(57)【要約】  本発明は、照明システムが電力供給網において動的負荷管理（例えば、デマンドレスポンス）のサービスを提供するために、そのセンシングを利用し、機能性を制御できるという考えに基づいている。本発明は、照明デバイスの電力消費が低減されるように新しい調光レベルを決定するよう向けられる最適化問題の解を決定することにより照明システムの照明源の調光レベルを最適化する。最適化問題の解を決定する間、本発明は、種々のユーザに受け入れられる照度の表現の特定の保証及び種々の空間又は部屋における照度の要件の違いを考慮に入れる。本発明の照明制御により、予測可能であり効果的な負荷の低減が達成される。
2014513396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業空間において空間照度を少なくとも部分的に与えるように設けられた複数の光源の調光レベルを設定する照明コントローラであって、目標の電力レベル又は目標の電力低減に向かって複数の光源からの電力消費を低減するように及び前記作業空間において目標の空間照度を与えるように、前記目標の電力レベル又は前記目標の電力低減についての情報に基づいて、前記複数の光源のそれぞれに対して調光レベルを決定するプロセッサを有する、当該照明コントローラ。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記複数の光源の電力消費の低減についての要求から又は負荷分散のために予測的に前記目標の電力レベル又は前記目標の電力低減についての情報を得る、請求項１記載の照明コントローラ。
【請求項３】
決定された前記調光レベルを前記複数の光源のそれぞれに伝送する送信器を更に有する、請求項１又は２記載の照明コントローラ。
【請求項４】
前記作業空間における周囲の照度に関する昼光センサからの周辺データ、前記作業空間における周囲の照度を制御するブラインドコントローラからのブラインドの設定に関する周辺データ及び存在センサからの前記作業空間内の使用の程度に関する周辺データの少なくとも１つを受け取る受信器を更に有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項５】
前記作業空間における前記目標の空間照度が、照度の表現に関する保証を伴うサービス方針及びその制限により決定される、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項６】
前記照度の表現に関する保証を伴うサービス方針が、
前記作業空間の使用領域についての照度のレベル、
前記作業空間の非使用領域についての照度のレベル及び
前記作業空間内のその場に居る人の位置の周囲の前記使用領域を規定する範囲
の少なくとも１つを有する、請求項５記載の照明コントローラ。
【請求項７】
前記照度の表現に関する保証を伴うサービス方針が調整可能である、請求項５又は６記載の照明コントローラ。
【請求項８】
前記プロセッサは、前記作業空間において達成される空間照度と前記目標の空間照度との差異がコントラストの閾値よりも小さいように前記光源に対して調光レベルを決定する、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記作業空間における使用の程度に関する周辺データ、ブラインドの設定に関する周辺データ及び／又は前記作業空間における周囲の照度に関する周辺データを考慮して前記光源の調光レベルを決定する、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項１０】
前記電力レベル又は電力低減についての情報が期間を含む要求であり、前記プロセッサは、更に、前記期間中、前記複数の光源のそれぞれに関して決定された調光レベルを維持する、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項１１】
前記プロセッサが、更に、前記複数の光源のそれぞれの現在の調光レベルを用いて調光レベルを決定する、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項１２】
前記プロセッサが、更に、以下のデータ、すなわち、前記目標の空間照度、前記作業空間における周囲の照度、前記作業空間における周囲の照度を制御するブラインドの設定に関するブラインドコントローラからのデータ及び前記目標の空間照度からの空間照度の許容可能な差異を表すコントラストの閾値の少なくとも１つに摂動を適用することにより前記複数の光源のそれぞれに対して前記調光レベルを決定する、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項１３】
前記プロセッサが、更に、前記少なくとも１つのデータから連続的にデータを選択し、次第に増加するステップにおいて選択された前記データに摂動を適用することにより前記複数の光源のそれぞれに対して調光レベルを決定する、請求項１２記載の照明コントローラ。
【請求項１４】
前記摂動が、摂動を与えられる値の摂動の向きが固定されるように正の値である、請求項１２又は１３記載の照明コントローラ。
【請求項１５】
前記昼光センサ及び／又は前記存在センサが、前記作業空間に関連する種々の詳細度でデータを与える、請求項４ないし１４のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項１６】
前記調光レベルが、０と１との間の値により表され、０の値はオフにされた光源に対応し、１の値は１００％の出力でオンにされた光源に対応する、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の照明コントローラ。
【請求項１７】
少なくとも１つの光源と、
請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の照明コントローラと
を有する、照明システム。
【請求項１８】
昼光センサ、存在センサ及びブラインドコントローラの少なくとも１つを更に有する、請求項１７記載の照明システム。
【請求項１９】
作業空間において空間照度を少なくとも部分的に与える複数の光源の調光レベルを設定する方法であって、
目標の電力レベル又は目標の電力低減に向かって複数の光源からの電力消費を低減するように及び前記作業空間において目標の空間照度を与えるように、目標の電力レベル又は目標の電力低減についての情報に基づいて、前記複数の光源のそれぞれに対して調光レベルを決定するステップ
を有する、当該方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源（又は照明源）の（新しい）調光レベルを設定するデバイス及び複数の光源の（新しい）調光レベルを設定する方法に関する。また、本発明は、上記デバイスを有する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明システムは、建物内のエネルギー及びより一般的には都市基盤におけるエネルギーの大部分を消費することが知られており、例えば、エネルギー情報局（Energy Information Administration）の２００３年の「Commercial Buildings Energy Consumption Survey」を参照されたい。知られているように、照明システムの集中的な動作は、エネルギーの高い消費を招く。また、電気自動車のような新しいエネルギー消費物が広まっているので、エネルギー消費のパターンはより動的になっており、これは、やがて負荷管理をより多く必要とすることになる。更に、近年、再生可能なエネルギー源が電力供給網に組み込まれているので、電気の生成はより動的になるであろう。これらの傾向は、電気の需要及び／又は消費の複雑な短い持続時間のピーク及びオフピークを引き起こす。従って、今後の電力網では、動的負荷の管理がますます難しく、重要になるであろう。知られているように、動的負荷の管理は、例えば、動的需要及びデマンドレスポンスのような技術を有しており、より具体的な説明については、例えば、J.A.Short, D.G.Infield and L.L.Freris,“Stabilization of grid frequency through dynamic demand control,”IEEE Transactions on Power systems,pp.1284-1293,2007及び／又はA.Ipakchi and F.Albuyeh,”Grid of the future,”IEEE Power and Energy Magazine, pp.52-62,2009を参照されたい。
【０００３】
動的需要は、電力網のストレス状態に対処するためにデバイスを受動的に閉じることを含んでいる。一方、デマンドレスポンスは、消費者に対するデバイスのシャットダウンの明示的な要求を含んでいる。どちらのケースにおいても、動的需要及びデマンドレスポンスのメカニズムは、電気の生成／供給の動的変化に応じるためにエネルギー消費の釣り合いをとる必要がある。
【０００４】
電気公益事業会社は、負荷分散（load balancing）を実現し、消費者に対してピーク需要時に負荷を減らす又はシフトさせるように勧める際、幾つかの技術的課題に直面している。近年、電力網全体にわたってエネルギー消費のより高い柔軟性を可能にする制御及び接続性の検知及び監視に関して幾つかの技術が開発されている。従って、例えば動的需要又はデマンドレスポンスのような動的負荷の管理技術は、電力供給網において最もよく用いられる技術である。
