JP5763114B2 - 照明装置および照明装置の制御方法 - Google Patents

照明装置および照明装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、照明装置および照明装置の制御方法に関する。
作業者の視野内に輝度の高い部分が存在すると、不快グレアの原因となる。不快グレアは、眩しさによる心理的な不快感を与えるもので、作業者に対して不快感や見えづらさを生じさせる。そのため、従来から、照明器具の発光面の輝度に基づき不快グレアを評価する方法が規定されている。この不快グレアの評価法に従い照明装置の輝度を設計することで、作業者に対して生じる不快グレアを抑制することが可能である。
一方、近年では、省電力や環境への配慮などから、従来から用いられる蛍光ランプを光源とした照明器具に代わり、LED(Light Emitting Diode)を光源として用いたLED照明器具が普及している。このLED照明器具は、それぞれ点光源であるLEDが多数配置されて構成されるため局所的に輝度の高い部分が存在し、発光面の輝度分布が一様にはならない場合がある。
特開平5−217678号公報
従来のグレア評価方法は、LED照明器具などの、発光面に局所的に輝度の高い部分が存在する照明器具については考慮されておらず、適切な評価が得られない可能性があるという問題点があった。この場合、例えば、平均輝度に基づき求めたグレア評価に対して、実際のLED照明器具によるグレアがより強くなってしまうおそれがある。
また、より確実にグレアを抑えるために、拡散度の大きな拡散板を発光面に設けることが考えられる。しかしながら、拡散板において拡散度と透過率との間には一定の関係があり、拡散度の大きな拡散板は、透過率が低い。そのため、拡散度の大きな拡散板を発光面に設けたLED照明器具は、グレアが抑制される一方で、照明の効率が低くなってしまうという問題点があった。
本発明が解決しようとする課題は、発光面に局所的に輝度の高い部分が存在する照明装置を用いた場合に、照明効率の低下を抑えつつ、グレアを抑制可能な照明装置および照明装置の制御方法を提供することにある。
実施形態の照明装置は、拡散部が、光を放射する光源部から放射された光を透過率に従い拡散させる。位置情報取得部は、少なくとも人の位置を示す位置情報を取得する。輝度取得部は、位置情報に示される位置での、器具発光面の平均輝度を取得し、輝度均斉度取得部は、器具発光面の輝度分布の均一さを示す輝度均斉度を取得する。制御部は、領域毎の平均輝度と輝度均斉度とに応じて透過率と光源部の光出力とを変更する。
図1は、用語の定義を行うための図である。 図2は、照明装置の設置例を概略的に示す図である。 図3は、照明装置の器具発光面における輝度分布の例を示す図である。 図4は、第1の実施形態による照明装置の一例の構成を示すブロック図である。 図5は、第1の実施形態に係る照明装置の設置例を概略的に示す図である。 図6は、第1の実施形態に係る拡散板制御テーブルの例を示す図である。 図7は、第1の実施形態に係る照明制御処理の例を示すフローチャートである。 図8は、第1の実施形態に係る輝度制限値テーブルの例を示す図である。 図9は、第1の実施形態に係る光源制御テーブルの例を示す図である。 図10は、第1の実施形態に係る輝度均斉度テーブルの例を示す図である。 図11は、第1の実施形態に係る輝度均斉度制限値テーブルの例を示す図である。 図12は、第1の実施形態の変形例に係る照明制御処理の例を示すフローチャートである。 図13は、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例の適用例について説明するための図である。 図14は、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例の適用例について説明するための図である。 図15は、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例の適用例について説明するための図である。 図16は、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例の適用例について説明するための図である。 図17は、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例の他の適用例について説明するための図である。 図18は、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例に適用可能な照明装置の一例の構成を示すブロック図である。 図19は、第2の実施形態に係る照明装置の一例の構成を示すブロック図である。
各実施形態の説明に先んじて、用語の定義を行い、次いで、既存技術による照明装置について説明する。
(用語の定義)
先ず、図1を参照しながら用語の定義を行う。図1(a)は、照明装置200の断面を示し、図1(b)は、照明装置200の正面を示す。なお、以下では、照明装置が主たる光を放射する面を正面と呼ぶ。例えば照明装置が天井に設けられる場合、照明装置の床面に対向する面が正面となる。
図1において、照明装置200は、それぞれ光源を備える2の光源部201および202を有すると共に、拡散板203および204を有する。拡散板203は、光源部201から照射された光を拡散して照明装置200の外部に放射する。拡散板204は、光源部202から照射された光を拡散して照明装置200の外部に放射する。
図1を参照し、照明装置200により光が放射される部分として、発光部、発光面および器具発光面を定義する。発光部は、光源部を暗所に置いた場合に光が放射される部分である。図1の例では、各光源部201および202の表面がそれぞれ発光部205および206とされている。
発光面は、1種類の光源部に1種類の拡散部を具備した状態で暗所に置いた場合に、光が放射される部分である。図1の例では、例えば光源部201に対して拡散板203を設けた状態で光が放射される、拡散板203の、発光部205とは反対側の面が発光面207とされている。光源部202および拡散板204の組み合わせについても同様に、発光部206の反対側の面が発光面208とされている。
