(57)【要約】【課題】受信装置の受信エラーを生じさせにくい電源回路を提供する。【解決手段】直列接続された光源および第１スイッチ素子を有し、２値の通信信号に応じて前記スイッチ素子をオンおよびオフすることにより、前記光源が発する照明光を変調する照明光通信装置に用いられる電源回路５２ａであって、直流電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータ６４と、前記光源と直列に接続され、前記光源に流れる電流の大きさを示す電圧を検出するための検出抵抗６６と、前記検出抵抗６６による検出電圧と基準電圧とが入力され、前記検出電圧と前記基準電圧との差分を前記ＤＣ−ＤＣコンバータ６４にフィードバックする定電流フィードバック回路６７と、前記第１スイッチ素子２ａがオフであるときに、前記定電流フィードバック回路６７に、前記検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する制御回路１００とを備える。【選択図】図１
2017143001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された光源および第１スイッチ素子を有し、２値の通信信号に応じて前記第１スイッチ素子をオンおよびオフすることにより、前記光源が発する照明光を変調する照明光通信装置に用いられる電源回路であって、
直流電圧を出力する電源供給部と、
前記光源と直列に接続され、前記光源に流れる電流の大きさを示す電圧を検出するための検出抵抗と、
前記検出抵抗による検出電圧と基準電圧とが入力され、前記検出電圧と前記基準電圧との差分を前記電源供給部にフィードバックする定電流フィードバック回路と、
前記第１スイッチ素子がオフであるときに、前記定電流フィードバック回路に、前記検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する制御回路とを備える
電源回路。
【請求項２】
前記ダミー電圧は、前記第１スイッチ素子がオンからオフになる直前の前記検出電圧に相当する
請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記検出電圧をデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換部と、
前記デジタル値を保持する保持回路と、
前記保持回路から出力されたデジタル値を、前記ダミー電圧としてのアナログ値に変換するデジタル−アナログ変換部と、
前記デジタル−アナログ変換部と前記検出抵抗の一端との間に接続され、前記第１スイッチ素子がオフのときにオンになる第２スイッチ素子とを備える
請求項２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記検出電圧をサンプルし、サンプルした電圧を前記ダミー電圧としてホールドするサンプル・ホールド回路と、
前記サンプル・ホールド回路と前記検出抵抗の一端との間に接続され、前記第１スイッチ素子がオフのときにオンになる第２スイッチ素子とを備える
請求項２に記載の電源回路。
【請求項５】
前記制御回路は、
前記ダミー電圧を発生するダミー発生部と、
前記ダミー発生部と前記検出抵抗の一端との間に接続され、前記第１スイッチ素子がオフのときにオンになる第２スイッチ素子とを備える
請求項２に記載の電源回路。
【請求項６】
前記ダミー電圧は固定値である
請求項５に記載の電源回路。
【請求項７】
２値の通信信号に応じて照明光を変調する照明光通信装置であって、
前記通信信号を発生する信号発生回路と、
前記照明光を発する光源と、
前記光源と直列に接続され、前記通信信号に応じてオンおよびオフする第１スイッチ素子と、
前記光源に電力を供給する電源供給部と、
前記光源と直列に接続され、前記光源に流れる電流の大きさを示す電圧を検出するための検出抵抗と、
前記検出抵抗による検出電圧と基準電圧とが入力され、前記検出電圧と前記基準電圧との差分を前記電源供給部にフィードバックする定電流フィードバック回路と、
前記第１スイッチ素子がオフであるときに、前記定電流フィードバック回路に、前記検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する制御回路とを備える
照明光通信装置。
【請求項８】
照明装置が発する照明光に２値の通信信号を重畳する変調を行い、前記照明装置に着脱可能な通信モジュールであって、
前記照明光を発する光源に接続される第１端子と、
前記照明装置の接地線に抵抗を介して接続される第２端子と、
前記通信信号を発生する信号発生回路と、
前記第１端子に接続され前記通信信号に応じてオンおよびオフする第１スイッチ素子と、
ダミー電圧を発生する制御回路と、
前記第１スイッチ素子がオフであるときオンになることにより、前記ダミー電圧を前記第２端子に印加する第２スイッチ素子とを備える