【０００５】
照明システムは、動的負荷の管理を可能にする制御可能な負荷として魅力的である。制御可能な負荷を伴う照明システムでは、負荷の軽減が、より予測可能であり実質的なやり方で行われ得る。一般に、照明制御システムは、既知であり、文献に説明されている。
【０００６】
例えば、Lighting Research Program: Project 3.2 Energy Efficient Load-Shedding Lighting Technology Final Report, California Energy Commission Public Interest Energy Research Program, October 2005, CEC-500-2005-141-A6には、ランプ又は照明デバイスが、或る期間にわたって或る量だけ負荷制限（load shedding）バラストを用いて減光されることが記載されている。上記負荷制限バラストは、照明システムが費用対効果の高い電力デマンドレスポンスを与えることを可能にする。上記刊行物によれば、全てのランプが負荷制限の要求の下で減光され、上記手法は、予め設定された値に基づくものであり、静的開ループ制御の解決策を与える。しかしながら、そのような解決策は、短い持続期間その場に居る人に受け入れられ、少量の調光である。しかしながら、ユーザが上記制御ループ内に存在しない時には、より長い持続時間の低い調光レベルが、その場に居る人の快適さ及び生産性に影響を及ぼす。更に、上記解決策は、照明システムに対して異なる照明状態の要求を持つ全てのユーザには受け入れられない。
【０００７】
例えば、米国特許第７７４７３５７Ｂ２号公報には、負荷制限のメッセージを送受信する通信方法が説明されている。一方、米国特許公開ＵＳ２０１０／０１１７６２０Ａ１公報には、負荷制限の要求及び設定閾値に基づいて電力消費を自動的に減少させる方法が説明されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
種々の照明制御方法が知られているが、スマート照明の制御のための新しいデバイス、方法及び／又はシステムが必要である。
【０００９】
本発明の目的は、照明システムの制御を改善するやり方を提供することにある。
【００１０】
本発明の目的は、また、動的負荷管理（例えば、デマンドレスポンス）のサービスがスマートグリッドにおいて予測可能であり実質的なやり方で提供され得るスマート照明の制御のための新しいデバイス、方法及び／又はシステムを提供することにもある。更に、個人又は部屋環境に固有である照度の表現（illumination rendering）の質の保証を組み込んだデバイス、方法及び／又はシステムを実現することは、有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、独立請求項の特徴によって達成される。
【００１２】
本発明は、照明システムが、電力供給網において動的負荷管理（例えば、デマンドレスポンス）のサービスを提供するために、そのセンシングを利用し、機能性を制御できるという理解を用いている。本発明は、照明デバイスの電力消費が低減されるように新しい調光レベルを決定するよう向けられる最適化問題の解を決定することにより照明システムの照明源の調光レベルを最適化する。最適化問題の解を決定する間、本発明は、種々のユーザに受け入れられる照度の表現の特定の保証及び種々の空間又は部屋における照度の要件の違いを考慮に入れる。本発明の照明制御により、予測可能であり効果的な負荷の低減が達成され得る。
【００１３】
個々の調光可能な照明器具又は光源の調光レベルは、それぞれ、例えば、センサ（例えば、昼光センサ、存在センサ等）から測定される（摂動）値及び／又は他のコントローラ（例えば、ブラインドコントローラ）の（摂動）設定に基づいて、デマンドレスポンス信号に応じて又は負荷分散のために予測的に設定される。摂動を用いる時、摂動は、必要量及び照明状態の／視覚的快適さにより電力低減のバランスを保つように選択され得る。摂動は、種々の照明コントローラにわたって異なって選択され得る。
【００１４】
本発明の一観点では、作業空間において空間照度を少なくとも部分的に与えるように設けられた複数の光源の調光レベルを設定する照明コントローラが提供される。この照明コントローラは、目標の電力レベル又は目標の電力低減に向かって複数の光源からの電力消費を低減し、上記作業空間において目標の空間照度を与えるように、目標の電力レベル又は目標の電力低減についての情報に基づいて、上記複数の光源のそれぞれに対して調光レベルを決定するプロセッサを有している。
【００１５】
上記「作業空間」という用語は、本明細書中では、光源が照明し得る領域又は領域のグループとして理解されるべきである。作業空間の例は、室内の書き物机、部屋自体又は更には幾つかの部屋若しくは区画を有する建物の床面全体である。
【００１６】
減光された光源は、オンにされているが、減光されていない光源よりも低い程度で照明する。その結果、上記「調光レベル」という用語は、本明細書中では、減光されていない光の最大出力の割合を表すレベルとして理解されるべきである。低い調光レベルは、光源が高い調光レベルで照明している場合よりも光源が低い程度で照明していることを意味する。
【００１７】
例えば目標の電力レベルに向かって光源の電力消費を低減し、作業空間において目標の空間照度を与えることにより光源の調光レベルを決定する利点は、エネルギー消費が低減される一方で、同時に、（例えば、ユーザ又は人間によって等の）作業空間において望まれる快適なレベル、安全性及び／又は照度の通りに、照明状態が作業空間に与えられることである。従って、或る光源の調光レベルは、光源によって影響を及ぼされる作業空間の目標の空間照度により光源の電力低減のバランスを保つように決定される。
【００１８】
本発明の一形態では、上記プロセッサは、上記複数の光源の電力消費の低減についての要求から又は負荷分散のために予測的に目標の電力レベル又は目標の電力低減についての情報を得るように構成される。本発明の他の形態では、上記照明コントローラは、各決定された調光レベルを複数の光源のそれぞれに伝送する送信器を更に有している。
【００１９】
上記「負荷分散のために予測的に」という表現により、本明細書中では、コントローラが、新しい調光レベルが適用された場合に電力消費の節約が達成されることを予め計算し、負荷分散の目的のために積極的にこれを知らせることが理解されるべきである。
【００２０】
この形態の利点は、照明制御システムが、例えばデマンドレスポンス信号に応じて個々の調光可能な照明器具の調光レベルを設定するように構成され、これによって、より動的な負荷の管理を提供することである。
【００２１】
本発明の更に他の形態によれば、上記照明制御システムは、上記作業空間における周囲の照度に関する昼光センサからの周辺データ、上記作業空間における周囲の照度を制御するブラインドコントローラからのブラインドの設定に関する周辺データ及び存在センサからの上記作業空間内の使用の程度に関する周辺データの少なくとも１つを受け取る受信器を更に有している。
【００２２】
そのような周辺データを用いると、照明コントローラは、目標の電力レベル（又は目標の電力低減）及び目標の空間照度以外の他のデータを考慮することによってより効果的なやり方で調光レベルを設定することができる。これらの周辺データは、照明コントローラにより制御される各光源に又は部屋の環境に及び／又は光源により照明される当該領域に存在する物体又は人間に固有である。
【００２３】
本発明の一形態では、上記作業空間における上記目標の空間照度は、照度の表現に関する保証を伴うサービス方針及びその制限により決定される。
【００２４】
そのようなサービス方針は、照明の機能のタイプにわたって異なる（例えば、装飾照明と一般照明とによって異なる）。そのようなサービス方針は、例えば視覚的に快適なレベルに基づくユーザの好みに従って全体的（例えば、床又は建物全体）、局部的（例えば、部屋）又は個々である。
【００２５】
本発明の他の形態では、上記照度の表現に関する保証を伴うサービス方針は、上記作業空間の使用領域についての照度のレベル、上記作業空間の非使用領域についての照度のレベル及び上記作業空間内の使用場所の周囲の前記使用領域を規定する範囲の少なくとも１つを有している。
【００２６】
この特徴の効果は、照度の要件が領域の使用状態に依存して変化することである。従って、そのような領域を照明する光源の調光レベルは、領域内の使用状態に依存して変化する。この形態の利点は、より低い調光レベルが、非使用領域を照明する光源に送られ、従って、光源により消費される電力を更に低減することである。同様に、より高い調光レベル（又は少なくとも目標の空間照度に対して十分な調光レベル）が、作業空間の使用領域を照明する光源に送られる。すなわち、より高機能のコントローラが与えられる。更に、目標の電力低減が、同じ程度まで使用領域を照明する光源を調光することなく達せられる。従って、使用領域内の作業空間における両方の目標の空間照度が与えられ、複数の光源の目標の電力レベルが達せられる。
【００２７】
