JP5251088B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、覚醒水準と演色性の向上を図った照明装置に関する。 The present invention relates to an illuminating device that is improved in arousal level and color rendering.
従来の照明装置の一例としては、照明環境により主に快適性や作業性等を向上させることを目的とするものが提案されている。例えば、照明光の光量を周期的に変化させることにより、その照明光の光量の変化に合わせて観測者が呼吸のリズムを整えるのを容易にし、観測者をリラックスさせる照明装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 As an example of a conventional lighting device, a device for the purpose of mainly improving comfort, workability, etc. depending on the lighting environment has been proposed. For example, there has been proposed an illumination device that relaxes the observer by changing the light quantity of the illumination light periodically to make it easier for the observer to adjust the breathing rhythm in accordance with the change in the light quantity of the illumination light. (For example, refer to Patent Document 1).
また、オフィスの照明環境においては、執務時間や昼休み時間等の時間帯に応じて明るさを変化させるサーカディアン照明システムといわれる照明装置があり、朝の執務開始時や昼休み後の執務開始時に、机上面照度2500lxという高照度の光照射をすることで、執務者の覚醒水準を向上させ、集中力を高めたり眠気の防止を図っている(例えば、非特許文献1参照)。 In the office lighting environment, there is a lighting device called a circadian lighting system that changes the brightness according to the time of day, lunch break, etc., and the desk is used at the start of work in the morning or at the start of work after the lunch break. By irradiating light with a high illuminance of 2500 lx on the upper surface, the awakening level of the worker is improved, and concentration is enhanced or sleepiness is prevented (see, for example, Non-Patent Document 1).
さらに、発光装置において、赤、緑、青のLEDを用いて白色で照明するとともに、青としてピーク波長が異なる2種類の青のLEDを用い、その一方は睡眠を誘発するホルモンであるメラトニンの分泌を抑制するピーク波長の光を多く放出する青のLEDとし、他方はそのメラトニン分泌抑制効果のあるピーク波長の光の放出が少ない青のLEDとしたものがある。そして、赤、緑、一方の青のLEDを点灯したときは、メラトニンの分泌を抑制するピーク波長の光を多く含むので、室内の人に対してメラトニン分泌抑制効果を与え、覚醒効果をもたらすことを可能としている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、上記従来技術では、覚醒水準を向上させるために、机上面照度2500lxという高照度の光照射を実現するには、非常に大きな点灯エネルギが必要になり、実際のオフィス等では実現が困難であり、また、机上面照度2500lxという明るさは、机上面の反射率によっては目にストレスを与える可能性があり、眼疲労が生じ易いという課題がある。 However, in the above prior art, in order to improve the arousal level, in order to realize light irradiation with high illuminance of desk top illuminance of 2500 lx, very large lighting energy is required, which is difficult to realize in an actual office or the like. In addition, the brightness of the desk top surface illumination of 2500 lx may cause stress on the eyes depending on the reflectance of the desk top surface, and there is a problem that eye fatigue is likely to occur.
また、赤、緑のLEDに、睡眠を誘発するホルモンであるメラトニンの分泌を抑制するピーク波長の光を多く放出する青のLEDを用いることで、白色で照明しながら、室内の人に対してメラトニン分泌抑制効果を与え、覚醒効果をもたらすようにしているが、睡眠の誘発を抑制するだけでは、十分な覚醒水準の向上が得られない可能性がある。 In addition, by using blue LEDs that emit a lot of light with a peak wavelength that suppresses secretion of melatonin, a hormone that induces sleep, for red and green LEDs, Although the melatonin secretion inhibitory effect is given and it brings about the arousal effect, there is a possibility that sufficient improvement of the arousal level may not be obtained only by suppressing the induction of sleep.
さらに、色再現性が低下するという課題は示されているが、演色性については何ら考慮されていない。 Furthermore, although the subject that color reproducibility falls is shown, color rendering property is not considered at all.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、過大な点灯エネルギが必要であったり眼疲労が生じることなく、覚醒水準を向上させることができる照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an illuminating device that can improve the arousal level without requiring excessive lighting energy or causing eye fatigue.
請求項1記載の照明装置は、白色光を主体として照射する主光源と;400〜700nmの波長域にピークがあり覚醒水準が得られる単波長光を照射する単波長光光源と;単波長光光源を点灯させる点灯回路と;主光源および単波長光光源からの放射光中、覚醒水準が得られる光の放射量を検出する検出手段と;検出手段からの検出値を覚醒度に換算し、この覚醒度検出値が覚醒度目標値になるように単波長光光源の光出力を制御する制御手段と;を具備していることを特徴とする。
The illumination device according to
本請求項1以下において、白色光を主体として照射する主光源は、例えば、蛍光ランプ、HIDランプ、白熱ランプ、発光ダイオードなどが用いられ、白色光を主体としていれば白色以外の色の光が含まれていてもよい。単波長光光源は、例えば、発光ダイオード、波長制御可能なHIDランプなどが用いられ、ピーク波長が400nm〜700nm、好ましくは400nm〜500nm、さらに好ましくは420nm〜480nmの単波長光を放射するものである。単波長光には、例えば、青系、緑系、赤系等、各色系の単波長光を用いてもよいが、覚醒水準を向上させるうえでは青系の単波長光が好ましい。 In the first and subsequent claims, for example, a fluorescent lamp, an HID lamp, an incandescent lamp, a light emitting diode, etc. are used as the main light source that mainly emits white light. If white light is mainly used, light of a color other than white is emitted. It may be included. The single wavelength light source is, for example, a light emitting diode or a wavelength-controllable HID lamp, and emits single wavelength light having a peak wavelength of 400 nm to 700 nm, preferably 400 nm to 500 nm, more preferably 420 nm to 480 nm. is there. As the single wavelength light, for example, single wavelength light of each color system such as blue, green, and red may be used, but blue single wavelength light is preferable in order to improve the arousal level.
