JP3692665B2 - 照度センサおよびその照度センサを利用した照度制御装置 - Google Patents
照度センサおよびその照度センサを利用した照度制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3692665B2 JP3692665B2 JP30042896A JP30042896A JP3692665B2 JP 3692665 B2 JP3692665 B2 JP 3692665B2 JP 30042896 A JP30042896 A JP 30042896A JP 30042896 A JP30042896 A JP 30042896A JP 3692665 B2 JP3692665 B2 JP 3692665B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- illuminance
- light
- illuminance sensor
- light receiving
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の周囲照度を検知する照度センサ及びその照度センサを利用して照度を制御する照度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、室内照度を検知し、その検出信号から照明器具を消灯、点灯、または調光を行い、室内の照度を一定に保つように制御するのが一般的である。
【０００３】
図１はこのような一般的な照度センサを利用した照明制御システムの例を示した図である。
この図に示された照度センサ１からの信号は、照度センサ信号線１１を伝わり、コントローラ２に伝送され、このコントローラ２は照明器具３と調光信号線１２で接続されており、また、照明器具３はブレーカ４を介して電源に接続されている。
また、このように構成された照明制御システムが設置される部屋には窓５があり、昼間などは、この窓５から入射した太陽光６が室内を明るくする。
この室内を明るくする太陽光６は、同時に、机上面７ａや床８からの反射光１０として照度センサ１に入射する。
【０００４】
次に、この反射光が照度センサ１に入射すると、入射した光の強さに対応した信号が、信号線１１を介してコントローラ２に伝送される。
次に、コントローラ２は入力された信号の強弱に対応した調光信号を、調光信号線１２を介して照明器具３に伝送するので、照明器具３は入力された調光信号に対応した明るさを出力する。
【０００５】
なお、室内に入射する太陽光６の入射量が変化すると、この変化量を照度センサ１が検知し、この検知した出力結果により、コントローラが調光信号によって照明器具の明るさを調整するので、室内の照度は太陽光の入射量が変化しても、室内の照度は所定の明るさに維持される。
【０００６】
また、図２は従来からある円柱型照度センサの断面図であり、図３はその下面図である。
この図２に示される通り、照度センサは本体１ａ、意匠面１３、受光窓１４、フォトダイオード１５、基板１６、ケーブル１８、取付金具１９とから構成され、天井面に設けられた穴に、取付金具１９のバネ力を利用して、取り付けられており、このタイプの照度センサは本体１ａの受光窓１４から入射した光束を角度２θと限定した検知範囲で受光するようになっている。
【０００７】
次に、この図２、図３に示したタイプの照度センサを天井に取り付けた状態における動作を、図１及び図４を用いて説明する。なお、図４は図１の平面図である。
また、このタイプの照度センサは、図４に示したように、周りのａ領域を１つのフォトダイオード１５で検知している。
なお、このフォトダイオード１５の構成は図２６、２７で示したとおりであり、このフォトダイオード１５は光を受光すると、この受光量に対応した電流を出力する。
【０００８】
また、このようなタイプの照度センサは、窓側の１部分から強い光が入射したりした場合は、その影響を受け、照度センサはａ領域全体が明るいと判断し、その明るさに応じた信号を出力するので、この出力信号に基づいてコントローラは照明器具の明るさを制御するようになる。具体的には照明器具の明るさをしぼりすぎてしまい、部屋を暗くしすぎてしまう。
【０００９】
なお、この照度センサ１の構成を図１０に示す。
この図１０のフォトダイオード１５に光が入射すると、この入射した光に対応した電流をフォトダイオード１５が出力し、この出力された電流を電流電圧変換器２１が電圧に変換し、この変換された電圧を出力判断回路２３からコントローラに出力される。
【００１０】
また、図５は図２の円柱形照度センサに後述する遮光板２０を取り付けた照度センサの断面図であり、このような照度センサはペリメーターゾーン（窓近辺）等に用いられる。また、図６はその下面図である。
なお、この図に示されるように、この照度センサの本体１ｂは、意匠面１３、受光窓１４、フォトダイオード１５、基板１６、ケーブル１８、取付金具１９、遮光板２０を有し、この遮光板２０を有する照度センサは、図７に示したように遮光板側（窓側）を検知しないものであり、天井面に取り付けて使用される。このように構成された照度センサは本体１ｂの受光窓１４から入射する光束を、遮光板２０によって限定された角度θの検知領域のみから受光することになる。
【００１１】
次に、このような照度センサを天井に取り付けた時の受光状態を、図１及び図７を用いて説明する。なお、図７は図１の平面図である。
この図７に示される通り、遮光板を有する照度センサは、窓からの強い入射光を遮光して前述した欠点を補うため、照度センサの遮光板側が窓側に向けて取り付けられるので、集光領域として比較的強い光が入射してくる窓側の集光領域ａの照度を検知せずに、領域ｂだけの照度を検知する。
従って、コントローラは図７の領域ｂの検出照度結果のみに基づいて照明器具の明るさを制御する。
即ち、コントローラは太陽光の入射光量を考慮して照明器具の明るさを制御しないので、特にペリメータゾーンが明るくなる。
【００１２】
また、特開昭５９−０１８０３３７号公報のように、ある照明エリア内の同一の被測定面（集光領域）または、同一机上面のそれぞれ異なる被測定面の照度を、指向性を有する複数の照度センサによりそれぞれ別の方向から測定し、これらの測定結果を加算器で加算して照度センサ数で除算し、平均化して、その平均値に基づいて照明エリア全体の照度を制御するものでは、各エリアの照度を測定するために、それぞれの被測定面のほぼ中央不に各照度センサを配置すると共に、各照度センサの数だけの配線工事及び取付工事を行っていた。
【００１３】
また、各照度センサから得られる照度を算術平均化しているものの、各照度センサはその取付状態で、互いの境界検知エリアを重畳して検出し、この検出結果に基づいて室内照度を制御していた。
即ち、各照度センサから最も遠く、最も照度が異なる重畳したエリアの照度を含んで各照度センサが照度を検知し、この検出結果に基づいて室内照度を制御していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の照度センサでは、窓からの強い光が入射したりした場合は、その影響を受け、領域全体が暗いにも関わらず、明るいと判断してしまうと言う問題があった。
【００１５】
また、ペリメータゾーンを考慮した従来の照度センサでは、わざわざ受光窓に遮光板を取り付け、ペリメータゾーンの照度を考慮せずに、照明器具の明るさを制御するため、室内の明るさ分布を最適にすることができないと言う問題点があった。
【００１６】
また、各エリアの照度を測定するために、それぞれの被測定面のほぼ中央部に各照度センサを配置し、この各照度センサは互いの境界検知エリアを重畳して検出するため、各照度センサの数だけ工事費・施工時間がかさんで、コストが高くなると共に、部屋の照度を精度良く最適にすることができないと言う問題点があった。
【００１７】
本発明は、上記の問題点を改善するためになされたもので、簡単な構造で、施工性が良く、部屋内の照度分布を精度良く正確に検知する経済的で、信頼性の高い照度センサを得ることを目的とする。
【００１８】
また、部屋の明るさ分布を精度良く制御維持する、信頼の高い照明制御装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる照度センサにおいては、室内の照度を検知する照度センサであって、センサ本体と、このセンサ本体の下部に設けられ、光を受光する受光窓と、前記センサ本体内に設けられ、前記受光窓からの光を電気信号に変換する複数の受光素子と、これらの各受光素子間に設けられ、前記受光窓からの光を間仕切りする遮蔽板と、を備え、前記照度センサの検知範囲が前記室内の床面又は机上面からなるとともに、前記複数の受光素子が前記照度センサの検知範囲内の複数の領域における照度を検知するものである。
【００２０】
また、前記複数の受光素子が、一体化されて形成されたものである。
【００２１】
また、室内の照度を検知する照度センサであって、センサ本体と、このセンサ本体の下部に設けられ、光を受光する受光窓と、前記センサ本体内に設けられ、複数の傾斜面を有し、該複数の傾斜面の頂部が前記受光窓側に向いた多角錐状の傾斜手段と、この傾斜手段の傾斜面に取り付けられ、前記受光窓からの光を電気信号に変換する複数の受光素子と、を備え、前記照度センサの検知範囲が前記室内の床面又は机上面からなるとともに、前記複数の受光素子が前記照度センサの検知範囲内の複数の領域における照度を検知するものである。
【００２２】
また、前記傾斜手段の傾斜面の角度を調整する調整手段を具備したものである。