本発明の他の形態によれば、上記照度の表現に関する保証を伴うサービス方針は、調整可能（又は選択可能）であり、作業空間の照明の要求を変化させる又は設定するために光コントローラをよりフレキシブルにする。調整は、光源の１つ若しくは幾つかにより照明された書き物机において人間によって又は任意の他の好適なやり方で瞬時に行われる。調整は、所定のスケジューリングに従ってコントローラで手作業で行われることも可能であるし、任意の適切な種類の制御データ伝送を介して遠隔操作で行われることも可能である。
【００２８】
本発明の一形態によれば、上記プロセッサは、作業空間における使用の程度に関する周辺データ、ブラインドの設定に関する周辺データ及び／又は作業空間における周囲の照明に関する周辺データを考慮して光源の調光レベルを決定する。
【００２９】
例えば、光源により照明された領域の周囲の照明が相当である（例えば、その領域が日光が差し込んでいる窓の近くに位置する）場合、この光源の調光レベルは、当該領域の作業空間における必要な照明の下限に達することなく低く設定される（すなわち、目標の空間照度を依然として満足させる）。例えば、光源により照明される領域に近いブラインドのブラインド設定が閉じられるように設定された場合、本発明の照明コントローラは、当該領域の周囲の照度が増大するようにブラインドを開けるために、ブラインドコントローラを制御し（又はブラインドコントローラに情報を送り）、それにより、ブラインドが依然として閉じられている場合よりも光源の調光レベルが低くなることを可能にする。従って、照明コントローラにより光源に設定される電力レベルは、低減され得る。
【００３０】
本発明の他の形態によれば、上記プロセッサは、更に、以下のデータ、すなわち、目標の空間照度、作業空間における周囲の照度、作業空間における周囲の照度を制御するブラインドの設定に関するブラインドコントローラからのデータ及び目標の空間照度からの空間照度の許容可能な差異を表すコントラスト閾値の少なくとも１つに摂動を適用することにより前記複数の光源のそれぞれに関して調光レベルを決定する。
【００３１】
或る照明制御戦略の下で、照明器具は、特定の電力消費に対応する或る調光レベルにある。例えば、動的需要／デマンドレスポンス信号が始まる又は受け取られると、照明コントローラは、新しい調光レベルが照度の保証の範囲内である（すなわち、目標の空間照度に対応する）ようにセンサ信号及び／又は他の制御システムの設定に摂動を適用することにより、照明器具の（単数又は複数の）新しい調光レベルを決定し、可能であれば、要求された電力の低減を満たす電力消費をもたらす。摂動は、照明コントローラにより受け取られるセンサのデータに与えられる。例えば、昼光の入力が、実際の値よりも少し大きくなる。代替又は追加として、所望の空間照度が或る量だけ減少する及び／又は許容可能な限度が大きくなる。そのような摂動は、より緩和された最適化問題をもたらし、それにより、光源のより低い調光レベルをもたらす。より低い調光レベルは、高められた電力の低減、特に、摂動を用いることなく最適化問題を解くことにより得られる電力の低減よりも高い電力の低減をもたらす。
【００３２】
本発明の他の形態によれば、上記プロセッサは、更に、上述したデータの少なくとも１つから連続的にデータを選択し、次第に増加するステップにおいて選択されたデータに摂動を適用することにより複数の光源のそれぞれに対して調光レベルを決定する。
【００３３】
摂動値を選択する際に種々の選択肢が採用され得ることが理解されるであろう。上記摂動は、要求された電力の低減が達成されるか又は照度の保証の許容可能な制限が達せられるまで、連続的に選択され、次第に増加するステップにおいて適用され得る。代替として、摂動は、それ自体が最適化問題の最適化変数であり得る。このケースでは、照明コントローラは、作業空間においてもたらされる保証された照明の下で、要求通りに電力消費が低減されるように最適化手続きの一部として適用される摂動及び最適な調光レベルを決定する。
【００３４】
本発明の一形態によれば、上記摂動は、摂動を与えられる値の摂動の向きが固定されるように正の値である。
【００３５】
この効果は、摂動がある程度予測可能であることである。例えば、昼光の入力は、専ら実際の値よりも少し大きくなり、決して小さくならない。小さくなった昼光の入力は、より高い調光レベルをもたらし、その結果、望まれていないより小さい電力の低減をもたらす。
【００３６】
本発明の他の形態によれば、上記昼光センサ及び／又は存在センサは、作業空間に関連する種々の詳細度でデータを与える。
【００３７】
この形態の利点は、よりフレキシブルな調光レベルを決定するコントローラが与えられることである。存在センサは、例えばオフィスの利用率を決定することができる。存在センサは、コントローラ又はコントローラが動作するように配されたシステムに関する需要に依存して、種々の詳細度、例えば、粗い部屋レベル又はより細かい場所のレベルで利用率を決定することができる。例えば、夜間には、粗い部屋のレベルで利用率を決定するのみで十分である。
【００３８】
本発明の第２の観点によれば、照明システムが提供される。この照明システムは、少なくとも１つの光源と、上記の形態のうちのいずれかに係る照明コントローラとを有している。
【００３９】
本発明の一形態によれば、上記照明システムは、更に、昼光センサ、存在センサ及びブラインドコントローラの少なくとも１つを有している。
【００４０】
本発明の第３の観点によれば、作業空間において空間照度を少なくとも部分的に与える複数の光源の調光レベルを設定する方法が提供される。この方法は、目標の電力レベル又は目標の電力低減に向かって複数の光源からの電力消費を低減し、作業空間において目標の空間照度を与えるように、目標の電力レベル又は目標の電力低減についての情報に基づいて、複数の光源のそれぞれについて調光レベルを決定するステップを有している。
【００４１】
上記第２及び第３の観点は、概して第１の観点と同じ特徴及び利点を有する。
【００４２】
その他の点では、本発明の一形態によれば、複数の照明源の電力消費の低減についての要求に応じて又は負荷分散のために予測的に（すなわち、電力消費の低減に対する需要が検出された時に）最適化問題の解を決定することにより複数の照明源の新しい調光レベルを設定するデバイスであって、複数の照明源の各照明源に対して、複数の照明源の電力消費が複数の照明源の新しい調光レベルによって低減されるように新しい調光レベルが決定され、該デバイスは、摂動値の使用により最適化問題の解を決定し、複数の照明源に関連して決定、設定及び／又は提供され、摂動を適用するために選択されたデータに摂動を適用することにより摂動値を計算するように構成された当該デバイスが提供される。「最適化問題」という用語及び一般的なメカニズムは、既知であり、全ての実行可能な解から最も良い解を決定する問題を意味する。本実施形態に即して、最適化問題のメカニズムは、照明システム及び、特に、照明システムの照明源を制御するために実現され、適切な又は最適な調光レベルの検出及び電力消費の低減のような観点は、照明源の調光レベル及び電力消費の最適な調整が達成されるように対処される。このやり方では、より効率的であり予測可能な負荷の低減が達成され、これは、スマートグリッドに適用可能である。また、部屋及び／又はユーザの要件又は個人に関して固有である照度の表現の質の保証が考慮されることが確実になる。更に、照明システムの照明源の調光レベルが、実際に要求される電力消費低減のレベル及び／又は電力消費の低減のための実際に要求される持続時間に基づいて、最適かつ効果的に決定されることが達成される。この形態は、種々の持続時間の設定の使用を可能にする。すなわち、非常に短い期間及び長い期間の両方、例えば、数秒で始まり、数日、数か月等の範囲に終わる期間について電力消費が低減される。従って、本発明は、複数の照明源の調光レベル及び電力消費の要求のフレキシブルな調整を可能にする。更に、本発明は、各照明源を個々に考慮に入れ、照明源のそれぞれに関して個々の調整を行う。このやり方では、照明システムの要件及び／又は設定に関して高い質の調整が確実になる。
【００４３】
明記されているように、上記新しい調光レベルは、複数の照明源の電力消費の低減についての要求に応じて又は負荷分散のために予測的に設定される。ここでは、上記要求は、例えば動的負荷管理のダイナミックレスポンス技術において実現されるような例えば動的負荷管理のシグナリング要求である。負荷分散のための予測的な新しい調光レベルの設定は（すなわち、電力消費の低減に対する需要が検出された時に）、例えば、動的負荷管理の動的需要技術の範囲内で用いられ得る。ここでは、電力消費は、生成される／供給される電力及び消費電力のバランスを保つために監視され、生成される／供給される電力の量が消費電力よりも小さい／小さくなる場合、（本発明により実現されるような）電力の低減が行われなければならない。従って、本発明は、例えばダイナミックレスポンス及び／又は動的需要技術のような動的負荷管理の幾つかの技術に関して適用可能である。
【００４４】
上記「摂動値」という用語は、正確に与えられた、決定された又は設定された値ではなく、正確に与えられた、決定された又は設定された値から（スモール）パラメータεだけずれた近似値（又は摂動値それぞれ）が用いられることを意味する。従って、摂動が適用されると、正確な値は、（スモール）パラメータεの使用によってそれらをより小さく又はより大きくすることにより近似されるか又は摂動を与えられる。一般に、摂動を適用する技術及び「摂動値」という用語は、摂動論の分野から既知である。
