JP5311636B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば住宅の居室において、床面や机上面などの被照射面の平均照度をほぼ一定に保つ照明装置に関し、特に、昼光に応じて自動調光を行うことにより省エネルギーが可能な照明装置に関する。

従来から、オフィスなどの天井面に設置される照明器具の被照射面の照度を一定に保つために多くの技術が提案されている。

そこで、本発明者は、所定の光出力値に対応する目標値を自動的に設定して、オフィス等のレイアウト変更などによって被照射面の反射率に変動を生じても被照射面の照度を一定に保てるようにした照明器具を既に提案した（例えば、特許文献１参照）。

このような照明器具では、光源により照明される被照射面の照度を反射光により測定する照度センサと、照度センサの出力値に基づいて被照射面の照度が一定となるように光源の光出力を制御する制御部と、を備え、電源投入ごとに光出力を変化させて、光出力のない状態での照度センサの出力値および光出力のある状態での出力値との対応関係に基づいて所定の光出力値に対応する目標値を設定してから、照度センサの出力値が目標値となるように光出力を制御する。
特開２００５−２４３３１４号公報（図１、段落番号００３４）

しかしながら、上記特許文献１に開示された照明器具では、直下付近に、例えば淡色のテーブル等が配置されて被照射面の反射率が高めに設定されている環境下において、一時的に例えば濃色のテーブルクロス等を敷いたときのように被照射面の反射率が低めに変更されると、被照射面の照度が減少した場合と同じ動作を行うことになる。そのため、被照射面の照度を一定に保とうとして、必要以上に光出力を増加させてしまう虞がある。

本発明は、前述した要望を満たすためになされたもので、その目的は、反射率が一時的に下がった場合においても、出力を必要以上に増加させずに不快感を与えることを防止するとともに、より快適な照明を行うことができる照明装置を提供することにある。

本発明に係る照明装置は、光源の光出力を、調光信号に従って制御する点灯回路と、前記光源の被照射面の反射光を受光して電圧に変換する照度検出部と、前記点灯回路に前記調光信号を出力して、前記点灯回路に、前記照度検出部の検出値が目標値と略一致するように、前記光源の光出力を調整させる自動調光制御を実行する制御部と、前記目標値を記憶している記憶部と、を備え、前記記憶部は、外光や他光源の影響がない状態で、前記光源を、所定の光出力にて発光させた場合における前記照度検出部の検出値を、前記所定の光出力における前記目標値として記憶しており、かつ、前記所定の光出力における目標値を使用して前記自動調光制御を実行する場合に、前記所定の光出力を実現するために必要な前記調光信号の値を記憶しており、前記制御部は、使用する目標値が定まると、その使用する目標値に対応して定まる、前記所定の光出力を実現するために必要な調光信号の値を、その目標値を使用して自動調光制御を行う場合における調光信号の上限値として設定し、前記自動調光制御を実行する場合に、前記調光信号の値が前記上限値を超えることを禁止する、ことを特徴とする。

本発明においては、被照射面の反射率が高めに設定されている環境下において、一時的に被照射面の反射率が低めに変更されたとしても、制御部は限度値内で調光信号を出力する。
よって、制御部は必要以上に光出力を増加させてしまうことがなく、所望の明るさに相当する調光レベル以下で動作することになる。
したがって、不快感を与えることを防止するとともに、より快適な照明を行うことができる。
さらに、不要な光出力の増加に伴う消費電力の増加を抑制して電力の無駄使いを防止することができる。

本発明の照明装置によれば、制御部から出力される調光信号を受けて光出力の調光制御を行う照明装置において、制御部が出力する調光信号に限度値を設け、所望の明るさに相当する調光レベル以下で動作する。
これにより、反射率が一時的に下がった場合においても、出力を必要以上に増加させずに不快感を与えることを防止するとともに、より快適な照明を行うことができるという効果を有する。

以下、本発明の実施形態に係る照明装置について、図面を参照して説明する。

図１、図２に示すように、本発明の一実施形態である照明装置１０は、住宅用シーリングタイプの照明器具１１と赤外線式のリモコン装置１２とで構成されている。

照明器具１１は、その枠体１３の一部に照度検出部（センサ部）１４を組み込んでいる。照明器具１１は、その円盤状の筐体１５の中央に器具固定部兼電源接続部１６を配置している。器具固定部兼電源接続部１６は、天井面１に設置されている不図示の引掛け式の器具取付部兼交流電源供給部に電気的に接続可能に取付けられる。照度検出部１４は、後述する蛍光灯１７の被照射面の反射光を検出して電圧に変換する。

