JP2008513935A - 照明器具網制御システムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、照明器具網制御システムおよび対応する制御方法に関する。本制御システムは、信号線を介して直列接続される、制御装置、ルータ、および、照明器具を備える。制御装置は制御画像および写真を保存する。制御装置は、ルータ、および、照明器具に対し、直列制御信号を送信する。照明器具は順に直列制御信号を読み出し、特定のセグメントを抽出し、その余のものを後続の装置に送信する。ルータは、制御信号から、順にルータの段番号のための特定のセグメントを読み出す。ルータは、制御信号の要求に従い、当該ルータに接続する様々な照明器具網分枝へ、制御信号を送信する。本発明は、照明器具網の個々の照明器具に対する独立した制御を、比較的低コストで提供する。照明器具の任意の追加または削減が、システム全体に対する影響を生じさせることは一切なく、制御装置における信号データを変更すれば足りる。

Description

本発明は、制御システムおよび方法に関し、特に、照明器具群を制御する照明器具網制御システムおよびその方法に関する。

電球のような照明器具は、相互接続されて幅広く屋外装飾用途に利用される。多くのシステムにおいては、照明器具は、単純な、共用の点灯・消灯様式（オン・オフモード）か、または、グループ毎に相異なるオン・オフモードで運用される。それゆえ、これらの種類の照明器具は、柔軟性を欠く。ＬＥＤのように、進歩した照明器具が多数開発されるに伴い、以下の機能を有する高機能ランプシステムに対する要望がますます高まっている。それらの機能とは、
（１）フルカラースペクトルを有すること、
（２）照明器具は、少数のケーブルで相互接続されること、
（３）各照明器具は、他のいかなる照明器具とも接続可能であること、
（４）（別個のアドレスを有する場合を除き、）終始同一の照明器具群を、それぞれ個別的に制御可能であること、
（５）ユーザが、照明器具の設定を容易に変更できること、である。
本発明は、照明器具網システムに高い柔軟性を望む上での課題を解決する。

図１は、相互接続された装飾照明器具を例示する。図１（ａ）が示す照明システムにおいては、すべての照明器具は電源を通じて点灯／消灯（オン／オフ）される。本例では、個々の照明器具を別個に操作、あるいは、制御できない。他方、図１（ｂ）が示すシステムは、１グループに含まれる相互接続された照明器具が、それと対応する制御装置により制御される構成を有する。そうすることにより、限定的なグループを柔軟に制御するという目標を達成する。しかしながら、本例が示すシステムにおいて、照明器具毎の個別的制御を実現しようとするならば、相当数のケーブルを必要とする。故に、システムは、大規模化し、また、高価なものとなる。加えて、当該システムにおいては、照明器具の付加、または、削減を伴う接続形態の変更は、手間のかかる作業となる。

システム構成をリセットする必要があるときはいつでも、システム全体を、再度構成せねばならない。次に、図１（ｃ）は、より高度なシステムを例示する。当該システムにおいては、各照明器具は、ＭＣＵ（マイクロ・コントローラ・ユニット）（マイクロ制御部）およびアドレスメモリを備える。本例においては、照明器具のアドレスが、最初に送信される。この種のシステムにおいて、以下の不利点が存在する。
（１）ＭＣＵとアドレスメモリを有する照明器具は非常に高価である。
（２）ネットワークに接続する前に、各照明器具に固有のアドレスを割り当てる必要があり、それにより、構成作業が非常に複雑になる。
（３）照明器具に割り当てることができる固有のアドレスの数は、使用可能数内に制限される。（例えば、２値の８ビットは、最大２５６個のアドレスしか表現できない。）

