JP5154308B2

JP5154308B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP5154308B2
Application number: JP2008138510A
Authority: JP
Inventors: 忠村上; 成夫五島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP2009289473A

Description

本発明は、人感センサによる人検知に応じて、予め定められた点灯時間の間、光源を点灯させることにより省電力化を図った照明器具に関する。

従来、人感センサ付きの照明器具は、人感センサと照明を併設し、人感センサによって一定範囲内の人の存在を検知し、検知があった場合に照明を一定時間点灯する。これにより、自動で照明を点灯又は消灯することができ、照明の消し忘れなどを防止し、利便性の向上、省電力化を図っている。

このような照明器具に取り付けられる人感センサとしては、主としてＰＩＲ（Passive Infrared Radiation）センサが使用されている。このＰＩＲセンサは、パッシブ型のセンサであり、安価でかつ容易に使用することが可能であるが、検知距離が短く、高い天井などの検知距離が遠い場所に設置する場合には、不向きである。このため、そのような場合には、比較的検知距離の長いアクティブ型のセンサが使用される。このアクティブ型のセンサは、自らが信号を送信、受信し、その信号の差を検出して物体の有無を検知する。アクティブ型のセンサは、パッシブ型のセンサに比べて、高精度であるが、比較的高価であり、消費電力が大きい。アクティブ型のセンサとしては、ミリ波センサが挙げられる。このミリ波センサは、ミリ波を特定のエリアに向けて送信し、移動物体に当たり、反射して返ってきたミリ波を受信してドップラ効果による送受信信号の周波数差を検出する。しかしながら、このミリ波センサは、常時、ミリ波を発振して、送受信させるため、消費電力が大きくなる。

また、人感センサとしてアクティブ型のセンサを用い、このセンサ出力と、周囲の明暗を検知する明暗検知センサ出力とに基いて照明ランプを一定時間点灯させ、周囲が暗くなったときの照明ランプの点灯時に、人感センサからの検知信号を処理するアンプの電源供給を停止させ、省エネルギを図った照明器具がある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この器具は、一定時間の点灯中に人感センサが停止されるので、点灯中に人が検知エリアに入っても検知されず、人が存在するにも拘わらず消灯されることがあった。
特開平１−２８９０９４号公報

本発明は、上記の問題を解決するものであり、アクティブ型の人感センサにより人を検知したとき予め定められた時間、光源を点灯させる照明器具において、センサ検知動作の省電力化を図ると共に、検知エリア内に人が存在するときの不用意な消灯を防止することができる照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、光源と、アクティブ型の人感センサと、この人感センサによる人検知に応じて、予め定められた時間、前記光源を点灯させる制御部とを備えた照明器具において、前記制御部は、前記人感センサを間欠動作させて人検知を行うと共に、前記光源が点灯した後の一定時間は、センシング制限時間として前記人感センサの間欠動作の休止時間を長くするものである。

また、請求項１の発明は、上記照明器具において、前記人感センサが人を検知したとき、前記センシング制限時間の動作に入る前に前記センサによる人検知の頻度を検出するためのインターバル時間を設け、前記制御部は、前記インターバル時間内に検出された人検知信号の数をカウントし、このカウント数に応じて前記センシング制限時間での間欠動作の休止時間長を変更するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の照明器具において、前記センシング制限時間を設定するためのセンサ用タイマと、前記予め定められた光源の点灯時間を設定するための照明用タイマとを有し、前記照明用タイマで設定される点灯時間が、前記センサ用タイマで設定されるセンシング制限時間より長く設定されているものである。

請求項１の発明によれば、人検知により光源が点灯した後、センシング制限時間においてセンサの間欠動作の休止時間を長くするので、待機時から点灯中を通してセンサ検知動作に要する消費電力を低減することができる。さらに、点灯中にも検知動作が行われるので、点灯中に検知エリアに入った人を検知することができ、検知エリア内に人が存在するにも拘わらず消灯するといったことを防止することができる。

