特許 7409356 電力推定装置、消費電力制御装置、音響装置、電力推定方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】電力推定装置、消費電力制御装置、音響装置、電力推定方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/10 20200101AFI20231226BHJP

   H05B 47/16 20200101ALI20231226BHJP

   H05B 47/105 20200101ALI20231226BHJP

   H05B 45/325 20200101ALI20231226BHJP

   H05B 45/20 20200101ALI20231226BHJP

   H05B 45/50 20220101ALI20231226BHJP

   H05B 47/25 20200101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

H05B45/10

H05B47/16

H05B47/105

H05B45/325

H05B45/20

H05B45/50

H05B47/25

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021128290

(22)【出願日】2021-08-04

(65)【公開番号】P2023023091

(43)【公開日】2023-02-16

【審査請求日】2022-08-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100182936

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 直樹

(72)【発明者】

【氏名】児玉 雅彦

【審査官】安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０８３７７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２８６８２７２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５７４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０２５９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－００４１７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ４５／１０

Ｈ０５Ｂ ４７／１６

Ｈ０５Ｂ ４７／１０５

Ｈ０５Ｂ ４５／３２５

Ｈ０５Ｂ ４５／２０

Ｈ０５Ｂ ４５／５０

Ｈ０５Ｂ ４７／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスを制御する制御装置により前記デバイスに供給される制御データ信号の平滑化電圧信号を生成する手段であって、前記制御データ信号の最大電位に対する中間電位を有する安定化された信号である中間電位信号を生成し、前記中間電位信号を前記制御データ信号をローパスフィルタで平滑化して得られる電圧信号にバイアス電圧信号として印加し、前記電圧信号に印加された前記バイアス電圧信号におけるバイアス電圧を前記制御データ信号の平滑化電圧信号として出力する平滑化電圧信号生成手段と、
前記平滑化電圧信号を一つ以上の所定の閾値と夫々比較して判定することにより、前記デバイスの消費電力の大小を推定する消費電力推定手段と、
を備える電力推定装置。

【請求項2】

前記平滑化電圧信号生成手段は、前記中間電位信号をダイオードを介して前記制御データ信号をローパスフィルタで平滑化して得られる電圧信号にバイアス電圧信号として印加する、
請求項１に記載の電力推定装置。

【請求項3】

前記平滑化電圧信号生成手段は、前記制御データ信号に対する情報処理演算により前記平滑化電圧信号を生成する、コンピュータにより実行される機能部である、
請求項１又は２に記載の電力推定装置。

【請求項4】

前記デバイスはマイクロコンピュータを内蔵した発光ダイオードであり、
前記制御装置は、輝度値を指定し、各ビットの論理値１又は論理値０がハイレベル電圧の時間とローレベル電圧の時間のデューティー比が異なる電圧パルス信号によって指定される所定ビット数のビット列を、前記制御データ信号として前記発光ダイオードに供給することにより、前記マイクロコンピュータが前記発光ダイオードを前記ビット列が指示する前記輝度値で発光させる、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力推定装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電力推定装置が推定した前記デバイスの消費電力の大小が、大であると推定された場合に、前記デバイス又は前記デバイスと連動して動作する他のデバイスの少なくともいずれかひとつの消費電力が小さくなるように制御する、
消費電力制御装置。

【請求項6】

請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電力推定装置と、
音響アンプと、
スピーカと、
を備える音響装置。

【請求項7】

デバイスを制御する制御装置により前記デバイスに供給される制御データ信号の最大電位に対する中間電位を有する安定化された信号である中間電位信号を生成し、前記中間電位信号を前記制御データ信号をローパスフィルタで平滑化して得られる電圧信号にバイアス電圧信号として印加し、前記電圧信号に印加された前記バイアス電圧信号におけるバイアス電圧を前記制御データ信号の平滑化電圧信号として生成し、
前記平滑化電圧信号を一つ以上の所定の閾値と夫々比較して判定することにより、前記デバイスの消費電力の大小を推定する、
電力推定方法。

【請求項8】

デバイスを制御する制御装置により前記デバイスに供給される制御データ信号の最大電位に対する中間電位を有する安定化された信号である中間電位信号を生成し、前記中間電位信号を前記制御データ信号をローパスフィルタで平滑化して得られる電圧信号にバイアス電圧信号として印加し、前記電圧信号に印加された前記バイアス電圧信号におけるバイアス電圧を前記制御データ信号の平滑化電圧信号として生成し、
前記平滑化電圧信号を一つ以上の所定の閾値と夫々比較して判定することにより、前記デバイスの消費電力の大小を推定する、
処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力推定装置、消費電力制御装置、音響装置、電力推定方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

