JP5220238B2 - バイオルクス照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、建物の事務室、廊下、階段、玄関等、多様に適用して使用することのできる照明装置に関し、特に、照明の変化を人に感じさせず、かつ、エネルギーを大幅に節約することのできる照明装置に関する。

現在の照明装置は、センサー照明方式を用いており、感知センサーが人の動きを感知すれば照明装置が点き、人が感知されなくなれば照明が消えるという方式である。こうした方式は、人が感知されてから移動をする中で感知範囲から外れると照明装置が直ちに消えてしまい、急激な照度変化による疲労感と当惑感を感じさせることがあり得、特に、広い事務室のような空間において空間ごとに区画されてセンサー照明が適用されている場合、一定の空間は人の移動によって照明装置がオフされて急激に照明が暗くなり、人が留まっている他の空間は照明装置がオンされているので、移動していない人の立場としては、周辺の照明装置の照度の変化に気を取られ、注意が分散され得ることとなる。

また、事務室で人が仕事をしている場合、感知センサーが人を感知して点灯状態が継続的に維持されるが、人が長時間一定の空間に留まっている場合、継続的な点灯維持によりエネルギー消費も当然に多くなる。

また、現在のセンサー照明方式は、物体の感知の有無によって照明装置がオン・オフされるので、センサーが人を感知する前には照明のない暗い状態にあり、これにより、人がそのような空間に最初に進入する際の不安感を作り出し、駐車場や階段のような場所では事故の危険すらある。

また、人が感知されてから移動をする中で感知範囲を外れると、照明装置が直ちに消えてしまい、実際に空間から離脱していないにもかかわらず、センサーの感知範囲を外れれば消灯がなされてしまうことにより、不安感を作り出すという問題点がある。

前記のような問題点を解決するための本発明の目的は、照度の変化について人に気を取らせることなく、かつ、エネルギーを大幅に節減することのできるバイオルクス照明装置を提供することである。

また、本発明の目的は、人が感知されなくとも一定の照明は持続的に維持されるようにする照明装置を提供することである。

前記目的を達成するための本発明に係るバイオルクス照明装置は、
設定された暗順応時間をカウントするタイマーと、
物体の存在（たとえば、人）を感知する感知センサーと、
明るさの調節が可能な照明灯と、
暗順応閾値が設定されており、前記各部を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記感知センサーから物体の感知信号が伝達されると、前記照明灯が設定された最大の明るさで照明するようにし、
最大の明るさに到達した後には、前記タイマーがカウント動作をするように制御して、前記タイマーから暗順応時間をカウントするカウント信号が発生する度に設定された暗順応閾値以内の照度だけ前記照明灯の明るさを落とし、
照度とエネルギー消費の効率関係を考慮して、設定された基準の明るさに到達すると、前記タイマーがそれ以上カウントしないように制御して、基準の明るさを維持することを特徴とする。
前記目的を達成するための本発明に係るバイオルクス照明装置は、
前記感知センサーから物体の感知信号が感知されなかった場合、前記制御部は、前記タイマーが再びカウント動作をするようにして、カウント信号が発生する度に設定された前記暗順応閾値以内の照度に前記照明灯の明るさを継続的に落とし、設定された基準の明るさから設定された最小の明るさに到達すると、前記タイマーがそれ以上カウントしないように制御して、設定された最小の明るさを維持することを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明に係るバイオルクス照明装置は、
前記タイマーに明順応時間をさらに設定し、前記制御部に明順応閾値をさらに設定し、
前記感知センサーから物体の感知信号が伝達されると、前記制御部は、前記タイマーがカウント動作をするように制御して、前記タイマーからカウント信号が発生する度に設定された明順応閾値以内の照度だけ前記照明灯の明るさを上げ、設定された最大の明るさに到達するように制御することを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明に係るバイオルクス照明装置は、
前記暗順応時間及び明順応時間並びに暗順応閾値及び明順応閾値は、照度に応じて多様に設定可能とすることを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明に係るバイオルクス照明装置は、
最大の明るさから基準の明るさに到達する暗順応閾値は、基準の明るさから最小の明るさに到達する暗順応閾値よりも大きく設定することを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明に係るバイオルクス照明装置は、
最大の明るさから基準の明るさに到達する暗順応時間は、基準の明るさから最小の明るさに到達する暗順応時間よりも短く設定することを特徴とする。

