JP5063782B2

JP5063782B2 - 照明自動点滅制御装置およびシステム

Info

Publication number: JP5063782B2
Application number: JP2010548970A
Authority: JP
Inventors: 昌明役; 学役
Original assignee: 学役; 昌明役
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: WO2010150701A1; US20120098440A1; JPWO2010150701A1; US8629620B2

Description

この発明は、自然光（外光）の明るさが変化する場所に設置されている照明灯を自動的に点滅させる照明自動点滅制御装置およびシステムに関し、特に、明るさを検知する光電変換素子を照明器具に内蔵させたり照明器具に接近させて取り付けて使用するものである。

蛍光灯などの照明灯に自然光の明るさを検知する光電変換素子を設けて、自然光の明るさが暗くなると点灯させ、明るくなると消灯させる自動点滅制御装置が従来より使用されている。

自動点滅制御装置における光電変換素子の検知視野と照明灯の照射野との一部または全部が重複するように、自動点滅制御装置と照明器具を設置した場合には、自然光の明るさが暗くなって照明灯を点灯させると、点灯した照明灯の光線も光電変換素子に入射して入射光量が増加するので消灯させ、この消灯により暗くなると再び点灯させるように、点滅動作を繰り返すことになる。

そこで、照明器具またはその近傍に自動点滅制御装置を設置するものにおいて、自然光の明るさが暗くなったときに照明灯を点灯させ、一定時間経過すると、タイマーにより消灯させる装置が下記特許文献１において提案されている。

また、照明灯から放射される光線が光電変換素子に入射しないようにフードを設けることが、下記特許文献２により従来より提案されており、明るさを検知する光電変換素子の検知視野を変更する手段を設けることも、下記特許文献３により従来より提案されている。

点灯開始照度のレベルと点灯停止照度のレベルとをそれぞれ設定できるシュミット回路を設けて、明るさを検知する光電変換素子の出力レベルが、設定された点灯開始照度のレベルより低下したときに点灯を開始し、光電変換素子の出力レベルが、設定された点灯停止照度のレベルより上昇したときに消灯させる装置であって、点灯開始照度のレベルと点灯停止照度のレベルとのレベル差、すなわちヒステリシス値を大きく設定して、点灯開始照度のレベルよりも低下したときに点灯させ、照明灯の明るさが重畳しても消灯させないように構成した自動点滅装置が下記特許文献４により従来より提案されている。

特開２００１−３０７８８９号公報特開２００４−２１１０４５号公報特開平９−１４５４７２号公報特開昭５６−７３８０号公報

このような従来の照明自動点滅制御装置においては、明るさを検知する光電変換素子に対して自然光のみが入射し、照明灯から照射された光線を入射させないように工夫されている。

また、上記特許文献４に記載のように、点灯開始照度のレベルと消灯開始照度のレベルとの間にヒステリシス値を大きく設定すると、自然光がかなり明るくなるまで消灯できないので、電力を浪費することになる。

このように、建物内または屋外に設置されている照明灯を、その設置場所の明るさの変化のみによって自動的に点滅させる自動制御照明装置は未だ見当たらない。

上記課題を解決するために、この発明の照明自動点滅制御装置は、自然光の検知視野と照明灯の照射野との少なくとも一部が共通している光電変換素子と、この光電変換素子から出力される出力レベルが設定された点灯開始レベルよりも低下したときに点灯信号を発生する第１比較回路と、照明灯の点灯後における上記光電変換素子から出力される出力レベルのデータを格納するメモリ回路と、このメモリ回路に格納された点灯後のレベルと光電変換素子から出力される出力レベルとを比較し、光電変換素子から出力される出力レベルが、格納された点灯後のレベルを超えたときに消灯信号を発生する第２比較回路とにより構成される。

この発明の照明自動点滅制御システムは、自然光の検知視野と照明灯の照射野との少なくとも一部が共通している光電変換素子の出力レベルと設定された点灯開始レベルとを比較し、上記光電変換素子の出力レベルが設定された点灯開始レベルよりも低下したときに上記照明灯を点灯させ、上記照明灯の点灯後における上記光電変換素子から出力される出力レベルのデータをメモリに格納し、上記メモリに格納された点灯後のレベルと上記光電変換素子から出力される出力レベルとを比較し、上記光電変換素子から出力される出力レベルが、格納された点灯後のレベルよりも上昇したときに上記照明灯を消灯させるシステムである。

この発明の照明自動点滅制御装置またはシステムによると、建物内または屋外に設置されている照明灯を、その設置場所の明るさの変化のみによって自動的に点滅させることができるので、大きな部屋や廊下などに複数の照明器具が設置されている場合には、各照明器具の照射野ごとの明るさに応じてそれぞれの照明器具ごとに点滅制御を行うことができる。

したがって、暗くなったときには、点灯を必要とする場所の照明器具から順次に点灯し、明るくなったときには、点灯が不要となった場所の照明器具から順次に消灯することができるから、省電力の効果を奏することができる。

