JP2010097899A

JP2010097899A - 照明器具

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Publication number: JP2010097899A
Application number: JP2008269778A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nagaoka; 慎一長岡; Hiroaki Mannami; 寛明万波; Junichi Kato; 潤一加藤; Atsushi Otsubo; 篤大坪; Yoshihiro Sakashita; 由浩坂下; Yuichiro Hirowatari; 祐一郎廣渡; Takashi Kanda; 隆司神田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2010-04-30

Abstract

【課題】使用者の施工性を高めた、より簡素な構成を有して外光を利用した照明器具を提供する。
【解決手段】照明器具１０は、天井１に取り付けられる照明器具本体１２と、照度センサ素子を包含し、照明器具本体１２の外周縁部に設けられ、照明器具本体１２の中心に対して、外周方向の任意の角度に設定可能な照度センサユニット１８と、照度センサユニット１８の信号に基づいて照明負荷１３を制御する点灯回路ユニット部１１と、点灯回路ユニット部１１の出力信号により、自身の照明負荷１３の光出力を制御する。照度センサユニット１８は、器具直下の領域の照度と、器具直下から外周側の領域との照度を各々検出し、各々の領域から得られる入力の差異を元に、照明負荷１３と照度センサユニット１８との外光に対する相対位置を判別し、その位置関係に基づいて、照明センサユニット１８の適切な位置であるか否かを報知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば住宅の居室において、外光を利用しながら、床面、机上面などの被照射面の平均照度をほぼ一定に保つための天井直付けの照明器具に関し、特に、簡単な器具構成で、外光に対する自光の制御を、より正確に行う照明器具に関する。

近年、窓などから入射される外光に併せ、自身の照明負荷の出力を制御し、省エネルギーを図る照明器具が多く提案されている。

例えば、照度センサユニットを屋外と屋内に各々に設け、各々の照度から、昼夜を判別し制御を行う、といったように複数箇所へのセンサユニット別置による制御を行うものがある。

しかし、特に一般住宅においては、主照明に使用される照明器具は、使用者本人が設置する形が多くとられていることから、複数箇所にセンサを設置し、照明器具と接続させるといった煩雑な作業が必要な構成では、使用者にとって非常に手間がかかり不便である。

また、窓側にスポット的に光が照射された場合、窓側と反対側の照度に関係なく、照明負荷の出力を絞って出力する場合があり、最適な調節がなされないなどの課題がある。

このような課題に対して、本発明者は、分光感度特性の異なる２つ以上の照度センサを使用し、各々の波長の差異から、自然光であるか自身の照明負荷の光（人工光）であるか否かを判別して自光を制御する照明器具を既に提案した（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された照明器具では、２つの照度センサの１つの分光感度特性ａに、波長３２０〜１０００ｎｍの光、つまり可視光線〜赤外線の領域に受光感度を持たせ、人工光および自然光の両者を含む反射光を受光し、もう１つの分光感度特性ｂに、波長８００〜１１００ｎｍの光、つまり赤外線の領域に受光感度を持たせ、自然光の反射光を受光するように設定されている。

これらの信号が、演算部を有する制御装置と、予め設定された所定の照度レベルが格納されている記憶手段と、制御装置からの制御信号を調光信号に変換して照明器具に出力する調光信号出力部と，を備えたコントローラに入力される。

コントローラ内の演算部は、照度センサのフォトダイオードの各センサ信号（出力）に基づいて演算して可視光線領域の成分を抽出し、抽出結果に基づいて調光信号出力部に出力する制御信号を演算する。

また、フォトダイオードの各センサ信号（出力）に基づいて、照明空間が昼間であるか夜間であるかを判定し、判定結果に基づいて調光信号出力部に出力する制御信号の演算方法を変更し、その演算方法に基づいて制御信号を演算する。

このとき、まず、照明制御装置の照度センサのフォトダイオードが室内の床面や机上面等で反射した反射光を、それぞれの分光感度特性ａ，ｂに対応して受光し、それぞれセンサ信号として照明制御装置のコントローラに出力する。

