ＬＥＤランプ
【課題】照明器具に取り付けるＬＥＤランプ自体に照度センサを内蔵させることによって、ランプを交換するだけで、自動調光機能を有するＬＥＤ照明装置となり、複数個のＬＥＤランプを一体の灯具に取り付けた時に、複数個の明るさが同じとなるように自動調光されるＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】照度センサから取得される照度値を変数とする階段関数や、ランプ出力を変数として目標照度値や実測照度値を変換するフィードバックを含む２つのループを有するフィードバック制御や、ＬＥＤランプ１００のランプ光のみを主に検知してランプ出力を調整するＬＥＤランプ１００を用いることによって、２灯式、３灯式等の灯具に設置された複数のＬＥＤランプ１００の明るさを略同じとする。
【解決手段】照度センサから取得される照度値を変数とする階段関数や、ランプ出力を変数として目標照度値や実測照度値を変換するフィードバックを含む２つのループを有するフィードバック制御や、ＬＥＤランプ１００のランプ光のみを主に検知してランプ出力を調整するＬＥＤランプ１００を用いることによって、２灯式、３灯式等の灯具に設置された複数のＬＥＤランプ１００の明るさを略同じとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを光源に使用したＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤ素子を光源に使用したＬＥＤランプが盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、蛍光灯を使用した照明装置においても、そのまま置き換え可能な直管型ＬＥＤランプが急速に普及してきている。
また照度センサを用いて外光と照明装置からの照射光を合わせたトータルでの照度を一定に制御する自動調光可能な照明装置や照明システムを設置して、照明装置の消費電力を削減することも行われてきている。この自動調光機能は、照明器具本体から離れて別個に設置されている場合と、照明器具と一体で設置されている場合がある。
【０００３】
照明器具本体と別個に設置されている例として、特許文献１に記載されている調光制御装置は、複数の系統に区分され、この区分された系統ごとにそれぞれ所要数の照明器を設置した照明エリアと、この照明エリアの照明器郡への供給電力を前記区分した系統ごとに外部からの指令に応じて制御する電源装置と、この電源装置に制御指令を与える調光制御装置と、更に照明エリアの照度を検出する照度センサや人感センサを備えたことを特徴とするものである。
【０００４】
また特許文献２に記載されている調光制御装置は、照度レベルを検出し、照度レベル信号を発生する、少なくとも１台の光または人感センサと、電源部と、照明装置の調光レベルを制御する調光制御信号を１系統以上出力する調光信号出力部と、前記各系統の調光レベルを設定する設定部と、該設定部により設定されたデータおよび前記光または人感センサからの照度レベル信号に基づいて前記調光信号出力部を制御する制御信号を出力する制御部とを一体として構成される制御装置と、前記調光信号出力部より出力される調光制御信号を伝送する１系統以上の信号線と、前記１系統以上の信号線に各々接続される１台以上の調光制御可能な照明装置と、を具備したことを特徴とするとするものである。
これら調光制御装置を導入するには、オフィスや店舗のフロア全体での配線工事と設備の購入が必要となり、高額な費用が発生する。
【０００５】
一方、自動調光機能を一体化した照明器具の導入においては、配線工事の必要が無く、照明器具を交換すればよいだけなので、設置費用を大幅に抑えることができる。
例えば、特許文献３に記載されている照明器具は、被照射面の実際照度を検出する照度検出部と、被照射面の目標照度を設定する照度設定部と、前記実際照度と目標照度を比較し、両照度の偏差が零となるランプ出力を制御する出力制御とを照明器具に内蔵しているものである。
【０００６】
また特許文献４は、［0016］本実施形態の照明器具は、照度センサを一体に備え、オフィスなどの天井に取り付けられる。[0023]調光信号出力部は、次の電源投入時にメモリから目標センサ電圧を読み出し、増幅回路を介した照度センサのセンサ電圧が目標センサ電圧となるように調光制御を行うものである。
【０００７】
また特許文献５は、被照射面の明るさを検出するセンサと、センサで検出した出力値と明るさ目標値を処理部で比較し、センサ出力値が前記明るさ目標値と一致するように調光度を多数回フィードバック制御することで被照射面の明るさを略一定に保つものであり、［0030］本実施例の照明制御装置は、センサを制御部と共に器具本体に内蔵してセンサ一体型の照明器具を構成し、このセンサ一体型の照明器具を１部屋に複数台設置し、部屋の明るさを略一定に保つ照明制御システムを構成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−６８２７５号公報
【特許文献２】特開平１０−１９１４６７号公報
【特許文献３】特開昭５８−５３１８７号公報
【特許文献４】特開２００６−４０７３１号公報
【特許文献５】特開２０１０−４０１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これら特許文献３、４、５に記載されているような自動調光機能付きの照明器具の導入は、比較的設置が簡単であり、設置費用も抑えられる。
本発明では、更に進めて、照明器具に取り付けるＬＥＤランプ自体に照度センサとセンサ基板、電源基板を内蔵させることによって、ランプを交換するだけで、自動調光機能を有するＬＥＤ照明装置を提供しようとするものである。それによって、低コストで省電力が可能なＬＥＤ照明が実現する。
【００１０】
このような照度センサ一体型の直管型ＬＥＤランプを作成し、２灯式の灯具に取り付けたところ、左右のランプの一方が明るく、もう一方が暗いという現象が度々発生した。外観上、暗い側のランプが不良品に見えるので問題となる可能性がある。特許文献３、４、５では、このような問題には言及しておらず、また各実施形態の照明器具の配置状況（特許文献４の図２、特許文献５の図２）から、各照度センサが各照明装置の調光制御に干渉し合うことのないよう、照度検出エリアが重なり合わない配置としており、問題が発生する可能性を低くしている。
本発明は、照度センサを内蔵した複数のＬＥＤランプを２灯式の灯具に設置しても、このような左右のランプの明るさが異なる問題の発生を起こさないようにするため鋭意検討した結果なされたものであり、左右のランプの明るさが略同じとなるように光出力制御する自動調光機能内蔵のＬＥＤランプを作成し、低コストで導入できる省電力なＬＥＤ照明を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明にあたっては、照度センサが内蔵され被照射面の照度を一定に保つ機能を有するＬＥＤランプが複数設置されたＬＥＤランプ群において、略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する複数のＬＥＤランプ間の明るさの差が人間の目の検知範囲外にあることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明にあたっては、ＬＥＤランプのランプ出力を下限値から、外光が無いときに設定照度を得るために必要な前記ランプ出力の間で、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のランプ出力を設定し、照度センサで測定される照度をｎ個の照度区間ｉに分割し、前記照度値を変数とした下記に記載の階段関数によって、前記照度センサで得られた照度実測値ｓを、前記ｎ個の光量のいずれか一個に変換し、ＬＥＤランプの光量が、前記光量となるように調整することを特徴とするものである。
