JP7016038B2 - 照明装置及び照明制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、照明装置及び照明制御システムに関し、特に、ディスプレイの文字の視認性を向上させることができる照明装置及びこの制御装置を複数備える照明制御システムに関する。
ユーザが作業を行う際の環境光については様々な検討がなされている。例えば、机上の書類等の文字を見る視作業時には、紙面の文字の視認性を良くするために照明装置が用いられる。
そこで、従来より、紙面の文字の視認性を高めることができる照明装置の検討がなされている。例えば、特許文献1には、紙面の白さ感を高めて紙面の文字を読みやすくする照明光を照射する照明装置が開示されている。
特開2014-075186号公報 特開2006-349835号公報
近年、オフィス等での視作業の大半が液晶モニタ等のディスプレイを用いたVDT(Visual Display Terminal)作業となっている。そのため、VDT作業時では、文字の視認性を向上させて文字の読みやすさ感を良くする環境が求められており、照明装置による環境光だけではなく、様々な視点から研究が行われている。例えば、ディスプレイの表示に着目したものとして、特許文献2には、測色値から基準測色値と一致するようカラーモニタの色調整を行う方法が提案されている。
しかしながら、これまでは、主にディスプレイの表示機能による画面の文字の見え方の検討が行われているだけであり、照明環境(環境光)とディスプレイとの文字の視認性を高めるための関係は明らかにされていない。
また、ディスプレイでは、使用者に好適と思われる表示設定を行うことができるものの、使用者は、どのような表示設定が好適であるのかが分からないため、購入時の初期の表示設定のまま使用していることが多い。
このため、従来の照明装置では、ディスプレイに対する最適な照明光を照射しているとはいえず、ディスプレイの文字の視認性をよくする環境光を実現できてない。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ディスプレイの文字の視認性を向上させることができる照明装置及び照明制御システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置の一態様は、ディスプレイ用照明光として第1照明光を照射する発光部を備え、前記第1照明光の光色は、相関色温度が4000K以上5800K以下の範囲で、XYZ表色系のu’v’色度座標において0.7125u’+0.3284<v’<0.7125u’+0.3339の範囲にある。
また、本発明に係る照明制御システムの一態様は、上記の照明装置を複数備える照明制御システムであって、複数の前記照明装置の各々は、前記所定空間の照度を検知する照度検知部を備え、第1の前記照明装置の前記制御部は、第1の前記照明装置の前記照度検知部が検知した前記所定空間の照度と第2の前記照明装置の前記照度検知部が検知した前記所定空間の照度とが一致するように、第1の前記照明装置の前記発光部から照射される前記第1照明光の出力を変更する。
ディスプレイの文字の視認性を向上させることができる。
実施の形態1に係る照明制御システムの機能構成を示す図である。 実施の形態1に係る照明装置の斜視図である。 実施の形態1に係る照明装置の分解斜視図である。 実施の形態1に係る照明装置における光源ユニットの断面斜視図である。 実施の形態に係る照明装置における光源ユニットを発光部側から見たときの斜視図である。 実施の形態に係る照明装置における発光部及びLED素子の分光分布を示す図である。 空間カットオフ周波数によるディスプレイの文字の視認性の評価を示す図である。 ディスプレイの文字の視認性がよい光の相関色温度を示す図である。 ディスプレイの文字の視認性が高い光色の領域を示す図である。 実施の形態2に係る照明制御システムの機能構成を示す図である。 実施の形態2に係る照明制御システムにおける調色制御スケジュール情報の一例を示す図である。 実施の形態2の変形例1に係る照明制御システムの機能構成を示す図である。 実施の形態2の変形例2に係る照明制御システムの機能構成を示す図である。 変形例1に係る照明装置における発光部及びLED素子の分光分布を示す図である。 変形例2に係る照明装置の発光部の構成を示す図である。 変形例2に係る照明装置における発光部及びLED素子の分光分布を示す図である。 変形例3に係る照明装置の発光部の構成を示す図である。 変形例3に係る照明装置における発光部及びLED素子の分光分布を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ及びステップの順序等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、本実施の形態では、Z軸方向を鉛直方向とし、Z軸に垂直な方向(XY平面に平行な方向)を水平方向としている。X軸及びY軸は、互いに直交し、且つ、いずれもZ軸に直交する軸である。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1に係る照明制御システム1の機能構成について、図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る照明制御システム1の機能構成を示す図である。
図1に示すように、照明制御システム1は、1つ以上の照明装置100と、照明装置100を制御する操作部200とを備える。本実施の形態において、照明装置100は、複数であり、操作部200は、複数の照明装置100を制御することができる。
照明装置100は、例えば、オフィス又は住宅等の所定空間内(部屋等)に設置される。本実施の形態において、照明装置100は、視作業を行うユーザが利用するディスプレイが置かれた部屋の環境照明として設置されている。ディスプレイは、例えば机の上に設置される。この場合、照明装置100の照明光による水平面照度は、1000lx以下であるとよい。
各照明装置100は、発光部110と、発光部110を制御する制御部120とを備える。
発光部110は、照明装置100の光源部であって、照明光を照射する。発光部110は、調色制御可能及び/又は調光制御可能に構成されている。
