JP4878439B2

JP4878439B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP4878439B2
Application number: JP2005067645A
Authority: JP
Inventors: 朋子石渡
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: JP2006252944A

Description

本発明は、睡眠ホルモンであるメラトニン分泌を制御できる照明装置に関する。

従来、低色温度と中色温度を交互に発生せ、その発生の時間間隔が人間が色順応を起こすよりも短い時間間隔に設定した色温度制御照明装置を使用し、リラックス効果のある低色温度と中色温度を交互に発生せることですみやかに入眠させるというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、睡眠ホルモンであるメラトニン分泌を抑制し、注意力を維持することができる光源が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−１３５２７３号公報特表２００４−５０８１０６号公報

ところで、メラトニンは脳の松果体から分泌されるホルモンで、図１４に示すように、ほぼ１日の周期を持つ。メラトニンは昼間分泌されず、夕方から朝まで分泌され、睡眠に影響を及ぼすことは知られている。メラトニンの分泌は光によって抑制され、その明るさは１５００ｌｘ、５００ｌｘなど様々な実験結果がある。また、メラトニン分泌が抑制される分光感度は、単色光を用いた実験により、図１５に示すように、４６４ｎｍ付近にピーク値を持つといわれている。

また、文献(McIntyreほか、Life Science, 45-4, p327-332,1989)によれば、４００ｌｘの明るさで３時間の曝露ではメラトニン分泌が抑制されたが、２００ｌｘの明るさでは抑制されなかったという報告がある。

さらに、文献(森田ほか、照明学会全国大会梗概集、p203, 2002)によれば、波長４５０ｎｍ、５００ｎｍの単色光に９０分曝露することでメラトニン分泌が抑制されたという報告がある。また、蛍光ランプの分光分布は相関色温度によって異なり、色温度が低くなるに従って４５０ｎｍ〜５００ｎｍの短波長域の割合が少なくことも知られている。

このように、夜間に高照度の光や４５０ｎｍ〜５００ｎｍ近辺の波長を多く含む光を浴びるとメラトニン分泌が抑制され、睡眠に影響を及ぼすことになる。

そこで、本発明は、睡眠の前にメラトニン分泌が抑制されるのを防止して、スムーズな睡眠を促すことができる照明装置を提供する。

請求項１記載の発明は、相関色温度が異なる少なくとも２種類の光源と；これら光源による照明を制御する照明制御手段と；時刻を設定する時刻設定手段と；色温度の低い光源の照度を徐々に立ち上げるとともに、色温度の高い光源の照度を徐々に低下させ、設定した時刻より所定時間前の時刻において、色温度の低い光源の照度を最も高くするとともに、その後、色温度の低い光源の照度を徐々に低下させ設定時刻において設定した時刻より所定時間前の時刻よりも照度を低下させるように前記照明制御手段を制御する主制御手段と；を具備したことを特徴とする。

すなわち、主制御手段は、設定時刻になると、複数の光源の組み合わせにおいて相関色温度が低くなるように制御を開始する。相関色温度を変化する制御は、例えば、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長域の放射量が少なくなるように各光源の出力を変化させることで実現できる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の照明装置において、前記照明制御手段は、少なくとも１つの光源を調光制御することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の照明装置において時刻設定手段が設定する時刻は、睡眠に入る９０分以上前の時刻であることを特徴とする。
これにより

、例えば、入眠時刻が午後１０に設定した時には、少なくとも午後８時３０には照明装置に対して、相関色温度が低くなるような制御、または／および、床面の照度を２００ｌｘ以下になるような制御が開始される。

請求項１および２記載の発明によれば、設定時刻になると、複数の光源の組み合わせにおいて相関色温度が低くなるように制御が開始されるので、睡眠の前にメラトニン分泌が抑制されるのを防止して、スムーズな睡眠を促すことができる。

請求項３記載の発明によれば、時刻設定手段が設定する時刻を、睡眠に入る９０分以上前の時刻にしているので、睡眠の前にメラトニン分泌が抑制されるのを防止して、スムーズな睡眠を促すことができる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１および図２は照明装置１の概略構成図で、円形の基板２の中央に天井３に配置したソケット４に係止して電源線を接続するソケット５を設け、このソケット５に後述する制御回路を構成する回路部品を収納した回路ボックス６を取り付けている。

前記回路ボックス６の中央部には床面の照度を検知する照度センサ７が取り付けられ、回路ボックス６の周囲には反射板８が配置され,その反射板８の下に、相関色温度が異なる２種類の光源として、内側に相関色温度が５０００Ｋの３波長形昼白色の蛍光ランプ９を配置し、外側に相関色温度が２８００Ｋの３波長形電球色の蛍光ランプ１０を配置している。そして、基板２の周囲に、装置全体を覆うとともに、投光性で、かつ光を拡散するカバー１１を取り付けている。なお、図２はカバー１１を外した状態になっている。

