JPH08222376A - 照明制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内光を自然光と人工光に分離検出すること
により人間に不快感を感じさせず一定の明るさを維持し
た快適な室内視環境を実現し、かつ照明設備による消費
電力量の削減を可能にする。 【構成】 室内で近赤外域に感度をもつ受光部により構
成された自然光量のみを検出する近赤外センサ１と、近
赤外センサ１からの出力信号を室内照度設定レベルと比
較し、点灯、消灯及び、調光量を判定する第一調光判定
部６と、第一調光判定部６からの信号により照明負荷を
制御するアンビエント照明制御部８により、自然光の変
動のみに対応した室内照明制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内光を蛍光灯照明に
よる人工光と自然光に分離検出することにより、室内で
の視環境を損ねることなく室内照明の点灯、消灯、調光
を行い、在室者に不快感を与えることなく照明設備の消
費電力量の削減を実現させるための照明制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術の一例として、センサで机上
面照度を検知し、各机上面で照度が一定値以上を確保す
るように人工光を調光制御するために、従来より、図９
に示すように、窓からの距離に応じてｎ個の受光器９１
１〜９１ｎで机上面の室内光を検知して電気信号に変換
し、これらの電気信号をそれぞれの増幅器９２１〜９２
ｎで増幅した後、調光判定器９４０で調光量を判定し、
調光判定器９４０からの信号により制御部９３１〜９３
ｎによって室内照明等を制御する照明制御装置が提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の照明制御装置におけるセンサは、自然光と人工光を
区別することなく室内照度レベルを検出し照明負荷の制
御を行なっていたので、例えばタスク・アンビエント照
明のような特定の作業面（例えば机上面など）をタスク
で照明し、その周囲をタスク照明の１／２〜１／３の照
度でアンビエントで照明する方式では、タスク照明を消
灯した時、机上面の輝度または照度は急激に低下し、あ
たかも自然光が低下したような判断を行いアンビエント
照明による輝度及び照度を上げるよう照明制御を行うた
め在室者に不快感、または煩わしさを与える問題があ
る。

【０００４】天空状態は晴天空が約２５％、中間天空が
約７０％、曇天空が約５％の割合で出現し、全天空光照
度および輝度が大きく変動する雲量２〜８の中間天空の
全体に占める割合は大きいため、机上面照度レベルの検
出による照明負荷の制御を行うと、この変動に追随した
人工照明の調光が行われる。自然光と人工照明は配光が
異なるため自然光の変動に対して人工光の変動は大きく
感じ在室者に煩わしさを感じさせる問題がある。

【０００５】人間の眼には順応機能があり、周囲の光環
境により視対象物の輝度が一定でも同じ明るさに感じら
れない現象がある。例えばＣＲＴの見え方は昼と夜とで
は大きく異なる。これは周囲の光環境が昼と夜とで大き
く異なるため人間の眼の感度が異なるために起こる現象
であり、ほぼ一定の視認性を維持できないという問題が
ある。

【０００６】近年、オフィスで使用されているグレア規
制型照明器具は、人の眼に対するグレアやＣＲＴ面での
反射グレアを防止するために、通常の着座姿勢で見える
照明器具発光部（鉛直角６０〜８５度方向）の輝度が５
０［cd／m²］以下に抑えられているために、照明器具が
点灯しているのか消灯しているのかが分からない場合も
あり、そのためにオフィスワーカーはどの方向から光が
きているのかが分からず不安感を覚え、また、自然光が
入射している状態では天井面に光が配分されるが、自然
光が入射されない状態でグレア規制型照明器具のみが点
灯している状態では天井面へ光が配分されないために天
井面が暗くなり、室内全体として陰鬱感が強く、陰気な
視環境になる問題がある。

【０００７】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、窓から入射する自然光を人間に不快感、または煩
わしさを感じさせず利用し、ほぼ一定の視認性を維持す
るよう作業面に照度を与え、天井面を暗く感じさせず、
圧迫感を与えず、室内全体を明るく感じさせ、活気のあ
る雰囲気を与え、かつ照明設備の消費電力量の削減を可
能にする照明装置をいかに実現するかにある。

【０００８】本発明はかかる点に鑑み、室内光を自然光
と人工光に分けて検出することにより自然光を利用した
室内照明の点灯、消灯、調光を行い、照明設備の消費電
力量の削減につながり、かつ快適な室内空間を実現させ
る照明制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するため、
本発明の第一の構成は、室内で近赤外域に感度をもつ受
光部により構成された自然光量のみを検出する近赤外セ
ンサと、近赤外センサからの出力信号を室内照度設定レ
ベルと比較し、点灯、消灯及び、調光量を判定する調光
判定部と、調光判定部からの信号により照明負荷を制御
する照明制御部により、自然光の変動のみに対応した室
内照明制御を行なう構成である。