通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光を変調することにより可視光通信を行うための電源回路、照明光通信装置および通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitted Diode）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可視光通信が提案されている。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ので、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１０Ａは、特許文献１に開示された照明光通信装置の構成を示す図である。この回路では、直流電源５１の両端間に、電流検出用の抵抗Ｒ３と、３個の発光ダイオードを含む負荷回路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。また負荷回路５３とインダクタＬ１との直列回路の両端間に、平滑用のコンデンサ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。ＤＣは、ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔの略で直流を意味する。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。ＤＣ−ＤＣコンバータは、定電流を供給するように制御される定電流フィードバック型の電源になっている。また、制御回路５４には通信信号Ｓ１が入力されており、通信信号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。
【０００４】
図１０Ｂは、図１０Ａの定電流フィードバック回路５５の具体例を含む回路部分を示す図である。定電流フィードバック回路５５は、負荷電流Ｉ１が流れる抵抗Ｒ３の電圧降下と、基準源Ｅ１との高低を誤差増幅器Ａ１で比較し、その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１０Ｃは、特許文献２に開示された平均電流検出回路を含む照明光通信装置を示す図である。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。
【０００５】
また、特許文献３は、照明光を用いた可視光通信において、通信用のキャリア信号を授受しない非通信時と、キャリア信号を授受する通信時との何れにおいても照明の明るさを一定にするとともに、低コストで、光源の利用効率および電力効率の高い照明光通信用電源を開示している。
【０００６】
さらに、特許文献４の照明光通信装置は、昇圧モードと降圧モードとを有するＤＣ−ＤＣコンバータ、定電流クランプスイッチおよび定電流クランプ制御回路を備え、定電流クランプスイッチのオン・デューティが予め記憶されている最大値（または最小値）になったときに、電流の制限を開始し、最大値より小さく（または最小値より大きく）なったときに制限を停止することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−６９５０５号公報
【特許文献２】特開２００６−１２０９１０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８３６１６号公報
【特許文献４】特開２０１１−１３０５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１１は、定電流フィードバック型の電源を用いた１００％変調の回路構成における、断続信号、変調時の出力電圧、及び負荷電流（ＬＥＤ電流）の波形を模式的に示す図である。ここで、１００％変調は、点灯状態、消灯状態の２状態で照明光を変調することをいう。断続信号は、スイッチのオンおよびオフを制御する変調信号である。出力電圧は、定電流フィードバック型の電源の出力電圧である。ＬＥＤ電流は、ＬＥＤを流れる電流である。
【０００９】
同図において、断続信号（変調信号）がローの期間では、スイッチはオフとなり、ＬＥＤが消灯する。このオフの期間が長いほど平滑コンデンサ両端の出力電圧は大きく上昇する。断続信号（変調信号）がハイとなった瞬間、ＬＥＤ電流には大きなオーバーシュートが発生する。すなわち、断続信号（変調信号）がハイとなった瞬間、出力電圧が高くなっているのでＬＥＤ電流のピーク値が高くなり、出力電圧の低下とともにＬＥＤ電流も低下する。
【００１０】
このように、スイッチの断続に伴って、ＬＥＤ電流のオーバーシュートが大きくなるという問題がある。一般的に光通信の受信装置は、光信号の変化を読取るものであり、オーバーシュートが大きい場合、誤動作（例えば受信エラー）の主要因となる。このように、定電流型電源を用いて１００％変調を行う場合は受信装置に誤動作させ得るという問題がある。
【００１１】
本発明は、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくい電源回路、照明光通信装置および通信モジュール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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る電源回路の一形態は、直列接続された光源および第１スイッチ素子を有し、２値の通信信号に応じて前記第１スイッチ素子をオンおよびオフすることにより、前記光源が発する照明光を変調する照明光通信装置に用いられる電源回路であって、直流電圧を出力する電源供給部と、前記光源と直列に接続され、前記光源に流れる電流の大きさを示す電圧を検出するための検出抵抗と、前記検出抵抗による検出電圧と基準電圧とが入力され、前記検出電圧と前記基準電圧との差分を前記電源供給部にフィードバックする定電流フィードバック回路と、前記第１スイッチ素子がオフであるときに、前記定電流フィードバック回路に、前記検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する制御回路とを備える。
【００１３】
