JP2016051608A - 照明装置および照明制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】快適性を向上させることができる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置10は、１／２ビーム角が４５度以下の第１の発光部11と、第１の発光部11よりも１／２ビーム角が広い角度の第２の発光部12と、第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態を制御する制御部13とを具備する。第２の発光部12の全光束に対する第１の発光部11の全光束の比が１以下である。
【選択図】図１
【解決手段】照明装置10は、１／２ビーム角が４５度以下の第１の発光部11と、第１の発光部11よりも１／２ビーム角が広い角度の第２の発光部12と、第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態を制御する制御部13とを具備する。第２の発光部12の全光束に対する第１の発光部11の全光束の比が１以下である。
【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、快適性を向上させた照明装置および照明制御システムに関する。
従来、例えばオフィス等において、生体リズムに好ましい光環境と省エネルギーとを両立させるようにした照明装置が提案されている。この照明装置では、時間帯によって、照明装置が照射する光の分光分布と光量を制御している。
また、メラトニン分泌を抑制する波長の光の量を調整して、メラトニン分泌抑制への影響度を変化させるようにした照明装置が提案されている。この照明装置では、配光および分光分布が異なる第１の発光部および第２の発光部を備え、時間帯に応じて第１の発光部と第２の発光部との点灯状態を切り換えるように制御している。
しかしながら、従来の構成では、生体リズムを整えるために必要な光が不十分だったり、過剰だったりする可能性があり、また、視対象の視認性が悪くなる可能性があり、快適性が十分に考慮されていない。
本発明が解決しようとする課題は、快適性を向上させることができる照明装置および照明制御システムを提供することである。
実施形態の照明装置は、１／２ビーム角が４５度以下の第１の発光部と、第１の発光部よりも１／２ビーム角が広い角度の第２の発光部と、第１の発光部および第２の発光部の点灯状態を制御する制御部とを具備する。第２の発光部の全光束に対する第１の発光部の全光束の比が１以下である。
本発明によれば、快適性と省エネ性を向上させることが期待できる。
以下、第１の実施形態を、図１ないし図１１を参照して説明する。
図１に照明装置10のブロック図を示す。照明装置10は、第１の発光部11、第２の発光部12および制御部13を備えている。
第１の発光部11は、図２に示すように、１／２ビーム角が４５度以下となる配光特性を有している。第２の発光部12は、図３に示すように、第１の発光部11よりも１／２ビーム角が広い角度となる配光特性を有している。なお、１／２ビーム角は、鉛直角０°と比較して光度が１／２となる角度、もしくは、最大光度の鉛直角（光軸）と比較して光度が１／２となる角度である。
第１の発光部11と第２の発光部12は、第２の発光部12の全光束に対する第１の発光部11の全光束の比が１以下（第１の発光部11の全光束／第２の発光部12の全光束＝１以下）となる関係を有している。好ましくは、第２の発光部12の全光束よりも第１の発光部11の全光束が小さい関係を有している。また、第１の発光部11と第２の発光部12は、第２の発光部12に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量に対する第１の発光部11に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量の比が１以上（第１の発光部11の全光束／第２の発光部12の全光束＝１以上）となる関係を有している。好ましくは、第２の発光部12に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量よりも第１の発光部11に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量が多い関係を有している。なお、単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は、１ｌｍの分光分布にメラトニン分泌抑制作用関数を掛け合わせて積分し、係数をかけた値である。
ここでのメラトニン分泌抑制作用量は、式（1）を用いて算出した値を用いたが、それ以外にも式（２）や既往研究で述べられているモデル式（例えば、参考文献(1)〜(4)のモデル式）を用いても構わない。
メラトニン分泌抑制作用量＝４５５７∫Ｐ(λ)Ｍ(λ)ｄλ・・・・・・・・・(1)
メラトニン分泌抑制作用量［ｍ‐ｌｘ］：メラトニン分泌の作用量を表す指標、Ｐ(λ)：光源の分光分布［Ｗ／ｍ2］、Ｍ(λ)：メラトニン分泌の作用曲線
Ｍｅｌａｎｏｐｉｃ照明＝１０００∫Ｐ(λ)Ｍ(λ)ｄλ・・・・・・・・・・(2)
メラトニン分泌抑制作用量[m-lx]：メラトニン分泌の作用量を表す指標、P(λ)：光源の分光放射照度［Ｗ／ｍ2／ｎｍ］、Ｍ(λ)：メラトニン分泌の作用曲線
参考文献
(1) Enezi, J.a., Revell, V., Brown, T., Wynne, J., Schlangen, L. and Lucas, R. : A "melanopic" spectral efficiency function predicts the sensitivity of melanopsin photoreceptors to polychromatic lights, J. Biol. Rhythms, 26-4, pp.314-323(2011)
(2) DIN SPEC 5031-100：Optical radiation physics and illuminating engineering - Part 100 : Non-visual effects of ocular light on human beings - Quantities, symbols and action spectra(2011)
(3) Rea, M.S., Figueiro, M.G., Bierman, A. and Bullough, J.D. : Circadian Light, J. Circadian Rhythms, 8-1, 2(2010).
