JP2005129438A - 人感センサ付照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内玄関、廊下等の人が常駐しない場所の照明において、人の存在を検出しているときは明点灯し、人の存在を検出していないとき、人の活動中は明るさを抑えて調光点灯する調光点灯モードと、人の就寝後は消灯するセンサ点灯モードとするのが望ましいが、この二つのモード作成、起動時モード設定および切換の提供をすることができない点である。
【解決手段】センサタイマによる明点灯および調光タイマによる調光点灯の手段と、センサ点灯モードおよび調光点灯モードの形態とを組合せて、また、この二つのモードを起動時モード設定スイッチで起動時モード設定を、壁スイッチ操作で手動切換を、調光点灯モードからセンサ点灯モードへの自動切換を行うことにより、内玄関、廊下等の人が常駐しない場所の照明に適応した照明装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサ点灯モードと調光点灯モードを持ち、壁スイッチ操作でモード切換可能な人感センサ付照明装置に関するものである。

従来から、内玄関や廊下等の照明負荷を点消灯させるのに、人感センサを利用したON/OFF型の照明装置がある。この種の照明装置のブロック図を図２に示すと、人体の存在を検出するための人感センサ（符号３）と、周囲照度を検出するための照度センサ（符号６）を有し、制御回路（符号７）は、人感センサと照度センサにより、人を検出して、かつ周囲照度が暗い時のみ、負荷駆動部（符号８）を介して、照明負荷を点灯させる第１の制御手段とするセンサモードと、連続点灯用スイッチ（例は壁スイッチ）を有し、このスイッチを操作すると前記センサに関係なく、強制的に照明負荷を連続点灯させる第２の制御手段とする連続点灯モードを備えた照明負荷において、照度センサが所定照度以上を検知している場合には、前記第１の制御手段の出力を第２の制御手段に優先して照明負荷を点灯制御させたり、また、制御回路内のタイマ部により、所定時間後にセンサモードに移行する制御を行っている。連続点灯用スイッチは、電源を瞬時オフさせる電源瞬断スイッチであり、壁スイッチ操作の電源オフ時間（１例として０．２秒から２秒）で判定する。

基本的な動作概要は次のとおりである。電源を投入した状態で、周囲の照度を照度センサが検出し暗い時に、人感センサが人の存在を検出すると、照明負荷を点灯させ、人の存在を検出しないと、点灯保持時間満了により消灯させる。連続点灯モードへの切換は壁スイッチ操作で行い、連続点灯モードでは照明負荷を連続して点灯する。連続点灯モードからセンサモードに戻すには、壁スイッチ操作（電源オフ時間２秒以上）で行うか、照度センサが所定照度以上を検出したか、タイマによる所定時間の満了で行う。これにより、万一、瞬間停電や壁スイッチ誤操作で連続点灯モードに移行した場合でも、長時間点灯しっぱなし、という不具合を防止している。
特開２００１−２３７０８６号公報 松下電工カタログ 「照D-９５９ ０３.４月現在」P.３５１-３５４、P.３７３、P.３７６ 小泉産業カタログ 「あかり専科 ２００３−２００４ vol.２２」P.２８９、 P.５６４

解決しようとする問題点は、センサモードと連続点灯モードの二つのモードにおいて、起動時はセンサモードに固定であることから利便性に欠け、また、壁スイッチによる二つのモード相互の切換方法が異なることから操作性に欠ける点である。さらに、連続点灯モードを調光点灯モードに変更し、人の存在を検出していない時には、明るさを抑えた調光点灯で節電を図ることとする。

本発明は、人感センサで人の存在を検出するとセンサタイマで明点灯し、センサタイマの時限満了後は消灯するセンサ点灯モードと、センサタイマの時限満了後は調光機能で明るさを抑えて点灯（フル点灯もある）する調光点灯モードを設け、この二つのモードを起動時モード設定スイッチで起動時モード設定を、壁スイッチ操作で手動切換を提供することを特徴とする。

本発明の人感センサ付照明装置は、照明負荷点灯の手段をセンサタイマおよび調光タイマで構成し、形態をセンサ点灯モードおよび調光点灯モードで構成する。この照明負荷点灯の手段と形態を組合せることにより、人感センサが人の存在を検出するとセンサタイマは、時限満了まで照明負荷を明点灯し、時限満了後、センサ点灯モードでは、消灯し、調光点灯モードでは、調光タイマの時限満了まで調光点灯し、時限満了後、センサ点灯モードに自動切換する。また、この二つのモードを起動時モード設定スイッチで起動時モード設定を、壁スイッチ操作で手動切換を提供することにより、利便性向上と節電に貢献する。

