▶ フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-09-11
(54)【発明の名称】照明ユニットによる可視光通信の実施
(51)【国際特許分類】
H05B 47/195 20200101AFI20230904BHJP
H05B 47/105 20200101ALI20230904BHJP
H05B 45/10 20200101ALI20230904BHJP
H05B 45/345 20200101ALI20230904BHJP
H05B 45/20 20200101ALI20230904BHJP
H05B 47/155 20200101ALI20230904BHJP
H04B 10/116 20130101ALI20230904BHJP
H04B 10/516 20130101ALI20230904BHJP
【ＦＩ】
H05B47/195
H05B47/105
H05B45/10
H05B45/345
H05B45/20
H05B47/155
H04B10/116
H04B10/516
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023513153
(86)(22)【出願日】2021-08-31
(85)【翻訳文提出日】2023-02-22
(86)【国際出願番号】 EP2021073940
(87)【国際公開番号】W WO2022049046
(87)【国際公開日】2022-03-10
(31)【優先権主張番号】20193865.1
(32)【優先日】2020-09-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
２．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】516043960
【氏名又は名称】シグニファイ ホールディング ビー ヴィ
【氏名又は名称原語表記】ＳＩＧＮＩＦＹ ＨＯＬＤＩＮＧ Ｂ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ４８，５６５６ ＡＥ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
(74)【代理人】
【識別番号】100163821
【弁理士】
【氏名又は名称】柴田 沙希子
(72)【発明者】
【氏名】ハーヴェルラーグ マルコ
(72)【発明者】
【氏名】バイ マルセル
(72)【発明者】
【氏名】テル ヴェーメ ベレント ヤン ヴィレム
(72)【発明者】
【氏名】デ モル ユージェン ヤコブ
(72)【発明者】
【氏名】ヴァン デル ヴォルフ リカルト ゴーデフリードゥス コルネリス
【テーマコード（参考）】
3K273
5K102
【Ｆターム（参考）】
3K273PA03
3K273PA04
3K273QA02
3K273QA08
3K273QA31
3K273QA37
3K273RA02
3K273RA05
3K273TA05
3K273TA08
3K273TA15
3K273TA28
3K273TA55
3K273TA59
3K273TA66
3K273TA69
3K273UA22
5K102AH01
5K102AH23
5K102AH26
5K102AL23
5K102PB02
5K102PH31
(57)【要約】
本発明は、可視光通信（ＶＬＣ）プロトコルを使用して通信を実施するための機構を提供する。この機構は、全ての照明要素によって発せられる光の大きさが同じ変調方式に従って変調されるように、照明ユニットの（ＬＥＤ要素を含む）全ての照明要素に供給されるバス電圧を変調することを提案する。複数の照明要素を有する照明システムも提案されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＶＬＣプロトコルに従って通信を実施するよう構成される照明ユニットであり、バス電圧を供給するよう構成される電圧源と、
１つ以上のＬＥＤ要素に給電するために前記バス電圧を受け取るよう構成される少なくとも１つの照明要素であって、
前記１つ以上のＬＥＤ要素、及び
前記１つ以上のＬＥＤ要素と直列に結合されるＬＥＤコントローラであって、前記１つ以上のＬＥＤ要素を流れる平均電流を制御するよう構成されるＬＥＤコントローラを含む少なくとも１つの照明要素とを有する照明ユニットであって、
前記電圧源が、前記ＶＬＣプロトコルに従って前記通信を実施するために、前記１つ以上の照明要素に供給される前記バス電圧を変調して、それによって、前記１つ以上の照明要素によって出力される光の大きさを制御するよう構成される電圧変調器を更に有する照明ユニット。
【請求項2】
前記電圧変調器が、最小非ゼロ電圧と最大非ゼロ電圧との間で前記バス電圧を変調するよう構成される請求項１に記載の照明ユニット。
【請求項3】
前記最大非ゼロ電圧が、前記最小非ゼロ電圧の１．５倍以下である請求項２に記載の照明ユニット。
【請求項4】
前記最大非ゼロ電圧が、前記最小非ゼロ電圧の１．２倍以下である請求項３に記載の照明ユニット。
【請求項5】
前記電圧変調器が、所定の変調パターンに従って前記バス電圧を変調するよう構成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項6】
