JP2005108593A

JP2005108593A - 照明システム

Info

Publication number: JP2005108593A
Application number: JP2003339494A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Nagasoe; 和史長添; Akira Yano; 彰矢野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】通信トラックを抑制できる照明システムを提供する。
【解決手段】明るさセンサを搭載する明るさセンサ端末と、明るさセンサ端末の検知信号に基づく調光レベル制御信号を受けて調光可能な照明器具と、調光レベル信号を受信して現在調光レベルにより照明器具の調光状態を表示可能な総合情報端末とを備え、これらが通信信号を重畳する電力線を介して接続されている。
また、高周波の電力線搬送信号の遮断を行うフィルタ部と、その電力線を流れる電流を検知する電流検知手段と、電力線通信手段とで構成されたブロッキングフィルタを有し、総合情報端末は記ブロッキングフィルタの前記電流検出手段で検出した電流検知信号を受信することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の照明器具を点滅・調光制御する照明システムに関し、特に電力線搬送技術を用いた信号の送受信に関するものである。

従来から例えば事務所の蛍光灯用照明用途で、複数の調光可能な照明器具や床面照度を検知する1台の明るさセンサ端末を専用の信号線で繋ぎ、太陽光を含めた照度が略一定になるように調光制御する照明システムがあった（図７）。

この照明システムは、事務所などに設置される複数の連続的に調光可能な蛍光灯照明器具と、天井に設置される明るさセンサを内蔵した明るさセンサ端末より構成し、調光信号線で接続している。そのシステムの構成図を図８に示す。照明器具は受信した調光信号に応じてランプに供給する電力を制御する複数の点灯回路部と、蛍光灯などの複数のランプから構成する。

次に動作について説明する。明るさレベルの設定時は、事務机の机上面が必要な照度になるように赤外線リモコン送信器などを操作して人工照明の調光レベルを調整する。混
合光の照度が必要な照度になれば、そのときの明るさセンサの出力する電圧を記憶部に記憶する。照明システム運用時は、自然光の変化により明るさセンサ出力電圧が変動する
と、記憶部に記憶した明るさセンサ出力電圧に戻るように制御部で調光制御部を制御して人工照明の調光レベルを制御する（フィードバック制御）。

また同一の専用バスラインに1台以上の明るさセンサと複数の照明器具を接続してシリアル信号を用いる照明制御システムが発明されている（特許文献１参照）。

このシステムは最近ヨーロッパを中心に研究・開発が進められているDALI（Digital Addressable Lighting Interface）システムとして知られている。図７の従来システムはセンサ端末と照明器具の関係が配線工事時に決まってしまい事務所やテナントのレイアウト変更に対応できないが、DALIシステムは各端末がグループアドレスを持っているため、グループアドレスを設定し直すことでレイアウト変更に対応できる。図１１はDALIシステムのシステム図である。バス電源装置は信号用バスラインに電力を供給する装置である。後述する明るさセンサ端末など消費電力の少ない端末はこのバス電源から電力を受けることも可能である。図１２に構成図を示す。複数の照明器具は明るさセンサ端末の諡号送信部からシリアル信号を受信する信号受信部と、受信した調光レベルに応じてランプに供給する電力を制御する点灯回路部と、蛍光灯などのランプから構成する。

一方、信号の伝送手段として、商用電源（AClOOV・60Hz等）用の電力線に高周波信号を重畳する電力線搬送技術がある（エコーネットコンソーシアム等で採用されている）。電力線搬送は、専用の信号線を用いた通信と異なり、その電力線に接続された機器の影響（機器より発生する伝導ノイズや、機器内のキャパシタによる電力線インピーダンス低下
等が主な原因）によりそのシステムを構成する端末へ信号が確実に伝送できるとは限らな
い。また電力線搬送の場合、同一電力線上の複数の端末が同時に送信して信号がつぶれ受信できなくなることを避けるために、電力線に一定時間信号が流れていないことを確
認（キャリアセンス）してから信号を送信する。このことは電波法でも定められている（キャリアセンス時間は25ミリ秒）。

