JP6369785B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、起床時に適した照明環境を実現する照明装置に関する。
従来から、予め設定された起床時刻の所定時間前から光源の明るさが漸増的に増加し、起床時刻には就寝者に快適な目覚めをもたらす目覚まし照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、低照度光と中照度光と高照度光の少なくとも３種の照度の光を用い、低照度から中照度への照度変化を緩やかに、中照度から高照度への照度変化を急速に行う照明装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この照明装置によれば、就寝者の睡眠を深い状態から浅い状態に導くとともに、就寝者の生体リズムを活動期に向かわせることができる。
特開平４−２６４２８９号公報 特開平７−３１８６７０号公報
しかしながら、一般的に、多数の人は、目覚め時には漠然としていた意識が次第に覚醒し始めてから離床するので、目覚め時から実際に離床するまでには、個人差こそあれ所定の時間を要する。そのため、例えば、上記照明装置のように、中照度から高照度への照度変化を急速に行うと、低照度光から中照度光への照度変化の間に十分な目覚め感を得られていない人は、その後の急速な照度変化により不快に感じることがある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、照明光により就寝者が心地よい目覚め感を得ることができ、且つ離床までの間に効果的に覚醒感を得ることができる照明装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、調光率が可変である光源と、前記光源の点灯を制御する制御部と、を備えた照明装置であって、前記制御部は、予め設定された起床設定時刻よりも前の時刻である第１の時刻に前記光源の点灯を開始し、前記第１の時刻から、前記起床設定時刻により定められる第２の時刻にかけて前記光源の調光比を増加させる第１の制御パターンと、前記第２の時刻から、前記起床設定時刻により定められる第３の時刻にかけて前記光源の調光比を更に増加させる第２の制御パターンと、を実行し、前記第１の制御パターン及び第２の制御パターンにおける調光率の変化カーブを下記式（１）で表される関数に当てはめたとき、
［数１］
Ｙ＝ｄ＋（（ａ−ｄ）／｛１＋（ｔ／ｃ）ｂ）｝）・・・（１）
（調光比Ｙ、時刻ｔ、最大調光率ａ、最大の傾きｂ、ｂを与える時刻ｃ、最小調光率ｄ）
前記第１の制御パターンでは、前記ｃの値が、前記第１の時刻よりも前記第２の時刻に近い値となり、前記第２の制御パターンでは、前記ｃの値が、前記第３の時刻よりも前記第２の時刻に近い値となることを特徴とする。
本発明によれば、第１の制御モードにおいて、調光率を緩やかな変化パターンから急な変化パターンとすることで、就寝者が心地よい目覚め感を得ることができる。また、第２の制御モードにおいて、調光率を急な変化パターンから緩やかな変化パターンにすることで、離床までの間に効果的に覚醒感を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る照明装置を用いた照明システムを適用した屋内を示す図。 （ａ）は同照明装置の斜視図、（ｂ）は同照明装置のカバーを外した状態における下面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ’線側断面図。 上記照明装置と、それを用いた照明システムのブロック構成図。 上記照明装置におけるシステムを適用した屋内における照明情報を示す図。 上記照明装置における調光率の変化例を示すタイムチャート。 上記照明装置における調光率の別の変化例を示すタイムチャート。 上記照明装置における調光率と相関色温度の変化例を示すタイムチャート。 上記照明装置における調光率と相関色温度の相関を示す図。
本発明の一実施形態に係る照明装置について、図１乃至図７を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の照明装置１は、照明システム１０に用いられ、図示したようにベッドＢが置かれた寝室に好適に用いられ、壁面Ｗａや床面Ｆｌといった屋内全般に光を照射する。なお、本実施形態において、照明装置１を、天井面Ｃｅ（設置面）に取付けられるシーリングライトとして適用した構成例に基づいて説明するが、照明装置１は、就寝者の周囲を照明するものであれば、シーリングライトに限らず、例えば、ダウンライト、ブラケット、デスクスタンド等であってもよい。
