JP4340164B2

JP4340164B2 - 照明制御システム

Info

Publication number: JP4340164B2
Application number: JP2004002937A
Authority: JP
Inventors: 正之森田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: JP2004179168A

Description

本発明は照明制御システムに関する。

従来、照度センサーを使用して、照明の照度を一定に制御することにより、十分な作業面照度の確保及び省エネルギーを実現するシステムが提案されている。例えば、実公昭５４−１５２では、照明器具に照度センサーを設け、このセンサーが受光するレベル（照度検出値）が常に一定になるように、照明器具の照度を制御するシステム例が述べられている。しかし、各照明器具に照度センサーを設けた場合、制御対象のエリアの明るさをどの程度にするかを決める照度基準値の設定をこれら照明器具毎に個別に行わなければならず、しかも、これら照明器具は天井付けであるため、照度基準値の設定作業が大変であるという不具合があった。

そこで、複数のエリア対応で設けられた複数の照度センサーの受光レベルと設定されている照度基準値とを比較して得られる照度制御信号を、各エリア対応で設置されている照明器具に送出するコントローラを備えたシステムを用いれば、照度設定はコントローラに対してのみ行えば良く、照度設定作業を容易にすることができる。しかし、制御対象のエリアの数が多いと、複数の照度センサーの検出信号を伝送する信号線をコントローラまで配線しなくてはならず、配線が複雑になって、システム構築時の作業が繁雑になるという不具合があった。

そこで、上記不具合を回避するために、図９に示すようなシステムが開発されている。このシステムでは、１台の照度センサー６が直接又は信号線を介して中央制御装置１に接続され、中央制御装置１はこの照明センサー６の受光レベルが一定になるように伝送線２を通して時分割多重伝送により各エリアに設けられている調光端末器３ａ、３ｂ、…３ｎを制御して、ランプ５の照度を一定に制御している。このため、１台の照度センサー６の検出信号を伝送する信号線を中央制御装置１へ配線すればよく、照度センサー６の検出信号を伝送する信号線の配線が繁雑になるという不具合を回避することができる。

しかし、このようなシステムでは、各調光端末器３ａ、３ｂ、…３ｎにより調光器具４ａ、４ｂ、…４ｎを介してランプ５の照度を制御すると、この時の照度が照度センサー６により検出されて、中央制御装置１にフィードバックされるフィードバック系が、調光端末器の数と同じ数形成される。このため、調光端末器の数が多くなればなるほど、中央制御装置１が伝送線２を通して１個の調光端末器に伝送する照度制御信号の伝送間隔が長くなって、中央制御装置の処理負担も多くなりシステムの応答性が悪化するという不具合があった。

即ち、例えば、調光端末器３ａに接続されている調光器具４ａのランプ５の照度が低下して、このランプ５の照度の低下を照明センサー６が検出したとしても、これを是正する照度制御信号が中央制御装置１からなかなか送られてこないため、ランプの照度を元の明るさに戻すまでに時間がかかってしまうという不具合が生じる。
特開平６−１３９８０５号公報（第２頁、図１）

上記のようにエリア毎に設置されている複数の照明器具の照度を一括して制御するコントローラを設けて、このコントローラに照度基準値を設定することにより、照度基準値の設定作業を容易にしているシステムがあるが、複数の照度センサーの検出信号をコントローラに伝送する配線が複雑になって、システム構築時の作業が繁雑になるという課題があった。

そこで、この課題を回避するために、中央制御装置１が１台の照度センサー６により検出した受光レベルに基づいて、各エリアに設置された複数の調光端末器３ａ、３ｂ、…３ｎを時分割多重伝送により制御して、各エリアのランプ５の照度を制御するシステムでは、調光端末器の数が多くなると、システムの応答性が悪化するという課題があった。