【００１０】本発明の第二の構成は、ある一定間隔ごと
に近赤外センサからの出力信号の平均値を求め、出力信
号平均値と室内照度設定レベルとを比較し、点灯、消灯
及び調光量を判定する調光判定部により室内照明制御を
行う構成である。

【００１１】本発明の第三の構成は、近赤外センサから
の出力信号から室内照度設定レベルを設定し、近赤外セ
ンサからの出力信号を室内照度設定レベルと比較し、点
灯、消灯、及び調光量を判定する調光判定部により室内
照明制御を行う構成である。

【００１２】本発明の第四の構成は、近赤外センサと、
可視光センサと、スパークル照明器具により構成され、
近赤外センサからの出力信号および可視光センサかの出
力信号によりスパークル照明器具の調光制御を行なう構
成である。

【００１３】本発明の第五の構成は、近赤外センサから
の出力信号と、アンビエント照明器具の点灯信号と、可
視光センサからの出力信号により室内照度設定レベルと
調光信号との関係を補正する構成である。

【００１４】

【作用】第一の構成によれば、室内光を自然光と人工光
とに分離検出することにより、さまざま照明器具で構成
されている室内を自然光に対応した快適な視環境にし、
かつ照明設備の消費電力量の削減を可能にする。

【００１５】また、第二の構成によれば、自然光量の変
動を平均化することにより変化の激しい自然光に追随し
た照明制御を行わず煩わしさを感じさせない視環境にす
る。

【００１６】また、第三の構成によれば、人間の眼の順
応機能を考慮した照明レベルを設定することにより視対
象物に対して一定視認性が得られる視環境にする。

【００１７】また、第四の構成によれば、スパークル照
明による明るさ感増加効果により在室者に室内全体を暗
く感じさせず、不快感による作業能率を低下させること
がない視環境を経済的に実現する。

【００１８】また、第五の構成によれば、ランプの光束
量低下にともなう室内照度設定レベルと調光信号のずれ
を補正する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の第一の実施例である照
明制御装置のブロック図である。

【００２０】図１において、１は近赤外センサ、２は可
視光センサ、３は人体検知センサである。４はコントロ
ーラ、５はＡＤ変換部、６は第一調光判定部、７は第二
調光判定部、８はアンビエント照明制御部、９はタスク
照明制御部、１０はアンビエント照明器具、１１はタス
ク照明器具である。図２は全体構成を示す構成図であ
り、図１と同じ番号を付したものは同一部品であり、１
２はブラインドに代表される減光部材、１３は机であ
る。タスク・アンビエント照明方式は１９８０年頃よ
り、省エネルギーの要請と照明の質の向上・パーソナル
化（特定の個人に対して自由に調整できる照明のこと）
の理由から、全般照明の再考という形で注目されるよう
になった。この照明方式では特定の作業面（例えば机上
面など）をタスク灯で照明し、その周囲をタスク照明の
１／２〜１／３の照度で照明する。このため、均一全般
照明に比べ経済的な照明方式といえる。

【００２１】次に信号処理を説明する。まず近赤外セン
サ１からの出力信号、可視光センサ２からの出力信号、
人体検知センサ３からの出力信号をコントラーラ４のＡ
Ｄ変換部５でアナログ信号からデジタル信号に変換し、
近赤外センサ１と可視光センサ２からのデジタル信号に
よりコントローラ４の第一調光判定部６でアンビエント
照明１０の調光信号を出力し、この出力信号により照明
制御部８でアンビエント照明１０の照明負荷を制御す
る。さらに可視光センサ２と人体検知センサ３からのデ
ジタル信号によりコントローラ４の第二調光判定部７で
タスク照明器具１１の調光信号を出力し、この出力信号
により照明制御部９でタスク照明器具１１の照明負荷を
制御する。

【００２２】この近赤外センサとは、人工照明として我
が国で最もよく使用されている蛍光ランプの主波長域
（およそ０.3μｍ以上０.7μｍ以下）を含まない領域
（およそ０.7μｍ以上１.0μｍ以下）に感度を有するも
のである。例えば０.7μｍ以下は反射し、それ以上を透
過するカラーフィルターとシリコンフォトダイオードに
より容易に実現できる。太陽光の分光組成は０.2μｍか
ら３.0μｍの領域を有しているため近赤外を検出するこ
とにより自然光量のみの検出が可能となる。図３は太陽
光を測定した近赤外センサからの出力電圧信号と、照度
計による照度値との対応関係を示している。この図から
明らかなように近赤外センサ電圧値と照度値との間には
比例関係が成立する。よって近赤外センサからの出力電
圧値を照度値に換算し、室内照度設定レベルとの比較が
可能となる。

