２つ並列接続されているが、並列接続される発光ダイオードの直列回路は２つに限定されるものではなく、任意の個数の直列回路を並列接続すればよい。
【００６８】
また図８（ｂ）に示すように、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、２個の発光ダイオードＬＤ１の直列回路と２個の発光ダイオードＬＤ１の直列回路とが並列接続された回路ブロックを４つ直列に接続することで、梯子状の回路を構成しても良い。この回路では、一部の発光ダイオードＬＤ１（例えば右側の列に属する１個の発光ダイオードＬＤ１）と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることによって、負荷回路の負荷特性が変調され、それによって負荷電流が変調される。
【００６９】
以上のように、本実施形態の照明光通信装置１０では、負荷回路が、直列接続された複数の発光ダイオードを備えており、スイッチ要素Ｑ２は、複数の発光ダイオードの一部に並列接続されている。
【００７０】
これにより、スイッチ要素Ｑ２が並列接続された発光ダイオード自体が負荷変動要素１３となり、新たに負荷変動要素１３を追加することなく、発光ダイオードの負荷電流を光通信信号の波形と忠実に変調させることができる。
【００７１】
（実施形態７）
照明光通信装置の実施形態７を図９に基づいて説明する。実施形態５で説明した図６の回路では平滑コンデンサＣ１１の両端間に、複数の発光ダイオードと負荷変動要素の直列回路が複数並列に接続され、各直列回路の負荷変動要素と並列にスイッチ要素が接続されている。それに対して本実施形態では図９の回路図に示すように、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、複数の発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａと、複数の発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂと、複数の発光ダイオードＬＤ３の直列回路４ｃとが並列に接続されている。すなわち、平滑コンデンサＣ１１の両端間には、複数の負荷回路（直列回路４ａ，４ｂ，４ｃからなる）が並列に接続されている。そして、発光ダイオードＬＤ１には赤色発光ダイオードが、発光ダイオードＬＤ２には緑色発光ダイオードが、発光ダイオードＬＤ３には青色発光ダイオードが用いられ、負荷回路毎に発光色の異なる発光ダイオードが使用されるものとする。
【００７２】
直列回路４ａを構成する複数の発光ダイオードＬＤ１のうちの一部（例えば１個の発光ダイオードＬＤ１）には、光通信信号Ｓ１に応じてオン／オフされるスイッチ要素Ｑ２ａが接続されている。スイッチ要素Ｑ２ａがオンすると、スイッチ要素Ｑ２ａが並列接続された発光ダイオードＬＤ１の両端間が短絡されるので、スイッチ要素Ｑ２ａのオン／オフに応じて負荷回路（直列回路４ａ）の負荷特性が部分的に変化する。
【００７３】
また直列回路４ｂを構成する複数の発光ダイオードＬＤ２のうちの一部（例えば１個の発光ダイオードＬＤ２）にも、光通信信号Ｓ２に応じてオン／オフされるスイッチ要素Ｑ２ｂが接続されている。スイッチ要素Ｑ２ｂがオンすると、スイッチ要素Ｑ２ｂが並列接続された発光ダイオードＬＤ２の両端間が短絡されるので、スイッチ要素Ｑ２ｂのオン／オフに応じて負荷回路（直列回路４ｂ）の負荷特性が部分的に変化する。
【００７４】
また直列回路４ｃを構成する複数の発光ダイオードＬＤ３のうちの一部（例えば１個の発光ダイオードＬＤ３）にも、光通信信号Ｓ３に応じてオン／オフされるスイッチ要素Ｑ２ｃが接続されている。スイッチ要素Ｑ２ｃがオンすると、スイッチ要素Ｑ２ｃが並列接続された発光ダイオードＬＤ３の両端間が短絡されるので、スイッチ要素Ｑ２ｃのオン／オフに応じて負荷回路（直列回路４ｃ）の負荷特性が部分的に変化する。
【００７５】
上述のように本実施形態では、負荷回路が、直列接続された複数の発光ダイオードを備えており、複数の発光ダイオードの一部にスイッチ要素が並列接続されている。すなわち、スイッチ要素が並列接続された発光ダイオードにより負荷変動要素が構成されている。
【００７６】
これにより、スイッチ要素が光通信信号に応じてオン／オフすることで、負荷回路の負荷特性が部分的に変調されるから、光通信信号に応じて負荷電流が変調されることになり、新たに負荷変動要素を追加することなく光通信が可能となる。
【００７７】
また本実施形態では、定電流源１１の出力間に複数の負荷回路（直列回路４ａ，４ｂ，４ｃからなる）が並列接続され、負荷回路の各々は、直列接続された複数の前記発光ダイオードを備えている。そして、負荷回路毎に発光ダイオードの発光色が異なり、負荷回路の各々で、複数の発光ダイオードの一部と並列にスイッチ要素が接続されている。
【００７８】
これにより、各負荷回路に設けられたスイッチ要素がオン／オフすることで、各負荷回路の負荷特性が変調されるから、各色の発光ダイオードの出力を変調できる。而して、受信器２０側で照明光通信装置１０から出力される光の色温度を識別できれば、混信を生じることなく３種類の信号を受信できるので、単色の発光ダイオードの場合に比べて光通信により送信可能な情報量を３倍に増やすことができる。
【００７９】
（実施形態８）
照明光通信装置の実施形態８を図１０〜図１２に基づいて説明する。実施形態６で説明した図８の回路では、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、複数の発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａと、複数の発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂが接続されている。一方の直列回路４ｂを構成する発光ダイオードＬＤ２の一部（１個の発光ダイオードＬＤ２）にはスイッチ要素Ｑ２が並列接続されている。それに対して本実施形態では図１０の回路図に示すように、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、複数の発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａが接続されている。また平滑コンデンサＣ１１の両端間には、光通信信号Ｓ１に応じてオン／オフされるスイッチ要素Ｑ２を介して、複数の発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂが接続されている。光通信信号に応じてスイッチ要素Ｑ２がオンすると、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａと、発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂが並列に接続されることになる。一方、光通信信号に応じてスイッチ要素Ｑ２がオフすると、平滑コンデンサＣ１１の両端間には、発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａのみが接続されることになる。なお、過電圧の発生を抑制するためには、全ての負荷（発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２）が定電流源１１から同時に切り離される無負荷状態を回避する必要がある。そのためにはスイッチ要素Ｑ２によって発光ダイオードＬＤ２が定電流源１１から切り離された状態でも、定電流源１１から電流供給を受ける負荷（発光ダイオード）を残しておく必要がある。本実施形態では、複数の発光ダイオードＬＤ１がスイッチ要素Ｑ２を介さずに定電流源１１に接続されているから、発光ダイオードＬＤ１には常に負荷電流が供給されることになり、無負荷状態が発生することはなく、過電圧の発生を抑制することができる。
【００８０】
図１１（ａ）は、図１０の回路をシミュレーション用にモデル化した回路を示し、図１０の回路部品に対応する要素には同一の符号が付されている。このシミュレーション用回路では、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２が、予め発光ダイオードの特性をモデリングしたシミュレーションデバイスで等価的に置き換えられている。
【００８１】
図１１（ｂ）は同図（ａ）の回路を用いて負荷電流Ｉ１をシミュレーションした結果を示しており、光通信信号Ｓ１を停止させた状態での負荷電流Ｉ１（直列回路４ａに流れる電流と直列回路４ｂに流れる電流との合成電流）は直流の約１Ａに設定している。１０ｋＨｚの矩形波信号からなる光通信信号Ｓ１がスイッチ要素Ｑ２に入力され、スイッチ要素Ｑ２がオン／オフすることで、発光ダイオードＬＤ２の回路４ｂが断続されると、負荷電流Ｉ１の波形は、スイッチ要素Ｑ２のオン時は約１．３Ａ、スイッチ要素Ｑ２のオフ時は約０．７Ａの矩形波となり、光通信信号Ｓ１に忠実な変調波形が得られる。また負荷電流Ｉ１の平均電流は、光通信信号Ｓ１を停止させた状態での電流値（約１Ａ）と略同じ値を保っている。
【００８２】
以上説明したように本実施形態では、発光ダイオードを含む負荷回路が定電流源１１の出力間に複数並列接続され、スイッチ要素は、複数の負荷回路のうち少なくとも１つを除く、１乃至複数の負荷回路に設けられている。
【００８３】
これにより、スイッチ要素が接続された負荷回路で負荷変動要素が構成されるから、新たに負荷変動要素を追加することなく、発光ダイオードの負荷電流を光通信信号の波形と忠実に変調させることができる。またスイッチ要素は、複数の負荷回路のうち少なくとも１つには設けられていないので、全てのスイッチ要素が同時にオフになったとしても、無負荷状態となることはない。
【００８４】
ところで、上記の直列回路４ａ，４ｂにおいて発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の接続点同士が１個おきに互いに接続されることで、図１２（ａ）に示すような梯子状の回路が構成されてもよい。この回路では光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフされることによって、発光ダイオードＬＤ２の一部が断続されており、無負荷状態となることはない。
【００８５】
また図１２（ｂ）の回路では、平滑コンデンサＣ１１の両端間に、複数の発光ダイオードＬＤ１及びスイッチ要素Ｑ２ａの直列回路と、複数の発光ダイオードＬＤ２及びスイッチ要素Ｑ２ｂの直列回路と、複数の発光ダイオードＬＤ３及びスイッチ要素Ｑ２ｃの直列回路が並列に接続されている。スイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃには、それぞれ、別個の光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が入力されており、対応する光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じてオン／オフが切り替えられる。ここで、発光ダイオードＬＤ１には赤色発光ダイオードが、発光ダイオードＬＤ２には緑色発光ダイオードが、発光ダイオードＬＤ３には青色発光ダイオードが用いられ、それぞれに流れる電流が光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によって変調されている。而して受信器２０側で、照明光通信装置１０から出力される光の色温度を識別できれば、混信を生じることなく３種類の信号を受信できるので、単色の発光ダイオードの場合に比べて光通信により送信可能な情報量を３倍に増やすことができる。尚、全てのスイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃが同時にオフすると無負荷状態となるため、スイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃが同時にオフしないように光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は設定されている。
