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1. JP2011023339 - LIGHTING SYSTEM EQUIPPED WITH CONTROL DEVICE BY ILLUMINANCE AND COLOR TEMPERATURE

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Description

Title of Invention 照度・色温度による制御装置を装備した照明システム JP 2009141846 20090615

Technical Field

0001  

Background Art

0002   0003   0004  

Citation List

Patent Literature

0005  

Summary of Invention

Technical Problem

0006  

Technical Solution

0007   0008   0009  

Advantageous Effects

0010   0011   0012   0013  

Brief Description of Drawings

0014  

Description of Embodiments

0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033  

Reference Signs List

0034  

Claims

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11    

Drawings

1   2   3   4   5    

Description

照度・色温度による制御装置を装備した照明システム

JP 2009141846 20090615

Technical Field

[0001]
本発明は照度・色温度による制御装置を装備した照明システムに関し、特に、人間の生活のリズムに合わせた制御を可能にする制御装置を装備した照明システムであって、一日の時間による照度の変化や、人間の生理現象への対応、季節による照度の変化等を予めプログラムした制御装置を装備し、更に現実の外界の照度の変化をセンサで感知して、各種照明機器の点灯・消灯・照度・色温度の変更をコントロールする照度・色温度による制御装置を装備した照明システムに関する。

Background Art

[0002]
従来の照明機器には、一定の照度で変化なく照射するものと、照度を変更することの出来る制御装置が装備されているものとがある。必要とされる照度は常に一定ではないので、適当な照度を保つためには、照明機器自体を点灯消灯するか光源からの照射を制御機器により操作して照度を変更する必要が生じる。
したがって、点灯消灯やコントローラの操作に人間による判断とその判断に基づく操作が不可欠である。この操作を外界の照度センサの判断にまかせて、街灯等の点灯制御のように自動化することが考えられている。しかし、室内用に限定して考えてもオフィスの中の太陽光の到達の度合いや照明機器の設置場所や条件さらには設置されている照明機器の種類によってもコントロールの内容は異なることになり、さらに、その照明機器と制御装置のメンテナンスが必要となるという問題があり、微妙な制御と最適光の照射は実現可能でありながら、現実にはそのような装置は開発されていなかった。
[0003]
更に、オフィス内では1年を通じて一定照度の同一の照明機器の下で作業を行う事が多いことから屋外の自然環境の変化を感じることが困難であり、近年、人のバイオリズムが乱れる等の問題点が指摘されている。また、日本では1日の太陽光の変化におけるサーカディアン・リズムに加え、太陽の公転による季節変化のため、オフィス内での滞在時間が長い場合、自然の季節変化に対する体内のバイオリズムに乱れが起こりやすいという問題も指摘されている。
[0004]
その為、適切に照度と色温度を管理でき、自然環境における太陽光の変化と合致した環境の変化に柔軟且つ適切に対応できる最適光を供給できる照明機器または装置および照明システムの開発が望まれていた。

Citation List

Patent Literature

[0005]
patcit 1 : 特開2006−344555号公報
patcit 2 : 特開2003−175109号公報

Summary of Invention

Technical Problem

[0006]
上記問題を解決するために、本発明は照度・色温度による制御装置を装備した照明システムに関し、特に、人間の生活のリズムに合わせた制御を可能にする制御装置を装備した照明システムであって、一日の時間による照度の変化や、人間の生理現象への対応、季節による照度や色温度の変化等を予めプログラムした制御装置を装備し、更に現実の外界の照度・色温度の変化をセンサで感知して、各種照明機器の点灯・消灯・照度の変更をコントロールする照度・色温度による制御装置を装備した照明システムを提供することを目的とする。

