CN104955208A - 照明系统、照明控制系统及照明系统单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够实现与环境相适应的最适合的色貌水平的照明且结构简单的照明系统(1)、具有多个所述照明系统的照明系统单元及所述照明系统的照明控制系统。照明系统(1)具备：光源(10)；颜色传感器(20)，用于从预定波段的光的强度获取表示彩色再现性的信息；亮度传感器(30)，用于获取表示光的亮度的信息；控制部(40)，根据表示彩色再现性的信息及表示亮度的信息，对光源(10)进行控制。

Description

照明系统、照明控制系统及照明系统单元

技术领域

本发明的实施方式涉及一种将从光源射出的光作为照明光进行照射的照明系统、具有多个所述照明系统的照明系统单元及所述照明系统的照明控制系统。

背景技术

LED(发光二极管：Light Emitting Diode)照明由于节能且寿命长因而作为环境负荷较小的照明正在普及。在此，与太阳光相比，LED所发出的光中包含的波段有限，因此有时出现色貌(color appearance)不自然现象。色貌根据彩色再现性例如平均彩色再现评价数Ra进行评价。然而，人所感觉得到的色貌除了彩色再现性之外还取决于亮度。这被称为亨特效应(Hunt effect)。通过极端的提高照度可以补偿亨特效应，但是会导致耗电量(能量)的增加。

因此，正在研究无需过大增加耗能量而能够实现色貌均衡的照明系统等。但是，以往研究出来的照明系统等的结构极其复杂。

而且，在有外光(太阳光)射入的室内中，照明环境随着时间而变化。而且，例如，在一般的办公室或仓库中，不要求与自然光同等水平的色貌。若过于改善色貌水平，则耗电量会增加。

为了实现与照明环境及所需水平相对应的适当色貌的照明，需要结构简单的照明系统。

专利文献1：日本特开2013-201132号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现与环境相适应的适当的色貌水平的照明且结构简单的照明系统、具有多个所述照明系统的照明系统单元及所述照明系统的照明控制系统。

本发明的实施方式的照明系统具备：光源；颜色信息获取部，用于从预定波段的光的强度获取表示彩色再现性的信息；亮度信息获取部，用于获取表示光的亮度的信息；控制部，根据所述表示彩色再现性的信息及所述表示光的亮度的信息，对所述光源进行控制。

附图说明

图1是第1实施方式的照明系统的结构图。

图2是第1是实施方式的变形例1的照明系统的结构图。

图3是第1是实施方式的变形例2的照明系统的结构图。

图4是第1是实施方式的变形例3的照明系统的结构图。

图5是第2实施方式的照明系统的结构图。

图6是第3实施方式的照明系统单元的结构图。

图中：1A～1E-照明系统，2-照明系统单元，9-照明控制系统，10-光源，11-蓝色LED，12-荧光体，13-LED单元，14-作为第2LED单元的红色LED，20-颜色传感器，25-运算部，30-亮度传感器，40-控制部，41-存储部，49-设定部，50-电源，60-摄像部，90-太阳。

具体实施方式

<第1实施方式>

如图1所示，实施方式的照明系统1具备：光源10；颜色信息获取部即颜色传感器20；运算部25，从颜色传感器20的输出计算出彩色再现值作为表示彩色再现性的信息；亮度信息获取部即亮度传感器30；控制部40，控制包括光源10在内的整个照明系统1；存储部41；设定部49；电源50。

例如，光源10配设在作为照明对象的房间的天花板，颜色传感器20及亮度传感器30配设在天花板面、墙面、地面、或者兼作设定部49的操作遥控器等。其它的控制部40等可以配设在天花板里侧，或者其它房间例如建筑物的集中控制室等。

在后面进行详述，由设定部49设定控制部40的控制条件。设定部49可以在制造时被设定，也可以由用户设定。

光源10发出模拟白色照明光。光源10包括LED单元13，该LED单元13通过将发出蓝色光(例如，380nm～470nm)的蓝色LED11和接受蓝色光而发出黄色光(例如，570nm～585nm)的荧光体12组合以使黄色光和蓝色光混合而发出模拟白色光。另外，模拟白色光的效率良好，即以低耗电发出强光，但与来自太阳90的白色光(太阳光)相比，彩色再现性较低。