マイコンを内蔵したＲＧＢ ＬＥＤ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＲＧＢ発光ダイオード）は、Ｒ、Ｇ、Ｂ夫々のＬＥＤの輝度を、外部から例えばシリアルデータとして与えられる夫々８ビット、合計２４ビットのＬＥＤ制御信号によって、Ｒ、Ｇ、Ｂ夫々２５６段階の輝度制御を行うことができ、これによりフルカラー（約１，６００万色）の色表現を行うことができる。更に、このようなＲＧＢ ＬＥＤを多数（例えば６０個）同時に制御することもでき、例えば音響装置と組み合わせることにより、多彩な光表現ができる電飾装置などを実現することが可能となる。

【0003】

ここで、１組のＲＧＢ ＬＥＤが必要な駆動電流は、最大輝度で光らせた場合に、Ｒ、Ｇ、Ｂ夫々のＬＥＤで例えば２０ｍＡ（ミリアンペア）であり、ＲＧＢ ＬＥＤの１組では２０ｍＡ×３＝６０ｍＡとなる。そして、例えば直列に接続された６０個のＲＧＢ ＬＥＤを全て最大輝度で光らせた場合には、６０ｍＡ×６０＝３．６Ａ（アンペア）の駆動電流が流れる。従って、このようなＲＧＢ ＬＥＤの電飾装置を、例えばイベント会場やコンサート会場などで音響機器や映像機器などと同時に使用した場合、瞬間的に大電流が流れることにより、各機器が故障してしまう可能性がある。

【0004】

そこで、そのようなＲＧＢ ＬＥＤに流れる電流を測定することにより、ＲＧＢ ＬＥＤにおける消費電力を推定し、その推定結果に基づいて、ＲＧＢ ＬＥＤの輝度や音響装置の音量などを調整する技術が必要となる。

【0005】

デバイスに流れる電流を測定する従来技術としては、数十ｍΩ（ミリオーム）の超低抵抗をデバイスの駆動回路に直列に入れて、その両端の電圧をマイコンのＡ／Ｄポートで読み込み、その電圧値と上記抵抗の値とに基づいて駆動回路に流れる電流を測定する技術が一般的である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

この場合に、上記抵抗の値が大きいほど読み取れる電流量の精度は向上するが、数アンペアに及ぶ大電流を測定する場合には、上記抵抗で消費される電力もかなり多くなり、ＬＥＤ等のデバイスにおける電圧降下も大きく電力損失が多くなってしまう。そのため、従来は、上記抵抗の値を適度に抑えて、電流の測定精度と電力損失の妥協点を見つけながら測定をせざるを得ないという問題があった。

【0007】

そこで、本発明は、余分な電力を消費することなく、かつデバイスの駆動にも影響を与えずに、消費電力を推定可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

態様の一例の電力推定装置は、デバイスを制御する制御装置により前記デバイスに供給される制御データ信号の平滑化電圧信号を生成する手段であって、前記制御データ信号の最大電位に対する中間電位を有する安定化された信号である中間電位信号を生成し、前記中間電位信号を前記制御データ信号をローパスフィルタで平滑化して得られる電圧信号にバイアス電圧信号として印加し、前記電圧信号に印加された前記バイアス電圧信号におけるバイアス電圧を前記制御データ信号の平滑化電圧信号として出力する平滑化電圧信号生成手段と、前記平滑化電圧信号を一つ以上の所定の閾値と夫々比較して判定することにより、前記デバイスの消費電力の大小を推定する消費電力推定手段と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、余分な電力を消費することなく、かつデバイスの駆動にも影響を与えずに、消費電力を推定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態のシステムブロック図である。

【図2】ＬＥＤ制御信号のデータフォーマットの説明図（その１）である。

【図3】ＬＥＤ制御信号のデータフォーマットの説明図（その２）である。

【図4】平滑化回路の回路構成図である。

【図5】端子ＶＦ１から出力される電圧信号の電圧時間変化特性の例を示す図である。

【図6】端子ＶＦ２から出力される電圧信号の電圧時間変化特性の例を示す図である。

【図7】輝度・音量調整処理の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態のシステム（以下「本システム」と記載）のシステムブロック図である。本システムは、ＭａｉｎＣＰＵ１０１と、ＳｕｂＣＰＵ１０２と、直列に接続された＃１～＃Ｎのマイコン内蔵ＲＧＢ－ＬＥＤ（以下「ＲＧＢ－ＬＥＤ」と記載）１０３と、５Ｖ（ボルト）のＬＥＤ専用電源１０４と、バッファ１０８と、制御データ信号を平滑化する平滑化電圧信号生成手段として機能する平滑化回路１０９と、音響アンプ１１２と、スピーカ１１４を主要構成要素として含む。本システムは全体として、デバイスまたは該デバイスと連動して動作する他のデバイスの少なくともいずれかひとつの消費電力を制御する消費電力制御装置として機能する。

