JP6176653B2 - 照明制御装置および照明制御システム並びに照明制御プログラム - Google Patents

照明制御装置および照明制御システム並びに照明制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、建物の部屋に設置された照明器具による照光を、太陽光に応じて制御する照明制御装置および照明制御システム並びに照明制御プログラムに関するものである。
ほとんどの生物は、生体のリズムが一日周期によって変動する。このことをサーカディアンリズムと称されたり、概日リズムと称されたりする。サーカディアンリズムは、生体内でのリズムのことであり、例えば、人であれば24時間から25時間と1日より長い。このリズムは、太陽光などの外的刺激によって補正される。従って、一日中、部屋内にいるような状態で生活をしていると、この補正が適用されず、生活リズムに乱れが生じる。
そこで、照明により一日を再現することで、生体リズムの異常の解消、または予防を行うものが開発されている(例えば、特許文献1,2参照)。
特許文献1に記載の照明システムは、太陽からの受光光量(外光)の変化に比例して照明対象である屋内の照度が変化するように照明負荷へ供給する点灯電力を設定したり、現在の日時データに対応する点灯制御パターンに基づいて点灯装置を制御したりするものである。
また、特許文献2に記載のタスク用照明システムは、色温度検知部により検知された色温度が基準値よりも低色温度であるとき、制御部が、基準色温度よりも低色温度の光を照射するように制御することで、アンビエント照明と外光による光の色温度の変動に応じて、タスク用発光部が照射する光の色温度を制御することができるものである。
特開平9−306672号公報 特開2010−212095号公報
しかし、特許文献1,2に記載された従来の照明制御装置は、外光の状態を照明器具に反映させる場合では、雲が移動して、一時的に曇ったとしても影響を受けてしまい、照明器具による照光の状態が変化してしまう。太陽光の状態を、ある程度、照光に反映させることは大事である、しかし、太陽光の状態を逐一反映させていては、部屋内に所在する者は、太陽光の状態を把握できない状態で、照光の状態が目まぐるしく変わってしまうため、生活リズムを整え難くなってしまう。
また、特許文献1に記載された従来の照明制御装置のように、点灯制御パターンに基づいて照明器具を制御する場合では、太陽光に忠実という訳にはいかず、窓の外の太陽光の状態と相違が生じてしまい、やはり、生活リズムを整え難くなるおそれがある。
そこで本発明は、照明器具からの照光を受ける生活者の生活リズムを整え、体調を整えることができる照明制御装置および照明制御システム並びに照明制御プログラムを提供することを目的とする。
本発明の照明制御装置は、晴天の太陽光の色温度の変化の基準となる色温度基準データが格納される記憶手段と、建物の外部に設置された色温度センサが太陽光の色温度を測定した色温度測定データを入力する受信手段と、前記受信手段からの色温度測定データと、前記記憶手段からの色温度基準データとを比較して、晴天範囲と判定した場合には色温度測定データを色温度調光データとし、晴天範囲から外れた範囲と判定した場合には色温度基準データを色温度調光データとする判定手段と、前記判定手段からの色温度調光データに基づいて照明器具の色温度を調光する調光制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の照明制御装置によれば、色温度センサが曇りに入ったとしても、色温度判定手段が、色温度基準データを色温度調光データとして、照明器具を調光する調光制御手段へ出力するため、太陽光の色温度に追従しつつも、曇りになった場合には、その影響が排除できるので、照光の状態が目まぐるしく変わってしまうことが防止できる。
前記判定手段は、建物の外部に設置された色温度センサが複数であるときに、それぞれの色温度センサからの色温度測定データと、前記記憶手段からの色温度基準データとを比較して、晴天範囲から外れた範囲と判定された色温度測定データを出力した色温度センサを除外し、残りの色温度センサからの色温度測定データに基づいて色温度調光データを生成するのが望ましい。
色温度センサを複数設けることで、色温度センサの1台が曇りに入った場合でも、色温度判定手段が残りの色温度センサからの色温度測定データを採用して、色温度調光データを生成するため、部分的な曇りであっても、太陽光の色温度を照明器具の色温度に反映させることができる。
