JP6292510B2

JP6292510B2 - 調光装置及びそれを用いた照明システム

Info

Publication number: JP6292510B2
Application number: JP2014049734A
Authority: JP
Inventors: 吉村　祐一; 祐一吉村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: US9338846B2; TWI577235B; PH12015000066B1; CN104918358A; CN104918358B; US20150264768A1; JP2015176641A; KR20150107673A; TW201603636A; PH12015000066A1

Description

本発明は、調光装置及びそれを用いた照明システム、より詳細には照明負荷を調光する調光装置及びそれを用いた照明システムに関する。

従来、時分割多重伝送方式を用いて照明器具の調光レベルを制御する調光装置があった（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の調光装置は、調光信号線に０Ｖ〜１０Ｖの直流電圧で調光信号を与えている。調光信号が０Ｖのときに照明器具の調光レベルは最小となっていて、調光信号が１０Ｖのときに照明器具の調光レベルは最大となっている。

特開２０００−１２２４１号公報

現在、ＬＥＤ照明器具が普及している。ＬＥＤ照明器具は、蛍光ランプ等に比べてより低照度で発光させることができるが、ＬＥＤを低照度で発光させるとＬＥＤ素子ごとに明るさにばらつきが生じる。そのため特許文献１に記載の調光装置において、低照度でＬＥＤ照明器具を調光点灯させると明るさのばらつきやちらつきによって見栄えが悪くなる可能性があった。また特許文献１に記載の調光装置において、高照度でＬＥＤ照明器具を点灯させた場合、ＬＥＤの発光特性からＬＥＤのまぶしさやギラツキを感じる可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みて為され、ＬＥＤを用いた照明負荷の調光レベル全域で見栄えのよい調光装置及びそれを用いた照明システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の調光装置は、制御部と、第１設定部と、第２設定部とを備える。制御部は、多重伝送方式で伝送された制御信号を受信し、前記制御信号に応じて、ＬＥＤを有する照明負荷の調光レベルを制御する。第１設定部は、可変自在に設けられて前記照明負荷の調光下限を設定するための操作を受け付ける。第２設定部は、可変自在に設けられて前記照明負荷の調光上限を設定するための操作を受け付けることを特徴とする。

本発明の照明システムは、上記の調光装置と、照明負荷と、コントローラとを備える。調光装置は、通信線に電気的に接続されている。照明負荷は、ＬＥＤを有し、前記調光装置によって制御される。コントローラは、前記通信線に電気的に接続され、多重伝送方式の制御信号を用いて前記調光装置を制御することを特徴とする。

本発明の調光装置によれば、制御部は、照明負荷の調光範囲の上限及び下限を設定することにより、低照度時の明るさのばらつきを抑制し、高照度時のＬＥＤのまぶしさやギラツキを感じさせにくくすることができる。つまり制御部は、ＬＥＤを用いた照明負荷の調光レベル全域で見栄えをよくできる。

本発明の照明システムによれば、上記の調光装置を備えているので、ＬＥＤを用いた照明負荷の調光レベル全域で見栄えをよくする照明システムを実現できる。

本実施形態に係る調光装置の外観図である。本実施形態に係る調光装置の要部拡大図である。本実施形態に係る調光装置の概略ブロック図である。本実施形態に係る照明システムの概略ブロック図である。本実施形態の変形例に係る調光装置の外観図である。本実施形態の変形例に係る調光装置の調光範囲を説明するグラフである。

本発明に係る調光装置を備えた照明システムの実施形態を図１〜６に基づいて説明する。本発明の照明システムは、調光可能な複数の照明負荷を備えていて、複数の照明負荷を点灯又は消灯させることができる。本発明の照明システムは、例えば商業施設やオフィス等に使用される。尚、本実施形態では、説明のために１台の調光装置と、１台の操作装置とを備えた照明システムを示しているが、照明システムは複数台の調光装置と、複数台の操作装置とを備えていてもよい。