【0012】

ＭａｉｎＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１は、＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３の発光制御と、音響アンプ１１２及びスピーカ１１４における音響の音量制御の全体を制御するプロセッサである。

【0013】

ＳｕｂＣＰＵ１０２は、ＭａｉｎＣＰＵ１０１から輝度制御信号１０５を不定期に受信しながら、輝度補正値を計算し、その輝度補正値に基づいて補正されたＬＥＤ制御信号１０６を、＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に向けて、後述するタイミングで出力する。

【0014】

＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３は夫々、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応した３つ色の発光を行う３つのＬＥＤを備える。これらのＬＥＤの発光は、特には図示しない内蔵のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と記載）が、ＳｕｂＣＰＵ１０２から自装置向けの８ビット×３のＬＥＤ制御信号１０６を受信し、各８ビットのビット列により指定される３つの輝度値を抽出し、３つのＬＥＤを各輝度値で発光させる。

【0015】

＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３は、ＳｕｂＣＰＵ１０２に接続されるシリアル制御線１０７によって、直列に接続される。
即ち、ＳｕｂＣＰＵ１０２から出力されるシリアル制御線１０７は、＃１のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＩ入力端子、そのＤＯ出力端子から＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＩ入力端子、そのＤＯ出力端子から＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＩ入力端子、・・・というように直列に接続され、＃Ｎ－１のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＯ出力端子から＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＩ入力端子まで接続される。
最後は、シリアル制御線１０７は、＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＯ出力端子からＳｕｂＣＰＵ１０２にループバック接続される。

【0016】

ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３には、ＬＥＤ専用電源１０４から、例えば５Ｖの電源電圧が、ＶＣＣ端子を介して印加される。

【0017】

図２及び図３は、シリアル制御線１０７を介して、ＳｕｂＣＰＵ１０２から＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に供給されるＬＥＤ制御信号１０６のデータフォーマットの説明図である。まず、図２（ａ）は、ＬＥＤ制御信号１０６として出力されるＲＧＢ－ＬＥＤ１０３の１個分のビット列のデータフォーマット例である。ビット列の伝送方向は、時間経過に沿って、図２（ａ）の紙面に向かって左から右に向かう、矢印２０１として示される方向である。

【0018】

１つのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に対して、まず、Ｇ（緑）色の発光を行うＬＥＤに対する輝度値が、８ビットのビット列として伝送される。この８ビットのビット列により、緑色発光ＬＥＤに対する０～２５５（１０進表記）の２５６段階の輝度値が指定できる。

【0019】

次に、１つのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に対して、Ｒ（赤）色の発光を行うＬＥＤに対する輝度値が、上記と同様に、８ビットのビット列として伝送される。この８ビットのビット列により、赤色発光ＬＥＤに対する０～２５５（１０進表記）の２５６段階の輝度値が指定できる。

【0020】

更に、１つのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に対して、Ｂ（青）色の発光を行うＬＥＤに対する輝度値が、上記と同様に、８ビットのビット列として伝送される。この８ビットのビット列により、青色発光ＬＥＤに対する０～２５５（１０進表記）の２５６段階の輝度値が指定できる。

【0021】

以上図２（ａ）に示される３つのビット列により、１つのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に対して、８ビット×３＝２４ビットのビット列が指定される。

【0022】

図２（ｂ）は、上記ビット列の各ビットが論理値１に対応するＨ信号の電圧パルス信号を示す図である。本実施例ではハイレベル電圧、ローレベル電圧がそのまま論理値１、０に対応するのではなく、ハイレベル電圧とローレベル電圧の時間長のデューティー比の違いにより論理値１と論理値０とを区別する。図２（ｂ）に示すように、１ビット分のＨ信号値（論理値１）の時間長は例えば１．２５μｓ（マイクロ秒）である。この１ビット分のＨ信号値は例えば、８５０ｎｓ（ナノ秒）の時間長を有するハイレベル電圧期間と、４００ｎｓの時間長を有するローレベル電圧期間とから構成される。

【0023】

図２（ｃ）は、上記ビット列の各ビットが論理値０に対応するＬ信号の電圧パルス信号を示す図である。１ビット分のＬ信号値（論理値０）の時間長は、図２（ｂ）のＨ信号値の時間長と同じ、例えば１．２５μｓである。この１ビット分のＬ信号値は例えば、４００ｎｓの時間長を有するハイレベル電圧期間と、８５０ｎｓの時間長を有するローレベル電圧期間とから構成される。

