JP7131069B2 - 照明制御システム - Google Patents

Description

本発明は、照明制御システムに関する。

特許文献１の明細書段落００１２、００５２などには、照度センサの検知照度と予め設定された照度レベルとの明暗を比較し、照度レベルとの明暗に応じた照度監視データを発生する照明制御システムが開示されている。

特開２０１１－２９０３４号公報

照度センサの情報を制御に反映させるまでに要する時間は、照度収集時間とグループ制御時間とフェード時間の合計時間である。この合計時間は、一定のサンプリング周期以下でなければならない。しかしながら、特許文献１では、照度値サンプリング周期が、照度収集時間とグループ制御時間とフェード時間の合計時間よりも長くなる場合が考慮されていない。照明制御システムの構成によっては、この合計時間が照度値サンプリング周期より長くなる場合がある。このようなとき、照度センサの情報を反映した照度レベルに調光制御が追従しきれなくなるおそれがある。

複数の照明器具と複数の照度センサで構成される装置群が複数設けられることがある。複数の装置群は例えば１つの照明コントローラで装置群毎に制御される。照度を測定するサンプリング周期内で、各照度値の収集と各装置群の制御と各照明器具の光出力制御を行う必要がある。しかしながら、１つの装置群の照明制御範囲が広範囲、即ち接続された機器数が多い場合、各照度値の収集と各装置群への制御と各照明器具の光出力制御の時間の和がサンプリング周期より長くなり、照度値による照明の調光制御が完了する前に次の照度値の収集を始めてしまうという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、照度の収集から照明器具の調光率の変更が完了するまでの時間がサンプリング周期より長い場合は、次のサンプリング周期まで待って照度を収集することにより、照明コントローラに接続された機器数に影響されず照度センサを用い調光制御する照明制御システムを提供することを目的とする。

本願の発明に係る照明制御システムは、照明コントローラと、該照明コントローラによってグループ制御される複数の照明器具と複数の照度センサを有する装置群と、を備え、該照明コントローラは、該複数の照度センサへ照度値を要求し該複数の照度センサから照度値を収集する照度センサ情報収集時間と、収集した照度値の情報に基づいて該複数の照明器具へ指定調光率と指定調光率フェード時間を送信するグループ制御時間と、該複数の照明器具が該指定調光率まで変化するのに要するフェード時間と、の合計時間が該サンプリング周期より長い場合は次のサンプリング周期に該複数のセンサへ照度値を要求することを特徴とする。

本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明によれば、照度を収集するサンプリング周期を調整することで、照明コントローラに接続された機器数に影響されず照度センサを用い調光制御することができる。

照明制御システムの構成例を示す図である。 複数の装置群の配置例を示す平面図である。 照度センサ情報収集時間とグループ制御時間とフェード時間の長さを示す図である。

本発明の実施の形態に係る照明制御システムについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態．
図１は、実施の形態に係る照明制御システムの構成例を示す図である。この照明制御システムは設定器１０を備えている。設定器１０は、照明制御システム全体の状態監視及び設定を行う。設定器１０にはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などのＬＡＮ１２を介して照明コントローラ１３が接続されている。ＬＡＮ１２などの接続により、設定器１０と照明コントローラ１３が通信できるようになっている。ＬＡＮ１２とは異なる有線又は無線接続を利用してもよい。

照明コントローラ１３には、複数の装置群Ｇ１、Ｇ２、・・・Ｇｎが接続されている。前述のｎ及び後述のｎは正の整数である。装置群の数は特に限定されず、１つでもよいし複数でもよい。装置群Ｇ１には、複数の照明器具１５と複数の照度センサ１６が含まれる。図１には、装置群Ｇ１がｎ個の照明器具１５とｎ個の照度センサ１６を備えることが示されている。装置群Ｇ２、・・・Ｇｎも、ｎ個の照明器具１５とｎ個の照度センサ１６を備える。照明コントローラ１３と装置群Ｇ１、Ｇ２、・・・Ｇｎは有線又は無線で接続される。複数の照明器具１５と複数の照度センサ１６は通信機能を有し、照明コントローラ１３と双方向の通信が可能となっている。照明コントローラ１３は又、有線の通信線１４を介して接続された装置に電力を供給する。