照明装置１は、ユーザＭ（Ｍａ，Ｍｂ）が端末１１を操作することで、その点灯を制御することができる。また、端末１１は、後述する起床設定時刻を入力するための入力端末として機能し、ユーザＭは端末１１を操作して照明装置１の各種制御パターンを登録及び設定することができる。端末１１に、照明装置１の専用のリモートコントローラが用いられてもよいし、スマートフォンやタブレット端末などの情報通信端末が用いられてもよい。また、端末１１が、情報通信端末であれば、インターネットＩＴを介して外部サーバ等の外部端末１２に接続されることが好ましい。
図２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、照明装置１は、本体２と、本体２の中央部を中心とする環状に配された光源３と、光源３の光出射方向に設けられてＬＥＤ３から出射した光の配光を制御する光学部材５と、備える。また、照明装置１は、光学部材５からの光出射方向に設けられて光学部材５から出射する光を拡散させて放射する拡散部材（カバー６）を備える。
光源３は、夫々複数のＬＥＤを環状に配して成るＬＥＤ群３ａ、３ｂが、同心円状に２列に配されて成る。このうち、外周側のＬＥＤ群３ａは、相対的に高色温度の光を照射するＬＥＤチップから構成され、内周側のＬＥＤ群３ｂは、相対的に低色温度の光を照射するＬＥＤチップから構成される。なお、本実施形態では、光源３として、ＬＥＤ群が２列配された構成を示すが、これに限らずＬＥＤ群は１列又は３列以上であってもよく、ＬＥＤ群は、ＬＥＤが内装された蛍光灯型ＬＥＤ照明装置であってもよい。
光源３のＬＥＤは、ＬＥＤチップの出射光の波長を変換する波長変換部材が被覆されて、ＬＥＤパッケージとして構成される。ＬＥＤチップには、例えば、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップが用いられ、波長変換部材には、封止用の透光性樹脂材料に昼白色や電球色の光を出射できるようにするための蛍光体が混入されたものが用いられる。なお、光源３が照射する光の色温度は、昼光色〜電球色（色温度７１００Ｋ〜２６００Ｋ）であればよい。なお、相対的に高色温度の光を照射するＬＥＤ群３ａには、例えば、色温度6６５００Ｋ程度の昼光色光を出射するＬＥＤチップが好適に用いられる。また、相対的に低色温度の光を照射するＬＥＤ群３ｂには、例えば、色温度２７００Ｋ程度の電球色光を出射するＬＥＤチップが好適に用いられる。これらＬＥＤ群３ａ及びＬＥＤ群３ｂの調光比を制御することにより、光源３は、照射される光の色温度を適宜に可変とすることができる。
本体２は、上面（取引付け面）が天井面Ｃｅに対面した状態で天井面Ｃｅに取り付けられる上面視円形の板状部材であり、例えば、厚みの薄いダイカスト部材や、鉄板、アルミ板等で構成され、所定形状に一体成形されたものを含む。また、本体２の上面の中央部分には、取付金具（不図示）が設けられ、この取付金具が天井面Ｃｅに設けられた引掛シーリング等に接続される。一方、天井面Ｃｅの反対側の面に光源３が配置される。
本体２の中央部には、施工面に設けられた給電コネクタ等に固定される給電部２１が設けられる。また、給電部２１の外周側には、光源３を点灯駆動するための点灯回路２２と、光源３のＬＥＤが実装される基板２３と、が設けられる。本体２は、所定の剛性を有するアルミニウム板又は鋼板等の板材を、上記形状にプレス及び切削加工することにより形成され、ＬＥＤ等が配置される面には可視光の反射率が高い白色塗料が塗布又は反射性金属材料が蒸着されていてもよい。
給電部２１は、汎用のアダプタガイドであり、給電コネクタ等を介して商用交流電源に接続される。点灯回路２２は、給電部２１から供給された交流電流を光源３に適合する所定電圧の直流電流に変換及び整流するための、トランス、コンデンサ及び制御用ＩＣ等を備える。基板２３は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁材料から成り、ＬＥＤ３が実装される面に所定の配線パターンが形成されている。基板２３は、樹脂をベースとするもの、セラミックから成るもの、及びアルミ等の金属をベースとするものに加えて、フレキシブル基板等が用いられてもよい。点灯回路２２は、ユーザの操作に基づき、中心側のＬＥＤ群３ａ及び外周側のＬＥＤ群３ｂを夫々独立して点灯させることができるように構成されている。なお、各ＬＥＤ群３ａ、３ｂ内の各ＬＥＤが個別に又は複数にグルーピングされて更に細かい部分点灯又は間引き点灯等が可能なように構成されていてもよい。
