JPH10500534A - 昼光レベルの影響下での人工光の色温度制御用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は人工光を供給する少なくとも１個の光源（１００）と、この光源を制御する制御ユニット（１２０）とを具えている照明装置に関するものである。光源（１００）は可調整色温度を有するタイプのものとする。制御ユニット（１２０）は昼光レベルに依存する制御信号を形成する手段（１１０）を具えている。制御ユニット（１２０）は昼光レベルと人工光の色温度との間の予定した関係に応じて光源の色温度を調整すべく構成される。試験により、昼光レベルと人工光の色温度との間の予定した関係が、オフィスの机上で測定される昼光レベルが約４００ルクス〜約８００ルクスに増加する場合に、色温度が約３３００Ｋ〜約４３００Ｋにまで増加することになる照明装置を試験要員が好むことを立証した。

Description

【発明の詳細な説明】 昼光レベルの影響下での人工光の色温度制御用照明装置 本発明は、人工光を供給する少なくとも１個の光源と、この光源を制御するた めの制御ユニットとを具え、制御ユニットが昼光レベルに依存する制御信号を形 成する手段を具えている照明装置に関するものである。本発明は斯種の照明装置 に使用する制御ユニットにも関するものである。 斯種の照明装置は、特にオフィスの建物の照明用に広く用いられる。従来の照 明装置では、昼光レベルに依存する制御信号を形成する手段が一般に、昼光レベ ルを測定する光センサを具えている。この場合、制御ユニットは、測定した昼光 レベルが予定最小値以下に降下すると人工光をスイッチ・オンさせるか、これと は逆に測定した昼光レベルが予定最大値以上になると人工光をスイッチ・オフさ せるように構成される。斯種の照明装置は街路照明装置としても知られている。 特に、オフィス照明装置にて、制御ユニットが主として昼光レベルに反比例して 人工光の強度を調整することは既知である。 大がかりの研究により、オフィスで働く８５％の人達にとって、良好な照明が オフィスの快適性に大いに寄与することが明らかになった〔Harris Louisの論文 “Office lighting，comfort and Productivity-how the workers feel”、Ligh ting Design and Application No.10，１９８０年７月〕。この点からして、光 が視覚的並びに非視覚的な役割を果たしていることがわかる。視覚的な役割に関 しては、所定の仕事を行なうのに適当量の照明及び適当なタイプの照明を用いる のが重要なことは明らかである。非視覚的な役割に関しては、人体内の様々な作 用が光によって影響されることが知られている。このような作用の例として、睡 眠−活動サイクル及び幾つかのホルモンを発生する２４時間リズム（日周期）が ある。従って、光の非視覚的な面は人間の行動及び有効性に間接的な影響を及ぼ す。 以上、光の重要な役割りについて強調した。オフィスや、工場だけでなく、居 間のような多くの環境における光は、入射する昼光と、これに加えられる人工光 との組合せにより形成される。多くの場合、昼光には影響を及ぼすことができず 、 できるとしてもユーザが例えばブランイドを開閉することにより限られた程度に しか影響を及ぼすことができない。このことからして、人工光を制御することが 何よりも重要である。 本発明の目的は人間の好みを考慮する前述した種類の照明装置を提供すること にある。 このために、本発明による照明装置は、前記光源を色温度が可調整のタイプの ものとし、且つ前記制御ユニットが昼光レベルと人工光の色温度との間の予定し た関係に応じて前記光源の色温度を調整すべく構成されるようにしたことを特徴 とする。 本発明は、試験要員が入射昼光の強度に依存する人工光の所定の色温度に対す る好みを立証する試験によって得た識見に基いて成したものである。例えば、制 御ユニットは入射昼光のレベルを測定する光センサを利用することにより、これ により測定される昼光レベルに依存する人工光の色温度を調整することができる 。 