(57)【要約】【課題】照明装置において、照明光の明るさを変化させることなく任意の周波数を受光側へ伝送する。【解決手段】照明器具１ａ，１ｂは、直流電源１０より抵抗器１１を通じて直流電流が通電されることにより可視光領域で発光する照明用光源としてのＬＥＤ１２と、このＬＥＤ１２を点滅動作させるスイッチ回路としてのＦＥＴ１６と、このＦＥＴ１６により点滅動作されるＬＥＤ１２の点灯時間と消灯時間を所定の割合で固定し、点灯周波数を変化させるようにＦＥＴ１６を駆動するスイッチ駆動回路としての発振器１３、調光制御回路１４、比較器１５とを備える。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と；
光源を点灯する周波数が変化してもインピーダンスが変化しにくいインピーダンス素子と；
前記直流電源より前記インピーダンス素子を介して直流電流が通電されることにより可視光領域で発光する照明用光源と；
前記光源を点滅動作させるスイッチング回路と；
前記スイッチング回路により点滅動作される前記光源の点灯時間と消灯時間を所定の割合で固定し、点灯周波数を変化させるように制御するスイッチング制御回路と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置と；
前記照明装置の照明光を受光する受光器と；
前記受光器で受けた光の周波数を解読するデコーダと；
を具備していることを特徴とする照明システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子を照明用光源として用いる照明装置及び照明システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】蛍光灯やＬＥＤ（発光ダイオード）などを用いた照明装置は、主に照明、つまり「あかり」を提供するものである。
照明装置として利用されるＬＥＤは、可視光帯域で発光するものが使用されるのに対して、例えば赤外線帯域などで発光するものは、データ通信などに利用されている。データ通信を行うためにＬＥＤを点滅させると、データの変化（周波数の変化）に応じて光出力が変わるため、「あかり」としては使用できない。
照明装置に、あかりとデータ通信という二つの利用用途を持たせる技術は、既に存在する。（例えば、特許文献１参照）
特許文献１に示されている技術は、蛍光灯の駆動周波数を送信すべきデータのレベルに応じて所定周波数にすることで、送信すべきデータを蛍光灯からの光の形態で送信する技術である。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−３２４４３号公報（第２頁、図１，図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文献１に示されている技術の場合、蛍光灯の駆動周波数をＦＭ変調するため、周波数が高い部分と低い部分とで蛍光灯の明るさが変わってしまう。このようにデータ通信のために明るさが変化するのでは、「あかり」を提供する照明装置としては致命的であるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、照明光の明るさを変化させることなく任意の周波数を伝送することのできる照明装置及び照明システムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決するために、本発明の照明装置は、直流電源と；光源を点灯する周波数が変化してもインピーダンスが変化しにくいインピーダンス素子と；前記直流電源より前記インピーダンス素子を介して直流電流が通電されることにより可視光領域で発光する照明用光源と；前記光源を点滅動作させるスイッチング回路と；前記スイッチング回路により点滅動作される前記光源の点灯時間と消灯時間を所定の割合で固定し、点灯周波数を変化させるように制御するスイッチング制御回路と；を具備している。
【０００７】
本発明の照明システムは、請求項１記載の照明装置と；前記照明装置の照明光を受光する受光器と；前記受光器で受けた光の周波数を解読するデコーダと；を具備している。
【０００８】
本発明では、スイッチング制御回路がスイッチ回路を駆動して照明用光源を可視光領域で発光させる際に、スイッチング制御回路は、照明用光源の点灯時間と消灯時間を所定の割合で固定し、点灯周波数を変化させるようにスイッチ回路の点灯動作を制御するので、照明用光源の点灯周波数を変えても照明用光源の発光量には変化は無く、照明光の明るさを変化させることなく任意の周波数を伝送することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る照明装置の一つの実施の形態の照明システムの構成を示す図である。
