JP5078581B2

JP5078581B2 - 通信機能を有する照明器具

Info

Publication number: JP5078581B2
Application number: JP2007317239A
Authority: JP
Inventors: 信夫青柳
Original assignee: 株式会社中川研究所
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: JP2009141766A

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した照明や蛍光管を利用した照明等の種々の照明光源に、電力線通信（ＰＬＣ）の中継器であるＰＬＣアダプタや無線発信機能を有する無線ルータ等を装着一体化した通信機能を有する照明器具に関する。

近年、ＩＴ技術の急速な進展と共に、ＩＴ技術の中核をなす通信技術も急速に進展している。その通信技術は多岐にわたるが、通信手段の大きな態様は有線と無線とに分けることができる。また、送信線路も多岐にわたるが、有線では光ファイバを駆使するもの、従来の電話線を駆使するものに大別される。

そして、最近の技術として、例えば非特許文献１に開示されているように、従来の電力線に信号を載せて送受信するＰＬＣシステムなる技術が台頭してきている。これらにはそれぞれ規格の差はあるが、世界の流れになっている。また、日本においては電波法上の問題もあり、世界の中で技術的にやや遅れているのが実状であるが、今後急速に進展していくものと考えられる。

周知の通り電力線は、各家庭や職場の各部屋にまで敷設されていることから、この電線路を使用することは極めて有用であるが、この場合、電線路から電力と信号とを分別して取り出す必要がある。この機能を果たす機器が特許文献１に開示されているＰＬＣアダプタであり、電力線通信の必須の中継器である。

例えば、従来のＰＬＣアダプタの配線としては、図８に示すように、屋外の配電盤１から電力線２が壁面３を貫通して屋内の各部屋に敷設される。部屋Ａにおいては当該電力線２にＰＬＣアダプタ親機４がプラグ等によって接続され、部屋Ｂ、ＣにおいてはＰＬＣアダプタ子機７がプラグあるいはコンセントを介して接続される。ＰＬＣアダプタ親機４は、電力線２から電力５と信号６とを分別して取り分けると共に、コンピュータの如き情報端末からの信号を他の情報端末に送信する能力を備えている。また、ＰＬＣアダプタ子機７は、電力と共にＰＬＣアダプタ親機４からの信号を取り分ける。このＰＬＣアダプタ親機４一台に対して、ＰＬＣアダプタ子機７の多数台が並列に連結使用される。また、両ＰＬＣアダプタ４、７からは電力線５によって照明器具や冷蔵庫等の所望の家電機器に電力のみを送る。
特許第３８２７０８２号公報小峯敏彦、田中裕一、中川正雄、「白色ＬＥＤ照明信号伝送と電力線信号伝送の融合システム」、電子情報通信学会技術研究報告、社団法人電子情報通信学会、２００２年３月１２日、Ｖｏｌ．１０１、Ｎｏ．７２６、ｐｐ．９９−１０４

しかしながら、従来においては、使用者側にとってみれば、既に普及しているコンピュータ用無線ランを構築するための変調機器であるモデムや無線送信するための無線ルータ、さらにはＴＶ用の無線機器装置等とが互いに同居しなければならず、それらの配線等の構成は極めて複雑化することになる。しかも、電波の干渉等、各種の障害を生じるおそれがある。

一方、照明技術においても、二酸化炭素の削減や省エネルギーの時代の要請を受けて、発光ダイオード（ＬＥＤ）による照明が急速に進展しているが、これらのエレクトロニクス技術は、相互に異分野であるため、現状では統一性を欠いた状況で進展している。そして、この現状の混乱は、従来のＰＬＣアダプタ使用の図８に示す配線例示にも見ることができる。

そこで、本発明は、叙上のような従来存した諸事情に鑑み案出されたもので、各種電子機器間の接続を単純化可能にすることで配線の複雑化と混乱性を無くすことができ、且つ電波の干渉等の各種の障害を低減することができ、さらに、既設の照明設備に対して照明光源を交換するだけで通信機能を保有することが可能となり、これによって照明の機能性を向上させ、資源の節約、有効活用という時代の要請に大きく貢献することができる通信機能を有する照明器具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明にあっては、照明光源の電極間に電力線通信用の中継器であるＰＬＣアダプタを一体装着し、照明光源との一体部位で電力と信号を取り分けるものとした通信機能を有する照明器具であって、前記ＰＬＣアダプタは、照明光源の電極間に設けた並列回路上の電力線に接続され、前記並列回路に有する電力線と信号線とに、それぞれ別途のスイッチング機能を備え、照明光源の点灯時・消灯時に関係なく通信を可能としたことを特徴とする。