本発明は、人が一定の空間において継続的に留まっている場合に、照明装置の設定された基準の明るさに照度を下げて、エネルギー消費を大幅に節減可能にし、かつ、人に照度の変化を感じさせないようにする効果がある。

また、照度を調節するが、その照明の下にいる人に照度の変化を認知させないようにし、周辺の照明装置の照度の変化によっても気を取らせないようにする効果が発揮される。

また、一定の照明は最小限に維持するようにして、人が一定の空間を移動する際に、不安感を作り出させないようにする効果がある。

照度とエネルギーとの関係を示すグラフである。 刺激と感覚との関係を示すグラフである。 本発明に係るバイオルクス照明装置の構成図である。

図１は、照度とエネルギーとの関係を示すグラフである。図１に示されたところのように、エネルギー消費の急激な増加につれて照度も比例して急に高くなるが、一定水準の照度（Ｌ_Ａ）以上においては、エネルギーの増加に比べて照度の増加が緩やかになることが分かる。

すなわち、一定の照度以上では、エネルギーの増加が多くなっても、照度はそれに比例しては大きく増加しないということである。

図２は、刺激と感覚との間の関係を示すグラフである。図２に示されたところのように、人体は、外部からの刺激に絶えず反応をするが、人体に影響を与える外部からの刺激の種類に応じて、それを感じる感覚器官が個別に存在する。しかし、その感覚が無限定に鋭敏に感じることはできず、あらゆる感覚は、反応をするための最小限の刺激の値が存在するのであるが、これを生物学では閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｖａｌｕｅ）という。簡単に言えば、閾値以内の刺激を感覚器官に与えたとき、人は、その刺激についてまったく認知することができない。

本発明において利用しようとする照度と関連した感覚は、視覚である。視覚も感覚であり、この視覚を適合刺激とする感覚器官が目である。もし、照度の変化が生ずれば、変化した照度に慣れるための感覚器官の変化が起こる。もし、照度が暗くなれば、目の場合、虹彩がより大きく開き、網膜視細胞では感度が調節される。すなわち、視細胞の閾値が調節されるということである。視細胞の感度は、ロドプシンという物質によって調節されるが、ロドプシンは、光によって分解されてエネルギーを発生させる物質で、そのときに発生するエネルギーによって人が視覚を感じるようになる。

もし、照度が低下すると、視細胞中の桿体細胞ではそれに合わせてロドプシンが合成、蓄積され、それが十分に合成されると、人は暗さに目が慣れるようになる。目が暗さに慣れる現象を暗順応といい、一方、目が明るい状況に適応する現象を明順応という。適切な照度の変化によって視細胞が照度の変化をある程度認識しているといっても、ごく短い時間内にこうしたメカニズムが作用して視覚が変化後の照度に適応する順応過程を経るのであれば、細胞水準における感覚水準において、人の実質的な認識（たとえば、気に障ったりすること）なく照度の変化に人体を適応させることが可能であろう。

刺激に対する感覚の反応との関係について研究したヴェーバー・フェヒナーの法則によると、感覚の量は、その感覚が引き起こす刺激の物理的な量の対数に比例する。すなわち、刺激の強度が強ければ強いほど感覚は鈍くなるということであり、人体が反応し始める刺激の量は最初の刺激に比例し、反応する程度は刺激の強度が大きいほど弱まる。言い換えると、照度が高いほど閾値が大きく、照度が低いほど閾値が小さくなり、照度が低いほど順応に多くの時間がかかり、照度が高いほど順応にかかる時間は少なくなるということである。こうした原理により、明るい状態では反応の程度が弱いであろうため、より多くの照度量を変化させてもよいであろうし、基本の状態が暗ければそれとは反対になるであろうという予測が可能となる。