ついで、コントローラの制御装置の演算部は、照度センサからの各フォトダイオードのセンサ信号（出力）に基づいて、フォトダイオードのセンサ信号（出力）が、フォトダイオードのセンサ信号（出力）に対してどのくらいの割合であるかを演算し、さらにフォトダイオードのセンサ信号（出力）から演算した割合分を減算して、反射光から可視光線領域の成分を抽出する。

続いて、演算部は、抽出した可視光線領域の成分に対応する照度レベルと記憶手段に格納されている所定の照度レベルとを比較し、抽出した可視光線領域の成分の照度レベルが所定照度レベルより大きいときは、照明器具が明るくなりすぎているため照明器具に対する制御信号レベルを下げ、抽出した可視光線領域の成分の照度レベルが所定照度レベルより小さいときは、照明器具が暗くなりすぎているため照明器具に対する制御信号レベルを上げる。

さらに続いて、レベルを上げ下げした制御信号を、制御装置から調光信号出力部に出力し、調光信号出力部は調光信号に変換して照明器具に出力する。そして、照明器具は調光信号に基づいて人工光を照射する。

また、照度センサのフォトダイオードが室内の反射光をそれぞれの分光感度特性ａ，ｂに対応して受光すると、演算部は、照明空間が昼間であるか夜間であるかを判定している。

例えばフォトダイオードのセンサ信号（出力）が「０」である場合、反射光には自然光が含まれていないことがわかり、夜間は自然光が室内に入射されることはないため、夜間と判定する。

また、フォトダイオードのセンサ信号（出力）が「０」を超えた場合は、反射光に自然光が含まれていることがわかり、昼間は自然光が室内に入射されるため、昼間と判定する。

判定結果が夜間であった場合、反射光はほぼ照明器具の人工光であるので、演算部は、記憶手段に格納されている所定の照度レベルとフォトダイオードのセンサ信号（出力）に対応する照度レベルとを比較する。フォトダイオードの照度レベルが所定照度レベルより大きいときは、照明器具が明るくなりすぎているため照明器具に対する制御信号レベルを下げ、フォトダイオードの照度レベルが所定照度レベルより小さいときは、照明器具が暗くなりすぎているため照明器具に対する制御信号レベルを上げる。

ついで、レベルを上げ下げした制御信号を、制御装置から調光信号出力部に出力し、調光信号出力部は調光信号に変換して照明器具に出力する。

そして、照明器具は調光信号に基づいて人工光を照射する。また、判定結果が昼間であった場合は、反射光は照明器具の人工光と太陽の自然光の両者であるので、演算部は、フォトダイオードのセンサ信号（出力）に基づいて、上述したように反射光から可視光線領域の成分を抽出し、抽出した可視光線領域の成分に対応する照度レベルと記憶手段に格納されている所定照度レベルとを比較する。

さらに、夜間の場合と同様に照明器具に対する制御信号レベルを制御して、制御装置から調光信号出力部に制御信号を出力し、調光信号出力部により調光信号に変換して、照明器具に出力する。そして、照明器具は調光信号に基づいて人工光を照射する。

このように、照度センサに分光感度特性の異なる２つのフォトダイオードを設けることで、室内からの反射光から可視光線領域の成分を抽出し、室内の照明空間を所定照度レベルに調光している。

また、分光感度特性の異なる２つのフォトダイオードにより、反射光は人工光および自然光からなる昼間であるか、人工光のみからなる夜間であるかを判別することで、昼間または夜間に対応した照明器具の調光を行っている。
特許第４０４５５００号公報（図１、段落番号００１０，００１１）

ところが、近年、特に居住空間においては、外光からの赤外線量を抑えるような窓ガラスが利用されたり、赤外線を放出する床暖房が利用されたりしてきている。つまり、自然光による赤外域の波長成分が抑制され、逆に、自然光の当たらない場合も、赤外域の波長成分が輻射される可能性が高くなってきている。

そのため、このような環境下で、上記特許文献１に開示された照明器具を用いた場合、夜に、床暖房を使用した場合に、自然光が入ってきている、すなわち昼と判断する可能性がある。

