(57)【要約】【課題】地下室等の無窓の空間において、在室者の心理的な圧迫感の改善や快適性向上を図り、オフィスビル等で窓からの自然光の入射量と天井光源を最適に制御することによって、在室者の快適性の向上を図る。【解決手段】窓光源４と、天井光源１ａ〜１ｆと、光源の光出力を制御する信号制御部６とを備え、窓光源４をフル出力にしたときに窓光源４のみから得られる室内空間の照度分布Ｅｗ（Ｘ）、および、天井光源をフル出力したときに天井光源のみから得られる室内空間の照度分布Ｅｃ（Ｘ）を測定する明るさセンサ５と、測定された照度分布Ｅｗ（Ｘ）、Ｅｃ（Ｘ）を記憶する記憶部８と、この記憶部８のデータを読み取り、Ｅ（Ｘ）＝ｋＥｗ（Ｘ）＋（１−ｋ）Ｅｃ（Ｘ）、ただし、０≦ｋ≦１を満たす室内の照度分布Ｅ（Ｘ）を求める演算部７とを設け、信号制御部６は演算部７が計算した照度分布Ｅ（Ｘ）となるように窓光源４と天井光源を調光制御する。  【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁面に設けられ窓状をなした窓光源と、天井面に照明用の天井光源を有する室内空間において、前記窓光源および前記天井光源を完全拡散光源とみなし、かつ、前記室内空間の各内面を完全拡散面とみなし、前記窓光源をフル出力したときに前記窓光源のみから得られる前記室内の照度分布Ｅｗ（Ｘ）とし、前記天井光源をフル出力したときに前記天井光源のみから得られる前記室内の照度分布Ｅｃ（Ｘ）とするとき、前記室内の照度分布Ｅ（Ｘ）が
Ｅ（Ｘ）＝ｋＥｗ（Ｘ）＋（１−ｋ）Ｅｃ（Ｘ）
（ただし、０≦ｋ≦１）
となるように、前記窓光源と前記天井光源を調光制御することを特徴とする照明制御方法。
【請求項２】
ｋ＝０．２〜０．４である請求項１記載の照明制御方法。
【請求項３】
前記窓光源が自然光の入射する窓である請求項１または請求項２記載の照明制御方法。
【請求項４】
前記窓から自然光の入射する量を制御する制御手段を設けて前記照度分布Ｅ（Ｘ）を実現する請求項３記載の照明制御方法。
【請求項５】
室内空間の壁面に設けられ窓状をなした窓光源と、前記室内空間の天井面に設けられた天井光源と、前記窓光源と前記天井光源の光出力を制御する制御装置とを備えた照明制御システムにおいて、
前記室内空間の各内面を完全拡散面とみなして、前記窓光源をフル出力にしたときに前記窓光源のみから得られる前記室内空間の照度分布Ｅｗ（Ｘ）、および、前記天井光源をフル出力したときに前記天井光源のみから得られる前記室内空間の照度分布Ｅｃ（Ｘ）を測定する測定手段と、
測定された前記照度分布Ｅｗ（Ｘ）、Ｅｃ（Ｘ）を記憶する記憶部と、
この記憶部のデータを読み取り、下記式
Ｅ（Ｘ）＝ｋＥｗ（Ｘ）＋（１−ｋ）Ｅｃ（Ｘ）
（ただし、０≦ｋ≦１）
を満たす前記室内の照度分布Ｅ（Ｘ）を求める演算部とを設け、
前記制御装置は、前記演算部が計算した照度分布Ｅ（Ｘ）となるように前記窓光源と前記天井光源を調光制御す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、地下室等の無窓の空間で擬似窓を用いるような場合の他、オフィスビル等で
窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るのに役立つ照明制御方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下室等の無窓の空間における心理的な圧迫感を改善するために、壁面に光源を埋め込
む等の擬似窓を設置する場合があった。その場合、擬似窓光源を調光して擬似窓面の明る
さを調節できるようにする手法が取られることがあったが、その際天井光源は一定の明る
さのままで、疑似窓面の明るさが明るすぎて違和感を感じるような場合や、逆に明るさが
足らず効果を感じられないような場合があった。
【０００３】
また、オフィスビル等で省エネルギの観点から、窓からの自然光に応じて室内の照明を制御する場合があった。この場合、センサ等で室内の明るさを検知し、あらかじめ設定した照度レベルに室内が均一に照明されるように室内照明を制御する手法が取られることが一般的であった。室内をどこも均一に照明するというニーズは、オフィスのレイアウト変更にフレキシブルに対応できるようにということからきたもので、必ずしも在室者の快適性に配慮した理由からではなかった。
【０００４】
また太陽光の変化に応じて室内空間を調光制御し、無窓の室内の昼夜をより自然に近い状態にする照明方法があったが（特許文献１参照）、オフィスビル等で窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るものでなく、また在室者の快適性の向上を図るものではない。