器具発光面は、照明装置を暗所に置いた場合に光が放射される部分である。図1の例では、器具発光面209は、発光面207および208を含む。器具発光面から放射される光は、光源部から放射される直接光と、光源部から放射された光が当該光源部に対して設けられた拡散部を介して放射される拡散光と、光源部から放射された光が光源部が備える反射部材(図示しない)から反射された反射光とを含む。これに限らず、器具発光面から放射される光が、直接光、拡散光および反射光のうち少なくとも1を含んでいてもよい。
(各実施形態による照明装置評価方法)
次に、各実施形態に適用される輝度均斉度について説明する。図2は、照明装置の設置例を示す。照明装置100は、例えばオフィスといった室内の天井103に設置され、照明部101が床面方向に向けて光を放射する。人102は、当該室内の任意の位置に移動することができる。
図3は、照明装置100の器具発光面における輝度分布の例を示す。図3(a)および図3(b)それぞれの上側は、照明装置100の照明部101および101’を正面から見た一例の構成を示す。この例では、照明部101および101’が備える光源部121は、それぞれ1または複数のLEDが密集してなる光源1221、1222、1223、1224および1225を含む。図3(a)の例の場合、各光源1221〜1225からの光は、拡散板120Aを介して照明装置100の外部に放射される。
なお、各光源1221〜1225は、LED(Light Emitting Diode)を光源として用いたLEDモジュールであるものとする。LEDモジュールは、光源として1以上のLEDを含み、直流電源の電流値で出力すなわち輝度が制御される。このLEDモジュールは、それぞれ点光源であるLEDが複数配置されて構成されるため局所的に輝度の高い部分が存在し、発光面の輝度分布が一様にはならない場合がある。
図3(a)の下側は、照明部101の器具発光面での輝度分布の例を示す。図3(b)の下側は、拡散板120Aよりも拡散度の高い拡散板120Bを用いた照明部101’の器具発光面での輝度分布の例を示す。これら図3(a)および図3(b)の下側の輝度分布の図において、縦軸は輝度を示し、横軸は、図3(a)および図3(b)の上側の図に対応する位置を示す。
例えば照明部101は、複数の光源1221〜1225をそれぞれLEDを用いて構成している。そのため、図3(a)の下側に示されるように、各光源1221〜1225の位置で局所的に輝度が高く、各光源1221〜1225の間では輝度が低い値となっている。この場合の最高輝度を輝度Lmaxとし、平均輝度を輝度Lavgとする。最高輝度Lmaxが局所的に出現するため、平均輝度Lavgから期待される眩しさよりも、より眩しく感じることになる。
一方、図3(b)の下側に示されるように、照明部101’は、拡散板120Aよりも拡散度の高い拡散板120Bを用いているため、拡散板120Aを用いた照明部101に対して、平均輝度が輝度Lavgより低い輝度Lavg’まで下がっている。この場合、最高輝度も、輝度Lmaxより低い輝度Lmax’まで下がる。しかしながら、局所的に最高輝度Lmax’が出現する現象は変わらず、眩しく感じるおそれがある。
そのため、各実施形態では、発光面(器具発光面)の輝度分布の均一さを示す輝度均斉度を定義する。発光面の輝度均斉度Uは、発光面の平均輝度Lavgおよび最高輝度Lmaxを用いて、例えば次式(1)によって算出される。輝度均斉度Uは、換言すれば、発光面の輝度分布を定量的に示す値であるといえる。また、式(1)から分かるように、輝度均斉度Uは、0<U≦1で示される範囲の値である。
U=Lavg/Lmax …(1)
式(1によれば、輝度均斉度Uは、発光面の平均輝度Lavgと最大輝度Lmaxとが等しい場合に、最大値の1を取り、平均輝度Lavgに対して最大輝度Lmaxが大きいほど、小さな値となる。図3(a)および図3(b)の例では、図3(a)に示す照明部101に対して図3(b)に示す照明部101’の方が、輝度均斉度Uがより1に近い値となる。
なお、式(1)は一例であって、輝度均斉度Uは、他の方法で求めてもよい。例えば、発光面の平均輝度、最大輝度、最小輝度、輝度の標準偏差のうち2の組み合わせを用いて比率を算出し、輝度均斉度Uとすることが考えられる。すなわち、(平均輝度,最大輝度)、(平均輝度,最小輝度)、(平均輝度,輝度の標準偏差)、(最大輝度,最小輝度)、(最大輝度,輝度の標準偏差)および(最小輝度,輝度の標準偏差)のうち1の組み合わせで求めた比率を、輝度均斉度Uとする。
以下では、輝度均斉度Uを、上述の式(1)にて算出するものとする。
(第1の実施形態による照明装置)
次に、第1の実施形態による照明装置について説明する。図4は、第1の実施形態による照明装置の一例の構成を示す。図4において、照明装置1は、外部情報取得部10と、輝度取得部11と、輝度均斉度取得部12と、透過率取得部13と、制御部14と、電源部15と、照明部16とを有する。なお、外部情報取得部10、輝度取得部11、輝度均斉度取得部12、透過率取得部13および制御部14は、CPU(Central Processing Unit)上で動作するプログラムにより実現してもよいし、一部または全部をそれぞれ独立したハードウェアで構成してもよい。
照明部16は、拡散板20Aおよび20Bと、光源部21とを有する。光源部21は、上述した光源部121と同様に、LEDを光源として用いたLEDモジュールを含む。
拡散板20Aおよび20Bは、上述した拡散板120Aおよび120Bと同様に、例えばエレクトロクロミックグレージング素子を用いた調光ガラスを用いて構成することができる。この場合、拡散板20Aおよび20Bの透過率は、外部から供給する電源の電流値を変化させることで変更することができる。これに限らず、拡散板20Aおよび20Bは、ポリマネットワークの作用により、液晶分子の配列が不規則な状態を誘起して光を散乱させることにより透過率を可変できるPDLC(高分子分散型液晶)を用いて構成してもよい。この場合、拡散板20Aおよび20Bの透過率は、外部から供給する電源の電圧値を変化させることで変更することができる。
なお、一般的に、拡散板は、透過率を変化させることにより、拡散される光の拡散度が変更される。より具体的には、拡散板の透過率を低くするに連れ、拡散度が高くなる。また、拡散度は、ヘイズや分散度により表される。ヘイズは、フィルムの透明性に関する指標で、濁度を表す。ヘイズは、拡散透過光の全光線透過光に対する割合から求められる。また、分散度は、光の放射方向の中心を0°としたときに、輝度が0°の輝度に対して50%になる角度を指す。分散度は、数値が大きいほど拡散性に優れていることを示す。