(4) 高橋良香，勝浦哲夫，下村義弘，岩永公一：光曝露によるメラトニン分泌抑制率の推定，照学誌，94-2，pp.124-134(2010).
メラトニン分泌抑制作用量［ｍ‐ｌｘ］：メラトニン分泌の作用量を表す指標、Ｐ(λ)：光源の分光分布［Ｗ／ｍ2］、Ｍ(λ)：メラトニン分泌の作用曲線
Ｍｅｌａｎｏｐｉｃ照明＝１０００∫Ｐ(λ)Ｍ(λ)ｄλ・・・・・・・・・・(2)
メラトニン分泌抑制作用量[m-lx]：メラトニン分泌の作用量を表す指標、P(λ)：光源の分光放射照度［Ｗ／ｍ2／ｎｍ］、Ｍ(λ)：メラトニン分泌の作用曲線
参考文献
(1) Enezi, J.a., Revell, V., Brown, T., Wynne, J., Schlangen, L. and Lucas, R. : A "melanopic" spectral efficiency function predicts the sensitivity of melanopsin photoreceptors to polychromatic lights, J. Biol. Rhythms, 26-4, pp.314-323(2011)
(2) DIN SPEC 5031-100：Optical radiation physics and illuminating engineering - Part 100 : Non-visual effects of ocular light on human beings - Quantities, symbols and action spectra(2011)
(3) Rea, M.S., Figueiro, M.G., Bierman, A. and Bullough, J.D. : Circadian Light, J. Circadian Rhythms, 8-1, 2(2010).
(4) 高橋良香，勝浦哲夫，下村義弘，岩永公一：光曝露によるメラトニン分泌抑制率の推定，照学誌，94-2，pp.124-134(2010).
制御部13は、第１の発光部11および第２の発光部12に電力を供給し、第１の発光部11および第２の発光部12のそれぞれの点灯状態を制御する。例えば、スケジュールに基づいて、時間帯毎に第１の発光部11および第２の発光部12の光量、分光分布、配光を制御する。制御部13は、このような制御を行うために、光量、分光分布、配光およびスケジュールを含む各情報を記憶する情報記憶部14を備えている。
次に、図４に照明装置10の斜視図、図５に照明装置10の側面図をそれぞれ示す。
照明装置10は、例えば天井に設置される照明器具である。照明装置10は、器具本体17を有している。器具本体17の下面中央に第２の発光部12が配設され、器具本体17の下面両側であって第２の発光部12の両側に第１の発光部11がそれぞれ配設されている。第２の発光部12は鉛直方向に対して直交する水平面に形成され、第１の発光部11は第２の発光部12を中心として外側方へ向けて傾斜する傾斜面に形成されている。器具本体17の上面に制御部13が設置されている。
第１の発光部11は、鉛直方向である鉛直角０°に対して異なる鉛直角（例えば鉛直角４５°よりも大きい鉛直角）に光軸11aがあり、１／２ビーム角が４５度以下の配光特性を有している。第２の発光部12は、鉛直方向である鉛直角０°に光軸12aがあり、第１の発光部11よりも１／２ビーム角が広い配光特性を有している。ここでの光軸11aと光軸12aとのなす角は６０度となる。
第１の発光部11および第２の発光部12をこのような関係とすることにより、第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態によって、配光を広くしたり、狭くし、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
第１の発光部11および第２の発光部12は、それぞれ光軸11a，12aを通る面上で、光軸11a，12aに対して対称となる配光となっている。なお、各発光部11，12は、光軸11a，12aを通る面上で、光軸11a，12aに対して非対称となる配光であってもよい。例えば、第１の発光部11の場合、光軸11aに対して天井側への配光が広がるようにしてもよい。
各発光部11，12は、光量、分光分布および配光を制御可能であれば、どのような光源を用いてもよい。例えば、光源として、ＬＥＤや有機ＥＬ等の発光素子や、蛍光ランプやハロゲンランプ等のランプを用いてもよい。各光源における光色実現方法は、青色光源＋蛍光体、青色光源＋蛍光体＋赤光源、青色光源＋蛍光体＋緑光源、青色光源＋蛍光体＋青光源、赤光源＋緑光源＋青光源、紫外線（近紫外線も含む）＋蛍光体、２種類以上の白色光源＋赤光源、２種類以上の白色光源＋緑光源、２種類以上の白色光源＋青光源、２種類以上の白色光源＋赤光源＋緑光源、２種類以上の白色光源＋赤光源＋青光源、２種類以上の白色光源＋緑光源＋青光源、２種類以上の白色光源＋赤光源＋緑光源＋青光源、熱放射等がある。
そして、照明装置10は、視対象の視認性と生体リズムを整えるのに好ましい快適な照明環境の実現を可能としている。
視認性については、一般的に、照度が高い視対象の視認性は高く、また、相関色温度が高い方が視対象の視認性は高いといわれている。そのほか、視対象以外の部分から目に入る光の量を減らすことで、視対象の視認性を向上させることができるという知見もある。この知見は、図６に示すように、例えばＡの視対象を見る目に、視対象以外から目に入る光の量が多いと（図６(a)よりも図６(b)の方が視対象以外から目に入る光の量が多い）、その光が眼内で大きな散乱を起こることが原因といわれている。