光量＝ｆ（実測照度値ｓ）は、実測照度値を変数とした階段関数
ｆ（ｘ）＝α１Ｘ１（ｘ）＋ --- ＋αｉＸｉ（ｘ）＋
--- ＋αｎＸｎ（ｘ）
αｉ：対応する照度区間の光量
Ｘｉ＝１ （実測照度値ｓが照度区間ｉの下限を超えて、上限以下の場合）
Ｘｉ＝０ （実測照度値ｓが照度区間ｉの下限以下又は上限以上の場合）
ただし、実測照度値ｓが全照度区間を越える大きな照度値のときは、前記ＬＥＤランプの光量を下限値とし、全照度区間に入らない小さな照度値であるときは、前記外光が無いときに設定照度を得るために必要な前記ＬＥＤランプの光量に換算する。
【００１３】
請求項３に記載の発明にあたっては、ＬＥＤランプの光量を下限値Ｌｍｉｎ．から、外光が無いときに被照射領域が目標照度ＳＴを得るために必要な光量Ｌｍａｘ．の間で、ｎ個の光量を設定し、請求項２に記載の階段関数におけるαｉを（Ｌｍａｘ．−Ｌｍｉｎ．）*（ｎ−ｉ）/ｎとし、ここでｉは１から（ｎ−１）までの実数とし、実測照度値ｓが（１＋（ｉ−１）／ｎ）ＳＴを超えて、 （１＋ｉ／ｎ）ＳＴ以下の区間にある場合にＸｉを１とし、その区間にない場合にＸｉを０とし、ただしｉが０のときはＬＥＤランプの光量をそのまま保持し、更に前記全ての照度区間の領域に入らない小さな実測照度値の場合には光量をＬｍａｘ．に設定し、前記全ての照度領域を超える大きな実測照度値を示した場合には光量をＬｍｉｎ．に設定し、ＬＥＤランプの光量を調整することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明にあたっては、ＬＥＤランプ群の光量を調整しながら被照射面の目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御において、個々のＬＥＤランプ間の明るさを相対的に比較したときに、より明るいＬＥＤランプは暗くなるように、より暗いＬＥＤランプは明るくなるようにするためのフィードバック制御を組み合わせた２つのループからなるフィードバック制御を用いて、被照射面の照度を一定に保つことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明にあたっては、個々のＬＥＤランプの光量を変数とした単調減少関数によって被照射面の目標照度をＬＥＤランプ毎に算出することを、又はＬＥＤランプの光量を変数とした単調増加関数によってＬＥＤランプ毎の実測照度値をみかけの実測照度値へ変換することを、請求項４に記載のフィードバック制御内に組み込んだことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明にあたっては、略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する照度センサを内蔵した、複数のＬＥＤランプからなるＬＥＤランプ群において、各ＬＥＤランプは目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御を有し、その中の一つのＬＥＤランプの照度センサは自然光とＬＥＤランプ光を検出し、その他のＬＥＤランプの照度センサはＬＥＤランプ光を主に検出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、隣り合うＬＥＤランプの光出力の差が、目視したときにほとんどの人が、気づかない明暗差になっており、本発明の直管形ＬＥＤランプを２灯式の灯具に設置してもクレーム等が発生する可能性が低い自動調光内蔵ＬＥＤランプを提供できる。なお目視したときに気づかない明暗差は４０％以下程度であり、２個のＬＥＤランプのランプ出力差が略４０％以下であれば良い。
【００１８】
２本のランプの被照射領域と照度検出エリアが略重なる位置に自動調光内蔵ＬＥＤランプが設置されている場合に、特許文献３、４、５に記載されている従来から行われている、ランプ出力値の調整を行いながら多数回のフィードバックによって、目標照度と実測照度とを合わせる制御方法で自動調光を行うと、被照射面の照度は目標照度になっているものの、２本のランプ間のランプ出力差が４０％を超えてしまい、一方のランプが明るく、もう一方のランプが暗く見えてしまう現象が発生することがある。
請求項２、請求項３の発明によれば、照度センサの照度実測値を変数とした階段関数によって、その照度実測値が含まれる照度区間に対応したランプ光出力値が一個決定されるので、２本のランプ間の、ランプ出力差を抑えることができ、片方のランプが暗く見えることで発生する問題を無くすことができる。
【００１９】
請求項４、請求項５の発明によれば、フィードバック制御内に、目標照度と実測照度の差を小さくする動作を採り入れることによって、複数のＬＥＤランプ間で明るさの差が発生する問題を無くすことができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、外光に応じて照度を一定に制御する１個のＬＥＤランプのランプ出力に追随して、他のＬＥＤランプのランプ出力が調整されるので、各ＬＥＤランプの明るさは同等で、明暗差の問題を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の自動調光内蔵ＬＥＤランプの外観図
【図２】本実施形態の自動調光内蔵ＬＥＤランプを取り付けた状況図
【図３】本実施形態１の調光度の調整方法を示すフローチャート
【図４】本実施形態１のブロック図
【図５】本実施形態２のフィードバック制御ブロック線図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお本実施の形態は一例であり、これに限定されるものではない。
図１は、照度センサ内蔵直管形ＬＥＤランプ１００の外観である。このＬＥＤランプ１００の透光性カバー１の内部に図示しないＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板、電源基板及びＬＥＤ基板を搭載する支持基板が配置され、その両端に口金が接続されている。その一端側の口金２に、照度センサ３及び電子部品が実装され、検出された照度を出力するための図示しないセンサ基板が内蔵されている。図２はこのＬＥＤランプ１００を２本並列に並べて部屋の天井に設置した様子を表している。照度センサ３は、照度検知領域１１に入射する外光１２と、ＬＥＤランプ１００の照射光１３とが、前記検知エリア１１から反射して、照度センサ３に入射する反射光１４の照度を検出している。検出した照度を基にして、ＬＥＤランプのランプ出力をＰＷＭ調光回路によって調整した。
【００２３】
（実施の形態１）
請求項１、請求項２、請求項３に記載の発明を用いて直管形ＬＥＤランプ１００を作成した。直管形ＬＥＤランプ１００に内蔵された図示しない電源基板内に実装されたマイコンに、前記センサ基板から出力された照度値が入力され、照度値をランプ出力に変換することで、照射面の照度値が一定になるように制御している。これによって外光による反射光成分が多くなると、ランプの光出力を下げ、外光による反射光成分が少なくなると、ランプの光出力を上げて、照射エリアが一定の明るさとなる。
【００２４】
この反射光１４の大きさは、床の色や、家具の配置など、部屋の環境によって影響されるので、外光が入射しない夜間に、被照射面が所望の設定したい照度になるためのＬＥＤランプ１００の光量Ｌｍａｘ．と、そのときの被照射面からの反射光１４による照度センサの実測照度値ＳＴを検出しておき、前記マイコンに記録する。本実施形態では、外光が入射しない夜間において、ＬＥＤランプ１００の出力が１００％のときの被照射面からのの反射光照度を目標照度ＳＴとした。このときの反射光の実測照度値は１００（ｌｘ）であった。ＬＥＤランプ１００の出力が０％を光量下限値Ｌｍｉｎ．、すなわち０（ｌｘ）とし、マイコンに記録した。