また、基板２３には、各光源３を点灯制御するための制御部４が設けられる。制御部４は、端末１１から受信した無線信号に基づいて各光源３の点灯又は消灯を行う。ここで言う、無線通信は、赤外線、電波、可視光を含む。また、制御部４、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御や、アナログ調光制御により、各光源３の調光制御を行う。制御部４は、マイコン４１によって実現される。なお、調光比とは、各光源３の最大輝度に対する輝度の割合を意味し、例えば、制御部４がＰＷＭ制御により光源３の調光制御を行う場合の調光比は、ＰＷＭ信号のデューテイ比により定められる。
光学部材５は、環状に配された複数のＬＥＤ３を一括して覆う樋状のレンズ部材であり、アクリル樹脂等の透光性樹脂により形成される。本実施形態において、光学部材５は、光源３の器具中央側のＬＥＤ群３ａ及び器具外周側のＬＥＤ群３ｂを一括して覆う半円樋状レンズ部材から成る。カバー６は、本体２の前面を覆うドーム形状とされ、例えば、アクリル樹脂等の透光性材料に光拡散性粒子又は顔料等を添加した樹脂材料から形成される。カバー６は、上記の光拡散性粒子又は顔料等の添加に換えて、透明なガラス板又は樹脂板の表面又は裏面に、サンドブラスト処理を施して粗面としたもの、又はシボ加工を施したもの、ディンプル加工等により微細な凹凸形状を形成したもの等であってもよい。
図３に示すように、制御部４は、時刻を計時するタイマ４２、及びタイマ４２で計時された時間に対する光源３の調光比等のデータや過去の照明情報等を記憶するメモリ４３を有する。また、照明装置１には、端末１１との間で制御信号等を送受信するための送受信部４４が設けられている。
端末１１は、就寝及び起床時における照明装置１の調光モードを設定するための入力部１３と、入力内容を表示する表示部１４と、照明装置１と通信するための送受信部１５（端末送受信部）と、を備える。入力部１３は、入力インターフェースであり、例えば、押しボタン式のスイッチや、タッチパネル等がから構成される。送受信部１５は、例えば、赤外線通信や、ＷＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準規格の一つであるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）やその他の通信方式を用いて通信を行う。また、端末１１は、上記各構成を制御するマイコン１６ａ、タイマ１６ｂ及びメモリ１６ｃを内蔵した制御部１６を有する。
照明装置１の制御部４は、端末１１によりユーザに予め設定された起床設定時刻よりも前の時刻である第１の時刻に光源３の点灯を開始する。また、制御部４は、光源３の点灯制御パターンとして、以下の第１及び第２の２つの制御パターンを実行する。第１の制御パターンは、第１の時刻から、起床設定時刻により定められる第２の時刻にかけて光源３の調光比を増加させる。第２の制御パターンは、第２の時刻から、起床設定時刻により定められる第３の時刻にかけて光源３の調光比を更に増加させる。
ここで、第１の制御パターン及び第２の制御パターンにおける調光率の変化カーブは、下記式（１）で表される関数（回帰曲線）に当てはめられる。
［数１］
Ｙ＝ｄ＋（（ａ−ｄ）／｛１＋（ｔ／ｃ）ｂ ｝）・・・（１）
（調光比Ｙ、時刻ｔ、最大調光率ａ、最大の傾きｂ、ｂを与える時刻ｃ、最小調光率ｄ）
この回帰曲線は、図４に示すように、シグモイドカーブと呼ばれるものである。本例の調光率の変化カーブは、調光比Ｙをｙ軸、時刻ｔをｘ軸としたとき、最大調光率ａ及び最小調光率ｄにおいて略漸近線を持ち、最大の傾きｂを与える時刻ｃよりも前の時刻で下に凸な曲線を、時刻ｃよりも後に時間で上に凸となる曲線を描く。なお、時刻ｔは、上記回帰曲線においては、光源３の点灯開始時刻を０秒として設定されるが、後述する調光率の変化カーブは、時刻に対する調光比を示しており、ユーザＭにより予め設定された起床設定時刻から所定時間（例えば、２１００秒（３５分））ほど前の時間が上記０秒に相当する。