従来例に示した図７や図１１のシステムは専用の信号線が必要である。従って新規に設置するときは問題とならないが、調光制御機能を有しないシンプルな蛍光灯照明器具をリニューアルする場合は、新たに専用信号線の工事が伴う。事務所等ではリニューアル工事は業務のない土曜日や日曜日に完了しなければならないケースが多く対応できない。

そこで既に配線されている電力線だけで通信可能な電力線搬送技術を組み合わせた照明システムが考えられる。このシステムは、同一の電力線に全ての端末が接続される点で、ネットワークトポロジーとしては図１１の従来システムと同様にバス型配線になる。

既に述べているように電力線搬送の場合は送信信号の間隔すなわちキャリアセンス時間が必要である。この点は図５の従来システムと同様である（DALIにおける送信信号の間隔は9．17ms以上となっている）。しかし専用信号線を用いる従来システムは接続される端末の台数や通信速度などからキャリアセンスの時間を最適化できるが、電力線搬送の場合はシステム規模が小さくても法的な規制を守る必要がある。

また専用信号線を用いる従来システムは接続される端末など伝送上の条件などを規定することができるため、伝送上の信頼性を高く保つことができる。その結果、信号の再送を行う必要性が低い。また再送を行っても頻度は低い。ところが電力線搬送の場合は上記で述べたように専用線通信と比較して信頼性が低い。そのため信号を再送する必要性が高く頻度も高い。信頼性を上げるために受信側の端末から受信確認信号（一般にACK信号と呼ばれている）を送ると伝送線上を占有する。なおDALIにおいてはACK信号は送らない規格になっている。以上のように電力線搬送では法的な規制や信頼性のために信号の送信に必要な時間が長くなる。従って通信トラフィックを下げなければ必然的にシステム規模が小さくなる（信号を送信するのはセンサ端末であり、センサ端末が多ければ制御グル
ープ数も多くなる）。

さらに、照明器具の点灯制御や状態の確認をするための端末として総合情報端末を電力線上に接続されることも想定される。総合情報端末のシステム構成図を図９に示す。電力線上からの受信と電力線上への送信ができるシステムを持ち、電力線に接続されている器具のグループ設定や照明調光レベル制御や点滅制御を行うことが可能な制御部と操作部を持ち、各照明状態をモニタすることの可能な端末である（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−２５２０９０特開２００２−２８９３６６

例えば照明器具の調光状態を総合情報端末で表示するには、知りたい器具のアドレスを入力してその器具へ、総合情報端末から調光状態を返信要求する信号を送信する。すると器具から調光状態を記した信号が総合情報端末へ返信されてきてそれをモニタにて表示する。動作フローを図１０に示す。

しかし、この場合、信号を送信、受信といった動作が必要となり多数の情報を得るには通信トラフィックが増えることになる。

また図１３に従来のシステム図および従来システムの設定を示すように、照明器具の数量が増え、その照明を制御する種類（例えばセンサ端末やスイッチ端末など）が増えれば、それぞれの器具とのグループ分け作業が煩雑になる上、器具側から見ればセンサからの信号やスイッチ、総合情報端末からの信号を処理できる様にしなければならず、処理能力の高いマイコンなどが必要となる。

したがって、この発明の目的は、通信トラックを抑制できる照明システムを提供することである。

この発明の照明システムは、明るさセンサを搭載する明るさセンサ端末と、前記明るさセンサ端末の検知信号に基づく調光レベル制御信号を受けて調光可能な照明器具と、前記調光レベル信号を受信して現在調光レベルにより前記照明器具の調光状態を表示可能な総合情報端末とを備え、これらが通信信号を重畳する電力線を介して接続されたものである。

上記構成において、高周波の電力線搬送信号の遮断を行うフィルタ部と、その電力線を流れる電流を検知する電流検知手段と、電力線通信手段とで構成されたブロッキングフィルタを有し、前記総合情報端末は前記ブロッキングフィルタの前記電流検出手段で検出した電流検知信号を受信するものである。

上記構成において、前記総合情報端末から前記照明器具の1台づつに点灯若しくは消灯する信号を送り、その時に前記ブロッキングフィルタ内で検出した電流検知信号を前記総合情報端末で処理するものである。