図３は、本発明に係るバイオルクス照明装置に関する図面である。図３に示されたところのように、本発明に係るバイオルクス照明装置は、暗順応時間をカウントするカウンター３０１と、物体を感知する感知センサー３０２と、明るさ調節可能な照明灯３０３と、前記タイマー、前記感知センサー及び前記照明灯を制御する制御部３０４とを含む。

前記タイマー３０１は、設定された暗順応時間をカウントする。暗順応時間は照度によって変わるため、照度に応じて暗順応時間は異なるように設定される。前記バイオルクス照明装置は、最大の明るさ、基準の明るさ及び最小の明るさの照度を設定するが、基準の明るさは、図１のように、エネルギーを増加させても照度の増加が緩やかとなるエネルギー−照度の関係を考慮して定める。基準の明るさは、エネルギー消費量を勘案して、最大の明るさと照度において大きな差のない明るさに定め、これにより、最大の明るさから基準の明るさに到達する暗順応時間は、基準の明るさから最小の明るさに到達する暗順応時間よりもはるかに短く設定される。照度が高いときは順応時間が小さいという点を利用して、このように設定するものである。

前記感知センサー３０２は、物体を感知して感知信号を制御部に伝達する。前記感知センサーは、動作センサーを採択して物体の動きを通じて感知をすることもでき、動きの有無にかかわらず物体の存在を感知するセンサーを採択することもできる。

前記照明灯３０３は、明るさの調節が可能であり、制御部の制御によって明るさが調節される。照明灯は、ＬＥＤ灯を利用して明るさの調節が可能なようにすることが好ましいが、白熱灯、蛍光灯、ハロゲン灯など、通常的なランプのいずれかを複数構成して、スイッチ方式で明るさの調節をするようにすることもできる。

前記制御部３０４は、暗順応閾値が設定されており、前記感知センサーから物体の感知信号が伝達されると、前記照明灯が設定された最大の明るさに照明するようにし、最大の明るさに到達した後には、前記タイマーがカウント動作をするように制御して、前記タイマーからカウント信号が発生する度に設定された暗順応閾値以内の照度だけ前記照明灯の明るさを落とし、設定された基準の明るさに到達すると、前記タイマーがそれ以上カウントしないように制御して、設定された基準の明るさを維持するようにする。

人が移動して前記感知センサーから物体の感知信号が感知されなくなった場合、前記制御部は、前記タイマーが再びカウント動作をするようにして、カウント信号が発生する度に設定された暗順応閾値以内の照度に前記照明灯の明るさを継続的に落とし、設定された基本の明るさから設定された最小の明るさに到達すると、前記タイマーがそれ以上作動しないように制御して、最小の明るさが維持されるようにする。

ここで、閾値以内の照度とは、人が変化を感じない程度の照度の変化値をいい、最大の明るさから基準の明るさに到達する閾値は、基準の明るさから最小の明るさに到達する閾値よりも大きく設定される。明るい状態では人の反応の程度が弱いであろうため、より多くの照度量を変化させても人がそれを感じないためである。基準の明るさから最小の明るさに到達する過程における照度は、最大の明るさから基準の明るさに到達する過程における照度よりも低いため、閾値も少ない値で設定されるのである。

また、前記暗順応閾値及び暗順応時間は、最大の明るさ、基準の明るさ、最小の明るさの照度値をどのように設定するのかにより、それに合わせて多様に設定する。

このような制御により、人が一定の空間に留まっている間には、エネルギー節約のために、人が感じない程度に照度を落としてエネルギー効率が最も高い基準の明るさまで照度を調節するので、人に照度の変化を感じさせず、かつ、高いエネルギー効率を達成するようになる。

また、人が移動をして感知センサーによって感知信号が感知されなくなると、暗順応閾値以内の照度で明るさを継続的に落として最小の明るさに到達するようにすることにより、広い事務室のような空間においてバイオルクス照明装置が複数配置されている場合、隣接する位置の人が席を離れても、その区域の照明装置の明るさが徐々に落ちていくので、周辺の照明装置の瞬間的な照度の変化による当惑感を他の席に留まっている人に感じさせず、落ち着いた気持ちで仕事ができるようになる。