【００４５】
また、上記デバイスは、本実施形態に係る新しい調光レベルの設定、特に、最適化問題の解の決定を実行するように構成されたソフトウェア及び／又はハードウェア構成要素（一般的には、例えば、プロセッサ、コンピュータ、コンピューティング構成要素等）を有することが注意されなければならない。本発明の一形態によれば、ソフトウェア及び／又はハードウェア構成要素は、オプティマイザ又はプロセッサと呼ばれる。
【００４６】
本発明の他の形態によれば、上記プロセッサは、更に、複数の光源のそれぞれの現在の調光レベルを用いて調光レベルを決定する。
【００４７】
言い換えれば、上記複数の照明源の現在の調光レベルは最適化問題の変数であり、複数の照明源の各照明源は、１つの現在の調光レベルを有している。このやり方では、調光レベル及び電力消費の最適な調整は、照明システムの要求及び設定を考慮に入れることにより達成される。
【００４８】
本発明の他の形態によれば、上記調光レベルは、０と１との間の値により表され、０の値はオフにされた光源に対応し、１の値は１００％の出力でオンにされた光源に対応する。この制約は、光源に新しい調光レベルをもたらす最適化問題を解く際に有利に使用され得る。
【００４９】
言い換えれば、調光レベルは、０以上１以下の値である。従って、調光レベル及び電力消費の制御された効果的な調整が達成される。
【００５０】
本発明の更に他の形態によれば、上記プロセッサは、作業空間において達成される空間照度と目標の空間照度との差異がコントラストの閾値よりも小さいように光源に対して調光レベルを決定する。
【００５１】
上記コントラストの閾値は、目標の空間照度からの空間照度の許容可能な差異を表している。そのような閾値を用いると、目標の空間照度と比較して空間照度がどれだけより低く変化するかについての制限が決定される。コントラストの閾値は、また、照明される領域の性質に依存して変化する。非使用領域は、例えば、使用領域よりも高いコントラストの閾値を有する。例えば、書き物机のある領域は、装飾照明（のみ）を有する領域よりも低いコントラストの閾値を有する。
【００５２】
言い換えれば、上記デバイスは、目標の空間照度からの現在の空間照度の差異が許容可能なコントラストの閾値よりも小さいように最適化問題の解を決定し、現在の空間照度は、複数の照明源の現在の調光レベルにより達成される。これは、調光レベル及び電力消費の調整の良好な制御を可能にし、上記調整の効果的な実行を可能にする。
【００５３】
本発明の一形態によれば、上記デバイスは、各照明源に対して決定及び／又は設定される少なくとも１つの情報の使用によって複数の照明源の各照明源に対して新しい調光レベルを決定する。このやり方では、例えば、照明源の環境、照明源を有する部屋及び／又は照明の要件の情報を考慮に入れることが可能になる。
【００５４】
本発明の一形態によれば、複数の照明源の現在の調光レベルにより達成される又は得られる上記現在の空間照度は、更に、複数の照明源の各照明源に関して決定又は設定される少なくとも１つの情報によって達成される又は得られる。これにより、現在の空間照度の値に及び、従って、目標の空間照度の値にも影響を及ぼす、作用する及び／又はそれらを引き起こす因子を考慮することによって、決定される新しい調光レベルの質が改善される。新しい調光レベルは、効率的かつ有効なやり方で部屋及び／又はユーザ又は個人の要求を考慮することにより設定される。
【００５５】
本発明の一形態によれば、摂動が適用されるデータは、以下の少なくとも１つ、すなわち、複数の照明源の各照明源に関して決定及び／又は設定される少なくとも１つの情報、目標の空間照度及び許容可能なコントラスト閾値の少なくとも１つを有する。従って、照明源のより低い調光レベルをもたらす、より緩和された最適化方法が実現され得る。
【００５６】
本発明の一形態によれば、上記少なくとも１つの情報は、照明源に関するセンサのデータ及び／又は他のデバイスにより決定又は設定されるデータを有する。このやり方では、個人及び／又は部屋の環境に固有である照度の表現の質についての保証が効率的かつ有効なやり方で組み込まれる。
【００５７】
本発明の一形態によれば、上記少なくとも１つの情報は、以下の少なくとも１つ、すなわち、存在センサにより決定される使用の程度を示す値、昼光センサにより決定される昼光レベルを示す値及びブラインドコントローラのブラインドの設定の少なくとも１つを有する。ここでは、個人及び／又は部屋の環境に固有である照度の表現の質についての保証が効率的かつ有効なやり方で組み込まれる又は考慮されることが確実になる。
【００５８】
本発明の一形態によれば、最適化問題の解を決定する一方で、上記デバイスは、複数の照明源の電力消費を目標の電力消費まで低減する。このやり方では、新しい調光レベルの選択的な又は目標とする設定が可能になり、照明デバイスが実際に望まれる電力消費で動作することを確実にする。更に、電力の生成／供給と電力の消費との有効な目標とする釣り合いが可能になる。
【００５９】
本発明の更に他の形態によれば、電力レベル又は電力の低減についての情報は、期間を含む要求であり、上記プロセッサは、更に、上記期間中、複数の光源のそれぞれに対して決定された調光レベルを保持する。
【００６０】
言い換えれば、上記デバイスは、或る期間中、電力消費を低減する。このやり方では、一時的な電力の低減及び長時間の電力の低減の両方が可能になる。更に、効率的かつ十分に制御可能な電力消費が可能になる。
【００６１】
本発明の他の形態によれば、上記要求は、以下の少なくとも１つ、すなわち、目標の電力消費及び期間の少なくとも１つを有している。このやり方では、制御可能な動的負荷の管理が、効率的かつ有効なやり方で実現され得る。
【００６２】
本発明の他の形態によれば、複数の照明源の少なくとも１つは、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ＬＥＤ技術の発達とともに、ＬＥＤ照明システムは、一般的なものとなっている。ＬＥＤ照明システムは、例えば、システムの個々のＬＥＤを調光する際に、多様な設計の自由度を与える。この形態は、ＬＥＤを有する照明システムが改善された本発明の照明システムの制御から利益を得て、本発明の効果を有することも確実にする。従って、関連するセンシング及び制御情報に適応する個々のＬＥＤの調光レベルは、スマートグリッドにおいて動的負荷管理（例えば、デマンドレスポンス）のサービスを与えるようにリアルタイムで検出され得る一方で、ユーザへの受け入れ可能な照明サービスの保証を満たす。
【００６３】
本発明の他の形態によれば、上記デバイスは、摂動を連続的に、インクリメンタルで及び／又は組み合わせて適用する、以前の電力消費の低減に関して適用された以前に適用された摂動に基づいて摂動を適用する、以前に適用された摂動の適用のために選択された以前のデータの使用により以前に適用された摂動に基づいて摂動を適用する及び／又は以前に適用された摂動の値の使用により以前に適用された摂動に基づいて摂動を適用するように構成されている。このやり方では、摂動のフレキシブルな適用が実行される。更に、照明システムの実際の要件及び／又は照明システムのユーザに向けて、新しい調光レベルを決定する質が、特に、照明システムの電力消費の低減に関して十分に確立された又は経験した既に用いられたパラメータ、値、情報及び／又はデータを考慮することにより改善される。
【００６４】
本発明の一形態では、複数の照明源の電力消費の低減に対する要求に応じて又は負荷分散のために予測的に（すなわち、電力消費の低減に対する需要が検出された時に）最適化問題の解を決定することにより、複数の照明源の新しい調光レベルを設定する方法であって、複数の照明源の各照明源に関して、複数の照明源の電力消費が複数の照明源の新しい調光レベルにより低減されるように新しい調光レベルが決定され、摂動値の使用により最適化問題の解が決定され、複数の照明源に関して決定、設定及び／又は提供され、摂動を適用するために選択されたデータに摂動を適用することにより摂動値が計算される当該方法が提供される。特に、上記方法は、上記の及び以下に、より詳細に説明されるように新しい調光レベルを設定するデバイスにより実行されるステップを有している。従って、この方法は、上記デバイスにより実行される。このやり方では、上記方法及びそのステップは、上記新しい調光レベルを設定するデバイスに関して説明された効果と同じ効果を与え、逆もまた同様である。
【００６５】
本発明の他の形態では、上記の及び以下に、より詳細に説明されるように新しい調光レベルを設定するデバイスを有する（照明）システムが与えられる。
【００６６】
一般に、本発明は、動的負荷管理（例えば、デマンドレスポンス）のサービスが（特にスマートグリッドにおいて）予測可能かつ有効なやり方で与えられる（より高性能の）照明制御の実現を可能にし、個人又は部屋の環境に固有である照度の表現の質についての保証の組み込みも可能にする。更に、照明システムのより速い制御、特に、新しい調光レベルのより速い設定が、要求される電力消費の観点から可能になり、本発明の実時間実現が可能である。特に、本発明は、本発明のこの開示に説明される本発明の効果により示されるように、照明システムの照明源の制御を改善する。