【0024】

図２（ｂ）及び（ｃ）から理解されるように、図２（ａ）に示されるように３つの輝度値が指定される３つのビット列の各ビットにおいて、そのビットにＨ信号値（論理値１）が設定される場合のハイレベル電圧の時間とローレベル電圧の時間のデューティー比は、８５０：４００＝１７：８である。一方、そのビットにＬ信号値（論理値０）が設定される場合のハイレベル電圧の時間とローレベル電圧の時間のデューティー比は、４００：８５０＝８：１７である。

【0025】

従って、ＬＥＤ制御信号１０６において、Ｈ信号値においてはハイレベル電圧期間のほうがローレベル電圧期間よりも２倍以上長いため、Ｈ信号値が設定される割合が多ければＬＥＤ制御信号１０６の平均電圧値は中間電位値（ハイレベル電圧値とローレベル電圧値の中間電圧値）よりも高くなる。
一方、Ｌ信号値においてはＨ信号値の場合とは逆に、ローレベル電圧期間のほうがハイレベル電圧期間よりも２倍以上長いため、Ｌ信号値が設定される割合が多ければＬＥＤ制御信号１０６の平均電圧値は中間電位値よりも低くなる。
本実施形態では、後述するように、この事実に基づいて、ＬＥＤ制御信号１０６の平均電圧値を計測し、その計測した平均電圧値に基づいて＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３の全体の消費電力を推定するものである。

【0026】

図２（ｄ）については、後述する。

【0027】

図３は、例として、図１におけるＲＧＢ－ＬＥＤ１０３の数Ｎ＝３としたときの、シリアル制御線１０７上を伝送される＃１～＃３の３組分のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に対するＬＥＤ制御信号１０６のデータフォーマットを説明する図である。ＳｕｂＣＰＵ１０２からは、各データ更新サイクル１、２、・・・毎に、リセットコードを挟んで、＃１～＃３の３組分のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に対するＬＥＤ制御信号１０６が送出される。
即ち、例えばデータ更新サイクル１において、まず、ＳｕｂＣＰＵ１０２から＃１のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３（図中「ＬＥＤ（＃１）」と略記）のＤＩ入力端子へのＬＥＤ制御信号１０６の入力時には、図３（ａ）に示されるように、まず、＃１のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のための２４ビット（図２（ａ）参照）分のビット列が入力し、次に、＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３（図中「ＬＥＤ（＃２）」と略記）のための２４ビット分のビット列が入力し、最後に、＃３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３（図中「ＬＥＤ（＃３）」と略記）のための２４ビット分のビット列が入力する。

【0028】

図３（ａ）の段階において、＃１のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３内のマイコンはシリアル制御線１０７上を伝送されてきた自装置向けのビット列「ＬＥＤ（＃１）用２４ビット」を取り込んでから、そのビット列を削除し、それ以外のビット列をＤＯ出力端子から出力する。

【0029】

この結果、例えばデータ更新サイクル１において、＃１のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＯ出力端子から、＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＩ入力端子へのＬＥＤ制御信号１０６の入力時には、図３（ｂ）に示されるように、＃１のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のための２４ビット分のビット列は除かれて、＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のための２４ビット分のビット列が入力し、更に、＃３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のための２４ビット分のビット列が入力する。

【0030】

図３（ｂ）の段階において、＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３内のマイコンはシリアル制御線１０７上を伝送されてきた自装置向けのビット列「ＬＥＤ（＃２）用２４ビット」を取り込んでから、そのビット列を削除し、それ以外のビット列をＤＯ出力端子から出力する。

【0031】

この結果、例えばデータ更新サイクル１において、＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＯ出力端子から、＃３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＩ入力端子へのＬＥＤ制御信号１０６の入力時には、図３（ｃ）に示されるように、＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のための２４ビット分のビット列が除かれて、＃３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のための２４ビット分のビット列のみが入力する。

【0032】

図３（ｃ）の段階において、＃３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３内のマイコンはシリアル制御線１０７上を伝送されてきた自装置向けのビット列「ＬＥＤ（＃３）用２４ビット」を取り込んでから、そのビット列を削除し、それ以外のビット列をＤＯ出力端子から出力する。

【0033】

この結果、例えばデータ更新サイクル１において、＃３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のＤＯ出力端子から、ＳｕｂＣＰＵ１０２へのループバック時には、図３（ｄ）に示されるように、何もデータが入力されないという結果になる。ＳｕｂＣＰＵ１０２は、シリアル制御線１０７のループバックで何も受信されないことを確認することにより、各ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３でＬＥＤ制御信号１０６が正常に受信されたことを判定する。