電源部15は、光源部21に対して電源を供給して光源部21から光を照射させる。また、電源部15は、拡散板20Aおよび20Bに対して電源を供給し、制御部14の制御に応じて拡散板20Aおよび20Bの透過率を変化させる。
情報送信装置2は、少なくとも人の位置を示す情報を外部情報取得部10に対して送信する。
図5は、第1の実施形態に係る照明装置1の設置例を概略的に示す。照明装置1は、例えば、オフィスといった室内の天井4に設置され、床面方向に向けて光を放射する。
情報送信装置2は、例えば、人3が操作して人3の位置を示す情報を無線通信などにより送信する通信装置2Aを用いることができる。このような通信装置2Aとしては、例えば通信機能を有するスマートフォンやタブレット型コンピュータを適用することができる。この場合、外部情報取得部10は、この通信装置2Aと無線通信可能に構成される。一例として、通信装置2Aは、室内のマップデータを予め記憶し、人3がこのマップデータに対して自分の位置を指定することで、人3の位置を示す位置情報を外部情報取得部10に対して送信することが考えられる。
情報送信装置2は、これに限らず、赤外線などを利用して人3の所在を検知する人感センサ2Bを用いることもできる。人感センサ2Bは、人3の所在を検知すると、その旨示す信号を外部情報取得部10に対して無線または有線にて送信する。この場合、室内の複数箇所に人感センサ2Bを設置し、外部情報取得部10は、人3の所在を示す信号を出力した人感センサ2Bを特定することで、人3の位置を示す位置情報を取得することができる。
また、人3の所在を検知する方法は、人感センサ2を用いた方法に限定されない。例えば、カメラで取得した画像から人3の位置を検知してもよい。例えば、カメラを室内に設置して室内の様子を撮影する。カメラは、室内に複数を設置してもよいし、撮影方向を稼働とされた1台のカメラを設置してもよい。撮影された画像からパターンマッチングなどを利用して人を検出し、検出された人の画像内での大きさや、画像内に写る既知の什器の位置などとの関係から、人の位置を求めることが考えられる。
なお、人の位置を示す位置情報は、高さを示す情報を含む。このとき、位置情報に含まれる高さの情報は、平均的な身長の人が立ったときの目の位置としてもよいし、人が座ったときに想定される目の位置でもよい。
図4において、外部情報取得部10は、情報送信装置2から送信された位置情報を受信し、受信した位置情報を輝度取得部11および輝度均斉度取得部12にそれぞれ供給する。
輝度取得部11は、外部情報取得部10から供給された位置情報と、図示されないROM(Read Only Memory)などに予め記憶される、照明装置1の配光情報と、後述する制御部14により制御される現在の拡散板20Aおよび20Bの透過率とに基づき、人3の位置における照明装置1による器具発光面の輝度を取得する。ここで取得される輝度は、照明装置1の器具発光面における輝度分布が考慮されていない、器具発光面での平均輝度である。
配光情報は、照明装置1に固有の情報であって、拡散板20Aおよび20Bの透過率毎(例えば透過率の10%のステップ毎)の配光情報が予め測定または計算され、配光情報テーブルとしてROMなどに記憶される。より具体的には、光源部21のある全光束における、透過率毎の配光情報を、光源部21の全光束の段階的な値についてそれぞれ求め、配光情報テーブルとして記憶する。このとき、配光情報テーブルは、光源部21の全光束の段階的な値についてそれぞれ求めた透過率毎の配光情報が、電源部15の出力の段階的な値毎に求められ、記憶される。すなわち、配光情報テーブルは、光源部21の各全光束および電源部15の各出力にそれぞれ対応する各配光情報を含む。
これに限らず、配光情報は、例えば人3が情報送信装置2に対して入力し、情報送信装置2が入力された配光情報を外部情報取得部10に送信するようにしてもよい。外部情報取得部10は、情報送信装置2から送信された配光情報を輝度取得部11に供給する。
輝度均斉度取得部12は、外部情報取得部10から供給された位置情報と、輝度取得部11で取得された平均輝度と、後述する制御部14により制御される現在の拡散板20Aおよび20Bの透過率と、光源部21による現在の最大輝度とに基づき、人3の位置における照明装置1の器具発光面での輝度均斉度を取得する。
例えば、輝度均斉度取得部12は、位置情報と、平均輝度と、透過率と、最大輝度とを関連付けて作成され、図示されないROMなどに予め記憶されたテーブルを参照することで、輝度均斉度を取得することができる。これに限らず、輝度均斉度は、例えば人3が情報送信装置2に対して入力し、情報送信装置2が入力された輝度均斉度を外部情報取得部10に送信するようにしてもよい。外部情報取得部10は、情報送信装置2から送信された輝度均斉度を輝度均斉度取得部12に供給する。
後述するが、制御部14は、電源部15から光源部21に供給される電流を制御することで、光源部21による光の出力を制御する。
透過率取得部13は、輝度取得部11で取得された平均輝度と、輝度均斉度取得部12で取得された輝度均斉度とに基づき、拡散板20Aおよび20Bの透過率を取得する。このとき、透過率取得部13は、照明装置1から放射された光の、人3の位置での輝度と、輝度均斉度とがそれぞれ予め定められた範囲内の値になるように、拡散板20Aおよび20Bの透過率を取得する。この透過率取得部13による透過率の取得処理の詳細は、後述する。
制御部14は、透過率取得部13で取得された透過率に基づき、電源部15から出力される電源の、拡散板20Aおよび20B、ならびに、光源部21への供給を制御する。すなわち、制御部14は、拡散板20Aおよび20Bの透過率が、透過率取得部13から供給された透過率になるように、電源部15から拡散板20Aおよび20Bに対して供給される電源の電流値を制御する。
例えば、図6に例示されるような、拡散板20Aおよび20Bに供給する電源の電流値と、拡散板20Aおよび20Bの透過率とが関連付けられた拡散板制御テーブルを、図示されないROMなどに予め記憶しておく。制御部14は、透過率取得部13から供給された透過率に従いこのテーブルを参照して、拡散板20Aおよび20Bに供給する電源の電流値を決定する。なお、制御部14は、拡散板20Aおよび20Bそれぞれの透過率を、互いに独立して制御することが可能とされている。
