(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明負荷の電力を制御しその出力を制御する照明電力制御方法において、
室内照度を所定周期で直接又は間接的に検出し、検出した照度データ及び記憶手段に記憶された前回出力照度データにそれぞれの係数を乗じた値を合算して得られる新照度データを作成し、その新照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させると共に、新照度データとあらかじめ設定された照度設定データと比較して、新照度データとあらかじめ設定された照度設定データとが等しくなるように照明負荷の電力を制御することを特徴とする照明電力制御方法。
【請求項２】
照明負荷の電力を制御しその出力を制御する照明電力制御方法において、
前記照明負荷の電力制御開始時に室内照度を直接又は間接的に所定回数検出し、その平均照度を算出し、その平均照度データを前回出力照度データの初期値として記憶手段に記憶させることをさらに行うことを特徴とする請求項１に記載の照明電力制御方法。
【請求項３】
前記記憶手段に記憶された前回出力照度データをＤ1 、検出した照度データをＭ、新照度データをＤ0 、ａ，ｂを変数としたとき、新照度データＤ0 を下式により作成することを特徴とする請求項１又は２記載の照明電力制御方法。
Ｄ0 ＝ａＤ1 ＋ｂＭ  （ａ＋ｂ＝１，０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１）
【請求項４】
照明負荷の電力を制御しその出力を制御する照明電力制御装置において、
室内照度を直接又は間接的に検出する照度検出手段と、
室内照度を設定する照度設定手段と、
前回出力照度データを記憶する記憶手段と、
所定周期で前記照度検出手段により検出された照度データを読み込み、読み込む毎に照度データ及び前記記憶手段に記憶された前回出力照度データにそれぞれの係数を乗じた値を合算して得られる新照度データを作成し、その新照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させる照度データ作成手段と、
前記照度データ作成手段により算出された新照度データとあらかじめ設定された照度設定データと比較して、新照度データとあらかじめ設定された照度設定データとが等しくなるように前記照明負荷の電力を制御する制御信号を出力する照度データ比較手段と
を備えることを特徴とする照明電力制御装置。
【請求項５】
照明負荷の電力を制御しその出力を制御する照明電力制御装置において、
室内照度を直接又は間接的に検出する照度検出手段と、
室内照度を設定する照度設定手段と、
前回出力照度データを記憶する記憶手段と、
前記照明負荷の電力制御開始時に、前記照度検出手段により検出された照度データを所定回数読み込み、その平均を算出し、その平均照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させる初期照度データ作成手段と、
前記初期照度データ作成手段により、前回出力照度データが記憶手段に記憶された後、所定周期で前記照度検出手段により検出された照度データを読み込み、読み込む毎に照度データ及び前記記憶手段に記憶された前回出力照度データにそれぞれの係数を乗じた値を合算して得られる新照度データを作成し、その新照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させる照度データ作成手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の照明電力制御装置。
【請求項６】
前記照度データ作成手段は、前記記憶手段に記憶された前回出力照度データをＤ1 、前記照度検出手段から読み込んだ照度データをＭ、新照度データをＤ0 、ａ，ｂを変数としたとき、新照度データＤ0 を下式により作成することを特徴とする請求項４又は５記載の照明電力制御装置。
Ｄ0 ＝ａＤ1 ＋ｂＭ  （ａ＋ｂ＝１，０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明器具の照度を制御する照明電力制御方法及び照明電力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、室内照度を常に所定のレベルにする制御は、室内照度又は照明負荷状態を監視する照度センサからの出力をフィードバックして照明負荷の電力を制御するようになっていた。そして、この制御は、照度センサの下を人が通ったり、一時的に室内に入射する太陽光がさえぎられたりした場合などの、照度センサの一時的な照度出力変化に制御が追従してしまうと、照明の明るさ変化が激しくなり制御の不安定性を招くと共に、室内にいる人たちに不快感を与えてしまう（制御の安定性の問題）ため、照度センサからコントローラに入力される値を現時点より所定サイクル分まで記憶させておき、これらの平均値を算出して、この平均値と目標値とを比較して両者の誤差を算出し、その誤差が零になるような制御をするようになっていた。
【０００３】