本実施形態の照明システムは、例えば壁面等に取り付けられた操作装置を操作して照明負荷をオン／オフしたり、照明負荷の調光レベルを設定したりすることができる。照明負荷は例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備えている。尚、照明負荷１０は、１つの照明負荷を有することに限定されず、複数の照明負荷を有していてもよい。

照明システムは、図４に示すように、２線式の通信線Ｌ１にそれぞれ接続されたコントローラ１１と調光装置９と、調光装置９によって制御される照明負荷１０とを備えている。この照明システムはさらに通信線Ｌ１を介してコントローラ１１に接続された操作装置１２を備えている。

操作装置１２は、照明負荷１０のオン／オフ状態又は調光レベルを操作するための操作機器で構成されている。操作装置１２は複数のスイッチ（図示せず）を備え、スイッチが操作されると、操作に応じた多重伝送信号をコントローラ１１に送信する。

コントローラ１１と、調光装置９と、操作装置１２とには、各々個別の識別情報（アドレス等）が設定されており、このアドレスを用いてコントローラ１１は、通信線Ｌ１に接続されている各装置を個別に認識している。コントローラ１１は、調光装置９、操作装置１２との間で多重伝送信号の通信を行っている。

コントローラ１１の記憶部（図示せず）には、操作装置１２が有する複数のスイッチ（図示せず）の各々に設定されたアドレスと調光装置９のアドレスとが対応付けて記憶されている。コントローラ１１は、操作装置１２から送信された伝送信号を受信すると、この伝送信号に含まれるスイッチのアドレスを基に記憶部を参照し、制御対象の調光装置９のアドレスを取得し、この調光装置９に宛てて制御信号を送信する。

コントローラ１１から制御信号が送信されると、制御信号のアドレスに対応する調光装置９が制御信号を受信し、制御信号に含まれるアドレスに基づいて照明負荷１０の制御を行う。つまり、操作装置１２のスイッチを操作することにより、このスイッチに割り当てられている照明負荷１０の点灯状態を制御することができる。

コントローラ１１には電源２２が電気的に接続されていて、コントローラ１１が動作するための電力が供給されているほかにも、通信線Ｌ１に電気的に接続されている各種機器に電力を供給することができるように構成されている。

調光装置９は、電線Ｌ２によって照明負荷１０と電気的に接続されている。調光装置９には電源２１が電気的に接続されていて、調光装置９は電源２１から供給される電力を用いて照明負荷１０を点灯させる。

調光装置９が照明負荷１０を調光制御する方法として、電源制御方式と信号制御方式とがある。電源制御方式にはさらに正位相による位相制御方式と、逆位相による位相制御方式とがある。逆位相による位相制御方式では電源の交流電圧のゼロクロスのタイミングで半導体スイッチ（例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）やトライアック等）（図示せず）をオンにするため、正位相の位相制御方式に比べてオン時の突入電流が低減される。本実施形態の調光装置９は、逆位相による位相制御方式で照明負荷１０を調光制御している。

調光装置９の装置本体９０１には、図１に示すように、通信線Ｌ１が接続される一対の多重伝送信号端子９５と、電源２１が接続される一対の電源端子９７と、照明負荷１０が接続される負荷端子９８と、設定部９００とが設けられている。

調光装置９は、電源２１（例えばＡＣ１００Ｖ〜２７７Ｖ等の商用電源）から供給される電力で照明負荷１０を点灯させる。

設定部９００は、図２に示すように、照明負荷１０の調光範囲の下限を設定するための操作部９８１と、照明負荷１０の調光範囲の上限を設定するための操作部９８２とを備えている。操作部９８１，９８２は例えば、回転式の可変抵抗器の操作部からなり、装置本体９０１の表面からおよそ５ｍｍ〜７ｍｍ突き出るように設けられていて、手でつまんで回転させることができる。操作部９８１，９８２は、およそ０度〜３００度の範囲内で回転自在に設けられている。尚、操作部９８１，９８２は、その表面に溝が設けられていてプラスドライバやマイナスドライバなどの工具の先端部分をその溝に挿入して回転操作できるように構成されていてもよい。また、操作部９８１，９８２は回転操作できるように装置本体９０１の表面に露出していればよく、装置本体９０１の表面から突き出ていなくてもよい。