本発明による照明装置の好適例は、前記制御信号を形成する手段が、当年の日 にちを決定する曜日カレンダーを具えていると共に、前記手段が当年のその日と 平均昼光レベルとの間の予定した関係に依存する制御信号を形成すべく構成され るようにしたことを特徴とする。この例の簡単な変形例では、当年の日にちを決 定する曜日カレンダーを利用しながら昼光レベルを推定する。当年の日にちと、 平均昼光レベルのとの間の予定した関係に基いて昼光レベルを推定して、色温度 を調整するのに用いることができる。 前述した例の変形例は、前記制御信号を形成する手段が、時計も具え、該手段 が当年の日にち及びその日の時間と、平均昼光レベルとの間の予定した関係に依 存する制御信号を形成すべく構成されるようにしたことを特徴とする。時計を用 いることにより、日中の任意の時間における昼光レベルをより一層簡単に良好に 推定することができるため、人工光の色温度の調整が一層良好となる。 上述した例のさらに好適な変形例は、前記制御信号を形成する手段が、実際の 昼光レベルを測定する光センサも具え、前記制御ユニットが昼光レベルと色温度 との間の少なくとも２つの異なる予定した関係を記憶し、且つ前記制御ユニット が実際の測定昼光レベルに応じて前記関係の１つを選択すべく構成されるように したことを特徴とする。例えば、晴れ、曇り空又は薄曇りのような様々なタイプ の天候に対する種々の関係を記憶し、且つ測定される昼光レベルに基いて最も適 切な関係を選択することにより、人工光の色温度を尚一層良好に調整することが できる。 本発明による照明装置のさらに他の好適例は、前記制御ユニットが昼光レベル と色温度との間の少なくとも２つの異なる予定した関係を記憶し、且つ前記制御 ユニットが前記関係の１つを選択すべく構成される第１制御材を具えていること を特徴とする。人間の好みは概して極めて多様である。これからしても光の設定 に対して様々な好みがあることは明らかである。人によっては“暖たかい”光を 好むのに対し、他の人は、“冷たい”光を好んだりする。こうした様々な好みを 簡単な方法にて満足させるために、本発明による照明装置の後の例では、ユーザ に少なくとも２つの予定した関係から１つを選択させる。 本発明による照明装置の好適例は、前記制御ユニットが、昼光レベルと色温度 との間の予定した関係を変更すべく構成される変更手段を具えていることを特徴 とする。ユーザ達の好みを一層良好にかなえるために、この例では前記予定した 関係を変更可能とする。前述した例と同様に、このようにすれば一方では、所定 のオフィスの建物に対して、例えばその建物の立地条件及び一般的なレイアウト を考慮しながら制御系を最適化することができる。他方では、それぞれのオフィ スをオフィス毎に個々に制御できる場合には、ユーザの個々の望みになかう関係 を適用することができる。本発明による照明装置のこの例の変形例は、前記制御 ユニットが、調整済みの色温度を再調整すると共に前記変更手段を動作させるべ く構成される第２制御部材を具えていることを特徴とする。この例では、ユーザ が或る関係を選択するか、又はそれを変更することにより間接的にのみ制御に影 響を及ぼすようにする前述した各例とは反対に、ユーザは色温度を直接再調整す ることができる。この再調整に基いて、照明装置は昼光レベルと色温度との所望 な関係も変更する。従って、人々の個々の好みをより一層良好に満足させること ができる。 本発明による照明装置の他の好適例は、前記昼光レベルと人工光の色温度との 間の予定した関係が、主として昼光レベルが増加すると色温度も増加するような 関係としたことを特徴とする。試験により、昼光レベルと人工光の色温度との間 には確実に相関関係があることが判明したため、これらの諸要件を満足する照明 装置は普通のユーザの望みを満足させることができる。 本発明による照明装置の他の好適例は、前記昼光レベルと人工光の色温度との 間の予定した関係が、オフィスの机上で測定した昼光レベルが約４００ルクス〜 約１８００ルクスに増加する場合に、色温度が約３３００Ｋ〜約４３００Ｋにま で増加するような関係とすることを特徴とする。