前記判定手段が晴天範囲と判定した場合の色温度測定データを蓄積した色温度蓄積データを色温度基準データとして、前記記憶手段に格納する色温度蓄積手段を備えるのが望ましい。色温度蓄積手段が晴天範囲と判定した場合の色温度測定データを蓄積した色温度蓄積データを色温度基準データとして記憶手段に格納して、判定手段が直近の色温度蓄積データを使用すれば、実際の太陽光の色温度に近い色温度基準データに基づいて照明器具を調光することができる。
前記記憶手段には、年間の色温度を示す色温度設定データが格納され、前記判定手段は、前記色温度蓄積手段が蓄積した色温度蓄積データが所定数日以上前のデータとなったときに、前記記憶手段に格納された色温度設定データを色温度基準データとして判定を行うのが望ましい。
色温度蓄積データを色温度基準データとして使用していたときに、曇りの日が続くことで、徐々に色温度基準データの色温度が、実際の太陽光の色温度から乖離してしまうおそれがある。色温度蓄積データが所定数日以上前のデータとなったときに、判定手段が、記憶手段に格納された色温度設定データを色温度基準データとして判定を行うようにすることで、実際の太陽光の色温度に近い色温度基準データに基づいて照明器具を調光することができ、かつ曇りの日が数日続いたとしても、照明器具の色温度を太陽光の色温度から乖離してしまうことが防止できる。
前記調光制御手段は、調光対象の照明器具に対応させて設置された呼び出しボタンの押下により通知された点灯通知に基づいて、照明器具が調光状態および消灯状態であっても、押下された呼び出しボタンに対応する照明器具を設定された色温度により点灯するのが望ましい。調光制御手段が呼び出しボタンに対応する照明器具を、設定された色温度により点灯することで、呼び出しボタンを押下した者を簡単に判別することができる。
本発明の照明制御システムは、本発明の照明制御装置と、前記照明制御装置により調光される複数の照明器具と、前記複数の照明器具が調光状態および消灯状態であっても、点灯状態とする点灯手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の照明制御システムによれば、複数の照明器具が調光状態および消灯状態であっても、点灯手段が照明器具を点灯状態とするため、緊急時などに、迅速な対応を図ることができる。
本発明の照明制御装置は、コンピュータを、建物の外部に設置された色温度センサが太陽光の色温度を測定した色温度測定データを入力する受信手段、前記受信手段からの色温度測定データと、記憶手段から読み出された晴天の太陽光の色温度の変化の基準となる色温度基準データとを比較して、晴天範囲と判定した場合には色温度測定データを色温度調光データとし、晴天範囲から外れた範囲と判定した場合には色温度基準データを色温度調光データとする判定手段、前記判定手段からの色温度調光データに基づいて照明器具の色温度を調光する調光制御手段として機能させることを特徴とする照明制御プログラムにより実現することができる。
本発明は、部分的な曇りであっても、太陽光の色温度を照明器具の色温度に反映させることができるので、照明器具からの照光を受ける生活者の生活リズムを整え、体調を整えることができる。
本発明の実施の形態に係る照明制御システムの構成を示す図である。 図1に示す照明制御システムの病室部分の拡大図である。 図1に示す照明制御システムの照明制御装置の構成を示す図である。 図3の照明制御装置の色温度判定手段による太陽光の色温度の基準となる色温度基準データと色温度測定データとの比較を説明するためのグラフである。 図3に示す照明制御装置による照明器具の調光の一例を示すグラフである。
本発明の実施の形態に係る照明制御システムを図面に基づいて説明する。本実施の形態に係る照明制御システムは、病院に設置され、それぞれの病室の照明器具の色温度を調光して、照明器具からの照光を受ける生活者である入院患者の生体リズムを整えると共に、うつ病患者に対する光治療としても効果を発揮するものである。
図1および図2に示すように、照明制御システム10は、複数の色温度センサ11と、外気温センサ12と、各種のセンサが接続される伝送装置13と、各階に設置される信号分配器14と、各病室に設置される部屋制御器15と、照明制御装置16とを備えている。