また、請求項１の発明によれば、インターバル時間内のセンサ検知信号のカウント数が大きいときは、一般に検知時の人の移動速さや動作している時間が長いので、センサにおける検知感度が大きくなる。従って、センシング制限時間の間欠動作の休止時間をより長くしてもよく、より省電力化することができる。

請求項２の発明によれば、人検知による予め定められた点灯時間をセンシング制限時間より長く設定しているので、点灯時間にタイムラグを持たせることができ、このタイムラグの間は、待機時の間欠動作により人検知することになり、センシング制限時間に人検知ができていなかったとしても、確実に人検知ができ、不用意に照明が消えるといったことを未然に防止することができる。

以下、本発明の第１の実施形態に係る照明器具１０について図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）は本実施形態におけるアクティブ型の人感センサが搭載された照明器具を示す。照明器具１０は、天井壁等に取り付けられる器具筐体に装着された蛍光灯等の光源４と、照明器具近傍に存在する人を検知して信号を出力するアクティブ型の人感センサ１（以下、センサという）とを備える。センサ１は、光源４による照明光の出射方向側に取り付けられていて、間欠動作により人を検知する。照明器具１０は、センサ１の間欠動作による人検知出力信号に応じて自動的に光源４を点灯させると共に、センサ１の検知動作の省電力化を図っている。

図２は照明器具１０の電気的な構成を示す。照明器具１０は、センサ１と、センサ１からの検出信号を受けて人が存在するか否かを評価する評価回路部２と、この評価回路部２からの人検知信号を基に光源４の点灯又は消灯を制御する制御部３と、制御部３により点灯制御される光源４と、これら各部に商用電源から電源を供給する電源部５とを備える。

センサ１は、ミリ波等の電波をセンサ自身の送受信アンテナ（不図示）で送受信してドップラ効果によって移動体（ここでは人体）を検知する電波センサで成る。センサ１は、間欠的に検知動作するように制御部３により制御される。これにより、センサ１は、間欠的に送信信号を送信し、この送信信号が移動物体に当って反射された反射波を受信し、ドップラ効果による送受信信号の周波数差を検出して移動体を検知する。

評価回路部２は、センサ１からの検出信号を増幅し、この検出信号を予め設定したしきい値と比較し、しきい値を越えたか否かを判定し、しきい値を越えた場合は、人検知信号を生成し、この人検知信号を制御部３に出力する。この人検知信号は、ディジタル信号化され、人を検出した場合はオン信号「１」とされ、人の存在が確認されない場合はオフ信号「０」とされる。

制御部３は、評価回路部２からの人検知信号を基に、検知エリアに人が存在すると判断して、光源４に点灯制御信号を出力して、光源４を点灯制御する。また、制御部３は、センサ１のセンシングを制限するセンシング制限時間を設定するためのセンサ用タイマ３１と、光源４の点灯時間を設定するための照明用タイマ３２とを有する。センサ用タイマ３１は、光源４の点灯後に一定時間から成るセンシング制限時間を設定し、このセンシング制限時間においては、間欠動作の休止時間を長くしてセンシングを制限する。照明用タイマ３２は、光源４を点灯保持する点灯時間を設定する。

図３は、制御部３がセンサ１を間欠動作させるために、発生する間欠制御信号Ｖ１を示す。間欠制御信号Ｖ１は、人の検知がない定常時において、間欠時間間隔（間欠間隔と言う）Ｔ_０を周期として繰返すパルス波形からなり、間欠間隔Ｔ_０は、電波を送信する間欠オン時間Ｔａと、電波を停止する休止時間Ｔｂとから成る。ここでは、間欠間隔Ｔ_０を１秒（ｓｅｃ）間とし、間欠オン時間Ｔａを０．１ｓｅｃ、休止時間Ｔｂを０．９ｓｅｃとしている。このとき、間欠制御信号Ｖ１における間欠オン時間Ｔａのオンデューティ比は、０．１ｓｅｃ／１ｓｅｃ（０．１）となる。

上記のように構成されたセンサ１の人検知に基づく照明器具１０の点灯制御について図４を参照して説明する。ここでは、照明器具１０は、例えば、高さ略１０ｍの天井壁に取り付けられ、そこからセンサ１より電波が放射され、センサ１の真下を中心とする直径略１０ｍを検知エリアとする。この検知エリア内に人が存在しない時は、センサ１のみが間欠動作し、制御部３は、光源４をオフ（消灯）状態とする。