各照明要素の前記１つ以上のＬＥＤ要素が、１つ以上のＬＥＤ要素の２つ以上のセットを有し、各照明要素の前記ＬＥＤコントローラが、１つ以上のＬＥＤ要素の各セットを流れる平均電流を別々に制御するよう構成される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項7】
各照明要素に対して、１つ以上のＬＥＤ要素の各セットが、異なる色の光を発するよう構成される請求項６に記載の照明ユニット。
【請求項8】
各照明要素の前記ＬＥＤコントローラが、中央コントローラから制御信号を受信し、前記制御信号に応答して前記１つ以上のＬＥＤ要素を流れる平均電流を制御するよう構成される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項9】
前記電圧源が、主電源供給電圧を前記バス電圧に変換するよう構成されるトランスを有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明ユニット。
【請求項10】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明ユニットを１つ以上有する照明システム。
【請求項11】
各照明ユニットの前記電圧変調器が、異なる所定の変調パターンに従って前記バス電圧を変調するよう構成される請求項１０に記載の照明システム。
【請求項12】
各ＬＥＤ要素の各ＬＥＤコントローラに制御信号を供給するよう構成される中央コントローラを更に有する請求項１０乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項13】
前記１つ以上の照明ユニットの各々によって発せられる光を検出し、前記１つ以上の照明ユニットの各々によって発せられる前記光に基づいて、異なる照明ユニットを識別するよう構成される光検出モジュールを更に有する請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項14】
前記光検出モジュールが、前記１つ以上の照明ユニットの各々によって発せられる光におけるＶＬＣプロトコルに従う通信をモニタすることによって、異なる照明ユニットを識別するよう構成される請求項１３に記載の照明システム。
【請求項15】
各々が１つ以上のＬＥＤ要素を含む１つ以上の照明要素を有する照明ユニットを使用してＶＬＣプロトコルに従って通信を実施するための方法であって、各照明要素が、前記１つ以上のＬＥＤ要素に給電するためにバス電圧を受け取るよう構成され、前記１つ以上のＬＥＤ要素と直列に結合されるＬＥＤコントローラであって、前記１つ以上のＬＥＤ要素を流れる電流を制御するよう構成されるＬＥＤコントローラを有し、前記方法が、前記ＶＬＣプロトコルに従って前記通信を実施するために、前記１つ以上の照明要素によって出力される光の大きさを制御するよう、前記１つ以上の照明要素に供給される前記バス電圧を変調するステップを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、照明ユニットの分野に関し、とりわけ、照明ユニットを使用する可視光通信の分野に関する。
【背景技術】
【0002】
プロ用照明業界においては、コネクテッド照明システムに向かう継続的な傾向がある。コネクテッド照明システムは、（遠隔）スケジューリング、エネルギモニタリング、センサベースの照明制御、及び資産管理のような様々な有利な機能を促進する。これらのコネクテッドシステムにおいては、一般に、単一の光源は、面光源（area light source）又はスポット光源の形態の単一の発光面から成る。
【0003】
これらの光源のうちの幾つかは、光が（各光源に固有の）特定の変調パターンを持つ光を発する可視光通信プロトコルを使用するよう構成されることができる。特定の変調パターンを持つ光は、これらの光源及びそれらの個々の可視光通信コードのデータベースを使用して、光源の位置に関する正確な決定を容易にするために、適切な検出器（例えば、カメラ）によって検出されることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
同時に、改善された、より柔軟な可視出力のために、調整可能な色を持つＬＥＤ光源を使用したいという継続的な要望がある。また、昼間の空における自然光パターン、又は装飾光パターンを模倣し得る、より魅力的な光パターンを天井内に又は天井に作り出すために、複数の光要素を有する光源が、より一般的になってきている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、請求項によって規定されている。
【0006】
本発明の或る態様による例によれば、可視光通信（ＶＬＣ）プロトコルに従って通信を実施するよう構成される照明ユニットが提供される。
【0007】
前記照明ユニットは、
バス電圧を供給するよう構成される電圧源と、
１つ以上のＬＥＤ要素に給電するために前記バス電圧を受け取るよう構成される少なくとも１つの照明要素であって、
前記１つ以上のＬＥＤ要素、及び
前記１つ以上のＬＥＤ要素と直列に結合されるＬＥＤコントローラであって、前記１つ以上のＬＥＤ要素を流れる平均電流を制御するよう構成されるＬＥＤコントローラを含む少なくとも１つの照明要素とを有する。
バス電圧を供給するよう構成される電圧源と、