制御部120は、例えば、発光部110を調光制御及び/又は調色制御するための制御回路を有しており、発光部110から照射される照明光の光特性を制御する。例えば、制御部120は、発光部110を調色制御することにより発光部110から照射される照明光の光色を制御したり、発光部110を調光制御することにより発光部110から照射される照明光の照度を制御したりする。本実施の形態において、制御部120は、発光部110がディスプレイの文字の視認性を向上させるための照明光を照射するように発光部110を制御する。
操作部200は、複数の照明装置100を制御するための操作画面及び/又は操作ボタンを有する操作装置である。例えば、操作部200は、ユーザの操作を受け付ける入力画面として表示画面を有するタッチパネルを備える。
操作部200は、通信線300を介して複数の照明装置100と接続されている。なお、操作部200は、有線通信ではなく、無線通信によって複数の照明装置100と通信可能に構成されていてもよい。また、操作部200は、各照明装置100を個別に制御できるように構成されていてもよいし、複数の照明装置100に対して同時に同じ制御ができるように構成されていてもよい。
ユーザが操作部200を操作することで、照明装置100を調光制御したり調色制御したりできる。例えば、ユーザが照明装置100の照明光の光色を調整したい場合、ユーザは照明光が所望の光色となるように操作部200を操作する。これにより、通信線300を介して操作部200から照明装置100の制御部120に調色信号が送信され、発光部110から照射される照明光の光色が変化する。また、ユーザが照明装置100の照明光の明るさを調整したい場合、ユーザは照明光が所望の明るさとなるように操作部200を操作する。これにより、通信線300を介して操作部200から照明装置100の制御部120に調光信号が送信され、発光部110から照射される照明光の明るさが変化する。つまり、照明装置100の照明光による照度が変化する。
操作部200は、例えば、スマートフォン又はタブレットPC等のポータブルタイプの操作端末であってもよいし、部屋の壁等に取り付けられたコントローラ等の操作機器であってもよい。
次に、照明制御システム1に用いられる照明装置100の具体的な構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、実施の形態1に係る照明装置100の斜視図である。図3は、同照明装置100の分解斜視図である。
照明装置100は、天井又は壁等の造営材に取り付けられる照明器具である。本実施の形態において、照明装置100は、例えば長尺状のシーリングライトであり、照明光として白色光を照射する。
図2及び図3に示すように、照明装置100は、光源ユニット101と、器具本体102とを備える。図1に示される発光部110は、光源ユニット101として構成されている。また、制御部120は、照明装置100に内蔵されている。
光源ユニット101は、電源装置から供給される電力によって白色光を発する。電源装置は、照明装置100に内蔵されていてもよいし、照明装置100の外部に配置されていてもよい。図3に示すように、光源ユニット101は、器具本体102の開口部102aに固定されている。
器具本体102は、光源ユニット101を保持する保持部材であり、例えば吊りボルト等によって天井に固定される。器具本体102は、例えば板金製であり、金属板に曲げ加工等を施すことにより、長尺且つ扁平な箱形状に形成されている。器具本体102の下面には、長尺状で矩形状の開口部102aが設けられている。
本実施の形態において、照明装置100は、発光態様として、光源ユニット101から第1照明光が照射されるディスプレイ用照明モード(第1モード)と、光源ユニット101から第2照明光が照射される紙面用照明モード(第2モード)とを有する。ディスプレイ用照明モードと紙面用照明モードとを切り替えることにより、照明装置100の発光態様を切り替えることができる。
次に、光源ユニット101の詳細な構成について、図4及び図5を用いて説明する。図4は、実施の形態1に係る照明装置100における光源ユニット101の断面斜視図であり、図3のIV-IV線における断面を示している。図5は、同光源ユニット101を発光部110側から見たときの斜視図である。
図4に示すように、光源ユニット101は、発光部110と、発光部110を支持する基台130と、発光部110を覆う透光カバー140とを備える。
発光部110は、固体発光素子を有する光源である。具体的には、発光部110は、固体発光素子としてLED(Light Emitting Diode)を有するLEDモジュールであり、照明光として白色光を発する。発光部110は、基台130に取り付けられる。
図4及び図5に示すように、発光部110は、基板111と、基板111に配置されたLED素子112とを有する。本実施の形態における発光部110は、表面実装(SMD:Surface Mount Device)タイプの発光モジュールであり、基板111にはLED素子112が実装されている。
基板111は、LED素子112を実装するための実装基板である。基板111は、例えば、長尺矩形状の基板であり、例えば、樹脂基板、メタルベース基板又はセラミック基板等である。基板111は、基台130に載置されて基台130に固定される。
基板111には、例えば複数のLED素子112が基板111の長手方向に沿って直線状に所定の間隔で実装されている。
本実施の形態において、各LED素子112は、SMDタイプの発光素子であり、樹脂製等の容器(パッケージ)と、容器内に配置されたLEDチップ(ベアチップ)と、LEDチップを封止する封止部材とを備える。
各LED素子112は、白色光を発する白色LED光源であり、例えば、LEDチップとしては、通電されると青色光を発する青色LEDチップが用いられ、容器に充填される封止部材としては、黄色蛍光体及び赤色蛍光体を含むシリコーン樹脂(蛍光体含有樹脂)が用いられる。