照明負荷点灯の手段をセンサタイマおよび調光タイマとし、それぞれのタイマを時限する。センサタイマは短時間の時限で明点灯し、調光タイマは長時間の時限で調光点灯する。また、照明負荷点灯の形態をセンサ点灯モードおよび調光点灯モードとする。センサ点灯モードは、人感センサが人の存在を検出するとセンサタイマで明点灯し、センサタイマの時限満了で消灯する。このモードは就寝後に人がトイレに行く、水飲みに行く等で一時的な点灯を想定する。

調光点灯モードは、調光タイマで明るさを抑えた調光点灯中、人感センサが人の存在を検知するとセンサタイマによる明点灯に移行し、調光タイマの内部カウンタをリセットし、センサタイマの時限満了で調光点灯に戻る。調光タイマの時限満了でセンサ点灯モードに自動切換するが、一般的には人の動きと連動してセンサタイマによる明点灯が繰り返されるため、自動切換することは少なく、就寝時間をむかえ人が壁スイッチ操作でセンサ点灯モードに切換ることを基本とする。これらのセンサ点灯モードおよび調光点灯モードを起動時モード設定スイッチで起動時モード設定を、壁スイッチ操作で手動切換を行うことにより、利便性と節電に貢献する人感センサ付照明装置を実現した。

図１は、請求項１に関わる人感センサ付照明装置の１実施例のブロック図兼回路図であって、商用電源が接続される電源端子（符号T１）と、照明負荷が接続される出力端子（符号T２）を備える。T１に接続される商用電源は壁スイッチを経由しており、壁スイッチ操作により本装置を制御する。次に各部の回路について説明する。

電源部（符号１）は商用電源を定電圧回路において整流するとともに安定化した直流定電圧電源を（+）Cと（+）の二系統で出力する。（+）C電源系統は整流器D1および保持用コンデンサC3を用いて、壁スイッチ「断」操作時に緩やかに電圧降下する電源とし、モード設定切換制御部（符号２）のＩＣ３と関連回路および人感センサ（符号３）に供給する。（+）電源系統は壁スイッチ「断」操作時に速やかに電圧降下する電源とし、それ以外の回路に供給する。

モード設定切換制御部は、Ｔタイプ・フリップフロップのＩＣ３（例はＤタイプ・フリップフロップICのTC4013BをTタイプ・フリップフロップとして使用する）および関連回路により構成される。起動時の壁スイッチ「接」操作で電源投入されると、C９とR１６で短時間のHレベルからLレベルにする信号と地気のLレベル信号が、起動時モード設定スイッチを経由して、SET1端子およびRESET1端子に印加される。図１では、C９とR１６で短時間のHレベルからLレベルにする信号がSET1端子に印加されるため、Q１端子がHレベル、Q１バー端子がLレベルとなる。Q１端子およびQ１バー端子の出力は照明制御部（符号４）へHレベルで供給され、センサ点灯モードおよび調光点灯モードを形成する。図1の起動時モードは調光点灯モードである。

モード切換はIC３のCLOCK1端子をLレベルからHレベルに立ち上げ制御すると、Q１端子およびQ１バー端子の出力が転極（モード切換）することにより行い、壁スイッチの「断接」操作で二つのモードを交互に切換る手動切換と、調光点灯モードからセンサ点灯モードへの自動切換とがある。手動切換は、壁スイッチの「断接」操作のうち、前段の「断」操作で（+）C電源は緩やかに電圧降下し、（+）電源は速やかに電圧降下することを利用し、さらに（+）C電源の電圧でIC３の出力レベルを維持できる時間内で後段の「接」操作を行う。「断」操作から「接」操作の時間間隔は保持用コンデンサC３の容量、各回路の消費電流、IC３の電源特性等によるが、実用の範囲（例えば約１秒から５秒）で可能とする。なお、後段の「接」操作がなく（+）C電源の電圧でIC３の出力レベルを保持できなくなると、次回の「接」操作は起動時の「接」操作となる。

