JP5040447B2 - 照明装置及び照明システム - Google Patents

Description

この発明は、装置自身が照明の明るさを決定して調光制御を行う自立制御型の照明装置及び、この照明装置を複数備える照明システムに関するものである。

従来、複数の照明器具を用いると共に各照明器具に照明エリアを対応付け、照明エリアの明るさ検出を行って調光制御を行う照明システムが知られている。

この種の照明システムとしては、特許文献１に記載されたものを挙げることができる。特許文献１のシステムでは、照明器具の照明制御エリアと画像センサの検知エリアの不一致を解消するため、全部の照明器具を点灯させて、このとき所定照度を超えている検知エリアのみを照明制御に用いる検知エリアとして記憶するようにしている。

上記の照明システムは、信号線により複数の照明器具と複数のセンサとを接続して照明制御を行うものであり、信号線は天井裏などに配線されることから、現在ある施設に新にこのシステムを導入することは難しい。
特開２００２−１３４２８２号公報

上記に対し、各照明器具がセンサを有し、個別に照度検出を行って照明制御を行うことにより昼光を利用して省エネを図るシステムも登場しており、リニューアルの場合に導入が可能である。

しかしながら、上記の構成では、各個別照明器具に対応するセンサにより検出される照度は、部屋に配置されている家具などの影響を受けることから、検出される照度に基づき照明制御を行うと各照明器具毎に明るさのばらつきが生じる。また、隣接する照明器具の照明による影響により、各照明器具毎に明るさのばらつきが生じる。このため、このような照明を受ける人が、違和感や不快感を感じるなどの問題点があった。

本発明は上記のような照明器具の問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、個別に照度検出を行って照明制御を行うことにより昼光を利用して省エネを図ることができると共に、部屋内などにおける各照明の明るさのばらつきを低減し、快適な照明環境を提供することのできる照明装置及び照明システムを提供することである。

本発明に係る照明装置は、照明対象エリアの照明を行う照明器具と；複数の照明器具それぞれに対応付けられた複数のエリアの明るさを検出するセンサと；前記照明器具の照明負荷に対して調光制御を行う調光制御手段と；センサが検出した複数エリアの明るさ情報を収集し、収集した明るさ情報の変化に基づき調光度を制御する場合の参照エリアを求める参照エリア検出手段と；参照エリア検出手段が求めたエリアにおける明るさ情報に基づき調光制御手段を制御して調光を実行する制御手段であって、調光制御手段により調光度を所定幅（ΔＤim）変化させ、センサから得られる前記所定幅（ΔＤim）における明るさの変化幅（ΔＥ＝Ｅ２−Ｅ１）を求め、上記調光度の変化幅に対する明るさの変化幅の比（ΔＥ／ΔＤim）を求め、この比（ΔＥ／ΔＤim）が境界値より大であるか否かを判定し、大であることが検出されると、変化値αだけ調光度を上昇させ照明の明るさを明るく、境界値以下の場合には変化値αだけ調光度を下降させ照明の明るさを暗くするように調光制御手段を制御して調光を実行する制御手段と；を具備することを特徴とする。

センサは、１つの照明装置に対して複数存在するようにすることもでき、また検出範囲を変更可能なパン・チルト機構を備えるものを１或いは複数存在させることもできる。センサを照明器具に付設する構成が望ましいが、別体としワイヤレス接続する構成も許容する。

調光度を変化させる所定幅は、変化により人が気付かない程度の微量な値であることが好適である。これにより照明対象エリアに居る人に不快感を生じさせることがなく、周囲の照度検出を行うことができるからである。

本照明装置は、個別に明るさ検出を行って照明制御を行う自立型のものであるが、ワイヤレス通信部を有し、明るさ情報の交換など情報交換を行うものであっても良い。

請求項２に記載の照明装置は、少なくとも昼光の有無に対応する時間帯を検出する時間帯検出手段を有し、時間帯検出手段は、制御手段が調光制御手段により調光度を所定幅変化させ、センサから得る明るさの変化幅を用いて時間帯を検出することを特徴とする。