操作部９８１，９８２の外周に沿って、設定値を示す目盛りが設けられていて、目印（本実施形態では矢印の先端部）を所望の目盛りの位置に合わせることにより、設定値を設定できる。操作部９８１，９８２は、手で操作できるほかに、ドライバなどの工具で操作することもできるので、調光範囲の設定時の施工性がよい。尚、操作部９８１，９８２は、例えばディップスイッチやスライドスイッチや、タッチパネル式の入力機器や、赤外線通信や電波を媒介とする無線通信機器を用いる等、調光範囲の上限及び下限を設定できるように構成されていればよい。また、本実施形態の設定部９００は操作部を１組（２個）有しているが、操作部の組数は１組に限定されず、調光部３（図３参照）の数に応じて適宜の組数設けられていてもよい。

図２に示す操作部９８１（第１設定部）は負荷端子９８に接続されている照明負荷１０の調光範囲の下限を設定する。操作部９８２（第２設定部）は負荷端子９８に接続されている照明負荷１０の調光範囲の上限を設定する。操作部９８１，９８２周辺の目盛りの数値［％］は、照明負荷１０が全点灯した場合の調光レベルを１００％とした場合における調光レベルを百分率で示している。

次に、調光装置９の回路構成及び動作について図３を参照して説明する。

調光装置９は、制御部２と、設定部９００とを備えている。調光装置９はさらに、通信部８と、調光回路駆動部３１と、制御部２と、電源回路６とを備えている。

電源回路６は、通信線Ｌ１を介して入力される制御信号から動作電力を得て動作する。

調光回路３２は、照明負荷１０に供給する電力を制御する回路素子として、交流電流を双方向に流すことができる半導体スイッチ（例えばＦＥＴやトライアック等）（図示せず）を備えている。

調光回路駆動部３１は、調光回路３２を有し、調光回路３２を制御して照明負荷１０の調光レベルを変化させる。調光回路駆動部３１は、半導体スイッチをオン／オフするタイミング（電源の周波数に対する導通角）を制御して照明負荷１０に供給する電力を調整することにより、照明負荷１０を調光点灯させる。尚、調光装置９は位相制御方式に対応するＬＥＤ照明負荷の他にも例えば白熱電球などの照明負荷を点灯させることも可能である。

調光回路駆動部３１と調光回路３２とで１組の調光部３が構成されている。尚、本実施形態の調光装置９は調光部３を１つ備えているが、複数備えていてもよい。また、調光部３が複数の照明負荷を調光するように構成されていてもよい。

通信部８は、通信線Ｌ１を介してコントローラ１１と通信する。通信部８は、コントローラ１１が送信した制御信号を受信すると、制御信号に含まれる情報を制御部２に出力する。

制御部２は、マイクロコンピュータ（図示せず）等で構成される。制御部２は、ＲＯＭ（図示せず）に記憶されているプログラムを読み込んで実行することにより動作する。制御部２は、通信部８が受信した制御信号に応じて調光部３を制御することにより照明負荷１０の調光制御を行う。

ここで、操作部９８１，９８２で設定された設定値を用いて制御部２が照明負荷１０の調光レベルを制御する動作について説明する。

ＬＥＤ照明器具は、光源としてＬＥＤ素子を備えており、ＬＥＤ素子は蛍光ランプに比べて低照度まで調光可能であるが、ＬＥＤ素子は発光のばらつきが大きいため、低照度で発光させると明るさのばらつきやちらつきが目立ってしまう。また、高照度でＬＥＤ照明器具を点灯させるとＬＥＤの発光特性からＬＥＤのまぶしさやギラツキを感じやすくなる。そこで、照明負荷１０の調光下限を、ＬＥＤ素子ごとの明るさのばらつきが目立ちにくい調光レベル（本実施形態では１５％）となるように操作部９８１を回して設定する。また、照明負荷１０の調光上限を、ＬＥＤ素子ごとのギラツキ感を感じにくい調光レベル（本実施形態では７５％）となるように操作部９８２を回して設定する。ユーザが、制限された調光レベルの範囲外（１５％未満又は７５％を超える調光レベル）で照明負荷１０を調光点灯させるように操作装置１２を操作しても、調光装置９は１５％〜７５％の調光レベルで照明負荷１０を調光点灯させる。そのため調光点灯中の照明負荷１０は、調光下限で調光点灯していてもＬＥＤ素子ごとの明るさのばらつきが目立ちにくくなり、調光上限で調光点灯していてもＬＥＤのまぶしさやギラツキを感じさせにくくすることができる。

