JPH0714680A

JPH0714680A - 照明装置

Info

Publication number: JPH0714680A
Application number: JP5155751A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Goshima; 成夫五島
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】希望する光出力波形を得ることができる照明装
置、並びに、快適に且つゆらぎの変化を感じることがで
きる照明装置を提供する。【構成】時系列で入力された信号に応じて光量を変化で
きる照明装置において、入力された信号を時分割して、
時分割された信号の各々に対して光源の遅延特性を補正
し、遅延特性を補正された信号を合成する。また、複数
の光源を用いても良い。光源の明るさの変化は、照度の
対数が周波数にほぼ逆比例するスペクトルを有するゆら
ぎにしたがって変化させることが好ましく、また、輝度
対比弁別閾以上の変化を有することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は住宅などの生活空間内で
用いる照明装置に関するものであり、特に白熱電球など
のように光束の立ち上り、立ち下り特性に遅れを有する
光源を備える照明装置を利用して人間に快適な照明空間
を創出する用途に適するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、照明装置で光源を点灯させ、その
光源の光量を変化させる場合、例えば図１４に示すよう
な照明装置を用いる。図中、８は光量設定部、４は調光
点灯装置、５は光源である。しかしながら、光源５とし
て、例えば白熱電球のように熱放射を利用した光源を用
いた場合には、光源５が希望する光量で点灯するまでに
時間的な遅れが生じる。例えば、図１５（ａ）に示すよ
うに調光信号が０％から１００％に瞬時に変化した場
合、光出力は図１５（ｂ）に示すように遅れて立ち上が
る。このような遅れを有する制御系を用いて図１６
（ａ）に示すように調光信号を連続的に変化させた場
合、光出力は図１６（ｂ）に示すように立ち上り、立ち
下りが遅れた波形となり、出力波形が希望の波形になら
ない。

【０００３】また、人間に快適な気分を与える制御とし
て、「１／ｆゆらぎ」が知られている。そして、この１
／ｆゆらぎで照明を制御する装置も既に提案されている
（特開平２−４４６９３号公報）。この従来例では、照
度の変化が１／ｆゆらぎになるように設計されている。
ところが、人間の明るさに対する感覚尺度は、照度の対
数に比例する。したがって、照度の変化を１／ｆゆらぎ
になるように制御しても、人間の感覚に対して１／ｆゆ
らぎの感覚を持っているものではなく、快適な照明装置
とは言えない。また、人間は照度の強弱ではなく、照度
の対数に比例した尺度で明るさの変化を感じ、この尺度
での明るさの変化幅が同じならば人間の変化の感じ方も
同じように感じる。したがって、照度を１／ｆゆらぎに
変化させるだけでは人間が変化を１／ｆゆらぎと感じる
わけではなく、快適な照明装置とは言えない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、希望する光出力波形を得ることができる照明装置を
提供することにある。また、本発明の他の目的とすると
ころは、快適に且つゆらぎの変化を感じることができる
照明装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題を解決するために、時系列で入力された信号に応じ
て光量を変化できる照明装置において、入力された信号
を時分割する手段と、時分割された信号の各々に対して
光源の遅延特性を補正する手段と、遅延特性を補正され
た信号を合成する手段とを備えることを特徴とするもの
である。また、複数の光源を用いて、入力された信号を
時分割して、この時分割された信号の各々に対して複数
の光源を点灯させる信号を生成しても良い。光源の明る
さの変化は、照度の対数が周波数にほぼ逆比例するスペ
クトルを有するゆらぎにしたがって変化することが好ま
しく、また、輝度対比弁別閾以上の変化を有することが
好ましい。