また、制御部14は、拡散板20Aおよび20Bの透過率の変更の前後で光源部21の平均輝度が一定となるように、電源部15から光源部21に供給する電源の電流値を制御する。例えば、平均輝度を一定とした場合の、拡散板20Aおよび20Bの透過率と、光源部21に供給する電流値とを関連付けたテーブルを、各平均輝度毎に作成し、図示されないROMなどに予め記憶しておく。制御部14は、平均輝度と、拡散板20Aおよび20Bの透過率とに従いこのテーブルを参照し、光源部21に供給する電源の電流値を決定する。
拡散板20Aおよび20Bの透過率を低くすることで、輝度均斉度が高くなり、不快グレアは軽減される。一方、拡散板20Aおよび20Bの透過率を低くすると、平均輝度が下がるため、空間の明るさが低下する。平均輝度を一定としたまま輝度均斉度を変更することで、適正な空間の明るさを保ったまま、不快グレアを制限する環境を実現できる。
(第1の実施形態に係る照明制御処理)
次に、第1の実施形態に係る照明装置1における照明制御について説明する。図7は、第1の実施形態に係る照明制御処理の例を示すフローチャートである。このフローチャートによる処理は、照明装置1において拡散板20Aおよび20Bの透過率が100%の初期状態から開始されるものとする。
照明装置1は、ステップS10で、外部情報取得部10により情報送信装置2から送信された位置情報を受信し、照明制御の対象者である人3の位置情報を取得する。次のステップS11で、照明装置1は、輝度取得部11により、外部情報取得部10から供給された位置情報と、予め作成されROMなどに記憶される照明装置1の配光情報と、制御部14から取得される拡散板20Aおよび20Bの透過率とに基づき、対象者の位置における照明装置1の器具発光面での輝度値を取得する。
次のステップS12で、照明装置1は、透過率取得部13により、ステップS11で取得された輝度値の評価を行う。ここで、透過率取得部13は、予め定められた、各鉛直角毎の輝度制限値に従い、ステップS11で取得された輝度値が対象者にとって眩しさを感じる輝度値であるか否かを判定する。例えば、図8に例示される、各鉛直角毎の輝度制限値を、グレアの質的クラス毎に分類して関連付けた輝度制限値テーブルを作成し、図示されないROMなどに予め記憶しておく。
なお、鉛直角は、照明装置1の発光面(器具発光面)に対する法線との角である。
グレアの質的クラスとは、非特許文献(CIE Pub No29.2: Guide on interior lighting(1986))に示されるCIE(国際照明委員会)グレアセーフガードシステムに規定される、照明器具による不快グレアの程度を、照明下で要求される作業の質が高い順にクラスA〜クラスEの分類値で表される5のクラスに分類したものである。同じ鉛直角であれば、輝度制限値が示す輝度は、グレアの質的クラスの分類値がクラスAで最も低くなり、クラスEで最も高くなる傾向がある。また、グレアの質的クラスの分類値が同じであれば、輝度制限値が示す輝度は、鉛直角が大きくなるほど低くなる傾向がある。グレアの質的クラスは、例えば、照明装置1が設置される環境や用途に応じて、予め設定される。
したがって、透過率取得部13は、対象者の位置情報から、照明装置1に対する対象者の位置の鉛直角を算出する。そして、照明装置1に設定されたグレアの質的クラスの分類値と鉛直角とから参照される輝度制限値と、ステップS11で取得された輝度値とを比較する。そして、透過率取得部13は、ステップS11で取得された輝度値が輝度制限値を超えているか否かを判定し、輝度値の評価を行う。
次のステップS13で、透過率取得部13は、ステップS12でなされた輝度値の評価に基づき、新たな輝度値を取得する。例えば、透過率取得部13は、ステップS12で、輝度値が輝度制限値を超えていたと判定した場合、対象者の位置における照明装置1の照明による輝度値が輝度制限値以下になるような光源部21の出力を求める。そして、その出力を得るために光源部21に供給する電流値を求め、制御部14に供給する。
より具体的には、透過率取得部13は、配光情報テーブルに含まれる各全光束の配光情報のうち、対象者の位置における輝度値が、ステップS12で用いた輝度制限値以内になる配光情報を選択する。透過率取得部13は、選択した配光情報に対応する全光束を得るための、光源部21に対する電流値を求め、制御部14に渡す。
透過率取得部13は、この電流値を、図9に例示されるような、予め作成された、光源部21に供給する電源の電流値と、光源部21から放射される全光束とを関連付ける光源制御テーブルに基づき取得する。図9の例では、光源制御テーブルは、拡散板20Aおよび20Bによる各透過率について、各電流値と全光束とが関連付けられている。この光源制御テーブルは、予め作成され、ROMなどに記憶される。
次のステップS14で、照明装置1は、輝度均斉度取得部12により、対象者の位置での、照明装置1の器具発光面における輝度均斉度を取得する。輝度均斉度取得部12は、上述したように、外部情報取得部10から供給された位置情報と、輝度取得部11で取得された平均輝度と、後述する制御部14により制御される現在の拡散板20Aおよび20Bの透過率と、光源部21による現在の最大輝度とに基づき、この輝度均斉度を取得する。このとき、光源部21の最大輝度は、上述したステップS13で取得された電流値により駆動される光源部21の最大輝度を用いる。
例えば、輝度均斉度取得部1は、制御部14による光源部21に対する電流値に基づき、光源部21の輝度均斉度を求める。輝度均斉度取得部12は、予め作成された、輝度均斉度と鉛直角との対応関係を示す輝度均斉度テーブルを、対象者の位置情報から算出した鉛直角に従い参照して、対象者の位置における輝度均斉度を取得する。
図10(a)および図10(b)は、第1の実施形態に係る輝度均斉度テーブルの例を示す。図10(a)および図10(b)に示されるように、拡散板20Aおよび20Bの各透過率について、各鉛直角における各輝度均斉度が、光源部21に供給する電源の各電流値に関連付けられている。光源部21への電流値が同じであれば、輝度均斉度は、鉛直角が大きくなるほど大きな値となる傾向がある。また、輝度均斉度は、光源部21への電流値が小さくなるほど大きな値となる傾向がある。さらに、鉛直角と光源部21への電流値とが同じであれば、輝度均斉度は、透過率が低いほど大きな値となる傾向がある。この輝度均斉度テーブルは、予め作成され、図示されないROMなどに記憶される。
