JP2008293720A

JP2008293720A - 照明器具及び照明制御システム

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Publication number: JP2008293720A
Application number: JP2007136096A
Authority: JP
Inventors: Yuya Osawa; 祐也大澤; Koki Iwatsubo; 幸喜岩坪
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】コントローラによって調光率を制御する照明器具（インバータ）の動作状態に対して、インバータの実際の動作状態をモニタできる照明制御システムを提供する。
【解決手段】コントローラ１００は、宛先アドレスと調光率指示情報と返信命令とを含むシリアル信号を各照明器具２００に送信する。制御ユニット２１０は、宛先アドレスと自己の保有するアドレスとを比較し、一致しなければ動作せず、アドレスが一致した場合には、ＰＷＭ信号線３０２に重畳されるインバータ２２０の発振信号を検出する。制御ユニット２１０は、検出した発振から調光率を得るテーブルを保有しており、このテーブルから実際の調光率を生成する。制御ユニット２１０は、返信命令に応じて、生成した調光率をシリアル信号としてコントローラ１００に返信する。これにより、コントローラ１００は、指示した調光率に対して実際の動作中の調光率を知ることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、調光制御可能な照明器具及びこの照明器具を複数備えた照明制御システムに関する。

従来（例えば特許文献１）では、照明コントローラを有する照明装置に設定器で設定した調光率を送信し、照明コントローラに搭載している照度センサで照度を検出し、調光出力を自動で調整しており、この場合、照明装置は、個別のアドレスは持たないため、照明コントローラと調光信号線で接続された複数の照明器具が同様に制御されていた。

また、従来では、コントローラから調光信号が出力されている場合でも、インバータの故障あるいは電源ＯＦＦ状態の時に、インバータの点灯／消灯に関係なく、正常に運転されているものと見なしてコントローラは調光信号の出力を続ける。したがって、コントローラが指示している動作と実際の照明装置（インバータ）の動作状態とが異なる場合でも、コントローラは、故障あるいはインバータの電源ＯＦＦを検知することはできない。よって、コントローラの上位に設置される監視画面に照明装置の正常な状態を表示するためには、実際の動作状態をモニタし、コントローラが把握する必要がある。インバータ内部にマイコンを搭載し、インバータがコントローラと直接通信可能なシステムを構築すれば、故障のモニタや実際に動作している調光率モニタが可能であるが、インバータの新開発が必要となり、開発コストがかかる。
特開２０００−２８６０６６号公報

この発明は、コントローラで指示するインバータの動作状態に対して、インバータの実際の動作状態をモニタできるとともに、個々の照明器具をモニタ及び制御可能な照明器具及び照明制御システムの提供を目的とする。

この発明の照明器具は、
外部装置から受信した信号に従って放電灯の明るさを変化させる照明器具において、
外部から供給される商用電源により駆動し、前記放電灯に高周波電力を供給するとともに前記放電灯を点灯制御する点灯制御信号を入力し、入力した前記点灯制御信号に従って前記放電灯に供給する高周波電力を制御して前記放電灯の明るさを制御する放電灯点灯装置と、
前記外部装置と通信線で接続されるとともに前記放電灯点灯装置と点灯制御線で接続され、前記通信線を介して前記放電灯の点灯状態を制御するシリアル信号を入力し、このシリアル信号から電力を生成してこの電力により動作するとともに、前記シリアル信号から前記放電灯を制御する信号を解読し、解読したシリアル信号の解読結果に基づき前記点灯制御信号を生成して前記点灯制御線を介して前記放電灯点灯装置に出力する制御ユニットとを備えることを特徴とする。

この発明により、コントローラ（外部装置）で指示するインバータの動作状態に対して、インバータの実際の動作状態をモニタできる照明器具を提供できる。

実施の形態１．
図１〜図１５を参照して実施の形態１を説明する。

図１は、実施の形態１の照明制御システム１０００の構成図である。照明制御システム１０００は、照明制御コントローラ１００（以下、コントローラ１００という）と複数の照明器具２００とを備える。