時間帯検出手段は、少なくとも昼光の有無に対応する時間帯を検出するものであれば良く、タイマを用いることもできるが、タイマに限定されるものではない。

請求項３に記載の照明装置では、センサには、検出するエリアを変更するためのシャッタが備えられ、制御手段は時間帯検出手段が検出した時間帯に基づきシャッタを制御することを特徴とする。

請求項４に記載の照明装置では、制御手段は、センサによる明るさの変動を検出し、所定の変動に基づき調光制御手段を制御して調光を実行することを特徴とする。

本発明に係る照明システムは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置を複数具備することを特徴とする。

請求項１に記載の照明装置によれば、調光度を所定幅変化させ、センサから得られる明るさの変化幅に基づき調光制御手段を制御して調光を実行するので、自装置による調光により明るさが変化する度合い、つまリ、昼光や他の照明による影響が検出でき、これらとの関係を考慮した適切な調光が可能であり、明るさのばらつきの低減を図ることができる。

請求項１に記載の照明装置によれば、センサが検出した複数エリアの明るさ情報を収集し、収集した明るさ情報の変化に基づき調光度を制御する場合の参照エリアを求めて、調光制御するので、家具のレイアウトや人の影響により明るさが変動するエリアの影響を排除して適切な調光が可能であり、明るさのばらつきの低減を図ることができる。

請求項２に記載の照明装置によれば、調光度を所定幅変化させ、センサから得る明るさの変化幅を用いて少なくとも昼光の有無に対応する時間帯を検出する時間帯検出手段が時間帯を検出するので、昼光による影響が検出でき、この時間帯を適切に検出可能である。

請求項３に記載の照明装置によれば、センサには、検出するエリアを変更するためのシャッタが備えられ、制御手段は時間帯検出手段が検出した時間帯に基づきシャッタを制御するので、昼光や隣接照明による影響を排除可能なエリアに絞って明るさを検出し、適切な調光が可能であり、明るさのばらつきの低減を図ることができる。

請求項４に記載の照明装置によれば、センサによる明るさの変動を検出し、所定の変動に基づき調光制御手段を制御して調光を実行するので、人の存在する場合を検出して必要な照明を提供することができる。

請求項５に記載の照明システムによれば、適切な調光が可能であり、明るさのばらつきの低減を図る照明装置を用いて、全体として明るさのばらつきが低減された照明環境を提供

以下添付図面を参照して、本発明に係る照明装置及び照明システムの実施例を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１には、実施例に係る照明装置の構成図が示されている。照明装置は照明器具１０として構成され、照明負荷１１、点灯回路１２、センサ１３及び制御部２０を備えている。

照明負荷１１は蛍光灯などであり、点灯回路１２から電力供給を受けて点灯し、照明対象エリアの照明を行う。センサ１３は、照明器具１０に対応付けられたエリアの明るさを検出するものである。

例えば、部屋Ｒには照明器具１０である照明器具１０ａ〜１０ｉが図２に示す平面図のように配置されている。つまり、各照明器具１０ａ〜１０ｉは、自身の直下であるエリア側を照明するが、この直下のエリアに隣接する８個のエリアにも影響を与えている。逆に、各照明器具１０ａ〜１０ｉの直下のエリアに隣接するエリアは、他の照明器具による影響を受けるものである。センサ１３は、各照明器具１０ａ〜１０ｉに対応付けられた上記３×３の９エリアについて明るさを検出する。図２においては、照明器具１０ｅを例として、センサ１３は斜線が付された３×３の９エリアについて明るさを検出する。