生体リズムついては、目に入る光の影響を受ける。ここで述べる生体リズムとは、メラトニン分泌のリズムのことを意味する。メラトニンとは、睡眠の質に影響を与えるホルモンである。メラトニンは、目から入る光によって分泌が抑制され、図７に示すように、特に青色成分の光によって分泌が抑制される。図８に示すように、メラトニンは、一般的に、朝は分泌されず、夜間に多く分泌される。そのため、朝は分泌されていない状態が望ましく、夜は分泌されている状態が望ましい。しかし、朝に明るい光やメラトニン分泌を抑制する波長成分を含んでいる光をあまり浴びなかったり、夜間に明るい光もしくはメラトニン分泌を抑制する波長成分を含んでいる光を浴びたりすると、メラトニンの分泌が望ましい状態にならないため、良好な睡眠が得られず、その結果、日中での活力ある行動がしにくくなることがある。つまり、生体リズムに好ましい光環境にするには一日を通して目に入る光の量と質を考えなければならない。
次に、本実施形態の作用を説明する。
照明装置10は、第１の発光部11の調光率と第２の発光部12の調光率とを任意に調整することができる。例えば、調光例１〜４を次に示す。
調光例１では、第１の発光部11および第２の発光部12を共に８０％調光とする。この場合、配光が広く、目に入る光が多くなる。
調光例２では、第１の発光部11を０％調光、第２の発光部12を８０％調光とする。この場合、配光が狭く、目に入る光が少なくなる。
調光例３では、一側の第１の発光部11を５０％調光、他側の第１の発光部11を３０％調光、第２の発光部を８０％調光とし、一側と他側とで異なる配光にする。
調光例４では、一側の第１の発光部11を５０％調光、他側の第１の発光部11を０％調光、第２の発光部を８０％調光とし、一側と他側とで異なる配光にする。
また、照明装置10は、第１の発光部11の配光を任意に調整することができる。例えば、一側の第１の発光部11は光軸11aを通る面上で光軸11aに対して非対称の配光とし、他側の第１の発光部11は光軸11aを通る面上で光軸11aに対して対称の配光とする。
また、照明装置10は、第１の発光部11の相関色温度と第２の発光部12の相関色温度とを任意に調整することができる。例えば、相関色温度例１〜３を次に示す。
相関色温度例１では、第１の発光部11および第２の発光部12を共に同じ相関色温度とする。
相関色温度例２では、第１の発光部11と第２の発光部12とをそれぞれ異なる相関色温度にする。例えば、第１の発光部11を１００００Ｋまたは５０００Ｋの相関色温度とし、第２の発光部12を４０００Ｋ程度の相関色温度とする。
相関色温度例３では、一側の第１の発光部11と他側の第１の発光部11と第２の発光部12とをそれぞれ異なる相関色温度にする。例えば、一側の第１の発光部11を１００００Ｋの相関色温度とし、他側の第１の発光部11を５０００Ｋの相関色温度とし、第２の発光部12を４０００Ｋの相関色温度とする。
次に、照明装置10による具体的な制御例を説明する。
一般的な執務環境での水平面照度は７５０ｌｘ一定である（例えば、ＪＩＳ Ｚ９１１０参照）。既往研究では、水平面照度が５００ｌｘ一定でも視作業性には問題ないという報告がある。
制御例１を図９に示す。図９(a)は時間帯毎の水平面照度を示すグラフ、図９(b)(c)(d)はそれぞれ時間帯毎の照明装置10の配光を示す模式図である。
照明装置10は、各発光部11，12の相関色温度を５０００Ｋ一定、水平面照度を５００ｌｘ一定に制御する。この場合、例えば、第１の発光部11の光束は１２１７ｌｍ（６０８．５×２）、第２の発光部12の光束は２９７２ｌｍ、全光束は４１８９ｌｍであり、省エネルギー性は７５０ｌｘ一定と比べ３３％低減となる。
制御例２を図１０に示す。図１０(a)は時間帯毎の水平面照度を示すグラフ、図１０(b)(c)(d)はそれぞれ時間帯毎の照明装置10の配光を示す模式図である。
照明装置10は、朝昼の時間帯に各発光部11，12を点灯し、夜の時間帯に第１の発光部11を消灯して第２の発光部12のみ点灯するように配光制御し、各発光部11，12の相関色温度を５０００Ｋ一定、水平面照度を５００ｌｘ一定の制御をする。この場合、例えば、朝昼の時間帯は、第１の発光部11の光束は１２１７ｌｍ（６０８．５×２）、第２の発光部12の光束は２９７２ｌｍ、全光束は４１８９ｌｍであり、夜の時間帯は、第１の発光部11の光束は０ｌｍ、第２の発光部12の光束は３８９４ｌｍ、全光束は３８９４ｌｍであり、省エネルギー性は７５０ｌｘ一定と比べ平均３５％低減となる。
この場合、朝昼の時間帯は、配光が広く、目に入る光が多く、また、夜の時間帯は、配光が狭く、目に入る光が少なくなる。
一般的に、生体リズムを整える照明は、朝の時間帯は高照度、昼の時間帯は中照度、夜の時間帯は低照度であることが望ましいとされている。この場合、メラトニン分泌抑制作用量を基準とすると、図１０に示した制御例２のように夜の時間帯に配光が狭くなるように配光制御しただけでは、生体リズムが整えられないことがある。
そこで、制御例３を図１１に示す。図１１(a)は時間帯毎の水平面照度を示すグラフ、図１１(b)(c)(d)はそれぞれ時間帯毎の照明装置10の配光を示す模式図である。
照明装置10は、朝の時間帯に各発光部11，12の相関色温度を１００００Ｋおよび水平面照度を７５０ｌｘとし、昼の時間帯に各発光部11，12の相関色温度を５０００Ｋおよび水平面照度を５００ｌｘとし、夜の時間帯に第２の発光部12の相関色温度を４０００Ｋおよび水平面照度を４００ｌｘに制御する。この場合、夜の時間帯に第１の発光部11を消灯して第２の発光部12のみ点灯するように配光制御する。