コントローラ１００は、コントローラ側送信部１１０とコントローラ側受信部１２０とを備える。

照明器具２００は、制御ユニット２１０、インバータ２２０、ランプ２３０（放電灯）を備える。なお、ここでいうインバータ２２０とは、この技術分野において、通常、放電灯点灯装置と呼ばれるものを意味する。

制御ユニット２１０は、マイクロコンピュータ２１５（以下マイコンという）を備える。

制御ユニット２１０は、コントローラ１００と通信線３０１により有線にて接続されている。制御ユニット２１０はコントローラ１００と、通信線３０１を介してシリアル信号により通信する。

（発振信号の検出）
制御ユニット２１０は、図３で後述するＰＷＭ出力部２１３近傍に配置された信号検出回路２１４によって、インバータ２２０が点灯時に発振する信号を検出する。この信号は、ランプ２３０の点灯周波数を示す信号である。制御ユニット２１０は、信号レベルをマイコン２１５（演算部）のマイコンポートに入力する。検出された信号をもとに、制御ユニット２１０は、発振周波数、あるいは調光率等（放電灯状態情報）を生成し、生成した発振周波数、あるいは調光率をシリアル信号でコントローラ１００へ送信する。なお、この場合、信号検出回路２１４により検出した信号から発振周波数、あるいは調光率を生成するのは一例であり、これらに限らない。制御ユニット２１０は、信号検出回路２１４により検出した信号から、例えば、ランプ２３０の消灯／点灯の識別（状態）、あるいは、ランプ２３０の寿命（使用可能な残存時間あるいは、いままでの使用時間のいずれでも構わない）を算出してもよい。この場合、制御ユニット２１０は、信号検出回路２１４により検出した信号からこれらを特定できるテーブル（対応情報）を保有すればよい。制御ユニット２１０から送信された情報が調光率であれば、コントローラ１００は、受信した調光率をもとに、その制御ユニット２１０に対してさらに別の調光率を指示することでフィードバック制御を行うことができる。コントローラ１００の上位に設置する照明監視装置４００（パーソナルコンピュータ等）の照明監視画面では、ランプ２３０の点灯／消灯状態、調光率を正しく表示することができる。

図２はインバータ２２０と、その周辺の回路を示した図である。ランプ２３０の点灯周波数をフィラメント検出回路５０１で検出することにより重畳させ、消灯信号検出回路５０２、ＰＷＭ検出回路５０３のＧＮＤパターンを沿って、信号線端子台５０４まで、検出した発振信号を送信する。発振信号を容易に重畳させるためには、基板のＧＮＤパターンをランプ電流が流れるパターンと近接させるのがよい。

図３は、説明を簡単にするため、コントローラ１００と１台の照明器具２００との関係を示すブロック図である。
（１）照明器具２００が搭載するインバータ２２０は、連続調光用である。インバータ２２０は、点灯制御線３０２（ＰＷＭ信号線という場合がある）を介して制御ユニット２１０のＰＷＭ出力部２１３からＰＷＭ信号（点灯制御信号）を入力すると、ＰＷＭ信号に従ってランプ２３０に供給する高周波電力を制御することにより、ランプ２３０の明るさを制御する。
（２）制御ユニット２１０の送受信部２１１は、通信線３０１を介してコントローラ１００のコントローラ側送信部１１０から有線シリアル通信により受信したシリアル信号を解読する。このシリアル信号は宛先アドレスとランプ２３０の明るさを指示する調光率指示情報と返信命令とを含む。信号変換部２１２は、シリアル信号の解読結果に基づき、ＰＷＭ信号を生成してＰＷＭ出力部２１３を介してインバータ２２０に出力する。
（３）また、同時に、制御ユニット２１０の信号変換部２１２は、点灯制御線３０２に重畳されるランプ２３０の点灯周波数を示す信号を検知し、検知したこの信号に基づいてランプ２３０の状態を示す放電灯状態情報を生成する。親機となるコントローラ１００は、制御ユニット２１０と双方向通信が可能であり、ＰＷＭ信号（点灯制御信号）に重畳される信号（インバータ２２０あるいはランプ２３０の発振信号）を基に制御ユニット２１０が生成した調光率などの情報を取得し、動作している実際の調光率、点灯／消灯状態をモニタする。
（４）信号変換部２１２は、生成した放電灯状態情報を送受信部２１１を介してシリアル信号として通信線３０１からコントローラ１００に送信する。
（５）コントローラ１００のコントローラ側受信部１２０は、放電灯状態情報を受信して解読する。

