JP4385694B2

JP4385694B2 - 照明制御装置

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Publication number: JP4385694B2
Application number: JP2003323276A
Authority: JP
Inventors: 寿明高橋; 康司森本
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-09-16
Also published as: JP2005093171A

Description

本発明は、周囲の明るさを検出して照明器具を制御する照明制御装置に関する。

従来、器具本体に取付けられている照明ランプの明るさをインバータにより調整する照明器具において、器具本体に、照明ランプにより照らされている床面などの場所の明るさを計測して明るさに応じた信号を出力する照度計と、この照度計からの出力に応じてインバータを制御し、照明ランプの明るさを調節するためのコントローラとを設け、場所に適した調光を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、照明器具の調光特性には非線形部分がある。すなわち、調光下限値があり、それ以下では照明ランプが消灯することになる。従って、照明器具を調光下限値で動作すると目標照度を越えてしまい、かといつて照明器具を消灯させ外光のみにすると目標照度に達しない領域が生じるが、このような領域に対しては照明器具を調光下限値で点灯し続けて対処することになり、結局、外光によって周囲が十分に明るくなっても照明器具を消灯させることができず無駄に電力を消費するという問題があった。

これを解決するため、例えば、外光が多量に入射する状態において照明器具が調光下限値で動作しているときの外光を含む照度から目標照度値を減じた値が調光下限値のみで動作したときの照明器具からの光束によって発生している床面照度と等しいかまたは大きい場合は照明器具を消灯させるという、照明器具の調光特性における非線形部分に関するあかりセンサ制御による消灯制御方式を実行することで省エネルギー効果を簡便かつ有効に発揮できるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−１２２３６９号公報特開２００２−２６０８８０公報

しかし、このような消灯制御方式においては、照明器具を調光下限値で動作している状態で外光が照明器具を消灯しても十分に目標照度値に達する照度になっているときには照明器具を消灯制御するが、外光による照度は変化し易く、外光が照明器具を消灯すると目標照度値に達しない状態になると照明器具は再び調光下限値で動作するようになる。このため、外光の変化によって照明器具が頻繁に消灯と調光下限値での点灯を繰り返すことになり、照明がちらついて不快感を与える虞があった。

本発明は、床面の照度を測定し、予め記憶した目標照度値になるように照明器具の光束を調整して床面の照度を略一定に保つよう制御するものにおいて、照明のちらつきを防止でき、しかも、省エネルギー効果を簡便かつ有効に発揮できる照明制御装置を提供する。

請求項１記載の発明は、周囲の明るさを検出する明かり検出手段を用いて床面の照度を測定し、予め記憶した目標照度値になるように照明器具の調光を制御して床面の照度を略一定に保つようにする照明制御装置において、前記照明器具を調光下限値で点灯している状態で、前記明かり検出手段より検出される外光を含む測定照度値から、前記照明器具を前記調光下限値で点灯したときの前記外光を含まない照度値を減算して外光照度値を算出する外光照度値算出手段と、この外光照度値算出手段で算出した外光照度値が前記目標照度値よりも大きい状態が予め設定した所定時間継続した場合に前記照明器具を消灯制御する消灯制御手段とを備えたことにある。

請求項２記載の発明は、周囲の明るさを検出する明かり検出手段を用いて床面の照度を測定し、予め記憶した目標照度値になるように照明器具の調光を制御して床面の照度を略一定に保つようにする照明制御装置において、前記照明器具を調光下限値で点灯している状態で、前記明かり検出手段より検出される外光を含む測定照度値から、前記照明器具を前記調光下限値で点灯したときの前記外光を含まない照度値を減算して外光照度値を算出する外光照度値算出手段と、この外光照度値算出手段で算出した外光照度値が前記目標照度値よりも大きい場合に前記照明器具を消灯制御する消灯制御手段と、この消灯制御手段による前記照明器具の消灯制御後、外光照度値の低下により前記照明器具の再点灯が行われた場合は、予め設定した所定時間前記照明器具の再消灯を禁止する消灯禁止制御手段を備えたことにある。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の照明制御装置において、所定時間は、外部信号によって設定することにある。

