JP2013161777A - 照明制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屋内に照射する太陽光の光量を正確に検出することにより照明装置の効率を向上させることができるとともに、照明効果を安定に保つことができる照明制御装置を提供する。
【解決手段】太陽光を採光する採光部２と、該採光部２で採光された太陽光を屋内に導光する導光部３と、該導光部３により導光された光を屋内に照射する照射部４と、前記太陽光の光量に応じて屋内を照明する照明装置８とを備えた照明制御装置１において、前記採光部２と前記照射部４との間に配置され、前記導光部３によって導光される光を分岐させる分岐部５と、該分岐部５によって分岐された光路６に設けられ、該光路６内の光量を検出する光センサ７とを備え、該光センサ７により検出された光量に基づいて前記照明装置８により屋内を照明する照度を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、屋内に導光された太陽光の光量に基づいて照明装置の出力を制御する照明制御装置に関するものである。

従来、太陽光中の可視光線を集光レンズなどによって集光し、その集光された可視光線を光ファイバーによって屋内などに導光することにより、その導光された光と照明装置の照明光とを併用するように構成された照明制御装置が知られている。

一方、太陽光の光量は、時刻、季節、天候の変化などによって常に変化しており、そのため、照明装置と太陽光とを併用して屋内を照明する場合には、光量の変化が屋内の照度に大きく影響を受けるので、屋内の照度を一定に保つためには、照明装置の出力を太陽光の光量の変化に応じて制御する必要がある。

特許文献１には、屋内に導光された太陽光と電気照明器具とを併用して屋内を照明する装置が記載されている。この特許文献１に記載された装置は、太陽光を採光する採光装置と、その採光された太陽光を導光する光ファイバーと、電気的に発光する発光装置とを備え、導光された太陽光と発光装置により発光された光とによって被照明部を照明するように構成されている。また、その発光装置は、太陽光の光量に基づいて制御されるように構成されており、より具体的には、太陽光の光量が少ない場合には、発光装置が発する光量を増大させて被照明部の照度を目標照度とするように構成されている。

また、特許文献２には、屋外に取り付けられた太陽光集光装置によって採光された太陽光を光ファイバーによって屋内に導光し、太陽光の光量が少ない場合にＬＥＤによって太陽光に加えて屋内を照明するように構成された装置が記載されている。なお、特許文献３には、屋内における窓際に太陽光の光量を検出するセンサを設け、そのセンサによって検出された光量に応じてロールスクリーンの開度を調整するように構成された装置が記載されている。

特開２０１１−１７５８６１号公報 特開２０１１−１９８７１５号公報 特開２０１１−７４６８５号公報

上述した特許文献１や特許文献２に記載された装置のように、太陽光の光量に基づいて照明装置の出力を制御するように構成された照明制御装置は、検出される太陽光の光量に応じて照明装置の出力が左右される。すなわち、太陽光の光量を検出するセンサを屋外に設けた場合には、センサにより検出された光量と実際に採光された太陽光の光量とが乖離する可能性がある。また特許文献３に記載されたように屋内にセンサを設けた場合には、屋内の粉塵などの影響により屋内を照明するために導光された太陽光の光量とセンサにより検出された光量とが乖離する可能性がある。そのため、センサにより検出された光量が、実際に屋内を照明する太陽光の光量より多い場合には、照明装置による出力が減少されてしまい屋内の照度が目標とする照度より小さくなってしまう可能性があり、それとは反対にセンサにより検出された光量が、実際に屋内を照明する太陽光の光量より少ない場合には、照明装置による出力が増大してしまう可能性、ひいては照明装置に通電する電力消費量が増大してしまう可能性がある。また、照明装置に過剰に通電することにより電力消費が増大してしまうと同時に照明効果にバラつきが生じる可能性がある。さらに、光量を検出するセンサが正確に太陽光を受光する必要があるため、センサの設置場所が制限される可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、屋内に照射する太陽光の光量を正確に検出することにより照明装置の効率を向上させることができるとともに、照明効果を安定に保つことができる照明制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、太陽光を採光する採光部と、該採光部で採光された太陽光を屋内に導光する導光部と、該導光部により導光された光を屋内に照射する照射部と、前記太陽光の光量に応じて屋内を照明する照明装置とを備えた照明制御装置において、前記採光部と前記照射部との間に配置され、前記導光部によって導光される光を分岐させる分岐部と、該分岐部によって分岐された光路に設けられ、該光路内の光量を検出する光センサとを備え、該光センサにより検出された光量に基づいて前記照明装置により屋内を照明する照度を制御することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光センサは、前記導光部により導光された光を密封した状態で検出するように構成されていることを特徴とする照明制御装置である。

請求項１の発明の照明制御装置は、太陽光を採光する採光部と、その採光部で採光された太陽光を屋内に導光する導光部と、その導光部により導光された光を屋内に照射する照射部とを備えているので、太陽光が直接照射されないような場所であっても、太陽光を利用して屋内を照明することができる。また、採光部と照射部との間に配置され、導光部によって導光される光を分岐させる分岐部と、その分岐部によって分岐された光路に設けられ、その光路内の光量を検出する光センサとを備えているので、屋内に照射する太陽光の光量を屋内に介在する粉塵などの影響を受けずに正確に検出することができる。さらに、その光センサにより検出された光量に応じて照明装置により屋内を照明する照度を制御するように構成されているので、屋内を照明する照度を一定にすることができる。すなわち、光センサにより検出される光量が粉塵などの影響により少なくなることによって、照明装置が過剰に屋内を照明するように制御されることがなく、その結果、電力消費量などを低減することができ、かつ照明効果を安定させることができる。また、光センサは太陽光や照射部から照射される光の範囲に起因することなく、任意の場所に設置することができる。

請求項２の発明によれば、光センサは、導光部により導光された光を密封した状態で検出するように構成されているので、より粉塵などの影響を受けずに光路内の光量を検出することができる。

この発明に係る照明制御装置の構成の一例を説明するための図である。 この発明に利用することができる光センサの構成を説明するための図である。 照明装置の制御の一例を説明するための図である。

つぎにこの発明に係る照明制御装置の構成の一例を図を参照しつつ説明する。図１は、その構成を模式的に示したものである。図に示す照明制御装置１は、屋外あるいは窓際などの太陽光が入射される箇所に太陽光を採光する採光部２が設けられている。この採光部２は、太陽光が照射されることにより、その太陽光中の可視光線を後述する光ファイバー３によって導光することができるように構成されたものである。具体的には、半球状に形成されたレンズに光ファイバー３を連結することにより、太陽光を集光して光ファイバー３に光を伝送するように構成されている。

その採光部２には、屋内に配線された光ファイバー３が連結されている。この光ファイバー３は従来知られたものと同様のものであり、太陽光を導光している過程で光量が殆ど減少しないものである。すなわち、この発明に係る導光部は、太陽光を屋内に導光する過程で光量が殆ど減少しないように構成されたものであれば良く、図１に示す光ファイバー３に代えて光ダクトであってもよい。

ついで、光ファイバー３における採光部２が設けられた端部とは反対側の端部には、屋内に導光された太陽光を照射する照射部４が設けられている。図１に示す照射部４は、半球状に反射鏡を配置して構成されたものであり、導光された光を拡散させて屋内に照射するように構成されている。なお、図１における一点鎖線が、太陽光により屋内を照射する範囲を示したものである。

一方、図１および図２に示すように採光部２から照射部４まで導光される光を分岐させるために光ファイバーカップラ５が設けられている。この光ファイバーカップラ５は、一定の分岐比、例えば、分岐比が１０対１となるように構成されたものである。そして、光ファイバーカップラ５により分岐された出力側には、他の光ファイバー６が連結され、その光ファイバー６の端部には、光センサ７が連結されている。すなわち、光ファイバーカップラ５により分岐された光の光量は、その光ファイバーカップラ５の分岐比に比例するので、採光された太陽光の光量に一定の比率を積算した光量が光センサ７によって検出される。

ここで、光センサ７の具体的な構成について説明する。この光センサ７は、光電変換素子が、光ファイバー６から出射される光を受光して、電気信号に変換して後述する制御部１０に伝送するものであり、粉塵などの影響を受けて検出される光量が低減してしまうことを抑制もしくは防止するために、密封された状態で光ファイバー６の端部に連結されている。すなわち、光センサ７は、金属製や樹脂製のケースと、そのケースの内部に設けられた光電変換素子とによって構成され、そのケースにコネクタやエポキシ樹脂材料などのシール部材によって密封された状態で光ファイバー６が接続されている。なお、ケースの形状は、角形のものであってもよく円形のものであってもよい。

さらに、図に示す照明制御装置１は、採光された太陽光を屋内に照射する照射部４に隣接した状態で、照明器具８が配置されている。すなわち、照明制御装置１は、太陽光と照明器具８とを併用して屋内を照明するように構成されている。この照明器具８は、通電される電力に応じて照度が変化させられる、いわゆる電気照明器具８であり、その電気照明器具８に電力を供給する電気回路９が連結され、その電気回路９には、電気照明器具８に通電する電力を制御する制御部１０が設けられている。また、制御部１０には、前記光センサ７によって検出された光量に基づく信号が入力され、その光量に応じて電気照明器具８に通電する電力を制御するように構成されている。なお、図１における破線が、電気照明器具８により照射される範囲を示したものである。

ここで、電気照明器具８に通電する電力の制御例を具体的に説明する。図３は、その制御例を説明するための図であり、横軸に時刻、縦軸に照度を示している。なお、屋内の目標照度を５００Ｌｕｘとし、光ファイバ３により導光することができる光量の最大値に基づく屋内の照度および電気照明器具８の最大照度が５００Ｌｕｘとする。まず、光センサ７により検出された光量に基づいて採光された太陽光により屋内を照明した場合の照度が判断される。すなわち、光センサ７により検出された光量に光ファイバーカップラ５の分岐比を積算した値と、光ファイバ３により導光することができる光量の最大値との比率を算出する。ついで、その比率に基づいて電気照明器具８に通電する電力が決定されて、電気照明器具８に電力が入力される。

