照明器具和使用該照明器具的可見光通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】照明器具被配置為對配備有發(fā)光元件(2)的光源(11)的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制并且將通信信號疊加在光源(11)的照明光上。該照明器具包括：主電源(3)，其被配置為基于調(diào)光信號來對光源(11)進(jìn)行調(diào)光；開關(guān)元件(Q1)，用于對從主電源(3)供給至光源(11)的輸出電流進(jìn)行調(diào)制；阻抗元件(Rx)；通信電路(7)；以及控制電源(8)。通信電路(7)被配置為控制開關(guān)元件(Q1)以將調(diào)制信號疊加在從光源(11)發(fā)射的照明光上?？刂齐娫?8)被配置為向通信電路(7)供給電力?？刂齐娫?8)的兩個(gè)輸入端中的一端連接至阻抗元件的一端。
【專利說明】照明器具和使用該照明器具的可見光通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及被配置為通過調(diào)制光源的光強(qiáng)度以將通信信號疊加在該光源的照明光上來進(jìn)行可見光通信的照明器具和使用該照明器具的可見光通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請公開2011-34713(以下稱為“文獻(xiàn)I”)公開了配備有通過使用照明光來傳輸通信信號的可見光通信功能的照明器具。該照明器具包括:光源部基板，其上安裝有光源部；點(diǎn)亮電路基板，其與光源部基板電連接并且對光源部進(jìn)行點(diǎn)亮控制；以及可見光通信控制基板，用于將通信信號疊加在來自光源部的出射光上。在該照明器具中，可見光通信控制基板可拆卸地配置在點(diǎn)亮電路基板和光源部基板之間，因此其設(shè)計(jì)在具有可見光通信功能的器具和不具有可見光通信功能的器具之間可以是共通的。從點(diǎn)亮電路基板的輸出端子部供給可見光通信控制基板的控制用電源。
[0003]然而，在可見光通信控制基板中的調(diào)制所用的開關(guān)元件斷開的情況下，向著光源部的發(fā)光元件(LED)的負(fù)載電壓被遮斷，因此文獻(xiàn)I的照明器具被置于相對于光源部實(shí)質(zhì)無負(fù)載的狀態(tài)。如果光源部被置于無負(fù)載狀態(tài)，則點(diǎn)亮電路基板中的電源單元的輸出端子部兩端的電壓有可能急劇上升。也就是說，對于電源是商用電源AC(交流)的一般電源單元，使用具有用于改善輸入電流的失真的升壓功能的PFC(功率因數(shù)校正)電路，因此如果光源部被置于無負(fù)載狀態(tài)，則電源單元的輸出端子部兩端的電壓上升到PFC電路的輸出電壓附近。如果電源單元的輸出端子部兩端的電壓上升，則向著可見光通信控制基板的控制用電源部的輸入電壓也上升，這造成電路損失。為了抑制電路損失，需要在電源單元和控制用電源部上安裝耐壓性高的高價(jià)部件或許多部件，這導(dǎo)致制造成本高。安裝這些部件還需要復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，因此點(diǎn)亮電路變得大型化，由此導(dǎo)致照明器具的小型化困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種照明器具和使用該照明器具的可見光通信系統(tǒng)，其中該照明器具能夠使主電源的電源電壓和向著控制電源的輸入電壓變得穩(wěn)定，在該主電源和控制電源上使用通用的電路組件，并且實(shí)現(xiàn)簡單的電路設(shè)計(jì)、低成本化和小型化。
[0005]本發(fā)明是一種照明器具，其被配置為通過對包括發(fā)光元件(2)的光源(11)的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制以將通信信號疊加在所述光源(11)的照明光上，來進(jìn)行可見光通信。所述照明器具包括:主電源(3)，其被配置為基于調(diào)光信號來控制流經(jīng)所述光源(11)的負(fù)載電流，以對所述光源(11)進(jìn)行調(diào)光；開關(guān)元件(Ql)，其被配置為對從所述主電源(3)向著所述光源
(11)所供給的輸出電流進(jìn)行調(diào)制；阻抗元件(Rx)，其與所述開關(guān)元件(Ql)并聯(lián)連接；通信電路(7)，其被配置為控制所述開關(guān)元件(Ql)的接通和斷開，以將調(diào)制信號疊加在從所述光源(11)出射的照明光上；以及控制電源⑶，其被配置為向所述通信電路(7)供給電力。所述控制電源(8)的兩個(gè)輸入端中的一端連接至所述阻抗元件(Rx)的一端。