上記構成において、前記照明器具の複数台と明るさセンサ端末を含むグループを有し、電力線上に照明の点滅制御情報を信号として重畳できる壁スイッチを有し、前記壁スイッチは前記明るさセンサ端末を介して前記グループごとに前記照明器具の点滅を行うものである。

上記構成において、前記照明器具と前記明るさセンサ端末で構成されるグループを有し、前記照明器具を前記グループごとに制御する人検知センサおよび前記グループごとに手動制御する壁スイッチを有するものである。

本発明による照明システムによれば、明るさセンサを搭載する明るさセンサ端末と蛍光ランプ等を負荷とする照明器具を有し、電力線に通信信号を重畳する電力線搬送を用い、明るさセンサ端末の検知信号により照明器具を制御する照明システムにおいて、明るさセンサ端末は調光レベル制御信号をブロードキャストで送信して、その信号を受信した照明器具は調光制御をし、同信号を受信した総合情報端末はその信号で現在調光レベルを判断し、現在の調光レベルは照明器具に問合せ信号を送らずとも総合情報端末で確認できる様にする。従って現在の調光レベルを知る際にその都度器具へ調光レベルを確認する信号を送って返信を待たなくても総合情報端末で確認でき、余分な通信トラフィックを抑制できる。

また、器具からの返信が必要なければ、器具は受信専用として構成でき、器具のコストアップを抑制することもできる。

高周波の電力線搬送信号の遮断を行うフィルタ部と、その電力線を流れる電流を検知する電流検知手段と、電力線通信手段で構成されたブロッキングフィルタを有し、電流検出手段で検出した電流検知信号を受信した総合情報端
末は、その信号で現在の照明点灯状態を判断し、その電力線上の照明情報を照明器具に問合せ信号を送らずとも総合情報端末で確認でき、余分な通信トラフィックを抑制できる。

また、器具からの返信が必要なければ、器具は受信専用として構成でき、更に器具にメンテナンス情報を取り出すための回路が不要であり、器具のコストアップを抑制することもできる。

総合情報端末から1台づつ照明器具の照明を点灯若しくは消灯する信号を送り、その時にブロッキングフィルタ内で検出した電流検知信号を総合情報端末で処理する事でどの器具が不具合状態になっているのかが器具への問合せによる返信がなくても判断でき、余分な通信トラフィックを抑制できる。

電力線上に照明の点滅制御情報を信号として重畳できる壁スイッチを有する請求1項の照明システムにおいて、照明器具が直接点滅制御情報を受信せずに、その照明器具複数台をグループとして取りまとめている明るさセンサを介して、そのグループごと点滅制御することで、それぞれの器具へ信号を送信せずにグループへ送信するだけでよく、グループ分け作業が簡単になる上、器具側から見ればセンサからの信号やスイッチおよび総合情報端末からの信号を処理できる様にしなくてもセンサからの信号だけ対応できればよく、スペックが低いマイコンなどで対応できる。

人検知センサを有してそのセンサの検知手段に応じて照明器具の制御を行う人検知センサ端末を追加したシステムにおける上記人検知センサの制御するグループを構成する照明器具の設定や、照明器具の手動制御を行う壁スイッチ端末を追加したシステムにおいて、上記壁スイッチ端末の制御するグループを構成する照明器具を設定する場合、照明器具と明るさセンサ端末を最小グループとして設定する。

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態を説明する。システム図を図１に、システム構成図を図２に、およびシステム動作フローを図３に示す。

明るさセンサを搭載する明るさセンサ端末は調光レベル制御信号を電力線上にブロード
キャストで送信する。

調光レベル制御信号を受信した蛍光ランプ等を負荷とする照明器具は調光制御を行う。また、調光レベル制御信号は総合情報端末でも受信可能であり、同信号で総合情報端末内部にて調光レベルを処理、記憶していく。

次に総合情報端末にて現在の調光レベルを確認する際は、内部に記憶されたデータを呼び出すだけでよく、従来の様に照明器具に現在の調光レベルを問合せ、器具からの返信信号を処理しなくても表示可能である。また、照明器具からの返信が必要なければ、器具は受信専用として構成でき、器具のコストアップを抑制することもできる。