また、本発明に係る照明光通信装置の一形態は、２値の通信信号に応じて照明光を変調する照明光通信装置であって、前記通信信号を発生する信号発生回路と、前記照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記通信信号に応じてオンおよびオフする第１スイッチ素子と、前記光源に電力を供給する電源供給部と、前記光源と直列に接続され、前記光源に流れる電流の大きさを示す電圧を検出するための検出抵抗と、前記検出抵抗による検出電圧と基準電圧とが入力され、前記検出電圧と前記基準電圧との差分を前記電源供給部にフィードバックする定電流フィードバック回路と、前記第１スイッチ素子がオフであるときに、前記定電流フィードバック回路に、前記検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する制御回路とを備える。
【００１４】
また、本発明に係る通信モジュールの一形態は、照明装置が発する照明光に２値の通信信号を重畳する変調を行い、前記照明装置に着脱可能な通信モジュールであって、前記照明光を発する光源に接続される第１端子と、前記照明装置の接地線に抵抗を介して接続される第２端子と、前記通信信号を発生する信号発生回路と、前記第１端子に接続され前記通信信号に応じてオンおよびオフする第１スイッチ素子と、ダミー電圧を発生する制御回路と、前記第１スイッチ素子がオフであるときオンになることにより、前記ダミー電圧を前記第２端子に印加する第２スイッチ素子とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る電源回路、照明光通信装置および通信モジュールによれば、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態１における電源回路を含む照明光通信装置の構成例を示す回路図である。
【図２】図２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の構成例を示す回路図である。
【図３】図３は、制御回路１００の動作タイミング例を示す説明図である。
【図４】図４は、図１の照明光通信装置の各部の電流または電圧波形を示す図である。
【図５】図５は、図１の照明光通信装置のＬＥＤ電流波形を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、比較例のＬＥＤ電流波形を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、比較例の回路例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２における電源回路を含む照明光通信装置の構成例を示す回路図である。
【図８】図８は、図７の照明光通信装置のＬＥＤ電流波形を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施の形態３における電源回路を含む照明光通信装置の構成例を示す回路図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施の形態３における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、特許文献１に開示された照明光通信装置の構成を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの定電流フィードバック回路の具体例を含む回路部分を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、特許文献２に開示された平均電流検出回路を含む照明光通信装置を示す図である。
【図１１】図１１は、定電流フィードバック型の電源を用いた１００％変調の回路構成における、断続信号、変調時の出力電圧、及び負荷電流（ＬＥＤ電流）の波形を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップおよびステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明する。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密な寸法、数値を表すものではない。
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
［１．１  照明光通信装置の構成例］
まず、実施の形態１における照明光通信装置の回路構成の例について説明する。
【００２０】
図１は、実施の形態１における電源回路を含む照明光通信装置の構成例を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ６５と、負荷回路５３と、第１スイッチ素子２ａとを備える。
【００２１】
電源回路５２ａは、電源供給部６１、検出抵抗６６、定電流フィードバック回路６７、制御回路１００、第２スイッチ素子２ｂおよびバッファ３を備える。電源供給部６１は、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３およびＤＣ−ＤＣ（Direct Current to Direct Current）コンバータ６４を備える。定電流フィードバック回路６７は、入力抵抗６８、増幅器６９、コンデンサ７０、抵抗７１および基準電圧源７２を備える。制御回路１００は、信号発生回路６、バッファ１１、インバータ１２、ＡＤ（Analog to Digital）変換部１４、保持回路１５およびＤＡ（Digital to Analog）変換部１６を備える。