【００２３】
また、遮光板が、前記受光窓に取り付けられ、該受光窓からの光を一様な明るさに補正したものである。
【００２４】
また、遮光板が、前記受光窓に取付けられ、前記受光素子に入射する光の入射角をθとし、前記遮光板の透過率の分布が中心から外側に向かって１／ｃｏｓ４θに基づいて上昇したものである。
【００２５】
この発明に係る照度制御装置は、照明器と、この照明器が照射する室内の照度を検知する前記のいずれかに記載の照度センサと、この照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果に基づいて前記照明器の出力を制御する制御回路部と、を備えたものである。
【００２６】
また、前記制御回路部が、前記照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果及び予め設定された時間に基づいて前記照明器の出力を制御するものである。
【００２７】
また、前記照度センサが、前記照度値を無線信号変換して送信する送信手段を具備し、前記制御回路部が、前記無線信号を受信する受信手段を具備し、前記照度センサの検知結果を無線信号で前記制御回路部に送信するものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係わる照度センサの実施の形態１〜８を図９〜図４０に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
実施の形態１．
図９は本発明の実施の形態１〜６に係わる照度センサを有する照明制御装置を示すブロック図である。この図において、従来技術で説明した符号と同じものは同一なので、詳細な説明は割愛する。
【００３０】
次に、この構成の一般的な動作について説明する。
まず、照度センサ１に入射した光６＋６ａの合計値に対応した信号が、照度センサ信号線１１を伝わり、コントローラ２に伝送される。
コントローラ２は入力された信号の強弱に対応した調光信号を調光信号線１２を介して照明器具３に伝送する。
次に、この照明器具３は入力された調光信号に対応した光６ａを出力し、室内の照度を所定の照度にする。
【００３１】
次に、この発明の照度センサについて図１３、１４を用いて詳細に説明する。
なお、図１３は照度センサの断面図であり、図１４はその下面図である。
これらの図１３及び図１４に示されるように、センサ本体１ｃ内部の天井部には、後述する電流電圧変換器２１、比較器２２またはマイコン制御部２４、出力判断回路２３、などの回路を有する制御回路部であるプリント基板１６と、それに固着され、後述する受光窓１４から外部の照度（光束）を検知するフォトダイオード１５ａ、１５ｂと、を有すると共に、センサ本体下部の意匠面１３には外部からの照度（光束）を受光する受光窓１４が設けられている。
また、この受光窓１４には、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂが受光する光の入射角度（方向）を制限する、即ち集光領域を制限するための遮蔽板１７ａが設けられている。
なお、この本体１ｃは一般的に天井等に取り付けられる。
【００３２】
次に、以上のように構成された照度センサの動作について説明する。
まず、この照度センサ１の遮蔽板１７ａは、図１３に示されたα（窓側）方向からの光束αとβ（反窓側）方向からの光束βを完全に分離するので、この遮蔽板１７ａを挟んで設置されたフォトダイオード１５ａ、１５ｂは窓側のα方向からの光束αと、反窓側β方向からの光束βをそれぞれ検知する。即ち、図８に示した窓側領域ａをフォトダイオード１５ａが、反窓側領域ｂをフォトダイオード１５ｂが、検知する。
【００３３】
なお、光がフォトダイオード１５ａ，１５ｂに入射すると、この光にフォトダイオード１５ａ，１５ｂが反応して、それぞれのフォトダイオード１５ａ，１５ｂは受光した光（照度）に対応した電気信号である電流を出力する。
【００３４】
この時、これらのフォトダイオード１５ａ、１５ｂがそれぞれの照度を検知し、例えば、窓側の比較的強い光が入射して来る領域ａの平均照度を約３０００Ｌｘであると検知し、太陽光の入射の少ない領域ｂの平均照度を約７５０Ｌｘであると検知したとすると、図１７に示した照度分布図のようになる。
即ち、図１５に示すように、窓側から室内奥に向かうにつれて徐々に減少する実際の照度分布に近づくことになる。
【００３５】
また、この時、遮蔽板１７ａがないと、従来技術で説明したように、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂは互いのエリアを重畳して検出するため、この重畳した検知エリアの照度も加味して検知することになる。このため、フォトダイオード１５ａは前述の３０００Ｌｘではなく、室内奥側の暗い部分を含んだ３０００Ｌｘ以下の照度であると判断するある照度を検知し、また、フォトダイオード１５ｂは前述の７５０Ｌｘではなく、窓側の明るい部分を含んだ７５０Ｌｘ以上のある照度を検知する。
【００３６】
しかも、この重畳した検知エリアが互いのエリアを全てカバーするようになると、１つの照度センサで検出した時と同じように、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂは同じ照度信号（平均照度信号）を出力することになる。即ち、図１６に示したように、室内照度分布が均一であるという照度信号を出力する。
また、互いの検知エリアを全て互いにカバーしないようにしたとしても、互いに重畳した検知エリア範囲内においても、実際の照度は変化するため、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂは照度分布を精度良く、正確に検知できないことは従来技術で説明したとおりである。
【００３７】
従って、以上説明したように、照度センサ内に照度を検知する複数の受光素子を設け、この複数の受光素子間を仕切る遮蔽板を設け、各素子部がそれぞれの検知エリアの照度を検知するようにしたので、照度センサ取付施工時の省力化が図られると共に、室内照度の分布を簡単な構造で、精度良く正確に検出できる経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【００３８】
なお、制御回路部はセンサ本体内に設けなくても良いことは、自明である。
【００３９】
また、このとき、照度センサの出力信号形態をアナログ信号やデジタル信号やＰＷＭ信号などを有線で伝送したり、あるいは、ＦＭやＡＭなどの変調をかけて空中をとばし、無線でコントローラに伝送するように、照度センサ側に無線信号を送信する送信手段を、コントローラに受信手段を設ける。
このようにすると、更に配線本数が少なくなったり、あるいは、配線が不要になり、配線工事ミスの発生を防げるため、更に経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【００４０】
また、図２８、２９や図３０、３１に示したように、それぞれのフォトダイオード１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを一体化して形成すると共に、遮蔽板１７ｂや１７ｃを、図２０、２１や図２２、２３のように設置すると、図８や図２５に示したように、各方向からの光束α、β、γ、δを各フォトダイオード１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが分離して検知するため、更にコンパクトで、組立性の良い照度センサが得られる。
【００４１】
実施の形態２．
図１８及び図１９は本発明の実施の形態２に係わる照度センサ１の内部構成を示す図であり、図１８は断面図、図１９は下面図である。
この図１８及び図１９に示すように、照度センサ１の本体１ｃは天井等に取り付けて使用される。
また、このセンサ本体１ｃ内の天井部には、後述する電流電圧変換器２１、比較器２２またはマイコン制御部２４、出力判断回路２３、などの回路を有するプリント基板１６と、このプリント基板１６または本体１ｃ内部の天井に固着され、複数の傾斜面を有し、この複数の傾斜面の頂点が受光窓に向いた多角錐状の傾斜板９と、この傾斜板の傾斜面に固着され、後述する受光窓１４から入射する外部の照度（光束）を電気信号である電流に変換するフォトダイオード１５ａ、１５ｂとを有すると共に、センサ本体下部の意匠面１３には外部からの照度（光束）を受光する受光窓１４が設けられている。
尚、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂが取り付けられる各傾斜面の傾斜角度を調整することによって、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂが受光する光の入射角度（方向）を制限する、即ち集光領域を制限する。
【００４２】
次に、このように構成された照度センサ１の動作について説明する。
まず、傾斜板の傾斜面角度を、照度センサ１が取り付けられた天井高さと室内壁までの距離によって決定し、この決定した傾斜面角度の傾斜板に取り付けられた各フォトダイオード１５ａ、１５ｂが受光窓１４から入射する外部の所定エリアの照度（光束）を検知するように、即ち図１８のように、傾斜板９に設置された各フォトダイオード１５ａ、１５ｂと受光窓１４との関係を決めて、照度センサ１を天井に設置することによって、α方向からの光束とβ方向からの光束を完全に分離して各フォトダイオード１５ａ、１５ｂは検知するようになる。