朝の時間帯の各発光部11，12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は７．１３、昼の時間帯の各発光部11，12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は５．０６、夜の時間帯の第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は４．２６となる。
このように照明装置10の配光および分光分布を制御することにより、朝昼の時間帯は、メラトニン分泌抑制作用量が多く、目に入る光も多いので覚醒感を与えることができるとともに、視対象の視認性を良好にすることが可能になる。また、夜の時間帯は、メラトニン分泌抑制作用量が少なく、目に入る光を抑えながら、視対象の視認性も良好にすることが可能になる。
そのため、生体リズムに好ましい光環境の確保、および視作業環境に求められる視認性の確保等により、快適性を向上させることができる。しかも、このときの省エネルギー性は水平面照度７５０ｌｘ一定と比べ平均２８％低減となるので、快適性と省エネルギー性とを両立した照明装置10を得ることができる。
なお、上記の各制御例の内容および以下の各制御例の内容は、次の照明設計の計算条件によって算出した結果を元にしている。
照明環境の大きさ：幅１４．４ｍ、奥行き１４．４ｍ、高さ２．８ｍ
照明環境の内装反射率：天井７０％、壁５０％、床１０％
照明装置の台数：２４台
照明装置の保守率：１．０
水平面照度の位置：床上０．８ｍ
光源：黒体放射（ここで、黒体放射を光源としたのは、分光分布を求める標準的な計算式があることと、メラトニン分泌抑制作用量は光源の種類によって変わらず相関色温度に依存するという知見があるためである。）
省エネルギー性：光源の発光効率ｌｍ／Ｗは調光や種類によらず全て同じとして算出
照明環境の内装反射率：天井７０％、壁５０％、床１０％
照明装置の台数：２４台
照明装置の保守率：１．０
水平面照度の位置：床上０．８ｍ
光源：黒体放射（ここで、黒体放射を光源としたのは、分光分布を求める標準的な計算式があることと、メラトニン分泌抑制作用量は光源の種類によって変わらず相関色温度に依存するという知見があるためである。）
省エネルギー性：光源の発光効率ｌｍ／Ｗは調光や種類によらず全て同じとして算出
また、制御例４では、照明装置10は、朝の時間帯の第１の発光部11の相関色温度を１００００Ｋおよび第２の発光部12の相関色温度を５０００Ｋとするとともに水平面照度を７５０ｌｘとし、昼の時間帯の第２の発光部12の相関色温度を５０００Ｋおよび水平面照度を５００ｌｘとし、夜の時間帯の第２の発光部12の相関色温度を４０００Ｋおよび水平面照度を４００ｌｘに制御する。この場合、昼夜の時間帯に第１の発光部11を消灯して第２の発光部12のみ点灯するように配光制御する。
朝の時間帯の第１の発光部11の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は７．１３および第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は５．０６、昼の時間帯の第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は５．０６、夜の時間帯の第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は４．２６となる。
この制御例４でも、生体リズムに好ましい光環境の確保、および視作業環境に求められる視認性の確保等により、快適性を向上させることができる。しかも、このときの省エネルギー性は水平面照度７５０ｌｘ一定と比べ平均３０％低減となるので、快適性と省エネルギー性とを両立した照明装置10を得ることができる。
また、制御例５では、照明装置10は、朝の時間帯の第１の発光部11の相関色温度を１００００Ｋおよび第２の発光部12の相関色温度を４０００Ｋとするとともに水平面照度を７５０ｌｘとし、昼の時間帯の第１の発光部11の相関色温度を５０００Ｋおよび第２の発光部12の相関色温度を４０００Ｋとするとともに水平面照度を５００ｌｘとし、夜の時間帯の第２の発光部12の相関色温度を４０００Ｋおよび水平面照度を４００ｌｘに制御する。この場合、夜の時間帯に第１の発光部11を消灯して第２の発光部12のみ点灯するように配光制御する。
朝の時間帯の第１の発光部11の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は７．１３および第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は４．２６、昼の時間帯の第１の発光部11の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は５．０６および第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は４．２６、夜の時間帯の第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は４．２６となる。
この制御例５でも、生体リズムに好ましい光環境の確保、および視作業環境に求められる視認性の確保等により、快適性を向上させることができる。しかも、このときの省エネルギー性は水平面照度７５０ｌｘ一定と比べ平均２８％低減となるので、快適性と省エネルギー性とを両立した照明装置10を得ることができる。
また、制御例６では、照明装置10は、朝の時間帯の各発光部11，12の相関色温度を５０００Ｋおよび水平面照度を７５０ｌｘとし、昼の時間帯の各発光部11，12の相関色温度を５０００Ｋおよび水平面照度を５００ｌｘとし、夜の時間帯の第２の発光部12の相関色温度を３０００Ｋおよび水平面照度を４００ｌｘに制御する。この場合、夜の時間帯に第１の発光部11を消灯して第２の発光部12のみ点灯するように配光制御する。
