JP2015525955A - 照明装置を制御する方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様によれば、照明装置を制御する方法が提供される。当該方法は、照明装置のための所望の光出力レベルを表す調光器からの入力を受信することを有する。照明装置に備えられる駆動ユニットを動作させるための制御電圧は、上記入力、及び、電力消費と照明装置のための制御電圧との間の校正された関係に基づいて算出される。

Description

本発明は、概して、調光ベースの照明装置のための光出力制御の分野に関する。

照明装置は、しばしば、照明装置から発せられる光の強度を制御するための調光器（照明制御ユニット）に接続される。光強度が調整される場合、照明制御ユニットは、一般的に、（相対的な）光入力レベルを受信する。当該入力は、最大光レベルに対する光レベルパーセンテージの形式であることが多い。当該（相対的な）光入力レベルは、照明制御ユニットによって、アナログな制御電圧に変換される。制御ユニットは、受信された光入力レベルにマッチする制御電圧を決定するために、ｙ＝ａｘ＋ｂとして一般的に表現される調光曲線の線形近似を用いる。ここで、ｙは相対的な光レベルであり、ｘは制御電圧であり、ａ及びｂは定数である。上記線形近似を定めるために、光制御ユニットは、一般的に、「ランプタイプファイル」における所定のデータから、傾き及びｙ軸切片などを規定するパラメータを抽出する。

線形近似は、一般的に、駆動調光曲線にできるだけマッチするように作られる。上述の近似から得られたアナログな制御電圧は、照明装置の調光ドライバ及びランプによって、（相対的な）光出力レベルに変換される。

本発明の目的は、調光ベースの照明装置からの光出力の改善された制御を提供することである。

この目的及び他の目的が、独立項によって規定される方法、制御ユニット、及び、照明装置によって達成される。本発明の実施形態は、従属項によって規定される。

本発明の一態様によれば、照明装置を制御する方法が提供される。当該方法は、照明装置のための所望の光出力レベルを表す調光器からの入力を受信することを有する。照明装置に備えられる駆動ユニットのための制御電圧が算出され、これにより、所望の光出力レベルを供給するように、上記入力に基づいて照明装置において用いられる光源を動作させ、ここで、前記算出は、電力消費と照明装置のための制御電圧との間の校正された関係に少なくとも部分的に基づいている。

本発明は、照明装置からの光出力が、所望の光レベルに、より密接に対応するように、照明装置を制御する方法を提供する。照明装置からの光出力を制御する従来の方法は、しばしば、調光制御特定の線形近似から計算される制御電圧を分配することに依存する。しかしながら、これらの線形近似では、駆動調光曲線、即ち、実際の調光曲線の非線形性のために、所望の光レベルと実際の光（出力）レベルとが相違することが多い。本発明は、代わりに、照明装置の電力消費が、線形近似された制御電圧よりも、光出力レベルに、より密接に相関しているという見識に基づく。従って、所望の光レベルを表す制御電圧を発見するために線形近似を用いる代わりに、本発明は、要求される制御電圧を（自動的に）決定するために、電力消費と制御電圧との間の校正された関係を用いる。

本発明において受信される入力は、所望の光出力レベルを表し、これは、例えば、最大光出力レベルに対するパーセンテージで表現されてもよい。

本発明によれば、入力がｘ％の光出力レベルを示す場合、照明装置を駆動するための制御電圧は、最大電力消費のｘ％の電力消費又は照明装置の要求される光出力レベルを供給するように、校正された関係から算出される。

本発明の一実施形態によれば、上記校正された関係は、ルックアップテーブルによって表されてもよい（又は、ルックアップテーブルに実装されてもよい）。ルックアップテーブル又は調光テーブルは、特定の照明装置のための調光制御特性を有していてもよい。例えば、特定の照明装置及びドライバのための可能な最小制御電圧に対応する最小調光レベル、及び、可能な最大制御電圧に対応する最大調光レベルが、ルックアップテーブルから得られる。ルックアップテーブルは、例えば、入力によって規定される必要出力光レベルを達成するために必要な制御電圧を与える。