この照明システムは、図１に示すように、建物の内部のある区画、例えば区画Ａなどの天井に設置された照明器具１ａと、区画Ａに隣接する区画Ｂなどの天井に設置された照明器具１ｂと、人、搬送車などの移動体に携帯される（取り付けられる）受光器３とから構成されている。照明器具１ａ，１ｂには複数の発光素子としてのＬＥＤ１２が下方に発光するように配置されている。ＬＥＤ１２は照明のための可視光を発光する。照明器具１ａのＬＥＤ１２は、例えば１ｋＨｚなどの周期で点滅発光する。照明器具１ｂのＬＥＤ１２は、例えば２ｋＨｚなどの周期で点滅発光する。受光器３は、フォトダイオードなどの受光素子とデコーダとを有している。フォトダイオードは、光の受光量に応じた電気信号を発生するものである。デコーダは、フォトダイオードで受光される光の点滅間隔から照明器具１ａ，１ｂそれぞれの周波数を検出及び解読する。
つまり、受光器３は、それぞれの照明器具１ａ，１ｂから発光される可視光領域の光を受光する機能と、受光した光の周波数を解読するデコーダとしての機能とを有するものである。
【００１０】
照明器具１ａ，１ｂは、図２に示すように、光源としての発光ダイオード１２（以下ＬＥＤ１２と称す）と、このＬＥＤ１２に直流電流を通電するための直流電源１０と、この直流電源１０とＬＥＤ１２の間に介挿接続されたインピーダンス素子としての抵抗器１１と、ＬＥＤ１２を点滅（点灯及び消灯）させるスイッチ回路としてのＦＥＴ１６と、ＬＥＤ１２の発光周波数の元となる所定周波数の交流波、例えば三角波Ｓなどを発振する発振器１３と、光出力を制御するための直流電圧Ｖを発生する調光制御回路１４とから構成されている。抵抗器１１は、コイル（放電管などを点灯させるバラスト）などとは異なり、光源が点灯する周波数の影響を受けることなく直流電流を通電する素子である。
発振器１３から出力される交流波は、照明のため、少なくとも人がＬＥＤ１２の点滅によるちらつきを感知できない周波数以上が好ましい。人がＬＥＤ１２の点滅によるちらつきを感知できない周波数とは、一般に、例えば５０Ｈｚ、６０Ｈｚ以上、好ましくは１００Ｈｚ以上とされている。この照明器具１ａ，１ｂにおいて、ＬＥＤ１２は、ＦＥＴ１６がオンしたときに通電されて点灯し、オフしたときの消灯する。抵抗器１１は、光源が点灯する周波数が変化してもインピーダンスが変化しにくいインピーダンス素子である。
【００１１】
すなわち、この照明器具１ａ，１ｂは、直流電源１０より抵抗器１１を介して直流電流が通電されることにより可視光領域で発光する照明用光源としてのＬＥＤ１２と、このＬＥＤ１２を点滅動作させるスイッチング回路としてのＦＥＴ１６と、このＦＥＴ１６により点滅動作されるＬＥＤ１２の点灯時間と消灯時間を所定の割合で固定し、点灯周波数を変化させるようにＦＥＴ１６を駆動するスイッチング制御回路としての発振器１３、調光制御回路１４、比較器１５とを備えるものである。
【００１２】
この照明システムでは、人などの移動体に受光器３を携帯させる。そして、区画Ａでは、照明器具１ａから発光された光を受光器３が受光することで、受光器３に１ＫＨｚの周波数が検知される。予め受光器３に区画毎の周波数情報を記憶しておくことで、現在の区画Ａの位置を識別できる。
そして、人が、区画Ａから区画Ｂに移動すると、区画Ｂでは、照明器具１ｂから発光された光を受光器３が受光することで、受光器３に２ＫＨｚの周波数が検知される。予め受光器３に区画毎の周波数情報を記憶しておくことで、現在の区画Ｂの位置を識別できる。
【００１３】
図３（ａ），図３（ｂ）は照明器具１ａ，１ｂ内で発生する信号を示す図である。
図３（ａ）に示すように、各照明器具１ａ，１ｂ内では、発振器１３から出力される三角波Ｓと、調光制御回路１４から出力される直流電圧Ｖとが比較器１５に入力されると、互いの信号が比較器１５により比較されて、図３（ｂ）に示すＰＷＭ信号（パルス波）が出力されてＦＥＴ１６のゲートに供給される。これにより、ＦＥＴ１６がオン／オフしてＬＥＤ１２が三角波Ｓの周波数で点滅する。この例では、照明器具１ａにおいては、発振器１３から出力される三角波Ｓの周波数は１ＫＨｚとされている。また、照明器具１ｂにおいては、発振器１３から出力される三角波Ｓの周波数は２ＫＨｚとされている。調光制御回路１４から出力される直流電圧Ｖは三角波Ｓの波高の１／２の電圧であり、ＬＥＤ１２の点灯時間（図３（ｂ）のｏｎ期間）と消灯時間（図３（ｂ）のｏｆｆ期間）との割合、つまりデューティー比は５０％となる。
照明器具１ａの点滅周波数と照明器具１ｂの点滅周波数とをそれぞれ別の周波数としても、ＬＥＤ１２がオンする期間（点灯期間）とオフする期間（消灯期間）との割合（デューティー比）を変えなければ、全体としては光の発光量（明るさ）は変わらないため、照明としては一定の明るさが維持される。