覚醒水準は、例えば人の脳波のα波のパワーα(μV2)とβ波のパワーβ(μV2)との比率により求められるα波帯域率(α/α+β)により定義することができる。覚醒水準が得られる光とは、その照射後のα波帯域率の方が照射後のα波帯域率よりも小さくなる光をいう。あるいは覚醒水準が得られる光とは、その照射後のAAC(α波減衰率)が照射前のAACよりも大きくなる単波長光と定義してもよい。ここで、AACとは、{(閉眼時のα波のパワーα(μV2))/(開眼時のα波のパワーα(μV2))}で定義される。 The arousal level can be defined by, for example, an α wave bandwidth ratio (α / α + β) obtained by a ratio of α wave power α (μV 2 ) of a human brain wave and β wave power β (μV 2 ). The light from which the awakening level is obtained means light in which the α wave bandwidth after irradiation is smaller than the α wave bandwidth after irradiation. Alternatively, the light that provides the awakening level may be defined as single-wavelength light whose AAC (α wave attenuation rate) after irradiation is larger than that before irradiation. Here, AAC is defined by {(α wave power α (μV 2 ) when closed) / (α wave power α (μV 2 ) when opened)}.
上記定義は、主光源の光だけでなく単波長光についても同様である。 The above definition applies not only to the light of the main light source but also to the single wavelength light.
このような覚醒水準が得られる光は、波長が400〜500nmにピークを有する単波長光において特に顕著となり、横軸を被対象物に照射する単波長光光源の波長(λ)、縦軸を例えばα波帯域率などの覚醒水準を示す指標としたときに、この400〜500nmの波長域にピークを有するベル型の感度曲線となることが明らかとなってきた。この感度曲線を、覚醒度向上感度曲線といい、波長毎の人の覚醒水準に与える影響度を覚醒度向上感度A(λ)という。 The light that provides such a level of awakening is particularly noticeable for single-wavelength light having a peak at a wavelength of 400 to 500 nm. The horizontal axis represents the wavelength (λ) of the single-wavelength light source that irradiates the object, and the vertical axis represents For example, it has been clarified that a bell-shaped sensitivity curve having a peak in the wavelength range of 400 to 500 nm is obtained when an index indicating an arousal level such as an α wave band ratio is used. This sensitivity curve is referred to as the arousal level improvement sensitivity curve, and the degree of influence on the human arousal level for each wavelength is referred to as the arousal level improvement sensitivity A (λ).
なお、覚醒度向上感度A(λ)は、波長(λ)の関数であるがその値は任意単位であり、演算し易いように適宜規格化することができる。 The arousal level improvement sensitivity A (λ) is a function of the wavelength (λ), but its value is an arbitrary unit and can be appropriately normalized so that it can be easily calculated.
また、覚醒度とは、光の波長毎の放射量X(λ)と波長毎の人の覚醒水準に与える影響度を示す覚醒度向上感度A(λ)(覚醒度向上感度曲線)とを乗算して得た積を所定の波長域で積分した積算値(A)である。 In addition, the arousal level is multiplied by the radiation amount X (λ) for each wavelength of light and the arousal level improvement sensitivity A (λ) (wake level improvement sensitivity curve) indicating the degree of influence on the level of human arousal for each wavelength. The integrated value (A) obtained by integrating the product obtained in this manner in a predetermined wavelength region.
覚醒度目標値とは、前記演算と同様に求まる覚醒度Aの値であってもよいし、主光源から放射される光の照度目標値であってもよい。 The awakening level target value may be a value of the awakening level A obtained in the same manner as the above calculation, or may be an illuminance target value of light emitted from the main light source.
つまり、覚醒度目標値を照度目標値として設定する場合には、主光源の光出力を増大させて所定の照度目標値となるように制御したと仮定したときに、その放射光に含まれる覚醒水準が得られる光の放射量を演算し、覚醒度目標値とすることができる。 In other words, when the awakening level target value is set as the illuminance target value, it is assumed that the light output of the main light source is increased so as to achieve a predetermined illuminance target value. It is possible to calculate the amount of radiation of light from which a level can be obtained and set it as the arousal target value.
請求項2記載の照明装置は、検出手段は、照度センサおよび照度センサの受光面に配設され、400〜500nmの波長域にピークがある分光感度曲線を有するフィルタを具備していることを特徴とする。 The illuminating device according to claim 2 is characterized in that the detection means includes an illuminance sensor and a filter having a spectral sensitivity curve having a peak in a wavelength range of 400 to 500 nm, which is disposed on the light receiving surface of the illuminance sensor. And
請求項3記載の照明装置は、検出手段は、主光源および単波長光光源の光の放射量を検出する照度センサと、この照度センサの検出値,主光源および単波長光光源の分光分布,覚醒度向上感度曲線から覚醒水準が得られる光の放射量を演算する演算部と、を具備していることを特徴とする。
The illuminating device according to
請求項4記載の照明装置は、単波長光光源の強度を繰り返し変化させるように前記点灯回路を制御する制御部を具備しているものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a lighting device including a control unit that controls the lighting circuit so as to repeatedly change the intensity of the single wavelength light source.
単波長光光源の強度の変化は、点滅でも、強弱でもよい。また、強度の変化の繰り返しは、定期的でも不定期的でもよい。 The change in intensity of the single wavelength light source may be blinking or strong. Further, the repetition of the intensity change may be regular or irregular.