照度検出部１４には、例えばCdS（硫化カドウミウム）やPD（フォトダイオード）或いはフォトICのような明るさを検出できるセンサ素子を適用する。なお、センサ素子としては、可視光成分のみを検出するための赤外カット機能を内蔵したものでも良く、或いは外部に赤外カットフィルタを別途設けても良い。

照度検出部１４の取付け位置については、照明器具１１の直接光を検出しなければ、配置は特に限定されるものではない。例えば検知範囲に自由度を持たせるために照度検出部１４を照明器具１１から独立して離した位置に組み付けても良い。

照明器具１１の筐体１５には、主光源である蛍光灯１７、蛍光灯１７の点灯回路１８およびリモコン受信部１９を、蛍光灯１７の光を下面方向、すなわち天井面１に対向する床面方向へ反射させるための反射板２０とともに組み付けている。照明器具１１は、その下面を、透光性を有する樹脂製のカバー２１で覆われている。照明器具１１および蛍光灯１７は、図示した丸型ではない、例えば角型であっても良い。また、カバー２１を備えない下面開放形のペンダントタイプであってもよい。主光源は、蛍光灯１７に代えて白熱灯でも良い。

リモコン受信部１９は、赤外線のリモコン信号Ｑを受光するための受光素子２２とＬＥＤ（発光ダイオード）常夜灯２３とで構成されている。ＬＥＤ常夜灯２３は、ＬＥＤに代えて豆電球であっても良い。主光源が白熱灯の場合、及びＬＥＤ常夜灯２３が豆電球の場合、それらの点灯、調光制御は交流電源を位相制御することにより行うのが好ましい。リモコン受信部１９および点灯回路１８等の構成、器具構造、配置については、図示したものに限定されることはない。

リモコン装置１２は、リモコン信号Ｑを送信するための赤外線ＬＥＤ２４と、照明器具１１の操作を行うための操作ボタン２５と、各種設定を行うための設定ボタン２６と、を備えている。リモコン信号Ｑを送受信する通信手段は、赤外線でなくても良く、例えば微弱無線や特定小電力無線等であっても良い。

図３にも示すように、リモコン受信部１９は、駆動部２７と、演算部２８、記憶部２９、タイマ部３０を内蔵した制御部（マイコン）３１、とを備えている。制御部３１は、格納されているプログラムに従い、照度検出部１４が出力する検出値が、所望の明るさに対応した目標値と略一致するように光出力の調節を行う自動調光機能を有し、各々の動作を司る。

点灯回路１８は、フィルタ３２を通じて交流電源に接続されることにより直流電力を出力する力率改善部３３と、力率改善部３３が出力した直流電力を交流電力に変換して蛍光灯１７に供給するインバータ部３４と、制御部３５とを備える。

リモコン装置１２は制御部３６を備えている。操作ボタン２５の主な用途は、蛍光灯１７の全灯、調光、ＬＥＤ常夜灯２３の点灯、調光レベルを上げる、調光レベルを下げる、消灯、自動調光（照度一定制御)である。

設定ボタン２６は、目標値を設定するための不図示の明るさ設定ボタンと、被照射面の反射率の違いによる検出電圧のずれを補正するための不図示の補正ボタンとを備えている。

次に、照明装置１０の基本的な動作の一例として、蛍光灯１７の全灯を行う場合について説明する。

リモコン装置１２の操作ボタン２５における全灯ボタンを押すと、赤外線ＬＥＤ２４から蛍光灯１７の全灯を行うためのリモコン信号Ｑが送信される。

照明器具１１はリモコン受信部１９の受光素子２２がリモコン信号Ｑを受信する。リモコン受信部１９は、制御部３１でリモコン信号Ｑを判別し、蛍光灯１７の全灯を行うための調光信号を出力する。

調光信号は、例えばデューティ信号（約１ｋＨｚの動作周波数を有する。）であり、デューティの比率を変えることにより調光制御を行う。

このとき、リモコン受信部１９は、その記憶部２９に、調光比に応じたデューティのデータテーブルが予め格納されており、受信したリモコン信号Ｑに応じたデューティ信号を出力する。

