【解決手段】照明装置10は、LEDを光源としPWM制御により点灯制御され、照明空間を照明する照明手段1と、前記照明手段1から照射される光が対象物に反射され、その反射光の光強度を検出する光センサ2と、前記光センサ2が検出する光強度の変化を所定の時間間隔で計測することにより、照明空間内の計測対象者の動きの有無を判断し、一定時間にわたって動きがないと判定した場合、報知信号を出力する制御処理手段3と、を具備する。
前記PWM制御におけるPWM制御信号のパルス信号の幅は、50μs(マイクロ秒)以上1ms(ミリ秒)以内であり、光強度の変化の計測は、5s(秒)以上の時間間隔で行われることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の照明装置。
前記制御処理手段には電子キー検出器が接続されており、前記電子キー検出器が電子キーを検出した場合に、前記光センサによる計測が行われることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の照明装置。
経度が設定される経度設定部と、照明シーンが記憶されるシーンメモリ部と、年月日及び時刻を管理するカレンダ部7とを有し、経度、年月日及び時刻に応じた照明シーンを再生できることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態に係る照明装置について
図1乃至
図9を参照して説明する。本実施形態の照明装置は、照明空間(例えば、居室)内にいる計測対象者(人物)の動きを計測し、異常状態を判定して報知するものである。また、経度に応じた照明シーンを再生することができるものである。
図1は、照明装置の原理を示す構成図であり、
図2は、照明装置を示すブロック構成図である。
【0013】
図1に示すように、照明装置10は、照明手段1と、光センサ2と、制御処理手段3とを備えている。照明装置10は、天井面に設置されて使用される一般住宅用のものであり、光源から照射される光によって居室内の照明を行うものである。
【0014】
照明手段1は、光源として基板に実装された複数のLED(発光ダイオード)を有していて、PWM(パルス幅変調)制御により点灯制御されるLEDから出射される光によって、居室内に光を照射するものである。
光センサ2は、照明手段1から照射される光が計測対象Otに反射され、その反射光の光強度を検出するものである。
制御処理手段3には、全体の制御を実行するマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)が用いられている。
【0015】
このような照明装置10において、照明手段1から照射される光は、計測対象Otに反射され、その反射光の光強度は光センサ2によって検出される。そして、この検出信号は制御処理手段3によって処理される。
【0016】
図2に示すように、具体的には照明装置10は、照明手段1と、光センサ2と、制御処理手段3と、光センサ起動部4と、経度設定部5と、シーンメモリ部6と、カレンダ部7とを備えている。
【0017】
照明手段1は、光源部11と、この光源部11を点灯する駆動回路12と、この駆動回路12を通じて光源部11へ電力を供給する直流電源ユニット13とを有している。
【0018】
光源部11は、基板に実装された複数のLEDを備えている。LEDは表面実装型(SMD)のLEDパッケージである。また、LEDは少なくとも2種の色温度が異なる発光色のものが用いられている。例えば、高色温度のLEDとして6000K、低色温度のLEDとして3000Kのものである。したがって、これらの混光により所望の調色が可能となる。なお、LEDの実装は、基板にLEDを直接的に実装するCOB(chip on board)型であってもよく、実装方式が格別限定されるものではない。
【0019】
駆動回路12は、直流電源ユニット13から直流出力を受けるとともに制御処理手段3から出力されるPWM信号が入力されて、このPWM信号に応じて光源部11のLEDを点灯制御する。駆動回路12は、FET等のスイッチング素子を有し、PWM信号の入力に応じてスイッチング素子がON/OFFし、直流電源ユニット13からLEDに流れる電流の導通時間比を制御して調光する。なお、本実施形態では、PWM信号による制御によって100%点灯から0%までにおいて4096諧調の調光が可能となっている。
【0020】
また、制御処理手段3から出力されるPWM信号は、前記色温度が異なる発光色のLEDに応じて少なくとも2チャンネルのPWM信号となっている。したがって、各発光色のLEDに対応してPWM制御による調光制御が可能である。
【0021】
直流電源ユニット13は、例えば、交流電源ACを受けて直流出力を生成するものである。全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。なお、直流電源ユニット13は、照明手段1とは分離された別置タイプのものであってもよい。
【0022】