Technical Solution

[0007]
上記目的を達成するために、本発明に係る照明システムは、光源を備えた照明装置と、該照明装置の光源の消灯点灯および該光源による所定の位置における照度を制御する制御装置と、からなる照明システムにおいて、刻時を行う刻時手段と、該刻時手段による刻時に基づいて、時間単位で前記光源の色温度を規定値内で変動制御する色温度制御手段と、前記刻時手段による刻時に基づいて、予め定める時間の経過により前記光源の照度を規定値内で変動制御する照度制御手段と、を備えることを特徴とする照度・色温度による制御装置を装備した照明システムである。
[0008]
また、照明システムは、前記色温度制御手段及び前記照度制御手段は、さらに日単位でも、それぞれ前記光源の前記色温度及び前記照度を制御することを特徴とする照度・色温度による制御装置を装備した照明システムである。
また、前記照明システムは、所定の設置位置に設けられ照度を感知する照度センサを備え、前記照度制御手段が、前記照度センサで感知された照度も参照して前記光源の前記照度の制御を行う照明システムである。更に、前記照明システムは、所定の設置位置に設けられ動体を検知する動体感知センサを備え、前記制御装置は、前記動体感知センサで検知結果に基づいて前記照明装置の点灯または消灯の少なくとも一方を行う照明システムでもある。
また、前記制御手段における色温度は、2500K〜7000Kの間で変化する。また、前記制御手段における照度は、100LX〜1200LXの間で変化する照明システムである。
更に、前記照明システムは、前記光源の前記照度を、該光源の最大照度を100%として、0〜100%の間で調節可能な調光手段を備える照明システムでもある。
[0009]
更に照明システムは、1年を通じた四季による変化及び1日の時刻変化に対応する照度と色温度の変化を光センサにより感知した測定値に基づいて最適光となるように照明装置を制御することが可能である。
また、前記照度センサは、室内において該室内に入射する太陽光の照度を測定可能な位置を前記設置位置として設けられ、前記制御装置は、前記照度センサで感知された照度が制御しようとする前記光源の前記照度を越えている限り自然光を優先させて前記照明装置の前記光源を消灯させる構成でもある。
また、前記制御装置は、前記照度制御手段による照度の変化の速度と前記色温度制御手段による色温度の変化の速度が、変更開始から変更終了までの所要時間で30秒以上3分以下となるように、前記照明装置の前記光源の前記色温度及び前記照度を制御する構成とすることもできる。
更に、LED及び蛍光灯等のダウンライト、天井付ベース照明、シーリングライト、ベースダウンライト、ユニバーサルダウンライト、スタンド照明、ペンダント照明、アッパーライト、ウォッシャライト、スポットライト、アンビエント照明等を含む照明機器を利用することが可能な構成である。

Advantageous Effects

[0010]
本発明に係る照明システムは、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果
がある。
1.人のサーカディアン・リズムに合わせた照明の設定により、自動的に適切なバイオリズムをオフィス環境に取り入れることが出来る。1日の日照変化に加え、季節による照度および色温度の変化を取り入れることで、自然環境に近く、仕事環境に適した最適光による快適なオフィス環境を実現することが出来る。
[0011]
2.照度センサにより、室内に外光が入る場所においても使用環境に応じた照度を適切に制御し提供することが出来る。必要に応じて自然光による照度変化を優先して採り入れる事ができ、自然環境と調和させるとともに省エネ構造を備えた照明システムである。
3.動体感知センサにより、必要に応じて自動で照明の点灯・消灯を行うことができ、不要な点灯状態を極力回避して省エネを図ることが出来る。
[0012]
4.色温度を太陽光の範囲内とし、更にオフィス環境に適した範囲に設定することで、人体への負担を減少して長時間の労働時においてもサーカディアン・リズムの乱れを減少させることが出来る。
5.時刻経過とともに最適な照度を自動で選択することにより省エネを図ることができ、夕方から夜間時の不要な高い照度を避けて適切な明るさを得ることが出来る。
6.個人専用のスタンド照明等においては、必要に応じて個々の照明の明るさと色温度を調節することが出来る。光源の照度が0〜100%の間で調節可能なので効率的である。
[0013]
7.1年を通じた四季による変化及び1日の時刻変化を導入しているので、照度と色温度の変化が最適光となるように制御することが可能である。
8.室内における太陽光の照度を優先して照明機器の光源を消灯させているので省エネに最適である。
9.照明機器の変化の速度をきわめて遅く、変更開始から変更終了までの所要時間で30秒以上3分以下にしているので、変化が刺激的または極端ではないので自然現象の変化に合致していて無理がない。
10.使用する照明機器の種類については照度変化と色温度変化の制御が可能な複数の照明機器を使用することが出来る。

