JP2013084396A - Ledランプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照度センサから取得される照度値を変数とする階段関数や、ランプ出力を変数として目標照度値や実測照度値を変換するフィードバックを含む2つのループを有するフィードバック制御や、LEDランプ100のランプ光のみを主に検知してランプ出力を調整するLEDランプ100を用いることによって、2灯式、3灯式等の灯具に設置された複数のLEDランプ100の明るさを略同じとする。
【選択図】図2
Description
また照度センサを用いて外光と照明装置からの照射光を合わせたトータルでの照度を一定に制御する自動調光可能な照明装置や照明システムを設置して、照明装置の消費電力を削減することも行われてきている。この自動調光機能は、照明器具本体から離れて別個に設置されている場合と、照明器具と一体で設置されている場合がある。
これら調光制御装置を導入するには、オフィスや店舗のフロア全体での配線工事と設備の購入が必要となり、高額な費用が発生する。
例えば、特許文献3に記載されている照明器具は、被照射面の実際照度を検出する照度検出部と、被照射面の目標照度を設定する照度設定部と、前記実際照度と目標照度を比較し、両照度の偏差が零となるランプ出力を制御する出力制御とを照明器具に内蔵しているものである。
本発明では、更に進めて、照明器具に取り付けるLEDランプ自体に照度センサとセンサ基板、電源基板を内蔵させることによって、ランプを交換するだけで、自動調光機能を有するLED照明装置を提供しようとするものである。それによって、低コストで省電力が可能なLED照明が実現する。
本発明は、照度センサを内蔵した複数のLEDランプを2灯式の灯具に設置しても、このような左右のランプの明るさが異なる問題の発生を起こさないようにするため鋭意検討した結果なされたものであり、左右のランプの明るさが略同じとなるように光出力制御する自動調光機能内蔵のLEDランプを作成し、低コストで導入できる省電力なLED照明を提供するものである。
光量=f(実測照度値s)は、実測照度値を変数とした階段関数
f(x)=α1X1(x)+ --- +αiXi(x)+
--- +αnXn(x)
αi:対応する照度区間の光量
Xi=1 (実測照度値sが照度区間iの下限を超えて、上限以下の場合)
Xi=0 (実測照度値sが照度区間iの下限以下又は上限以上の場合)
ただし、実測照度値sが全照度区間を越える大きな照度値のときは、前記LEDランプの光量を下限値とし、全照度区間に入らない小さな照度値であるときは、前記外光が無いときに設定照度を得るために必要な前記LEDランプの光量に換算する。
請求項2、請求項3の発明によれば、照度センサの照度実測値を変数とした階段関数によって、その照度実測値が含まれる照度区間に対応したランプ光出力値が一個決定されるので、2本のランプ間の、ランプ出力差を抑えることができ、片方のランプが暗く見えることで発生する問題を無くすことができる。
図1は、照度センサ内蔵直管形LEDランプ100の外観である。このLEDランプ100の透光性カバー1の内部に図示しないLED素子が実装されたLED基板、電源基板及びLED基板を搭載する支持基板が配置され、その両端に口金が接続されている。その一端側の口金2に、照度センサ3及び電子部品が実装され、検出された照度を出力するための図示しないセンサ基板が内蔵されている。図2はこのLEDランプ100を2本並列に並べて部屋の天井に設置した様子を表している。照度センサ3は、照度検知領域11に入射する外光12と、LEDランプ100の照射光13とが、前記検知エリア11から反射して、照度センサ3に入射する反射光14の照度を検出している。検出した照度を基にして、LEDランプのランプ出力をPWM調光回路によって調整した。
請求項1、請求項2、請求項3に記載の発明を用いて直管形LEDランプ100を作成した。直管形LEDランプ100に内蔵された図示しない電源基板内に実装されたマイコンに、前記センサ基板から出力された照度値が入力され、照度値をランプ出力に変換することで、照射面の照度値が一定になるように制御している。これによって外光による反射光成分が多くなると、ランプの光出力を下げ、外光による反射光成分が少なくなると、ランプの光出力を上げて、照射エリアが一定の明るさとなる。
請求項2、請求項3に記載の発明を用い、前記マイコン内で、照度センサの実測照度値が、表1の通りにLEDランプ100のランプ出力(%)のうちどれか一個に換算される。