另外，还可以是由发出紫外光的LED和接受紫外光而发出蓝色光、绿色光、红色光的荧光体构成的光源。而且，也可以是由蓝色LED11、绿色LED(例如，495nm～570nm)和红色LED(例如，600nm～750nm)构成的光源。

颜色传感器20包括3种照度传感器21A、21B、21C，该3种照度传感器分别被遮断除了红色光、绿色光、或蓝色光之外的光的滤色器，即红色滤色器20F1、绿色滤色器20F2、或蓝色滤色器20F3覆盖。照度传感器21A、21B、21C由输出与入射光的强度相对应的电信号的光电二极管等受光元件构成。

运算部25从颜色传感器20所输出的红色光、绿色光及蓝色光的强度计算出表示彩色再现性的彩色再现值CR。

例如，若将检测预定照度的光时的照度传感器21A所输出的红色光强度设为LR，将照度传感器21B所输出的绿色光强度设为LG，将照度传感器21C所输出的蓝色光强度设为LB，则彩色再现值CR由以下公式(公式1)计算得出。

CR＝(LR/LR0)+(LG/LG0)+(LB/LB0)…(公式1)

但是，LR0、LG0、LB0为接受预定照度的太阳光时的各个传感器的输出值。

由于彩色再现值与平均彩色再现评价数之间存在预定的比例关系，因此，以下用平均彩色再现评价数说明彩色再现性。另外，运算部25无需为独立的构成要件，可以是组装于颜色传感器20的CPU等，也可以使控制部40具有运算部的功能。

亮度传感器30通过将光转换成电信号而检测出光的强度。例如，由与颜色传感器20的照度传感器21A等功能相同的受光元件构成。此时，亮度传感器30可将白色光的强度作为照度予以输出。

另外，当照明范围较广时，可以从多个颜色传感器20及多个亮度传感器30获取多个彩色再现值及多个照度，控制部40例如用这些值的平均值进行控制。

电源50向光源10等供电。电源50例如为将商用电源转换成光源10所需的电力而供给的点灯装置，若从电源50供给的电力(电流)增大，则光源10所产生的照明光的强度就变大。

由CPU等构成的控制部40根据设定部49的设定对整个照明系统1进行控制。

若用户指示启动，即作为电源开关的SW48变为ON，则控制部40对电源50进行控制以向光源10供电。则，光源10发出照明光。另外，以下，将控制部40对“从电源50供给至光源10的电力进行控制”称为“对光源进行控制”。

基于照明系统1的照明状态随光源10的经时变化或温度等而变化。最初，控制部40对供给至光源10的电力进行反馈控制以使亮度传感器30所输出的照度(亮度)成为设定部49所设定的预定值。另外，启动时，控制部40可以向光源10供给预先设定的预定的电力而不进行反馈控制。

接着，控制部40根据运算部25基于颜色传感器20的输出而计算出的彩色再现值，使供给至光源10的电力增减预定量。因此，照明光的彩色再现性几乎不变，但能够达到所希望的色貌水平。另外，根据彩色再现值进行的电力的增减量等的控制模式被储存于存储部41。控制模式以对应于彩色再现度的电力的增减量的表，或者，彩色再现值和电力的增减量之间的关系式等的形式被储存。

在照明系统1中，对应于彩色再现值，控制部40根据储存于存储部41的控制模式对光源10进行控制。即，光源10的控制方法从基于亮度传感器30的输出的反馈控制或恒功率控制切换为基于与彩色再现值对应的预定的控制模式的模式控制。如后述，在该彩色再现性优先的模式控制中，亮度传感器30的输出值，即照明光的亮度有时会增加，也会减小。

在彩色再现性优先的模式控制中，例如，当光源10的彩色再现性为65～85的范围时，控制部40如下控制：当彩色再现值小于值为70的Ra时，使供给至光源10的电力(电流值)增加5％，70～85时不增减输出以使亮度成为预定值，而85以上时减小5％，95以上时减小10％。

即使增加照度，彩色再现性也不会变化。但是，可以根据亨特效应改善色貌水平。而且，在彩色再现性较高且减小照度也能够确保一定程度的色貌水平时，能够减小耗电。

启动之后被决定的控制内容例如可以储存于存储部41用作下一次启动时的初始设定值。而且，还可以利用设定部49进行优先设定。此时，若进行亮度优先设定，则不进行基于彩色再现值的模式控制。而且，在无需过于重视节能时，即使彩色再现值为预定值以上也不进行减小电力的控制。