複数の色温度センサ11は、太陽光の色温度を色温度測定データとして出力する。色温度センサ11は、太陽光の状態を捉えられやすいように、病院の屋上に設置されている。複数の色温度センサ11は、太陽光が遮蔽物によって影とならないように、また、できるだけ離れた場所に設置されるのが望ましいため、病院の屋上の東西南北の端にそれぞれに設置されていることで、4個設けられている。
外気温センサ12は、外気温を測定して、温度に応じた信号として、外気温測定データを出力する。
伝送装置13は、各種センサの出力を、建物内に配置された照明制御装置16まで送信するために、長距離伝送可能な信号に変換して伝送するインタフェース変換装置である。
信号分配器14は、各階に設置され、照明制御装置16からの調光信号を、該当する病室Rへ分配する機能を備えている。
部屋制御器15は、照明制御装置16からのそれぞれの照明器具Lへ向けた調光信号と、病室Rの入り口に設置された壁入り口スイッチ17からの点灯・消灯信号とを切り替える機能を備えている。壁入り口スイッチ17は、照明器具Lの台数に応じた個別スイッチと、全体を制御する全体スイッチとを備え、それぞれの照明器具Lの点灯・消灯と、病室R全体の照明器具Lの点灯・消灯とを指示する操作スイッチである。
照明器具Lは、4人部屋の病室Rに、患者ごとに設置され、患者の頭側の上方に位置する壁面に設置されたLEDによるベッドライトである。本実施の形態では、照明器具Lは、2500Kと7000KとのLEDの点灯比率が調整されることで、色温度が制御される。
ナースコールは、患者が、治療や介護、介助が必要となった際に、呼び出しボタンBを押下して看護師を呼び出すためのものである。呼び出しボタンBは、患者ごとに設置されることで、4人部屋であれば4個設けられている。呼び出しボタンBは、壁面内の配線により、患者が所在する階のナースステーションに設置されたコントロールパネルPに接続されている。
コントロールパネルPは、呼び出し通知があった呼び出しボタンBに対応する患者の位置のランプが点灯して、押下された患者を報知する機能を備えている。患者からの呼び出しの際には、患者との通話が可能である。
各階のステーションのコントロールパネルPからは、呼び出しボタンBの押下を示すナースコール通知を出力するための配線が、照明制御装置16へ接続されている。
照明制御装置16は、コンピュータに照明制御プログラムを動作させたものである。照明制御装置16は、色温度センサ11からの信号に基づいて照明器具Lの色温度を制御する。また、照明制御装置16は、外気温センサ12からの外気温測定データに基づいて空調設備の温度を制御する。
図3に示すように、照明制御装置16は、受信手段161と、色温度判定手段162と、調光制御手段163と、色温度蓄積手段164と、外気温判定手段165と、空調制御手段166と、カレンダ時計手段167と、記憶手段168とを備えている。
受信手段161は、外部から信号を入力するインタフェースである。色温度判定手段162は、色温度測定データと色温度基準データとを比較して、問題がある色温度測定データを除外する判定手段である。
調光制御手段163は、色温度判定手段162からの色温度調光データに基づいて照明器具Lを調光する。色温度蓄積手段164は、晴天範囲であった色温度測定データを記憶手段168に蓄積する。
外気温判定手段165は、空調設備による温度調整が必要か否かを判定する。空調制御手段166は、外気温判定手段165からの調整指示に基づいて空調設備の運転を制御する。
カレンダ時計手段167は、年月日および時分秒を計時する機能を備えている。
記憶手段168は、照明器具Lの調光の基準となる色温度基準データが格納される。また、記憶手段168には、照明器具Lの色温度を調整した実績のデータとして、最近の晴天の一日分の色温度測定データが色温度調光データとして格納される。更に、記憶手段168には、空調設備による温度調整の基準となる空調基準温度データが格納される。
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る照明制御システム10の動作および使用状態について、図面に基づいて説明する。
図1に示すように、4台の色温度センサ11からの信号(色温度測定データ)が、伝送装置13を介して照明制御装置16に入力される。図3に示すように、照明制御装置16では、受信手段161が色温度測定データを入力して、色温度判定手段162に出力する。
