(57)【要約】【課題】制御対象とする照明器具の光出力が臨界融合周波数以上の周波数で周期的に変動する場合に、明るさセンサの検出値のサンプリング周期を従来よりも長くすることができる照明制御システムを提供する。【解決手段】制御部は、複数のサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０において明るさセンサの検出値をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段でサンプリングされた検出値の平均値を求める平均化手段と、平均化手段で求めた平均値を用いて調光率を決定する演算手段とを有する。サンプリング手段は、照明器具の光出力変動の１１周期Ｔを時間軸方向に１０等分するサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０をとる。これにより、サンプリング周期は１．１Ｔで表され、１周期Ｔ内で１０個のサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０をとる場合のサンプリング周期０．１Ｔより長く且つ周期Ｔからずれた周期となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明器具によって照明される照明領域の明るさを検出する明るさセンサと、明るさセンサの検出値に基づいて照明器具を調光制御する制御部とを備える照明制御システムであって、照明器具の光出力は臨界融合周波数以上の周波数で周期的に変動しており、制御部は、照明器具の光出力変動のｍ周期を時間軸方向にｎ等分するサンプリング点を設定し、各サンプリング点で明るさセンサの検出値をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段でサンプリングされたｎ個の検出値の平均値を求める平均化手段と、平均化手段で求めた平均値を用いて照明器具の調光率を決定する演算手段とを有し、サンプリング手段は、前記ｍと前記ｎとを互いに素である２以上の自然数として、前記サンプリング点を設定していることを特徴とする照明制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具によって照明される照明領域の明るさを検出する明るさセンサと、明るさセンサの検出値に基づいて照明器具を調光制御する制御部とを備える照明制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の照明制御システムは、図３に示すように外光が入り込むたとえばオフィスなどの空間において、照明器具３０にて照明される照明領域の明るさを一定に保つために用いられる。
【０００３】
すなわち、机４０上の照明器具３０で机上面４１を照明領域とする場合、机上面４１の照度の目標値を予め設定しておけば、制御部は、明るさセンサ（照度センサ）１０での検出値（照度）が目標値より大きいときには調光率を下げるように（光出力を下げるように）照明器具３０を調光制御する。一方、明るさセンサ１０の検出値が目標値より小さいときには調光率を上げるように（光出力を上げるように）照明器具３０を調光制御する。これにより、昼間と夜間とで机上面４１に照射する外光の強度が変化するような場合でも、机上面４１の明るさ（照度）を一定（目標値）に保つことができ、照明器具３０の光出力が必要以上に大きくなることを防止して省エネルギー化を図ることができる（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、一般的な明るさセンサ１０は、光電変換素子としてのフォトダイオード（図示せず）を有し、フォトダイオードの出力が周辺回路を介して出力されるように構成されており、周辺回路のフィルタ特性により高周波に対する応答性が低い。そのため、上述した照明制御システムの制御対象が、点灯回路に高周波駆動のインバータを用いた蛍光灯照明器具３０である場合、外光の強度が一定であれば、明るさセンサの検出値は図４（ａ）に示すように時間変化のない一定値となる。したがって、制御部が明るさセンサ１０から検出値を取得するタイミングは、制御部が取得する検出値の大きさにほとんど影響せず、図４（ａ）のいずれのタイミングｔ１，ｔ２で検出値を取得しても同じ値を得ることができる。
【０００５】
