JP2013254669A

JP2013254669A - 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

Info

Publication number: JP2013254669A
Application number: JP2012130255A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Toda; 直宏戸田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2013-12-19
Also published as: EP2672785A2; EP2672785A3; CN103491671A; US20130328503A1

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、かつ照明環境に応じてそれらを容易に修正できるようにする。
【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、照明光源２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調光調色カーブを調整するための調整ボタン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することができる。また、調光調色カーブを調整することができるので、照明環境に応じて照射光の光量及び色温度を容易に修正することができる。
【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、他にも光源が存在する場合等、照明環境に応じて照射光の光量及び色温度を修正したいときにも、一般ユーザには調整が難しい。

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、かつ照明環境に応じてそれらを容易に修正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調光調色カーブを調整するための調整ボタンと、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、それぞれ前記調光調色カーブで定められた値に従って変化し、かつ前記調整ボタンの操作に応じて調整されることを特徴とする。

前記調光調色カーブは、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していることが好ましい。

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調光調色カーブを調整するための調整ボタンと、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、それぞれ前記調光調色カーブで定められた値に従って変化し、かつ前記調整ボタンの操作に応じて調整されることを特徴とする。

前記ダイヤルは、回動方向に直交する方向に進退可能な円板状ノブにより構成され、進退されることで前記調整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、前記調整ボタンによる調整量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、調光調色カーブを調整することができるので、照明環境に応じて照射光の光量及び色温度を容易に修正することができる。

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。（ａ）は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、（ｂ）は上記調光調色カーブによる照射光の光量及び色温度の調整様式を説明するための図。上記実施形態の第１の変形例に係るコントローラの図。（ａ）は上記実施形態の第２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。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。

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５と、ダイヤル５の回動位置を示すためのマーク６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６は、ダイヤル５を時計に見立てると、ダイヤル５の６時の位置に設けられたマーク６１と、ダイヤル５の４時の位置に設けられたマーク６２と、により構成されている。

ダイヤル５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５１を有する。ダイヤル５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５は、その目盛り５１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５は、その目盛り５１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５は、その目盛り５１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５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調光調色カーブを記憶する記憶部４３と、この調光調色カーブを調整するための調整ボタン７と、を有する。調整ボタン７は、図例では２つ設けられ、それぞれ調整ボタン７１、７２とされている。調光調色カーブ及び調整ボタン７１、７２については、後の図３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５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は、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、この調光調色カーブ（太実線で示す）は、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照度（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。

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照度（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照度（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、本調光調色カーブでは、高色温度領域における照度（光量）の増加が抑制されている。この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。

上記のようにして、照明システム１からの照射光の光量と色温度とのバランスが好適に調整される。しかしながら、例えば、照明システム１の他に光源が存在するときや、照明システム１が設置される部屋の広さ又は設置される照明システム１の台数等の照明環境に応じて、照明システム１からの照射光の光量を修正したい場合がある。このような場合には、図３に示した照度（光量）−色温度座標において調光調色カーブを高照度側にシフトさせる調整ボタン７１又は同座標において調光調色カーブを低照度側にシフトさせる調整ボタン７２を押下し、調光調色カーブを高照度側又は低照度側にシフトさせる。図例では、高照度側にシフトさせた調光調色カーブを点線で示し、低照度側にシフトさせた調光調色カーブを一点鎖線で示す。

調整ボタン７１を押下して調光調色カーブを高照度側にシフトさせることで、照射光の色温度を一定に保ちつつ、照射光の光量を増加させることができる。また、調整ボタン７２を押下して調光調色カーブを低照度側にシフトさせることで、照射光の色温度を一定に保ちつつ、照射光の光量を減少させることができる。このようにして、照明システム１からの照射光の光量を調整することができる。なお、調光調色カーブをシフトさせた後にダイヤル５を操作した場合には、シフトさせた調光調色カーブに従って照射光の光量及び色温度が調整される。

上記操作によりシフトさせた調光調色カーブに関するデータは、コントローラ４の記憶部４３に記憶され、照明システム１をオフにしても消えない。これにより、次回に照明システム１を起動したときに前回のシフトされた調光調色カーブが呼び出され、その調光調色カーブに従って照射光の光量及び色温度を調整することができる。また、コントローラ４は、調光調色カーブをシフトさせたものから初期設定のものに戻すための復帰ボタン（不図示）を有していてもよい。