照明装置1は、次のステップS15で、透過率取得部13により、ステップS14で取得した輝度均斉度の評価を行う。ここで、透過率取得部13は、予め定められた、各鉛直角の輝度均斉度の制限値に従い、ステップS14で取得された輝度均斉度が対象者にとって眩しさを感じる輝度均斉度であるか否かを判定する。例えば、図11に例示される、各鉛直角の輝度均斉度の制限値を、グレアの質的クラス毎に分類して関連付けられた輝度均斉度制限値テーブルを作成し、図示されないROMなどに予め記憶しておく。
輝度均斉度の制限値は、グレアの質的クラスの分類値がクラスAで最も高くなり、クラスEで最も低くなる傾向がある。また、グレアの質的クラスの分類値が同じであれば、輝度均斉度は、鉛直角が大きくなるほど低くなる傾向がある。透過率取得部13は、ステップS14で取得した輝度均斉度が、照明装置1に対して設定されたグレアの質的クラスの分類値における、鉛直角が対応する輝度均斉度よりも低い場合に、対象者が眩しさを感じると判定する。
なお、上述した図6、ならびに、図8〜図11の各テーブルに格納される値は、離散値なので、各要素間の値を参照する場合には、近接する要素の値を用いて補間を行う。
照明装置1は、次のステップS16で、透過率取得部13により、輝度均斉度の調整を行う。すなわち、上述のステップS15において、ステップS14で取得した輝度均斉度が対象者によって眩しさを感じる値である場合に、輝度均斉度をより大きな値に調整して、対象者に対して眩しさを感じさせないようにする。
透過率取得部13は、拡散板20Aおよび20Bの透過率を変更することで輝度均斉度を調整する。すなわち、透過率取得部13は、照明装置1の器具発光面の輝度均斉度が、ステップS15で図11の輝度均斉度制限値テーブルから求めた輝度均斉度以上になる、拡散板20Aおよび20Bの透過率を求める。より具体的には、透過率取得部13は、図10の輝度均斉度テーブルを参照し、ステップS10で取得された位置情報と、ステップS13で取得した輝度の光源部21への電流値と、ステップS14で取得された輝度均斉度の制限値とに対応する拡散板20Aおよび20Bの透過率を取得する。そして、透過率取得部13は、取得した透過率に従い図6で示した拡散板制御テーブルを参照して、拡散板20Aおよび20Bに供給する電源の電流値を取得して、制御部14に渡す。
照明装置1は、次のステップS17で、透過率取得部13により、光源部21からの光による輝度値を調整する。すなわち、上述のステップS16の処理では、拡散板20Aおよび20Bの透過率をより低い値とすることで、輝度均斉度がより大きな値になるように調整される。そのため、照明装置1から放射される光の、対象者の位置における輝度値が、適切な値よりさらに低下する。そのため、このステップS17で、光源部21の出力を増大させて、対象者の位置における適切な輝度値に調整する。
より具体的には、透過率取得部13は、配光情報テーブルに含まれる各全光束の配光情報のうち、対象者の位置における輝度値がステップS13で取得した輝度値になる配光情報を選択する。透過率取得部13は、選択した配光情報に対応する全光束を得るための、光源部21に対する電流値を図9で示した光源制御テーブルを参照して求め、制御部14に渡す。
このように、第1の実施形態では、照明装置1の器具発光面における輝度と、照明装置1において光源部21に対して設けられる拡散板20Aおよび20Bの透過率(すなわち拡散度)とを、輝度均斉度を考慮しながら、対象者の位置に応じて変更している。そのため、対象者が眩しさを感じることが防がれる。
なお、上述では、通信装置2Aが人3の位置を示す位置情報を送信するように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、通信装置2Aは、人3の個別の情報を照明装置1に対してさらに送信することもできる。例えば、通信装置2Aに対し、眩しさに対する許容度を人3が入力する入力部をさらに設け、通信装置2Aは、位置情報と共に、人3により入力された、眩しさに対する許容度を示す情報を照明装置1に送信する。照明装置1は、この許容度を示す情報に基づき、例えば輝度制限値や輝度均斉度の制限値を調整し、調整された輝度制限値や輝度均斉度の制限値を用いて、拡散板20Aおよび20Bそれぞれの透過率や、光源部21の出力を決定する。
眩しさに対する許容度は、数値などを用いて直接的に入力することが考えられる。これに限らず、人3の年齢や虹彩の色といった、眩しさの感じ易さに関連する個人情報を入力させ、送信するようにしてもよい。
(第1の実施形態の変形例)
次に、第1の実施形態の変形例について説明する。上述した第1の実施形態では、最初に器具発光面の輝度を変更し、次に、変更された輝度に基づき輝度均斉度を変更し、その後、再び輝度を変更して、輝度均斉度の変更による輝度の低下を補っている。これに対して、第1の実施形態の変形例では、最初に器具発光面の輝度均斉度を変更し、次に器具発光面の輝度を変更するようにしている。この手順であっても、上述の第1の実施形態と同様に、対象者が眩しさを感じることを防ぐことが可能である。
図12は、第1の実施形態の変形例に係る照明制御処理の例を示すフローチャートである。なお、第1の実施形態の変形例では、図4を用いて説明した第1の実施形態に係る照明装置1の構成をそのまま適用できる。また、図6、ならびに、図8〜図11を用いて説明した各テーブルも、第1の実施形態の変形例でそのまま用いることができる。
図12のフローチャートによる処理は、上述と同様に、照明装置1において拡散板20Aおよび20Bの透過率が100%の初期状態から開始されるものとする。照明装置1は、ステップS20で、外部情報取得部10により情報送信装置2から送信された位置情報を受信し、照明制御の対象者の位置情報を取得する。
照明装置1は、次のステップS21で、上述のステップS14と同様にして、輝度均斉度取得部12により対象者の位置における輝度均斉度を取得する。照明装置1は、次のステップS22で、透過率取得部13により、ステップS21で取得した輝度均斉度の評価を、上述したステップS15と同様にして行う。照明装置1は、次のステップS23で、透過率取得部13により、上述したステップS16と同様にして、拡散板20Aおよび20Bの透過率を変更することで輝度均斉度の調整を行う。