本発明者らは、暗所下で単波長光(458nm、550m、670nm)を曝露する実験をし、その時の被験者の生理反応について測定を行った。そのとき、α波帯域率は単波長光曝露直後の変化が最も大きく、高くなった覚醒水準は例えば8分間効果を持続し、その後は時間経過と共に減衰する傾向を示した。この測定結果から単波長光の強度を変化させて、その変化を繰り返すことにより覚醒水準を持続させることが示された。なお、この実験で測定した生理反応は、α波帯域率、AAC(α波減衰率)、LF/HF、LF/HF+LF、R−R間隔などの心拍変動、収縮期血圧、拡張期血圧、平均血圧、心拍数、心拍出量、一回拍出量、末梢血管抵抗、瞳孔径、体温である。 The present inventors conducted an experiment in which a single wavelength light (458 nm, 550 m, 670 nm) was exposed in a dark place, and measured the physiological reaction of the subject at that time. At that time, the α wave band ratio showed the largest change immediately after exposure to single-wavelength light, and the increased wakefulness level maintained the effect for, for example, 8 minutes, and then tended to decay over time. From this measurement result, it was shown that the arousal level is maintained by changing the intensity of single wavelength light and repeating the change. The physiological responses measured in this experiment are α wave bandwidth, AAC (α wave attenuation rate), LF / HF, LF / HF + LF, heart rate variability such as RR interval, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, average Blood pressure, heart rate, cardiac output, stroke volume, peripheral vascular resistance, pupil diameter, body temperature.
請求項5記載の照明装置は、単波長光と主光源光との混色光が平均演色評価数80以上の状態で単波長光および主光源光との放射強度比が一定となるように調光する調光手段を具備しているものである。
The lighting device according to
請求項1記載の照明装置によれば、主光源からの光に、覚醒水準が得られる単波長光を付加し、所望の覚醒度を得ることができる。 According to the illumination device of the first aspect, it is possible to obtain a desired arousal level by adding single-wavelength light capable of obtaining the arousal level to the light from the main light source.
しかも、単波長光光源は低電力光源であるので、省エネで覚醒水準を得ることができる。 Moreover, since the single wavelength light source is a low power light source, it is possible to obtain an arousal level with energy saving.
さらに、従来例のように主光源の光出力の増大により覚醒水準を得るものではないので、さらなる省エネを図ることができるうえに、眼疲労を防止または低減することができる。 Furthermore, unlike the conventional example, the arousal level is not obtained by increasing the light output of the main light source, so that further energy saving can be achieved and eye fatigue can be prevented or reduced.
請求項2記載の照明装置によれば、照度センサの受光面に、400〜500nmの波長域にピークがある分光感度曲線を有するフィルタを配設することにより、分光感度曲線に含まれる波長域の光の放射量を容易に検出することができ、覚醒度を容易に得ることができる。また、照度センサで覚醒度を得ることができる。 According to the illuminating device of claim 2, by disposing a filter having a spectral sensitivity curve having a peak in the wavelength range of 400 to 500 nm on the light receiving surface of the illuminance sensor, the wavelength range included in the spectral sensitivity curve is set. The amount of emitted light can be easily detected, and the arousal level can be easily obtained. In addition, the arousal level can be obtained with an illuminance sensor.
請求項4記載の照明装置によれば、請求項1ないし3のいずれか一記載の照明装置の効果に加えて、単波長光光源の強度の変化を繰り返させることにより、覚醒水準を維持できる。
According to the illuminating device of
請求項5記載の照明装置によれば、請求項4記載の照明装置の効果に加えて、単波長光と主光源光との放射強度比が一定となるように調光するので、照明装置全体としての放射強度が変動しても、平均演色評価数(Ra)を常に80以上の高演色性に維持することができる。 According to the illuminating device of the fifth aspect , in addition to the effect of the illuminating device according to the fourth aspect, the dimming is performed so that the radiation intensity ratio between the single wavelength light and the main light source light is constant. As a result, the average color rendering index (Ra) can always be maintained at a high color rendering property of 80 or more.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には、同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in several drawings.
図1ないし図4は本発明の第1の実施形態に係る照明装置を示し、図1はその照明装置の光源面の正面図、図2は同照明装置の側面図、図3は同照明装置の電気系の構成を示すブロック図、図4は同照明装置の時間経過に対する単波長光の強度変化を示す波形図、図5は同照明装置の白色光の種類および単波長光の有無とα波帯域率(α/α+β)との変化を示す説明図である。 1 to 4 show a lighting device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a front view of a light source surface of the lighting device, FIG. 2 is a side view of the lighting device, and FIG. 3 is the lighting device. FIG. 4 is a waveform diagram showing the intensity change of single-wavelength light with time, and FIG. 5 is the type of white light and the presence / absence of single-wavelength light. It is explanatory drawing which shows a change with a wave bandwidth ratio ((alpha) / (alpha) + (beta)).
図2は本発明の第1の実施形態に係る照明装置の一例である卓上用の電気スタンド等の作業用照明装置1の側面を示し、この作業用照明装置1は、装置本体1aとして机上面に設置される本体部2、この本体部2に配設された可動自在なアーム部3、およびこのアーム部3の先端に取り付けられた灯体部4を備えている。
FIG. 2 shows a side view of a
灯体部4は、その一面(図2では下面)に、光源面5を形成し、この光源面5には、図1に示すように反射面6が形成されている。また、灯体部4は、この反射面6に対向して、白色光を主体として照射する、例えば蛍光ランプである主光源7と、単波長光光源8が配設されている。
The
主光源7は、例えば直管形蛍光ランプからなり、その3本を、その幅方向(径方向)に所要の間隔を置いて平行に配設して構成されており、これら主光源7同士間の間隙において、円形等所要形状かつ所要大の複数の単波長光光源8,8,…が主光源7の長手方向に等間隔に配置されている。 The main light source 7 is composed of, for example, a straight tube fluorescent lamp, and three of the main light sources 7 are arranged in parallel at a predetermined interval in the width direction (radial direction). .. Are arranged in the longitudinal direction of the main light source 7 at equal intervals.
単波長光光源8は人間の脳波のα波のパワーα(μV2)とβ波のパワーβ(μV2)との比率により求められるα波帯域率(α/α+β)により定義される覚醒水準が得られる単波長光を照射する発光ダイオード素子等である。 The single-wavelength light source 8 is an arousal level defined by an α wave bandwidth ratio (α / α + β) determined by a ratio of α wave power α (μV 2 ) of human brain waves and β wave power β (μV 2 ). The light emitting diode element etc. which irradiate the single wavelength light from which are obtained.
