JP5426226B2 - 照明システム - Google Patents

Description

本発明は、タスク・アンビエント照明に用いられる照明システムに関する。

従来から昼光を利用して省エネルギーを図る照明手法として、明るさセンサを用いて照明出力を制御する照明器具がある。これは、昼光を採光する窓を有する部屋の天井に照明器具が設置され、この照明器具又はその近傍に設置した明るさセンサにより部屋内の机上面から反射してくる光の量を測定して机上面照度を推定し、それに応じて照明器具の出力を制御するものである。しかし、この照明器具は、タスク用の照明がなく、部屋全体にわたって視作業ができる明るさに照明するので、十分な省エネルギーとなっていない。

一方、他の省エネルギーを図った照明手法として、タスク・アンビエント照明がある。これは、天井に設置したアンビエント照明器具によって必要最小限の明るさを部屋全体にわたって確保しておき、作業者が机上で視作業を行う場合は、その机上面付近に設置したタスク照明器具を点灯させる。これにより、部屋全体にわたって視作業ができる明るさに照明するよりも省エネルギーとなるが、昼光が考慮されていないので、十分な省エネルギーが図られているとは言えない。

そこで、この問題を解消するため、図４に示すように、アンビエント照明器具１０２を周辺の明るさを検知するセンサ１２０による計測値に基づいて照明出力を制御するものとすれば、タスク・アンビエント照明において昼光が利用され、省エネルギーが図られる。しかし、タスク照明器具１０５がセンサ１２０の検知範囲１２１内にあると、タスク照明器具１０５の光が机上面１０４で反射されてセンサ１２０に検知され、アンビエント照明器具１０２が出力を下げるので、タスク照明器具１０５を使用していない人１０３が居ると、暗く感じることがある。

また、図５に示されるように、タスク照明器具１０５を使用して机上面１０４の明るさを確保したとしても、タスク・アンビエント照明は、部屋全体にわたる明るさを最小限に抑えるものであるため、アンビエント照明器具１０２の取付位置、配光、部屋の内装の反射率などの条件によっては、空間全体の印象が暗く、陰気な雰囲気に感じられることがある。

ところで、このような空間全体の印象、すなわち人が感じる空間の明るさ感は、机上面照度よりも、人の視野内の輝度分布に依存することが知られている。空間の明るさ感の指標は、人の視野の特定領域内の幾何平均輝度の関数として規定できるとされている（特許文献１参照）。このような空間の明るさ感の指標を用いた照明制御方法として、ＣＣＤカメラと、輝度分布測定部と、幾何平均算出部と、明るさ感覚指標算出部とから構成される明るさ感覚指標計測装置を使用して、所要の明るさ感が得られるように照明器具の出力を制御する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この照明制御方法は、専ら空間の明るさ感を調整するものであって、タスク・アンビエント照明ではなく、必要な机上面照度を確保するものではない。

一方、タスク・アンビエント照明において、明るさセンサをタスク照明器具に用いてその出力を制御するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。このタスク照明器具は、光センサ部（明るさセンサ）がタスク照明器具の上部に上向き等に設置され、タスク照明器具以外の光を主として測定して出力を制御する。しかし、この制御では、アンビエント照明の照度とタスク照明の照度の比率を所定範囲に保つようにタスク照明器具の出力が制御され、アンビエント照明器具の出力は制御されず、空間の明るさ感を調整するものではない。

特開２００７−１７１０５５号公報 特開２００８−１５９４８７号公報 特開平１１−２８３７５４号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、タスク・アンビエント照明に用いられる照明システムにおいて、必要な机上面照度を確保すると共に、空間全体の印象を暗く感じさせないように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、空間全体を照明するアンビエント照明器具と、作業者の机上面を照明するタスク照明器具と、を備えた照明システムであって、前記タスク照明器具以外からの光を測定する第１の受光部と、前記第１の受光部による測定値から前記タスク照明器具以外からの光による机上面照度を演算する机上面照度演算部と、作業者の視野内の明るさを計測する第２の受光部と、前記第２の受光部による計測値から輝度に関する指標である明るさ感指標を演算する明るさ感指標演算部と、前記アンビエント照明器具の出力を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、明るさ感指標の目標値及び机上面照度の目標値を有し、前記明るさ感指標演算部によって演算された明るさ感指標が前記明るさ感指標の目標値を満たし、かつ、前記机上面照度演算部の演算結果に基づいて机上面照度が前記机上面照度の目標値を満たすように、前記アンビエント照明器具の出力を制御するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の照明システムにおいて、前記制御部は、第１の制御部及び第２の制御部から構成され、前記第１の制御部は、前記机上面照度演算部の演算結果に応じて前記タスク照明器具の出力を制御し、前記第２の制御部は、前記明るさ感指標演算部によって演算された明るさ感指標に応じて前記アンビエント照明器具の出力を制御するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の照明システムにおいて、前記明るさ感指標は、作業者の視線方向を中心とする上方向３５°、下方向５０°、左方向５０°、右方向５０°の視野角内の領域の幾何平均輝度の０．７乗に１．５を乗じた値であるものである。

