JP5543593B2 - 照明システムの調光 - Google Patents

Description

本発明は、照明システムの分野に関し、より詳細には、複数の照明ユニットを有する照明システムの調光に関する。

照明システム（例えば、広い領域が定格の光束レベルまで照明される必要があるオフィスでの使用のための照明システム）は、通常、各々が目標領域を照明する複数の照明ユニット（又は、照明器具、若しくは照明器具のグループ）を有する。組み合わせにおいて、前記照明ユニットは、空間全体の適切な照明を提供する。

エネルギの節約を考慮して、前記照明ユニットは、前記照明ユニット自体によって生成される人工的な光束に加えて前記照明ユニットの前記目標領域の光束レベルへの日光の寄与を考慮する光センサ（日光センサとも称される）を有することができる。前記光センサは、光導電セルを含んでおり、前記照明ユニットの目標領域における光束を測定する。前記照明ユニットの前記目標領域が、前記目標領域に入る自然光によって生成される充分な光束レベルを有する場合、対応する照明ユニットは、前記照明ユニットの前記目標領域において（人工的な）光束を低いレベルで生成する又は生成しないように、前記光センサによって制御されるであろう。限られた自然の光束のみが入る又は自然の光束が全く入らない目標領域における他の照明ユニットは、高いレベルの人工的な光束を生成するように、対応する光センサによって制御されるであろう。従って、異なる目標領域内に存在するのが高い自然の光束であるか又は低い自然の光束であるかにかかわらず、全ての目標領域が、適切な人工的な光束を加えることによって同じ光束レベルにおいて照明されることができる。

前記照明ユニットの目標領域内の光束のレベルは、光センサを使用する場合、必要なものよりも高い、又は望んでいるものよりも高いと分かった場合、前記照明ユニットを（手動で又は自動的に）調光することが可能でなければならない。このことは、特に、自然の光束が比較的低い（例えば、建物領域の暗い区域において、暗い天気の期間に、又は夜間において）場合に当てはまる。照明ユニットの調光は、手動で又は自動的に動作される調光要素を各照明ユニットに付加することによってなされることができ、前記調光要素は、前記光センサに優先する。更に、１つ以上の照明ユニットの手動の又は自動的な調光を提供するデジタル制御システムが、使用されることもできる。

使用中の既知の調光配置の不利な点は、構成要素の必要数、当該照明システムの複雑さ、取付け費用を含む関連費用、当該照明システムをコミッショニングにおける困難性等である。

低コストの簡単で有効な調光配置を提供する照明システムを、提供するのが望ましい。

上述の懸念の１つ以上に良好に対処するために、本発明の第１の見地において、各々目標領域を照明する複数の照明ユニットと、調光要素とを有する照明システムが、提供される。各照明ユニットは、少なくとも１つの光源と、前記光源に結合されている制御可能な光源ドライバであって、電流源によって生成される入力制御電圧に従って前記光源に電力を供給する光源ドライバと、前記照明ユニットの目標領域における光束を測定する光センサであって、前記電流源に結合されていると共に、前記光束に対応する可変コンダクタンスを有している光センサとを有する。特に、前記光センサのコンダクタンスは、前記光センサ上に対する入射光線が減少する場合に減少する。前記光センサ上に対する入射光線が増大する場合には、前記光センサの前記コンダクタンスは、増大する。前記調光要素は、調節可能なコンダクタンスを有する。各光センサは、対応するダイオードを介して前記調光要素と並列に結合されている。特に、前記ダイオードの陽極は、前記光センサに向けられている。更に、前記ダイオードの陰極は、前記調光要素にむぇられている。

本発明による照明システムにおいて、（中央の調光要素であると考慮されることができる）前記調光要素に結合されている照明ユニットであって、低い自然の光束を受け取る（従って、関連する光源から高い人工的な光束を受け取る）目標領域を有する照明ユニットは、（実施例においては可変な抵抗又は電位差計である）前記調光要素によって調光されることができる。このことは、前記調光要素に結合されている全ての照明ユニットのための或る最大の人工的な光束レベルへの選択可能な中央の調光を提供する。照明ユニットの実際の人工的な光束レベルは、前記照明ユニットに関連する前記光センサが、充分な自然の光束を検出する場合、前記調光要素によって設定される最大の人工的な光束レベルよりも低いものであり得る。