【０００６】

【作用】このように、本発明では、入力された信号を時
分割して、時分割された信号の各々に対して光源の遅延
特性を補正して、補正後の信号を合成しているので、光
源の遅延特性を適切に補正して希望する出力信号波形が
得られる。さらに、複数の光源を用いた場合には、光量
の制御範囲が広くなり、より幅の広い光出力の変化に対
応が可能となる。また、光源の明るさの変化を照度の対
数が１／ｆゆらぎとなるように変化させたり、輝度対比
弁別閾以上の変化とすることにより、人間の感覚に適合
した快適な光量の変化が得られるという作用がある。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。周期信号発生部１は、発振周期可変の発振器と、そ
の発振出力をカウントするカウンタから構成されてお
り、発振周期を変えることにより、ゆらぎのスピードを
変えるものである。また、ゆらぎデータ記憶部２は、Ｒ
ＯＭで構成されており、周期信号発生部１で発生される
カウント値に応じたアドレスからゆらぎデータを読み出
すものである。そのデータの内容については後述する。
調光信号発生部３は、読み出されたデータに対応する調
光信号を発生させる。調光点灯装置４は光源５を所定の
光量で点灯させるための装置である。光源５は用途に応
じて種々のタイプのものを用いても良く、個数も１個に
限らず複数個でも良い。

【０００８】上述のように、調光信号が変化したときに
光出力は遅れて追従する。本実施例では、この遅れのパ
ターンを図２に示す６通りのパターン〜に分類し
た。この分類の数は、その希望する精度によっては、少
なくしたり多くしたりしても差し支えない。本実施例で
は、図２に示すように、調光信号の変化が例えば０％か
ら１００％への変化のときはパターンの遅れとなり、
５０％から０％への変化のときはパターンの遅れとな
るものとし、これらに当てはまらないときは、最も近い
パターンを用いるものとする。光源５の種類が変われば
遅れのパターンが変化することは言うまでもない。

【０００９】図３にゆらぎデータ記憶部２の処理内容を
示す。入力信号の変化パターンにより、図２の〜の
６パターンもしくは処理なしのパターンの７通りを選択
する。例えば調光比が０％から１００％への変化のとき
はパターンの処理を行い、１００％から０％への変化
のときはパターンの処理を行う。

【００１０】以下、具体的な処理の一例について図４で
説明する。図４（ａ）は希望する出力波形であり、図４
（ｂ）は前記出力波形を得るために使用される調光信号
波形であり、図４（ｃ）は前記調光信号波形により得ら
れる光出力波形である。図４（ａ）において、最初の４
００ｍｓｅｃで０％から１００％へ変化させたいとす
る。このとき、０％から１００％への変化であるので、
パターンの処理を用いるが、図２より立ち上りの遅れ
があるので、これを吸収するように２５０ｍｓｅｃ早く
調光信号を出す。こうすることにより、図４（ｃ）のよ
うに希望する出力波形に近い光出力波形を得ることがで
きる。同様に１ｓｅｃでは、１００％から０％への変化
を行う。このとき、パターンの処理を用いて、遅れに
相当する１５０ｍｓｅｃ早く調光信号を出す。同様の処
理を順次に行うことにより、図４（ｃ）に示すような希
望する出力波形に近い光出力波形を出すことができる。
また、波形の変化が本実施例のようなパルス的でない場
合にも同様の処理を行うことにより対応が可能となる。

【００１１】図５は本発明の第２実施例のブロック図で
ある。第１実施例との違いは、２種類の光源５１，５２
を使用していること、ゆらぎデータ記憶部２で光源５
１，５２に対する処理を行うことであり、各処理の内容
は第１実施例と同様の処理を行うものとする。ここで、
光源５１と５２の分担例について図６で説明する。仮
に、光源５１，５２ともに１００％の光出力を持った光
源とする。したがって、２つの光源５１，５２を合わせ
て計２００％の出力を得ることができるものとする。ま
ず、図６の区間Ｔａのように、光出力が１００％までの
ときは、光源５１のみを制御する。次に、区間Ｔｂのよ
うに、１００％を越すと光源５２を制御し、光源５１は
１００％点灯にする。同様に、区間Ｔｃでは光源５１の
みを、区間Ｔｄでは光源５２のみを制御する。個々の制
御方式は、第１実施例と同様に遅れを考慮に入れた信号
とする。光源の種類、個数、大きさなどは用途に応じて
自由に変えても良い。本実施例によれば、より幅の広い
光出力の変化に対応が可能となる。図７は、ゆらぎデー
タ記憶部２で光源５１と光源５２に対する処理を行うこ
とを示している。