請求項１の発明によれば、明るさ感指標と机上面照度がそれぞれの目標値を満たすようにアンビエント照明器具が制御されるので、必要な机上面照度が確保されると共に、空間全体の印象を暗く感じさせないようにすることができる。

請求項２の発明によれば、机上面照度と空間の明るさ感が概ね独立に制御されることとなり、一方を満足させるために他方が過剰になることがなくなるので、より省エネルギーとなる。

請求項３の発明によれば、第２の受光部の計測値から明るさ感指標が演算されるので、個人の主観による誤差が少ない明るさ感指標が容易に得られる。

本発明の第１の実施形態に係る照明システムの設置状況を示す図。 同システムのブロック構成図。 本発明の第２の実施形態に係る照明システムのブロック構成図。 従来のタスク・アンビエント照明の一例を示す図。 従来のタスク・アンビエント照明の別の例を示す図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る照明システムを図１及び図２を参照して説明する。この照明システム１は、空間全体を照明するアンビエント照明器具２と、作業者３の机上面４を照明するタスク照明器具５と、アンビエント照明器具２の出力を制御する制御部１０とを備える。

照明システム１は、タスク照明器具５以外からの光を測定する第１の受光部６と、第１の受光部６による測定値からタスク照明器具５以外からの光による机上面照度を演算する机上面照度演算部７と、作業者３の視野内の明るさを計測する第２の受光部８と、第２の受光部８による計測値から明るさ感指標を演算する明るさ感指標演算部９とをさらに備える。

アンビエント照明器具２は、光源とその光源を調光するインバータ等の調光回路から成り、概天井に設置され、下方向に光を照射して必要最小限の明るさを部屋全体にわたって確保する照明器具である。空間の明るさ感を確保するため、アンビエント照明器具２を天井から少し吊り下げて設置することにより、上方向にも光を照射して天井面を明るくしてもよい。この場合、アンビエント照明器具２は、光源が蛍光灯であるものは、１つの光源が下方向と上方向の光の照射に兼用されるものが多く、光源がＬＥＤであるものは、下方向と上方向に別々の光源を有するものを用いればよい。

タスク照明器具５は、蛍光灯又はＬＥＤ等の光源とその光源を調光するインバータ等の調光回路から成り、作業者３が机上で読み書きなどの視作業を行なう場合に、作業者３自身が点灯させる照明器具であって、机の上等に設置される。机上面４の明るさは、タスク照明器具５とアンビエント照明器具２による照度の合計となる。

第１の受光部６は、例えば、フォトダイオード等の光電素子で照度を測定するものであり、ＣＣＤカメラ等の画像センサで測定した輝度分布から演算によって照度を算出するものであってもよい。第１の受光部６の設置位置は、タスク照明器具５に設置する場合、タスク照明器具５自身の光を受けないように、タスク照明器具５の光源部の天面に上向きに設置することが望ましい。この第１の受光部の光軸は、上向きとなる（図１の矢印６１）。また、第１の受光部６の設置位置は、タスク照明器具５の光源よりも高い位置で上向きであればよく、机の上や机の近傍に立設されたパーティションの上等に設置してもよい。

机上面照度演算部７は、例えばマイクロコントローラから成り、第１の受光部６の測定値からタスク照明器具５以外からの光による照度を得て、タスク照明器具５以外からの光による机上面照度を演算する。第１の受光部６が机上面４よりも高い位置にあるため、机上面照度演算部７は、第１の受光部６の設置位置での照度から机上面４での照度を算出するための補正係数を予め設定するようにしてもよい。

第２の受光部８は、明るさ感指標の演算に用いるための明るさを計測するものであるので、輝度分布を測定するものであることが望ましく、例えば、ＣＣＤカメラ等の画像センサから成る。明るさ感指標と照度の相関関係を予め求めておけば、照度を測定する光電素子であっても構わない。第２の受光部８の設置位置は、タスク照明器具５に設置する場合、光軸（図１の矢印８１）が作業者３の視線方向に極力近くなるように、光源の側部に横向きの設置することが望ましい。第２の受光部８を机の上やパーティションの上、或いは部屋の壁面や柱に設置してもよい。

明るさ感指標演算部９は、例えば机上面照度演算部７と同じ又は別のマイクロコントローラから成り、第２の受光部８の計測値から明るさ感指標を演算する。明るさ感指標は、種々のものがあり、限定されるものではない。

制御部１０は、例えば机上面照度演算部７と同じ又は別のマイクロコントローラから成り、アンビエント照明器具２に制御指令を出して出力を制御する。制御部１０とアンビエント照明器具２との間の制御指令の伝送は、有線でもよいが、配線が不要な無線通信又は赤外線通信等が望ましい。この制御部１０は、制御目標として明るさ感指標の目標値及び、アンビエント照明として必要な机上面照度の目標値（例えば３００ｌｘ）を有する。

