JP5433291B2 - タスクアンビエント照明システム - Google Patents

Description

本発明は、アンビエント照明器具とタスク照明器具とを有し室内照明の省エネルギ化を図るタスクアンビエント照明システムに関する。

この種のタスクアンビエント照明システムにおいては、オフィスなどの空間全体を明るくするための全般照明を天井等からのアンビエント照明器具で行い、机上面等における視作業に必要な照明は電気スタンドなどの近距離からのタスク照明器具で行うことにより、アンビエント照明器具の個数や照度を低減して省エネルギ化することが図られている。

この種のタスクアンビエント照明システムとして、タスク照明器具からその点灯情報に基づく制御信号をアンビエント照明器具に無線または有線で伝達し、その制御信号によりアンビエント照明器具の光出力をタスク照明器具の光出力に近づけるように連動制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、他のタスクアンビエント照明システムとして、タスク照明器具の点灯状態に対応して、アンビエント照明器具を所定の調光レベルに制御し、タスク照明とアンビエント照明とを連動して、視環境を保ちつつ、省エネルギ効果を得るものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に示されるタスクアンビエント照明システムにおいては、いずれもタスク照明器具とアンビエント照明器具とを連動制御するための器具間通信を無線または有線通信方式としているため、タスク照明器具とアンビエント照明器具とに別段の通信用の送信部と受信部をそれぞれ必要とする。このため、通信構成が複雑化すると共に、有線通信の場合には、机上の電気スタンドなどの設置位置が不定であるタスク照明器具に煩わしい信号配線を必要とし、無線通信の場合は、周辺の電子機器に電波妨害を与えることがあった。

特開平８−１２４６８０号公報 特開平９−２０４８１１号公報

本発明は、上記の問題を解決するものであり、アンビエント照明器具とタスク照明器具間の連動制御するための制御信号の通信構成を簡略化することができるタスクアンビエント照明システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、空間を照明するアンビエント照明器具と、前記アンビエント照明器具の照射範囲内に配設され作業エリアを照明するタスク照明器具と、前記アンビエント照明器具を制御するための制御信号を生成する主制御部と、前記タスク照明器具を制御するための制御信号を生成する副制御部と、を有するタスクアンビエント照明システムであって、空間の明るさを検出する明るさセンサを備え、前記主制御部は、前記明るさセンサの検知信号を受けて前記アンビエント照明器具の照射光制御をし、前記照射光制御により前記アンビエント照明器具から照射される光通信信号を前記タスク照明器具に備えられた光受信部で受け、前記副制御部は前記光受信部で受けた前記光通信信号によって前記タスク照明器具を制御するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のタスクアンビエント照明システムムにおいて、前記光通信方式に用いられる照射光の光分布におけるピーク波長は８００ｎｍ以下であるものである。

請求項１の発明によれば、アンビエント照明器具からタスク照明器具へ制御信号を送信するための別段の送信設備を必要としないので、両器具間の通信構成を簡略化できる。また、タスク照明器具に通信用の配線が不要になると共に、電波妨害の発生を避けることができる。

請求項２の発明によれば、長波長側が制限された、赤外線の少ない照射光により、照射範囲が可視光照射による範囲近くに絞られ、通信範囲が照射範囲と略一致して把握され易くなるので、アンビエント照明器具と、その照射範囲内にあり制御対象となるタスク照明器具との対応を取り易くなる。

本発明の第１の実施形態に係るタスクアンビエント照明システムの構成図。 同システムにおけるアンビエント照明器具の構成図。 本発明の第２の実施形態に係るタスクアンビエント照明システムの使用状態を示す図。 同システムをオフィスフロアに導入したときの平面構成図。

以下、本発明の第１の実施形態に係るアンビエント照明システムについて図１乃至図２を参照して説明する。図１および図２に示すように、本実施形態のタスクアンビエント照明システム（以下、本照明システムという）は、オフィス等の空間を照明する複数のアンビエント照明器具１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と、このアンビエント照明器具１の照射範囲内に配設され作業エリアを照明する複数のタスク照明器具２（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、これらの照明器具１、２を制御するための制御信号を生成する主制御部３と、空間の明るさを検知し、その明るさ検知信号を主制御部３へ送信する明るさセンサ４とを備える。本実施形態は、主制御部３がタスク照明器具２を制御するとき、アンビエント照明器具１の照射光制御による光通信方式により行うものである。

アンビエント照明器具１は、放電灯、白熱灯、ＬＥＤデバイス等を有する光源１１と、光源１１を駆動する光源駆動部１２とを有し、オフィス空間の天井面等に取付けられる。光源駆動部１２は主制御部３からの制御信号に基いて光源１１を駆動し、光源１１より制御信号に基づく光通信信号の照射光を発射する。