ＣＮ２４８３９３５Ｙ（特許文献１）は、カスケード・クラスタ式照明器具制御装置を開示した。当該装置は、コンピュータ、および、複数の制御部を有する。各制御部は、１つの照明器具または１つの照明器具グループと接続可能である。クラスタ状の照明器具群は、データ・コントロール・バスを介してコンピュータ、または、ＭＣＵと接続される。制御部は、シフト・レジスタ、ラッチ、および、制御回路を有し、当該制御部は、コンピュータから送信される制御データ情報を保存し、この制御情報用いて接続された照明器具を制御する。この制御システムにおいては、すべての制御部は、直列に接続される。しかしながら、特定の制御部に対する個別的な制御は、実現されていない。ここでは、終始同様の照明が、順々に実行されるのみである。また、ここでは、カスケード接続された照明器具群を、シフト・レジスタのビット数で判別している。

中国実用新案特許登録第２４８３９３５号

本発明は、照明器具網（照明器具ネットワーク）のための制御システムおよび制御方法を提供することを目的とする。本発明においては、制御段（コントロール・ステージ）および制御枝（コントロール・ブランチ）を任意的に追加または削除可能であり、また、各照明器具を個別的に制御可能である。

照明器具ネットワーク制御システムは、制御装置、および、少なくとも照明器具群を有し、これらは、制御信号線を介して直列に接続される。制御装置の出力信号は、隣接する照明器具に入力される。また、照明器具は、１つの照明部もしくは１グループを構成する照明部群と制御部とを備える。当該制御部は、制御装置または前の照明器具からの信号を受信し、当該照明器具のための制御信号を選択し、その他の制御信号を次の照明器具に送信する。照明器具は、信号受信部が選択した特定の制御信号に対し応答し、様々な照明動作を行う。

照明器具は、交流または直流電源の送電線およびアース線と接続される。照明器具が交流電源と接続される場合には、照明器具は、照明部および制御部に直流を給電するための電源モジュールを備える。照明器具は、１つもしくは複数の白熱電球、または、蛍光灯、あるいは、１つもしくは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなるアレイ、さらには、１つもしくは複数の他の発光装置でよい。

照明器具の制御部は、汎用ＭＣＵを用いて実現可能である。また、費用節減のため、専用チップとして実装することも可能である。本制御システムにおいては、１つもしくは複数のルータを配置することができる。ルータは、制御装置、他のルータ、または、あらゆる照明器具の後方に配置可能である。ルータの後方に、照明器具網分枝が構成される。この照明器具分枝は、少なくとも１つの照明器具、および／または、１つのルータで構成される。そして、ルータは、受信した制御信号の要求に基づき制御信号を異なる照明器具網分枝へ転送する。

ルータは、制御部、および、少なくとも２つの信号回路を備える。制御部は、前の照明器具またはルータが送信した制御信号を受信し、制御信号の要求に基づき、対応する制御信号線へ、それぞれの信号回路を介して、様々な制御信号を転送する。

ルータの制御部は、ＭＣＵ、または、費用節減効果のある、専用のチップでもよい。

制御装置は、制御部、メモリ、および、信号回路を備える。メモリは、予め設定されるフラッシュ（ｆｌａｓｈ）、または、画像データを記録することができる。制御部は、メモリからデータを読み出し、設定された、制御信号を生成するプログラムを実行し、制御信号のデータストリームまたはデータフレームを、信号回路を介して送信する。

制御装置の制御部は、ＭＣＵ、または、費用節減効果のある、専用のチップでもよい。

複数の制御装置をカスケード状に直列接続することにより、当該複数の制御装置を含む複数の照明器具網分枝を用いて、任意数の照明器具を備える照明器具網を形成することができる。