図5に示すように、複数のLED素子112は、第1LED素子112aと、第1LED素子112aよりも色温度が低い第2LED素子112bとによって構成されている。本実施の形態において、第1LED素子112a及び第2LED素子112bは1つずつ交互に配置されているが、第1LED素子112a及び第2LED素子112bの並び順及び個数は、これに限るものではない。
第1LED素子112aは、相関色温度が5000K以上7200K以下の白色光を発する白色LED光源である。また、第2LED素子112bは、相関色温度が2700K以上3800K以下の白色光を発する白色LED光源である。
本実施の形態において、第1LED素子112aは、相関色温度が6500Kであり、図6に示される分光分布aの光を発する。また、第2LED素子112bは、相関色温度が2700Kであり、図6で示される分光分布bの光を発する。この場合、第1LED素子112aと第2LED素子112bとが発光すると、発光部110は、相関色温度が5000Kを実現することができ、図6に示される分光分布mixの光を発する。
また、発光部110は、調色制御可能に構成されており、色温度を変更することができる。例えば、第1LED素子112a及び第2LED素子112bの各々を調光することで、発光部110を、2700K以上6500K以下の範囲内の相関色温度で調色することができる。なお、第1LED素子112aの相関色温度を7200Kにすることで、発光部110を2700K以上7200K以下の範囲内の相関色温度で調色することができる。
発光部110は、ディスプレイ用照明光として第1照明光を照射する。この第1照明光の光色は、相関色温度が4000K以上5800K以下の範囲で、XYZ表色系のu’v’色度座標において0.7125u’+0.3284<v’<0.7125u’+0.3339の範囲にある。
また、発光部110は、紙面文字見え又は紙面読み書きに適した紙面用照明光として第2照明光を照射する。この第2照明光の光特性は、相関色温度が5400K以上7000K以下の範囲で、色偏差Duvが-6以上8以下の範囲で、The CIE 1997 Interim Color Appearance Model (Simple Version)で規定される算出方法を用いて求められたクロマ値が2.0以下である。
このように構成される発光部110は、基台130に取り付けられる。具体的には、発光部110の基板111が基台130に固定される。基台130は、金属製の長尺状の筐体であり、例えばSPCC(Steel Plate Cold Commercial;冷間圧延鋼板)等からなる金属板に曲げ加工等を施すことにより形成することができる。
図4に示すように、基台130に取り付けられた発光部110は、透光カバー140によって覆われる。透光カバー140は、発光部110(LED素子112)からの光を透過する透光性のカバー部材である。透光カバー140は、例えば長尺状をなす略半円筒形状である。
透光カバー140は、例えばアクリルやポリカーボネート等の透光性樹脂材料又はガラス材料等の透光性を有する材料で構成されている。
透光カバー140は、さらに、光拡散性(光散乱性)を有していてもよい。つまり、透光カバー140は、透明カバーではなく、透光性及び光拡散性を有する拡散カバーであってもよい。透光カバー140に光拡散性を持たせることで、指向性の強いLED素子112の光を散乱させることができるので、複数のLED素子112の発光の明暗差によるつぶつぶ感(輝度むら)を抑制できる。
ここで、照明装置100が照射する照明光の光特性の特徴について、本発明に至った経緯も含めて、以下詳細に説明する。
これまで、紙面の白さ感を高めて紙面の文字を読みやすくする環境光の検討がなされてきたが、ディスプレイの文字に対する最適な環境光の推奨がなされておらず、従来の照明装置では、ディスプレイの文字を読みやすくする環境光を得ることが難しい。
また、ディスプレイには、ユーザが手動で画面の明るさやコントラストを調整できる機能が存在するものの、ユーザは、環境光に対してどのような条件が好適であるのかが分からないため、ディスプレイの表示設定(画面設定)は初期状態のままであることが多い。
そこで、本願発明者は、ディスプレイの画面に表示される文字の視認性を向上させて文字の読みやすさ感を良くすることができる照明光を照射する照明装置を検討した。
具体的には、本願発明者は、ディスプレイの環境光となる照明装置の照明光の光色を変化させて、各光色の照明下でディスプレイに表示された文字の視認性を評価する実験を行った。図7は、その実験結果を示している。
本実験では、空間カットオフ周波数を用いて、ディスプレイに表示された文字の視認性を評価した。図7では、25条件の各光色の照明下での文字の視認性の評価を、u’v’色度図における平均カットオフ周波数(cdp)の等高線図で示している。
具体的には、相関色温度が5水準(4200K,4600K,5000K,5500K,6200K)で、色偏差(Duv)が5水準(2,0,-2,-4,-6)の合計25条件の光色に対して評価を行った。
そして、本実験では、25条件の各光色による照明光の下、ディスプレイに表示された文章にローパスフィルタ処理を行うことでカットオフ周波数を変化させ、ディスプレイに表示された文字の解像度を変化させた。このとき、どのカットオフ周波数までの文字がくっきり見えるかについて、被験者15名(25歳~54歳)に回答させた。
この25条件の各光色について、ディスプレイの文字がくっきり見えたときのカットオフ周波数の15名の平均値を、XYZ表色系のu’v’色度図上にプロットすることで、図7を得た。
なお、本実験で用いたディスプレイは、画面アスペクト比16:9で、画面輝度が180cd/mの23インチの液晶ディスプレイである。また、本実験において、各光色条件における照明光の机上面照度(ディスプレイが設置された机の水平面照度)は、750lxである。
ここで、カットオフ周波数と文字の視認性との関係については、カットオフ周波数が小さい光色の方が、解像度が低い文字でもくっきり見えるということである。つまり、カットオフ周波数が小さい方が、文字の視認性が高い光色となる。
したがって、本実験によれば、図7に示すように、相関色温度が4600KでDuvが-4の色度点付近の光色の照明光が最もディスプレイの文字の視認性が高いことが分かった。