【００６７】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な開示及び図面から明らかであろう。
【００６８】
概して、特許請求の範囲において用いられている全ての用語は、本明細書において明示的に他の定義をされていない限り、当該技術分野における通常の意味に従って解釈されるべきである。「不定冠詞／定冠詞（a/an/the）が付された要素、デバイス、構成要素、手段、ステップ等」は、他に明記されていない限り、要素、デバイス、構成要素、手段、ステップ等の少なくとも一例のことを指していると素直に解釈されるべきである。本明細書において開示されるいかなる方法のステップも、明記されていない限り、開示されている正確な順序で行われる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明システムの装置についての図を示している。
【図２】本発明の一実施形態に係る照明システムの装置についての他の図を示している。
【図３】本発明の一実施形態に係る照明システムの調光レベルを最適化するステップ又は行為を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る照明システムの調光レベルを最適化するステップ又は行為を示している。
【図５】本発明の一実施形態に係る照明システムの装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
図１は、本発明の一実施形態に係る照明システム１の装置についての図を示している。この実施形態に即して、照明システム１は、例えばランプ又はＬＥＤ（発光ダイオード）のような照明源を制御し、特に、電力消費量を制御し、従って、例えば照明源の調光レベルも制御する照明コントローラ１０を有している。照明システム１は、照明器具に加えて、（存在、光等）センサ１１、１２を有しており、関連するセンサ及びブラインドコントローラ１３のような他のサブシステムに接続されている。所望の照明効果を達成するために、（例えば、照明器具の調光レベルについて）上記照明システムの設計変数が最適化され得る。例えば、局所的な照度を得るために、その場に居る人の位置の周囲の領域において、より高いレベルの均一の照度を持ち、他の領域では、より低い照度レベルを持つという戦略が実現され得る。上記その場に居る人の位置の周囲の領域は、その場に居る人が円の原点である半径ｒの円であるとされる。この制御政略は、照明器具の調光レベルを引き出すために最適化問題として分析的に提示される。結果として生じる最適化問題を解く方法は、線形又は凸計画であることが多く（時には非線形計画である。）、linear and non-linear programming (by Luenberger and Ye.Spriger, 2008)の中に見出される。
【００７１】
本実施形態によれば、システム１は、種々のセンサ１１、１２、１３を備えている。本発明に即して、３つのセンサ、例えば、存在センサ１１、昼光センサ１２及び電動ブラインドコントローラ１３が与えられている。ここでは、照明及び／又は電力消費レベルの決定に関連する値を与える種々の適切なセンサが、照明システム１において本実施形態に従って用いられ得ることが理解されるであろう。
【００７２】
存在センサ１１は、一般に、照明システム１の照明源を有するオフィス又は部屋の使用状態を決定する。存在センサ１１は、種々の詳細度で、例えば、粗い部屋のレベル又はより細かい場所のレベルで使用状態を決定することができる。本発明に即して、存在センサ１１は、照明システムのｉ（１≦ｉ≦Ｉ）番目の照明源に関する（例えば、その近くの又はその周りの）使用の程度を示す値ｐｉを有するベクトルｐを入力として照明コントローラ１０に与える。
【００７３】
昼光センサ１２は、場合によっては、例えば、平均値又は空間分布のような種々の詳細度で、部屋中にわたって昼光レベルを決定することができる。昼光センサ１２が照明コントローラ１０に入力として与える出力は、照明システムのｉ（１≦ｉ≦Ｉ）番目の照明源に関する（例えば、その近くの又はその周りの）昼光レベルを示す値ｄｉを有するベクトルｄとして示される。
【００７４】
更に、本実施形態によれば、ブラインドコントローラ１３は、昼光センサ１２と関連がある。ブラインドコントローラ１３は、照明システムのｉ（１≦ｉ≦Ｉ）番目の照明源に関する（例えば、その近くの又はその周りの）ブラインドコントローラ１３のブラインドの設定を示す値ｂｉを有するベクトルｂを入力として照明コントローラ１０に与える。
【００７５】
ここでは、本発明は、照明コントローラ１０とセンサ１１、１２、１３との間の種々の接続及びデータのやりとりを可能にし、本発明は、図１の実施形態のセンサ及び／又は照明コントローラとセンサとの接続のみに限定されないことが注意されなければならない。
【００７６】
異なる部屋の照明システム１は、例えば、直接電気ネットワーク（例えば、有線又は無線手段によるユーティリティメータからの場合）と、又は（電気ネットワークとインターフェースで連結する）中央建物管理プロセッサとインターフェースで連結している。本実施形態によれば、インターフェース１７は、照明コントローラ１０と電気ネットワーク又は中央建物管理プロセッサとの間に位置している。インターフェース１７（又は電気ネットワーク若しくは中央建物管理プロセッサそれぞれ）は、動的負荷管理のシグナリング要求における目標の電力の低減及び目標の電力の低減のための要求された持続時間を与える。これらの要求は、例えば、センサ１１、１２、１３の測定値に依存して、すなわち、ベクトルｐ、ｄ及び／又はｂに依存して分配される量により異なる部屋の場合には異なっている。図１には、例えば電気ネットワーク又は中央建物管理プロセッサから（インターフェース１７を介して）照明コントローラ１０に伝達される照明システム１における電力消費の低減を要求する動的負荷管理のシグナリング要求が、情報又はデータボックス１５により例示的に示されている。要求を受け取った後、本実施形態に即して、照明コントローラ１０は、上記のように及び以下により詳細に説明されるようにシステム１の照明源の調光レベルを最適化し、システム１の照明源についての最適化された調光レベル１６を例えば（インターフェース１７を介して）電気ネットワーク又は中央建物管理プロセッサに伝達する。更に、本実施形態に即して、照明システム１は、サービス方針及び／又は要件に関する情報を有している。これらは、快適度によりユーザにより設定され得る照度の表現の保証を含んでいる。上記サービス方針は、また、照明機能のタイプについての情報を含んでいる。ここでは、例えば電気ネットワーク又は中央建物管理プロセッサと照明コントローラ１０とのやりとりの幾つかの適切なやり方が実現され得ることが指摘されなければならない。インターフェース１７の使用は、考えられるやり方の１つである。
【００７７】
図２は、本発明の上記実施形態に係る照明システム１の装置についての他の図を示している。図２には、照明システム１の（例えばＬＥＤのような）複数の調光可能な照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉが示されており、これらは、表記の便宜上、Ｉ個の添え字のセット（１≦ｉ≦Ｉ）を用いることにより表示されている。照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ、特に、（例えば、調光レベル、電力消費量等のような）照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉに関してなされる設定は、照明コントローラ１０により制御される。図２の上側部分には、例示的な設定、本実施形態に係る照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉに関するパラメータ又は値ｌｉ、Ｐｉ（ｌｉ）、ｐｉ、ｄｉ、ｂｉが示されている。ｌで、照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉの調光レベルｌｉを有するベクトルが示され、各ｉ番目の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉに対して対応する調光レベルｌｉ（１≦ｉ≦Ｉ）が割り当てられる。ｉ番目の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉにより消費される電力は、ｉ番目の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉの調光レベルｌｉの関数であり、Ｐｉ（ｌｉ）により示され、各ｉ番目の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉは電力消費量Ｐｉ（ｌｉ）を有している。調光レベルｌｉは、０と１との間の値をとる（すなわち、０≦ｌｉ≦１）。パルス幅変調を用いるｉ番目の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿ＩのようなＬＥＤの場合、調光レベルｌｉは、例えば、ＬＥＤ２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉのデューティ比を使用することにより決定され得る。
【００７８】
