JP7183570B2

JP7183570B2 - 照明制御システム

Info

Publication number: JP7183570B2
Application number: JP2018095664A
Authority: JP
Inventors: 浩治柴田; 幸喜岩坪
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2038-05-17
Also published as: JP2019200938A

Description

本発明は、照明器具を制御する照明制御システムに関する。

照度センサが検出した照度と予め設定された照度レベルとの明暗を比較し、その明暗に応じて照明器具を制御する照明制御システムが提案されている（例えば、特許文献１（段落００１２、００５２）参照）。

特開２０１１－２９０３４号公報

室内には、照明器具の照明光だけでなく、窓などから昼光が入射される。従って、照度センサは、照明器具の照明光と昼光が重なった光が検出範囲面で反射した反射光の照度値を検出する。しかし、検出した照度値における昼光の寄与分を照度センサが過大に測定し、照明制御システムが実際より暗く照明を制御する場合があった。このため、照度センサの検出範囲の実際の明るさを一定に制御することができないという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は昼光が入光する条件でも照度センサの検出範囲の実際の明るさを一定にすることができる照明制御システムを得るものである。

本発明に係る照明制御システムは、複数の照明器具と、前記複数の照明器具の照明光と昼光が重なった光が検出範囲面で反射した反射光の現在照度値を検出する複数の照度センサと、前記照明器具の基準調光率と基準照度値と現在調光率から前記現在照度値における前記照明光の寄与分を算出し、前記現在照度値から前記照明光の寄与分を差し引いて前記現在照度値における前記昼光の寄与分を算出し、前記昼光の寄与分に昼光補正値をかけて昼光補正照度値を算出する昼光補正を行い、目標照度値から前記昼光補正照度値を差し引いた照度値を得るように前記照明器具を発光させる調光率を算出し、算出した調光率になるように前記照明器具を制御する照明コントローラとを備え、前記複数の照明器具と前記複数の照度センサが前記照明コントローラに接続され、前記複数の照明器具と前記複数の照度センサの個別アドレスを複数のグループに割り付け、前記照明コントローラは、前記複数の照度センサからそれぞれ前記現在照度値を集計し、前記複数の照度センサが属するグループごとに前記昼光補正を行って前記複数の照明器具を制御することを特徴とする。

本発明では、照明コントローラは、照明器具の基準調光率と基準照度値と現在調光率から現在照度値における照明光の寄与分を算出し、現在照度値から照明光の寄与分を差し引いて現在照度値における昼光の寄与分を算出し、昼光の寄与分に昼光補正値をかけて昼光補正照度値を算出する昼光補正を行い、目標照度値から昼光補正照度値を差し引いた照度値を得るように照明器具を発光させる調光率を算出し、算出した調光率になるように照明器具を制御する。このような昼光補正を行うことで照度センサの検出範囲の実際の明るさを一定にすることができる。

実施の形態に係る照明制御システムを示す図である。実施の形態に係る照明制御システムの制御範囲を示す平面図である。実施の形態に係る照明制御システムの制御範囲を示す平面図である。実施の形態に係る照明制御システムの制御範囲を示す平面図である。照度センサの検出の様子を示す断面図である。実施の形態に係る照明制御システムの内部構成を示す図である。実施の形態に係る照明コントローラのマイコンを示す図である。昼光補正の前後を説明するための図である。

図１は、実施の形態に係る照明制御システムを示す図である。複数の照明器具１が設けられ、第１から第ｎのグループに分けられている。各グループに１又は複数の照度センサ２が設けられている。照明コントローラ３は、グループごとに照度センサ２が測定した現在照度値に基づいて複数の照明器具１を制御する。照明コントローラ３は調光信号線又は通信線を介して照明器具１に接続され、通信線を介して照明器具１に接続されている。

図２から図４は、実施の形態に係る照明制御システムの制御範囲を示す平面図である。図２では照明コントローラ３が照度センサ２を内蔵している。図３及び図４では１つの照明コントローラ３とは別に複数の照度センサ２が設けられている。各照度センサ２の検出範囲は、その照度センサ２を中心とした円形である。照度センサ２の検出範囲の一部に窓などから昼光が入光している。図２及び図３では照明制御システムの制御範囲は全体である。図４では照明制御システムの制御範囲は３つのグループに分かれている。