上記のように構成された照明システム１の制御動作を説明する。第１の受光部６は、タスク照明器具５以外からの光、すなわちアンビエント照明器具２からの光＋昼光を測定する。この測定結果に基づいて机上面照度演算部７は、タスク照明器具５以外からの光による机上面照度を演算する。第２の受光部８は、作業者の視野内の明るさを計測する。この計測結果に基づいて明るさ感指標演算部９は、明るさ感指標を演算する。制御部１０は、明るさ感指標演算部９によって演算された明るさ感指標が明るさ感指標の目標値を満たし、かつ、机上面照度演算部７の演算結果に基づいて机上面照度がアンビエント照明として必要な机上面照度の目標値を満たすように、アンビエント照明器具２の出力を制御する。

このように、明るさ感指標と机上面照度がそれぞれの目標値を満たすようにアンビエント照明器具２の出力が制御されるので、作業者の視作業に必要な机上面照度が確保されると共に、作業者に空間全体の印象を暗く感じさせないようにすることができる。アンビエント照明器具２が、アンビエント照明として必要な机上面照度（３００ｌｘ）を確保するので、タスク照明器具５を使用していない人でも、最低限の読み書きができる。また、アンビエント照明として必要な机上面照度を超える明るさを抑えて省エネルギーが図られる。

作業者が本格的に読み書きをする等、タスク照明器具５以外の光による机上面照度では不十分な場合は、タスク照明器具５を点灯すればよく、アンビエント照明とタスク照明によって例えば合計７５０ｌｘ以上の机上面照度が確保される。合計の机上面照度の目標値（例えば７５０ｌｘ）を制御部１０に設定し、タスク照明器具５以外の光による机上面照度（例えば３００ｌｘ）との差分（４５０ｌｘ）を補うように制御部１０がタスク照明器具５の出力を制御する構成としてもよい。

明るさ感指標演算部９により演算される明るさ感指標は、例えば、作業者の視線方向を中心とする上方向３５°、下方向５０°、左方向５０°、右方向５０°の視野角内の領域の幾何平均輝度の０．７乗に１．５を乗じた値としてもよい（特許文献２参照）。これにより、個人の主観による誤差が少ない明るさ感指標が容易に得られる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る照明システムを図３を参照して説明する。本実施形態の照明システム２０は、第１の実施形態の構成において、制御部１０が、タスク照明器具５の出力を制御する第１の制御部１１と、アンビエント照明器具２の出力を制御する第２の制御部１２に分けられている。

上記照明システム２０においては、第１の制御部１１は、机上面照度演算部７の演算結果に応じて机上面照度が机上面照度の目標値を満たすようにタスク照明器具５の出力を制御する。第２の制御部１２は、明るさ感指標演算部９によって演算された明るさ感指標が明るさ感指標の目標値を満たすようにアンビエント照明器具２の出力を制御する。

このようにして、机上面照度と空間の明るさ感が概ね独立に制御されることとなり、一方を満足させるために他方が過剰になることがなくなるので、より省エネルギーとなる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、第１の受光部６と第２の受光部８に同一のＣＣＤカメラを用い、そのＣＣＤカメラで撮像される画像のうち、輝度分布を測定する画像領域を変えることによって、第１の受光部６と第２の受光部８として機能させてもよい。

１、２０ 照明システム
２ アンビエント照明器具
５ タスク用照明器具
６ 第１の受光部
７ 机上面照度演算部
８ 第２の受光部
９ 明るさ感指標演算部
１０ 制御部

Claims (3)

1. 空間全体を照明するアンビエント照明器具と、作業者の机上面を照明するタスク照明器具と、を備えた照明システムであって、
   前記タスク照明器具以外からの光を測定する第１の受光部と、
   前記第１の受光部による測定値から前記タスク照明器具以外からの光による机上面照度を演算する机上面照度演算部と、
   作業者の視野内の明るさを計測する第２の受光部と、
   前記第２の受光部による計測値から輝度に関する指標である明るさ感指標を演算する明るさ感指標演算部と、
   前記アンビエント照明器具の出力を制御する制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、明るさ感指標の目標値及び机上面照度の目標値を有し、前記明るさ感指標演算部によって演算された明るさ感指標が前記明るさ感指標の目標値を満たし、かつ、前記机上面照度演算部の演算結果に基づいて机上面照度が前記机上面照度の目標値を満たすように、前記アンビエント照明器具の出力を制御することを特徴とする照明システム。
2. 前記制御部は、第１の制御部及び第２の制御部から構成され、
   前記第１の制御部は、前記机上面照度演算部の演算結果に応じて前記タスク照明器具の出力を制御し、
   前記第２の制御部は、前記明るさ感指標演算部によって演算された明るさ感指標に応じて前記アンビエント照明器具の出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
3. 前記明るさ感指標は、作業者の視線方向を中心とする上方向３５°、下方向５０°、左方向５０°、右方向５０°の視野角内の領域の幾何平均輝度の０．７乗に１．５を乗じた値であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明システム。

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