JP4038697B2 - 部屋の明るさを制御するシステム - Google Patents
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Description
本発明は、複数の光源または複数の光源のグループにより照明される部屋の明るさの制御をするシステム、および、そのシステムの使用方法に関する。
〔0002〕
最近の照明システムは、複数の異なる光源、特に、直接および間接の光源により作動する。たとえばランプや照明器具などのこれまでの光源は、お互いに別個に、薄暗くされ得るか、あるいは、スイッチングされ得るかだけであった。その結果、たとえば、直接照明と間接照明の間の割合を変化させること、および、それと同時に、全体の明るさを一定に維持することは、不可能であるか、あるいは非常に困難であった。
〔0003〕
実際には、本出願人の照明管理システムが既に知られており、そのシステムは、”インテリジェント”照明制御システムという形態で、室内において異なる照明雰囲気(ムード)を個別に創出することができ、普通の日光の入射を考慮している。このシステムは、たとえば科学文献「照明管理がもたらす種々の利点」、C.Tropp,″etz″,VOL.113,1992,NO.2,P.84-87、および、科学文献「統合した照明管理はエネルギーの最適な使用をもたらす」″Licht″,Vol.7-8,1995,p.578-580、に記載されている。
〔0004〕
本出願人のこの知られた照明管理システムの場合には、利用者は、赤外線リモートコントロール装置または操作装置により、個々の照明および照明のグループを、作動させ、スイッチをオンまたはオフし、薄暗くすることを可能にする、すなわち、彼自身の照明雰囲気を創出することができる。プッシュボタンの押下により、オフィスの活動の差異に従って、複数の記憶された照明雰囲気を呼び出すことができる。個々の照明および照明のグループへのデータの転送は、最新の2本線制御技術に基づくバスシステムにより実現される。
〔0005〕
本発明の目的は、利用者のために、拡張した調整施設を用いて、部屋の明るさを制御するシステムおよび制御装置を提供することにあり、拡張した調整施設は、異なる光源または光源のグループの結合を可能にする。それにより、個々の光源または光源のグループの照明の強度が、利用者の設定に従って、相互に適合するように制御され得る。すなわち、利用者は、個々の独立した光源のパラメータではなく、全体システムのパラメータの設定のみが必要とされる。
〔0006〕
この目的は、複数の光源または複数の光源のグループにより照明される部屋の明るさを制御するシステムおよび制御装置であって、個々の光源または光源のグループの光の強度の割合が設定または変更可能であり、加えて、個々の光源または光源のグループの光の強度の割合を一定に維持しながら部屋全体の明るさが設定または変更可能であるような制御装置により達成される。
本発明によれば、複数の光源または複数グループの光源によって照明される部屋の明るさを制御するシステムであって、前記複数の光源のそれぞれの光源または前記複数グループのそれぞれのグループの光源の関係が設定可能または変更可能である、部屋の明るさを制御するシステムであって、前記複数の光源のそれぞれの電力消費を制御するため、前記複数の光源のそれぞれの作動装置に接続された制御装置を有し、第1の操作要素であって、前記制御装置のために、当該第1の操作要素によって、前記部屋の全体の明るさが、前記複数の光源のそれぞれ、または、前記複数グループの光源のそれぞれの光強度についての固定の関係をもって変更可能である、第1の操作要素とを有し、前記制御装置のために、第2の操作要素によって、前記複数の光源のそれぞれ、または、前記複数グループの光源のそれぞれの光の強度の関係が、固定の全体的な明るさをもって変更可能である、ことを特徴とする、システムが提供される。
〔0007〕
本発明のシステムの可能な用途としては、一方の照明手段は部屋の直接照明のために用いられ、他方の照明手段は部屋の間接照明のために用いられる、少なくとも2つの別個に駆動可能な照明手段を有する照明器具の使用がある。
〔0008〕
また、本発明の展開および実施の形態は、従属請求項に記載されている。
〔0009〕
本発明の例示的な実施の形態の構成および機能の態様は、図面を参照して説明される。ここで、
図1は、本発明のシステムの模範的な実施の形態を図式的に示す図であり、
図2は、図1に係わる簡単化したシステムのブロック回路図であり、
図3は、制御装置の制御値と明るさとの間の論理関係を説明するための2つの図であり、