センサ１３と点灯回路１２は、制御部２０に接続されている。制御部２０は、調光制御手段２１、時間帯検出手段２２、制御手段２３、参照エリア検出手段２４を備えている。調光制御手段２１は、照明器具１０の照明負荷１１に対して調光制御を行うものである。時間帯検出手段２２は、少なくとも昼光の有無に対応する時間帯を検出するものである。

制御手段２３は、調光制御手段２１により調光度を所定幅（ΔＤim）変化させ、センサ１３から得られる明るさの変化幅（ΔＥ）に基づき調光制御手段２１を制御して調光を実行するものである。制御手段２３は、調光度を上昇或いは下降させる判定の境界値Ｋ、上昇または下降の変化値αを保持している。参照エリア検出手段２４は、センサ１３が検出した複数エリアの明るさ情報を収集し、収集した明るさ情報の変化に基づき調光度を制御する場合の参照エリアを求めるものである。

以上の構成において、照明器具１０における制御部２０の動作を図３に示すフローチャートに基づき説明する。例えば、照明負荷１１の点灯・予熱期間において、予め定められた調光度で調光制御手段２１から点灯回路１２を制御して点灯・予熱を行い、このときに調光度における明るさ情報Ｅ１をセンサ１３から得る（Ｓ１１）。センサ１３は例えば、３×３の９エリア中の予め定められた１エリアの明るさを検出する。

次に、調光度を所定幅（ΔＤim）変化させて、調光制御手段２１から点灯回路１２を制御し（Ｓ１２）、この調光度における明るさ情報Ｅ２をセンサ１３から得る（Ｓ１３）。更に、明るさの変化幅（ΔＥ＝Ｅ２−Ｅ１）を求め、調光度の変化幅（ΔＤim）との比（ΔＥ／ΔＤim）を求めて（Ｓ１４）、判定の境界値Ｋより大であるか（（ΔＥ／ΔＤim）＞Ｋ）を判定する（Ｓ１５）。

上記の比（ΔＥ／ΔＤim）は、僅かな調光度の変化に対し、明るさがどの程度変化するかを示すものであり、周囲が明るい場合には小さな値となり、自装置による調光制御が検出される明るさに与える影響が小さいことを示し、逆に、周囲が暗い夜などの場合には大きな値となり、自装置による調光制御が検出される明るさに与える影響が大きいことを示している。

そこで、ステップＳ１５において（ΔＥ／ΔＤim）＞Ｋであることが検出されると、制御部２０が保持している変化値αだけ調光度を上昇させて調光制御手段２１から点灯回路１２を制御し（Ｓ１６）、照明の明るさを明るくする。また、ステップＳ１５において（ΔＥ／ΔＤim）＞Ｋでないことが検出されると、変化値αだけ調光度を下降させて調光制御手段２１から点灯回路１２を制御し（Ｓ１７）、照明の明るさを暗くする。

ステップＳ１８においては、所定時間の経過を検出し、再びステップＳ１１から処理を繰り返す。これにより、人が感じない程度において調光度を変化させて、周囲状況を判定して調光度制御を行うので、昼光や隣接する照明の影響を考慮した調光制御を行うことができ、昼光や隣接する照明の影響を低減させた制御となり、各照明器具の明るさのばらつきの低減を図ることができる。

上記では、センサ１３は例えば、３×３の９エリア中の予め定められた１エリアの明るさを検出することとしたが、９エリアについて検出を行い、平均値を用いて制御を行っても良いし、９エリアについて検出を行い、それぞれの検出値を用いて対応する調光制御を行うようにしても良い。更に、照明の明るさを暗くする場合も明るくする場合にも、同じ変化値αを用いたが、照明の明るさを暗くする場合に用いる変化値を明るくする場合に用いる変化値より小さくして、調光制御が人に感じ難いように緩やかな制御を行うと好適である。

なお、図３におけるステップＳ１５における判定は、自装置による調光制御が検出される明るさに与える影響を検出するものであり、少なくとも昼光の有無に対応する時間帯の判定を行うことができ、時間帯検出手段２２として機能させることができる。即ち、（ΔＥ／ΔＤim）＞Ｋでないときには、昼光の有に対応する時間帯である。