[0006]在實(shí)施例中，所述控制電源(8)的兩個(gè)輸入端連接至所述阻抗元件(Rx)的兩端。[0007]在實(shí)施例中，所述控制電源⑶的兩個(gè)輸入端連接至所述光源(11)的兩端。
[0008]在實(shí)施例中，所述控制電源⑶的兩個(gè)輸入端連接至所述主電源⑶的兩端。
[0009]在實(shí)施例中，所述照明器具還包括切換開關(guān)電路(9)，所述切換開關(guān)電路(9)被配置為進(jìn)行以下操作:從所述阻抗元件(Rx)的兩端、所述光源(11)的兩端、以及所述主電源部(3)的兩端中選擇電壓最接近所述通信電路(7)的電源電壓的兩端；以及使所選擇的兩端連接至所述控制電源(8)的輸入端。
[0010]在實(shí)施例中，所述開關(guān)元件(Ql)是由MOSFET構(gòu)成的第一開關(guān)元件，以及在所述第一開關(guān)元件(Ql)和所述阻抗元件(Rx)之間設(shè)置有與所述第一開關(guān)元件(Ql)不同的第二開關(guān)元件(Q2)。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件(Ql和Q2)各自包括N溝道型 MOSFET。
[0011]本發(fā)明的一種可見光通信系統(tǒng)，包括:上述的照明器具；以及接收機(jī)(20)，其被配置為接收從所述照明器具所發(fā)送來的通信信號。
[0012]在本發(fā)明中，阻抗元件(Rx)與開關(guān)元件(Ql)并聯(lián)連接，因此在開關(guān)元件(Ql)斷開的情況下，防止了光源(11)被置于無負(fù)載狀態(tài)，由此使主電源⑶的電源電壓和向著控制電源⑶的輸入電壓穩(wěn)定。另外，可以對于主電源⑶和控制電源⑶使用共通的電路組件，并且實(shí)現(xiàn)簡單的電路設(shè)計(jì)、照明器具的低成本化和小型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]現(xiàn)在將進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。通過以下的詳細(xì)說明以及附圖將更好地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0014]圖1A、1B和IC分別是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的照明器具的頂視圖、側(cè)視圖和底視圖。
[0015]圖2是該照明器具所使用的點(diǎn)亮電路的電路圖。
[0016]圖3A?3C示出該照明器具中的光源的負(fù)載電流和疊加在該負(fù)載電流上的調(diào)制信號的動作波形。
[0017]圖4是一個(gè)實(shí)施例中的點(diǎn)亮電路的電路圖。
[0018]圖5是Iv實(shí)施例中的點(diǎn)売電路的電路圖。
[0019]圖6是一個(gè)實(shí)施例中的點(diǎn)亮電路的電路圖。
[0020]圖7是一個(gè)實(shí)施例中的點(diǎn)亮電路的電路圖。
[0021]圖8是Iv實(shí)施例中的點(diǎn)売電路的電路圖。
[0022]圖9是一個(gè)實(shí)施例中的點(diǎn)亮電路的電路圖。
[0023]圖10是一個(gè)實(shí)施例中的點(diǎn)亮電路的電路圖。
[0024]圖1lA是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可見光通信系統(tǒng)的側(cè)視圖，并且圖1lB是該系統(tǒng)所使用的接收機(jī)的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參考圖1?3來說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的照明器具。圖1A?IC示出嵌入天花板等的筒燈作為本實(shí)施例中的照明器具10的結(jié)構(gòu)示例。照明器具10包括光源11、本體12、凸緣架13、端子臺14和固定彈簧15。光源11包括安裝在電路板上的多個(gè)發(fā)光元件，其中這多個(gè)發(fā)光元件各自例如是發(fā)光二極管(LED)2。本體12容納有被配置為對多個(gè)LED2進(jìn)行點(diǎn)亮、熄滅和調(diào)光的點(diǎn)亮電路I (參見后面所述的圖2)。凸緣架13包括從內(nèi)周緣向著上方延伸出的圓筒部131，并且被配置為通過將圓筒部131裝配到天花板等中所形成的開口部內(nèi)來將容納光源11等的本體12固定至天花板等。端子臺14與用以從商用電源AC接收電源供給的電源線相連接。固定彈簧15用于將凸緣架13固定至天花板等。
