JP4045500B2 - 照明制御装置およびそれを備えた照明器具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然光も利用して室内を所定の照度になるように照明器具を調光制御する照明制御装置およびそれを備えた照明器具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の人工照明制御装置は、天候の判定をするための全昼光照度検出手段と天空光照度検出手段を屋外に設けて、演算手段で直射光の有無を判定し、室内昼光照度検出手段で室内の昼光照度を検出したうえ、直射光の有無を参考にし、直射光が有るときは無いときより設定照度を低くし、逆に直射光が無いときは設定照度を高くしておき、直射光があるときで室内昼光照度が設定照度を越えていれば消灯もしくは調光の信号を出し、また直射光が無いときで室内昼光照度が設定照度を越えていれば消灯もしくは調光の信号を自動的に出し、照明を制御する制御装置を備えることにより、室内照度を自動的に調節している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特公平2−4117号公報(第1−2頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の人工照明制御装置(照明制御装置)は、直射光の有無によって室内照度を自動的に調節している。しかしながら、人の目で感じる光は、550nmの波長をピークに400nm〜700nmの範囲の波長を有する可視光線であり、室内昼光照度検出手段で検出される昼光、つまり自然光は、可視光線の他に人の目では感じない可視光線より波長の短い紫外線および可視光線より波長の長い赤外線を含んでいるため、夜間は直射光が無いために室内照度の自動調節にあまり問題がないものの、昼間は調節する必要がない可視光線を含めて調光してしまうので、照明器具の設置場所によっては明るすぎたり暗すぎたりしてしまうことがあった。また、室内照度の自動調節は、室内昼光照度検出手段により検出されるエリアの一部にスポット的に高い照度の光が入っていた場合でも、その高い照度の光も含めて調節してしまうため、照明器具の人工光をかなりしぼって暗くしてしまうなど、最適な調節がなされないなどの問題もあった。さらに、従来の人工照明制御装置は、屋外にも照度検出手段を設けているため、この照度検出手段に例えば防水対策を施さなければならず、構造が複雑でコスト高になってしまうという問題もあった。
【0005】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、昼間および夜間等に関係なく、室内を同じ照度に調光して快適な照明空間を実現することのできる照明制御装置およびそれを備えた照明器具を提供することを目的としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る照明制御装置は、分光感度特性の異なる少なくとも2つの受光素子を有し、該各受光素子により照明空間の照度を測定する照度センサと、各受光素子のそれぞれの出力を演算して可視光線領域の成分を抽出し、該抽出結果に基づいて照明空間を予め設定した所定照度になるように照明器具の照射を制御するコントローラと、を備える照明制御装置において、コントローラは、各受光素子のうちいずれか一方の受光素子の出力に基づいて照明空間が昼間であるか夜間であるかを判定するとともに、この判定結果が昼間であった場合には、一方の受光素子からの出力に応じて他方の受光素子の出力を減算するように演算し、この演算結果に基づいて照明空間を予め設定した所定照度になるように照明器具の照射を制御するようにしたものである。