この例のように、１ＫＨｚ、２ＫＨｚといった高い周波数で点滅する光源としては、応答性のよいＬＥＤが適しているが、この他、同性能を有するものであれば、例えば蛍光灯などでもよい。
【００１４】
上述した例では、照明器具１ａの点滅周波数を１ＫＨｚ一定、照明器具１ｂの点滅周波数を２ＫＨｚ一定というように照明器具毎に周波数を変えたが、一つの照明器具で、発振器１３の三角波Ｓの周波数を変えてもよい。
この場合、発振器１３の周波数を可変するに上で重要なことは、ＬＥＤ１２の点灯期間と消灯期間とのデューティー比を一定にすることであり、図４（ａ）に示すような三角波Ｓの周波数を点灯期間と消灯期間からなる一周期毎に、１ＫＨｚと２ＫＨｚというように周期単位で周波数を可変すれば、図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１２の点滅は、１ＫＨｚのときに比べて２ＫＨｚのときが２倍になるだけで、照明の照度全体としては変化が無く、一つの照明器具で一定の照度を保持した照明を行いながら異なる周波数を受光器３へ伝送することができる。
【００１５】
このようにこの実施形態の照明システムによれば、受光器３と照明器具１ａ，１ｂとで、受光器３がちらつぎを感じない周波数応答の許容される１００Ｈｚ以上の点滅周波数範囲、この例では、例えば１ＫＨｚ、２ＫＨｚなどで、個々の照明器具１ａ，１ｂで下方を照明しつつその位置に存在する受光器３にて受光して個々の照明器具１ａ，１ｂの周波数を検出（識別）して受光器３の位置検出などを行うことができる。また、ＬＥＤ１２を用いることで、外光や他の光源と区別できることから、光源の発光の有無がＬＥＤ１２の光の届く範囲で検知できる。したがって、このシステムは、位置検出以外にも、照明器具１ａ，１ｂ自体の点灯検出や人感センサなどにも利用することができる。
【００１６】
この結果、照明光の明るさを変化させることなくデータ通信を行うことができるようになる。つまり、一つの器具で照明として機能とデータ通信機器としての機能を両立させることができる。
【００１７】
上記実施形態では、デューティー比が５０％の場合を例に説明したが、照明器具１ａ，１ｂの照度（明るさ）を強制的に可変する場合は、調光制御回路１４から出力される直流電圧Ｖを可変すればよいが、この場合、デューティー比が変わるため、変わったデューティー比の割合を変えないように周波数だけを可変する必要がある。
また、上記実施形態では、発振器１３を単独で発信させただけの例としたが、発振器１３に、ソース信号を入力し、周波数を可変（変調）してもよい。ソース信号としては、音声データやテキストデータなどが考えられる。
【００１８】
また、上記実施形態では、直流電源１０から直接電源供給を行う場合の例で説明したが、一般の照明システムは、商用電源、つまりＡＣ１００Ｖなどの交流電源から電源供給を受けるため、この場合、交流電源と抵抗器１１との間にＡＣ／ＤＣコンバータを介在させるようになる。
なお、上記照明装置は、照明用光源に直流電流を通電して照明用光源を発光させて照明する照明装置において、照明用光源の点滅が肉眼で識別できない周波数で照明用光源の点灯動作および消灯動作を行い、かつ周波数において照明用光源を点灯させる期間と消灯させる期間からなる点滅周期のうち、それぞれの期間を同じ、あるいは互いの期間の割合を固定して照明用光源を点滅発光させる回路としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、照明用光源の点灯時間と消灯時間を所定の割合で固定し、点灯周波数を変化させることで、照明用光源の点灯周波数を変えても照明用光源の発光量には変化は無く、照明光の明るさを変化させることなく任意の周波数を伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一つの実施の形態の照明システムの構成を示す図。
【図２】図１の照明システムにおける照明器具の回路構成の一例を示す図。
【図３】（ａ）は比較器に入力される三角波Ｓと直流電圧Ｖとを示す図。
（ｂ）は比較器から出力されるＰＷＭ信号（パルス波）を示す図。
【図４】（ａ）は一つの照明器具で発振器出力を可変した場合の比較器に入力される三角波Ｓと直流電圧Ｖとを示す図。
（ｂ）は一つの照明器具で発振器出力を可変した場合の比較器から出力されるＰＷＭ信号（パルス波）を示す図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…照明器具、３…受光器、１１…抵抗器、１２…ＬＥＤ、１３…発振器、１４…調光制御回路、１５…比較器、１６…ＦＥＴ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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