JP4775203B2 - 照明制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、電力線通信を用いてランプ負荷を点灯制御する照明制御システムに関するものである。
ランプ負荷を点灯制御する従来の照明制御システムとして、特許文献1には、それぞれがランプ負荷と接続し人感センサを有する複数の照明器具を伝送線に接続して備える照明装置(照明制御システム)が開示されている。この照明装置において、複数の照明器具の1つの人感センサが人体を検知した場合、上記照明器具は他の照明器具に対して、伝送線を介して人体検出信号を送信するとともに、自己のランプ負荷を点灯させる。一方、他の照明器具は伝送線を介して人体検出信号を受信し、ランプ負荷を点灯させる。
ところが、特許文献1の照明装置には、通信専用の伝送線を電源線とは別に取り付ける必要があることから、システム全体の施工に手間がかかるという問題があった。
上記問題を解決するものとして、特許文献2には、電源線(電力線)を利用した電力線通信によって調光用制御部と調光インバータとの間で通信を行う調光システム(照明制御システム)が開示されている。この調光システムでは、調光用制御部が、調光信号に基づく変調信号を電源線の電源電圧に重畳させて調光インバータに送信し、調光インバータが変調信号を受信し、放電灯を調光点灯する。このような特許文献2の調光システムによれば、通信専用の伝送線を取り付ける必要がないので、システム全体を容易に施工することができる。
特開平11−214167号公報(段落0026〜0028及び第1,2図) 特開2003−208989号公報(段落0007〜0016及び第1図)
ここで、電力線通信を行うために許容されている周波数帯域が決められており、許容されていない周波数帯域成分(特に高調波成分)の電力線への出力を制限する必要がある。このため、特許文献2の調光システムなど電力線通信を用いる従来の照明制御システムの各照明器具は、他の照明器具に送信するための信号を生成する機能及び上記信号のうち不要な周波数帯域成分(許容されていない周波数帯域成分)を除去するためのフィルタリング処理機能の両方を有する専用処理ICを備えている。
しかしながら、専用処理ICは汎用品ではなく上記照明制御システム用に製造されたものであるため、高価なものとなってしまう。したがって、電力線通信を用いる従来の照明制御システムには、システム全体のコストが高くなってしまうという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、システム全体を容易に施工することができ、高価な専用処理ICを用いることなく不要な周波数帯域成分の電力線への出力を低減できるとともに、専用処理ICを用いる場合と比べて低コスト化を図ることができる照明制御システムを提供することにある。
請求項1の発明は、それぞれがランプ負荷を点灯制御する複数の照明器具を電力線に接続して備え、前記複数の照明器具の間で相互に、前記ランプ負荷を点灯制御するための制御信号の送受信が前記電力線を介して行われる照明制御システムであって、前記複数の照明器具のそれぞれが、予め決められた検知エリア内に存在する人を検知する人感センサを備えるとともに、前記人感センサによる人の検知及び前記他の照明器具からの前記制御信号の受信の少なくとも一方が行われると前記ランプ負荷を予め決められた第1の時間点灯させる点灯制御機能と、前記人感センサによる人の検知が行われると矩形波信号を生成する信号生成機能と、前記人感センサによる人の検知が行われて前記矩形波信号を生成した後及び前記他の照明器具からの前記制御信号の受信が行われた後の少なくとも一方から予め決められた第2の時間、前記人感センサによる人の検知の有無に関わらず前記矩形波信号の生成を停止する信号生成停止機能とを有するマイコンと、前記制御信号前記他の照明器具に送信する通信部とを備え、前記通信部は、前記マイコンとは別に当該マイコンと前記電力線との間に設けられたフィルタを有し、当該フィルタによって前記矩形波信号から基本周波数成分を抽出し、当該抽出した基本周波数成分を前記制御信号とすることを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記フィルタがLCフィルタであることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、電力線通信とすることによってシステム全体を容易に施工することができ、信号生成機能を有するマイコンと別素子のフィルタとを組み合わせることで、マイコンによって矩形波信号が生成され、矩形波信号の基本周波数以外の周波数帯域成分がフィルタによって低減されるので、不要な周波数帯域成分を除去するフィルタリング処理機能を有する高価な専用処理ICを用いることなく、不要な周波数帯域成分の電力線への出力を低減できるとともに、専用処理ICを用いる場合と比べて低コスト化を図ることができる。