【0034】

ＳｕｂＣＰＵ１０２は、最後Ｎ＝３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のための２４ビットのビット列をシリアル制御線１０７にＬＥＤ制御信号１０６として送出した後、図３（ａ）及び図２（ｄ）として示されるように、５０μｓ以上の時間長を有するローレベル電圧期間からなるリセットコードを、シリアル制御線１０７にＬＥＤ制御信号１０６として送出する。

【0035】

＃１のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３内のマイコンは、ＤＩ入力端子より入力するシリアル制御線１０７のＬＥＤ制御信号１０６の状態が、図３（ａ）に示されるタイミングで、５０μｓの時間長以上ローレベル電圧となったことを認識すると、受信した２４ビットのビット列により指示される３つの輝度値で、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのＬＥＤを発光開始する。

【0036】

＃２のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３内のマイコンも、ＤＩ入力端子より入力するシリアル制御線１０７のＬＥＤ制御信号１０６の状態が、図３（ｂ）に示される図３（ａ）の場合とほぼ同時間帯に５０μｓの時間長以上ローレベル電圧となったことを認識することにより、受信した２４ビットのビット列により指示される３つの輝度値で、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのＬＥＤを発光開始する。

【0037】

＃３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３内のマイコンも、ＤＩ入力端子より入力するシリアル制御線１０７のＬＥＤ制御信号１０６の状態が、図３（ｃ）に示される図３（ａ）及び（ｂ）の場合とほぼ同時間帯に５０μｓの時間長以上ローレベル電圧となったことを認識することにより、受信した２４ビットのビット列により指示される３つの輝度値で、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つのＬＥＤを発光開始する。

【0038】

以上のようにして、＃１～＃３の各ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３において、データ更新サイクル１において新たに更新された各輝度値に基づいて、各ＬＥＤの発光がリフレッシュされる。

【0039】

リセットコードの送出が完了した後、次のデータ更新サイクル２において、図１のＭａｉｎＣＰＵ１０１からＳｕｂＣＰＵ１０２に不定期に供給されている最新の輝度制御信号１０５に基づいて、＃１～＃３のＲＧＢ－ＬＥＤ１０３の各ＬＥＤのための新たな輝度値が、データ更新サイクル１の場合と同様にＬＥＤ制御信号１０６に設定されて、シリアル制御線１０７に送出される。

【0040】

以上のようにして、図１の＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３において、図３で説明したデータ更新サイクル毎に更新される各輝度値に基づいて、各ＬＥＤがフルカラーで発光制御される。これにより、カラフルな電飾表示等が実現される。

【0041】

図１の説明に戻り、平滑化回路１０９は、平滑化電圧信号生成手段として機能する平滑化回路の例である。平滑化電圧信号生成手段は、ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３（デバイス）を駆動するＳｕｂＣＰＵ１０２（制御装置）が出力するＬＥＤ制御信号１０６（制御データ信号）を平滑化し、平滑化電圧信号を生成する。

【0042】

図２（ｂ）及び（ｃ）の説明で前述したように、本実施形態では、ＬＥＤ制御信号１０６として指定される各ビット列の各ビットとして、Ｈ信号（論理値１）が指定された場合とＬ信号（論理値０）が指定された場合とで、ＬＥＤ制御信号１０６の電圧値が変化するという事実を利用して、ＬＥＤ制御信号１０６を平滑化した平滑化電圧信号を元に消費電力の大小を推定する。

【0043】

図４は、図１の平滑化回路１０９の回路構成図である。端子Ａには、図１のバッファ１０８の出力が接続される。この端子Ａには、実質的に、シリアル制御線１０７上のＬＥＤ制御信号１０６の電圧値が入力する。バッファ１０８は平滑化回路１０９がＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に供給されるＬＥＤ制御信号１０６に影響を与えないように信号を分離する目的で挿入される。端子Ｇには、図１のシリアル制御線１０７の接地線が接続される。この結果、ＬＥＤ制御信号１０６の電圧値が、例えば４７ＫΩ（キロオーム）の抵抗値を有する抵抗Ｒ１と、例えば２２０ｐＦ（ピコファラッド）の容量値を有するコンデンサＣ１とからなるローパスフィルタ回路によって平滑化され、端子ＶＦ１から平滑化電圧信号が出力される。