本発明は、複数エリアの照度を応答性良く制御でき、かつ照度の設定が容易な照明制御システムを提供することを目的としている。

請求項１の発明は、制御信号を伝送する伝送線と；照度制御対象のエリア毎であって天井に設置されて照度を測定する照度センサーと；前記伝送線、照度センサーおよびランプを備えた調光器具に接続され、前記照度センサー及びランプと共に１つのフィードバックループを形成し、照度と前記照度センサーのセンサレベルとの対応関係を求めるとともに前記照度センサーにより検出された照度検出値が予め設定されている照度基準値に一致するように前記ランプを調光する調光制御信号を発生し信号線に送出し、エリア毎に配設された少なくとも１個の調光端末器と；エリアの照度基準値が新たに設定され又は設定変更があると、照度基準値を伝送線を通して前記エリアに対応する調光端末器に送信することにより調光端末器に設定する制御を行う中央制御装置と；中央制御装置に前記ランプにより照明されるエリアの照度を決める照度基準値を設定する設定手段と；を具備することを特徴とする。

本発明では、中央制御装置は必要に応じて設定手段により設定された照度基準値を伝送線を通して調光端末器に送信する。調光端末器は送信されてきた自己宛の照度基準値を内部に設定する。調光端末器は、まず照度と照度センサーのセンサレベルとの対応関係を求めるとともに、照度センサーにより検出された照度検出値が予め設定されている照度基準値に一致するようにＰＷＭの調光制御信号を作成し、信号線を通して調光器具に送る。調光器具では、入力された調光制御信号によりランプの調光を行い、照度基準値で決まる目標照度にランプが設置してあるエリアの照度を制御する。

従って、調光端末器において、照度と照度センサーのセンサレベルとの対応関係を求めることができる。また、調光端末器が増えても、エリアの照度は各調光端末器を含むそれぞれのフィードバック系にて行うため、各エリアの照度制御の応答性に影響を与えない。また、調光端末器が増えると、中央制御装置が照度基準値を伝送線を通して各調光端末器に送信して、これら調光端末器に設定する処理は増えるが、これは必要に応じて行われるもので、上記した各エリアの照度制御の応答性に影響を与えない。

従って、エリアの照度は各調光端末器を含むフィードバック系の応答度を適切に決めておけば、調光端末器の増減に拘らず、照度制御に対する良好な応答性を保持することができる。また、各調光端末器への照度基準値の設定は中央制御装置により自動的に行われるため、照度基準値の設定作業は極めて容易になる。

請求項１の発明によれば、調光端末器において、照度と照度センサーのセンサレベルとの対応関係を求め、照度センサーにより検出された照度検出値が予め設定されている照度基準値に一致するようにランプを調光する調光制御信号を発生するため、複数エリアの照度を応答性良く制御でき、かつ照度の設定を容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の照明制御システムの第１の実施の形態を示したブロック図である。１は伝送線２による時分割多重伝送により調光端末器３ａ、３ｂに照度基準値を設定するなどの制御を行う中央制御装置、２は中央制御装置１と調光端末器３ａ、３ｂを接続し、制御信号やデータを時分割多重伝送により伝送する伝送線、４ａ１、４ａ２、４ｂ１、４ｂ２は調光端末器３ａ、３ｂにより調光制御される調光器具、５は調光器具４ａ１、４ａ２、４ｂ１、４ｂ２に装着されているランプ、６ａは受光レベルを照度検出値として調光端末器３ａに出力する照度センサー、６ｂは受光レベルを照度検出値として調光端末器３ｂに出力する照度センサー、７ａは調光端末器３ａと調光器具４ａ１、４ａ２とを接続して、ＰＷＭ信号を伝送する例えば４線式の信号線、７ｂは調光端末器３ｂと調光器具４ｂ１、４ｂ２とを接続して、ＰＷＭ信号を伝送する例えば２線式の信号線、８は各エリアのランプ５の照度をどのくらいにするのかを決定する照度基準値を中央制御装置１に入力する入力部である。

尚、照度センサー６ａ、調光端末器３ａ、調光器具４ａ１、４ａ２及び照度センサー６ｂ、調光端末器３ｂ、調光器具４ｂ１、４ｂ２は照度制御対象のエリア毎に設置されているものとする。又、照度センサー６ａ、６ｂは通常天井に設置されて机上面の照度を測定する。照度センサー６のセンサーレベルはＤＣ０Ｖ〜５Ｖを検知範囲とし、例えば７００ＩＸ（ルックス）＝３．１Ｖ（ボルト）という対応関係になる。調光器具４ｂ１、４ｂ２は２線式で調光信号はＤＣＩ２Ｖ、１００ＨｚのＰＷＭ信号で、調光端末器３ａ、３ｂから供給される。調光器具には図示しないが交流電源、例えばＡＣ１００Ｖが供給される。