而且，在照明系统1中，由设定部49设定作业内容时，控制部40根据作业内容对光源10进行控制。由设定部49设定的作业内容例如有物品的分类作业、事务作业、设计、PC作业、展示等。这些作业内容根据办公室、展厅或仓库等使用场所而设定。当未设定有作业内容时，控制部40例如将事务作业看作标准使用场所而进行控制。

例如，展示设定时，控制部40进行如下控制：当彩色再现值小于值为70的Ra时，使供给至光源10的电力增加25％，小于80时增加10％，小于90时增加5％，95以上时减小5％。

即，在展示设定中，光源10控制成色貌水平高于事务作业设定。

相反，仓库等的物品分类作业设定时，控制部40例如进行如下控制：当彩色再现值小于值为70的Ra时，使供给至光源10的电力增加5％。

即，在仓库中，光源10被控制成色貌水平低于办公室。

照明系统1只需在启动时根据彩色再现值使供给至光源10的电力增减，即可始终适当地管理色貌水平。

在此，照明环境在很多情况下受外光(太阳光)的影响。此时，白天由于来自光源10的照明光和太阳光重叠，因而与夜间相比成为彩色再现性高的光。而且，受天气、窗户的位置、窗户的大小及太阳的高度的影响等，含有照明光的光即照明光和太阳光重叠的光的彩色再现性经时变化。

因此，控制部40更优选间隔预定时间例如每10分钟，与启动时同样根据该时刻的环境对光源10进行控制。控制间隔例如优选1分钟以上且1小时以下。由于在所述范围以上不产生频繁的照明变化，因此用户不会感到不舒适感，若处于所述范围以下，则能够进行与状况相对应的适当的控制。

在照明系统1中，控制部40定期根据该时刻的状况对光源10进行控制，以便成为适当的色貌水平。

另外，以上对具备光源的照明系统1进行了说明，但也可以对已有的光源应用照明系统1的照明控制系统9。

例如，实施方式的照明控制系统9具备：颜色信息获取部，从预定波段的光的强度获取表示彩色再现性的彩色再现值；亮度信息获取部，获取光的亮度；控制部，根据所述彩色再现值及亮度，间隔预定时间对光源进行控制。

<变形例>

接着，对第1实施方式的变形例1～3的照明系统1A～1C进行说明。照明系统1A～1C与照明系统1类似，因此对具有相同功能的构成要件标注相同的符号，并省略说明。如后述，照明系统1A～1C具有照明系统1的效果，而且还具有单独的效果。

<变形例1>

如图2所示，变形例1的照明系统1A具有N个光源10A1～10AN。在此，N为2以上的整数。以下，指功能相同的多个构成要件时省略一个尾数。例如，光源10A1～10AN的各个光源统称为光源10A。而且，在以下的附图中不显示太阳光90。

通过与光源10结构相同的多个光源10A1～10AN，照明系统1A比照明系统1照明更广的范围。

而且，为了消除因照明场所而造成的照明状态的差异，在照明系统1A中，具有两个亮度传感器30A1、30A2以及两个颜色传感器20A1、20A2。另外，亮度传感器30A等的数量可以根据照明场所的面积等适当选择。即，亮度传感器30A等的数量可以比光源10A的数量多也可以少，相反也可以是1个。

在具有多个亮度传感器30A等时，控制部40A可以根据运算部25A计算出的多个彩色再现值的平均值进行控制，也可以根据亮度传感器30A等的配置对多个亮度传感器进行加权从而进行控制。

而且，控制部40A可以对电源50A进行控制以使多个光源10A1～10AN成为不同的供电状态。例如，控制部40A在彩色再现值小于值为70的Ra时可以进行如下控制：使供给至光源10A1的电力增加25％，使供给至光源10A2的电力增加20％，使供给至光源10AN的电力增加15％。

照明系统1A具有照明系统1的效果，而且还能够用1个系统以适当的色貌水平照明更广的范围。

<变形例2>

变形例2的照明系统1B的颜色传感器20B获取可视光波段的、光源10发出的光中未包含的波段的光的强度。

如图3所示，在照明系统1B中，颜色传感器20B包括检测红色光的照度传感器21A，不包括检测绿色光的照度传感器21B及检测蓝色光的照度传感器21C。在此，作为检测红色光的照度传感器21A，例如为检测700nm以上的波段的传感器，优选为检测750nm以上波段或近红外线的传感器。红色光尤其是700nm以上的波段包含在太阳光，却未包含在模拟白色光的光源10发出的照明光中。因此，颜色传感器20B能够将太阳光的亮度与来自光源10的照明光的亮度分开检测。