請求項2、請求項3に記載による自動調光LEDランプでは、照度目標値、目標上限値、目標下限値が存在せず、実測照度値から、LEDランプの出力、光量を1個決定するので、上述したような照度センサや電子部品のばらつき、センサへの入射光量のばらつき等の影響を小さくすることができたと考えられ、2灯式の灯具灯に取り付けても、2本のLEDランプの明るさが目視で同じとなる自動調光制御を実現できている。
実施の形態1と同様に、直管形LEDランプ100を2本作成した。図5は請求項4、請求項5を実施するための本実施の形態2のフィードバック制御のブロック線図である。点線で囲んだAフィードバックのように、目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御を積分動作によって行った。積分利得を、目標照度値よりも実測照度値が大きいときは4、目標照度値よりも実測照度値が大きいときは10とし、積分器とランプ出力間の利得を0.01とし、積分飽和値を10000として積分動作を行った。なお積分動作に限定せず、比例動作、微分動作や、これらを組み合わせたPID制御でフィードバックを行っても良い。
更に点線で囲んだBフィードバックのように、ランプ出力から目標値をフィードバック制御するために、単調減少関数として、ランプ出力を変数とした傾きが負の1次関数を用いて、目標値を決定し、随時目標値にフィードバックをかけた。この傾きは各照度センサ間のばらつきの大きさによって適宜決定する。すなわち照度センサ間で、実測照度値の差が大きなときは傾きを大きくし、その差が小さいときは傾きを小さく設定する。
晴天時に外光が差し込む状況で、自動調光機能を作動させて、2本のLEDランプ100の明るさの違いを確認したところ、目視での明暗差は認められなかった。また各ランプ出力も50%程度に半減しており、被照射面の照度を一定にする機能も正常に動作していることを確認した。
ランプ出力を変数とした目標照度値の単調減少関数を使用する代わりに、ランプ出力を変数とした見かけの実測照度の単調増加関数を使用してもよい。例えば、ランプ出力が10%のとき、実測照度値を0.9倍した値を見かけの実測照度値とし、ランプ出力が100%のとき、実測照度値を1倍した値を見かけの実測照度値とする単調増加関数で実測照度値を変換することによって、Aフィードバックのみの場合に比べて目標照度と実測照度の差が無くなり易くなる。
青色LEDと黄色蛍光体からなる擬似白色LED素子を実装して、実施の形態1と同様に直管形LEDランプ100を2本作成した。
LEDランプ100には、実施の形態2のAフィードバックによる制御を盛り込んだ。なお請求項2から請求項5記載のランプ出力の制御方法を盛り込んでもよい。照度センサ3には、人間の目の視感度に合わせるために主に400nmから600nmの光を透過する感度特性を有する照度センサを用いた。
請求項6を実施するために、一本のLEDランプ100の照度センサ3はそのまま用い、他方のLEDランプ100の照度センサ3の表面に、青色LEDのピーク波長である470nmを中心とした半値幅10nmのバンドパス光学フィルターを取り付けた。これによって465nmから475nmの波長の光が選択的に透過するようになる。
前記特性のバンドパス光学フィルターを取り付けることによって、前記照度センサ3に入射する、広い波長領域のスペクトルを有する自然光の光量を1/10以下に減らすことができる。それに対し擬似白色LED素子からの照射スペクトルは470nmに急峻なピークを有したものであるため、前記バンドパス光学フィルターを取り付けることで、LEDランプ光を主に検出できるようになる。
次に、晴天時に外光が差し込む状況下で、2本のLEDランプを点灯した結果、LEDランプ間に明るさの違いは認められず、また各ランプ出力も50%程度に半減しており、被照射面の照度を一定にする機能も正常に動作していることを確認した。
Claims (6)
- 照度センサが内蔵され被照射面の照度を一定に保つ機能を有するLEDランプが複数設置されたLEDランプ群において、略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する複数のLEDランプ間の明るさの差が人間の目の検知範囲外にあることを特徴とする自動調光内蔵LEDランプ。
- LEDランプの光量を光量の下限値から、外光が無いときに被照射面が目標照度を得るために必要な光量の間で、n個(nは2以上の自然数)の光量を設定し、照度センサで測定される実測照度をn個の照度区間iに分割し、前記実測照度値sを変数とした下記に記載の階段関数によって、前記照度センサで得られた実測照度値sを、前記n個の光量のいずれか一個に変換し、LEDランプの光量が、前記光量となるように調整することを特徴とする請求項1に記載の自動調光内蔵LEDランプ。