【００８６】
（実施形態９）
照明光通信装置の実施形態９を図１３及び図１４に基づいて説明する。尚、照明光通信装置１０の回路構成は、実施形態１で説明した図１（ａ）の回路と同様であるから、図示及び説明は省略する。
【００８７】
実施形態１の信号発生回路１４はオンデューティが一定の光通信信号Ｓ１を発生している。それに対して、本実施形態の信号発生回路１４はデューティ調整部１４ｂを備えている。デューティ調整部１４ｂでは、外部から入力されるオンデューティが一定の矩形波信号からなる光通信信号Ｓ１をもとに、周波数は維持しながらオンデューティを変化させた信号Ｓ１１を発生する。スイッチ要素Ｑ２は、信号発生回路１４から入力される信号Ｓ１１によってオン／オフが切り替えられ、負荷変動要素１３を負荷回路１２に付加するか否かを切り替えている。したがって、負荷回路１２に流れる負荷電流Ｉ１の波形は、光通信信号Ｓ１をもとに生成された信号Ｓ１１に応じて変調されることになる。
【００８８】
図１３は信号発生回路１４から出力される信号Ｓ１１と負荷電流Ｉ１の波形図を示し、同図（ａ）は光通信信号Ｓ１のオンデューティが約５０％、同図（ｂ）はオンデューティが約７５％、同図（ｃ）はオンデューティが約２５％の場合の波形図である。オンデューティが５０％の場合の負荷電流Ｉ１を図１３（ａ）に示すような波形とすると、オンデューティが７５％に拡大した場合は負荷電流Ｉ１の波形が図１３（ｂ）に示すようにピーク値が抑制され、且つ、ボトム値が低下したような波形となり、変調幅は拡大している。また、オンデューティが２５％に狭まった場合の負荷電流Ｉ１の波形は、図１３（ｃ）に示すようにピーク値及びボトム値ともに大きくなり、変調幅は縮小している。
【００８９】
また図１４（ａ）は、本実施形態の回路動作をシミュレーションするためにモデル化したシミュレーション用の回路であり、負荷回路１２としては実施形態６で説明した図７（ａ）の回路を使用している。すなわち、負荷回路１２は、平滑コンデンサＣ１１の両端間に直列接続された発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８で構成され、発光ダイオードＬＤ８と並列にスイッチ要素Ｑ２が接続されている。スイッチ要素Ｑ２が並列接続された発光ダイオードＬＤ８により負荷変動要素１３が構成されている。また、このシミュレーション用回路では、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８が、予め発光ダイオードの特性をモデリングしたシミュレーションデバイスで置き換えられている。
【００９０】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、図１４の回路を用いてシミュレーションを行った結果を示している。
【００９１】
図１５（ａ）は、信号発生回路１４から出力される信号Ｓ１１の周波数が１０ｋＨｚ、オンデューティが５０％の場合に負荷回路４に流れる電流Ｉ１の波形図である。電流Ｉ１のピーク値は約７００ｍＡ、ボトム値は約３００ｍＡ、変調幅は約４００ｍＡ、平均値は約５００ｍＡとなっている。
【００９２】
図１５（ｂ）は、信号発生回路１４から出力される信号Ｓ１１の周波数が１０ｋＨｚ、オンデューティが７５％の場合の電流Ｉ１の波形図である。電流Ｉ１のピーク値は約６３０ｍＡ、ボトム値は約１２０ｍＡ、変調幅が約５１０ｍＡ、平均値が約５００ｍＡとなっている。
【００９３】
図１５（ｃ）は、信号発生回路１４から出力される信号Ｓ１１の周波数が１０ｋＨｚ、オンデューティが２５％の場合の電流Ｉ１の波形図である。電流Ｉ１のピーク値は約７１０ｍＡ、ボトム値は約４３０ｍＡ、変調幅が約２８０ｍＡ、平均値が約５００ｍＡとなっている。
【００９４】
これらの結果から、信号発生回路１４が、光通信信号Ｓ１の周波数を維持しながらオンデューティを変化させた信号Ｓ１１を生成し、この信号Ｓ１１に応じて負荷電流Ｉ１を変調した場合、オンデューティの値によって変調幅を調整できることが分かった。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態の照明光通信装置１０は、光通信信号のオン／オフのデューティ比を変化させるデューティ調整部１４ｂを備えている。
【００９６】
これにより、デューティ調整部１４ｂでデューティ比が変化された信号によりスイッチ要素がオン／オフされ、それによって負荷回路の負荷特性を変調させることができる。しかも。オンデューティを変化させることで、負荷回路に流れる負荷電流の変調幅を所望の値に調整することができる。
【００９７】
（実施形態１０）
照明光通信装置の実施形態１０を図１６に基づいて説明する。上述した実施形態１〜９の照明光通信装置１０では発光ダイオードの電源を定電流源１１として説明しているが、本実施形態では定電流源１１の具体回路を説明する。
【００９８】
図１６（ａ）は照明光通信装置１０の回路図を示している。本実施形態では定電流源１１が、直流電源１を入力とするＤＣ−ＤＣコンバータ２（コンバータ部）と、電流検出抵抗５（電流検出部）及び誤差増幅器Ａ１（差分増腹部）などで構成したフィードバック回路１５と、出力制御部７（制御部）とを備えている。
【００９９】
電流検出抵抗５は、負荷回路４に流れる負荷電流に応じて電圧降下を発生する。誤差増幅器Ａ１は、電流検出抵抗５に生じる電圧降下と基準電圧Ｅ１とを比較増幅する。誤差増幅器Ａ１の出力は出力制御部７に送られる。出力制御部７は、電流検出抵抗５に生じる電圧降下が基準電圧Ｅ１に一致するように（すなわち誤差増幅器Ａ１の出力が小さくなるように）、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力を制御する。
【０１００】
この回路ではＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力に平滑コンデンサＣ１１が接続されている。平滑コンデンサＣ１１の両端間には、複数の発光ダイオードＬＤ１の直列回路からなる負荷回路４が接続されている。ここで、スイッチ要素Ｑ２が光通信信号Ｓ１に応じてオン／オフすることで、負荷変動要素１３が負荷回路１２に付加されるか否かが切り替えられており、これにより負荷回路４の負荷特性が部分的に変化させられる。
【０１０１】
尚、ＤＣ−ＤＣコンバータ２には種々の方式を採用でき、図１６（ｂ）に示す回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２が、スイッチング素子Ｑ１と出力トランスＴ１とダイオードＤ２０からなるフライバックコンバータで構成されている。
【０１０２】
また図１６（ｃ）に示す回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２が、スイッチング素子Ｑ１とチョークコイルＬ２１とダイオードＤ２１からなるバックコンバータで構成されている。
【０１０３】
また図１６（ｄ）に示す回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２が、スイッチング素子Ｑ１とチョークコイルＬ２１とダイオードＤ２２からなるインバースバックコンバータ回路で構成されている。すなわち、発光ダイオードＬＤ１の直列回路からなる負荷回路４と並列に平滑コンデンサＣ１１が接続されており、発光ダイオードＬＤ１に流れる負荷電流を検出する電流検出抵抗５は、スイッチング素子Ｑ１のソース側に設けられている。誤差増幅器Ａ１は、スイッチング素子Ｑ１のソース電流によって電流検出抵抗５に生じる電圧降下と基準電圧Ｅ１との差分を増幅しており、これらフィードバック回路１５及び出力制御部７によって発光ダイオードＬＤ１に流れる電流が定電流に制御される。
【０１０４】
図１６（ａ）〜（ｄ）に示す回路では定電流源１１から定電流が出力されており、光通信信号Ｓ１に応じてスイッチ要素Ｑ２がオン／オフされることで、負荷変動要素１３が負荷回路４に付加されるか否かが切り替えられる。これにより、負荷回路４の負荷特性が部分的に変調されるから、光通信信号に応じて負荷電流が変調されることになり、負荷電流の波形を光通信信号Ｓ１に忠実に変調することができる。
【０１０５】
ところで、本実施形態で説明した定電流源１１の具体回路（図１６（ａ）〜（ｄ）参照）において、定電流フィードバック系に位相補償要素を追加することも好ましく、より実用に即した定電流源１１を実現できる。図１７は、図１６（ａ）の回路に位相補償要素が追加された回路を示しており、誤差増幅器Ａ１の出力端子と反転入力端子の間に接続された抵抗Ｒ２１及びコンデンサＣ２１からなる積分要素を含む位相補償回路６ｂを備えている。位相補償回路６ｂは低周波領域での利得を高めるとともに、高周波領域での利得を抑制し、フィードバック系の一巡伝達関数の安定性を確保している。
【０１０６】
なお、上記の各実施形態で説明した、負荷特性を変動させることで光通信のための変調を行う方法は、定電流フィードバック系の応答性には依存せず、誤差増幅器Ａ１などで構成された定電流フィードバック回路は、変調時と非変調時とで負荷電流の平均値を略一定に制御する機能を有している。ここで、光通信信号Ｓ１に忠実に変調された変調波形を得るための応答性は、発光ダイオードＬＤ１に並列接続された平滑コンデンサＣ１１と発光ダイオードＬＤ１との間の配線インダクタンスによって決定されると予想される。したがって、配線インダクタンスを考慮した配線を行うことで高速通信も期待できる。尚、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の具体構成としては、図１６（ｂ）〜（ｄ）に示されるような各種の回路を適用することが可能である。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態では定電流源１１が、直流出力を生成するコンバータ部（ＤＣ−ＤＣコンバータ２）と、負荷回路に流れる負荷電流に応じた電圧降下を発生する電流検出部（電流検出抵抗５）と、電流検出部で発生する電圧降下と所定の基準電圧との差分を増幅する差分増幅部（誤差増幅器Ａ１）と、差分増幅部の出力に応じて負荷電流の平均値が略一定となるようにコンバータ部の出力を制御する制御部（出力制御部７）とを備えた定電流フィードバック系を有している。
【０１０８】
これにより、制御部が、負荷電流をフィードバックしてコンバータ部の出力を制御することにより、変調時と非変調時とで負荷電流の平均値を略一定に制御する機能をことができる。
【０１０９】
さらに本実施形態では、積分要素を含み差分増幅部（誤差増幅器Ａ１）の出力の位相を調整する位相補償回路６ｂが定電流フィードバック系に設けられている。
【０１１０】
