THz 300THz nm VLC LED 2. 1 VLC VLC VLC 2. 2 VLC VLC VLC LED VLC 10 VLC 2003 VLC Consortium VLCC [11] VLC VLCC VLC LED LED LED 2010 LED

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1 LED a) Fundamental Experiments on Visible Light Communications using LED as Light Receptor Device Hiroshi YAMAMOTO a) LED LED LED LED LED LED LED LED GL5UR3K1(Sharp ) LED GL5SR082B0S(Sharp ) LED LED, Visible Light Communications, VLC, LED,,, 1. Visible Light Communication; VLC VLC VLC LED Light Emitting Diode VLC LED Faculty of Environmental Information, Keio University, 5322 Endo, Fujisawa, Kanagawa, Japan a) {takefuji, t03052hy}@sfc.keio.ac.jp VLC LED LED LED LED VLC LED LED LED LED LED LED 2. VLC VLC VLC Bluetooth LAN

2 THz 300THz nm VLC LED 2. 1 VLC VLC VLC 2. 2 VLC VLC VLC LED VLC 10 VLC 2003 VLC Consortium VLCC [11] VLC VLCC VLC LED LED LED 2010 LED [6] LED LED LED lm/w lm/w 60lm/W 10 20lm/W 70lm/W [1] LED 1,000 10,000 LED 40,000 50,000 [5] LED LED 1 2 VLC LED VLC LED VLC VLC 1 LED [6] 2 InGaN LED [6] 1 lm (luminous flux) 2

3 LED 2. 3 VLC LED ITS Intelligent Transport Systems VLC VLC PLC Power Line Communication VLC PLC [11] ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line [2] [3] CCR 3, 4 3 Corner Cube Reflector [12] VLC GPS Global Positioning System VLC VLC VLC 4 Corner Cube Reflector [13] 3

4 LED LED LED [7] [10] LED LED GaAs InP LED 6 [8] 5 LED [7] 3. 2 [8] (m) λ (ev) E 1 (ev) E 2 ( m/sec) C ( ev sec) h 2 1 [7] λ = C (E 2 E 1 )/h = 1.24 (E 2 E 1 ) (1) 2 Planck s constant J sec 1eV = J 4

5 卒業制作 LED を受光素子に用いた可視光通信技術の基礎実験 長い光を発光する LED ほどバンドギャップが低く 起 電力が高いことが予想できる 4. 実 験 条 件 実験に使用した装置と LED 及び実験手順につ いて記す 4. 1 使用した装置 実験に使用した装置の概略図を図 7 に 写真を図 8 に示す 図 7 のように基板上に発光用 LED を設置 し その上方に受光用 LED を固定した 又 外部の 光に影響されないよう LED をポリプロピレン製の 黒色の管で覆った この状態で受光用 LED に測定器 を接続し 電圧と電流を測定した 測定器の性能について 電圧は最小 0.001V まで測 定でき 電流は最小 0.1 マイクロ A まで測定できるも 図8 実験装置の写真 のを使った SLI580YT 黄,10 となる 更に 可視光 LED と比較するために OSIR5113A 赤外線, A OSSV5111A 紫外線, B を用意した OptoSupply 社製 加えて LED 対 LED による VLC 装置の試作機に 使用されている LED である GL5SR082B0S 赤, X を用意した Sharp 社製 4. 3 測 図7 実験装置の概略図 定 測定した環境について 摂氏 24 度に空調された 室内で行った 室内は照明が点灯している状態で測定 4. 2 使用した LED した ただし LED の発光以外の光に影響されないよ 実験に使用した LED の性能と 発光させる回路 う 前述のように LED をポリプロピレン製の黒色の の設定に用いた順方向電圧及び順方向電流を図 9 の表 管で覆った 電圧及び電流の測定方法について 自動 にまとめた 数値は全て定格の代表値を使用した 又 的に最大測定値を記憶する機能を使い 1組の LED 本稿では LED に個別の番号を付け これを型番の について3回測定したうちの最大値を記録した 末尾の括弧内に示す 実 験 に 使 用 し た LED は 購 入 店 で 型 番 が 明 記 されておりデータシートが入手できるものを全て 用意した Sharp 社製の GL5UR3K1 赤, 1 及 5. 実 験 結 果 LED の起電力を調べる実験を行った はじめに び LINKMAN 社製の BL304V2CA2A01 赤, 2, LED 同士を密着させた状態 距離 0mm での全ての BL304A2CA1A01 橙, 3, BL304Y2CA2A01 黄, LED の組み合わせについて起電力を調べた この結 4, BL304G6CA3C02 緑, 5, BL304G4CA2A01 果から 起電力が高い組み合わせについて LED 同士 黄緑, 6, BL304B2CA1A01 青, 7 そして ROHM の距離を離した状態での起電力を調べていった 社 製 の SLI580UT 赤, 8, SLI580DT 橙, 9, 5