１つ以上のＬＥＤ要素に給電するために前記バス電圧を受け取るよう構成される少なくとも１つの照明要素であって、
前記１つ以上のＬＥＤ要素、及び
前記１つ以上のＬＥＤ要素と直列に結合されるＬＥＤコントローラであって、前記１つ以上のＬＥＤ要素を流れる平均電流を制御するよう構成されるＬＥＤコントローラを含む少なくとも１つの照明要素とを有する。
【0008】
前記電圧源は、ＶＬＣプロトコルに従って通信を実施するために、前記１つ以上の照明要素に供給される前記バス電圧を変調して、それによって、前記１つ以上の照明要素によって出力される光の大きさを制御するよう構成される電圧変調器を更に有する。
【0009】
各照明要素は、より大きな照明ユニットのピクセル（pixel）として効果的に扱われることができる。
【0010】
本開示は、同じ照明ユニットの複数の別々の照明要素が、同じＶＬＣプロトコル通信を供給するよう制御されることができる機構を提案する。とりわけ、前記バス電圧を変調することは、前記照明ユニット全体を使用してＶＬＣ通信を供給するための単一の制御点を提供する。このことは、各照明要素が同様に制御されることを確実にし、前記照明ユニットによって出力される光の一様性を保証する。
【0011】
この手法は、ＶＬＣ通信を実施することを望む場合に、前記照明要素の各ＬＥＤコントローラの動作を調整する必要性をなくす。そうでなければ、これは、ＶＬＣプロトコル通信の実施の複雑さ及び困難さを増大させる。換言すれば、提案手法は、全ての照明要素の制御を別々に調整する必要性をなくす。
【0012】
随意に、前記電圧変調器は、最小非ゼロ電圧と最大非ゼロ電圧との間で前記バス電圧を変調するよう構成される。２つの非ゼロ電圧の間で変調することは、前記照明ユニットの観察者によって知覚されるフリッカ効果を低減する。
【0013】
前記最大非ゼロ電圧は、好ましくは、前記最小非ゼロ電圧の１．５倍以下である。前記最大非ゼロ電圧と前記最小非ゼロ電圧との間の変調差を低く保つことは、前記照明ユニットの観察者によって知覚されるフリッカ効果を更に低減する。幾つかの例においては、前記最大非ゼロ電圧は、前記最小非ゼロ電圧の１．２倍以下である。
【0014】
随意に、前記電圧変調器は、所定の変調パターンに従って前記バス電圧を変調するよう構成される。
【0015】
前記変調パターンは、ＶＬＣプロトコルに従ってなされるべき所望の通信、例えば、前記照明ユニットのための一意な識別子を供給する通信に合致し得る。従って、前記所定の変調パターンは、前記照明ユニットのための一意の識別子を供給し得る。「一意の」識別子は、前記所定の変調パターンに従って変調される光を発する前記照明ユニットの識別を容易にする任意の適切な識別子であり得る。「一意の」識別子は、照明システムであって、前記照明システム内に前記照明ユニットが配置される照明システムの関連の中で一意であってよい。
【0016】
ＶＬＣプロトコルに従う他の適切な通信は、当業者には明らかであり、例えば、前記照明ユニットについての他の（状態）情報を供給する通信、例えば、前記照明ユニットの電気的測定値又は前記照明ユニットに接続される１つ以上のセンサによって検知される測定値を供給する通信である。
【0017】
幾つかの例においては、各照明要素の前記１つ以上のＬＥＤ要素が、１つ以上のＬＥＤ要素の２つ以上のセットを有し、各照明要素の前記ＬＥＤコントローラは、１つ以上のＬＥＤ要素の各セットを流れる平均電流を別々に制御するよう構成される。
【0018】
随意に、各照明要素に対して、１つ以上のＬＥＤ要素の各セットが、異なる色の光を発するよう構成される。
【0019】
このやり方においては、前記照明ユニットは、各照明要素によって発せられる有効色（即ち、ピクセル色）を変更することができる。幾つかの例においては、前記２つ以上のセットは、各々が、色温度の調整を容易にするよう異なる色温度の光を出力するよう適合される、２つのセットしか含まない。随意に、前記２つ以上のセットは、少なくとも３つのセットを有し、各セットは、異なる色（例えば、赤色、緑色、青色、又は代替色空間のための色）の光を発する。
【0020】
照明ユニットのバス電圧を変調する提案機構は、（単一のＬＥＤ要素内で）ＬＥＤ要素の異なるセット間の電流の比率が（各ＬＥＤを通した電圧降下がほぼ同じであると仮定すると）大きくは変化しないことを意味する。このことは、ＶＬＣプロトコル通信中、照明要素によって出力される光の色が大きな変化を受けないことを意味する。
【0021】
この効果は、前記バス電圧が最小非ゼロ電圧と最大非ゼロ電圧との間で変調される場合に、とりわけ顕著である。この効果は、前記最大非ゼロ電圧が、前記最小非ゼロ電圧の１．５倍以下である場合に、更により顕著であり、前記最大非ゼロ電圧が、前記最小非ゼロ電圧の１．２倍以下である場合に、更により顕著である。
【0022】
幾つかの実施形態においては、各照明要素の前記ＬＥＤコントローラは、中央コントローラから制御信号を受信し、前記制御信号に応答して前記１つ以上のＬＥＤ要素を流れる平均電流を制御するよう構成される。
【0023】
前記電圧源は、主電源供給電圧を前記バス電圧に変換するよう構成されるトランスを有してもよい。
【0024】
本明細書において記載されているような照明ユニットを１つ以上有する照明システムも提案されている。
【0025】
前記照明システム内の各照明ユニットの前記電圧変調器は、異なる所定の変調パターンに従って前記バス電圧を変調するよう構成されてもよい。