本発明の他の実施形態では、上記校正された関係は、調光曲線によって表されてもよい。校正された関係を表す当該調光曲線は、実際の駆動調光曲線に、より密接に対応し、従って、出力光のより正確な制御を可能にする。

本発明の他の実施形態では、上記校正された関係は、様々な制御電圧値に対する消費電力を測定することによって定められてもよい。この校正は、例えば、照明装置の設置の際に、一度だけ実行されてもよいし、あるいは、特定の照明装置の一生の間に正確な出力光レベルを保証するために、ランダム又は所定の時間間隔で繰り返し実行されてもよい。測定された値から、ルックアップテーブル又は調光曲線が、作成されてもよい。

校正された関係を利用することによって、本発明は、調光制御特性、即ち、線形化された調光曲線の傾き及びｙ軸切片を保持するランプタイプファイルへのインポートに対する必要性を除去する。実際には、ランプタイプファイルの管理、及び、照明装置への配布は、厄介であることが多い。

本発明の他の実施形態では、上記校正された関係の測定された値は、記憶されてもよい。上記記憶は、例えば、照明制御ユニットの非揮発性メモリにおいて行なわれてもよい。校正が特定の時間間隔で実行される場合、上記値の記憶は、照明装置の調光特性の経時的な分析（及び比較）を可能にする。さらに、記憶された値は、例えば、モニタ目的のために、複数の照明装置を制御することができるセグメント制御ユニットに送られてもよい。

他の実施形態では、上記校正された関係の測定された値、即ち、測定された消費電力及び制御電圧は、調光曲線を定めるために分析されてもよい。換言すれば、測定された消費電力は、制御電圧値の関数として分析される。このようにして、最小調光レベル及び最大制御値などの調光特性が決定されることができる。

他の実施形態では、測定された電力消費は、照明装置において用いられる光源のタイプを決定するために更に分析されてもよい。光源のタイプは、電力消費と制御レベルとの比を分析することによって決定され得る。ここで、制御レベルは、例えば、以下のシーケンスで与えられる。まず、ランプ（又は光源）が数分（例えば５分間）暖められる。第２に、ランプが、徐々に暗くされる。調光レベルがランプの最小調光レベルに到達した場合、ランプは、消灯し、電力消費において急激な低下が発生する。このため、ランプタイプは、暖められている間の電力消費と、制御入力レベルと電力消費との間の関係と、到達する最小調光レベルとの間の相関を分析することによって、決定されてもよい。特定のランプタイプ（例えば、白熱灯、ＬＥＤ）は、０％への減光を許容するが、他のランプタイプ（例えば、ＨＩＤ）は、極めて限られた調光のみを許容する。さらに、光出力レベルに対する消費電力は、電力消費と制御電圧との間の校正された関係の良好な調整のために、更に分析されてもよい。

他の実施形態では、照明装置において用いられる光源の起動時間及び平均余命を決定するために、測定された電力消費の更なる分析が実行されてもよい。例えば、放電ランプの場合、電力消費は、光源が点灯すれば数分後には安定する。これとは反対に、ＬＥＤランプの場合、電力消費は、極めて早く安定する。安定化のために必要な時間、及び、最終的には測定される電力消費値は、ランプタイプを決定するために用いられることができ、ランプタイプは、平均余命を推定するために用いられ得る。当該情報は、照明装置の改善された制御のために有用であろう。例えば、電力消費が時間につれて変化する場合、特に、特定の光路が必要な幾つかの照明装置を有するシステムにおいては、制御電圧のみを立ち上げ時間後最大レベルから修正又は調整することは好適であろう。さらに、安全性の観点から、光源の平均余命又は寿命の推定は、いつ特定の光源又はランプを変えるのかについての情報を供給する点で有用であろう。