試験により、このような関係が 普通の試験要員の望みを適当に表わしていることを立証した。このような関係を 基本として利用する照明装置は色温度の調整に関するユーザの望みを大いにかな えることができる。 以下本発明を実施例につき説明する。 図面中： 図１は平均昼光レベルと、試験要員によって選定されるような人工光の平均色 温度との関係を示し、 図２は本発明による照明装置の概略ブロック図を示し、 図３は図２に示した照明装置の第１実施例のブロック図を示し、 図４は第２実施例のブロック図を示し、 図５は第３実施例のブロック図を示し、 図６は第４実施例のブロック図を示し、 図７は第５実施例のブロック図を示し、 図８は第６実施例のブロック図を示す。 図１はオフィス環境での人工光の設定に対して人間の好みを決定するのに行っ た試験の結果を示す。測定は１４ケ月の期間にわたって２つの同一のオフィス内 で行なった。各自が少なくとも１日中オフィスを用いるようにして、約１００人 の試験要員に対する好みの設定を測定した。オフィスには、試験要員が彼等の普 通の仕事を行なう普通のオフィスのように必要な物を備え付けた。試験要員は人 工光の強度並びに色温度を調整することができるようにした。強度は約４００〜 ２０００ルクスの範囲内で調整することができ、色温度は約２７００〜２４００ ケルビン（Ｋ）の範囲内で調整することができた。入射昼光のレベル及び色温度 も測定した。総合光強度（昼光と人工光）は水平の机の上で測定した。同様な測 定は、昼光は入射させるも、人工光は用いないスケールモデルでも行なった。校 正後、オフィス内の昼光レベルを前記スケールモデルでの最終測定から決定した 。を一日に多数回スイッチ・オフし、その後に試験要員が人工光を再び調整する ようにした。 こうした試験により、入射昼光の影響下ではテスト要員が人工光の強度を僅か に再調整するだけであることを立証した。昼光のレベルに無関係に平均で約８０ ０ルクスの人工光を加えた。昼光が極めて強く、例えば机の上に２０００ルクス 以上の昼光が入射する場合に、人工光をスイッチ・オフさせずに、強度を増大さ せることをたびたび行なった。しかし、極めて高い昼光レベルでは、ブラインド を部分的に閉じることによって人工光の強度を低下させた。 驚いたことには、試験要員が入射昼光の影響下で人工光の色温度をかなり再調 整したことがわかった。特に、入射昼光のレベルが人工光の色温度を調整するの に重要な役割を果たすことがわかった。昼光の色温度はあまり重要な役割を果た さないこともわかった。従って、種々の測定から、入射昼光の平均レベルと、試 験要員が選定するような人工光の色温度との間に或る関係を導出することができ る。 図１は斯かる関係を示したものである。このグラフは１９９３年１月から１９ ９４年２月までの期間中に行なった測定を示す。色温度の設定に関し、天候の種 類の関数として及び測定した年の時期の関数としての識見も得るために、個々の 測定をグループ形態で表してある。測定を行なった各日にちの天候の種類を晴れ 、曇り又は薄曇りとして特徴付けてある。１と月全体にわたって行なった測定を 天候の種類毎にまとめてある。これにより、原則として月毎に３つのバーがあり 、このバーの中心が選定された色温度の平均値を表わすのに対し、バーの高さは 標準偏差の２倍を表わし、従って個人的な好みの差及び設定のバラツキに関する 指標を成す。 図１には光度Ｅ（ルクス）に対する昼光の平均寄与度を水平方向の軸に沿って プロットしてあり、人工光の平均色温度（ケルビン）を縦軸に沿ってプロットし てある。これらの測定から、昼光レベルが高くなるにつれて、人工光の所望色温 度も高くなることを推論することができる。特に、昼光レベルが約４００ルクス から約１８００ルクスに増大すると、色温度が約３３００Ｋから約４３００Ｋに まで増大することがわかる。多くの照明装置にとっては、昼光レベルと人工光の 色温度との間の直線的に増加する関係が普通の人の望みを適切にかなえることに なる。