従って、例えば、α方向からの光束の入射を窓側、β方向からの光束の入射を室内側とすれば、窓近辺の照度と、室内側の照度を、それぞれ検知するようになる。
【００４３】
なお、このような構成にすると、少ない構成部品で、照度センサの各フォトダイオード１５ａ、１５ｂがそれぞれの検知エリアの照度を検知するようになるので、照度センサ取付施工時の省力化が図られると共に、室内照度の分布を簡単な構造で、精度良く正確に検出できる経済的で、信頼性の高い照度分布検知センサが得られる。
【００４４】
また、前記傾斜板９の各傾斜面角度を手動もしくは、電動モータで調整できる構造（例えば、図１８の各傾斜面の接合面を支点として、各傾斜面が動くような構造）にしておくと、フォトダイオード１５ａ、１５ｂが受光する光の角度（集光領域）を調整できるようになるので、集光領域を可変できる使い勝手の良い照度センサが得られる。
【００４５】
また、このような集光領域を可変できる照度センサを後述する照度制御装置に組み込むことによって、窓側のフォトダイオード１５ａ、又は室内奥側フォトダイオード１５ｂが室内の照度を検知したり、しなかったりするようにできるので、例えば、室内の使用目的に応じて室内照度を可変できる使い勝手の良い照度制御装置が得られる。
【００４６】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３における照度制御装置の構成・動作について図１１、１２のブロック図を用いて説明する。
【００４７】
この図１１、１２に示されるように、前述した実施の形態１、２の照度センサを用いて、ｎ個の集光領域の光が各フォトダイオード１５にそれぞれ入射すると、この入射した光に対応した電流を各フォトダイオード１５が出力し、この出力された電流をそれぞれの電流電圧変換器２１で電圧に変換し、この変換した電圧を、比較器２２やマイコン制御部が比較する。その比較結果に応じた出力値が出力判断回路２３からコントローラへ出力される。
なお、ｎは自然数とする。
【００４８】
また、この出力判断回路２３からの出力値は、例えば、検知した最大値、最小値、平均値のいずれかを出力するようにしても良いし、あるいは、昼間（１０時〜１５時）は最小値を出力し、夕方や朝方（１５時〜１７時、７時〜１０時）は平均値を出力し、その他の時間帯では最大値を出力させるようにしても良いし、または、昼間は最小値を出力し、その他の時間帯は平均値を出力させるようにしても良い。
即ち、出力判断回路２３が予め設定された時間帯に応じて比較器の比較結果または演算器の演算結果のいずれかの値に基づいて照明器の出力照度を制御するようにする。
【００４９】
なお、このようにすると、太陽光の明るさを利用しながら、照明器の出力照度を時間帯に応じて適切に制御して室内照度を維持するため、経済的で、信頼性の高い照度制御装置が得られる。
【００５０】
また、このとき、照度センサの出力信号形態をアナログ信号やデジタル信号やＰＷＭ信号などを有線で伝送したり、あるいは、ＦＭやＡＭなどの変調をかけて空中をとばし無線でコントローラに伝送するように、照度センサ側に無線信号を送信する送信手段を、コントローラに受信手段を設ける。
このようにすると、更に、配線本数が少なくなったり、あるいは、配線が不要になり、配線工事ミスの発生を防げるようになるため、更に経済的で、信頼性の高い照度制御装置が得られる。
【００５１】
実施の形態４．
この実施の形態４は、前述の実施の形態１、２の受光窓１４に、光の透過率を調整する遮光板５０を取り付けたものである。
なお、この遮光板５０は図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図３９、図４０に示すように、その中心からほぼ同心円状に外側に向かって、光の透過率が関数ｙ＝１／ｃｏｓ4 θに基づいて上昇するように製作され、かつ、その中心が各フォトダイオード接合部のほぼ中心近傍の法線上にくるように受光窓にセットして、取り付けられている。
【００５２】
次に、このような遮光板５０を受光窓に取り付けた時の動作を説明する。
まず、机上面からの光（水平面照度４４）は受光窓１４の遮光板５０（フィルタ関数に基づいて製作されたもの）によって、図３８に示すように補正され、ほぼ一様の照度特性として各フォトダイオードに受光される。
【００５３】
次に、各フォトダイオードは受光量に応じて電流を出力する。
即ち、照度センサは、図３８に示すように、机上面の照度を入射角度に関係なく一様の照度を検知し、この検知結果を出力する。
【００５４】
次に、フィルタ関数について説明する。
まず、このフィルタ関数を算出するに当たって、図３７に示すように、机上面を一様な均等拡散面と仮定し、この一様な机上面の照度をＥとし、その単位面積をＡとすると、この単位面積に入射する光束φＶは、
φＶ＝ＡＥ（ｌｍ）
となる。
【００５５】
また、反射率をρとすると反射光束φρは
φρ＝ρφＶ（ｌｍ）
＝ρＡＥ（ｌｍ）
となる。
この時、机上面は均等拡散光面と仮定しているので、この均等拡散面における１０００（ｌｍ）あたりの法線方向の光度ＩVNは約３１８（ｃｄ）となるため、 反射光束がφρ
（ｌｍ）における、法線方向の光度ＩＶρ（ｃｄ）は
ＩＶρ＝（３１８／１０００）φρ（ｃｄ）
＝（３１８／１０００）φＡＥ（ｃｄ）
となる。
【００５６】
従って、光電変換素子（フォトダイオード）方向の光度Ｉθ（ｃｄ）は
Ｉθ＝ＩＶρ COSθ
＝（３１８／１０００）ρＡＥ COSθ（ｃｄ）
となる。
【００５７】
また、光電変換素子位置で法線照度Ｅｎ（Ｌｘ）は
Ｅｎ＝Ｉθ／Ｌ2
＝（３１８／１０００）ρＡＥ COSθ／Ｌ2 （Ｌｘ）
となり、光電変換素子位置での水平面照度Ｅｈ（Ｌｘ）は、
Ｅｈ＝Ｅｎ COSθ
＝（３１８／１０００）ρＡＥ COS2 θ／Ｌ2
＝（３１８／１０００）ρＡＥ COS4 θ／Ｈ2 （なぜならばＨ＝
Ｌ COSθ）
となる。
ここで、（３１８／１０００）ρＡＥ／Ｈ2 ＝ａとおくと、
Ｅｈ＝ａ COS4 θ
となる。
【００５８】
従って、光電変換素子の感度を補正して出力信号を一定にする受光窓に印刷するパターンの関数はＹ＝１／ COS4 θとなる。
なお、上記θは光が光電変換素子へ入射する角度である。
【００５９】
以上説明したように、受光窓にフィルタ関数に基づいて製作された遮光板を取り付けると、入射角度に関係なく一様な照度を検知するので、更に精度良く安定した検出をする信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の照度センサ又は照度制御は上記のように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００６１】
照度センサ内に照度を検知する複数の受光素子を設け、この複数の受光素子間を仕切る遮蔽板を設け、各素子部が室内の床面又は机上面からなる照度センサの検知範囲内の複数の領域であるそれぞれの検知エリアの照度を検知するようにしたので、簡単な構造で、照度センサ取付施工時の省力化が図られると共に、室内照度の分布を精度良く正確に検出する経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６２】
また、複数の受光素子が一体で形成されたので、更にコンパクトで、組立性の良い照度センサが得られる。
【００６３】
また、センサ本体と、このセンサ本体の下部に設けられ、光を受光する受光窓と、前記センサ本体内に設けられ、複数の傾斜面を有し、該複数の傾斜面の頂部が前記受光窓側に向いた多角錐状の傾斜手段と、この傾斜手段の傾斜面に取り付けられ、前記受光窓からの光を電気信号に変換する複数の受光素子と、を備え、照度センサの検知範囲が室内の床面又は机上面からなるとともに、前記複数の受光素子が前記照度センサの検知範囲内の複数の領域における照度を検知するようにしたので、簡単な構造で、照度センサ取付施工時の省力化が図られると共に、室内照度の分布を精度良く正確に検出する経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６４】
また、調整手段が傾斜手段の傾斜面の角度を調整するので、集光領域を可変して検知できる使い勝手の良い照度センサが得られる。
【００６５】
また、遮光板が受光窓に取り付けられ、該受光窓からの光を一様な明るさに補正するので、入射角度に関係なく一様な照度を検知するため、更に精度良く安定した検出をする信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６６】
また、遮光板が受光窓に取り付けられ、前記受光素子に入射する光の入射角をθとし、前記遮光板の透過率の分布が中心から外側に向かって１／ｃｏｓ４θに基づいて上昇するので、該受光窓からの光を一様な明るさに補正して入射角度に関係なく一様な照度を検知するため、更に精度良く安定した検出をする信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６７】
また、照明器と、この照明器が照射する室内の照度を検知する前記いずれかに記載の照度センサと、この照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果に基づいて制御回路部が前記照明器の出力を制御するので、照明器の出力を適切に制御して室内照度を維持する信頼性の高い照度制御装置が得られる。
【００６８】
