本发明涉及点灯装置、照明器具以及招牌，尤其涉及将由可见光通信信号调制的电流供给到发光元件的点灯装置。
背景技术：
专利文献1公开了一种采用恒定电流电路的点灯装置以及照明器具。另外，探讨了应对可见光通信的点灯装置以及照明器具。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1日本特开2016-100164号公报
在这种点灯装置以及照明器具中，为了对应可见光通信，从而希望能够抑制电路的增加。
技术实现要素：
于是，本发明的目的在于提供一种能够抑制电路的增加的点灯装置、照明器具或招牌。
本发明的一个形态所涉及的点灯装置将由可见光通信信号调制的电流供给到发光元件，所述点灯装置具备：直流电源电路，将直流的第一电压供给到所述发光元件；以及电流控制电路，具备与所述发光元件串联连接的电流控制元件，根据所述可见光通信信号，将所述电流控制元件在阻抗互不相同的第一状态与第二状态之间进行切换，通过对所述电流控制元件进行控制，从而将所述电流控制元件为第一状态的时间区间中流入到所述发光元件的电流，调整为与恒定电流指令信号对应的恒定电流值。
本发明能够提供一种能够抑制电路的增加的点灯装置、照明器具或招牌。
附图说明
图1示出了实施方式1所涉及的照明器具的构成例。
图2示出了实施方式1所涉及的点灯装置的构成。
图3是示出实施方式1所涉及的照明器具的工作的时间图。
图4示出了实施方式1所涉及的可见光通信信号的调制方式的一个例子。
图5示出了实施方式1所涉及的信号生成电路的构成例。
图6示出了实施方式1所涉及的直流电源电路的构成例。
图7是示出实施方式1所涉及的照明器具的工作的时间图。
图8示出了实施方式1所涉及的直流电源电路的变形例的构成。
图9示出了实施方式2所涉及的点灯装置的构成。
图10是示出实施方式3所涉及的照明器具的外观的模式图。
图11是示出实施方式3所涉及的照明器具的外观的模式图。
图12是示出实施方式3所涉及的招牌的外观的模式图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下将要说明的实施方式均为示出本发明的一个优选的例子。因此，以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态等均为一个例子，其主旨并非是对本发明进行限定。因此，对于以下的实施方式的构成要素中示出本发明的最上位概念的技术方案中所没有记载的构成要素作为任意的构成要素来说明。
另外，各个图为模式图，并非严谨的图示。并且，对于各个图中实质上相同的构成赋予相同的符号，并省略或简化重复的说明。
(实施方式1)
[照明器具的构成]
首先，对本实施方式所涉及的照明器具100的构成进行说明。图1示出了本实施方式所涉及的照明器具100的构成。如图1所示，照明器具100具备点灯装置101以及发光元件102。
发光元件102是固体发光元件，例如是led(lightemittingdiode：发光二极管)。另外，在图1中虽然在端子t1与端子t2之间仅连接了一个发光元件102，也可以串联或并联多个发光元件102。
点灯装置101将由可见光通信信号调制的电流供给到发光元件102。该点灯装置101具备：直流电源电路111、电流控制电路112、以及信号生成电路113。
直流电源电路111将大致固定的直流的电压v1(第一电压)或电流供给到发光元件102。例如，直流电源电路111是将从商用电源供给的交流电转换为直流电，并利用得到的直流电，输出一定电压的电路，例如包括ac/dc变换器以及dc/dc变换器。
电流控制电路112将在发光元件102流动的电流id调整为固定值。信号生成电路113生成控制信号vs，将生成的控制信号vs供给到电流控制电路112。
[点灯装置的构成以及工作]
图2示出了点灯装置101的构成例。电流控制电路112将流入到发光元件102的电流id，控制成与控制信号vs的电压值对应的一定的电流值。该电流控制电路112具备：电流控制元件q1、放大器u1、电阻rs以及r1、电容器c1以及c2。
电流控制元件q1例如是mos晶体管等开关，经由端子t2与发光元件102串联连接。并且，电流控制元件q1用于对在发光元件102流动的电流id进行调整。该电流控制元件q1在饱和区域进行工作，按照栅极电压vgs来控制电流id。
另外，电流id是流入到发光元件102、电流控制元件q1以及电阻rs的电流，也是直流电源电路111的输出电流。