Brief Description of Drawings

[0014]
[fig. 1] 本発明に係る照明システムの全体構成を示す図である。
[fig. 2] 本発明に係る照明システムの色温度および照度変化の一例を示す表である。
[fig. 3] 本発明に係る照明システムの色温度の年間変動の一例を示すグラフである。
[fig. 4] 本発明に係る照明システムの他の例において、人のサーカディアンリズムに基づいた色温度の変化の一例を示すグラフである。
[fig. 5] 本発明に係る照明システムの他の例において、色温度および照度変化の一例を示す表である。

Description of Embodiments

[0015]
以下、本発明に係る照明システムを図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、本発明に係る照明システム10は、照明装置20と、制御装置30と、照度センサ40と、からなる構成である。
[0016]
照明装置20は、内部の光源の照度および色温度を制御装置30によって制御可能な照明である。ここで、光源の照度とは、光源からの光による照明によって、所定の位置で測定される照度のことを意味し、該所定の位置とは、照明装置によって照明を行う室内において、代表的な位置を意味し、例えば、室内に設置された机上の一点などである。
照明装置20は、使用場所に応じて多種の照明機器を用いることができる。一例として、LED及び蛍光灯等のダウンライト、ベースダウンライト、天井付ベース照明、シーリングライト、ユニバーサルダウンライト、スタンド照明、ペンダント照明、アッパーライト、ウォッシャライト、スポットライト、アンビエント照明等を使用することができる。本実施例ではこれらの照明を組み合わせてオフィスを構成し、例えば、天井等の全般照明や地明かりにベースダウンライトを使用し、周囲空間やインテリアにデザイン性がある場所ではペンダント照明を使用することで、オフィスデザインと調和性のある照明システムとして使用することが出来る。
[0017]
また、照明装置20の光源として、蛍光灯、LED等、既存の光源を使用することが出来る。光源としてLEDを使用することで蛍光灯の1/3〜1/4の電力量とすることができ、省エネを図ることができる。
[0018]
制御装置30は、刻時手段32と、色温度制御手段34と、照度制御手段36と、記憶手段37からなる構成である。記憶手段37には、図2に示すような照度及び色温度の制御値が記憶されている。また、図2に示す制御値の表は、図3に示すような自然光と対応した望ましい1日の中での変化及び1年通じた四季の変化に基づいて、1日の中で、時間帯毎に変化するように設定されているとともに、季節毎に1日の中での変化が異なるように設定されている。具体的には、図2(a)に示すように、夏の季節である6、7、8月においては、照度及び色温度は、それぞれ、昼の12時までは800Lx・5000K、16時までは700・5000K、日没時間までは600Lx・4500K、21時までは500Lx・4000K、21時以降は400Lx・3500Kとなるように設定されている。また、図2(b)に示すように、春・秋の季節である3、4、5、9、10、11月においては、照度及び色温度は、それぞれ、昼の12時までは800Lx・4500K、15時30分までは700・4000K、日没時間までは600Lx・3500K、21時までは500Lx・3500K、21時以降は400Lx・3000Kとなるように設定されている。さらに、図2(c)に示すように、冬の季節である12、1、2月においては、照度及び色温度は、それぞれ、昼の12時までは800Lx・3500K、15時までは700・3500K、日没時間までは600Lx・3000K、21時までは500Lx・3000K、21時以降は400Lx・3000Kとなるように設定されている。
[0019]
刻時手段32は、色温度および照度を変位させる為の一定時間の刻時を行う。刻時総量値は、原子時計(セシウム時計)、電波時計等の既存の手段を使用して、1秒単位で行う事が出来る。また、周知の手段により刻時を行う事ができる。刻時手段32により現在時刻(経時時間)を認識し制御のタイミングを計測する。また、1日における色温度および照度の変位とともに、年間における色温度周期の変動に合わせ、時間単位・1日単位で刻時を行う事ができる。更に、月単位や年単位での刻時を行う設定とすることが可能である。