図4は、本発明に係わるシステムの機能のモードを説明するための2つの図であり、
図5は、本発明に係わるシステムの機能の態様を説明するフロー図である。
〔0010〕
本発明に係わるシステムの例示的な実施の形態を、図1に概略的に図示する。照明されるべき部屋1は、複数の光源のグループを含んでいる。第1のグループは商業的に入手可能な天井照明形態の2つの直接照明光源2aおよび2bからなり、第2のグループは、部屋1の窓から入る日光の形態の、たとえば調節可能な羽根板で作られたブラインドにより光の強度が設定可能であるような直接照明光源2cからなり、第3のグループは、間接放射壁照明形態の3つの間接放射光源3a,3bおよび3cからなる。この例示的実施の形態で用いられている光源の代わりに、光の強度を変えることができると考えられる任意の形態の光源を用いるようにすることも可能である。
〔0011〕
直接照明光源2aおよび2bは、関係付けられた(制御装置7と協働する(associated))作動装置4aおよび4bに接続され、日光の入射を調整する羽根板で作られたブラインドは、関係付けられた(制御装置7と協働する)作動装置4cに接続され、間接照明光源3a,3bおよび3cは、関係付けられた(制御装置7と協働する)作動装置5a,5bおよび5cに接続される。前述した部屋1内の種々の光源の作動装置4a,・・・および、作動装置5a,・・・の全ては、バス6を介して制御装置7に接続される。バス6を介して、この制御装置7は、作動装置4a,・・・および作動装置5a,・・・の電力消費、および、部屋の中の各個々の光源2a,・・・および光源3a,・・・の光の強度を制御する。
〔0012〕
2つの操作要素8aおよび8bは、制御装置7上に設けられる。これらの操作要素8aおよび8bは、システムの利用者が、部屋1の全体の明るさであるパラメータ”ボリューム”、および、直接照明光源と間接照明光源の間の光の強度の割合であるパラメータ”バランス”を設定および変更することを可能にする。
〔0013〕
操作要素8aおよび8bは、たとえば、より明るく/より暗くという明るさの調整およびスイッチのオン/オフのための公知の2つのコントロールスイッチ、および、光の強度の割合を設定するための公知のノブ形態のコントロールスイッチにより構成することができる。前述したような従来からの一般的な実装技術(コントロールスイッチ、ポテンシオメータなど)に代わって、パラメータは、デジタルデータの制御装置7への転送により、設定または変更されることも可能である。
〔0014〕
操作要素8aおよび8bは、必ずしも制御装置7上に直接的に配置されることを必要とせず、設定された”ボリューム”および”バランス”値を転送するために制御装置7に電気的接続あるいは無線信号により接続された外部操作ユニット上に同様に配置されることもできる。
〔0015〕
図1より明らかなように、制御装置は、当該システムの全ての構成を記憶することができる不揮発性メモリ9を有する。これらのシステム構成は、操作要素8aおよび8bを介して設定されたパラメータ”ボリューム”および”バランス”に加えて、光の強度を制御するために要求されるプリセットパラメータも含む。これらのプリセットパラメータは、人間の目の感度、光源に印加した電力に対する光の強度の依存関係、照明器具の照明技術特性または照明される部屋の反射特性を含むことができる。これらのプリセットパラメータの使用は、後の記載の中で説明する。
〔0016〕
図2は、前述したシステムのブロック回路図形態の簡単化した図面である。図1に係わる6個の作動装置4a,・・・および作動装置5a,・・・に代えて、ここでは、単に2つの作動装置4および作動装置5のみが制御装置7のバス6に接続されている。作動装置4の直接照明光源2の光の強度は制御装置7のチャネル1により制御され、作動装置5の間接照明光源3の光の強度は制御装置7のチャネル2により制御される。
〔0017〕
チャネル1および2を介して、制御装置7から、対応する電力消費制御値S1およびS2が作動装置4および作動装置5に供給される。図4aおよび4bに、チャネル1およびチャネル2に対するこれらの制御値S1およびS2が、パラメータ”ボリューム”の機能として、すなわち全体の明るさとして、対数目盛りで示した軸でプロットされている。
〔0018〕
チャネル1およびチャネル2の示された制御値の特性を導く、制御値と明るさとの論理的な関係を、図3を参照して以下に説明する。図3aに、人間の目の明るさに対する感度Hが、光源の光の強度Lに対してプロットされている。人間の目は、光の強度が強い2つの光源の間の明るさの違いよりも、光の強度が弱い2つの光源の間の明るさの違いに対してより感度が高い。その結果、人間の目の明るさに対する感度Hと光源の光の強度Lの間の対数関係がもたらされる。