色温度判定手段162では、カレンダ時計手段167から読み込んだ日時データに基づいて、記憶手段168から基準となる色温度基準データを読み込む。そして、色温度判定手段162は、色温度基準データと、色温度センサ11からの色温度測定データと比較する。例えば、図4に示すように、ある月日の午前8時のときの色温度について、色温度測定データの3つは近い値であるのに対して、1つが色温度基準データより大きく外れている。
色温度判定手段162は、晴天範囲として、色温度基準データからの差の閾値を持っており、その範囲の下限より小さいデータは、晴天範囲から外れた範囲(以下、除外範囲と称す。)として、色温度測定データから除外する。除外範囲は、例えば、色温度センサ11が故障であったときも、色温度測定データが出力されず、色温度基準データより大きく外れる(下回る)ため除外される。なお、色温度判定手段162は、晴天範囲の上限値より大きい場合も、除外範囲として色温度基準データから大きく外れた色温度測定データを除外の対象とする。
色温度判定手段162は、色温度測定データを除外しなかった場合には全部を対象に、除外した場合には残りの色温度測定データを対象に平均値を算出して色温度調光データとして、調光制御手段163へ出力する。
このとき、色温度センサ11の全てが曇りの影の中に入り、色温度センサ11からの色温度測定データの全てが晴天範囲より外れ、除外範囲となった場合には、色温度判定手段162は、色温度基準データを色温度調光データとして、調光制御手段163へ出力する。
調光制御手段163では、色温度判定手段162からの色温度調光データに基づいて、照明器具Lの2500KのLEDと7000KのLEDとの点灯比率を調整して、照明器具Lへ調光信号として出力する。このとき、図5に示すように、調光制御手段163は、朝は点灯時間以降に点灯され、昼は色温度の最高値を超えないように、夕方は色温度の最低値を下回らないように、そして消灯時間までは一定の色温度で、照明器具Lを調光する。このような調光により、患者の生活や治療行為に支障が出ないようにしている。なお、昼間の色温度の最高値としては、照明器具Lの色温度が2500Kと7000KとのLEDの点灯比率により決定されるため、照明器具Lの最高色温度である7000K以下とする。
調光制御手段163からの調光信号は、信号分配器14および部屋制御器15を介して照明器具Lに入力される。照明器具Lは、調光信号に基づいた色温度で点灯する。記憶手段168に、予め病室Rの患者の有無を示す空きベッドデータが格納されていれば、調光制御手段163は、空きベッドデータを参照することで、病室Rの患者が不在の照明器具Lは点灯させず、患者が入院しているところのみを点灯させることができる。
このように、色温度判定手段162は、色温度センサ11が曇りに入ったとしても、色温度基準データを色温度調光データとして、照明器具Lを調光する調光制御手段163へ出力するため、太陽光の色温度に追従しつつも、曇りになった場合には、その影響が排除できるので、照光の状態が目まぐるしく変わってしまうことが防止できる。従って、照明制御装置16は、患者の生活リズムを整え、体調を整えることができる。
本実施の形態では、色温度センサ11が病院の屋上に4台設置されているため、色温度センサ11の1台が曇りに入った場合でも、色温度判定手段162が残りの色温度センサ11からの色温度基準データを採用して、色温度調光データを生成するため、部分的な曇りであっても、太陽光の色温度を照明器具の色温度に反映させることができる。
記憶手段168に格納された色温度基準データは、年間の色温度を示す色温度設定データを予め格納しておき、これを色温度基準データとすることができる。この場合、年間の色温度設定データが必要となるため、建物の設置場所に応じて、色温度設定データを準備するのが煩雑である。
そこで、本実施の形態に係る照明制御装置16では、色温度判定手段162が晴天範囲と判定した場合の色温度測定データを、色温度蓄積手段164が記憶手段168に色温度蓄積データとして蓄積する。そして、色温度蓄積手段164は、一日分の色温度蓄積データが蓄積されると、色温度基準データとして記憶手段168に格納する。
例えば、色温度判定手段162は、色温度基準データとして、直近の色温度蓄積データを使用すれば、予め設定された年間の色温度を示す色温度設定データより、実際の太陽光の色温度に近い色温度基準データに基づいて照明器具Lを調光することができる。