タスク照明器具２は、机上などに設置され、ユーザの作業エリアを中心に照明する電気スタンドなどから成る。また、タスク照明器具２は、アンビエント照明装置１からの光通信信号を受信する光受信部２１と、この受信信号に基いてタスク照明用の光源２３を点灯制御する副制御部２２と、副制御部２２により制御されて発光する放電灯、白熱灯、ＬＥＤデバイス等から成る光源２３とを備える。

主制御部３は、マイコン等を有し、天井面またはアンビエント照明器具１内等に設けられる。主制御部３は、明るさセンサ４から送られる明るさ検知信号に基いて、アンビエント照明器具１とタスク照明器具２とを制御するための制御信号を発生し、アンビエント照明器具１へ送る。

ここでは、主制御部３は、アンビエント照明器具１およびタスク照明器具２を制御するための制御信号を、例えば、それぞれの出力を制御するためのアンビエント制御信号と、パルス信号よりなるタスク制御信号とを生成し、それらを重畳した１つの制御信号にしてアンビエント照明器具１へ送るようにする。例えば、アンビエント制御信号をＰＷＭ信号（Pulse Width Modulation）により形成し、そのＰＷＭ信号を、所定時間内におけるオンデューティ時間の合計が一定となるようにタスク制御信号でパルス幅変調し、アンビエント照明器具１の調光制御への影響を避けるようにして重畳する。また、アンビエント制御信号とタスク制御信号とを別々の信号線で伝送してもよい。

明るさセンサ４は、光センサ等を用いた輝度センサや照度センサなどからなり、天井面やアンビエント照明器具１などに配置され、窓などから入射する外光や周囲の照明のオン、オフなどにより変化する空間の明るさを検知する。なお、明るさセンサ４の配置は、空間の明るさを検出できる場所であればどこでもよい。

このように構成された本照明システムにおいて、主制御部３は明るさセンサ４からの明るさ検知信号を受けて発生した制御信号を基に、アンビエント照明器具１の光源駆動部１２を駆動し光源１１からの照射光を制御する。この照射光は、ＰＷＭ信号を成すアンビエント制御信号によりその光出力が制御されると同時に、そのＰＷＭ信号に重畳されたタスク制御信号により点滅制御される。

このとき、アンビエント照明器具１からの照射光により、人には視認できない周波数域のパルス信号で点滅された光通信信号が伝送される。各タスク照明器具２の光受信部２１は、上記光通信信号を受けて、タスク制御信号を再生し、副制御部２２は再生されたタスク制御信号を基に光源２３を制御する。なお、１台のアンビエント照明器具１の照射範囲に複数のタスク照明器具２が存在した場合は、それらを同時に連動制御することができる。

ここでは、主制御部３によるアンビエント照明器具１とタスク照明器具２との各光出力の制御は、例えば、空間が明るい場合は、各器具１、２の光出力の両方、またはアンビエント照明器具１の光出力のみを所定の明るさに下げるように制御して省エネルギ化する。また、空間が暗い場合は、各器具１、２の光出力の両方、またはタスク照明器具２の光出力のみを所定の明るさに上げるようにして視環境を良くするように連動制御する。なお、主制御部３は、明るさ検知信号の値に応じて、各器具１、２の互いの光出力比が所定値になるように制御してもよい。

本実施形態によれば、主制御部３からの制御信号をアンビエント照明器具１からの照射光によりタスク照明器具２に送信するので、これらの連動制御のための器具間通信に、無線や有線通信方式におけるような別段の送信設備を設けることなく、通信構成を簡略化できる。

また、ワイヤレスであるので、有線通信を用いた場合のような、タスク照明器具２とアンビエント照明器具１との信号線の煩わしい接続が不要となり、タスク照明器具２を机上に設置し電源を接続するだけで簡単に使用可能となると共に、無線通信を用いた場合のような周辺の電子機器への電波妨害を避けることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。本変形例は、上記実施形態において、光通信方式に用いられる光の波長を８００ｎｍ以下としたものである。ここでは、アンビエント照明器具１の光源１１は、ＬＥＤデバイスなどが用いられる。なお、可視光は、例えば、日本工業規格光学用語（ＪＩＳＺ８１２０）によれば、短波長側が３６０〜４００ｎｍ、長波長側が７６０〜８３０ｎｍとされている。また、赤外線は、例えば、遠赤外線用語（ＪＩＳＺ８１１７）によれば、７８０ｎｍ〜１０００μｍとされている。

