JP4784212B2

JP4784212B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP4784212B2
Application number: JP2005252212A
Authority: JP
Inventors: 良徳齋藤; 就司片山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: JP2007066739A

Description

本発明は、照度センサにより被照面の明るさを検出し、その明るさが略一定となるように光源の光出力を制御する照明器具に関するものである。

この種の照明器具としては、光源と、光源によって照明される被照面の明るさを検出する照度センサと、照度センサの検出結果をもとに被照面の明るさが略一定となるように光源の光出力比を制御する制御部とを備えたものが従来より提供されている（例えば、特許文献１参照）。

このような照明器具に用いられる照度センサは、被照面からの反射光を検出することによって、被照面の明るさに電圧値が比例したセンサ出力を発生する。一方、制御部は、被照面の明るさが目的の明るさになるときの照度センサのセンサ出力を記憶しており、照度センサのセンサ出力が予め記憶された電圧値となるように、光源の光出力比を制御している。
特開２００３−３１７９７２号公報

上述の照明器具に用いられる光源は、一般的に点灯初期が最も明るく、累積点灯時間が長くなるにつれて、光源の光出力が徐々に低下し、寿命末期時に光出力が最も低下するようになっている。照明設計を行う場合、光源の寿命末期においても十分な明るさが確保できるように目標照度を決定するので、寿命末期状態の光源による明るさが目標照度に設定される。

したがって、光源が寿命末期に至る前の状態では、光源の光出力比がその時点での最大値でなくても、目標照度を得られることになる。すなわち、照明空間に複数の照明器具が設置された場合で、昼光が無い場合に、何れかの照明器具の光出力比が、目標照度を得るために必要なレベルより暗くても、別の照明器具の光出力比が、目標照度を得るために必要なレベルより明るければ、照度不足となっている部分の照度を補って、目標照度を達成することが可能となる。すなわち、従来の照明器具を照明空間に複数台設置する場合は、被照面の照度が所定の目標値になっていても、個々の照明器具の光出力がばらつき、個々の照明器具で見た目の明るさがばらつくため、使用者に違和感を与える可能性があった。

本発明は上記問題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、複数台の器具間で光源の光出力比がばらつくのを抑制した照明器具を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、屋内に設置され、累積点灯時間の増加に応じて消費電力に対する光出力の出力特性が変化する光源と、光源により照明される被照面の明るさを検出する照度センサと、照度センサの検出結果に基づいて被照面の明るさが所定の目標照度となるように光源の光出力を制御する制御部と、屋外の昼光量を検出する昼光センサとを備え、制御部は、光源の出力特性をもとに現在の累積点灯時間において目標照度を得るために必要な光出力比を求め、この光出力比を上限値に設定し、且つ、昼光センサによる昼光量の検出結果と、予め求められた器具設置位置における昼光率とから、器具設置位置での昼光による照度を算出し、昼光による照度の目標照度に対する不足分を補うのに必要な光源の光出力比を下限値に設定し、下限値以上且つ上限値以下の調整範囲で光源の光出力比を制御することを特徴とする。

この発明によれば、累積点灯時間の増加に応じて消費電力に対する光出力の出力特性が変化する光源を用いる場合に、光源の出力特性から現在の累積点灯時間において目標照度を得るために必要な光出力比を求め、この光出力比を上限値に設定して、上限値以下の調整範囲で光源の光出力比を制御しているので、光源の光出力比が上限値よりも明るい範囲で制御されるのを防止できる。したがって、照明空間に複数台の照明器具を設置して使用する場合にある照明器具の光出力が過剰に明るくなり、その影響を受けて隣接する他の照明器具の光出力比が暗くなることがないから、器具間の光出力比のばらつきを抑制して、使用者に違和感を与えるのを防止することができる。

しかも、制御部が、昼光センサにより検出された昼光量と器具設置位置における昼光率とをもとに器具設置位置での昼光による照度を求め、昼光による照度の目標照度に対する不足分を補うために必要な光出力比を下限値に設定し、上限値以下且つ下限値以上の調整範囲で光源の光出力比を制御しているので、光源の光出力比が下限値を下回ることはなく、所定の目標照度を確実に確保することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、昼光センサによる昼光量の検出結果が略ゼロの場合、制御部は、光源の光出力を上限値に制御することを特徴とする。