上記のように、本実施形態によれば、システム１は、種々のセンサ１１、１２、１３を備えている。存在センサ１１は、出力としてベクトルｐを有しており、このベクトルｐは、ｉ番目の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉに関して使用状態の値ｐｉが測定又は決定されたことを意味する項目（entry）｛ｐｉ，１≦ｉ≦Ｉ｝を有している。昼光センサ１２は、出力としてベクトルｄを有しており、このベクトルｄは、ｉ番目の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉに関して昼光レベル（値）ｄｉが昼光センサ１２により測定又は決定されたことを意味する項目｛ｄｉ，１≦ｉ≦Ｉ｝を有している。ブラインドコントローラ１３は、出力としてベクトルｂを有しており、このベクトルｂは、ｉ番目の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉに関してブラインドの設定値ｂｉがブラインドコントローラ１３によって作られたことを意味する項目｛ｂｉ，１≦ｉ≦Ｉ｝を有している。
【００７９】
本実施形態によれば、（動的）負荷の管理（例えば、デマンドレスポンス）が要求される各時刻において、調光レベルｌｉの最適化が要求される。図３は、本発明の一実施形態に係る照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉの調光レベルｌｉを最適化するステップ又は行為（action）を示している。上記ステップ又は行為は、照明コントローラ１０により行われる。ステップＳ３１では、電力消費の低減に対する要求が受け取られる。図１に関連して上記に示されているように、動的負荷の管理の必要性は、例えば、電気ネットワークから（例えば、有線又は無線手段によるユーティリティメータから）又は中央建物管理プロセッサから信号を送られる。この場合、要求１５は、例えば、電気ネットワーク又は（インターフェース１７を介して）中央建物管理プロセッサから受け取られる。要求１５は、要求された又は目標の電力消費値Ｐｒを有している。更に、要求１５は、照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉの電力消費を低減する持続時間を示す目標の時間周期を有している。所望の又は目標の空間照度ＩＤも要求１５とともに与えられるか、又は目標の電力消費値Ｐｒの使用により決定され、所望の又は目標の空間照度ＩＤは、例えば、要求された又は目標の電力消費値Ｐｒと空間照度の値と電力消費値との関係を特定する係数βとの積ＩＤ＝β・Ｐｒにより決定される。調光レベルｌｉの最適化は、建物の各部屋に対して個々にＳ３１で要求される。このケースでは、次のＳ３２の新しい調光レベルｌｉの設定は、各部屋の照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉに関して行われる。
【００８０】
ステップＳ３２では、（現在の）調光レベルｌｉを最適化又は決定することにより照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉの新しい調光レベルｌｉの設定が行われる。このため、最適化問題は、ｌ＝｛ｌｉ，ｉ∈Ｉ｝が要求された又は目標の電力消費値Ｐｒに対して現在の電力消費
2014513396.tif 000003
を最小にするように、すなわち、新しい調光レベルｌｉを用いることにより、システム１が要求された又は目標の電力消費値Ｐｒで照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉを動作させるように決定されるステップＳ３２において解かれる。ここでは、注釈ｉ∈Ｉは、注釈１≦ｉ≦Ｉに対応する。最適化問題を解くために、本実施形態によれば、以下の２つの制約Ｃ１、Ｃ２が満たされるべきである。制約Ｃ１に即して、全てのｉ∈Ｉに関して０≦ｌｉ≦１である。制約Ｃ２に即して、ｆ（ＥＴ（ｌ、ｄ、ｂ、ｐ），ＩＤ）≦δである。ここで、ＥＴ（ｌ、ｄ、ｂ、ｐ）は、現在の又は与えられたベクトルｌ、ｄ、ｂ、ｐにより実現される現在の空間照度ＥＴを意味する。更に、δは、（予め設定された）許容可能なコントラストの閾値を意味する。Ｃ２の特別な形は、Occupancy based illumination control of LED lighting systemで考えられる場合には式３において見出され、Ｃ２についてのこの形の解は、線形計画問題を解くためにシンプレックス法を適用することにより見出される。
【００８１】
使用状態のセンサのみが考慮される（昼光センサ及びブラインドコントローラが排除される）Ｃ２の特別な形の一例は、以下の通りである。
【００８２】
使用領域及び非使用領域における照度の制約の下で照明システムにより消費される総電力は、最小になるように求められる。ここでは、ｄ＊は、解かれた最適な調光ベクトルを示している。ｄは、ＮｘＮｙ×１の調光ベクトルを意味し、ｄ＝［ｄ１，…，ｄＮｘＮｙ］により与えられる。０≦ｄｉ≦１であり、ｄｉは、ｉ番目の光源の調光レベルである。ｄｉ＝０は、光源が暗くされて消えていることを意味し、ｄｉ＝１は、光源が最大照度であることを意味する。その場に居る人の位置（ｘｊ、ｙｊ）が知られたＪを仮定すると、その場に居る人の位置の周囲の領域内において均一の照度のレベルＬｍａｘを持つことが望まれる。また、Ｒ０は、照明される領域を意味する。Ωは、領域Ｒ０の面積を意味する。定数ｒ０は、作業空間の基準及びその場に居る人の快適さに従って選択される。従って、Ｒ０の任意の点において、全照明とＬｍａｘとのコントラストは、所定のコントラストＣｔｈよりも低い。更に、Ｒ０を超える平均照度レベルがＬｍａｘであることが望まれる。領域Ｒ０以外は、照度のレベルが少なくともＬｍｉｎであることが望まれる。
2014513396.tif 000004
【００８３】
ここでは、Ｐｉ（ｄｉ）は、調光レベルｄｉにおけるｉ番目の光源の平均電力消費量である。
【００８４】
ＥＴ（ｘ、ｙ、ｄ；ｈ）は、調光ベクトルｄを用いることによりもたらされる距離ｈ及び点（ｘ、ｙ）における全照度である。幾つかのコメントは、上記の最適化問題に関して適切である。当該領域のＲ０の外側において、Ｒ０の内側のＬｍａｘの均一の照度の要件とは異なる少なくともＬｍｉｎの照度レベルが要求されることに注意されたい。これは、（例えば、外側Ｒ０と壁付近との境界の）エッジ効果のためにこの領域において均一な照度を達成することが可能ではないという実際的な理由のためである。更に、実行可能な解が、上記最適化問題に対して存在するように仮定される。すなわち、光源システムは、照度の制御が上記最適化問題により行われ得るように第１の場所において設計されている。
【００８５】
Ｃ２についてのこの形の解は、線形計画問題を解くためにシンプレックス法を適用することにより見出される。
【００８６】
従って、ステップＳ３２の最適化問題において、目的の機能は、照明システム１の総電力消費量を低減することである。最適化変数は、（本実施形態の制約Ｃ１により与えられる）０と１との間の値をとる調光レベルｌｉである。他の制約Ｃ２は、照度の表現の観点を捉えている。一般的な形では、ベクトルｌ、ｄ、ｂ、ｐが関数ｆにより得られるような所望の空間照度ＩＤからの与えられる時に実現される空間照度ＥＴの差異、許容可能な一定の閾値δよりも小さいと言われている。制約Ｃ２は、その場に居る人の視覚的快適さ及び照度の表現の精度のような観点を捉えるように種々のやり方で与えられ得る。
【００８７】
本実施形態によれば、解は、最適化された又は新しい調光レベルベクトルｌｏｐｔ及び、可能であれば、ＰＴ（ｌ＊）≦Ｐｒのような調光レベルｌ＊が決定されるやり方で求められる（Ｓ３２）。この場合、調光レベルベクトルｌｏｐｔを伴う電力消費量は、ＰＴ（ｌ＊）であり、従って、これは電力消費量の予測可能な推測を与える。
【００８８】
他の実施形態によれば、解は、調光レベルベクトルｌｏｐｔをもたらす（Ｓ３２）。この設定の下での電力消費量は、依然として、要求された電力レベルの低減を上回っている。
【００８９】
更に、本実施形態によれば、摂動を適用するデータが選択されない、すなわち、摂動が適用されるべきであるデータのセットが存在しないことが注意されなければならない。このやり方では、上述したように取り決められた又は本発明の次の実施形態により以下により詳細に特定される空ではなく、少なくとも１つの入力を有する摂動を適用するために選択されるデータのセットを用いる「緩和された」又は近似の決定に加えて、新しい調光レベルｌｉの決定の「正確な」実行も行われ得る。
【００９０】
本実施形態によれば、ステップＳ３３において、新しい調光レベルｌｉ、特に、新しい調光レベルベクトルｌｏｐｔ、ｌ＊又は同等の形式の情報が、照明コントローラ１０から（インターフェース１７を介して）電気ネットワーク又は中央建物管理プロセッサに送られる。
【００９１】
図４は、本発明の他の実施形態に係る照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉの調光レベルｌｉを最適化するステップ又は行為を示している。ここでもまた、上記ステップは、照明コントローラ１０により行われる。本実施形態によれば、電力消費の低減についての要求を受け取るステップＳ４１は、上述したステップＳ３１に対応する。ステップＳ４２では、照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉの（現在の）調光レベルｌｉを最適化又は決定することにより新しい調光レベルｌｉが設定される。本実施形態によれば、ステップＳ４２では、摂動を与えられた最適化問題が解かれ、ｌ＝｛ｌｉ，ｉ∈Ｉ｝が要求された又は目標の電力消費値Ｐｒまで現在の電力消費