このように本実施形態では位相補償回路６ｂを備えることで、低周波領域での利得が高まるとともに、高周波領域での利得が抑制され、フィードバック系の一巡伝達関数の安定性を確保することができる。
【０１１１】
（実施形態１１）
照明光通信装置の実施形態１１を図１８に基づいて説明する。上述の各実施形態において、定電流源１１と、平滑コンデンサＣ１１と、平滑コンデンサＣ１１の両端間に接続される負荷回路４（発光ダイオードＬＤ１からなる）は、発光ダイオードを負荷とする照明器具が一般的に備える基本回路といえる。したがって、負荷回路に付加されることによって負荷回路の負荷特性を部分的に変化させる負荷変動要素１３と、光通信信号Ｓ１に応じてオン／オフが切り替えられることで負荷変動要素１３が負荷回路に付加されるか否かを切り替えるスイッチ要素Ｑ２からなる照明光通信のブロックを、既設の照明器具に後付けで付加できるようにすれば、既設の一般的な照明器具に対して光通信機能を容易に追加することができ、光通信機能の普及が期待できる。
【０１１２】
図１８は本実施形態の照明光通信装置１０の回路図であり、この照明光通信装置１０は既設の照明器具１００と、照明器具１００に後付けで接続可能な通信ユニット３０とで構成される。
【０１１３】
照明器具１００は、定電流源１１と、定電流源１１の出力端に接続された平滑コンデンサＣ１１と、平滑コンデンサＣ１１の両端間に接続された負荷回路４とを備え、負荷回路４は、複数の発光ダイオードＬＤ１を直列接続することによって構成されている。
【０１１４】
通信ユニット３０は、光通信信号Ｓ１を発生する信号発生回路１４と、照明器具１００の負荷回路４に付加されることによって負荷回路４の負荷特性を部分的に変化させる負荷変動要素１３と、光通信信号Ｓ１に応じてオン／オフされることで負荷変動要素１３を負荷回路４に付加するか否かを切り替えるスイッチ要素Ｑ２とを備えている。また通信ユニット３０は、照明器具１００が備えるコネクタＣＮ１に着脱自在に接続されるコネクタＣＮ２を備え、コネクタＣＮ２をコネクタＣＮ１に接続すると、負荷回路４に対して負荷変動要素１３が電気的に接続されるようになっている。
【０１１５】
而して、通信ユニット３０のコネクタＣＮ２を既設の照明器具１００のコネクタＣＮ１に接続することで、光通信機能を持たない既設の照明器具１００に対して、光通信の機能を後付けで容易に追加することができる。
【０１１６】
なお本実施形態の通信ユニット３０において、図１９（ａ）に示されるように、光通信信号Ｓ１を発生する信号発生回路１４とスイッチ要素Ｑ２との間を電気的に絶縁する絶縁部１６を備えることも好ましい。
【０１１７】
図１９（ｂ）（ｃ）は絶縁部１６の具体例を示し、図１９（ｂ）の回路では絶縁部１６がフォトカプラＰＣ１１で構成され、図１９（ｃ）の回路では絶縁部１６が絶縁トランスＴ２１で構成されている。図１９（ｂ）（ｃ）の回路では、絶縁部１６を構成するフォトカプラＰＣ１１又は絶縁トランスＴ２１からバッファーＩＣ４を介してスイッチ要素Ｑ２が駆動されるようになっている。
【０１１８】
上述のように本実施形態では、照明光通信の機能を実現するために必要な信号発生回路１４と負荷変動要素１３とスイッチ要素Ｑ２とが同じケース３０ａ内に収納された通信ユニット３０を備えている。この通信ユニット３０は、接続用の機構部品（コネクタＣＮ１，ＣＮ２）を介して負荷回路４に接続されるようになっている。
【０１１９】
これにより、通信ユニット３０を既設の照明器具１００に後付けで接続することができ、既設の照明器具１００に対して照明光通信の機能を容易に追加することができる。
【０１２０】
また上述の通信ユニット３０には、信号発生回路１４とスイッチ要素Ｑ２の間を電気的に絶縁する絶縁部１６が設けられている。
【０１２１】
これにより、通信ユニット３０がコネクタＣＮ１，ＣＮ２を介して照明器具１００に接続されている場合においても、信号発生回路１４が照明器具１００から電気的に絶縁されているので、信号発生回路１４を外部の制御システムに接続して、外部の制御システムから入力される信号を光通信信号Ｓ１に変換するといった操作が容易になる。
【０１２２】
（実施形態１２）
照明光通信装置の実施形態１２を図２０に基づいて説明する。実施形態１１で説明した通信ユニット３０は、１台の照明器具１００に接続されて、この照明器具１００に光通信機能を付与するものである。それに対して、本実施形態では通信ユニットを複数台の照明器具に接続可能とし、複数台の照明器具に光通信機能を付与できるようになっている。
【０１２３】
図２０（ａ）は本実施形態の照明光通信装置１０の回路図であり、照明光通信装置１０は、３台の既設の照明器具１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃと、照明器具１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃに接続される通信ユニット３０とで構成される。
【０１２４】
照明器具１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは同一の構成を有し、定電流源１１と、定電流源１１の両端間に接続された平滑コンデンサＣ１１と、平滑コンデンサＣ１１の両端間に直列接続された複数の発光ダイオードＬＤ１からなる負荷回路４とで構成されている。
【０１２５】
通信ユニット３０は、信号発生回路１４からの光通信信号Ｓ１を受けて、複数台の照明器具の負荷特性に変調を付与して光通信を行わせるものであり、負荷変動要素及びスイッチ要素を複数系統備えた多チャンネル用の通信ユニットとして構成されている。通信ユニット３０は、例えば３系統の負荷変動要素１３ａ，１３ｂ，１３ｃ、スイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃ、絶縁部１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、コネクタＣＮ２ａ，ＣＮ２ｂ，ＣＮ２ｃと、信号発生回路１４とを同一のケース３０ａに保持させることで、ユニット化されている。負荷変動要素１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれ照明器具の負荷回路４に付加されることで、負荷回路４の特性を部分的に変更する。コネクタＣＮ２ａ，ＣＮ２ｂ，ＣＮ２ｃは、それぞれ照明器具のコネクタＣＮ１に着脱自在に接続されて、対応する負荷変動要素１３ａ，１３ｂ，１３ｃを照明器具の負荷回路４に接続する。信号発生回路１４は２値の光通信信号Ｓ１を発生する。スイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃは、それぞれ信号発生回路１４からの光通信信号Ｓ１に応じてオン／オフされ、対応する負荷変動要素１３ａ，１３ｂ，１３ｃを負荷回路４に付加するか否かを切り替える。絶縁部１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、それぞれ、信号発生回路１４と、対応するスイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃとの間を電気的に絶縁しており、例えば図１９（ｂ）（ｃ）に示されるような回路で構成される。
【０１２６】
上述のように本実施形態では、照明光通信の機能を実現するために必要な信号発生回路と負荷変動要素とスイッチ要素とが同じケース３０ａ内に収納された通信ユニット３０を備えている。この通信ユニット３０は、接続用の機構部品（コネクタＣＮ１，ＣＮ２ａ〜ＣＮ２ｃ）を介して照明器具の負荷回路４に接続されるようになっている。
【０１２７】
これにより、通信ユニット３０を既設の照明器具１００に後付けで接続することができ、既設の照明器具１００に対して照明光通信の機能を容易に追加することができる。
【０１２８】
しかも本実施形態では、信号発生回路１４からの光通信信号Ｓ１を複数台の照明器具に出力できるように、負荷変動要素及びスイッチ要素を複数系統備えているので、１台の通信ユニット３０で複数台の照明器具の光出力に変調を付与することができる。
【０１２９】
また複数系統のスイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃは、それぞれ対応する絶縁部１６ａ，１６ｂ，１６ｃを介して信号発生回路１４に接続されている。したがって、通信ユニット３０に接続される複数の照明器具の間が電気的に絶縁され、照明器具の間の相互干渉を抑制できる。
【０１３０】
尚、図２０（ａ）の回路では信号発生回路１４から出力される光通信信号Ｓ１を複数台の照明器具へ出力しているが、図２０（ｂ）に示すように、信号発生回路１４により複数種類（例えば３種類）の光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を発生させ、各々の光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を別個の照明器具に出力してもよい。図２０（ｂ）の回路では、スイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃに、それぞれ対応する絶縁部１６ａ，１６ｂ，１６ｃを介して光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が入力されるようになっている。
【０１３１】
このように、光通信信号を発生する信号発生回路１４は、互いに異なる複数種類の光通信信号（本実施形態では３種類の光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を発生する。光通信信号の種類毎に個別のスイッチ要素（スイッチ要素Ｑ２ａ，Ｑ２ｂ，Ｑ２ｃ）が設けられ、且つ、複数のスイッチ要素の間を電気的に絶縁する絶縁部（絶縁部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）が設けられている。
【０１３２】
これにより、複数種類の光通信信号を別々の照明器具に出力することができ、１つの通信ユニット３０で多チャンネルの光通信を行うことができる。
【０１３３】
（実施形態１３）
照明光通信装置の実施形態１３を図２１及び図２２に基づいて説明する。
【０１３４】
図２１は本実施形態の照明光通信装置１０の回路図である。本実施形態は、実施形態１１で説明した通信ユニット３０に、搬送波生成部３２と変調部３３と絶縁トランスＴ１と制御電源部３４と復調部３５を追加したものである。
【０１３５】
搬送波生成部３２は、タイマー用ＩＣ３１と抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とコンデンサＣ１０とで無安定マルチバイブレータを構成し、光通信信号Ｓ１の周波数に対して十分高い周波数（例えば１ＭＨｚ）で発振させる。尚、タイマー用ＩＣ３１としては、例えばナショナルセミコンダクター社のＬＭＣ５５５などが使用される。
【０１３６】
タイマー用ＩＣ３１の出力信号は変調部３３に入力され、ＡＮＤゲートＩＣ１の一方の入力端に入力される。ＡＮＤゲートＩＣ１の他方の入力端には光通信信号Ｓ１が入力されており、光通信信号Ｓ１とタイマー用ＩＣ３１の出力信号との論理和がバッファーＩＣ２に入力され、カップリングコンデンサＣ１１を介して絶縁トランスＴ１の一次巻線を励磁する。
【０１３７】