センサ点灯モード時は、NAND4（例はTC74HC00A、NAND1〜NAND3も同じ）の入力１２端子がLレベルのため出力１１端子はHレベルとなり、また、調光点灯モード時は、センサタイマIC１または調光タイマIC２の何れかのタイマが時限中であり、IC1のOutPut端子またはIC2のOUT端子の何れかがHレベルで、インバータ３（NAND３を利用）を経由したNAND4の入力１３端子がLレベルのため出力１１端子はＨレベルとなり、Tr1はベースがHレベルでONとなり、IC３のCLOCK1端子はLレベルとなる。この状態で壁スイッチ手動切換の前段として「断」操作を行うと、Tｒ１をONにしていたNAND４の出力１１端子のHレベルは速やかにエネルギーを失い（電圧降下し）、Tr1をOFFとし、IC３のCLOCK1端子をLレベルからHレベルに立ち上げる。これによりQ１端子およびQ１バー端子の出力が転極する。後段の「接」操作で、再び電源投入されると切換後のモードで動作する。

調光点灯モードからセンサ点灯モードへの自動切換は、調光タイマの時限が満了すると、IC２のOUT端子がHレベルからLレベルになる。これにより開閉部（符号５）に消灯の制御信号を送出するとともに、インバータ３の入力９（１０）端子をLレベルにすることからNAND４の入力１３端子がLレベルからHレベルになり、調光点灯モードによる入力１２端子のHレベルとあいまって出力１１端子はLレベルになり、Tr1をOFFとし、IC３のCLOCK1端子をLレベルからHレベルに立ち上げる。これによりQ１端子およびQ１バー端子の出力が転極し自動切換する。自動切換後は、NAND4の入力１２端子がLレベルとなり、Tr1はベースがHレベルでONとなる。

人の存在の検出は焦電形赤外線センサ、アンプ回路およびコンパレータ出力回路を備えた人感センサ（例はMPモーションセンサNaPiOn、メーカでは人体検出赤外線センサと呼称する）により検出される。焦電形赤外線センサは受光した熱線量の変化に応じた振幅の出力電圧を発生させ、出力電圧に規定の閾値以上の変化が生じると人感センサからはパルス状の検知信号が出力される。（+）C電源はモード手動切換前段の壁スイッチ「断」操作で電源断となり、後段の壁スイッチ「接」操作時に不安定な検知信号が出力されるのを防止する。

人感センサは、人が視野内に存在していても動きがなく熱線量に変化が生じなければ検知信号を得られない。つまり、検知信号が得られるときにだけ検出信号を送出し、照明負荷を点灯させる構成とすると、人の動きが止まったときには、人が人感センサの視野内にいても照明負荷が消灯することになって不都合である。

そこで、照明制御部では人感センサからパルス状の検出信号（Hレベル）を受けると、インバータ１（NAND１を利用）でLレベルに変換し、センサタイマIC１（例はLMC555）のトリガ（Triggerバー）端子に供給する。トリガ端子はLレベル信号を受ける毎に時限をリセットするとともにOutPut端子をHレベルにする。

センサ点灯モードでIC１のOutPut端子がHレベルになると、Tr２のベースはR５とC７により緩やかにLレベルからHレベルに転極し、R7、LEDおよびTr２経由で開閉部を介して、照明負荷を緩やかに明点灯させる。このときLEDも点灯し、現モードがセンサ点灯モードであることを表示する。調光点灯モードでIC１のOutPut端子がHレベルになると、R８、Tr３経由で開閉部を介して、照明負荷を明点灯させる。

タイマの時限の計算式はT=１.１RC秒であり、IC１のセンサ点灯モードのRCは（R4+VR１）C４で、可変抵抗器VR１は時限を約１分から約３分の範囲で調節可能とする。調光点灯モードのRCはR２１C４で時限を約５分に調節する。RC回路の正極性電源はIC3の出力Q１端子およびQ１バー端子からのHレベルをD3、D4経由で受ける。

人感センサの検出信号なしでインバータ1の出力3端子のLレベルが消えると、IC1は時限を開始する。センサ点灯モードではR4+VR１経由、調光点灯モードではR２１経由でコンデンサC4が充電され、時間の経過とともにトリガ端子と結線されたスレッショルド（Thresh）端子の電位がIC1のV+端子電圧の２/３まで上昇すると、OutPut端子がLレベルになり、開閉部を介して照明負荷を消灯させる。

調光タイマIC２は、センサ点灯モードの時は、モード設定切換制御部からのLレベルがR１２を経由してNAND２の入力５端子にあるため、IC２のSET端子がHレベルに固定されて起動しない。調光点灯モードの時は、モード設定切換制御部からのHレベルがNAND２の入力５端子にあり、センサタイマIC１が時限中は、OutPut端子のHレベルがIC２のRESET端子およびNAND２の入力４端子にあるため、SET端子はＬレベルとなる。RESET端子のHレベルは、IC２のOUT端子をLレベルにするとともに内部カウンタをリセットする。ＩＣ１の時限満了によりOutPut端子のHレベルがLレベルになると、IC２のRESET端子はLレベル、SET端子はR1０とC６によりLレベルから瞬間遅延してHレベルに立ち上がる。