また、人がまったくいない場合にも最小の明るさは維持することにより、人が一定の空間に最初に進入した時に空間の暗さによって感じる不安感も解消できるようになる。

一方、人が一定の空間に進入した場合に、前記タイマーに明順応時間を、前記制御部に明順応閾値をそれぞれさらに設定しておき、前記感知センサーから物体の感知信号が伝達されると、前記制御部は、前記タイマーがカウント動作をするように制御して、前記タイマーからカウント信号が発生する度に設定された前記明順応閾値以内の照度だけ前記照明灯の明るさを上げ、設定された最大の明るさに到達するように制御することができる。

基本的に、最小の照明は常に維持されているので、誰かが一定の空間に入ってきても、急に照明の明るさを上げるよりは徐々に照度を上げることにより、広い事務室のような空間においてバイオルクス照明装置が複数配置されている場合、一定の空間に人が進入してきても、その区域の照明装置の明るさが徐々に上がっていくので、周辺の照明装置の瞬間的な照度の変化による当惑感を他の席に留まっている人に感じさせず、落ち着いた気持ちで仕事ができるようになる。さらに、一定の空間に進入した人の立場としても、瞬間的に照度が突然上がるよりは、目が適応できるように徐々に明るくなれば、より落ち着いた感じを受けることができるようになる。

３０１ タイマー
３０２ 感知センサー
３０３ 明るさ調節可能な照明灯
３０４ 制御部

Claims (6)

1. バイオルクス照明装置において、
   暗順応時間をカウントするタイマーと、
   物体を感知する感知センサーと、
   明るさの調節が可能な照明灯と、
   暗順応閾値が設定されており、前記タイマー、前記感知センサー及び前記照明灯を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記感知センサーから物体の感知信号が伝達されると、前記照明灯が設定された最大の明るさで照明するようにし、
   最大の明るさに到達した後には、前記タイマーがカウント動作をするように制御して、前記タイマーから暗順応時間をカウントするカウント信号が発生する度に設定された前記暗順応閾値以内の照度だけ前記照明灯の明るさを落とし、
   照度とエネルギー消費の効率関係を考慮して、設定された基準の明るさに到達すると、前記タイマーがそれ以上カウントしないように制御して、設定された基準の明るさを維持する
   ことを特徴とするバイオルクス照明装置。
2. 前記感知センサーから物体の感知信号が感知されなかった場合、
   前記制御部は、
   前記タイマーが再びカウント動作をするようにして、カウント信号が発生する度に設定された前記暗順応閾値以内の照度に前記照明灯の明るさを継続的に落とし、
   設定された基準の明るさから設定された最小の明るさに到達すると、前記タイマーがそれ以上カウントしないように制御して、設定された最小の明るさを維持することを特徴とする、請求項１記載のバイオルクス照明装置。
3. 前記タイマーに明順応時間をさらに設定し、
   前記制御部に明順応閾値をさらに設定し、
   前記感知センサーから物体の感知信号が伝達されると、
   前記制御部は、前記タイマーがカウント動作をするように制御して、前記タイマーからカウント信号が発生する度に設定された前記明順応閾値以内の照度だけ前記照明灯の明るさを上げ、設定された最大の明るさに到達するように制御することを特徴とする、請求項１又は２記載のバイオルクス照明装置。
4. 前記暗順応時間及び暗順応閾値は、前記最大の明るさ、基準の明るさ及び最小の明るさの照度に応じて多様に設定可能とすることを特徴とする、請求項２記載のバイオルクス照明装置。
5. 最大の明るさから基準の明るさに到達する暗順応閾値は、基準の明るさから最小の明るさに到達する暗順応閾値よりも大きく設定することを特徴とする、請求項１又は２記載のバイオルクス照明装置。
6. 最大の明るさから基準の明るさに到達する暗順応時間は、基準の明るさから最小の明るさに到達する暗順応時間よりも短く設定することを特徴とする、請求項１又は２記載のバイオルクス照明装置。