絶縁トランスＴ１の二次巻線には、光通信信号Ｓ１を例えば１ＭＨｚの搬送波で変調した高周波電圧が誘起され、ダイオードＤ１１，Ｄ１２及びコンデンサＣ１２，Ｃ１３からなる倍電圧整流回路で構成された制御電源部３４で整流平滑される。この倍電圧整流回路の出力電圧でスイッチ要素Ｑ２のゲートを駆動するバッファーＩＣ３の電源が生成される。
【０１３８】
また絶縁トランスＴ１の二次巻線に誘起される電圧は復調部３５に入力される。復調部３５では、絶縁トランスＴ１の二次巻線に誘起される電圧が抵抗Ｒ１３，Ｒ１４で分圧され、コンデンサＣ１４で搬送波成分が除去されることによって、光通信信号Ｓ１が再現される。復調部３５は再現した光通信信号Ｓ１をバッファーＩＣ３の入力に供給することでＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチ要素Ｑ２のゲートを駆動する。
【０１３９】
図２２（ａ）〜（ｅ）は、上述した回路動作を説明するための各部の波形図であり、図２２（ａ）は信号発生回路１４から出力される光通信信号Ｓ１（例えば１０ｋＨｚ）の波形図である。図２２（ｂ）は搬送波信号（例えば１ＭＨｚ）の波形図、図２２（ｃ）はＡＮＤゲートＩＣ１（変調部３３）の出力波形であり、搬送波信号が光通信信号Ｓ１にて変調されている。図２２（ｄ）は制御電源部３４の出力波形を示し、倍電圧整流回路で整流平滑された直流電源がバッファーＩＣ３に供給される。図２２（ｅ）はバッファーＩＣ３の出力波形（復調部３５で復調された信号波形）を示し、ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチ要素Ｑ２のゲート端子に入力される。
【０１４０】
本実施形態の照明光通信装置１０では、通信ユニット３０が搬送波生成部３２と変調部３３と絶縁トランスＴ１と復調部３５とを備えている。搬送波生成部３２は、光通信信号Ｓ１と分離できるように光通信信号Ｓ１の周波数よりも十分高い周波数に設定された搬送波を生成する。変調部３３は、光通信信号Ｓ１を搬送波にて変調する。絶縁トランスＴ１は、変調部３３とスイッチ要素Ｑ２の間に接続される。復調部３５は、絶縁トランスＴ１の出力から搬送波を除去して得た信号をスイッチ要素Ｑ２に出力する。
【０１４１】
このように、搬送波生成部３２とトランス駆動部３３と制御電源部３４と復調部３５とを備えているので、信号発生回路１４とスイッチ要素Ｑ２の間に設けられた絶縁部１６を構成する絶縁トランスＴ１として小型のトランスを使用できる。またスイッチ要素Ｑ２の駆動電力を確保するのが容易であるから、照明器具から制御電源を確保する必要がなく、独立性の高い通信ユニット３０を実現できる。なお、負荷変動要素１３やスイッチ要素Ｑ２などの部品を通信ユニット３０として一体に構成することで、既設の照明器具１００に対して光通信機能を後付けで容易に付加することができる。また本実施形態の通信ユニットの構成を実施形態１２で説明した多チャンネルの通信ユニットに適用しても良いことはいうまでもない。
【０１４２】
（実施形態１４）
実施形態１４の照明光通信装置を図２３〜図２７に基づいて説明する。図２３（ａ）は照明光通信装置１０の回路図であり、この照明光通信装置１０は、直流電源１を入力とするＤＣ−ＤＣコンバータ２（コンバータ部）と整流回路３と平滑コンデンサＣ１（平滑回路）を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、直流電源１からの直流電圧をスイッチ素子Ｑ１でスイッチングし、その出力がダイオードを含む整流回路３と平滑コンデンサＣ１で整流、平滑されることによって、所定の電圧値の直流電圧に変換される。ＤＣ−ＤＣコンバータの出力間、すなわち平滑コンデンサＣ１の両端間には、複数個（例えば８個）の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８と電流検出抵抗５（電流検出部）が直列に接続されている。電流検出抵抗５の電圧降下は誤差増幅器Ａ１（差分増幅部）の反転入力端子に入力される。誤差増幅器Ａ１は、電流検出抵抗５の電圧降下と、非反転入力端子に入力された基準電圧Ｅ１とを比較し、その差分を増幅した信号を、出力制御部７（制御部）に出力する。出力制御部７では、誤差増幅器Ａ１から入力されたフィードバック信号に基づいて、スイッチ素子Ｑ１のオン／オフを制御することで、負荷電流Ｉ１を制御する。尚、誤差増幅器Ａ１の出力端子と反転入力端子の間には、積分要素である抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２からなる位相補償回路６ａが接続されており、誤差増幅器Ａ１，抵抗Ｒ１，コンデンサＣ２などで定電流フィードバック回路６が構成される。
【０１４３】
そして、本回路では直列接続された発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の一部、すなわち１灯の発光ダイオードＬＤ８と並列にスイッチ素子Ｑ２（スイッチ要素）が接続されており、このスイッチ素子Ｑ２は外部から入力される光通信信号Ｓ１によってオン／オフされる。
【０１４４】
また、図２３（ｂ）は回路動作を検証するためのシミュレーション回路を示している。この回路ではＤＣ−ＤＣコンバータ２として降圧チョッパ回路を用いている。また、発光ダイオードＬＤ８に接続されたスイッチ素子Ｑ２を、光通信信号に相当する１０ｋＨｚの発振信号を出力する信号源８でオン／オフしている。
【０１４５】
図２４（ａ）（ｂ）に、上記のシミュレーション回路を用いて負荷電流Ｉ１をシミュレーションした結果を示す。図２４（ａ）は信号源８を停止させた状態での負荷電流Ｉ１を示し、負荷電流Ｉ１は直流の約５００ｍＡに設定されている。図２４（ｂ）は信号源８から１０ｋＨｚの矩形波信号を出力して、発光ダイオードＬＤ８に流れる電流を断続させたときの負荷電流Ｉ１を示している。この場合の負荷電流Ｉ１は、スイッチ素子Ｑ２のオン時は約７００ｍＡ、スイッチ素子Ｑ２のオフ時は約３００ｍＡであり、平均電流は約５００ｍＡとなっている。尚、スイッチ素子Ｑ２が並列接続された発光ダイオードＬＤ８には、スイッチ素子Ｑ２のオン時には０、スイッチ素子Ｑ２のオフ時には約３００ｍＡの矩形波電流が流れることになる。
【０１４６】
以上のように直列接続された発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の一部と並列にスイッチ素子Ｑ２を接続し、このスイッチ素子Ｑ２を光通信信号に応じてオン／オフすることで、一部の発光ダイオードに流れる電流が断続される。したがって、光通信信号に応じて発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８に流れる負荷電流が変調され、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８から出力される照明光が光通信信号に応じて変調されるのである。照明光通信装置１０からの光出力である光通信信号は、フォトＩＣを有する受信器２０によって受信される。受信器２０では、光通信信号が重畳されていない光出力と、光通信信号が重畳された光出力との差分を検出することによって、光通信信号を受け取る方式を採用しており、このような方式を採用することで微少な変調光でも検出が可能になる。またＤＣ−ＤＣコンバータ２は、負荷電流Ｉ１の平均値が略一定になるよう制御しているので、電力損失を低減することができる。ここにおいて、スイッチ素子Ｑ２が並列接続された発光ダイオードＬＤ８により負荷変動要素が構成される。
【０１４７】
ところで、上述のシミュレーション回路では８灯のうちの１灯と並列にスイッチ素子Ｑ２を接続したが、８灯のうちの２灯と並列にスイッチ素子Ｑ２を接続し、このスイッチ素子Ｑ２を信号源８で断続的にオン／オフさせた場合の負荷電流Ｉ１を図２５（ａ）に示す。図２５（ａ）のシミュレーション結果から、スイッチ素子Ｑ２で断続する発光ダイオードの個数を増やすと（１灯→２灯）、負荷電流Ｉ１のピーク値が高く、またボトム値が小さくなって、光出力をより大きく変調できることが判明した。また、この場合でも平均電流は、変調していない状態と同じ値（５００ｍＡ）にできることが判明した。尚、スイッチ素子Ｑ２が１０ｋＨｚ程度の高周波でオン／オフされることによって、発光ダイオードの出力光が変調されるが、人間の目には１０ｋＨｚ程度の高周波の光変調は認識できないため、違和感を抱くことはない。
【０１４８】
また、上記のシミュレーション回路ではスイッチ素子Ｑ２のオンデューティを５０％としたが、オンデューティを７５％とした場合のシミュレーション結果を図２５（ｂ）（ｃ）に示す。図２５（ｂ）はスイッチ素子Ｑ２で１灯の発光ダイオードを断続した場合の負荷電流Ｉ１、図２５（ｃ）はスイッチ素子Ｑ２で２灯の発光ダイオードを断続した場合の負荷電流Ｉ１である。このシミュレーション結果から、スイッチ素子Ｑ２のオンデューティを５０％よりも大きくすると、スイッチ素子Ｑ２が並列接続された１灯又は複数灯の発光ダイオードの消灯期間を長くできる。それによって、矩形波電流となる負荷電流Ｉ１のピーク値は抑制しつつ、その平均電流を変調していない状態と同じ値にでき、スイッチ素子Ｑ２のオンデューティを変えることで発光ダイオードのピーク電流定格に対する余裕度の調整や受信感度の調整が行える。
【０１４９】
また、上述のシミュレーション回路では発光ダイオードＬＤ１…の灯数を８灯としているが、１２灯の発光ダイオードを直列接続し、そのうちの１〜４灯の発光ダイオードと並列にスイッチ素子Ｑ２を接続した場合のシミュレーション結果を図２６に示す。図２６（ａ）は信号源８を停止させた状態（すなわちスイッチ素子Ｑ２がオフの状態）での負荷電流Ｉ１を示し、負荷電流Ｉ１は直流の約５００ｍＡに設定されている。図２６（ｂ）は発光ダイオードが１灯断続された場合の負荷電流Ｉ１、図２６（ｃ）は２灯断続された場合の負荷電流Ｉ１、図２６（ｄ）は３灯断続された場合の負荷電流Ｉ１、図２６（ｅ）は４灯が断続された場合の負荷電流Ｉ１である。尚、何れの場合もスイッチ素子Ｑ２のオンデューティは５０％に設定されている。このシミュレーション結果から、スイッチ素子Ｑ２で断続される発光ダイオードの個数が多いほど、負荷電流Ｉ１の変調度合いが大きくなっているが、負荷電流Ｉ１の平均電流は一定に保たれることが確認できた。
【０１５０】
上述のように本実施形態では、直列接続された複数灯の発光ダイオードのうち、一部の発光ダイオードと並列にスイッチ素子Ｑ２を接続し、このスイッチ素子Ｑ２を光通信信号に応じてオン／オフさせている。スイッチ素子Ｑ２がオンになると、スイッチ素子Ｑ２が並列接続された発光ダイオードの一部は、その両端間が短絡される。この時、直列接続された発光ダイオードのオン電圧が、短絡された個数分だけ低下し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧（すなわち平滑コンデンサＣ１の両端電圧）との間に差分ΔＶが生じる。したがって、残りの発光ダイオードに流れる負荷電流Ｉ１は、その動作抵抗と上記した電圧の差分ΔＶで決まる値だけ増加することになる。この増加分は、誤差増幅器Ａ１を介するフィードバック系（定電流フィードバック回路６）によるものでないので瞬時に負荷電流Ｉ１が増加し、光通信信号に対して良好な追従性が得られる。また、短絡された発光ダイオードの個数が多いほど、負荷電流の増加分が大きくなる。一方、スイッチ素子Ｑ２がオフの期間では、光通信信号により変調されていない場合より負荷電流Ｉ１が低下するが、この電流値は定電流フィードバック回路６による平均化制御によって、平均電流が変調前と同じ値となるように決定された電流値に制御される。