また、本発明に係る照明制御装置は、受光素子を有し、該各受光素子により照明空間の照度を測定する照度センサと、受光素子の出力を入力して、この入力された信号に基づいて、照明器具の明るさを制御するコントローラと、受光素子の受光部側に設けられ、該受光素子の有する分光感度特性を変更させる変更手段と、を備える照明制御装置において、コントローラは、該変更手段の有りまたは無しのときの受光素子の出力のうちいずれか一方の受光素子の出力に基づいて照明空間が昼間であるか夜間であるかを判定するとともに、この判定結果が昼間であった場合には、一方の受光素子の出力に応じて他方の受光素子の出力を減算するように演算し、この演算結果に基づいて照明空間を予め設定した所定照度になるように照明器具の照射を制御するようにしたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の構成を示すブロック図、図2は本発明の実施の形態1の説明図である。図において、室内の天井等に設置された照明制御装置1は、コントローラ2と照度センサ3とを備えており、コントローラ2は、室内の照明空間5の照度を測定する照度センサ3からの測定値(センサ信号)に基づいて、照明空間5(机上面5aでもよい)の照度が予め設定された所定の照度(例えば700ルクス)になるように、室内の天井等に設置された例えば蛍光ランプ等を有する照明器具4から照射される人工光4aを調光するための調光信号を照明器具4に送り、調光制御を行う。
【0008】
照度センサ3は、分光感度特性がそれぞれ異なる受光素子であるフォトダイオード9,10を備えており、フォトダイオード9,10は、照明器具4の人工光4aおよび太陽6の窓7を介して室内に入射した自然光(昼光ともいう)6aの床面や机上面5a等で反射した反射光8を、それぞれの分光感度特性に対応して受光し、それぞれの受光した光(測定値)を電気信号に変換してセンサ信号としてコントローラ2に出力する。
フォトダイオード9,10は、図3に示すように、分光感度特性a,bをそれぞれ有しており、分光感度特性aのフォトダイオード9は、波長320〜1000nmの光、つまり可視光線〜赤外線の領域が受光可能で、人工光4aおよび自然光6aの両者を含む反射光8を受光し、分光感度特性bのフォトダイオード10は、波長800〜1100nmの光、つまり赤外線の領域が受光可能で、自然光6aの反射光8を受光する。
【0009】
コントローラ2は、演算部12を有する制御装置11と、予め設定された所定の照度レベル(例えば700ルクスに対応するレベル)が格納されている記憶手段13と、制御装置11からの制御信号を調光信号に変換して照明器具4に出力する調光信号出力部14とを備えている。
演算部12は、照度センサ3のフォトダイオード9,10の各センサ信号(出力)に基づいて演算して可視光線領域の成分を抽出し、抽出結果に基づいて調光信号出力部14に出力する制御信号を演算する。また、フォトダイオード9,10の各センサ信号(出力)に基づいて、照明空間5が昼間であるか夜間であるかを判定し、判定結果に基づいて調光信号出力部14に出力する制御信号の演算方法を変更し、その演算方法に基づいて制御信号を演算する。
【0010】
このように構成された照明制御装置1を用いて室内を所定の照度に調光する場合、まず、照明制御装置1の照度センサ3のフォトダイオード9,10が室内の床面や机上面5a等で反射した反射光8を、それぞれの分光感度特性a,bに対応して受光し、それぞれセンサ信号として照明制御装置1のコントローラ2に出力する。ついで、コントローラ2の制御装置11の演算部12は、照度センサ3からの各フォトダイオード9,10のセンサ信号(出力)に基づいて、フォトダイオード10のセンサ信号(出力)が、フォトダイオード9のセンサ信号(出力)に対してどのくらいの割合であるかを演算し、さらにフォトダイオード9のセンサ信号(出力)から演算した割合分を減算して、反射光8から可視光線領域の成分を抽出する。
【0011】