前記３波長形昼白色の蛍光ランプ９は図４の(a)に示す分光分布を持ち、前記３波長形電球色の蛍光ランプ１０は図４の(b)に示す分光分布を持つ。すなわち、蛍光ランプ９は蛍光ランプ１０に比べて、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの短波長の割合が多くなっている。

図３は照明装置１の要部回路構成を示すブロック図で、全体を制御する制御部本体２１を設け、この制御部本体２１で前記昼白色蛍光ランプ９を調光制御する調光制御部２２を制御するとともに、前記電球色蛍光ランプ１０を調光制御する調光制御部２３を制御するようになっている。また、制御部本体２１は前記照度センサ７が検知した照度検知信号を取り込むとともに睡眠センサ２４が検知した睡眠検知信号を取り込むようになっている。前記睡眠センサ２４は、睡眠する人の腕などに取り付けて脈拍や体温を検知するものや枕内に取り付けて睡眠する人の動きを検知するものなど様々の方法で入眠を検知するセンサで周知のセンサである。制御部本体２１による睡眠センサ２４からの睡眠検知信号の取り込みは、リード線を使用した有線方式や電波による無線方式がある。

前記主制御部本体２１は、マイクロプロセッサのほか、時刻を計時する時計回路２１ａや時刻の設定等を行うメモリ２１ｂを設けている。制御部本体２１は調光制御部２２を制御し昼白色蛍光ランプ９を図５に実線のグラフｇ1に示すように調光制御する。すなわち、予め設定された入眠時刻又は予測される入眠時刻の、９０分以上前に設定時刻を決め、入眠時刻や設定時刻をメモリ２１ｂに記憶する。そして、設定時刻において調光率が０％になるように調光率を１００％から徐々に低下させる。

また、前記制御部本体２１は調光制御部２３を制御し電球色蛍光ランプ１０を図５に点線のグラフｇ2に示すように調光制御する。すなわち、昼白色蛍光ランプ９の調光率が１００％から低下するのに同期して調光率を０％から徐々に大きくし、設定時刻よりも前の時刻において調光率が１００％になり、以降その状態を入眠時刻になるまで保持し、入眠時刻になると調光率を０％に低下させる。すなわち、制御部本体２１は入眠時刻になると電球色蛍光ランプ１０も消灯状態と同じ状態にする。このとき、昼白色蛍光ランプ９と電球色蛍光ランプ１０の照度の対数値が時間を変数とした余弦カーブとなるように連続的に変化させることで色温度をなめらかに低下させることができる。

なお、ここでは昼白色蛍光ランプ９および電球色蛍光ランプ１０を連続的に調光制御するようにしたが、必ずしもこれに限定するものではなく、図６に示すような段階的な調光制御であっても良い。すなわち、制御部本体２１は調光制御部２２を制御し昼白色蛍光ランプ９を図６に実線のグラフｇ11に示すように段階的に調光制御する。また、制御部本体２１は調光制御部２３を制御し電球色蛍光ランプ１０を図６に点線のグラフｇ12に示すように段階的に調光制御する。

このように入眠時刻の９０分以上前の設定時刻において、昼白色蛍光ランプ９の調光率が０％、電球色蛍光ランプ１０の調光率が１００％になるので、相関色温度が５０００Ｋから２８００Ｋに変化することになる。そして、図４の(b)に示す電球色蛍光ランプ１０の分光分布から４５０ｎｍ〜５００ｎｍの短波長の割合が少なくなる。これにより、睡眠の前にメラトニン分泌が抑制されるのを防止できる。そして、この状態が９０分以上継続されることで、メラトニン分泌が徐々に増加するようになり、これにより、睡眠を促し、入眠時刻においてスムーズな睡眠ができる。

また、制御部本体２１は昼白色蛍光ランプ９と電球色蛍光ランプ１０とによる床面の照度が、図７に示すように、設定時刻において２００ｌｘ以下になるように照度センサ７を使用して制御する。すなわち、照度センサ７が検知する床面の照度が設定時刻において２００ｌｘ以下になるように昼白色蛍光ランプ９と電球色蛍光ランプ１０の出力を調光により調整する。このとき、昼白色蛍光ランプ９と電球色蛍光ランプ１０の照度の対数値が時間を変数とした余弦カーブとなるように連続的に変化させることで照度をなめらかに低下させることができる。そして、照度の変化率を、例えば、オフィスでは７．５％以下にすると変化に気づかれずに照度を低下できることが知られており、一般家庭でも照度の変化率をこの程度に設定することで違和感の無い照度の変化ができる。