【０１５１】
この照明光通信装置では、照明用途に使用される、直列接続された複数灯の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ８の一部を、光通信信号に応じて断続的に短絡するだけで、光通信信号に忠実な負荷電流Ｉ１の変調が行える。また回路効率を損ねるような損失が発生することもなく、光通信信号による変調が加えられた場合でも負荷電流Ｉ１の平均値は変化しないので、照明の質を損ねる虞もない。
【０１５２】
以上のように、本実施形態では、通信のために付加する回路が簡素でありながら、高周波の光通信信号に応じて忠実に出力光を変調でき、しかも電力損失の少ない照明光通信装置を提供することができる。
【０１５３】
（実施形態１５）
実施形態１５の照明光通信装置を図２７〜図３０に基づいて説明する。図２７は本実施形態の回路動作を検証するシミュレーション回路である。この回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、電流検出抵抗５を介して、８個の発光ダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１８の直列回路４ａと、８個の発光ダイオードＬＤ２１〜ＬＤ２８の直列回路４ｂとが並列接続されている。そして、一方の直列回路４ｂを構成する発光ダイオードＬＤ２１〜ＬＤ２８の一部（例えば発光ダイオードＬＤ２８）と並列に、光通信信号に応じてオン／オフされるスイッチ素子Ｑ２が接続されている。ここで、図２７のシミュレーション回路では、光通信信号に相当する１０ｋＨｚの発振信号を出力する信号源８でスイッチ素子Ｑ２をオン／オフしている。尚、発光ダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１８、ＬＤ２１〜ＬＤ２８よりなる負荷回路以外の回路構成は実施形態１４と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１５４】
図２８（ａ）〜（ｃ）に、上記のシミュレーション回路を用いて、直列回路４ａ，４ｂに流れる負荷電流Ｉ１，Ｉ２と、その合成電流Ｉ３（＝Ｉ１＋Ｉ２）をシミュレーションした結果を示す。図２８（ａ）は信号源８を停止させた状態での電流Ｉ１〜Ｉ３を示し、負荷電流Ｉ１，Ｉ２は直流の約５００ｍＡに設定され、その合成電流Ｉ３は直流の約１Ａに設定されている。
【０１５５】
また図２８（ｂ）は信号源８から１０ｋＨｚの矩形波信号（オンデューティが５０％）を出力して、１個の発光ダイオードＬＤ２８を断続させたときの負荷電流Ｉ１，Ｉ２及び合成電流Ｉ３を示している。ここで、スイッチ素子Ｑ２によって発光ダイオードが断続されない方の直列回路４ａに流れる負荷電流Ｉ１は略直流で変調されていない。一方、スイッチ素子Ｑ２によって発光ダイオードＬＤ２８が断続される方の直列回路４ｂに流れる負荷電流Ｉ２は、平均電流（約５００ｍＡ）を基準にして変調されている。而して、負荷電流Ｉ１，Ｉ２の和である合成電流Ｉ３は、平均値（１Ａ）を基準にして変調されることになる。
【０１５６】
なお上述のシミュレーション回路では、スイッチ素子Ｑ２で１個の発光ダイオードＬＤ２８をオン／オフしているが、スイッチ素子Ｑ２で２個の発光ダイオードを断続した場合の電流Ｉ１〜Ｉ３をシミュレーションした結果を図２８（ｃ）に示す。この結果より、スイッチ素子Ｑ２で断続する発光ダイオードの個数を増やした方が、変調幅を大きくできることを確認できた。これは、スイッチ素子Ｑ２がオンになると、スイッチ素子Ｑ２に並列接続された発光ダイオードの一部は、その両端間が短絡される。この時、直列接続された発光ダイオードのオン電圧が、短絡された個数分だけ低下し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧（すなわち平滑コンデンサＣ１の両端電圧）との間に差分ΔＶが生じる。したがって、残りの発光ダイオードに流れる負荷電流Ｉ１は、その動作抵抗と上記した電圧の差分ΔＶで決まる値だけ増加する。この増加分は、誤差増幅器Ａ１を介するフィードバック系によるものでないので瞬時に負荷電流Ｉ１が増加し、光通信信号に対して良好な追従性が得られる。なお、短絡された発光ダイオードの個数が多いほど、負荷電流の増加分は大きくなる。一方、スイッチ素子Ｑ２がオフの期間では、光通信信号により変調されていない場合より負荷電流Ｉ１が低下するが、この電流値は定電流フィードバック回路６による平均化制御によって、平均電流が変調前と同じ値となるように決定された電流値に制御される。
【０１５７】
ところで、複数個の発光ダイオードの直列回路を並列に接続する個数は２個に限定されるものではなく、３個以上並列接続してもよい。図２９に示す回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、電流検出抵抗５を介して、各８個の発光ダイオードＬＤ１１〜ＬＤ１８、ＬＤ２１〜ＬＤ２８、ＬＤ３１〜ＬＤ３８を直列に接続した直列回路４ａ，４ｂ，４ｃが並列に接続されている。そして、１つの直列回路４ｃを構成する発光ダイオードＬＤ３１〜ＬＤ３８の一部（例えば発光ダイオードＬＤ３８）と並列に、光通信信号に応じてオン／オフされるスイッチ素子Ｑ２が接続されている。
【０１５８】
図３０（ａ）〜（ｃ）に、上記のシミュレーション回路を用いて、直列回路４ａ，４ｂ，４ｃに流れる負荷電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３と、その合成電流Ｉ４（＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３）をシミュレーションした結果を示す。図３０（ａ）は信号源８を停止させた状態での電流Ｉ１〜Ｉ４を示し、負荷電流Ｉ１〜Ｉ３は直流の約５００ｍＡにそれぞれ設定され、その合成電流Ｉ４は直流の約１．５Ａに設定されている。
【０１５９】
また図３０（ｂ）は信号源８から１０ｋＨｚの矩形波信号（オンデューティが５０％）を出力して、１個の発光ダイオードＬＤ３８を断続させたときの負荷電流Ｉ１〜Ｉ３及び合成電流Ｉ４を示している。ここで、スイッチ素子Ｑ２によって発光ダイオードが断続されない直列回路４ａ，４ｂに流れる負荷電流Ｉ１，Ｉ２は略直流で変調されていない。一方、スイッチ素子Ｑ２によって発光ダイオードＬＤ３８が断続される直列回路４ｃに流れる負荷電流Ｉ３は、平均電流（約５００ｍＡ）を基準にして変調されている。而して、負荷電流Ｉ１〜Ｉ３の和である合成電流Ｉ４は、平均値（１．５Ａ）を基準にして変調されることになる。
【０１６０】
なお上述のシミュレーション回路では、スイッチ素子Ｑ２で１個の発光ダイオードＬＤ３８をオン／オフしているが、スイッチ素子Ｑ２で２個の発光ダイオードＬＤ３７，ＬＤ３８を断続した場合の電流Ｉ１〜Ｉ４をシミュレーションした結果を図３０（ｃ）に示す。この結果より、実施形態１と同様、スイッチ素子Ｑ２で断続する発光ダイオードの個数を増やした方が、変調幅を大きくできることを確認できた。
【０１６１】
（実施形態１６）
実施形態１６の照明光通信装置を図３１及び図３２に基づいて説明する。図３１は本実施形態の回路動作を検証するシミュレーション回路である。この回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、電流検出抵抗５を介して、２個の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の直列回路４を複数（例えば４組）並列接続した回路ブロックＢ１〜Ｂ４を４個直列に接続してある。そして、本回路では回路ブロックＢ４を構成する４組の直列回路４のうち、１組の直列回路４の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２の一部、すなわち発光ダイオードＬＤ２と並列にスイッチ素子Ｑ２が接続されている。スイッチ素子Ｑ２は光通信信号に応じてオン／オフされるのであるが、図３１のシミュレーション回路では、光通信信号に相当する１０ｋＨｚの発振信号を出力する信号源８でスイッチ素子Ｑ２をオン／オフしている。尚、回路ブロックＢ１〜Ｂ４で構成される負荷回路以外の回路構成は実施形態１５と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１６２】
図３２（ａ）（ｂ）に、上記のシミュレーション回路を用いて、負荷回路に流れる電流Ｉ１〜Ｉ４をシミュレーションした結果を示す。ここで、電流Ｉ２はスイッチ素子Ｑ２が並列接続された発光ダイオードＬＤ２に流れる電流である。電流Ｉ１は、スイッチ素子Ｑ２が並列接続された発光ダイオードＬＤ２と直列に接続された発光ダイオードＬＤ１に流れる電流である。電流Ｉ３は、スイッチ素子Ｑ２が接続された発光ダイオードＬＤ２を含む直列回路４と、同じ回路ブロックＢ４に属する他の直列回路４に流れる電流である。電流Ｉ４は、負荷回路に流れる電流の合成電流である。
【０１６３】
図３２（ａ）は信号源８を停止させた状態、すなわちスイッチ素子Ｑ２がオフした状態での電流Ｉ１〜Ｉ４を示し、負荷電流Ｉ１〜Ｉ３は直流の約５００ｍＡに設定されている。各回路ブロックＢ１〜Ｂ４を構成する４組の直列回路４に流れる負荷電流は直流の５００ｍＡに設定されているから、合成電流Ｉ４は直流の約２Ａとなる。
【０１６４】
図３２（ｂ）は信号源８から１０ｋＨｚの矩形波信号（オンデューティが５０％）を出力して、スイッチ素子Ｑ２をオン／オフさせることで、上記の発光ダイオードＬＤ２を断続させたときの負荷電流Ｉ１〜Ｉ３及び合成電流Ｉ４を示している。ここで、断続される発光ダイオードＬＤ２に流れる電流Ｉ２は、スイッチ素子Ｑ２のオフ時には５００ｍＡとなり、オン時には０Ａとなる。一方、この発光ダイオードＬＤ２と直列に接続された発光ダイオードＬＤ１に流れる電流Ｉ１は、スイッチ素子Ｑ２のオフ時には５００ｍＡとなり、オン時にはオン電圧の低下分によって決まる変化分だけ増加した値となる。同じ回路ブロックＢ４に属する他の直列回路４に流れる電流は、スイッチ素子Ｑ２のオン時に電流Ｉ１の増加に伴って若干減少するが、合成電流Ｉ４は変調されない場合の電流値（約２Ａ）を基準にして変調されることになる。
【０１６５】
本回路でも、上述の各実施形態と同様に、スイッチ素子Ｑ２がオンすることによって、負荷回路のオン電圧が低下し、これによって負荷電流が瞬時に増加する。この増加分は、誤差増幅器Ａ１を介するフィードバック系によるものでないので瞬時に負荷電流Ｉ１が増加し、光通信信号に対して良好な追従性が得られる。一方、スイッチ素子Ｑ２がオフの期間では、光通信信号により変調されていない場合より負荷電流Ｉ１が低下するが、この電流値は定電流フィードバック回路６による平均化制御によって、平均電流が変調前と同じ値となるように決定された電流値に制御される。したがって、通信のために付加する回路が簡素でありながら、高周波の光通信信号に応じて忠実に出力光を変調でき、しかも電力損失の少ない照明光通信装置を提供することができる。
【０１６６】