そうすることで、予め色温度設定データを記憶手段168に格納しておかなくてもよい。
色温度判定手段162が直近の色温度蓄積データを色温度基準データとして使用していた場合に、曇りの日が続くことで、同じ色温度で調光することになるため、徐々に色温度基準データの色温度が実際の太陽光の色温度から乖離してしまうことが心配される。
そうした場合に、記憶手段168に年間の色温度を示す色温度設定データを予め格納しておき、色温度蓄積データが所定数日以上前のデータとなったときに、色温度判定手段162が、記憶手段168に格納された色温度設定データを色温度基準データとして判定を行うようにする。そうすれば、実際の太陽光の色温度に近い色温度基準データに基づいて照明器具Lを調光することができ、かつ曇りの日が数日続いたとしても、照明器具Lの色温度を太陽光の色温度から乖離してしまうことが防止できる。
このように、全ての色温度測定データが、晴天範囲から外れた場合に、色温度基準データを色温度調光データとしたり、色温度蓄積手段164が蓄積した色温度蓄積データに基づいた色温度調光データとしたりすることができる。これらは、設定により選択できるようにしてもよいし、いずれか一方のみを備えるようにしてもよい。
次に、患者がナースコールをするために呼び出しボタンBを押下した場合を説明する。
呼び出しボタンBの押下は、ナースステーションのコントロールパネルPに通知される。ナースステーションの看護師は呼び出しボタンBを押下した患者と会話をすることで呼び出しの内容を確認する。
呼び出しボタンBの押下による点灯通知は、コントロールパネルPから照明制御装置16に出力される。照明制御装置16では、受信手段161を介して調光制御手段163に通知される。調光制御手段163は、呼び出しボタンBを押下した患者に対応する照明器具Lを、例えば、病室Rの消灯時間(消灯状態)であれば、照明器具Lを点灯させる。そうすることで、病室Rに入ってきた看護師は、どの患者が呼び出しボタンBを押下したか、判別が容易である。このとき、調光制御手段163が廊下に設置された照明器具の色温度と合わせれば、看護師が病室Rに入ってきたときに、廊下の照明器具との色温度の違いにより、照明器具Lが眩しく感じたり、暗く感じたりすることを抑えることができる。
また、呼び出しボタンBの押下が病室Rの点灯時間(調光状態)であれば、調光制御手段163は、照明器具Lの色温度を、他の照明器具Lの色温度と異なるように制御する。他の照明器具Lの色温度と異なるようにすることで、日中でも、看護師は、呼び出しボタンBを押下した患者を容易に判別することができる。
例えば、看護師が、患者の様子を見に来たときに、患者が自分のベッドにいない場合がある。照明器具Lの点灯時間であっても、色温度の低い状態であるときや、消灯時間であれば、病室R内の状態がわかりにくく、病室R内の患者の所在がわからないときがある。
このような場合に、看護師は、壁入り口スイッチ17の全体スイッチを押下する。全体スイッチを有効することで、全体スイッチからの点灯信号が部屋制御器15へ通知される。そして、部屋制御器15が、点灯手段として機能して、調光状態および消灯状態であっても照明制御装置16からの信号が無視されることで、病室Rのそれぞれの照明器具Lを、色温度の最高値で点灯状態とする。そうすることで、看護師は、緊急時などに、患者に対して、迅速な対応を図ることができる。
外気温判定手段165は、外気温センサ12からの外気温測定データを、受信手段161を介して入力する。外気温判定手段165は、外気温センサ12からの外気温測定データと、記憶手段168からの空調基準温度データとを比較して、空調基準温度データより所定以上であれば冷房範囲と判定する。また、外気温判定手段165は、空調基準温度データより所定以下であれば暖房範囲と判定する。
空調制御手段166は、外気温判定手段165からの判定に基づいて、空調設備に、暖房指示または暖房指示を出力する。
例えば、空調基準温度データを、夏の朝方は少し低めの温度設定とし、日中は熱中症を回避できる程度の温度から冷房範囲に設定し、夕方は西日による影響を避けるために外気の温度が下がっても冷房範囲を維持するように設定する。そうすることで、朝方は、照明器具Lの色温度の調光と、空調設備による低めの温度設定により、患者は清々しい朝を迎えることができる。また、夕方は、照明器具Lが夕焼けに近い色温度となると共に、空調設備が西日による温度上昇を抑止する。