电阻rs是用于对在发光元件102以及电流控制元件q1流动的电流id进行检测的电流检测元件，与电流控制元件q1串联连接。
放大器u1例如是运算放大器(误差放大器)，对由电阻rs检测的电流信号v3与控制信号vs的差进行放大。具体而言，放大器u1的反转输入端子经由电阻r1，被连接到电阻rs与电流控制元件q1的连接点。在放大器u1的非反转输入端子被供给控制信号vs。放大器u1的输出端子与作为电流控制元件q1的控制端子的栅极端子连接。据此，按照放大器u1的输出信号，对在电流控制元件q1流动的电流进行调整。
图3示出了控制信号vs和电流id。控制信号vs以基于可见光通信信号的定时，被切换为高电平和低电平，并且该控制信号vs具有与恒定电流指令信号对应的高电平的电压值vsh。在此，恒定电流指令信号是与流入到发光元件102的恒定电流的值对应的信号，换而言之，是与由电流控制元件q1调整的恒定电流值对应的信号。即，控制信号vs是在恒定电流指令信号上重叠了可见光通信信号的信号。
在此，通过电流id被负反馈，从而电压vgs被控制，以使放大器u1的非反转输入端子的电压、与反转输入端子的电压相等。即，以vs＝id×rs成立的方式而被控制，电流id成为id＝vs/rs。并且，由于在控制信号vs重叠了可见光通信信号，因此如图3所示，电流id也与控制信号vs同样被调制。据此，从发光元件102照射的光中被重叠可见光通信信号。
这样，电流控制电路112按照控制信号vs，对电流控制元件q1进行控制。具体而言，电流控制电路112基于可见光通信信号vc，使电流控制元件q1导通以及断开，通过对电流控制元件q1进行控制，从而在电流控制元件q1为导通的时间区间，将流入到发光元件102的电流id调整为与恒定电流指令信号vsh对应的恒定电流值idh。
例如，在图3中示出了控制信号vs的低电平的电压值vsl为零、此时的电流值idl为零的例子。另外，电压值vsl以及电流值idl也可以不是零。即也可以是，电流控制电路112根据可见光通信信号vc，将电流控制元件q1在阻抗彼此不同的第一状态与第二状态之间切换，通过对电流控制元件q1进行控制，从而，在电流控制元件q1的第一状态的时间区间，将流入到发光元件102的电流id调整为与恒定电流指令信号vsh对应的恒定电流值idh。在此，第一状态是，与第二状态相比，阻抗低且流入电流多的状态。
并且，电阻r1、电容器c1以及c2是为了防止放大器u1的振荡，使反馈环路的稳定性提高的相位补偿构件。因此，也可以取代这些元件，而使用对电阻以及电容器等阻抗元件进行串并联等组合的电路。并且也可以是，电阻r1、电容器c1以及c2的至少一个不包含在电流控制电路112。
这样，在本实施方式所涉及的点灯装置101，采用为了进行恒定电流控制的电流控制元件q1，进行为了使可见光通信信号重叠的开关控制。换而言之，用于恒定电流控制的电流控制元件q1被流用到可见光通信信号的重叠中。据此，与重新添加用于可见光通信信号的重叠的开关元件等情况相比，能够抑制电路的增加。
并且，在本实施方式中，以电流id的平均电流值保持一定的方式来生成可见光通信信号。具体而言，为了抑制因位串的变化导致的光输出的变化，在可见光通信信号中采用n(2以上的整数)值的脉冲位置调制(ppm：pulsepositionmodulation)。例如，在4ppm中，以一定时间长的1码元来表现2比特(参照图4)。据此，由于一定时间长内的高区间与低区间的比成为固定，因此，输出电流的平均值不受信号的影响而成为固定。
[信号生成电路的构成]
图5示出了信号生成电路113的一个例子。图5所示的信号生成电路113基于调光信号，对控制信号vs的高电平的电压值vsh进行变更。该信号生成电路113具备：调光控制电路121、可见光通信信号生成电路122、晶体管q2、可变电压源e1、电阻r2、r3以及r4。
调光控制电路121通过按照调光信号，对可变电压源e1进行控制，来调整电压vsh。在此，调光信号是以往的照明器具所使用的用于进行调光控制的信号，例如是pwm信号、dali(digitaladdressablelightinginterface：数字可寻址照明接口)的信号、或位相控制用的信号等。
可见光通信信号生成电路122生成可见光通信信号vc。