この発明の照明自動点滅制御装置の第１の実施形態を示すブロック図、第１の実施形態の動作を説明するための動作説明図、この発明の照明自動点滅制御装置を窓のある部屋に設置した状態を示す図、この発明の照明自動点滅制御装置の第２の実施形態を示すブロック図、第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。

図３に示すように、この発明の照明自動点滅制御装置Ｓは、照明器具自体に取り付けたり、部屋の天井や壁面に取り付ける装置であって、部屋の窓Ｗから入射した自然光ｗの明るさおよび点灯した照明灯Ｆの明るさｆを検知するフォト・トランジスタ、太陽電池などの光電変換素子を備えている。すなわち、光電変換素子の検知視野は、照明灯Ｆの照射野の少なくとの一部と共通している。

自然光ｗの明るさは急変することなく、緩やかに暗くなり、緩やかに明るくなる。したがって、部屋の明るさを光電変換素子によって検知すると、図２（ａ）に示すように、自然光ｗの明るさのみを検知したときには、光電変換素子から入射光量に比例した直流電圧を発生する。しかし、自然光ｗを遮断して照明灯Ｆを点灯すると、図２（ｂ）に示すように、光電変換素子から電圧を発生する。しかし、電球型蛍光灯や水銀灯のように、電圧を印加しても水銀の蒸気圧が上昇するまで緩やかに輝度が上昇して、動作輝度に到達するまでに時間がかかるものも使用されている。

自然光ｗが入射している状態で照明灯Ｆを点灯させた場合には、自然光ｗの明るさと照明灯の明るさｆとが重畳するので、図２（ｃ）に示すように、光電変換素子から２つの明るさを重畳させた明るさに対応した電気信号を発生する。

（第１の実施形態）
この発明の照明自動点滅制御装置Ｓは、図１に示すように、光電変換素子１の出力を増幅する増幅回路13と、増幅された光電変換素子１の出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路14を備えている。

このＡＤ変換回路14のデジタル出力は、デジタル・データを格納する第１メモリ回路５と、第１比較回路２の一方の入力端子と、第２比較回路８の一方の入力端子とに接続されている。

第１比較回路２の他の入力端子には、照明灯の点灯を開始すべき明るさに対応するデジタル・データを格納した第２メモリ回路３が接続されており、この第２メモリ回路３に格納されているデジタル・データとＡＤ変換回路14から出力されるデジタル・データとを第１比較回路２において比較し、ＡＤ変換回路14から出力されるデジタル・データが、第２メモリ回路３のデジタル・データよりも低下したとき（図２のｔ₁）、第１比較回路２の出力端子21より点灯信号を発生して照明灯を点灯する。

この点灯信号は、タイマー回路４にも印加されており、点灯信号発生後、一定時間（例えば１分）経過したときに、タイマー回路４より第１メモリ回路５のライト・イネーブル端子にタイムアップ信号を印加して、その立ち上がり時点（図２のｔ₂）におけるＡＤ変換回路14から出力されているデジタル・データを格納するとともに、そのデジタル・データを出力し続ける。

加算回路６においては、第１メモリ回路５から出力されているデジタル・データに第３メモリ回路７に格納されているヒステリシス値（図２のｈ）を加算する。

第１メモリ回路５に格納されたデジタル・データにヒステリシス値を加算されたデジタル・データと、ＡＤ変換回路14から出力されているデジタル・データとを第２比較回路８に印加して両データを比較する。

自然光ｗが明るくなって、第１メモリ回路５のデジタル・データにヒステリシス値ｈを加算したデジタル・データよりも、ＡＤ変換回路14から出力されているデジタル・データが上昇したとき（図２のｔ5）、出力端子81より消灯信号を発生して照明灯を消灯する。

第２メモリ回路３に格納されるデジタル・データは、設置時に設定すると以後変更することはないので、ディップスイッチ等を用いて変更可能としてもよく、また、ヒステリシス値ｈは、製造時に設定される値であって変更することはない。

次に、図２の動作説明図に基づいて、点滅動作をさらに詳細に説明する。

日没が近づいて自然光ｗが暗くなると、図２（ａ）に示すように、光電変換素子１から発生してＡＤ変換されたデジタル・データのレベルが次第に低下する。そして、このレベルが第２メモリ回路３に格納されているデジタル・データのレベルａよりも低下したとき（ｔ₁）、第１比較回路２の出力端子21より点灯信号を発生して照明灯を点灯させる。

電球型蛍光灯のように、点灯を開始しても水銀の蒸気圧が上昇するまで緩やかに輝度が上昇して、動作輝度に到達するまでに時間を要する照明灯も使用されているので、タイマー回路４を用いて、動作輝度に到達した時点以後（図２のｔ₂）における自然光ｗの明るさに照明灯の明るさｆを重畳した明るさに対応するデジタル・データを第１メモリ回路５に格納する。

