(57)【要約】【課題】可視光通信において、キャリア信号を加えた時でも、照明としての明るさが変わらないＬＥＤ変調駆動回路の提供【解決手段】  ＦＳＫ変調方式またはＡＳＫ変調方式で照明光（可視光）を変調する場合に、光の強度を変調するキャリア信号の変調回路１０のあとにＬＣ共振回路４０を入れ、その共振回路４０の出力を容量結合形式（Ｃ２）で、ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路２０へ加える。共振回路４０の出力を容量結合形式で加えると、加える前の回路電圧を中心として＋側への変化分と−側への変化分が同じ（パワーとなるよう）に変化するので、キャリア信号を加えない時のＬＥＤ電流とキャリア信号を加えた時（変化した時）の平均的なＬＥＤ電流とが必ず一致する結果となる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを用いて照明光によりデータ伝送を行う変調駆動回路において、
伝送するデータにより変調された、一定の周波数を有するキャリア信号に共振して該キャリア信号を出力する共振回路と、
該共振回路からのキャリア信号を容量結合により入力して、設定電圧と加算し、該加算した信号により、ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路とを備え、
ＬＥＤの明るさをほぼ一定とすることを特徴とするＬＥＤ変調駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ変調駆動回路において、
前記キャリア信号は、ＡＳＫ変調又はＦＳＫ変調されていることを特徴とするＬＥＤ変調駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の電流駆動型の半導体発光素子を用いて照明光通信を行うことに関し、特に、半導体発光素子の変調に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明光（可視光）を用いて通信等を行う、いわゆる可視光伝送方式については、色々な方式が提案されている。この方式では、通常、照明光の強度を通信に用いるデジタル信号により変調することで行われている（例えば、特許文献１参照）。このような照明光通信では、照明としての明るさが、通信により人間に対して感知できるように変化する（ちらつく）ことがあってはならない。
さて、デジタル信号で光の強度を変調する場合、もともとの信号（ベースバンド信号）の１／０（ＯＮ／ＯＦＦ）に対応させて光の強度を変化させると、信号の内容によって照明としての明るさが変わってしまう。したがって、ＡＳＫ変調方式（Amplitude  Shift  Keying：ベースバンド信号のＯＮまたはＯＦＦに、１つのキャリア周波数を割り当てて変調する方式、後で詳しく説明する）やＦＳＫ変調方式（Frequency  Shift  Keying：ベースバンド信号のＯＮ／ＯＦＦを、異なる２つのキャリア周波数に割り当てて変調する方式）を用い、どちらの方式でも変調信号を加えない時と加えた時の平均電流が等しくなるように、すなわち明るさが変わらないように設計する必要がある。
【０００３】
さて、図１にＡＳＫ変調回路１０を示す。図１のＡＳＫ変調回路１０では、一定の周波数（キャリア周波数）の発振信号を、通信したいデータ（１，０）を表わしている伝送信号により開閉するアンド・ゲート（AND Gate）１２で、キャリア信号の有無に変調している。このとき、キャリア信号の周波数を、ちらつきを感じる上限周波数（１００ヘルツ程度）よりもずっと高い周波数（数１０キロヘルツ以上）に設定すれば、変調信号が加えられている間の明るさは変わらないように見える。
ＬＥＤの明るさを、ＡＳＫ変調信号等により変調して（流れる電流を変化させて）駆動する回路（ＬＥＤ駆動回路２０）としては、図２のようなものがある。図２に示したＬＥＤ駆動回路２０において、変調信号入力端子は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートに印加され、ＬＥＤは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のドレインに接続されている。このＬＥＤ駆動回路２０は、変調信号入力端子に加えられる電圧に応じて、ＦＥＴによりＬＥＤを流れる電流が変化し、流れる電流に比例して明るさが変化する。
照明ＬＥＤ変調信号の波形を図３に示す。変調信号が加えられていない部分（Ａ）電圧と、変調信号が加えられている部分（Ｂ）の平均電圧が等しければ明るさは変わらない。逆に言えば、変調信号が加えられている部分（Ｂ）の平均電圧に変調信号が加えられていない部分（Ａ）の電圧を一致させる必要がある。
つまり、図１に示すＡＳＫ変調信号を、図３に示す照明ＬＥＤ変調信号に変えて、図２に示すＬＥＤ変調回路へ加える必要がある。
【０００４】
図１に示すＡＳＫ変調信号を、図３に示す照明ＬＥＤ変調信号に変えるためには、キャリア信号が加えられていない部分には一定電圧を加えて、図３の（Ａ）部分をつくり、キャリア信号が加えられている部分には、前記一定電圧からキャリア信号の平均電圧分だけ差し引いた電圧を加えて図３の（Ｂ）部分をつくることとなる。