図５は、本実施形態の照明装置１における調光率の変化カーブを示す。まず、ユーザＭが端末１１を用いて、任意の起床設定時刻Ｔを設定する。このとき、照明装置１の制御部４は、起床設定時刻Ｔよりも前の時刻において、光源３の点灯を開始する第１の時刻Ｔ１と、ユーザＭの目覚めに適した照明環境を与える第２の時刻Ｔ２と、ユーザＭを覚醒に適した照明環境を与える第３の時刻Ｔ３と、を設定する。なお、制御部４の動作は、端末１１の制御部１６で実行されてもよい。
本実施形態では、例えば、起床設定時刻Ｔの３５分前が第１の時刻Ｔ１とされ、起床設定時刻Ｔの５分前が第２の時刻Ｔ２とされる。第１の時刻Ｔ１及び第２の時刻Ｔ２は、ユーザＭの起床設定時刻Ｔの入力により、自動的に設定されてもよいし、第１の時刻Ｔ１及び第２の時刻Ｔ２のいずれか一方又は両方をユーザにより設定可能であってもよい。また、本例では、第３の時刻Ｔ３は、起床設定時刻Ｔと同時刻としているが、起床設定時刻Ｔとは別時刻であってもよく、その時刻はユーザＭが設定することができる。
本実施形態においては、第１の時刻Ｔ１から第２の時刻Ｔ２まで実行される第１の制御パターンでは、上記回帰曲線において時刻ｃを与える値が、第１の時刻Ｔ１よりも第２の時刻Ｔ２に近い値となる。すなわち、時刻ｃは、第１の制御パターンにおける調光率の変化カーブにおいて最大の傾きｂとなる値であるから、調光率の上昇率が高い時刻（図５では時刻ｃ１として示す）を示しており、この時刻ｃ１が第１の時刻Ｔ１よりも第２の時刻Ｔ２に近い。
すなわち、第１の制御パターンでは、第１の時刻Ｔ１から第２の時刻Ｔ２にかけては、調光率の変化カーブが下に凸となる。従って、点灯開始直後は低い調光率が維持され、緩やかに調光率を上昇さて、ユーザＭが受ける光量を大きくすることで、照明装置１は、ユーザＭの睡眠を浅い状態に変化させる。続いて、第２の時刻Ｔ２に近い時刻ｃ１以後は、調光率を急に上昇させ、ユーザＭへ光刺激を与えることで、照明装置１は、第２の時刻Ｔ２にはユーザＭにスムーズな目覚め感を与えることができる。
次に、第２の時刻Ｔ２から第３の時刻Ｔ３まで実行される第２の制御パターンでは、上記回帰曲線において時刻ｃを与える値が、第３の時刻Ｔ３よりも第２の時刻Ｔ２に近い値となる。すなわち、時刻ｃは、第２の制御パターンにおける調光率の変化カーブにおいて最大の傾きｂとなる値であるから、調光率の上昇率が高い時刻（図５では時刻ｃ２として示す）を示しており、この時刻ｃ２が第３の時刻Ｔ２よりも第２の時刻Ｔ２に近い。
すなわち、第２の制御パターンでは、第２の時刻Ｔ２から第３の時刻Ｔ３にかけては、調光率の変化カーブが上に凸となる。従って、第２の時刻Ｔ２から短期に調光率が急に上昇して、ユーザＭが受ける光量を更に大きくすることで、照明装置１は、ユーザＭの目覚め後の受光量を増やしてその意識を覚醒させる。そして、第２の時刻Ｔ２に近い時刻ｃ２以後は、調光率を緩やかに上昇させることにより、ユーザＭを離床に至るに十分な覚醒度にスムーズに到達させることができる。
このように構成された照明装置１によれば、第１の制御モードにおいて、調光率を緩やかな変化パターンから急な変化パターンとすることで、就寝者が心地よい目覚め感を得ることができる。また、第２の制御モードにおいて、調光率を急な変化パターンから緩やかな変化パターンにすることで、ユーザＭは離床までの間に効果的に覚醒感を得ることができる。
また、例えば、図６に示すように、第２の時刻Ｔ２を、ユーザＭが任意に設定できるようにすることで、ユーザＭが、覚醒時刻や離床時刻を自身の起床パターンに適した時刻に調整することができる。また、第２の時刻Ｔ２及び第３の時刻Ｔ３の両方の時刻を設定することで、覚醒時刻及び離床時刻をよりきめ細かく設定することができる。なお、図６では、上記図５で示した第２の時刻Ｔ２’とそのときの調光率の変化カーブを例示している。
照明装置１では、上述したように、光源３が、相関色温度が可変となるように構成されている。そこで、図７に示すように、制御部４は、第１の時刻Ｔ１から第３の時刻Ｔ３にかけて、光源３の相関色温度を上昇させる。この相関色温度の上昇パターン（図中の破線カーブ）も、上記調光率の変化パターン（図中の実線カーブ）と同様に、シグモイドカーブを描くように制御されることが望ましい。