6 2006 No Type M anufacturer Ray Color wavelength(nm) Lum inous M old Intensity(mcd) (mm)height(mm) Color Dice M aterial Vf(V) IF(m A) 1 GL5UR3K1 Sharp Red Clear GaAlAs on GaAlAs BL304V2CA2A01 LINKM AN Red Clear AlGaInP on GaAs BL304A2CA1A01 LINKM AN Orange Clear AlGaInP on GaAs BL304Y2CA2A01 LINKM AN Yelow Clear AlGaInP on GaAs BL304G6CA3C02 LINKM AN Green Clear InGaN BL304G4CA2A01 LINKM AN LiteGreen Clear AlGaInP on GaAs BL304B2CA1A01 LINKM AN Blue Clear InGaN SLI580UT ROHM Red Clear AlGaInP SLI580DT ROHM Orange Clear AlGaInP SLI580YT ROHM Yelow Clear AlGaInP A OSIR5113A OptoSupply IR 940 unknown Green unknown B OSSV5111A OptoSupply UV Clear unknown X GL5SR082B0S Sharp Red 655 unknown Clear AlGaInP mm LED LED LED 10, V A W 13 LED LED LED LED OSIR5113A(A) GL5UR3K1(1) LED GL5SR082B0S(X) GL5UR3K1(1) LED BL304V2CA2A01(2) SLI580UT(8) BL304B2CA1A01(7) SLI580DT(9) SLI580YT(10) mm LED 100mm LED GL5SR082B0S(X) 0mm GL5SR082B0S(X) VLC LED VLC 15 0mm 14 LED OSIR5113A(A) GL5UR3K1(1) BL304B2CA1A01(7) SLI580DT(9) SLI580YT(10) 6

7 LED GL5SR082B0S(X) GL5SR082B0S(X) GL5UR3K1(1) mm LED 200mm LED 100mm mm BL304B2CA1A01(7) SLI580DT(9) SLI580YT(10) GL5SR082B0S(X) GL5UR3K1(1) LED V /0mm A B X Red Red Orange Yelow Green LiteGreen Blue Red Orange Yelow IR UV Red 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 Orange BL304Y2CA2A01 Yelow BL304G6CA3C02 Green BL304G4CA2A01 LiteGreen BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT Orange SLI580YT Yelow A OSIR5113A IR B OSSV5111A UV X GL5SR082B0S Red

8 2006 micro A /0mm A B X Red Red Orange Yelow Green LiteGreen Blue Red Orange Yelow IR UV Red 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 Orange BL304Y2CA2A01 Yelow BL304G6CA3C02 Green BL304G4CA2A01 LiteGreen BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT Orange SLI580YT Yelow A OSIR5113A IR B OSSV5111A UV X GL5SR082B0S Red micro W /0mm A B X Red Red Orange Yelow Green LiteGreen Blue Red Orange Yelow IR UV Red 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 Orange BL304Y2CA2A01 Yelow BL304G6CA3C02 Green BL304G4CA2A01 LiteGreen BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT Orange SLI580YT Yelow A OSIR5113A IR B OSSV5111A UV X GL5SR082B0S Red

9 LED 13 9

10 2006 V /0mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low A O SIR5113A IR X GL5SR082B0S Red micro A /0mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low 4.2 A O SIR5113A IR 40.2 X GL5SR082B0S Red micro W /0mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low A O SIR5113A IR X GL5SR082B0S Red Red Orange Yelow IR Red A X 14 0mm 10

11 LED V /100mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low A O SIR5113A IR X GL5SR082B0S Red micro A /100mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low 2.4 A O SIR5113A IR 12.7 X GL5SR082B0S Red micro W /100mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low A O SIR5113A IR X GL5SR082B0S Red Red Orange Yelow IR Red A X mm 11

12 2006 V /200mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low A O SIR5113A IR X GL5SR082B0S Red micro A /200mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low 1.1 A OSIR5113A IR 6.2 X GL5SR082B0S Red micro W /200mm 1 GL5UR3K1 Red BL304V2CA2A01 Red BL304A2CA1A01 O range BL304B2CA1A01 Blue SLI580UT Red SLI580DT O range SLI580YT Ye low A O SIR5113A IR X GL5SR082B0S Red Red Orange Yelow IR Red A X mm 12

13 LED 6. LED LED GL5SR082B0S(X) LED GL5UR3K1(1) LED LED GL5SR082B0S(X) LED GL5UR3K1(1) LED 0mm GL5SR082B0S(X) GL5UR3K1(1) 60.6 GL5SR082B0S(X) LED GL5SR082B0S(X) LED GL5SR082B0S(X) LED GL5UR3K1(1) GL5SR082B0S(X) GL5SR082B0S(X) VLC LED LED 6. 2 LED GL5UR3K1(1) LED 9 GL5UR3K1(1) 660nm LED LED GL5UR3K1(1) LED OSIR5113A(A) OSIR5113A(A) LED 580nm 670nm 550nm 660nm 540nm 625nm LED LED LED 900nm 1100nm LED LED LED LED LED LED 7. LED LED LED LED LED LED 13

14 2006 GL5UR3K1(1) GL5SR082B0S(X) LED GL5SR082B0S(X) 2.1V 20mA 42 W LED GL5UR3K1(1) LED 0mm W LED LED LED mm LED LED LED LED [1], ( A Vol.J86-A No.12 pp Dec.2003) [2], ( B Vol.J86-B No.2 pp ) [3] T. Komine, S. Haruyama, and M. Nakagawa, Bidirectional visible-light communication using corner cube modulator, The 3rd IAESTED (The International Association of Science and Technology for Development) International Conference on Wireless and Optical Communications (WOC 2003), pp , July [4] T. Komine, M. Nakagawa, Intergrated system of white LED visible-light communication, IEEE Trans. Consum. Electron., vol.49, no.1, pp.71-79, Feb [5] ( ) [6] LED (JRCM,, 2003) [7], ISBN , CQ, 2005 [8], ISBN ,, 2001 [9],,,, ISBN ,, 2004 [10],,,, ISBN ,, 1994 [11] VLCC ( [12] Richard Fitzpatrick (Associate Professor of Physics, The University of Texas at Austin) ( [13] The University of Iowa, Physics and Astronomy Lecture Demonstrations ( 14

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