JP2012129021A - 照明装置、照明制御方法、及び照明制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】調色時においても目標値の設定が容易な照明装置を提供する。
【解決手段】照明器具１は、発光色の異なる複数のＬＥＤユニット６の調光レベルを制御する制御ＩＣ５２１と、ＬＥＤユニット６からの光が照射される被照射面における明るさを検出するセンサ部１２と、各ＬＥＤユニット６が所定の調光レベルに調光されたときのた各センサ電圧値を記憶するメモリ５１２と、メモリ５１２に記憶された各センサ検出値に基づいて目標値を設定するマイコン５１１と、を備える。制御ＩＣ５２１は、複数のＬＥＤユニット６が調光されるときのセンサ検出値が目標値と略一致するよう、ＬＥＤユニット６の調光レベルを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置、照明制御方法、及び照明制御プログラムに関する。

従来、オフィスなどで天井に設置される照明器具の被照射面の照度を一定に保つための多くの技術が知られている。その１つとして、以下のような照明装置が知られている。具体的には、光源と、光源により照明される被照射面の照度を反射光により測定する照度センサと、照度センサの出力値に基づいて被照射面の照度が一定となるように光源の光出力を制御する制御部とを備え、電源投入ごとに光出力を変化させて、光出力のない状態での照度センサの出力値および光出力のある状態での出力値との対応関係に基づいて所定の光出力値に対応する目標値を設定してから、照度センサの出力値が目標値となるように光出力を制御するものである（例えば、特許文献１参照）。この照明装置によれば、目標値を自動的に設定でき、かつ、レイアウト変更などによって被照射面の反射率が変化しても、被照射面の照度を一定に保つことができる。

特開２００５−２４３３１４号公報

最近では、主光源に色違いのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いて、調光、調色を行うことができる住宅用シーリングライトも商品化されている。例えば、白色と電球色の混色比を変えることにより、白色から電球色まで多段階に調色を行うことができる。しかしながら、ＬＥＤの明るさばらつきにより混色比がばらつくため、混色した光の色味にずれが生じる。

また、照明装置に昼光に応じて調光を行う機能（自動調光機能）を付加した場合、ＬＥＤの明るさばらつきにより明るさセンサの検出値に差が生じたり、明るさセンサの分光感度特性に対し発光色によって分光分布が異なるので、明るさが同じであっても発光色の違いで明るさセンサの検出値（センサ電圧値）に差が生じたりする。

従来、明るさばらつきについては考慮されていないので、照明装置の被照射面の照度を一定に保つための上記目標値を設定した後に調色レベルを変更すると、目標値のセンサ電圧値にずれが生じてしまう。よって、従来の照明装置では、調色レベルの変更を行う場合には一旦電源を切って再度電源を投入する必要がある。しかしながら、このような従来の照明装置を住宅用のシーリングライトに適用すると、調色レベルを変更する度に、電源を投入するためのリモコンの操作又は壁スイッチの操作を行わなければならず、不便である。仮に、電源を再投入しなくても目標値を設定することができるように改善したとしても、調色レベルの変更の度に目標値の設定が必要であり、必ず一旦消灯する必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、調色時においても目標値の設定が容易な照明装置、照明制御方法、及び照明制御プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の照明装置は、発光色の異なる複数の光源の調光レベルを制御する光源制御部と、前記光源からの光が照射される被照射面における明るさを検出するセンサ部と、各光源が所定の調光レベルに調光されたときのセンサ部により検出された各センサ検出値を記憶するセンサ検出値記憶部と、前記センサ検出値記憶部により記憶された各センサ検出値に基づいて、前記複数の光源が調光されるときの前記センサ検出値の目標値を設定する目標値設定部と、を備え、前記光源制御部が、前記複数の光源が調光されるときの前記センサ検出値が前記目標値と略一致するよう、前記光源の調光レベルを制御する。

また、この発明において、前記光源制御部が、各光源が調光されるときの各センサ検出値が略一致するよう、前記光源の調光レベルを制御し、前記目標値設定部が、前記略一致したセンサ検出値を前記目標値として設定する。