他の実施形態では、照明装置に用いられる光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、高圧ナトリウム光源、メタルハライド光源、及び、蛍光光源からなるグループから選択されてもよい。

他の実施形態では、制御電圧値は、０Ｖ乃至１０Ｖの間、又は、１Ｖ乃至１０Ｖの間であってもよい。これは、０Ｖ〜１０Ｖ又は１Ｖ〜１０Ｖプロトコルを用いる調光ドライバにより達成され得る。

上記実施形態は、特に明記しない限り、自由に組み合わせられてもよいことを理解すべきである。さらに、本発明に適用可能な開示の実施形態は、本発明の全ての態様に等しく適用可能であるものとして解釈されるべきである。特に、方法の態様に関する上記の特定の実施形態は、本発明の以下の他の態様にも関連する。

本発明の他の態様では、照明装置のための制御ユニットであって、前記制御ユニットは、前記照明装置のための所望の光出力レベルを表す、調光器からの入力を受信し、前記照明装置に備えられる駆動ユニットのための制御電圧を算出し、これにより、前記所望の光出力レベルを供給するために前記照明装置において前記入力に基づいて用いられる光源を作動し、前記算出は、電力消費と前記照明装置のための制御電圧との間の校正された関係に少なくとも部分的に基づく、制御ユニットが提供される。

本発明の他の態様では、上記制御ユニットと、駆動ユニットと、電力測定ユニットとを有する照明装置が提供される。上記のように、制御ユニットは、調光器からの入力を受信し、受信した入力に対応する制御電圧を算出するように構成される。当該制御ユニットは、更に、算出した制御電圧を駆動ユニットへ送信するように構成され、所望の光出力レベルを供給するために、照明装置において用いられる光源を作動させるように構成される。電力測定ユニットは、照明装置の動作中、照明装置において用いられる少なくとも１つの光源及び／又は駆動ユニットによって消費される電力を測定するように構成される。測定された電力消費は、電力消費と制御電圧との間の関係を定めるため、制御ユニットに送信される。

照明装置は、例えば、屋内又は屋外照明システムの一部であってもよい。照明装置が屋外照明システムの一部である場合、装置内に設けられる制御ユニットは、屋外照明器具コントローラ（ＯＬＣ：Outdoor Luminaire Controller）であってもよい。駆動ユニットは、０Ｖ〜１０Ｖ又は１Ｖ〜１０Ｖプロトコルを用いる電子電圧安定化調光ドライバなどの、０Ｖ〜１０Ｖ又は１Ｖ〜１０Ｖの調光ドライバであってもよい。調光器は、セグメントコントローラ（ＳＣ：Segment Controller）の一部であってもよく、当該セグメントコントローラは、複数の照明装置を制御することができ、又は、照明装置自体に備えられてもよい。

本発明は、請求項に記載の特徴の全ての可能な組み合わせに関するものであることに留意すべきである。以下の詳細な開示、図面、及び、添付の請求項を研究することにより、本発明の他の目的、特徴、及び、利点が、明らかになるであろう。当該技術分野における当業者は、本発明の様々な特徴が、以下に説明される実施形態以外の実施形態を作るために組み合わせられてもよいことを理解する。

本発明の上記態様及び他の態様が、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、より詳細に説明される。
図１は、本発明に従った照明装置の実施形態の概略図である。 図２は、（例示的な）実際の駆動調光曲線及び（例示的な）線形近似された調光曲線を示す概略図である。 図３は、本発明の実施形態に従った照明装置を制御する方法の概要である。 各図面は、概略であり、縮尺通りである必要はなく、本発明を明らかにするために必要な部分のみを一般的に示しており、他の部分は、省略又は単なる提示であってもよい。