照明装置1は、次のステップS24で、輝度取得部11により、上述したステップS11と同様にして、対象者の位置における照明装置1の器具発光面での輝度値を取得する。ここで取得される輝度値は、ステップS23において輝度均斉度が調整された後の輝度値である。照明装置1は、次のステップS25で、透過率取得部13により、ステップS24で取得した輝度値の評価を、上述したステップS12と同様にして行う。
照明装置1は、次のステップS26で、透過率取得部13により、ステップS25でなされた輝度値の評価に基づき、上述のステップS13と同様にして新たな輝度値を取得する。すなわち、透過率取得部13は、ステップS25で、輝度値が輝度制限値を超えていたと判定した場合、対象者の位置における照明装置1の照明による輝度値が輝度制限値以下になるような光源部21の出力を求める。そして、その出力を得るために光源部21に供給する電流値を求め、制御部14に供給する。これにより、光源部21からの光の放射による、対象者の位置における輝度値が適切に調整され、対象者が眩しさを感じることが防がれる。
この第1の実施形態の変形例によれば、上述の第1の実施形態による照明制御処理に対して1ステップ少ない手順で、対象者に対する適切な輝度を得ることができる。
(第1の実施形態および第1の実施形態の変形例の適用例)
次に、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例の適用例について、図13〜図16を用いて説明する。上述したように、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例では、対象者(人3)の有無や位置に応じて照明装置1の輝度均斉度を変更することができる。
一例として、図13(a)および図13(b)に示されるように、光源部21に拡散板20Aが設けられた照明部16を考える。ここで、光源部21は、それぞれLEDモジュールからなる複数の光源221、222、223、224および225を含むものとする。図13(a)は、拡散板20Aの透過率が100%とされている例を示す。一方、図13(b)は、拡散板20Aの透過率が100%未満の任意の値(例えば50%)に制御されている例を示す。
外部情報取得部10が情報送信装置2から送信された位置情報を取得していない場合、すなわち、照明装置1の設置された空間内に対象者がいないような場合、照明装置1は、上述の図7または図12のフローチャートにおける初期状態のままとなり、拡散板20Aの透過率が100%とされる。これは、図13(a)の状態に対応する。この場合、照明装置1の輝度均斉度が低い値となる一方で、高輝度となる。なお、以下では、照明装置1の設置された空間を、照明設置空間と呼ぶ。
一方、外部情報取得部10が情報送信装置2から送信された位置情報を取得した場合、すなわち、照明装置1の照明設置空間内に対象者がいる場合、照明装置1は、上述の図7または図12のフローチャートに従い、拡散板20Aの透過率が対象者の位置などに応じた透過率に変更される。これは、図13(b)の状態に対応する。この場合、照明装置1の輝度均斉度が高い値となり、眩しさが軽減される。
図13(a)に示す、拡散板20Aの透過率が100%の状態では、拡散板20Aに対して供給する電源の電流値が最小となり、省エネルギ効果を期待できる。図14は、照明装置1の照明設置空間内に対象者が出入りする場合の、照明装置1における、拡散板20Aの透過率の制御に伴う消費電力Wの変化の例を示す。図14において、各時点taは、対象者が照明設置空間外に出たタイミングを示し、各時点tbは、対象者が照明設置空間内に入ったタイミングを示している。このように、照明装置1の照明設置空間内に対象者がいない場合の消費電力W0は、照明設置空間内に対象者がいる場合の消費電力W1に対して低く抑えられる。
図15は、照明装置1が、照明設置空間内における対象者の有無に関わらず、常に拡散板20Aの透過率を制御する例を示す。すなわち、照明装置1は、照明設置空間内に対象者がいる場合であっても(図15(a))、照明設置空間内に対象者がいない場合であっても(図15(b))、常に拡散板20Aの透過率を100%未満の値に制御する。この場合、図16に示されるように、照明装置1は常に拡散板20Aの透過率を制御し、それに伴い、常に消費電力W1を消費する。
上述の図14および図16を比較して分かるように、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例によれば、対象者の有無に従い拡散板20Aの透過率を制御することで、対象者の有無に関わらず拡散板20Aの透過率を一定とした場合に比べて照明装置1の消費電力を抑制することができ、省エネルギ効果を期待できる。
また、拡散板20Aの透過率が100%の状態では、輝度均斉度が低下してより眩しさを感じるようになるが、光源部21から照射される光がそのまま外部に放射されることになるため、照明の効率が上がり、光源部21に対して供給する電源の電流値を抑えることも可能となる。したがって、この点でも省エネルギ効果を期待できる。
このように、照明装置1は、人の出入りが多く、常に照明で照らされている必要がある環境では、高い省エネルギ効果を期待できる。屋内ではオフィス、屋外では道路の街路灯や駐車場などに、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例による照明装置1を適用することが考えられる。照明装置1は、照明設置空間内に人がいる場合には輝度均斉度を高めて不快グレアを軽減し、人がいない場合には輝度均斉度を低めて照明の効率を高める。そのため、不快グレアを常に考慮した場合に比べて、省エネルギ効果を高めることができると共に、不快グレアが軽減された照明空間を実現できる。
次に、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例の他の適用例について、図17を用いて説明する。上述したように、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例では、照明装置1において、制御部14は、拡散板20Aおよび20Bそれぞれの透過率を、互いに独立して変更することができる。