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５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。この機構について図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。

上述のように、ダイヤル５は、その目盛り５１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（ａ）参照）。ダイヤル５の目盛り５１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、調光調色カーブの低照度（低光量）・低色温度側の端点Ｐで規定された値を与える（図４（ｂ）参照）。また、ダイヤル５の目盛り５１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、調光調色カーブの高照度（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間の調光調色カーブに沿った長さをＬとする。

ダイヤル５を目盛り５１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、調光調色カーブの端点Ｐから（１／３）Ｌ分だけ高照度・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５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、調光調色カーブの点Ｒから更に（１／３）Ｌ分だけ高照度・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５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５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照度の変化幅の大きい領域（図４（ｂ）の点Ｒ付近）、又は照度の変化幅に対する色温度の変化幅の大きい領域（図４（ｂ）の点Ｓ付近）における照度（光量）及び色温度の調整が容易になる。

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、調光調色カーブを高照度側又は低照度側にシフトさせることができるので、照明環境に応じて照射光の光量を容易に調整することができる。

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、照度−色温度座標において調光調色カーブを低色温度側にシフトさせる調整ボタン７３と、同座標において調光調色カーブを高色温度側にシフトさせる調整ボタン７４と、を更に設けたものである。このようなコントローラ４ａを用いることで、照明環境に応じて照射光の光量及び色温度の両方を容易に調整することができる。

次に、上記実施形態の第２の変形例に係るコントローラについて図６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本変形例のコントローラ４ｂでは、ダイヤル５が、回動可能かつ回動方向に直交する方向に進退可能に構成され、回動されることで照射光の光量及び色温度が調整され、進退されることで調整ボタン７として機能する。ダイヤル５をハウジング４１の方向に押し込むと、調光調色カーブが、照度−色温度座標において高照度側にシフトする。また、ダイヤル５をハウジング４１とは反対側の方向に引き出すと、調光調色カーブが、照度−色温度座標において低照度側にシフトする。このように、ダイヤル５を調整ボタン７としても活用することで、コントローラ４ｂを構成する部材点数が少なくなるので、コントローラ４ｂの組み立て効率が向上すると共に、コントローラ４ｂの見た目がすっきりして見栄えが良くなる。

また、コントローラ４ｂは、調整ボタン７（ダイヤル５）による調光調色カーブの調整量を示す表示部８を有する。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調整ボタン７による調整量をユーザに通知する。これは、例えば、ダイヤル５をハウジング４１の方向に押し込むと表示部８が青く発光し、この青色が、ダイヤル５の押し込み度合いが大きくなるにつれて濃くなるようにすることで成される。こうすることで、ユーザは、調整ボタン７による調整量を容易に知ることができる。なお、表示部８は、上記のような発光体を用いたものに限定されず、例えば、液晶パネルを有し、この液晶パネルに調整ボタン７による調整量を表示するものであってもよい。

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、複数の調光調色カーブをコントローラの記憶部に記憶させ、照明システムを用いるシーンに応じて調光調色カーブを適宜選択する構成としてもよい。調光調色カーブとしては、本実施形態のものに加えて、例えば、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や、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がある。また、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設け、所定の時間になると自動的に本照明システムが起動するようにしてもよい。

１色温度可変照明システム
２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ダイヤル
７、７１、７２、７３、７４調整ボタン
８表示部

Claims

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調光調色カーブを調整するための調整ボタンと、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、それぞれ前記調光調色カーブで定められた値に従って変化し、かつ前記調整ボタンの操作に応じて調整されることを特徴とする色温度可変照明システム。
前記調光調色カーブは、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している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。
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調光調色カーブを調整するための調整ボタンと、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、それぞれ前記調光調色カーブで定められた値に従って変化し、かつ前記調整ボタンの操作に応じて調整されることを特徴とする照明光源用のコントローラ。
前記ダイヤルは、回動方向に直交する方向に進退可能な円板状ノブにより構成され、進退されることで前記調整ボタンとして機能することを特徴とする請求項３に記載の照明光源用のコントローラ。
前記調整ボタンによる調整量を示す表示部を更に備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の照明光源用のコントローラ。