JP5942284B2

JP5942284B2 - 照明装置

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Publication number: JP5942284B2
Application number: JP2011113593A
Authority: JP
Inventors: 祐一郎廣渡; 神田　隆司; 隆司神田; 加藤　潤一; 潤一加藤; 万波　寛明; 寛明万波; 由浩坂下; 伸一郎栗原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: JP2012243628A

Description

本発明は、例えば住宅の居室等において、床面、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、昼光に応じて自動で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。

従来より、光源の光出力を調光制御可能な点灯回路と、光源の被照射面の反射光を検出し電圧に変換する照度検出部とを備える照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、所定の光出力における検出値を基準値として記憶する基準値記憶部と、基準値に応じて演算により目標値を求めて記憶する目標値記憶部とを備える。
特許文献１は、照度度検出部が出力する検出値が、目標値と略一致するように光出力の調節を行う制御部を備え、基準値、あるいは目標値に、限度値を設けた。

また、従来より、光源の光出力を調光制御可能な点灯回路と、光源の被照射面の反射光を検出し電圧に変換する照度検出部とを備える照明装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２は、照度検出部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する制御部を備え、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。
特許文献２は、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。

特開２０１０−９７８９８号公報（図１、請求項１）特開２０１０−９７９０１号公報（図１、請求項１）

ところが、特許文献１および特許文献２は、光源の出力を調光制御下限の状態に落としても、下限値出力値に限度がある。
そのため、特許文献１および特許文献２は、調光下限の部屋の照度と、消灯状態の部屋の照度とに大きな差ができる。
そこで、図９に示すように、特許文献１および特許文献２は、自動制御による照度一定動作に消灯ができる機能を搭載して、点灯→消灯制御を行ったときに、消灯、点灯動作による照度変動幅が目標値の有効範囲を超えてしまう。
そのため、時点Ｔ_８１〜時点Ｔ_８２において、消灯、点灯を繰り返してしまう。
また、図１０に示すように、特許文献１および特許文献２は、自動制御による照度一定動作に消灯ができる機能を搭載して、消灯→点灯制御を行ったときに、消灯、点灯動作による照度変動幅が目標値の有効範囲を超えてしまう。
そのため、時点Ｔ_９１〜時点Ｔ_９２において、消灯、点灯を繰り返してしまう。
従って、特許文献１および特許文献２は、点灯および消灯を頻繁に繰り返す使用者に不快感を与える。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、照明の点灯、消灯の切り換えを行ったときに不安定動作を防止できる照明装置を提供することにある。

本発明に係る照明器具は、光源と、前記光源の調光、点灯および消灯が可能な点灯回路と、前記光源の被照射面の反射光を検出し電圧に変換する照度検出部と、前記照度検出部の検出値が、所望の明るさに対応した目標値と一致するように前記光源の光出力をフィードバック制御して自動調光すると共に、前記フィードバック制御に際し、前記目標値を中心として、電圧が下がる方向である負方向の下限値と電圧が増加する方向である正方向の上限値とを設定し、前記下限値から前記上限値までの範囲を前記光源の光出力が有効に機能している有効範囲とし、前記照度検出部の検出値が前記有効範囲にある場合には前記フィードバック制御による自動調光を停止し、かつ、前記光源の光出力を、自動調光中に実現し得る最小の光出力値である自動調光の下限値にまで低下させても、外光の影響で前記照度検出部の検出値が前記有効範囲に入らない場合には、前記光源を消灯させる制御を行う制御部と、前記光源、前記点灯回路、前記照度検出部、および前記制御部を動作させる電源を供給する電源供給部と、を備え、前記制御部は、通常の自動調光中においては、前記有効範囲を決める前記下限値および前記上限値として第１の下限値および第１の上限値を用い、前記光源が点灯している状態で前記通常の自動調光を行っている際に、前記光源の光出力が、前記自動調光の下限値に達した場合、前記第１の下限値を、前記第１の下限値よりも負方向にある第２の下限値に変更すると共に、前記第１の上限値を、前記第１の上限値よりも正方向にある第２の上限値に変更することによって、前記有効範囲を一時的に拡大し、その後、前記有効範囲を、通常の自動調光時の有効範囲に戻し、または、前記第１の下限値はそのままとし、前記第１の上限値を、前記第１の上限値よりも正方向にある第２の上限値に変更することによって、前記有効範囲を一時的に拡大し、その後、前記有効範囲を、通常の自動調光時の有効範囲に戻す。