各請求項記載の発明によれば、床面の照度を測定し、予め記憶した目標照度値になるように照明器具の光束を調整して床面の照度を略一定に保つよう制御するものにおいて、照明のちらつきを防止でき、しかも、省エネルギー効果を簡便かつ有効に発揮できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、天井１に照明器具２及び明かり検出手段である照度センサ３を埋設している。前記照明器具２は床面４に向かって光を照射するように配置されている。また、部屋には窓を介して太陽光等の外光が入り込むようになっている。そして、床面４からの反射光を前記照度センサ３で検出し、床面４の照度を検出するようになっている。

前記照度センサ３からの照度検出信号を制御装置５に供給している。前記制御装置５は、照度センサ３からの照度検出信号により床面４の照度が略一定になるように前記照明器具２を消灯、全灯も含めて調光制御するようになっている。

前記制御装置５は、図２に示すように、マイクロプロセッサ１１、メモリ１２、Ａ／Ｄ変換機能付き入力ポート１３及び照明インターフェース１４を備え、前記照度センサ３からの照度検出信号を入力ポート１３でデジタル化し、これをマイクロプロセッサ１１が取込んみ、メモリ１２に予め記憶してある目標照度値Ｌpやある調光度、例えば、調光度１０％で前記照明器具２を調光したときの床面４の照度値Ｌnを使用して演算を行い、照明インターフェース１４から前記照明器具２にこの照明器具２を消灯、全灯も含めて調光制御する調光信号を出力するようになっている。

前記メモリ１２に予め記憶するある調光度は、例えば、リモートコントローラの操作等によって外部信号により設定するようにしてもよい。このようにすれば、この調光度を可変することができる。すなわち、照度値Ｌnを得る調光度は１０％に限られるものではなく、例えば、１０％から２０％の範囲で可変することもできる。なお、ある調光度は１０％から２０％の範囲くらいが望ましいが、環境によってはこの範囲以外であってもかまわない。

前記マイクロプロセッサ１１は、プログラムに基づいて図３に示す照明制御を行うようになっている。すなわち、Ｓ１にて、入力ポート１３から照度検出データを取得すると、Ｓ２にて、照明器具２が点灯中か否かをチェックし、点灯中であれば、Ｓ３にて、照度検出データから得た測定照度値Ｌmと前記メモリ１２に記憶されている目標照度値Ｌpとを比較する。すなわち、Ｓ４にて、Ｌm＞Ｌpか否かを判断する。

Ｌm＜Ｌpであれば、Ｓ５にて、照明器具２の出力を増加させる調光信号を照明器具２に出力し、Ｓ１の処理へ戻る。なお、Ｌm＝Ｌpの場合は同一の調光制御を維持する。しかし、Ｌm＞Ｌpであれば、続いて、Ｓ６にて、調光制御は下限値で行っているか否かを判断する。これは、放電ランプをインバータで制御する場合、例えば全点灯（１００％点灯）から２５％点灯くらいまでは連続的に調光制御できるが、２５％を下回ると制御ができなくなり、一挙に消灯状態となる。このときの２５％が調光下限値となる。調光制御を下限値で行っていなければ、Ｓ７にて、照明器具２の出力を減少させる調光信号を照明器具２に出力し、Ｓ１の処理へ戻る。

Ｓ２にて照明器具２が消灯中になっていることが判断され、また、Ｓ６にて調光制御が下限値で行われていることが判断されると、Ｓ８にて、外光照度値Ｌsを算出する。照明器具２が消灯中であれば測定照度値Ｌmがそのまま外光照度値Ｌsになる。また、照明器具２が調光下限値で点灯している場合は、目標照度値Ｌpの設定時および現点灯時における照度と調光度合の関系から外光照度値Ｌsを算出する。すなわち、目標照度値Ｌpの設定時は外光を全く加味していないので照明器具２のみによる照度値が得られる。従って、外光を全く加味せずに照明器具２を調光下限値で点灯したときの照度値をＬaとすると、外光を加味したときの測定照度値Ｌmから照度値Ｌaを減算することで外光照度値Ｌsが得られる。