また、この発明において、前記目標値設定部が、前記被照射面における明るさが略同一となる各光源のセンサ検出値の比に基づいて、前記目標値を設定する。

また、この発明において、前記目標値設定部が、各光源の混色比に基づいて、前記目標値を設定する。

また、本発明の照明制御方法は、発光色の異なる複数の光源の調光レベルを制御する光源制御ステップと、前記光源からの光が照射される被照射面における明るさを検出する検出ステップと、各光源が所定の調光レベルに調光されたときの前記検出ステップにおいて検出された各センサ検出値を記憶するセンサ検出値記憶部により記憶された各センサ検出値に基づいて、前記複数の光源が調光されるときの前記センサ検出値の目標値を設定するステップと、を有し、前記光源制御ステップにおいて、前記複数の光源が調光されるときの前記センサ検出値が前記目標値と略一致するよう、前記光源の調光レベルを制御する。

また、本発明の照明制御プログラムは、上記照明制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、調色時においても目標値の設定が容易である。

（Ａ）〜（Ｂ）本発明の実施形態における照明器具の外観の一例を説明するための図 本発明の実施形態における照明器具の構成例を示すブロック図 本発明の実施形態における照明器具の動作例を示すフローチャート

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の照明装置は、例えば住宅の居室において、床面、机上面などの被照射面の平均照度をほぼ一定に保つ照明装置であり、昼光に応じて調光を行う機能（自動調光機能）により省エネルギーが可能なものである。

まず、図１（Ａ）、（Ｂ）を用いて、照明器具１の外観について説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態における照明器具１の外観の一例を示す図であり、図１（Ａ）は照明器具１が天井面１１に取り付けられた状態を横から見た図、図１（Ｂ）は照明器具１を下から見た図である。照明器具１は、照明装置の一例である。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、照明器具１は、住宅用シーリングタイプの照明器具であり、赤外線式のリモコン３により操作可能である。照明器具１には、例えば角型の板状の筐体９の略中央に、照明器具１を固定しかつ電力供給を受けるための器具固定部兼電源接続部７が設けられている。この器具固定部兼電源接続部７は、天井面１１に設置されている引掛け式の配線部品に取付けられる。

筐体９には、点灯回路部５及びＬＥＤユニット６がカバー８とともに取付けられ、樹脂性の拡散カバー１０により覆われている。ＬＥＤユニット６は、光源の一例であり、図１（Ｂ）に示すように、ロの字形に８ユニット並べて配置されている。また、一例ではあるが、９個のＬＥＤ素子６ａで１つのＬＥＤユニット６が構成されており、白色光用のＬＥＤ素子６ａと電球色用のＬＥＤ素子６ａとが交互に配置されている。

点灯回路部５の基板には、図１（Ｂ）に示すように受光素子Ｍ１が実装され、リモコン３からの信号（リモコン信号）が受信できるように、カバー８は貫通穴を有している。センサ部１２は、ＬＥＤユニット６からの光が直接入射しないように、図１（Ｂ）に示すように、照明器具１の縁部に取付けられている。

リモコン３は、赤外線ＬＥＤ３ｃを用いて、リモコン３の操作ボタン３ｂが押下されることにより、リモコン信号を送信する。照明器具１は、受光素子Ｍ１によりリモコン信号を受信すると、所定の動作を行う。所定の動作とは、例えば、全灯、調光、常夜灯の点灯、調光レベルを上げる、調光レベルを下げる、消灯、自動調光機能の開始、ＬＥＤユニット６の調光時の明るさを決定するための目標値の設定、などの動作である。

次に、照明器具１の点灯回路部５の構成について説明する。
図２は本発明の実施形態における照明器具１の点灯回路部５の構成例を示すブロック図である。図２に示す点灯回路部５は、制御部５１０、電源部５２０、受光素子Ｍ１、を備える。また、制御部５１０は、マイコン５１１、メモリ５１２、を備える。また、電源部５２０は、制御ＩＣ５２１、入力フィルタ５２２、整流回路５２３、昇圧チョッパ回路５２４、降圧チョッパ回路５２５、５２６、を備える。ここでは、点灯回路部５の主要な構成を中心に説明する。

図２に示すセンサ部１２は、フォトダイオードなどの明るさセンサであり、光源からの光が照射される被照射面における明るさを検出する。また、センサ部１２は、入射する光量に応じた電流を出力する。出力された電流は、センサ部１２の出力端に接続される負荷抵抗（不図示）によって電圧に変換され、制御部５１０のマイコン（マイクロコンピュータ）５１１のアナログ入力端子（不図示）に入力される。