[0020]
色温度制御手段34は、1日における色温度の変動の幅を設定・制御する手段である。本発明に係る照明システム10は、照明装置における色温度をコントロールし、1日の間に変化させることに特徴がある。1年を通じて四季のある環境では、季節の移り変わりにより、また、1日の中でも時間により、太陽光の照射量や色温度が変化する。本発明に係る照明システム10では、予め設定した変動範囲において照明装置による照明の照度及び色温度を変化させることにより自然光に近い照明を室内環境に用いることが可能である。本発明の色温度制御手段34は、刻時手段32によって計測された日単位または月単位の時間の経過により、1日内の色温度の変動の幅を決定し、1年で1つの周期となるように色温度の変動範囲の制御を行う。
[0021]
本実施例における色温度制御手段34では、図2及び図3に示すように、1月では約3000K〜4000Kの色温度、7月では約3500K〜5000Kの色温度の照明となるように制御を行う。色温度の幅は照明装置20の使用環境に応じて変更することが可能である。
色温度の値は太陽光線と近似した2500K〜7000Kを使用することが好ましく、室内環境において作業効率が良好で人体へ負担の少ない適切な明かりを実現することが出来る。具体的には、色温度の変化の範囲は、上記好ましい範囲内において、緯度の高いところでは相対的に色温度の低い範囲が設定され、緯度の低いところでは相対的に色温度の高い範囲が設定される。
[0022]
色温度制御手段34は、時間により照明装置20の光源の色温度を規定範囲内で制御する手段でもある。本発明の色温度制御装置34は、日単位・月単位で設定された範囲内で24時間内における色温度の制御を行う。
本実施例では、図2(a)〜図2(c)に示すように1日において早朝における時間帯で色温度が最大となり、深夜における時間帯では色温度が最小となるように制御を行っている。また、刻時手段32により、照度制御手段36と連動して定刻で色温度が変化するように制御している。
[0023]
照度制御手段36は、時間により照明装置20の光源の照度を規定範囲内で制御する手段である。本実施例では、図2(a)〜図2(c)に示すように1日において照度が変化するように制御を行っている。照度の範囲は100Lx〜1200Lxであることが好ましく、本実施例では早朝における照度は最大の800Lxとなるように設定している。必要に応じて照度の値は400Lx以下または800Lx以上にすることも可能である。なお、本照度は一例であり、上記好ましい範囲内において、使用目的に応じて照度範囲を設定するものとすれば良い。
[0024]
更に、刻時手段32により、日没の時間を設定することにより、日没後の照度を低く設定することが可能である。日没の時間は季節により変動する為、季節毎で照度の変更時刻が変化するシステムとなっている。
本実施例では図2(a)〜図2(c)に示すように、6月〜8月は19時以降3月〜5月および9月〜11月は17時30分以降、12月〜2月は16時30分以降の照度が500Lx以下となるように設定・制御している。また、オフィス内の照明の使用頻度の低い21時以降は400Lx以下となっている。
各変更時刻における照度や色温度の変化は、一定の時間の幅を持たせたゆっくりとした照度変化制御を行うことが好ましい。具体的には、変化の速度が、変更開始から変更終了までの所要時間で30秒以上とすることで、使用する人がその変化を感知しにくくなり、また、3分以下とすることで効率的に変化を実施することができる。照度制御手段36により、時刻変化による最大照度の値を制御し不必要な照明照度を防ぐことが可能である。
[0025]
ここで、照度制御手段36による照明装置40の照明の照度の制御、及び、色温度制御手段34による照明装置40の照明の色温度の制御は、より具体的には、例えば以下のように行われる。すなわち、各照明装置40では、色温度が異なる複数の光源を備えている。そして、色温度制御手段34では、複数の光源の出力バランスを調整し、色温度が異なる複数の光源の出力に差を設けることで、照明装置40全体としての色温度の細かい調整を可能としている。また、照度制御手段36では、複数の光源の総出力を決定し、色温度制御手段34で決定された出力バランスに基づいて、各光源における出力を決定し、発光させる。このようにすることで、各照明装置40により、所望の照度及び色温度で照明を行うことが可能である。
[0026]