続いて、Ｓ９にて、前記メモリ１２から調光度１０％で調光したときの照度値Ｌnを読み出し、外光照度値Ｌsから照度値Ｌnを減算して補正照度値Ｌxを算出する。そして、Ｓ１０にて、Ｌx＞Ｌpかをチェックし、Ｌx＞Ｌpであれば、Ｓ１１にて、照明器具２が点灯中か否かを判断し、点灯中であれば、Ｓ１２にて、照明器具２を消灯制御し、Ｓ１の処理へ戻る。また、消灯中であれば、そのままＳ１の処理へ戻る。

また、Ｌx≦Ｌpであれば、Ｓ１３にて、照明器具２が消灯中か否かを判断し、消灯中であれば、Ｓ１４にて、測定照度値Ｌmが目標照度値Ｌp以下になったか否かをチェックし、目標照度値Ｌp以下になっていれば、Ｓ１５にて、照明器具２を調光下限値で点灯制御し、Ｓ１の処理へ戻る。また、測定照度値Ｌmが目標照度値Ｌpを越えていれば、そのままＳ１の処理へ戻る。

このような構成において、例えば、照明器具２のみで全灯したときの床面４の照度が８００ルックスで目標照度値Ｌpが６００ルックスであった場合において、８時から１９時において、外光のみによる外光照度値Ｌsが図４のグラフｇ１に示すように変化したとすると、照明器具２の調光度合は図４のグラフｇ２に示すように変化する。なお、照明器具２の調光下限値は２５％である。これにより、床面４の照度値、すなわち、測定照度値Ｌmは図４のグラフｇ３に示すように、略６００ルックスを維持するように変化する。

このような制御において、外光量が比較的多い場合、照明器具２は調光下限値で点灯制御されるか消灯制御される。しかし、外光は雲の影響や人が窓の側を通過するなどの影響によって変化し易く、このため、外光による床面４の変化は大きい。従って、外光のみで目標照度値Ｌpの６００ルックスが得られると照明器具２を消灯し、外光のみの照度値Ｌsが目標照度値Ｌpよりも低下すると照明器具２を点灯するという制御を行った場合、照明器具２が外光の変化によって頻繁に点灯と消灯を繰り返すという問題が発生する。

これに対し、この実施の形態では、照明器具２を調光下限値で点灯制御している状態では外光のみによる照度値Ｌsと目標照度値Ｌpとをそのまま比較せずに、外光照度値Ｌsから、調光度１０％で調光したときの照度値Ｌnを減算して補正照度値Ｌxを算出し、この補正照度値Ｌxと目標照度値Ｌpを比較するようにしている。

従って、照度値Ｌnが例えば１００ルックスであると、外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpを上回る６５０ルックスあっても補正照度値Ｌxが５５０ルックスと目標照度値Ｌpよりも低いので、照明器具２は調光下限値で点灯し続けることになる。そして、このときの床面４の照度値は、照明器具２が調光下限値（２５％）で点灯したときの床面４の照度値を２５０ルックスとすると、（２５０＋６５０）ルックス、すなわち、９００ルックスとなる。

そして、補正照度値Ｌxが目標照度値Ｌpよりも大きくなると、すなわち、外光照度値Ｌsが７００ルックス以上になると、そのときに照明器具２は消灯制御される。そして、一旦消灯された照明器具２が再度点灯する場合は外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpの６００ルックス以下にならなければならないため、このため、外光が６００ルックスから７００ルックスの範囲内で変化している限りは照明器具２が点灯と消灯を繰り返すことはない。

これにより、床面４が目標照度値Ｌp近傍にあるときに外光の変化によって照明器具２が頻繁に点灯と消灯を繰り返すのを防止できる。すなわち、照明のちらつきを防止できる。しかも、外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpよりも十分に大きいときには照明器具２を消灯させるので、省エネルギー効果を簡便かつ有効に発揮できる。なお、外光変化が比較的大きいような環境では、照度値Ｌnを得る調光度を例えば２０％にするなど大きくすれば良い。