請求項2の発明によれば、水晶やセラミックより入手しやすく安価なインダクタ及びコンデンサを用いてフィルタを構成することができるので、フィルタとして水晶フィルタやセラミックフィルタを用いる場合と比べて低コスト化を図ることができる。
(実施形態1)
まず、本発明の実施形態1に係る照明制御システムの構成について図1,2を用いて説明する。この照明制御システムは、図1に示すように、複数の照明器具1,1を電力線2に接続して備えている。各照明器具1は、ランプ負荷3を点灯制御するものであり、ランプ負荷3と、電源部4と、人感センサ5と、マイコン(制御部)6と、通信部7と、通信インターフェース部8とを備えている。
ランプ負荷3は、蛍光灯30と、蛍光灯30を安定に点灯させるための電子安定器31とを備えている。後述の点灯信号がマイコン6から電子安定器31に入力されると、蛍光灯30が点灯する。
電源部4は、照明器具1(ランプ負荷3を含む)の動作電力を交流電源ACから電力線2を介して受け取り、受け取った電力を照明器具1の各部(ランプ負荷3を含む)に供給する。交流電源ACは例えば100Vの商用電力である。
人感センサ5は、予め決められた検知エリア内に存在する人を検知し、人を検知していないときにローレベル、人を検知したときにハイレベルの検知信号をマイコン6に出力する。
マイコン6は、実施形態1の照明制御システムなどに限定されずにさまざまな製品に利用される汎用マイコンである。ここで、汎用マイコンとは、マイコン全体の動作を制御するCPUと、プログラムやデータを記憶するメモリと、信号の入出力を行うための入出力ポートと、外部出力機能の1つとして矩形波出力機能を有するタイマ60(図2参照)とを備えるものをいう。このような汎用マイコンを用いることによって、照明制御システム専用のマイコンを作製する場合と比べて低コスト化を図ることができる。
このような構成のマイコン6は、人感センサ5からハイレベルの検知信号が入力されると、ランプ負荷3に点灯信号を出力し、ランプ負荷3を100%の明るさで点灯させる。このとき、マイコン6は、ランプ負荷3が100%の明るさで点灯し続ける時間(点灯保持時間)をカウントする点灯保持時間タイマ61を駆動する。点灯保持時間タイマ61がカウントを終了するまでランプ負荷3は点灯し続け、点灯保持時間タイマ61がカウントを終了すると、マイコン6はランプ負荷3に消灯信号を出力し、ランプ負荷3を消灯させる。また、他の照明器具1からの制御信号がマイコン6に入力されたときも、マイコン6はランプ負荷3に点灯信号を出力し、ランプ負荷3を点灯保持時間点灯させる。
また、マイコン6は、人感センサ5からハイレベルの検知信号が入力されると、タイマ60(図2参照)の矩形波出力機能を用いて、特定の周波数を基本周波数とする矩形波信号を生成し、生成した矩形波信号を通信部7に出力する。
さらに、マイコン6は、人感センサ5からハイレベルの検知信号が入力されて矩形波信号を生成した後、又は他の照明器具1からの制御信号の受信が行われた後、他の照明器具1への制御信号の送信を抑制する時間(送信マスク時間)をカウントする送信マスクタイマ62を駆動する。この送信マスクタイマ62がカウントを終了するまで、マイコン6は、人感センサ5からの検知信号のレベルに関わらず矩形波信号の生成を停止する。送信マスクタイマ62がカウントを終了すると、マイコン6は人感センサ5からのハイレベルの検知信号に応じて矩形波信号の生成を再開する。
ここで、点灯保持時間と送信マスク時間との長さの関係には特に制限はないが、照明制御システム全体の効率の点からは、送信マスク時間を点灯保持時間より短くするほうがよい。このほうが、照明制御システム全体として無駄な点灯状態の変化などを防止することができ、実用的である。