本発明のこれらの及び他の見地は、前記同じことが、以下の詳細な説明を参照して理解され、類似の符号が類似の部分を示している添付図面に関連して考慮されるので、より更に容易に認識されるであろう。

本発明による照明システムの実施例の回路図を表している。

図１は、第１の照明ユニット１及び第２の照明ユニット４を有する照明システムを示している。第１の照明ユニット１は、第１の光源１０１と制御可能な第１の光源ドライバ２とを有している。第１の光源ドライバ２は、第１の光源１０１に電流Ｉ_ｌａｍｐを供給する第１の光源１０１に結合されている第１のドライバ電流源１０２を有している。第１の電圧測定回路１０３は、直流電流Ｉ_ｏを生成する第１測定電流源１０４と光導電セルを有している第１の光センサ３との並列配置に（並列に）結合されている。

同様に、第２照明ユニット４は、第２の光源２０１及び制御可能な第２の光源ドライバ５を有する。第２の光源ドライバ５は、第２の光源２０１に電流Ｉ_ｌａｍｐを供給するための第２の光源２０１に結合されている第２のドライバ電流源２０２を有する。第２の電圧測定回路２０３は、直流電流Ｉ_ｏを生成する第２測定電流源２０４と光導電セルを有する第２の光センサ６との並列配置に（並列に）結合されている。

第１の光センサ３及び第２の光センサ６の光導電セルは、各々、自身に入射する光の量に依存する可変抵抗を有している。前記光導電セルへの入射光の量が多い場合、前記光導電セルの抵抗は低い（即ち、前記光導電セルのコンダクタンスは大きい）のに対し、前記光導電セルへの入射光の量が少ない場合、前記光導電セルの抵抗は高い（即ち、前記光導電セルのコンダクタンスは小さい）。光センサ３、６の各々は、それぞれ、対応する照明ユニット１、４の、目標領域又はこの代表的な部分における光量を測定する。ここで、前記目標領域は、前記照明ユニットによって生成される光を受け取るように予定されている領域として規定される。

第１の光源１０１及び第２の光源２０１の各々は、１つ以上の白熱ランプ、ガス放電ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤランプ又は他の種類のランプの何れを有していても良い。

対応する要素間の矢印によって象徴されているように、第１の電圧測定回路１０３は、第１のドライバ電流源１０２を制御し、第２の電圧測定回路２０３は、第２のドライバ電流源２０２を制御する。第１及び／又は第２の測定回路１０３、２０３によって測定される電圧が増大している場合、増大する電流Ｉ_ｌａｍｐが、それぞれ、第１及び／又は第２のドライバ電流源１０２、２０２によって生成される。逆に、前記第１及び／又は第２の測定回路１０３、２０３によって測定される電圧が減少している場合、減少する電流Ｉ_ｌａｍｐは、それぞれ、第１及び／又は第２のドライバ電流源１０２、２０２によって生成される。ランプ電流Ｉ_ｌａｍｐが増大する場合、高い人工的な光束が、対応する第１及び第２の光源１０１、２０１によって生成される。

第１の光センサ３は、実施例においては電位差計（又は可変抵抗）７によって示されている調光要素に対して、ダイオード９を介して並列に結合されている。第２の光センサ６は、ダイオード１０を介して電位差計７に並列に結合されている。点線に含まれているダイオード１３によって示されるように、更なる光センサを有する（照明ユニット１及び４と類似の基本回路配置を有する）更なる照明ユニットが、ダイオードを介して電位差計７と並列に結合されることができる。第１のダイオード９、第２のダイオード１０及び可能性がある更なるダイオード１３の陽極は、それぞれ、対応する第１の光センサ３、第２の光センサ６及び可能性がある更なる光センサに向けられ、第１のダイオード９、第２のダイオード１０及び可能性がある更なるダイオード１３の陰極は、電位差計７に向けられている。