【特許文献１】特開２００１−２５７０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、地下室等の無窓の空間において、擬似窓光源と天井光源を最適に制御するこ
とによって、在室者の心理的な圧迫感の改善や快適性向上を図ることを目的とすることの
他、オフィスビル等で窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るような場合において、自然光の入射量と天井光源を最適に制御することによって、在室者の快適性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の照明制御方法は、壁面に設けられ窓状をなした窓光源と、天井面に照明用の天井光源を有する室内空間において、前記窓光源および前記天井光源を完全拡散光源とみなし、かつ、前記室内空間の各内面を完全拡散面とみなし、前記窓光源をフル出力したときに前記窓光源のみから得られる前記室内の照度分布Ｅｗ（Ｘ）とし、前記天井光源をフル出力したときに前記天井光源のみから得られる前記室内の照度分布Ｅｃ（Ｘ）とするとき、前記室内の照度分布Ｅ（Ｘ）が
Ｅ（Ｘ）＝ｋＥｗ（Ｘ）＋（１−ｋ）Ｅｃ（Ｘ）  …（式１）
（ただし、０≦ｋ≦１）
となるように、前記窓光源と前記天井光源を調光制御することを特徴とするものである。
【０００７】
このように、この発明の照明制御方法は、地下室等の無窓の空間において擬似窓を設置した場合に、天井面の光源を完全拡散光源と見なし、かつ内装各面を完全拡散面と見なした時に、窓光源のみから得られる照度分布Ｅｗ（Ｘ）、天井光源のみから得られる照度分布Ｅｃ（Ｘ）とすると、室内の照度分布Ｅ（Ｘ）が上記式で示したような関係となるように窓光源と天井光源を調光制御することを特徴としている。
【０００８】
ここで、窓光源のみから得られる照度分布Ｅｗ（Ｘ）、天井光源のみから得られる照度分布Ｅｃ（Ｘ）については、各光源の光束と内装各面の反射率が一意に決まれば、ラジオシティ法等を用いることにより数値計算することが可能である。図１に窓光源から得られる室内照度分布をラジオシティ法を用いて計算した具体例を示す。図１（ａ）は部屋条件、図１（ｂ）は照度分布計算結果、図１（ｃ）は平均、最小、最大の照度計算結果を示している。計算条件は、窓光源配光ＢＺ５（国際照明第１員会（ＣＩＥ）で決められた配光）、窓光源光束１００００ｌｍ、窓取付高さ１．６ｍ、保守率１．０である。
【０００９】
窓からの光と天井からの光の最適なバランスを調べるために、片側採光窓を有し、天井に人工照明を設置したような室内空間を想定した図２に示した模型を用いた被験者実験を実施した。図２（ａ）は模型概要図、図２（ｂ）は模型上部の光源の状況を示す断面図、図２（ｃ）は観測位置から見た模型内写真である。この実験で被験者は、窓側、中央、室奥と３ブロックに分割された天井光源１ａ〜１ｃの出力を、窓２からの光も含めた室全体の光のバランスが調和するように任意に調節した。そこで、室内の照度分布Ｅ（Ｘ）が、窓２のみから得られる照度分布Ｅｗ（Ｘ）と、天井光源１ａ〜１ｃのみから得られる照度分布Ｅｃ（Ｘ）との合成として上記式で表される時に室内の光は調和すると仮定し、被験者が調光して得られた実際の室内の照度分布と上記式１によって近似された仮想の照度分布との残差を分析した。ここで、実際の室内の照度分布の実験値をＥ（Ｘｉ）、上記式１によって近似された仮想の照度分布をＥ′（Ｘｉ）とした場合、残差率ηは下記式２で表される。
【００１０】
η＝Σni=1｜Ｅ（Ｘｉ）−Ｅ′（Ｘｉ）｜／Σni=1Ｅ（Ｘｉ）  …（式２）
図３にその残差率を横軸に、被験者の調和感の評価値を縦軸にとったグラフを示す。ここで図中の各プロットは、照明条件を様々に変えた場合の各条件での残差率ηとその場合の被験者の調和感についての主観評価値を示している。この結果から、実際の室内の照度分布と式１によって近似された仮想の照度分布との残差率が小さい時、すなわち室内の照
度分布が、窓のみから得られる照度分布と天井光源のみから得られる照度分布との合成と
して近似できる場合に、室内の照明環境の調和感が高くなることが分かった。この実験結
果にもとづいて、この発明の照明制御方法は、式１の関係を満足するように調光制御することを特徴としている。
【００１１】