【0044】

ここで、上述のように、単に抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１での簡単なＲＣフィルタ回路における端子ＶＦ１の出力を平滑化電圧信号にしてしまうと、次の問題点がある。
問題点１：平均化の効果が低めな抵抗・コンデンサの値（抵抗値は低め、コンデンサは小容量）を使うと、端子ＶＦ１から出力される平滑化電圧信号の電圧は変動しやすく、すぐに高い電圧になるが低くもなりやすい。
問題点２：平均化の効果が高めな抵抗・コンデンサの値（抵抗値は高め、コンデンサは大容量）を使うと、端子ＶＦ１から出力される平滑化電圧信号の電圧は上昇しにくく、ＬＥＤ制御信号１０６中のかなりの数のビットがハイレベル電圧値で続かないと、電圧上昇に繋がらない（ただし、低くもなりにくいので、信号のムラを除去できる）。
つまり、フィルタの効果としては、「ハイレベル電圧値のビットが続けばスムーズに電圧は上昇するが、ローレベル電圧値のビットが続いても電圧下降スピードは早くしたくない。」という状況がベストである。

【0045】

図５は、端子ＶＦ１から出力される電圧信号の電圧時間変化特性の例を示す図である。縦軸は、出力電圧値［ボルト］を示し、横軸は、経過時間［秒］を示す。ＬＥＤ制御信号１０６において、ほとんどのビットがハイレベル（論理値１）に変化する場合の電圧特性５０１は、ほとんどのビットがローレベル（論理値０）に変化する場合の電圧特性５０２と比較して、ハイレベルに対応する平均電圧値に到達するまでに長い時間がかかっていることがわかる。
これでは、ＬＥＤ制御信号１０６において、ほとんどのビットがハイレベル（論理値１）に変化して＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に瞬間的に大電流が流れても、その状態の検知に時間がかかってしまい、＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に瞬間的に大電流が流れることを抑制する制御が間に合わない可能性がある。

【0046】

そこで、本実施形態では、図４に示される平滑化回路１０９において、端子ＶＦ１における平滑化電圧信号に、中間電位のバイアスをかけて、「電圧上昇時はアシストしてスピードアップするが、電圧降下時はブレーキをかけて遅くする。」という動作を実現することで、消費電流が多い時の出力波形（出力変動）をくっきりさせることを可能とする。

【0047】

具体的には、図４において、例えば１０μＦ（マイクロファラッド）の容量値を有するコンデンサＣ４により安定化されている例えば５Ｖの電源Ｖ１の両端電圧が、例えば同じ２．２ＫΩの抵抗値を有する２つの抵抗Ｒ３及びＲ４によって中間電位に分圧される。この中間電位の高電位側と接地側に例えば同じ容量値１ｎＦ（ナノファラッド）を有する２つのコンデンサＣ２、Ｃ３が接続されることにより、中間電位の波形に対して速い変化をさせない（バタバタ暴れない）ようにしている。

【0048】

このようにして安定化された中間電位信号が、例えば２２ＫΩの抵抗値を有する抵抗Ｒ２と逆流防止ダイオードＤ２を介して、端子ＶＦ１の平滑化電圧信号にバイアス電圧信号として印加される。そして、上記バイアス電圧信号におけるバイアス電圧が、端子ＶＦ２から、高速化された平滑化電圧信号として出力される。

【0049】

なお、図４の端子ＶＦ３は、ＭａｉｎＣＰＵ１０１が中間電位信号を生成する電源Ｖ１の電位を確認できるようにするための端子である。

【0050】

図６は、端子ＶＦ２から出力される電圧信号の電圧時間変化特性の例を示す図である。縦軸及び横軸は、図５の場合と同様である。ＬＥＤ制御信号１０６において、ほとんどのビットがハイレベル（論理値１）に変化する場合の電圧特性６０１は、図５の電圧特性５０１の場合と比較して、ハイレベルに対応する平均電圧値に到達するまでの時間が短いことがわかる。
従って、ＬＥＤ制御信号１０６において、ほとんどのビットがハイレベル（論理値１）に変化して＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に瞬間的に大電流が流れ場合に、その状態を迅速に検知でき、＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に瞬間的に大電流が流れることを抑制する制御を迅速に実行することが可能となる。

【0051】

なお、中間電位信号でバイアスされた場合、ほとんどのビットがハイレベル（論理値１）に変化する場合の電圧特性６０１の電圧値は、ほとんどのビットがローレベル（論理値０）に変化する場合の電圧特性６０２の電圧値に、比較的近い値になる。しかし、この程度であっても、ＭａｉｎＣＰＵ１０１のＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換部）１１０（図１参照）によって、その違いを十分に高精度に検知することができる。特に、本実施形態では、ほとんどのビットがハイレベル（論理値１）に変化するような特別な大電流が流れる場合に対して、適切な抑制制御が実施されればよく、中間の状態は検知する必要性はあまりないため、本実施形態の制御方式により、十分に効果的な電流抑制制御を実施することができる。