制御部２０に備えられた参照エリア検出手段２４は、図４のフローチャートに示されるように動作する。つまり、センサ１３から各エリア（図２の例では、９エリア）の明るさ情報を収集し（Ｓ２１）、所定時間経過を検出した後に（Ｓ２２）、センサ１３から各エリア（図２の例では、９エリア）の明るさ情報を収集し（Ｓ２３）、各エリアの明るさの変動を求め、最も変動の少ないエリアを特定し、制御手段２３へ通知する（Ｓ２４）。

制御手段２３は、通知されたエリアにおけるセンサ１３の出力を用いて調光制御を行う（Ｓ２５）。例えば、既に説明した図３におけるステップＳ１１における明るさ検出は、このようにして決定されたエリアについてセンサ１３により検出された明るさ情報を用いる。或いは、照明システムの電源投入のような場合に、各照明器具１０ａ〜１０ｉを目標の明るさへ移行させる際には、上記のようにして求めたエリアについてセンサ１３により検出された明るさ情報を用いる。

上記のような参照エリアの明るさ情報は、人や家具などにより影響を受けていないものと考えられ、この参照エリアの明るさ情報に基づく制御により、安定的な適切な明るさ検出に基づき調光制御を行うことができる。この図４のフローチャートによる処理を行うタイミングとして、少なくとも昼光による影響がない時間帯において行うことが望ましい。このため、時間帯検出手段２２から時間帯情報得て、少なくとも昼光のない時間帯に、上記フローチャート対応の動作を起動し、参照エリアを決定する。

上記においては、各エリアの明るさの変動を求め、最も変動の少ないエリアを特定することにより、参照エリアを決定したが、各エリアの明るさの変動の平均を求め、この平均に最も近いエリアを特定することにより、参照エリアを決定しても良い。このようにすると、平均変動は昼光による明るさ変動と考えられることから、昼光による明るさ変動分を含んだ明るさ情報により、調光制御を行うことができる。

センサ１３には、図５に示されるようにシャッタ１５が備えられている。シャッタ１５は、図６（ａ）に示す３×３の９エリアにより構成される検出エリアを図６（ｂ）に示す１エリアに変更したり、図６（ｃ）示す５×５の９エリアに変更するもので、物理的シャッタであっても電子シャッタであっても良い。

このシャッタ１５は、制御手段２３が、時間帯検出手段２２から時間帯情報を受け取って制御する。例えば、昼光ありを示す時間帯情報を受け取ると、エリアを拡大するように制御し、昼光なしを示す時間帯情報を受け取ると、エリアを縮小するように制御する。これにより、昼光があって隣接する照明の影響がない場合に広いエリアの明るさ情報に基づき自装置の明るさを制御して、孤立した明るさの照明とならないようにすることができ、また、昼光がないため隣接する照明の影響が大きくなる場合に狭いエリアの明るさ情報に基づき自装置の明るさを制御して、周囲の明るさに影響された明るさによる照明とならないようにすることができる。

シャッタ１５の制御手法としては、調光度に基づき、エリアを拡大するかエリアを縮小するか決定するものである。現在の調光度が所定閾値より小さい場合には、エリアを拡大する。即ち、調光度が小さくされているときは昼光があるため照明の明るさを低下させたと考えられるので、エリアを拡大させることにより、上記の効果を得る。また、現在の調光度が所定閾値以上の場合には、エリアを縮小する。調光度が大きくされているときは昼光がないため照明の明るさを上昇させたと考えられるので、エリアを縮小させることにより、上記の効果を得る。

第３の実施形態に用いられる制御手段２３は、センサ１３による明るさの変動を検出し、所定の変動に基づき調光制御手段２１を制御して調光を実行する。例えば、図７のフローチャートに示すように、動作を行う。