朝の時間帯の各発光部11，12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は５．０６、昼の時間帯の各発光部11，12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は５．０６、夜の時間帯の第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は３．１２となる。
この制御例６でも、生体リズムに好ましい光環境の確保、および視作業環境に求められる視認性の確保等により、快適性を向上させることができる。しかも、このときの省エネルギー性は水平面照度７５０ｌｘ一定と比べ平均２４％低減となるので、快適性と省エネルギー性とを両立した照明装置10を得ることができる。
また、制御例７では、照明装置10は、朝の時間帯の各発光部11，12の相関色温度を５０００Ｋおよび水平面照度を７５０ｌｘとし、昼の時間帯の各発光部11，12の相関色温度を５０００Ｋおよび水平面照度を５００ｌｘとし、夜の時間帯の各発光部11，12の相関色温度を３０００Ｋおよび水平面照度を５００ｌｘに制御する。
朝の時間帯の各発光部11，12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は５．０６、昼の時間帯の各発光部11，12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は５．０６、夜の時間帯の各発光部11，12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は３．１２となる。
この制御例７でも、生体リズムに好ましい光環境の確保、および視作業環境に求められる視認性の確保等により、快適性を向上させることができる。しかも、このときの省エネルギー性は水平面照度７５０ｌｘ一定と比べ平均２２％低減となるので、快適性と省エネルギー性とを両立した照明装置10を得ることができる。
また、制御例８では、照明装置10は、朝の時間帯の第１の発光部11を青色光および第２の発光部12を４０００Ｋとするとともに水平面照度を７５０ｌｘとし、昼の時間帯の第２の発光部12の相関色温度を４０００Ｋおよび水平面照度を５００ｌｘとし、夜の時間帯の第２の発光部12の相関色温度を４０００Ｋおよび水平面照度を４００ｌｘに制御する。この場合、昼夜の時間帯に第１の発光部11を消灯して第２の発光部12のみ点灯するように配光制御する。
朝の時間帯の第１の発光部11の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は８．６８および第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は４．２６、昼の時間帯の第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は４．２６、夜の時間帯の第２の発光部12の単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量は４．２６となる。
この制御例８でも、生体リズムに好ましい光環境の確保、および視作業環境に求められる視認性の確保等により、快適性を向上させることができる。しかも、このときの省エネルギー性は水平面照度７５０ｌｘ一定と比べ平均３０％低減となるので、快適性と省エネルギー性とを両立した照明装置10を得ることができる。
なお、各時間帯の水平面照度および相関色温度の値は各制御例の数値に限らず、別の値や範囲でもよい。基本的には、水平面照度はＪＩＳ規格（例えば、ＪＩＳ Ｚ９１１０）を参考に値や範囲を決定し、相関色温度はＪＩＳ規格（例えば、ＪＩＳＺ８７２５）を参照に値や範囲を決定するのが望ましい。ただし、年齢による視覚機能低下により、水平面照度が同じでも目に入る光量が年齢によって異なる場合もあるので、状況に応じて水平面照度および相関色温度共にＪＩＳ規格の範囲外に設定してもよい。また、制御例では光源を便宜的に黒体放射で計算したが、光源はＬＥＤ光源や有機ＥＬ等の個体照明、蛍光ランプ、ハロゲンランプなどとしてもよい。また、省エネルギー性は同じ発光効率ｌｍ／ｗとして算出したが、異なる発光効率の光源を用いた場合は制御例１に記載した省エネルギー性よりも若干下がる場合がある。また、第１の発光部11の光軸11aと第２の発光部12の光軸12aとのなす角は６０度としたが、０度以上１８０度以下であれば、その他の角度でも構わない。
そして、本実施形態の照明装置10によれば、異なる配光の第１の発光部11と第２の発光部12とを用いることで、目の位置や作業面での光量が制御できるため、例えば生体リズムに好ましい光環境の確保および視作業環境に求められる視認性の確保等により、快適性を向上させることができる。
第２の発光部12の全光束に対する第１の発光部11の全光束の比が１以下であり、好ましくは第２の発光部12の全光束よりも第１の発光部11の全光束が小さい関係を有することにより、作業面の照度を確保しながら、目に入る光を制御することができる。
さらに、異なる配光かつメラトニン分泌抑制作用量の第１の発光部11および第２の発光部12を用いることで、目の位置や作業面での光量および分光分布が制御できるため、例えば生体リズムに好ましい光環境の確保および視作業環境に求められる視認性の確保等により、快適性を向上させることができる。