図２は図１に示した調光端末器３ａ（又は３ｂ）の詳細構成例を示したブロック図である。３１は伝送線２に対する信号の送受を行う送受信部、３２は信号の送受信制御や調光制御などを行うマイクロコンピュータなどの制御部、３３は自己のアドレス情報を記憶するアドレス記憶部、３４は照度センサー６ａからの信号を受信して制御部３２に入力する照度センサー受信部、３５は調光器具４ａ１などを調光制御するためのＰＷＭ調光信号を信号線７ａ上に出力する調光信号出力部、３６は照度基準値が保持されるメモリである。

図３は上記した照度センサー６ａの詳細構成例を示した回路図である。フォトダイオード６１は受光した光のレベルに応じて電流が変化する。このため、この電流変化を電圧に変換しアンプ６２により増幅して、照度検出信号とし、これを調光端末器３ａに送信する。尚、照度センサー６ｂについてもその構成は同様である。

次に本実施の形態の動作について説明する。まず、中央制御装置１には、入力部８から調光端末器３ａ、３ｂにより調光制御されるランプ５により照明されるエリアの照度を決める照度基準値が入力されて設定される。この照度基準値の設定はサイクリックに行ってもよいし、必要に応じて行ってもよい。これにより、中央制御装置１は照度基準値が新たに設定され、または設定変更があると、照度基準値を図４に示すような制御信号形式にし、これを伝送線２を通して、調光端末器３ａ、３ｂに送る。

ここで、図４は上記した制御信号の形式例を示した図である。先頭から順番に４ビットのスタート部４１、８ビットのアドレス部４２、８ビットのデータ部４３及び調光端末器側の応答データ部４４から成っている。尚、アドレス部４２にデータを送信する先の調光端末器のアドレスが収容され、データ部４３に上記した照度基準値が収容されることになる。

調光端末器３ａの送受信部３１は伝送線２上の制御信号を受信すると、受信した制御信号のアドレスを制御部３２に渡す。制御部３２は渡されたアドレスがアドレス記憶部３３内の自己のアドレスと一致した場合にのみ、送受信部３１により受信された制御信号を取り込む。制御部３２は取り込んだ制御信号から照度基準値を取り出して、これをメモリ３６に設定する。

一方、照度センサー６ａは受光レベルを照度検出信号として照度センサー受信部３４に送信する。照度センサー受信部３４は受信した照度検出信号を制御部３２に入力する。制御部３２は入力された照度検出信号とメモリ３６に設定されている照度基準値を比較し、その差分から調光器具４ａ１、４ａ２に取り付けられているランプ５を調光する調光制御信号を作成して、これを調光信号出力部３５に出力する。調光信号出力部３５は入力された調光制御信号をＰＷＭ信号として信号線７ａ上に送出する。

調光器具４ａ１、４ａ２は入力されたＰＷＭ信号に基づいてランプ５へ出力する電力を調整して調光する。このような制御部３２によるランプ５の調光制御は差分がゼロになるように行われるため、結局、ランプ５を調光制御することにより、照度センサー６ａが検出した照度が上記したメモリ３５に設定されている照度基準値で決まる目標照度になり、調光器具４ａ１、４ａ２に取り付けられているランプ５により照明されているエリアの明るさがこの照度基準値で設定された照度に制御される。図５は照度センサー６ａを実際に部屋の天井部などに取り付ける場合を示した図である。図５（Ａ）に示すように本体５１の内部に図３に示したフォトダイオード６１とアンプ６２が収容されている。特にフォトダイオード６１は光を透過する半球状の受光部５２内に配置され、この受光部５２を通して部屋の光が内部に入射されフォトダイオード６１により光電変換される。図５（Ｂ）に示すように照度センサー６ａは天井板５３に受光部５２が真下を向くように取り付けられ、最後に、受光部５２の前面の外周部にプレート５４が装着される。