マイコン５１１は、入力された電圧（交流電圧）をアナログ−デジタル変換（ＡＤ変換）する。そして、ＡＤ変換された電圧値（以下、センサ電圧値ともいう）を目標値と比較する。この目標値は、複数のＬＥＤユニット６が調光されるときのセンサ出力値の目標となる値である。そして、両者が略一致するよう光源としてのＬＥＤユニット６の出力を調整すべく、調光信号（ここではＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号）を電源部５２０の制御ＩＣ５２１に出力する。すなわち、制御ＩＣ５２１は、複数のＬＥＤユニットが調光されるときのセンサ電圧値と目標値とが略一致するよう、ＬＥＤユニット６の調光レベルを制御する。これらの処理はマイコンのプログラムにより行われ、点灯回路部５は、被照射面における明るさが略一定となるよう動作する。

電源部５２０は、外部の商用電源（不図示）に接続される。具体的には、外部の商用電源に、入力フィルタ５２２、整流回路５２３を経て昇圧チョッパ回路５２４が接続される。昇圧チョッパ回路５２４の出力端には降圧チョッパ回路５２５、５２６が発光色毎（白色光、電球色光）に並列に接続される。降圧チョッパ回路５２５の出力端には白色光を発光するＬＥＤユニット６１が接続され、降圧チョッパ回路５２６の出力端には電球色光を発光するＬＥＤユニット６２が接続される。１つのＬＥＤユニット６（６１、６２）の基板には、複数個のＬＥＤ素子６ａ（図１参照）が実装されている。また、図２に示すように、複数のＬＥＤユニット６１、６２が直列又は並列に接続される。

制御ＩＣ５２１は、ＬＥＤユニット６を流れる電流が略一定となるよう、降圧チョッパ回路５２５、５２６の出力電圧を制御するフィードバック制御を行う。このとき、制御ＩＣ５２１は、マイコン５１１からの調光信号に応じてＬＥＤユニット６の電流の目標値を変化させることによって、降圧チョッパ回路５２５の出力調整を行う。この出力調整により、調光レベルが調整される。このように、制御ＩＣ５２１は、発光色の異なる複数のＬＥＤユニット６の調光レベルを制御する。

次に、目標値設定について説明する。
図３は、本実施形態の照明器具１の動作例を示すフローチャートを示す図である。

外部のリモコン３（図１参照）の目標値設定ボタンが押下されると、照明器具１の受光素子Ｍ１がリモコン３からの目標値を設定するための目標値設定指示信号を受信する（ステップＳ１０１）。これにより、目標値設定処理を開始する。

続いて、制御ＩＣ５２１は、ＬＥＤユニット６１による白色のみの光（以下、白色光ともいう）を例えば調光レベル１００％で点灯させる（ステップＳ１０２）。マイコン５１１は、このときの被照射面の明るさをセンサ部１２により測定させ、そのセンサ電圧値をメモリ５１２に記憶させる（ステップＳ１０３）。

続いて、制御ＩＣ５２１は、白色光と同様に、ＬＥＤユニット６Ｂによる電球色のみの光（以下、電球色光ともいう）を例えば調光レベル１００％で点灯させる（ステップＳ１０４）。マイコン５１１は、このときの被照射面の明るさをセンサ部１２により測定させ、そのセンサ電圧値をメモリ５１２に記憶させる（ステップＳ１０５）。

つまり、メモリ５１２は、各ＬＥＤユニット６が所定の調光レベルに調光されたときの各センサ電圧値を記憶する。

続いて、マイコン５１１は、メモリ５１２に記憶された、白色光のセンサ電圧値と電球色光のセンサ電圧値とを比較する。つまり、マイコン５１１は、白色光のセンサ電圧値と電球色光のセンサ電圧値とが略同一（例えば両者の差がセンサ電圧値の±５％以内）であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