照明ユニット１及び４を有する照明システムの動作は、以下の通りである。

第１の測定電流源１０４に関して、第１の光センサ３は、第１のダイオード９及び電位差計７の直列配置に並列に結合されている。ダイオード９が逆バイアスをかけられている場合、第１の測定電流源１０４によって生成される電流Ｉ_ｏは、第１の光センサ３を通って流れ、第１の光センサ３の抵抗／コンダクタンスが、第１の測定電流源１０４の両端の電圧を決定し、従って、第１の電圧測定回路１０３の両端の電圧を決定する。第１のダイオード９が順バイアスを駆けられる場合、第１の測定電流源１０４によって生成される前記電流Ｉ_ｏは、第１の光センサ３を通って部分的に流れ、ダイオード９及び電位差計７を通って部分的に流れ、基本的に、第１の光センサ３と電位差計７との並列配置の抵抗／コンダクタンスが、第１の測定電流源１０４の両端の電圧を決定し、従って、第１の電圧測定回路１０３の両端の電圧を決定する。第１の電圧測定回路１０３は、第１の電圧測定回路１０３の両端の電圧（又は前記第１の測定電流源１０４の両端の電圧）に基づいて第１のドライバ電流源１０２によって出力される電流Ｉ_ｌａｍｐ出力を制御し、この結果、測定された電圧が高い場合、第１の光源１０１への電流Ｉ_ｌａｍｐが高く、測定された電圧が低い場合、第１の光源１０１への電流Ｉ_ｌａｍｐは低い。

第２の測定電流源２０４に関して、第２の光センサ６は、第２のダイオード１０と電位差計７との直列配置に並列に結合されている。第２のダイオード１０が逆バイアスをかけられている場合、第２の測定電流源２０４によって生成される電流Ｉ_ｏは、第２の光センサ６を通って流れ、第２の光センサ６の抵抗／コンダクタンスは、第２の測定電流源２０４の両端の電圧を決定する。第２のダイオード１０が順バイアスをかけられている場合、第２の測定電流源２０４によって生成される電流Ｉ_ｏは、第２の光センサ６を通って部分的に流れ、ダイオード１０及び電位差計７を通って部分的に流れ、基本的に、第２の光センサ６及び電位差計７の並列配置の抵抗／コンダクタンスは、第２の測定電流源２０４の両端の電圧を決定する。第２の電圧測定回路２０３は、前記第２の電圧測定回路２０３（又は前記第２の測定電流源２０４の両端の電圧）に基づいて、第２のドライバ電流源２０２によって出力される電流Ｉ_ｌａｍｐを制御し、この結果、測定された電圧が高い場合、第２の光源２０１への電流Ｉ_ｌａｍｐは高く、測定された電圧が低い場合、第２の光源２０１への電流Ｉ_ｌａｍｐは低い。

説明の便宜上、最初に、日中の照明状況が、分析される。

第１の照明ユニット１が部屋の窓の近くに位置決めされており、従って、日中、第１の照明ユニット１の目標領域は、大きい自然の光束を受け取り、これは、第１の光センサ３によって検出されると仮定する。結果として、第１の光センサ３の光導電セルの抵抗は、比較的低く（即ち、第１の光センサ３の光導電セルのコンダクタンスは、比較的高い）、第１の光源ドライバ２の第１の測定電流源１０４は、第１の電圧測定回路１０３によって第１の光源ドライバ２において監視される監視される線１１上の低い制御電圧を生成する。この低い制御電圧は、第１の光源ドライバ２に、低い出力レベルにおいて第１の照明ユニット１内の第１の光源１０１を動作させる。従って、第１の照明ユニット１によって生成される人工的な光束と組み合わせられる自然の光束は、第１の照明ユニット１の目標領域における所定の光束を確立する。

更に、第２の照明ユニット４は、当該部屋の如何なる窓にからも大きく離間されて位置決めされており、従って、前記第２の照明ユニットの目標領域は、第２の光センサ６によって検出される自然の光束をほとんど受け取らない又は限定された自然の光束しか受け取らないと仮定する。結果として、第２の光センサ６の光導電セルの抵抗は、比較的高く（即ち第２の光センサ６の光導電セルのコンダクタンスは、比較的低く）、第２の光源ドライバ５の第２の測定電流源２０４は、第２の電圧測定回路２０３によって第２の光源ドライバ５において監視される線１２上に高い電圧を生成する。この高い制御電圧は、第２の光源ドライバ５に、高い出力レベルにおいて第２の照明ユニット４の第２の光源２０１を動作させる。