照明光源としては、発光ダイオード照明管、蛍光管、電球のいずれかを選択することができる。

発光ダイオード照明管、蛍光管のいずれかによる照明光源を電力源に接続するホルダ部に電力線通信用の中継器であるＰＬＣアダプタを一体装着し、該ホルダ部に取り付けられた照明光源との一体部位で電力と信号を取り分けるものとすることができる。

電球を電力源に接続するソケット部に電力線通信用の中継器であるＰＬＣアダプタを一体装着し、該ソケット部に取り付けられた照明光源との一体部位で電力と信号を取り分けるものとすることができる。

前記ＰＬＣアダプタは、無線送信機能を有する無線ルータと組み合わせて、照明光源の位置から各種通信用端末機器に向けて受発信可能とすることができる。

前記ＰＬＣアダプタは、変調回路とアンテナを介して照明光源の位置から各種通信用端末機器に向けて受発信可能とすることができる。

前記ＰＬＣアダプタは、照明光源と相似する形状の装着部に付設もしくは内設され、該装着部を、ホルダ部もしくはソケット部に支架される既存の照明光源の電極間に着脱可能に装着されるものとすることができる。

前記装着部は、照明光源の電極に挿入装着されるよう絶縁体による電極カバーによって形成され、該電極カバー表面には、導電体をコーテイングすることで照明光源の電流路に対して並列回路を構成し、当該装着部に設けられたＰＬＣアダプタに電力を誘導し、その内部で取り分けた電流のみを照明光源に再度送り込むものとすることができる。

前記装着部には、ＰＬＣアダプタおよび無線ルータを備えたフレキシブル基板を、照明光源の形状に相似させるようにして組み込むことができる。

以上のように構成された本発明に係る通信機能を有する照明器具にあって、照明光源と相似する形状の装着部は、ホルダ部もしくはソケット部に支架される既存の照明光源の電極間に装着されることで、当該照明光源に対し、電力線通信用の中継器であるＰＬＣアダプタ、さらには無線ルータを一体化させる。このとき、照明光源が例えば直管状の発光ダイオード照明管、蛍光管であれば、装着部は、これら管端末にある電極部のホルダ部への挿入の障害にならない部位に取り付けられる。

また、照明光源へのＡＣ電力は、先ず第１にＰＬＣアダプタに入力されるように回路設計され、ＰＬＣアダプタはＡＣ電力から電力と信号とを分別して取り分け、電力は照明光源に流れ、信号はＰＬＣアダプタと一体化した無線ルータへ流れる。このとき、無線ルータは信号に必要な周波数変調を行い、内蔵または外接されたアンテナによって所望の無線端末機器に発信する。

本発明によれば、各種電子機器間の接続を単純化可能にすることで配線の複雑化と混乱性を無くすことができ、且つ電波の干渉等の各種の障害を低減することができ、さらに、既設の照明設備に対して照明光源を交換するだけで通信機能を保有することが可能となり、これによって照明の機能性を向上させ、資源の節約、有効活用という時代の要請に大きく貢献することができる。

すなわち、本発明では、ＰＬＣアダプタは、照明光源の電極間に設けた並列回路上の電力線に接続され、前記並列回路に有する電力線と信号線とに、それぞれ別途のスイッチング機能を備え、照明光源の点灯時・消灯時に関係なく通信を可能としている。こうして電力線通信のための中継機器であるＰＬＣアダプタを、主として天井や壁面に支架される照明光源と一体化することで、机上や床等の平面に無線中継機器を設置する場合の配線の複雑化と電波の干渉障害とを同時に解消することができる。また、照明光源は戸外に設置されることが多く、且つ照明光源自体が通信機能を有していることから、照明のあるところに幅広く通信することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明に係る通信機能を有する照明器具を実施するための最良の一形態を詳細に説明する。
本発明に係る通信機能を有する照明器具は、図１（ａ）に示すように、例えば蛍光管等の直管型の照明光源１１の管端末にあるコネクタピン形状の一対の電極１８に装着可能となるよう当該照明光源１１と相似円筒形に形成された装着部１２によって形成されている。この電極１８は電力源に接続した不図示のホルダ部に支架される。

この装着部１２の一側面には入力部１４が設けられ、照明光源１１はこれに装着した装着部１２を介して入力部１４に連結される。また、この装着部１２には、電力線通信用の中継器であるＰＬＣアダプタ１６と無線送信機能を有する無線ルータ１５が組み込まれている。そして、前記ＰＬＣアダプタ１６は、無線ルータ１５と組み合わされることで、照明光源１１の位置から各種通信用端末機器に向けて受発信可能となるようにしている。