なお本回路では、３２灯の発光ダイオードのうち、１灯のみが光通信信号に応じて断続されるため、合成電流Ｉ４の変調度合いは小さいが、断続的に短絡される発光ダイオードの個数を増やせば、強い変調を得ることができる。どの程度の変調が必要になるかは、受信側の感度に依存しており、受信側が照明光の強さの差分を検出するような受信方式であれば、微少な変調であっても光の変調信号を受信することは可能である。
【０１６７】
（実施形態１７）
実施形態１７の照明光通信装置を図３３及び図３４に基づいて説明する。図３３（ａ）は本実施形態の回路図である。この照明光通信装置１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間（すなわち平滑コンデンサＣ１の両端間）に、電流検出抵抗５を介して、複数個（例えば４個）の発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４の直列回路４と、限流要素９（負荷変動要素）とが直列に接続されている。そして、限流要素９の両端間には、光通信信号に応じてオン／オフされるスイッチ素子Ｑ２が接続されている。尚、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ４および限流要素９からなる負荷回路以外の回路構成は、実施形態１４で説明した図２３（ａ）の回路と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１６８】
この照明光通信装置１０においても、光通信信号に応じてスイッチ素子Ｑ２がオン／オフすることで、限流要素９の両端間が短絡又は開放されるから、発光ダイオードに流れる負荷電流Ｉ１を光通信信号に応じて変調することができる。
【０１６９】
図３３（ｂ）〜（ｄ）は限流要素９の具体構成を示し、図３３（ｂ）に示すようにダイオードＤ１で限流要素９を構成してもよい。このダイオードＤ１は一般のダイオードであり、必要とする変調度合いに応じて、その数や種類を選択すればよい。ダイオードＤ１を、可視光を照射する発光ダイオードとしたものが上述の実施形態１４であるが、ダイオードＤ１を可視光以外の発光ダイオードとしてもよく、赤外発光ダイオードとすれば、赤外光の受信器で受信可能になる。
【０１７０】
また図３３（ｃ）は限流要素９を抵抗Ｒ２で構成したものであり、必要とする変調度合いに応じて、その抵抗値を設定すればよい。
【０１７１】
また図３３（ｄ）は限流要素９をダイオードＤ１と抵抗Ｒ２の並列回路で構成したものであり、場合によってはダイオードＤ１と抵抗Ｒ２の直列回路で構成してもよい。
【０１７２】
また図３４（ａ）（ｂ）は複数個（例えば４個）の発光ダイオードの直列回路４ａ，４ｂが複数（例えば２組）並列に接続された回路例を示している。図３４（ａ）の回路例では、２つの直列回路４ａ，４ｂが合流した箇所に限流要素９が接続され、この限流要素９と並列にスイッチ素子Ｑ２が接続されている。図３４（ｂ）の回路例では、一方の直列回路４ｂのみに限流要素９が直列接続され、この限流要素９と並列にスイッチ素子Ｑ２が接続されている。また図３４（ｃ）の回路例では、複数（例えば２個）の発光ダイオードの直列回路が複数（例えば２組）並列接続された回路ブロックＢ１〜Ｂ４が複数（例えば４個）直列に接続されている。この回路例では、回路ブロックＢ４を構成する一方の直列回路と直列に限流要素９が接続されており、この限流要素９と並列にスイッチ素子Ｑ２が接続されている。
【０１７３】
このように、発光ダイオードと直列に限流要素９を接続し、この限流要素９と並列に接続されたスイッチ素子Ｑ２が光通信信号に応じてオフしている間は、限流要素９に電圧降下或いは分担電圧を生じる結果、その分だけ発光ダイオードに印加する電圧が低下して負荷電流が低下する。またスイッチ素子Ｑ２が光通信信号に応じてオンすると、限流要素９の電圧降下或いは分担電圧が無くなって、発光ダイオードに印加する電圧が増加し、負荷電流が増加する。この発光ダイオードに印加する電圧の増減は限流要素９の入切によるものであり、誤差増幅器Ａ１を介するフィードバック系（定電流フィードバック回路６）によるものではないので瞬時に負荷電流を増減でき、光通信信号に対して良好な追従性が得られる。なお、負荷電流の平均値は、定電流フィードバック回路６による平均化制御によって、変調がない場合と同じ値に制御される。
【０１７４】
また既設のＬＥＤ照明器具にも、限流要素９とスイッチ素子Ｑ２を追加することで、照明光による通信機能を容易に付加することができる。また限流要素９に所望の特性を有するものを選択することで、必要な調光度合い、換言すれば受信器２０の感度に応じて変調光の微細な調整が実現できるから、最適な光通信を実現できる。
【０１７５】
尚、上述した実施形態１４〜１６の各回路において、発光ダイオードの一部と並列にスイッチ素子Ｑ２を接続する代わりに、この発光ダイオードと直列に限流要素９を接続し、限流要素９に並列接続されたスイッチ素子Ｑ２を光通信信号に応じてオン／オフさせてもよい。この場合にも上述した各実施形態の回路と同様、光通信信号に応じて負荷電流を変調することができる。
【０１７６】
また本実施形態において発光ダイオードは必ずしも複数である必要はなく、極端な例として発光ダイオード１個と直列に限流要素９を接続するとともに、限流要素９にスイッチ素子Ｑ２を並列接続し、スイッチ素子Ｑ２で限流素子９の両端間をオン／オフしてもよい。
【０１７７】
（実施形態１８）
実施形態１８の照明光通信装置を図３５に基づいて説明する。図３５（ａ）は本実施形態の回路図である。この照明光通信装置１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間（すなわち平滑コンデンサＣ１の両端間）に、電流検出抵抗５を介して、複数種類の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３が複数個ずつ（例えば４個ずつ）直列接続されている。尚、３種類の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３は、互いに発光色が異なっており（例えばＲ，Ｇ，Ｂの３種類）、発光色毎にまとめて直列接続されている。そして、各種類の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３毎に、一部（例えば１個）の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３と並列に、個別の光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によってオン／オフされるスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３が接続されている。尚、発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ３よりなる負荷回路以外の回路構成は、実施形態１４で説明した図２３（ａ）の回路と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１７８】
ここで、光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じてスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３をオン／オフさせると、各発光色の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３の一部が短絡されることで、実施形態１と同様に、光出力が変調される。而して、受信器２０側で照明光通信装置１０から出力される光の色温度を識別できれば、混信を生じることなく３種類の信号を受信できるので、単色の発光ダイオードの場合に比べて光通信により送信可能な情報量を３倍に増やすことができる。
【０１７９】
尚、上述の回路では発光色の異なる複数種類の発光ダイオードが直列接続されているが、図３５（ｂ）に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、種類毎に複数直列接続された発光ダイオードの直列回路を、複数並列に接続してもよい。この回路では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、電流検出抵抗５を介して、発光色が異なる複数種類（例えばＲ，Ｇ，Ｂの３種類）の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３を複数直列に接続した直列回路４ａ，４ｂ，４ｃが、複数並列に接続されている。そして、各種類の直列回路４ａ，４ｂ，４ｃ毎に、一部（例えば１個）の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３と並列にスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３が接続されている。この回路においても、光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じてスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３をオン／オフさせると、各発光色の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３の一部が短絡されることで、実施形態１と同様に、光出力が変調される。而して、受信器２０側で照明光通信装置１０から出力される光の色温度を識別できれば、混信を生じることなく３種類の信号を受信できるので、単色の発光ダイオードの場合に比べて光通信により送信可能な情報量を３倍に増やすことができる。また本回路において、実施形態１７で説明したように、発光ダイオードと直列に限流要素９を接続し、この限流要素９と並列に接続されるスイッチ素子でオン／オフさせることで、負荷電流を変調させてもよい。
【０１８０】
（実施形態１９）
実施形態１９の照明光通信装置を図３６〜図３９に基づいて説明する。
【０１８１】
図３６（ａ）は本実施形態の回路図である。この照明光通信装置１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、電流検出抵抗５を介して、それぞれ発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２が複数直列接続された直列回路４ａ，４ｂが複数（例えば２組）並列に接続されている。そして、一方の直列回路４ｂを構成する発光ダイオードＬＤ２と直列に、光通信信号に応じてオン／オフされるスイッチ素子Ｑ２が接続されている。尚、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２よりなる負荷回路以外の回路構成は、実施形態１４で説明した図２３（ａ）の回路と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１８２】
また図３６（ｂ）は、同図（ａ）に示す回路の動作を検証するためのシミュレーション回路を示している。この回路ではＤＣ−ＤＣコンバータ２として降圧チョッパ回路を用いている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、電流検出抵抗５を介して、それぞれ発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２が８個ずつ直列接続された直列回路４ａ，４ｂを並列に接続してある。また、発光ダイオードＬＤ２に直列接続されたスイッチ素子Ｑ２を、光通信信号に相当する１０ｋＨｚの発振信号を出力する信号源８でオン／オフしている。