また、冬の昼間に、自然光が入射しても、赤外線成分が少ないため、夜と判断する可能性がある。

つまり、同一の検知領域において、外光の量を赤外域の波長成分の光の量として判断する制御では、意図する目的照度の達成が困難になる虞がある。

本発明は、前述した要望を満たすためになされたもので、その目的は、使用者の施工性を高めた、より簡素な構成を有して外光を利用した照明器具を提供することにある。

本発明に係る照明器具は、天井に取り付けられる照明器具本体と、照度センサ素子を包含し、前記照明器具本体の外周縁部に設けられ、前記照明器具本体の中心に対して、外周方向の任意の角度に設定可能な照度センサユニットと、前記照度センサユニットの信号に基づいて照明負荷を制御する点灯回路ユニット部と、前記点灯回路ユニット部の出力信号により、自身の照明負荷の光出力を制御する屋内用の照明器具において、前記照度センサユニットは、器具直下の領域の照度と、器具直下から外周側の領域との照度を各々検出し、各々の領域から得られる入力の差異を元に、前記照明負荷と前記照度センサユニットとの外光に対する相対位置を判別し、その位置関係に基づいて、前記照明センサユニットの適切な位置であるか否かを報知することを特徴とする。

本発明においては、照度センサユニットにより検出される器具直下の領域の照度と器具直下から外周側の領域との照度の差異を元に、照明負荷と照度センサユニットとの外光に対する相対位置を判別し、その位置関係に基づいて、照明センサユニットの適切な位置であるか否かを報知する。
よって、外光の有無と窓に対する照度センサユニットの位置関係とを計測して、照度センサユニットの位置を所定の位置に促すことにより、照明器具の取り付け方向を決めることができる。
これにより、局所的な外光による影響がより少ない状態において広範囲の照度を計測しながら部屋の明かりを制御することができる。

本発明に係る照明器具は、前記照度センサユニットは、２つの前記照度センサ素子に対して、器具直下の領域から外周側の領域のすべての範囲を検出範囲として設定され、１つの光路より導かれた光を器具直下の領域からの光と器具外周側の領域からの光を分離する不透光の隔壁から構成されることを特徴とする。

本発明においては、２つの照度センサ素子により検出する器具直下の領域から外周側の領域のすべての範囲を簡素な構造により構成することができる。

本発明に係る照明器具は、前記照度センサユニットは、２つの前記照度センサ素子に対して、器具直下の領域と器具外周側の領域とを各々検出範囲として設定され、各々異なる光路より光が導かれる構成からなることを特徴とする。

本発明においては、照度センサ素子に異なる光路より光を導くことにより、照度センサ素子のそれぞれの検出精度を向上させることができる。

本発明に係る照明器具は、前記照度センサユニットは、１つの前記照度センサ素子に対して、器具直下の領域と器具外周側の領域とを各々検出範囲として設定され、各々異なる光路より光が導かれ、前記光路のいずれか一方または両方に対して、液晶フィルタを用いた構成からなることを特徴とする。

本発明においては、複数の照度センサ素子を用いた場合と比べて、照度センサ素子間の特性のばらつきの影響を受けない照度センサユニットを得ることができる。

本発明の照明器具によれば、照度センサユニットは、器具直下の領域の照度と、器具直下から外周側の領域との照度を各々検出し、各々の領域から得られる入力の差異を元に、照明負荷と照度センサユニットとの外光に対する相対位置を判別し、その位置関係に基づいて、照明センサユニットの適切な位置であるか否かを報知する。
これにより、使用者の施工性を高めた、より簡素な構成を有して外光を利用した照明器具を提供することができるという効果を有する。

以下、本発明の複数の実施形態に係る照明器具について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１、図２に示すように、本発明の第１実施形態である照明器具１０は、点灯回路ユニット部１１を内蔵した照明器具本体１２と、蛍光ランプなどの照明負荷１３と、照明負荷１３を照明器具本体１２に保持するためのランプ保持部品１４と、照明負荷１３に電気を供給するためのランプソケット１５と、照明器具本体１２に取り付けられ器具外周を３６０度囲う形状の外周支持枠１６と、照明器具本体もしくは外周支持枠１６に固定されて照明負荷１３を覆い隠すためのグローブ１７と、外周支持枠１６に取り付けられた照度センサユニット１８と、照明器具本体１２に取り付けられ外部信号を受けてブザー内蔵リモコン受光ユニット１９と、で構成されており、別体のリモコン送信器２０により操作される。