また、前記制御回路部が、前記照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果及び予め設定された時間に基づいて前記照明器の出力を制御するので、太陽光の明るさを利用しながら、照明器の出力を時間帯に応じて適切に制御して室内照度を維持するため、経済的で、信頼性の高い照度制御装置が得られる。
【００６９】
また、照度センサの検知結果を無線信号で照度制御回路部に送信するので、更に配線本数が少なくなったり、あるいは、配線が不要になり、配線工事ミスの発生を防げるため、更に経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 照度センサを用いた照明制御装置を導入した部屋の正面図である。
【図２】 従来の照度センサの断面図である。
【図３】 従来の照度センサの下面図である。
【図４】 従来の照度センサを天井に設置したときの検知範囲を平面図としたものである。
【図５】 従来のペリメータゾーン用照度センサの断面図である。
【図６】 従来のペリメータゾーン用照度センサの下面図である。
【図７】 窓側の検知範囲として持たないペリメータゾーン用の照度センサを天井に設置したときの検知範囲の平面図である。
【図８】 検知範囲を２個所持つ請求項１の照度センサを天井に設置したときの検知範囲の平面図である。
【図９】 請求項２の照明制御装置のブロック図である。
【図１０】 従来の照度センサのブロック図である。
【図１１】 実施の形態３における照度制御装置のブロック図その１である。
【図１２】 実施の形態３における照度制御装置のブロック図その２である。
【図１３】 実施の形態１における照度センサの断面図である。
【図１４】 実施の形態１における照度センサの下面図である。
【図１５】 室内の照度分布図である。
【図１６】 照度センサの出力状態図である。
【図１７】 実施の形態１、２における照度センサの出力状態図である。
【図１８】 実施の形態２における照度センサの断面図である。
【図１９】 実施の形態２における照度センサの下面図である。
【図２０】 実施の形態１における照度センサの断面図である。
【図２１】 実施の形態１における照度センサの下面図である。
【図２２】 実施の形態１、２における照度センサを天井に設置したときの検知範囲の平面図である。
【図２３】 実施の形態１における照度センサの断面図である。
【図２４】 実施の形態１における照度センサの下面図である。
【図２５】 実施の形態１、２における照度センサを天井に設置したときの検知範囲の平面図である。
【図２６】 従来のフォトダイオード平面図である。
【図２７】 従来のフォトダイオード正面図である。
【図２８】 実施の形態１におけるフォトダイオード平面図である。
【図２９】 実施の形態１におけるフォトダイオード正面図である。
【図３０】 実施の形態１におけるフォトダイオード平面図である。
【図３１】 実施の形態１におけるフォトダイオード正面図である。
【図３２】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３３】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３４】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３５】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３６】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３７】 均等拡散の図である。
【図３８】 実施の形態４における遮光板の構成図である。
【図３９】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図４０】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【符号の説明】
１ 照度センサ、１ａ，１ｂ，１ｃ 本体、２ コントローラ、３ 照明器具、５ 窓、６ 太陽光、９ 傾斜板、１１ 照度センサ信号線、１２ 調光信号線、１４ 受光部、１５，１５ａ，１５ｂ フォトダイオード（受光素子）、１６ 制御回路部、１７ 遮蔽板、２１ 電流電圧変換器、２２ 比較器、２３ 出力判断回路、２４ マイコン制御、５０ 遮光板。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の周囲照度を検知する照度センサ及びその照度センサを利用して照度を制御する照度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、室内照度を検知し、その検出信号から照明器具を消灯、点灯、または調光を行い、室内の照度を一定に保つように制御するのが一般的である。
【０００３】
図１はこのような一般的な照度センサを利用した照明制御システムの例を示した図である。
この図に示された照度センサ１からの信号は、照度センサ信号線１１を伝わり、コントローラ２に伝送され、このコントローラ２は照明器具３と調光信号線１２で接続されており、また、照明器具３はブレーカ４を介して電源に接続されている。
また、このように構成された照明制御システムが設置される部屋には窓５があり、昼間などは、この窓５から入射した太陽光６が室内を明るくする。
この室内を明るくする太陽光６は、同時に、机上面７ａや床８からの反射光１０として照度センサ１に入射する。
【０００４】
次に、この反射光が照度センサ１に入射すると、入射した光の強さに対応した信号が、信号線１１を介してコントローラ２に伝送される。
次に、コントローラ２は入力された信号の強弱に対応した調光信号を、調光信号線１２を介して照明器具３に伝送するので、照明器具３は入力された調光信号に対応した明るさを出力する。
【０００５】
なお、室内に入射する太陽光６の入射量が変化すると、この変化量を照度センサ１が検知し、この検知した出力結果により、コントローラが調光信号によって照明器具の明るさを調整するので、室内の照度は太陽光の入射量が変化しても、室内の照度は所定の明るさに維持される。
【０００６】
また、図２は従来からある円柱型照度センサの断面図であり、図３はその下面図である。
この図２に示される通り、照度センサは本体１ａ、意匠面１３、受光窓１４、フォトダイオード１５、基板１６、ケーブル１８、取付金具１９とから構成され、天井面に設けられた穴に、取付金具１９のバネ力を利用して、取り付けられており、このタイプの照度センサは本体１ａの受光窓１４から入射した光束を角度２θと限定した検知範囲で受光するようになっている。
【０００７】
次に、この図２、図３に示したタイプの照度センサを天井に取り付けた状態における動作を、図１及び図４を用いて説明する。なお、図４は図１の平面図である。
また、このタイプの照度センサは、図４に示したように、周りのａ領域を１つのフォトダイオード１５で検知している。
なお、このフォトダイオード１５の構成は図２６、２７で示したとおりであり、このフォトダイオード１５は光を受光すると、この受光量に対応した電流を出力する。
【０００８】
また、このようなタイプの照度センサは、窓側の１部分から強い光が入射したりした場合は、その影響を受け、照度センサはａ領域全体が明るいと判断し、その明るさに応じた信号を出力するので、この出力信号に基づいてコントローラは照明器具の明るさを制御するようになる。具体的には照明器具の明るさをしぼりすぎてしまい、部屋を暗くしすぎてしまう。
【０００９】
なお、この照度センサ１の構成を図１０に示す。
この図１０のフォトダイオード１５に光が入射すると、この入射した光に対応した電流をフォトダイオード１５が出力し、この出力された電流を電流電圧変換器２１が電圧に変換し、この変換された電圧を出力判断回路２３からコントローラに出力される。
【００１０】
また、図５は図２の円柱形照度センサに後述する遮光板２０を取り付けた照度センサの断面図であり、このような照度センサはペリメーターゾーン（窓近辺）等に用いられる。また、図６はその下面図である。
なお、この図に示されるように、この照度センサの本体１ｂは、意匠面１３、受光窓１４、フォトダイオード１５、基板１６、ケーブル１８、取付金具１９、遮光板２０を有し、この遮光板２０を有する照度センサは、図７に示したように遮光板側（窓側）を検知しないものであり、天井面に取り付けて使用される。このように構成された照度センサは本体１ｂの受光窓１４から入射する光束を、遮光板２０によって限定された角度θの検知領域のみから受光することになる。
【００１１】
次に、このような照度センサを天井に取り付けた時の受光状態を、図１及び図７を用いて説明する。なお、図７は図１の平面図である。
この図７に示される通り、遮光板を有する照度センサは、窓からの強い入射光を遮光して前述した欠点を補うため、照度センサの遮光板側が窓側に向けて取り付けられるので、集光領域として比較的強い光が入射してくる窓側の集光領域ａの照度を検知せずに、領域ｂだけの照度を検知する。
従って、コントローラは図７の領域ｂの検出照度結果のみに基づいて照明器具の明るさを制御する。
即ち、コントローラは太陽光の入射光量を考慮して照明器具の明るさを制御しないので、特にペリメータゾーンが明るくなる。
【００１２】
また、特開昭５９−０１８０３３７号公報のように、ある照明エリア内の同一の被測定面（集光領域）または、同一机上面のそれぞれ異なる被測定面の照度を、指向性を有する複数の照度センサによりそれぞれ別の方向から測定し、これらの測定結果を加算器で加算して照度センサ数で除算し、平均化して、その平均値に基づいて照明エリア全体の照度を制御するものでは、各エリアの照度を測定するために、それぞれの被測定面のほぼ中央不に各照度センサを配置すると共に、各照度センサの数だけの配線工事及び取付工事を行っていた。