図５は、照度センサの検出の様子を示す断面図である。部屋の天井に照明器具１と照度センサ２が設けられている。照度センサ２の検出範囲面は部屋の床である。部屋の窓などから照度センサ２の検出範囲面に昼光が入光する。もし光の散乱がなく検出範囲面が鏡であるならば、昼光は完全反射されるため、照度センサ２に測定される昼光の明るさは０である。実際には検出範囲面は床材等であるため、昼光は全方向反射され、照度センサ２が昼光の明るさを測定する。この場合、検出範囲面に入光する照明器具１の照明光と昼光の重なった光が照度センサ２の検出範囲面で反射し、この反射光の現在照度値を照度センサ２が検出する。

図６は、実施の形態に係る照明制御システムの内部構成を示す図である。照明コントローラ３が１又は複数の照明器具１を制御する。照明コントローラ３は、１又は複数の調光信号出力回路４又は第１の通信回路５を有する。調光信号出力回路４は、有線の調光信号線を介して１又は複数の照明器具１へＰＷＭ信号にて調光率の指示を行う。第１の通信回路５は、有線の通信線又は無線を介して１又は複数の照明器具１へ電文にて調光率の指示を行う。電文は個別アドレスとグループアドレスも含む。

照明器具１は、電源６と、光源７と、制御回路８と、調光信号入力回路９又は第２の通信回路１０とを有する。電源６は制御回路８等に電力を供給する。調光信号入力回路９は照明コントローラ３又は図示されていない調光器から出力されたＰＷＭ信号を受信する。ＰＷＭ信号はパルスのデューティ比に変調して送信された調光率を含む。第２の通信回路１０は照明コントローラ３から出力された電文を受信する。制御回路８は、照明コントローラ３からＰＷＭ信号又は電文で送られてきた指示に応じて光源７の点灯、調光又は消灯の制御を行うマイコンを含むものである。電文はグループアドレス、個別アドレス、調光率、フェード時間を含む。メモリ１１はグループアドレスと個別アドレスを記憶し、照度センサによる照度一定制御を行うための現在照度値等の制御情報を記憶する。制御回路８がメモリ１１を内蔵する場合もある。照明器具１の制御回路８は、その照明器具１が電文のグループアドレスと個別アドレスに該当する場合は、電文で指定されたフェード時間で新たに指定された調光率まで光源７の調光率を制御する。なお、照明器具１は、フェード途中で新たな調光率とフェード時間を受信した場合、受信したタイミングの調光率から新たに指定された調光率まで新たに指定されたフェード時間で光源７を制御する。

照明コントローラ３が１つの照度センサ２を内蔵しているか、又は照明コントローラ３に１又は複数の照度センサ端末器１２が有線の通信線又は無線で接続されている。照明コントローラ３が照度センサ２を内蔵している場合は、照度センサ２は現在照度値を測定し、その現在照度値を照明コントローラ３のマイコン１３へ出力する。マイコン１３は、照度センサ２が測定した現在照度値を入力するポートを有する。照明コントローラ３に照度センサ端末器１２が接続されている場合は、第１の通信回路５が照度センサ端末器１２へ電文にて現在照度値を要求し、送られてきた現在照度値を電文にて受信してマイコン１３に提供する。

照度センサ端末器１２は、第３の通信回路１４、メモリ１５、マイコン１６及び照度センサ２を有する。メモリ１５はグループアドレスと個別アドレス及び現在照度値を記憶する。第３の通信回路１４は、照明コントローラ３から送信されたグループアドレス、個別アドレス、現在照度値の要求を含む電文を受信する。マイコン１６は、その電文に応じて、照度センサ２が測定した現在照度値を第３の通信回路１４を介して照明コントローラ３へ電文で送信する。なお、照度センサ端末器１２が電文を自己発報すると、ランダムに照明コントローラ３に電文が入力され、照明コントローラ３が電文を管理できない。このため、本実施の形態では、照度センサ端末器１２は電文を受動発報する構成としている。