【００２３】なお、他の人工照明としてＨＩＤランプ、
電球があり、ともに発光域に近赤外域を含む。そのため
上記構成では自然光と人工光を区別して検出できない
が、ＨＩＤランプは商用周波数点灯、または高周波点灯
であるため、近赤外センサからの出力信号を時定数をも
つ回路を通すことによりＡＣ光を除いたＤＣ光いわゆる
自然光のみの検出が可能となる。しかし、電球では上記
２種の構成でも区別できない。よって、この照明装置は
電球を除くランプに適用される。

【００２４】図４に、時間と近赤外センサ出力照度レベ
ルと室内照度設定レベルの関係を示す。図４において、
曲線ａは近赤外センサからの出力照度レベル、直線ｂは
室内照度設定レベル、ｃは直線ｂと曲線ａの差でアンビ
エント照明調光量を示している。第一調光量判定部６
は、近赤外センサ１からの出力電圧値を自然光照度値に
変換し、室内照度設定レベルとの差を求めアンビエント
照明調光量ｃの照度値を演算し、この照度値が得られる
調光信号を出力する。よって、ｔ０からｔ１とｔ２以降
とで人工照明の調光を行ない、個人用のタスク照明の点
灯、消灯に関係なく照明制御部６でアンビエント照明用
の照明負荷を制御し室内ベース照明として必要とされる
照度設定レベルに調光することを可能にした。

【００２５】さらにタスク照明は個人に対して自由に調
整できるが、より経済性を向上させるためには自動的に
点灯、消灯さらに調光を行う必要がある。そのため、第
二調光判定部７では人体検知センサからの出力信号によ
り人の在・不在を検知し、タスクの点灯・消灯を行う。
このようにすれば、消し忘れによる電力消費の無駄を無
くすことができる。

【００２６】以上のように本実施例によれば、室内光を
自然光と人工光とに分離検出することにより、さまざま
照明器具で構成されている室内を自然光に対応した快適
な視環境にし、かつ照明設備の消費電力量の削減を可能
にする。

【００２７】次に、本発明の第二の実施例である照明制
御装置について、以下その構成を説明する。図５は時間
と変動の激しい天空光時の近赤外センサ５の出力照度値
との関係を示している。図５において、図４と同一記号
を付したものは同一信号を示しており、点線ｄは一定期
間の近赤外センサ５からの出力信号の平均値を示してい
る。

【００２８】第一の実施例と相違する点は、第一調光判
定部６において一定時間の自然光量の平均値ｄを算出
し、その値をもとに調光量ｃを算出し照明制御部８で照
明負荷を制御し自然光の変動による人工光の変動を最小
限にすることを可能にしたことである。

【００２９】このように本実施例によれば、自然光量の
変動を平均化することにより変化の激しい自然光に追随
した照明制御を行わず煩わしさを感じさせない視環境に
することができる。

【００３０】次に本発明の第三の実施例である照明制御
装置における構成を説明する。図６は第三の実施例の第
一調光判定部６で行う近赤外センサ出力信号と室内照度
設定レベルとの対応関係を示している。さらに図７にお
いて、図４と同一記号を付したものは同一信号であり、
ｅは人間の眼の順応機能を考慮した室内照度設定レベル
である。

【００３１】人間が視対象物を見る時に感じる明るさは
従来Ｒ.hopkinson、Ｓ.S.Stenens、Ｃ.A.Padgham、Ｈ.H
ewitt などの多くの研究者によって研究され、明るさが
順応輝度と視対象物輝度によって決まることが示されて
いる。またこの人間の眼の順応状態によって決まる明る
さの感覚を数量的に表したものにブライトネス（「パブ
リケーション シーアイエー」（Scaling Of Brightnes
s Of An Object SeenIn Complex Luminance Fielde、
Ｍ.Inohara、Publication CIE N°56 (1983) E33/1)）
がある。よって、この値がほぼ一定値となるよう室内照
度を調光することにより一定の明るさ感覚を確保した照
明環境を提供できることになる。そのためにはオフィス
で主な周囲光として考えられる窓面、壁面、天井面の輝
度に対応した室内照度レベルを設定する必要がある。