これに対して、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする照明器具３０においては、商用電源を整流して降圧チョッパにて降圧し、降圧チョッパの後段に設けた調光回路にてＬＥＤを調光制御するようにしたものがある。この種の調光回路は、所定周波数（たとえば５０Ｈｚ）でＬＥＤを点灯するオン期間と消灯するオフ期間とを繰り返すようにし、オン期間とオフ期間との比率を調節するＰＷＭ制御により調光制御する。この照明器具３０では、光出力が一定周期（たとえば２０ｍｓ）で変動することになる。この光出力の変動の周波数は、臨界融合周波数（光を明滅させる周波数を徐々に高めていったときに人がちらつきを感じずあたかも連続的に点灯しているように視認し始める周波数）以上の周波数であるため人にはちらついているように見えないものの、一般的な明るさセンサ１０が応答できる程度の周波数である。
【０００６】
そのため、このような照明器具３０を照明制御システムの制御対象とする場合、外光の強度が一定であっても、明るさセンサ１０の検出値は図４（ｂ）に示すように時間経過に伴い変動する。したがって、制御部が明るさセンサ１０から検出値を取得するタイミングは、制御部が取得する検出値の大きさに大きく影響する。つまり、図４（ｂ）のタイミングｔ１で取得される検出値とタイミングｔ２で取得される検出値とでは大きさが異なっており、たとえば検出値がその平均値に対してプラスマイナス５０％の範囲で変動している場合には、その変動分の誤差が制御部で得られる検出値に生じる可能性がある。
【０００７】
そこで、制御部として、図５に示すように照明器具３０の光出力変動の１周期Ｔのｎ分の１（ここではｎ＝１０）のサンプリング周期（＝Ｔ／ｎ）でサンプリングを行い、１周期Ｔをｎ等分する各サンプリング点でサンプリングされた検出値の平均値を求める構成を採用することが考えられる。この構成では、照明器具３０の光出力変動の１周期Ｔについて検出値の平均を求めることで、照明器具３０の周期的な光出力変動の影響を受けることなく、照明領域の平均的な明るさに基づいて調光制御することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−７４０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述のように照明器具３０の光出力変動の１周期Ｔ内にｎ個のサンプリング点を設定すると、サンプリング周期（＝Ｔ／ｎ）が短くなるため、制御部を構成するＣＰＵの処理負荷が大きくなるという問題がある。また、サンプリングのタイミングがずれることにより、正確なサンプリングができなくなる可能性もある。
【００１０】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、制御対象とする照明器具の光出力が臨界融合周波数以上の周波数で周期的に変動する場合に、明るさセンサの検出値のサンプリング周期を従来よりも長くすることができる照明制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、照明器具によって照明される照明領域の明るさを検出する明るさセンサと、明るさセンサの検出値に基づいて照明器具を調光制御する制御部とを備える照明制御システムであって、照明器具の光出力は臨界融合周波数以上の周波数で周期的に変動しており、制御部は、照明器具の光出力変動のｍ周期を時間軸方向にｎ等分するサンプリング点を設定し、各サンプリング点で明るさセンサの検出値をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段でサンプリングされたｎ個の検出値の平均値を求める平均化手段と、平均化手段で求めた平均値を用いて照明器具の調光率を決定する演算手段とを有し、サンプリング手段は、前記ｍと前記ｎとを互いに素である２以上の自然数として、前記サンプリング点を設定していることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、照明器具の光出力変動のｍ周期を時間軸方向にｎ等分するサンプリング点を設定し、各サンプリング点で明るさセンサの検出値をサンプリングすることを前提に、前記ｍと前記ｎとを互いに素である２以上の自然数としているので、照明器具の光出力変動の１周期の間にｎ個のサンプリング点について検出値のサンプリングを行う従来構成に比べて、サンプリング周期を長くすることができる。