図17(a)は、照明装置1の照明部16を正面から見た図である。図17(a)の例では、照明部16は、2の拡散板20Aおよび20Bが隣接して設けられている。図17(b)は、この照明装置1の設置例を概略的に示す。この例では、人3は、照明装置1に視野を向けた際に、拡散板20Aの向こう側に拡散板20Bを見ることになる。ここで、照明装置1が、器具発光面から突出した枠を備えているものとする。人3が照明装置1の方向を見た場合、拡散部20Bの部分は人3の視野に入るが、拡散板20Bより手前側の拡散板20Aの部分は枠に隠れて人3の視野には入らない可能性がある。
そこで、照明装置1は、通信装置2Aまたは人感センサ2Bの出力に基づき取得した、人3の位置を示す位置情報に従い、人3の位置の、照明装置1に対する方向を判定し、判定結果に従い拡散板20Aおよび20Bのうち何れの透過率を変更するか否かを決定する。図17(b)の例では、拡散板20Bの透過率を、上述した図7または図12のフローチャートの処理に従い変更し、拡散板20Aの透過率は、100%のままとする。
このように、人3の位置に応じて、例えば拡散板20Aおよび20Bのうち一方の透過率を変更し、他方の透過率を100%のままとすることで、省エネルギ効果が期待できる。それと共に、拡散板20Aおよび20Bのうち一方の透過率が100%のままとされているので、輝度も確保できる。
拡散板20Aおよび20Bをさらに分割し、分割した領域のそれぞれで独立して透過率を変更するようにできる。また、光源部21が複数の光源を含む場合、この複数の光源の出力をそれぞれ独立して変更するようにもできる。
図17(a)の例では、光源部21は、それぞれ独立して出力制御が可能な10の光源221〜2210を備えている。10の光源221〜2210のうち、光源221〜225は、照射した光が拡散板20Aを介して放射され、光源226〜2210は、照射した光が拡散板20Bを介して放射される。
拡散板20Aおよび20Bは、各光源221〜2210の位置に対応して、それぞれ5の領域に分割されている。すなわち、拡散板20Aは、各光源221〜225に対応した各領域231〜235に分割される。同様に、拡散板20Bは、各光源226〜2210に対応した各領域236〜2310に分割される。制御部14は、これら分割された各領域231〜2310の透過率をそれぞれ独立して変更することが可能とされている。
このように、光源部21における各光源221〜2210の出力と、拡散板20Aおよび20Bにおける各領域231〜2310の透過率とをそれぞれ独立して変更可能とすることで、より高い省エネルギ効果が得られることが期待できる。また、照明装置1による対象者に対する輝度を、きめ細かに制御でき、より高品質な照明を実現できる。
図18は、第1の実施形態および第1の実施形態の変形例に適用可能な、照明装置1の一例の構成を示す。なお、図18において、上述した図4と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
図18において、照明装置1は、CPU50と、RAM(Random Access Memory)51と、ROM(Read Only Memory)52と、受信部53と、ドライバ54および55と、電源部56と、拡散板20Aおよび20Bと、光源部21とを備える。ROM52は、この照明装置1を制御するための制御プログラムが予め記憶され、CPU50は、ROM52に記憶されるプログラムに従い、RAM51をワークメモリとして用いて動作し、この照明装置1の全体の動作を制御する。
受信部53は、情報送信装置2から送信された信号を受信し、CPU50に渡す。ドライバ54は、電源部56から供給された電源を、CPU50からの制御に従い電流値を変更して拡散板20Aおよび20Bにそれぞれ供給する。同様に、ドライバ55は、電源部56から供給された電源を、CPU50の制御に従い電流値を変更して光源部21に供給する。
このような構成において、上述した外部情報取得部10、輝度取得部11、輝度均斉度取得部12、透過率取得部13および制御部14は、CPU50上で動作するプログラムによって実現される。また、配光情報テーブルや、図6、ならびに、図8〜図11を用いて説明した各テーブルは、ROM52に予め記憶される。
上述した図7または図12のフローチャートに従った照明制御処理を実行するプログラムは、例えば、上述した各部(外部情報取得部10、輝度取得部11、輝度均斉度取得部12、透過率取得部13および制御部14)を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては、CPU50が例えばROM52から当該プログラムを読み出して実行することにより、上記各部が主記憶装置(例えばRAM51)上にロードされ、各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。上述の第1の実施形態およびその変形例では、照明装置1は、1種類の光源部21を有しているように説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、照明装置は、互いに分光特性の異なる複数種類の光源部21を有していてもよい。
図19は、第2の実施形態に係る照明装置1’の一例の構成を示す。なお、図19において、上述した図4と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
図19において、照明装置1’は、図4の照明装置1に対して分光分布取得部17と、光源部21Bとが追加されている。すなわち、照明部16’は、拡散板20Aおよび20Bと、光源部21Aおよび21Bとを有する。光源部21Aから照射された光は、拡散部20Aを介して放射されるものとする。同様に、光源部21Bから照射された光は、拡散板20Bを介して放射されるものとする。
光源部21Bは、光源部21Aと分光分布特性が異なるものが用いられる。分光分布取得部17は、外部情報取得部10で取得された位置情報と、光源部21Aおよび21Bそれぞれの分光分布特性とに基づき、位置情報で示される位置における光源部21Aの光による分光分布と、光源部21Bの光による分光分布とを取得する。なお、光源部21Aおよび21Bそれぞれの、位置毎の分光分布特性は、例えば、予め測定されROMなどに記憶される。