図１乃至図３を参照して、本発明の実施形態に従った照明装置が説明される。

図１は、本発明の一実施形態に従った照明装置１００を概略的に示している。照明装置１００は、調光器１２０と、制御ユニット１３０と、駆動ユニット１４０と、ランプなどの光源１５０と、電力測定ユニット１６０とを有している。ここで、他の実施形態では、調光器１２０が、照明装置１００に備えられる必要はなく、代わりに、複数の照明装置（図示省略）を制御することができる別個のコントローラに備えられてもよいことが理解されるべきである。

制御ユニット１３０は、（図３の）ステップ３１０において、調光器１２０から所望の光出力レベルを示す入力を受信する。当該入力は、最大光レベルに対する光レベルのパーセンテージの形式であってもよい。制御ユニット１３０は、例えば、屋外照明器具コントローラ（ＯＬＣ）である。以下で詳細に説明される校正された関係に基づいて、制御ユニット１３０は、ステップ３２０において、一般的には所望の光出力レベルを表す上記入力に対応する制御電圧を決定する。算出された制御電圧は、電子０Ｖ−１０Ｖ又は１Ｖ−１０Ｖ調光ドライバなどの、駆動ユニット１４０に付与される。駆動ユニットは、光強度を所望の光出力レベルに調整するために、制御電圧をランプ１５０のための駆動信号に変換する。電力測定ユニット１６０は、ランプ１５０によって消費される電力、及び／又は、駆動ユニット１４０によって消費される電力を測定し、測定された値を制御ユニット１３０に供給する。

図２のグラフ表現では、例示的な調光曲線が示されている。「ｂ」と付された線形的な曲線は、制御電圧（ｘ軸）の関数としての光出力（ｙ軸）の線形近似を表しており、これは、従来の制御ユニットにおいて一般的である。線形近似は、制御ユニットに配布される必要のあるランプタイプファイルに含まれる調光特性に基づいている。ランプタイプファイルの調光特性は、一般的に、最小調光レベル及び最大調光レベルを規定している。

例えば、最小値と最大値との間の補間により生じる線形近似が、実際の駆動調光曲線とできる限り近くなるように定められるとしても、特定の箇所において、相違が生じやすい。この例では、「ａ」（黒い四角）と付された実際の駆動調光曲線は、例えば、２Ｖ及び６Ｖにおいて、「ｂ」と付された線形的な曲線とは異なる。さらに、制御電圧は、９Ｖで飽和している。これは、光入力レベルが、例えば、６０％である場合、制御ユニットのタスクが、この所望の光レベルに対応している制御電圧を供給することを意味する。これを達成するために、従来の制御ユニットは、６Ｖの必要な制御電圧をもたらす「ｂ」と付された線形的な調光曲線を利用している。しかしながら、６Ｖの制御電圧は、ドライバの実際の調光曲線に基づき、６０％の正確なレベルではなく、７０％の調光レベルとなるであろう。

本実施形態では、照明装置を作動させるための制御電圧は、算出された制御電圧が入力に対応するように、入力、及び、電力消費と照明装置のための制御電圧との間の校正された関係に基づいて算出される。電力消費と制御電圧との間の校正された関係を定める方法の一例が以下に説明される。

例えば、照明装置の設置（コミッショニング段階）の間、制御ユニットは、様々な制御電圧に対する（絶対的又は相対的な）一連の電力消費測定を実行する。かかる測定の出力の一例が、以下の表に与えられる。

表１：電力測定の出力例

この例では、電力消費は、１Ｖ〜１０Ｖの間の整数の各制御電圧に対して測定されている。調光ドライバのプロトコルに依存して、電力測定は、制御電圧の他の範囲に対して実行されてもよい。制御電圧の範囲内で実行される電力測定の数は、調光の分解能に影響する。実際には、電力測定は、１Ｖ毎又は０．５Ｖ毎に実行されてもよい。