第２の発光部12に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量に対する第１の発光部11に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量の比が１以上であり、好ましくは第２の発光部12に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量よりも第１の発光部11に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量が多い関係を有することにより、作業面の照度を確保しながら、メラトニン分泌抑制作用を制御することができる。
また、スケジュールに基づいて、時間帯毎に、目の位置や作業面での光量および分光分布が制御できるため、快適性をより向上させることができるとともに、省エネルギー性を向上できる。
また、第１の発光部11の光軸11aと第２の発光部12の光軸12aとを異なる方向に設けることにより、第１の発光部11が狭い配光特性であっても、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
また、照明装置10は、外部からの情報を取得する機能を有することで、例えば昼光、人の在不在、執務者の年齢などの外部からの情報を考慮した制御ができる。
次に、図１２および図１３に第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
図１２に示すように、照明装置10は、外部情報出力部20から情報を受けて第１の発光部11および第２の発光部12を制御する。この外部情報出力部20には、昼光を検知する昼光センサ20a、検知手段としての人体を検知する人感センサ20b、および信号を発信するリモコン20cの少なくともいずれか１つが含まれる。
照明装置10は、外部情報出力部20から外部情報を取得する外部情報取得部21を有している。照明装置10の制御部13は、外部情報取得部21によって取得した外部情報に基づいて第１の発光部11および第２の発光部12を制御する。
そして、まず、外部情報出力部20が昼光センサ20aである場合について、制御部13による制御内容を説明する。昼光センサ20aは、フォトダイオードや撮像素子センサ等が用いられる。昼光センサ20aを利用した制御とは、昼光に応じて設定した照度や相関色温度を維持するように照明装置10の光出力を制御することである。この制御により、昼光の光量分だけ照明装置10の光量を減光することができるために、設定値を維持した状態で省エネルギーを図ることができる。
例えば、図１１に示す制御内容に昼光センサ20aを用いた制御を組み合わせた場合、朝昼平均して水平面照度１００ｌｘの昼光が入射すると、照明装置10によって確保する水平面照度は、図１１に示す制御内容に比べて、朝の時間帯で水平面照度を７５０ｌｘから６５０ｌｘ程度に、昼の時間帯で水平面照度を５００ｌｘから４００ｌｘ程度にそれぞれ下げることができる。そのため、省エネルギー性を平均２８％から平均３７％に向上させることができる。
ここでは、単純に昼光によって水平面照度１００ｌｘ入射する場合の例を述べたが、昼光は時間帯によって変動するので、昼光センサ（例えば、撮像素子センサ）20aで窓面の輝度を検知し、水平面照度が所定の値になるように照明装置10の光出力を制御してもよい。このときのシステム構成は、図１３のようになり、窓面の輝度は窓面制御部22によって制御される。窓面制御部22には、ブラインドやロールスクリーン、電圧で拡散度を設定できる高分子分散型液晶などを用いる。ちなみに、二面採光の照明空間（窓の大きさが１ｍ２の場合、１壁面につき１０枚横並びに配置。窓の中心は床面から２ｍ）で、窓から水平面照度１００ｌｘを得る場合は、窓面の平均輝度を５５６ｃｄ／ｍ２にする必要がある（窓面がランバーシアン配光の場合）。そのため、昼光センサで（例えば、撮像素子センサ）で窓面の輝度を検知し、窓面の輝度が５５６ｃｄ／ｍ２になるように窓面制御部22を制御するのがよい。この場合に昼光センサ20aは、窓面の輝度を検知するセンサ（フィードバックの対象は窓面制御部22）と照明空間内の水平面照度を検知するセンサ（フィードバックの対象は照明装置10）の２種類あってもよい。窓面の輝度は高い値にして制御すると昼光利用によって所定の水平面照度のほとんどが得られるので省エネだが、その分窓面をまぶしく感じる。そのため、窓面の輝度は少なくとも１００００ｃｄ／ｍ２以下、できれば３０００ｃｄ／ｍ２以下になるように窓面制御部22で制御するのが望ましい。また、ここでは日中の制御例を示したが、夜間は窓面制御部22の機能をオフにし（例えば、ブラインドを閉めるなど）、窓面制御部22や壁面の輝度を昼光センサ（例えば、撮像素子センサ）20aで検出することにより、空間が明るく感じるように窓面制御部22や壁面の輝度を照明装置10の光出力で制御するのもよい。
続いて、図１２において、外部情報出力部20が人感センサ20bである場合について、制御部13による制御内容を説明する。
人感センサ20bは、赤外線センサや撮像素子センサ等が用いられる。人感センサ20bを利用した照明装置10の制御とは、例えば、人の在時は照明装置10の点灯、人の不在時は照明装置10の消灯等、人の在不在によって照明装置10を制御し、省エネルギー効果を高める制御である。さらに、人感センサ20bにより、作業面で作業する人の位置を検知し、人の位置に応じて照明装置10の配光を制御するようにしてもよい。
例えば、あるフロアに３０名分の座席があったとき、３０名全員が座っていたら在席率１００％、１５名なら在席率５０％とした場合、在籍率が下がるほど水平面照度を下げる制御を行うことにより、仮に、朝の在席率９０％、昼の在席率８０％、夜の在席率５０％であれば、図１１に示す制御内容に比べて、省エネルギー性を平均２８％から平均３７％に向上させることができる。