【０１８３】
図３７（ａ）（ｂ）に、上記のシミュレーション回路を用いて負荷電流Ｉ１〜Ｉ３をシミュレーションした結果を示す。尚、負荷電流Ｉ１は発光ダイオードＬＤ１の直列回路４ａに流れる電流、負荷電流Ｉ２は発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂに流れる電流、負荷電流Ｉ３は電流Ｉ１，Ｉ２の合成電流である。
【０１８４】
図３７（ａ）は信号源８を停止させた状態（スイッチ素子Ｑ２はオン）での電流Ｉ１〜Ｉ３を示し、負荷電流Ｉ１，Ｉ２は直流の約５００ｍＡに設定され、その合成電流Ｉ３は直流の約１Ａに設定されている。
【０１８５】
また図３７（ｂ）は信号源８から１０ｋＨｚの矩形波信号（オンデューティが５０％）を出力して、発光ダイオードＬＤ２の直列回路４ｂを断続させた状態での電流Ｉ１〜Ｉ３を示している。ここで、スイッチ素子Ｑ２が接続されていない直列回路４ａに流れる電流Ｉ１の電流波形は約７００ｍＡの直流電流となる。一方、スイッチ素子Ｑ２が接続された直列回路４ｂに流れる電流Ｉ２の電流波形は、ピーク値が約７００ｍＡで、ボトム値が０Ａの矩形波電流となる。したがって、合成電流Ｉ３は、平均値（１Ａ）を基準にして約３００ｍＡの振幅で正負に振動したような電流波形となる。また、図３７（ｃ）は信号源８から出力される矩形波信号のオンデューティを７５％とした場合の電流Ｉ１〜Ｉ３を示している。オンデューティを５０％よりも大きくとると、オンデューティが５０％の場合に比べて、平均電流は一定でありながら、合成電流Ｉ３のピーク電流を低減することができる。
【０１８６】
ところで、図３６の回路ではＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、発光ダイオードの直列回路４ａ，４ｂが２組並列に接続されているが、並列接続する発光ダイオードの直列回路を２組に限定する趣旨のものではない。例えば図３８に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、それぞれ発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３が８個ずつ直列接続された直列回路４ａ，４ｂ，４ｃを３組並列に接続してもよい。この回路では、発光ダイオードＬＤ３からなる直列回路４ｃと直列に、光通信信号に応じてオン／オフされるスイッチ素子Ｑ２が接続されている。
【０１８７】
ここで、各直列回路４ａ，４ｂ，４ｃに流れる負荷電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３と、その合成電流Ｉ４をシミュレーションした結果を図３９に示す。
【０１８８】
図３９（ａ）は信号源８を停止させた状態（スイッチ素子Ｑ２はオン）での電流Ｉ１〜Ｉ４を示し、負荷電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３は直流の約５００ｍＡに設定され、その合成電流Ｉ４は直流の約１．５Ａに設定されている。
【０１８９】
また図３９（ｂ）は信号源８から１０ｋＨｚの矩形波信号（オンデューティが５０％）を出力し、スイッチ素子Ｑ２により発光ダイオードＬＤ３の直列回路４ｃを断続させた状態での電流Ｉ１〜Ｉ４を示している。ここで、スイッチ素子Ｑ２が接続されていない直列回路４ａ，４ｂに流れる電流Ｉ１，Ｉ２の電流波形は約６００ｍＡの直流電流となる。一方、スイッチ素子Ｑ２が接続された直列回路４ｃに流れる電流Ｉ３の電流波形は、ピーク値が約６００ｍＡで、ボトム値が０Ａの矩形波電流となる。したがって、合成電流Ｉ４は、平均値（１．５Ａ）を基準にして約３００ｍＡの振幅で正負に振動したような電流波形となる。また、図３９（ｃ）は信号源８から出力される矩形波信号のオンデューティを７５％とした場合の電流Ｉ１〜Ｉ４を示している。この場合、スイッチ素子Ｑ２が接続された直列回路４ｃに流れる電流Ｉ３の電流波形は、ピーク値が約５５０ｍＡで、ボトム値が０Ａの矩形波電流となる。合成電流Ｉ４は平均値（約１．５Ａ）を基準にして変調信号となるが、電流Ｉ３のピーク値が抑制されることで、合成電流Ｉ４のピーク値も約１．６５Ａに抑制されている。このように、オンデューティを５０％よりも大きくとると、オンデューティが５０％の場合に比べて、平均電流は一定でありながら、合成電流Ｉ４のピーク電流を低減することができる。
【０１９０】
尚、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に並列接続される発光ダイオードの回路数が３組以上の場合、１つの回路を除いて、複数の回路が一括された箇所にスイッチ素子Ｑ２を接続してもよい。この場合でも、光通信信号に応じてスイッチ素子Ｑ２がオン／オフすることで、スイッチ素子Ｑ２が接続された複数の回路を断続的にオン／オフして、負荷電流に変調を与えることができる。
【０１９１】
上述のように本実施形態ではＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力端に発光ダイオードを複数並列に接続し、一部の発光ダイオードと直列にスイッチ素子Ｑ２を接続しているが、複数の発光ダイオードを並列接続した回路が前提となる理由について以下に検討する。
【０１９２】
図４０に示すようにＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力端に複数の発光ダイオードＬＤ１が直列接続され、この発光ダイオードＬＤ１と直列にスイッチ素子Ｑ２が接続された回路について、負荷電流をシミュレーションした結果を図４１に示す。図４１（ａ）は信号源８を停止させた状態（スイッチ素子Ｑ２はオン）での負荷電流Ｉ１とＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧Ｖ１を示し、電流Ｉ１は直流の約５００ｍＡ、出力電圧Ｖ１は直流の約２６Ｖとなっている。
【０１９３】
一方、図４１（ｂ）は信号源８から１０ｋＨｚの矩形波信号（オンデューティが５０％）を出力し、スイッチ素子Ｑ２により発光ダイオードＬＤ３の直列回路４を断続させた状態での負荷電流Ｉ１と出力電圧Ｖ１を示している。このシミュレーション結果では、負荷電流Ｉ１はピーク値が約６．５Ａ、出力電圧Ｖ１は約１４０Ｖとなっており、実用に耐えないものとなっている。この現象は定電流の平均化制御によって出力電圧Ｖ１は負荷電流Ｉ１の平均値に応じて制御されるので、負荷電流Ｉ１を遮断した場合は出力電圧Ｖ１のフィードバック機能や保護機能を付加しない限り、ＤＣ−ＤＣコンバータ２が最大電圧を出力することに起因する。したがって、負荷回路が完全に遮断された無負荷状態は避ける必要がある。
【０１９４】
このような観点から、複数並列に接続された発光ダイオードのうち一部の回路のみを高速で断続してオン／オフした場合に、負荷電流Ｉ１に適当な変調が得られる理由は以下のように説明できる。すなわち、一部の回路をオフした状態は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の負荷が軽くなった状態であるが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２による定電流制御が正常に機能していれば、発光ダイオードに流れる負荷電流を増加させる方向でフィードバック制御されるはずである。しかしながら、断続的なオン／オフが１０ｋＨｚという高速でなされると、定電流フィードバック回路６のＰＩ制御によって誤差増幅器Ａ１の利得が得られず、結果的に負荷電流Ｉ１は減少し、出力電圧Ｖ１は上昇する。次にスイッチ素子Ｑ２がオン状態になった場合、オフ期間に出力電圧Ｖ１が上昇した分だけ負荷電流が増加するが、時間軸を広げると、定電流の平均化制御が機能して、負荷電流の平均値が所定の電流値（目標値）になるように制御される。
【０１９５】
このように、１０ｋＨｚ程度の高周波でスイッチ素子Ｑ２をオン／オフすることによって一部の回路をオフする場合、定電流フィードバック回路６のフィードバック制御が機能しない高周波領域であるため、ＬＥＤ負荷の増減だけで決まる条件によって負荷電流が決定されることになり、極めて高速に負荷電流を変調することができる。したがって、通信のために付加する回路が簡素でありながら、高周波の光通信信号に応じて忠実に出力光を変調でき、しかも電力損失の少ない照明光通信装置を提供することができる。
【０１９６】
なお本実施形態において、発光ダイオードは必ずしも複数直列に接続されている必要はなく、１個の発光ダイオードからなる回路を複数並列に接続し、何れかの発光ダイオードと直列にスイッチ素子Ｑ２を接続してもよい。
【０１９７】
（実施形態２０）
実施形態２０の照明光通信装置を図４２に基づいて説明する。
【０１９８】
図４２は本実施形態の照明光通信装置１０の回路図である。本装置では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、電流検出抵抗５を介して、発光色の異なる複数種類（例えば３種類）の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３を種類毎に複数直列に接続した直列回路４ａ，４ｂ，４ｃが、複数並列に接続されている。また各種類の直列回路４ａ，４ｂ，４ｃと直列に、個別の光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じてオン／オフされるスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３が接続されているが、これらのスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３は同時にオフしないように制御されている。尚、発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３よりなる負荷回路以外の回路構成は、実施形態１４で説明した図２３（ａ）の回路と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１９９】
本実施形態においても、光通信信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に応じてスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３をオン／オフさせると、各発光色の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３が断続的にオン／オフされることで、実施形態１と同様に、光出力が変調される。而して、受信器２０側で照明光通信装置１０から出力される光の色温度を識別できれば、混信を生じることなく３種類の信号を受信できるので、単色の発光ダイオードの場合に比べて光通信により送信可能な情報量を３倍に増やすことができる。尚、この場合には全ての発光ダイオードＬＤ１〜ＬＤ３の直列回路４ａ〜４ｃが同時にオフされて、無負荷状態とならないように、各スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３が同時にオフしないように制御する必要がある。
【０２００】
