JP2013254666A - 色温度可変照明システム及びそれに用いる照明光源用のコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】照射光の光量及び色温度を可変とした色温度可変照明システムにおいて、照明に関する専門知識を持たない一般ユーザであっても照射光の光量と色温度とをバランス良く調整でき、かつそれらを照明環境に応じて容易に設定できるようにする。
【解決手段】色温度可変照明システム１は、互いに異なる色の光を発する複数種の光源を有する照明光源２と、照明光源２からの照射光の光量及び色温度を調整するためのコントローラ４と、を備える。コントローラ４は、照射光の光量と色温度とが相関して変化するように規定した複数の調光調色カーブの中から１つの調光調色カーブを選択するためのシーン選択ボタン７を有する。照射光の光量及び色温度が調光調色カーブに従って変化するので、一般ユーザであっても照射光の光量と色温度とをバランス良く調整できる。また、調光調色カーブを適宜切り替えることで、照明環境に応じて光量及び色温度を容易に設定できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照射光の光量及び色温度を可変とした色温度可変照明システム及びそれに用いる照明光源用のコントローラに関する。

照射光の光量及び色温度は、人の心理に様々な影響を与える。照射光の光量及び色温度と人の心理との関係については、今までに多くの実験が報告されており、その中でも１９４１年にKruithofが示した「色温度によって快適照度（光量）の上限及び下限が変化する」という考えは、広く受け入れられている。

図７に示すように、Kruithofの実験によれば、色温度の高い光（例えば、昼白色の蛍光灯から照射されるような青白い光、色温度：〜５０００Ｋ）は、その照度が高い場合には人に爽やかな印象を与えるが、その照度が低い場合には人に陰気な印象を与える。一方、色温度の低い光（例えば、白熱ランプから照射されるような赤っぽい光、色温度：〜２８００Ｋ）は、その照度が高い場合には人に暑苦しい印象を与えるが、その照度が適度に調整されている場合には人に穏やかな印象を与える。このように、照射光の色温度によって、人が快適感や不快感を感じる照射光の照度は異なる。

近年では、ＲＧＢ各色に発光するＬＥＤを組み合わせることで、照射光の色温度を可変とした照明装置が知られている。この種の照明装置として、図７に示した人が快適感を感じる領域内においてのみ、照射光の光量及び色温度を可変としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１７０８０号公報

しかしながら、上述したような照明装置では、照射光の光量及び色温度をマニュアルで調整するので、照明に関する専門知識を持たない一般ユーザにとっては照射光の光量と色温度とをバランス良く調整することが難しい。また、照明装置を用いる時間帯やシーン等の照明環境に応じて光量及び色温度を設定することも、一般ユーザには難しい。

本発明は、上記課題を解決するものであって、一般ユーザでも照射光の光量と色温度とをバランス良く調整でき、かつそれらを照明環境に応じて容易に設定できる色温度可変照明システム及びそれに用いる照明光源用のコントローラを提供することを目的とする。

本発明の色温度可変照明システムは、互いに異なる色の光を発する複数種の光源を有する照明光源と、前記照明光源からの照射光の光量及び色温度を調整するために用いられる回動可能なダイヤルを有するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記照明光源からの照射光の光量と色温度とが相関して変化するように規定した複数の調光調色カーブを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された複数の調光調色カーブの中から１つの調光調色カーブを選択するためのシーン選択ボタンと、を有し、前記照明光源からの照射光の光量及び色温度は、前記ダイヤルが回動されたときに、それぞれ前記シーン選択ボタンによって選択された調光調色カーブで定められた値に従って変化することを特徴とする。

本色温度可変照明システムは、前記コントローラを所定の時間に動作開始又は動作終了させるためのタイマを更に備えることが好ましい。。

前記複数の調光調色カーブは、低色温度領域では色温度の変化幅に対する光量の変化幅が大きくなるように規定し、かつ高色温度領域では色温度の変化幅に対する光量の変化幅が小さくなるように規定する通常時調光調色カーブを含むことが好ましい。