ついで、演算部12は、抽出した可視光線領域の成分に対応する照度レベルと記憶手段13に格納されている所定の照度レベルとを比較し、抽出した可視光線領域の成分の照度レベルが所定照度レベルより大きいときは、照明器具4が明るくなりすぎているため照明器具4に対する制御信号レベルを下げ、抽出した可視光線領域の成分の照度レベルが所定照度レベルより小さいときは、照明器具4が暗くなりすぎているため照明器具4に対する制御信号レベルを上げる。ついで、レベルを上げ下げした制御信号を、制御装置11から調光信号出力部14に出力し、調光信号出力部14は調光信号に変換して照明器具4に出力する。そして、照明器具4は調光信号に基づいて人工光4aを照射する。
【0012】
また、照度センサ3のフォトダイオード9,10が室内の反射光8をそれぞれの分光感度特性a,bに対応して受光すると、演算部12は、照明空間5が昼間であるか夜間であるかを判定している。例えばフォトダイオード10のセンサ信号(出力)が「0」である場合、反射光8には自然光6aが含まれていないことがわかり、夜間は自然光6aが室内に入射されることはないため、夜間と判定する。また、フォトダイオード10のセンサ信号(出力)が「0」を超えた場合は、反射光8に自然光6aが含まれていることがわかり、昼間は自然光6aが室内に入射されるため、昼間と判定する。
【0013】
判定結果が夜間であった場合、反射光8はほぼ照明器具4の人工光4aであるので、演算部12は、記憶手段13に格納されている所定の照度レベルとフォトダイオード9のセンサ信号(出力)に対応する照度レベルとを比較し、フォトダイオード9の照度レベルが所定照度レベルより大きいときは、照明器具4が明るくなりすぎているため照明器具4に対する制御信号レベルを下げ、フォトダイオード9の照度レベルが所定照度レベルより小さいときは、照明器具4が暗くなりすぎているため照明器具4に対する制御信号レベルを上げる。ついで、レベルを上げ下げした制御信号を、制御装置11から調光信号出力部14に出力し、調光信号出力部14は調光信号に変換して照明器具4に出力する。そして、照明器具4は調光信号に基づいて人工光4aを照射する。
【0014】
また、判定結果が昼間であった場合は、反射光8は照明器具4の人工光4aと太陽6の自然光6aの両者であるので、演算部12は、フォトダイオード9,10のセンサ信号(出力)に基づいて、上述したように反射光8から可視光線領域の成分を抽出し、抽出した可視光線領域の成分に対応する照度レベルと記憶手段13に格納されている所定照度レベルとを比較し、夜間の場合と同様に照明器具4に対する制御信号レベルを制御して、制御装置11から調光信号出力部14に制御信号を出力し、調光信号出力部14により調光信号に変換して、照明器具4に出力する。そして、照明器具4は調光信号に基づいて人工光4aを照射する。
【0015】
このように、照度センサ3に分光感度特性の異なる2つのフォトダイオード9,10を設けたので、室内からの反射光8から可視光線領域の成分を確実に抽出することができる。これにより、室内の照明空間5を所定照度レベルに調光することができる。また、分光感度特性の異なる2つのフォトダイオード9,10により、反射光8は人工光4aおよび自然光6aからなる昼間であるか、人工光4aのみからなる夜間であるかを判別することができる。これにより、昼間または夜間に対応した照明器具4の調光を行うことができる。
よって、昼間および夜間、時間帯の違いによる赤外線および紫外線量の変化、あるいは、季節の違いにおいて、室内を同じ照度に調光して快適な照明空間を実現することができる。
【0016】
なお、上述の実施の形態1では、照度センサ3に分光感度特性の異なる2つのフォトダイオード9,10を設けた場合を示したが、例えば紫外線領域が受光可能な分光感度特性を有するフォトダイオードをさらに設けるなど、分光感度特性の異なる複数のフォトダイオードを設けて、より正確に可視光線領域の成分を抽出できるようにしてもよい。また、1つのフォトダイオードで2つ以上の複数の分光感度特性を有するようにしてもよい。これらの場合も同様の効果を奏する。
【0017】
実施の形態2.