通信部7は、図2に示すように、マイコン6とは別素子として設けられマイコン6からの矩形波信号が入力されるフィルタ70と、フィルタ70を通った信号の電圧又は電流を増幅する出力アンプ71とを備えている。フィルタ70は、例えば矩形波信号の基本周波数に対応した水晶フィルタやセラミックフィルタなどの機械共振フィルタである。マイコン6からの矩形波信号は基本周波数及び奇数次高調波の重ね合わせであり高調波成分を含むため、矩形波信号をそのまま電力線に出力することはできない。そこで、フィルタ70は、マイコン6からの矩形波信号の高調波成分を除去して周波数帯域を制限し、矩形波信号の基本周波数成分のみを抽出し、抽出した基本周波数成分を出力アンプ71に出力する。出力アンプ71は例えばトランジスタやオペアンプなどで構成され、フィルタ70からの基本周波数成分に対して電圧増幅又は電流増幅を行う。このような構成の通信部7は、出力アンプ71で増幅された基本周波数成分を、他の照明器具1のランプ負荷3を点灯制御するための制御信号として通信インターフェース部8を通じて他の照明器具1に送信する。
また、通信部7は、通信インターフェース部8を通じて他の照明器具1から自己のランプ負荷3を点灯制御するための制御信号を受信し、受信した制御信号をマイコン6に出力する。このとき、通信部7は、例えばコンパレータなどからなる検波回路(図示せず)を備え、検波回路で他の照明器具1からの制御信号を検波する。また、通信部7はアンプ(図示せず)を備え、他の照明器具1からの制御信号をアンプで増幅してから検波回路に入力させる構成であってもよい。なお、検波回路はコンパレータに限定されるものではない。
通信インターフェース部8は、制御信号を電力線2に伝達したり電力線2から受け取ったりするためのトランス(図示せず)を備え、このトランスを用いて通信部7からの制御信号を電力線2上の電源電圧に重畳する。このようにして、各照明器具1は自己の人感センサ5による人の検知に基づく制御信号を他の照明器具1に送信する。また、通信インターフェース部8は他の照明器具1から制御信号を受信し、受信した制御信号を通信部7に出力する。
次に、実施形態1に係る照明制御システムにおいて各照明器具1の動作について説明する。最初に、他の照明器具1から制御信号を受信しない場合について図3を用いて説明する。まず、自己の照明器具1の人感センサ5による人の検知がない場合、マイコン6はランプ負荷3を消灯させている(図3のt0)。このような状態に、人感センサ5による人の検知があり、ハイレベルの検知信号がマイコン6に入力されると(t1)、マイコン6はランプ負荷3に点灯信号を出力し、ランプ負荷3を100%の明るさで点灯させるとともに、点灯保持時間タイマ61に対して点灯保持時間をカウントさせる。また、マイコン6は矩形波信号を生成し、生成した矩形波信号を通信部7に出力するとともに、送信マスクタイマ62に対して送信タイマ時間をカウントさせる。続いて、通信部7が、フィルタ70で矩形波信号の基本周波数成分を取り出し、この基本周波数成分を出力アンプ71で増幅して制御信号とし、この制御信号を他の照明器具1に電力線2を介して送信する。
時間が経過していくにつれて点灯保持時間タイマ61及び送信マスクタイマ62のカウントは減算していくが(t1〜t2)、減算途中で再びハイレベルの検知信号がマイコン6に入力されると(t2)、マイコン6は点灯保持時間タイマ61によるカウントをリセットする。このとき、送信マスクタイマ62がカウントを継続しているので、マイコン6は矩形波信号を生成しない。これに対して、送信マスクタイマ62がカウントを終了し、点灯保持時間タイマ61の減算中に再びハイレベルの検知信号がマイコン6に入力されると(t3)、マイコン6は点灯保持時間タイマ61によるカウンタをリセットし、矩形波信号を通信部7に出力する。通信部7が、フィルタ70で矩形波信号の基本周波数成分を取り出し、この基本周波数成分を出力アンプ71で増幅して制御信号とし、この制御信号を他の照明器具1に電力線2を介して送信する。時間が経過し、点灯保持時間タイマ61がカウントを終了するとマイコン6はランプ負荷3を消灯させる(t4)。次に人感センサ5からハイレベルの検知信号がマイコン6に入力されると(t5)、ランプ負荷3の点灯制御、他の照明器具1への制御信号の送信並びに点灯保持時間タイマ61及び送信マスクタイマ62の駆動などの動作を繰り返す。