請求項２、請求項３に記載の発明を用い、前記マイコン内で、照度センサの実測照度値が、表１の通りにＬＥＤランプ１００のランプ出力（％）のうちどれか一個に換算される。
【００２５】
【表１】
【００２６】
図３にＬＥＤランプ１００の調光度を調整するフローチャート、図４にブロック図を示した。１回／１００ｍ秒の速度で被照射面からの反射光の照度値を取得し、連続してマイコンに入力する。この際、適当な周波数閾値を持つフィルターを通して、照度センサの下を人が通るなどして瞬間的に照度が変化したデータは除去してマイコンに入力される。マイコンで連続した１３０個の照度値を平均化し、平均照度値を計算する。平均照度値から、表１のようにランプ出力を算出する。続いて３分間かけて、ＬＥＤランプ１００のランプ出力を上げるときは０．５％／２秒の速度で、ランプ出力を下げるときは０．２％／２秒の速度で、ランプ出力を増加減する。３分経過後、照度センサからの照度値の取得に戻り、このフローを繰り返す。自動調光機能をオンにしている間はこのフローが連続して繰り返し行われている。
【００２７】
本実施の形態１のＬＥＤランプを用いて、図２のように晴天時に外光が差し込む状況で、自動調光機能を作動させて、２本のＬＥＤランプ１００の明るさの違いを確認した。目視した結果、２本のＬＥＤランプ間に明暗の差は認められず、またＬＥＤランプ出力も５０％に低下しており、照度一定の機能も正常に動作していた。
【００２８】
比較例として、従来のように、目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御をマイコンに入れたＬＥＤランプ１００を、前記同様にテストしたところ、一方のＬＥＤランプが暗く、もう一方のＬＥＤランプが明るくなり、明暗の差がはっきりと生じた。これは、各ＬＥＤランプに取り付けた照度センサやセンサ回路を構成する電子部品のばらつき、またセンサ位置がそれぞれことなることによるセンサへの入射光量の違い等で、一方のＬＥＤランプの被照射面からの反射光による実測照度値と、他方のＬＥＤランプの被照射面からの反射光による実測照度値が相対的に異なることから発生すると考えられる。すなわち、この実測照度値が異なるため、目標照度値を境に、ＬＥＤランプＡの実測照度実値が高く、ＬＥＤランプＢの実測照度値が低くなるため、ＬＥＤランプＡのランプ出力が低下し、ＬＥＤランプＢのランプ出力が増加する。一方が増加し他方が減少するので、被照射面のトータルの照度は略一定に保たれたままになることがある。結果的にＬＥＤランプＡとＬＥＤランプＢの実測照度値は変化せず、連続してＬＥＤランプＡのランプ出力は低下し続け、ＬＥＤランプＢのランプ出力は増加し続けることになる。そのため、２本のＬＥＤランプの一方が明るく、他方が暗くなる現象が発生するものと考えられる。
【００２９】
照度目標値に幅を持たせた場合でも、ＬＥＤランプの一方が明るく、他方が暗くなる現象が発生することがあった。これは目標上限値、目標下限値が存在するため、たまたま、実測照度値が、これら境界値近傍に存在していると、上記と同様な機構で、このような明暗差が発生するものと考えられる。
請求項２、請求項３に記載による自動調光ＬＥＤランプでは、照度目標値、目標上限値、目標下限値が存在せず、実測照度値から、ＬＥＤランプの出力、光量を1個決定するので、上述したような照度センサや電子部品のばらつき、センサへの入射光量のばらつき等の影響を小さくすることができたと考えられ、２灯式の灯具灯に取り付けても、２本のＬＥＤランプの明るさが目視で同じとなる自動調光制御を実現できている。
【００３０】
（実施の形態２）
実施の形態１と同様に、直管形ＬＥＤランプ１００を２本作成した。図５は請求項４、請求項５を実施するための本実施の形態２のフィードバック制御のブロック線図である。点線で囲んだＡフィードバックのように、目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御を積分動作によって行った。積分利得を、目標照度値よりも実測照度値が大きいときは４、目標照度値よりも実測照度値が大きいときは１０とし、積分器とランプ出力間の利得を０．０１とし、積分飽和値を１００００として積分動作を行った。なお積分動作に限定せず、比例動作、微分動作や、これらを組み合わせたＰＩＤ制御でフィードバックを行っても良い。
更に点線で囲んだＢフィードバックのように、ランプ出力から目標値をフィードバック制御するために、単調減少関数として、ランプ出力を変数とした傾きが負の１次関数を用いて、目標値を決定し、随時目標値にフィードバックをかけた。この傾きは各照度センサ間のばらつきの大きさによって適宜決定する。すなわち照度センサ間で、実測照度値の差が大きなときは傾きを大きくし、その差が小さいときは傾きを小さく設定する。
【００３１】
この２本のＬＥＤランプ１００を図２のように設置し、夜間に被照射面からの反射光を検出し、目標照度（ランプ出力を変数とした単調減少関数）の設定作業を行った。２本のＬＥＤランプ１００を、共に１００％の出力で発光させて、そのときの反射光の照度値であった１００（ｌｘ）を基に、ランプ出力が１００％の時の目標照度が９０（ｌｘ）、ランプ出力が１０％の時の目標照度が１００（ｌｘ）となる傾きが負の１次関数を用いてＢ領域のフィードバック制御を行った。
晴天時に外光が差し込む状況で、自動調光機能を作動させて、２本のＬＥＤランプ１００の明るさの違いを確認したところ、目視での明暗差は認められなかった。また各ランプ出力も５０％程度に半減しており、被照射面の照度を一定にする機能も正常に動作していることを確認した。
【００３２】
このときの動作に関して説明を行う。ブラインドを開けて外光が差し込んだときセンサ間のばらつきで、１個のＬＥＤランプＣの実測照度値が、目標照度値よりも大きく検出され、他方のＬＥＤランプＤの実測照度値が、目標照度値に一致していたとする。このとき実施の形態１の比較例に記載したように、Ａフィードバックのみだと、フィードバックをかける毎に、ＬＥＤランプＣの光量が減少し、ＬＥＤランプＤの光量が増加し２本のＬＥＤランプ間の明るさが異なっていく。これに対し、Ｂフィードバックを組み込むことによって、ＬＥＤランプＣの光量減少、すなわちランプ出力の減少にともない、ＬＥＤランプＣの目標照度値が低い側に変更されていき、またＬＥＤランプＤの光量増加、すなわちランプ出力の増加にともない、ＬＥＤランプＤの目標照度値が低い側に変更されていき、それぞれのＬＥＤランプにおいて、Ａフィードバックのみの場合に比べて目標照度と実測照度の差が無くなり易い。そのため、ＬＥＤランプＣの光量減少への動作と、ＬＥＤランプＤの光量増加への動作が抑制され、目視上２本のＬＥＤランプの明るさが同程度になる。
ランプ出力を変数とした目標照度値の単調減少関数を使用する代わりに、ランプ出力を変数とした見かけの実測照度の単調増加関数を使用してもよい。例えば、ランプ出力が１０％のとき、実測照度値を０．９倍した値を見かけの実測照度値とし、ランプ出力が１００％のとき、実測照度値を１倍した値を見かけの実測照度値とする単調増加関数で実測照度値を変換することによって、Ａフィードバックのみの場合に比べて目標照度と実測照度の差が無くなり易くなる。
【００３３】
（実施の形態３）
青色ＬＥＤと黄色蛍光体からなる擬似白色ＬＥＤ素子を実装して、実施の形態１と同様に直管形ＬＥＤランプ１００を２本作成した。