照明コントローラ１３によって複数の照明器具１５と複数の照度センサ１６を有する装置群Ｇ１、Ｇ２、・・・Ｇｎがグループ制御される。図２は複数の装置群の配置例を示す平面図である。この例では、装置群Ｇ１が４２台の照明器具１５と４台の照度センサ１６を含む。照度センサ１６による照度の検知範囲は一点鎖線の円で囲まれる領域として示されている。装置群Ｇ２、・・・Ｇｎも装置群Ｇ１と同じ数の照明器具１５と照度センサ１６を備える。以下、照明制御システムの構成部品を個別に説明する。

（１）照度センサ１６
照度センサ１６は照明コントローラ１３と有線又は無線で通信する。照度センサ１６は、照明コントローラ１３から現在照度値の要求コマンドを受信する。これを受けて照度センサ１６は測定した照度値データを照明コントローラ１３へ送信する。照度センサ１６が例えば一定周期で照度値を自己発報すると、照明コントローラ１３にランダムに照度値が入力されることとなり、照度値データの管理が困難となる。そこで本実施の形態では、照度センサ１６は照明コントローラ１３の要求を受けて照度値を送信する受動発報方式を採用している。

照度センサ１６は照明コントローラ１３から現在照度値の要求コマンドを受信すると、現在の照度値を返すこととしてもよい。別の変形例では、複数の照度センサ１６の少なくとも１つは、照明コントローラ１３から照度値を要求されると、現在の照度値と過去の照度値の間の値を照明コントローラ１３に送信することとしてもよい。例えば、照度センサ１６が一定周期で現在の照度値と過去の照度値の間の値を計算し、照明コントローラ１３の要求に応じて、その計算結果を返すこととしてもよい。具体例として、照度センサ１６が０．５秒毎に、０．５秒前の照度値の割合を６、現在照度値の割合を４とした重み付け計算し、計算結果を現在照度値とする照度測定処理を行う。このように、現在の照度値と過去の照度値の間の値を用いることで、照度値の急激な変動を抑制することができる。

さらに複数の照度センサ１６は、予め定められた基準調光率と入射した現在照度値から感度を設定するようにしてもよい。または、任意の指定調光率と入射した現在照度値から感度を設定するようにしてもよい。このような感度設定は、基準調光率まはた任意の指定調光率に対して、照度センサに入射する現在照度が、照度センサ１６の照度検知可能範囲内になるように設定するためであり、詳細な照度検知（分解能）を可能にするためである。これにより、小さな照度変化も検知可能となり、詳細な照明制御が可能となる。

（２）照明コントローラ１３
照明コントローラ１３は、有線又は無線で接続された設定器１０との通信機能として第１通信機能を有し、有線又は無線で接続された複数の照明器具１５と複数の照度センサ１６との通信機能として第２通信機能を有する。照明コントローラ１３は、複数の照明器具１５の個別アドレスと複数の照度センサ１６の個別アドレスを管理し、各個別アドレスを１又は複数のグループに割り付けて、グループ制御を行う。具体的には装置群Ｇ１、Ｇ２、・・・Ｇｎを個別にグループ制御する。照明コントローラ１３は例えば設定器１０からグループ制御の目標照度値を受信し、受信した目標照度値が実現される装置群各々の調光率を算出し、装置群をグループ制御する。

照明コントローラ１３は、設定器１０からの設定指令に応じて、照度センサ１６の有効／無効を個別に切り替える切り替え部を備えることができる。照明コントローラ１３は、設定器１０からの指令に応じて、複数の照度センサ１６へ現在照度値を定期的に要求する周期を設定するサンプリング周期設定部を備えることができる。このサンプリング周期設定部で設定されたサンプリング周期に基づき、照明コントローラ１３は、複数の照度センサ１６へ現在照度値を要求するコマンドを送信し、複数の照度センサ１６から現在照度値を受信する。この送受信は照明コントローラ１３に通信部を設けることで実現できる。

照明コントローラ１３が、複数の照度センサ１６へ照度値を要求し、複数の照度センサ１６から照度値を収集する時間を、照度センサ情報収集時間と称する。照度センサ情報収集時間は、照度値を要求する照度センサ１６の数に依存する。照明コントローラ１３は、接続された複数の照度センサ１６のうち故障などにより応答のない照度センサ、および設定器１０からの指令に応じて無効とした照度センサを、照度値の要求対象から除外することができる。照度値の要求対象とする照度センサ１６の数が減ると、照度センサ情報収集時間が短くなる。照明コントローラ１３は、照度値の要求対象である照度センサ１６の台数に応じて、照度センサ情報収集時間を変更する収集時間変更部を備える。このように、照度センサ情報収集時間を調整することができる。照度値の要求対象とする照度センサ１６を設定器１０で設定することができる。照明コントローラ１３がすべての照度センサ１６ではなく、複数の照度センサ１６の一部に照度値を要求することは、照度センサ情報収集時間を短縮させる。