【0026】
前記照明システムは、各ＬＥＤ要素の各ＬＥＤコントローラに制御信号を供給するよう構成される中央コントローラを更に有してもよい。
【0027】
前記照明システムは、前記１つ以上の照明ユニットの各々によって発せられる光を検出し、前記１つ以上の照明ユニットの各々によって発せられる前記光に基づいて、異なる照明ユニットを識別するよう構成される光検出モジュールを更に有してもよい。
【0028】
前記光検出モジュールは、前記１つ以上の照明ユニットの各々によって発せられる光におけるＶＬＣプロトコルに従う通信をモニタすることによって、異なる照明ユニットを識別するよう構成されてもよい。
【0029】
各々が１つ以上のＬＥＤ要素を含む１つ以上の照明要素を有する照明ユニットを使用して可視光通信（ＶＬＣ）プロトコルに従って通信を実施するための方法であって、各照明要素が、前記１つ以上のＬＥＤ要素を流れる電流を制御するよう構成されるＬＥＤコントローラを有し、前記１つ以上のＬＥＤ要素に給電するためにバス電圧を受け取るよう構成される方法も提案されている。
【0030】
前記方法は、ＶＬＣプロトコルに従って通信を実施するために、前記１つ以上の照明要素によって出力される光の大きさを制御するよう、前記１つ以上の照明要素に供給される前記バス電圧を変調するステップを有する。
【0031】
下記の実施形態を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【0032】
本発明のより良い理解のために、及び本発明がどのようにして実施され得るかをより明確に示すために、ここで、ほんの一例として、添付図面を参照する。
【図1】実施形態による照明ユニットを図示する。
【図2】実施形態に従って変調されるバス電圧を図示するグラフである。
【図3】照明システムを図示する。
【図4】実施形態による方法を図示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0033】
図を参照して本発明について説明する。
【0034】
詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、説明の目的のためのものでしかなく、本発明の範囲を限定しようとするものではないことは理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面からよりよく理解されるようになるだろう。図は、単に概略的なものに過ぎず、縮尺通りには描かれていないことは、理解されたい。図の全体を通して、同じ参照符号は、同じ又は同様のパーツを示すために使用されていることも、理解されたい。
【0035】
本発明は、可視光通信（ＶＬＣ）プロトコルを使用して通信を実施するための機構を提供する。この機構は、全ての照明要素によって発せられる光の大きさが同じ変調方式に従って変調されるように、照明ユニットの（ＬＥＤ要素を含む）全ての照明要素に供給されるバス電圧を変調することを提案する。複数の照明要素を有する照明システムも提案されている。
【0036】
本開示は、別々に制御可能である照明要素を有する照明ユニットが、各照明要素に供給される共通バス又は供給電圧を変調することによって、全ての照明要素が出力光において同じ変調を有するように構成され得るという認識に基づいている。このことは、各照明要素によって出力される光に対する一貫した変調を保証する。
【0037】
本発明の実施形態は、オフィス、並びにヘルスケア、産業、小売及びホスピタリティ環境において採用されるもののような任意の屋内／屋外照明システムなどの、任意の適切な照明システムにおいて採用され得る。実施形態は、コネクテッド照明システムにおいて採用される場合にとりわけ有利である。
【0038】
図１は、本発明の実施形態による照明ユニット１００を図示している。
【0039】
照明ユニット１００は、電圧源１１０を有する。電圧源は、（ＤＣ）バス電圧Ｖｂを生成するよう構成される。
【0040】
例として、電圧源は、主電源電圧に直接接続され、例えば、１つ以上のトランス、整流器、ドライバなどを使用して、主電源供給電圧をバス電圧に変換するように構成されてもよい。別の例として、電圧源１１０は、例えば電磁安定器又はドライバから、前処理された電圧供給（pre-processed voltage supply）を受け取り、前処理された電圧供給を更に処理して、バス電圧Ｖｂを生成してもよい。
【0041】
照明ユニット１００は、少なくとも１つ以上の照明要素１２０、１３０も有する。図示されている例においては、照明ユニットは、複数の照明要素１２０、１３０を有するが、任意の数の照明要素が使用され得る。
【0042】
各照明要素１２０、１３０は、１つ以上のＬＥＤ要素Ｄ１、Ｄ２を有する。各照明要素１２０、１３０は、照明要素のＬＥＤ要素に給電するためにバス電圧Ｖｂを受け取るよう構成される。
【0043】
ＬＥＤ要素を通る平均電流は、ＬＥＤコントローラ１２１、１３１によって制御される。ＬＥＤコントローラ１２１、１３１は、１つ以上のＬＥＤ要素のうちの少なくとも１つと直列に結合される。ＬＥＤ要素を通る平均電流は、ＬＥＤ要素によって出力される光の平均輝度を規定し、故に、ＬＥＤコントローラ１２１、１３１は、ＬＥＤ要素によって出力される光の（平均）輝度を制御することができることはよく理解されている。