光センサ2は、照明手段1から照射される光が計測対象Otに反射される場合に、その反射光の光強度を検出するものである。フォトダイオードやフォトトランジスタ等のセンサ素子からなっていて、反射光を検知して検出信号を出力するように動作する。また、光センサ2は、増幅回路22を経由して制御処理手段3に接続されている。
【0023】
制御処理手段3であるマイコンは、概略的には、演算部、処理部、判定部、制御部及びカウンタを有するCPU31と、記憶手段であるROM32及びRAM33と、入出力制御手段とから構成されている。マイコンは、PWM制御信号を生成して駆動回路12へ出力し、また、マイコンには、光センサ2からの光強度の検出信号が増幅回路22を経由して入力される。この入力はマイコンで演算処理され、判定部で判定されて、その結果が出力されるようになっている。そして、異常状態と判定された場合、報知信号を出力し光源部11のLEDがフラッシングするように点滅動作させ、外部に報知する。
【0024】
制御処理手段3の入出力制御手段には、光センサ起動部4、経度設定部5、シーンメモリ部6及びカレンダ部7が接続されている。光センサ起動部4は、光センサ2の計測動作の開始及び停止命令が入力される受信機能を有していて、電子キー検出器41及び光センサON/OFFスイッチ42によって構成されている。電子キー検出器41は無線通信部43に接続されており、電子キー44を電子キー検出器41で検出することにより、光センサ2の計測動作を開始する。また、光センサ2の計測動作の開始及び停止は、光センサON/OFFスイッチ42を、リモコン45を操作することによっても行えるようになっている。
【0025】
電子キー44は、照明装置10の近傍、具体的には電子キー検出器41の近傍に配置されることにより、電子キー検出器41によって検出され、無線で通信されて機能するものである。また、電子キー44は、居室のドアの鍵と連結させて、居住者の不在時は、光センサ2の計測動作を停止するようにすることができる。
【0026】
リモコン45は、送信器であり、例えば、周波数38kHzのパルス状の特定のコード化された赤外線リモコン制御信号を送信するもので、そのボタンを操作することにより、光センサ2の計測動作の開始及び停止の操作を行うことができるとともに、照明装置10の通常の使用としてのON/OFFや調光の操作ができるものである。
【0027】
経度設定部5は、経度切換スイッチであり、照明装置10の設置地域に対応する経度情報を入力する部分であり、本実施形態では経度において10段階の選択ができるようになっている。この経度の設定に基づいて、日の出時刻及び日の入り時刻をマイコンで算出する。したがって、日の出時刻及び日の入り時刻を勘案して照明手段1の点灯や消灯を行うことができる。
【0028】
シーンメモリ部6は、経度の設定に基づいた日の出時刻及び日の入り時刻に応じ、かつ暦(年月日)及び時刻に従った照明シーンを予め記憶する機能を有している。照明シーンは、具体的には照明手段1の点灯や消灯、調光及び調色制御によって実現される。
特定の年月日における日の出時刻が5時、日の入り時刻が18時30分である場合、例えば、次のような照明シーンが設定され記憶される。
【0029】
(1)5時〜12時
色温度の高い明るい照明とする。また、4時30分から5時まで4096諧調で徐々にフェードインし、11時30分から12時までフェードアウトするように調光制御する。
(2)12時〜18時30分
消灯とする。また、18時から18時30分まで4096諧調で徐々にフェードインするように調光制御する。
(3)18時30分〜22時
色温度の低い暖かみのある照明とする。また、21時30分から22時まで4096諧調で徐々にフェードアウトするように調光制御し、以降消灯とする。
カレンダ部7は、カレンダICであり、暦(年月日)及び時刻を管理していて、年間スケジュール及び24時間スケジュールを有している。
【0030】
次に、
図3乃至
図5を参照して光センサによる光強度の計測状態の概要について説明する。
図3及び
図4は、光強度の計測状態を模式的に示す説明図であり、
図3は、計測対象者である居住者に動きがある状態を示し、
図4は、動きがなく静止している異常状態を示している。
図5は、光強度の変化を示すイメージ図である。
【0031】
図3及び
図4において、照明空間Sは居室であり、天井面に照明装置10が設置されている。居室内は、照明装置10の照明手段1から照射される光によって照明されており、居室内には計測対象者(人物)Otが居住している状態を示している。
【0032】
照明手段1から照射される光は、計測対象者(人物)Otを含む対象物に反射され、その反射光は光センサ2によって光強度として検出される。光センサ2の計測範囲は、計測対象者(人物)Otが移動する領域をほぼカバーするようになっている。また、光センサ2の焦点距離は1mから3mにして配置される。
【0033】