また、目標照度値Ｌpと比較する補正照度値Ｌxを得るのに、外光照度値Ｌsからある調光度、例えば調光度１０％〜２０％程度で点灯したときの照度値Ｌnを減算するようにしているので、環境が反射率の高い部屋のように僅かの調光変化で大きく照度が変化する環境においては減算する照度値Ｌnが増加するので、このような環境にも十分に対処することができ、確実に照明のちらつきを防止できる。

（第２の実施の形態）
この実施の形態においても全体の構成及び制御装置の構成は図１及び図２と同様である。異なる点はマイクロプロセッサ１１による照明制御である。すなわち、マイクロプロセッサ１１は、プログラムに基づいて図５に示す照明制御を行うようになっている。
Ｓ２１〜Ｓ２８の処理は、前述した図３におけるＳ１〜Ｓ８の処理と同じである。

Ｓ２２にて照明器具２が消灯中になっていることが判断され、また、Ｓ２６にて調光制御が下限値で行われていることが判断されると、Ｓ２８にて、外光照度値Ｌsを算出する。続いて、Ｓ２９にて、外光照度値Ｌsとメモリ１２に予め記憶してある消灯照度値Ｌpxと比較する。このときの消灯照度値Ｌpxは目標照度値Ｌpによりも照度値αだけ高く設定した値になっている。前記メモリ１２に予め記憶する消灯照度値Ｌpxは、例えば、リモートコントローラの操作等によって外部信号により設定するようにしてもよい。このようにすれば、この消灯照度値Ｌpxを可変することができる。

そして、Ｌs＞Ｌpxであれば、Ｓ３０にて、照明器具２が点灯中か否かを判断し、点灯中であれば、Ｓ３１にて、照明器具２を消灯制御し、Ｓ２１の処理へ戻る。また、消灯中であれば、そのままＳ２１の処理へ戻る。また、Ｌs≦Ｌpxであれば、Ｓ３２にて、照明器具２が消灯中か否かを判断し、消灯中であれば、Ｓ３３にて、測定照度値Ｌmが目標照度値Ｌp以下になったか否かをチェックし、目標照度値Ｌp以下になっていれば、Ｓ３４にて、照明器具２を調光下限値で点灯制御し、Ｓ２１の処理へ戻る。また、測定照度値Ｌmが目標照度値Ｌpを越えていれば、そのままＳ２１の処理へ戻る。

このように、目標照度値Ｌpによりも照度値αだけ高く設定した消灯照度値Ｌpxを用いて外光照度値Ｌsと比較し、照明器具２が調光下限値で点灯しているときに外光照度値Ｌsが消灯照度値Ｌpxを越えると照明器具２を消灯制御し、その後、測定照度値Ｌmが目標照度値Ｌp以下にならなければ照明器具２を再点灯しないので、このような制御においても床面４が目標照度値Ｌp近傍にあるときに外光の変化によって照明器具２が頻繁に点灯と消灯を繰り返すのを防止できる。すなわち、照明のちらつきを防止できる。しかも、外光照度値Ｌsが消灯照度値Ｌpxよりも大きいときには照明器具２を消灯させるので、省エネルギー効果を簡便かつ有効に発揮できる。

（第３の実施の形態）
この実施の形態においても全体の構成及び制御装置の構成は図１及び図２と同様である。異なる点はマイクロプロセッサ１１による照明制御である。すなわち、マイクロプロセッサ１１は、プログラムに基づいて図６に示す照明制御を行うようになっている。
Ｓ４１〜Ｓ４８の処理は、前述した図３におけるＳ１〜Ｓ８の処理と同じである。

Ｓ４２にて照明器具２が消灯中になっていることが判断され、また、Ｓ４６にて調光制御が下限値で行われていることが判断されると、Ｓ４８にて、外光照度値Ｌsを算出する。続いて、Ｓ４９にて、外光照度値Ｌsとメモリ１２に予め記憶してある目標照度値Ｌpとを比較する。

そして、Ｌs＞Ｌpであれば、Ｓ５０にて、この状態が所定時間継続したかをチェックする。これは、例えば、Ｌs＞Ｌpを判断するとメモリ１２に設けたフラグを「１」にセットするとともに同じくメモリ１２に設けたカウンタを計時動作させ、このカウンタが所定時間をカウントする前にＬs≦Ｌpを判断するとフラグを「０」にクリアするとともにカウンタをクリアするという制御を行うことで実現される。

Ｌs＞Ｌpの状態が所定時間継続すると、続いて、Ｓ５１にて、照明器具２が点灯中か否かを判断し、点灯中であれば、Ｓ５２にて、照明器具２を消灯制御し、Ｓ４１の処理へ戻る。また、Ｌs＞Ｌpの状態が所定時間継続しない場合、あるいは、所定時間継続しても既に消灯中であれば、そのままＳ４１の処理へ戻る。

また、Ｌs≦Ｌpであれば、Ｓ５３にて、照明器具２が消灯中か否かを判断し、消灯中であれば、Ｓ５４にて、照明器具２を調光下限値で点灯制御し、Ｓ４１の処理へ戻る。また、照明器具２が点灯していれば、そのままＳ４１の処理へ戻る。
前記カウンタが計時する所定時間は、例えばリモートコントローラの操作等によって外部信号により設定するようにしてもよい。このようにすれば所定時間を可変することができる。

このように、外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpを越えても照明器具２を消灯させず、この状態が所定時間継続したときに照明器具２を消灯制御するようにしているので、床面４が目標照度値Ｌp近傍にあるときに外光の変化があってもその変化が所定時間内であれば影響を受けずに照明器具２は点灯し続けることになる。従って、外光の変化によって照明器具２が頻繁に点灯と消灯を繰り返すのを防止できる。すなわち、照明のちらつきを防止できる。しかも、外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpよりも大きい状態が所定時間継続した場合には照明器具２を消灯させるので、省エネルギー効果を簡便かつ有効に発揮できる。

（第４の実施の形態）
この実施の形態においても全体の構成及び制御装置の構成は図１及び図２と同様である。異なる点はマイクロプロセッサ１１による照明制御である。すなわち、マイクロプロセッサ１１は、プログラムに基づいて図７に示す照明制御を行うようになっている。
Ｓ６１〜Ｓ６８の処理は、前述した図３におけるＳ１〜Ｓ８の処理と同じである。

Ｓ６２にて照明器具２が消灯中になっていることが判断され、また、Ｓ６６にて調光制御が下限値で行われていることが判断されると、Ｓ６８にて、外光照度値Ｌsを算出する。続いて、Ｓ６９にて、外光照度値Ｌsとメモリ１２に予め記憶してある目標照度値Ｌpとを比較する。

そして、Ｌs＞Ｌpであれば、続いて、Ｓ７０にて、照明器具２が点灯中か否かを判断し、点灯中であれば、Ｓ７１にて、フラグＦＬ＝１か否かを判断する。ＦＬ＝１であれば、続いて、Ｓ７２にて、点灯状態が所定時間継続したか否かをチェックする。点灯状態が所定時間継続していれば、Ｓ７３にて、フラグＦＬを「０」にし、Ｓ７４にて、照明器具２を消灯制御し、Ｓ６１の処理へ戻る。この場合も所定時間の計時動作はメモリ１２に設けたカウンタによって行うことになる。また、点灯状態が所定時間継続していなければ、そのままＳ６１の処理へ戻る。

また、Ｓ７１にて、ＦＬ＝０を判断すると、Ｓ７５にて、照明器具２を消灯制御し、Ｓ６１の処理へ戻る。また、Ｓ７０にて、照明器具２が消灯中であることを判断すると、そのままＳ６１の処理へ戻る。また、Ｓ６９にて、Ｌs≦Ｌpを判断すると、Ｓ７６にて、照明器具２が消灯中であるか否かを判断し、消灯中を判断すると、Ｓ７７にて、フラグＦＬ＝１にセットし、Ｓ７８にて、照明器具２を点灯制御し、Ｓ６１の処理へ戻る。また、Ｓ７６にて、照明器具２が点灯中であることを判断すると、そのままＳ６１の処理へ戻る。
前記カウンタが計時する所定時間は、例えばリモートコントローラの操作等によって外部信号により設定するようにしてもよい。このようにすれば所定時間を可変することができる。