なお、臨界融合周波数とは、人の目に対する光刺激を周期的に変化させた際に、視覚的にちらつきが感じられなくなって連続的な刺激として感じるようになる限界の周波数を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、従来構成に比べてサンプリング周期を長くすることができるので、制御部の処理負荷を軽減して、サンプリングのタイミングを正確にでき、また、あるサンプリング点でサンプリングを行ってから次のサンプリング点でサンプリングを行うまでの時間を他の処理に割り当てることで処理の効率を向上させることも可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図２】同上の構成を示す概略システム図である。
【図３】同上の設置例を示す概略図である。
【図４】従来例の動作説明図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態１）
本実施形態の照明制御システムは、図２に示すように照明器具によって照明される照明領域の明るさを検出する明るさセンサ１０と、明るさセンサ１０の検出値に基づいて照明器具３０を調光制御する制御部２０とを備えている。
【００１６】
ここで用いる照明器具３０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる光源３１と、光源３１に電力供給することで光源３１を点灯させる点灯回路３２とを器具本体３３（図３参照）に備えたベースライトとする。点灯回路３２は、制御部２０からの調光信号を受け、当該調光信号によって指定される調光率で光源３１を調光点灯させるように、光源３１への供給電力を制御する機能を有する。この照明器具３０は、背景技術の欄で説明したように、商用電源を整流して降圧チョッパにて降圧し、降圧チョッパの後段に設けた調光回路（図示せず）にて所定周波数（たとえば５０Ｈｚ）でＬＥＤを点灯するオン期間と消灯するオフ期間とを繰り返し、ＰＷＭ制御により調光制御するものとする。すなわち、照明器具３０は、光出力が臨界融合周波数（光を明滅させる周波数を徐々に高めていったときに人がちらつきを感じずあたかも連続的に点灯しているように視認し始める周波数）以上の周波数で周期的（たとえば２０ｍｓ周期）に変動する。
【００１７】
明るさセンサ１０は、光電変換素子たるフォトダイオード（図示せず）を主構成とし、照明領域での反射光を受光することで、照明領域の明るさ（照度）を電圧値からなる検出値として出力するように構成される。ここで、照明領域としては、図３に示すように照明器具３０からの光および外光（太陽光など）が照射する机４０の机上面４１を想定する。
【００１８】
制御部２０は、ＣＰＵ（図示せず）を主構成とし、明るさセンサ１０の出力する電圧値（検出値）を計測する機能と、照明器具３０の調光率を求め照明器具３０に対して調光信号を出力する機能とを有している。この制御部２０は、メモリ（図示せず）を有し、机上面４１の照度が所望の照度（たとえば７５０ｌｘ）であるときの明るさセンサ１０の検出値を目標値として予めメモリに記憶している。そして、制御部２０は、明るさセンサ１０の検出値から求まる後述の平均値をメモリ内の目標値と比較し、その比較結果に応じて照明器具の調光率を制御することにより、照明領域の明るさ（照度）を一定に保つ。つまり、平均値が目標値より大きい場合には照明器具３０の調光率を下げ、一方、平均値が目標値より小さい場合には照明器具３０の調光率を上げることで、照明領域の照度を目標値に保持できる。
【００１９】
ここにおいて、照明器具３０の光出力が一定周期Ｔで変動するため、外光の強度が一定であっても、明るさセンサ１０の検出値は図４（ｂ）に示すように時間経過に伴い周期Ｔで周期的に変動する。そこで本実施形態では、照明器具３０の周期的な光出力変動の影響を受けることなく、照明領域の平均的な明るさに基づいて調光制御するために以下の構成を採用する。
【００２０】