続いて、外部情報出力部20が昼光センサ20aおよび人感センサ20bの両方である場合について、制御部13による制御内容を説明する。昼光センサ20aと人感センサ20bの両方を利用することより、図１１に示す制御内容に比べて、省エネルギー性を２８％から４５％に向上させることができる。
続いて、外部情報出力部20がリモコン20cである場合について、制御部13による制御内容を説明する。リモコン20cは、予め設定している情報を送信または受信する電子機器である。リモコン20cには、赤外線リモコン、パソコン、タブレット、スマートフォン、携帯電話、ＲＦＩＤ（ＩＣタグ）等が用いられる。
リモコン20cを利用した照明装置10の制御により、作業者にとってより効果的な照明環境の設定を提供することができる。例えば、高齢者の場合は、若齢者よりも、水晶体（眼内にあるレンズ機能をもつ部位）の透過率が低下するため、同じものを見ても暗く感じる。そのため、執務環境に若齢者と高齢者が混在する場合は、状況に応じてリモコン20cにより年齢の情報を送信し、水平面照度と眼前鉛直面照度の設定値を変えることが望ましい。年齢のほかにも、視力、色覚、調節機能等の視覚に関する情報、好み、所属、性別、住所、過去現在の病気・くせ・症状、精神状態、起床・就寝時間等の１日のタイムスケジュール・１週間のタイムスケジュール・１ヶ月のタイムスケジュール・年間のタイムスケジュール、出身、過去の生活場所とその場所の情報、光に対する反応、人種、言語、家族構成、年収、性格、現在の場所・位置等の個人に関する情報等がある。送受信する情報は、それらの単体でも組わせたものでもよい。
次に、図１４ないし図２２にそれぞれ第３ないし第１１の実施形態を示す。なお、上記各実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
図１４の第３の実施形態では、第２の発光部12が照明装置10の下面中央に配置され、第１の発光部11が第２の発光部12を囲むように照明装置10の下面周辺に配置される。このような第１の発光部11と第２の発光部12との位置関係にすることにより、第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態により、配光を広くしたり、狭くし、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
図１５の第４の実施形態では、第２の発光部12が照明装置10の下面に配置され、第１の発光部11は照明装置10の側面に位置する。第１の発光部11は、スポットライトのような形態となっている。このような第１の発光部11と第２の発光部12との位置関係にすることにより、第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態により、配光を広くしたり、狭くし、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
図１６の第５の実施形態では、照明装置10に対する第１の発光部11と第２の発光部12の取り付け方向が異なり、かつ天井と各発光部11，12の取付面の成す角度が第２の発光部12よりも第１の発光部11の方が大きくなるように設置されている。このような第１の発光部11と第２の発光部12との位置関係にすることにより、第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態により、配光を広くしたり、狭くし、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
図１７の第６の実施形態では、第２の発光部12が照明装置10の下面中央に配置され、第１の発光部11が第２の発光部12の両側であって照明装置10の下面両側に配置されるとともに、両側の第１の発光部11の照射方向が互いに交差するように設置されている。このような第１の発光部11と第２の発光部12との位置関係にすることにより、第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態により、配光を変化させることができる。
図１８の第７の実施形態では、照明装置10は、照明装置10の下部両側から斜め下方に突出する遮光部としての反射板24を備えている。第２の発光部12が照明装置10の下面に配置され、第１の発光部11が第２の発光部12に対して反対側となる反射板24の上面に配置されている。このような第１の発光部11と第２の発光部12との位置関係にすることにより、第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態により、配光を狭くしたり、広くしたりすることができる。しかも、反射板24によって第１の発光部11からの光と第２の発光部12からの光とを分けることができ、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
図１９の第８の実施形態では、第２の発光部12が照明装置10の下面中央に配置され、第１の発光部11が第２の発光部12の両側に可動部26によって取り付けられている。可動部26は制御部13で制御される。そして、朝昼の時間帯は図１９(a)に示すように両側の第１の発光部11がそれぞれ外側に向く配光が広い形態となり、夜の時間帯は図１９(b)に示すように両側の第１の発光部11が互いに内側に向く配光が狭い形態となる。これにより、配光を広くしたり、狭くし、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