ＬＥＤランプ１００には、実施の形態２のＡフィードバックによる制御を盛り込んだ。なお請求項２から請求項５記載のランプ出力の制御方法を盛り込んでもよい。照度センサ３には、人間の目の視感度に合わせるために主に４００ｎｍから６００ｎｍの光を透過する感度特性を有する照度センサを用いた。
請求項６を実施するために、一本のＬＥＤランプ１００の照度センサ３はそのまま用い、他方のＬＥＤランプ１００の照度センサ３の表面に、青色ＬＥＤのピーク波長である４７０ｎｍを中心とした半値幅１０ｎｍのバンドパス光学フィルターを取り付けた。これによって４６５ｎｍから４７５ｎｍの波長の光が選択的に透過するようになる。
前記特性のバンドパス光学フィルターを取り付けることによって、前記照度センサ３に入射する、広い波長領域のスペクトルを有する自然光の光量を１／１０以下に減らすことができる。それに対し擬似白色ＬＥＤ素子からの照射スペクトルは４７０ｎｍに急峻なピークを有したものであるため、前記バンドパス光学フィルターを取り付けることで、ＬＥＤランプ光を主に検出できるようになる。
【００３４】
この２本のランプＬＥＤランプ１００を図２のように設置し、夜間に被照射面からの反射光を検出し、目標照度の設定作業を行った。なお２本のＬＥＤランプ１００を、共に１００％の出力で発光させて、そのときの反射光による照度値を目標照度とした。
次に、晴天時に外光が差し込む状況下で、２本のＬＥＤランプを点灯した結果、ＬＥＤランプ間に明るさの違いは認められず、また各ランプ出力も５０％程度に半減しており、被照射面の照度を一定にする機能も正常に動作していることを確認した。
【００３５】
このときの動作に関して説明を行う。一個のＬＥＤランプＥは、外光とＬＥＤランプ光の両方を検出しており、外光分だけ減らすために、ＬＥＤランプＥの出力が減少する方向に変化しており、他方のＬＥＤランプＦは、その減少したＬＥＤランプ光を主に検出しているので、確実にＬＥＤランプＦの出力が減少する方向に変化していく。その後、ＬＥＤランプＥはＬＥＤランプＦによる減少したＬＥＤランプ光も含めて出力を調整する。２個のＬＥＤランプは共に、１回／１００ｍ秒の速度で被照射面からの反射光の照度値を取得し、その照度値に応じて、ＬＥＤランプ１００のランプ出力を上げるときは０．５％／２秒の速度で、ランプ出力を下げるときは０．２％／２秒の速度で、ランプ出力を増加減させている。そのため、２個のＬＥＤランプは、連続して同時進行でランプ出力が変化し、バンドパス光学フィルターの取り付けられていないＬＥＤランプがいわゆるマスターとなり、バンドパス光学フィルターの取り付けられたＬＥＤランプがマスターに追随して動作するいわゆるスレーブの関係となる。そのため、一方が明るい方向に、他方が暗い方向に、逆向きに出力が変化することは無く、２本ともに明るい方向、あるいは暗い方向に出力が変化するので、２本の明るさに差が生じることは無い。
【００３６】
なお、請求項６を実施するために、光学フィルターを用いずに、マスターとなる照度センサ内蔵のＬＥＤランプと、スレーブとなる照度センサを内蔵しないＬＥＤランプを有線あるいは無線で接続し、マスターとなるＬＥＤランプから、そのランプ出力値を出力し、スレーブとなるＬＥＤランプにそのランプ出力値を入力し、スレーブとなるＬＥＤランプの出力値を調整してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：透光性カバー、２：口金、３：照度センサ、１１：照度センサ検知領域、１２：外光、１３：ＬＥＤランプ１００の照射光、１４：被照射面からの反射光、１００：ＬＥＤランプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを光源に使用したＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤ素子を光源に使用したＬＥＤランプが盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、蛍光灯を使用した照明装置においても、そのまま置き換え可能な直管型ＬＥＤランプが急速に普及してきている。
また照度センサを用いて外光と照明装置からの照射光を合わせたトータルでの照度を一定に制御する自動調光可能な照明装置や照明システムを設置して、照明装置の消費電力を削減することも行われてきている。この自動調光機能は、照明器具本体から離れて別個に設置されている場合と、照明器具と一体で設置されている場合がある。
【０００３】
照明器具本体と別個に設置されている例として、特許文献１に記載されている調光制御装置は、複数の系統に区分され、この区分された系統ごとにそれぞれ所要数の照明器を設置した照明エリアと、この照明エリアの照明器郡への供給電力を前記区分した系統ごとに外部からの指令に応じて制御する電源装置と、この電源装置に制御指令を与える調光制御装置と、更に照明エリアの照度を検出する照度センサや人感センサを備えたことを特徴とするものである。
【０００４】
また特許文献２に記載されている調光制御装置は、照度レベルを検出し、照度レベル信号を発生する、少なくとも１台の光または人感センサと、電源部と、照明装置の調光レベルを制御する調光制御信号を１系統以上出力する調光信号出力部と、前記各系統の調光レベルを設定する設定部と、該設定部により設定されたデータおよび前記光または人感センサからの照度レベル信号に基づいて前記調光信号出力部を制御する制御信号を出力する制御部とを一体として構成される制御装置と、前記調光信号出力部より出力される調光制御信号を伝送する１系統以上の信号線と、前記１系統以上の信号線に各々接続される１台以上の調光制御可能な照明装置と、を具備したことを特徴とするとするものである。
これら調光制御装置を導入するには、オフィスや店舗のフロア全体での配線工事と設備の購入が必要となり、高額な費用が発生する。
【０００５】
一方、自動調光機能を一体化した照明器具の導入においては、配線工事の必要が無く、照明器具を交換すればよいだけなので、設置費用を大幅に抑えることができる。
例えば、特許文献３に記載されている照明器具は、被照射面の実際照度を検出する照度検出部と、被照射面の目標照度を設定する照度設定部と、前記実際照度と目標照度を比較し、両照度の偏差が零となるランプ出力を制御する出力制御とを照明器具に内蔵しているものである。
【０００６】
また特許文献４は、［0016］本実施形態の照明器具は、照度センサを一体に備え、オフィスなどの天井に取り付けられる。[0023]調光信号出力部は、次の電源投入時にメモリから目標センサ電圧を読み出し、増幅回路を介した照度センサのセンサ電圧が目標センサ電圧となるように調光制御を行うものである。
【０００７】
また特許文献５は、被照射面の明るさを検出するセンサと、センサで検出した出力値と明るさ目標値を処理部で比較し、センサ出力値が前記明るさ目標値と一致するように調光度を多数回フィードバック制御することで被照射面の明るさを略一定に保つものであり、［0030］本実施例の照明制御装置は、センサを制御部と共に器具本体に内蔵してセンサ一体型の照明器具を構成し、このセンサ一体型の照明器具を１部屋に複数台設置し、部屋の明るさを略一定に保つ照明制御システムを構成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−６８２７５号公報
【特許文献２】特開平１０−１９１４６７号公報
【特許文献３】特開昭５８−５３１８７号公報
【特許文献４】特開２００６−４０７３１号公報
【特許文献５】特開２０１０−４０１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これら特許文献３、４、５に記載されているような自動調光機能付きの照明器具の導入は、比較的設置が簡単であり、設置費用も抑えられる。