光源４が消灯している定常時（待機時）Ｔｉの期間において、制御部３は、図４（ａ）に示すように、間欠制御信号Ｖ１（上述図３の通り）を生成し、この間欠制御信号Ｖ１により、センサ１を間欠動作させる。このとき、センサ１の検知エリア内を人が移動するなどして、時間ｔ＝ｔ_０でセンサ検出信号に変化があると、センサ検出信号は、評価回路部２で上述した通り評価され、図４（ｂ）に示すように、人検知信号Ｖ２が出力される。この人検知信号Ｖ２は、センサ１の検出信号がしきい値を越えた期間のみオン状態となるパルス信号波形である。即ち、人検知信号Ｖ２は、ｔ＝ｔ_０で人の存在が検出された場合、オン信号波形「１」となる。これにより、図４（ｃ）に示すように、センサ用タイマ３１により一定のセンシング制限時間Ｔ１が設定される。また、同時に、図４（ｄ）に示すように、照明用タイマ３２により予め定められた点灯時間Ｔ２が設定され、図４（ｅ）に示すように、光源４を点灯保持するための点灯制御信号が出力される。ここでは、点灯時間Ｔ２をセンシング制限時間Ｔ１より長くしている。また、光源４の点灯中に、人検知信号Ｖ２が検知されると（ここでは、ｔ＝ｔ２）、照明用タイマ３２はリセットされる。

ここで、制御部３は、人検知信号Ｖ２をｔ＝ｔ_０で検出すると、間欠制御信号Ｖ１は、センシング制限時間Ｔ１の間、間欠オン時間Ｔａのパルスが数回間引かれ、実質的に休止時間Ｔｂが長くなる。ここでは、３秒間に２回のパルスが間引かれ、休止時間Ｔｂは０．９ｓｅｃから２．９ｓｅｃと長くなる。これにより、センシング制限時間Ｔ１の間（ｔ_０〜ｔ１）、センサ１のセンシング動作が制限され、センサ１の消費電力が低減される。また、センシング制限時間Ｔ１後（ｔ＝ｔ１）、センサ１は、定常時の間欠動作に戻る。いま、ｔ＝ｔ２で次の人検知信号Ｖ２が検知されると、再度、センシング制限時間Ｔ１が設定され、センシング制限動作となる。

ここでは、センサ１の間欠動作は、定常時においては、間欠間隔Ｔ_０を１秒間とし、オンデューティ比を０．１としたことにより、常時送受信を行う場合と比較して、９０％省電力化される。このとき、センサ１の検知感度は、センサ１の検出信号レベルと、人検知の検知回数でほぼ決まる。ここで、センサ１の検知エリア内を人が通過するときの数秒に亘る動作を想定すると、定常時の間欠動作におけるオンデューティ比が０．１ｓｅｃ／１ｓｅｃにおいては、検知エリア内で少なくとも数回以上の人検知が可能である。従って、例えば、人検知で得られたパルスのピーク検波を用いれば、この間欠動作の検知感度を常時送信する場合に近付けることができる。

また、センシング制限時間Ｔ１において、本例ではオンデューティ比を０．１ｓｅｃ／３ｓｅｃとしており、センサ１を完全に停止させないので、ある程度の検知感度が得られる。また、このセンシング制限時間Ｔ１においては、点灯時間Ｔ２がスタートして光源４が点灯中であるので、頻繁に人検知する必要はない。従って、このようにオンデューティ比を下げ、検知頻度を少なくすることにより、より一層の省電力化を図ることができる。

また、このセンシング制限時間Ｔ１中に検知エリアに入ってきた人を検知することができ、照明用タイマ３２をリセットすることができる。これにより、点灯時間Ｔ２のタイマ時間を延ばして、点灯を続けることができる。