本発明に係る照明装置によれば、照明の点灯、消灯の切り換えを行ったときに不安定動作を防止できるという効果を奏する。

本発明に係る第１実施形態の照明装置の側面図本発明に係る第１実施形態の照明装置の底面図本発明に係る第１実施形態の照明装置のブロック構成図本発明に係る第１実施形態の照明装置のタイミングチャート本発明に係る第２実施形態の照明装置のタイミングチャート本発明に係る第３実施形態の照明装置のタイミングチャート本発明に係る第４実施形態の照明装置のタイミングチャート本発明に係る第５実施形態の照明装置のタイミングチャート従来の照明装置のタイミングチャート図９とは異なる従来の照明装置のタイミングチャート

以下、本発明に係る複数の実施形態の照明装置について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態の照明装置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とを備える。
照明器具１１は、筐体１３の中央部に器具固定部兼電源接続部１４を配置している。
器具固定部兼電源接続部１４は、天井面１に設置された器具取付部兼交流電源供給部である不図示の引掛シーリングに取り付けられることにより、機械的および電気的に接続される。

照明器具１１は、筐体１３に、主光源である蛍光灯１５と、蛍光灯１５の点灯回路１６と、リモコン受信部１７とを、蛍光灯１５の光を下方向である天井面１に対向する床面方向へ反射させるための反射板１８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１９で覆われており、枠体２０の一部に照度検出部２１が組み込まれる。
照度検出部２１は、蛍光灯１５の被照射面の反射光を検出して電圧に変換する。

図２に示すように、筐体１３は円形状に形成されており、蛍光灯１５は円環蛍光灯である。
なお、照明器具１１は、カバー１９（図１参照）が必ずしも必要ではなく、カバー１９を備えない下面開放型のペンダントタイプであってもよい。また、蛍光灯１５に代えて白熱灯であってもよい。
また、筐体１３は、円形に代えて四角形であってもよい。

照度検出部２１は、例えばＣｄｓ（硫化カドウミウム）やＰＤ（フォトダイオード）あるいはフォトＩＣのような明るさを検出できるセンサ素子が適用される。
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、あるいは外部に赤外カットフィルタを別途設けたものでもよい。
照度検出部２１の取付け位置については、照明器具１１から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２１を照明器具１０から独立して離した位置に組み付けてもよい。
リモコン受信部１７は、赤外線のリモコン信号を受光するための受光素子２２を有する。
リモコン受信部１７は、受光素子２２の近傍に、ＬＥＤ常夜灯２３を有する。

リモコン装置１２は、リモコン信号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とを備える。
なお、リモコン装置１２は、送受信する通信手段が、赤外線でなくてもよく、例えば微弱無線や特定小電力無線等であってもよい。

図３に示すように、リモコン受信部１７は、駆動部２７と、メモリ部２８と、タイマ部２９と、演算部３０を内蔵した制御部（マイコン）３１とを備える。
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２１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、各々の動作を制御する。

点灯回路１６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１５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を備える。
操作ボタン２５の主な用途は、蛍光灯１５の全灯、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る。

次に、照明装置１０の基本的な動作の一例として、蛍光灯１５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が押下されると、赤外線ＬＥＤ２４から蛍光灯１５の全灯を行うためのリモコン信号が送信される。

照明器具１１は、リモコン受信部１７の受光素子２２がリモコン信号を受信する。
リモコン受信部１７は、制御部３１でリモコン信号を判別し、蛍光灯１５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１７は、そのメモリ部２８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％の点灯を行う。
照明器具１１は、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２１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１７と点灯回路１６とは信号線で接続されており、点灯回路１６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１５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が押下されると、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に照明器具１１の出力を制御する。
このとき、リモコン受信部１７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１７の制御部３１は、外光がゼロ（０）のときに光出力を８０％に設定する。
そして、制御部３１は、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±５％以内に有効範囲を決めてフィードバック制御する。