このように入眠時刻の９０分以上前の設定時刻において、床面の照度が２００ｌｘ以下になるように昼白色蛍光ランプ９と電球色蛍光ランプ１０の出力を変化させる。そして、設定時刻においては電球色蛍光ランプ１０のみが点灯するので、この電球色蛍光ランプ１０からの光によって床面の照度が２００ｌｘ以下になるように制御される。これにより、睡眠の前にメラトニン分泌が抑制されるのを防止できる。そして、この状態が９０分以上継続されることで、メラトニン分泌が徐々に増加するようになり、これにより、睡眠を促し、入眠時刻においてスムーズな睡眠ができる。

また、メモリ２１ｂに入眠時刻および設定時刻を設定することで、設定時刻において昼白色蛍光ランプ９を消して電球色蛍光ランプ１０のみによる照明を行い、しかも、床面の照度を２００ｌｘ以下に保ち、入眠時刻において入眠させることができる。例えば、入眠時刻を午後１１時に設定し、設定時刻を午後９時に設定することもできる。このように設定すれば、午後９時になると照明を昼白色蛍光ランプ９から電球色蛍光ランプ１０に切替え、しかも、床面の照度を２００ｌｘ以下にする。そして、入眠時刻になると電球色蛍光ランプ１０も消して部屋を暗くする。あるいは、入眠時刻になった後、睡眠センサ２４が睡眠状態を検知したことを確認してから電球色蛍光ランプ１０を消して部屋を暗くしてもよい。

また、メモリ２１ｂに設定する入眠時刻は、睡眠センサ２４からの睡眠検知信号を取り込んだ時の時計回路２１ａの計時時刻に基づいて設定してもよい。例えば、人は曜日によって寝る時間が異なる場合があり、従って、メモリ２１ｂに曜日毎の入眠時刻を設定できるようにする。そして、設定する入眠時刻をそれぞれの曜日において得られる睡眠の計時時刻を平均した時刻にする。これにより、その人の各曜日の入眠時刻が自動的に設定され、その入眠時刻に対してそれぞれ相関色温度が低下し、床面の照度が２００ｌｘ以下になる設定時刻が設定される。

なお、前述した実施の形態は１台の照明装置の制御について述べたが、複数台の照明装置がネットワークに接続した場合にも適用することができる。例えば、住宅の各部屋に配置した照明装置を前述した実施の形態の照明装置と同様に制御する。すなわち、予め設定した設定温度に従って照明の相関色温度が低下し、床面の照度が２００ｌｘ以下になるように昼白色蛍光ランプ９および電球色蛍光ランプ１０を制御する。そして、設定された入眠時刻において照明を消す制御を行う。これにより、どの部屋に居てもメラトニン分泌が抑制されない光環境を実現できる。勿論、各部屋にある照明装置の設定時刻や入眠時刻に基づく蛍光ランプの制御についてその機能をユーザサイドで解除できるようにすることで、照明装置を通常の照明装置として使用することができ、汎用性を高めることもできる。

なお、前述した実施の形態は、内側に相関色温度が５０００Ｋの３波長形昼白色の蛍光ランプ９を配置し、外側に相関色温度が２８００Ｋの３波長形電球色の蛍光ランプ１０を配置した照明装置について述べたが、図８に示すように、内側に相関色温度が６７００Ｋの３波長形昼光色の蛍光ランプ３１を配置し、中間に相関色温度が５０００Ｋの３波長形昼白色の蛍光ランプ３２を配置し、外側に相関色温度が２８００Ｋの３波長形電球色の蛍光ランプ３３を配置した３本の蛍光ランプを有する外観が図９に示す構成の照明装置３４であってもよい。

相関色温度が６７００Ｋの３波長形昼光色の蛍光ランプ３１は図１０に示す分光分布を持ち、３波長形昼白色の蛍光ランプ３２は蛍光ランプ９と同様の図４の(a)に示す分光分布を持ち、３波長形電球色の蛍光ランプ３３は蛍光ランプ１０と同様の図４の(b)に示す分光分布を持つ。蛍光ランプ３１は蛍光ランプ３２に比べて、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの短波長の割合が多くなっている。例えば、蛍光ランプ３１の定格電力を４０Ｗ、蛍光ランプ３２の定格電力を５０Ｗ、蛍光ランプ３３の定格電力を６０Ｗとしている。

そして、図１１に示すように、通常は、３波長形昼光色の蛍光ランプ（Ｄ）３１からの照明による照度が最も高くなるように全光点灯で点灯制御し、また、３波長形昼白色の蛍光ランプ（Ｎ）３２からの照明による照度が１００ｌｘよりも低い状態で維持するようにおよそ５０％調光で点灯制御する。この状態で３波長形電球色の蛍光ランプ（Ｌ）３３を照度０の状態から徐々に立ち上げると共に蛍光ランプ３１の照度を徐々に低下させる。