上記単波長光とは、人間の脳波のα波のパワーαとβ波のパワーβとの比率により求められるα波帯域率(α/α+β)により定義される覚醒水準が得られる単波長光であり、被験者に白色光とともに単波長光を照射したときの被験者の脳波のα波のパワーαとβ波のパワーβを測定し、測定したαとβとの比率によりα波帯域率(α/α+β)を求め、このα波帯域率が例えば1より小さくなる単波長光をいう。また、単波長光とは、例えば、波長のピーク値の半分の値での波長幅(半値幅)が50nm以下の波長光を単波長光と定義する。 The single-wavelength light is a single-wavelength light that provides an awakening level defined by an α wave bandwidth ratio (α / α + β) obtained by a ratio of α wave power α of human brain waves and β wave power β. Yes, the subject's brain wave α wave power α and β wave power β when the subject is irradiated with single wavelength light together with white light, and the α wave bandwidth ratio (α / α + β) is obtained, and this α-wave bandwidth ratio refers to single-wavelength light that is smaller than 1, for example. In addition, single-wavelength light is defined as single-wavelength light, for example, having a wavelength width (half-value width) of 50 nm or less at a half value of the wavelength peak value.
単波長光には、例えば、波長470nmの青系、波長550nmの緑系、波長670nmの赤系等やその他の各色系が用いることが可能であるが、覚醒水準を向上させるうえでは例えば400〜500nm、好ましくは420〜500nmさらに好ましくは420〜480nmの波長域の単波長光がよい。 As the single wavelength light, for example, a blue system having a wavelength of 470 nm, a green system having a wavelength of 550 nm, a red system having a wavelength of 670 nm, and other color systems can be used. Single wavelength light in a wavelength region of 500 nm, preferably 420 to 500 nm, more preferably 420 to 480 nm is preferable.
単波長光の強度は、主光源7の白色光の強度より小さく、通常の白色光の照明下での作業に邪魔にならない程度が好ましく、例えば1lx程度が好ましい。 The intensity of the single wavelength light is preferably smaller than the intensity of the white light of the main light source 7 and does not interfere with the work under normal white light illumination, and is preferably about 1 lx, for example.
そして、単波長光の最大出力は、平均演色評価数(Ra)80を限界値とする。例えば主光源7として東芝製メロウラインFHF32EX−D−Hとを使用し、単波長光光源8としてピーク波長458nm半値全幅10nmの単波長光を出力するLED(発光ダイオード)等の光源を使用する場合は、上記主光源7から放射された750lxの光に対し単波長光の出力を約76μW/cm2以下に設定している。この光源の組合せ以外の場合でも単波長光の最大出力の限界値は主光源光と混光したときのRaが80以上となる値に設定している。 The maximum output of single wavelength light has an average color rendering index (Ra) of 80 as a limit value. For example, when a Toshiba mellow line FHF32EX-D-H is used as the main light source 7, and a light source such as an LED (light emitting diode) that outputs single wavelength light having a peak wavelength of 458nm and a full width at half maximum of 10nm is used as the single wavelength light source 8. The output of single-wavelength light with respect to 750 lx light emitted from the main light source 7 is set to about 76 μW / cm 2 or less. Even in a case other than this combination of light sources, the limit value of the maximum output of single wavelength light is set to a value at which Ra is 80 or more when mixed with the main light source light.
図4は、例えば主光源7として使用した平均演色評価数(Ra)が80の東芝製メロウラインFHF32EX−D−Hの750lxの白色光により照明した白紙に、ピーク波長458nm半値全幅10nmの単波長光を付加したときの分光反射率に基づいて算出した単波長光の放射照度[μW/cm2]の限界値と、この単波長光の放射照度と平均演色評価数(Ra)値との相対関係を特性曲線Aにより示している。この図4の特性曲線Aによれば、単波長光の放射照度を約76[μW/cm2]以下に設定することにより、平均演色評価数(Ra)を約80〜86程度に設定することができる。 FIG. 4 shows a single wavelength with a peak wavelength of 458 nm and a full width of 10 nm on a white paper illuminated with a white light of 750 lx of Toshiba Mellow Line FHF32EX-D-H having an average color rendering index (Ra) of 80 used as the main light source 7, for example. The relative value of the irradiance [μW / cm 2 ] of single wavelength light calculated based on the spectral reflectance when light is added, and the irradiance of this single wavelength light and the average color rendering index (Ra) value The relationship is shown by the characteristic curve A. According to the characteristic curve A in FIG. 4, the average color rendering index (Ra) is set to about 80 to 86 by setting the irradiance of single wavelength light to about 76 [μW / cm 2 ] or less. Can do.
この特性曲線Aの場合には、単波長光を付加していくとRaは向上し、あるピークを超えるとRaは低下する。さらに、単波長光を付加するとRaは80以下となり、視環境の色再現性が悪くなり、違和感が生じる。この特性曲線Aは一例であるが、その他の主光源と単波長光光源との組合せにおいても同様に、主光源に対して単波長光をある一定以上に付加していくとRaが減少すると考えられる。また、単波長光を付加してもRaが向上せず、すぐに低下する組合せもあるが、この場合には主光源のRaを80以上にしておく必要がある。平均演色評価数Raは、光源の分光分布が分かれれば計算することができるため、主光源の分光分布や放射量に合せて、Ra80以上となるように単波長光光源8の分光分布および調光度を設定すればよい。 In the case of this characteristic curve A, Ra is improved when single-wavelength light is added, and Ra is lowered when a certain peak is exceeded. Furthermore, when single wavelength light is added, Ra becomes 80 or less, color reproducibility of the visual environment is deteriorated, and a sense of incongruity occurs. This characteristic curve A is an example. Similarly, in the combination of other main light sources and single-wavelength light sources, Ra is reduced when single-wavelength light is added to the main light source beyond a certain level. It is done. In addition, there is a combination in which Ra does not improve even when single-wavelength light is added and immediately decreases, but in this case, Ra of the main light source needs to be 80 or more. Since the average color rendering index Ra can be calculated if the spectral distribution of the light source is divided, the spectral distribution and adjustment of the single-wavelength light source 8 are adjusted to Ra80 or higher according to the spectral distribution and radiation amount of the main light source. What is necessary is just to set a luminous intensity.