照明コントローラ１３は、照度センサ１６から得られた照度の情報を例えば平均化して１つの装置群における照度とすることができる。照明コントローラ１３から複数の照度センサ１６へ現在照度値の要求コマンドを送信したものの、故障などにより特定の照度センサ１６から応答がなかった場合には、当該特定の照度センサ１６は平均化の対象外とする。上述の切り替え部で有効とされた複数の照度センサ１６から受信した照度値を、装置群毎に平均化処理する平均化処理部を照明コントローラ１３に設けることができる。

照明コントローラ１３は、収集した照度値の情報に基づいて複数の照明器具１５に対する指定調光率と指定調光率フェード時間を算出し、これらを複数の照明器具１５に送信する。例えば照明コントローラ１３に指定調光率算出設定部を設け、この指定調光率算出設定部で指定調光率を算出及び設定する。指定調光率算出設定部は、設定器１０から予め設定された基準調光率と基準照度値から算出される調光率１％に対する単位照度値と、設定器１０から各装置郡に予め設定された目標照度値と平均化処理した各装置群の現在照度値の各差分値とから、各装置群において目標照度値を実現するための調光率である指定調光率を算出する。各装置群の照明器具１５の現在調光率から、必要な調光率の変化量を算出し、変化させた後の調光率を指定調光率とする。

指定調光率フェード時間とは、指定調光率の指令を受けた照明器具１５が指定調光率に到達するまでに費やす時間である。一例として、設定器１０から予め設定された消灯（０％）から全光点灯（１００％）まで変化させる基準フェード時間から算出される「調光率１％に対する単位フェード時間」を照明コントローラ１３に保存させておく。単位フェード時間は例えば１秒である。この場合、調光率を１％変化させるのに１秒を要する。この単位フェード時間に従って、各装置群の照明器具１５が現在調光率から指定調光率まで変化するのに要する時間を変化フェード時間して算出する。当然ながら、現在調光率と指定調光率の差が大きければ、変化フェード時間は大きくなる。そこで、照明コントローラ１３は、現在の調光率から指定調光率まで予め定められたレートで変化させたときのフェード時間である変化フェード時間が、予め定められた最大フェード時間を越える場合は、最大フェード時間を指定調光率フェード時間とすることができる。この最大フェード時間は、例えば、設定器１０から予め設定され得る。最大フェード時間は例えば２０秒である。なお、一般的に、フェード時間が長いと制御追随性が悪くなり、フェード時間が短いと照明光の変化が大きくなる。

このように、変化フェード時間と最大フェードのいずれか小さい方を、各装置群の指定調光率フェード時間として設定する。このような設定は、照明コントローラ１３に指定調光率フェード時間算出設定部を設けることで実現し得る。照明コントローラ１３に送信部を設けて、指定調光率算出設定部と指定調光率フェード時間算出設定部にて設定された各装置郡の照明器具の指定調光率と指定調光率フェード時間に基づき、各照明器具へ制御コマンドを送信する。指定調光率と指定調光率フェード時間を照明器具１５に送信する時間をグループ制御時間という。

前述のとおり、指定調光率算出設定部では、設定器１０から各装置郡に予め設定された目標照度値と、平均化処理した各装置群の現在照度値との各差分値を計算する。この差分値が、判定閾値を超えない場合には、各照明器具１５への調光率制御は行わないこととしてもよい。差分値と判定閾値を比較して、調光率制御の有無を判定するために照度制御判定部を照明コントローラ１３に設けることができる。判定閾値は例えば設定器１０によって予め設定することができる。判定閾値は、例えば±５０Ｌｘである。

指定調光率と指定調光率フェード時間を受けた照明器具１５は、指定調光率フェード時間を費やして指定調光率を実現する。複数の照明器具１５が指定調光率まで変化するのに要する時間をフェード時間という。