線１１と比較して線１２上の高い制御電圧は、第２のダイオード１０に順バイアスをかけ（オンにする）、第１のダイオード９に逆バイアスをかける（オフにする）。従って、電位差計７は、第２の光センサ６と並列に結合され、電流Ｉ_ｏが電位差計７の組み合わせられた抵抗を通って流れ、第２の光センサ６は、電位差計７の抵抗（コンダクタンス）を変化させる（調整する）ことによって変化されることができる第２の電圧測定回路２０３の両端の電圧を生成する。従って、第２の照明ユニット４の高い光出力に至る第２の光源ドライバ５の高い出力レベルは、電位差計７の抵抗を低下させる（コンダクタンスを増大させる）ことによって減少されることができる。線１２上の制御電圧が、線１１上の制御電圧よりも高い限り、かつ、第１の光源ドライバ２の出力レベルが、第１の光センサ３から得られる線１１上の制御電圧による第２の光源ドライバ５の出力レベルよりも低い限り、第１の光源ドライバ２は、電位差計７の抵抗の如何なる変化（調整）によっても影響されない。

上述のように、更なる光センサを有する（照明ユニット１及び４と類似の基本回路配置を有する）１つ以上の更なる照明ユニットが、ダイオード１３を介して電位差計７に並列に結合されることができる。照明ユニット４のような、更なる照明ユニットが、当該部屋の如何なる窓からも大きく離間されて位置決めされており、従って、日中、これらの目標領域が、対応する光センサによって検出される自然の光束を殆ど受け取らない又は限られた自然の光束しか受け取らないと仮定する場合、照明ユニット４及びこのような更なる照明ユニットの両方によって生成される光束は、（１つの）電位差計７によって調整されることができ、従って、中央的な調光の配置を提供する。

第２に、実質的には如何なる自然の光も殆ど存在しない（例えば、暗い天気の間、又は夜間）照明状況が、分析される。

自然の光束がない場合、当該照明システム内の全ての光センサ３、６は、高い抵抗（低いコンダクタンス）を有する。従って、第１及び第２の測定電流源１０４、２０４は、それぞれ、第１及び第２のダイオード９、１０に順バイアスをかける線１１、１２上の高い制御電圧を生成する。単一の制御電圧が、全ての照明ユニット１、４によって生成される人工的な光束を中央で制御する電位差計７の両端に生成される。電位差計７の抵抗が高い（又は、コンダクタンスが低い）場合、第１及び第２の電圧測定回路１０３、２０３の両端の電圧は、高く、これらの目標領域における全ての照明ユニット１、４によって生成される高い人工的な光束をもたらす。電位差計７の抵抗が低い（又は、コンダクタンスが高い）場合、第１及び第２の電圧測定回路１０３、２０３の両端の電圧は、低く、これらの目標領域における全ての照明ユニット１、４によって生成される低い人工的な光束をもたらす。

第３に、日中の照明状況が分析され、この状況において、第１の照明ユニットの目標領域は、高いレベルの自然の光束を受け取り、第２の照明ユニットの目標領域は、中間のレベルの自然の光束を受け取り、第３の照明ユニットの目標領域は、低いレベルの自然の光束を受け取る。

前記調光要素（電位差計７）のコンダクタンスが低い（又は、は前記調光要素の抵抗が高い）と仮定すると、前記第１、第２及び第３の照明ユニットのダイオードは、全て逆バイアスをかけられる。従って、前記第１、第２及び第３の照明ユニットによって生成される人工的な光束は、これらの光センサによって決定される。前記第１の照明ユニットは、低い人工的な光束を生成し、前記第２の照明ユニットは、中間の人工的な光束を生成し、前記第３の照明ユニットは、高い人工的な光束を生成する。

前記調光要素のコンダクタンスが中間のものに調整される（又は前記調光要素の抵抗が中間のものに調整される）場合、前記第３の照明ユニットのダイオードは、順バイアスをかけられるのに対して、前記第１及び第２の照明ユニットのダイオードは、逆バイアスをかけられたままである。従って、前記調光要素のコンダクタンスが中間に調整される場合、前記第３の照明ユニットのみが調光される。