【0044】
図示されている例においては、各ＬＥＤコントローラ１２１、１３１は、電流が、トランジスタ（例えば、ＢＪＴ又はＭＯＳＦＥＴ）などのスイッチＴ１、Ｔ２を使用してＬＥＤ要素Ｄ１、Ｄ２を流れることができるか否かを、制御モジュール１２３、１３３（例えば、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなど）を使用して制御することによって、電流の流れを制御するよう適合される。代替手法においては、スイッチは、ＬＥＤ要素を通る平均電流の大きさの制御を容易にする可変抵抗器に置き換えられ得る。別の手法においては、スイッチは、ＬＥＤ要素を通る電流の直接制御を容易にするために、スイッチト電流源（switched current source）に置き換えられ得る。
【0045】
ＬＥＤ要素Ｄ１、Ｄ２は、１つ以上のＬＥＤ要素の１つ以上のセット内に配設される。１つ以上のＬＥＤ要素の各セットは、図示されているように、ＬＥＤ要素のストリングを有してもよい。図示されている例においては、各照明要素は、ＬＥＤ要素の２つのセットしか含まないが、想定される実施形態は、任意の数のＬＥＤ要素を含んでもよい。
【0046】
好ましくは、１つ以上のＬＥＤ要素の異なるセットは、異なる特性を有するよう構成される。例として、１つ以上のＬＥＤ要素の異なるセットは、異なる色の光を出力するよう構成されてもよく、例えば、１つ以上のＬＥＤ要素の第１セットは、第１の色の光を発し、第２セットは、第２の異なる色の光を発するよう構成される（随意に、第３セットは、第３の異なる色の光を発するよう構成される）ことができる。当然、任意の数のセットが考えられ、例えば、第４セット又は第５セットを更に含み、各々が異なる色の光を発するよう構成される。
【0047】
異なる色は、例えば、異なる色温度を有してもよい。例えば、１つ以上のＬＥＤ要素の第１セットは、第１色温度の光を発してもよく、１つ以上のＬＥＤ要素の第２セットは、第２色温度の光を発してもよい。
【0048】
この手法は、１つ以上のＬＥＤ要素の異なるセットに対する異なるタイプのＬＥＤ要素の使用を通して達成され得る。従って、異なるセットは、異なるタイプのＬＥＤ要素を有する。例えば、１つ以上のＬＥＤ要素の第１セットは、電流がＬＥＤ要素を流れるときに第１の色の光を発するよう構成される複数のＬＥＤ要素のみ（又は１つのＬＥＤ要素のみ）を含み得る。同様に、１つ以上のＬＥＤ要素の第２セットは、電流がＬＥＤ要素を流れるときに第２の色の光を発するよう構成される複数のＬＥＤ要素のみ（又は１つのＬＥＤ要素のみ）を含み得る。
【0049】
ＬＥＤコントローラは、ＬＥＤ要素の各セットを通る電流の流れを制御するよう構成され、例えば、ＬＥＤ要素の特定のセット内の各ＬＥＤ要素を通る電流の流れが同一のやり方で制御されるように構成される。ＬＥＤ要素の各セットは、ＬＥＤ要素のセットを通る電流の流れの制御を容易にするために、スイッチ、可変抵抗器又はスイッチト電流源などの専用の電流（の流れの）制御機構を有してもよい。
【0050】
例として、ＬＥＤ要素Ｄ１の第１セットを通る電流の流れは、第１スイッチＴ１を使用して制御されてもよい。同様に、ＬＥＤ要素Ｄ２の第２セットを通る電流の流れは、第２スイッチＴ２を使用して制御されてもよい。
【0051】
別の例として、ＬＥＤ要素Ｄ１の第１セットを通る（平均）電流は、スイッチト電流源又は可変抵抗器を使用して制御されてもよい。同様に、ＬＥＤ要素Ｄ２の第２セットを通る（平均）電流は、別のスイッチト電流源又は可変抵抗器を使用して制御されてもよい。
【0052】
照明要素のＬＥＤ要素を通る（平均的な）電流の流れを制御するための詳細な機構は、照明ユニットの異なる実施形態に対して、及び／又は同じ照明ユニット内で、異なってもよいことは理解されるだろう。例えば、第１照明要素１２０のＬＥＤ要素を通る（平均）電流を制御するために第１の電流制御機構（例えば、スイッチ）が使用されることができ、第２照明要素１３０のＬＥＤ要素を通る（平均）電流を制御するために第２の異なる電流制御機構（例えば、スイッチト電流源）が使用されることができる。
【0053】
ＬＥＤ要素を通る（平均的な）電流の流れを制御するための異なる機構が、同じ照明要素１２０、１３０内に実装されることも可能である。例えば、ＬＥＤ要素Ｄ１の第１セットを通る（平均）電流は、第１の電流制御機構を使用して制御されてもよく、ＬＥＤ要素Ｄ２の第２セットを通る（平均）電流は、第２の異なる電流制御機構を使用して制御されてもよい。
【0054】
ＬＥＤ要素を通る平均電流の制御は、ＬＥＤ要素によって発せられる光の（平均）輝度の制御を容易にする。
【0055】
１つ以上のＬＥＤ要素の各セットが異なる色の光を発するよう構成される場合には、ＬＥＤ要素の各セットによって発せられる光の輝度の制御は、各照明要素によって発せられる光の全体的な色を制御することを可能にする。これは、よく知られているＲＧＢの原理、又はＸＹＺ色座標系などの他の色計算の原理に従って実施され得る。従って、照明要素によって出力される光の色が制御されることができ、故に、照明要素は、照明ユニット全体の「ピクセル」として効果的に扱われることができる。
【0056】