【００１３】
また、各照度センサから得られる照度を算術平均化しているものの、各照度センサはその取付状態で、互いの境界検知エリアを重畳して検出し、この検出結果に基づいて室内照度を制御していた。
即ち、各照度センサから最も遠く、最も照度が異なる重畳したエリアの照度を含んで各照度センサが照度を検知し、この検出結果に基づいて室内照度を制御していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の照度センサでは、窓からの強い光が入射したりした場合は、その影響を受け、領域全体が暗いにも関わらず、明るいと判断してしまうと言う問題があった。
【００１５】
また、ペリメータゾーンを考慮した従来の照度センサでは、わざわざ受光窓に遮光板を取り付け、ペリメータゾーンの照度を考慮せずに、照明器具の明るさを制御するため、室内の明るさ分布を最適にすることができないと言う問題点があった。
【００１６】
また、各エリアの照度を測定するために、それぞれの被測定面のほぼ中央部に各照度センサを配置し、この各照度センサは互いの境界検知エリアを重畳して検出するため、各照度センサの数だけ工事費・施工時間がかさんで、コストが高くなると共に、部屋の照度を精度良く最適にすることができないと言う問題点があった。
【００１７】
本発明は、上記の問題点を改善するためになされたもので、簡単な構造で、施工性が良く、部屋内の照度分布を精度良く正確に検知する経済的で、信頼性の高い照度センサを得ることを目的とする。
【００１８】
また、部屋の明るさ分布を精度良く制御維持する、信頼の高い照明制御装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる照度センサにおいては、室内の照度を検知する照度センサであって、センサ本体と、このセンサ本体の下部に設けられ、光を受光する受光窓と、前記センサ本体内に設けられ、前記受光窓からの光を電気信号に変換する複数の受光素子と、これらの各受光素子間に設けられ、前記受光窓からの光を間仕切りする遮蔽板と、を備え、前記照度センサの検知範囲が前記室内の床面又は机上面からなるとともに、前記複数の受光素子が前記照度センサの検知範囲内の複数の領域における照度を検知するものである。
【００２０】
また、前記複数の受光素子が、一体化されて形成されたものである。
【００２１】
また、室内の照度を検知する照度センサであって、センサ本体と、このセンサ本体の下部に設けられ、光を受光する受光窓と、前記センサ本体内に設けられ、複数の傾斜面を有し、該複数の傾斜面の頂部が前記受光窓側に向いた多角錐状の傾斜手段と、この傾斜手段の傾斜面に取り付けられ、前記受光窓からの光を電気信号に変換する複数の受光素子と、を備え、前記照度センサの検知範囲が前記室内の床面又は机上面からなるとともに、前記複数の受光素子が前記照度センサの検知範囲内の複数の領域における照度を検知するものである。
【００２２】
また、前記傾斜手段の傾斜面の角度を調整する調整手段を具備したものである。
【００２３】
また、遮光板が、前記受光窓に取り付けられ、該受光窓からの光を一様な明るさに補正したものである。
【００２４】
また、遮光板が、前記受光窓に取付けられ、前記受光素子に入射する光の入射角をθとし、前記遮光板の透過率の分布が中心から外側に向かって１／ｃｏｓ４θに基づいて上昇したものである。
【００２５】
この発明に係る照度制御装置は、照明器と、この照明器が照射する室内の照度を検知する前記のいずれかに記載の照度センサと、この照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果に基づいて前記照明器の出力を制御する制御回路部と、を備えたものである。
【００２６】
また、前記制御回路部が、前記照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果及び予め設定された時間に基づいて前記照明器の出力を制御するものである。
【００２７】
また、前記照度センサが、前記照度値を無線信号変換して送信する送信手段を具備し、前記制御回路部が、前記無線信号を受信する受信手段を具備し、前記照度センサの検知結果を無線信号で前記制御回路部に送信するものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係わる照度センサの実施の形態１〜８を図９〜図４０に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
実施の形態１．
図９は本発明の実施の形態１〜６に係わる照度センサを有する照明制御装置を示すブロック図である。この図において、従来技術で説明した符号と同じものは同一なので、詳細な説明は割愛する。
【００３０】
次に、この構成の一般的な動作について説明する。
まず、照度センサ１に入射した光６＋６ａの合計値に対応した信号が、照度センサ信号線１１を伝わり、コントローラ２に伝送される。
コントローラ２は入力された信号の強弱に対応した調光信号を調光信号線１２を介して照明器具３に伝送する。
次に、この照明器具３は入力された調光信号に対応した光６ａを出力し、室内の照度を所定の照度にする。
【００３１】
次に、この発明の照度センサについて図１３、１４を用いて詳細に説明する。
なお、図１３は照度センサの断面図であり、図１４はその下面図である。
これらの図１３及び図１４に示されるように、センサ本体１ｃ内部の天井部には、後述する電流電圧変換器２１、比較器２２またはマイコン制御部２４、出力判断回路２３、などの回路を有する制御回路部であるプリント基板１６と、それに固着され、後述する受光窓１４から外部の照度（光束）を検知するフォトダイオード１５ａ、１５ｂと、を有すると共に、センサ本体下部の意匠面１３には外部からの照度（光束）を受光する受光窓１４が設けられている。
また、この受光窓１４には、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂが受光する光の入射角度（方向）を制限する、即ち集光領域を制限するための遮蔽板１７ａが設けられている。
なお、この本体１ｃは一般的に天井等に取り付けられる。
【００３２】
次に、以上のように構成された照度センサの動作について説明する。
まず、この照度センサ１の遮蔽板１７ａは、図１３に示されたα（窓側）方向からの光束αとβ（反窓側）方向からの光束βを完全に分離するので、この遮蔽板１７ａを挟んで設置されたフォトダイオード１５ａ、１５ｂは窓側のα方向からの光束αと、反窓側β方向からの光束βをそれぞれ検知する。即ち、図８に示した窓側領域ａをフォトダイオード１５ａが、反窓側領域ｂをフォトダイオード１５ｂが、検知する。
【００３３】
なお、光がフォトダイオード１５ａ，１５ｂに入射すると、この光にフォトダイオード１５ａ，１５ｂが反応して、それぞれのフォトダイオード１５ａ，１５ｂは受光した光（照度）に対応した電気信号である電流を出力する。
【００３４】
この時、これらのフォトダイオード１５ａ、１５ｂがそれぞれの照度を検知し、例えば、窓側の比較的強い光が入射して来る領域ａの平均照度を約３０００Ｌｘであると検知し、太陽光の入射の少ない領域ｂの平均照度を約７５０Ｌｘであると検知したとすると、図１７に示した照度分布図のようになる。
即ち、図１５に示すように、窓側から室内奥に向かうにつれて徐々に減少する実際の照度分布に近づくことになる。
【００３５】
また、この時、遮蔽板１７ａがないと、従来技術で説明したように、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂは互いのエリアを重畳して検出するため、この重畳した検知エリアの照度も加味して検知することになる。このため、フォトダイオード１５ａは前述の３０００Ｌｘではなく、室内奥側の暗い部分を含んだ３０００Ｌｘ以下の照度であると判断するある照度を検知し、また、フォトダイオード１５ｂは前述の７５０Ｌｘではなく、窓側の明るい部分を含んだ７５０Ｌｘ以上のある照度を検知する。
【００３６】
しかも、この重畳した検知エリアが互いのエリアを全てカバーするようになると、１つの照度センサで検出した時と同じように、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂは同じ照度信号（平均照度信号）を出力することになる。即ち、図１６に示したように、室内照度分布が均一であるという照度信号を出力する。
また、互いの検知エリアを全て互いにカバーしないようにしたとしても、互いに重畳した検知エリア範囲内においても、実際の照度は変化するため、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂは照度分布を精度良く、正確に検知できないことは従来技術で説明したとおりである。
【００３７】
従って、以上説明したように、照度センサ内に照度を検知する複数の受光素子を設け、この複数の受光素子間を仕切る遮蔽板を設け、各素子部がそれぞれの検知エリアの照度を検知するようにしたので、照度センサ取付施工時の省力化が図られると共に、室内照度の分布を簡単な構造で、精度良く正確に検出できる経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【００３８】
なお、制御回路部はセンサ本体内に設けなくても良いことは、自明である。