前記調光要素のコンダクタンスが高いものに調整される（又は前記調光要素の抵抗が低いものに調整される）場合、前記第３の照明ユニットのダイオードだけでなく、前記第２の照明ユニットのダイオードも、順バイアスをかけられるのに対して、前記第１の照明ユニットのダイオードは、逆バイアスをかけられたままである。従って、前記調光要素の前記コンダクタンスが高いものに調整される場合、前記２及び第３の照明ユニットが調光される。

従って、この中央の調光要素のコンダクタンスが、低いものから高いものに調整される（又は、前記中央の調光要素の抵抗が、高いものから低いものまで調整される）場合、前記調光要素は、前記調光要素の調整に対応する出力レベルよりも（これらの光センサによって決定されるように）高い出力レベルを有する全ての照明ユニットに対して動作する（即ち調光する）。

上述の分析から、本発明による照明システムは、自然の光束が利用可能である場合に、照明ユニットの目標領域における人工的な光束を減少することによって、最大のエネルギ効率を提供する一方で、自然の光束があまり利用可能でない又は利用可能でない照明ユニットの目標領域に関して、中央の調光要素（電位差計、又は可変抵抗）が、人工的な光束を中心的に制御するように使用されることができることになる。

前記調光要素は、手動で、又は（例えば、時間、人の存在等のような、所定のパラメータの値に従って当該調整を制御する電子的な制御ユニットによって）自動的に調整されることができる。

上述で説明したように、照明システムは、各々目標領域を照明するように構成されている複数の照明ユニットを有する。調節可能なコンダクタンスを有する中央の調光要素が、提供される。各照明ユニットは、少なくとも１つの光源と、前記光源に結合されている制御可能な光源ドライバと、前記照明ユニットの前記目標領域における光束を測定する光センサとを有する。前記光源ドライバは、電流源によって生成される入力制御電圧に従って前記光源に電力を供給する。前記光センサは、前記電流源に結合されており、前記光束に対応する可変コンダクタンスを有する。前記照明ユニットは、対応するダイオードを介して前記調光要素と並列に各光センサを結合させることによって、組み合わせて調光されることができる。

必要に応じて、本発明の詳細な実施例が、本願明細書に開示されているが、開示されている実施例は、本発明に関する単なる例示的なものであり、様々な形態において実施されることができるものであることを理解されたい。従って、本願明細書において開示されている詳細な構造及び機能は、限定的なものと解釈されるべきではなく、添付の請求項のための基礎として、及び実質的に如何なる適切で詳細な構造においても本発明を様々に使用するために当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。更に、本願明細書において使用されている語及び表現は、本発明を限定するのではなく、むしろ本発明を理解できる記述を提供するように意図されている。

本明細書で使用されている単数形の表記は、１以上のものとして規定される。本明細書において使用されている複数形は、２つ以上のものとして規定される。本明細書において使用されている「他の」なる語は、第２（以上）のものとして規定される。本明細書において使用されている「含む」及び／又は「持つ」なる語は、「有する」（即ち、他の要素又はステップを除外しない、開放的な言語）として規定される。添付請求項における如何なる符号も、本発明の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。本明細書において使用されている「結合されている」なる語は、必ずしも直接的ではなく、かつ、必ずしも機械的にでもないが、接続されているものとして規定される。

Claims (4)

1. 少なくとも１つの光源と、前記少なくとも１つの光源に結合されている制御可能な光源ドライバであって、電流源によって生成される入力制御電圧に従って前記少なくとも１つの光源に電力を供給する光源ドライバと、照明ユニットの目標領域における光束を測定する光センサであって、前記電流源に結合されていると共に、前記光束に対応する可変コンダクタンスを有し、前記光センサへの入射光が減少する場合、前記光センサのコンダクタンスが減少し、前記光センサ上に対する入射光線が増大する場合、前記光センサのコンダクタンスが増大する光センサと、を有し、前記目標領域をそれぞれ照明する、複数の照明ユニットと、
   調節可能なコンダクタンスを有する調光要素であって、前記の各光センサが対応するダイオードを介して並列に結合されている調光要素と、
   を有する照明システム。
2. 前記ダイオードの陽極が、前記光センサに向けられる、請求項１に記載の照明システム。
3. 前記ダイオードの陰極が、前記調光要素に向けられる、請求項１に記載の照明システム。
4. 前記調光要素が可変抵抗又は電位差計である、請求項１に記載の照明システム。

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