（アドレスについて）
なお、制御ユニット２１０は、自己の保有する固有のアドレスと、コントローラ１００から受信した前記シリアル信号のデータ内に含まれる宛先アドレスとが一致した場合に、データ内（受信したシリアル信号）に含まれる調光率指示に合わせて、ＰＷＭ調光信号（点灯制御信号）を連続調光用のインバータ２２０の調光信号入力部（図２の信号線端子台５０４）に送信して調光率を変化させるともに、インバータ２２０あるいはランプ２３０の発振信号を検出して放電灯状態情報を生成し、コントローラ１００から受信したシリアル信号に含まれる返信信号に応答して、放電灯状態情報をコントローラ１００に送信する。これにより、コントローラ１００は、複数の照明器具２００に所定のアドレスを含む共通のシリアル信号を送信することができる。このように、各照明器具２００に搭載されたそれぞれの制御ユニット２１０は、シリアル信号のデータに含まれる「宛先アドレス」が自己の保有するアドレスと一致する場合のみ動作する。このため、制御したい照明器具を個別に制御することができるとともに、モニタしたい照明器具を個別にモニタすることができる。

（シリアル信号による給電）
また制御ユニット２１０の電源は、通信線３０１より給電される。すなわち、制御ユニット２１０は、通信線３０１を介して受信するシリアル信号によって電力を確保する。図４、図５は、制御ユニット２１０におけるシリアル信号による給電を説明する図である。図４は、コントローラ１００が送信するシリアル信号の波形を示している。図５は、シリアル信号から電源を確保する回路構成を示している。図５に示すように、コントローラ１００から送信されたシリアル信号は、データ解析される一方で、整流回路に入力され、ＤＣ１２Ｖの回路電源として出力される。このようにコントローラ１００から受信したシリアル信号から電源を得るので、照明器具（インバータ２２０）への給電の有無に関係なく、制御ユニット２１０は動作する。このように、制御ユニット２１０は、インバータ２２０と別電源であるので、制御ユニット２１０が動作中でれば、照明器具２００の電源が壁スイッチ等でＯＦＦされた場合や、インバータ２２０が故障して消灯している場合でも、上記の検出方法で、実際の調光率や点灯／消灯の識別（状態）を検出して、コントローラ１００へフィードバックすることができる。コントローラ１００が制御ユニット２１０へ指示している調光率、点灯／消灯状態と、得られた結果と比較することができる。