図3に示すように、作業用照明装置1は、主光源7と単波長光光源8をそれぞれ点灯制御するインバータ等の点灯回路9を制御する制御部10を有している。制御部10は、例えばマイクロプロセッサから構成されており、主光源7の点灯時に単波長光光源8を点灯させるとともに、図5の波形Bに示すように、単波長光光源8が照射する単波長光の強度を定期的あるいは不定期的に繰り返し変化させる制御をする。例えば、単波長光光源8の点滅を繰り返すもので、点灯時間が消灯時間よりも長い関係に設定している。また、制御部10は主光源7と単波長光光源8を調光する場合は、これら光源7,8の強度比を一定に保つように調光制御するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
次に、この第1の実施形態に係る照明装置1の作用を説明する。
Next, the operation of the
まず、単波長光の有用性を検証するために、通常の白色光の照明下で、複数の波長の単波長光を被験者に曝露したときの被験者の生理反応について試験をし、統計をとった。 First, in order to verify the usefulness of single-wavelength light, we examined the physiological responses of subjects when they were exposed to single-wavelength light of multiple wavelengths under normal white light illumination, and we took statistics. .
図6に示すように、この試験では、被験者に対して、750lxの昼光色C、750lxの昼白色E、750lxの昼光色+(付加)1lxの青色の単波長光Dをそれぞれ照射し、各照射状態で被験者の脳波のうちリラックス状態で発生するα波のパワーと緊張状態で発生するβ波のパワーとを測定し、測定したα波のパワーとβ波のパワーとの比率によりα波帯域率(αのパワー(μV2)/αのパワー(μV2)+βのパワー(μV2))を求め、このα波帯域率により被験者の覚醒水準を検証した。 As shown in FIG. 6, in this test, the subject was irradiated with 750 lx daylight color C, 750 lx daylight white E, 750 lx daylight color + (addition) 1 lx blue single wavelength light D, and each irradiation state Measure the α wave power generated in the relaxed state and the β wave power generated in the tension state of the subject's brain waves, and the α wave bandwidth ratio (by the ratio of the measured α wave power and β wave power ( α power (μV 2 ) / α power (μV 2 ) + β power (μV 2 )) was determined, and the arousal level of the subject was verified based on the α wave band ratio.
図6に示すように、その結果、750lxの昼光色C、750lxの昼白色Eの場合にはα波帯域率(αのパワー(μV2)/αのパワー(μV2)+βのパワー(μV2))が1.00程度であったのに対して、750lxの昼光色+1lxの青色の単波長光Dの場合にはα波帯域率(αのパワー(μV2)/αのパワー(μV2)+βのパワー(μV2))が0.90程度に低くなった。α波帯域率(αのパワー(μV2)/αのパワー(μV2)+βのパワー(μV2))は、値が小さい方が覚醒水準が高い。そのため、750lxの昼光色+1lxの青色の単波長光Eの場合が被験者の覚醒水準が向上する傾向が示された。 As a result, as shown in FIG. 6, in the case of daylight color C of 750 lx and daylight white E of 750 lx, α wave bandwidth ratio (α power (μV 2 ) / α power (μV 2 ) + β power (μV 2 )) Is about 1.00, whereas in the case of 750 lx daylight color + 1 lx blue single-wavelength light D, the α wave bandwidth ratio (α power (μV 2 ) / α power (μV 2 ) The power of + β (μV 2 ) was reduced to about 0.90. The smaller the value of the α wave bandwidth ratio (α power (μV 2 ) / α power (μV 2 ) + β power (μV 2 )), the higher the wakefulness level. Therefore, in the case of 750 lx daylight color + 1 lx blue single-wavelength light E, the tendency of the subject's arousal level to improve was shown.
単波長光の波長についても測定したところ、特に420〜480nmにピークを有する単波長光において、α波帯域率がより小さく、覚醒水準がより向上する傾向が示された。 When the wavelength of the single wavelength light was also measured, the single wave light having a peak at 420 to 480 nm showed a tendency that the α wave bandwidth ratio was smaller and the arousal level was further improved.
また、被験者のα波帯域率は、単波長光の暴露直後が最も大きく変化して小さな値となり、その値の状態を所定時間持続する傾向が示された。 In addition, the α wave bandwidth ratio of the test subject changed most greatly immediately after exposure to single wavelength light and became a small value, and the state of the value was tended to continue for a predetermined time.
そこで、単波長光の曝露を一時中断し、再度曝露するというように、単波長光の強度を繰り返し変化させたところ、α波帯域率が減衰つまり大きくならず、覚醒水準が向上した状態が継続する傾向が示された。 Therefore, when the intensity of single-wavelength light was repeatedly changed, such as temporarily suspending exposure to single-wavelength light and re-exposure, the alpha wave bandwidth ratio did not attenuate or increase, and the state of improved arousal level continued. The tendency to do was shown.
このような結果から、通常の白色光の照明下で、脳波のα波のパワーαとβ波のパワーβとの比率により求められるα波帯域率(αのパワー(μV2)/αのパワー(μV2)+βのパワー(μV2))により定義される覚醒水準が得られる単波長光を曝露することで、覚醒水準が向上することが示され、特に、青系の単波長光を用いることにより、覚醒水準をより向上でき、さらに、単波長光の強度を繰り返し変化させることにより、覚醒水準の高い状態を継続できることが示された。 From these results, under normal white light illumination, the α wave bandwidth ratio (α power (μV 2 ) / α power determined by the ratio of α wave power α to β wave power β is obtained. It is shown that the arousal level is improved by exposing the single wavelength light that can obtain the arousal level defined by the power of (μV 2 ) + β (μV 2 )). In particular, the blue single wavelength light is used. Thus, it has been shown that the arousal level can be further improved, and that the state of a high arousal level can be continued by repeatedly changing the intensity of the single wavelength light.