照明器具を調光する方法として、明るさセンサ端末の内部で初期設定の明るさレベルに対してによるセンサ検出レベルを比較し、照明器具の明るさを調整するべく調光レベル制御信号を電力線上に送信し照明器具内部では照明を指示されたレベルに調光する。具体的には以下のステップで制御する。
＜ステップ1：サンプリング＞
1秒間隔で18回明るさセンサの出力をサンプリングする。その18個のデータから最小値と最大値を除いた16個のデータを平均する。
＜ステップ2：補正判断＞
その結果、明るさ平均値が、
明るさ平均値＜明るさ目標下限値のとき、＋補正を行う。

明るさ平均値＞明るさ目標上限値のとき、一補正を行う。

明るさ目標下限値 ≦ 明るさ平均値 ≦ 明るさ目標上限値のとき、補正は行
わず再度ステップへ戻る。
＜ステップ3：補正動作＞
＋補正方法の場合、つぎの手順を行う。
（A）調光レベルを＋1％変化させる（センサ端末（A）からは調光レベル信号が送られる）。
（B）0．5秒後に明るさ計測値を1回サンプリングしその値が下記条件を満たせば＋補正を終了する。

明るさ計測値 ≧ 明るさ目標下限値
（C）上記（Ｂ）の終了条件を満たさなければ、前回の調光レベル変化から1秒後に再度＋1％変化させる（センサ端末（A）からは調光レベル信号が送られる）。
（D）上記（B）〜（C）を繰り返し行い、計20回（調光レベルで＋20％）処理を行ったら、＋補正を終了する。

一補正方法の場合、つぎの手順を行う。
（A）調光レベルを−1％変化させる（センサ端末（A）からは調光レベル信号が送られる）。
（B）0．5秒後に明るさ計測値を1回サンプリングしその値が下記条件を満たせば一補正を終了する。

明るさ計測値 ≦ 明るさ目標上限値
（C）上記（Ｂ）の終了条件を満たさなければ、前回の調光レベル変化から1秒後に再度−1％変化させる（センサ端末（A）からは調光レベル信号が送られる）。
（D）（B）〜（C）を繰り返し行い、計3回（調光レベルで−3％）処理を行ったら、一補正を終了する。
＜ステップ4＞
ステップ1に戻って、ステップ1〜3を繰り返す。

補正時、センサ端末からA制御グループ内の照明器具への調光レベルの送信はブロードキャストで行う。

なお、上記のように調光レベルを照明器具に対して送る方法だけでなく、調光レベル制御信号としてセンサ端末から初期設定レベルよりセンサ検知値が暗ければ調光開始信号（＋）、明るければ調光開始信号（−）、調光開始後設定レベル公差内に入れば補正停止信号を送信し照明器具内部で信号を処理し照明を調光するといった方法などでもよい。

前述のように電力線搬送では、信号の衝突を回避するために一定時間送信しない時間すなわちキャリアセンス時間を設ける（電波法によりキャリアセンス時間が定められている）。また信号を送る場合は送信したいデータだけでなく送信元アドレス、受信先アドレスなどヘッダが付加される。このシステムで送信するデータは調光開始信号や調光停止信号のトリガーとなる信号と調光レベル（0〜100％）でありデータそのものはヘッダーと比較して短いデータである。以上の理由から、調光開始信号あるいは調光停止信号と同時に調光レベル信号を送った方が信号トラフィック面で有利である。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図４により説明する。図４はシステムの構成図を示す。第１の照明器具との違いは、高周波の電力線搬送信号の遮断を行うフィルタ部と、その電力線を流れる電流を検知する電流検知手段（例えば電流検出センサ）と、電力線通信手段で構成されたブロッキングフィルタを有し、電流検出手段で検出した電流検知信号を受信した総合情報端末は、その信号で現在の照明点灯状態を判断し、その電力線上の照明情報を照明器具に問合せ信号を送らずとも総合情報端末で確認することができ、通信トラフィックを減らすことができる。また、器具からの返信が必要でなければ、器具は受信専用として構成でき、更に器具にメンテナンス情報を取り出すための回路が不要であり、器具のコストアップを抑制することもできる。
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態を図４により説明する。第２の実施の形態の照明システムにおいて総合情報端末から1台づつ照明器具の照明を点灯若しくは消灯する信号を送り、その時にブロッキングフィルタ内で検出した電流検知信号を総合情報端末で処理する事でどの器具が不具合状態になっているのかが器具への問合せによる返信がなくても判断でき、余分な通信トラフィックを抑制できる。