[0026]圖2示出點(diǎn)亮電路I的電路結(jié)構(gòu)，其中該點(diǎn)亮電路I被配置為通過對光源11的強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制以將通信信號疊加在光源11的照明光上來進(jìn)行可見光通信。點(diǎn)亮電路I包括主電源3，其中該主電源3被配置為基于調(diào)光信號來控制流經(jīng)包括多個(gè)LED2的光源11的負(fù)載電流以對光源11進(jìn)行點(diǎn)亮、熄滅和調(diào)光。主電源3包括:AC/DC轉(zhuǎn)換器31，其被配置為將來自商用電源的AC電力轉(zhuǎn)換成DC (直流)電力；電流感測電阻器4，其與光源11串聯(lián)連接；恒流電路5，其被配置為放大電流感測電阻器4中的電壓下降以獲得放大信號；以及輸出控制器6，其被配置為基于該放大信號來控制向著光源11的負(fù)載電流。在圖2的示例中，光源11和阻抗元件(Rx)彼此串聯(lián)連接，并且11和Rx的串聯(lián)電路與電流感測電阻器4串聯(lián)連接。11、Rx和4的組合電路連接在AC/DC轉(zhuǎn)換器31的兩個(gè)輸出端之間。
[0027]點(diǎn)亮電路I包括:作為調(diào)制所用的阻抗元件的電阻器(RX)，其與光源11串聯(lián)連接；以及調(diào)制所用的開關(guān)元件(Ql)，用于對從主電源3向著光源11所供給的輸出電流進(jìn)行調(diào)制。例如，采用nM0SFET(N溝道型M0SFET)作為開關(guān)元件(Ql)。電阻器(Rx)與開關(guān)元件(Ql)并聯(lián)連接。點(diǎn)亮電路I還包括通信電路7和控制電源8。通信電路7構(gòu)成可見光通信電路7 (VLC電路)，并且被配置為控制開關(guān)元件(Ql)的ON (接通)和OFF (斷開)以將調(diào)制信號疊加在從光源11輸出的照明光上。控制電源8被配置為向通信電路7供給電力。通信電路7和控制電源8的可見光通信電路形成在與主電源3的電路板和光源11的電路板不同的控制板上，以使得可以使該可見光通信電路與主電源3的輸出端之間所連接的電路分離。簡言之，阻抗元件(Rx)和開關(guān)元件(Ql)彼此并聯(lián)連接，并且Rx和Ql的并聯(lián)電路與光源11串聯(lián)連接。Rx、Ql和11的組合電路連接在主電源3的輸出端之間。具體地，電阻器(Rx)的兩端(第一端和第二端)分別連接至開關(guān)元件(Ql)的兩端(第一端和第二端)，并且電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第一端經(jīng)由光源11連接至電源電路3的第一端，而電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第二端連接至電源電路3的第二端(電流感測電阻器4的第二端)。在圖2的示例中，控制電源8是3端子穩(wěn)壓器，具有兩個(gè)輸入端(第一輸入端和第二輸入端)和兩個(gè)輸出端(第一輸出端和第二輸出端)，并且第二輸入端和第二輸出端構(gòu)成共通端子。
[0028]控制電源8的兩個(gè)輸入端中的一端(共通端子)連接至電阻器(Rx)的一端(第二端)。在本實(shí)施例中，控制電源8的兩個(gè)輸入端連接至電阻器(Rx)的兩端。具體地，在電阻器(Rx)的第一端和控制電源8的第一輸入端之間連接有用于防止電流的逆流的二極管(Dl)，并且平滑電容器Cl與控制電源8的輸入部并聯(lián)連接。換句話說，阻抗元件(Rx)的第一端經(jīng)由二極管(Dl)連接至控制電源8的第一輸入端，而阻抗元件(Rx)的第二端(具體為直接)連接至控制電源8的第一輸入端。
[0029]AC/DC轉(zhuǎn)換器31被配置為經(jīng)由整流電路(未示出)對來自商用電源(AC)的交流電壓進(jìn)行整流，并且通過經(jīng)由包括例如MOSFET的開關(guān)元件(QO)進(jìn)行切換并且經(jīng)由平滑電容器(未示出)進(jìn)行平滑來轉(zhuǎn)換成直流電壓。[0030]作為光源11的多個(gè)LED2所采用的LED是例如白色LED的用于從照明器具10發(fā)射具有期望光色的照明光的LED，其中在這些白色LED的每一個(gè)中，GaN系藍(lán)色LED芯片被YAG系黃色熒光體覆蓋，由此通過使藍(lán)色光和黃色光混合來發(fā)射白色光。然而，LED2不限于白色LED?？梢匀我饨M合具有諸如紅色、綠色和綠色等的不同發(fā)光色的多個(gè)LED。可選地，可以采用各自使用有機(jī)發(fā)光材料的OLED作為光源。