このように、本実施形態の照明器具１０によれば、人検知により光源４が点灯した後、センシング制限時間Ｔ１においてセンサ１の間欠動作の休止時間Ｔｂを長くするので、待機時から点灯中を通してセンサ検知動作に要する消費電力を低減することができる。さらに、点灯中にも検知動作が行われるので、点灯中に検知エリアに入った人を検知することができ、検知エリア内に人が存在するにも拘わらず消灯するといったことを防止することができる。

また、点灯時間Ｔ２をセンシング制限時間Ｔ１より長く設定しているので、点灯時間Ｔ２にタイムラグ（Ｔ２−Ｔ１）を持たせることができ、このタイムラグの間は、待機時の間欠動作により人検知することになり、センシング制限時間Ｔ２に人検知ができていなかったとしても、確実に人検知ができ、不用意に照明が消えるといったことを未然に防止することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る照明器具について、図５乃至図８を参照して説明する。本実施形態は、照明器具１０の制御部３が、人の検知回数(検知頻度)をカウントするカウンタ３３と、カウンタ３３のカウント時間を設定するカウンタ用タイマ３４とを、さらに備え、センサ１が人検知したとき、センシング制限時間の動作に入る前にセンサ１による人の検知頻度を検出するためのインターバル時間を設けている。このインターバル時間内に検出されたセンサ検知信号の数をカウントし、このカウント数に応じてセンシング制限時間での間欠動作の休止時間長を変更するものである。

図５は、本実施形態における制御部３の電気的な構成を示す。制御部３は、センサ１が人検知したとき、カウンタ用タイマ３４のカウント時間によりセンサ１の間欠動作に入る前のインターバル時間Ｔｐ（図７）を設定し、このインターバル時間Ｔｐにおける人検知の頻度をカウンタ３３によりカウントする。

図６は、本実施形態の制御部３がセンサ１を間欠動作させるために、発生する間欠制御信号Ｖ１を示す。ここでは、間欠制御信号Ｖ１は、定常時においては、間欠間隔Ｔ_０を０．１ｓｅｃとし、間欠オン時間Ｔａを０．０２ｓｅｃ、休止時間Ｔｂを０．０８ｓｅｃとしている。このとき、間欠制御信号Ｖ１のオンデューティ比は、０．０２ｓｅｃ／０．１ｓｅｃ（０．２）となる。

上記のように構成されたセンサ１の人検知に基づく照明器具１０の点灯制御について図７を参照して説明する。定常時のＴｉの期間において、制御部３は、図７（ａ）に示すように、間欠制御信号Ｖ１（上述図６の通り）を生成し、この間欠制御信号Ｖ１により、センサ１を間欠動作させる。このとき、制御部３は、図７（ｂ）に示すように、時間ｔ＝ｔ_０で、人検知信号Ｖ２のオン信号「１」の検知により人検知すると、カウンタ３３をスタートさせると共に、カウンタ用タイマ３４により、図７（ｃ）に示すように、インターバル時間Ｔｐを設定する。このインターバル時間Ｔｐは、人検知直後のセンサ１の間欠動作に入る前の一定時間として、ここでは、１ｓｅｃに設定される。また、インターバル時間Ｔｐが終わると直ぐに、図７（ｄ）に示すように、センサ用タイマ３１のセンシング制限時間Ｔ１が設定される。ここで、制御部３は、インターバル時間Ｔｐの間に検出された人検知信号Ｖ２の検知回数が、所定の回数（例えば、５回）を越えると、センシング制限時間Ｔ１における間欠制御信号Ｖ１の休止時間Ｔｂを長くする。ここでは、インターバル時間Ｔｐの検知回数が６回であるので、間欠オン時間Ｔａのパルスを４回間引いて休止時間Ｔｂを０．４８ｓｅｃと延ばし、実質的に間欠間隔Ｔ_０を０．５秒に広げる。これにより、消費電力がより低減される。このとき、センサ用タイマ３１が起動している間は、センサ１が人検知してもカウンタ用タイマ３４は起動しないようにしている。また、人検知信号Ｖ２が検知される度に、図７（ｅ）に示すように、照明用タイマ３２の点灯時間Ｔ２がリセットされ、点灯時間Ｔ２が延長される。また、照明用タイマ３２が設定されると、図７（ｆ）に示すように、点灯制御信号がオンされ、点灯時間Ｔ２の間、光源４が点灯される。