【0052】

図７は、図４の平滑化回路１０９の端子ＶＦ２から出力されるＶＦ２電圧信号に基づいて、ＭａｉｎＣＰＵ１０１が実施する輝度・音量調整処理の例を示すフローチャートである。この処理は、消費電力推定手段及び消費電力制御装置としての動作を実行する。

【0053】

まず、図１の平滑化回路１０９内の図４の端子ＶＦ２から出力されるＶＦ２電圧信号に対して、ＭａｉｎＣＰＵ１０１内のＡＤＣ１１０でデジタル値に変換して得られるデジタル電圧値（以下これを「ＶＦ２値」と記載）が取り込まれる（ステップＳ７０１）。

【0054】

次に、ＶＦ２値が、よりハイレベル電圧値に近い閾値１よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ７０２）。

【0055】

ステップＳ７０２の判定がＹＥＳならば、輝度係数として「０．７」がセットされ（ステップＳ７０３）、また音量係数として「０．８」がセットされる（ステップＳ７０４）。

【0056】

ステップＳ７０２の判定がＮＯならば、ＶＦ２値が、閾値２（＜閾値１）よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ７０５）。

【0057】

ステップＳ７０５の判定がＹＥＳならば、輝度係数として「０．８」がセットされ（ステップＳ７０６）、また音量係数として「１．０」がセットされる（ステップＳ７０７）。

【0058】

ステップＳ７０５の判定がＮＯならば、輝度係数として「１．０」がセットされ（ステップＳ７０８）、また音量係数も「１．０」がセットされる（ステップＳ７０９）。

【0059】

ＭａｉｎＣＰＵ１０１は、以上のようにしてセットした輝度係数と音量係数を用いて、まず、図１の輝度制御信号１０５として与えられる輝度情報として、元の輝度情報に輝度係数を乗算して得られる値を、新たな輝度情報に置き換える。そして、そのようにして置き換えた輝度制御信号１０５をＳｕｂＣＰＵ１０２に供給する。

【0060】

また、図１の音響アンプ１１２に対して設定されるアンプゲイン１１３として、元のアンプゲイン１１３に音量係数を乗算して得られる値を、新たなアンプゲイン１１３の値に置き換える。そして、そのようにして置き換えたアンプゲイン１１３を音響アンプ１１２に供給する。音響アンプ１１２はデバイスであるＲＧＢ－ＬＥＤ１０３と連動して動作する他のデバイスの例である。

【0061】

これにより、ＬＥＤ制御信号１０６から検出されたＶＦ２値が非常に高ければ、＃１～＃ＮのＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に最大電流が流れている可能性があるため、ステップＳ７０３により、ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に対して与えられるべき輝度値を下げるように、輝度情報の値を小さくするような制御が実施される。これと同時に、ステップＳ７０４により、音響アンプ１１２において大音量を抑制するような制御も実施される。このようにして、ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３と音響アンプ１１２の両方で、電力消費を抑制する制御が実施される。

【0062】

また、ＬＥＤ制御信号１０６から検出されたＶＦ２値が或る程度高いが最大電圧値付近にまでは達していなければ、ステップＳ７０６により、ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に対して与えられるべき輝度値をある程度下げて、輝度情報の値を或る程度小さくするような制御が実施される。しかしながら、ステップＳ７０７で音量係数は１．０とすることにより、音響アンプ１１２における音響増幅は抑制しないような制御が実施される。このようにして、臨機応変に、ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３と音響アンプ１１２の両方で、又はＲＧＢ－ＬＥＤ１０３のみで、電力消費を抑制する制御が実施される。

【0063】

ＬＥＤ制御信号１０６から検出されたＶＦ２値が上昇していなければ、ステップＳ７０８とＳ７０９で、輝度係数及び音量係数ともに１．０とすることにより、ＲＧＢ－ＬＥＤ１０３と音響アンプ１１２ともに消費電力の抑制は実施されない。