在可见光通信信号vc为高电平的情况下，晶体管q2成为截止状态，从而成为vs＝vsh。另外，在可见光通信信号vc为低电平的情况下，晶体管q2成为导通状态，从而成为vs＝0(gnd)。
并且，如以上所述，id＝vs/rs的关系成立。因此，按照调光信号，vsh变化，据此，能够使电流id变化。即，能够实现与调光信号对应的亮度的控制。
另外，在此虽然说明了进行与调光信号对应的调光控制的例子，不过也可以不进行调光控制。即，恒定电流指令信号以及电压vsh也可以是固定值。
并且，也可以在点灯装置101设置用于对是否进行调光进行设定的信号线。在该信号线被连接在电源线这一条线的情况下，生成调光信号，并进行阶段性地调光。并且，在信号线没有连接在电源线这一条线地情况下，不进行调光，而是一直以最大地亮度来进行点灯。另外，信号线的连接的有无与被选择的模式的关系也可以是相反的。
[直流电源电路的构成]
图6示出了在直流电源电路111中采用回归电路的情况的构成例。如图6所示，直流电源电路111具备：ac/dc变换器131、反馈电路132、光耦合器133、以及ac/dc变换器控制电路134。并且，直流电源电路111经由壁开关等开关104，与商用电源103连接。
ac/dc变换器131将从商用电源103供给的交流电转换为直流电。
ac/dc变换器控制电路134以使电压v2保持固定的方式，对ac/dc变换器131的一次侧的开关元件进行控制。另外，在此的固定是指，使每个规定期间中的平均电流保持固定，与上述的由电流控制电路112进行的恒定电流控制的时间常数不同。
反馈电路132是为了使直流电源电路111的输出电压v1大致保持固定，而将二次侧的电压v2反馈到ac/dc变换器控制电路134的电路。反馈电路132经由光耦合器133，将与电压v2对应的信号输送到ac/dc变换器控制电路134。
通过上述构成，直流电源电路111输出电压v1(第一电压)，以使发光元件102与电流控制元件q1的连接点的电压v2(第二电压)成为固定值。据此，既能够应对大负载的顺方向电压，又能够将电流控制元件q1的损失抑制到最小限。在此，由于负载电压(顺方向电压)为固定，若电压v2也固定，则电压v1固定。
尤其是在采用25w以上的输入电力的情况下，希望通过进行功率因数改善(pfc)控制，来应对高次谐波电流限制。例如，能够在与100v～242v等广范围输入电压对应的ac/dc变换器的设计中采用上述的电路。
[工作波形]
图7示出了各个信号的工作波形。电压v1包括具有商用电源103的交流信号的两倍的频率成分的脉动电压。并且，电压v2中也含有同样的脉动电压。在此，由于该脉动电压被作为mos晶体管的电流控制元件q1的漏极电压吸收，因此，能够抑制在电流id含有脉动电流。据此，能够抑制光的闪烁以及视频闪烁。并且，通过以充分高的频率(例如1khz以上)来调制可见光通信信号，因此，人的眼睛不容易感到光的闪烁。
另外，为了如以上这样对脉动电压进行吸收，则需要电流控制元件q1为导通时的电压v2比电压v1以及v2的脉动电压的振幅δv大。即，直流电源电路111以电压v2成为比电压v1中包含的脉动电压的振幅δv大的方式输出电压v1。
[直流电源电路的变形例]
另外，直流电源电路111的构成并非受以上所限。并且，在直流电源电路111中也可以不使用开关变换器。例如图8的直流电源电路111a所示，也可以采用对全波整流电路与电容器构成的平滑电路进行组合了的电路。在图8所示的电路中，由于能够减少部件数量，因此能够实现低成本化。
并且，通过采用具有比含有平滑电容器cs的脉动电压的电压低的顺方向电压的发光元件102，从而能够使电流id中不含有脉动振幅。据此，能够抑制光的闪烁以及视频的闪烁。
并且，电路的主要损失是，因电压v1与顺方向电压vf的差发生的恒定电流电路的损失。因此，通过采用具有离电压v1近的顺方向电压vf的发光元件102，从而能够减少损失。
(实施方式2)
在本实施方式中，对上述的实施方式1所涉及的点灯装置101的变形例进行说明。图9示出了本实施方式所涉及的点灯装置101a的构成。另外，以下主要对与实施方式1的不同之处进行说明。
图9所示的点灯装置101a的电流控制电路112a的构成与电流控制电路112不同。电流控制电路112a进一步具备电阻r5、r6、r7、以及晶体管q3。
并且，在电流控制电路112a被供给由可见光通信信号生成电路122生成的可见光通信信号vc，以取代控制信号vs。