照明器具１０は、リモコン操作に対してのアンサーバックとして、ブザーを鳴動させる機能も有している。リモコン受光ユニット１９および照度センサユニット１８は、各々照明器具本体１１の内部において不図示の電線などを用いて点灯回路ユニット部１１に接続される。

点灯回路ユニット部１１は、リモコン受光ユニット１９や照度センサユニット１８からの信号を受信して、各々の信号にあわせたランプの出力を制御する。また、点灯回路ユニット部１１には、照度設定の目標値が記憶される不図示の記憶部が内蔵されており、照度センサユニット１８からの信号に合わせて照明負荷１３の照度を変化させる。なお、この場合、各々別体の構成としているが、１つ乃至２つのユニット、２つ乃至２つの機能を有するような構成であってもよい。

照明器具１０は、引掛シーリングと言われる省施工用部品２を介して、天井面１に取り付けられる。この時、照明器具１０は、３６０度の任意の向きで取り付けられる。

図３、図４にも示すように、照度センサユニット１８には、照明器具１０の直下（領域Ａ）を検出するための範囲設定と照明器具１０の外周方向（領域Ｂ）を検出するための範囲設定がなされている。

照度センサユニット１８内には、可視光領域（波長３６０〜８３０ｎｍの光）の感度特性を有する一対の第１、第２照度センサ素子（図７参照）２１，２２が組み込まれている。照度センサユニット１８は、領域Ａから得られる照度センサ出力Ａ１と、領域Ｂから得られる照度センサ出力Ｂ１とを区別して検出し、それぞれの出力Ａ１，Ｂ１は点灯回路ユニット部１１に伝送される。

図５にも示すように、照明器具１０は、その中央部が窓側から約１．５mの距離Ｌ１で、床面側から約２．４mの距離Ｌ２において、照度センサユニット１８の位置が、外光が入射する窓側に設置された場合、昼間において照明負荷１３が消灯状態であれば、照度センサ出力Ａ１よりも照度センサ出力Ｂ１の方が外光の影響で大きくなる。

これに反して、図６にも示すように、照明器具１０は、その中央部が窓側から約１．５ｍの距離Ｌ１で、床面側から約２．４ｍの距離Ｌ２において、照度センサユニット１８の位置が、外光が入射する窓側に対して反対側に設置された場合、昼間において照明負荷１３が消灯状態であれば、照度センサ出力Ｂ１よりも照度センサ出力Ａ１の方が外光の影響で大きくなる。

すなわち、外光の有無と、窓に対する照度センサユニット１８の位置関係と、を計測することができる。

そこで、ブザー内蔵リモコン受光ユニット１９は、照度センサユニット１８が外光の影響を受けやすい窓側に設置された際に、内蔵されている不図示のブザーを用いて音で報知を行う。これとは異なり、ブザー内蔵リモコン受光ユニット１９は、照度センサユニット１８が外光の影響を受けにくい窓側に対して反対側に施工された際に、ブザーによる報知は行わない。そのため、照明センサユニット１８の取付位置を所定の向きに設定できるように使用者に知らしめる。なお、報知を行う手段としては、ブザーに代えて、自光の点滅を利用してもよい。

このように、窓側に対して照度センサユニット１８が必ず反対側に配置されるように取り付け方向を決めることで、局所的な外光による影響がより少ない状態で、領域Ａ及び領域Ｂの包含される広範囲の照度を計測しながら部屋の明かりを制御することができる。

例えば、夜の場合、一般的な環境において、窓から入る光量は、ほぼ０であり、照明負荷１３は点灯しているため、照度センサ出力Ａ１は、照度センサ出力Ｂ１より大きくなる。

このとき、点灯回路ユニット部１１は、照度センサユニット１８の照度センサ出力Ａ１を基に、自身の照明負荷１３による照度が点灯回路ユニット部１１に設定された照度設定の目標値になるよう制御する。