例えば４２００Ｋ以上の過度に高い色温度は多くの人々が良いとは思わな い。図１から推論し得るように、所望される色温度は、それが１５００ルクスの 昼光レベルで約４０００Ｋに達する点を越えて増大することは殆どない。場合に よっては、昼光レベルが約１８００ルクス以上に上昇する場合に、所望される色 温度が低下することも有り得る。図１に曲線１０で示すような関係を利用する照 明装置は普通の人の望みを一層良好に満足させることができる。 斯種の装置はオフィス、工場、ホール、学校及び公共の建物の如き人々が滞在 する空間を人工的に照明するのに用いることができる。昼光も例えば窓又は天窓 からこれらの建物の中に入ることができる。なお、建物は図示してない。 図２は上述した識見に基づく本発明による照明装置の概略ブロック図を示す。 この照明装置は人工光を供給する少なくとも１個の光源１００を具えている。こ の光源は色温度が可調整のタイプのものとする。光源は机、テーブル及び壁の如 き部屋の該当部分を照らすのに用いられる。色温度が可調整の光源は、例えば各 々が固定の異なる色温度を有する少なくとも２個の調光可能な光源を組合せるこ とによって形成することができる。適切に組合せることのできるランプにはタイ プＨＦＤ（高周波調光が可能）のフリップスけい光ランプＴＬＤがある。ＴＬＤ カラー８２の如き２７００Ｋの固定の色温度を有するランプを、ＴＬＤカラー８ ６の如き６５００Ｋの固定の色温度を有するランプと組合せると、色温度を極め て広い範囲にわたって調整することができる。色温度はランプの光束比を変える ことによって調整され、好ましくは総光束は維持されるようにする。例えば３５ ００Ｋ〜４０００Ｋのような狭い範囲にわたる調整が多くの用途に十分足りるこ とは明らかである。ランプの組合せは１つのランプを形成するように組立てるこ ともできることは明らかである。色温度が可調整の他の形態の光源については特 許出願ＥＰ−Ａ４３９８６１、ＥＰ−Ａ４３９８６２、ＥＰ−Ａ４３９８６３、 ＥＰ−Ａ４３９８６４、ＥＰ−Ａ５０４９６７及びＤＥ−Ａ４２００９００に開 示されている。 照明装置は昼光レベルに依存する制御信号を形成するための手段１１０も具え ている。この手段１１０は、例えば本来既知の光センサと、この光センサにより 供給される信号を照明装置の残りの部分の制御に好適な制御信号に変換する信号 処理手段とで構成することができる。光センサは、それが入射光の代表的な部分 を測定する態様で配置するのが好適である。光センサの例としては光電性抵抗及 び光電性ダイオードが既知である。 照明装置は光源（複数の場合もある）を制御する制御ユニット１２０も具えて いる。この制御ユニットは、昼光レベルと人工光の色温度との予定した関係に応 じて光源の色温度を調整するように構成する。上記関係は前述したようなものと するのが好適である。フィリップスの制御ユニット８００−ＩＦＳは本発明に従 って実施するのに好適なユニットの一例である。この制御ユニットのプログラム は上述した制御動作を実行するように適合させることができ、昼光レベルと色温 度との関係は制御ユニットのＲＯＭ（又はＲＡＭ）に記憶させる。 図３は本発明による照明装置の実施例を示すブロック図であり、昼光レベルに 依存する制御信号を形成する手段１１０は当年の日にちを決定するための曜日カ レンダーユニット１３０を具えている。手段１１０は信号処理手段１３５も具え ており、これは当年の日にちと平均昼光レベルとの予定した関係に依存する制御 信号を形成するように構成する。当年の日にちを決定するのに好適な曜日カレン ダーユニットは一般に既知である。マイクロコントローラを具えている制御ユニ ット１２０を使用する場合には、曜日カレンダーユニット１３０をマイクロコン トローラの時計機能と有利に組合わせることができる。さらに、信号処理ユニッ ト１３５を制御ユニット１２０と組合わせるのも有利である。斯くして、当年の 日にちと、人工光の色温度との予定した関係（当年の日にちと平均昼光レベルと の関係と、平均昼光レベルと人工光の色温度との関係との組合わせ）に応じて光 源の色温度を調整するように構成される制御ユニットを用いることができる。 