ここで、センサ１による人の検知回数と、人の移動速さや、動作の大きさ（動作している時間が長いことを言う）との関係について説明する。通常、ドップラ効果によりセンサ１で検出されるドップラ信号の検出レベルは、送信信号と受信信号と周波数差が大きいほど高くなる。従って、人の移動が速い場合は、ドップラ信号の検出レベルが大きくなるので、人検知信号Ｖ２は予め定めた回数判定のための所定のしきい値を越える回数が多くなる。また、動作が大きい場合には、人が動いている時間が長く、検知回数が多くなる。即ち、検知回数が多いときは、人の移動が速い又は動いている時間が長いと判定でき、検知レベルが大きく又は人検知される時間が長いので比較的検知感度が高い。従って、検知感度を下げることができ、その分、間欠間隔の休止時間Ｔｂを長くできる。一方、検知回数が少ないときは、人が立ち止まったり、動作が小さく、検知レベルが低い又は人検知される期間が短いので、休止時間Ｔｂの拡大を抑制して、検知感度の低下を抑える。

次に、本照明器具１０の動作について、図８のフローチャートを参照して詳細に説明する。定常時、制御部３は、センサ１のセンサ動作だけを行い、センサ１をオンデューティ比０．０２０ｓｅｃ／０．１ｓｅｃで間欠動作させる（Ｓ１）。ここで、制御部３は、センサ１のセンサ検出信号に基づく人検知信号Ｖ２の検出があると（Ｓ２でＹＥＳ）、光源４の照明をオンし、照明用タイマ３２及びカウンタ用タイマ３４を起動させ、予め設定されたインターバル時間Ｔｐにおけるカウンタ３３による検知回数のカウントを開始する（Ｓ３）。ここで、Ｓ２でＮＯのときは、Ｓ１に戻る。また、Ｓ３の後、人検知信号Ｖ２が、さらに検出されると（Ｓ４でＹＥＳ）、照明用タイマ３２をリセットした後（Ｓ５）、及びＳ４でＮＯの場合は、Ｓ６に進み、カウンタ用タイマ３４のインターバル時間Ｔｐがゼロのときは（Ｓ６でＹＥＳ）、カウンタ用タイマ３４をオフにする（Ｓ７）。また、Ｓ６でＮＯのときは、Ｓ４に戻って上記動作を繰返す。

続いて、インターバル時間Ｔｐ内にカウントされた検知回数が５回以上のときは（Ｓ８でＹＥＳ）、センサ用タイマ３１をオンすると共に、人の移動が大きいと判定して、このときの間欠制御信号Ｖ１のオンデューティ比を０．０２ｓｅｃ／０．５ｓｅｃとし、間欠動作の休止時間Ｔｂを定常時の０．０８ｓｅｃから０．４８ｓｅｃに延ばす（Ｓ９）。また、Ｓ８でＮＯのときは、センサ用タイマ３１をオンすると共に、人の移動が小さいと判定して、間欠制御信号Ｖ１のオンデューティ比を０．０２ｓｅｃ／０．２ｓｅｃとして、間欠動作の休止時間Ｔｂを定常時の０．０８ｓｅｃから０．１８ｓｅｃに延ばす（Ｓ１０）。ここでは、人が検知されると、検知回数に拘わらず、休止時間Ｔｂを定常時の０．０８ｓｅｃより長くする。

さらに、引き続き、人検知信号Ｖ２の検出があると（Ｓ１１でＹＥＳ）、照明用タイマ３２をリセットした後（Ｓ１２）、及びＳ１１でＮＯの場合は、Ｓ１３に進み、センサ用タイマ３１のセンシング制限時間Ｔ１がゼロになると（Ｓ１３でＹＥＳ）、カウンタ用タイマ３４をオフして、センサ動作は定常時に戻る（Ｓ１４）。また、Ｓ１３でＮＯのときは、Ｓ１１に戻る。Ｓ１４の後、人検知信号Ｖ２が検出されたときは（Ｓ１５でＹＥＳ）、Ｓ３に戻って同様の動作を繰返す。また。Ｓ１５でＮＯのときは、照明用タイマ３２がオフ後、光源４が消灯され、定常時の通常動作に戻る（Ｓ１６）。