これとは異なり、外光が４９０ＬＸ以上では、光出力が１０％以下に下がらないため、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。
光出力が１０％になった場合、既に設定した有効範囲を＋２０％〜−５％（正の値〜負の値）とする。
平均照度が有効範囲を超えた場合は、光出力を止める。
また、光出力を止めた場合、有効範囲を−２０％とする。
平均照度が有効範囲を下回った場合、光出力を１０％で出力開始する。

図４に示すように、照明装置１０は、制御部３５が、時点Ｔ１１〜時点Ｔ１２までの間で通常時の有効範囲を設定している。
そして、照明装置１０は、制御部３５が、時点Ｔ１２において、蛍光灯１５が消灯直前の状態に至ったと判断したときに、目標値Ｓｐと略一致状態にあると判断して、時点Ｔ１２〜時点Ｔ１３までの間において、有効範囲を広げる。
照明装置１０は、制御部３５が、時点Ｔ１３の以後、通常時の有効範囲を設定する。

照明装置１０は、フェードインで点灯もしくはフェードアウトで消灯する機能を搭載し、制御部３５が、フェードインもしくはフェードアウト動作をしていないときの消灯直前の状態を消灯直前の状態とする。

以上、説明したように第１実施形態の照明装置１０によれば、消灯直前の状態（点灯直後の状態）において、有効範囲の幅を大きくしたため、蛍光灯１５の出力が安定して、蛍光灯１５が消灯しにくくなる。
また、第１実施形態の照明装置１０によれば、ソフトウェア動作においても、判定回数が有効上限範囲判定、有効下限範囲判定の２回のみで対応できる。
そのため、第１実施形態の照明装置１０によれば、この回数が通常の有効範囲判定と同じ（有効範囲内か有効範囲外かの判定のみ）ために、ソフトに大きな負荷をかけずに処理できる。

また、第１実施形態の照明装置１０によれば、フェードイン、フェードアウト動作中において、点灯や消灯するときにユーザーへの不快感を防止できる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の照明装置について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図５に示すように、本発明に係る第２実施形態の照明装置４０は、制御部３５が、時点Ｔ_４１〜時点Ｔ_４２までの間で通常時の有効範囲を設定している。
そして、照明装置４０は、制御部３５が、時点Ｔ_４２の消灯直前の状態（点灯直後の状態）において、時点Ｔ_４２から時点Ｔ_４３までの間、有効範囲の幅を増加する方向のみ大きく設定する。
照明装置１０は、制御部３５が、時点Ｔ_４３の以後、通常時の有効範囲を設定する。

第２実施形態の照明装置４０によれば、有効範囲の幅を増加方向のみ大きくするため、蛍光灯１５が消灯直前の状態に外光が入ってきても、蛍光灯１５を明るくする照度一定動作を通常と同様に制御できる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の照明装置について説明する。
図６に示すように、本発明に係る第３実施形態の照明装置５０は、制御部３５が、複数の蛍光灯１５のうちのいずれか１つ以上が点灯直前の状態に至ったと判断したとき、目標値Ｓｐと略一致状態にあると判断して有効範囲を広げる。
照明装置５０は、制御部３５が、時点Ｔ_５１〜時点Ｔ_５２までの間で通常時の有効範囲を設定している。
そして、照明装置５０は、制御部３５が、時点Ｔ_５２において、蛍光灯１５のうちのいずれか１つ以上が点灯直前の状態に至ったと判断したとき、目標値Ｓｐと略一致状態にあると判断して有効範囲を広げる。
照明装置５０は、制御部３５が、時点Ｔ_５３の以後、通常時の有効範囲を設定する。