図４は他の実施例のブロック図を示し、この例では昼光レベルに依存する制御 信号を形成するための手段１１０が日中の時間を決定する時計１４０も具えてい る。信号処理手段１３５は当年の日にち及びその日の時間と平均昼光レベルとの 予定した関係に依存する制御信号を形成するように構成する。日中の時間を決定 するのに好適な時計は一般に既知である。マイクロコントローラを具えている制 御ユニット１２０を用いる場合には、マイクロコントローラの時計機能を時計１ ４０用に有利に用いることができる。信号処理手段１３５を制御ユニット１２０ と組合わせるのも有利である。斯くして、当年の日にち及びその日の時間と、人 工光の色温度との予定した関係に応じて光源の色温度を調整するように構成した 制御ユニットを用いることができる。 図５はさらに他の実施例のブロック図を示し、この例では昼光レベルに依存す る制御信号を形成する手段１１０が実際の昼光レベルを測定する光センサ１８０ も具えている。信号処理手段１３５は光センサによって供給される信号を、照明 装置の残りの部分の制御に好適な第２制御信号に変換するようにも構成する。制 御ユニット１２０は昼光レベルと色温度との間の少なくとも２つの異なる予定し た関係を記憶する。例えば、図１に示したような天候状態、“晴れ”、“曇り” 及び“薄曇り”に対応する３つの関係を記憶することができる。制御ユニット１ ２０は第２制御信号に応じて前記関係の１つを選択するように構成する。 図６は本発明による装置の他の実施例のブロック図を示し、この例では制御ユ ニット１２０が昼光レベルと色温度との間の少なくとも２つの異なる予定した関 係を記憶する。制御ユニット１２０は前記関係の１つを選択するように構成した 第１制御部材１５０も具えている。この制御部材１５０は、例えばノブを設け、 このノブの位置が選択した関係を示すようにすることができる。制御ユニット１ ２０には選択すべき関係を表示する表示スクリーンを設けることもでき、この場 合、制御部材１５０にはキーボード又はマウスを設けるようにする。制御部材１ ５０には遠隔制御装置又はスイッチを設けることもできる。 図７は本発明による装置のさらに他の実施例のブロック図を示し、この例の制 御ユニット１２０は昼光レベルと色温度との間の予定した関係を変更するように 構成される変更手段１６０を具えている。斯様な関係を変更するための手法は多 数知られている。例えば、この点に関し、色温度の同じ増減は各昼光レベルに対 して考慮することができる。上記関係を制御ユニットのＲＯＭ又はＲＡＭに記憶 する場合には、ＥＥＰＲＯＭの如き固定メモリ内にオフセットを記憶すれば十分 である。上記関係の変更の仕方として、特にその関係が直線関係にある場合には 、出発点（例えば、４００ルクス，３３００Ｋ）及び／又は最終点（例えば、２ ００ルクス，４３００Ｋ）における色温度を変更することもできる。この場合に は、固定メモリに出発点及び最終点の色温度を記憶するだけで済む。 上記２つの実施例では、例えば２７００Ｋ〜５４００Ｋの極めて広い範囲にわ たって調整することができ、しかも光源の全範囲を利用できるように前記関係を 変更したり、又は選択できる光源を利用するのも有利である。このようにすれば 、“暖かい”又は“冷たい”光に対する個人的な好みを一層良好にかなえること ができる。 図８は制御ユニットが第２制御部材１７０を具えている本発明による照明装置 の他の実施例のブロック図を示す。第２制御部材１７０は調整済みの色温度を再 調整すると共に変更手段１６０を作動させるように構成する。第２制御部材１７ ０は第１制御部材１５０と同タイプのものとすることができる。第２制御部材に は色温度を簡単に再調整する調光器を設けるのが好適である。 本発明による照明装置は、人工光の強度を昼光レベルに応じて制御する照明装 置と組合わせることができることは明らかである。斯種の照明装置は強度が可調 整のタイプの少なくとも１個の光源も具えている。