また、室内空間における窓２からの光と天井光源１ａ〜１ｃからの光の照度の比（式1の係数k）を変化させた場合の室内照明環境の心理評価についての被験者実験を実施した。被験者が評価した項目は暗い一明るい等の空間雰囲気に対する12項目で、照明条件は、机上面平均照度が700、300、100 lxの場合の３段階とし、各照度レベルで窓２からの光と天井光源１ａ〜１ｃからの光の照度の比の組み合わせを６通り評価した。図４に机上面平均照度700 lxの場合の各条件の照度分布を示す。Ｗ：Ｃは窓光源：天井光源の照度比を示す。評価結果から窓からの光と天井からの光の割合が視覚心理的な評価に影響を及ぼすことが分かり、特に図５（ａ）に示した明るさ感（明るい−暗い）、図５（ｂ）の活気感（活気のある−ない）、図５（ｃ）の好ましさ（好き一嫌い）に対して顕著な影響を与え、窓からの光と天井からの光の照度の比が20：80から40：60に対して評価がピークをなすことが分かった。この実験結果にもとづいて、この発明の照明制御方法は、式１における係数k＝0．2〜0．4であることが好ましい。
【００１２】
オフィスビル等で窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るような場合において、従来のように室内を全て一定の照度レベルに制御するシステムではなく、擬似窓の場合と同様、窓からの光と天井からの光のバランスを考慮して、天井の人工照明の出力を最適に制御することによって在室者の快適性向上を図ることを目的に、この照明制御方法の一態様として、擬似窓の場合の照明制御方法の特徴を実際の自然光の入射する窓を有する室内空間に応用し、窓光源を自然光の入射する窓としている。さらにこの照明制御方法の一態様として、窓にブラインド等の制御手段を設けて自然光の入射する量を制御して照度分布Ｅ（Ｘ）を実現するものである。例えば窓に自動制御ブラインドを設置して、窓からの自然光の入射量を制御して擬似窓の場合の照明制御方法の特徴を実現する。
【００１３】
また、この発明の照明制御システムは、室内空間の壁面に設けられ窓状をなした窓光源と、前記室内空間の天井面に設けられた天井光源と、前記窓光源と前記天井光源の光出力を制御する制御装置とを備えた照明制御システムにおいて、
前記室内空間の各内面を完全拡散面とみなして、前記窓光源をフル出力にしたときに前記窓光源のみから得られる前記室内空間の照度分布Ｅｗ（Ｘ）、および、前記天井光源をフル出力したときに前記天井光源のみから得られる前記室内空間の照度分布Ｅｃ（Ｘ）を測定する測定手段と、
測定された前記照度分布Ｅｗ（Ｘ）、Ｅｃ（Ｘ）を記憶する記憶部と、
この記憶部のデータを読み取り、下記式
Ｅ（Ｘ）＝ｋＥｗ（Ｘ）＋（１−ｋ）Ｅｃ（Ｘ）    …（式１）
（ただし、０≦ｋ≦１）
を満たす前記室内の照度分布Ｅ（Ｘ）を求める演算部とを設け、
前記制御装置は、前記演算部が計算した照度分布Ｅ（Ｘ）となるように前記窓光源と前記天井光源を調光制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の照明制御方法によれば、地下室等の無窓の空間において、擬似窓からの光と天井からの光の割合が式1の関係となるように、擬似窓光源と天井光源を制御することによって、違和感を少なくでき、在室者の心理的な圧迫感の改善や快適性向上を実現することができる。また、この照明制御方法によれば、オフィスビル等で窓からの自然光に応じて室内の照明を制御して省エネルギを図るような場合において、自然光の入射量と天井からの光の割合が式１の関係となるように、天井光源の出力あるいは窓からの自然光の入射を制御することによって、省エネルギを図りつつ在室者の快適性向上を実現することができる。とくに、k＝0．2〜0．4とするとより好ましい。この発明の照明制御システムも上記と同様の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の第１の実施の形態の照明制御システムを図６に示す。この照明制御システムは、窓無し室３内を対象としている。室３内を照明する天井照明器具１ａ〜１ｆ、窓２を模した擬似窓用の光源４、室内照度を測定する測定手段である例えば室内照度を感知する明るさセンサ５を図のように配置する。９は机、１０は椅子であり、それぞれ光源４に近い位置から離れた位置まで複数並べられている。すなわち、疑似窓用の光源４は室３内の一側壁に設置する。天井照明器具１ａ〜１ｆは光源４に近い位置から離れた室３内の他側壁に近い位置まで複数並設する。明るさセンサ５も光源４に近い位置から離れた位置まで複数設置し、とくに各天井用照明器具１ａ〜１ｆの近傍に設置している。
【００１６】