図3に示すように計測対象者(人物)Otが居室内を移動することや所定の動作をするといったように、動き(挙動)がある場合には、その動きに応じて、光センサ2によって検出される光強度が変化する。つまり、計測対象者(人物)Otの動きに応じて、照明手段1から照射される光において、計測対象者(人物)Otに反射される反射光における光センサ2によって検出される光強度が変化することとなる。
【0034】
一方、
図4は、計測対象者(人物)Otに動きがなく異常状態を示しており、この場合、計測対象者(人物)Otは静止状態のため、計測対象者(人物)Otに反射される反射光における光センサ2によって検出される光強度は変化しないこととなる。
【0035】
図5において、横軸は時間を示し、縦軸は光強度を示しており、Tsは光強度の変化の閾値の範囲を示している。この閾値Tsを超えるか否かで動きの有無を判断するようになっている。
【0036】
計測対象者(人物)Otに動きがある場合には、光強度の所定の閾値Tsを超える変化があり、動きがない場合には、光強度の所定の閾値Tsを超える変化が一定時間ないように表される。したがって、t
0〜t
1の間は動きがある状態が示されており、t
1以降は動きがない状態が示されている。なお、光強度の変化は所定時間における平均値をとるようにしてもよい。
【0037】
次に、
図6乃至
図9を参照して光センサによる光強度の計測状態を詳細に説明する。なお、必要に応じ
図2乃至
図5を再び参照して説明する。
図6は、光センサによる光強度の計測動作を示すフローチャートである。
【0038】
図6において、照明装置10を起動し、経度設定部5の経度切換スイッチを照明装置10の設置地域に対応して切換えて設定する(ステップS1)。次に、電子キー44の検知により、又はリモコン45を操作することにより、光センサ起動部4によって光センサ2の計測動作が起動する(ステップS2)。
【0039】
起動が開始されると、現在の時刻により昼間か夜間を判断する(ステップS3)。例えば、日の出時刻から日の入り時刻までを昼間とし、日の入り時刻以降を夜間とする。昼間と判断された場合、シーンメモリ部6に記憶された照明シーンを制御処理手段3のマイコンで読み込む動作を行う(ステップS4)。この照明シーンに従い照明手段1における光源部11の色温度が異なる発光色のLEDが点灯、消灯、調光及び調色制御されて、照明シーンの再生が行われるようになる。
【0040】
次に、光源部11のLEDが点灯か否かが判断され(ステップS5)、点灯される場合、光センサ2での反射光の検知による計測が開始される(ステップS6)。この計測は、詳細を後述するようにLEDをPWM制御により点灯するパルス信号と同期して実行される。
【0041】
次いで、閾値Ts(
図5参照)の設定が行われる(ステップS7)。この閾値Tsは、既述のように光強度の変化によって計測対象者(人物)Otに動きがあるか否かを判断する値である。光センサ2で反射光を検知して、その検出信号が制御処理手段3に出力される。この出力は反射光の光強度の変化であり、制御処理手段3において所定の時間間隔で取り込まれて計測される。そして、光強度の変化が閾値内か否かが判断される(ステップS8)。
【0042】
閾値内ではない場合は、光強度の変化が閾値を超えている場合であり、計測対象者(人物)Otに動きがあると認められ、再び計測が開始される。一方、光強度の変化が閾値内である場合は、計測対象者(人物)Otに動きがないと認められ、その状態が計測開始から一定時間経過しているか否かを判断する(ステップS9)。一定時間経過していない場合は、再度光強度の変化が閾値内か否かが判断され(ステップS8)、一定時間を経過している場合には、計測対象者(人物)Otに動きがなく静止している異常状態と判定する。
【0043】
異常状態と判定された場合、制御処理手段3から照明手段1へ報知信号としてLEDの点滅信号が出力され、光源部11のLEDが点滅して外部に報知する(ステップS10)。この点滅動作時においては、光センサ2からの検出信号は、制御処理手段3でソフトウェアの実行により無視されるようになっている。LEDの点滅による報知はリセット操作することにより解除される(ステップS11)。
なお、上述の閾値の設定は、周囲の光環境に応じて都度設定するようにしてもよいし、予め設定するようにしてもよく、適宜選択できる。
【0044】
ステップS5において、光源部11のLEDが点灯か否かが判断され、点灯ではなく消灯の場合、10秒間隔で50μsのパルス信号が制御処理手段3から光源部11へ出力される(ステップS12)。なお、このパルス信号によっては視覚的にLEDが点灯しているとは認識されないものである。以降のステップは、ステップ6からステップ11と同様な動作となる。
【0045】
また、ステップS3において、夜間と判断された場合、シーンメモリ部6に記憶された照明シーンを制御処理手段3のマイコンで読み込む動作を行う(ステップS13)。光源部11のLEDが点灯か否かが判断され(ステップS14)、点灯される場合、ステップ6からステップ11と同様な動作が行われる。
【0046】