したがって、作業用照明装置1において、通常の白色光の照明下での作業に単波長光が邪魔にならない程度の単波長光を付加するだけで、作業者の覚醒水準を向上でき、集中力を高め、作業効率を向上でき、それでいて、従来のような高照度の光照射をする場合に比べて、点灯エネルギが過大になることがなく容易に実現可能で、眼疲労が生じることもない。
Therefore, in the
さらに、脳波のα波のパワーとβ波のパワーとの比率により求められるα波帯域率(αのパワー(μV2)/αのパワー(μV2)+βのパワー(μV2))により定義される覚醒水準が得られる単波長光を用いるため、従来のようにメラトニン分泌抑制効果を基準に定義された青色光を用い、睡眠の誘発を抑制するだけの場合に比べて、覚醒水準を確実に向上させることができる。 Further, it is defined by an α wave bandwidth ratio (α power (μV 2 ) / α power (μV 2 ) + β power (μV 2 )) obtained by the ratio of α wave power to β wave power. Because it uses single-wavelength light that provides a level of wakefulness, the blue light that is defined based on the melatonin secretion-inhibiting effect is used as in the past, and the level of wakefulness is ensured compared to the case of only suppressing the induction of sleep. Can be improved.
また、作業者に近い場所に配置する電気スタンドのような作業用照明装置1に単波長光光源8を付加することにより、単波長光が減衰しにくく、覚醒水準をより効果的に向上させることができるとともに、より少ない点灯エネルギで済む。この場合、単波長光光源8と机上面との距離が比較的近いが、単波長光光源8,8,…から照射される単波長光は机上面の拡散面で拡散して他の色と混ざるため、単波長光が目立つことはない。
In addition, by adding the single wavelength light source 8 to the working
そして、この作業用照明装置1では、主光源光と単波長光との混合色の平均演色評価数(Ra)が80以上であるので、演色性も向上させることができる。また、これら主光源7と単波長光光源8とを調光する場合は、制御部10がこれら主光源7と単波長光光源8との放射強度比が一定となるように調光し、主光源光と単波長光との放射強度比を変動させないので、作業用照明装置11全体としての放射強度が変動しても平均演色評価数(Ra)を80以上でほぼ一定に保持することができる。
And in this working illuminating
なお、単波長光光源8,8,…は、主光源7の近傍に配置することにより、作業者に対してあまり意識させずに単波長光を曝露して覚醒水準を向上させることができるが、主光源7とは別の場所に配置してもよく、この場合、例えば、作業者から目視可能な場所に単波長光光源8,8,…を配置すれば、覚醒水準をより効果的に向上させることができる。 The single-wavelength light sources 8, 8,... Can be arranged near the main light source 7 to improve the arousal level by exposing the single-wavelength light without making the operator much conscious. In this case, for example, if the single-wavelength light sources 8, 8,... Can be improved.
また、主光源7と単波長光光源8,8,…とを備え照明装置としては、例えば、オフィスや学校の天井面等に設置される照明装置等にも適用でき、作業効率のよい照明環境を提供できる。 Further, as the lighting device including the main light source 7 and the single-wavelength light sources 8, 8,..., For example, it can be applied to a lighting device installed on the ceiling surface of an office or school, and a lighting environment with high work efficiency. Can provide.
図7は本発明第2の実施形態に係る道路照明システム20の説明図である。この道路照明システム20は、例えば、高速道路等の道路の路面21を照明する複数の照明装置22,22,…を道路の長手方向に沿って所定間隔毎に設置している。各照明装置22は、白色光を主体として照射する例えばHIDランプ等を内蔵した第1の照明装置22aと、白色光を主体して照明する例えばHIDランプ等の主光源と単波長光を照射する発光ダイオードや波長制御可能なHIDランプ等の単波長光光源とを備えた第2の照明装置22bとを備え、例えば、道路に沿って複数(例えば3つ)毎に第1の照明装置22aと第2の照明装置22bとを交互に設置している。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a
したがって、この道路を運転者が運転する車23が走行することにより、車23の運転者に対して単波長光が所定間隔で曝露される。そのため、運転者の覚醒水準が向上するとともに維持され、眠気が解消され、集中力が高まり、事故防止に貢献できる。
Therefore, when the
また、トンネル内に設置されるトンネル用照明装置にも同様に適用できる。 Further, the present invention can be similarly applied to a tunnel lighting device installed in a tunnel.
なお上記実施形態では、照明装置1,20に用いる単波長光光源を、1種類の単波長光のみを照射する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数種類の単波長光を組み合わせて照射するように構成してもよい。
In the above embodiment, the case where the single wavelength light source used for the
図8は本発明の第3の実施形態に係る照明装置30の構成を示すブロック図、図9はその要部模式図、図10は比視感度曲線Aと分光感度曲線Bを示す感度曲線特性図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an
照明装置30は、図1等で示す主光源7とほぼ同様の白色光を主体として照射する、例えば蛍光ランプ等の主光源31、この主光源31の覚醒水準を有する光の放射量を検出する覚醒センサ32、図1等で示す単波長光光源8とほぼ同様の青色光ダイオード(ピーク波長460nm、半値全幅30nm)を使用した単波長光光源33、覚醒度を手入力するための設定器34、不揮発性メモリおよびマイクロプロセッサ等からなる制御部35を具備している。
The illuminating
図9に示すように主光源31は、例えば天井36等の所要箇所に設置された主光源用照明器具37に配設され、人Pの作業机の机上面等の被照射面38やその周囲を照明する。
As shown in FIG. 9, the main
単波長光光源33はその点灯回路(図示省略)等と共に単波長光光源用照明器具39に配設されている。この単波長光光源用照明器具39は、覚醒センサ32と共に、例えばこの被照射面38上にそれぞれ設置されている。単波長光光源用照明器具39は単波長光を人Pに例えば直接照射する。
The single-
単波長光光源33は図10で示すように400〜500nmの波長域にピーク波長がある感度曲線Bに含まれる覚醒水準が得られる単波長光を照射する発光ダイオード素子等であり、図1等で示す単波長光光源8と同様である。
As shown in FIG. 10, the single
すなわち、単波長光には、例えば、波長470nmの青系、波長550nmの緑系、波長670nmの赤系等やその他の各色系が用いることが可能であるが、覚醒水準を向上させるうえでは、例えば400〜500nm、好ましくは420〜500nmさらに好ましくは420〜480nmの波長域にピークがある単波長光がよい。 That is, for the single wavelength light, for example, a blue system having a wavelength of 470 nm, a green system having a wavelength of 550 nm, a red system having a wavelength of 670 nm, and the other color systems can be used. For example, single wavelength light having a peak in the wavelength region of 400 to 500 nm, preferably 420 to 500 nm, more preferably 420 to 480 nm is preferable.