如上所述，太阳光的彩色再现性非常好。因此，重叠有更多的太阳光的照明光的彩色再现性好，相反未重叠有太阳光的照明光的彩色再现性坏，即，彩色再现度和太阳光的亮度(明亮度)之间存在比例关系。因此，基于太阳光的照度的控制具有与基于彩色再现值的控制相同的效果。

例如，若将照度传感器21A输出的红色光强度设为LR，则彩色再现度CRB由以下公式(公式2)计算得出。

CRB＝(LR/LR0)…(公式2)

但是，LR0为接受太阳光时的照度传感器21A的输出值。

控制部40B根据从颜色传感器20B输出的太阳光的彩色再现值以及照度传感器的照度值，增减供给至光源10的电力。

照明系统1B具有照明系统1的效果，而且结构简单且容易进行控制。

另外，照明系统1B与照明系统1同样可以具有多个光源。

<变形例3>

如图4所示，变形例3的照明系统1C具备摄像部60，该摄像部60包括获取照明对象区域的图像的CMOS等图像传感器。而且，在照明系统1C中，由具有颜色信息获取部及亮度信息获取部的功能的CPU构成的控制部40C从光源10所照明的对象区域的图像获取彩色再现值或色度、照度或光亮度。当然，照明系统1C还可以具有计算出色度及光亮度的专用图像处理部。

另外，当具有其他目的例如室内监控用摄像装置时，照明系统1C无需具备摄像部，控制部40C可以利用室内监控用摄像装置所拍摄的图像计算出色度及光亮度。

而且，可以仅从图像的一部分区域计算出色度及光亮度，而且可以针对图像的多个区域分别计算出色度及光亮度，控制部40C利用其平均值进行控制。另外，用于计算色度及光亮度的区域等由设定部49设定。

照明系统1C具有照明系统1的效果，而且，控制部40C根据更广的范围的彩色再现性进行控制，因而难以受局部性照明不均或过往行人的影响。

<第2实施方式>

第2实施方式的照明系统1D与照明系统1等类似，因而对相同构成要素标注相同的符号，并省略说明。

如图5所示，照明系统1D的光源10D除了具有将发出蓝色光的蓝色LED11和吸收蓝色光而发出黄色光的黄色荧光体12组合以发出黄色光和蓝色光混合的模拟白色光的第1LED单元13之外，还具有由发出红色光的红色LED构成的第2LED单元14。第2LED单元14通过对从第1LED单元照射的光附加红色光，由此提高彩色再现性。而且，还可以使用彩色再现性比第1LED单元高的模拟白色光源构成第2LED单元。而且，也可以由红色LED、绿色LED、蓝色LED构成第2LED单元，还可以将红色LED、绿色LED、蓝色LED及模拟白色光组合而构成第2LED单元。即，只要是通过第2LED单元向第1LED单元所照射的光进行附加而提高彩色再现性的结构即可。

发出蓝色光、黄色光和红色光的光源10D与光源10相比，产生彩色再现性更好的照明光。但是，作为第2LED单元的红色LED14的发光效率比第1LED11的发光效率低。因此，若始终点亮红色LED14，则耗电会增大。

在照明系统1D中，控制部40D以启动时仅向光源10D的第1LED11供电的第1照明模式进行控制。而且，控制部40D在彩色再现值小于预定值时以向红色LED14也供电的第2照明模式进行控制。即，控制部40D在彩色再现值为预定值以上时，不让第2LED单元14点亮。

照明系统1D在启动时等通过第1照明模式以低电力进行照明，仅在彩色再现性较低时，通过第2照明模式实际发出彩色再现性好的照明光，因此能够切实改善色貌水平。

另外，照明系统1D可以与照明系统1A同样的具备多个光源，而且，也可以具备照明系统1B的结构的颜色传感器，与照明系统1C同样可以利用图像获取彩色再现值。

另外，理所当然，如上所述的照明系统1A至照明系统1D的照明控制系统与照明控制系统9同样也可以应用于已有的光源。

<第3实施方式>

如图6所示，第3实施方式的照明系统单元2具备两个照明系统1E1、1E2。各个照明系统1E的结构与上面说明的照明系统1、1A～1D中的任意一个相同。

照明系统1E1的控制部40E1将照明系统1E2的彩色再现值及亮度作为辅助信息而对光源10E1进行控制。同样地，照明系统1E2的控制部40E2将照明系统1E1的彩色再现值及亮度作为辅助信息而对光源10E2进行控制。