つまり、センサ１３から各エリア（図２の例では、９エリア）の明るさ情報を収集し（Ｓ３１）、所定時間経過を検出した後に（Ｓ３２）、センサ１３から各エリア（図２の例では、９エリア）の明るさ情報を収集し（Ｓ３３）、各エリアの明るさの変動を求め（Ｓ３５）、所定以上の変動があったエリアの有無を検出し（Ｓ３４）、係るエリアの存在が検出されると制御手段２３は調光度を上げる（Ｓ３６）。この制御は、目標の明るさを得る調光制御が行われた後或いは制御の過程において、検出エリアに人が現れたような場合に行われるものであり、人を検出して調光度を目標値以上（例えば、目標の所定範囲内）に上昇させて、人が行動を行い易い照明を行うことができる。

一方、ステップＳ３４において所定以上の変動があったエリアが検出できなければ、制御手段２３は調光度を下げる（Ｓ３７）。この制御は、目標の明るさを得る調光制御が行われた後或いは制御の過程において、検出エリアに人がいないような場合に行われるものであり、調光度を目標値以下（目標の所定範囲内）に下降させて、電力消費の低減を図ることができる。

本発明に係る照明装置の実施例を示す構成図。 本発明に係る照明装置の実施例による検出エリアと装置の配置を示す図。 本発明に係る照明装置の実施例による動作を示すフローチャート。 本発明に係る照明装置の実施例による動作を示すフローチャート。 本発明に係る照明装置の実施例に用いられるシャッタを備えたセンサを示す図。 本発明に係る照明装置の実施例に用いられるシャッタを備えたセンサによる検出エリアの変更を示す図。 本発明に係る照明装置の実施例による動作を示すフローチャート。

符号の説明

１０ａ〜１０ｅ 照明器具
１０ 照明器具
１１ 照明負荷
１２ 点灯回路
１３ センサ
１５ シャッタ
２０ 制御部
２１ 調光制御手段
２２ 時間帯検出手段
２３ 制御手段
２４ 参照エリア検出手段

Claims (5)

1. 照明対象エリアの照明を行う照明器具と；
   複数の照明器具それぞれに対応付けられた複数のエリアの明るさを検出するセンサと；
   前記照明器具の照明負荷に対して調光制御を行う調光制御手段と；
   センサが検出した複数エリアの明るさ情報を収集し、収集した明るさ情報の変化に基づき調光度を制御する場合の参照エリアを求める参照エリア検出手段と；
   参照エリア検出手段が求めたエリアにおける明るさ情報に基づき調光制御手段を制御して調光を実行する制御手段であって、調光制御手段により調光度を所定幅（ΔＤim）変化させ、センサから得られる前記所定幅（ΔＤim）における明るさの変化幅（ΔＥ＝Ｅ２−Ｅ１）を求め、上記調光度の変化幅に対する明るさの変化幅の比（ΔＥ／ΔＤim）を求め、この比（ΔＥ／ΔＤim）が境界値より大であるか否かを判定し、大であることが検出されると、変化値αだけ調光度を上昇させ照明の明るさを明るく、境界値以下の場合には変化値αだけ調光度を下降させ照明の明るさを暗くするように調光制御手段を制御して調光を実行する制御手段と；
   を具備することを特徴とする照明装置。
2. 少なくとも昼光の有無に対応する時間帯を検出する時間帯検出手段を有し、
   時間帯検出手段は、制御手段が調光制御手段により調光度を所定幅変化させ、センサから得る明るさの変化幅を用いて時間帯を検出することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. センサには、検出するエリアを変更するためのシャッタが備えられ、制御手段は時間帯検出手段が検出した時間帯に基づきシャッタを制御することを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 制御手段は、センサによる明るさの変動を検出し、所定の変動に基づき調光制御手段を制御して調光を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置を複数具備することを特徴とする照明システム。