【００３９】
また、このとき、照度センサの出力信号形態をアナログ信号やデジタル信号やＰＷＭ信号などを有線で伝送したり、あるいは、ＦＭやＡＭなどの変調をかけて空中をとばし、無線でコントローラに伝送するように、照度センサ側に無線信号を送信する送信手段を、コントローラに受信手段を設ける。
このようにすると、更に配線本数が少なくなったり、あるいは、配線が不要になり、配線工事ミスの発生を防げるため、更に経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【００４０】
また、図２８、２９や図３０、３１に示したように、それぞれのフォトダイオード１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを一体化して形成すると共に、遮蔽板１７ｂや１７ｃを、図２０、２１や図２２、２３のように設置すると、図８や図２５に示したように、各方向からの光束α、β、γ、δを各フォトダイオード１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが分離して検知するため、更にコンパクトで、組立性の良い照度センサが得られる。
【００４１】
実施の形態２．
図１８及び図１９は本発明の実施の形態２に係わる照度センサ１の内部構成を示す図であり、図１８は断面図、図１９は下面図である。
この図１８及び図１９に示すように、照度センサ１の本体１ｃは天井等に取り付けて使用される。
また、このセンサ本体１ｃ内の天井部には、後述する電流電圧変換器２１、比較器２２またはマイコン制御部２４、出力判断回路２３、などの回路を有するプリント基板１６と、このプリント基板１６または本体１ｃ内部の天井に固着され、複数の傾斜面を有し、この複数の傾斜面の頂点が受光窓に向いた多角錐状の傾斜板９と、この傾斜板の傾斜面に固着され、後述する受光窓１４から入射する外部の照度（光束）を電気信号である電流に変換するフォトダイオード１５ａ、１５ｂとを有すると共に、センサ本体下部の意匠面１３には外部からの照度（光束）を受光する受光窓１４が設けられている。
尚、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂが取り付けられる各傾斜面の傾斜角度を調整することによって、各フォトダイオード１５ａ、１５ｂが受光する光の入射角度（方向）を制限する、即ち集光領域を制限する。
【００４２】
次に、このように構成された照度センサ１の動作について説明する。
まず、傾斜板の傾斜面角度を、照度センサ１が取り付けられた天井高さと室内壁までの距離によって決定し、この決定した傾斜面角度の傾斜板に取り付けられた各フォトダイオード１５ａ、１５ｂが受光窓１４から入射する外部の所定エリアの照度（光束）を検知するように、即ち図１８のように、傾斜板９に設置された各フォトダイオード１５ａ、１５ｂと受光窓１４との関係を決めて、照度センサ１を天井に設置することによって、α方向からの光束とβ方向からの光束を完全に分離して各フォトダイオード１５ａ、１５ｂは検知するようになる。
従って、例えば、α方向からの光束の入射を窓側、β方向からの光束の入射を室内側とすれば、窓近辺の照度と、室内側の照度を、それぞれ検知するようになる。
【００４３】
なお、このような構成にすると、少ない構成部品で、照度センサの各フォトダイオード１５ａ、１５ｂがそれぞれの検知エリアの照度を検知するようになるので、照度センサ取付施工時の省力化が図られると共に、室内照度の分布を簡単な構造で、精度良く正確に検出できる経済的で、信頼性の高い照度分布検知センサが得られる。
【００４４】
また、前記傾斜板９の各傾斜面角度を手動もしくは、電動モータで調整できる構造（例えば、図１８の各傾斜面の接合面を支点として、各傾斜面が動くような構造）にしておくと、フォトダイオード１５ａ、１５ｂが受光する光の角度（集光領域）を調整できるようになるので、集光領域を可変できる使い勝手の良い照度センサが得られる。
【００４５】
また、このような集光領域を可変できる照度センサを後述する照度制御装置に組み込むことによって、窓側のフォトダイオード１５ａ、又は室内奥側フォトダイオード１５ｂが室内の照度を検知したり、しなかったりするようにできるので、例えば、室内の使用目的に応じて室内照度を可変できる使い勝手の良い照度制御装置が得られる。
【００４６】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３における照度制御装置の構成・動作について図１１、１２のブロック図を用いて説明する。
【００４７】
この図１１、１２に示されるように、前述した実施の形態１、２の照度センサを用いて、ｎ個の集光領域の光が各フォトダイオード１５にそれぞれ入射すると、この入射した光に対応した電流を各フォトダイオード１５が出力し、この出力された電流をそれぞれの電流電圧変換器２１で電圧に変換し、この変換した電圧を、比較器２２やマイコン制御部が比較する。その比較結果に応じた出力値が出力判断回路２３からコントローラへ出力される。
なお、ｎは自然数とする。
【００４８】
また、この出力判断回路２３からの出力値は、例えば、検知した最大値、最小値、平均値のいずれかを出力するようにしても良いし、あるいは、昼間（１０時〜１５時）は最小値を出力し、夕方や朝方（１５時〜１７時、７時〜１０時）は平均値を出力し、その他の時間帯では最大値を出力させるようにしても良いし、または、昼間は最小値を出力し、その他の時間帯は平均値を出力させるようにしても良い。
即ち、出力判断回路２３が予め設定された時間帯に応じて比較器の比較結果または演算器の演算結果のいずれかの値に基づいて照明器の出力照度を制御するようにする。
【００４９】
なお、このようにすると、太陽光の明るさを利用しながら、照明器の出力照度を時間帯に応じて適切に制御して室内照度を維持するため、経済的で、信頼性の高い照度制御装置が得られる。
【００５０】
また、このとき、照度センサの出力信号形態をアナログ信号やデジタル信号やＰＷＭ信号などを有線で伝送したり、あるいは、ＦＭやＡＭなどの変調をかけて空中をとばし無線でコントローラに伝送するように、照度センサ側に無線信号を送信する送信手段を、コントローラに受信手段を設ける。
このようにすると、更に、配線本数が少なくなったり、あるいは、配線が不要になり、配線工事ミスの発生を防げるようになるため、更に経済的で、信頼性の高い照度制御装置が得られる。
【００５１】
実施の形態４．
この実施の形態４は、前述の実施の形態１、２の受光窓１４に、光の透過率を調整する遮光板５０を取り付けたものである。
なお、この遮光板５０は図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図３９、図４０に示すように、その中心からほぼ同心円状に外側に向かって、光の透過率が関数ｙ＝１／ｃｏｓ4 θに基づいて上昇するように製作され、かつ、その中心が各フォトダイオード接合部のほぼ中心近傍の法線上にくるように受光窓にセットして、取り付けられている。
【００５２】
次に、このような遮光板５０を受光窓に取り付けた時の動作を説明する。
まず、机上面からの光（水平面照度４４）は受光窓１４の遮光板５０（フィルタ関数に基づいて製作されたもの）によって、図３８に示すように補正され、ほぼ一様の照度特性として各フォトダイオードに受光される。
【００５３】
次に、各フォトダイオードは受光量に応じて電流を出力する。
即ち、照度センサは、図３８に示すように、机上面の照度を入射角度に関係なく一様の照度を検知し、この検知結果を出力する。
【００５４】
次に、フィルタ関数について説明する。
まず、このフィルタ関数を算出するに当たって、図３７に示すように、机上面を一様な均等拡散面と仮定し、この一様な机上面の照度をＥとし、その単位面積をＡとすると、この単位面積に入射する光束φＶは、
φＶ＝ＡＥ（ｌｍ）
となる。
【００５５】
また、反射率をρとすると反射光束φρは
φρ＝ρφＶ（ｌｍ）
＝ρＡＥ（ｌｍ）
となる。
この時、机上面は均等拡散光面と仮定しているので、この均等拡散面における１０００（ｌｍ）あたりの法線方向の光度ＩVNは約３１８（ｃｄ）となるため、 反射光束がφρ
（ｌｍ）における、法線方向の光度ＩＶρ（ｃｄ）は
ＩＶρ＝（３１８／１０００）φρ（ｃｄ）
＝（３１８／１０００）φＡＥ（ｃｄ）
となる。
【００５６】
従って、光電変換素子（フォトダイオード）方向の光度Ｉθ（ｃｄ）は
Ｉθ＝ＩＶρ COSθ
＝（３１８／１０００）ρＡＥ COSθ（ｃｄ）
となる。
【００５７】
また、光電変換素子位置で法線照度Ｅｎ（Ｌｘ）は
Ｅｎ＝Ｉθ／Ｌ2
＝（３１８／１０００）ρＡＥ COSθ／Ｌ2 （Ｌｘ）
となり、光電変換素子位置での水平面照度Ｅｈ（Ｌｘ）は、
Ｅｈ＝Ｅｎ COSθ
＝（３１８／１０００）ρＡＥ COS2 θ／Ｌ2
＝（３１８／１０００）ρＡＥ COS4 θ／Ｈ2 （なぜならばＨ＝
Ｌ COSθ）
となる。
ここで、（３１８／１０００）ρＡＥ／Ｈ2 ＝ａとおくと、
Ｅｈ＝ａ COS4 θ
となる。
【００５８】
従って、光電変換素子の感度を補正して出力信号を一定にする受光窓に印刷するパターンの関数はＹ＝１／ COS4 θとなる。
なお、上記θは光が光電変換素子へ入射する角度である。
【００５９】