しかし、このような制御を行うと、室内の照度変化に対する追従性が悪くなるため、オーバーシュート等の制御誤動作が大きくなり、設定した照度（目標値）に至るまでの時間がかかりすぎてしまうという問題点があった（制御速度の問題）。
【０００４】
そこで、従来、制御の安定性と制御速度のかねあいをはかるものとして、特開平７−４４２４５号公報に記載されたものがあった。これは、現時点より所定サイクル分までの直前のセンサ出力の平均値を単純平均ではなく、時系列的に重み付けを行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の照明電力制御装置では、現時点より所定サイクル分までの直前のセンサ出力データをメモリに保持しなければならないため、多くのＲＡＭ領域を必要とするという問題点があった。
【０００６】
また、特開平７−４４２４５号公報に記載されたものでは、現時点より所定サイクル分まで直前のセンサ出力の平均値を単純平均ではなく、時系列的に重み付けを行うので、記憶されているデータのそれぞれに対して重み付けの係数をかけなければならず、制御プログラムの複雑化を招き、制御プログラムの作成に時間がかかる、また、制御プログラムの処理速度が低下するなど問題点があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、記憶させる照度データを少なくでき、室内の照度変化に対する追従性をよくすることができる照明電力制御方法及び照明電力制御装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る照明電力制御方法は、照明負荷の電力を制御しその出力を制御する照明電力制御方法において、室内照度を所定周期で直接又は間接的に検出し、検出した照度データ及び記憶手段に記憶された前回出力照度データにそれぞれの係数を乗じた値を合算して得られる新照度データを作成し、その新照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させると共に、新照度データとあらかじめ設定された照度設定データと比較して、新照度データとあらかじめ設定された照度設定データとが等しくなるように照明負荷の電力を制御し、新照度データが、常に前回出力照度データ及び検出された照度データから作成され、その新照度データにより、照明負荷の電力が制御される。
【０００９】
第２の発明に係る照明電力制御方法は、照明負荷の電力を制御しその出力を制御する照明電力制御方法において、照明負荷の電力制御開始時に室内照度を直接又は間接的に所定回数検出し、その平均照度を算出し、その平均照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させた後、室内照度を所定周期で直接又は間接的に検出し、検出する毎に照度データ及び記憶手段に記憶された前回出力照度データにそれぞれの係数を乗じた値を合算して得られる新照度データを作成し、その新照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させることがさらに行われるものである。
【００１０】
第３の発明に係る照明電力制御方法は、記憶手段に記憶された前回出力照度データをＤ1 、検出した照度データをＭ、新照度データをＤ0 、ａ，ｂを変数としたとき、新照度データＤ0 を下式により作成し、変数ａ，ｂを最適に設定することにより、制御が安定化し、また、制御誤動作が低減する。
Ｄ0 ＝ａＤ1 ＋ｂＭ  （ａ＋ｂ＝１，０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１）
【００１１】
第４の発明に係る照明電力制御装置は、照明負荷の電力を制御しその出力を制御する照明電力制御装置において、室内照度を直接又は間接的に検出する照度検出手段と、室内照度を設定する照度設定手段と、前回出力照度データを記憶する記憶手段と、所定周期で照度検出手段により検出された照度データを読み込み、読み込む毎に照度データ及び記憶手段に記憶された前回出力照度データにそれぞれの係数を乗じた値を合算して得られる新照度データを作成し、その新照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させる照度データ作成手段と、照度データ作成手段により算出された新照度データとあらかじめ設定された照度設定データと比較して、新照度データとあらかじめ設定された照度設定データとが等しくなるように照明負荷の電力を制御する制御信号を出力する照度データ比較手段とを備え、照度データ作成手段により、読み込んだ照度データ及び記憶手段に記憶された前回出力照度データに基づいて、新照度データを作成され、新照度データが、常に前回出力照度データ及び検出された照度データから作成され、その新照度データに基づいて、照明負荷の電力が制御される。
【００１２】