その後、時間が経過し、朝から昼にかけて、窓からの外光が入光するようになる。このとき、照度センサ出力Ｂ１の変化に対して、照度センサ出力Ａ１の変化が必ず大きくなる。そのため、点灯回路ユニット部１１は、照度センサ出力Ａ１および照度センサ出力Ｂ１の平均出力が、照度設定の目標値となるように照明負荷１３の出力を制御する。

このような制御を行うことにより、例えば、窓側から局所的に外光が入射した場合でも、影響を受けにくい領域Ｂの照度を平均化することで、窓側と反対側の比較的照度が低い領域の明るさも考慮した照度が得られる。

また、夜間において、照度センサ出力Ｂ１が照度センサ出力Ａ１より大きい場合や照度センサ出力Ｂ１の照度計測値が急激に変化した場合は、屋内の他の照明が点灯していると判断し、照度センサ出力Ａ１および照度センサ出力Ｂ１の平均出力を照度設定の目標値となるように切り替えるなどして、より省エネルギーの動作を行うことができる。

図７にも示すように、照度センサユニット１８は、第１、第２照度センサ素子２１，２２を備えている。第１、第２照度センサ素子２１，２２は、それぞれ同じ周波数感度特性を有しており、センサケース２３内に収容されている。

センサケース２３の開口側には、透光性のカバー２４が取り付けられており、第１、第２照度センサ素子２１，２２に入射する光を隔離するための不透光の隔壁（隔板）２５が取り付けられている。

第１照度センサ素子２１は、図５に示した領域Ａの視野角αを満足するように配置されており、領域Ａの照度を計測する。同様に、第２照度センサ素子２２は、図５示した領域Ｂの視野角βを満足するように配置されており、領域Ｂの照度を計測する。
よって、領域Ａおよび領域Ｂを確実に計測するための第１、第２照度センサ素子２１，２２を簡素な構造により構成することができる。

本実施形態では、照度センサユニット１１により検出される器具直下の領域の照度と器具直下から外周側の領域との照度の差異を元に、照明負荷１３と照度センサユニット１１との外光に対する相対位置を判別し、その位置関係に基づいて、照明センサユニット１１の適切な位置であるか否かを報知する。
よって、外光の有無と窓に対する照度センサユニット１１の位置関係とを計測して、照度センサユニット１１の位置を所定の位置に促すことにより、照明器具１０の取り付け方向を決めることができる。
これにより、局所的な外光による影響がより少ない状態において広範囲の照度を計測しながら部屋の明かりを制御することができる。

本実施形態では、２つの第１、第２照度センサ素子２１，２２により検出する器具直下の領域から外周側の領域のすべての範囲を簡素な構造により構成することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の照明器具について説明する。なお、以下の各実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。また、以下の各実施形態においては、それらの基本的な構造は上述した第１実施形態と同一であるために構造の説明は省略し、照度センサユニットの構造図のみを示す。

図８にも示すように、本発明の第２実施形態の照明器具３０に適用される照度センサユニット３１は、同じ周波数感度特性を有する第１照度センサ素子３２と第２照度センサ素子３３の２つの素子が、単一のプリント基板３４に実装されている。

第１照度センサ素子３２の光導入側には導光用の第１レンズ３５が配置されており、第２照度センサ素子３３の光導入側には導光用の第２レンズ３６が配置されている。そのため、各々レンズ３５，３６を通じて、各々照度センサ素子３２，３３に異なる光路より光が導かれる。

第１、第２レンズ３５，３６は、各々照度センサ素子３２，３３に対して、図５に示した領域Ａの視野角αおよび領域Ｂの視野角βを満足するような光学的特性を有し、各々照度センサ素子３２，３３とカバー２４との間に配置されている。

本実施形態では、各々レンズ３５，３６を通じて、各々照度センサ素子３２，３３に異なる光路より光が導かれる。
よって、各々照度センサ素子３２，３３の検出精度を向上させることができる。

本実施形態では、第１、第２照度センサ素子３２，３３を単一のプリント基板３４に実装した。
よって、部品点数の減少を図り、内部配線を簡素にすることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の照明器具について説明する。

図９にも示すように、本発明の第３実施形態の照明器具４０に適用される照度センサユニット４１は、単一の照度センサ素子４２がセンサケース２３と透光性のカバー２４とにより包含されている。