电阻r5以及r6通过电阻分圧，来生成恒定电流指令信号vref。在此，恒定电流指令信号vref相当于实施方式1中的电压vsh，是与流入到发光元件102的恒定电流的值对应的信号。
放大器u1对信号v4与恒定电流指令信号vref的差进行放大，该信号v4是在由电阻rs检测的电流信号v3上重叠了可见光通信信号vc的信号。具体而言，在晶体管q3的基极端子，经由电阻r7被供给可见光通信信号vc。并且，晶体管q3的集极端子与放大器u1的反转输入端子连接。并且，在放大器u1的非反转输入端子被供给恒定电流指令信号vref。
通过此构成，在可见光通信信号vc为高电平的情况下，晶体管q3成为截止状态。据此，电流信号v3被原样的输入到放大器u1的反转输入端子。据此，能够进行与恒定电流指令信号vref对应的恒定电流控制。
另外，在可见光通信信号vc为低电平的情况下，由于晶体管q3成为导通状态，因此放大器u1的反转输入端子被固定为比恒定电流指令信号vref高的高电平的电压。据此，放大器u1的输出信号被固定为低电平，晶体管q3成为截止状态。
即，即使在本构成中，也能够实现与实施方式1同样的工作以及效果。并且，在恒定电流指令信号vref中也可以利用精度或稳定性高的基准电压电路。据此，能够抑制输出电流的不均匀或实现稳定性的提高。
并且，在图9虽然示出了恒定电流指令信号vref为固定值的例子，不过也可以是如实施方式1的说明所示，按照调光信号来变更恒定电流指令信号vref。
(实施方式3)
在本实施方式中，对具备在实施方式1或实施方式2说明的点灯装置101或101a的照明器具100以及招牌150进行说明。
[照明器具的一个例子]
图10是在上述的实施方式中说明的照明器具100的外观图。图10示出了将照明器具100适用于筒灯的例子。该照明器具100具备：电路盒11、灯体12以及布线13。
在电路盒11中存放上述的点灯装置101，在灯体12安装led(发光元件102)。并且，布线13是对电路盒11与灯体12进行电连接的布线。
另外，照明器具100也可以适用于图11所示的射灯等其他的照明器具。
[招牌的一个例子]
图12是具备招牌框体152的招牌150的外观图，在该招牌框体152的内部搭载了上述的实施方式所说明的点灯装置101以及发光元件102。例如，点灯装置101如图12所示，用于商业设施或店铺所使用的招牌150。另外，点灯装置101所使用的招牌150的种类没有限定。例如，招牌150可以是车站等使用的站名显示牌、导向板、或用于广告的招牌等。
[其他的变形例]
以上所示的开关元件的种类是一个例子，并非受此所限。例如，开关元件可以是mos晶体管、双极晶体管、igbt(insulatedgatebipolartransistor：绝缘栅双极型晶体管芯片)或继电器等。
并且，上述实施方式所涉及的照明器具或点灯装置中所包含的处理部的至少一部分，典型的由作为集成电路的lsi来实现。这些可以单独地被制成一个芯片，也可以是包括其中的一部分或全部来制成一个芯片。
并且，上述的电路图所示的电路构成是一个例子，本发明并非受上述的电路构成所限。即，与上述电路构成同样，能够实现本发明的特征性功能的电路也包含在本发明中。例如，在能够实现与上述的电路构成同样的功能的范围内，对于某个元件串联或并联开关元件(例如，晶体管)、电阻元件、或电容器元件等元件均包含在本发明内。换而言之，上述的实施方式中的“连接”不仅限定于两个端子(节点)直接连接的情况，在能够实现同样的功能的范围内，该两个端子(节点)经由元件来连接的情况也包含在内。
并且，以高/低来表示的逻辑电平、或以导通/截止来表示的开关状态是为了对本发明进行具体说明所示的例子，通过举例示出的逻辑电平或开关状态的不同的组合，也能够得到同样的结果。而且，以上所示的逻辑电路的构成是为了对本发明进行具体说明的例子，通过不同的构成的逻辑电路也能够实现同样的输入输出关系。
以上针对一个或多个形态所涉及的点灯装置以及照明器具，基于实施方式进行了说明，本发明并非受这些实施方式所限。在不脱离本发明的主旨的范围内，将本领域技术人员所能够想到的各种变形执行于本实施方式所得到的形态、或者对不同的实施方式中的构成要素进行组合而构成的形态也可以包含在一个或多个形态的范围内。
符号说明
100照明器具
101、101a点灯装置
102发光元件
111直流电源电路
112、112a电流控制电路
113信号生成电路
150招牌
152招牌框体
q1电流控制元件
rs电阻(电流检测元件)
u1放大器