例えば、屋内が暗い状態で照明光の相関色温度が高いと、陰気な印象を与え、これに対して、屋内が明るい状態で照明光の相関色温度が低いと、暑苦しい印象を与えることがある。上記実施形態において、例えば、調光率だけを制御した場合は、第２の時刻Ｔ２に到達するまでに、ユーザＭの意識がある程度は覚醒していると、ユーザＭに室内の明るさと相関色温度との関係に違和感を与えることがある。そこで、上述したように、調光率だけでなく、相関色温度を調光率と併せて上昇させることで、ユーザＭに上述したような違和感を与えることを抑制することができる。
ここで、第２の時刻Ｔ２から第３の時刻Ｔ３にかけての時間では、第1の時刻Ｔ１から第２の時刻Ｔ２にかけての時間に比べて、時間あたりの相関色温度の上昇幅を大きくすることが好ましい。すなわち、相関色温度の変化カーブは、図７に示したように、第２の時刻Ｔ２から第３の時刻Ｔ３にかけての傾きｅ２が、第１の時刻Ｔ１から第２の時刻Ｔ２にかけての傾きｅ１よりも大きくなる。一般に、人の意識への覚醒効果が高いことが知られている高色温度の光を、第２の時刻Ｔ２から第３の時刻Ｔ３にかけての時間に用いることにより、同期間における覚醒効果をより高めることができる。
また、上記調光率の変化と相関色温度の変化との関係は、図８に示すように、略線形となることが好ましい。こうすれば、ユーザＭに、室内の明るさと相関色温度の変化の関係において違和感を与えることなく、自然な照明環境を与えることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、端末１１の送受信部１５を、インターネットＩＴを介して外部端末１２に接続させれば、照明システム１０（図１参照）を、各種ネットワークやクラウドシステムに接続することができ、例えば、他のユーザ同士で情報を比較、参照することもできる。また、例えば、上述した入眠制御モードにおける色温度の設定といった照明情報に関する目標値の設定やアドバイスを行うサービスを導入することもできる。
１ 照明装置
１３ 入力部
１６ 制御部
３ 光源
４ 制御部
Ｔ 起床設定時刻
Ｔ１ 第１の時刻
Ｔ２ 第２の時刻
Ｔ３ 第３の時刻
Ｙ 調光比
ｔ 時刻
ａ 最大調光率
ｂ 最大の傾き
ｃ ｂを与える時刻
ｄ 最小調光率

Claims (5)

  1. 調光率が可変である光源と、前記光源の点灯を制御する制御部と、を備えた照明装置であって、
    前記制御部は、予め設定された起床設定時刻よりも前の時刻である第１の時刻に前記光源の点灯を開始し、前記第１の時刻から、前記起床設定時刻により定められる第２の時刻にかけて前記光源の調光比を増加させる第１の制御パターンと、前記第２の時刻から、前記起床設定時刻により定められる第３の時刻にかけて前記光源の調光比を更に増加させる第２の制御パターンと、を実行し、
    前記第１の制御パターン及び第２の制御パターンにおける調光率の変化カーブを下記式（１）で表される関数に当てはめたとき、
    ［数１］
    Ｙ＝ｄ＋（（ａ−ｄ）／｛１＋（ｔ／ｃ）ｂ ｝）・・・（１）
    （調光比Ｙ、時刻ｔ、最大調光率ａ、最大の傾きｂ、ｂを与える時刻ｃ、最小調光率ｄ）
    前記第１の制御パターンでは、前記ｃの値が、前記第１の時刻よりも前記第２の時刻に近い値となり、
    前記第２の制御パターンでは、前記ｃの値が、前記第３の時刻よりも前記第２の時刻に近い値となることを特徴とする照明装置。
  2. 前記第２の時刻及び第３の時刻のいずれか一方又は両方をユーザにより設定可能とする入力部を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記光源は、相関色温度が可変であり、
    前記制御部は、前記第１の時刻から前記第３の時刻にかけて前記光源の相関色温度を上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
  4. 前記第２の時刻から前記第３の時刻にかけての時間では、前記第1の時刻から前記第２の時刻にかけての時間に比べて、時間あたりの相関色温度の上昇幅が大きいことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
  5. 前記調光率の変化と前記相関色温度の変化との関係が、略線形となることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の照明装置。
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