具体的に説明すると、例えば、装着部１２は、図１（ｂ）に示すように、円筒１３の周面一部を延長して端部に平面部を形成し、この平面部に、共に立方形に形成されたＰＬＣアダプタ１６と無線ルータ１５が付設されることで形成される。

あるいは、他の構成による装着部１２として、図１（ｃ）に示すように、共に半円形となったＰＬＣアダプタ１６と無線ルータ１５が、円筒１３の周囲を左右で挟み込んで巻かれるように付設されることで形成される。

尚、これらＰＬＣアダプタ１６と無線ルータ１５の取付位置は本発明のほんの一例に過ぎず、照明光源と相似する形状の装着部１２となっていれば、当該装着部１２の側面に付設されていたり、あるいは内設されていても良い。

前記ＰＬＣアダプタ１６は、照明光源１１のコネクタピン状の一対の電極１８に設けた並列回路基板上の電力線に接続され、その電力は装着部１２の入力部１４から照明光源１１には直接入力せずにＰＬＣアダプタ１６に入力する回路構成となっている。そして、このＰＬＣアダプタ１６によって電力と信号に取り分けられ、電力は照明光源１１に入り、信号は無線ルータ１５に入るようにしてある。本実施形態では、このような回路構成において、前記した並列回路に有する電力線と信号線とに、それぞれ別途のスイッチング機能を付与し、これによって照明光源１１の点灯時・消灯時に関係なく通信が可能となるように構成してある。

図２は、既存の蛍光管等の直管型の照明光源１１の一般的構成を示すもので、この基本構成を変更すること無しに、本発明に係る通信機能を有する照明器具としての前記装着部１２により、ＰＬＣアダプタ１６と無線ルータ１５を備えた中継機器が装着される。

すなわち、照明光源１１としての蛍光管の端部には、コネクタピン形状の一対の電極１８が管ホルダ１９を介して取り付けられ、該両電極１８同士は、当該蛍光管内に封入配置されたフィラメント２０によって導通されている。

そして、前記照明光源１１と中継機器とを一体化するためには、図３に示すように、当該中継機器を備えた筐体状の装着部１２を、酸化アルミニウム等のセラミックス高耐熱材を用いて照明光源１１の管形状と同心円形となるように構成し、且つ１ミリ程度の薄さとなるように例えばＭＩＧ等の技術を採用して成型する。また、この装着部１２の円筒壁面には三次元成型技術等により回路を構成し所望の方向へ電流を誘導するように構成される。

さらに、前記装着部１２の円筒壁面外側には、電極１８を挿入するための鞘状となった一対の電極カバー２１を突設し、電極１８に電流が直接流れるのを阻止している。そして、ＰＬＣアダプタ１６へと入力電流２２を誘導するようにするために、電極カバー２１を、例えばポリイミド等の耐熱高電導抵抗を有する合成樹脂により成型し、さらにその表面には無電解メッキ等により例えばニッケル等の導電性金属をコーティングしてある。この電極カバー２１の直径は、精密加工により電極１８が挿入される孔内径に適応できる大きさにする。

こうして、照明光源１１の電流路に対して並列回路を構成し、当該装着部１２に設けられたＰＬＣアダプタ１６に電力を誘導し、その内部で取り分けた電流のみを出力電流２３として照明光源１１に再度送り込むものとする。

一方、信号は、ＰＬＣアダプタ１６に隣接する無線ルータ１５へと流れて、装着部１２に外設または内設した変調回路１７とアンテナ２４を介して照明光源１１の位置から各種通信用端末機器に向けて受発信可能としてある。

次に、以上のように構成された本発明通信機能を有する照明器具の最良の形態についての組立、使用、動作の一例について詳細に説明する。
先ず、装着部１２を既存の照明光源１１の電極１８に装着する。このとき、この装着部１２の鞘状に形成された一対の電極カバー２１内に各電極１８が挿入される。そして、照明光源１１はこの装着部１２を介して、電力源に接続した不図示のホルダ部に支架される。

この状態で、ＰＬＣアダプタ１６は、照明光源１１の電極１８に設けた並列回路基板上の電力線に接続され、その電力は装着部１２の入力部１４から照明光源１１には直接入力せずにＰＬＣアダプタ１６に誘導入力される。そして、このＰＬＣアダプタ１６によって電力と信号に取り分けられ、電力は照明光源１１に入る。一方、信号は、ＰＬＣアダプタ１６に隣接する無線ルータ１５へと流れて、変調回路１７とアンテナ２４を介して照明光源１１の位置から各種通信用端末機器に向けて受発信可能となる。