すなわち、制御部２０は図２のように、複数のサンプリング点において明るさセンサ１０の検出値をサンプリングするサンプリング手段２１と、サンプリング手段２１でサンプリングされた検出値の平均値を求める平均化手段２２と、平均化手段２２で求めた平均値を用いて調光率を決定する演算手段２３とを有している。サンプリング手段２１としては、図１（ａ）に示すように、照明器具３０の光出力の変動周期Ｔを時間軸方向についてｎ等分（ｎは２以上の自然数）するｎ個のサンプリング点を設定し、各サンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０で検出値をサンプリングする構成が考えられる。
【００２１】
ただし、１周期Ｔの間に全てのサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０で検出値のサンプリングを行うようにすると、サンプリング周期がサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０同士の間隔、つまり照明器具３０の光出力変動の周期Ｔのｎ分の１と比較的短くなるため、制御部２０を構成するＣＰＵの処理負荷が大きくなるという問題がある。要するに、一例としてｎ＝１０とすれば、サンプリング周期はＴ／ｎ＝０．１Ｔとなり（Ｔが２０ｍｓであれば２ｍｓとなる）、ＣＰＵの処理負荷が大きくなって、ＣＰＵによる他の制御が遅れる可能性がある。
【００２２】
そこで、本実施形態の照明制御システムでは、サンプリング手段２１は、図１（ｂ）に示すように照明器具３０の光出力変動のｍ周期（ｍは２以上の自然数）を時間軸方向にｎ等分するサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０をとる構成とする。これにより、サンプリング周期は照明器具３０の光出力変動の周期Ｔのｍ／ｎ倍（つまりＴ・ｍ／ｎ）で表される。そして、上記ｍと上記ｎとは、互いに素であり（つまり両者間に１以外の公約数を持たない）、且つそれぞれ２以上の互いに異なる自然数（２，３，４，・・・）となるように決定する。これにより、サンプリング周期は、図１（ａ）のように１周期Ｔ内でｎ個のサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０をとる場合のサンプリング周期（Ｔ／ｎ）より長く、且つ照明器具３０の光出力変動の周期Ｔからずれた周期となる。その結果、サンプリング手段２１では、照明器具３０の光出力変動のｍ周期にかけて、ｎ回のサンプリングによりｎ個全てのサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０について各１回ずつサンプリングすることができる。
【００２３】
以下では、一例としてｍ＝１１，ｎ＝１０と仮定して説明する。この場合のサンプリング周期は、Ｔ・ｍ／ｎ＝Ｔ・（１＋（ｍ−ｎ）／ｎ）＝Ｔ（１＋１／ｎ）で表される。つまり、光出力変動の周期Ｔに当該周期Ｔのｎ分の１を加えた値がサンプリング周期となる。
【００２４】
このようにサンプリング周期を照明器具３０の光出力変動の周期ＴよりもＴ／ｎだけ長くしたことで、サンプリング周期ごとに各サンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０での検出値を順次サンプリングすることが可能となる。すなわち、サンプリングの開始時点をゼロとすれば、その後、サンプリング周期ごとにＴ＋Ｔ／ｎ，２Ｔ＋２Ｔ／ｎ，３Ｔ＋３Ｔ／ｎ，・・・の時点で順次サンプリングが行われる。言い換えれば、照明器具３０の光出力変動の周期Ｔに対して、サンプリング周期ごとにＴ／ｎずつサンプリングタイミングの位相が遅延することとなる。
【００２５】
そのため、図１（ａ）のように１周期Ｔをｎ等分した場合のサンプリング周期Ｔ／ｎと同じ分だけ、周期Ｔごとにサンプリングタイミングが遅延し、結果的に、図１（ａ）のサンプリング周期Ｔ／ｎでサンプリングしたのと等価のサンプリング結果を得ることができる。要するに、ｍ＝１１，ｎ＝１０であればサンプリング周期は１．１Ｔとなり、サンプリング周期ごとに０．１Ｔずつ位相が遅れるため、１０Ｔの期間に亘って１０回サンプリングすることで、すべてのサンプリング点ＳＰ１〜ＳＰ１０についてＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ６，ＳＰ７，ＳＰ８，ＳＰ９，ＳＰ１０の順で順次サンプリングを行うことができる。
【００２６】