図３は、照度センサ情報収集時間と、グループ制御時間と、フェード時間の長さを示す図である。照度センサ情報収集時間とグループ制御時間とフェード時間の合計時間は、照度センサ１６の数、照明器具１５の数、指定調光率フェード時間などに応じて決まる。サンプリング周期毎に、複数の照度センサ１６へ現在照度値が要求される。例えば３０秒に１回の頻度で、複数の照度センサ１６へ現在照度値が要求される。照度センサ情報収集時間と、グループ制御時間と、フェード時間の合計時間がサンプリング周期以下の場合は、サンプリング周期毎に複数の照度センサ１６へ現在照度値が要求される。
一方、照度センサ情報収集時間と、グループ制御時間と、フェード時間の合計時間がサンプリング周期より長い場合は、次のサンプリング周期まで待って複数の照度センサ１６へ現在照度値が要求される。これにより、照明コントローラに接続された機器数に影響されず照度センサを用い調光制御することができる。

（３）照明器具１５
照明器具１５は、有線又は無線で照明コントローラ１３と通信することができる。照明器具１５は、照明コントローラ１３から指定調光率と指定調光率フェード時間のコマンドを受信し、これに応じて照明光を制御する。複数の照明器具１５の少なくとも１つは、フェード途中に新しい指定調光率と指定調光率フェード時間を受信した場合、新しい指定調光率フェード時間をかけて、受信時の調光率から新しい指定調光率まで照明光を変化させるように構成してもよい。これにより最新の指定調光率と指定調光率フェード時間を反映させることができる。

（４）設定器１０
設定器１０は、有線又は無線で接続される照明コントローラ１３との通信部を備える。設定器１０から、照度センサ１６の有効又は無効を個別に切り替える場合には、それを可能とする照度センサ切替指示部を、設定器１０に設ける。設定器１０にサンプリング周期指定部を設けて、このサンプリング周期指定部から、照明コントローラ１３へサンプリング周期を指定することができる。設定器１０に調光率照度値設定指示部を設けて、基準調光率と基準照度値と目標照度値を設定することができる。最大フェード時間と基準フェード時間を設定する時間設定指示部を設定器１０に設けることができる。上述した判定閾値を設定するための照度判定閾値設定指示部を設定器１０に設けることができる。設定器１０は、ソフトウェア又はアプリケーションで上述の各機能を実現することができる。設定器１０は、設定器１０への入力を行うための画面及びキーボード等のユーザーインターフェースを有する専用設定器としてもよいし、スマートフォン又はタブレットとしてもよい。

最適な時間で照度センサ１６を用いた照明制御を実現するために、上述の特徴を省略したり、組み合わせたりしてもよい。

１０ 設定器、 １２ ＬＡＮ、 １３ 照明コントローラ、 １４ 通信線、 １５ 照明器具、 １６ 照度センサ、 Ｇ１，Ｇ２・・・Ｇｎ 装置群

Claims (7)

1. 照明コントローラと、
   前記照明コントローラによってグループ制御される複数の照明器具と複数の照度センサを有する装置群と、を備え、
   前記照明コントローラは、
   予め定められたサンプリング周期毎に前記複数の照度センサへ照度値を要求し前記複数の照度センサから照度値を収集する照度センサ情報収集時間と、
   収集した照度値の情報に基づいて前記複数の照明器具へ指定調光率と指定調光率フェード時間を送信するグループ制御時間と、
   前記複数の照明器具が前記指定調光率まで変化するのに要するフェード時間と、の合計時間が前記サンプリング周期より長い場合は、次のサンプリング周期に前記複数のセンサへ照度値を要求することを特徴とする照明制御システム。
2. 前記複数の照度センサの少なくとも１つは、前記照明コントローラから照度値を要求されると、現在の照度値と過去の照度値の間の値を前記照明コントローラに送信することを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
3. 前記複数の照度センサは、基準調光率と現在照度値から感度を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明制御システム。
4. 前記複数の照明器具の少なくとも１つは、フェード途中に新しい前記指定調光率と前記指定調光率フェード時間を受信した場合、新しい前記指定調光率フェード時間をかけて、受信時の調光率から新しい前記指定調光率まで照明光を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明制御システム。
5. 前記照明コントローラは、前記複数の照度センサの一部に前記照度値を要求することを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。
6. 前記照明コントローラは、現在の調光率から前記指定調光率まで予め定められたレートで変化させたときのフェード時間が、予め定められた最大フェード時間を越える場合は、前記最大フェード時間を前記指定調光率フェード時間とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明制御システム。
7. 前記装置群を複数備えたことを特徴とする請求項１に記載の照明制御システム。

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