図４は、本発明に係る通信機能を有する照明器具を、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明管または蛍光管の可視光を利用した通信に適用した場合の例である。すなわち、照明光源１１の端部には、コネクタピン形状の一対の電極１８が管ホルダ１９を介して取り付けられ、該両電極１８同士は、当該蛍光管内に封入配置されたフィラメント２０によって導通されている。一方、装着部１２には、円筒形ＰＬＣアダプタ１６、変調回路１７、光スイッチング２５、出力コントロール部２６それぞれが周知の技術で構成されている。

本例において、電極１８に入力した電流は、装着部１２を介して円筒形のＰＬＣアダプタ１６へ誘導され、そこで取り分けられた信号は変調回路１７へ転送され、必要な変調が行われてから光スイッチング２５へ入力されて、パルス発信等の可視光に必要な変換が行われる。その後、出力コントロール部２６に入力され、ＰＬＣアダプタ１６を経由した電流と重畳され、電圧変化ないしはＯＮ／ＯＦＦによる可視光信号として光と共に発信される。

また、照明光源１１とこの装着部１２のＰＬＣアダプタ１６とを一体化する際に、その照明光源１１が、例えば、特許第３８２７０８２号の「放送システムおよび電球、照明装置」に開示された構成となるようにしても良い。これは照明光源１１としての半導体発光光源に電力を供給するための電力線に複数の情報を変調し多重化して電力波形と重畳させて送出する情報変調手段と、電力線上の変調された複数の情報から光で送信する１ないし複数の情報を選択する選択手段と、選択された情報の信号を前記半導体発光光源に印加する電圧に重畳させる重畳手段とを有し、前記半導体発光光源の光量の変化あるいは点滅によって前記選択手段で選択した情報を光で送信するものである。

具体的には、これは複数の情報を周波数分割により多重化して電力線に送出し、それぞれ周波数帯域の異なる複数のバンドパスフィルタを設けておいて、その１つを選択して情報を分離するように構成する。あるいは、複数の情報を時分割により多重化するとともに分割された情報にタグ情報を付加して電力線に送出し、タグ情報により情報を識別して情報を選択するように構成する。そして、重畳部により、ＡＣ／ＤＣ変換された電力波形に、バンドパスフィルタで抽出した情報の信号を重畳させる。これによってＬＥＤ群に印加する電圧を情報の信号によって変化させることができ、ＬＥＤ群の光量あるいは点滅を制御する。例えばＬＥＤ群を点滅させる場合には、ＡＣ／ＤＣ変換による電力をバンドパスフィルタからの信号によってＯＮ／ＯＦＦ制御するように構成する。

図５は、本発明に係る通信機能を有する照明器具を発光ダイオード（ＬＥＤ）照明管に取り付ける場合の構成の一例を示すものである。すなわち、装着部１２を、照明光源１１の端部に電極１８を保持するための前記管ホルダ１９に装着される円筒１３と、該円筒１３の周囲に環状の基板挿入部２９を形成するよう当該円筒１３よりも大経となった筒状の基板用筐体２７とによって形成し、該基板挿入部２９内には、必要とするマイクロチップ類やコンデンサー等の電子部品が搭載されているフレキシブル基板２８が挿入されている。この円筒１３および基板用筐体２７からなる装着部１２自体は管ホルダ１９によって照明光源１１と一体化して支架される。

図６は、基板用筐体２７の詳細を示すもので、断面が半円筒形となっており、例えば酸化アルミニウム等のセラミックス材料を使用してＭＩＧ等の精密成型によって加工形成される。内面に形成される回路パターン３０は、先ず、必要な仕様に応じてパターンを描き、触媒を曲面印刷した後、コーティングする。ＭＩＧや触媒コーティング等はいずれも周知既往の技術である。尚、３１は必要な基板や部材と接続するためのスルーホールである。

図７は、本発明に係る通信機能を有する照明器具を電球に応用した場合の構成の一例を示すものである。すなわち、電力線によって吊り下げられたソケット部３４上側に、当該ソケット部３４と同径となった電球用円筒型ＰＬＣアダプタ３５が一体的に付設されている。このソケット部３４に電球３２の電球電極３３がねじ込み装着されることで、電力線通信の中継器である電球用円筒型ＰＬＣアダプタ３５と照明光源１１である電球３２とが一体化される。尚、本例における回路構成は、直管型の照明光源１１の場合と変わらない。