続いて、他の照明器具1から制御信号を受信する場合について図4を用いて説明する。まず、自己の照明器具1の人感センサ5による人の検知がない場合、マイコン6はランプ負荷3を消灯させている(図4のt0)。このような状態に、通信部7が電力線2を介して他の照明器具1から制御信号を受信すると(t1)、マイコン6はランプ負荷3に点灯信号を出力し、ランプ負荷3を100%の明るさで点灯させるとともに、点灯保持時間タイマ61及び送信マスクタイマ62に対して点灯保持時間及び送信マスク時間をカウントさせる。時間が経過していくにつれて点灯保持時間タイマ61及び送信マスクタイマ62のカウントは減算していくが、減算途中でハイレベルの検知信号がマイコン6に入力されると(t2)、マイコン6は点灯保持時間タイマ61によるカウントをリセットする。このとき、送信マスクタイマ62がカウントを継続しているので、マイコン6は矩形波信号を生成しない。送信マスクタイマ62がカウントを終了した後に、再び電力線2より他の照明器具1から制御信号を受信すると(t3)、マイコン6は点灯保持時間タイマ61によるカウントをリセットする。時間が経過し、送信マスクタイマ62がカウントを終了し、点灯保持時間タイマ61が減算中に、人感センサ5からハイレベルの検知信号がマイコン6に入力されると(t4)、マイコン6は点灯保持時間タイマ61によるカウントをリセットし、通信部7は電力線2を介して他の照明器具1に制御信号を送信する。時間が経過し、点灯保持時間タイマ61がカウントを終了すると(t5)、マイコン6はランプ負荷3を消灯させる。
以上、実施形態1によれば、電力線通信とすることによってシステム全体を容易に施工することができ、矩形波信号を生成する機能を有するマイコン6と別素子のフィルタ70とを組み合わせることで、マイコン6によって矩形波信号が生成され、矩形波信号の基本周波数以外の周波数帯域成分がフィルタ70によって低減されるので、不要な周波数帯域成分を除去するフィルタリング処理機能を有する高価な専用処理ICを用いることなく、不要な周波数帯域成分の電力線への出力を低減できるとともに、専用処理ICを用いる場合と比べて低コスト化を図ることができる。
また、送信マスクタイマ62を駆動して送信マスク時間を設定し、制御信号の送信タイミングを適切に行うことによって、電力線2上の通信トラフィックを低減することができ、システム全体の動作を安定にすることができる。
さらに、通信専用の伝送線を取り付ける必要がないので、施工性を向上させることができる。
(実施形態2)
本発明の実施形態2に係る照明制御システムの構成について図5を用いて説明する。この照明制御システムは、実施形態1の照明制御システムと同様に、複数の照明器具1,1(図1参照)を備えている。また、各照明器具1は、ランプ負荷3と、電源部4と、人感センサ5と、マイコン6と、通信インターフェース部8とを実施形態1の照明器具と同様に備えているが(図1参照)、実施形態1の照明器具にはない以下に記載の特徴部分を有する。
実施形態2の通信部7は、実施形態1のフィルタ70に代えて図5に示すようなLCフィルタ70aを備えている。LCフィルタ70aは、3つのインダクタ720〜722と3つのコンデンサ723〜725とで構成される3次のバンドパスフィルタである。なお、実施形態2では3次のバンドパスフィルタを用いているが、バンドパスフィルタの次数は上記に限定されるものではない。また、実施形態2の通信部7は上記以外の点において実施形態1の通信部と同様である。
以上、実施形態2によれば、水晶やセラミックより入手しやすく安価なインダクタ720〜722及びコンデンサ723〜725を用いてLCフィルタ70aを構成することができるので、フィルタとして水晶フィルタやセラミックフィルタを用いる場合と比べて低コスト化を図ることができる。
(実施形態3)
本発明の実施形態3に係る照明制御システムの構成について図6を用いて説明する。この照明制御システムは、実施形態2の照明制御システムと同様に、複数の照明器具1,1(図1参照)を備えている。また、各照明器具1は、ランプ負荷3と、電源部4と、人感センサ5と、マイコン6と、通信インターフェース部8とを実施形態2の照明器具と同様に備えているが(図1参照)、実施形態2の照明器具にはない以下に記載の特徴部分を有する。