照明器具１１は、デューティ信号に応じて連続的に１０〜１００％の範囲で調光できる蛍光灯器具であり、デューティ信号のデューティ比率が１００％のときに定格出力の１００％の点灯を行い、デューティ比率が１０％のときに１０％の点灯を行うように設定されている。

ここで、照度検出部１４からの出力は、入射光に応じて例えば０〜５Ｖの範囲に設定されており、０Ｖのときは入射光なし（暗状態）、５Ｖのときは入射光が最大（明状態）である。リモコン受信部１９と点灯回路１８とは信号線で接続されており、点灯回路１８の制御部３５が調光信号を受け、インバータ部３４の出力を全灯出力にする。これにより、蛍光灯１７を全灯させる。

次に、照明装置１０の自動調光機能について説明する。

リモコン装置１２の操作ボタン２５に有する自動調光ボタンを押すと、まず目標値の設定を行った調光レベルで点灯を行い、照度計測値が目標値と一致するよう照明器具１１の出力を制御する。

このとき、リモコン受信部１９の制御部３１は、全灯出力（１００％）時の被照射面の平均照度が７００Ｌｘ、下限出力（１０％）時が７０Ｌｘであるとして、目標値を５６０Ｌｘ（出力８０％相当）に設定しているものとする。

リモコン受信部１９の制御部３１は、外光がゼロ（０）のときに光出力を８０％に設定し、外光が増えるに従い光出力を下げながら照度検出値がほぼ５６０Ｌｘの一定となるようフィードバック制御する。

外光が４９０Ｌｘ以上では、光出力が１０％以下には下がらないため、外光増加に応じて被照射面の平均照度も５６０Ｌｘ以上に増加することになる。また、消灯させた場合は、外光が５６０Ｌｘ以上で照度一定制御範囲外となる。

被照射面の反射率は、照明装置１０を設置する部屋の壁、カーペットや床の色、テーブルの有無などによって大きく異なる。そのため、被照射面の照度が同じであっても照度検出電圧に大きな差が生じる。

例えば、反射率が高い部屋では、照度検出値が高くなり光出力を下げることになるために目標照度よりも暗く、これに反して、反射率が低い部屋では、照度検出値が低くなって光出力を上げることになるため目標照度よりも明るくなってしまう。

そこで、反射率の違いによらず被照射面の照度がほぼ一定となるよう、照度検出電圧のずれの補正を行う必要がある。

以下に、リモコン受信部１９における具体的な補正および目標値設定手段の例を示す。

（第１補正手段）
外光や他光源の影響がない状態（例えば、夜間カーテンを閉め、周囲の照明を消した状態）においてリモコン装置１２の設定ボタン２６に有する補正ボタンを押す。すると、リモコン受信部１９の制御部３１は、蛍光灯１７を全灯点灯（１００％出力）してから照度の測定を行い、基準値として基準値記憶部（記憶部２９）に記憶する。すなわち、この基準値が、ある環境における反射率補正後の１００％出力時の目標値となる。

各調光レベルに応じた目標値（外光を含まない照明器具１１のみの明るさ）の設定は、調光レベル（光出力）に応じた調光係数（調光比）のデータテーブルを有しており、演算部２８において複数から選択した所望の調光レベル（光出力）に応じた調光係数（調光比）を基準値に乗じた値を目標値として目標値記憶部（記憶部２９）に記憶する。

（第２補正手段）
外光や他光源の影響がない状態（例えば、夜間カーテンを閉め、周囲の照明を消した状態）においてリモコン装置１２の操作ボタン２５に有する補正ボタンを押す。すると、リモコン受信部１９の制御部３１は、蛍光灯１７を全灯点灯（１００％出力）してから照度の測定を行い、予め記憶部２９に記憶されている全灯時の基準値に対する比率を演算部２８で求めて補正係数として記憶する。

基準値は事前に反射率が高い部屋、低い部屋の反射率の違いを測定して平均値を設定している。目標値（外光を含まない照明器具のみの明るさ）の設定は、まず、蛍光灯１７を所望の調光レベルで点灯させ、リモコン装置１２の設定ボタン２６に有する明るさ設定ボタンを押す。これにより、そのときの調光レベルを記憶する。このとき、基準値は、複数の所定の調光レベルから選択できるものであってもよい。