[0031]恒流電路5包括:基準(zhǔn)電壓源(El)，其負(fù)極連接至電流感測電阻器4的一端(第一端)；誤差放大器51，其非反相輸入端子和反相輸入端子分別連接至基準(zhǔn)電壓源(El)的正極和電流感測電阻器4的另一端(第二端)；以及相位補(bǔ)償電路52，其配置在誤差放大器51的輸出端子和反相輸入端子之間。在該結(jié)構(gòu)中，誤差放大器51將與電流感測電阻器4的電壓下降和基準(zhǔn)電壓源(El)的電源電壓之間的差相對應(yīng)的放大信號輸出至輸出控制器
6。相位補(bǔ)償電路52由作為積分元件的電阻器(Rl)和電容器(C2)的串聯(lián)電路構(gòu)成，并且被配置為在使低頻區(qū)域的增益上升并且還抑制高頻區(qū)域的增益的同時(shí)，調(diào)整反饋信號的相位。例如，可以采用主電源3中的諸如MOSFET等的開關(guān)元件的接通電阻等作為電流感測電阻器4，并且還可以將用于對恒流電路5等的光源11進(jìn)行恒流控制的結(jié)構(gòu)并入主電源3。
[0032]輸出控制器6由通用微計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，并且被配置為基于來自誤差放大器51的放大信號來控制開關(guān)元件(QO)的ON和OFF (切換)，以維持流經(jīng)光源11的負(fù)載電流恒定。輸出控制器6還被配置為基于例如從諸如遠(yuǎn)程控制單元等的被配置為輸入調(diào)光操作的外部裝置(未示出)所發(fā)送來的調(diào)光信號，通過對AC/DC轉(zhuǎn)換器31的開關(guān)元件(QO)進(jìn)行切換，來利用PWM控制對光源11進(jìn)行調(diào)光。也就是說，如圖3A所示，輸出控制器6被配置為交替重復(fù)負(fù)載電流流經(jīng)光源11的時(shí)間段(0N時(shí)間段Tl)和負(fù)載電流沒有流經(jīng)光源11的時(shí)間段(OFF時(shí)間段T2)。輸出控制器6還被配置為通過調(diào)整ON時(shí)間段(Tl)相對于作為ON時(shí)間段(Tl)和OFF時(shí)間段(T2)的總和的時(shí)間段⑴的比率(0N占空比)，響應(yīng)于調(diào)光信號來對光源11進(jìn)行調(diào)光控制。上述PWM控制是作為主要的非通信期間的調(diào)光控制的示例，并且在后面所述的可見光通信期間，可以將調(diào)制信號疊加在與圖3A所示的上述調(diào)光信號不同的調(diào)光控制信號上。
[0033]通信電路7由通用微計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，并且被配置為進(jìn)行以下操作:響應(yīng)于從照明器具10的外部所發(fā)送的二值信息信號，如圖3B所示通過對光源11的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制來生成要疊加在照明光上的預(yù)定的調(diào)制信號；以及將該調(diào)制信號供給至開關(guān)元件(Ql)的控制端子。將該調(diào)制信號的頻率設(shè)置為至少高于調(diào)光信號的頻率，以使得在調(diào)光信號的一個(gè)周期內(nèi)包括多個(gè)波形。控制電源8包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，并且被配置為將來自主電源3 (在本實(shí)施例為電阻器(Rx)兩端的電壓)的直流電壓轉(zhuǎn)換成具有適合于通信電流7的預(yù)定電壓值的直流電壓。
[0034]在該結(jié)構(gòu)中，通信電路7被配置為進(jìn)行以下操作:接收來自控制電源8的電力供給；以及通過基于預(yù)定的調(diào)制信號控制開關(guān)元件(Ql)的ON和OFF來進(jìn)行是否使電阻器(Rx)連接至光源11的切換。具體地，在開關(guān)元件(Ql)接通的情況下，負(fù)載電流(Il)沒有經(jīng)由電阻器(Rx)流經(jīng)光源11。另一方面，在開關(guān)元件(Ql)斷開的情況下，負(fù)載電流(12)經(jīng)由電阻器(Rx)流經(jīng)光源11。因此，如圖3C所示，開關(guān)元件(Ql)接通的情況下的負(fù)載電流(Il)的電流值大于開關(guān)元件(Ql)斷開的情況下的負(fù)載電流(12)的電流值。因而，可以通過改變流經(jīng)光源11的負(fù)載電流的大小來調(diào)制光源11的光強(qiáng)度，以將通信信號疊加在光源11的照明光上。