照度センサユニット４１は、照度センサ素子４２の光導入側に、一対の第１、第２レンズ４３，４４を組み付けている。そして、これら第１、第２レンズ４３，４４と照度センサ素子４２との間に、第１、第２レンズ４３，４４から導光される光を電気的な信号により任意のタイミングで遮蔽するための第１、第２液晶フィルタ４５，４６をそれぞれ独立して組み付けている。

第１、第２レンズ４３，４４は、照度センサ素子４２に対して、図５に示した領域Ａの視野角αおよび領域Ｂの視野角βを満足する光学的特性を有する。

第１、第２液晶フィルタ４５，４６は、点灯回路ユニット部１１により、領域Ａおよび領域Ｂのいずれか一方または両方の検知範囲を計測するためにオンオフされることにより、第１照度センサ素子４２で、２つの領域Ａ，Ｂを検出することができる。

本実施形態では、第１、第２液晶フィルタ４５，４６を通じて単一の照度センサ素子４２に光を導入した。
よって、複数の照度センサ素子を用いた場合と比べて、照度センサ素子間の特性のばらつきの影響を受けない照度センサユニット４１を得ることができる。

なお、前記実施形態で使用した照明負荷１３、リモコン送信器２０等は例示した形状に限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明に係る第１実施形態の照明器具の斜め下方から視た外観斜視図図１に示した照明器具の側面図図１に示した照明器具における照度センサユニットの検出範囲を説明する底面図図１に示した照明器具における照度センサユニットの検出範囲を説明する底面図図１に示した照明器具における照度センサユニットを外光が入射する窓側に設置した場合の側面図図１に示した照明器具における照度センサユニットを外光が入射する窓側に対して反対側に設置した場合の側面図図１に示した照明器具における照度センサユニットの内部構造を説明する垂直断面図本発明に係る第２実施形態の照明器具における照度センサユニットの内部構造を説明する垂直断面図本発明に係る第３実施形態の照明器具における照度センサユニットの内部構造を説明する垂直断面図

符号の説明

１天井面（天井）
１０、３０、４０照明器具
１１点灯回路ユニット部
１２照明器具本体
１８、３１、４１照度センサユニット
２１、３２第１照度センサ素子（照度センサ素子）
２２、３３第２照度センサ素子（照度センサ素子）
２５隔壁
４２照度センサ素子
４５第１液晶フィルタ（液晶フィルタ）
４６第２液晶フィルタ（液晶フィルタ）

Claims

天井に取り付けられる照明器具本体と、
照度センサ素子を包含し、前記照明器具本体の外周縁部に設けられ、前記照明器具本体の中心に対して、外周方向の任意の角度に設定可能な照度センサユニットと、
前記照度センサユニットの信号に基づいて照明負荷を制御する点灯回路ユニット部と、
前記点灯回路ユニット部の出力信号により、自身の照明負荷の光出力を制御する屋内用の照明器具において、
前記照度センサユニットは、器具直下の領域の照度と、器具直下から外周側の領域との照度を各々検出し、各々の領域から得られる入力の差異を元に、前記照明負荷と前記照度センサユニットとの外光に対する相対位置を判別し、その位置関係に基づいて、前記照明センサユニットの適切な位置であるか否かを報知することを特徴とする照明器具。
前記照度センサユニットは、２つの前記照度センサ素子に対して、器具直下の領域から外周側の領域のすべての範囲を検出範囲として設定され、１つの光路より導かれた光を器具直下の領域からの光と器具外周側の領域からの光を分離する不透光の隔壁から構成されることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
前記照度センサユニットは、２つの前記照度センサ素子に対して、器具直下の領域と器具外周側の領域とを各々検出範囲として設定され、各々異なる光路より光が導かれる構成からなることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
前記照度センサユニットは、１つの前記照度センサ素子に対して、器具直下の領域と器具外周側の領域とを各々検出範囲として設定され、各々異なる光路より光が導かれ、前記光路のいずれか一方または両方に対して、液晶フィルタを用いた構成からなることを特徴とする請求項１記載の照明器具。