本発明では、更に進めて、照明器具に取り付けるＬＥＤランプ自体に照度センサとセンサ基板、電源基板を内蔵させることによって、ランプを交換するだけで、自動調光機能を有するＬＥＤ照明装置を提供しようとするものである。それによって、低コストで省電力が可能なＬＥＤ照明が実現する。
【００１０】
このような照度センサ一体型の直管型ＬＥＤランプを作成し、２灯式の灯具に取り付けたところ、左右のランプの一方が明るく、もう一方が暗いという現象が度々発生した。外観上、暗い側のランプが不良品に見えるので問題となる可能性がある。特許文献３、４、５では、このような問題には言及しておらず、また各実施形態の照明器具の配置状況（特許文献４の図２、特許文献５の図２）から、各照度センサが各照明装置の調光制御に干渉し合うことのないよう、照度検出エリアが重なり合わない配置としており、問題が発生する可能性を低くしている。
本発明は、照度センサを内蔵した複数のＬＥＤランプを２灯式の灯具に設置しても、このような左右のランプの明るさが異なる問題の発生を起こさないようにするため鋭意検討した結果なされたものであり、左右のランプの明るさが略同じとなるように光出力制御する自動調光機能内蔵のＬＥＤランプを作成し、低コストで導入できる省電力なＬＥＤ照明を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明にあたっては、照度センサが内蔵され被照射面の照度を一定に保つ機能を有するＬＥＤランプが複数設置されたＬＥＤランプ群において、略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する複数のＬＥＤランプ間の明るさの差が人間の目の検知範囲外にあることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明にあたっては、ＬＥＤランプのランプ出力を下限値から、外光が無いときに設定照度を得るために必要な前記ランプ出力の間で、ｎ個（ｎは２以上の自然数）のランプ出力を設定し、照度センサで測定される照度をｎ個の照度区間ｉに分割し、前記照度値を変数とした下記に記載の階段関数によって、前記照度センサで得られた照度実測値ｓを、前記ｎ個の光量のいずれか一個に変換し、ＬＥＤランプの光量が、前記光量となるように調整することを特徴とするものである。
光量＝ｆ（実測照度値ｓ）は、実測照度値を変数とした階段関数
ｆ（ｘ）＝α１Ｘ１（ｘ）＋ --- ＋αｉＸｉ（ｘ）＋
--- ＋αｎＸｎ（ｘ）
αｉ：対応する照度区間の光量
Ｘｉ＝１ （実測照度値ｓが照度区間ｉの下限を超えて、上限以下の場合）
Ｘｉ＝０ （実測照度値ｓが照度区間ｉの下限以下又は上限以上の場合）
ただし、実測照度値ｓが全照度区間を越える大きな照度値のときは、前記ＬＥＤランプの光量を下限値とし、全照度区間に入らない小さな照度値であるときは、前記外光が無いときに設定照度を得るために必要な前記ＬＥＤランプの光量に換算する。
【００１３】
請求項３に記載の発明にあたっては、ＬＥＤランプの光量を下限値Ｌｍｉｎ．から、外光が無いときに被照射領域が目標照度ＳＴを得るために必要な光量Ｌｍａｘ．の間で、ｎ個の光量を設定し、請求項２に記載の階段関数におけるαｉを（Ｌｍａｘ．−Ｌｍｉｎ．）*（ｎ−ｉ）/ｎとし、ここでｉは１から（ｎ−１）までの実数とし、実測照度値ｓが（１＋（ｉ−１）／ｎ）ＳＴを超えて、 （１＋ｉ／ｎ）ＳＴ以下の区間にある場合にＸｉを１とし、その区間にない場合にＸｉを０とし、ただしｉが０のときはＬＥＤランプの光量をそのまま保持し、更に前記全ての照度区間の領域に入らない小さな実測照度値の場合には光量をＬｍａｘ．に設定し、前記全ての照度領域を超える大きな実測照度値を示した場合には光量をＬｍｉｎ．に設定し、ＬＥＤランプの光量を調整することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明にあたっては、ＬＥＤランプ群の光量を調整しながら被照射面の目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御において、個々のＬＥＤランプ間の明るさを相対的に比較したときに、より明るいＬＥＤランプは暗くなるように、より暗いＬＥＤランプは明るくなるようにするためのフィードバック制御を組み合わせた２つのループからなるフィードバック制御を用いて、被照射面の照度を一定に保つことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明にあたっては、個々のＬＥＤランプの光量を変数とした単調減少関数によって被照射面の目標照度をＬＥＤランプ毎に算出することを、又はＬＥＤランプの光量を変数とした単調増加関数によってＬＥＤランプ毎の実測照度値をみかけの実測照度値へ変換することを、請求項４に記載のフィードバック制御内に組み込んだことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明にあたっては、略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する照度センサを内蔵した、複数のＬＥＤランプからなるＬＥＤランプ群において、各ＬＥＤランプは目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御を有し、その中の一つのＬＥＤランプの照度センサは自然光とＬＥＤランプ光を検出し、その他のＬＥＤランプの照度センサはＬＥＤランプ光を主に検出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、隣り合うＬＥＤランプの光出力の差が、目視したときにほとんどの人が、気づかない明暗差になっており、本発明の直管形ＬＥＤランプを２灯式の灯具に設置してもクレーム等が発生する可能性が低い自動調光内蔵ＬＥＤランプを提供できる。なお目視したときに気づかない明暗差は４０％以下程度であり、２個のＬＥＤランプのランプ出力差が略４０％以下であれば良い。
【００１８】
２本のランプの被照射領域と照度検出エリアが略重なる位置に自動調光内蔵ＬＥＤランプが設置されている場合に、特許文献３、４、５に記載されている従来から行われている、ランプ出力値の調整を行いながら多数回のフィードバックによって、目標照度と実測照度とを合わせる制御方法で自動調光を行うと、被照射面の照度は目標照度になっているものの、２本のランプ間のランプ出力差が４０％を超えてしまい、一方のランプが明るく、もう一方のランプが暗く見えてしまう現象が発生することがある。
請求項２、請求項３の発明によれば、照度センサの照度実測値を変数とした階段関数によって、その照度実測値が含まれる照度区間に対応したランプ光出力値が一個決定されるので、２本のランプ間の、ランプ出力差を抑えることができ、片方のランプが暗く見えることで発生する問題を無くすことができる。
【００１９】
請求項４、請求項５の発明によれば、フィードバック制御内に、目標照度と実測照度の差を小さくする動作を採り入れることによって、複数のＬＥＤランプ間で明るさの差が発生する問題を無くすことができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、外光に応じて照度を一定に制御する１個のＬＥＤランプのランプ出力に追随して、他のＬＥＤランプのランプ出力が調整されるので、各ＬＥＤランプの明るさは同等で、明暗差の問題を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の自動調光内蔵ＬＥＤランプの外観図
【図２】本実施形態の自動調光内蔵ＬＥＤランプを取り付けた状況図