【００２２】
電源供給部６１は、外部の交流電源に接続され、ＡＣ−ＤＣ（Alternating Current to Direct Current）コンバータである。なお、電源供給部６１は、外部の直流電源に接続される場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータとして機能すればよく、整流ブリッジ６２およびコンデンサ６３を備えなくてよい。
【００２３】
電源回路５２ａは、商用電源（例えば、交流１００Ｖ）を整流ブリッジ６２で全波整流し、コンデンサ６３で平滑した後、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４で所望の直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の出力両端間に平滑コンデンサ６５が接続されている。つまり、電源回路５２ａの電源線と接地線との間に平滑コンデンサ６５が接続されている。電源回路５２ａの電源線と接地線との間に負荷回路５３と第１スイッチ素子２ａとが直列に接続されている。
【００２４】
電源回路５２ａは、負荷回路５３を流れる電流を直接、或いは間接的に検出し、その電流値を一定にするよう制御する機能を有する。この機能は、図１においては、負荷回路５３の電流を直接検出するための検出抵抗６６および定電流フィードバック回路６７による。定電流フィードバック回路６７は、増幅器６９と、増幅器６９のプラス入力端子に接続された基準電圧源７２と、増幅器６９のマイナス入力端子に接続された入力抵抗６８と、増幅器６９の出力端子と増幅器６９のマイナス入力端子間に接続された利得調整用の抵抗７１、および位相補償用のコンデンサ７０備える。定電流フィードバック回路６７は、検出抵抗６６の検出電圧と基準電圧源７２の電圧との高低を増幅器６９で比較し、その差分を増幅し、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の制御部に帰還する。検出電圧は、検出抵抗６６の電圧降下に相当し、光源である負荷回路５３に流れる電流の大きさを示す。つまり、定電流フィードバック回路６７は、検出抵抗６６の検出電圧と前記基準電圧とが一致するよう、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４に負帰還制御をかけている。また、増幅器６９のマイナス入力端子と出力端子の間に接続された抵抗７１と入力抵抗６８との分圧比で利得が設定され、抵抗７１と並列に設けられたコンデンサ７０は位相補償のための積分要素として機能する。
【００２５】
平滑コンデンサ６５は、電源回路５２ａの電源線と接地線との間に接続され、電源回路５２ａの出力を平滑する。
【００２６】
負荷回路５３は、直列接続された複数の発光ダイオードを含む。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。この照明光は、２値の通信信号により変調される。
【００２７】
制御回路１００は、光源である負荷回路５３に流れる電流を断続することによって光源が発する照明光を変調する制御と、光源である負荷回路５３に電流が流れていないときに、定電流フィードバック回路６７に、検出抵抗６６からの検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する制御を行う。
【００２８】
第１スイッチ素子２ａは、信号発生回路６が発生する通信信号に応じて負荷回路５３に流れる電流を断続することによって、光源が発する照明光を変調する。
【００２９】
第２スイッチ素子２ｂは、第１スイッチ素子２ａがオフのときにオンになる。このとき定電流フィードバック回路６７には、ＤＡ変換部１６からバッファ３および第２スイッチ素子２ｂを介して、検出電圧の代わりにダミー電圧が入力される。
【００３０】
このように、制御回路１００は、負荷回路５３に電流が流れないときに、検出電圧（このとき検出電圧は０Ｖ）の代わりにダミー電圧を定電流フィードバック回路６７に入力する。このダミー電圧は、第１スイッチ素子２ａがオンからオフになる直前の検出電圧に相当する。その結果、負荷回路５３に電流が流れない期間における電源回路５２ａの出力電圧の上昇（例えば図１１参照）を抑える。出力電圧の上昇を抑えるので、第１スイッチ素子２ａがオフからオンに変化したときに発生する電流のオーバーシュートを低減することができる。これにより、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。
【００３１】
［１．２  ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の構成例］
次に、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の構成例について説明する。
【００３２】
図２は、実施の形態１におけるＤＣ−ＤＣコンバータ６４の回路例を示す図である。同図のＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、入力端子ｉ１、ｉ２、出力端子ｏ１、ｏ２、フィードバック入力端子ＦＢ、トランスＴＲ１、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、バッファＢ１、誤差増幅器Ａ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、三角波生成回路ＧＮ、および過電圧保護回路６４ａを備える。