この発明によれば、昼光が無い場合に制御部が光源の光出力比を上限値に制御しており、昼光の影響が無い場合は光源を光出力比の上限値で点灯させることで、被照面の照度を配置設計時の照度に制御することができる。しかも、照明空間に複数台の照明器具が設置された場合は、目標照度を得るために必要な光出力比で各器具の光源が点灯されるから、器具間で光源の光出力比が大きくばらつくことはなく、使用者に違和感を与えることがない。さらに、昼光量が略ゼロの場合は制御部が光源の光出力比をオープンループ制御しているので、光出力の制御を簡略化できるという利点もある。

請求項１の発明によれば、累積点灯時間の増加に応じて消費電力に対する光出力の出力特性が変化する光源を用いる場合に、光源の出力特性から現在の累積点灯時間において目標照度を得るために必要な光出力比を求め、この光出力比を上限値に設定して、上限値以下の調整範囲で光源の光出力比を制御しているので、光源の光出力比が上限値よりも明るい範囲で制御されるのを防止できる。したがって、照明空間に複数台の照明器具を設置して使用する場合にある照明器具の光出力が過剰に明るくなり、その影響を受けて隣接する他の照明器具の光出力比が暗くなることがないから、器具間の光出力比のばらつきを抑制して、使用者に違和感を与えるのを防止できるという効果がある。

請求項２の発明によれば、昼光が無い場合に制御部が光源の光出力比を上限値に制御しており、昼光の影響が無い場合は光源を光出力比の上限値で点灯させることで、被照面の照度を配置設計時の照度に制御することができる。しかも、照明空間に複数台の照明器具が設置された場合は、目標照度を得るために必要な光出力比で各器具の光源が点灯されるから、器具間で光源の光出力比が大きくばらつくことはなく、使用者に違和感を与えることがない。さらに、昼光量が略ゼロの場合は制御部が光源の光出力比をオープンループ制御しているので、光出力の制御を簡略化できるという利点もある。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本実施形態の照明器具のブロック図であり、この照明器具Ａは光源１と照度センサ２と制御部３とを主要な構成として備える。また、図２は照明器具Ａの施工状態を説明する説明図であり、オフィスなどの屋内空間（照明空間）２０の天井２１に複数台の照明器具Ａが設置されている。

光源１は例えば蛍光灯のような放電灯からなり、床２２などの被照面を照明する。光源１は、累積点灯時間の増加に応じて消費電力に対する光出力の出力特性が変化しており、累積点灯時間が長くなるにつれて、消費電力に対する光出力が徐々に低下する。

照度センサ２は、光源１により照明される床２２などの被照面の明るさを、被照面からの反射光の光量を検出することによって求めており、反射光の光量に対応した電圧値の電圧信号（アナログ信号）をセンサ出力として出力する。なお、照度センサ２には、光源１から照射された光Ｌ１の被照面における反射光Ｌ２以外にも、図示しない窓などを通して屋外から屋内空間２０に差し込む外光（昼光）の床２２（被照面）での反射光Ｌ３も入射される。

制御部３は、照度センサ２の出力を増幅する増幅回路４と、図示しないタイマにより積算された光源１の累積点灯時間に応じて光出力比の制御範囲を決定する光出力範囲設定部５と、目標照度に対応した照度センサ２の出力電圧（この値を目標センサ電圧と言う。）を決定する目標値設定部６と、増幅回路４から入力されるセンサ電圧が目標センサ電圧と一致するように光源１に調光制御信号を出力する調光信号出力部７とを備え、被照面の照度が目標照度となるように光源１の光出力を制御する。

以下に、この照明器具Ａの動作について説明する。調光信号出力部７は、通常、昼夜の別に関係無く（つまり、外光の有無に関係無く）、増幅回路４から入力されるセンサ電圧が、目標値設定部６で設定された目標センサ電圧と一致するように光源１の光出力比を制御する。ところで、上述の目標センサ電圧を決定するためには、外光（昼光）が無い状態で、所定の光出力比により光源１を点灯させたときの照度センサ２のセンサ電圧を把握する必要がある。ここで、目標センサ電圧は、通常、照明器具Ａの配置設計時に設定された明るさになる時の、照度センサ２のセンサ電圧として決定され、この目標センサ電圧は、例えば配置設計時と同様の状態を一時的につくることによって得られる。