また、本発明の照明システム10は、図1に示すように上記構成に加えて、照度センサ40と、動体感知センサ50と、調光手段60と、を夫々備えた構成とすることが可能である。
[0027]
照度センサ40は、設置位置における照度を感知するセンサである。照度センサ40は照度制御手段36と連動し、照度センサ40による検知照度が検知時刻における照度制御手段36の最大照度値以上であるか否かにより照明装置の光源の点灯、消灯または照度変更を行う。
本実施例では、オフィスガーデンに設置した照明装置20の近傍に照度センサ40を設け、照度センサ40の検知照度が照度制御装置36の最大照度以上である場合には照明装置20が消灯する構成となっている。
[0028]
また、照度センサ40は、刻時手段32と連動させて、設定時刻から一定時間内照度センサ40を起動する構成とすることも可能である。一例として、照度センサ40を室内において該室内に入射する太陽光(自然光)の照度を測定可能な位置に設け、図2(a)に示す照度制御装置36の最大照度が1日の最大値となる800Lxとなる8時から日没設定時刻である19時の間に照度センサ40を起動して、周囲照度を検知して自然光による照度が照度制御装置36の最大値以下の場合には照明装置20を点灯し、19時以降は照度センサ40を停止し、照明装置20を照度制御装置36の設定照度で点灯、消灯または照度変更する構成とすることが可能である。自然光を優先する構造であり、周囲照度である自然光の照度が照度制御装置36の最大値に達している場合は、照明装置20の光源を消灯する構成である。
[0029]
動体感知センサ50は、センサ近辺の人の存否を判断する為のセンサであり、人または他の動体をセンサで検知することにより照明装置20の点灯・消灯を行う。
本実施例では、照明装置20の近辺に動体感知センサ50を設置し、人または動体の検知により照明装置20を点灯する構成である。また、人を検知した場合に一定時間照明装置20の点灯を行う構成とすることも可能である。
[0030]
調光手段60は、照明装置20の光源の明るさを調整可能な手段であり、これにより、光源による照度を、最大照度を100%として、0%〜100%の間で調節することができる。
調光手段60は、照明装置20および制御装置30とは別に設けて照明システム10内の各照明装置20の少なくとも一つを調節可能としても良いし、全照明装置20の照度を同時に調節する構成とすることも可能である。また、各照明装置20に調光手段60を設けて、個々の照明装置20毎に照度調整を行う構造とすることも可能である。
[0031]
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
[0032]
なお、図2及び図3に示す照度、色温度の変化は一例に過ぎず、使用目的に応じて様々な設定が可能である。例えば、図4は、医療福祉施設において望ましいとされるサーカディアンリズムの一例を示している。図4に示すように、患者の覚醒と睡眠のリズムは、日出後起床した後に、次第と覚醒し、昼食後睡眠状態に近づき、その後日没時間近傍をピークとして覚醒状態を維持したのちに、消灯時間に応じて起床時間まで睡眠状態を維持している。そして、照明の照度としては、この覚醒と睡眠のリズムに合わせて、すなわち覚醒状態においては照度を高くし、睡眠状態に近づくに応じて照度を低く設定するとともに、睡眠状態では照度を0Lxに近い状態まで落とす。また、睡眠状態に近い状態、また、睡眠状態では色温度を低くする。
[0033]
このようなサーカディアンリズムに基づくとともに、1年を通じた四季の変化にも対応させたのが、図5に示すような制御値の一覧表である。図5では、図4に示すサーカディアンリズムを考慮した点以外にも、日出時間も考慮した点で図2に示すものと異なっている。このように、日出時間も考慮することで、サーカディアンリズム及び1年を通じた四季の変化に応じた照度及び色温度調節をより正確に行うことができる。
なお、図2や図5では、上記のように季節毎に変化させるようにしているが、1日毎に各日の中での照度、色温度の変化、及びその変化のタイミングが異なるように設定されているものとしても良い。また、図2や図5においては、日没のタイミングで、照度及び色温度が変化するものとしたが、当該日没時刻は、同じ季節で代表となる時刻に設定しても良いし、当該システムが設置される地域に応じて毎日変化させるものとしても良い。図5における日出時刻についても日没時刻同様である。