【図３】本実施形態１の調光度の調整方法を示すフローチャート
【図４】本実施形態１のブロック図
【図５】本実施形態２のフィードバック制御ブロック線図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお本実施の形態は一例であり、これに限定されるものではない。
図１は、照度センサ内蔵直管形ＬＥＤランプ１００の外観である。このＬＥＤランプ１００の透光性カバー１の内部に図示しないＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板、電源基板及びＬＥＤ基板を搭載する支持基板が配置され、その両端に口金が接続されている。その一端側の口金２に、照度センサ３及び電子部品が実装され、検出された照度を出力するための図示しないセンサ基板が内蔵されている。図２はこのＬＥＤランプ１００を２本並列に並べて部屋の天井に設置した様子を表している。照度センサ３は、照度検知領域１１に入射する外光１２と、ＬＥＤランプ１００の照射光１３とが、前記検知エリア１１から反射して、照度センサ３に入射する反射光１４の照度を検出している。検出した照度を基にして、ＬＥＤランプのランプ出力をＰＷＭ調光回路によって調整した。
【００２３】
（実施の形態１）
請求項１、請求項２、請求項３に記載の発明を用いて直管形ＬＥＤランプ１００を作成した。直管形ＬＥＤランプ１００に内蔵された図示しない電源基板内に実装されたマイコンに、前記センサ基板から出力された照度値が入力され、照度値をランプ出力に変換することで、照射面の照度値が一定になるように制御している。これによって外光による反射光成分が多くなると、ランプの光出力を下げ、外光による反射光成分が少なくなると、ランプの光出力を上げて、照射エリアが一定の明るさとなる。
【００２４】
この反射光１４の大きさは、床の色や、家具の配置など、部屋の環境によって影響されるので、外光が入射しない夜間に、被照射面が所望の設定したい照度になるためのＬＥＤランプ１００の光量Ｌｍａｘ．と、そのときの被照射面からの反射光１４による照度センサの実測照度値ＳＴを検出しておき、前記マイコンに記録する。本実施形態では、外光が入射しない夜間において、ＬＥＤランプ１００の出力が１００％のときの被照射面からのの反射光照度を目標照度ＳＴとした。このときの反射光の実測照度値は１００（ｌｘ）であった。ＬＥＤランプ１００の出力が０％を光量下限値Ｌｍｉｎ．、すなわち０（ｌｘ）とし、マイコンに記録した。
請求項２、請求項３に記載の発明を用い、前記マイコン内で、照度センサの実測照度値が、表１の通りにＬＥＤランプ１００のランプ出力（％）のうちどれか一個に換算される。
【００２５】
【表１】
【００２６】
図３にＬＥＤランプ１００の調光度を調整するフローチャート、図４にブロック図を示した。１回／１００ｍ秒の速度で被照射面からの反射光の照度値を取得し、連続してマイコンに入力する。この際、適当な周波数閾値を持つフィルターを通して、照度センサの下を人が通るなどして瞬間的に照度が変化したデータは除去してマイコンに入力される。マイコンで連続した１３０個の照度値を平均化し、平均照度値を計算する。平均照度値から、表１のようにランプ出力を算出する。続いて３分間かけて、ＬＥＤランプ１００のランプ出力を上げるときは０．５％／２秒の速度で、ランプ出力を下げるときは０．２％／２秒の速度で、ランプ出力を増加減する。３分経過後、照度センサからの照度値の取得に戻り、このフローを繰り返す。自動調光機能をオンにしている間はこのフローが連続して繰り返し行われている。
【００２７】
本実施の形態１のＬＥＤランプを用いて、図２のように晴天時に外光が差し込む状況で、自動調光機能を作動させて、２本のＬＥＤランプ１００の明るさの違いを確認した。目視した結果、２本のＬＥＤランプ間に明暗の差は認められず、またＬＥＤランプ出力も５０％に低下しており、照度一定の機能も正常に動作していた。
【００２８】
比較例として、従来のように、目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御をマイコンに入れたＬＥＤランプ１００を、前記同様にテストしたところ、一方のＬＥＤランプが暗く、もう一方のＬＥＤランプが明るくなり、明暗の差がはっきりと生じた。これは、各ＬＥＤランプに取り付けた照度センサやセンサ回路を構成する電子部品のばらつき、またセンサ位置がそれぞれことなることによるセンサへの入射光量の違い等で、一方のＬＥＤランプの被照射面からの反射光による実測照度値と、他方のＬＥＤランプの被照射面からの反射光による実測照度値が相対的に異なることから発生すると考えられる。すなわち、この実測照度値が異なるため、目標照度値を境に、ＬＥＤランプＡの実測照度実値が高く、ＬＥＤランプＢの実測照度値が低くなるため、ＬＥＤランプＡのランプ出力が低下し、ＬＥＤランプＢのランプ出力が増加する。一方が増加し他方が減少するので、被照射面のトータルの照度は略一定に保たれたままになることがある。結果的にＬＥＤランプＡとＬＥＤランプＢの実測照度値は変化せず、連続してＬＥＤランプＡのランプ出力は低下し続け、ＬＥＤランプＢのランプ出力は増加し続けることになる。そのため、２本のＬＥＤランプの一方が明るく、他方が暗くなる現象が発生するものと考えられる。
【００２９】
照度目標値に幅を持たせた場合でも、ＬＥＤランプの一方が明るく、他方が暗くなる現象が発生することがあった。これは目標上限値、目標下限値が存在するため、たまたま、実測照度値が、これら境界値近傍に存在していると、上記と同様な機構で、このような明暗差が発生するものと考えられる。
請求項２、請求項３に記載による自動調光ＬＥＤランプでは、照度目標値、目標上限値、目標下限値が存在せず、実測照度値から、ＬＥＤランプの出力、光量を1個決定するので、上述したような照度センサや電子部品のばらつき、センサへの入射光量のばらつき等の影響を小さくすることができたと考えられ、２灯式の灯具灯に取り付けても、２本のＬＥＤランプの明るさが目視で同じとなる自動調光制御を実現できている。
【００３０】
（実施の形態２）
実施の形態１と同様に、直管形ＬＥＤランプ１００を２本作成した。図５は請求項４、請求項５を実施するための本実施の形態２のフィードバック制御のブロック線図である。点線で囲んだＡフィードバックのように、目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御を積分動作によって行った。積分利得を、目標照度値よりも実測照度値が大きいときは４、目標照度値よりも実測照度値が大きいときは１０とし、積分器とランプ出力間の利得を０．０１とし、積分飽和値を１００００として積分動作を行った。なお積分動作に限定せず、比例動作、微分動作や、これらを組み合わせたＰＩＤ制御でフィードバックを行っても良い。
更に点線で囲んだＢフィードバックのように、ランプ出力から目標値をフィードバック制御するために、単調減少関数として、ランプ出力を変数とした傾きが負の１次関数を用いて、目標値を決定し、随時目標値にフィードバックをかけた。この傾きは各照度センサ間のばらつきの大きさによって適宜決定する。すなわち照度センサ間で、実測照度値の差が大きなときは傾きを大きくし、その差が小さいときは傾きを小さく設定する。
【００３１】
この２本のＬＥＤランプ１００を図２のように設置し、夜間に被照射面からの反射光を検出し、目標照度（ランプ出力を変数とした単調減少関数）の設定作業を行った。２本のＬＥＤランプ１００を、共に１００％の出力で発光させて、そのときの反射光の照度値であった１００（ｌｘ）を基に、ランプ出力が１００％の時の目標照度が９０（ｌｘ）、ランプ出力が１０％の時の目標照度が１００（ｌｘ）となる傾きが負の１次関数を用いてＢ領域のフィードバック制御を行った。