また、図３（ａ）は照明器具Ａに用いる光源１の累積点灯時間と光出力との関係を示しており、一般的に光源１の光出力は累積点灯時間の経過に伴って徐々に低下している。尚、図３（ａ）中のａは光源１の光出力を示し、ｂは目標照度を確保するために必要な光出力（例えば７０％）を示している。ここで、照明器具Ａは、その寿命末期においても被照面の照度が維持できるように配置設計されており、その配置設計時には、寿命末期に至るまでの光束低下を考慮した補正係数（保守率）が設定されている。つまり、上述した所定の光出力比とはこの保守率のことであり、屋内照明に用いられる露出型蛍光灯器具の場合は、一般的に保守率を０．７としているので、上述した所定の出力比も０．７（７０％）に設定される。

一方、光出力範囲設定部５には、昼光の無い状態において光源１の点灯初期から寿命末期まで被照面の照度を目標照度に維持するために、光源１の累積点灯時間に応じて変化する光出力比のデータ（図３（ｂ）のｃ参照）が図示しないメモリに予め登録されている。また、光出力範囲設定部５は、光源１の累積点灯時間を計時するタイマ（図示せず）を備えており、タイマによって計時された現在の累積点灯時間をもとに、図３（ｂ）のグラフから現時点において目標照度を得るための光出力比を求め、この値を光出力比の制御範囲の上限値として設定する。尚、図中のｄは一般的な照明器具の光出力比（例えば１００％）を示しており、図中のｃに示すように累積点灯時間に応じて光出力比を変化させれば、図中のｄとｃとの差分のエネルギーを節約することができる。

上述のように本実施形態では現時点での累積点灯時間に応じて光出力比の調整範囲に上限値を設定しており、これによって以下に説明するような効果が得られる。

図４（ａ）（ｂ）に示すように屋内空間２０に上記の照明器具Ａが複数台設置されている場合に、各照明器具Ａの光出力比の調整範囲が制限されていなければ、全体として配置設計時に計画した目標照度が得られていたとしても、各照明器具Ａの光源１の光出力は、ある器具Ａが高ければ、その影響で隣接する器具Ａの光出力が低くなるというように、器具毎の光出力比にばらつきが発生する可能性がある。図４（ａ）中の数字は各照明器具Ａの光出力を示しており、照明器具Ａの一部は光出力比が１００％と高くなっているため、その影響で隣接する照明器具の光出力比が３０％と低くなっており、全体としては所定の目標照度（光出力比が７０％の時の照度）が得られるものの、器具毎の光出力比のばらつきが大きくなり、使用者に違和感を与える可能性があった。それに対して本実施形態の照明器具Ａでは、現在の累積点灯時間において所定の目標照度を得るために必要な光出力比を、光出力比の調整範囲の上限値に設定しているので、昼光が存在しない場合には、何れの照明器具Ａでも目標照度を得るために必要な光出力比以下に制御されるから、隣接する照明器具Ａに過剰な影響を与えるほど光出力比が明るくなることはなく、図４（ｂ）に示すように全ての照明器具Ａの光出力比が、光出力範囲設定部５で設定された上限値（例えば７０％）に統一されるから、器具間の光出力のばらつきを抑制することができ、使用者に対して違和感を与えることがない。

（実施形態２）
本発明の実施形態２を図５〜図７に基づいて説明する。図５は本実施形態の照明器具Ａのブロック図であり、上述した実施形態１の照明器具Ａにおいて、昼光の昼光量を検出する昼光センサ８を設け、光出力範囲設定部５が、昼光センサ８の検出結果をもとに光出力比の調整範囲の下限値を設定している。尚、光出力範囲設定部５および昼光センサ８以外の構成は上述した実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略し、以下では本実施形態の特徴部分のみを説明する。