〔0019〕
もし、直線軸スケールの光の強度Lに代わって、光の強度Lに対して対数目盛りでのプロットが選択されたら、その図においては、人間の目の明るさに対する感度Hと光の強度Lの間の関係は直線として表される。図3bにおいては、2つの軸は置き換えられており、人間の目の明るさに対する感度(明るさの感度)Hは座標系の横座標に、光の強度Hは対数スケールで座標系の縦座標にプロットされている。制御装置7のパラメータ”ボリューム”Vは明るさの感度Hに対応し、制御値Sは光の強度Lの対数値に対応する。これは、パラメータ”ボリューム”Vに対する制御値Sの、通常原点を通らない直線という形態の特性を導く。
〔0020〕
2つのチャネル1およびチャネル2のための、制御値S1および制御値S2の各制御値特性が、図4aおよび4bの図中に記載されている。チャネル1の制御値S1とチャネル2の制御値S2の間の距離は、パラメータ”バランス”、すなわち2つの光源2および光源3の光の強度の割合によって決定される。
〔0021〕
2つの制御値S1および制御値S2の値の範囲は、パラメータ”ボリューム”Vの値の範囲が0〜255の間であり、パラメータ”バランス”の値の範囲が−255〜255の間である時、0〜255の間である。
〔0022〕
図4aは、利用者が、操作要素8aを介してパラメータ”ボリューム”を変更する時に生じることを図示している。パラメータ”ボリューム”の変更に基づいて、2つのチャネルの光の強度は同じ方向に変更される。その時には、利用者は光の強度の割合を変更することはできない。対数的な特性のために、これは、どんな時でも2つのチャネルの間の制御値の差(S1−S2)が一定となるケースである。パラメータ”ボリューム”のdVの変更に基づいて、2つの制御値は同じ方向に同じ量だけ、すなわちdS1 およびdS2だけ変更される。
〔0023〕
図4bは、利用者が操作要素8bによりパラメータ”バランス”を変更する状態を図示している。パラメータ”バランス”の変更に基づいて、1つのチャネルは、丁度他方のチャンネルで大きくされる光の強度Hの値だけ、減少されることになる。その時には、利用者は全体の明るさを変更することはできない。対数特性により、これは、いつでも1つのチャネル、たとえば、チャンネル1の制御値(S 1 )が、他方のチャネル、たとえば、チャンネル2の制御値(S 2 )が増加される値だけ減少されるケースである。パラメータ”バランス”のdBだけの変更により、2つの制御値dS 1 、dS 2 は、反対の方向の同じ量だけ、すなわちdS1およびdS2=−dS1だけ変更される。
〔0024〕
パラメータのdV(パラメータ”ボリューム”)およびdB(パラメータ”バランス”)の変更に基づく制御値dS1および制御値dS2の変更の正確な計算を、図5を参照して以下に説明する。図5は、利用者によるパラメータのdVNおよびdVNの変更に基づく、新たな制御値S’1およびS’2の計算のためのフロー図である。この計算は、以下のステップを有する。
〔0025〕
ステップA)利用者により入力されたパラメータ”ボリューム”の変更dVNおよびパラメータ”バランス”の変更dBNの、前述したプリセットパラメータを用いた非線形座標変換による、制御値S’1およびS’2の計算のための適切なパラメータの変更dVおよびdBを得るための、パラメータ化:
〔0026〕
〔0027〕
ここで、記号Pは、プリセットパラメータを考慮に入れたマトリクスである。
〔0028〕
ステップB)パラメータ化されたパラメータ”ボリューム”の変更dVおよびパラメータ”バランス”の変更dBに基づいた制御値dS1およびdS2の変更の計算:
〔0029〕
dS1=dV−dBおよびdS2=dV+dB …(2)
〔0030〕
および、新たな制御値S’1およびS’2の計算:
〔0031〕
S’1=S1+dS1およびS’2=S2+dS2 …(3)
〔0032〕
ステップC)2つの制御値S’1およびS’2が、0〜255の間の許容される値の範囲になっているか否かのチェック。もしその場合には、まさに算出された制御値S’1およびS’2が、システムの新たな制御値として選択される。もし、2つの制御値S’1およびS’2の少なくともいずれか1つが、0〜255の間の有効な値の範囲外となった時には、ステップDに従って、修正計算が行われなければならない。
〔0033〕
ステップD)0〜255の有効な値の範囲外となった制御値S’i(i=1または2)を、この値の範囲内の値にする修正計算:
〔0034〕
dV’=−(S’i−D)/2およびdB’-+(S’i−D)/2 …(4)