実施形態3の通信部7は、実施形態2のLCフィルタ70aに代えて図6に示すようなLCフィルタ70bを備えている。LCフィルタ70bは、インダクタ730と2つのコンデンサ731,732とで構成される3次のローパスフィルタである。なお、実施形態3では3次のローパスフィルタを用いているが、ローパスフィルタの次数は上記に限定されるものではない。また、実施形態3の通信部7は上記以外の点において実施形態2の通信部と同様である。
以上、実施形態3によれば、実施形態2と同様に、フィルタとして水晶フィルタやセラミックフィルタを用いる場合と比べて低コスト化を図ることができる。また、マイコン6からの矩形波信号は基本周波数とその奇数次の高調波とを重畳したものであるので、ローパスフィルタでも実現することができる。
(実施形態4)
本発明の実施形態4に係る照明制御システムの構成について図7を用いて説明する。この照明制御システムは、実施形態2の照明制御システムと同様に、複数の照明器具1,1(図1参照)を備えている。また、各照明器具1は、ランプ負荷3と、電源部4と、人感センサ5と、マイコン6と、通信インターフェース部8とを実施形態2の照明器具と同様に備えているが(図1参照)、実施形態2の照明器具にはない以下に記載の特徴部分を有する。
実施形態4の通信部7は、実施形態2のLCフィルタ70aに代えて図7に示すようなLCフィルタ70cを備えている。LCフィルタ70cは、インダクタ740とコンデンサ741とで構成される共振型のバンドパスフィルタである。このLCフィルタ70cでは、並列共振周波数が矩形波信号の基本周波数となるようにインダクタ740及びコンデンサ741が設定されている。なお、実施形態4の通信部7は上記以外の点において実施形態2の通信部と同様である。
以上、実施形態4によれば、実施形態2と同様に、フィルタとして水晶フィルタやセラミックフィルタを用いる場合と比べて低コスト化を図ることができる。また、共振の選択度が高い場合、実施形態2,3のLCフィルタ70a,70b(図5,6参照)よりも簡単にフィルタを構成することができる。
(実施形態5)
まず、本発明の実施形態5に係る照明制御システムの構成について図8を用いて説明する。この照明制御システムは、実施形態4の照明制御システムと同様に、複数の照明器具1,1(図1参照)を備えている。また、各照明器具1は、ランプ負荷3と、電源部4と、人感センサ5と、マイコン6と、通信インターフェース部8とを実施形態4の照明器具と同様に備えているが(図1参照)、実施形態4の照明器具にはない以下に記載の特徴部分を有する。
実施形態5の通信部7は、実施形態4のLCフィルタ70cに代えて図8に示すようなLCフィルタ70dを備えている。LCフィルタ70dは2つのLCフィルタ75,76から構成されている。LCフィルタ75は、実施形態4のLCフィルタ70cと同様のものであり、インダクタ750とコンデンサ751とを並列に接続して構成されるバンドパスフィルタである。LCフィルタ75では、実施形態4のLCフィルタ70cと同様に、並列共振周波数が矩形波信号の基本周波数となるようにインダクタ750及びコンデンサ751が設定されている。一方、LCフィルタ76は、インダクタ760とコンデンサ761とを直列に接続して構成されるノッチフィルタである。LCフィルタ76では、直列共振周波数が矩形波信号の第3高調波の周波数となるようにインダクタ760及びコンデンサ761が設定されている。また、LCフィルタ75とLCフィルタ76との間には、LCフィルタ75の並列共振インピーダンスとLCフィルタ76の直列共振インピーダンスとを整合させるインピーダンス整合回路77が設けられている。インピーダンス整合回路77は、適切な定数の抵抗やインダクタ、コンデンサ(図示せず)などで構成されるものである。なお、実施形態5の通信部7は上記以外の点において実施形態2の通信部と同様である。
次に、LCフィルタ70dの周波数特性について図9を用いて実施形態4のLCフィルタ70cと比較しながら説明する。図9のType1が実施形態4のLCフィルタ70cの周波数特性、Type2が実施形態5のLCフィルタ70dの周波数特性である。LCフィルタ70c,70dは、両方とも基本周波数成分を取り出し、その他の周波数帯域成分を減衰させている。さらに、LCフィルタ70dは、第3高調波の周波数において、LCフィルタ70cよりも急峻に減衰させている。