照明器具網のシステムを制御する方法は、以下のようにして実行され得る。
制御装置は、樹状接続形態を有する照明器具群を、照明器具の位置に基づいて、つまり、当該照明器具と制御装置の間に存在する照明器具の数に基づいて、制御する。制御サイクルの始期において、制御システムは以下の工程を実行する。
制御装置は、照明器具、および／または、ルータと、制御装置自身間の距離に基づき、カスケード状に直列接続された照明器具、および／または、ルータのための制御信号を生成する。
制御装置は、第１の照明器具、および／または、ルータへ、直列制御信号を順々に送信し、当該信号は、照明器具および／またはルータにより処理されて、近部から遠部へ、最後方まで伝送される。
制御装置に対し最近の照明器具は、最先の制御信号を受信する。当該照明器具は、特定の照明動作を実行し、後続の照明器具、および／または、ルータのための制御信号を送信する。特定の位置に位置する照明器具は、対応する制御信号を受信し、特定の照明動作を実行し、後続の照明器具および／またはルータのための制御信号を送信する。
ルータと制御装置の間の距離、つまり、当該ルータと制御装置の間にあるルータの数に基づいて、段０から段Ｎまでで表す当該ルータの段番号を決定することができる。特定の位置に位置するルータは、対応する制御信号を受信し、制御信号の要求に基づき、対応する照明器具網分枝へ、対応する後続の照明器具および／またはルータのための制御信号を送信する。
制御装置に対し最遠の照明器具は、当該制御装置からの最後の制御信号を受信し、対応する照明動作を実行する。

制御装置から送信される直列制御信号は、特定のフォーマットのデータヘッダ、（前記データヘッダに続く）一連の照明器具のオペランド、および、ルータのオペランドを含む。ルータのオペランドは、ルータの制御信号ＩＤヘッダ、ルーティング動作コード、および、ルータの段コードを含む。
制御信号が照明器具を通過する際、照明器具の制御部は、データヘッダの後の第１のデータセグメントを抽出し、照明器具の照明装置を制御する。それと共に、当該制御部は、第１の照明器具のデータセグメントを削除し、データヘッダの後のフィールドをその他のデータセグメントで埋め、その制御信号を次に隣接する照明器具、または、ルータに送信する。
制御信号がルータを通過する際、ルータの制御部は、まず、オペランドが当該ルータのためのものであるか否かを判定する。当該オペランドが、そのルータのためのものである場合には、そのルータは、データヘッダの後ろであって近接するルーティングオペランドを抽出し、対応する照明器具網分枝へ、データヘッダと共に、後続の照明器具、および／または、ルータのためのその他のデータセグメントを送信する。当該オペランドが、そのルータのためのものでない場合には、そのルータは、そのルータのためのオペランドが制御信号に現れるまで、データヘッダ、および、データヘッダの後方にある照明器具および／またはルータのオペランドを処理し、既定の（デフォルトの）照明器具網分枝へ、制御信号を送信する。

ルータの動作コードは、制御信号を送出すべきポート番号を含む。ルータの段番号コードは２値である。
制御信号がルータを通過する際、ルータの制御部は、オペランドが、当該ルータのためのものであるか否かを判定する。当該オペランドが、そのルータのためのものでない場合には、そのルータは、データをルータの現在の送信ポートに送信する。当該オペランドが、そのルータのためのものである場合には、以下の動作を実行する。まず、ルータのオペランドにおけるルータの段番号コードが、０か否か判定する。当該段番号コードが０である場合、当該オペランドが、現在の段にあるルータのためのものであることを示す。そして、ルータは、当該ルータのオペランドに基づいて送信ポートを調整し、それから、ルータのオペランドの後方に続く制御信号を調整されたポートへ出力する。当該段番号コードが０でない場合、ルータの制御部は、現在の段にあるルータのためのオペランドが制御信号に現れるまで、ルータの段番号コードを１だけ減じてルータのオペランド、および、前記ルータのオペランドの後方に続く制御信号を、ポートへ出力する。

上記照明器具網にかかる構成および制御方法を用い、制御装置において制御信号を設定することにより、あらゆる照明器具、および／または、個々の照明器具に対する制御を実現可能である。照明器具またはルータの動作様式は、いずれも、その構成または設定とは関係せず、照明器具網における位置と関係する。そのため、一の照明器具またはルータに不具合が生じようとも、異常なものを新しいものと交換しさせすれば足りる。何ら特別な設定をせずとも、システムを正常に動作させることができる。照明器具またはルータを照明器具網に追加する必要がある場合には、制御装置において制御信号を調整し、照明器具網の接続形態の変更に対応すればよい。