【００３３】
入力端子ｉ１、ｉ２は、図１の整流ブリッジ６２の２つの出力端子およびコンデンサ６３の両端に接続され、整流および平滑化された直流電圧が印加される。
【００３４】
出力端子ｏ１、ｏ２は、図１の平滑コンデンサ６５の両端に接続される。出力端子ｏ１は、電源線に接続され、出力端子ｏ２は、接地線に接続される。
【００３５】
フィードバック入力端子ＦＢは、図１の定電流フィードバック回路６７に接続され、増幅器６９からのフィードバック信号が入力される。このフィードバック信号は電源回路５２ａの出力電流の大きさを示す。
【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、いわゆるフライバックコンバータであり、トランスＴＲ１の１次巻き線に直列に接続されたスイッチＳＷ１のスイッチング動作により、二次側に電気エネルギーを伝達し、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ１により直流電圧を出力端子ｏ１、ｏ２間に出力する。
【００３７】
スイッチＳＷ１は、三角波生成回路ＧＮが生成する三角波信号と、フィードバック信号とに応じてスイッチング動作する。つまり、三角波生成回路ＧＮが生成する三角波信号のレベルが、フィードバック信号のレベルに達していないときスイッチＳＷ１はオフ状態であり、三角波信号のレベルがフィードバック信号のレベルを越えているときスイッチＳＷ１はオン状態である。例えば、三角波信号が一定周波数で同じ三角波を繰り返す場合、コンパレータＡ１の出力信号は、コンパレータＡ１のプラス入力端子のフィードバック信号のレベルに応じてパルス幅が定まるＰＷＭ変調されたパルス信号になる。
【００３８】
過電圧保護回路６４ａにおいて、コンパレータＡ２は、出力端子ｏ１の出力電圧と、定電圧源Ｖｒで定義される過電圧保護レベルとを比較する。コンパレータＡ２の出力信号は、出力端子ｏ１の出力電圧が過電圧保護レベルを超えたときローレベルからハイレベルに反転する。ラッチ回路Ｌは、コンパレータＡ２の出力信号が反転したときハイレベルをラッチして出力する。ＡＮＤ回路Ｇ１は、ラッチ回路Ｌ１がハイレベルを出力しているとき、バッファＢ１の入力信号を、コンパレータＡ１のパルス信号を殺して、強制的にローレベルにする。バッファＢ１の入力信号が強制的にローレベルになると、バッファＢ１の出力信号も強制的にローレベルになり、その結果、スイッチＳＷ１がオフの状態でスイッチＳＷ１のスイッチング動作が停止する。このようにして、過電圧保護回路６４ａは、電源回路５２ａの出力電圧が過電圧になれば、つまり、過電圧保護レベルを超えれば、電源回路５２ａの電源供給動作を停止させる。
【００３９】
［１．３  制御回路１００の構成例］
次に、制御回路１００の構成例について説明する。
【００４０】
図１の制御回路１００において、ＡＤ変換部１４は、検出抵抗６６の電圧降下に相当する検出電圧をｎビットのデジタル値に変換する。ｎは、正の整数である。例えば、ｎは８でよいし、１２または１６でもよい。
【００４１】
保持回路１５は、例えば、ｎビットデータを保持するラッチ回路であり、ＡＤ変換部１４によって変換されたデジタル値を保持する。
【００４２】
ＤＡ変換部１６は、保持回路１５から出力されるデジタル値を、ダミー電圧としてのアナログ値に変換する。
【００４３】
第２スイッチ素子２ｂは、ＤＡ変換部１６と検出抵抗６６の一端とに接続される。具体的には、第２スイッチ素子２ｂの一端は、バッファ３を介してＤＡ変換部１６に接続される。第２スイッチ素子２ｂの他端は、検出抵抗６６の一端（第１スイッチ素子２ａ側端子）に接続される。第２スイッチ素子２ｂの制御端子には、信号発生回路６からインバータ１２を介して、通信信号の反転信号が入力される。図１の回路例では、第２スイッチ素子２ｂは、第１スイッチ素子２ａがオフのときにオンになり、第１スイッチ素子２ａがオンのときにオフになる。第２スイッチ素子２ｂがオンのとき、定電流フィードバック回路６７には、ＤＡ変換部１６からバッファ３および第２スイッチ素子２ｂを介して、検出電圧の代わりにダミー電圧が入力される。
【００４４】
図３は、制御回路１００の動作タイミング例を示す説明図である。同図の通信信号は、信号発生回路６により発生される。
【００４５】
通信信号がハイレベルの区間（ｔＯＮの区間）は、第１スイッチ素子２ａがオン状態であり、光源である負荷回路５３が発光している。通信信号のローレベルの区間（ｔＯＦＦの区間）は、第１スイッチ素子２ａがオフ状態であり、光源である負荷回路５３が発光していない。
【００４６】
タイミングｔａ、ｔｂおよびｔｃは、ＡＤ変換部１４、保持回路１５、ＤＡ変換部１６の動作タイミング（サンプリングのタイミング）例を示す。制御回路１００から出力されるダミー電圧は、第１スイッチ素子２ａがオンからオフになる直前の検出抵抗６６の検出電圧とする。そのため、タイミングｔａ、ｔｂおよびｔｃは、通信信号の立ち下がりエッジの直前のタイミングである。
【００４７】
例えば、タイミングｔｃは、通信信号の立ち下がりエッジの直前のタイミングであって、具体的には、インバータ１２から出力される通信信号の反転信号の立ち上がりエッジのタイミングから、バッファ３の伝搬遅延時間とＤＡ変換部１６の変換に要する時間とを加えて時間よりも前のタイミングでよい。
【００４８】
タイミングｔｂは、タイミングｔｃから、保持回路１５の遅延時間よりも前のタイミングでよい。
【００４９】
タイミングｔａは、タイミングｔｂから、ＡＤ変換部１４の変換に要する時間よりも前のタイミングでよい。