また、図7に示すように、相関色温度だけではなく、Duvについてもディスプレイの文字の視認性に関与していることが分かる。具体的には、相関色温度ごとに文字の視認性の最適なDuvが変化していることが分かる。
この点について、本実験によれば、相関色温度が6200Kの場合を除いて、相関色温度が4200KではDuvが-6、相関色温度が4600KではDuvが-4、相関色温度が5000KではDuvが-2、相関色温度が5500KではDuvが0の場合が、文字の視認性に対して最適なDuvとなる光色であることが分かる。つまり、文字の視認性に対して最適なDuvは、相関色温度が上昇するにつれて上昇することが分かる。
そこで、各相関色温度の最適なDuvにおける、各被験者の全光色条件の平均カットオフ周波数からの差分値を評価レベルとし、この関係を図8に示す。つまり、図8では、6200Kを除く4水準の相関色温度(4200K,4600K,5000K,5500K)について、各相関色温度の最適なDuvにおけるカットオフ周波数から全光色条件の平均カットオフ周波数を引いた値についての全被験者の平均値を、評価レベルとして示している。
この場合、図8において、評価レベルが0未満の相関色温度は、他の光色条件よりもディスプレイの文字の視認性が高いということになる。なお、図8では、相関色温度の単位を「K(ケルビン)」ではなく、「mired(ミレッド)」で示している。
図8において、上記4水準の相関色温度の評価レベルをもとに曲線近似し、評価レベルが0との交点を算出すると、172ミレッドと250ミレッドとなる。したがって、図8に示す結果から、ディスプレイの文字の視認性は、相関色温度が172ミレッド以上250ミレッド以下の範囲(つまり、およそ4000Kから5800Kの範囲)で高まることが分かる。
以上の分析をまとめると、ディスプレイの文字の視認性が高い光色は、図9において、直線X2、直線X3、直線Y1、直線Y2で囲まれる領域(ディスプレイ文字の高視認性範囲)となる。図9は、図7において、ディスプレイの文字の視認性が高い光色の領域を示す図である。
ここで、図9において、直線X1は、XYZ表色系のu’v’色度座標における各相関色温度の文字の視認性の最適なDuvの点をつないだ近似直線を示しており、以下の(式1)で表すことができる。
直線X1:v’=0.7125u’+0.3305・・・(式1)
また、直線X2、X3は、いずれも直線X1を平行移動させた平行線であり、全光色条件の平均値であるカットオフ周波数fcが13.50未満の範囲(fc<13.50)と接する2つの直線である。つまり、直線X2、X3は、今回の実験において評価したカットオフ周波数の中間値(平均値)を示す境界線である。この場合、直線X2は、以下の(式2)で表すことができ、また、直線X3は、以下の(式3)で表すことができる。
直線X2:v’=0.7125u’+0.3284・・・(式2)
直線X3:v’=0.7125u’+0.3339・・・(式3)
また、図9において、直線Y1、Y2は、図8における文字の視認性が高い相関色温度の下限値(4000K)と上限値(5800K)とを示している。
以上の検討から、相関色温度が4000K以上5800K以下の範囲で、かつ、XYZ表色系のu’v’色度座標において、0.7125u’+0.3284<v’<0.7125u’+0.3339の範囲の光色の照明光がディスプレイの文字の視認性が高いことが分かる。本実施の形態における照明装置100では、ディスプレイ用照明モードのときにディスプレイ照明光として第1照明光を発光部110から照射させている。
つまり、図1における照明装置100において、相関色温度が4000K以上5800K以下の範囲で、XYZ表色系のu’v’色度座標において0.7125u’+0.3284<v’<0.7125u’+0.3339の範囲にある光色の第1照明光をディスプレイ用照明光として発光部110から照射させることで、ディスプレイの文字の視認性を向上させることができる。特に、ディスプレイの表示設定が初期状態のままであっても、ディスプレイの文字の視認性を容易に向上させることができる。
これにより、ディスプレイの文字の読みやすさ感が向上し、視作業する際に違和感のない快適な照明空間を実現することができる。
また、本実施の形態では、紙面用照明モードのときに、発光部110は、紙面用照明光として第2照明光を照射する。第2照明光の光特性は、相関色温度が5400K以上7000K以下の範囲で、色偏差Duvが-6以上8以下の範囲で、The CIE 1997 Interim Color Appearance Model (Simple Version)で規定される算出方法を用いて求められたクロマ値が2.0以下である。
これにより、ディスプレイの文字を見る必要がないような場合には、照明装置100を紙面用照明モードに切り替えることで、照明装置100からは、上記第1照明光よりも紙面の文字を読むのに適した照明光(第2照明光)が照射する。
なお、本実施の形態において、照明装置100による照明光の机上面照度(水平面照度)は、1000lx以下であるとよい。机上面照度が1000lxを超えると、明るくなりすぎとなって、ディスプレイの文字が白とびするおそれがある。
(実施の形態2)
上記実施の形態1では、ディスプレイの文字の視認性の向上に適した照明光の光色範囲について説明したが、本願発明者は、ディスプレイの文字の視認性が自然光等の外光の影響を受けることにも着目し、ディスプレイに照明光だけではなく外光が当たる場合についてもディスプレイの文字の視認性を向上させることができる技術を見出した。
例えば、部屋に設置されたディスプレイを考えると、ディスプレイには、窓等から入ってくる太陽光等の自然光が当たる。このとき、太陽光等の自然光は、時間帯によって色温度が変化するため、自然光が当たるディスプレイの光色は、照明装置による環境光(照明光)だけではなく、自然光によっても変化する。この結果、自然光の影響により時間帯によってディスプレイの文字の見え方が変わってしまう。
そこで、本願発明者が鋭意検討した結果、時間帯の違いによる自然光の色温度の変化に対応させて、自然光の色温度の変化の方向とは逆方向で照明光を変化させてディスプレイに照射させることにより、時間帯に依らずディスプレイの表示設定が初期状態で文字の視認性を高めることができる技術を見出した。