白色光のセンサ電圧値と電球色光のセンサ電圧値とが略同一でない場合には、マイコン５１１は、白色光のセンサ電圧値が電球色光のセンサ電圧値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。白色光のセンサ電圧値の方が大きい場合には、制御ＩＣ５２１は、白色光を調光レベル１００％で点灯させる（ステップＳ１０８）。一方、電球色光のセンサ電圧値の方が大きい場合には、制御ＩＣ５２１は、電球色光を調光レベル１００％で点灯させる（ステップＳ１０９）。

続いて、制御ＩＣ５２１により、センサ電圧値が大きい方の発光色の調光レベル（調光信号のデューティ）を１段階小さくする（ステップＳ１１０）。つまり、制御ＩＣ２１は、両センサ電圧値が略同一となるように、センサ電圧値の高い（つまり明るい）方の発光色の調光レベルを下げるよう制御する。１段階小さくされた調光レベルは、メモリ５１２に記憶される。そして、マイコン５１１は、再度、メモリ５１２に記憶された白色光のセンサ電圧値と電球色光のセンサ電圧値とを比較する。つまり、マイコン５１１は、白色光のセンサ電圧値と電球色光のセンサ電圧値とが略同一であるか否かを再度判定する（ステップＳ１１１）。

一方、ステップＳ１０６又はＳ１１１において、白色光のセンサ電圧値と電球色光のセンサ電圧値とが略同一である場合には、マイコン５１１は、このときの両センサ電圧値と調光レベルとを各基準値としてメモリ５１２に記憶させる（ステップＳ１１２）。ここで、センサ電圧値の基準値は目標値に相当する。また、調光レベルの基準値とは、調光レベルを下げた色の光（つまり当初のセンサ電圧値が高かった方の光）について、センサ電圧値が略同一となる調光レベルを出力上限値とし、これ以上調光レベルが大きくならないようにするものである。

このように、マイコン５１１は、メモリ５１２に記憶された各センサ電圧値に基づいて目標値を設定する。例えば、制御ＩＣ５２１は、各センサ電圧値が略一致するようＬＥＤユニット６の調光レベルを制御し、マイコン５１１は、略一致したときのセンサ検出値を目標値として設定する。

ここで、被照射面の明るさが同じであっても、発光色によってセンサ電圧値が異なることを考慮する必要がある。そこで、予め被照射面の明るさ（直下照度、平均照度等の照度）が略同一となるセンサ電圧値を、白色光及び電球色光の各々について測定しておく。マイコン５１１は、この各センサ電圧値の比に基いて、目標値の設定、記憶（主にステップＳ１０６〜Ｓ１１２）を行う。

このように、マイコン５１１は、被照射面における明るさが略同一となる各ＬＥＤユニット６のセンサ検出値の比に基づいて、目標値を設定してもよい。また、このセンサ検出値の比に基づいて、メモリ５１２に記憶されているセンサ検出値を補正するようにしてもよい。

例えば、略同一となる明るさのときのセンサ電圧値の比が、電球色光のセンサ電圧値：白色光のセンサ電圧値＝１：Ａ（式１）の場合、白色光のセンサ電圧値を１／Ａ倍してから、ステップＳ１０６における電球色光のセンサ電圧値と白色光のセンサ電圧値とを比較すればよい。センサ電圧値とＬＥＤユニット６の調光レベル（被照射面の明るさに相当）とは比例関係にある。そのため、調色を行う際には、ＬＥＤユニット６の調光レベルの上限値を１００％として、混色比に応じた適切な調光レベルを比率により演算で求め、適切な目標値も演算により求めることができる。

例えば、ＬＥＤユニット６の調光レベルが１００％のとき調光信号のデューティが１００％（調光レベルとデューティは比例関係）であり、電球色光のセンサ電圧値：２．０Ｖ、白色光のセンサ電圧値：２．６Ｖであり、上記（式１）のＡ＝１．１である場合について説明する。

被照射面の明るさの比は、以下のような比となる。
電球色光：白色光＝２．０：２．６／１．１＝２．０：２．３６＝１：１．１８
つまり、被照射面の明るさを略同一にするには、白色光の調光レベルを８５％に下げればよい。このときのセンサ電圧値は、電球色光：白色光＝２．０：２．０１となる。

ここで、混色比を電球色光：白色光＝３：７とする場合には、調光信号のデューティを以下のようにすればよい。
電球色光：白色光＝１００×０．３：８５×０．７＝３０：５９．５