表１に示される測定された電力消費に基づいて、制御ユニットは、最小調光レベル（このケースでは６０％）を決定し、調光テーブル、即ち、ルックアップテーブルを生成する。この特定のケースでは、かかるテーブルは、以下のようになる。

表２：ルックアップテーブル

上記ルックアップテーブルでは、本発明の実施形態に従って、電力消費値、又は、光レベルが、様々な制御電圧に対して示されている。

一旦、校正された関係が定められると、調光は、例えば、必要な光出力レベルのパーセンテージの供給によって制御されることができる。実際の制御電圧は、調光テーブルを用いて決定される。光出力レベルと制御電圧との関係を良好に調整するために、線形補間が、サンプルされたレベル間で用いられてもよい。

当該技術分野における当業者は、本発明が、上記の好適な実施形態に決して限定されないことを理解する。反対に、多くの修正及び変形が、添付の請求項の範囲内で可能である。上記実施形態は、本発明を限定するというよりむしろ例示であって、当該技術分野における当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、代替的な実施形態を設計することができることに留意すべきである。請求項中、括弧内の任意の参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」なる用語は、請求項において挙げられていない要素又はステップの存在を除外しない。また、単数形は、複数の要素の存在を除外しない。特に示さない限り、特定の動作シーケンスは必要とされない。

Claims (15)

1. 照明装置を制御する方法であって、
   前記照明装置のための所望の光出力レベルを表す、調光器からの入力を受信し、
   前記照明装置に備えられる駆動ユニットのための制御電圧を算出し、これにより、前記所望の光出力レベルを供給するために前記照明装置において前記入力に基づいて用いられる光源を作動し、
   前記算出は、電力消費と前記照明装置のための制御電圧との間の校正された関係に少なくとも部分的に基づく、方法。
2. 前記校正された関係は、ルックアップテーブルによって表される、請求項１記載の方法。
3. 前記校正された関係は、調光曲線によって表される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記校正された関係を定めるために、様々な制御電圧値を付与することから得られる消費電力値を測定することによって、前記照明装置を校正する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記測定された電力消費値及び前記校正された関係の前記様々な制御電圧値を記憶する、請求項４記載の方法。
6. 調光曲線を定めるために、前記様々な制御電圧値の関数として、前記測定された電力消費値を解析する、請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記光源のタイプを決定するために、前記測定された電力消費値を解析する、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記光源の起動時間及び／又は平均余命を決定するために、前記測定された電力消費値を解析する、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記光源は、ＬＥＤ光源、高圧ナトリウム光源、メタルハライド光源、及び、蛍光光源からなるグループから選択される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記制御電圧は、０Ｖ乃至１０Ｖの範囲、又は、１Ｖ乃至１０Ｖの範囲にある、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 照明装置のための制御ユニットであって、前記制御ユニットは、前記照明装置のための所望の光出力レベルを表す、調光器からの入力を受信し、前記照明装置に備えられる駆動ユニットのための制御電圧を算出し、これにより、前記所望の光出力レベルを供給するために前記照明装置において前記入力に基づいて用いられる光源を作動し、前記算出は、電力消費と前記照明装置のための制御電圧との間の校正された関係に少なくとも部分的に基づく、制御ユニット。
12. 請求項１１記載の制御ユニットと、前記所望の光出力レベルを供給すべく、前記制御電圧を前記光源のための駆動信号に変換する駆動ユニットと、前記照明装置の動作中において、前記光源及び前記駆動ユニットの少なくとも１つによって消費される電力を測定する電力測定ユニットと、を有する、照明装置。
13. 前記制御ユニットは、様々な制御電圧値を付与することから得られる消費電力値を測定することによって、前記校正された関係を定める、請求項１２記載の照明装置。
14. 前記制御ユニットは、調光曲線を定めるために、前記様々な制御電圧値の関数として、前記測定された電力消費値を解析する、請求項１３記載の照明装置。
15. 前記照明装置は、屋内又は屋外照明システムの一部である、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の照明装置。

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