[0035]即使在開關(guān)元件(Ql)斷開的情況下，由于存在與開關(guān)元件(Ql)并聯(lián)連接的電阻器(Rx)，因此從主電源3向著光源11的負(fù)載電壓也沒有被遮斷。因此，在點(diǎn)亮電路的電路上光源11沒有被置于無負(fù)載狀態(tài)，并且主電源3的電源電壓也沒有上升。電阻器(Rx)的兩端連接至控制電源8的兩個(gè)輸入端側(cè)，因此將控制電源8的兩個(gè)輸入端之間的電壓抑制為利用流經(jīng)光源11的電流和電阻器(Rx)所確定的電壓。例如，在控制電源8的輸出電壓為5V并且流經(jīng)光源11的電流為500mA的情況下，如果電阻器(Rx)為10Ω，則控制電源8的輸出電壓變?yōu)榕c電阻器(Rx)兩端的電壓相同，由此減小電壓差以抑制疊加有通信信號時(shí)的電力損失。因此，可以使主電源3的電源電壓和向著控制電源8的輸入電壓穩(wěn)定，并且還可以減少電路損失。另外，對于主電源3和控制電源8，可以不使用耐壓性高的高價(jià)部件或多個(gè)部件，而是使用廉價(jià)的通用電路組件。此外，電路設(shè)計(jì)簡單，因此可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮電路I和使用該點(diǎn)亮電路的照明器具10的低成本化和小型化。
[0036]參考圖4和5來說明上述實(shí)施例的示例。這些示例中的點(diǎn)亮電路I包括使來自主電源3的電流向著與光源11并聯(lián)連接的電阻器(R2和R3)分流的結(jié)構(gòu)。
[0037]在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，阻抗元件(Rx)和開關(guān)元件(Ql)彼此并聯(lián)連接，并且Rx和Ql的并聯(lián)電路與電阻器(R2和R3)串聯(lián)連接。Rx、Ql、R2和R3的組合電路連接在電源電路3的兩個(gè)輸出端之間，并且還與光源11并聯(lián)連接。二極管(Dl)和電容器(Cl)的串聯(lián)電路與電阻器(R3和Rx)并聯(lián)連接，并且電容器(Cl)連接在控制電源8的兩個(gè)輸入端之間。具體地，電阻器(Rx)的兩端(第一端和第二端)分別連接至開關(guān)元件(Ql)的兩端(第一端和第二端)，并且電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第一端經(jīng)由電阻器(R2和R3)的串聯(lián)電路連接至電源電路3的第一端，而電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第二端連接至電源電路3的第二端(電流感測電阻器4的第二端)。
[0038]在圖5所示的結(jié)構(gòu)中，阻抗元件(Rx)和開關(guān)元件(Ql)彼此并聯(lián)連接，并且Rx和Ql的并聯(lián)電路與光源11串聯(lián)連接且還與電阻器(R2和R3)的串聯(lián)電路串聯(lián)連接。Rx、Ql、
11、R2和R3的組合電路連接在電源電路3的兩個(gè)輸出端之間。二極管(Dl)和電容器(Cl)的串聯(lián)電路與電阻器(R3)和開關(guān)元件(Ql)并聯(lián)連接，并且電容器(Cl)連接在控制電源8的兩個(gè)輸入端之間。具體地，電阻器(Rx)的兩端(第一端和第二端)分別連接至開關(guān)元件(Ql)的兩端(第一端和第二端)，并且電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第一端經(jīng)由電阻器(R2和R3)的串聯(lián)電路和光源11連接至電源電路3的第一端，而電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第二端連接至電源電路3的第二端(電流感測電阻器4的第二端)。
[0039]簡言之，在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，電阻器(Rx)與電阻器(R2和R3)的串聯(lián)電路串聯(lián)連接。在圖5所示的結(jié)構(gòu)中，電阻器(Rx)與光源11串聯(lián)連接。在這兩個(gè)結(jié)構(gòu)中，開關(guān)元件(Ql)與電阻器(R2和R3)的串聯(lián)電路串聯(lián)連接并且與電阻器(Rx)并聯(lián)連接。其它結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同。
[0040]這些示例各自具有與開關(guān)元件(Ql)并聯(lián)連接的電阻器(Rx)、以及由電阻器(Rl和R2)構(gòu)成的分流電路，因此可以避免在點(diǎn)亮電路I的電路上在主電源3的兩個(gè)輸出端之間出現(xiàn)無負(fù)載狀態(tài)。因此，與上述圖2的實(shí)施例相同，即使在開關(guān)元件(Ql)斷開的情況下，主電源3的電源電壓也不會上升。結(jié)果，可以獲得與上述實(shí)施例相同的效果。另外，來自主電源3的電流還流經(jīng)由電阻器(R2和R3)構(gòu)成的分流電路，因此即使在光源11開放的情況下也可以確保來自主電源3的電流路徑。此時(shí)，由于向著開關(guān)元件(Ql)的施加電壓減小了電阻器(R2和R3)的負(fù)載電壓，因此可以降低施加于開關(guān)元件(Ql)的負(fù)荷。