さらに、目標値については、電球色光のセンサ電圧値：白色光のセンサ電圧値＝２．０：２．０１であることより、２．０×０．３+２．０１×０．７＝２．０１（Ｖ）となる。このような演算処理はマイコン１１により行う。このように、各ＬＥＤユニット６の混色比に基づいて、目標値を設定してもよい。このとき、デューティと調光レベルとの関係を示すデータテーブルにしたがって演算する。

なお、まずは所定の混色比での目標値の設定を行い、その後にリモコン３の操作により任意の混色比に変更し、一旦設定された目標値を再設定するようにしてもよい。

このような目標値の設定によれば、調色レベルを変更する度に、電源を一旦遮断して目標値の設定を行う必要はない。また、適切な目標値設定を行うことができるので、各ＬＥＤユニット６が発光する明るさのばらつきの改善することができる。さらに、各発光色で個別に明るさがばらつくため、混色比がずれてしまっていたが、本実施形態では、混色比を考慮した目標値の設定を行うことができる。尚、別の手段により、明るさばらつきの抑制が可能な場合は、センサ電圧値を比較して略同一とするフローを省いてもよい。

なお、リモコン３の通信手段は、赤外線でなくとも、微弱無線、特定小電力無線などであってもよい。また、ＬＥＤユニット６、点灯回路部５などの構成、器具構造、配置、形状などについても、限定されるものではない。例えば、発光素子としては、ＬＥＤ素子６ａでなく有機ＥＬなどであってもよい。

１ 照明器具
３ リモコン
３ｂ 操作ボタン
３ｃ 赤外線ＬＥＤ
５ 点灯回路部
５１０ 制御部
５１１ マイコン
５１２ メモリ
５２０ 電源部
５２１ 制御ＩＣ
５２２ 入力フィルタ
５２３ 整流回路
５２４ 昇圧チョッパ回路
５２５、５２６ 降圧チョッパ回路
６ ＬＥＤユニット
６ａ ＬＥＤ素子
６１ ＬＥＤユニット（白色光）
６２ ＬＥＤユニット（電球色光）
７ 器具固定部兼電源接続部
８ カバー
９ 筐体
１０ 拡散カバー
１１ 天井面
１２ センサ部
Ｍ１ 受光素子

Claims (6)

1. 発光色の異なる複数の光源の調光レベルを制御する光源制御部と、
   前記光源からの光が照射される被照射面における明るさを検出するセンサ部と、
   各光源が所定の調光レベルに調光されたときのセンサ部により検出された各センサ検出値を記憶するセンサ検出値記憶部と、
   前記センサ検出値記憶部により記憶された各センサ検出値に基づいて、前記複数の光源が調光されるときの前記センサ検出値の目標値を設定する目標値設定部と、
   を備え、
   前記光源制御部は、前記複数の光源が調光されるときの前記センサ検出値が前記目標値と略一致するよう、前記光源の調光レベルを制御する照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置であって、
   前記光源制御部は、各光源が調光されるときの各センサ検出値が略一致するよう、前記光源の調光レベルを制御し、
   前記目標値設定部は、前記略一致したセンサ検出値を前記目標値として設定する照明装置。
3. 請求項１または２に記載の照明装置であって、
   前記目標値設定部は、前記被照射面における明るさが略同一となる各光源のセンサ検出値の比に基づいて、前記目標値を設定する照明装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置であって、
   前記目標値設定部は、各光源の混色比に基づいて、前記目標値を設定する照明装置。
5. 発光色の異なる複数の光源の調光レベルを制御する光源制御ステップと、
   前記光源からの光が照射される被照射面における明るさを検出する検出ステップと、
   各光源が所定の調光レベルに調光されたときの前記検出ステップにおいて検出された各センサ検出値を記憶するセンサ検出値記憶部により記憶された各センサ検出値に基づいて、前記複数の光源が調光されるときの前記センサ検出値の目標値を設定するステップと、
   を有し、
   前記光源制御ステップにおいて、前記複数の光源が調光されるときの前記センサ検出値が前記目標値と略一致するよう、前記光源の調光レベルを制御する照明制御方法。
6. 請求項５に記載の照明制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるための照明制御プログラム。

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