本変形例の光受信部２１は、可視光を受光する受光素子を有し、可視光信号を受信する可視光通信受信部となっており、光通信信号の中に可視光以外の波長成分が含まれていても、主として可視光成分を検出する。これにより、周囲の熱源等からの赤外線などの不要な光の受光を抑制できるので、雑音や妨害を受け難くい。

本変形例によれば、アンビエント照明器具１からの照射光を、長波長側が制限された、赤外線の少ない可視光とすることにより、照射範囲が可視できる範囲に絞られ、照射範囲と通信範囲が略一致して、通信範囲が把握され易くなるので、アンビエント照明器具１と、その照射範囲内にあり制御対象となるタスク照明器具２との対応を取り易くなる。

したがって、赤外線通信方式では可視が困難なため、通信範囲の設定が難しく、また、無線通信方式では通信電波が広範囲に及ぶため、通信範囲内のタスク照明器具２を特定するためのチャンネル設定など頻雑な事前設定を必要とするが、本変形例ではこのような問題がない。

次に、本発明の第２の実施形態に係るタスクアンビエント照明システムついて図３を参照して説明する。本実施形態は、時間情報を発生して主制御部３に送るタイマ５と、人検知のための人感センサ６とをさらに備え、アンビエント照明器具１およびタスク照明器具２のそれぞれの光源１１、光源２３は、それぞれの照射光の色温度（光色）を可変できるＬＥＤデバイスからなり、他の構成は前記実施形態と同様である。タイマ５は、ここでは、主制御部３の近傍に配置されるが、主制御部３に内蔵してもよい。なお、各照明器具等への電力は、天上面１００や、床面１０１および壁面下部等に設置された電源コンセントなどから供給される。

アンビエント照明器具１および明るさセンサ４は、オフィスの天上面１００に設置され、光源１１および光源２３は、赤色（Ｒ）ＬＥＤ、緑色（Ｇ）ＬＥＤ、青色（Ｇ）ＬＥＤ等を用いたＬＥＤデバイスを備える。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂ色ＬＥＤの各波長は、例えば、それぞれ約６６０ｎｍ、約５２０ｎｍ、約４５０ｎｍである。

タスク照明器具２は、光源２３を支持するためのＬ字型の支持筐体からなり、タスク用の机１０２上に配置されている。Ｌ字型の支持筐体の机面に平行な部分には、光受信部２１、副制御部２２、および光源２３が配設され、机面に垂直な部分には、椅子１０３に座っている人を検知するための人感センサ６が配置されている。光源２３は、上記と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂ色ＬＥＤを有する。

人感センサ６は、タスク照明器具２における人の在／不在を検出すると、その人感検出信号を伝送線（不図示）等により副制御部２２に伝達し、副制御部２２は人の在／不在に対応して光源２３をオン、オフする。これにより、タスク照明器具２は人の不在時に自動的に消灯される。

主制御部３は、明るさセンサ４からの明るさ検知信号に応じて、各光源１１、２３のＲ、Ｇ、Ｂ色ＬＥＤの発光強度をそれぞれ制御して照度を調整すると共に、タイマ５からの時間情報により、Ｒ、Ｇ、Ｂ色ＬＥＤの色バランスを変化させて各光源１１、２３の色温度をそれぞれ制御する。例えば、主制御部３は、タイマ５からの時間情報により朝、昼、夜などの時間帯に合わせて光源１１の色温度を変化させると共に、可視光通信により時間情報信号をタスク照明器具２に伝達し、光源２３の色温度を制御する。各光源１１、２３の色温度の設定は、基本的には朝の時間帯は高色温度、夜の時間帯は低色温度とし、例えば、朝、昼に５０００Ｋ（ケルビン）、夜に３０００Ｋなどとしてもよい。

本実施形態によれば、空間の明るさに合わせたアンビエント照明器具１およびタスク照明器具２のそれぞれの照度調整に加え、タイマ５の時間情報に基づき色温度も併せて連動制御することができると共に、人感センサ６による在／不在の検知により省エネルギ化を図ることができる。なお、ここでは、タイマ５の時間情報により色温度制御を行い、明るさセンサ４の明るさ検知信号により照度制御を行ったが、タイマ５の時間情報により目標照度を制御し、明るさセンサ４の明るさ検知信号により目標照度を保つように制御してもよい。

図４は、オフィス空間を複数のアンビエント照明エリア（ここでは、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に分けて、照明エリア毎にアンビエント照明器具１とタスク照明器具２とを連動制御する場合の例を示す。ここでは、窓等から外光が入るオフィス内に、２台のアンビエント照明器具１と６台のタスク照明器具２とを１組とする複数の照明エリアを構成し、それら照明エリアの中央付近の天井面等に、各エリアの明るさを検出する明るさセンサ４が配置されている。