光量=f(実測照度値s)は、実測照度値を変数とした階段関数
f(s)=α0X0(s)+ --- +αiXi(s)+
--- +αn−1Xn−1(s)
αi:対応する照度区間の光量
Xi=1 (実測照度値sが照度区間iの下限を超えて、上限以下の場合)
Xi=0 (実測照度値sが照度区間iの下限以下又は上限以上の場合)
ただし、照度実測値が全照度区間を越える大きな照度値のときは、前記LEDランプの光量を下限値とし、全照度区間に入らない小さな照度値であるときは、前記外光が無いときに設定照度を得るために必要な前記LEDランプの光量に換算する。 - LEDランプの光量を下限値Lmin.から、外光が無いときに被照射領域が目標照度STを得るために必要な光量Lmax.の間で、n個の光量を設定し、請求項2に記載の階段関数におけるαiを(Lmax.−Lmin.)*(n−i)/nとし、ここでiは1から(n−1)までの実数とし、実測照度値sが(1+(i−1)/n)STを超えて、 (1+i/n)ST以下の区間にある場合にXiを1とし、その区間にない場合にXiを0とし、ただしiが0のときはLEDランプの光量をそのまま保持し、更に前記全ての照度区間の領域に入らない小さな実測照度値の場合には光量をLmax.に設定し、前記全ての照度領域を超える大きな実測照度値を示した場合には光量をLmin.に設定し、LEDランプの光量を調整することを特徴とする請求項2に記載の自動調光内蔵LEDランプ。
- LEDランプ群の光量を調整しながら被照射面の目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御において、個々のLEDランプ間の明るさを相対的に比較したときに、より明るいLEDランプは暗くなるように、より暗いLEDランプは明るくなるようにするためのフィードバック制御を組み合わせた2つのループからなるフィードバック制御を用いて、被照射面の照度を一定に保つことを特徴とする請求項1に記載の自動調光内蔵LEDランプ。
- 個々のLEDランプの光量を変数とした単調減少関数によって被照射面の目標照度をLEDランプ毎に算出することを、又はLEDランプの光量を変数とした単調増加関数によってLEDランプ毎の実測照度値をみかけの実測照度値へ変換することを、請求項4に記載のフィードバック制御内に組み込んだことを特徴とする自動調光内蔵LEDランプ。
- 略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する照度センサを内蔵した、複数のLEDランプからなるLEDランプ群において、各LEDランプは目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御を有し、その中の一つのLEDランプの照度センサは自然光とLEDランプ光を検出し、その他のLEDランプの照度センサはLEDランプ光を主に検出することを特徴とする請求項1に記載の自動調光内蔵LEDランプ。
Priority Applications (1)
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JP2011222310A JP2013084396A (ja) | 2011-10-06 | 2011-10-06 | Ledランプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011222310A JP2013084396A (ja) | 2011-10-06 | 2011-10-06 | Ledランプ |
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JP2013084396A true JP2013084396A (ja) | 2013-05-09 |
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JP2011222310A Pending JP2013084396A (ja) | 2011-10-06 | 2011-10-06 | Ledランプ |
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2011
- 2011-10-06 JP JP2011222310A patent/JP2013084396A/ja active Pending
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