【００３２】自然光のない夜の場合、これらの面に入射
する光源としては人工光のみであるため、比較的低い順
応輝度で目の感度が高く昼間よりも低い室内照度設定レ
ベルで十分な明るさ感覚を一定に保つことができる。し
かし、昼間は窓からの自然光により窓面、壁面、天井面
の輝度は大きく異なるため順応輝度が変化し、一定のブ
ライトネスを保つためには壁面などの順応輝度が増加
し、眼の感度が低下した分、夜よりも昼は人工光による
室内照度設定レベルを増加させる必要がある。従来の室
内照度設定レベルは昼間の状態に対応したレベルになっ
ているため、夜などには必要以上の照度が与えられてい
る場合がある。

【００３３】よって、人間の眼の順応機能を考慮した室
内照度設定レベルをブライトネス計によりブライトネス
がほぼ一定の値となるように近赤外センサからの出力照
度値との対応関係を測定し、図６に示すように夜の自然
光が無い状態での室内照度設定レベルから昼の自然光が
多く入射する状態での室内照度レベルを求める。

【００３４】この対応関係を第一調光判定部６により演
算し、図７において示した曲線ｅに合わせた調光をする
ことによって、人間の眼の順応状態を考慮していない直
線ｂに合わせた調光より一定の明るさ感となる視環境を
経済的に提供できることになる。タスク照明の調光量は
可視光センサからの出力信号により自然光と人工光との
合成による順応効果を考慮したタスク照度設定レベルを
求め、第二調光判定部７において可視光センサ２と人体
検知センサ３からの出力信号によりタスク照明の点灯、
消灯、調光量を算出し調光信号をタスク照明制御部９に
出力する。

【００３５】なお、上記のような人工照明の影響が壁
面、天井面照度にほとんど無い場合と異なり人工照明に
よる十分な配光が壁面、天井面にある室内照明環境で
は、第一調光判定部６において、可視光センサ２により
自然光と人工光との合成による順応効果を考慮したタス
ク照度設定レベルを求め、タスク照度レベルの１／２〜
１／３の室内照度設定レベルを求め、近赤外センサ１か
らの出力照度信号と室内照度設定レベルとの差である調
光量を求め、調光信号をアンビエント照明制御部８に出
力する。第二調光判定部７では、人体検知センサ１と残
りの調光量を第一調光判定部６より入力し、タスク照明
の点灯、消灯、調光量を算出し調光信号をタスク照明制
御部９に出力する。

【００３６】以上のように本実施例によれば、人間の眼
の順応機能を考慮した照明レベルを設定することにより
視対象物に対して一定視認性が得られる視環境にするこ
とができる。

【００３７】さらに本発明の第四の実施例である照明制
御装置における構成を説明する。図８は第四の実施例の
ブロック図であって、図１と同一記号を付したものは同
一部品であり、１４は第三調光判定部、１５はスパーク
ル照明制御部、１６はスパークル照明器具である。

【００３８】近年オフィスではＣＲＴへの反射グレアを
防止するために、照明器具は下面にルーバを取り付けた
構造になっている。それによって、照明器具の鉛直面角
６０度以上の配光が厳しく制限されており、通常の着座
姿勢で見える照明器具発光部（鉛直面６０〜８５度方
向）の輝度が５０［cd／m²］以下に抑えられ照明器具が
点灯しているのか消灯しているのかが分からない場合も
あり、在室者はどの方向から光がきているのかが分から
ず不快感を覚えるという問題があり、また、天井面が暗
くなり、室内全体として陰鬱感が強く、陰気な視環境に
なるという問題がある。スパークル照明はこれらの問題
を解決するものであり、スパークル照明器具は、その発
光部の見かけの大きさ（立体角ω）と輝度とが（１）式
の領域にある照明器具である。

【００３９】 ３．３ ≦ logＬ ≦ −０．３１logω ＋ ２．６３ ・・・ （１） この照明器具で照明された室内では、発光部の輝度が５
０［cd／m²］の従来の輝度規制型照明器具で照明された
室内に比べて、心理的な明るさの感覚が照度比で１.１
から１.４倍高くなる。このスパークル照明によって照
明器具にかがやきの感覚を生じさせ、天井面には光が配
分されなくとも照明器具のかがやきによって天井面が暗
い感じにならず、視環境としての陰気さが除去され、室
内を明るく感じさせることができる。