先に説明したように、図示されている例においては、ＬＥＤコントローラ１２１、１３１を使用してＬＥＤ要素を通る電流の流れを制御することによって、平均電流が制御される。電流の流れは、ＬＥＤ要素を流れる平均電流の制御を容易にするために、（二値符号変調（binary code modulation）などの他の変調法も考えられるが）パルス幅変調法に従って制御されてもよい。
【0057】
幾つかの例においては、各照明要素のＬＥＤコントローラは、中央コントローラから制御信号を受信し、制御信号に応答して１つ以上のＬＥＤ要素を流れる平均電流を制御するよう構成される。従って、ＬＥＤコントローラの動作は、外部信号に応答し得る。
【0058】
各照明要素１２０、１３０は、ＬＥＤ要素を通る電流の最大値／大きさを規定するための１つ以上の抵抗要素Ｒ１、Ｒ２を更に有してもよい。抵抗要素は、当業者には容易に理解されるように、電圧制御電流源、又は電流源に置き換えられてもよい。
【0059】
例えば、１つ以上のＬＥＤ要素を通る電流の流れが、（図示されているようなスイッチＴ１、Ｔ２ではなく、）スイッチト電流源又は可変抵抗器を使用して制御される場合には、これらの要素自体が、ＬＥＤ要素を通る電流の最大値を規定することができるので、抵抗要素は省かれ得る。
【0060】
本開示は、可視光通信プロトコルに従って通信を実施するために照明ユニットの動作を制御するための新しい機構に関する。
【0061】
可視光通信プロトコルに従って通信を実施するために、（例えば、ＬＥＤコントローラを使用して各ＬＥＤ要素によって発せられる光の量を制御する）既存の制御機構は使用され得るが、これは、全ての照明要素１２０、１３０（及び全ての照明要素１２０、１３０のＬＥＤ要素）の輝度が同時に変化することを確実にするためには、各ＬＥＤコントローラの動作の正確な、複雑な調整を必要とする。この要件は、可視光通信プロトコルに従って通信を正しく送信することを確実にするために、必要であり、要求され、ＬＥＤコントローラの動作の困難さを著しく増大させる。
【0062】
本発明は、代わりに、全ての照明要素及びＬＥＤ要素に供給されるバス電圧を変調する概念を提案する。従って、全ての照明要素及びＬＥＤ要素によって共有される共通電源が同時に変調され、故に、照明要素（及び照明要素のＬＥＤ要素）の輝度は同時に変化する。
【0063】
従って、潜在的に多数のＬＥＤコントローラ及び制御機構（例えば、スイッチ、可変抵抗器など）の複雑な制御を要求するのではなく、照明ユニット１００の電圧源１１０における単一の共有コントローラを使用して変調を実施することを提案する。
【0064】
従って、電圧源は、ＶＬＣプロトコルに従って通信を実施するために、１つ以上の照明要素１２０、１３０に供給されるバス電圧Ｖｂを変調して、それによって、１つ以上の照明要素によって出力される光の大きさを制御するよう構成される電圧変調器１１５を有する。
【0065】
とりわけ、バス電圧の変調パターンは、照明ユニットによって送信されるべきである所望のＶＬＣプロトコル通信に依存し得る。これは、例えば、照明ユニットのための一意の識別子を供給する変調パターンを含み得る。
【0066】
「一意の」識別子は、所定の変調パターンに従って変調される光を発する照明ユニットの識別を容易にする任意の適切な識別子であり得る。これは、例えば、適切な検出器（例えば、携帯電話のカメラ）によって、これらの光源及びそれらの個々の可視光通信コードのデータベース（並びに光の位置を既に知っていること）を使用して、検出器の位置を正確に決定するために使用され得る。
【0067】
「一意の」識別子は、照明システムであって、前記照明システム内に照明ユニットが配置される照明システムの関連の中で一意であってよい。
【0068】
別の例として、ＶＬＣプロトコルに従う通信は、より大きな照明システム内の照明ユニットの照明特徴又は照明要件のうちの少なくとも１つの形態で照明ユニットの少なくとも１つの能力の指標を供給する通信であってもよい。この手法の例は、公開番号WO 2019/007802 A1を有する国際特許出願において示されている。
【0069】
ＶＬＣプロトコルに従う他の適切な通信は、当業者には明らかであり、例えば、照明ユニットについての他の（状態）情報を供給する通信、例えば、照明ユニットの電気的／熱測定値又は照明ユニットに接続される１つ以上のセンサによって検知される測定値を供給する通信である。
【0070】
言い換えれば、各照明ユニットは、それが発する照明に信号を埋め込むように構成され得る。この信号は、好ましくは、少なくとも、それぞれの照明デバイスの一意の識別子（ＩＤ）を有する。信号は、更に／さもなければ、それぞれの照明ユニット又は接続されたセンサの１つ以上のアプリケーション能力（application capability）及び／又はパラメータの指標を含んでもよい。
【0071】
電圧変調器１１５の動作は、ＶＬＣ制御信号に応答し得る。このことは、先に説明したように、照明ユニットの識別を容易にすることができる。ＶＬＣ制御信号は、例えば、（より大きな照明システムの）中央コントローラからの通信、又は特定の照明ユニットのモジュール、若しくは特定の照明ユニットと通信しているモジュール（例えば、照明ユニットを通信手段として使用するよう適合される、動きセンサなどのセンサ）からの通信に応答してもよい。
【0072】
特定の例においては、電圧変調器の変調パターンは、（例えばＶＬＣ制御信号に応答して）電圧変調器によって決定されてもよく、バス電圧は、それに応じて制御／変調されてもよい。