以上、実施形態5によれば、実施形態4と同様に、フィルタとして水晶フィルタやセラミックフィルタを用いる場合と比べて低コスト化を図ることができる。また、ノッチフィルタであるLCフィルタ76を備えることによって、特に第3高調波など特定の周波数成分の減衰が必要な場合に、不要な周波数成分をより確実に除去することができる。さらに、LCフィルタ70dにインピーダンス整合回路77を備えることによって、LCフィルタ75の並列共振インピーダンスとLCフィルタ76の直列共振インピーダンスとの間に不整合があったとしても、所望の特性を得ることができる。
なお、実施形態1〜5の変形例として、通信部7が特定の単一周波数の正弦波を制御信号とする場合に代えて、複数のフィルタ70又はLCフィルタ70a〜70dを並列に設け、マイコン6から出力し各フィルタ70又は各LCフィルタ70a〜70dを通った複数の異なる周波数成分を出力アンプ71の入力側で重畳し、重畳されたもの制御信号としてもよい。このようにすると、複数の周波数成分が重畳された制御信号を容易に作成することができる。
また、実施形態1〜5の他の変形例として、ランプ負荷3を消灯させる代わりに調光点灯させてもよい。このような場合のランプ負荷3は、電子安定器31として調光機能付きのものを備え、消灯信号に代えて調光信号がマイコン6から電子安定器31に入力されると、蛍光灯30は調光点灯する。
さらに、実施形態1〜5の他の変形例として、ランプ負荷3を100%の明るさで点灯させる代わりに調光点灯させてもよい。このような場合のランプ負荷3も、電子安定器31として調光機能付きのものを備え、点灯信号に代えて調光信号がマイコン6から電子安定器31に入力されると、蛍光灯30は調光点灯する。
本発明の実施形態1の構成を示すブロック図である。 同上に係る照明器具の要部の構成を示すブロック図である。 同上に係る照明器具において他の照明器具から制御信号を受信しない場合の動作を示すタイムチャートである。 同上に係る照明器具において他の照明器具から制御信号を受信する場合の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態2に係るLCフィルタの構成を示す図である。 本発明の実施形態3に係るLCフィルタの構成を示す図である。 本発明の実施形態4に係るLCフィルタの構成を示す図である。 本発明の実施形態5に係るLCフィルタの構成を示す図である。 同上に係るLCフィルタの周波数特性を示す図である。
符号の説明
1 照明器具
2 電力線
3 ランプ負荷
5 人感センサ
6 マイコン
61 点灯保持時間タイマ
62 送信マスクタイマ
7 通信部
70 フィルタ
70a〜70d LCフィルタ
71 出力アンプ

Claims (2)

  1. それぞれがランプ負荷を点灯制御する複数の照明器具を電力線に接続して備え、前記複数の照明器具の間で相互に、前記ランプ負荷を点灯制御するための制御信号の送受信が前記電力線を介して行われる照明制御システムであって、
    前記複数の照明器具のそれぞれが、
    予め決められた検知エリア内に存在する人を検知する人感センサを備えるとともに、
    前記人感センサによる人の検知及び前記他の照明器具からの前記制御信号の受信の少なくとも一方が行われると前記ランプ負荷を予め決められた第1の時間点灯させる点灯制御機能と、前記人感センサによる人の検知が行われると矩形波信号を生成する信号生成機能と、前記人感センサによる人の検知が行われて前記矩形波信号を生成した後及び前記他の照明器具からの前記制御信号の受信が行われた後の少なくとも一方から予め決められた第2の時間、前記人感センサによる人の検知の有無に関わらず前記矩形波信号の生成を停止する信号生成停止機能とを有するマイコンと
    記制御信号前記他の照明器具に送信する通信部とを備え
    前記通信部は、前記マイコンとは別に当該マイコンと前記電力線との間に設けられたフィルタを有し、当該フィルタによって前記矩形波信号から基本周波数成分を抽出し、当該抽出した基本周波数成分を前記制御信号とする
    ことを特徴とする照明制御システム。
  2. 前記フィルタがLCフィルタであることを特徴とする請求項1記載の照明制御システム。
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