【００４０】本実施例はこのスパークル照明の制御方法
に関するものである。この照明器具は自然光が入射して
いる状態では天井面に十分な配光がなされるためその効
果はほとんどない。そこで、第三調光量判定部１４は、
近赤外センサ１からの出力信号により自然光がある一定
レベル以下の照度の場合にスパークル照明の点灯を行
い、可視光センサ２により周囲の照度レベルを検出し、
人間の目の順応状態に対応した調光を行う。例えば周囲
の照度レベルが低い場合には低輝度に調光し、高い場合
には高輝度に調光する信号を出力する。照明制御部１５
はこの信号によりスパークル照明を調光し、必要以上に
スパークル照明を点灯させることなく経済的に室内全体
を明るく感じる視環境を提供する。

【００４１】以上のように本実施例によれば、スパーク
ル照明による明るさ感増加効果により在室者に室内全体
を暗く感じさせず、不快感による作業能率を低下させる
ことがない視環境を経済的に実現することができる。

【００４２】最後に本発明の第五の実施例である照明制
御装置における構成を説明する。ランプは時間の経過と
ともに光束量が低下するため、照明調光量ｃを実現する
ための照度値と調光信号の関係は一定ではない。よっ
て、第一調光判定部６では近赤外センサからの出力信号
と、第二調光判定部７からの出力信号とを入力し、近赤
外センサからの出力信号レベルが零で、かつ第二調光判
定部７からの出力信号によりタスク照明全てが消灯され
ていると判定した時、アンビエント照明の調光信号を出
力したあと可視光センサ２からの照度値を入力し、室内
照度設定レベルに達しているかどうかの確認を行う。室
内照度レベルに達していない場合は調光量を増加させる
信号を出力し、照度値と調光信号との関係を補正する。
なおこの補正は、時間プログラムによって、月に一回深
夜にアンビエント照明のみ点灯した時としてもよい。

【００４３】以上のように本実施例によれば、ランプの
光束量低下に伴う室内照度設定レベルと調光信号のずれ
を補正することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明の照明制御装置によ
れば、自然光と人工光とを人間に不快感を感じさせるこ
とのないよう利用した快適な室内視環境を実現し、かつ
照明電力量の削減を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明制御装置の第一の実施例を示すブ
ロック図

【図２】同照明制御装置の全体構成を示す構成図

【図３】同照明制御装置の近赤外センサ電圧値と照度値
の関係を示す図

【図４】同照明制御装置の調光判定部での信号処理によ
る調光量を示す図

【図５】第二の実施例の照明制御装置の調光判定部での
信号処理による調光量を示す図

【図６】第三の実施例の近赤外センサ出力信号と室内照
度設定レベルの関係を示す図

【図７】同照明制御装置の調光判定部での信号処理によ
る調光量を示す図

【図８】本発明の第四の実施例における照明制御装置を
示すブロック図

【図９】従来の照明制御装置の信号処理を示すブロック
図

【符号の説明】

１ 近赤外センサ ２ 可視光センサ ３ 人体検知センサ ４ コントローラ ５ ＡＤ変換部 ６ 第一調光判定部 ７ 第二調光判定部 ８ アンビエント照明制御部 ９ タスク照明制御部 １０ アンビエント照明器具 １１ タスク照明器具 １４ 第三調光判定部 １５ スパークル照明制御部 １６ スパークル照明器具

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室内で近赤外域に感度をもつ受光部により
   構成された自然光量のみを検出する近赤外センサと、前
   記近赤外センサからの出力信号を室内照度設定レベルと
   比較し、点灯、消灯及び、調光量を判定する調光判定部
   と、前記調光判定部からの信号により照明負荷を制御す
   る照明制御部とを具備し、自然光の変動に対応して人工
   光の調光制御を行なう照明制御装置。
2. 【請求項２】一定間隔ごとに近赤外センサからの出力信
   号の平均値を求め、出力信号平均値と室内照度設定レベ
   ルとを比較し、点灯、消灯及び、調光量を判定する調光
   判定部を具備した請求項１記載の照明制御装置。
3. 【請求項３】近赤外センサからの出力信号または可視光
   センサからの出力信号より人間の眼の順応機能を考慮し
   た室内照度設定レベルを設定し、調光量を判定する調光
   判定部を具備した請求項１記載の照明制御装置。
4. 【請求項４】近赤外センサと、可視光センサと、前記近
   赤外センサからの出力信号および前記可視光センサから
   の出力信号より点灯、消灯及び、調光量を判定する調光
   判定部と、前記調光判定部からの信号によりスパークル
   照明器具の照明負荷を制御する照明制御部とを具備し、
   自然光の変動および室内照度レベルに対応した明るさ感
   を向上させる照明を行う照明制御装置。
5. 【請求項５】近赤外センサからの出力信号と、アンビエ
   ント照明器具の点灯信号と、可視光センサからの出力信
   号により室内照度設定レベルと調光信号との関係を補正
   する照明制御装置。