【0073】
バス電圧の変調によって生じ得るフリッカ効果を低減するために、好ましくは、バス電圧は２つの非ゼロ電圧レベルの間で変調される。即ち、電圧変調器は、最小非ゼロ電圧と最大非ゼロ電圧との間でバス電圧を変調するよう構成され得る。
【0074】
フリッカ効果を更に低減するために、非ゼロ電圧レベルは、大きくは異ならないことが好ましい。
【0075】
幾つかの例においては、非ゼロ電圧レベルは、照明ユニットによって出力される光の強度が、２０％以下若しくは１０％以下だけ、又は５％以下だけ変化するように、異なってもよい。
【0076】
単なる実施例として、図示されている回路を使用して、平均バス電圧が４８Ｖであり、ＬＥＤ要素のセットを通した電圧降下が２４Ｖであり（各ＬＥＤ要素が無視できる抵抗を有すると仮定され）、各抵抗器の抵抗が１２０Ωであり得るシナリオについて考察する。電圧変調器によって制御されるバス電圧における１．２Ｖ（±０．６Ｖ）の変動は、（光出力強度／光束における変化はＬＥＤ要素を通る（平均）電流に正比例すると仮定して）５％の光出力変動をもたらす。
【0077】
幾つかの例においては、非ゼロ電圧レベルは、（平均電圧レベルから平均電圧レベルの）±２０％以下、より好ましくは（平均電圧レベルから平均電圧レベルの）±１０％以下だけ、更により好ましくは±５％以下だけ異なってもよい。或る例として、最大非ゼロ電圧は、最小非ゼロ電圧の１．５倍以下であってもよい。別の例として、最大非ゼロ電圧は、最小非ゼロ電圧の１．２倍以下であってもよい。
【0078】
２つの非ゼロ電圧レベルの間で変調する手法は、各照明要素が（異なるタイプの）ＬＥＤ要素の２つ以上のセットを有する場合に、とりわけ有利である。１つ以上のＬＥＤ要素の各セットが、異なる色を発するよう構成される場合には、特定の利点がある。
【0079】
とりわけ、異なるタイプ（例えば、異なる色）のＬＥＤ要素は、ＬＥＤ要素の両端に供給される電圧における変化に対して異なる応答をする。非ゼロ電圧レベル（とりわけ、大きくは異ならない非ゼロ電圧レベル）を使用することによって、ＬＥＤ要素のセット間の電流の比率は大きくは変化せず、故に、バス電圧が変調されている間、照明要素によって出力される光のカラーポイントは大きくは変化しない。
【0080】
電圧変調器は、バス電圧を絶え間なく変調する必要はないことは明らかであるだろう。それどころか、電圧変調器は、例えば制御信号などに応じて、ＶＬＣプロトコル通信を送信したいという要望がある場合にしかバス電圧を変調しないよう構成されてもよい。
【0081】
幾つかの例においては、電圧変調器は、所定の変調パターンをデフォルトとし得るが、（例えば、照明ユニットの或る特定のパラメータ、例えば、温度、引き出される電力、エラーなどについての測定値のような、照明ユニットについての特定の情報を要求する）制御信号に応じて異なる変調パターンを使用し得る。所定の変調パターンは、外部制御信号によって規定及び／又は修正され得る、照明ユニットの（一意の）識別子であってもよい。
【0082】
図２は、本発明の実施形態による変調を受けるバス電圧Ｖｂを概念的に図示するグラフ２００である。
【0083】
バス電圧Ｖｂは、最大電圧レベルＶｍａｘと最小電圧レベルＶｍｉｎとの間を行ったり来たりするよう変調される。好ましくは、図示されているように、最大Ｖｍａｘ及び最小Ｖｍｉｎは、非ゼロである。
【0084】
先に説明したように、変調パターン（即ち、バス電圧として最大電圧レベルを出力すべきか最小電圧レベルを出力すべきかについての決定）は、送信されるべきである所望のＶＬＣプロトコル通信に依存する。
【0085】
【0086】
照明システム３００は、中央コントローラ３１０を更に有してもよい。
【0087】
中央コントローラ３１０は、各照明ユニット１００Ａ、１００Ｂによって出力される光Ｌを制御するよう構成されてもよい。とりわけ、中央コントローラは、各照明ユニットのＬＥＤコントローラの動作を制御又は規定してもよい。
【0088】
中央コントローラ３１０は、各照明ユニットの電圧変調器の動作を制御するための、例えば各照明ユニットの電圧変調器によって実施される変調プロセスをトリガするための、１つ以上の制御信号ＳＣを供給するよう構成されてもよい。これは、全ての照明ユニットに伝えられる単一の制御信号、各照明ユニットに対する別々の制御信号、及び／又は２つ以上の照明ユニットの各セットに対する別々の制御信号を含み得る。
【0089】
中央コントローラ３１０は、制御信号を使用して、１つ以上のＬＥＤ要素を流れる平均電流を制御することもできる。
【0090】
中央コントローラ３１０は、任意の適切な有線又は無線通信プロトコルを使用して、各照明ユニット１００Ａ、１００Ｂと通信し得る。使用され得る適切な無線通信プロトコルは、赤外線リンク、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従うような無線ローカルエリアネットワークプロトコル、２Ｇ、３Ｇ又は４Ｇ電気通信プロトコルなどを含む。他の形態は、当業者には容易に分かるだろう。
【0091】
中央コントローラ３１０は、幾つかの例においては、各照明ユニットの「一意の識別子」を修正するよう、例えば、各照明ユニットに一意の識別子を供給するよう構成されてもよい。
【0092】