晴天時に外光が差し込む状況で、自動調光機能を作動させて、２本のＬＥＤランプ１００の明るさの違いを確認したところ、目視での明暗差は認められなかった。また各ランプ出力も５０％程度に半減しており、被照射面の照度を一定にする機能も正常に動作していることを確認した。
【００３２】
このときの動作に関して説明を行う。ブラインドを開けて外光が差し込んだときセンサ間のばらつきで、１個のＬＥＤランプＣの実測照度値が、目標照度値よりも大きく検出され、他方のＬＥＤランプＤの実測照度値が、目標照度値に一致していたとする。このとき実施の形態１の比較例に記載したように、Ａフィードバックのみだと、フィードバックをかける毎に、ＬＥＤランプＣの光量が減少し、ＬＥＤランプＤの光量が増加し２本のＬＥＤランプ間の明るさが異なっていく。これに対し、Ｂフィードバックを組み込むことによって、ＬＥＤランプＣの光量減少、すなわちランプ出力の減少にともない、ＬＥＤランプＣの目標照度値が低い側に変更されていき、またＬＥＤランプＤの光量増加、すなわちランプ出力の増加にともない、ＬＥＤランプＤの目標照度値が低い側に変更されていき、それぞれのＬＥＤランプにおいて、Ａフィードバックのみの場合に比べて目標照度と実測照度の差が無くなり易い。そのため、ＬＥＤランプＣの光量減少への動作と、ＬＥＤランプＤの光量増加への動作が抑制され、目視上２本のＬＥＤランプの明るさが同程度になる。
ランプ出力を変数とした目標照度値の単調減少関数を使用する代わりに、ランプ出力を変数とした見かけの実測照度の単調増加関数を使用してもよい。例えば、ランプ出力が１０％のとき、実測照度値を０．９倍した値を見かけの実測照度値とし、ランプ出力が１００％のとき、実測照度値を１倍した値を見かけの実測照度値とする単調増加関数で実測照度値を変換することによって、Ａフィードバックのみの場合に比べて目標照度と実測照度の差が無くなり易くなる。
【００３３】
（実施の形態３）
青色ＬＥＤと黄色蛍光体からなる擬似白色ＬＥＤ素子を実装して、実施の形態１と同様に直管形ＬＥＤランプ１００を２本作成した。
ＬＥＤランプ１００には、実施の形態２のＡフィードバックによる制御を盛り込んだ。なお請求項２から請求項５記載のランプ出力の制御方法を盛り込んでもよい。照度センサ３には、人間の目の視感度に合わせるために主に４００ｎｍから６００ｎｍの光を透過する感度特性を有する照度センサを用いた。
請求項６を実施するために、一本のＬＥＤランプ１００の照度センサ３はそのまま用い、他方のＬＥＤランプ１００の照度センサ３の表面に、青色ＬＥＤのピーク波長である４７０ｎｍを中心とした半値幅１０ｎｍのバンドパス光学フィルターを取り付けた。これによって４６５ｎｍから４７５ｎｍの波長の光が選択的に透過するようになる。
前記特性のバンドパス光学フィルターを取り付けることによって、前記照度センサ３に入射する、広い波長領域のスペクトルを有する自然光の光量を１／１０以下に減らすことができる。それに対し擬似白色ＬＥＤ素子からの照射スペクトルは４７０ｎｍに急峻なピークを有したものであるため、前記バンドパス光学フィルターを取り付けることで、ＬＥＤランプ光を主に検出できるようになる。
【００３４】
この２本のランプＬＥＤランプ１００を図２のように設置し、夜間に被照射面からの反射光を検出し、目標照度の設定作業を行った。なお２本のＬＥＤランプ１００を、共に１００％の出力で発光させて、そのときの反射光による照度値を目標照度とした。
次に、晴天時に外光が差し込む状況下で、２本のＬＥＤランプを点灯した結果、ＬＥＤランプ間に明るさの違いは認められず、また各ランプ出力も５０％程度に半減しており、被照射面の照度を一定にする機能も正常に動作していることを確認した。
【００３５】
このときの動作に関して説明を行う。一個のＬＥＤランプＥは、外光とＬＥＤランプ光の両方を検出しており、外光分だけ減らすために、ＬＥＤランプＥの出力が減少する方向に変化しており、他方のＬＥＤランプＦは、その減少したＬＥＤランプ光を主に検出しているので、確実にＬＥＤランプＦの出力が減少する方向に変化していく。その後、ＬＥＤランプＥはＬＥＤランプＦによる減少したＬＥＤランプ光も含めて出力を調整する。２個のＬＥＤランプは共に、１回／１００ｍ秒の速度で被照射面からの反射光の照度値を取得し、その照度値に応じて、ＬＥＤランプ１００のランプ出力を上げるときは０．５％／２秒の速度で、ランプ出力を下げるときは０．２％／２秒の速度で、ランプ出力を増加減させている。そのため、２個のＬＥＤランプは、連続して同時進行でランプ出力が変化し、バンドパス光学フィルターの取り付けられていないＬＥＤランプがいわゆるマスターとなり、バンドパス光学フィルターの取り付けられたＬＥＤランプがマスターに追随して動作するいわゆるスレーブの関係となる。そのため、一方が明るい方向に、他方が暗い方向に、逆向きに出力が変化することは無く、２本ともに明るい方向、あるいは暗い方向に出力が変化するので、２本の明るさに差が生じることは無い。
【００３６】
なお、請求項６を実施するために、光学フィルターを用いずに、マスターとなる照度センサ内蔵のＬＥＤランプと、スレーブとなる照度センサを内蔵しないＬＥＤランプを有線あるいは無線で接続し、マスターとなるＬＥＤランプから、そのランプ出力値を出力し、スレーブとなるＬＥＤランプにそのランプ出力値を入力し、スレーブとなるＬＥＤランプの出力値を調整してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：透光性カバー、２：口金、３：照度センサ、１１：照度センサ検知領域、１２：外光、１３：ＬＥＤランプ１００の照射光、１４：被照射面からの反射光、１００：ＬＥＤランプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照度センサが内蔵され被照射面の照度を一定に保つ機能を有するＬＥＤランプが複数設置されたＬＥＤランプ群において、略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する複数のＬＥＤランプ間の明るさの差が人間の目の検知範囲外にあることを特徴とする自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項２】
ＬＥＤランプの光量を光量の下限値から、外光が無いときに被照射面が目標照度を得るために必要な光量の間で、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の光量を設定し、照度センサで測定される実測照度をｎ個の照度区間ｉに分割し、前記実測照度値ｓを変数とした下記に記載の階段関数によって、前記照度センサで得られた実測照度値ｓを、前記ｎ個の光量のいずれか一個に変換し、ＬＥＤランプの光量が、前記光量となるように調整することを特徴とする請求項１に記載の自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
光量＝ｆ（実測照度値ｓ）は、実測照度値を変数とした階段関数
ｆ（ｓ）＝α０Ｘ０（ｓ）＋ --- ＋αｉＸｉ（ｓ）＋
--- ＋αｎ−１Ｘｎ−１（ｓ）
αｉ：対応する照度区間の光量
Ｘｉ＝１ （実測照度値ｓが照度区間ｉの下限を超えて、上限以下の場合）
Ｘｉ＝０ （実測照度値ｓが照度区間ｉの下限以下又は上限以上の場合）
ただし、照度実測値が全照度区間を越える大きな照度値のときは、前記ＬＥＤランプの光量を下限値とし、全照度区間に入らない小さな照度値であるときは、前記外光が無いときに設定照度を得るために必要な前記ＬＥＤランプの光量に換算する。
【請求項３】