次に、図６、図７を用いて、制御ユニット２１０が、点灯制御線３０２に重畳されるランプ２３０の点灯周波数を示す信号を検知する動作を説明する。制御ユニット２１０は、インバータ２２０が起動した場合に、点灯制御線３０２（ＰＷＭ信号線）に重畳するインバータ２２０の発振信号を制御ユニット２１０のＰＷＭ出力端子より発振信号を検出し、その周波数帯域を特定する。これによって、実際にインバータが動作している調光率や、点灯／消灯状態を検出することができる。この場合、重畳される信号（周波数）は、ランプ２３０（インバータ２２０）によって変化する。このため、ランプ２３０の情報（対応情報の一例）を制御ユニット２１０に設定し、重畳されるランプ２３０の点灯周波数と調光率とを対応させて制御する。図６はランプ種類ごとに調光率とＰＷＭ信号のオンデューティ／発振周波数との関係を示すテーブルである。図７は、図６のテーブルをグラフ化してわかりやすくした図である。制御ユニット２１０は、図６に示すようなテーブル（対応情報の一例）を保有する。具体的には、制御ユニット２１０には、図６において、１種類のランプのテーブルのみを格納してもよい。あるいは図６のように３つのランプ種類のテーブルと、いずれのランプ種類かを制御ユニット２１０に知らせるため、ランプ種類も格納してもよい。これらは、コントローラ１００の上位に位置する照明監視装置４００から設定できる。このテーブルは次のように利用される。コントローラ１００から送信されるシリアル信号には調光率を指示する調光情報が含まれる。制御ユニット２１０は、シリアル信号を解読して調光率を特定すると、このテーブルにより、特定した調光率に対応する発振周波数となるオンデューティのＰＷＭ信号（点灯制御信号）を生成してインバータ２２０に出力する。また、制御ユニット２１０は、点灯制御線３０２に重畳されるインバータ２２０の発振信号から発振周波数を特定し、この発振周波数からテーブルを用いてそのランプ種類の調光率を特定し、その調光率をコントローラ１００にフィードバックする。

（照明器具に装着されたランプの管理）
図８を用いて接続するランプ情報の管理方法を説明する。予め、制御ユニット２１０は、自己に設定された「ランプ情報」（図６、図７に示した調光率−周波数のテーブル）を基に、全点灯（または調光）したインバータ２２０（あるいはランプ２３０）の発振信号により、ランプ２３０を判別する。なお、照明器具２００に初期照度補正機能があるときは、判別したランプ２３０の種類に基づいた初期照度補正のデータテーブル（制御ユニット２１０に格納しておく）を読み込んで、放電灯の明るさを制御する。ランプ２３０の種類によって寿命が異なるため、初期照度補正を行う時間レンジなどが変化する。コントローラ１００から制御ユニット２１０に「ランプ情報」を設定し、制御ユニット２１０は、それに合わせた制御を行う。上記のフィードバックがない場合、制御ユニット２１０は、出力しているＰＷＭ信号データ（点灯制御信号）をコントローラ１００に返信する。このため、コントローラ１００は、実際にランプ２３０が点灯していなくてもランプ２３０を正常と判断してしまう。このフィードバックを用いることで、及びアドレスを用いて制御することにより、図８に示すように、中央監視に用いられる照明操作盤等の監視画面において、実際の点灯／消灯に合わせて、それぞれの照明器具のランプごとに正しいランプ状態の表示が可能になる。

（信号検出回路の例）
図９は、制御ユニット２１０のＰＷＭ出力部２１３において点灯制御線３０２に重畳される発振信号を検出する方法を示している。図９の場合、信号検出回路２１４の例としてＬ（コイル）、Ｃ（コンデンサ）を備える共振回路を用いて、発振信号（この場合、インバータ２２０の発振信号）を検出する。図１０〜図１２を用いて、点灯制御線３０２に重畳されるインバータ２２０の発振信号を説明する。図１０は、インバータ２２０の電源がＯＦＦ、かつ調光率指示７０％の場合の点灯制御線３０２における点灯制御信号の波形を示している。図１１は、図１０に対してインバータ２２０の電源がＯＮの場合を示している。図１２は、図１１を拡大したものである。

（信号検出回路の別の例）
図１３は、信号検出回路の別の例を示している。制御ユニット２１０のＰＷＭ出力部で発振信号を検出する信号検出回路２１４の例として、オペアンプと抵抗（Ｒ）、コンデンサ（Ｃ）から構成される「ハイパスフィルタ」を用いて点灯信号を検出する。「ハイパスフィルタ」は、ＰＷＭ信号周波数１ｋＨｚをカットし、インバータ２２０の発振周波数以上を増幅する。