本発明の技術手法は、各照明器具に対する個別的制御を実現する。本システムに、照明器具（群）または照明器具網分枝（群）を追加または削除する場合、現在の照明器具網は一切の影響を受けることがなく、ただ、新しい照明器具網の接続形態に対応して、以前とは異なる制御信号を送信するように制御装置に指示すればよい。本システムにおいては、個別別個のアドレスを一切必要としない。故に、本照明器具網においては、照明器具の数に対する制限は一切ない。加えて、照明器具のアドレスを記録または処理する必要は一切ない。従って、照明器具にかかる費用を削減することができる。

以下の例は、本発明の説明にのみ用いる。いずれの例も、本発明の適用用途を制約するものではない。

図２ａは、本発明にかかる第１の実施形態を示す。照明器具網（ライティングネットワーク）は、制御装置および制御装置と、それに接続するｎ個の照明器具２１を有する。制御装置２４は、フラッシュメモリ、汎用ＭＣＵ（マイクロ・コントローラ・ユニット）、および、信号回路を有する。フラッシュメモリは、照明のための画像データを保存するために使用される。ＭＣＵは、フラッシュメモリからデータを読み出し、読み出したデータを予め設定したプログラムで処理し、その後、信号回路を介し直列制御信号を送信する。照明器具は、汎用ＭＣＵ、信号回路、および、照明装置１を有する。すべての照明器具は、制御信号線に直列に接続される。また、電源は直流電源である。

図５ａは、直列制御信号データを示す図である。制御信号は、データフレームヘッダ、および、ｎ個の照明器具のオペランドを含む。制御信号が第１の照明器具Ｌ_１に達すると、当該照明器具のＭＣＵは、データフレームヘッダの後方の第１のオペランドのデータＬ_１を抽出し、当該照明器具の照明装置にコマンドを出力し、それから、次の照明器具へ、データフレームヘッダと一緒にその他のオペランドを転送する。同様にして、ｎ番目の照明器具がデータフレームヘッダの後方のただ１つのオペランドを抽出するまで、同一の処理が次の照明器具において実行される。各照明器具は、それ自身と制御装置との間の距離のみに基づき、順々にオペランドを抽出する。直列制御信号に含まれるオペランド群は、制御装置用にうまく計画されている。それ故に、照明器具ｎ−ｉに対する個別的制御は、制御装置の直列制御信号におけるデータセグメントの対応するデータＬ_ｎ−ｉを変更することで実現可能である。

図２ｂは、本発明にかかる第２の実施形態を示す。制御装置２４からの制御信号は、１つの照明器具（複数でもよい）、および、ルータ６を通り、３つの照明器具網分枝Ｐ１、Ｐ２、および、Ｐ３に送信される。ルータは、ＭＣＵ、および、３つの信号回路を備える。ＭＣＵは、前の照明器具から信号を受信し、ＭＣＵが当該信号を処理し、その後、それぞれの信号回路を介して様々な照明器具網分枝に転送する。また、オペランドは、制御装置において、各分枝に含まれる各照明器具用に予めうまく設定される。照明器具網の樹状構造に応じ、ルータのオペランドが直列制御信号に追加される。