【００５０】
第２スイッチ素子２ｂは、通信信号の立ち下がりエッジのタイミング、より正確には、インバータ１２からの出力される通信信号の反転信号の立ち上がりエッジのタイミングでオフからオンになる。上記のタイミングｔａ、ｔｂおよびｔｃによれば、第２スイッチ素子２ｂがオンになった時点で、第１スイッチ素子２ａがオフになる直前の検出抵抗６６の検出電圧の値が、ダミー電圧として定電流フィードバック回路６７に入力される。第１スイッチ素子２ａがオフになる直前の検出電圧というのは、図３では、タイミングｔａでの検出電圧になる。
【００５１】
［１．４  動作］
以上のように構成された実施の形態１における照明光通信装置について、その動作を説明する。
【００５２】
図４は、図１の照明光通信装置の各部の電流または電圧波形を示す図である。図４は、図１における照明光通信装置シミュレーション結果を示している。同図において（Ａ）ＬＥＤ電流は、複数の発光ダイオードを含む負荷回路５３を流れる電流、図１では負荷回路５３、第１スイッチ素子２ａおよび検出抵抗６６を流れる電流を示す。（Ｂ）通信信号は、信号発生回路６により発生される通信信号を示す。（Ｃ）ＤＡ変換電圧は、ＤＡ変換部１６の変換結果、つまりダミー電圧を示す。（Ｄ）検出抵抗の電圧は、検出抵抗６６の第１スイッチ素子２ａ側の端子の電圧、つまり、定電流フィードバック回路６７の入力抵抗６８を介して、増幅器６９のマイナス入力端子に入力される電圧を示す。
【００５３】
図４の（Ｄ）検出抵抗の電圧は、（Ｂ）の通信信号がハイレベルの期間ではＬＥＤ電流の大きさを示す検出電圧であり、（Ｂ）の通信信号がローレベルの期間では制御回路１００から出力されるダミー電圧になっている。このように、通信信号がローレベルの期間（第１スイッチ素子２ａがオフの期間）、検出電圧（このとき検出電圧は０Ｖ）の代わりにダミー電圧が定電流フィードバック回路６７に入力される。その結果、定電流フィードバック回路６７には、ＬＥＤ電流の変動を実際よりも小さく見せかけるので、負荷回路５３に電流が流れない期間における電源回路５２ａの出力電圧の上昇（例えば図１１参照）を抑える。これにより、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。
【００５４】
図４の（Ａ）ＬＥＤ電流では、オーバーシュートがなくなってはいないが、低減されている。
【００５５】
次に、オーバーシュートの低減効果について、シミュレーション結果を用いて説明する。
【００５６】
図５は、図１の照明光通信装置のＬＥＤ電流波形を示す図である。これに対して、図６Ａは、比較例のＬＥＤ電流波形を示す図である。図６Ｂは、比較例の回路例を示す図である。図６Ｂは、図１と比べて、信号発生回路６を除く制御回路１００と、バッファ３と、第２スイッチ素子２ｂとが削除されている。つまり、比較例は、図１と比べて、光源である負荷回路５３に電流が流れていないときに、定電流フィードバック回路６７に、検出抵抗６６からの検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する機能が削除されている。
【００５７】
図５において、ＬＥＤ電流の平均値は２９２ｍＡ、ＬＥＤ電流のピーク値は５１１ｍＡである。一方、図６Ａにおいて、ＬＥＤ電流の平均値は２９６ｍＡ、ＬＥＤ電流のピーク値は５６１ｍＡである。
【００５８】
ＬＥＤ電流のピーク値はオーバーシュートの大きさを示す。図５のＬＥＤ電流のピーク値は、図６Ａよりも５０ｍＡ減少している。オーバーシュートは、解消するには至っていないが、図６Ａよりも図５の方が小さく、低減していることがわかる。
【００５９】
以上説明してきたように実施の形態１における電源回路５２ａは、直列接続された光源および第１スイッチ素子を有し、２値の通信信号に応じて前記第１スイッチ素子をオンおよびオフすることにより、前記光源が発する照明光を変調する照明光通信装置に用いられる電源回路であって、直流電圧を出力する電源供給部６１と、前記光源と直列に接続され、前記光源に流れる電流の大きさを示す電圧を検出するための検出抵抗６６と、前記検出抵抗６６による検出電圧と基準電圧とが入力され、前記検出電圧と前記基準電圧との差分を前記電源供給部にフィードバックする定電流フィードバック回路６７と、前記第１スイッチ素子２ａがオフであるときに、前記定電流フィードバック回路６７に、前記検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する制御回路１００とを備える。
【００６０】
この構成によれば、前記第１スイッチ素子２ａがオフであるときに、あたかも電流が流れているかのように定電流フィードバック回路６７に見せかけるので、電源回路５２ａの出力電圧の上昇を抑え、ひいてはＬＥＤ電流のオーバーシュートを低減する。これにより、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。
【００６１】
ここで、前記ダミー電圧は、前記第１スイッチ素子がオンからオフになる直前の前記検出電圧に相当してもよい。
【００６２】
この構成によれば、前記第１スイッチ素子がオンからオフに変化したときに、前記ダミー電圧は前記検出電圧と連続性を有するので、定電流フィードバック回路のフィードバック信号に異常な変動を生じさせることなく安定的に動作さることができる。
【００６３】