以上説明したように、受光窓にフィルタ関数に基づいて製作された遮光板を取り付けると、入射角度に関係なく一様な照度を検知するので、更に精度良く安定した検出をする信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の照度センサ又は照度制御は上記のように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００６１】
照度センサ内に照度を検知する複数の受光素子を設け、この複数の受光素子間を仕切る遮蔽板を設け、各素子部が室内の床面又は机上面からなる照度センサの検知範囲内の複数の領域であるそれぞれの検知エリアの照度を検知するようにしたので、簡単な構造で、照度センサ取付施工時の省力化が図られると共に、室内照度の分布を精度良く正確に検出する経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６２】
また、複数の受光素子が一体で形成されたので、更にコンパクトで、組立性の良い照度センサが得られる。
【００６３】
また、センサ本体と、このセンサ本体の下部に設けられ、光を受光する受光窓と、前記センサ本体内に設けられ、複数の傾斜面を有し、該複数の傾斜面の頂部が前記受光窓側に向いた多角錐状の傾斜手段と、この傾斜手段の傾斜面に取り付けられ、前記受光窓からの光を電気信号に変換する複数の受光素子と、を備え、照度センサの検知範囲が室内の床面又は机上面からなるとともに、前記複数の受光素子が前記照度センサの検知範囲内の複数の領域における照度を検知するようにしたので、簡単な構造で、照度センサ取付施工時の省力化が図られると共に、室内照度の分布を精度良く正確に検出する経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６４】
また、調整手段が傾斜手段の傾斜面の角度を調整するので、集光領域を可変して検知できる使い勝手の良い照度センサが得られる。
【００６５】
また、遮光板が受光窓に取り付けられ、該受光窓からの光を一様な明るさに補正するので、入射角度に関係なく一様な照度を検知するため、更に精度良く安定した検出をする信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６６】
また、遮光板が受光窓に取り付けられ、前記受光素子に入射する光の入射角をθとし、前記遮光板の透過率の分布が中心から外側に向かって１／ｃｏｓ４θに基づいて上昇するので、該受光窓からの光を一様な明るさに補正して入射角度に関係なく一様な照度を検知するため、更に精度良く安定した検出をする信頼性の高い照度センサが得られる。
【００６７】
また、照明器と、この照明器が照射する室内の照度を検知する前記いずれかに記載の照度センサと、この照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果に基づいて制御回路部が前記照明器の出力を制御するので、照明器の出力を適切に制御して室内照度を維持する信頼性の高い照度制御装置が得られる。
【００６８】
また、前記制御回路部が、前記照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果及び予め設定された時間に基づいて前記照明器の出力を制御するので、太陽光の明るさを利用しながら、照明器の出力を時間帯に応じて適切に制御して室内照度を維持するため、経済的で、信頼性の高い照度制御装置が得られる。
【００６９】
また、照度センサの検知結果を無線信号で照度制御回路部に送信するので、更に配線本数が少なくなったり、あるいは、配線が不要になり、配線工事ミスの発生を防げるため、更に経済的で、信頼性の高い照度センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 照度センサを用いた照明制御装置を導入した部屋の正面図である。
【図２】 従来の照度センサの断面図である。
【図３】 従来の照度センサの下面図である。
【図４】 従来の照度センサを天井に設置したときの検知範囲を平面図としたものである。
【図５】 従来のペリメータゾーン用照度センサの断面図である。
【図６】 従来のペリメータゾーン用照度センサの下面図である。
【図７】 窓側の検知範囲として持たないペリメータゾーン用の照度センサを天井に設置したときの検知範囲の平面図である。
【図８】 検知範囲を２個所持つ請求項１の照度センサを天井に設置したときの検知範囲の平面図である。
【図９】 請求項２の照明制御装置のブロック図である。
【図１０】 従来の照度センサのブロック図である。
【図１１】 実施の形態３における照度制御装置のブロック図その１である。
【図１２】 実施の形態３における照度制御装置のブロック図その２である。
【図１３】 実施の形態１における照度センサの断面図である。
【図１４】 実施の形態１における照度センサの下面図である。
【図１５】 室内の照度分布図である。
【図１６】 照度センサの出力状態図である。
【図１７】 実施の形態１、２における照度センサの出力状態図である。
【図１８】 実施の形態２における照度センサの断面図である。
【図１９】 実施の形態２における照度センサの下面図である。
【図２０】 実施の形態１における照度センサの断面図である。
【図２１】 実施の形態１における照度センサの下面図である。
【図２２】 実施の形態１、２における照度センサを天井に設置したときの検知範囲の平面図である。
【図２３】 実施の形態１における照度センサの断面図である。
【図２４】 実施の形態１における照度センサの下面図である。
【図２５】 実施の形態１、２における照度センサを天井に設置したときの検知範囲の平面図である。
【図２６】 従来のフォトダイオード平面図である。
【図２７】 従来のフォトダイオード正面図である。
【図２８】 実施の形態１におけるフォトダイオード平面図である。
【図２９】 実施の形態１におけるフォトダイオード正面図である。
【図３０】 実施の形態１におけるフォトダイオード平面図である。
【図３１】 実施の形態１におけるフォトダイオード正面図である。
【図３２】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３３】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３４】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３５】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３６】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図３７】 均等拡散の図である。
【図３８】 実施の形態４における遮光板の構成図である。
【図３９】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【図４０】 実施の形態４における遮光板の構成を示すディスプレイ上の中間値画像である。
【符号の説明】
１ 照度センサ、１ａ，１ｂ，１ｃ 本体、２ コントローラ、３ 照明器具、５ 窓、６ 太陽光、９ 傾斜板、１１ 照度センサ信号線、１２ 調光信号線、１４ 受光部、１５，１５ａ，１５ｂ フォトダイオード（受光素子）、１６ 制御回路部、１７ 遮蔽板、２１ 電流電圧変換器、２２ 比較器、２３ 出力判断回路、２４ マイコン制御、５０ 遮光板。
Claims (9)
- 室内の照度を検知する照度センサであって、
センサ本体と、
このセンサ本体の下部に設けられ、光を受光する受光窓と、
前記センサ本体内に設けられ、前記受光窓からの光を電気信号に変換する複数の受光素子と、
これらの各受光素子間に設けられ、前記受光窓からの光を間仕切りする遮蔽板と、を備え、
前記照度センサの検知範囲が前記室内の床面又は机上面からなるとともに、前記複数の受光素子が前記照度センサの検知範囲内の複数の領域における照度を検知することを特徴とする照度センサ。 - 前記複数の受光素子が、一体化されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の照度センサ。
- 室内の照度を検知する照度センサであって、
センサ本体と、
このセンサ本体の下部に設けられ、光を受光する受光窓と、
前記センサ本体内に設けられ、複数の傾斜面を有し、該複数の傾斜面の頂部が前記受光窓側に向いた多角錐状の傾斜手段と、
この傾斜手段の傾斜面に取り付けられ、前記受光窓からの光を電気信号に変換する複数の受光素子と、を備え、
前記照度センサの検知範囲が前記室内の床面又は机上面からなるとともに、前記複数の受光素子が前記照度センサの検知範囲内の複数の領域における照度を検知することを特徴とする照度センサ。 - 前記傾斜手段の傾斜面の角度を調整する調整手段を具備したことを特徴とする請求項３に記載の照度センサ。
- 遮光板が、前記受光窓に取り付けられ、該受光窓からの光を一様な明るさに補正したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照度センサ。
- 遮光板が、前記受光窓に取り付けられ、前記受光素子に入射する光の入射角をθとし、前記遮光板の透過率の分布が中心から外側に向かって１／ｃｏｓ４θに基づいて上昇することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照度センサ。
- 照明器と、
この照明器が照射する室内の照度を検知する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の照度センサと、