（信号検出回路のさらに別の例）
図１４は、信号検出回路のさらに別の例を示している。制御ユニット２１０が、ランプ２３０の点灯信号を取り出す手段として、インバータ２２０とランプ２３０とを接続する電線をインダクタに介して、ランプ電流を取り出すことにより、ランプ２３０の点灯信号を検出する。これにより、調光率、点灯／消灯状態を判定する。

図１５を用いて説明する。図１５は、明るさを検知する照度センサ、人の在／不在を検知する人感センサ、点灯／消灯、調光率ＵＰ／ＤＯＷＮ、調光パターンを制御する壁スイッチ、および遠隔にてグループ設定や調光率を手動操作できるリモコン設定器を用いて、照明器具２００の調光状態を制御する照明制御システムである。照度センサによる明るさのフィードバックに加え、シリアル通信による調光率モニタを用いることで、実際の調光率、電源ＯＮ／ＯＦＦ状態および、インバータ２２０の故障を検知することができる。

また、ランプ初期時の過剰な明るさを制御し、ランプ光束が時間経過と共に減衰するのに合わせて出力を上げる初期照度補正機能を制御ユニット２１０に搭載してもよい。照度センサを使用した明るさ制御を行わない場合でも、制御ユニット２１０単体で適正照度制御を行うことができる。

以上の説明では、制御ユニット２１０からコントローラ１００に調光率などの情報をフィードバックし、コントローラ１００が照明器具を制御するものであったが、制御ユニット２１０は、インバータ２２０の発振信号によって検出した発振周波数や調光率や点灯／消灯データをコントローラ１００に送信せずに、制御ユニット２１０内でフィードバックを行ない、調光率の目標値と比較してＰＷＭ信号を制御するようにしても良い。制御ユニット２１０がこの制御を行うことで、より速やかにフィードバック制御が可能になる。

以上のように制御ユニット２１０を照明器具２００に搭載することで、インバータ２２０あるいはランプ２３０の発振信号を検知できるため、既存の連続調光インバータを使用して照明制御システム１０００を実現できる。よって、インバータの新規開発が不要となり、ランプによる調光率と周波数の特性を制御ユニット２１０に設定でき、ランプの機種毎に制御ユニットを開発する必要もなくなる。

実施の形態１における照明制御システム１０００の構成図。実施の形態１におけるインバータ２２０のブロック図。実施の形態１におけるコントローラ１００と照明器具２００の接続を示す図。実施の形態１におけるシリアル信号による給電を示す図。実施の形態１におけるシリアル信号による給電を示す別の図。実施の形態１におけるランプ情報の一例を示す図。図６をグラフ化した図。実施の形態１における照明器具の監視を示す図。実施の形態１における信号検出回路２１４を説明する図。実施の形態１における点灯制御線３０２に重畳される発振信号を説明する図。実施の形態１における点灯制御線３０２に重畳される発振信号を説明する別の図。実施の形態１における点灯制御線３０２に重畳される発振信号を説明するさらに別の図。実施の形態１における信号検出回路２１４を説明する別の図。実施の形態１における信号検出回路２１４を説明するさらに別の図。実施の形態１における照明制御システム１０００の適用例を示す図。

符号の説明

１００コントローラ、１１０コントローラ側送信部、１２０コントローラ側受信部、２００照明器具、２１０制御ユニット、２１１送受信部、２１２信号変換部、２１３ＰＷＭ出力部、２１４信号検出回路、２１５マイコン、２２０インバータ、２３０ランプ、３０１通信線、３０２点灯制御線、４００照明監視装置、５０１フィラメント検出回路、５０２消灯信号検出回路、５０３ＰＷＭ検出回路、５０４信号線端子台、１０００照明制御システム。