〔0035〕
ここで、値Dは、光源の作動の間に、限度を越しもせず限度を下回りもしない、上側および下側の調光の限界値である。この値Dを、その値の範囲の限界値0および255と仮定することもできるが、0〜255のその値の範囲外にすることはできない。特に、下側の調光の限界の場合には、この記述の中で後に説明するように、値D>0が通常選択される。
〔0036〕
ステップE)もし、修正計算がステップD)に従って実行されたら、パラメータはここでリセットされ、ステップBに従ってさらなる計算が行われる:
〔0037〕
dV−dV’,dB=dB’,S1=S’1,S2=S’2 …(5)
〔0038〕
ステップD)における修正計算(4)は、ステップD)およびステップE)を有するループはただ一度だけ通過されるように、すなわち、制御値S’1およびS’2は1度の最大の修正の後に有効な値の範囲内になるように考慮されている。
〔0039〕
上述した新たな制御値S’1およびS’2の計算、特に、修正計算の場合を明白にするため、ここで、この計算を、具体的な数値を用いた例の形態で実行する。
〔0040〕
チャネル1および2の制御値として、初期値S1=210およびS2=120が選択されていると仮定する。調整の上限は、値の範囲の上限に対応していると仮定し、それ故、D=255である。利用者により入力され、式(1)に従ったパラメータ化(ステップA)の後の変更は、dV=+80およびdB=0になったと仮定する、すなわち、利用者は、光の強度の割合を一定に維持した状態で(dB=0)、部屋1の全体の明るさを増す(dV>0)ことを望んでいると仮定する。
〔0041〕
ステップ(B)の式2に従い、制御値の変更は、
〔0042〕
dS1=+80−0=+80およびdS2=+80+0=+80
〔0043〕
となり、これより、式3に従って、新たな制御値の値が計算される:
〔0044〕
S’1=210+80=290およびS’2=120+80=200
〔0045〕
ステップC)における2つの制御値S’1およびS’2のチェックの結果は、最初の制御値S’1が有効な値の範囲外(S’1>255)となっているということになる。そのため、今回算出された制御値S’1およびS’2は新たな制御値としては選択されることができず、ステップD)に従った修正計算が実行されなければならない。
〔0046〕
式(4)に従って、修正された変更dV’およびdB’は、
〔0047〕
dV’=−(290−255)/2=17.5および
dB’=−(290−255)/2=17.5
〔0048〕
となる。
〔0049〕
今度は、ステップE)において、計算された制御値S’1およびS’2および修正された変更dV’およびdB’が初期値として設定され、ステップBが、新たな有効な制御値を計算するために、再び実行される。式(3)および(4)に従った計算は、今度は、
〔0050〕
dS1=−17.5−(+17.5)=−35および
dS2=−17.5−(−17.5)=0,
S’1=290+(−35)=255および
S’2=200+0=200
〔0051〕
という結果をもたらす。
〔0052〕
新たな制御値S’1は、今度は有効な値の範囲内にあり、最後に計算された制御値S’1=255およびS’2=200は、今度は2つのチャネル1および2を介して、関係付けられた(制御装置7と協働する)作動装置4および5に各々供給され得る。
〔0053〕
下側および上側の調光の限界を示す値Dは、製造時には、不揮発性メモリ9内に設定される。D>0またはD=0という下側の調整限界の選択に基づいて、オン/オフスイッチングのタイプを予め決定することが可能となる。
〔0054〕
D>0という前者においては、2つのチャネルの光源は、共通的にスイッチオンされ、共通的にスイッチオフされる。これは、低い方の制御値を有するチャネルが、下側の調光の限界で維持され、他方のチャネルにおいて制御値が0となるまでは制御値0に変化しないこと、および、低い方の制御値を有するチャネルは、他方のチャネルがスイッチオンされることにより、下側の調光の限界にセットされ、スイッチオフされない状態で維持されることを意味する。
〔0055〕
D=0という他方の場合には、光源は、一般的には、すなわちB=0の場合を除いて、お互い別個にスイッチがオンおよびオフされる。これは、低い方の制御値を有するチャネルは、高い方の制御値を有する他のチャネルがスイッチオンの状態のままであっても、このチャネルにおいて制御値0が生じた時には、スイッチがオフされるということ、および、低い方の制御値を有するチャネルは、他のチャネルがスイッチオンされた時も、このチャネルにおいても制御値が0より大きくなるまでは、スイッチオフのままであるということを意味する。
〔0056〕
図1および図2に示した本発明に係わるシステムの使用の例に加えて、さらなる可能な用途が、少なくとも2つの別個に駆動可能な照明手段を有する照明機器におけるシステムおよび制御装置の使用に存在する。今、少なくとも1つの照明手段は部屋の直接照明を提供し、少なくとも1つのさらなる照明手段が部屋の間接照明を提供することにより、照明の制御装置の操作により、図1に従って照明される部屋と同様に、利用者は、部屋の全体の明るさと直接および間接照明の光の強度の割合の両方を調整することができる。
Claims (14)
- 複数の光源または複数グループの光源によって照明される部屋の明るさを制御するシステムであって、前記複数の光源のそれぞれの光源または前記複数グループのそれぞれのグループの光源の関係が設定可能または変更可能である、部屋の明るさを制御するシステムであって、
前記複数の光源のそれぞれの電力消費を制御するため、前記複数の光源のそれぞれの作動装置に接続された制御装置を有し、
第1の操作要素であって、前記制御装置のために、当該第1の操作要素によって、前記部屋の全体の明るさが、前記複数の光源のそれぞれ、または、前記複数グループの光源のそれぞれの光強度についての固定の関係をもって変更可能である、第1の操作要素とを有し、
前記制御装置のために、第2の操作要素によって、前記複数の光源のそれぞれ、または、前記複数グループの光源のそれぞれの光の強度の関係が、固定の全体的な明るさをもって変更可能である、
ことを特徴とする、システム。 - 前記制御装置は、前記作動装置の電力消費を制御するため、当該システムの現在のパラメータを考慮して、前記第1および第2の操作要素を介してユーザによって前記設定された、または、変更されたパラメータから、前記作動装置のために設定する設定値を計算する、ことを特徴とする、
請求項1に記載のシステム。 - 前記第1および第2の操作要素は、前記制御装置に直接配置されているか、または、電気的接続または無線信号を介して前記制御装置に接続されている外部操作ユニットに配置されている、ことを特徴とする、
請求項1または2に記載のシステム。 - 前記第1および第2の操作要素は、ボタンまたはポテンシオメータを含む操作要素として、または、前記制御装置にディジタルデータを転送するためのディジタル入力要素として、設けられている、ことを特徴とする、
請求項1〜3のいずれかに記載のシステム。 - 前記制御装置は、現在のパラメータおよび当該システムの構成を永久に記憶するための不揮発性メモリを有する、ことを特徴とする、
請求項1〜4のいずれかに記載のシステム。 - 前記制御装置は、前記複数の光源のそれぞれを共通に、または、分離してスイッチオンまたはスイッチオフするように構成され得る、ことを特徴とする、
請求項5に記載のシステム。 - 前記制御装置は、前記作動装置の制御のため、前記複数の光源の前記作動装置に、バスを介して接続されている、ことを特徴とする、
請求項1〜6のいずれかに記載のシステム。 - 前記制御装置は、前記複数の光源のそれぞれ、または、前記複数グループのそれぞれのグループの光源のためのチャンネルを有し、当該チャンネルは、前記制御装置(7)と協働する前記作動装置の前記計算された設定値を前記光源と協働する作動装置に伝送する、ことを特徴とする、
請求項2〜7のいずれかに記載のシステム。 - 前記作動装置のための前記計算された設定値は、人間の目の光の強さと前記複数の光源の光の強度との対数関係に基づいて決定される、ことを特徴とする、
請求項2〜8のいずれかに記載のシステム。 - 当該システムは、人工光源および室内に入射する自然光を制御可能であり、その光の強さは室内を暗くする装置によって調整される、ことを特徴とする、
請求項1〜9のいずれかに記載のシステム。 - 前記制御装置は、前記作動装置と共に1つのハウジング内に一体化され得る、ことを特徴とする、
請求項1〜10のいずれかに記載のシステム。 - 前記制御装置および/または前記作動装置は、前記複数の光源と一体的に構成可能である、ことを特徴とする、
請求項1〜11のいずれかに記載のシステム。 - 少なくとも2つの分離して制御可能な発光手段を有する照明設備における、請求項1〜12のいずれかに基づくシステムの使用方法。
- 前記照明設備の少なくとも1つの発光手段が前記部屋の直接照明に供せられ、少なくともさらなる照明光手段が前記部屋の間接照明のために供せられる、ことを特徴とする、
請求項13に記載の使用方法。
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