以下、この技術について、図10を用いて、実施の形態2として説明する。図10は、実施の形態2に係る照明制御システム1Aの機能構成を示す図である。
本実施の形態における照明制御システム1Aは、上記実施の形態1における照明制御システム1に対して、照明装置100Aの構成が異なる。すなわち、本実施の形態における照明装置100Aは、時刻に応じて照明光の調色制御を行うための調色制御スケジュール情報が記憶された記憶部150を有する点と、制御部120が調色制御スケジュール情報にしたがって発光部110を制御する点とで、上記実施の形態1における照明装置100と異なる。
記憶部150に記憶された調色制御スケジュール情報は、ディスプレイ用照明モード時において、所定の時刻ごとに発光部110が照射する照明光(第1照明光)の相関色温度を示すデータである。一例として、調色制御スケジュール情報は、図11に示されるデータである。なお、図11では、一例として、午前8時から午後8時までの12時間についての各時刻と相関色温度との関係を示している。また、図11では、30分毎に相関色温度が設定されているが、これに限らず、相関色温度は、1分毎、10分毎等に設定されていてもよいし、1時間毎に設定されていてもよい。
このような調色制御スケジュール情報は、操作部200によって作成することができる。例えば、ユーザが操作部200を操作することによって、調色制御スケジュール情報を作成することができる。作成された調色制御スケジュール情報は、操作部200によって照明装置100Aの制御部120に送信される。
制御部120は、受信したスケジュール情報を記憶部150に格納する。また、制御部120は、現在時刻を計時する時計手段を有しており、調色制御スケジュール情報に基づいて、所定の時刻ごとに発光部110の調色制御を行う。
具体的には、制御部120は、調色制御スケジュール情報にしたがって、発光部110の照明光の光色が時刻に対応した相関色温度となるように発光部110を制御する。
本実施の形態では、図11に示すように、制御部120は、午前中の所定時刻から午後3時付近までの第1の時間帯T1では、発光部110の照明光の光色が4000K以上5000Kの範囲で一定の相関色温度となるように発光部110を制御する。
具体的には、調色制御を開始する所定時刻は、午前8時であり、午前8時から午後3時付近までの第1の時間帯T1においては、発光部110から照射される照明光の光色を一定の4200Kにしている。
このように、午前8時から午後3時付近までの第1の時間帯T1では、太陽光の色温度が高いので、発光部110から照射される照明光の色温度が低くなるように発光部110を制御している。
つまり、午前9時頃と午後3時頃とでは、太陽高度が同程度であるので、自然光の色温度も同程度であり、また、比較的に色温度も高い。そこで、この比較的に自然光の色温度が高い時間帯においては、低めの相関色温度の照明光をディスプレイ付近に照射させている。これにより、発光部110による照明光と自然光とによって、ディスプレイ付近の光色を、相関色温度が4600KでDuvが-4の色度点付近の光色にすることができる。
なお、本実施の形態において、第1の時間帯T1の制御開始時刻は、午前8時としているが、これに限らない。例えば、照明装置100Aをオフィスで使用する場合、制御開始時刻は、就業開始時刻(例えば午前9時)に設定することができる。
また、制御部120は、午後15時付近から日没までの第2の時間帯T2では、発光部110の照明光の光色が5000K以上5800K以下の範囲で相関色温度が時間の経過に伴って上昇するように発光部110を制御する。
具体的には、午後15時付近から日没までの第2の時間帯T2においては、発光部110から照射される照明光の光色を、時刻の経過とともに相関色温度が4200Kから5600Kに直線的に変化させている。
このように、午後3時から日没までの第2の時間帯T2では、太陽光の色温度が時刻の経過とともに徐々に低くなっていくので、発光部110から照射される照明光の色温度が徐々に高くなっていくように発光部110を制御している。
つまり、午後3時以降の夕方から日没までは、太陽高度の降下により自然光の色温度が低下していく。そこで、この比較的に自然光の色温度が低くなっていく時間帯においては、照明光の相関色温度が上昇するように照明光をディスプレイ付近に照射させている。これにより、発光部110による照明光と自然光とによって、ディスプレイ付近の光色を、相関色温度が4600KでDuvが-4の色度点付近の光色にすることができる。
また、制御部120は、日没から午後の所定時刻までの第3の時間帯T3では、発光部110の照明光の光色が4000K以上5000K以下の範囲で一定の光色となるように発光部110を制御する。
具体的には、日没から午後8時までの第3の時間帯T3においては、発光部110から照射される照明光の光色を、発光部110から照射される照明光の光色を一定の4600Kにしている。
このように、日没以降の第3の時間帯T3では、窓から太陽光が差し込まないので、発光部110から照射される照明光の色温度がディスプレイの文字の視認性に適したものとなるように発光部110を制御している。
つまり、日没以降においては、太陽光の影響を考慮しなくてもよく、照明光のみを考慮してディスプレイの文字の視認性に対して最適な光色となるように照明光の相関色温度を設定すればよい。具体的には、ディスプレイ付近の光色を相関色温度が4600KでDuvが-4の色度点付近の光色にすればよい。
このように、制御部120は、調色制御スケジュール情報によって設定された時刻において、予め決められた調色制御を実行するタイマー制御を行うものである。この場合、日没及び日出の時刻情報がインプットされたタイマーを用いて発光部110を調色制御してもよい。また、日没の設定時刻は、例えば一週間ごとに手動で設定してもよいし、インターネット等から取得することで自動に設定されてもよい。
また、制御部120が調色制御スケジュール情報にしたがって発光部110の調色制御を行うにあたり、発光部110を構成する各LED素子に供給する電流と相関色温度とが対応付けられた出力テーブルが記憶部150に予め保持されているとよい。これにより、調色制御スケジュール情報に設定されている相関色温度に対応する電流値を各LED素子に電流を供給することで、発光部110を容易に調色制御することができる。