ステップS14において、光源部11のLEDが点灯ではなく消灯と判断された場合、20秒間隔で100μsのパルス信号が制御処理手段3から光源部11へ出力される(ステップS15)。なお、前述と同様に、このパルス信号によっては視覚的にLEDが点灯しているとは認識されないものである。以降のステップは、ステップ6からステップ11と同様な動作となる。なお、図に示すように、点灯/消灯要求、光センサの起動、時刻の割り込み監視が行われ優先的に処理が実行される。
【0047】
次に、
図7乃至
図9を代表として参照して光センサによる光強度の計測のタイミングについて説明する。
図7は、昼間及び夜間において照明装置のLEDが点灯している場合(
図6に示すステップ5及びステップ14)の光強度の計測のタイミングチャートを示しており、
図7(a)はPWM制御のパルス信号、
図7(b)は計測のタイミングを示している。
【0048】
図7(a)に示すように、PWM制御信号は、制御処理手段3で生成され照明手段1側へ送信されて、照明手段1を調光制御するパルス信号である。本実施形態ではPWM周波数1kHz、最大調光比90%で点灯させている。
【0049】
ここで、
図7(b)に示すように、光センサ2による光強度の変化の計測は、制御処理手段3において所定の時間間隔で行われ、PWM制御信号と同期して実行されるようになっている。具体的には、計測のタイミングパルスで示すように10秒間隔で、PWM制御信号のパルスの立ち上がり時をトリガーとして、同期して計測が実行される。
【0050】
また、
図8は、昼間において照明装置のLEDが消灯している場合(
図6に示すステップ12)の光強度の計測のタイミングチャートを示しており、
図8(a)は点灯のパルス信号、
図8(b)は計測のタイミングを示している。
【0051】
図8(a)に示すように、点灯のパルス信号は、10秒間隔で生成される。また、このパルス信号の幅は、50μsとなっている。したがって、点灯のパルス信号が生成されてはいるものの、既述のようにこのパルス信号によっては視覚的にLEDが点灯しているとは認識されず、消灯状態と認識される。
【0052】
また、
図8(b)に示すように、光センサ2による光強度の変化の計測は、点灯のパルス信号と同期して実行されるようになっている。具体的には、計測のタイミングパルスで示すように10秒間隔で、点灯のパルス信号に同期して計測が実行される。
【0053】
さらに、
図9は、就寝等で夜間において照明装置のLEDが消灯している場合(
図6に示すステップ15)の光強度の計測のタイミングチャートを示しており、
図9(a)は点灯のパルス信号、
図9(b)は計測のタイミングを示している。
【0054】
図9(a)に示すように、点灯のパルス信号は、20秒間隔で生成される。また、このパルス信号の幅は、100μsとなっている。したがって、この場合も点灯のパルス信号が生成されてはいるものの、既述のようにこのパルス信号によっては視覚的にLEDが点灯しているとは認識されず、消灯状態と認識される。
【0055】
パルス幅100μs以下のパルス光において、光センサ2が感知できるパルス光の強度では数十秒間隔以上で点灯しても、人間の眼では感知できず睡眠などにおいて、眼を覚ますことがなく光強度の変化を検出できる。
【0056】
また、
図9(b)に示すように、光センサ2による光強度の変化の計測は、点灯のパルス信号と同期して実行されるようになっている。具体的には、計測のタイミングパルスで示すように20秒間隔で、点灯のパルス信号に同期して計測が実行される。
【0057】
このように光センサ2による光強度の変化の計測のタイミングは、PWM制御信号、点灯のパルス信号と同期して実行されるので、計測の精度を高めることが可能となる。また、明るさの知覚や光センサの性能等を考慮した結果、PWM制御信号のパルス信号の幅は、50μs(マイクロ秒)以上1ms(ミリ秒)以内で、光強度の変化の計測のタイミングは5s(秒)以上の時間間隔が好ましいとの知見を得ている。
【0058】
以上のように本実施形態によれば、照明空間を照らす照明手段1を利用して、計測対象者、例えば、独居生活者の挙動停止などの異常状態が発生した場合を判定し、光源11を点滅させることにより、独居生活者に刺激を与えて意識喚起をするとともに、近隣の外部者にタイムリーに報知することができ、効果的な見守り機能を実現することができる。
【0059】
また、照明装置10の設置地域の経度等に応じた照明シーンの再生により、自動的に照明手段1における光源部11のLEDが点灯、消灯、調光及び調色制御される。したがって、日照時間に合わせて季節等に応じたサーカディアンリズムに沿った照明シーンを実現することができ、健康的で規則性のある生活リズムを得ることができ健康増進を図ることが期待できる。さらに、就寝時においては、4096諧調で徐々にフェードアウトするように調光制御し消灯することで緩やかに睡眠に入れるように誘導することが可能となる。
【0060】
本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。