この照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果に基づいて前記照明器の出力を制御する制御回路部と、
を備えた照度制御装置。 - 前記制御回路部が、前記照度センサが検知する前記室内の床面又は机上面からなる検知範囲内の複数の領域における照度に基づいて比較又は演算し、該比較又は演算結果及び予め設定された時間に基づいて前記照明器の出力を制御することを特徴とする請求項７に記載の照度制御装置。
- 前記照度センサが、前記照度値を無線信号変換して送信する送信手段を具備し、前記制御回路部が、前記無線信号を受信する受信手段を具備し、前記照度センサの検知結果を無線信号で前記制御回路部に送信することを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の照度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30042896A JP3692665B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 照度センサおよびその照度センサを利用した照度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30042896A JP3692665B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 照度センサおよびその照度センサを利用した照度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142047A JPH10142047A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3692665B2 true JP3692665B2 (ja) | 2005-09-07 |
Family
ID=17884692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30042896A Expired - Fee Related JP3692665B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 照度センサおよびその照度センサを利用した照度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3692665B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002005738A (ja) * | 2000-06-23 | 2002-01-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 照度センサ |
| JP4776181B2 (ja) * | 2004-06-02 | 2011-09-21 | 三菱電機株式会社 | 照明制御装置、照明装置、照明制御システム及び照明システム |
| TW200719766A (en) * | 2005-09-07 | 2007-05-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | Lighting commissioning device and method |
| JP4283314B2 (ja) | 2007-01-31 | 2009-06-24 | シャープ株式会社 | 照度センサ及び調光制御装置 |
| CN102177442B (zh) | 2008-10-10 | 2014-10-22 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 光方向性传感器 |
| EP2457419B1 (en) * | 2009-07-21 | 2012-11-28 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Dimming of lighting system |
| KR101104325B1 (ko) | 2009-09-29 | 2012-01-16 | 이윤희 | 조도비 측정장치 |
| JP6301054B2 (ja) * | 2012-11-08 | 2018-03-28 | 協立電機株式会社 | 照明制御設備 |
| CN109632088B (zh) * | 2019-01-17 | 2024-02-02 | 南京易纹兴智能科技有限公司 | 一种多光源照度检测和矫正的自动控制系统 |
-
1996
- 1996-11-12 JP JP30042896A patent/JP3692665B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10142047A (ja) | 1998-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7683301B2 (en) | Method for preventing incorrect lighting adjustment in a daylight harvesting system | |
| US5416318A (en) | Combined headlamp and climate control sensor having a light diffuser and a light modulator | |
| EP2594846A1 (en) | Lighting device | |
| JP3692665B2 (ja) | 照度センサおよびその照度センサを利用した照度制御装置 | |
| CA1253198A (en) | Compensated light sensor system | |
| JPH07168144A (ja) | 眩惑防止装置およびその制御方法 | |
| KR101094730B1 (ko) | 3차원 반사거울형 채광장치의 태양광 자동추적 시스템 | |
| KR100587479B1 (ko) | 차량용 광센서 | |
| US8884530B2 (en) | Intelligent illuminating device | |
| KR100381677B1 (ko) | 수광장치 | |
| JP3783451B2 (ja) | 光センサ | |
| KR100238690B1 (ko) | 조명제어장치 | |
| WO2010098611A2 (ko) | 태양광 채광 시스템 및 그의 구동 방법 | |
| KR100457972B1 (ko) | 차량용 광센서 | |
| JP4093625B2 (ja) | 調光装置 | |
| CN210405738U (zh) | 一种具备切换照明方式功能的照明装置 | |
| JP4053862B2 (ja) | 照明システム | |
| JPH1183622A (ja) | 日照センサ | |
| JP5638863B2 (ja) | 照明装置 | |
| KR101725843B1 (ko) | 태양각 측정장치 | |
| JPH09145469A (ja) | 照度計受光装置 | |
| KR20100097853A (ko) | 3차원 반사거울형 채광장치의 구동방법 | |
| JPH11118599A (ja) | 照度センサ、照明器具、照明システム | |
| EP0898157A1 (en) | Light sensor assembly | |
| JPH07122369A (ja) | 照明器具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040715 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041006 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041012 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050308 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050428 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050531 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050613 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090701 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100701 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100701 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110701 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110701 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120701 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |