JP4561278B2

JP4561278B2 - 照明制御システム

Info

Publication number: JP4561278B2
Application number: JP2004277259A
Authority: JP
Inventors: 武夫伊藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP2006092919A

Description

この発明は、居住者に対して高照度光を照射する照明装置を用いて、居住者の目に光を供給することで覚醒度の上昇や生体リズムの調整を促す照明制御システムに関するものである。

光には人の生体リズムを調整したり、即効的に覚醒度を上昇させたりする作用があることが広く知られている。具体的な活用法としては、オフィスワーカーをはじめとした居住者の覚醒度を上昇させる手段や、睡眠障害患者に対する治療（光療法）などが挙げられる。

照明手法としては、部屋の天井に設けられた全般照明器具を用いる場合や発光面が設けられた卓上型の照明器具が用いられる場合が一般的な方法であり、専用の照明制御装置・照明器具も市販されている。従来の技術では、例えば高照度から通常照度に変化させるときのフェード時間においては、所定領域の照度を作業等に最低限必要な照度を保ちながら人が認識できない程度に減少させることで、視対象の所定領域の照度に支障をきたすことなく省エネルギーを図っている。また、通常照度から高照度に変化させるときのフェード時間においては、人が認識できるように大きく照度を変化させて、照度変化による刺激によって人を覚醒させている（特許文献１参照）。
特開２００２−４３０７０号公報

しかし、従来の技術では、それぞれの照明条件に移行する際のフェード時間に特別な工夫がされておらず、改善の余地があると考えられる。

すなわち、フェード時間が短いと照明システムの消費エネルギーは削減できるが、居住者に不快感を与える傾向にある。一方で、フェード時間が長いと居住者の不快感は削減できるが、照明制御システムの消費エネルギーが増加する傾向にある。よって、適度なフェード時間で変化させることで、消費エネルギーを削減しかつ居住者に与える不快感を抑制できる照明制御システムを提供することが可能となる。

しかし、これまでのフェード時間に関する従来技術の多くが、照度が変化していることに気がつくかどうかといった認知に関するものであったのに対して、変化していることに気がついた（認知できる）上で、許容できるかどうかという点を基準にしているものはなかったので、省エネルギーと快適性を効率良く得ることはできなかった。

したがって、この発明の目的は、人間の生体リズムにとって好ましい光環境を提供する際において、省エネルギーと快適性を両立させることが可能な照明制御システムを提供することである。

上記課題を解決するためにこの発明の照明制御システムは、照明器具の出力が、所定の机上面照度の値が通常照度（７５０ｌｘ程度）と覚醒効果のある高照度（１５００〜２５００ｌｘ）になるようにタイムスケジュールされた照明制御システムにおいて、高照度から通常照度に変化させるときのフェード時間を、単位時間当たりの光量変化を略一定にした上で、４〜１３分の間に設定した。

この発明の照明制御システムによれば、高照度（１５００〜２５００ｌｘ）から通常照度（７５０ｌｘ程度）に変化させるときのフェード時間を、単位時間当たりの光量変化を略一定にした上で、４〜１３分の間に設定したので、徐々に照度が下降する際に、居住者に不快感を与えず、かつ省エネルギーの効果も得ることが可能となる。

このように、本発明は高照度（１５００〜２５００ｌｘ）から通常照度（７５０ｌｘ程度）に変化させるという極めて特殊な条件に成り立つものである。また、これまで従来技術の多くが、照度が変化していることに気がつくかどうかといった認知に関するものであったのに対して、本発明では変化していることに気がついた（認知できる）上で、許容できるかどうかという点を基準にして上記のようにフェード時間を４〜１３分の間に設定している。このため、省エネルギーと快適性を効率良く得ることができる。

以下、本発明の実施形態の照明制御システムを図１〜図８に基づいて説明する。

この照明制御システムは、照明器具の出力が、所定の机上面照度の値が通常照度（７５０ｌｘ程度）と覚醒効果のある高照度（１５００〜２５００ｌｘ）になるようにタイムスケジュールされ、通常照度から高照度に変化させるとき、および高照度から通常照度に変化させるときのフェード時間を、単位時間当たりの光量変化を一定にした上で、所定時間に設定している。

今回、最適フェード時間を導出するために、実験を実施した。実験に用いた実験室と照明制御システムの概要を図１に示し、実験条件を以下に示す。

図１に示すように、実験場所は自然光の入射しない無窓実験室１である。この実験室１は、間口４０００ｍｍ、奥行３０００ｍｍ、天井高２６５０ｍｍであり、パソコンあるいは書籍５を載せるデスク２および被験者６が座る椅子３が設置してある。デスク２の高さは７５０ｍｍである。また、天井に連続調光型照明器具４が２１台設置してある。照明器具４は調光信号線７により相互に接続され、かつ照明制御ソフトを有するパソコン８に接続されている。被験者６は、２０〜５０代の男女２０名（平均年齢３７歳）である。作業内容は、液晶パソコン操作（１０名）、学会誌通読（１０名）である。

照明制御の条件は下記の１８条件である。
机上面照度７５０ｌｘから２５００ｌｘへ移行：フェード時間（３秒、１０秒、３０秒、６０秒、１２０秒、１８０秒、３００秒、６００秒、９００秒）
机上面照度２５００ｌｘから７５０ｌｘへ移行：フェード時間（３秒、１０秒、３０秒、６０秒、１２０秒、１８０秒、３００秒、６００秒、９００秒）
また、評価方法は主観評価（変化に気がつかない、気にならない、気になる、不快である、耐えられない）である。

今回の発明のベースとなる実験結果を図２、図３に示す。図２（ａ）は居住者の許容可能なフェード時間と出現率の関係（通常照度から高照度に変化させる場合）を示す図、（ｂ）はその出現率７５％、９０％、９５％のフェード時間を示す説明図、図３（ａ）は居住者の許容可能なフェード時間と出現率の関係（高照度から通常照度に変化させる場合）を示す図、（ｂ）はその出現率７５％、９０％、９５％のフェード時間を示す説明図である。

図２、図３で区分けしている「許容できる人」とは、「変化に気がつかない」「気にならない」と感じた被験者を累計したものであり、「許容できない人」とは、「気になる」「不快である」「耐えられない」と感じた被験者を累計したものである。図２、図３によると、フェード時間が長くなる程、「許容できる人」の割合が上昇し、フェード時間が短くなる程、「許容できない人」の割合が上昇することがわかる。

図２、図3において、居住者の７５％が許容できると判断した時間を照明制御システムの「許容できるフェード時間」と定義し、９５％が許容できると判断した時間を「省エネルギー効果が期待できる最長時間」と定義し、その範囲のフェード時間を求める。すなわち、図２（ａ）に示すように７５０ｌｘから２５００ｌｘへ移行した場合、上記範囲のフェード時間は１２０〜６００秒（２〜１０分）であり、図３（ａ）に示すように２５００ｌｘから７５０ｌｘへ移行した場合、上記範囲のフェード時間は２４０〜７８０秒（４〜１３分）となる。

したがって、通常照度（７５０ｌｘ程度）から高照度（１５００〜２５００ｌｘ）に変化させるときのフェード時間を、単位時間当たりの光量変化を一定にした上で、２〜１０分の間に設定している。また、高照度（１５００〜２５００ｌｘ）から通常照度（７５０ｌｘ程度）に変化させるときのフェード時間を、単位時間当たりの光量変化を一定にした上で、４〜１３分の間に設定している。

なお、「単位時間あたりの光量変化を一定にした上で」としたが、いわゆる１次関数的な変化でなくてもよい。例えば、人間の目の感度特性に近い対数関数的な変化であっても、単位時間あたりの光量変化が略一定であれば本発明の効果を得ることは可能である。１次関数と対数関数的な変化をさせたものの一例を、それぞれ図４、図５に示す。

図６は本発明の実施形態の照明制御システムの構成図、図７はその照明制御システムを用いた執務室（オフィス）の概念図である。

図６および図７に示すように、この照明制御システムは、タイマー機能を有したタイマー制御装置１０と、省エネルギー効果を狙った照度センサ１１と、複数の連続調光型照明器具１２とから構成されている。制御装置１０、照度センサ１１および照明器具１２は調光信号線１３により接続されている。１４はデスク、１５はパソコンあるいは書籍、１６は椅子、１７は人である。任意の時間になると制御装置１０から照度センサ１１に信号が送られ、それにより照度センサ１１が時間を認識し、事前に設定した照明器具１２に調光信号が送られるようになっている。本発明の技術はこの照度センサ１１から照明器具１２に送られる調光信号出力パターンに採用されており、その調光信号出力パターンを図８に示す。

図８（ａ）は本発明の実施形態におけるオフィスを想定した調光信号出力パターン図、（ｂ）はその時間軸拡大図である。この場合、上記実験において９０％の居住者が満足するフェード時間を採用している。図２（ｂ）および図３（ｂ）から、９０％の居住者が満足するフェード時間に基づいて、図８に示すように、７５０ｌｘから２５００ｌｘに変化させるときのフェード時間を４分に設定し、２５００ｌｘから７５０ｌｘに変化させるときのフェード時間を９分に設定している。

以上のように本実施形態によれば、通常照度（７５０ｌｘ程度）から高照度（１５００〜２５００ｌｘ）に変化させるときのフェード時間を、単位時間当たりの光量変化を略一定にした上で、２〜１０分の間に設定したので、徐々に照度が上昇する際に、居住者に不快感を与えず、かつ省エネルギーの効果も得ることが可能となる。また、高照度（１５００〜２５００ｌｘ）から通常照度（７５０ｌｘ程度）に変化させるときのフェード時間を、単位時間当たりの光量変化を略一定にした上で、４〜１３分の間に設定したので、徐々に照度が下降する際に、居住者に不快感を与えず、かつ省エネルギーの効果も得ることが可能となる。

本発明の実施形態において実験に用いた実験室と照明制御システムの概要を示す図である。（ａ）は居住者の許容可能なフェード時間と出現率の関係（通常照度から高照度に変化させる場合）を示す図、（ｂ）はその出現率７５％、９０％、９５％のフェード時間を示す説明図である。（ａ）は居住者の許容可能なフェード時間と出現率の関係（高照度から通常照度に変化させる場合）を示す図、（ｂ）はその出現率７５％、９０％、９５％のフェード時間を示す説明図である。フェードパターンの一例（１次関数的変化の場合）を示す図である。フェードパターンの一例（対数関数的変化の場合）を示す図である。本発明の実施形態の照明制御システムの構成図である。本発明の実施形態の照明制御システムを用いた執務室（オフィス）の概念図である。（ａ）は本発明の実施形態におけるオフィスを想定した調光信号出力パターン図、（ｂ）はその時間軸拡大図である。

符号の説明

２，１４デスク
４，１２連続調光型照明器具
１０タイマー制御装置
１１照度センサ

Claims

照明器具の出力が、所定の机上面照度の値が通常照度と覚醒効果のある高照度とになるようにタイムスケジュールされた照明制御システムにおいて、高照度から通常照度に変化させるときのフェード時間を、単位時間当たりの光量変化を略一定にした上で、４〜１３分の間に設定したことを特徴とする照明制御システム。