やがて、自然光が全く入射しなくなると照明灯の明るさｆだけになる。朝になって自然光ｗが明るくなり始めると、照明灯の明るさｆに自然光ｗの明るさが重畳し始める（図２のｔ₄）。点灯時に収集して第１メモリ回路５に格納したデジタル・データにヒステリシス値（図２のｈ）を加算したデジタル・データよりもＡＤ変換回路14から出力されるデジタル・データが大きくなると（図２のｔ₅）、第２比較回路８の出力端子81より消灯信号を発生して照明灯を消灯させる。

（第２の実施形態）
以上で説明した第１の実施形態の照明自動点滅制御装置においては、電子回路で構成されているが、これをワンチップ・マイコンを使用して同様の動作を行わせることができる。

図４のブロック図に示すように、ＡＤ変換回路を内蔵したワンチップ・マイコン10を使用し、このワンチップ・マイコン10の入力端子に、光電変換素子１と、照明灯の点灯を開始すべき照度（明るさ）を設定するポテンショメータ11を接続し、ワンチップ・マイコン10の出力端子12 より照明灯の点滅信号を発生させるように構成する。

次に、図５のフローチャートに基づいて、照明灯の点滅動作を説明する。

（ステップ１）光電変換素子１で検出した自然光の明るさに対応する出力レベル（照度レベル）と、ポテンショメータ11で設定した点灯開始レベルとを比較して、光電変換素子１の出力レベルが点灯開始レベルよりも低下すると、
（ステップ２）点灯出力を発生して照明灯の点灯を開始する。

（ステップ３）照明灯が動作輝度に到達するまでの時間が経過したとき、
（ステップ４）自然光と照明灯の光とを重畳した明るさに対応する光電変換素子１の出力レベル（照度レベル）をメモリに格納する。

（ステップ５）ステップ４においてメモリに格納した照度レベルのデータにヒステリシス値を加算する。
（ステップ６）ステップ５においてヒステリシス値を加算したデータと光電変換素子１の出力レベルのデータとを比較して、ヒステリシス値を加算したデータのレベルよりも光電変換素子１の出力レベルが上昇すると、
（ステップ７）ステップ２において発生した点灯出力を停止させて、ステップ１に戻る。

このように、ワンチップ・マイコンを使用した第２の実施形態も、第１の実施形態の回路と同様に照明自動点滅制御装置として動作させることができる。

（その他の実施形態）
第２の実施形態のステップ４において、自然光と照明灯の光とが重畳した明るさに対応する光電変換素子１の出力レベルをメモリに格納するときに、自動車のヘッドライトなどの光線が入射して、明るさが異常に上昇した場合における光電変換素子１の出力レベルをメモリに格納してしまうと、自然光が明るくなっても消灯できないという誤動作状態に陥ることがある。

そこで、自然光と照明灯の光とが重畳した明るさに対応する光電変換素子１の出力レベルをメモリに格納する際に、時間をずらせてデータを２度収集し、収集した２つのデータの差が無いか少ない場合には、小さい方のデータをメモリに格納する。

時間をずらせて収集した２つのデータが大きく相違している場合には、時間をずらせて３度目のデータを収集し、先に収集した小さい方のデータと比較して、差が無いか少なければ、小さい方のデータをメモリに格納する。

また、照明灯が故障して点灯できない場合には、第２の実施形態のステップ４における照度レベルが全く上昇しない。この場合にはＬＥＤなどを点滅させて照明灯の交換の警告を表示させればよい。

１光電変換素子
２第１比較回路
３第２メモリ回路
４タイマー回路
５第１メモリ回路
６加算回路
７第３メモリ回路
８第２比較回路
10 ワンチップ・マイコン
11 ポテンショメータ
12 点灯出力端子
13 増幅回路
14 ＡＤ変換器

Claims

自然光の検知視野と照明灯の照射野との少なくとも一部が共通している光電変換素子と、
該光電変換素子から出力される出力レベルが設定された点灯開始レベルよりも低下したときに点灯信号を発生する第１比較回路と、
上記照明灯の点灯後における上記光電変換素子から出力される出力レベルのデータを格納するメモリ回路と、
上記メモリ回路に格納された点灯後のレベルと上記光電変換素子から出力される出力レベルとを比較し、上記光電変換素子から出力される出力レベルが、格納された点灯後のレベルよりも上昇したときに消灯信号を発生する第２比較回路とを具備することを特徴とする照明自動点滅制御装置。
自然光の検知視野と照明灯の照射野との少なくとも一部が共通している光電変換素子の出力レベルと設定された点灯開始レベルとを比較し、
上記光電変換素子の出力レベルが設定された点灯開始レベルよりも低下したときに上記照明灯を点灯させ、
上記照明灯の点灯後における上記光電変換素子から出力される出力レベルのデータをメモリに格納し、
上記メモリに格納された点灯後のレベルと上記光電変換素子から出力される出力レベルとを比較し、
上記光電変換素子から出力される出力レベルが、格納された点灯後のレベルよりも上昇したときに上記照明灯を消灯させることを特徴とする照明自動点滅制御システム。