以上説明した構成によれば、光出力変動の周期Ｔよりも長いサンプリング周期（ここでは１．１Ｔ）としながらも、光出力変動の１周期Ｔ分についての検出値の平均値を求めることができる。要するに、照明器具３０の光出力は一定周期Ｔで同じ変化を繰り返しているため、図１（ｂ）のように１周期Ｔに１つずつ得られた各サンプリング点の検出値は、図１（ａ）のように１周期Ｔ内で得られる各サンプリング点の検出値と同値になる。したがって、上述のように照明器具３０の光出力変動の複数周期に亘って得られた検出値について、平均化手段２２で平均値をとることにより、明るさセンサ１０の検出値から照明器具３０の光出力の周期的な変動の影響を除いた値を求めることができる。結果的に、演算手段２３では、照明器具３０の光出力変動の影響を受けることなく、照明領域の平均的な明るさに基づいて照明器具３０の調光率を決定することができる。
【００２７】
そして、サンプリング周期を比較的長く設定したことで、制御部２０を構成するＣＰＵの処理負荷を軽減することができる。これにより、サンプリングを実行するタイミングを各サンプリング点に正確に合わせることができ、サンプリングされた検出値の信頼性が向上する。また、ＣＰＵは、あるサンプリング点でサンプリングを行ってから次のサンプリング点でサンプリングを行うまでの時間（サンプリング周期）が長くなるので、この時間を他の処理に割り当てることで処理の効率を向上させることも可能である。
【００２８】
ところで、上記実施形態ではｍ＝１１，ｎ＝１０と仮定したが、この例に限らず、上記ｍと上記ｎとは、互いに素である２以上の自然数（２，３，４，・・・）となるように決定されていればよい。
【００２９】
つまり、ｎ＝１０とする場合、上述した例（ｍ＝１１、サンプリング周期１．１Ｔ）に限らず、たとえばｍ＝９やｍ＝１３とした場合でも、１０回のサンプリングによりすべてのサンプリング点ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，・・・，ＳＰ１０でサンプリングすることができる。ｍ＝９，ｎ＝１０とした場合、サンプリング周期はＴ・ｍ／ｎ＝０．９Ｔとなり、照明器具３０の光出力変動の周期Ｔに対してサンプリング周期ごとに０．１Ｔずつサンプリングタイミングの位相が早まるため、９Ｔの期間に亘ってサンプリング点ＳＰ１，ＳＰ１０，ＳＰ９，ＳＰ８，ＳＰ７，ＳＰ６，ＳＰ５，ＳＰ４，ＳＰ３，ＳＰ２の順にサンプリングを行うことができる。ｍ＝１３，ｎ＝１０とした場合、サンプリング周期はＴ・ｍ／ｎ＝１．３Ｔとなり、サンプリング周期ごとに０．３Ｔずつ位相が遅れるため、１２Ｔの期間に亘ってサンプリング点ＳＰ１，ＳＰ４，ＳＰ７，ＳＰ１０，ＳＰ３，ＳＰ６，ＳＰ９，ＳＰ２，ＳＰ５，ＳＰ８の順にサンプリングを行うことができる。
【００３０】
このように互いに素である２以上の自然数であれば、上記以外の値でもｍ，ｎとして適用することができる。そして、照明器具３０の光出力変動によって周期的に変化する検出値を対象に上述の方法でサンプリングを行うことにより、実際のサンプリング周期よりも高い時間分解能を実現でき、Ｔ／ｎの周期でサンプリングを行った場合と等価な時間分解能を実現できる。
【００３１】
また、上記実施形態では、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明器具（ベースライト）３０を制御対象として説明したが、その他の照明器具３０を制御対象とすることも可能である。たとえば、白熱灯を光源３１し、商用電源を整流して位相制御により調光を行う点灯回路３２を備えた照明器具３０においては、商用電源と同一の周期（たとえば２０ｍｓ）で光出力が変動する。この種の照明器具３０においても上記照明制御システムを用いることにより、照明器具３０の周期的な光出力変動の影響を受けずに照明器具の調光率を決定することが可能となる。
【００３２】
なお、上記ｎをたとえば１０よりも小さい値とすることもできるが、ｎが大きくなるほどサンプリングの時間分解能は高くなり、平均値の算出精度が高くなる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  明るさセンサ
２０  制御部
２１  サンプリング手段
２２  平均化手段
２３  演算手段
３０  照明器具
Ｔ  変動周期
ＳＰ１〜ＳＰ１０  サンプリング点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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