このように、本実施形態の照明器具１０によれば人検知直後の短時間のインターバル時間Ｔｐ（ここでは、１秒間）における検知回数を予め定めた所定の検知回数（ここでは、５回）と比較することにより、検知回数が多ければ、センシング制限時間Ｔ１の間欠動作の休止時間Ｔｂを変更して長くすることができる。一般に、インターバル時間Ｔｐ内の人検知信号Ｖ２のカウント数が大きいときは、検知時の人の移動速さや動作している時間が長いので、センサ１における検知感度が大きくなる。従って、センシング制限時間Ｔ１の間欠動作の休止時間Ｔｂをより長くしてもよく、より省電力化することができる。

なお、本発明は上記各種の実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。上述した各種実施形態では、点灯後の一定時間、間欠動作の休止期間を長くしたが、間欠動作を停止して省電力化してもよい。また、人を検知後における休止期間の切替え判定の検知回数を５回としたが、この判定の検知回数として３回と６回のように複数の判定回数を設けて、より細かく休止期間を切替えてもよい。また、アクティブ型のセンサとして電波センサを用いたが、超音波センサ、光センサ等の他のドップラセンサを用いてもよい。また、電波の周波数は、ミリ波でなくてもマイクロ波やその他の周波数帯であってもよい。

（ａ）本発明の第１の実施形態に係る照明器具を下方から見た外観図、（ｂ）は同装置の側面図。上記装置の電気ブロック図。上記装置の定常時における間欠制御信号のオンデューティを示す図。（ａ）は上記装置の制御部による間欠制御信号を示す図、（ｂ）は同装置の人検知信号を示す図、（ｃ）は同装置のセンサ用タイマによるセンシング制限時間を示す図、（ｄ）は同装置の照明用タイマによる点灯時間を示す図、（ｅ）は同装置の光源の点灯制御信号を示す図。本発明の第２の実施形態に係る照明器具における制御部の電気ブロック図。上記装置の定常時における間欠制御信号のオンデューティを示す図。（ａ）は上記装置の制御部による間欠制御信号を示す図、（ｂ）は同装置の人検知信号を示す図、（ｃ）は同装置のカウンタ用タイマによるインターバル時間を示す図、（ｄ）は同装置のセンサ用タイマによるセンシング制限時間を示す図、（ｅ）は同装置の照明用タイマによる点灯時間を示す図、（ｆ）は同装置の光源の点灯制御信号を示す図。上記装置の動作を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１人感センサ
３制御部
４光源
１０照明器具
３１センサ用タイマ
３２照明用タイマ
３３カウンタ
３４カウンタ用タイマ
Ｔ_０間欠間隔
Ｔ１センシング制限時間
Ｔ２点灯時間
Ｔｂ休止時間
Ｔｐインターバル時間
Ｖ２人検知信号（センサ検知信号）

Claims

光源と、アクティブ型の人感センサと、この人感センサによる人検知に応じて、予め定められた時間、前記光源を点灯させる制御部とを備えた照明器具において、
前記制御部は、前記人感センサを間欠動作させて人検知を行うと共に、前記光源が点灯した後の一定時間は、センシング制限時間として前記人感センサの間欠動作の休止時間を長くし、
前記人感センサが人を検知したとき、前記センシング制限時間の動作に入る前に前記センサによる人検知の頻度を検出するためのインターバル時間を設け、
前記制御部は、前記インターバル時間内に検出されたセンサ検知信号の数をカウントし、このカウント数に応じて前記センシング制限時間での間欠動作の休止時間長を変更することを特徴とする照明器具。
前記センシング制限時間を設定するためのセンサ用タイマと、前記予め定められた光源の点灯時間を設定するための照明用タイマとを有し、
前記照明用タイマで設定される点灯時間が、前記センサ用タイマで設定されるセンシング制限時間より長く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。