[0041]參考圖6來說明上述實(shí)施例的示例。在該示例的點(diǎn)亮電路I中，阻抗元件(Rx)和開關(guān)元件(Ql)彼此并聯(lián)連接，并且Rx和Ql的并聯(lián)電路與光源11串聯(lián)連接。Rx、Ql和光源11的組合電路連接在電源電路3的兩個(gè)輸出端之間。具體地，電阻器(Rx)的兩端(第一端和第二端)分別連接至開關(guān)元件(Ql)的兩端(第一端和第二端)，并且電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第一端連接至電源電路3的第一端，而電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第二端經(jīng)由光源11連接至電源電路3的第二端(電流感測電阻器4的第二端)。用于向通信電路7供給電力的控制電源8的兩個(gè)輸入端(第一輸入端和共通端子)連接至光源11的兩端。即使在通過接通和斷開開關(guān)元件(Ql)來進(jìn)行調(diào)制的情況下，向著光源11的負(fù)載電流的電流值也是二值的，因此從由恒流電路構(gòu)成的主電源3所供給的平均電流是恒定的，并且流經(jīng)光源11的平均電流也是恒定的。因此，在圖6的示例中，控制電源8的兩個(gè)輸入端連接至恒定的平均電流所流經(jīng)的光源11的兩端，由此可以在控制電源8中獲得穩(wěn)定的輸入電壓。
[0042]參考圖7來說明本實(shí)施例的示例。在該示例的點(diǎn)亮電路I中，阻抗元件(Rx)和開關(guān)元件(Ql)彼此并聯(lián)連接，并且Rx和Ql的并聯(lián)電路與光源11串聯(lián)連接。Rx、Ql和11的組合電路連接在電源電路3的兩個(gè)輸出端之間，并且還與二極管(Dl)和電容器(Cl)的串聯(lián)電路并聯(lián)連接。具體地，電阻器(Rx)的兩端(第一端和第二端)分別連接至開關(guān)元件(Ql)的兩端(第一端和第二端)，并且電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第一端經(jīng)由光源11連接至電源電路3的第一端，而電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第二端連接至電源電路3的第二端(電流感測電阻器4的第二端)。用于向通信電路7供給電力的控制電源8的兩個(gè)輸入端連接至主電源3的兩端。具體地，控制電源8的第一輸入端經(jīng)由二極管(Dl)連接至電源電路3的第一端，并且控制電源8的第二輸入端連接至電源電路3的第二端。如圖6的示例所述，從由恒流電路構(gòu)成的主電源3所供給的平均電流是恒定的。因此，在圖7的結(jié)構(gòu)中，控制電源8的兩個(gè)輸入端連接至用于供給恒定的平均電流的主電源3的兩端，由此可以在控制電源8中獲得穩(wěn)定的輸入電壓。
[0043]參考圖8來說明本實(shí)施例的示例。除例如圖2的結(jié)構(gòu)以外,該示例的點(diǎn)亮電路I還具有作為比較選擇電路的切換開關(guān)電路9。切換開關(guān)電路9被配置為進(jìn)行以下操作:從電阻器(Rx)的兩端、光源11的兩端和主電源3的兩端中選擇電壓最接近通信電路7的電源電壓的兩端；以及使所選擇的兩端連接至控制電源8的輸入端。光源11兩端的電壓可以根據(jù)LED2的溫度和點(diǎn)亮狀態(tài)等而改變。主電源3的兩個(gè)輸出端之間的電壓還可以根據(jù)主電源3的兩個(gè)輸出端之間的電路內(nèi)的故障發(fā)生而改變。在圖8的結(jié)構(gòu)中，控制電源8的輸入端連接至電阻器(Rx)的兩端、光源11的兩端和主電源3的兩端中的電壓最接近通信電路7的電源電壓的兩端，由此可以在控制電源8中獲得穩(wěn)定的輸入電壓。
[0044]參考圖9和10來說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的照明器具。在本實(shí)施例的照明器具10所使用的點(diǎn)亮電路I中，開關(guān)元件(Ql)是由nM0SFET(N溝道型M0SFET)構(gòu)成的第一開關(guān)元件，并且在第一開關(guān)元件(Ql)和電阻器(Rx)之間設(shè)置有與第一開關(guān)元件(Ql)不同的第二開關(guān)元件(Q2)。