Claims

外部装置から受信した信号に従って放電灯の明るさを変化させる照明器具において、
外部から供給される商用電源により駆動し、前記放電灯に高周波電力を供給するとともに前記放電灯を点灯制御する点灯制御信号を入力し、入力した前記点灯制御信号に従って前記放電灯に供給する高周波電力を制御して前記放電灯の明るさを制御する放電灯点灯装置と、
前記外部装置と通信線で接続されるとともに前記放電灯点灯装置と点灯制御線で接続され、前記通信線を介して前記放電灯の点灯状態を制御するシリアル信号を入力し、このシリアル信号から電力を生成してこの電力により動作するとともに、前記シリアル信号から前記放電灯を制御する信号を解読し、解読したシリアル信号の解読結果に基づき前記点灯制御信号を生成して前記点灯制御線を介して前記放電灯点灯装置に出力する制御ユニットと
を備えることを特徴とする照明器具。
前記制御ユニットは、
前記点灯制御線に重畳される前記放電灯の点灯周波数を示す信号を検知し、検知したこの信号に基づいて前記放電灯の状態を示す放電灯状態情報を生成し、生成した放電灯状態情報をシリアル信号として前記通信線を介して前記外部装置に送信することを特徴とする請求項１記載の照明器具。
前記制御ユニットは、
前記放電灯状態情報として、前記放電灯の点灯周波数と、前記放電灯の点灯／消灯の識別と、前記放電灯の調光度と、前記放電灯の寿命とのいずれかを生成することを特徴とする請求項２記載の照明器具。
前記制御ユニットは、
前記放電灯の点灯周波数を示す信号と前記放電灯の状態との対応関係を示す対応関係情報を保有し、この対応関係情報に基づいて前記放電灯状態情報を生成することを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の照明器具。
前記制御ユニットは、さらに、
自己に付与されたアドレスを保有するとともに前記外部装置から前記放電灯の点灯状態を制御するシリアル信号として所定のアドレスを含むシリアル信号を受信し、受信したシリアル信号に含まれるアドレスと、保有するアドレスとを比較し、両者が一致した場合にのみ放電灯状態情報を生成することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の照明器具。
放電灯を点灯させる照明器具と、前記照明器具と通信線を介してシリアル信号によって通信することにより前記照明器具を制御する照明制御コントローラとを備える照明制御システムにおいて、
前記照明制御コントローラは、
前記放電灯の点灯状態を制御するシリアル信号を生成して前記通信線を介して送信するコントローラ側送信部と、
前記照明器具から前記通信線を介して送信されたシリアル信号を受信するコントローラ側受信部と
を備え、
前記照明器具は、
外部から供給される商用電源により駆動し、前記放電灯に高周波電力を供給するとともに前記放電灯を点灯制御する点灯制御信号を入力し、入力した前記点灯制御信号に従って前記放電灯に供給する高周波電力を制御して前記放電灯の明るさを制御する放電灯点灯装置と、
前記照明制御コントローラと前記通信線で接続されるとともに前記放電灯点灯装置と点灯制御線で接続され、前記通信線を介して前記照明制御コントローラからシリアル信号を入力し、このシリアル信号から電力を生成してこの電力により動作するとともに、前記シリアル信号から前記放電灯を制御する信号を解読し、解読したシリアル信号の解読結果に基づき前記点灯制御信号を生成して前記点灯制御線を介して前記放電灯点灯装置に出力する制御ユニットと
を備えることを特徴とする照明制御システム。
前記制御ユニットは、
前記点灯制御線に重畳される前記放電灯の点灯周波数を示す信号を検知し、検知したこの信号に基づいて前記放電灯の状態を示す放電灯状態情報を生成し、生成した放電灯状態情報をシリアル信号として前記通信線を介して前記照明制御コントローラに送信することを特徴とする請求項６記載の照明制御システム。
前記制御ユニットは、
自己に付与されたアドレスを保有するとともに前記放電灯の明るさを指示するシリアル信号として、所定のアドレスを含むシリアル信号を受信し、受信したシリアル信号に含まれるアドレスと、保有するアドレスとを比較し、両者が一致した場合にのみ放電灯状態情報を生成することを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の照明制御システム。
前記照明制御システムは、
前記照明器具を複数備え、
前記照明制御コントローラは、
それぞれの前記照明器具とシリアル信号によって通信可能であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の照明制御システム。