図５ｂは、樹状構造を有する照明器具網システムに用いる制御方法を例示する図である。制御装置からの制御信号は、データフレームヘッダ、照明器具のオペランド、ルータのオペランド等を含む。制御信号が第１の照明器具に達すると、第１の照明器具に対応するオペランドが機能し、制御信号から削除される。そして、制御信号が第１のルータに達すると、ルータのオペランドに従い、Ｒコード−Ｐ１の後方の制御信号を照明器具網分枝Ｐ１に送信し、Ｒコード−Ｐ２の後方の制御信号を照明器具網分枝Ｐ２に送信し、Ｒコード−Ｐ３の後方の制御信号を照明器具網分枝Ｐ３に送信することが求められる。Ｒコード−Ｐ３の後方の信号がルータＲ１に対するオペランドではない場合には、当該ルータにルーティングポートを変更させるための別のオペランドが受信されるまで、信号は、常に分枝Ｐ３へ送信される。図２ｃは、本発明にかかる第３の実施形態を示す。本形態においては、複数の制御装置同士が直列に接続され、また、各制御装置には、一連の照明器具が接続される。本実施形態においては、第１の制御装置が主たる制御装置であり、その余の制御装置は、主たる制御装置から送られる制御信号を実行し、制御データを対応する照明器具網分枝へ送信する。各制御装置から対応する照明器具網分枝へ送信される制御信号は、第１の実施形態のものと一致する。

直列接続される照明器具を制御するスイッチボックスの構成を示す図 並列接続の照明器具を有する複数のグループを制御する（スイッチボックスにおける）スイッチ群の構成を示す図 １つの制御装置で個別のアドレスを有する複数の照明器具を制御する構成を示す図 １つの制御装置で直列接続される照明器具１グループを制御する照明器具網制御システムの構成を示す図 ルータと照明器具網分枝を備える照明器具網制御システムの構成を示す図 制御装置が縦続接続（カスケード）される照明器具網制御システムの構成を示す図 制御部と照明装置とが分離している照明器具を示す図 制御部と照明装置とが一体化している照明器具を示す図 単一の枝を有する照明器具網を制御する方法を示す図 樹状構造を有する照明器具網を制御する制御方法を示す図

符号の説明

１ 照明装置
２ 電源の送電線
３ 電源のアース線
４ スイッチボックス
５ 制御信号線
６ ルータ
７ 照明器具の制御部
２１ 制御部を有する照明器具
２４ 制御装置

Claims (10)