在此，辅助信息是指从颜色传感器20E1获取的彩色再现值的例如用作修正系数的信息。当照明系统1E2的彩色再现值低于预定值时，对照明系统1E1的彩色再现值乘上1以上的修正系数，控制部40E1以向光源10E1供给更多电力的方式进行控制。

这是因为，用户所感觉到的色貌水平不仅因附近的照明状态会增减，因其它照明系统照明的远离区域的照明状态也会增减。照明系统单元2的控制部40E将远离区域的照明状态作为辅助信息而对光源10E进行控制，因而能够准确地控制较广空间的色貌水平。

另外，照明系统单元2理所当然可以具备3个以上照明系统。而且，可以根据照明系统1E的配置状态及距离等，对来自其它照明系统1E的辅助信息进行加权从而进行控制。即，比来自远处的照明系统1E的信息更重视来自近处的照明系统1E的信息的控制。

在上述各个实施方式中，对将颜色信息获取部获取的彩色再现值作为彩色再现性而进行控制的情况进行了说明，但是，也可以预先储存例如将颜色信息获取部获取的RGB的强度比和亮度相互关联的表，从而对光源进行控制。

表1中示出将RGB的强度比和亮度相互关联的表的一例。

(表1)

表1中表示，例如当RGB的强度比为6:4:1时，将200lx设为目标照度值，当RGB的强度比为2:2:2时，目标照度值为600lx。相反，当照度为200lx时，可以进行提高彩色再现性的控制，由此使RGB强度比成为6:4:1。

以上，对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是举例说明，并没有限定发明范围的意图。这些新的实施方式能够以其它各种方式实施，在不脱离本发明宗旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形均属于本发明的范围或宗旨内，并且也包含在技术方案中记载的发明及其等同的范围内。

Claims (12)

1.一种照明系统，其特征在于，具备：

光源；

颜色信息获取部，用于从预定波段的光的强度获取表示彩色再现性的信息；

亮度信息获取部，用于获取表示光的亮度的信息；

控制部，根据所述表示彩色再现性的信息及所述表示光的亮度的信息，对所述光源进行控制。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于：

所述控制部间隔预定时间对所述光源进行控制。

3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于：

所述控制部对所述光源进行控制以使所述表示彩色再现性的信息成为预定范围。

4.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于：

所述光源包括第1LED单元、对第1LED单元所照射的光附加提高彩色再现性的光的第2LED单元，

所述控制部在所述表示彩色再现性的信息为预定值以上时，不点亮所述第2LED单元。

5.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于：

所述亮度信息获取部为亮度传感器，

所述颜色信息获取部具有被遮断所述预定波段的光以外的光的滤色器覆盖的亮度传感器。

6.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于：

所述颜色信息获取部具有分别被红色滤色器、绿色滤色器及蓝色滤色器覆盖的3种照度传感器。

7.根据权利要求5所述的照明系统，其特征在于：

所述光包括照明光和太阳光，

所述预定波段为所述太阳光所包含的波段且所述光源所发出的光不包含的波段。

8.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于：

所述颜色信息获取部及所述亮度信息获取部从所述光源所照明的对象区域的图像获取所述表示彩色再现性的信息及所述表示亮度的信息。

9.根据权利要求3所述的照明系统，其特征在于：

该照明系统具备多个所述光源。

10.一种照明系统单元，其特征在于：

具有权利要求1至9的任意一项所述的照明系统，

各个所述照明系统的所述控制部将其它所述照明系统的所述表示彩色再现性的信息及所述表示亮度的信息作为辅助信息，对各个所述光源进行控制。

11.一种照明控制系统，其特征在于，具备：

颜色信息获取部，从预定波段的光的强度获取表示彩色再现性的信息；

亮度信息获取部，获取表示光的亮度的信息；

控制部，根据所述表示彩色再现性的信息及所述表示亮度的信息，间隔预定时间对光源进行控制。

12.根据权利要求11所述的照明控制系统，其特征在于：

所述控制部对所述光源进行控制以使所述表示彩色再现性的信息成为设定的预定范围。