昼光センサ８は、図７（ａ）に示すように屋外に設置されて、昼光量を検出し、昼光量に応じた電圧信号を光出力範囲設定部５に出力する。

光出力範囲設定部５は、昼光センサ８から入力される電圧信号をもとに昼光量を求める測定部９と、室内（屋内空間２０内）での照明器具Ａの位置（器具設置位置）によって決まる昼光率を予め入力するための昼光率入力部１０と、測定部９で得られた昼光量と昼光率入力部１０で入力された昼光率とを用いて照明器具Ａの位置での昼光による照度を算出する演算部１１とを備えている。図６は昼光率の定義を説明する説明図であり、室内（屋内空間２０内）の任意の点における照度をＥｐ、全天空照度をＥｓとすると、（昼光率）＝Ｅｐ／Ｅｓで表される。なお図６中の３０は天空を、Ｌ４は天空光をそれぞれ示している。ここで、全天空照度Ｅｓを、昼光センサ８により測定された昼光量から求めれば、室内の任意の点における昼光率を昼光量に乗算することで、室内の任意の点における昼光量を求めることができる。

光出力範囲設定部５は、実施形態１と同様に、現時点での累積点灯時間に応じて光出力比の調整範囲の上限値を設定するとともに、以下に示す方法で、光出力比の調整範囲の下限値を設定する。すなわち、光出力範囲設定部５では、測定部９が昼光センサ８からの電圧信号をもとに昼光量を求め、昼光率入力部１０に予め入力された器具設置位置における昼光率を用いて、演算部１１が器具設置位置での昼光による照度を算出しており、この昼光による照度の目標照度（配置設計時の照度）に対する不足分を求め、この不足分を補うだけの光出力比を光出力比の調整範囲の下限値に設定する。

例えば図７（ａ）は３台の照明器具Ａ１〜Ａ３を室内（屋内空間２０）に配置した状態を示し、同図（ｂ）は窓２３からの距離と昼光による照度との関係を示している。図７（ｂ）中のａは室内の各位置での昼光による照度を示し、窓２３に近いほど昼光による照度が高く、窓２３から遠ざかるほど昼光による照度が低くなるので、配置設計時の目標照度Ｌｖ１に対する不足分（図７（ｂ）中に斜線で示す領域Ｂ）は窓２３から遠ざかるにつれて大きくなっている。上述のように本実施形態では、演算部１１が、各照明器具Ａ１〜Ａ３の設置位置における昼光率（つまり窓２３から距離Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３だけ離れた位置における昼光率）と、昼光センサ８により測定された昼光量とを元に、各器具の設置位置での昼光による照度を算出しており、配置設計時の照度に対する不足分（照明器具Ａ１の場合は略ゼロ、照明器具Ａ２，Ａ３の場合はＤＬ２、ＤＬ３）を求めて、この不足分を補うだけの光出力比を、光出力比の調整範囲の下限値に設定している。

したがって、光源１の光出力比が上記の下限値以下に制御されることはなく、照明器具Ａの設置位置における照度が配置設計時の目標照度を下回ることはないから、所定の目標照度を確実に得ることができる。この時、制御部３では、昼光以外の要因で照度が低下した場合（例えば窓際に人が立ったために昼光が減少した場合など）のみ、照度センサ２の検出結果に基づいて光源１の光出力比を上げれば良いことになる。なお、光出力範囲設定部５により光出力比の調整範囲に上限値を設定を行わないことも考えられるが、光出力比の調整範囲に上限値を設定していれば、各照明器具Ａの光出力比が過剰に明るくなることはなく、器具毎の光出力比のばらつきを低減することができる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３を図８に基づいて説明する。図８は本実施形態の照明器具Ａのブロック図であり、上述した実施形態１の照明器具Ａにおいて、昼光量を検出する昼光センサ８を設け、昼光センサ８により昼光無しと判断された場合、制御部３は、光出力範囲設定部５で設定された光出力比の上限値で光源１を点灯させている。尚、光出力範囲設定部５および昼光センサ８以外の構成は上述した実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略し、以下では本実施形態の特徴部分のみを説明する。