[0045]如上所述，通信電路7和控制電源8的可見光通信電路形成在與主電源3的電路板和光源11的電路板不同的控制板上，以使得可以使該可見光通信電路與主電源3的輸出端之間所連接的電路分離開。也就是說，用戶可以將具有可見光通信功能的控制板作為附加組件安裝至照明器具10。然而，用戶可能誤使控制板逆連接至主電源3的電路板和光源11的電路板。在該逆連接中，由于采用具有內(nèi)部二極管的MOSFET作為開關(guān)元件(Q1)，因此電流流經(jīng)內(nèi)部二極管側(cè)但沒有流經(jīng)電阻器(Rx)側(cè)。結(jié)果，光源11的附加電流不與利用電阻器(Rx)所設(shè)置的調(diào)光率(調(diào)制寬度)相對應(yīng)，并且沒有獲得可見光通信所需的調(diào)光率(調(diào)制覽度)。
[0046]因此，除圖2的結(jié)構(gòu)以外，圖9所示的結(jié)構(gòu)還設(shè)置有開關(guān)元件(Q2)，其中該開關(guān)元件(Q2)由nMOSFET構(gòu)成并且設(shè)置在開關(guān)元件(Ql)和電阻器(Rx)之間。具體地，開關(guān)元件(Q2)的兩端(第一端和第二端)分別連接至電阻器(Rx)的第二端和開關(guān)元件(Ql)的第二端。開關(guān)元件(Q2)的控制端子(柵極)經(jīng)由電阻器(R4)和逆流防止所用的二極管(D2)連接至控制電源8。在電阻器(R4)和光源11 (電阻器(Rx)的第一端)之間還連接有逆流防止所用的二極管D3，并且在電阻器(R4)和開關(guān)元件(Ql)的第二端之間同樣連接有逆流防止所用的二極管D4。在該結(jié)構(gòu)中，除非正確地連接了具有可見光通信功能的控制板，否則如果沒有向開關(guān)元件(Q2)的柵極施加正電壓，則開關(guān)元件(Ql)和電阻器(Rx)沒有相連接。
[0047]在圖10的基本結(jié)構(gòu)中，阻抗元件(Rx)和開關(guān)元件(Ql)彼此并聯(lián)連接，并且Rx和Ql的并聯(lián)電路與光源11串聯(lián)連接。Rx、Ql和11的組合電路連接在電源電路3的兩個(gè)輸出端之間。具體地，電阻器(Rx)的兩端(第一端和第二端)分別連接至開關(guān)元件(Ql)的兩端(第一端和第二端)，并且電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第一端經(jīng)由光源11連接至電源電路3的第一端，而電阻器(Rx)和開關(guān)元件(Ql)的第二端連接至電源電路3的第二端(電流感測電阻器4的第二端)。在該基本結(jié)構(gòu)中，開關(guān)元件(Q2)與開關(guān)元件(Ql)串聯(lián)連接，并且Q2和Ql的串聯(lián)電路與電阻器(Rx)并聯(lián)連接。在圖10的示例中，由pMOSFET構(gòu)成的開關(guān)元件(Q2)連接在開關(guān)元件(Ql)的漏極和電阻器(Rx)的第一端之間。在該結(jié)構(gòu)中，除非向開關(guān)元件(Ql)的柵極施加正電壓并且向開關(guān)元件(Q2)的柵極施加負(fù)電壓，否則開關(guān)元件(Ql)沒有通電。
[0048]也就是說，在本實(shí)施例中，如果沒有正確地連接具有可見光通信功能的控制板，則開關(guān)元件(Ql)實(shí)質(zhì)無法工作，并且無法將通信信號疊加在照明光上。也就是說，在用戶將具有可見光通信功能的控制板添加至照明器具10的情況下，如果沒有發(fā)送通信信號，則可以認(rèn)為沒有正確地連接該控制板。
[0049]參考圖1IA和IlB來說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可見光通信系統(tǒng)。本實(shí)施例的可見光通信系統(tǒng)由前述實(shí)施例的任意照明器具10、以及被配置為接收從照明器具10所發(fā)送來的通信信號的接收機(jī)20構(gòu)成。如圖1lA所示，照明器具10嵌入天花板(C)，并且從光源11在向著地板(F)的方向上的預(yù)定范圍內(nèi)照射照明光(L)。
[0050]接收機(jī)20例如由如圖1lB所示的便攜終端構(gòu)成，并且包括用于接收從照明器具10所照射的照明光的由光電二極管等所構(gòu)成的光接收部21。例如，接收機(jī)20還包括:顯示部22，其由液晶顯示器等構(gòu)成；操作部23 ;以及信號處理電路(未示出)，用于基于照明光(L)的光強(qiáng)度來讀取通信信號。如果采用具有觸摸面板功能的顯示器作為顯示部22，則操作部23的功能可以在該顯示部22中實(shí)現(xiàn)。光接收部21可以是包括CMOS傳感器的照相機(jī)。也就是說，可以采用安裝有用于讀取通信信號的信號處理軟件的一般便攜電話作為接收機(jī)20。然而，接收機(jī)20不限于上述便攜終端。接收機(jī)20還可以是具有其它結(jié)構(gòu)的接收機(jī)。