また、器具からの返信が必要なければ、器具は受信専用として構成でき、更に器具にメンテナンス情報を取り出すための回路が不要であり、器具のコストアップを抑制することもできる。
(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態を図５により説明する。電力線上に照明の点滅制御情報を信号として重畳できる壁スイッチ（手動スイッチ）を有する第１の実施の形態の照明システムにおいて、照明器具が直接点滅制御情報を受信せずに、その照明器具複数台をグループとして取りまとめている明るさセンサを介して、そのグループごと壁スイッチにより点滅制御する。これにより、それぞれの器具へ信号を送信しなくてもグループへ送信するだけで調光制御でき、グループ分け作業が簡単になる上、器具側から見ればセンサからの信号やスイッチ、総合情報端末からの信号を処理できる様にしなくてもセンサからの信号だけ対応できればよく、スペックが低いマイコンなどで対応できる。
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を図６により説明する。第４の実施の形態のシステムの設定において、照明器具と明るさセンサ端末を最小グループとして設定し、その最小グループを人検知センサや壁スイッチ端末が制御するものである。すなわち、人検知センサを有してそのセンサの検知手段に応じて照明器具の制御を行う検知センサ端末を追加したシステムにおける、上記人検知センサの制御するグループを構成する照明器具を設定する。また照明器具の手動制御を行う壁スイッチ端末を追加したシステムにおいて、上記壁スイッチ端末の制御するグループを構成する照明器具を設定する際の照明器具を設定する。

設定方法は、最小グループとなる照明器具は明るさセンサとのグループ付けを行う。明るさセンサグループは複数あってもよく、人検知センサの制御範囲や壁スイッチ制御範囲にある照明器具との設定はその照明器具をまとめている明るさセンサと設定を行う。

この発明の第１の実施の形態のシステムの説明図である。そのシステム構成図である。システムの動作フロー図である。第２の実施の形態のシステムの説明図である。第４の実施の形態のシステムの説明図である。第５の実施の形態のシステムの構成の説明図である。この発明の第１の実施の形態のシステムの説明図である。従来のシステム図である。従来例のシステム図である。従来システムの動作フロー図である。別の従来例のシステム図である。そのシステムの構成図である。（ａ）はさらに別の従来例のシステム図、（ｂ）はシステムの構成の説明図である。

Claims

明るさセンサを搭載する明るさセンサ端末と、前記明るさセンサ端末の検知信号に基づく調光レベル制御信号を受けて調光可能な照明器具と、前記調光レベル信号を受信して現在調光レベルにより前記照明器具の調光状態を表示可能な総合情報端末とを備え、これらが通信信号を重畳する電力線を介して接続された照明システム。
高周波の電力線搬送信号の遮断を行うフィルタ部と、その電力線を流れる電流を検知する電流検知手段と、電力線通信手段とで構成されたブロッキングフィルタを有し、前記総合情報端末は前記ブロッキングフィルタの前記電流検出手段で検出した電流検知信号を受信する請求項１記載の照明システム。
前記総合情報端末から前記照明器具の1台づつに点灯若しくは消灯する信号を送り、その時に前記ブロッキングフィルタ内で検出した電流検知信号を前記総合情報端末で処理する請求項２記載の照明システム。
前記照明器具の複数台と明るさセンサ端末を含むグループを有し、電力線上に照明の点滅制御情報を信号として重畳できる壁スイッチを有し、前記壁スイッチは前記明るさセンサ端末を介して前記グループごとに前記照明器具の点滅を行う請求項１記載の照明システム。
前記照明器具と前記明るさセンサ端末で構成されるグループを有し、前記照明器具を前記グループごとに制御する人検知センサおよび前記グループごとに手動制御する壁スイッチを有する請求項１記載の照明システム。