ここで、前記制御回路１００は、前記検出電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換部１４と、前記デジタル値を保持する保持回路１５と、前記保持回路１５から出力されたデジタル値を、前記ダミー電圧としてのアナログ値に変換するＤＡ変換部１６と、前記ＤＡ変換部１６と前記検出抵抗６６の一端との間に接続され、前記第１スイッチ素子２ａがオフのときにオンになる第２スイッチ素子２ｂとを備えてもよい。
【００６４】
この構成によれば、前記第１スイッチ素子２ａがオンからオフに変化したときに、前記ダミー電圧は前記検出電圧と連続性を有するので、定電流フィードバック回路６７のフィードバック信号に異常な変動を生じさせることなく安定的に動作さることができる。しかも、ダミー電圧を、デジタル信号として動的に更新するのでノイズに強い安定動作が可能である。
【００６５】
（実施の形態２）
実施の形態１では、ダミー電圧をデジタル値として保持する制御回路１００について説明した。これに対して、実施の形態２では、ダミー電圧をアナログ値として保持する制御回路１００について説明する。
【００６６】
図７は、実施の形態２における電源回路を含む照明光通信装置の構成例を示す回路図である。同図は、図１と比べて、制御回路１００内部の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【００６７】
制御回路１００は、図１と比べて、ＡＤ変換部１４、保持回路１５およびＤＡ変換部１６の代わりにサンプルホールド回路１５ａを備える点が異なる。
【００６８】
サンプルホールド回路１５ａは、第３スイッチ素子２ｃおよびコンデンサ１７を備え、検出抵抗６６の検出電圧をサンプルし、サンプルした電圧をダミー電圧としてホールドする。
【００６９】
第３スイッチ素子２ｃの一端は、検出抵抗６６の一端（検出電圧が現れる端子）に結合され、つまり、検出抵抗６６の一端にバッファ３ａを介して接続される。第３スイッチ素子２ｃの他端は、コンデンサ１７に接続される。第３スイッチ素子２ｃの制御端子は、信号発生回路６からの通信信号が入力される。図７では、第３スイッチ素子２ｃの制御端子に入力される通信信号は、バッファ１１の入力側の通信信号、つまりバッファ１１による遅延を受けていない通信信号である。それゆえ、第３スイッチ素子２ｃは、第１スイッチ素子２ａがオフするタイミングよりも少し早いタイミングでオフする。つまり、サンプルホールド回路１５ａの第３スイッチ素子２ｃは、第１スイッチ素子２ａがオンからオフになる直前の検出電圧をコンデンサ１７にサンプリングする。
【００７０】
第３スイッチ素子２ｃにサンプリングされた検出電圧は、コンデンサ１７にダミー電圧としてホールドされる。コンデンサ１７のダミー電圧は、バッファ３および第２スイッチ素子２ｂを介して、定電流フィードバック回路６７に入力される。
【００７１】
次に、オーバーシュートの低減効果について、シミュレーション結果を用いて説明する。
【００７２】
図８は、図７の照明光通信装置のＬＥＤ電流波形を示す図である。図８において、ＬＥＤ電流の平均値は２９３ｍＡ、ＬＥＤ電流のピーク値は５１７ｍＡである。図５のＬＥＤ電流のピーク値は、図６Ａよりも４４ｍＡ減少している。オーバーシュートは、解消するには至っていないが、図６Ａよりも図８の方が小さく、低減していることがわかる。
【００７３】
以上説明してきたように、実施の形態２における照明光通信装置において、制御回路１００は、前記検出電圧をサンプルし、サンプルした電圧を前記ダミー電圧としてホールドするサンプル・ホールド回路１５ａと、前記サンプル・ホールド回路１５ａと前記検出抵抗６６の一端との間に接続され、前記第１スイッチ素子２ａがオフのときにオンになる第２スイッチ素子２ｂとを備える。
【００７４】
この構成によれば、前記第１スイッチ素子がオンからオフに変化したときに、前記ダミー電圧は前記検出電圧と連続性を有するので、定電流フィードバック回路のフィードバック信号に異常な変動を生じさせることなく安定的に動作さることができる。しかも、ダミー電圧を、アナログ信号としてサンプル・ホールドするので回路構成を簡単にすることができ、低コスト化することができる。
【００７５】
（実施の形態３）
実施の形態１および２では、第１スイッチ素子２ａがオンからオフになる直前の検出電圧をサンプリングすることによってダミー電圧を生成する制御回路１００について説明した。これに対して、実施の形態２では、上記の検出電圧をサンプリングしなくてもダミー電圧を生成する制御回路１００について説明する。
【００７６】
図９Ａは、実施の形態３における電源回路を含む照明光通信装置の構成例を示す回路図である。同図は、図１と比べて、制御回路１００内部の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【００７７】
制御回路１００は、図１と比べて、ＡＤ変換部１４、保持回路１５およびＤＡ変換部１６の代わりにダミー発生部１６ａを備える点が異なる。
【００７８】
ダミー発生部１６ａは、ダミー電圧を発生し、バッファ３および第２スイッチ素子２ｂを介して、定電流フィードバック回路６７に入力する。ダミー電圧は、固定値でもよいし、複数の候補値から動的または静的に選択された電圧値であってもよい。ダミー電圧が固定値である場合、ダミー発生部１６ａは固定値を発生する電圧源でよい。
【００７９】
以上のように、実施の形態３における照明光通信装置において、制御回路１００は、前記ダミー電圧を発生するダミー発生部１６ａと、前記ダミー発生部１６ａと前記検出抵抗６６の一端との間に接続され、前記第１スイッチ素子２ａがオフのときにオンになる第２スイッチ素子２ｂとを備える。
【００８０】
ここで、前記ダミー電圧は固定値であってもよい。
【００８１】