ところで、照度センサー６ａや調光器具４ａ１、４ａ２の取り付け位置や天井の高低などによって、メモリ３６に設定した照度基準値では、仕様どおりの照度が得られないことがある。このような場合、例えば調光端末器３ａにより上記照度基準値に基づいて調光器具４ａ１のランプ５を調光制御して点灯させ、その時の照度を実測する。

その後、この実測値を入力部８から中央制御装置１に入力すると、中央制御装置１は調光端末器３ａに設定した照度基準値により決定される目標照度値と実測値とを比較し、実測値が目標照度値になるように照度基準値を補正する。即ち、調光器具４ａ１のランプ５の取り付け条件や建物の構造に合わせて上記照度基準値が補正される。その後、この補正した照度基準値を伝送線２を介して調光端末器３ａのメモリ３６に設定する。これにより、調光端末器３ａは補正した照度基準値に基づいて、調光器具４ａ１、４ａ２のランプ５を調光制御するため、実測値が目標値と一致して、このエリアを仕様どおりの照度に制御する。

図６は上記した中央制御装置１による照度基準値の補正処理を示したフローチャートである。中央制御装置１はステップ６０１にて入力部８より実測値を入力すると、ステップ６０２にて、実測値と、この時設定されている照度基準値により決定される目標照度値との差分を求める。次に、中央制御装置１はステップ６０３にて差分に基づいて照度基準値を補正し、ステップ６０４にてこの補正した照度基準値を伝送線２を通して該当の調光端末器に送信して、処理を終了する。

本実施の形態によれば、エリアの照度制御は、例えば照度センサー６ａ、調光端末器３ａ、調光器具４ａ１、４ａ２、ランプ５間のフィードバックループで行い、エリアの照度制御ループから中央制御装置１を外し、中央制御装置１は伝送線２を用いて照度基準値を必要に応じて調光端末器３ａに設定するだけであるため、調光端末器の数が増えても、照度基準値の設定が遅れることは殆どないので、各エリアのフィードバックループに影響を与えることはなく、照度制御の応答性を良好に保持することができる。又、照度基準値の設定は中央制御装置１に対して入力部８から行えば、後はこの中央制御装置１が伝送線２を介して各調光端末器３ａ、３ｂに自動的に行うため、照度基準値の設定作業を極めて容易にすることができる。

図７は本発明の照明制御システムの第２の実施の形態を示したブロック図である。本例は調光端末器３ａ、３ｂにそれぞれ２系統の信号線７ａ１、７ａ２と信号線７ｂ１、７ｂ２を接続し、それぞれの系統の信号線に接続されている調光器具４ａ１１、４ａ２１と４ａ１２、４ａ２２及び４ｂ１１、４ｂ２１、４ｂ１２、４ｂ２２に取り付けてあるランプ５の調光制御を別々に行うようになっている。他の構成は図１に示した第１の実施の形態と同様であり、又、調光端末器３ａの詳細構成は図２と同一であるため、以下の説明にて図２を借用して説明する。

次に本実施の形態の動作について説明する。調光端末器３ａのメモリ３６には中央制御部１から伝送線２を通して照度基準値が設定されている。調光端末器３ａの制御部３２はメモリ３６に設定された照度基準値から信号線７ａ１、７ａ２に対する２種類のサブ照度基準値を作成する。例えば、信号線７ａ１のサブ照度基準値は設定されたものをそのまま用い、信号線７ａ２の照度基準値は設定された照度基準値の８０％をサブ照度基準値として用い、メモリ３６に設定する。

その後、制御部３２は照度センサー受信部３４から入力される照度センサー６ａの照度検出信号と信号線７ａ１の用のサブ照度基準値とを比較して、信号線７ａ１用の調光制御信号を作成して、これを信号線７ａ１に送出して、調光器具４ａ１１、４ａ２１のランプ５の調光制御を行う。又、制御部３２は照度センサー受信部３４から入力される照度センサー６ａの照度検出信号と信号線７ａ２の用のサブ照度基準値とを比較して、信号線７ａ２用の調光制御信号を作成して、これを信号線７ａ２に送出して、調光器具４ａ１２、４ａ２２のランプ５の調光制御を行う。これにより、調光器具４ａ１１、４ａ２１のランプ５の照度と調光器具４ａ１２、４ａ２２のランプ５の照度とを別々に制御することができる。調光端末器３ｂについても同様である。