各照明エリアＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれに２台づつ配置されたアンビエント照明器具１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにより、それらの照射範囲が設定される。各タスク照明器具２（２ａ乃至２ｄ）は、各照射エリアの照射範囲内に２列に並列配置された机１０２上にそれぞれ設置されている。

主制御部３は、天上面（不図示）または、複数のアンビエント照明器具１（１ａ乃至１ｄ）のいずれかに配設されており、主制御部３と各アンビエント照明器具１および各明るさセンサ４とはそれぞれ伝送線（不図示）で結ばれている。主制御部３は、各明るさセンサ４からの明るさ検知信号に基づいて、各照明エリアのアンビエント照明器具１およびタスク照明器具２をそれぞれ制御する。各明るさセンサ４による明るさ検知範囲は、それぞれの照明エリア（Ａ乃至Ｄ）の照射範囲と略一致している。なお、明るさセンサ４は、各照明エリアの明るさ情報を２次元情報として取得可能な画像センサや、各照明エリア内の１点の明るさ情報を基にそのエリアの明るさ情報を推測するようにしたセンサ等でもよい。

上記構成において、窓からの自然光の入射を主たる要因として各照明エリアの明るさが変化すると、各明るさセンサ４による明るさ検知信号に基づき主制御部３により、照明エリア毎に独立にその中のアンビエント照明器具１およびタスク照明器具２の各光出力が連動制御される。

ここで、照明エリアＡ、Ｂ、および照明エリアＣ、Ｄにおいて、互いに重複する照明エリアＡＢおよび照明エリアＣＤにあるタスク照明器具２（ここでは、２ｂ、２ｄが相当）においては、それぞれ２つの異なる照明エリアからの照射光を同時に受光するので、重複受信に伴う誤動作を発生しないようにする必要がある。

このため、制御信号の変調方式を周波数変調（例えば、ＦＳＫ変調）とした場合は、隣接する照射エリア間（ここでは、Ａ、Ｂ間およびＣ、Ｄ間）で、各アンビエント照明器具１からの制御信号の変調周波数を互いに異なるように設定する。また、各照射エリア内のタスク照明器具２は予め設定されたバンドパスフィルタにより、受信信号から所定の変調周波数のみを検出する。これにより、各タスク照明器具２が他の照射エリアから送信された制御信号を選択しないようにして、重複エリア範囲での誤動作を防ぐことができる。

このように、広いオフィス空間において、オフィスに入射する自然光と、オフィス内の照射光とを含めた明るさを照明エリア毎に検知し、アンビエント照明器具１とタスク照明器具２とを照明エリア毎に細かく制御するので、省エネルギの効果が大きくなる。また、前記と同様に、アンビエント照明器具１とタスク照明器具２を共に色温度変更が可能なＬＥＤ等の照明器具とすることにより、両者の色温度をタイマ５と同期させ、連動して制御することができる。

なお、本発明は上記各種実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、上記各実施形態においては、アンビエント照明器具１からタスク照明器具２への一方向通信としたが、電力線通信（ＰＬＣ）など他の通信方式を併用して双方向通信により連動制御してもよい。また、上記第１の実施形態における光通信部２１を可視光通信受信部としてもよい。また、人感センサ６の代わりに、椅子等に圧力センサを設け、人の圧力により人検知してもよい。

１ アンビエント照明器具
２ タスク照明器具
３ 主制御部（制御部）
４ 明るさセンサ

Claims (2)

1. 空間を照明するアンビエント照明器具と、
   前記アンビエント照明器具の照射範囲内に配設され作業エリアを照明するタスク照明器具と、
   前記アンビエント照明器具を制御するための制御信号を生成する主制御部と、
   前記タスク照明器具を制御するための制御信号を生成する副制御部と、を有するタスクアンビエント照明システムであって、
   空間の明るさを検出する明るさセンサを備え、
   前記主制御部は、前記明るさセンサの検知信号を受けて前記アンビエント照明器具の照射光制御をし、
   前記照射光制御により前記アンビエント照明器具から照射される光通信信号を前記タスク照明器具に備えられた光受信部で受け、前記副制御部は前記光受信部で受けた前記光通信信号によって前記タスク照明器具を制御することを特徴とするタスクアンビエント照明システム。
2. 前記光通信方式に用いられる照射光の光分布におけるピーク波長は８００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のタスクアンビエント照明システム。

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