ＬＥＤランプの光量を下限値Ｌｍｉｎ．から、外光が無いときに被照射領域が目標照度ＳＴを得るために必要な光量Ｌｍａｘ．の間で、ｎ個の光量を設定し、請求項２に記載の階段関数におけるαｉを（Ｌｍａｘ．−Ｌｍｉｎ．）*（ｎ−ｉ）/ｎとし、ここでｉは１から（ｎ−１）までの実数とし、実測照度値ｓが（１＋（ｉ−１）／ｎ）ＳＴを超えて、 （１＋ｉ／ｎ）ＳＴ以下の区間にある場合にＸｉを１とし、その区間にない場合にＸｉを０とし、ただしｉが０のときはＬＥＤランプの光量をそのまま保持し、更に前記全ての照度区間の領域に入らない小さな実測照度値の場合には光量をＬｍａｘ．に設定し、前記全ての照度領域を超える大きな実測照度値を示した場合には光量をＬｍｉｎ．に設定し、ＬＥＤランプの光量を調整することを特徴とする請求項２に記載の自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項４】
ＬＥＤランプ群の光量を調整しながら被照射面の目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御において、個々のＬＥＤランプ間の明るさを相対的に比較したときに、より明るいＬＥＤランプは暗くなるように、より暗いＬＥＤランプは明るくなるようにするためのフィードバック制御を組み合わせた２つのループからなるフィードバック制御を用いて、被照射面の照度を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項５】
個々のＬＥＤランプの光量を変数とした単調減少関数によって被照射面の目標照度をＬＥＤランプ毎に算出することを、又はＬＥＤランプの光量を変数とした単調増加関数によってＬＥＤランプ毎の実測照度値をみかけの実測照度値へ変換することを、請求項４に記載のフィードバック制御内に組み込んだことを特徴とする自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項６】
略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する照度センサを内蔵した、複数のＬＥＤランプからなるＬＥＤランプ群において、各ＬＥＤランプは目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御を有し、その中の一つのＬＥＤランプの照度センサは自然光とＬＥＤランプ光を検出し、その他のＬＥＤランプの照度センサはＬＥＤランプ光を主に検出することを特徴とする請求項１に記載の自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項１】
照度センサが内蔵され被照射面の照度を一定に保つ機能を有するＬＥＤランプが複数設置されたＬＥＤランプ群において、略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する複数のＬＥＤランプ間の明るさの差が人間の目の検知範囲外にあることを特徴とする自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項２】
ＬＥＤランプの光量を光量の下限値から、外光が無いときに被照射面が目標照度を得るために必要な光量の間で、ｎ個（ｎは２以上の自然数）の光量を設定し、照度センサで測定される実測照度をｎ個の照度区間ｉに分割し、前記実測照度値ｓを変数とした下記に記載の階段関数によって、前記照度センサで得られた実測照度値ｓを、前記ｎ個の光量のいずれか一個に変換し、ＬＥＤランプの光量が、前記光量となるように調整することを特徴とする請求項１に記載の自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
光量＝ｆ（実測照度値ｓ）は、実測照度値を変数とした階段関数
ｆ（ｓ）＝α０Ｘ０（ｓ）＋ --- ＋αｉＸｉ（ｓ）＋
--- ＋αｎ−１Ｘｎ−１（ｓ）
αｉ：対応する照度区間の光量
Ｘｉ＝１ （実測照度値ｓが照度区間ｉの下限を超えて、上限以下の場合）
Ｘｉ＝０ （実測照度値ｓが照度区間ｉの下限以下又は上限以上の場合）
ただし、照度実測値が全照度区間を越える大きな照度値のときは、前記ＬＥＤランプの光量を下限値とし、全照度区間に入らない小さな照度値であるときは、前記外光が無いときに設定照度を得るために必要な前記ＬＥＤランプの光量に換算する。
【請求項３】
ＬＥＤランプの光量を下限値Ｌｍｉｎ．から、外光が無いときに被照射領域が目標照度ＳＴを得るために必要な光量Ｌｍａｘ．の間で、ｎ個の光量を設定し、請求項２に記載の階段関数におけるαｉを（Ｌｍａｘ．−Ｌｍｉｎ．）*（ｎ−ｉ）/ｎとし、ここでｉは１から（ｎ−１）までの実数とし、実測照度値ｓが（１＋（ｉ−１）／ｎ）ＳＴを超えて、 （１＋ｉ／ｎ）ＳＴ以下の区間にある場合にＸｉを１とし、その区間にない場合にＸｉを０とし、ただしｉが０のときはＬＥＤランプの光量をそのまま保持し、更に前記全ての照度区間の領域に入らない小さな実測照度値の場合には光量をＬｍａｘ．に設定し、前記全ての照度領域を超える大きな実測照度値を示した場合には光量をＬｍｉｎ．に設定し、ＬＥＤランプの光量を調整することを特徴とする請求項２に記載の自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項４】
ＬＥＤランプ群の光量を調整しながら被照射面の目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御において、個々のＬＥＤランプ間の明るさを相対的に比較したときに、より明るいＬＥＤランプは暗くなるように、より暗いＬＥＤランプは明るくなるようにするためのフィードバック制御を組み合わせた２つのループからなるフィードバック制御を用いて、被照射面の照度を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項５】
個々のＬＥＤランプの光量を変数とした単調減少関数によって被照射面の目標照度をＬＥＤランプ毎に算出することを、又はＬＥＤランプの光量を変数とした単調増加関数によってＬＥＤランプ毎の実測照度値をみかけの実測照度値へ変換することを、請求項４に記載のフィードバック制御内に組み込んだことを特徴とする自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【請求項６】
略同一な被照射領域と被照度検知領域を有する照度センサを内蔵した、複数のＬＥＤランプからなるＬＥＤランプ群において、各ＬＥＤランプは目標照度と実測照度の差を零にするフィードバック制御を有し、その中の一つのＬＥＤランプの照度センサは自然光とＬＥＤランプ光を検出し、その他のＬＥＤランプの照度センサはＬＥＤランプ光を主に検出することを特徴とする請求項１に記載の自動調光内蔵ＬＥＤランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８４３９６（Ｐ２０１３−８４３９６Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２３１０（Ｐ２０１１−２２２３１０）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（３９１００１４５７）アイリスオーヤマ株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（３９１００１４５７）アイリスオーヤマ株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
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