さらに、この照明装置は昼光 レベルと人工光の強度の予定した関係に応じて光源の強度を調整するように構成 される制御ユニットを具えている。斯種の照明装置では、強度並びに色温度を調 整し得る光源を用いるのが有利である。この場合、制御ユニットは昼光レベルに 応じて人工光の強度並びに色温度を制御するように構成することができる。 照明の制御にとっては、人間の感覚を考慮するのが重要である。人間の感覚は 、“外が暗くなるにつれて、人工光を次第に明るくする”ように、主として量的 な規定で容易に表すことができる。従って、本発明による照明装置には“ファジ ーロジック”コントローラの如き規則志向の制御ユニットを用いるのが極めて好 適である。ファジーロジック制御ユニットは本発明による照明装置に多くの利点 を持たらす。これは、例えば照明装置が季節や、晴れ又は曇り空、夕暮及び変化 する曇天の如き天候状態も考慮して、人工光の色温度又は強度を所定に設定する ことである。このような光強度を制御する装置は未公開の特許願ＥＰ−Ａ−０６ ５ ２６９２（ＰＨＦ93.577）に記載されている。前記既知の装置を本発明による装 置と組合わせるのが極めて有利である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．人工光を供給する少なくとも１個の光源と、該光源を制御するための制御ユ ニットとを具え、該制御ユニットが昼光レベルに依存する制御信号を形成する手 段を具えている照明装置において、前記光源を色温度が可調整のタイプのものと し、且つ前記制御ユニットが昼光レベルと人工光の色温度との間の予定した関係 に応じて前記光源の色温度を調整すべく構成されるようにしたことを特徴とする 照明装置。 ２．前記制御信号を形成する手段が、当年の日にちを決定する曜日カレンダーを 具えていると共に、前記手段が当年のその日と平均昼光レベルとの間の予定した 関係に依存する制御信号を形成すべく構成されるようにしたことを特徴とする請 求項１に記載の照明装置。 ３．前記制御信号を形成する手段が、時計も具え、該手段が当年の日にち及びそ の日の時間と、平均昼光レベルとの間の予定した関係に依存する制御信号を形成 すべく構成されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。 ４．前記制御信号を形成する手段が、実際の昼光レベルを測定する光センサも具 え、前記制御ユニットが昼光レベルと色温度との間の少なくとも２つの異なる予 定した関係を記憶し、且つ前記制御ユニットが実際の測定昼光レベルに応じて前 記関係の１つを選択すべく構成されるようにしたことを特徴とする請求項３に記 載の照明装置。 ５．前記制御ユニットが昼光レベルと色温度との間の少なくとも２つの異なる予 定した関係を記憶し、且つ前記制御ユニットが前記関係の１つを選択すべく構成 される第１制御材を具えていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。 ６．前記制御ユニットが、昼光レベルと色温度との間の予定した関係を変更すべ く構成される変更手段を具えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一 項に記載の照明装置。 ７．前記制御ユニットが、調整済みの色温度を再調整すると共に前記変更手段を 動作させるべく構成される第２制御部材を具えていることを特徴とする請求項６ に記載の照明装置。 ８．前記昼光レベルと人工光の色温度との間の予定した関係が、主として昼光レ ベルが増加すると色温度も増加するような関係としたことを特徴とする請求項１ 〜７のいずれか一項に記載の照明装置。 ９．前記昼光レベルと人工光の色温度との間の予定した関係が、オフィスの机上 で測定した昼光レベルが約４００ルクス〜約８００ルクスに増加する場合に、色 温度が約３３００Ｋ〜約４３００Ｋにまで増加するような関係とすることを特徴 とする請求項８に記載の照明装置。 10．請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明装置の制御ユニット。