昼光センサ８は屋外に設置されて、昼光量を検出し、昼光量に応じた電圧信号を光出力範囲設定部５に出力する。

光出力範囲設定部５は、昼光センサ８から入力される電圧信号をもとに昼光の有無を判定する判定部１２と、図示しないタイマにより積算された光源１の累積点灯時間に応じて光出力比の制御範囲を決定する設定部１３とを備える。設定部１３は、実施形態１と同様に、光源１の累積点灯時間に応じて光出力比の調整範囲の上限値を設定しており、上限値の設定値を調光信号出力部７に出力する。

そして、判定部１２が昼光有りと判断した場合は、調光信号出力部７が、増幅回路４から入力されるセンサ電圧を、目標値設定部６で設定された目標センサ電圧に一致させるように、設定部１３により設定された上限値以下の調整範囲で光源１の光出力比を制御する。したがって、照明空間に複数台の照明器具Ａを設置した場合でも、隣接する照明器具Ａに過剰な影響を与えるほど光出力比が明るくなることはなく、器具毎の光出力比のばらつきを低減することができる。

一方、判定部１２が昼光無しと判断した場合（つまり昼光センサ８により検出された昼光量が略ゼロの場合）は、調光信号出力部７が、設定部１３により設定された上限値に光源１の光出力比を制御しており、昼光の影響が無い場合には光源１を光出力比の上限値で点灯させることで、被照面の照度を配置設計時の照度に制御することができる。ここで、照明空間に複数台の照明器具Ａを設置した場合でも、所定の目標照度を得るために必要な光出力比で各器具の光源１が点灯されるから、器具間で光源１の光出力比が大きくばらつくことはなく、使用者に違和感を与えることはない。また昼光無しの場合は調光信号出力部７がオープンループ制御を行っているので、光出力の制御を簡略化できるという利点もある。

ところで、本実施形態では光出力範囲設定部５が実施形態１と同様に上限値を設定し、昼光有りの場合には上限値以下の調整範囲で光源１の光出力比を制御しているが、上述の実施形態２と同様に調整範囲の下限値を設定し、下限値以上且つ上限値以下の調整範囲で光源１の光出力比を制御しても良く、実施形態２で説明したように光源１の光出力比が下限値を下回ることがないから、所定の目標照度を確実に確保することができる。

なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。

実施形態１の照明器具のブロック図である。同上の施工状態の説明図である。（ａ）は同上に用いる光源の累積点灯時間と光出力との関係を示す図、（ｂ）は累積点灯時間と目標照度を得るために必要な光出力比との関係を示す図である。（ａ）（ｂ）は同上の使用状態の説明図である。実施形態２の照明器具のブロック図である。昼光率の定義を説明する説明図である。（ａ）は照明器具の配置を説明する説明図、（ｂ）は窓からの距離と昼光による照度との関係を示した図である。実施形態３の照明器具のブロック図である。

符号の説明

Ａ照明器具
１光源
２照度センサ
３制御部
４増幅回路
５光出力範囲設定部
６目標値設定部
７調光信号出力部

Claims

屋内に設置され、累積点灯時間の増加に応じて消費電力に対する光出力の出力特性が変化する光源と、前記光源により照明される被照面の明るさを検出する照度センサと、前記照度センサの検出結果に基づいて被照面の明るさが所定の目標照度となるように前記光源の光出力を制御する制御部と、屋外の昼光量を検出する昼光センサとを備え、前記制御部は、前記光源の出力特性をもとに現在の累積点灯時間において前記目標照度を得るために必要な光出力比を求め、この光出力比を上限値に設定し、且つ、前記昼光センサによる昼光量の検出結果と、予め求められた器具設置位置における昼光率とから、前記器具設置位置での昼光による照度を算出し、前記昼光による照度の目標照度に対する不足分を補うのに必要な前記光源の光出力比を下限値に設定し、前記下限値以上且つ前記上限値以下の調整範囲で前記光源の光出力比を制御することを特徴とする照明器具。
前記昼光センサによる昼光量の検出結果が略ゼロの場合、前記制御部は、前記光源の光出力を前記上限値に制御することを特徴とする請求項１の照明器具。