【0064】

以上説明した実施形態では、図４の構成を有する図１の平滑化回路１０９が、ＬＥＤ制御信号１０６の平滑化電圧信号を生成した。これに対して、平滑化回路１０９の代わりに、例えばＭａｉｎＣＰＵ１０１自身が、プログラム処理の機能として、ＳｕｂＣＰＵ１０２がＲＧＢ－ＬＥＤ１０３に供給するＬＥＤ制御信号１０６の平均電圧をＬＥＤ制御信号１０６に対する情報処理演算により算出するようにしてもよい。
この場合は、図１において、バッファ１０８の出力信号（ＬＥＤ制御信号１０６と実質的に等しい）を平滑化回路１０９に入力せず、直接ＭａｉｎＣＰＵ１０１のＡＤＣ１１０に接続する。ＭａｉｎＣＰＵ１０１のプログラムはＡＤＣ１１０に入力され、デジタル信号に変換されたＬＥＤ制御信号１０６を、デジタルフィルタによるローパスフィルタや移動平均フィルタなどの情報処理演算より平滑化すればよい。また通常の数値演算（情報処理演算に含まれる）により、信号値の算術平均値を算出するようにしてもよい。

【0065】

また本実施形態では、ＭａｉｎＣＰＵ１０１が平滑化電圧信号（ＶＦ２電圧信号）をデジタル変換した信号を閾値と比較して、消費電力の大小を推定したが、アナログ回路による推定も可能である。
この場合は、閾値となる電圧をコンパレータ（比較回路）の基準電圧入力端子に接続し、平滑化電圧信号（ＶＦ２電圧信号）を信号入力端子に接続する。コンパレータの出力信号をＭａｉｎＣＰＵ１０１のＡＤＣ１１０に接続し、ＡＤＣ１１０により変換されるデジタル信号値がＨレベルであれば消費電力大として処理することで、本開示を実現することができる。

【0066】

以上の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
デバイスを制御する制御装置が前記デバイスに供給する制御データ信号の平滑化電圧信号を生成する平滑化電圧信号生成手段と、
前記平滑化電圧信号に基づいて前記デバイスの消費電力の大小を推定する消費電力推定手段と、
を備える電力推定装置。
（付記２）
前記平滑化電圧信号生成手段は、前記制御データ信号を平滑化する平滑化回路である、
付記１に記載の電力推定装置。
（付記３）
前記平滑化回路は、前記制御データ信号の最大電位に対する中間電位を有する安定化された中間電位信号を生成し、前記中間電位信号を前記平滑化電圧信号にバイアス電圧信号として印加し、前記バイアス電圧信号におけるバイアス電圧を前記制御データ信号の平滑化電圧信号として出力する回路を更に備える、
付記２に記載の電力推定装置。
（付記４）
前記平滑化電圧信号生成手段は、前記制御データ信号に対する情報処理演算により前記平滑化電圧を生成する、コンピュータにより実行される機能部である、
付記１に記載の電力推定装置。
（付記５）
前記消費電力推定手段は、前記平滑化電圧信号を所定の閾値と比較して判定することにより、前記デバイスの消費電力の大小を推定する、
付記１から付記４の何れか１つに記載の電力推定装置。
（付記６）
前記デバイスはマイクロコンピュータを内蔵した発光ダイオードであり、
前記制御装置は、輝度値を指定し、各ビットの論理値１又は論理値０がハイレベル電圧の時間とローレベル電圧の時間のデューティー比が異なる電圧パルス信号によって指定される所定ビット数のビット列を、前記制御データ信号として前記発光ダイオードに供給することにより、前記マイクロコンピュータが前記発光ダイオードを前記ビット列が指示する前記輝度値で発光させる、
付記１から付記５の何れか１つに記載の電力推定装置。
（付記７）
付記１から付記６の何れか１つに記載の電力推定装置が推定した前記デバイスの消費電力の大小が、大であると推定された場合に、前記デバイス又は前記デバイスと連動して動作する他のデバイスの少なくともいずれかひとつの消費電力が小さくなるように制御する、
消費電力制御装置。
（付記８）
デバイスを制御する制御装置が前記デバイスに供給する制御データ信号の平滑化電圧信号を生成し、
前記生成した平滑化電圧信号に基づいて前記デバイスの消費電力の大小を推定する、
電力推定方法。
（付記９）
デバイスの動作を制御する制御装置が前記デバイスに供給する制御データ信号の平滑化電圧信号を生成し、
前記生成した平滑化電圧信号に基づいて前記デバイスの消費電力の大小を推定する、
処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【符号の説明】

【0067】

１０１ ＭａｉｎＣＰＵ
１０２ ＳｕｂＣＰＵ
１０３ マイコン内蔵ＲＧＢ－ＬＥＤ
１０４ ＬＥＤ専用電源
１０５ 輝度制御信号
１０６ ＬＥＤ制御信号
１０７ シリアル制御線
１０８ バッファ
１０９ 平滑化回路
１１０ ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換部）
１１２ 音響アンプ
１１３ アンプゲイン
１１４ スピーカ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ コンデンサ
Ｄ２ 逆流防止ダイオード
Ｖ１ 電源電圧
ＶＦ１、ＶＦ２ 端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】