[0051]在本實(shí)施例中，如圖1lA所示，如果用戶(U)使用接收機(jī)20，則可以在照明器具10的照明范圍內(nèi)接收疊加在來自照明器具10的照明光上的通信信號。該通信信號包括位置信息、圖像信息和語音信息等，并且用戶(U)可以通過經(jīng)由接收機(jī)20將通信信號中所包括的信息顯示在顯示部22上來獲得該信息。
[0052]此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例?？梢詫Ρ景l(fā)明應(yīng)用各種變形。例如，控制電源8可以配備有備用電源(未示出)，其中該備用電源由二次電池和用于利用AC/DC轉(zhuǎn)換器31的輸出對二次電池進(jìn)行充電的充電電路構(gòu)成。除電阻器(Rx)以外，還可以采用LED作為阻抗元件。如果利用例如從備用電源供給的電力使LED點(diǎn)亮，則可以使LED用作由于災(zāi)害等發(fā)生停電而導(dǎo)致商用電源AC被切斷的情況下的輔助光源。
[0053]盡管已經(jīng)參考特定優(yōu)選實(shí)施例說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在沒有背離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍、即權(quán)利要求書的情況下進(jìn)行多種修改和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種照明器具，其被配置為通過對包括發(fā)光元件的光源的光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制以將通信信號疊加在所述光源的照明光上，來進(jìn)行可見光通信，所述照明器具包括: 主電源，其被配置為基于調(diào)光信號來控制流經(jīng)所述光源的負(fù)載電流，以對所述光源進(jìn)行調(diào)光； 開關(guān)元件，其被配置為對從所述主電源向著所述光源所供給的輸出電流進(jìn)行調(diào)制； 阻抗元件，其與所述開關(guān)元件并聯(lián)連接； 通信電路，其被配置為控制所述開關(guān)元件的接通和斷開，以將調(diào)制信號疊加在從所述光源出射的照明光上；以及 控制電源，其被配置為向所述通信電路供給電力， 其中，所述控制電源的兩個(gè)輸入端中的一端連接至所述阻抗元件的一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明器具，其中，所述控制電源的兩個(gè)輸入端連接至所述阻抗元件的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明器具，其中，所述控制電源的兩個(gè)輸入端連接至所述光源的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明器具，其中，所述控制電源的兩個(gè)輸入端連接至所述主電源的兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明器具，其中，還包括切換開關(guān)電路，所述切換開關(guān)電路被配置為進(jìn)行以下操作: 從所述阻抗元件的兩端、所述光源的兩端、以及所述主電源部的兩端中選擇電壓最接近所述通信電路的電源電壓的兩端；以及 使所選擇的兩端連接至所述控制電源的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的照明器具，其中， 所述開關(guān)元件是由MOSFET構(gòu)成的第一開關(guān)元件，以及 在所述第一開關(guān)元件和所述阻抗元件之間設(shè)置有與所述第一開關(guān)元件不同的第二開關(guān)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明器具，其中，所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件各自包括N溝道型MOSFET。
8.一種可見光通信系統(tǒng)，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的照明器具；以及 接收機(jī)，其被配置為接收從所述照明器具所發(fā)送來的通信信號。
【文檔編號】H04B10/116GK103988583SQ201280057200
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月22日
【發(fā)明者】木戶正二郎, 鹽濱英二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社