以上のように、本実施の形態に係る照明制御システム10は、朝の太陽光に近い色温度で照明器具Lを調光して患者に刺激を与えて、人間が24時間〜25時間の周期で活動しているサーカディアンリズムをリセットすることで、患者の体内時計を調整して生活リズムを整えることができる。特に、患者は昼夜の減り張りの効いた生活が営めるため、照明制御システム10の調光はうつ病に対する光治療として適している。
なお、本実施の形態では、照明器具Lとして、2500Kと7000KとのLEDの点灯比率により調光するものを採用しているが、三色LEDによる調光としたり、他の色温度との組み合わせによる調光したりすることができる。
本発明は、居住者が生活する施設に好適であり、特に、患者の生活リズムを整え、体調を整えることができるので病院に最適である。
10 照明制御システム
11 色温度センサ
12 外気温センサ
13 伝送装置
14 信号分配器
15 部屋制御器
16 照明制御装置
161 受信手段
162 色温度判定手段
163 調光制御手段
164 色温度蓄積手段
165 外気温判定手段
166 空調制御手段
167 カレンダ時計手段
168 記憶手段
17 壁入り口スイッチ
R 病室
L 照明器具
B 呼び出しボタン
P コントロールパネル

Claims (6)

  1. 晴天の太陽光の色温度の変化の基準となる色温度基準データが格納される記憶手段と、
    建物の外部に設置された色温度センサが太陽光の色温度を測定した色温度測定データを入力する受信手段と、
    前記受信手段からの色温度測定データと、前記記憶手段からの色温度基準データとを比較して、晴天範囲と判定した場合には色温度測定データを色温度調光データとし、晴天範囲から外れた範囲と判定した場合には色温度基準データを色温度調光データとする判定手段と、
    前記判定手段からの色温度調光データに基づいて照明器具の色温度を調光する調光制御手段と
    前記判定手段が晴天範囲と判定した場合の色温度測定データを蓄積した色温度蓄積データを色温度基準データとして、前記記憶手段に格納する色温度蓄積手段とを備えたことを特徴とする照明制御装置。
  2. 前記判定手段は、建物の外部に設置された色温度センサが複数であるときに、それぞれの色温度センサからの色温度測定データと、前記記憶手段からの色温度基準データとを比較して、晴天範囲から外れた範囲と判定された色温度測定データを出力した色温度センサを除外し、残りの色温度センサからの色温度測定データに基づいて色温度調光データを生成する請求項1記載の照明制御装置。
  3. 前記記憶手段には、年間の色温度を示す色温度設定データが格納され、
    前記判定手段は、前記色温度蓄積手段が蓄積した色温度蓄積データが所定数日以上前のデータとなったときに、前記記憶手段に格納された色温度設定データを色温度基準データとして判定を行う請求項記載の照明制御装置。
  4. 前記調光制御手段は、調光対象の照明器具に対応させて設置された呼び出しボタンの押下により通知された点灯通知に基づいて、照明器具が調光状態および消灯状態であっても、押下された呼び出しボタンに対応する照明器具を設定された色温度により点灯する請求項1からのいずれかの項に記載の照明制御装置。
  5. 前記請求項1から4のいずれかの項に記載の照明制御装置と、前記照明制御装置により調光される複数の照明器具と、前記複数の照明器具が調光状態および消灯状態であっても、点灯状態とする点灯手段とを備えたことを特徴とする照明制御システム。
  6. コンピュータを、
    建物の外部に設置された色温度センサが太陽光の色温度を測定した色温度測定データを入力する受信手段、
    前記受信手段からの色温度測定データと、記憶手段から読み出された晴天の太陽光の色温度の変化の基準となる色温度基準データとを比較して、晴天範囲と判定した場合には色温度測定データを色温度調光データとし、晴天範囲から外れた範囲と判定した場合には色温度基準データを色温度調光データとする判定手段、
    前記判定手段からの色温度調光データに基づいて照明器具の色温度を調光する調光制御手段
    前記判定手段が晴天範囲と判定した場合の色温度測定データを蓄積した色温度蓄積データを色温度基準データとして、前記記憶手段に格納する色温度蓄積手段、として機能させることを特徴とする照明制御プログラム。
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