1. 制御信号線で直列に接続された制御装置および複数の照明器具であって、前記制御装置の出力信号は隣接する照明器具に入力され、前記照明器具は１つの照明部もしくは１つの照明部グループを備える、制御装置および複数の照明器具と、
   前記制御装置または前の照明器具からの信号を受信し、前記信号から制御信号を選択し、その余の制御信号を次の照明器具に送信する制御部と、を有し、
   前記照明器具は、信号受信部が選択した特定の制御信号に応答し、様々な照明動作を行うことを特徴とする照明器具網制御システム。
2. 前記制御部は、マイクロ・コントローラ・ユニットまたは専用チップであることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 前記制御システムは、１つまたは複数のルータを備え、
   前記ルータは、前記制御装置、他のルータ、または、照明器具の後方に接続され、
   前記ルータの後方に、少なくとも、１つの照明器具および／または１つのルータを備える照明器具網分枝が構成され、
   前記ルータは、受信した制御信号の要求に基づき、異なる照明器具網分岐へ、制御信号を転送することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
4. 前記ルータは、制御部および少なくとも２つの信号回路を備え、
   前記制御部は、前の照明器具またはルータから送信される制御信号を受信し、制御信号の要求に基づき、対応する制御信号線へ、それぞれの信号回路を介して様々な制御信号を転送することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
5. 前記制御部は、マイクロ・コントローラ・ユニットまたは専用チップであることを特徴とする請求項４に記載の制御システム。
6. 前記制御装置は、制御部、メモリ、および、信号回路を備え、
   前記メモリは、予め設定されるフラッシュまたは画像データを記録し、
   前記制御部は、前記メモリから、データを読み出し、制御信号を生成するプラグラムを実行し、そして、制御信号のデータストリームまたはデータフレームを、信号回路を介して送信することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の制御システム。
7. 前記制御装置の制御部は、マイクロ・コントローラ・ユニットまたは専用チップであることを特徴とする請求項６に記載の制御システム。
8. 制御装置と、直列に接続され樹状構造を形成する照明器具とを備え、ルータが樹状構造網の節点を形成し、照明器具の位置に基づいて樹状に接続された照明器具を制御する、照明器具網制御システムの制御方法であって、
   制御サイクルの始期において、
   Ａ．前記制御装置は、照明器具および／またはルータと、制御装置自身間の距離に基づき、カスケード状に直列接続された照明器具および／またはルータのための制御信号を生成し、
   Ｂ．前記制御装置は、第１の照明器具および／またはルータへ、直列制御信号を順々に送信し、当該信号は、照明器具および／またはルータにより処理されて、近部から遠部へ、最後方まで伝送され、
   Ｃ．前記制御装置に対し最近の照明器具は、最先の制御信号を受信し、当該照明器具は、特定の照明動作を実行し、後続の照明器具および／またはルータのための制御信号を送信し、
   Ｄ．特定の位置に位置する照明器具は、対応する制御信号を受信し、特定の照明動作を実行し、後続の照明器具および／またはルータのための制御信号を送信し、
   Ｅ．特定の位置に位置するルータは、対応する制御信号を受信し、当該制御信号の要求に基づき、対応する照明器具網分枝へ、対応する後続の照明器具および／またはルータのための制御信号を送信し、
   Ｆ．前記制御装置から最遠の照明器具は、当該制御装置からの最後の制御信号を受信し、対応する照明動作を実行する、ことを特徴とする制御方法。
9. 前記直列制御信号は、特定のフォーマットを有するデータフレームヘッダ、前記データヘッダに続く、一連の照明器具のオペランド、および、ルータのオペランドを含み、
   制御信号が照明器具を通過する際、照明器具の制御部は、データヘッダの後の第１のデータセグメントを抽出し、照明器具の照明装置を制御し、第１の照明器具のデータセグメントを削除し、データヘッダの後のフィールドをその他のデータセグメントで埋め、当該制御信号を次の隣接する照明器具またはルータに送信し、
   制御信号がルータを通過する際、ルータの制御部は、まず、オペランドが当該ルータのためのものであるか否かを判定し、当該オペランドが、そのルータのためのものである場合には、当該ルータは、データヘッダの後ろであって近接するルーティングオペランドを抽出し、対応する照明器具網分枝へ、データヘッダと共に、後続の照明器具および／またはルータのためのその他のデータセグメントを送信し、当該オペランドが、当該ルータのためのものでない場合には、当該ルータは、当該ルータのためのオペランドが制御信号に現れるまで、データヘッダ、および、データヘッダの後方にある照明器具および／またはルータのオペランドを処理し、既定の照明器具網分枝へ、制御信号を送信することを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
10. ルータのオペランドは、ルータの制御信号ＩＤヘッダ、ルーティング動作コードおよびルータ段番号コードを含み、前記ルータの動作コードは制御信号を送出すべきポート番号を含み、ルータの段番号コードは２値であり、
    制御信号がルータを通過する際、ルータの制御部は、オペランドが、当該ルータのためのものであるか否かを判定し、当該オペランドが、当該ルータのためのものでない場合には、当該ルータは、データをルータの現在の送信ポートに送信し、当該オペランドが、当該ルータのためのものである場合には、まず、ルータのオペランドにおけるルータの段番号コードが０か否か判定し、当該段番号コードが０である場合、当該オペランドが現在の段にあるルータのためのものであることを表しており、当該ルータは、当該ルータのオペランドに基づいて送信ポートを調整し、当該ルータのオペランドの後方に続く制御信号を調整されたポートへ出力し、当該段番号コードが０でない場合、当該ルータは、現在の段にあるルータのためのオペランドが制御信号に現れるまで、ルータの段番号コードを１だけ減じて当該ルータのオペランドおよび当該ルータのオペランドの後方に続く制御信号を、ポートへ出力する、ことを特徴とする請求項９に記載の制御方法。

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