図4は本発明の実施の形態2の天井に設置した場合に下方から見た要部の一部省略した平面図および断面図である。この実施の形態2は、実施の形態1に係る照明制御装置1において、その内部に設けられた照度センサ3のフォトダイオード10を省略し、照度センサ3と対向する照明制御装置1の窓部1aと照度センサ3との間で、かつ照度センサ3の受光部側(下方から見た場合は下部)を覆うように光学フィルタ15を設け、光学フィルタ15がフォトダイオード9を覆う場合と覆わない場合とでフォトダイオード9の分光感度特性が異なるように構成したものである。なお、この実施の形態2では、フォトダイオード9が光学フィルタ15で覆われていない場合、フォトダイオード9は分光感度特性aを有し、光学フィルタ15で覆われている場合は、分光感度特性aの可視光線領域をカットするので、図3に示すように、フォトダイオード9は分光感度特性cを有する。
【0018】
そして、光学フィルタ15は、その対向する辺をガイドする一対のガイドレール16,16によって摺動自在に配設されており、コントローラ2に設けられた駆動制御部17により、ガイドレール16,16の一方に設けられた静電モータ18に信号が出力され、光学フィルタ15が静電駆動されて摺動するように構成されている。
【0019】
このように構成された照明制御装置1を用いて室内を所定の照度に調光する場合、初期状態として光学フィルタ15が照度センサ3の上部に位置していない状態(図4(a)の一点鎖線で示す位置)であるので、光学フィルタ15が無い状態の照度センサ3のフォトダイオード9により室内の反射光8をその分光感度特性aに対応して受光し、センサ信号としてコントローラ2に出力する。ついで、コントローラ2の制御装置11は、駆動制御部17および静電モータ18を介して光学フィルタ15を静電駆動し、照度センサ3の上部に摺動させて位置させる。そして、光学フィルタ15が有る状態のフォトダイオード9により光学フィルタ15を介して室内の反射光8を分光感度特性cに対応して受光し、センサ信号としてコントローラ2に出力する。
【0020】
次に、コントローラ2の演算部12は、照度センサ3からの光学フィルタ15が無い場合のフォトダイオード9のセンサ信号(出力)と光学フィルタ15が有る場合のフォトダイオード9のセンサ信号(出力)とに基づいて、実施の形態1で説明した場合と同様に、反射光8から可視光線領域の成分を抽出する。抽出した可視光線領域の成分に対応する照度レベルと記憶手段13に格納されている所定の照度レベルとに基づいて、制御信号を制御装置11から調光信号出力部14に出力し、調光信号出力部14は調光信号に変換して照明器具4に出力する。そして、照明器具4は調光信号に基づいて人工光4aを照射する。なお、照明空間5が現在昼間であるか夜間であるかを判定し、昼間または夜間に対応した調光信号を照明器具4に出力し、照明器具4の人工光4aを調光して昼間および夜間の室内を同じ照度にするようにしてもよい。
【0021】
このように、フォトダイオード9を備えた照度センサ3の受光部側にフォトダイオード9の分光感度特性aを分光感度特性cに変更する光学フィルタ15を設け、光学フィルタ15の有無により反射光8の可視光線領域の成分を確実に抽出するようにしたので、昼間および夜間、時間帯の違いによる赤外線および紫外線量の変化、あるいは、季節の違いにおいて、室内を同じ照度に調光して快適な照明空間を実現することができる。また、光学フィルタ15の摺動は静電駆動によって行うので、低消費電力であるとともに、劣化されにくいため信頼性も高めることができる。
【0022】
なお、上述の実施の形態2では、分光感度特性aのフォトダイオード9に対して光学フィルタ15を設ける場合を示したが、図3に示すように、分光感度特性dのフォトダイオードに対して分光感度特性a(またはb)の光学フィルタ15を設けるようにしてもよく、照度センサ3に可視光線領域から近赤外線領域が受光可能な通常のフォトダイオードを設け、このフォトダイオードに対して光学フィルタ15を設けるようにしてもよい。これらの場合も同様の効果を奏する。
また、光学フィルタ15を摺動させることにより、照度センサ3上に光学フィルタ15が有りまたは無しとなる場合を示したが、光学フィルタ15を回転させて照度センサ3上に光学フィルタ15が有りまたは無しとなるようにしてもよい。この場合も同様の効果を奏する。
【0023】
実施の形態3.