照明コントローラ３のマイコン１３及び照度センサ端末器１２のマイコン１６は、例えば０．５秒毎に、０．５秒前の照度の割合を例えば６および現在照度値の割合を例えば４とした重み付け計算を行い、算出した照度値を現在照度値とする照度測定処理機能を有する。これにより、現在照度値の急激な変化を抑制することができる。

図７は、実施の形態に係る照明コントローラのマイコンを示す図である。メモリ１７は、１又は複数の照明器具１と照度センサ端末器１２のグループアドレスと個別アドレス、基準調光率、基準照度値、目標照度値、及び昼光補正値を記憶する。現在照度値送受信部１８は、照度センサ２が測定した現在照度値を、第１の通信回路５を介して電文にて送受信するか、又は、内蔵した照度センサ２から直接受信する。調光率算出部１９は、照明器具１を発光させる調光率を算出する。調光率送信部２０は、算出された調光率を照明器具１へ送信する。調光率の送信は、調光信号出力回路４を介してＰＷＭ信号に変調して行うか、又は、第１の通信回路５を介して電文にて行う。

照度センサ２の検出範囲には照明器具１の照明光に加えて昼光が入射するため、照度センサ２が測定する現在照度値は照明光の寄与分と昼光の寄与分の和となる。また、照度センサ２の出力値と照明器具１の調光率が比例関係にあるため、照明器具１の調光率と基準照度値を用いて照度センサ２の出力値を照度に変換することができる。そこで、照明コントローラ３の調光率算出部１９は、照明器具１の基準調光率と基準照度値と現在調光率から現在照度値における照明光の寄与分を算出する。そして、調光率算出部１９は、現在照度値から照明光の寄与分を差し引いて現在照度値における昼光の寄与分を算出する。

例えば、基準調光率５０％で発光する照明器具１で照明したときの基準照度値が５００ｌｘであったとする。基準照度値とは、基準調光率で発光する照明器具１で照明したときに照度センサ２により測定された照度である。この場合、照明器具１を現在調光率３０％で発光させると、現在照度値における照明光の寄与分は３００ｌｘとなる。照度センサ２が測定した現在照度値が６００ｌｘであるとすると、昼光の寄与分は３００ｌｘとなる。しかし、目標照度値から昼光の寄与分３００ｌｘを差し引いた照度値を得るように照明器具１を発光させると、得られる照度は暗くなる。これは、現在照度値における昼光の寄与分を照度センサ２が過大に測定しているためと考えられる。

そこで、調光率算出部１９は、昼光の寄与分に昼光補正値をかけて昼光補正照度値を算出する昼光補正を行う。昼光補正値は、昼光が入射する窓からの照度センサ２の距離、窓の高さ及び取り付け位置に基づいて決定されている。調光率算出部１９は、目標照度値から昼光補正照度値を差し引いた照度値を得るように照明器具１を発光させる調光率を算出する。調光率送信部２０は、この算出した調光率を照明器具１へ送信する。このようにして照明コントローラ３は算出した調光率になるように照明器具１を制御する。

複数の照明器具１と複数の照度センサ端末器１２が照明コントローラに接続されている場合、それらの個別アドレスを複数のグループに割り付ける。照明コントローラ３は、複数の照度センサ２からそれぞれ現在照度値を集計し、グループごとに昼光補正を行って複数の照明器具１を制御する。なお、照明コントローラ３は、複数の照度センサ２から入力した現在照度値をグループごとに平均化処理してもよい。

以上説明したように、照明コントローラ３は、照明器具１の基準調光率と基準照度値と現在調光率から現在照度値における照明光の寄与分を算出し、現在照度値から照明光の寄与分を差し引いて現在照度値における昼光の寄与分を算出し、昼光の寄与分に昼光補正値をかけて昼光補正照度値を算出する昼光補正を行い、目標照度値から昼光補正照度値を差し引いた照度値を得るように照明器具１を発光させる調光率を算出し、算出した調光率になるように照明器具１を制御する。このような昼光補正を行うことで照度センサ２の検出範囲の実際の明るさを一定にすることができる。