このような一定電圧を加える回路を用いて、ＡＳＫ変調による照明光を得るための変調駆動回路を図４に示す。図４に示すように、一定の電圧を加える回路は、ＡＳＫ変調回路１０の出力である（ａ）点の波形を、ＬＥＤ駆動回路２０への入力である（ｂ）点の波形に変換するレベルシフト回路３０として実現できる。
しかし、前記一定電圧から差し引くべきキャリア信号の平均電圧分を算定するのは難しく、図１に示すＡＳＫ変調信号の振幅や電源電圧の変動にも対応して自動的に変換される必要がある。
また、駆動電流を一定としてＬＥＤを駆動する回路としては、例えば、本願の発明者が前に出願した特許文献２に記載されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４７０６３号公報  「放送システム及び電球」
【特許文献２】特開２００６−１２０９１０号公報  「半導体発光素子用電源および照明装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、簡単な構成で、ＬＥＤを用いた照明光通信において、通信のためのキャリア信号を加えた場合と加えない場合とで、ＬＥＤの明るさをほぼ一定とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の本発明の目的を達成するために、本発明は、ＬＥＤを用いて照明光によりデータ伝送を行う変調駆動回路であって、伝送するデータにより変調された、一定の周波数を有するキャリア信号に共振して該キャリア信号を出力する共振回路と、該共振回路からのキャリア信号を容量結合により入力して、設定電圧と加算し、該加算した信号により、ＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路とを備え、ＬＥＤの明るさをほぼ一定とすることを特徴とするＬＥＤ変調駆動回路である。
前記キャリア信号は、ＡＳＫ変調又はＦＳＫ変調されているとよい。
【発明の効果】
【０００８】
共振回路の出力を容量結合形式で、ＬＥＤ駆動回路に加えると、キャリア信号を加えない時のＬＥＤ駆動電流と、キャリア信号を加えた時（変化した時）の平均的なＬＥＤ駆動電流とを同じとすることができる。
このように、本発明では、キャリア信号を加えた時でも照明としての明るさが変わらない可視光通信を簡単な構成で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本願発明のＬＥＤ変調駆動回路では、ＦＳＫ変調方式またはＡＳＫ変調方式で照明光（可視光）を変調する場合に、光の強度を変調するキャリア信号の発信回路出力のあとに、ＬＣ共振回路を入れ、その共振回路の出力を容量結合形式で、ＬＥＤを流れる電流を決定する回路へ加えている。
共振回路の出力を容量結合形式で加えると、加える前の回路電圧を中心として＋側への変化分と−側への変化分が同じ（パワーとなるよう）に変化するので、キャリア信号を加えない時のＬＥＤ駆動電流とキャリア信号を加えた時（変化した時）の平均的なＬＥＤ駆動電流とが同じとすることが簡単にできる。
すなわち、キャリア信号を加えた時でも照明としての明るさが変わらない可視光通信を簡単に実現できる。
【００１０】
本発明によるＬＥＤ変調駆動回路の実施形態を図５に示す。なお、図５の符号で、図１〜図４と同じものは、同じ符号で示している。
図５において、ＡＳＫ変調回路１０からのＡＳＫ変調信号を、Ｌ（コイル）とＣ１（キャパシタ）を含む共振回路４０に加え、その出力を容量（Ｃ２）結合形式でＬＥＤ変調回路へ加えるものである。可変抵抗Ｒｂは、所定の設定電圧を、ＬＥＤ駆動回路２０を構成するＦＥＴのゲートに印加している。この可変抵抗Ｒｂにより図４におけるレベルシフト回路３０のように、ＬＥＤ駆動回路２０への入力信号をレベルシフトしている。なお、この可変抵抗Ｒｂは、ＦＥＴのゲートへの電圧を制御できるので、ＬＥＤの発光強度（明るさ）の制御もできる。
共振回路４０では、ＬとＣ１からなる共振回路の本質的な特性である、キャリア信号が加えられない時の電圧（すなわち、Ｒｂにより定まる設定電圧）を中心にして＋側へと−側へ同じ（パワーとなる）ように変化する。したがって、図５（ｂ）点の波形は図３に示した照明ＬＥＤ変調信号そのものに自動的に一致する。つまりＬＥＤの明るさが変化しない（ちらつきの無い）キャリア変調回路を簡単に実現することが可能となる。
【００１１】
さらに本発明による照明ＬＥＤ変調駆動回路では、図３に示す照明ＬＥＤ変調信号が、矩形波をもとに作成された場合でも、言い換えればキャリアの基本周波数以外に高調波を多く含む場合でも、ＬとＣ１からなる共振回路がキャリアの基本周波数のみを選択するフィルタとして作用するため、高調波成分を抑圧する効果がある。
また、図５はＡＳＫ変調の信号で説明したが、ＦＳＫ変調でも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＡＳＫ変調回路を示す図である。
【図２】ＬＥＤ駆動回路を示す図である。
【図３】ＬＥＤに印加する変調信号を含む信号例を示す図である。
【図４】ＬＥＤ変調駆動回路の例を示す図である。
【図５】実施形態のＬＥＤ変調駆動回路を示す図である。
【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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