なお、本実施の形態において、照明装置100Aの設置場所は、オフィスであったが、これに限らず、作業場等の仕事場であってもよい。
以上のように、本実施の形態における照明装置100Aでは、時間帯の違いによる自然光(太陽光等)の色温度の変化に対応させて、自然光の色温度の変化の方向とは逆方向で発光部110の照明光を変化させてディスプレイに照射させている。
つまり、上記実施の形態1のように、自然光の影響がなく照明光のみがディスプレイの文字の視認性に影響を与えるような光環境でディスプレイの文字を見る視作業を行う際は、常に、図9の4本の直線で囲まれる領域(ディスプレイ文字の高視認性範囲)内の光色となるように発光部110の照明光の光色を制御すればよい。
一方、本実施の形態のように、自然光(太陽光)等の外光がディスプレイに当たるような場合は、時間帯によってディスプレイの文字の見え方が変わってしまう。そこで、本実施の形態では、時間帯の違いによる自然光の色温度の変化に対応させて発光部110の照明光を変化させている。
具体的には、午前中の所定時刻から午後3時付近までの第1の時間帯T1では、発光部110の照明光の光色が4000K以上5000Kの範囲で一定の相関色温度となるように発光部110を制御している。また、午後3時付近から日没までの第2の時間帯T2では、発光部110の照明光の光色が5000K以上5800K以下の範囲で相関色温度が時間の経過に伴って上昇するように発光部110を制御している。また、日没から午後の所定時刻までの第3の時間帯T3では、発光部110の照明光の光色が4000K以上5000K以下の範囲で一定の光色となるように発光部110を制御している。
これにより、時間帯によって色温度が変化する外光(自然光等)がディスプレイに当たるような場合であっても、時間帯に依らずディスプレイの文字の視認性を向上させることができる。特に、ディスプレイの表示設定が初期状態のままであっても、ディスプレイの文字の視認性を容易に向上させることができる。
なお、本実施の形態では、調色制御スケジュール情報は、操作部200によって作成したが、これに限らない。例えば、調色制御スケジュール情報は、操作部200以外の他の端末等によって作成されたものであってもよいし、予め照明装置100Aの記憶部150に記憶されたものであってもよい。この場合、記憶部150に記憶された調色制御スケジュールは、操作部200によって変更することができる。
(実施の形態2の変形例1)
次に、実施の形態2の変形例1について、図12を用いて説明する。図12は、実施の形態2の変形例1に係る照明制御システム1Bの機能構成を示す図である。
図12に示すように、本変形例における照明制御システム1Bは、上記実施の形態2における照明制御システム1Aに対して、照明装置100Bの構成が異なる。すなわち、本変形例における照明装置100Bは、照度検知部160をさらに有する点で、上記実施の形態2における照明装置100Aと異なる。
各照明装置100Bの照度検知部160は、自然光(太陽光等)等の外光が入射する所定空間の照度を検知する。例えば、照度検知部160は、オフィス等において予め決められた領域(例えば、各照明装置100Bの照明範囲で使用されるディスプレイ付近に存在する机上面)における水平面照度を検出する。照度検知部160は、検知した照度を制御部120に出力する。
そして、本実施の形態では、照度検知部160の検知結果を用いて、互いに異なる場所に設置された複数の照明装置100Bの各々が照射する照明光の水平面照度が一致するように、各照明装置100Bの発光部110を制御している。
例えば、複数の照明装置100Bにおいて、一の場所に設置された照明装置100Bを第1の照明装置100aとし、他の場所に設置された照明装置100Bを第2の照明装置100bとすると、第1の照明装置100aの制御部120は、第1の照明装置100aの照度検知部160が検知した所定空間の照度と第2の照明装置100bの照度検知部160が検知した所定空間の照度とが一致するように、第1の照明装置100aの発光部110から照射される照明光の出力を変更する。なお、第1の照明装置100aの照度検知部160の検知結果と第2の照明装置100bの照度検知部160の検知結果とは、互いの制御部120に送受信することができる。
これにより、所定空間内に外光が入射することで、異なる場所に設置されたディスプレイ付近の水平面照度が異なる場合であっても、ディスプレイの位置によらず、文字の視認性を向上させることができる。
例えば、窓から近い位置に設置されたディスプレイ付近の水平面照度は、窓から離れた位置に設置されたディスプレイ付近の水平面照度と比べて高くなるが、この場合、窓から近い位置のディスプレイ付近に設置された照明装置100Bの発光部110の光出力を低下させる。これにより、窓から近い位置のディスプレイ付近に設置された照明装置100Bの照明光による水平面照度と、窓から遠い位置のディスプレイ付近に設置された照明装置100Bの照明光による水平面照度とを一致させることができる。したがって、窓に近い位置に設置されたディスプレイに対しても、文字の視認性を向上させることができる。
なお、本変形例において、照度検知部160は、照明装置100Bに付随していたが、これに限らず、照明装置100Bと独立していてもよい。例えば、照度検知部160は、ディスプレイの上部等に設置されていてもよい。
(実施の形態2の変形例2)
次に、実施の形態2の変形例2について、図13を用いて説明する。図13は、実施の形態2の変形例2に係る照明制御システム1Cの機能構成を示す図である。
図13に示すように、本変形例における照明制御システム1Cは、上記実施の形態2における照明制御システム1Aに対して、照明装置100Cの構成が異なる。すなわち、本変形例における照明装置100Cは、光色検知部170をさらに有する点で、上記実施の形態2における照明装置100Aと異なる。
各光色検知部170は、自然光(太陽光等)等の外光が入射する所定空間の光色を検知する。例えば、光色検知部170は、オフィス等において予め決められた領域(例えば、各照明装置100Cの照明範囲で使用されるディスプレイ付近に存在する机上面)における光色(相関色温度、Duv)を検出する。光色検知部170は、検知した光色を制御部120に出力する。