本例もメモリ３６に設定した照度基準値では、仕様どおりの照度が得られないことがある。このような場合、例えば調光端末器３ａのメモリ３６に設定してある校正用の照度基準値（元から設定されているものとする）に基づいて調光器具４ａ１１、４ａ２１のランプ５を調光制御して点灯させる。調光端末器３ａの制御部３２はこの時の照度センサー受信部３４から入力される照度センサー６ａの照度検出信号を、送受信部３１より伝送線２を通して、中央制御装置１に送信する。

中央制御装置１は受信した照度検出信号が示す照度値と調光端末器３ａに設定してある校正用の照度基準値により決まる目標照度値とを比較し、校正用の照度検出信号が示す照度値と目標照度値の差を求める。次に中央制御装置は求めた差より入力部８から設定された照度基準値の補正を、調光器具４ａ１１、４ａ２１のランプ５の照度が照度基準値により決まる目標照度値で点灯されるように行う。その後、この補正した照度基準値を調光端末器３ａのメモリ３６に設定する。これにより、調光端末器３ａは補正した照度基準値に基づいて、調光器具４ａ１１、４ａ２１及び４ａ１２、４ａ２２のランプ５を調光制御するため、仕様どおりの照度でこのエリアを制御する。上記照度基準値の補正は調光端末器３ｂについても同様である。

図８は上記した中央制御装置１による照度基準値の補正処理を示したフローチャートである。中央制御装置１はステップ８０１にて調光端末器より照度検出信号を受信すると、ステップ８０２にて受信した照度検出値が示す照度とこの時設定されている照度基準値により決められる目標照度値との差分を求める。次に、中央制御装置１はステップ８０３にて差分に基づいて入力部８から設定された照度基準値を補正し、ステップ８０４にてこの補正した照度基準値を伝送線２を通して該当の調光端末器に送信して、処理を終了する。

本実施の形態によれば、中央制御装置１に設定する照度基準値の数を増やすことなく、調光端末器３ａ（又は３ｂ）は複数系統のランプ５に対して、個別の照度で照度制御を行うことができる。又、照度を実測することなく、調光端末器３ａ（又は３ｂ）に設定する照度基準の補正を自動的に行うことができ、システムの使い勝手を向上させることができる。他の効果は図１に示した第１の実施の形態と同様である。

本発明の照明制御システムの第１の実施の形態を示したブロック図。図１に示した調光端末器の詳細構成例を示したブロック図。図１に示した照明センサーの詳細例を示した回路図。図１に示したシステムで伝送される制御信号のフォーマット例を示した図。図１に示した照明センサーの取り付け例を示した斜視図。図１に示した中央制御装置による照度基準値の補正処理を示したフローチャート。本発明の照明制御システムの第２の実施の形態を示したブロック図。図７に示した中央制御装置による照度基準値の補正処理を示したフローチャート。従来の照明制御システムの構成例を示したブロック図。

符号の説明

１
中央制御装置、２伝送線、３ａ、３ｂ調光端末器、
４ａ１、４ａ２調光器具、５ランプ、６ａ、６ｂ照度センサー、
７ａ、７ｂ
信号線、８入力部、３１送受信部、３２制御部、３３アドレス、３４照度センサー受信部、３５調光信号出力部、３６メモリ、３７電源部。

Claims

制御信号を伝送する伝送線と；
照度制御対象のエリア毎であって天井に設置されて照度を測定する照度センサーと；
前記伝送線、照度センサーおよびランプを備えた調光器具に接続され、前記照度センサー及びランプと共に１つのフィードバックループを形成し、照度と前記照度センサーのセンサレベルとの対応関係を求めるとともに前記照度センサーにより検出された照度検出値が予め設定されている照度基準値に一致するように前記ランプを調光する調光制御信号を発生し信号線に送出し、エリア毎に配設された少なくとも１個の調光端末器と；
エリアの照度基準値が新たに設定され又は設定変更があると、照度基準値を伝送線を通して前記エリアに対応する調光端末器に送信することにより調光端末器に設定する制御を行う中央制御装置と；
中央制御装置に前記ランプにより照明されるエリアの照度を決める照度基準値を設定する設定手段と；
を具備することを特徴とする照明制御システム。