各調光レベルに応じた目標値の設定は、調光レベル（光出力）に応じた基準値のデータテーブルを予め有しており、演算部２８において設定した調光レベルに応じた基準値に補正係数を乗じた値を目標値として目標値記憶部（記憶部２９）に記憶する。

図４にも示すように、通常、調光レベルと検出電圧との関係は、明るさ目標を調光レベルが７０％とし、この光出力に応じた目標値がＶａ（直線Ａ上の点ａ）であるとすると、外光などにより被照射面の照度が増加した場合（直線Ｂ）、動作点は点ｂとなり、目標値Ｖａと一致するよう点ｃまで調光レベルを下げたところで安定する。

一方、被照射面の照度が減少した場合（直線Ｃ）、動作点は点ｄとなり、目標値Ｖａと一致するよう点ｅまで調光レベルを上げたところで安定する。このように照度が一定となるよう動作する。そのため、目標値Ｖａと一致するように、点ｅまで光出力が増加されてしまう。

そこで、照明装置１０では、一時的に反射率が低下した際において、直線Ａの点ａに目標値が設定されている場合、反射率が低下すると動作点は直線Ｃ上の点ｄとなる。そのため、目標の調光レベルに応じた調光信号のデューティを上限としていることにより、それ以上、出力は増加されないので点ｄは維持される。つまり、制御部３１が出力する調光信号に限度値を設け、所望の明るさに相当する調光レベル以下で動作することになる。
よって、制御部３１は必要以上に光出力を増加させてしまうことがなく、所望の明るさに相当する調光レベル以下で動作することにより、不快感を与えることを防止するとともに、より快適な照明を行うことができる。

このような動作はマイコンのプログラムによって実現することができる。目標設定可能な調光レベルに応じた、調光デューティのデータテーブルを記憶部２９に予め記憶しておき、目標値の設定を行う際に、データテーブルを参照してデューティ上限値を設定し、出力を変化する前にデューティ上限値と比較し、上限値以下の範囲で制御する。

本実施形態では、被照射面の反射率が高めに設定されている環境下において、一時的に被照射面の反射率が低めに変更されたとしても、制御部３１は限度値内で調光信号を出力する。
よって、制御部３１は必要以上に光出力を増加させてしまうことがなく、所望の明るさに相当する調光レベル以下で動作することになる。
したがって、不快感を与えることを防止するとともに、より快適な照明を行うことができる。
さらに、不要な光出力の増加に伴う消費電力の増加を抑制して電力の無駄使いを防止することができる。

なお、前記実施形態で使用した照明器具１１、リモコン装置１２、蛍光灯１７は例示した形状に限定するものではなく適宜変更が可能である。

本発明に係る一実施形態の照明装置の側面図 図１に示した照明装置の底面図 図１に示した照明装置のブロック構成図 調光レベルと検出電圧との関係図

符号の説明

１０、１１ 照明器具
１２ リモコン装置
１４ 照度検出部
１７ 蛍光灯（光源）（主光源）
１８ 点灯回路
３１ 制御部

Claims (1)

1. 光源の光出力を、調光信号に従って制御する点灯回路と、
   前記光源の被照射面の反射光を受光して電圧に変換する照度検出部と、
   前記点灯回路に前記調光信号を出力して、前記点灯回路に、前記照度検出部の検出値が目標値と略一致するように、前記光源の光出力を調整させる自動調光制御を実行する制御部と、
   前記目標値を記憶している記憶部と、
   を備え、
   前記記憶部は、
   外光や他光源の影響がない状態で、前記光源を、所定の光出力にて発光させた場合における前記照度検出部の検出値を、前記所定の光出力における前記目標値として記憶しており、
   かつ、前記所定の光出力における目標値を使用して前記自動調光制御を実行する場合に、前記所定の光出力を実現するために必要な前記調光信号の値を記憶しており、
   前記制御部は、
   使用する目標値が定まると、その使用する目標値に対応して定まる、前記所定の光出力を実現するために必要な調光信号の値を、その目標値を使用して自動調光制御を行う場合における調光信号の上限値として設定し、前記自動調光制御を実行する場合に、前記調光信号の値が前記上限値を超えることを禁止する、
   ことを特徴とする照明装置。

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