このような構成においては、電源を投入して照明器具２を点灯した後、最初に外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpを越えたときには、フラグＦＬ＝０になっているので、Ｓ７５にて照明器具２が消灯制御される。その後、外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌp以下になることがあると、Ｓ７７にてフラグＦＬ＝１にセットされ、Ｓ７８にて照明器具２が点灯制御される。

この状態で外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpを越えることがあると、照明器具２は直ちに消灯制御されることはない。すなわち、ＦＬ＝１にセットされているので、Ｓ７２にてこの状態が所定時間継続されているかが判断される。そして、Ｌs＞Ｌpの状態が所定時間継続されたときのみ照明器具２は消灯制御される。しかし、Ｌs＞Ｌpの状態が所定時間継続されず、途中でＬs≦Ｌpの状態が判断されるとカウンタがクリアされ、再度所定時間を計時するようになる。

このように、照明器具２が再点灯されたときには、外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpを越えても照明器具２を消灯させず、この状態が所定時間継続したとき照明器具２が消灯制御されるので、再点灯時には床面４が目標照度値Ｌp近傍にあるときに外光の変化があってもその変化が所定時間内であれば影響を受けずに照明器具２は点灯し続けることになる。従って、外光の変化によって照明器具２が頻繁に点灯と消灯を繰り返すのを防止できる。すなわち、照明のちらつきを防止できる。しかも、外光照度値Ｌsが目標照度値Ｌpよりも大きい状態が所定時間継続した場合には再点灯した照明器具２を消灯させるので、省エネルギー効果を簡便かつ有効に発揮できる。

本発明の、第１の実施の形態に係る全体の構成を示す図。同実施の形態における制御装置の構成を示すブロック図。同実施の形態における制御装置のマイクロプロセッサが行う照明制御を示す流れ図。同実施の形態において、例えば、８時から１９時までの外光照度値の変化と照明器具の調光度合及び測定照度値の変化との関係の一例を示すグラフ。本発明の、第２の実施の形態に係る制御装置のマイクロプロセッサが行う照明制御を示す流れ図。本発明の、第３の実施の形態に係る制御装置のマイクロプロセッサが行う照明制御を示す流れ図。本発明の、第４の実施の形態に係る制御装置のマイクロプロセッサが行う照明制御を示す流れ図。

符号の説明

２…照明器具、３…照度センサ、５…制御装置、１１…マイクロプロセッサ。

Claims

周囲の明るさを検出する明かり検出手段を用いて床面の照度を測定し、予め記憶した目標照度値になるように照明器具の調光を制御して床面の照度を略一定に保つようにする照明制御装置において、
前記照明器具を調光下限値で点灯している状態で、前記明かり検出手段より検出される外光を含む測定照度値から、前記照明器具を前記調光下限値で点灯したときの前記外光を含まない照度値を減算して外光照度値を算出する外光照度値算出手段と、この外光照度値算出手段で算出した外光照度値が前記目標照度値よりも大きい状態が予め設定した所定時間継続した場合に前記照明器具を消灯制御する消灯制御手段とを備えたことを特徴とする照明制御装置。
周囲の明るさを検出する明かり検出手段を用いて床面の照度を測定し、予め記憶した目標照度値になるように照明器具の調光を制御して床面の照度を略一定に保つようにする照明制御装置において、
前記照明器具を調光下限値で点灯している状態で、前記明かり検出手段より検出される外光を含む測定照度値から、前記照明器具を前記調光下限値で点灯したときの前記外光を含まない照度値を減算して外光照度値を算出する外光照度値算出手段と、この外光照度値算出手段で算出した外光照度値が前記目標照度値よりも大きい場合に前記照明器具を消灯制御する消灯制御手段と、この消灯制御手段による前記照明器具の消灯制御後、外光照度値の低下により前記照明器具の再点灯が行われた場合は、予め設定した所定時間前記照明器具の再消灯を禁止する消灯禁止制御手段を備えたことを特徴とする照明制御装置。
所定時間は、外部信号によって設定することを特徴とする請求項１又は２記載の照明制御装置。