図5は本発明の実施の形態3の天井に設置した場合に下方から見た要部の一部省略した平面図および断面図である。この実施の形態3は、実施の形態2に係る照明制御装置1において、光学フィルタ15に代えて照度センサ3に設けたフォトダイオード9の分光感度特性を変える液晶パネル19を、照度センサ3と窓部1aとの間で、かつ照度センサ3の受光部側(下方から見た場合は下部)を覆うように設けたものである。
そして、実施の形態2に係る一対のガイドレール16,16、駆動制御部17および静電モータ18は省略され、液晶パネル19は、コントローラ2に設けられた液晶制御部20により電気的にオン/オフされて光の波長の違いによる透過率が変更され、透過率の変更によりフォトダイオード9の分光感度特性がaまたはcに変化するように構成されている。
【0024】
このように構成された照明制御装置1を用いて室内を所定の照度に調光する場合、初期状態として液晶パネル19は電気的にオフ状態(図5(a)の一点鎖線に示す状態)であるので、分光感度特性が変更されない照度センサ3のフォトダイオード9により室内の反射光8をその分光感度特性aに対応して受光し、センサ信号としてコントローラ2に出力する。ついで、コントローラ2の制御装置11は、液晶制御部20を介して液晶パネル19を電気的にオン状態にし、分光感度特性がaからcに変更されたフォトダイオード9により室内の反射光8をその分光感度特性cに対応して受光し、センサ信号としてコントローラ2に出力する。
【0025】
次に、コントローラ2の演算部12は、照度センサ3からの液晶パネル19により分光感度特性が変更されていない、つまり分光感度特性がaの場合のフォトダイオード9のセンサ信号(出力)と、液晶パネル19により分光感度特性が変更された、つまり分光感度特性がcの場合のフォトダイオード9のセンサ信号(出力)とに基づいて、実施の形態1で説明した場合と同様に、反射光8から可視光線領域の成分を抽出する。抽出した可視光線領域の成分に対応する照度レベルと記憶手段13に格納されている所定の照度レベルとに基づいて、制御信号を制御装置11から調光信号出力部14に出力し、調光信号出力部14は調光信号に変換して照明器具4に出力する。そして、照明器具4は調光信号に基づいて人工光4aを照射する。なお、照明空間5が昼間であるか夜間であるかを判定し、昼間または夜間に対応した調光信号を照明器具4に出力し、照明器具4の人工光4aを調光して昼間および夜間の室内を同じ照度にするようにしてもよい。
【0026】
このように、フォトダイオード9を備えた照度センサ3の受光部側にフォトダイオード9の分光感度特性をaまたはcに変化させる液晶パネル19を設け、液晶パネル19により変更した分光感度特性のフォトダイオード9により反射光8を受光して反射光8の可視光線領域の成分を確実に抽出するようにしたので、昼間および夜間、時間帯の違いによる赤外線および紫外線量の変化、あるいは、季節の違いにおいて、室内を同じ照度に調光して快適な照明空間を実現することができる。また、液晶パネル19を電気的にオン/オフさせて透過率を変化させるだけで、フォトダイオード9の分光感度特性をaまたはcに容易に変更することができるので、簡単な構造で快適な照明空間を実現することができる。
【0027】
なお、上述の実施の形態3では、照度センサ3に分光感度特性aのフォトダイオード9を設けた場合を示したが、図3に示すように、分光感度特性dのフォトダイオードを設けて液晶パネル19により分光感度特性をaまたはbに変更させるようにしてもよく、照度センサ3に可視光線領域から近赤外線領域が受光可能な通常のフォトダイオードを設け、このフォトダイオードに対して液晶パネル19により分光感度特性を変更させるようにしてもよい。これらの場合も同様の効果を奏する。
【0028】
また、上述の実施の形態1乃至3では、照明制御装置1にコントローラ2と照度センサ3と備え、照明器具4とは別体に構成した場合を説明したが、照明制御装置1を照明器具4と一体的に形成してもよい。この場合も同様の効果を奏する。
【0029】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、分光感度特性の異なる少なくとも2つの受光素子を有し、該各受光素子により照明空間の照度を測定する照度センサと、各受光素子のそれぞれの出力を演算して可視光線領域の成分を抽出し、該抽出結果に基づいて照明空間を予め設定した所定照度になるように照明器具の照射を制御するコントローラと、を備える照明制御装置において、コントローラは、各受光素子のうちいずれか一方の受光素子の出力に基づいて照明空間が昼間であるか夜間であるかを判定するとともに、この判定結果が昼間であった場合には、一方の受光素子からの出力に応じて他方の受光素子の出力を減算するように演算し、この演算結果に基づいて照明空間を予め設定した所定照度になるように照明器具の照射を制御するようにしたので、照明空間からの反射光から可視光線領域の成分を確実に抽出することができ、これにより、昼間および夜間、時間帯の違いによる赤外線および紫外線量の変化、あるいは、季節の違いにおいて、室内を同じ照度に調光して快適な照明空間を実現することができる。
また、本発明は以上説明したように、受光素子を有し、該各受光素子により照明空間の照度を測定する照度センサと、受光素子の出力を入力して、この入力された信号に基づいて、照明器具の明るさを制御するコントローラと、受光素子の受光部側に設けられ、該受光素子の有する分光感度特性を変更させる変更手段と、を備える照明制御装置において、コントローラは、該変更手段の有りまたは無しのときの受光素子の出力のうちいずれか一方の受光素子の出力に基づいて照明空間が昼間であるか夜間であるかを判定するとともに、この判定結果が昼間であった場合には、一方の受光素子の出力に応じて他方の受光素子の出力を減算するように演算し、この演算結果に基づいて照明空間を予め設定した所定照度になるように照明器具の照射を制御するようにしたので、照明空間からの反射光から可視光線領域の成分を確実に抽出することができ、これにより、昼間および夜間、時間帯の違いによる赤外線および紫外線量の変化、あるいは、季節の違いにおいて、室内を同じ照度に調光して快適な照明空間を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の実施の形態1の説明図である。
【図3】 本発明の実施の形態1に係るフォトダイオードの分光感度特性を示す線図である。
【図4】 本発明の実施の形態2の天井に設置した場合に下方から見た要部の一部省略した平面図および断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態3の天井に設置した場合に下方から見た要部の一部省略した平面図および断面図である。
【符号の説明】
1 照明制御装置、2 コントローラ、3 照度センサ、4 照明器具、5 照明空間、9,10 フォトダイオード、11 制御装置、12 演算部、15光学フィルタ、19 液晶パネル、a,b,c,d 分光感度特性。
Claims (6)
- 分光感度特性の異なる少なくとも2つの受光素子を有し、該各受光素子により照明空間の照度を測定する照度センサと、
前記各受光素子のそれぞれの出力を演算して可視光線領域の成分を抽出し、該抽出結果に基づいて前記照明空間を予め設定した所定照度になるように照明器具の照射を制御するコントローラと、を備える照明制御装置において、
前記コントローラは、
前記各受光素子のうちいずれか一方の受光素子の出力に基づいて照明空間が昼間であるか夜間であるかを判定するとともに、この判定結果が昼間であった場合には、前記一方の受光素子からの出力に応じて他方の受光素子の出力を減算するように演算し、この演算結果に基づいて前記照明空間を予め設定した所定照度になるように前記照明器具の照射を制御することを特徴とする照明制御装置。 - 受光素子を有し、該各受光素子により照明空間の照度を測定する照度センサと、
前記受光素子の出力を入力して、この入力された信号に基づいて、照明器具の明るさを制御するコントローラと、
前記受光素子の受光部側に設けられ、該受光素子の有する分光感度特性を変更させる変更手段と、を備える照明制御装置において、
前記コントローラは、
該変更手段の有りまたは無しのときの前記受光素子の出力のうちいずれか一方の受光素子の出力に基づいて照明空間が昼間であるか夜間であるかを判定するとともに、この判定結果が昼間であった場合には、前記一方の受光素子の出力に応じて他方の受光素子の出力を減算するように演算し、この演算結果に基づいて前記照明空間を予め設定した所定照度になるように前記照明器具の照射を制御することを特徴とする照明制御装置。 - 前記コントローラは、判定結果が夜間であった場合には前記他方の受光素子の出力を演算結果とすることを特徴とする請求項1または2に記載の照明制御装置。
- 前記変更手段は、光学フィルタによって構成し、該光学フィルタの有無により前記受光素子の分光感度特性を変更するようにしたことを特徴とする請求項2または3に記載の照明制御装置。
- 前記変更手段は、電気的に透過率が変化する液晶パネルによって構成し、該液晶パネルの透過率に基づいて前記受光素子の分光感度特性を変更するようにしたことを特徴とする請求項2または3に記載の照明制御装置。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の照明制御装置を備えたことを特徴とする照明器具。
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