前記複数の調光調色カーブは、起床時において時間の経過と共に光量及び色温度がそれぞれ単調増加するように規定する起床時調光調色カーブを含むことが好ましい。

前記複数の調光調色カーブは、低色温度領域では色温度が増加すると光量が大きく増加するように規定し、かつ色温度が高色温度にならないように規定する就寝前調光調色カーブを含むことが好ましい。

本発明の照明光源用のコントローラは、互いに異なる色の光を発する複数種の光源を有する照明光源の発光制御に用いられ、この照明光源からの照射光の光量及び色温度を調整するために用いられる回動可能なダイヤルを備え、前記照明光源からの照射光の光量と色温度とが相関して変化するように規定した複数の調光調色カーブを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された複数の調光調色カーブの中から１つの調光調色カーブを選択するためのシーン選択ボタンと、を更に備え、前記照明光源からの照射光の光量及び色温度は、前記ダイヤルが回動されたときに、それぞれ前記シーン選択ボタンによって選択された調光調色カーブで定められた値に従って変化することを特徴とする。

前記ダイヤルは、その回動方向に直交した方向に押下可能な円板状ノブにより構成され、押下されることで前記シーン選択ボタンとして機能することが好ましい。

本照明光源用のコントローラは、前記複数の調光調色カーブのうち、どの調光調色カーブが現在選択されているのかを示す表示部を更に備えることが好ましい。

本発明によれば、照射光の光量及び色温度が、光量と色温度とが相関して変化するように規定した調光調色カーブに従って変化するので、一般ユーザであっても照射光の光量と色温度とをバランス良く調整することができる。また、複数の調光調色カーブが設けられているので、調光調色カーブを適宜切り替えることによって、照明環境に応じて光量及び色温度を容易に設定することができる。

本発明の実施形態に係る色温度可変照明システムの構成図。 （ａ）は上記色温度可変照明システムを構成する電源ユニットの構成図、（ｂ）は同電源ユニットを構成する駆動部の回路図。 上記色温度可変照明システムからの照射光の光量及び色温度の調整に用いられる調光調色カーブを示す図。 上記色温度可変照明システムを構成するコントローラのダイヤルが回動する様子を示す図。 （ａ）は上記実施形態の第１の変形例に係るコントローラの正面図、（ｂ）は同コントローラの側面図。 上記実施形態の第２の変形例に係る色温度可変照明システムの構成図。 照射光の照度及び色温度と人が受ける印象との関係を示した図。

本発明の実施形態に係る色温度可変照明システム（以下、照明システムという）について図１乃至図４を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の照明システム１は、照明光源２と、照明光源２への電力供給を制御する電源ユニット３と、ユーザからの入力に応じて電源ユニット３の動作を制御するコントローラ４と、を備える。また、照明システム１は、コントローラ４を所定の時間に動作開始又は動作終了させるためのタイマ５を備える。タイマ５は、現在時刻とコントローラ４の動作開始時刻又は動作終了時刻を設定可能なものにより構成され、指定時刻になるとコントローラ４にトリガ信号を送信することでコントローラ４の動作を制御する。

照明光源２は、互いに異なる色の光を発する複数種の光源を有し、図例では、赤色光を発する赤色光源２Ｒ（Ｒ：Ｒｅｄ）と、緑色光を発する緑色光源２Ｇ（Ｇ：Ｇｒｅｅｎ）と、青色光を発する青色光源２Ｂ（Ｂ：Ｂｌｕｅ）と、を有する。赤色光源２Ｒは、互いに直列に接続された複数の赤色ＬＥＤにより構成されている。緑色光源２Ｇは、互いに直列に接続された複数の緑色ＬＥＤにより構成されている。青色光源２Ｂは、互いに直列に接続された複数の青色ＬＥＤにより構成されている。

コントローラ４は、例えば、照明システム１が設置される部屋の壁面に固定され、矩形の箱型形状とされるハウジング４１を有する。ハウジング４１の一面には、照明光源２をオンオフ制御するための電源スイッチ４２と、照明光源２からの照射光の光量及び色温度を調整するために用いられる回動可能なダイヤル６と、ダイヤル６の回動位置を示すための複数のマーク６１、６２と、が設けられている。電源スイッチ４２は、押釦スイッチにより構成され、交流電源ＡＣから電源ユニット３への給電回路を開閉する。マーク６１、６２は、ダイヤル６を時計に見立てると、それぞれダイヤル６の６時及び４時の位置に設けられている。

ダイヤル６は、円板状ノブにより構成され、その表面に自身の回動位置を示すための目盛り６３を有する。ダイヤル６は、一定範囲内で回動し、この回動範囲内において照射光の光量及び色温度の調整範囲の上限及び下限が設定されている。図例では、ダイヤル６は、その目盛り６３がマーク６１から時計回りにマーク６２の範囲まで略３００°回動するように構成されている。ダイヤル６は、その目盛り６３がマーク６１に合っているときに、照明光源２からの照射光の光量が最小となり、かつ同照射光の色温度が最低となるように構成されている。また、ダイヤル６は、その目盛り６３がマーク６２に合っているときに、照明光源２からの照射光の光量が最大となり、かつ同照射光の色温度が最高となるように構成されている。ダイヤル６は、スムーズに回動されるように構成されていてもよいし、回動させたときにクリック感が得られるように構成されていてもよい。

また、コントローラ４は、照射光の光量と色温度とが相関して変化するように規定した複数の調光調色カーブを記憶する記憶部４３と、これら調光調色カーブの中から１つの調光調色カーブを選択するためのシーン選択ボタン７と、を有する。シーン選択ボタン７は、図例では３つ設けられ、それぞれシーン選択ボタン７１、７２、７３とされる。調光調色カーブ及びシーン選択ボタン７については、後で詳述する。更に、コントローラ４は、ユーザからの入力に応じて、照明光源２を発光制御するための制御信号を生成する制御部４４を有する。

図２（ａ）に示すように、電源ユニット３は、コントローラ４の制御部４４で生成された制御信号が入力される制御信号入力部３１と、コントローラ４を通じて給電される交流電源ＡＣからの交流電圧を所望の直流電圧に変換する交流／直流変換部３２と、を有する。また、電源ユニット３は、赤色光源２Ｒを駆動する赤色駆動部３３Ｒと、緑色光源２Ｇを駆動する緑色駆動部３３Ｇと、青色光源２Ｂを駆動する青色駆動部３３Ｂと、を有する。更に、電源ユニット３は、制御信号入力部３１に入力された制御信号を、駆動部３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの各々を駆動するための駆動信号に変換する駆動信号変換部３４を有する。駆動信号変換部３４は、オンデューティ比が可変である一定周期の矩形波信号から成る駆動信号を出力する。

駆動部３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは、互いに同一に構成されている。図２（ｂ）に示すように、駆動部３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの各々は、光源２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ各々のアノードと交流／直流変換部３２の（＋）端との間に挿入された限流抵抗Ｒを有する。また、駆動部３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの各々は、光源２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ各々のカソードに接続されドレインが交流／直流変換部３２の（−）端（グランド）に接続されたスイッチング素子Ｑ１を有する。スイッチング素子Ｑ１は、電界効果トランジスタにより構成される。

更に、駆動部３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの各々は、互いに並列接続された２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２を含む波形整形回路を有する。トランジスタＴｒ１は、そのコレクタが交流／直流変換部３２の（＋）端に接続され、そのエミッタがスイッチング素子Ｑ１のゲートに接続されたＰＮＰ型のバイポーラトランジスタにより構成される。また、トランジスタＴｒ２は、そのコレクタがスイッチング素子Ｑ１のゲートに接続され、そのエミッタが交流／直流変換部３２の（−）端（グランド）に接続されたＮＰＮ型のバイポーラトランジスタにより構成される。波形整形回路は、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のベースに入力された駆動信号変換部３４からの駆動信号を基にスイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ（パルス幅変調）制御して、光源２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ各々への給電量を調節する。

上記のように構成された照明システム１において、コントローラ４のダイヤル６を回動させると、照明光源２からの照射光の光量及び色温度が、複数の調光調色カーブのうちのいずれか１つの調光調色カーブで定められた値に従って変化する。図３に示すように、複数の調光調色カーブは、例えば、通常時に用いられる通常時調光調色カーブと、起床時に用いられる起床時調光調色カーブと、就寝時に用いられる就寝時調光調色カーブと、により構成される。通常時調光調色カーブ、起床時調光調色カーブ及び就寝時調光調色カーブは、それぞれシーン選択ボタン７１、７２、７３に割り当てられており、対応するボタンを押下することでそれぞれ選択可能となっている。

通常時調光調色カーブは、低色温度領域（＜３０００Ｋ）において色温度の変化幅に対する光出力（光量）の変化幅が大きくなるように規定し、高色温度領域（＞３０００Ｋ）では色温度の変化幅に対する光出力（光量）の変化幅が小さくなるように規定している。高色温度領域では定格程度の光量が得られれば通常使用に十分であるので、それ以上に光量を増大させることは省エネルギの観点から見て好ましくない。そのため、通常時調光調色カーブでは、高色温度領域における光出力（光量）の増加が抑制されている。この通常時調光調色カーブを用いれば、照射光の光量と色温度とのバランスを常に好適に保ちつつ、照明光源２の消費電力量を低く抑えることができる。

起床時調光調色カーブは、起床時において時間の経過と共に光量及び色温度がそれぞれ単調増加するように規定している。このように照射光の光量及び色温度が徐々に増加するように制御することで、ユーザは、違和感を感じずに心地良く起床することができる。このとき、照明システム１は、タイマ５によって予め設定された時間に起動される。

就寝時調光調色カーブは、低色温度領域（＜３０００Ｋ）では色温度の変化幅に対する光出力（光量）の変化幅が大きくなるように規定し、かつ照射光の色温度が高色温度（＞３０００Ｋ）にならないように規定している。就寝時には入眠を促進するホルモンであるメラトニンが脳の松果体から分泌され、このメラトニンの分泌は、青色光（高色温度の光）により抑制されることが知られている。従って、上記のような就寝時調光調色カーブに従って光を照射することで、入眠に悪影響を与えることなく、就寝前の読書等を行うのには十分な光量で照明することができる。

これら調光調色カーブは、いずれもKruithofの実験で人が快適感を感じるとされた領域内において照射光の光量と色温度とが互いに連動して変化するように規定している。これにより、光量と色温度とのバランスが適切に調整され、かつユーザが快適感を感じることができる照射光を常に得ることができる。

照射光の光量及び色温度を調整する際、光量及び色温度の変化量は、コントローラ４の制御部４４によってダイヤル６の回動角度と調光調色カーブに沿った長さとを関連付けることで決定される。この機構について、通常時調光調色カーブを例に、図３及び図４を参照して説明する。

上述のように、ダイヤル６は、その目盛り６３がマーク６１からマーク６２の範囲まで時計回りに略３００°回動するように構成されている（図４参照）。ダイヤル６の目盛り６３がマーク６１に合っているとき、照射光の光量及び色温度は、通常時調光調色カーブの低光出力（低光量）・低色温度側の端点Ｐで規定された値を与える（図３参照）。また、ダイヤル６の目盛り６３がマーク６２に合っているとき、照射光の光量及び色温度は、通常時調光調色カーブの高光出力（高光量）・高色温度側の端点Ｑで規定された値を与える。ここで、端点ＰＱ間の通常時調光調色カーブに沿った長さをＬとする。

ダイヤル６を目盛り６３がマーク６１に合っている状態から１００°（全回動の１／３）回動させると、照射光の光量及び色温度は、通常時調光調色カーブの端点Ｐから（１／３）Ｌ分だけ高光出力・高色温度側に移動した点Ｒで規定された値を与える。そして、ダイヤル６を更に１００°（マーク６１から計２００°回動、全回動の２／３）回動させると、照射光の光量及び色温度は、通常時調光調色カーブの点Ｒから更に（１／３）Ｌ分だけ高光出力・高色温度側に移動した点Ｓで規定された値を与える。

このように、ダイヤル６の回動角度と調光調色カーブに沿った長さとを関連付けることで、ダイヤル６の回動角度と照射光の光量及び色温度の変化量とが互いに対応して、照射光の光量及び色温度をスムーズに調整することができる。これにより、特に、調光調色カーブの色温度の変化幅に対する光出力の変化幅の大きい領域（図３の点Ｒ付近）、又は光出力の変化幅に対する色温度の変化幅の大きい領域（図３の点Ｓ付近）における光出力（光量）及び色温度の微調整が容易になる。

上述のように、本実施形態の照明システム１によれば、照射光の光量及び色温度が、調光調色カーブに従って変化するので、照明に関する専門知識を持たないユーザであっても照射光の光量と色温度とをバランス良く調整することができる。また、複数の調光調色カーブが設けられているので、調光調色カーブを適宜切り替えることによって、照明システム１を用いる時間帯やシーン等の照明環境に応じて光量及び色温度を容易に設定することができる。

次に、上記実施形態の第１の変形例に係るコントローラについて図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本変形例のコントローラ４ａは、上述のコントローラ４を基に、シーン選択ボタン７を取り除き、現在選択されている調光調色カーブを示す表示部８を設けたものである。表示部８は、例えば、複数色の光を発する発光体を有し、この発光体の発光パターンによって現在選択されている調光調色カーブをユーザに通知する。また、表示部８は、液晶パネルを有し、この液晶パネルに現在選択されている調光調色カーブの名称やそのカーブ形状等を表示してもよい。こうすることで、ユーザは、どの調光調色カーブが現在選択されているのかを容易に知ることができる。

また、コントローラ４ａでは、ダイヤル６が、回動可能かつ回動方向に直交した方向に押下可能に構成され、回動されることで照射光の光量及び色温度が調整され、押下されることでシーン選択ボタン７として機能する。ダイヤル６は、自身が押下される度に、調光調色カーブが、例えば、通常時調光調色カーブ→起床時調光調色カーブ→就寝時調光調色カーブの順で互いに切り替わるように構成されている。このように、ダイヤル６をシーン選択ボタン７としても活用することで、コントローラ４ａを構成する部材点数が少なくなるので、コントローラ４ａの組み立て効率が向上すると共に、コントローラ４ａの見た目がすっきりして見栄えが良くなる。

次に、上記実施形態の第２の変形例に係る照明システムについて図６を参照して説明する。本変形例の照明システム１ａは、複数の照明光源２と、これら照明光源２からの照射光の光量及び色温度を一括して制御するコントローラ４ｂと、を備える。各々の照明光源２は、それぞれ自身を駆動するための電源ユニット（不図示）を内蔵している。複数の照明光源２は、図例では３つの照明光源２ａ、２ｂ、２ｃにより構成され、互いに同一の照明光源とされてもよいし、互いに異なる照明光源とされてもよい。

コントローラ４ｂは、照明光源２ａからの照射光を調整するためのダイヤル６ａと、照明光源２ｂからの照射光を調整するためのダイヤル６ｂと、照明光源２ｃからの照射光を調整するためのダイヤル６ｃと、を有する。ダイヤル６ａ、６ｂ、６ｃの各々を回動させると、照明光源２ａ、２ｂ、２ｃの各々からの照射光の光量及び色温度が、シーン選択ボタン７１、７２、７３のいずれか１つによって選択された調光調色カーブで定められた値に従って変化する。

本変形例の照明システム１ａによれば、複数の照明光源２の光照射動作を１つのコントローラ４ｂにより一括制御することができる。本変形例では、照明光源２ａ、２ｂ、２ｃの照射光特性をそれぞれダイヤル６ａ、６ｂ、６ｃにより個別に制御する様式とした。しかしながら、制御様式はこれに限定されず、例えば、ダイヤル６ａを親ダイヤルとして、ダイヤル６ａとダイヤル６ｂ、６ｃとを互いに連動させ、ダイヤル６ａを回動させることで照明光源２ａ、２ｂ、２ｃの照射光特性を一括変更できる構成としてもよい。

なお、本発明に係る照明システム及びそれに用いる照明光源用のコントローラは、上記実施形態及びその変形例のものに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本照明システムは、必ずしもタイマを備える必要はないし、調光調色カーブの数も３つに限定されない。また、調光調色カーブを微調整する調整ボタンを更に設け、この調整ボタンにより調光調色カーブを微調整することで照射光の光量及び色温度を調整するようにしてもよい。

１、１ａ 色温度可変照明システム
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 照明光源
２Ｒ 赤色光源
２Ｇ 緑色光源
２Ｂ 青色光源
４、４ａ、４ｂ コントローラ
４３ 記憶部
５ タイマ
６、６ａ、６ｂ、６ｃ ダイヤル
７、７１、７２、７３ シーン選択ボタン
８ 表示部

Claims (8)

1. 互いに異なる色の光を発する複数種の光源を有する照明光源と、前記照明光源からの照射光の光量及び色温度を調整するために用いられる回動可能なダイヤルを有するコントローラと、を備えた色温度可変照明システムであって、
   前記コントローラは、前記照明光源からの照射光の光量と色温度とが相関して変化するように規定した複数の調光調色カーブを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された複数の調光調色カーブの中から１つの調光調色カーブを選択するためのシーン選択ボタンと、を有し、
   前記照明光源からの照射光の光量及び色温度は、前記ダイヤルが回動されたときに、それぞれ前記シーン選択ボタンによって選択された調光調色カーブで定められた値に従って変化することを特徴とする色温度可変照明システム。
2. 前記コントローラを所定の時間に動作開始又は動作終了させるためのタイマを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の色温度可変照明システム。
3. 前記複数の調光調色カーブは、低色温度領域では色温度の変化幅に対する光量の変化幅が大きくなるように規定し、かつ高色温度領域では色温度の変化幅に対する光量の変化幅が小さくなるように規定する通常時調光調色カーブを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の色温度可変照明システム。
4. 前記複数の調光調色カーブは、起床時において時間の経過と共に光量及び色温度がそれぞれ単調増加するように規定する起床時調光調色カーブを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の色温度可変照明システム。
5. 前記複数の調光調色カーブは、低色温度領域では色温度が増加すると光量が大きく増加するように規定し、かつ色温度が高色温度にならないように規定する就寝前調光調色カーブを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の色温度可変照明システム。
6. 互いに異なる色の光を発する複数種の光源を有する照明光源の発光制御に用いられ、この照明光源からの照射光の光量及び色温度を調整するために用いられる回動可能なダイヤルを備えた照明光源用のコントローラであって、
   前記照明光源からの照射光の光量と色温度とが相関して変化するように規定した複数の調光調色カーブを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された複数の調光調色カーブの中から１つの調光調色カーブを選択するためのシーン選択ボタンと、を更に備え、
   前記照明光源からの照射光の光量及び色温度は、前記ダイヤルが回動されたときに、それぞれ前記シーン選択ボタンによって選択された調光調色カーブで定められた値に従って変化することを特徴とする照明光源用のコントローラ。
7. 前記ダイヤルは、その回動方向に直交した方向に押下可能な円板状ノブにより構成され、押下されることで前記シーン選択ボタンとして機能することを特徴とする請求項６に記載の照明光源用のコントローラ。
8. 前記複数の調光調色カーブのうち、どの調光調色カーブが現在選択されているのかを示す表示部を更に備えたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の照明光源用のコントローラ。

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