また、電球用円筒型ＰＬＣアダプタ３５には、カード信号入力回路３８を介して、信号発信用スイッチ付きのカード挿入部３６が吊架状に設けられており、記録媒体もしくはメモリーとしての各種のカード３７やディスク等をカード挿入部３６に挿入し、信号発信用スイッチの切換により信号を発信させるものとしてある。尚、本例における回路構成は周知既往の技術である。

本発明を実施するための最良の形態における通信機能を有する照明器具を構成する装着部の一例を示すもので、（ａ）は照明光源に組み付ける状態の斜視図、（ｂ）は装着部の一例を示す正面図、（ｃ）は装着部の他例を示す正面図である。既存の照明光源である蛍光管の構成を示す断面図である。同じく既存の照明光源に装着部を取り付けた状態の概略構成を示した断面図である。通信機能を有する照明器具を、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明管または蛍光管の可視光を利用した通信に適用した場合の一例を示す斜視図である。同じく通信機能を有する照明器具を発光ダイオード（ＬＥＤ）照明管に取り付ける場合の構成の一例を示す斜視図である。同じく基板用筐体の詳細を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。通信機能を有する照明器具を電球に応用した場合の構成の一例を示す概略説明図である。従来例におけるＰＬＣアダプタの配線例を示す構成図である。

１１照明光源
１２装着部
１３円筒
１４入力部
１５無線ルータ
１６ＰＬＣアダプタ
１７変調回路
１８電極
１９管ホルダ
２０フィラメント
２１電極カバー
２２入力電流
２３出力電流
２４アンテナ
２５光スイッチング
２６出力コントロール部
２７基板用筐体
２８フレキシブル基板
２９基板挿入部
３０回路パターン
３１スルーホール
３２電球
３３電球電極
３４ソケット部
３５電球用円筒型ＰＬＣアダプタ
３６カード挿入部
３７カード
３８カード信号入力回路

Claims

照明光源の電極間に電力線通信用の中継器であるＰＬＣアダプタを一体装着し、照明光源との一体部位で電力と信号を取り分けるものとした通信機能を有する照明器具であって、前記ＰＬＣアダプタは、照明光源の電極間に設けた並列回路上の電力線に接続され、前記並列回路に有する電力線と信号線とに、それぞれ別途のスイッチング機能を備え、照明光源の点灯時・消灯時に関係なく通信を可能としたことを特徴とする通信機能を有する照明器具。
照明光源は、発光ダイオード照明管、蛍光管、電球のいずれかである請求項１記載の通信機能を有する照明器具。
発光ダイオード照明管、蛍光管のいずれかによる照明光源を電力源に接続するホルダ部に電力線通信用の中継器であるＰＬＣアダプタを一体装着し、該ホルダ部に取り付けられた照明光源との一体部位で電力と信号を取り分けるものとした請求項１記載の通信機能を有する照明器具。
電球を電力源に接続するソケット部に電力線通信用の中継器であるＰＬＣアダプタを一体装着し、該ソケット部に取り付けられた照明光源との一体部位で電力と信号を取り分けるものとした請求項１記載の通信機能を有する照明器具。
前記ＰＬＣアダプタは、無線送信機能を有する無線ルータと組み合わせて、照明光源の位置から各種通信用端末機器に向けて受発信可能とした請求項１乃至４のいずれかに記載の通信機能を有する照明器具。
前記ＰＬＣアダプタは、変調回路とアンテナを介して照明光源の位置から各種通信用端末機器に向けて受発信可能とした請求項１乃至４のいずれかに記載の通信機能を有する照明器具。
前記ＰＬＣアダプタは、照明光源と相似する形状の装着部に付設もしくは内設され、該装着部を、ホルダ部もしくはソケット部に支架される既存の照明光源の電極間に着脱可能に装着されるものとした請求項１乃至６のいずれかに記載の通信機能を有する照明器具。
前記装着部は、照明光源の電極に挿入装着されるよう絶縁体による電極カバーによって形成され、該電極カバー表面には、導電体をコーテイングすることで照明光源の電流路に対して並列回路を構成し、当該装着部に設けられたＰＬＣアダプタに電力を誘導し、その内部で取り分けた電流のみを照明光源に再度送り込むものとした請求項７記載の通信機能を有する照明器具。
前記装着部には、ＰＬＣアダプタおよび無線ルータを備えたフレキシブル基板を、照明光源の形状に相似させるようにして組み込まれている請求項７または８に記載の通信機能を有する照明器具。