そして、時刻ｔ1において、蛍光ランプ（Ｄ）３１の照度を１０ｌｘ以下に低下させ、蛍光ランプ（Ｌ）３３の照度を最も高くする。また、蛍光ランプ（Ｎ）３２の照度は略横ばい状態を保つ。その後、蛍光ランプ（Ｎ）３２の照度を徐々に低下させ、時刻ｔ2において照度を１０ｌｘ以下に低下させる。以降、蛍光ランプ（Ｌ）３３を７０％以下で調光点灯させることで照度を１７０ｌｘまで低下させて維持しスムーズな睡眠を誘う。このときの、蛍光ランプ（Ｄ）３１、蛍光ランプ（Ｎ）３２、蛍光ランプ（Ｌ）３３による合計照度は図中グラフ（Ｄ＋Ｎ＋Ｌ）で示すように変化する。

このような制御においても時刻ｔ2を設定時刻とし、入眠時刻の９０分以上前に設定することで、蛍光ランプ（Ｌ）３３のみによる２００ｌｘ以下の明るさの照明が９０分以上継続することになり、これにより、睡眠前には図１２に示すように相関色温度と明るさをなめらかに低下させることができ、睡眠の前にメラトニン分泌が抑制されるのを防止できる。これにより、睡眠前にメラトニン分泌を増加させることができ、入眠時刻においてスムーズな睡眠ができるようになる。

以上は、睡眠前の制御について述べたが、例えば、布団に圧力センサを配置したり、赤外線センサを配置したり、あるいは身体に加速度センサを配置するなどしてユーザが起床するのを検知し、その起床が予め設定されている起床時刻近傍であれば、図１３に示すように相関色温度と明るさをなめらかに増加させるように各蛍光ランプを調光制御することもできる。

また、枕型や身体装着型の生体計測装置を使用して睡眠深度を計測し、この計測によって起床時刻前のレム睡眠を検知し、このタイミングで相関色温度と明るさを増加させることで心地よい目覚めを促すことも可能になる。

また、ユーザの起床を検知し、そのときの起床がまだ睡眠中の時間帯であれば、トイレ等へ行くために起きたと想定して、電球色の蛍光ランプ（Ｌ）３３を低い照度で点灯させる制御を行うこともできる。これにより、睡眠の途中で起きたときには完全に覚醒するのを防止し、再び寝たときには睡眠がスムーズに継続できるようになる。

なお、前述した各実施の形態は、光源として相関色温度が異なる２種類および３種類の蛍光ランプを使用したものについて述べたが、相関色温度が異なる４種類以上の蛍光ランプを使用したものであってもよい。

本発明の一実施の形態に係る照明装置を天井に取付けた状態の概略構成図。同実施の形態に係る照明装置を、カバーを外して下から見た図。同実施の形態に係る照明装置の要部回路構成を示すブロック図。同実施の形態に係る照明装置における昼白色蛍光ランプと電球色蛍光ランプの分光分布を示す図。同実施の形態に係る照明装置における昼白色蛍光ランプと電球色蛍光ランプの調光制御を示す図。同実施の形態に係る照明装置における昼白色蛍光ランプと電球色蛍光ランプの調光制御の他の実施例を示す図。同実施の形態に係る照明装置の照度制御を示す図。本発明の他の実施の形態に係る照明装置の蛍光ランプ配置図。同実施の形態の照明装置の外観を示す斜視図。同実施の形態に係る照明装置における昼光色蛍光ランプの分光分布を示す図。同実施の形態に係る照明装置の各蛍光ランプの睡眠前における照度変化と全体の照度変化を示す図。同実施の形態に係る照明装置の睡眠前における相関色温度と明るさの変化を示す図。同実施の形態に係る照明装置の起床時における相関色温度と明るさの変化を示す図。メラトニンの日内の分泌特性を示す図。メラトニン分泌抑制の分光感度相対値を示す図。

１…照明装置、７…照度センサ、９…３波長形昼白色の蛍光ランプ、１０…３波長形電球色の蛍光ランプ、２１…制御部本体、２１ａ…メモリ、２２，２３…調光制御部。

Claims

相関色温度が異なる少なくとも２種類の光源と；
これら光源による照明を制御する照明制御手段と；
時刻を設定する時刻設定手段と；
色温度の低い光源の照度を徐々に立ち上げるとともに、色温度の高い光源の照度を徐々に低下させ、設定した時刻より所定時間前の時刻において、色温度の低い光源の照度を最も高くするとともに、その後、色温度の低い光源の照度を徐々に低下させ設定時刻において設定した時刻より所定時間前の時刻よりも照度を低下させるように前記照明制御手段を制御する主制御手段と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
前記照明制御手段は、少なくとも１つの光源を調光制御することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
時刻設定手段が設定する時刻は、睡眠に入る９０分以上前の時刻であることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。