制御部120は、光色検知部170が検知した所定空間の光色に基づいて、発光部110の照明光が所定の調色制御スケジュール情報に従った光色となるように発光部110を制御する。
例えば、制御部120は、光色検知部170の検知結果が、図11に示すような調色制御スケジュール情報に設定された光色の照明光が照射されるように発光部110を制御する。
これにより、所定空間内に外光が入射している場合であっても、発光部110の照明光の光色を変化させることによって、調色制御スケジュール情報にしたがった光色に容易に調整することができる。
なお、本変形例において、光色検知部170は、照明装置100Cに付随していたが、これに限らず、照明装置100Cと独立していてもよい。例えば、光色検知部170は、ディスプレイの上部等に設置されていてもよい。
(変形例)
上記実施の形態1、2及びその変形例では、LED素子112として、相関色温度が6500Kの白色光を発する白色LED光源と、相関色温度が2700Kの白色光を発する白色LED光源との2種類の白色LED光源を用いて、上記光特性を有する第1照明光を実現したが、これに限らない。以下、上記光特性を有する第1照明光を実現するためのLED素子112の他の態様について説明する。
(変形例1)
本変形例では、LED素子112として、相関色温度が5000K以上7200K以下の白色光を発する白色LED光源と、主たるピーク波長が600nm以上650nm以下の範囲にある赤色光を発する赤色LED光源とを用いて、上記光特性を有する第1照明光を実現している。
この場合、上記実施の形態1、2及びその変形例において、第1LED素子112aを白色LED光源とし、第2LED素子112bを赤色LED光源とすればよい。このとき、第1LED素子112a(白色LED光源)は、図14に示される分光分布aの光を発し、第2LED素子112b(赤色LED光源)は、図14で示される分光分布bの光を発し、全ての第1LED素子112aと全ての第2LED素子112bとが発光すると、発光部110は、図14に示される分光分布mixの光を発する。
このように、相関色温度が5000K以上の既存の白色LED光源と赤色LED光源とを組み合わせて上記第1照明光を実現することによって、ディスプレイの文字の視認性が向上することに加えて、既存光と第1照明光との切り替えを効率的に行うことができる。なお、第2LED素子112bとしては、好ましくは、主たるピーク波長が620nm以上640nm以下の範囲にある赤色LED光源を用いるとよい。
(変形例2)
本変形例では、LED素子112として、相関色温度が5000K以上7200K以下の白色光を発する白色LED光源と、相関色温度が2700K以上3800K以下の白色光を発する白色LED光源と、主たるピーク波長が600nm以上650nm以下の範囲にある赤色光を発する赤色LED光源とを用いて、上記光特性を有する第1照明光を実現している。
この場合、図15に示すように、複数のLED素子112は、高色温度(例えば6500K)の白色LED光源である第1LED素子112aと、低色温度(例えば2700K)の白色LED光源である第2LED素子112bと、赤色LED光源である第3LED素子112cとによって構成すればよい。なお、本変形例において、第1LED素子112a、第2LED素子112b及び第3LED素子112cは1つずつ交互に配置されているが、第1LED素子112a、第2LED素子112b及び第3LED素子112cの並び順及び個数は、これに限るものではない。
このとき、第1LED素子112a(白色LED光源)及び第2LED素子112b(白色LED光源)は、図16で示される分光分布abの光を発し、第3LED素子112c(赤色LED光源)は、図16で示される分光分布cの光を発し、全ての第1LED素子112aと全ての第2LED素子112bと全ての第3LED素子112cが発光すると、発光部110は、図16に示される分光分布mixの光を発する。
このように、上記変形例1では、色温度が5000K近傍で色偏差Duvが-4程度であったが、本変形例のように、2種類の白色LED光源と赤色LED光源とを組み合わせて上記第1照明光を実現することによって、色温度が5000K近傍で色偏差Duvを-6程度にすることができる。これにより、白さ感を高くしてさらに高コントラストにできる第1照明光を実現することができる。したがって、ディスプレイの文字の視認性が一層向上する。
(変形例3)
本変形例では、LED素子112として、相関色温度が5000K以上7200K以下の白色光を発する白色LED光源と、主たるピーク波長が600nm以上640nm以下の範囲にある赤色光を発する赤色LED光源と、主たるピーク波長が480nm500nm以下の範囲にある緑色光を発する緑色LED光源とを用いて、上記光特性を有する第1照明光を実現している。
この場合、図17に示すように、複数のLED素子112は、白色LED光源である第1LED素子112aと、赤色LED光源である第2LED素子112bと、緑色LED光源である第3LED素子112cとによって構成すればよい。なお、本変形例において、第1LED素子112a、第2LED素子112b及び第3LED素子112cは1つずつ交互に配置されているが、第1LED素子112a、第2LED素子112b及び第3LED素子112cの並び順及び個数は、これに限るものではない。
このとき、第1LED素子112a(白色LED光源)は、図18で示される分光分布aの光を発し、第2LED素子112b(赤色LED光源)及び第3LED素子112cは、図18で示される分光分布bcの光を発し、全ての第1LED素子112aと全ての第2LED素子112bと全ての第3LED素子112cが発光すると、発光部110は、図18に示される分光分布mixの光を発する。
本変形例のように、白色LED光源に加えて、略補色関係にある赤色LED光源と緑色LED光源とを追加して上記第1照明光を実現することによって、ディスプレイの文字の視認性が向上することに加えて、色ムラが目立ちやすい発光面(例えば透光カバー140の表面)での色ムラを低減することができる。