第５の発明に係る照明電力制御装置は、照明負荷の電力を制御しその出力を制御する照明電力制御装置において、室内照度を直接又は間接的に検出する照度検出手段と、室内照度を設定する照度設定手段と、前回出力照度データを記憶する記憶手段と、照明負荷の電力制御開始時に、照度検出手段により検出された照度データを所定回数読み込み、その平均を算出し、その平均照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させる初期照度データ作成手段と、初期照度データ作成手段により、前回出力照度データが記憶手段に記憶された後、所定周期で照度検出手段により検出された照度データを読み込み、読み込む毎に照度データ及び記憶手段に記憶された前回出力照度データにそれぞれの係数を乗じた値を合算して得られる新照度データを作成し、その新照度データを前回出力照度データとして記憶手段に記憶させる照度データ作成手段とをさらに備えるものである。
【００１３】
第６の発明に係る照明電力制御装置の照度データ作成手段は、記憶手段に記憶された前回出力照度データをＤ1 、照度検出手段から読み込んだ照度データをＭ、新照度データをＤ0 、ａ，ｂを変数としたとき、新照度データＤ0 を下式により作成し、変数ａ，ｂを最適に設定することにより、制御が安定化し、また、制御誤動作が低減する。
Ｄ0 ＝ａＤ1 ＋ｂＭ  （ａ＋ｂ＝１，０＜ａ＜１，０＜ｂ＜１）
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る照明電力制御方法を適用した照明電力制御装置の構成を示すブロック図である。なお、この実施形態では、照明の電力制御にＰＷＭ信号を使用している。
【００１５】
図において、１０は照明器具、１１は照明器具の電源であり、照明器具１０は外部からＰＷＭ信号が入力されなければ、１００％の出力を出すようになっている。２０は照明器具１０による室内照度を検出する照度センサ、２１は照度の設定を行う照度設定ボリューム、２２は照度センサ２０の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、２３は照度設定ボリューム２１の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、２４は照明器具１０へＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部、２５は照度データを作成し、ＰＷＭ信号出力部２４から出力されるＰＷＭ信号を制御する演算部である。
【００１６】
また、演算部２５は初期照度データを作成する初期照度データ作成手段３０、照度データを作成する照度データ作成手段３１、照度データを設定された照度と比較し、ＰＷＭ信号を可変させる照度データ比較手段３２及び照度データを記憶するメモリ３３から構成されている。また、Ａ／Ｄ変換器２２，２３、ＰＷＭ信号出力部２４及び演算部２５でコントローラ部２６を構成している。
【００１７】
次に、この実施形態の動作について説明する。図２はこの実施形態の動作を示すフローチャートである。
まず、照明の電力制御を行う間隔である所定周期（例えば、１．２秒）よりも速い速度（例えば、数ｍ秒）で、照度センサ２０の出力値ＭをＡ／Ｄ変換器２２を介して読み込み、連続８回の出力値を加算し（Ｓ１）、その連続８回の単純平均を算出し、その単純平均を前回出力照度データＤ1 の初期値としてメモリ３３に記憶させる（Ｓ２）。このＳ１及びＳ２の動作は、演算部２５の初期照度データ作成手段３０の動作である。
【００１８】
なお、ここでは、連続８回の単純平均を前回出力照度データＤ1 の初期値としているが、複数回の単純平均を前回出力照度データＤ1 の初期値とすればよく、また、複数回の単純平均を取るのではなく、最初の照度センサ２０の出力値をそのまま前回出力照度データＤ1 の初期値とするようにしてもよい。
【００１９】
そして、所定周期で照度センサ２０の出力値ＭをＡ／Ｄ変換器２２を介して読み込み（Ｓ３）、メモリ３３内に記憶されている前回出力照度データＤ1 を読み込み（Ｓ４）、照度センサ２０からの出力値Ｍと前回出力照度データＤ1 の２つのデータに基づいて、ａ，ｂを係数として下式により新照度データＤ0 を作成する（Ｓ５）。
【００２０】
Ｄ0 ＝ａＤ1 ＋ｂＭ  （ａ＋ｂ＝１）      ……（１）
【００２１】
なお、式１の係数ａ，ｂは、照明器具１０及び照度センサ２０の配置や、室内形状などにより最適な値が異なるため、実験を行い決定されるものであり、この実施形態では、後述する実験結果において、ａ＝５／８、ｂ＝３／８と決定されている。
【００２２】
そして、新照度データＤ0 を前回出力照度データＤ1 として、メモリ３３に記憶させる（Ｓ６）。このＳ３〜Ｓ６の動作は、演算部２５の照度データ作成手段３１の動作である。
【００２３】
そして、照度設定ボリューム２１の出力値Ｖ0 を読み込み（Ｓ７）、新照度データＤ0 と照度設定ボリューム２１の出力値Ｖ0 を比較する（Ｓ８）。そして、Ｓ８で、Ｄ0 ＞Ｖ0 であれば、ＰＷＭ信号出力部２４のＰＷＭデューティを＋２％変化させてＳ３に戻り（Ｓ９）、Ｓ８で、Ｄ0 ＝Ｖ0 であれば、ＰＷＭ信号出力部２４のＰＷＭデューティを変化させずにＳ３に戻り（Ｓ１０）、Ｓ８で、Ｄ0 ＜Ｖ0 であれば、ＰＷＭ信号出力部２４のＰＷＭデューティを−２％変化させてＳ３に戻る（Ｓ１１）。このＳ７〜Ｓ１１の動作は、演算部２５の照度データ比較手段３２の動作である。