2014513396.tif 000005
を最小にするように、すなわち、新しい調子レベルｌｉを用いることにより、システム１が要求された又は目標の電力消費値Ｐｒで照明源２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉを動作させるように決定される。このため、以下の２つの制約Ｃ１、Ｃ２が満たされるべきである。制約Ｃ１に従って、全てのｉ∈Ｉに関して０≦ｌｉ≦１である。制約Ｃ２に従って、
2014513396.tif 000006
である。ここで、ステップＳ４２では、サブステップＳ４２１において摂動εｊが適用される。上記摂動εｊは、ベクトル／マトリクスであり、演算子「．」は、各摂動εｊとの対応する要素に関する掛け算を意味する。本実施形態によれば、サブステップ４２１において用いられる又は適用される全ての摂動εｊ、δ１の値は正である。
【００９２】
基本的に、本実施形態によれば、デバイス１１、１２からの照明コントローラ１０において受け取られるベクトルｂ及びｄに関して、本実施形態によれば或る量ε３により減少する所望の空間照度ＩＤに関して及び／又は本発明によれば摂動δ１により増大する許容限度δに関して（例えば、本実施形態に即して、昼光レベルｄ及びブラインドの設定ｂは、実際の値よりも（対応する摂動ε１、ε２の使用により）わずかに増加する）摂動εｊが作られる。これは、より緩和された最適化問題をもたらし、今度は、照明デバイス（例えば、ＬＥＤ）２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉのより低い新しい調光レベルｌｉとなる。ここでは、本発明によれば、摂動が種々のデータ又は値、すなわち、種々のセンサ又は他の（制御）デバイスのデータ、所望の空間照度及び／又は許容可能な制限値に適用されることができ、それらの適用が本実施形態の上記例のみに限定されないことが注意されなければならない。従って、Ｓ４２１を摂動ε１、δ１に適用するために、互いに異なる組み合わせの種々のデータが選択され得る。この選択は、必要に応じて別々のステップにおいて行われる。図４では、摂動がＳ４２１に適用されるデータを選択するステップは、Ｓ４２０により示されており、ベクトルｄ及びｂ、所望の空間照度及びＩＤ及び許容可能な制限δの例示的な選択を有している。更に、摂動ε１、δ１は、部屋の全域にわたって種々のやり方で選択され得る。すなわち、摂動は、種々の照明コントローラ１０にわたって異なって選択され得る。また、摂動ε１、δ１は、照度の表現についての保証を満足させるように選択され得る。照明サービスの保証は、（例えば、装飾照明及び一般照明に関して異なる）照明の機能のタイプにわたって異なる。照明サービスの保証は、更に、例えば、視覚的な快適さのレベルに基づくユーザの好みに従って異なる。従って、摂動ε１、δ１は、許容可能な制限を超えてその場に居る人の視覚的快適さ又は予想される照度の表現に悪影響を及ぼさないように制御されたやり方で選択される。それらの選択は、電力の低減が必要とされる量及び照明の／視覚的快適さによりバランスを保たれるように行われるべきである。更に、摂動は、種々の照明コントローラにわたって異なって選択され得る。
【００９３】
更に、摂動は、ステップＳ４２１で連続的に、インクリメンタルで及び／又はこれらを組み合わせて適用される。また、既に（すなわち、以前に）適用された摂動に由来する現在の電力消費
2014513396.tif 000007
に基づいて、どの次の摂動がＳ４２１で適用されるべきであるか（すなわち、Ｓ４２１でどのデータに摂動が適用されるべきであるか）及び／又は次の摂動が要求された電力の低減Ｐｒを満たさなければならないのはどの値かが決定され得る。従って、本発明の他の実施形態によれば、ステップＳ４２は、（以前に実行された電力消費の低減に関連して行われた以前の調光レベルの設定において用いられた）以前に適用された摂動の使用により行われる（図４には示されていない）摂動を選択するステップを有している。以前に適用された摂動の使用は、摂動の以前の適用に関して選択されたデータの考慮又は使用による及び／又は以前に適用された摂動の値の考慮又は使用による摂動の選択を有する。
【００９４】
本実施形態に従って、より緩和された又は摂動を与えられた最適化問題を解決した後、（ステップＳ３３のような）ステップＳ４３において、新しい調光レベルｌｉ、特に、新しい調光レベルベクトルｌｏｐｔ、ｌ＊又は同等の形式の情報が、照明コントローラ１０から（インターフェース１７を介して）電気ネットワーク又は中央建物管理プロセッサに送られる。
【００９５】
以下に、２つの異なる具体的な例又は実施形態が、上述の例示的に与えられた実施形態の視点で論じられる。
【００９６】
本発明の第１の具体的な実施形態では、その場に居る人は、或る場所に存在すると考えられる。その場に居る人の周囲半径１メートルの範囲内に、５００ｌｘが３０％のコントラストで与えられ、他の全ての場所では、３００ｌｘが３０％のコントラストで与えられる。ブラインドコントローラ１３は、「半開」であるように仮定される。照明システム１の現在の調光レベルｌｉは、所望の照度の表現を与えるように決定される。ここでは、需要の低下が現れることを仮定する（ステップＳ３１、Ｓ４１参照。）。その後、照明コントローラ１０は、１つ以上の摂動ε１、δ１を連続的に適用する又は電力低減の要求を満たす、すなわち、使用領域における５００ｌｘの低減、１メートルの範囲の縮小、非使用領域における３００ｌｘの低減、コントラストの増大、（より高い昼光が空間的に仮定されるように）より高い値へのブラインド制御の設定の変更の選択権を有する。上記摂動は適用され、摂動を受けた最適化問題は新しい調光レベルｌｉを決定するために解かれる。
【００９７】
本発明の第２の具体的な実施形態を使用することにより、照明作用に対する影響を最小限に抑えた、本実施形態に係る照度のレベル設定方法に由来する電力の節約を説明するために、単純な数値例が与えられる。本実施形態に即して、以下の条件が与えられる。天井に１６０個の均一に配置されたＬＵＸＥＯＮ Ｒｅｂｅｌ ＬＥＤ（最大照度１４．３ｌｘ）を備え、オフィスルームの特定の部分に１０人のユーザが存在する広いオフィスが与えられている。オフィスルームの幾つかの部分が使用されている際、使用／非使用面積の標準的な設定である５００ｌｘ／３００ｌｘの照度の表現が設定される。所望の照度の表現についてのばらつきは、正規化された１−１ノルムとして捉えられる。３０％の視覚コントラストが設定される。動的需要／デマンドレスポンスが起こると（ステップ３１、４１参照。）、最適化問題が、所望の照明における摂動を伴って用いられ、最適化問題の使用（ステップ４２参照。）により、４００ｌｘ／１００ｌｘの設定が選択される（すなわち、１００ｌｘの摂動が空間照度の分布に適用される）。この第２の具体的な実施形態に即して、１６０個のＬＥＤの調光レベルｌｉの最適化によって消費電力の４５％の節約が実現される。複数の部屋で照明システムを通して集められると、これらの数は、照明システム１が合理的に予測可能なやり方でかなりの電力の低減を提供し得ることを示唆する。
【００９８】
図５は、本発明の一実施形態に係る照明コントローラ１０の装置を示している。本実施形態によれば、照明コントローラ１０は、例えばステップＳ３１、Ｓ４１を実行する受信器５１２と、例えばステップＳ３３、Ｓ４３を実行する送信器５１１とを有している。受信器５１２及び送信器５１１は、照明コントローラ１０の分離した構成要素として又は１つの受信器５１として配され得る。ここで、本発明は、照明コントローラ１０の種々の適切な構成を可能にする。また、本実施形態に即して、照明コントローラ１０は、ステップＳ３２、Ｓ４２に関して上記に例示的に説明されたように新しい調光レベルｌｉを選択するオプティマイザ又はプロセッサ５２を有している。
【００９９】
従って、本発明は、スマートグリッドにおいて動的負荷の管理（例えば、デマンドレスポンス）の機能を提供することができる照明システムの制御を提供する。照明システムの照度調光レベルは、電力の低減及び持続時間の要求されたレベルに基づいて決定される。このため、存在の感知及びそのパターン、昼光照明の分布及びそのパターン及び／又は照明システムにおいて測定又は設定される他の値が用いられる。上記照明システムの照度調光レベルは、調光レベルの最適化を通して決定され、必要に応じて、幾つかの調光レベルの決定及び電力消費の低減に関連のあるファクタ又はデータの制限された摂動を通して決定され、上記ファクタ又はデータは、例えば、以下のうちの少なくとも１つ、すなわち、昼光の感知、ブラインドの制御、目標の照度及び／又はコントラストの閾値の少なくとも１つを有している。調光レベルの最適化は、必要な持続時間にわたる必要な電力の低減を満たすことに向かって電力消費を低減する調光の設定により照度を与えるように行われる。摂動の制限の選択は、必要とされる照度の表現のサービスの保証に基づくものである。また、ユーザによって調整される照度の表現の保証レベルは、ユーザに与えられる。更に、空間のタイプ（例えば、オフィス、廊下等）及び照明の要件（装飾照明、機能照明、一般照明等）に依存する照度の表現の保証レベルが与えられる。