図８は、昼光補正の前後を説明するための図である。棒グラフは現在照度値における照明光と昼光の寄与分を示している。設定時は、昼光が無く、照度センサ２の感度を設定している状態である。照明制御システムは昼光の変化に応じて現在調光率を１０％から７０％の範囲で変化させている。昼光補正前には、照度センサ２の電圧のみに基づいて目標照度値を得るように照明器具１が制御される。しかし、現在照度値における昼光の寄与分を照度センサ２が過大に測定して照明器具１の調光率を低く設定してしまい、照度センサ２の検出範囲の実際の明るさは一定にならない。一方、昼光補正を行うことで、昼光の変化に関わらず実際の明るさをほぼ一定の目標照度値にすることができる。即ち、昼光補正値は、昼光の変化に関わらず照明制御システムが照度センサ２の検出範囲の実際の明るさをほぼ一定の目標照度値に制御できるような値に設定されている。

なお、照明コントローラ３は、設定・操作用の通信機能を有する。照度センサ２は感度設定機能を有する。複数の照明コントローラ３を互いに接続して照明制御システムを構成してもよい。照明制御システムは、中央装置を親機、照明コントローラ３を子機とした集中型システムでもよいし、親機無しの分散型システムでもよい。照明コントローラ３は、照度センサ２から定期的に現在照度値を収集し、その合間に収集結果に基づいて対象の照明器具１を制御する。照明コントローラ３が現在照度値を収集する周期はパーソナルコンピュータにより設定可能である。照明コントローラ３は、照度センサ２の台数に応じて収集時間を変更する機能を有する。また、照度センサ端末器１２のマイコン１６は、基準調光率と基準照度値から照度センサ２の感度を設定する感度設定機能を有する。この感度設定を実施した際の基準調光率と基準照度値を用いて照明コントローラ３は昼光補正を行う。

１照明器具、２照度センサ、３照明コントローラ、４調光信号出力回路、５第１の通信回路、１２照度センサ端末器

Claims

複数の照明器具と、
前記複数の照明器具の照明光と昼光が重なった光が検出範囲面で反射した反射光の現在照度値を検出する複数の照度センサと、
前記照明器具の基準調光率と基準照度値と現在調光率から前記現在照度値における前記照明光の寄与分を算出し、前記現在照度値から前記照明光の寄与分を差し引いて前記現在照度値における前記昼光の寄与分を算出し、前記昼光の寄与分に昼光補正値をかけて昼光補正照度値を算出する昼光補正を行い、目標照度値から前記昼光補正照度値を差し引いた照度値を得るように前記照明器具を発光させる調光率を算出し、算出した調光率になるように前記照明器具を制御する照明コントローラとを備え、
前記複数の照明器具と前記複数の照度センサが前記照明コントローラに接続され、
前記複数の照明器具と前記複数の照度センサの個別アドレスを複数のグループに割り付け、
前記照明コントローラは、前記複数の照度センサからそれぞれ前記現在照度値を集計し、前記複数の照度センサが属するグループごとに前記昼光補正を行って前記複数の照明器具を制御することを特徴とする照明制御システム。
前記昼光補正値は、前記昼光の変化に関わらず前記照明制御システムが前記照度センサの検出範囲の実際の明るさを一定に制御できるような値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
前記昼光補正値は、前記昼光が入射する窓からの前記照度センサの距離、前記窓の高さ及び取り付け位置に基づいて決定されていることを特徴とする請求項２に記載の照明制御システム。
前記照明コントローラは、調光信号線を介して前記照明器具へＰＷＭ信号にて調光率の指示を行う調光信号出力回路を有することを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の照明制御システム。
前記照明コントローラは、有線の通信線又は無線を介して前記照明器具へ電文にて調光率の指示を行う通信回路を有することを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の照明制御システム。
前記照明コントローラに接続された照度センサ端末器を更に備え、
前記照度センサ端末器が前記照度センサを有し、
前記照明コントローラは、前記照度センサ端末器へ電文にて前記現在照度値を要求し、前記照度センサ端末器から電文にて送られてきた前記現在照度値を受信することを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の照明制御システム。
前記照明コントローラは、前記複数の照度センサから入力した前記現在照度値をグループごとに平均化処理することを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の照明制御システム。