【００２４】
なお、電源投入時などの初期状態においては、ＰＷＭデューティは、照明器具１０を１００％出力させるＰＷＭデューティとなっており、上記の動作を繰り返していくことにより、目的の照度となるようになっている。
【００２５】
この実施形態では、前回出力照度データＤ1 の初期値を作成しメモリ３３に記憶させ、その後は、メモリ３３に記憶された前回出力照度データＤ1 と照度センサ２０の出力値Ｍから新照度データＤ0 を作成して、その新照度データＤ0 を前回出力照度データＤ1 として、メモリ３３に記憶させるようにしたので、メモリ３３内に記憶させておくデータとしては、前回出力照度データＤ1 のみでよいため、従来のように現時点より所定サイクル分までの直前のセンサ出力データを記憶させておく必要がなく、ＲＡＭ領域を節約することが可能となる。
【００２６】
次に、この実施形態の、式１における係数ａ，ｂの決定について説明する。
図３は、係数ａ，ｂを決定するために行った実験環境を示す図である。図において、４０は実験のために室内の実際の照度を検出する照度計である。
なお、式１においてａ＜ｂとした場合には制御が不安定になることが予想されるため、この実験ではａ＞ｂした中でａ，ｂの値を変えたサンプルを、表１に示すように３種用意し、実験を行った。なお、分母の８はマイコンのプログラム上の制約のためである。
【００２７】
【表１】
0003874030.tif 000002
【００２８】
この表１の３種のサンプルの中で最適なａ，ｂを決定するため、図３に示す実験環境において照度維持制御を行い、そのときの照度センサ２０出力、及び照度計４０出力を測定した。
【００２９】
この実験では、まず、照明器具１０の電源を入れたままで、照明電力制御装置の電源を切り、照明器具１０を最大出力状態にし、その後、照明電力制御装置の電源を入れて、予め照度設定ボリューム２１により設定した目標照度（約８００ｌｘ）への照度維持制御を行った。
【００３０】
この実験結果を図４〜図６に示す。なお、図４がサンプル１、図５がサンプル２、図６がサンプル３の実験結果である。各図において、上の波形が照度計４０の出力値、下が照度センサ２０の出力値を示しており、t0で示した時間は、照明電力制御装置の電源を切っている時間である。また、照度センサ２０のサンプリング間隔は１．２秒とし、窓から光は取り入れていない。
【００３１】
ここで、図４〜図６を比較すると、最大照度から目標照度に照度が変化していった際のオーバーシュートはサンプル３が最も少ないことが分かる。また、照度が目標値に落ちついた後にセンサの下に人間が移動し、外乱を与えた際の波形の乱れは各場合ともそれほど差がなった。この、実験結果から、サンプル３が最も優れていることが分かる。
【００３２】
そして、この実験結果から、図３の環境では、サンプル３の、ａ＝３／８、ｂ＝５／８が最適と判断されたため制御にはこの値を用いることになる。そして、この値を用いることにより、外乱等による照度データの急激な変化を防ぎ制御の安定化をはかるとともに、速やかに照度データを変化させ制御目標に達することが可能となり、また、オーバーシュート等の制御誤動作を低減することが可能となる。
【００３３】
さらに、このような照度データ算出式決定の際に、変化させる係数はａ，ｂの２つのみでよいため、係数が少なくなり、照度データ算出式の計算を演算部２５にて実行する際のプログラムも簡素化され、さらに、実験時のサンプル数が少なくてよく係数決定を容易にすることが可能となる。
【００３４】
なお、この実施形態では、照明器具１０をＰＷＭ信号により制御するようにしているが、照明器具１０を位相制御により制御するものにしてもよく、この場合は、ＰＷＭ信号出力部２４の代わりに、位相制御の点弧角信号を出力する点弧角出力部を設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る照明電力制御方法を適用した照明電力制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】  係数ａ，ｂを決定するために行った実験環境を示す図である。
【図４】  サンプル１の実験結果を示す図である。
【図５】  サンプル２の実験結果を示す図である。
【図６】  サンプル３の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１０  照明器具、１１  電源、２０  照度センサ、２１  照度設定ボリューム、２２  Ａ／Ｄ変換器、２３  Ａ／Ｄ変換器、２４  ＰＷＭ信号出力部、２５  演算部、３０  初期照度データ作成手段、３１  照度データ作成手段、３２  照度データ比較手段、３３  メモリ。
【図１】
0003874030.tif 000003
【図２】
0003874030.tif 000004
【図３】
0003874030.tif 000005
【図４】
0003874030.tif 000006
【図５】
0003874030.tif 000007
【図６】
0003874030.tif 000008