この場合、図17に示すように、赤色LED光源と緑色LED光源とが近接して配置されているとよい。これにより、さらに色ムラを低減することができる。
(その他の変形例)
以上、本発明に係る照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態1、2及びその変形例において、照明装置は、天井等の造営材に常設されたものとしたが、これに限るものではなく、スタンドライト等のように移動可能なものであってもよい。
また、上記実施の形態1、2及びその変形例において、発光部110は、SMDタイプのLEDモジュールであったが、これに限らない。例えば、発光部110は、COB(Chip On Board)タイプのLEDモジュールであってもよい。この場合、発光部110は、基板111と、LED素子112として基板111に直接実装された1つ以上のLEDチップ(ベアチップ)と、LEDチップを封止する蛍光体含有樹脂等の封止部材とによって構成される。
その他、上記実施の形態1、2及びその変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態1、2及びその変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1、1A、1B、1C 照明制御システム
100、100A、100B、100C 照明装置
101 光源ユニット
102 器具本体
102a 開口部
110 発光部
111 基板
112 LED素子
112a 第1LED素子
112b 第2LED素子
112c 第3LED素子
120 制御部
130 基台
140 透光カバー
150 記憶部
160 照度検知部
170 光色検知部

Claims (11)

  1. ディスプレイに照射される環境照明光であるディスプレイ用照明光として第1照明光を照射する発光部を備え、
    前記第1照明光の光色は、相関色温度が4000K以上5800K以下の範囲で、XYZ表色系のu’v’色度座標において0.7125u’+0.3284<v’<0.7125u’+0.3339の範囲にある、
    照明装置。
  2. 前記発光部は、
    相関色温度が5000K以上7200K以下の白色光を発する白色LED光源と、
    相関色温度が2700K以上3800K以下の白色光を発する白色LED光源とを有する、
    請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記発光部は、
    相関色温度が5000K以上7200K以下の白色光を発する白色LED光源と、
    主たるピーク波長が600nm以上650nm以下の範囲にある赤色光を発する赤色LED光源とを有する、
    請求項1に記載の照明装置。
  4. 前記発光部は、
    相関色温度が5000K以上7200K以下の白色光を発する白色LED光源と、
    相関色温度が2700K以上3800K以下の白色光を発する白色LED光源と、
    主たるピーク波長が600nm以上650nm以下の範囲にある赤色光を発する赤色LED光源とを有する、
    請求項1に記載の照明装置。
  5. 前記発光部は、
    相関色温度が5000K以上7200K以下の白色光を発する白色LED光源と、
    主たるピーク波長が600nm以上640nm以下の範囲にある赤色光を発する赤色LED光源と、
    主たるピーク波長が480nm以上500nm以下の範囲にある緑色光を発する緑色LED光源とを有する、
    請求項1に記載の照明装置。
  6. 前記赤色LED光源と前記緑色LED光源とが近接して配置されている、
    請求項5に記載の照明装置。
  7. 前記発光部は、さらに、紙面用照明光として第2照明光を照射し、
    前記第2照明光の光特性は、相関色温度が5400K以上7000K以下の範囲で、色偏差Duvが-6以上8以下の範囲で、The CIE 1997 Interim Color Appearance Model (Simple Version)で規定される算出方法を用いて求められたクロマ値が2.0以下である、
    請求項1~6のいずれか1項に記載の照明装置。
  8. 前記照明装置は、外光が入射する所定空間内に設置され、
    前記照明装置は、前記発光部を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、
    午前中の所定時刻から午後3時付近までの第1の時間帯では、前記第1照明光の光色が4000K以上5000Kの範囲で一定の相関色温度となるように前記発光部を制御し、
    午後3時付近から日没までの第2の時間帯では、前記第1照明光の光色が5000K以上5800K以下の範囲で相関色温度が時間の経過に伴って上昇するように前記発光部を制御し、
    日没から午後の所定時刻までの第3の時間帯では、前記第1照明光の光色が4000K以上5000K以下の範囲で一定の光色となるように前記発光部を制御する、
    請求項1~7のいずれか1項に記載の照明装置。
  9. 前記所定空間における前記第1照明光の水平面照度は、1000lx以下である、
    請求項8に記載の照明装置。
  10. 外光が入射する前記所定空間の光色を検知する光色検知部を備え、
    前記制御部は、前記光色検知部が検知した前記所定空間の光色に基づいて、前記第1照明光が所定の調光制御スケジュール情報に従った光色となるように前記発光部を制御する、
    請求項8又は9に記載の照明装置。
  11. 請求項~10のいずれか1項に記載の照明装置を複数備える照明制御システムであって、
    複数の前記照明装置の各々は、前記所定空間の照度を検知する照度検知部を備え、
    第1の前記照明装置の前記制御部は、第1の前記照明装置の前記照度検知部が検知した前記所定空間の照度と第2の前記照明装置の前記照度検知部が検知した前記所定空間の照度とが一致するように、第1の前記照明装置の前記発光部から照射される前記第1照明光の出力を変更する、
    照明制御システム。
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