Reference Signs List

[0034]
10 照明システム
20 照明装置
30 制御装置
32 刻時手段
34 色温度制御手段
36 照度制御手段
40 照度センサ
50 動体感知センサ
60 調光手段

Claims

[1]
光源を備えた照明装置と、該照明装置の光源の消灯点灯および該光源による所定の位置における照度を制御する制御装置と、からなる照明システムにおいて、
刻時を行う刻時手段と、
該刻時手段による刻時に基づいて、時間単位で前記光源の色温度を規定値内で変動制御する色温度制御手段と、
前記刻時手段による刻時に基づいて、予め定める時間の経過により前記光源の照度を規定値内で変動制御する照度制御手段と、
を備えることを特徴とする照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[2]
前記色温度制御手段及び前記照度制御手段は、さらに日単位でも、それぞれ前記光源の前記色温度及び前記照度を制御することを特徴とする照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[3]
前記照明システムは、所定の設置位置に設けられ照度を感知する照度センサを備え、
前記照度制御手段が、前記照度センサで感知された照度も参照して前記光源の前記照度の制御を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[4]
前記照明システムは、所定の設置位置に設けられ動体を検知する動体感知センサを備え、
前記制御装置は、前記動体感知センサで検知結果に基づいて前記照明装置の点灯または消灯の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[5]
前記色温度制御手段における色温度は、2500K〜7000Kの間で変化することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[6]
前記照度制御手段における照度は、100Lx〜1200Lxの間で変化することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[7]
前記照明システムは、更に、前記光源の前記照度を、該光源の最大照度を100%として、0〜100%の間で調節可能な調光手段を備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[8]
前記制御装置は、1年を通じた四季による変化及び1日の時刻変化に対応する照度と色温度の変化を光センサにより感知した測定値に基づいて最適光となるように照明装置を制御することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[9]
前記照度センサは、室内において該室内に入射する太陽光の照度を測定可能な位置を前記設置位置として設けられ、
前記制御装置は、前記照度センサで感知された照度が制御しようとする前記光源の前記照度を越えている限り自然光を優先させて前記照明装置の前記光源を消灯させることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[10]
前記制御装置は、前記照度制御手段による照度の変化の速度と前記色温度制御手段による色温度の変化の速度が、変更開始から変更終了までの所要時間で30秒以上3分以下となるように、前記照明装置の前記光源の前記色温度及び前記照度を制御することを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。
[11]
前記照明装置は、ダウンライト、天井付ベース照明、シーリングライト、ベースダウンライト、ユニバーサルダウンライト、スタンド照明、ペンダント照明、アッパーライト、ウォッシャライト、スポットライト、アンビエント照明を含む照明機器からなることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の照度・色温度による制御装置を装備した照明システム。

Drawings

[ Fig. 1]

[ Fig. 2]

[ Fig. 3]

[ Fig. 4]

[ Fig. 5]