したがって、光センサ７により光量が検出されない場合、すなわち明け方や夜中など太陽光が採光されていない場合には、太陽光により屋内を照明することができないので、制御部１０から出力される電力の制御量は０％であり、その結果、電気照明器具８の出力が最大とされる。すなわち、電気照明器具８のみにより屋内を照明して、照度が５００Ｌｕｘとされる。それとは反対に、光センサ７により検出される光量が、その光ファイバー３により導光可能な光量と同一である場合には、太陽光の光のみにより屋内を照明することができるので、制御部１０から出力される電力の制御量は１００％となり、その結果、電気照明器具８には電力が通電されない。すなわち、電気照明器具８による照明を行わずに太陽光の光のみによって屋内が照明される。この場合、光ファイバー３により導光可能な光量の最大値に基づく屋内の照度が５００Ｌｕｘなので、屋内の照度は５００Ｌｕｘとなる。

一方、光センサ７により検出される光量が、導光することのできる最大光量の５０％である場合には、太陽光の光のみでは屋内の照度を目標照度とすることができないので、目標照度と太陽光の光により照明することができる照度との偏差に基づいて電気照明器具８に通電する電力が決定される。すなわち、制御部１０から出力される電力の制御量が５０％とされ、その制御量に基づいて電気照明器具８に電力が通電される。したがって、太陽光と電気照明器具８とのそれぞれにより照明される照度は、２５０Ｌｕｘとなり、その結果、屋内の照度が５００Ｌｕｘとなる。なお、図３には、制御の例を説明するために便宜上、時刻を横軸に示しているが、要は、光センサ７により検出された光量に応じて電気照明器具８に通電する電力を制御するように構成されていればよいので、時刻に関係なく、例えば日照角度や天候に応じて採光部２が陰となって採光される光量が少なくなった場合であっても、採光された光量、すなわち光センサ７により検出された光量に応じて電気照明器具８に通電する電力を制御すればよい。

したがって、この発明に係る照明制御装置は、屋内に導光される光量に基づいて照明器具に通電する電力を制御することができるので、屋内に飛散している粉塵などの影響により、光センサにより検出される光量が実際に屋内に導光される光量と乖離してしまうこと、特に検出される光量が導光される光量より少なくなってしまうことを抑制もしくは防止することができる。そのため、その光センサにより検出された光量に基づいて照明器具に通電される電力が制御される場合に、過剰に電力を通電することによる電力消費量の増大を抑制もしくは防止することができ、また、照明効果の安定性を保つこともでき、光センサの設置場所が制限されることがない。ひいては、近年要求される節電に寄与することができる。

なお、この発明に係る照明制御装置は、直接太陽光が入射される屋内を照明するものとして利用されたものであってもよく、エレベータや地下室のように太陽光が入射されない屋内を照明するものとして利用されたものであってもよい。また、照明装置としては、ＬＥＤや蛍光灯など種々のものを利用することができる。

さらに、上述した制御例では、光センサ７により検出された光量に分岐比を積算した値と、光ファイバー３により導光可能な光量の最大値との比率から、制御部１０による制御量を決定するように構成されているが、例えば、光ファイバー３により導光可能な光量の最大値に基づく屋内の照度と、電気照明器具８による最大照度とが異なる場合には、光センサ７により検出された光量に分岐比を積算した値から、実際に導光している光量を算出し、その算出された光量に基づく屋内の照度を予め実験やシミュレーションにより用意されたマップもしくは計算により決定し、その照度に基づいて電気照明器具８に通電する電力の制御量を決定するように構成されていてもよい。

また、上記光ファイバーカップラ５は、要は光ファイバー３によって導光された光の一部を光センサ７に導光するように分光することができれば良いので、特に光ファイバーカップラ５に限定されず、例えば、光ファイバー３を複数本のファイバーによって構成し、その複数本のファイバーのうち、少なくとも一本のファイバーを光センサ７に接続することによって、導光される光を実質的に分光するように構成されていてもよい。

１…照明制御装置、 ２…採光部、 ３，６…光ファイバー、 ４…照射部、 ５…光ファイバーカップラ、 ７…光センサ、８…電気照明器具。

Claims (2)

1. 太陽光を採光する採光部と、該採光部で採光された太陽光を屋内に導光する導光部と、該導光部により導光された光を屋内に照射する照射部と、前記太陽光の光量に応じて屋内を照明する照明装置とを備えた照明制御装置において、
   前記採光部と前記照射部との間に配置され、前記導光部によって導光される光を分岐させる分岐部と、
   該分岐部によって分岐された光路に設けられ、該光路内の光量を検出する光センサとを備え、
   該光センサにより検出された光量に基づいて前記照明装置により屋内を照明する照度を制御することを特徴とする照明制御装置。
2. 前記光センサは、前記導光部により導光された光を密封した状態で検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明制御装置。

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