尚、本実施形態では、照明負荷１０の調光下限を１５％に設定し、照明負荷１０の調光上限を７５％に設定しているが、調光レベルを制限する各々の値は、ＬＥＤ素子の発光のばらつき具合や、照明負荷１０が設置される環境に応じて適宜の値に設定されてもよい。

以上説明したように、本実施形態の調光装置９は、制御部２と、操作部９８１（第１設定部）と、操作部９８２（第２設定部）とを備える。制御部２は、多重伝送方式で伝送された制御信号を受信し、制御信号に応じて、ＬＥＤを有する照明負荷１０の調光レベルを制御する。操作部９８１（第１設定部）は、可変自在に設けられて照明負荷１０の調光下限を設定する。操作部９８２（第２設定部）は、可変自在に設けられて照明負荷１０の調光上限を設定する。

制御部２は、照明負荷１０の調光範囲の上限及び下限を設定することにより、低照度時の明るさのばらつきを抑制し、高照度時のＬＥＤのまぶしさやギラツキを感じさせにくくすることができる。つまり制御部２は、ＬＥＤを用いた照明負荷１０の調光レベル全域で見栄えをよくできる。

本実施形態の照明システムは、調光装置９と、照明負荷１０と、コントローラ１１とを備える。調光装置９は、通信線Ｌ１に電気的に接続されている。照明負荷１０は、ＬＥＤを有し、調光装置９によって制御される。コントローラ１１は、通信線Ｌ１に電気的に接続され、多重伝送方式の制御信号を用いて調光装置９を制御する。

照明システムは、調光装置９を備えているので、ＬＥＤを用いた照明負荷１０の調光レベル全域で見栄えをよくする照明システムを実現できる。

ここで、本実施形態の照明システムの変形例について、図５を参照して説明する。

変形例の照明システムにおける調光装置９は、信号制御方式で照明負荷１０の調光制御を行っており、照明負荷１０は、調光装置９から入力される調光信号に応じた調光レベルでＬＥＤを調光点灯させるように構成されている。

変形例の照明システムにおける調光装置９は、照明負荷１０に調光信号を出力する点を除いて本実施形態の調光装置９と同様であるため、共通する構成及び動作については説明を省略する。

変形例の調光装置９は、信号制御方式に対応するＬＥＤ照明負荷（図示せず）を調光制御する。照明負荷を調光制御する信号制御方式は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号からなる制御信号による制御方式や、直流電圧の電圧信号からなる電圧値による制御方式や、調光の制御規格のDALI（Digital Addressable Lighting Interface）に対応した信号による制御方式などがある。以下では、調光装置９が、直流電圧の電圧値からなる調光信号を照明負荷１０に出力する場合を例に説明する。

変形例の調光装置９では、それぞれ調光レベルに応じた電圧値の調光信号を出力する調光部３を４回路備えている。

調光装置９の装置本体９０１には、通信線Ｌ１が接続される一対の多重伝送信号端子９５と、電源２１が接続される一対の電源端子９６と、照明負荷１０に調光信号を出力するための調光信号端子９０と、設定部９００とが設けられている。

調光装置９は、電源２１（例えばＡＣ２４Ｖの電源等）から供給される電力で動作する。

調光信号端子９０は４組の調光信号端子９１〜９４で構成され、各組の調光信号端子９１〜９４に調光部３がそれぞれ接続されている。４組の調光信号端子９１〜９４は各々対応する照明負荷１０に接続されている。尚、本実施形態の調光信号端子９０は４組の調光信号端子で構成されているが、１組又は複数組の調光信号端子で構成されていてもよい。