図２０の第９の実施形態では、照明装置は、湾曲方向が反転可能な変形部28を備えている。第２の発光部12が変形部28の下面中央に配置され、第２の発光部12が第１の発光部11の両側であって変形部28の両側に配置されている。変形部28は、制御部13で制御される。そして、朝昼の時間帯は図２０(a)に示すように両側の第１の発光部11がそれぞれ外側に向く配光が広い形態となり、夜の時間帯は図２０(b)に示すように両側の第１の発光部11が互いに内側に向く配光が狭い形態となる。これにより、配光を広くしたり、狭くし、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
図２１の第１０の実施形態では、第１の発光部11を上下方向に移動可能に構成する。そして、朝昼の時間帯は第１の発光部11を高い位置に配置し、夜の時間帯は照明装置10を低い位置に移動させるように制御することにより、時間帯に応じて、配光を広くしたり、狭くし、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
図２２の第１１の実施形態では、照明装置10を上下方向に移動可能に構成する。例えば、照明装置10を支持する支柱の長さを変えることによって、照明装置10を上下方向に移動させる。そして、朝昼の時間帯は照明装置10を高い位置に配置し、夜の時間帯は照明装置10を低い位置に移動させるように制御することにより、時間帯に応じて、配光を広くしたり、狭くし、目に入る光量および分光分布を制御することができる。
次に、図２３および図２４に第１２および第１３の実施形態を示す。なお、前記各実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
図２３の第１２の実施形態に照明制御システム40を示す。照明制御システム40は、複数の照明装置10の制御部13が互いに通信可能に接続されている。
そして、状況や場面に応じて、複数の照明装置10が連動し、各照明装置10の制御部13により第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態をきめ細かく制御をすることができる。
図２４の第１３の実施形態では、照明制御システム40は、１つの制御装置43と、この制御装置43に接続されて制御される複数の照明装置10とで構成されている。制御装置43は、照明装置10と同様の制御部13を備えている。
そして、状況や場面に応じて、制御装置43の制御部13から複数の照明装置10に指令を与えることにより、各照明装置10の制御部13により第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態をきめ細かく制御をすることができる。
なお、照明制御システム40において、制御装置43が制御部13を備える場合には、各照明装置10は制御部13を備えていなくてもよい。
また、照明制御システム40において、照明装置10または制御装置43が外部情報出力部20からの情報を取得する外部情報取得部21を備え、外部情報に応じて各照明装置10の制御部13により第１の発光部11および第２の発光部12の点灯状態制御するようにしてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10 照明装置
11 第１の発光部
11a 光軸
12 第２の発光部
12a 光軸
13 制御部
40 照明制御システム
11 第１の発光部
11a 光軸
12 第２の発光部
12a 光軸
13 制御部
40 照明制御システム
Claims (6)
- １／２ビーム角が４５度以下の第１の発光部と；
前記第１の発光部よりも１／２ビーム角が広い角度の第２の発光部と；
前記第１の発光部および前記第２の発光部の点灯状態を制御する制御部と；
を具備し、
前記第２の発光部の全光束に対する前記第１の発光部の全光束の比が１以下であることを特徴とする照明装置。 - １／２ビーム角が４５度以下の第１の発光部と；
前記第１の発光部よりも１／２ビーム角が広い角度の第２の発光部と；
前記第１の発光部および前記第２の発光部の点灯状態を制御する制御部と；
を具備し、
前記第２の発光部に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量に対する前記第１の発光部に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量の比が１以上であることを特徴とする照明装置。 - 前記第１の発光部の光軸と前記第２の発光部の光軸とは異なる方向に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
- １／２ビーム角が４５度以下の第１の発光部と、前記第１の発光部よりも１／２ビーム角が広い角度の第２の発光部とを有し、前記第２の発光部の全光束に対する前記第１の発光部の全光束の比が１以下である複数の照明装置と；
前記複数の照明装置の前記第１の発光部および前記第２の発光部の点灯状態を制御する制御部と；
を具備することを特徴とする照明制御システム。 - １／２ビーム角が４５度以下の第１の発光部と、前記第１の発光部よりも１／２ビーム角が広い角度の第２の発光部とを有し、前記第２の発光部に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量に対する前記第１の発光部に含まれる単位光束あたりのメラトニン分泌抑制作用量の比が１以上である複数の照明装置と；
前記複数の照明装置の前記第１の発光部および前記第２の発光部の点灯状態を制御する制御部と；
を具備することを特徴とする照明制御システム。 - 前記照明装置は、前記第１の発光部の光軸と前記第２の発光部の光軸とが異なる方向に設けられていることを特徴とする請求項４または５記載の照明制御システム。
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