なお本実施形態において、各種類の発光ダイオードＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３は必ずしも複数直列に接続されている必要はなく、極端な例として、各種類の発光ダイオードがそれぞれ１個で構成されていてもよい。
【０２０１】
（実施形態２１）
実施形態２１の照明光通信装置を図４３に基づいて説明する。上述した各実施形態の照明光通信装置では、発光ダイオードと並列又は直列に接続したスイッチ素子Ｑ２を、光通信信号に応じてオン／オフさせることで、負荷電流に変調を与えて、光出力を変調させている。したがって、既存のＬＥＤ照明器具に、スイッチ素子Ｑ２を付加することで、光通信機能を容易に付加できると考えられるが、安全面から光通信信号を発生する光通信信号系統と点灯回路の間は電気的に絶縁しておくことが望ましい。
【０２０２】
図４３（ａ）は、既存の照明器具１０Ａに通信ユニット３０を付加して実現される照明光通信装置の回路図である。尚、図２３（ａ）に示す照明光通信装置１０と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０２０３】
この照明器具１０Ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力間に、通信ユニット３０が接続されるコネクタＣＮ１を備えている。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の高圧側の出力間（すなわち平滑コンデンサＣ１の高圧側端）とコネクタＣＮ１との間には、複数個（例えば４個）の発光ダイオードＬＤ１が直列に接続されている。またＤＣ−ＤＣコンバータ２の低圧側の出力間（すなわち平滑コンデンサＣ１の低圧側端）とコネクタＣＮ１との間には、電流検出抵抗５が直列に接続されている。
【０２０４】
図４３（ｂ）は通信ユニット３０の具体回路図であり、この通信ユニット３０は、コネクタＣＮ１に着脱自在に接続されるコネクタＣＮ２を有し、コネクタＣＮ２の端子間に実施形態１７で説明した限流要素９とスイッチ素子Ｑ２が並列に接続されている。この通信ユニット３０では、外部の通信装置４０から入力端子ｔ１に入力さる光通信信号Ｓ１に基づいて、スイッチ素子Ｑ２をオン／オフさせるのであるが、内蔵したトランスＴ１によって、通信回路４０と照明器具１０Ａの間を電気的に絶縁してある。本回路では、タイマー用ＩＣ３１（例えばナショナルセミコンダクター社のＬＭＣ５５５）と抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とコンデンサＣ１０で無安定マルチバイブレータを構成し、光通信信号Ｓ１の周波数に対して十分高い周波数（例えば１ＭＨｚ）で発振させる。タイマー用ＩＣ３１の出力信号は、ＡＮＤゲートＩＣ１の一方の入力端に入力される。ＡＮＤゲートＩＣ１の他方の入力端には光通信信号Ｓ１が入力されており、光通信信号Ｓ１とタイマー用ＩＣ３１の出力信号との論理和がバッファー素子ＩＣ２に入力され、カップリングコンデンサＣ１１を介して絶縁トランスＴ１の一次巻線を励磁する。絶縁トランスＴ１の二次巻線に誘起される、１ＭＨｚのキャリア周波数が９．６ｋＨｚの光通信信号Ｓ１で変調された高周波電圧は、ダイオードＤｌ１，Ｄ１２及びコンデンサＣ１２，Ｃ１３からなる倍電圧整流回路で整流平滑される。この倍電圧整流回路の出力電圧でスイッチ素子Ｑ２のゲートを駆動するバッファーＩＣ３の電源が形成される。また絶縁トランスＴ１の二次巻線に誘起される電圧は、抵抗Ｒ１３，Ｒ１４とコンデンサＣ１４とで分圧、整形されたのち、バッファー素子ＩＣ３に入力される。この波形整形によって１ＭＨｚの周波数成分が除去されて光通信信号Ｓ１が再現され、パワーＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチ素子Ｑ２のゲートが駆動される。なお、光通信信号Ｓ１のみで絶縁トランスＴ１を駆動し、その出力で直接スイッチ素子Ｑ２を駆動する方法も当然考えられる。この場合は、絶縁トランスＴ１の大型化や光通信信号Ｓ１に忠実な駆動波形を得るための工夫などに配慮を要する。
【０２０５】
ところで、上述の回路では通信ユニット３０を図２３（ａ）の回路に適用しているが、上述した実施形態１〜５の照明光通信装置に上記の通信ユニット３０を適用してもよい。その場合は、図３３（ｂ）〜（ｄ）に示すような構成を有する限流要素９を通信ユニット３９に内蔵させ、この限流要素９をスイッチ素子Ｑ２と並列に接続させればよい。また、本実施形態の通信ユニット３０を実施形態６，７の照明光通信装置に適用してもよく、その場合にはスイッチ素子Ｑ２と並列に限流要素９を接続する必要はない。
【０２０６】
このように、通信ユニット３０は、限流要素９をスイッチ素子Ｑ２と共に内蔵し、接続用の機構部品であるコネクタＣＮ１，ＣＮ２を介して負荷回路４に接続されている。
【０２０７】
これにより、光通信機能をもたない既存の照明器具１０Ａに光通信機能を追加する場合に、既存の照明器具１０Ａに対してコネクタＣＮ１を設ける以外に特別な加工をする必要がない。
【０２０８】
また、光通信信号Ｓ１を発生する通信回路４０とスイッチ素子Ｑ２とが絶縁トランスＴ１により電気的に絶縁されているので、通信回路４０と照明器具１０Ａの間の絶縁が確保できる。しかも、スイッチ素子Ｑ２を駆動する電源は、通信回路４０から、絶縁部たる絶縁トランスＴ１を介して供給されているので、スイッチ素子Ｑ２の駆動電源を既存の照明器具１０Ａ側に設けるなどの特別の加工を必要としない。
【０２０９】
尚、図４３（ｃ）は通信ユニット３０の他の回路例を示し、外部から入力される光通信信号Ｓ１をフォトカプラＰＣ１でゲート素子ＩＣ３の入力端に伝達し、ゲート素子ＩＣ３でスイッチ素子Ｑ２を駆動するものである。この回路では、照明器具側のＤＣ−ＤＣコンバータ２からゲート素子ＩＣ３やフォトカプラＰＣ１の駆動電源を確保する必要があるが、図４３（ｂ）の回路に比べて通信ユニット３０の回路構成を簡素化できる。また図４３（ｄ）は通信ユニット３０のさらに別の回路例を示し、光通信信号Ｓ１をパルストランスＴ２でゲート素子ＩＣ３の入力端に伝達し、スイッチ素子Ｑ２を駆動するものであり、この場合も通信ユニット３０の回路構成を簡素化できる。
【０２１０】
尚、上記の各実施形態では光源として発光ダイオードを用いているが、発光ダイオードの代わりに、有機エレクトロルミネッセンス（有機発光ダイオード）を用いてもよい。
【０２１１】
上述の照明光通信装置は、定電流源と、平滑回路及び負荷回路と、負荷変動要素と、スイッチ要素とを備えることを特徴とする。前記定電流源の出力には、平滑回路、及び、発光ダイオードを含む負荷回路がそれぞれ接続されている。前記負荷変動要素は、前記負荷回路に付加されることで前記負荷回路の負荷特性を部分的に変化させる。前記スイッチ要素は、２値の光通信信号に応じて前記負荷変動要素を前記負荷回路に付加するか否かを切り替える。
【０２１２】
この照明光通信装置において、前記負荷変動要素は、前記発光ダイオードに直列接続された抵抗器であり、前記スイッチ要素は前記抵抗器に並列接続されることが好ましい。
【０２１３】
この照明光通信装置において、前記負荷変動要素は、前記発光ダイオードに直列接続された定電圧素子を少なくとも含む定電圧回路部で構成され、前記スイッチ要素は前記定電圧回路部に並列接続されることも好ましい。
【０２１４】
この照明光通信装置において、前記定電流源の出力間に複数の前記負荷回路が並列接続され、前記負荷変動要素及び前記スイッチ要素は、前記複数の前記負荷回路のうち少なくとも１つに設けられることも好ましい。
【０２１５】
この照明光通信装置において、複数の前記負荷回路は、負荷回路毎に発光色の異なる前記発光ダイオードで構成され、発光色の異なる前記負荷回路毎に前記スイッチ要素が設けられたことも好ましい。
【０２１６】
この照明光通信装置において、前記負荷回路は、直列接続された複数の前記発光ダイオードを備え、前記スイッチ要素は、複数の前記発光ダイオードの一部に並列接続されることも好ましい。
【０２１７】
この照明光通信装置において、前記定電流源の出力間に複数の前記負荷回路が並列接続されている。前記負荷回路の各々は、直列接続された複数の前記発光ダイオードを備え、前記負荷回路毎に前記発光ダイオードの発光色が異なり、前記負荷回路の各々で、複数の前記発光ダイオードの一部と並列に前記スイッチ要素が接続されることも好ましい。
【０２１８】
この照明光通信装置において、前記定電流源の出力間に複数の前記負荷回路が並列接続されている。前記スイッチ要素は、複数の前記負荷回路のうち少なくとも１つと直列に接続され、前記負荷変動要素が、前記スイッチ要素に直列接続された前記負荷回路であることも好ましい。
【０２１９】
この照明光通信装置において、前記光通信信号のオン／オフのデューティ比を変化させるデューティ調整部を備えることも好ましい。
【０２２０】
この照明光通信装置において、前記定電流源が、コンバータ部と、電流検出部と、差分増幅部と、制御部とを備えた定電流フィードバック系を具備することも好ましい。コンバータ部は直流出力を生成する。電流検出部は、前記負荷回路に流れる負荷電流に応じた電圧降下を発生する。差分増幅部は、前記電流検出部で発生する電圧降下と所定の基準電圧との差分を増幅する。制御部は、前記差分増幅部の出力に応じて前記負荷電流の平均値が略一定となるように前記コンバータ部の出力を制御する。
【０２２１】
この照明光通信装置において、積分要素を含み前記差分増幅部の出力の位相を調整する位相補償回路が前記定電流フィードバック系に設けられることも好ましい。
【０２２２】
この照明光通信装置において、前記光通信信号を発生する信号発生回路と前記負荷変動要素と前記スイッチ要素とを同じケース内に収納した通信ユニットを備え、前記通信ユニットが、接続用の機構部品を介して前記負荷回路に接続されることも好ましい。
【０２２３】
この照明光通信装置において、前記光通信信号を発生する信号発生回路と前記スイッチ要素とを電気的に絶縁する絶縁部が設けられることも好ましい。
【０２２４】
この照明光通信装置において、前記光通信信号を発生する信号発生回路は、互いに異なる複数種類の前記光通信信号を発生する。前記光通信信号の種類毎に個別の前記スイッチ要素が設けられ、且つ、複数の前記スイッチ要素の間を電気的に絶縁する絶縁部が設けられることも好ましい。
【０２２５】
この照明光通信装置において、搬送波生成部と、変調部と、絶縁トランスと、復調部とを備えることも好ましい。搬送波生成部は、前記光通信信号と分離できるように前記光通信信号の周波数よりも高い周波数に設定された搬送波を生成する。変調部は、前記光通信信号を前記搬送波にて変調する。絶縁トランスは、前記変調部と前記スイッチ要素の間に接続される。復調部は、前記絶縁トランスの出力から前記搬送波を除去して得た信号を前記スイッチ要素に出力する。
【０２２６】
この照明光通信装置において、前記発光ダイオードが有機発光ダイオードからなることも好ましい。
【符号の説明】
【０２２７】
１０  照明光通信装置
１１  定電流源
１２  負荷回路
１３  負荷変動要素
Ｃ１１  平滑コンデンサ
ＬＤ１  発光ダイオード
Ｑ２  スイッチ要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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