輝度取得部11および輝度均斉度取得部12は、光源部21Aおよび21Bそれぞれについて、位置情報が示す位置での輝度値および輝度均斉度をそれぞれ取得する。透過率取得部13’は、輝度取得部11および輝度均斉度取得部12でそれぞれ取得された、位置情報が示す位置での、光源部21Aおよび21Bそれぞれの輝度値および輝度均斉度が供給される。さらに、透過率取得部13’は、分光分布取得部17で取得された、位置情報が示す位置での光源部21Aおよび21Bそれぞれの分光特性が供給される。
透過率取得部13’は、これら光源部21Aおよび21Bそれぞれの輝度値と、輝度均斉度と、分光分布とに従い、拡散板20Aおよび20Bそれぞれの透過率と、光源部21Aおよび21Bそれぞれの出力とを取得する。制御部14は、透過率取得部13’で取得された拡散板20Aおよび20Bそれぞれの透過率に従い、電源部15からの電源を拡散板20Aおよび20Bに供給する際の電流値を決定する。同様に、制御部14は、透過率取得部13’で取得された光源部21Aおよび21Bそれぞれの出力に従い、電源部15からの電源を光源部21Aおよび21Bに供給する際の電流値を決定する。
このように、第2の実施形態に係る照明装置1’は、複数の光源の分光分布をさらに用いて、拡散板の透過率と、光源部の出力とを制御している。そのため、照明装置1’は、複数の光源それぞれの種類に応じて輝度均斉度や輝度値の制御を行うことができ、よりきめ細かい照明制御が可能である。
なお、本発明は上述した各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1,1’,100 照明装置
2 情報送信装置
2A 通信装置
2B 人感センサ
3 人
4 天井
10 外部情報取得部
11 輝度取得部
12 輝度均斉度取得部
13 透過率取得部
14 制御部
15 電源部
16,101 照明部
17 分光分布取得部
20A,20B,120A,120B 拡散板
21,21A,21B 光源部

Claims (10)

  1. 光を放射する光源部と、
    前記光源部から放射された光を透過率に従い拡散させる拡散部と、
    少なくとも人の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
    前記位置情報に示される位置での、器具発光面の平均輝度を取得する輝度取得部と、
    記位置情報で示される位置での前記器具発光面の輝度分布の均一さを示す輝度均斉度を取得する輝度均斉度取得部と、
    前記平均輝度と前記輝度均斉度とに応じて前記透過率と前記光源部の光出力とを変更する制御部と
    を有する
    ことを特徴とする照明装置。
  2. 前記制御部は、
    前記器具発光面における平均輝度が一定値を保持した状態で前記輝度均斉度が変化するように、前記透過率と前記光源部の光出力とを変更する
    ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記位置情報取得部は、
    情報送信装置から送信された前記位置情報を取得する
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。
  4. 前記位置情報取得部は、
    前記情報送信装置から送信された眩しさの感じ易さを示す情報をさらに取得し、
    前記制御部は、
    前記平均輝度と、前記輝度均斉度と、眩しさの感じ易さを示す情報とに応じて前記透過率と前記光源部の光出力とを変更する
    ことを特徴とする請求項に記載の照明装置。
  5. 前記位置情報取得部は、
    人の所在を検出する人感センサの出力に従い前記位置情報を取得する
    ことを特徴とする請求項1または請求項に記載の照明装置。
  6. 前記光源部は、
    互いに分光特性の異なる複数の光源部を含み、
    前記制御部は、
    前記複数の光源部それぞれの分光特性に従い、前記複数の光源部の光出力を前記複数の光源部それぞれで独立して変更すると共に、前記透過率を変更する
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の照明装置。
  7. 前記拡散部は、複数の領域に分割されて構成され、
    前記制御部は、
    前記拡散部の前記複数の領域毎に前記透過率を変更する
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の照明装置。
  8. 光情報が予め記憶される配光情報記憶部をさらに有し、
    前記輝度取得部は、
    前記配光情報記憶部に記憶される前記配光情報に基づき、前記位置情報に示される位置に対応した前平均輝度を取得する
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の照明装置。
  9. 前記光源部からの位置と、前記透過率と、前記光源部に供給する電流値とに応じた輝度均斉度が予め記憶される輝度均斉度記憶部をさらに有し、
    前記輝度均斉度取得部は、
    前記位置情報に示される位置と前記透過率と前記光源部に供給する電流値とに従い前記輝度均斉度記憶部から前記輝度均斉度を取得する
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の照明装置。
  10. 少なくとも人の位置を示す位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
    前記位置情報に示される位置での、器具発光面の平均輝度を取得する輝度取得ステップと、
    記位置情報で示される位置での前記器具発光面の輝度分布の均一さを示す輝度均斉度を取得する輝度均斉度取得ステップと、
    前記領域毎の平均輝度と前記輝度均斉度とに応じて、
    光を放射する光源部の光出力と、前記光源部から放射された光を透過率に従い拡散させる拡散部の前記透過率とを変更する制御ステップと
    を有する
    ことを特徴とする照明装置の制御方法。
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