【００１２】また、光源５１，５２として、光色の違う
光源を用いれば、より幅の広い光色の変化に対応が可能
となる。例えば、光源５１としては色温度の低いもの
（例えば、３０００Ｋの蛍光灯）を使用し、光源５２と
しては色温度の高いもの（例えば、６５００Ｋの蛍光
灯）を使用する。これらの光源５１，５２の光出力を同
時に変化させることにより色温度、明るさを含めた幅の
広い変化が可能となる。また、利用する光源として、
Ｒ，Ｇ，Ｂのような３色の光源を用いて良い。

【００１３】図８は本発明の第３実施例のブロック図で
ある。本実施例では、上述の各実施例と違って入力され
た信号をリアルタイムで処理するものであり、そのため
に信号記憶部６の後段に遅れ処理部７を追加している。
図９でその処理を説明する。信号の遅れは図２のものを
利用する。説明を分かりやすくするために希望する光出
力波形は、図４（ａ）と同様とする。図２より最も遅れ
るのは、０％から１００％へと変化するパターンの場
合であるので、この遅れに相当する時間だけ出力信号を
遅らせる。この遅れ（本実施例では４００ｍｓｅｃ）を
遅延時間Ｔｄとし、遅延時間Ｔｄだけ遅れた出力となる
ようにする。図で説明すると、ｔ＝４００ｍｓｅｃで０
％から１００％へと変化する信号が入力されると、遅延
時間Ｔｄ（４００ｍｓｅｃ分）遅れて光出力が入力信号
に対応するように、１５０ｍｓｅｃ遅れて、ｔ＝５５０
ｍｓｅｃで、０％から１００％へと変化するように調光
信号を出力する。その結果、図９（ｃ）のように遅延時
間Ｔｄ分遅れて信号が出力される。以後、同様の処理を
行うことにより、出力波形を予め記憶することなくリア
ルタイムに出力することができる。

【００１４】図１０は本発明の第４実施例のブロック図
である。本実施例では、周期信号発生部１のカウンタは
例えば４ビットのカウンタ（７４ＨＣ１９３）を３段直
列に接続することにより４０９６段の変化を可能として
いる。このカウンタの値をアドレスとして、ゆらぎのデ
ータをゆらぎデータ記憶部２のＲＯＭに入力する。指定
されたアドレスには、そのときのゆらぎの強度を記憶す
る。例えば、図１１に示すようなデータを格納する場合
には、アドレス０，１，２，…，１２に、それぞれデー
タ０，６，１２，７，２，４，６，８，１０，１２，１
４，８，２を記憶させれば良い。これにより、ゆらぎを
表現することができる。このゆらぎデータ記憶部２から
読み出されたゆらぎの強度のデータは、データが０のと
き調光量０％、データが２５５のとき調光量１００％と
なるように出力される。ゆらぎ調光データ変換部９で
は、ゆらぎの強度のデータを調光データに変換する。調
光信号はデューティが５％のときに１００％点灯、９５
％のときに０％点灯になるので、強度データが２５５の
ときは１３を出力し、０のときは２４２を出力するよう
にデータを変換する。調光信号発生部３では、調光信号
としてＰＷＭ信号を出力する。調光点灯装置４は入力さ
れたＰＷＭ信号のＯＮデューティ比で調光量を決定する
ものであり、ＯＮデューティ比が５％のときに１００％
で点灯し、ＯＮデューティ比が９５％になると０％で点
灯するように制御する。

【００１５】調光点灯装置４としては白熱電球用の位相
制御方式の調光装置を用いており、また、光源５として
は白熱電球を使用しているが、調光点灯装置や光源は別
のものを用いても良い。また、光源の個数も１灯に限ら
ず用途によっては複数個使用しても構わない。ゆらぎに
用いるパターンもそのスペクトルがほぼ周波数に逆比例
する特性を持っているものであればいかなるパターンを
用いてもよい。変化速度は早くしても遅くしてもスペク
トル特性にはほとんど影響なく、いかなる速度でもよ
い。本実施例では調光方式として位相制御方式を用いて
いるが、周波数調光方式等いかなる方式を用いても良
く、調光信号としてはデューティ信号を用いているが、
この調光信号についても、いかなる信号方式を用いても
よい。回路構成も同様の機能を果たすものであればいか
なる構成でもよい。ここで、ゆらぎデータ記憶部２に記
憶させるパターンとしては、光源より出力された光の照
度の対数の周波数スペクトルが凡そ周波数に対して１／
ｆの傾きを持っているものであればよい。