これによりIC２は起動しOUT端子をHレベルにし、開閉部を介して照明負荷を調光点灯させ、内部カウンタが分周動作（時限）を開始するとともに、インバータ３の入力９（１０）端子をHレベルにする。IC２の分周動作は、VDD端子とCR端子間に時限コンデンサC5、CR端子とDISCH端子間に時限抵抗（R９＋VR２）を接続したCR発信回路の周波数を、２０段分周器で分周して、分周動作中はOUT端子にHレベルを出力する。分周動作は可変抵抗器VR２で約１時間から約１０時間の範囲で調節可能とする。

IC２が分周動作中に人感センサが人の存在を検知すると、センサタイマIC１のトリガ端子がLレベルになりOutPut端子をHレベルにし、R８、Tr３経由で開閉部を介して照明負荷を明点灯させる。またIC２のRESET端子をHレベルにすることからIC２はリセットされる。このことは人感センサが人の存在を検出すると、照明負荷が調光点灯から明点灯に切換り、IC２の分周動作がリセットされることを意味する。IC２の分周動作が満了するとOUT端子がHレベルからLレベルになり、開閉部を介して照明負荷を消灯させ、インバータ３の入力９（１０）端子をLレベルにして、センサ点灯モードに自動切換する。センサ点灯モードではセンサタイマIC１の時限を満了した状態であり、消灯を維持する。

開閉部は、二つのフォトトライアックカプラと調光器で構成し、さらに調光器は調光回路部とトライアックで構成する。トライアックは商用電源を開閉するスイッチ要素として用い、出力端子T2に挿入することにより、照明負荷を点消灯させる。照明制御部からの制御信号はセンサタイマIC1と調光タイマIC2からフォトトライアックカプラ（例はTLP５６１G）１およびフォトトライアックカプラ（例はTLP５６１G）２で受けるが、フォトトライアックカプラ１は出力を調光器のトライアックのゲート（G）端子に直接接続し、照明負荷を明点灯させる。フォトトライアックカプラ２は出力を調光器の調光回路部に接続し、照明負荷を調光点灯させる。調光回路部の可変抵抗器VR３で照明負荷の明るさを、暗から明（フル点灯）に調節可能とする。

本装置は、人が常駐しない内玄関、廊下等の照明において、夕方、壁スイッチ「接」操作で起動時モード設定スイッチの設定に従い、センサ点灯モードか調光点灯モードの何れかで起動し、人感センサが人の存在を検出したときだけ明点灯し、その他は明るさを抑えて調光点灯するか消灯する。一般的には夕方、調光点灯モードで起動し、就寝時に壁スイッチ操作でセンサ点灯モードに切換えて使用することを想定する。調光タイマの分周動作時間を長く調整することで、常夜灯での利用を可能とした。そして朝方、壁スイッチ「断」操作で電源を切断する。現モードの確認は、センサ点灯モードで明点灯中のLED点灯による他、人感センサが人の存在を検出して明点灯する前の点灯状態が消灯か調光点灯かにより行う。このような装置であるため、照明の消し忘れ防止とあいまって利便性と節電に有効な装置として利用できる。

請求項１に関わるブロック図兼回路図である。（実施例１） 従来例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電源部
２ モード設定切換制御部
３ 人感センサ
４ 照明制御部
５ 開閉部
５-１調光器
５-２調光回路部
６ 照度センサ
７ 制御回路
８ 負荷駆動部
T1 電源端子
T2 出力端子

Claims (1)

1. 人体から放射される熱線を検知することにより人の存在を検出する人感センサと、人感センサが人の存在を検出するたびに照明負荷を明点灯させ、センサタイマの時限満了後は消灯するセンサ点灯モードと、人感センサが人の存在を検出するたびに照明負荷を明点灯させ、センサタイマの時限満了後は調光点灯させ、調光タイマの時限満了後はセンサ点灯モードに自動切換する調光点灯モードをもつ照明制御部、照明制御部から制御され照明負荷を点消灯させる調光機能をもつ開閉部、二つのモードを起動時モード設定スイッチによる起動時モード設定と、外付けの壁スイッチ操作による手動切換と、調光点灯モードからセンサ点灯モードへの自動切換を行うモード設定切換制御部、および直流定電圧電源が壁スイッチの「断」操作で緩やかに電圧降下する系統と、速やかに電圧降下する系統を持つ電源部を備えることを特徴とする人感センサ付照明装置。

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