この構成によれば、ダミー電圧が固定値なので、回路構成をさらに簡単にすることができ、低コスト化することができる。
【００８２】
次に、実施の形態３における照明光通信装置の変形例について説明する。
【００８３】
図９Ｂは、実施の形態３における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。図９Ｂは、図９Ａと比べて、回路の一部分が通信モジュール１０として第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２を接続箇所として着脱可能になっている。
【００８４】
つまり、図９Ｂの照明光通信装置において通信モジュール１０を備えないで、第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２間にショート線Ｓ１を追加した場合は、可視光通信機能を有しない照明装置として機能する。第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２は、端子台またはコネクタであってもよいし、既存の照明装置内の配線のうち第１端子Ｔ１および第２端子Ｔ２対応する配線材を切断した箇所を第１端子Ｔ１、第２端子Ｔ２としてもよい。
【００８５】
図９Ｂのような構成によれば、既設の光通信機能を持たない照明器具に搭載された電源回路およびＬＥＤ光源をそのまま利用し、簡単な回路部位（つまり通信モジュール１０）を後付で追加することにより光通信機能を付加することができる。
【００８６】
なお、図９Ｂの照明光通信装置は、図９Ｂの制御回路１００の代わりに、図１または図７の制御回路１００を備えてもよい。
【００８７】
以上のように、各実施の形態における照明光通信装置は、２値の通信信号に応じて照明光を変調する照明光通信装置であって、前記通信信号を発生する信号発生回路６と、前記照明光を発する光源（つまり負荷回路５３）と、前記光源と直列に接続され、前記通信信号に応じてオンおよびオフする第１スイッチ素子２ａと、前記光源に電力を供給する電源供給部６１と、前記光源と直列に接続され、前記光源に流れる電流の大きさを示す電圧を検出するための検出抵抗６６と、前記検出抵抗６６７による検出電圧と基準電圧とが入力され、前記検出電圧と前記基準電圧との差分を前記電源供給部６１にフィードバックする定電流フィードバック回路６７と、前記第１スイッチ素子２ａがオフであるときに、前記定電流フィードバック回路６７に、前記検出電圧の代わりにダミー電圧を入力する制御回路１００とを備える。
【００８８】
この構成によれば、前記第１スイッチ素子がオフであるときに、あたかも電流が流れているかのように定電流フィードバック回路に動作させるので、電源回路の出力電圧の上昇を抑え、ひいてはＬＥＤ電流のオーバーシュートを低減する。これにより、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。
【００８９】
また、通信モジュールは、照明装置が発する照明光に２値の通信信号を重畳する変調を行い、前記照明装置に着脱可能な通信モジュール１０であって、前記照明光を発する光源に接続される第１端子Ｔ１と、前記照明装置の接地線に抵抗を介して接続される第２端子Ｔ２と、前記通信信号を発生する信号発生回路６と、前記第１端子に接続され前記通信信号に応じてオンおよびオフする第１スイッチ素子２ａと、ダミー電圧を発生する制御回路１００と、前記第１スイッチ素子２ａがオフであるときオンになることにより、前記ダミー電圧を前記第２端子Ｔ２に印加する第２スイッチ素子２ｂとを備える。
【００９０】
この構成によれば、既設の光通信機能を持たない照明器具に搭載された電源回路およびＬＥＤ光源をそのまま利用し、簡単な回路部位（つまり通信モジュール１０）を後付で追加することにより光通信機能を付加することができる。
【００９１】
以上、本発明に係る照明光通信装置および通信モジュールについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、実施の形態および変形例における一部の構成要素を任意に組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
２ａ  第１スイッチ素子
２ｂ  第２スイッチ素子
６  信号発生回路
１０  通信モジュール
１４  ＡＤ変換部
１５  保持回路
１５ａ  サンプル・ホールド回路
１６  ＤＡ変換部
１６ａ  ダミー発生部
５２ａ  電源回路
５３  負荷回路（光源）
６１  電源供給部
６６  検出抵抗
６７  定電流フィードバック回路
１００  制御回路
【図１】
2017143001.tif 000003
【図２】
2017143001.tif 000004
【図３】
2017143001.tif 000005
【図４】
2017143001.tif 000006
【図５】
2017143001.tif 000007
【図６Ａ】
2017143001.tif 000008
【図６Ｂ】
2017143001.tif 000009
【図７】
2017143001.tif 000010
【図８】
2017143001.tif 000011
【図９Ａ】
2017143001.tif 000012
【図９Ｂ】
2017143001.tif 000013
【図１０Ａ】
2017143001.tif 000014
【図１０Ｂ】
2017143001.tif 000015
【図１０Ｃ】
2017143001.tif 000016
【図１１】
2017143001.tif 000017