【００１６】図１２は別の実施例に用いるゆらぎデータ
のパターンを例示している。装置としては、前の実施例
と同様のものを用いる。光源の輝度が変化したときに弁
別できる輝度は図１３に示すようになる。ここで、視野
の輝度が１０ｃｄ／ｍ²のとき、輝度対比弁別閾は約
０．１５になる。また、コントラストをＣ、光源の輝度
をＬ₁、背景輝度をＬ₀とすると、Ｃ＝（Ｌ₁−Ｌ₀）
／Ｌ₁という関係がある。これに上記の条件をあてはめ
ると、０．１５＝（ｘ−１０）／ｘより、ｘ≒１２とな
り、光源の輝度が約２０％以上変化しないと、人間は視
覚的に変化を認識できないことになる。ここで、電球の
ような点光源を考えると、輝度の変化と照度の変化は比
例しており、照度も２０％以上変化しないと、人間はそ
の変化を知覚することができない。したがって、本実施
例では、人間が変化を認識できるように２０％以上の変
化を行うようなパターンを利用する。例えば、図１２に
示すように、時間に対する光量の変化をそれぞれの区間
で変化を弁別できる２０％以上に設定することにより、
光量の変化を積極的に人に認識させて、光量の変化を有
効に利用するものである。なお、この弁別できる光量の
変化はその周辺の輝度などに応じて変化させるものとす
る。

【００１７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、時系列で入力
された信号を時分割して、光源の遅延特性を補正した
後、合成するようにしたので、光源の立ち上り特性の遅
れなどを考慮に入れて、希望通りの光出力波形を得るこ
とができるという効果があり、さらに、請求項２の発明
によれば、複数の光源を点灯させる信号を生成している
ので、より広い範囲の光出力又は光色の変化に対応する
ことが可能になるという効果がある。

【００１８】また、請求項３の発明によれば、照度変化
の強度を人間の感覚に対応した尺度で１／ｆゆらぎとな
るように変化させることにより、さらに、請求項４の発
明では、人間が明るさの変化を認識できる幅の変化を行
うことにより、より快適で変化を効果的に認識させるこ
とができる照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例に用いる時分割パターンを
示す波形図である。

【図３】本発明の第１実施例に用いるゆらぎデータ記憶
部の説明図である。

【図４】本発明の第１実施例の動作を示す波形図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】本発明の第２実施例の出力波形を示す波形図で
ある。

【図７】本発明の第２実施例に用いるゆらぎデータ記憶
部の説明図である。

【図８】本発明の第３実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図９】本発明の第３実施例の動作を示す波形図であ
る。

【図１０】本発明の第４実施例の構成を示すブロック図
である。

【図１１】本発明の第４実施例に用いるゆらぎデータ記
憶部の説明図である。

【図１２】本発明の第５実施例に用いるゆらぎデータ記
憶部の説明図である。

【図１３】人間の視覚による輝度変化の弁別特性を示す
説明図である。

【図１４】従来例の構成を示すブロック図である。

【図１５】従来例の応答特性を示す波形図である。

【図１６】従来例の問題点を説明するための波形図であ
る。

【符号の説明】

１周期信号発生部２ゆらぎデータ記憶部３調光信号発生部４調光点灯装置５光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時系列で入力された信号に応じて光量
を変化できる照明装置において、入力された信号を時分
割する手段と、時分割された信号の各々に対して光源の
遅延特性を補正する手段と、遅延特性を補正された信号
を合成する手段とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】時系列で入力された信号に応じて光量
を変化できる照明装置において、入力された信号を時分
割する手段と、時分割された信号の各々に対して複数の
光源を点灯させる信号を生成する手段とを備えることを
特徴とする照明装置。
【請求項３】光源の照度の対数が周波数にほぼ逆比
例するスペクトルを有するゆらぎにしたがって変化する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】光源の明るさの変化は輝度対比弁別閾
以上の変化を有することを特徴とする請求項３記載の照
明装置。