覚醒センサ32は、照度センサの受光面外面に青色光フィルタを配設することにより構成されている。この青色光フィルタは例えば図11で示すように460nmにピークがある覚醒度向上感度曲線Cに相当する分光感度曲線Bを有する。このために、覚醒センサ32は、主光源31から受光した受光中、400〜500nmの波長域にピークがある感度曲線B(図10参照)に含まれる光成分の放射量を検出することができる。
The
つまり、覚醒センサ32によって覚醒度向上感度曲線Cに含まれる光成分の放射量(覚醒水準を有する光の放射量)を検出することができる。
That is, it is possible to detect the radiation amount of the light component (radiation amount of light having a wakefulness level) included in the wakefulness enhancement sensitivity curve C by the
そして、制御部35は覚醒センサ32により検出された覚醒度向上感度曲線Cに含まれる光の放射量検出値を覚醒度として取り込む。
And the
そして、制御部35はこの算出した覚醒度を、設定器34から読み込んだ覚醒度設定値(目標値)と比較し、これら両覚醒度の差を求める。さらに、その差を解消させる、すなわちゼロにするための単波長光光源33の光出力を算出し、単波長光光源33の光出力を制御する。このとき、主光源7の光出力を上げることなく覚醒度のみを向上させることができる。
Then, the
次に、この照明装置30の作用を説明する。
Next, the effect | action of this illuminating
主光源31からの光は覚醒センサ32により受光され、ここで、その受光中の覚醒水準が得られる光の放射量が検出される。この放射量検出値は制御部35により読み込まれ、覚醒度に換算される。
The light from the main
制御部35は、この覚醒度検出値を、設定器34から読み出した覚醒度目標値(設定値)と比較し、両者の差を検出し、その差をゼロにするように単波長光光源33の光出力を制御する。
The
したがって、この照明装置30によれば、単波長光光源33から覚醒水準が得られる単波長光を主光源光に付加するので、覚醒水準を向上させることができる。また、主光源31により照明される人Pの視環境の覚醒度を、設定器34により任意に制御することができる。
Therefore, according to the
さらに、低電力消費の青色発光ダイオード(LED)により単波長光光源33を構成することができるので、主光源31の光出力の増大により覚醒効果の向上を図る従来例よりも省エネを図ることができる。
Furthermore, since the single-
例えば、主光源31の光束が2500lxのみで得られる覚醒水準と同一の覚醒水準を、本発明のように750lxの主光源31の主光に、LED青色光を付加することにより達成しようとする場合は、主光源31が2500lxでの覚醒度は、2.90であり、同750lxでは0.87となるので、その差分の2.03を青色光を付加すればよいことになる。このとき、LED青色光の放射量は2.19W/m2、主光源31が2500lxの放射量は8.34W/m2、同750lxの放射量は2.50W/m2となる。したがって、この照明装置30は主光源31の光束2500lxよりも約45%の省エネで覚醒水準を向上させることができることになる。但し、このとき単純に750lxの主光源31にLED青色光を付加すると、演色性が悪化するので、2500lx相当の覚醒水準向上を得るには単波長光光源33を図9のように主光源31とは別の位置に設置するのが望ましい。すなわち、LED青色光を人Pの目に直接照射することにより、覚醒水準を増大させる一方、被照射面38にLED青色光を照射しないので、この被照射面38やその上面上にある物の演色性の低下を防止または抑制することができる。
For example, when the wakefulness level that is the same as the wakefulness level obtained when the luminous flux of the main
また、この照明装置30によれば、照度センサの受光面に青色フィルタを配設することにより、覚醒センサ32を構成したので、覚醒度を容易に得ることができる。
Moreover, according to this illuminating
一方、制御部35は覚醒センサ32から覚醒度向上感度曲線Cに含まれる光の放射量を読み込む代りに、照度センサによって光源の照度値を検出し、予め記憶されている光源の分光分布と照度センサによって検出した照度値によって決まる光の放射量X(λ)と覚醒度向上感度A(λ)とを乗算し、その積を所定の波長域(例えば380〜780nmの可視光領域)で積分することにより、覚醒度Aを得ることができる。
On the other hand, the
この覚醒度(A(λ))の算出式の一例を次の(1)式に示す。
さらに、この照明装置30においても、図1等で示す照明装置1のように単波長光光源33の光出力を覚醒度目標値を中心に所定幅で周期的に変動させるように構成してもよい。これによれば、図1等で示す照明装置1と同様に覚醒水準を持続させることができる。
Further, the
さらに、分光放射照度センサを使用して光源の分光分布を特定してもよい。これによれば、主光源光の分光分布を直接検出することができるので、制御部35における覚醒度換算を簡単迅速に行うことができる。
Further, the spectral distribution of the light source may be specified using a spectral irradiance sensor. According to this, since the spectral distribution of the main light source light can be directly detected, the arousal level conversion in the
また、上記設定器34では、覚醒度を直接入力する場合について説明したが、覚醒度は照度値と光源の分光分布によって演算できるため、覚醒度に代えて目標照度値を入力し、この目標照度値に相当する覚醒度を得られるように単波長光光源を制御するように構成してもよい。この場合、制御部35は、例えば複数の主光源31の型番等の光源識別情報と、その分光分布とをそれぞれ対応させたデータテーブルを有し、設定器34に主光源31の型番等の光源識別情報が目標照度値と共に入力されたときに、そのデータテーブルを参照して照度値を覚醒度に換算するように構成してもよい。
In the
図12は本発明の第4の実施形態に係る照明装置40の構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a
照明装置40は、図1等で示す主光源7とほぼ同様の白色光を主体として照射する、例えば蛍光ランプ等の主光源41、単波長光光源43、この主光源41および単波長光光源43の照度を検出する照度センサ42、目標照度および目標平均演色評価数を設定する設定器44、主光源41および単波長光光源43を点灯する点灯回路45、主光源41の点灯回路44を制御するとともに照度センサ42の検出値を覚醒度に換算する演算部46aと主光源41および単波長光光源43の分光分布を記憶する記憶部46bを有する制御部46からなる。
The illuminating
以下、本実施形態の照明装置40に係る作用について説明する。
Hereinafter, the effect | action which concerns on the illuminating
まず、使用者は設定器44によって目標照度および目標平均演色評価数を入力し、図示しないスイッチやリモコン等の制御手段によって主光源41を点灯する。このとき主光源41の光出力は状況に合せて適宜設定、変更することができる。