照明制御システムは、さらに各明るさセンサ５から信号を受信するとともに各照明器具１ａ〜１ｆおよび擬似窓用光源４に対して調光信号を発信する信号制御部６、信号制御部６を介して、明るさセンサ５からの室内照度の情報、各照明器具１ａ〜１ｆおよび擬似窓用光源４の出力情報を受け、室内の照度分布が予め設定した式1の関係を満足するようにフィードバック演算を行う演算部７と記憶部８で構成される。各照明器具１ａ〜１ｆおよび擬似窓用光源４は連続調光可能なものである。
【００１７】
このように、明るさセンサ５より信号制御部６に入力される信号は、室内空間の各内面を完全拡散面とみなして、窓光源４をフル出力にしたときに窓光源４のみから得られる室内空間の照度分布Ｅｗ（Ｘ）、天井光源１ａ〜１ｆをフル出力したときに天井光源１ａ〜１ｆのみから得られる室内空間の照度分布Ｅｃ（Ｘ）、および窓光源４と天井光源１ａ〜１ｆから得る照度分布Ｅ（Ｘ）であり、感知された照度分布Ｅｗ（Ｘ）、Ｅｃ（Ｘ）およびＥ（Ｘ）を記憶部８に記憶する。演算部７は記憶部８のデータを読み取り、下記式
Ｅ（Ｘ）＝ｋＥｗ（Ｘ）＋（１−ｋ）Ｅｃ（Ｘ）    …（式１）
（ただし、０≦ｋ≦１）
を満たす室内の照度分布Ｅ（Ｘ）を求める。制御装置である信号制御部６は、照度分布ｅ（Ｘ）が演算部７が計算した照度分布Ｅ（Ｘ）となるように窓光源４と天井光源１ａ〜１ｆを調光制御する。
【００１８】
この発明の第２の実施の形態を図７に示す。第１の実施の形態において、複数の明るさセンサ５は室内照度を感知するように机面に設置し、室内照度の情報を信号制御部６と無線でやり取りするものである。また信号制御部６を介して明るさセンサ５からの室内照度の情報、各照明器具１ａ〜１ｆおよび疑似窓用光源４の出力情報を受け、演算部７は室内の照度分布Ｅ（Ｘ）が式１の関係において、k＝0．2〜0．4  で得られるようにフィードバック演算を行い、信号制御部６により各照明器具１ａ〜１ｆおよび疑似窓用光源４を調光制御する。
【００１９】
この発明の第３の実施の形態を図８に示す。第１の実施の形態と異なる点は光源４に代えて、自然光の入射する採光窓２としていることである。したがって、信号制御部６を介して明るさセンサ５からの室内照度の情報、および各照明器具１ａ〜１ｆの出力情報を受けて記憶部８に記憶し、室内の照度分布Ｅ（ｘ）が予め設定した式１の関係を満足するように演算部７でフィードバック演算を行い、信号制御部６により、窓２より取り入れる明るさに応じて式１を満たすように照明器具１ａ〜１ｆが調光制御される。
【００２０】
この発明の第４の実施の形態を図９に示す。第３の実施の形態において、窓２の入射光量制御手段として、信号制御部６からの信号でスラット角を自動調整する自動制御ブラインド１０を採光窓２に追加設置している。信号制御部６は、各照明器具１ａ〜１ｆ、明るさセンサ５および自動制御ブラインド１０に対して調光信号を受発信する。したがって、信号制御部６を介して、明るさセンサ５からの室内照度の情報、各照明器具１ａ〜１ｆの出力情報、ブラインド１０のスラット角の情報を受けて記憶部８に記憶し、室内の照度分布Ｅ（Ｘ）が予め設定した式１の関係を満足するように演算部７でフィードバック演算を行い、信号制御部６で照度分布Ｅ（Ｘ）が式１を満足するように照明器具１ａ〜１ｆおよびブライド１０のスラット角を調光制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ラジオシティ法を用いた照度分布計算例を示し、（ａ）は部屋条件を示す図、（ｂ）は照度分布計算結果を示す図、（ｃ）は平均、最小、最大照度計算結果の図である。
【図２】実験模型を示し、（ａ）は模型概要図、（ｂ）は模型上部の光源を示す断面図、（ｃ）は観測位置から見た写真による模型内斜視図である。
【図３】残差率と評価値の相関図である。
【図４】机上面平均照度７００ｌｘでの各条件の照度分布図である。
【図５】その評価結果を示し、（ａ）は明るさ感、（ｂ）は活気感、（ｃ）は好ましさに関する、光量比に対する評価値の関係図である。
【図６】第１の実施の形態の窓無しの室内空間の概略説明図である。
【図７】第２の実施の形態の窓無しの室内空間の概略説明図である。
【図８】第３の実施の形態の窓ありの室内空間の概略説明図である。
【図９】第４の実施の形態の窓にブラインドを設置した場合の室内空間の概略説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ａ〜１ｆ  天井光源
２    窓
３    室
４    窓光源
５    明るさセンサ
６    信号制御部
７    演算部
８    記憶部
９    机
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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