設定部９００は、４つの照明負荷１０の各々について、調光範囲の下限を設定する操作部９１１，９２１，９３１，９４１（第１設定部）を有している。また設定部９００は、４つの照明負荷１０の各々について、調光範囲の上限を設定する操作部９１２，９２２，９３２，９４２（第２設定部）を有している。

尚、本実施形態の設定部９００は操作部を４組（８個）有しているが、操作部の組数は４組に限定されず、調光部３の数に応じて適宜の組数設けられていてもよい。また設定部９００は、操作部を有することに限定されず、ディップスイッチやスライドスイッチや、タッチパネル式の入力機器や、赤外線通信や電波を媒介とする無線通信機器を用いる等、調光範囲の上限及び下限を設定できるように構成されていればよい。

調光装置９の制御部２は、コントローラ１１から受信した制御信号に応じた直流電圧（例えば０Ｖ〜１０Ｖ）を調光部３から照明負荷１０に出力させる。

図６において破線で示しているグラフＧ２は、調光装置９が調光可能な調光レベルを示している。調光装置９は通信線Ｌ１を介して制御信号を受信すると、制御信号の電圧値（図４の縦軸）に応じて照明負荷１０の調光レベル（図４の横軸）を変化させる。調光装置９は、制御信号の電圧値がＶ０（例えば０Ｖ）の場合には照明負荷１０を消灯状態と同じ状態にし、制御信号の電圧値がＶ３（例えば１０Ｖ）の場合には、照明負荷１０を全点灯状態にさせる。

変形例の調光装置９では、照明負荷１０の調光下限を、全点灯時の明るさの１５％となるように操作部を回して設定し、照明負荷１０の調光上限を７５％となるように操作部を回して設定している。照明負荷１０は１５％〜７５％の調光レベルで調光点灯する（グラフＧ１参照）。

ユーザが、制限された調光レベルの範囲外（１５％未満又は７５％を超える調光レベル）で照明負荷１０を調光点灯させるように操作装置１２を操作しても、調光装置９は調光信号端子９０に出力される電圧の電圧値をＶ１以上Ｖ２以下の範囲に制限する。そのため調光装置９は照明負荷１０を１５％〜７５％の調光レベルで調光点灯させる。つまり調光装置９は、調光下限で調光点灯していてもＬＥＤ素子の明るさのばらつきを目立ちにくくし、調光上限で調光点灯していてもＬＥＤのまぶしさやギラツキを感じさせにくくしている。

尚、変形例の照明システムにおける調光装置９は、調光下限が１５％、調光上限が７５％に設定されているが、調光範囲の下限及び上限を設定する値は、照明負荷１０の発光のばらつき具合や、照明負荷１０が設置される環境に応じて適宜の値に設定されてもよい。

９調光装置
９１１，９２１，９３１，９４１，９８１操作部（第１設定部）
９１２，９２２，９３２，９４２，９８２操作部（第２設定部）
１０照明負荷
１１コントローラ
１２操作装置
２制御部
３１調光回路駆動部
３２調光回路
８通信部
Ｌ１通信線

Claims

多重伝送方式で伝送された制御信号を受信し、前記制御信号に応じて、ＬＥＤを有する照明負荷の調光レベルを制御する制御部と、
可変自在に設けられて前記照明負荷の調光下限を設定するための操作を受け付ける第１設定部と、
可変自在に設けられて前記照明負荷の調光上限を設定するための操作を受け付ける第２設定部と
を備えることを特徴とする調光装置。
通信線に電気的に接続されている請求項１項に記載の調光装置と、
ＬＥＤを有し、前記調光装置によって制御される照明負荷と、
前記通信線に電気的に接続され、多重伝送方式の制御信号を用いて前記調光装置を制御するコントローラと
を備えることを特徴とする照明システム。