First, the user inputs the target illuminance and the target average color rendering index by the setting
そして、照度センサ42は主光源41から放射される光を検出し検出値を制御部へ送信するとともに、演算部46bは記憶部46aに予め記憶されている主光源41の分光分布と受信した照度値から上述した(1)式によって現在の覚醒度Aを求める。本実施形態では、覚醒度向上感度曲線として図11と同様のものを用いる。
The
次に、主光源41を目標照度となるように光出力を制御したと仮定したときの覚醒度Aを求める。
Next, the awakening level A when it is assumed that the light output is controlled so that the main
そして、制御部46は現在の覚醒度Aが仮定したときの覚醒度Aとなるように点灯回路45を制御し単波長光光源43の光出力を制御する。
Then, the
しかしながら、上記したように単波長光を付加していくと覚醒水準の向上効果を得ることはできるが、前記光源によって照明される対象物の演色性が低下することが考えられる。 However, when single wavelength light is added as described above, an effect of improving the arousal level can be obtained, but it is conceivable that the color rendering property of the object illuminated by the light source is lowered.
特に平均演色評価数が80よりも低下すると色の見え方が不自然になることがある。 In particular, when the average color rendering index falls below 80, the color appearance may become unnatural.
そこで、主光源41と単波長光光源43とを混光した光の平均演色評価数が所定値以下にならないように制限する必要がある。
Therefore, it is necessary to limit the average color rendering index of the light mixed with the main
以下、制御部46が主光源41および単波長光光源43を混光し平均演色評価数が、例えば80以上になるように制御する手順について説明する。
Hereinafter, a procedure in which the
まず、上述したように主光源46を点灯させる照度センサ42が主光源41の照度を検出し、検出値を制御部へ送信する。
First, as described above, the
このとき、制御部46は記憶部46bに予め記憶されている主光源41および単波長光光源43の分光分布または平均演色評価数と照度センサ42の検出値から単波長光光源43を付加したときの平均演色評価数を演算する。
At this time, when the
そして、主光源41と単波長光光源43とを混光した光が平均演色評価数80以上となるような単波長光光源43の光出力の範囲を演算する。
Then, the light output range of the single
覚醒水準を向上させるようには単波長光光源の光出力を制御しているときに、上記演算した単波長光光源43の光出力の範囲を超える場合にはそれ以上単波長光光源の光を付加する制御を停止させる。
When the light output of the single wavelength light source is controlled so as to improve the arousal level, if the light output range of the single
つまり、付加する単波長光光源の光出力が上記範囲内であれば平均演色評価数が80未満となることはない。 That is, if the light output of the single wavelength light source to be added is within the above range, the average color rendering index will not be less than 80.
本実施形態では、平均演色評価数が80以上となる場合について説明したが85以上、90以上であってもよく、使用者が適宜設定できるように構成されていてもよい。 In the present embodiment, the case where the average color rendering index is 80 or more has been described. However, it may be 85 or more and 90 or more, and may be configured so that the user can set as appropriate.
また、主光源41および単波長光光源43の分光分布が予め記憶されているとして説明したが、光源の分光分布を検出可能な分光放射照度センサを用いてもよい。
In addition, although it has been described that the spectral distributions of the main
1…照明装置としての作業用照明装置、1a…装置本体、7,31,41…主光源、8,33,43…単波長光光源、9……点灯回路、10…制御部、22b…照明装置としての第2の照明装置、30,40…照明装置、32…覚醒センサ、34,44…設定器、35,46…制御部、45…点灯回路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
400〜700nmの波長域にピークがあり覚醒水準が得られる単波長光を照射する単波長光光源と;
単波長光光源を点灯させる点灯回路と;
主光源および単波長光光源からの放射光中、覚醒水準が得られる光の放射量を検出する検出手段と;
検出手段からの検出値を覚醒度に換算し、この覚醒度検出値が覚醒度目標値になるように単波長光光源の光出力を制御する制御手段と;
を具備していることを特徴とする照明装置。 A main light source that mainly emits white light;
A single-wavelength light source that emits single-wavelength light that has a peak in the wavelength range of 400 to 700 nm and provides a level of arousal;
A lighting circuit for lighting a single wavelength light source;
Detection means for detecting the amount of light emitted from the main light source and the single-wavelength light source that can provide an arousal level;
A control means for converting the detection value from the detection means into a wakefulness level and controlling the light output of the single wavelength light source so that the wakefulness detection value becomes a wakefulness target value;
An illumination device comprising:
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