照明システム３００は、光検出モジュール３２０を更に有してもよい。光検出モジュールは、各照明ユニット１００Ａ、１００Ｂによって発せられる光Ｌを識別し、受け取った光を処理して、（各照明ユニット１００Ａ、１００Ｂによって発せられる光における）任意のＶＬＣプロトコル通信を識別するよう構成される。
【0093】
とりわけ、光検出モジュール３２０は、１つ以上の照明ユニット１００Ａ、１００Ｂの各々によって発せられる光Ｌを検出し、１つ以上の照明ユニットの各々によって発せられる前記光に基づいて、異なる照明ユニットを識別するよう構成されてもよい。これは、１つ以上の照明ユニットの各々によって発せられる光における一意の識別子を識別し、（例えば、ルックアップテーブルなどを使用して）一意の識別子を特定の照明ユニットと関連付けることによって実施されることができる。
【0094】
光検出モジュールによって光源から受信される情報は、様々な目的のために使用されることができ、その幾つかの例を以下に示す。
【0095】
光検出モジュール３２０は、各照明ユニットによって供給されるＶＬＣプロトコル通信に基づいて、自身の位置を識別するよう構成されてもよい。これは、（例えば、光検出ユニットのカメラにおいて）受け取った光を処理して、照明ユニットを識別する各ＶＬＣプロトコル通信内の一意の識別子を識別し、検出された光に基づいて照明ユニットの相対位置を識別することによって実施されることができる。この情報は、光検出モジュールの位置を三角測量するために使用されることができる。照明ユニットからのＶＬＣプロトコル通信に基づいて光検出モジュールの位置を決定するための適切な手法は、とりわけ、公開番号WO 2017/125338 A1及びWO 2018/099779 A1を有する国際特許出願において提示されている。
【0096】
光検出モジュール３２０の別の用途は、例えば、公開番号WO 2019/007802 A1を有する国際特許出願において提示されているような、光源のコミッショニングの制御におけるものであり得る。
【0097】
中央コントローラ３１０及び光検出モジュール３２０は、照明ユニットの動作を制御するために互いに通信するよう構成されてもよい。例えば、中央コントローラは、光検出モジュールによって識別されるＶＬＣプロトコルメッセージを介して照明ユニットについての情報（例えば、それらの能力又はパラメータ）を受信し、照明ユニットを適切に制御してもよい。
【0098】
図４は、実施形態による、照明ユニットを使用して可視光通信（ＶＬＣ）プロトコルに従って通信を実施するための方法４００を図示している。
【0099】
方法は、各々が１つ以上のＬＥＤ要素を含む１つ以上の照明要素を有する照明ユニットを使用して可視光通信（ＶＬＣ）プロトコルに従って通信を実施するためのものであり、各照明要素は、１つ以上のＬＥＤ要素に給電するためにバス電圧を受け取るよう構成され、各照明要素は、１つ以上のＬＥＤ要素を流れる電流を制御するよう構成されるＬＥＤコントローラを有する。
【0100】
方法は、バス電圧の変調パターンを決定する随意のステップ４１０を有する。これは、制御信号を受信することと、制御信号に基づいて変調パターンを決定することとを含み得る。他の例においては、ステップ４１０は、記憶された変調パターンを取得することを含み得る。
【0101】
方法は、ＶＬＣプロトコルに従って通信を実施するために、１つ以上の照明要素によって出力される光の大きさを制御するよう、１つ以上の照明要素に供給されるバス電圧を変調するステップ４２０を有する。ステップ４２０において実施される変調は、ステップ４１０において得られる変調パターンに従ってもよい。
【0102】
本開示は、バス電圧が、２つの電圧レベル、最大電圧レベル及び最小電圧レベルのみの間で変調される概念に関する。これは、標準的な、既存のＶＬＣプロトコルに従うためである。しかしながら、ＶＬＣプロトコルが３つ以上の電圧レベルを利用する場合には、バス電圧が３つ以上の（好ましくは非ゼロの）電圧レベルの間で変調され得ることが考えられる。
【0103】
従って、電圧変調器は、少なくとも最小非ゼロ電圧と最大非ゼロ電圧との間でバス電圧を変調することができ、随意に、（ＶＬＣプロトコルによって必要とされる／要求される場合に）１つ以上の更なる電圧レベルの間でバス電圧を変調することができ、前記１つ以上の更なる電圧レベルは、好ましくは、非ゼロである。
【0104】
当業者は、請求項記載の発明の実施において、図面、明細及び添付の特許請求の範囲の研究から、開示されている実施形態に対する変形を、理解し、達成することができる。特許請求の範囲において、「有する」という単語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲において挙げられている複数のアイテムの機能を果たしてもよい。
【0105】
単に、或る特定の手段が、相互に異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせは有利になるようには使用されることができないことを示すものではない。特許請求の範囲又は明細書において「～するよう適合される」という用語が使用されている場合には、「～するよう適合される」という用語は、「～するよう構成される」という用語と同等であるよう意図されていることに留意されたい。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】