第３実施形態の照明装置５０によれば、消灯直後に照度検出部２１で検知される照度が下がるが、有効範囲の幅が大きくなったために、直ぐに点灯することがない。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態の照明装置について説明する。
図７に示すように、本発明に係る第４実施形態の照明装置６０は、制御部３５が、蛍光灯１５が消灯直前の状態に至ったと判断したときに、目標値Ｓｐと略一致状態にあると判断して、有効範囲を広げる。
そして、照明装置６０は、蛍光灯１５のうちのいずれか１つ以上が点灯直前の状態に至ったと判断したとき、目標値Ｓｐと略一致状態にあると判断して有効範囲を広げる。
照明装置６０は、制御部３５が、時点Ｔ_６１〜時点Ｔ_６２までの間で通常時の有効範囲を設定している。
そして、照明装置６０は、制御部３５が、時点Ｔ_６２において、蛍光灯１５のうちのいずれか１つ以上が点灯直前の状態に至ったと判断したとき、目標値Ｓｐと略一致状態にあると判断して有効範囲を広げる。
さらに、照明装置６０は、制御部３５が、時点Ｔ_６２の以後の時点Ｔ_６４において、蛍光灯１５が消灯直前の状態に至ったと判断したときに、目標値Ｓｐと略一致状態にあると判断して、有効範囲を広げる。

第４実施形態の照明装置６０によれば、消灯直前、点灯直前の２個所で有効範囲の幅を大きくしたので、消灯直後に点灯することがなくなり、かつ、点灯直後は消灯しにくくできる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態の照明装置について説明する。
図８に示すように、本発明に係る第５実施形態の照明装置７０は、制御部３５が、２つ以上の蛍光灯１５のうちのいずれか１つ以上が点灯直前の状態に至ったと判断したとき、広げる有効範囲を一方向のみ行う。
照明装置７０は、制御部３５が、時点Ｔ_７１〜時点Ｔ_７２までの間で通常時の有効範囲を設定している。
そして、照明装置７０は、制御部３５が、時点Ｔ_７２において、２つ以上の蛍光灯１５のうちのいずれか１つ以上が点灯直前の状態に至ったと判断したとき、広げる有効範囲を一方向のみ行う。
照明装置５０は、制御部３５が、時点Ｔ_７３の以後、通常時の有効範囲を設定する。

第５実施形態の照明装置７０によれば、有効範囲の幅を一方向のみ大きくするため、蛍光灯１５が点灯直前の状態に外光が減っても、常に安定した照度一定動作を実行できる。

なお、本発明の照明装置において筐体，反射板，カバー，枠体等は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。

１０，４０，５０，６０，７０照明装置
１４器具固定部兼電源接続部（電源供給部）
１５蛍光灯（光源）
１６点灯回路
２１照度検出部
３５制御部

Claims

光源と、
前記光源の調光、点灯および消灯が可能な点灯回路と、
前記光源の被照射面の反射光を検出し電圧に変換する照度検出部と、
前記照度検出部の検出値が、所望の明るさに対応した目標値と一致するように前記光源の光出力をフィードバック制御して自動調光すると共に、前記フィードバック制御に際し、前記目標値を中心として、電圧が下がる方向である負方向の下限値と電圧が増加する方向である正方向の上限値とを設定し、前記下限値から前記上限値までの範囲を前記光源の光出力が有効に機能している有効範囲とし、前記照度検出部の検出値が前記有効範囲にある場合には前記フィードバック制御による自動調光を停止し、かつ、前記光源の光出力を、自動調光中に実現し得る最小の光出力値である自動調光の下限値にまで低下させても、外光の影響で前記照度検出部の検出値が前記有効範囲に入らない場合には、前記光源を消灯させる制御を行う制御部と、
前記光源、前記点灯回路、前記照度検出部、および前記制御部を動作させる電源を供給する電源供給部と、を備え、
前記制御部は、
通常の自動調光中においては、前記有効範囲を決める前記下限値および前記上限値として第１の下限値および第１の上限値を用い、
前記光源が点灯している状態で前記通常の自動調光を行っている際に、前記光源の光出力が、前記自動調光の下限値に達した場合、
前記第１の下限値を、前記第１の下限値よりも負方向にある第２の下限値に変更すると共に、前記第１の上限値を、前記第１の上限値よりも正方向にある第２の上限値に変更することによって、前記有効範囲を一時的に拡大し、その後、前記有効範囲を、通常の自動調光時の有効範囲に戻し、
または、
前記第１の下限値はそのままとし、前記第１の上限値を、前記第１の上限値よりも正方向にある第２の上限値に変更することによって、前記有効範囲を一時的に拡大し、その後、前記有効範囲を、通常の自動調光時の有効範囲に戻す照明装置。