【０１００】
当業者であれば、本発明は上述した実施形態に限られるものではないことが分かる。それどころか、添付の特許請求の範囲の範囲内において多くの変形及び変更が可能である。上述した照明制御によって、照明システムは、電力供給網における動的負荷管理（例えば、デマンドレスポンス）のサービスを提供するためにその感知及び制御機能を使用することができる。本発明の方法論は、種々のユーザに受け入れられるようにし、また、様々な空間において照度の要件の異なる照明について特定の保証を考慮している。予測可能であり効果的な負荷の低減は、本発明の照明制御により達成され得る。
【０１０１】
（実施形態の項目別一覧）
１．複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の電力消費の低減についての要求に応じて又は負荷分散のために予測的に最適化問題の解を決定する（Ｓ３２、Ｓ４２）ことにより複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の新しい調光レベルを設定するデバイス（１０）であって、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の各照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）に関して、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の電力消費が複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の新しい調光レベルにより低減されるように新しい調光レベルが決定され、当該デバイス（１０）は、摂動値の使用により最適化問題の解を決定し（Ｓ３２、Ｓ４２）、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）に関して決定、設定及び／又は提供され、摂動を適用するために選択されたデータに摂動を適用することにより摂動値を計算する当該デバイス（１０）。
【０１０２】
２．複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の現在の調光レベルは、最適化問題の変数であり、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の各照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）は、１つの現在の調光レベルを有する項目１に記載のデバイス（１０）。
【０１０３】
３．当該デバイス（１０）は、目標の空間照度からの現在の空間照度の差異が許容可能なコントラストの閾値よりも小さいように最適化問題の解を決定し（Ｓ３２、Ｓ４２）、現在の空間照度は、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の現在の調光レベルにより達成される項目１又は項目２に記載のデバイス（１０）。
【０１０４】
４．当該デバイス（１０）が、各照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）に関して決定及び／又は設定される少なくとも１つの情報の使用により、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の各照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）に対して新しい調光レベルを決定する項目１ないし項目３のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【０１０５】
５．複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の現在の調光レベルにより達成される現在の空間照度が、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の各照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）に関して決定及び／又は設定される少なくとも１つの情報により更に達成される項目３又は項目４に記載のデバイス（１０）。
【０１０６】
６．摂動が適用される（Ｓ４２１）データが、以下の少なくとも１つ、すなわち、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の各照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）に関して決定及び／又は設定される少なくとも１つの情報、目標の空間照度及び許容可能なコントラストの閾値の少なくとも１つを有する項目１ないし項目５のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【０１０７】
７．上記少なくとも１つの情報が、照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）に関するセンサのデータ及び／又は他のデバイス（１３）により決定又は設定されるデータを有する項目４ないし項目６のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【０１０８】
８．上記少なくとも１つの情報が、以下の少なくとも１つ、すなわち、存在センサ（１１）により決定される使用の程度を示す値、昼光センサ（１２）により決定される昼光レベルを示す値及びブラインドコントローラ（１３）のブラインドの設定の少なくとも１つを有する項目４ないし項目７のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【０１０９】
９．最適化問題の解を決定する（Ｓ３２、Ｓ４２）一方で、当該デバイス（１０）が、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の電力消費を目標の電力消費まで低減する項目１ないし項目８のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【０１１０】
１０．当該デバイス（１０）が、或る期間、電力消費を低減する項目１ないし項目９のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【０１１１】
１１．上記要求（１５）が、以下の少なくとも１つ、すなわち、目標の電力消費及び上記或る期間の少なくとも１つを有する項目９及び／又は項目１０に記載のデバイス（１０）。
【０１１２】
１２．当該デバイス（１０）が、
摂動を連続的に、インクリメンタルで及び／又は組み合わせて適用する（Ｓ４２１）、
以前の電力消費の低減に関して適用された以前に適用された摂動に基づいて摂動を適用する（Ｓ４２１）、
以前に適用された摂動の適用のために選択された以前のデータの使用により以前に適用された摂動に基づいて摂動を適用する（Ｓ４２１）、及び／又は
以前に適用された摂動の値の使用により以前に適用された摂動に基づいて摂動を適用する（Ｓ４２１）
ように構成された項目１ないし項目１１のいずれか一項に記載のデバイス（１０）。
【０１１３】
１３．複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の電力消費の低減についての要求に応じて又は負荷分散のために予測的に最適化問題の解を決定する（Ｓ３２、Ｓ４２）ことにより複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の新しい調光レベルを設定する方法であって、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の各照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）に関して、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の電力消費が複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の新しい調光レベルにより低減されるように新しい調光レベルが決定され、摂動値の使用により最適化問題の解が決定され（Ｓ３２、Ｓ４２）、複数の照明源に関して決定、設定及び／又は提供され、摂動を適用する（Ｓ４２１）ために選択されたデータに摂動を適用すること（Ｓ４２１）により摂動値が計算される当該方法。
【０１１４】
１４．当該方法が、複数の照明源（２１＿１、…、２１＿ｉ、…、２１＿Ｉ）の電力消費を制御するデバイス（１０）により実行される項目１３記載の方法。
【０１１５】
項目１ないし項目１２のいずれか一項に記載のデバイス（１０）を有するシステム（１）。
【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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【国際調査報告】
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