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熱感知ゾーン、ドップラーレーダー、呼吸検知レーダー――部屋ごとに最適な「目」を選びます。

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商業照明向け PIR vs. マイクロ波 vs. 人感センサー ガイド

はじめに

このガイドは、仕様書を開く前に現場が抱く疑問に答えます。センサーの死角ではなく実際の在室に合わせて照明を動かすには、どの目をこの部屋に付けるべきか、という疑問です。要点は3つです。PIRは扇形ゾーンを横切る熱を見ます。マイクロ波は薄い非金属越しの動きをドップラーで捉えます。真のミリ波人感センサーは呼吸を見るので、静止した人の照明を維持します。この違いが、点灯タイミングと隣通路による誤点灯、着席者の消灯トラブルを分けます。部屋に合わない目を付けると、良い器具でも省エネになりません。合った目を付ければ、廊下もバスルームもオフィスも倉庫も、人感制御の典型的な削減率20〜40%をそれぞれ取り込めます。その選択肢の実例が当社の3つの筐体です。廊下向けマイクロ波センサー付き防雨型バルクヘッド照明 AQUA-D、バスルーム向け非常用照明付きAQUA-R長方形センサーバルクヘッド、倉庫向け FORT-A DALI ライン照明高天井用照明の3つです。

PIR vs microwave vs presence sensor guide cover for commercial lighting with bulkhead and high bay
画像:3つの部屋のための3つの「目」――ドア付近の熱感知ゾーン、通路のマイクロ波、デスクの呼吸検知レーダー。

各センサーが部屋を認識する仕組み

3つとも在室を検知しますが、それぞれ異なる物理的条件を問いかけています。

センサー検知内容検知方式必要な条件死角
PIR熱源がゾーンの境界を横切ったか?フレネルレンズ背面の受動型焦電素子。エリアを横切る人物が差動信号を生成見通し線、背景との温度コントラスト1つのセクター内に静止している人物、暖かい部屋でのコート、什器による遮断
マイクロ波 5.8GHzエコーに周波数偏移(ドップラー効果)があったか?アクティブ型低電力レーダー。あらゆる移動反射体に対するドップラー効果を利用。薄いプラスチック・ガラス・乾式壁を透過感度・レンジの調整が必要(金属は透過しない)隣の通路からの誤検知、金属壁への風の影響、5m離れた別のマイクロ波機器
プレゼンス(ミリ波) 24/60GHzここに体の呼吸はあるか?距離と微小な動きを測定するFMCWレーダー。0.75mの検知範囲と胸部の動きを認識USB/主電源、エリアごとの調整扇風機の羽根、カーテン、ペットなど(動作・静止の閾値により検知対象となる場合あり)
PIR sensor heat zone detection with Fresnel lens sectors for corridor bulkhead
画像:PIR — 熱源が複数のセクターを横切ると作動し、1つのセクター内に留まり続けても作動しない。

選定を左右する現場の事実は2つあります。1つ目、PIRは周囲温度が体温に近づくとコントラストを失います。鋳造工場や7月に日が差す廊下では、冬の倉庫と同じ目は使えません。2つ目、マイクロ波の検知範囲は均一に広がりません。感度を上げると全方位の閾値が下がるため、死角の補正が駐車場の誤検知を招きます。24GHzや60GHzの真のミリ波には、5.8GHzのマイクロ波にない距離ゲートがあります。24GHzのHLK-LD2410は0.75m刻みのゲートで約5m先の呼吸を捉え、60GHzのAqara FP2は5人分・30ゾーンを描き分けます。ミリ波と称する安価な5.8GHzモジュールは、マイクロ波の誤作動特性のままです。

倉庫向けに検出と壁面透過を示す薄壁を透過するマイクロ波センサーのドップラー効果
画像:マイクロ波 — 薄い非金属を通過し、金属で遮断される。感度は気球のように広がるのではなく、閾値を設定する。

ライトが消えない、ゴースト点灯(勝手に点灯する)、または消灯する場合

表には選定の理由を示しています。このセクションでは、後日クレームや対応依頼を受ける原因となる挙動について説明します。

状況PIRマイクロ波 5.8GHzプレゼンスセンサー(mmWave)
人が歩いて入室素早く点灯(1秒未満)素早く点灯、障害物の裏側もカバー確認後1〜2秒で点灯
着席して静かにタイピング作業ホールド時間経過後に消灯 — いわゆる「手を振る必要のある」ケース。Texas Instruments社の調査によると、PIRでは6mの部屋全体においてタイピングや呼吸が検知できないことが示されています閾値を超える微小な動きがあれば点灯するが、低感度では依然として消灯のリスクあり点灯状態を維持 — 静止状態のゲート内での胸部の動きを検知
無人状態の部屋、廊下の外を人が通行消灯状態を維持 — レンズによりゾーンが制限されているため感度100%の場合、薄い間仕切りを透過して誤作動することがあります扇風機やカーテンなどの動く物体が検知範囲に含まれている場合、誤作動する可能性があります
呼吸のみで、動きがない状態オフオフオン — 人感センサー(presence sensor)の定義
着席しているオフィスワーカーの照明を点灯状態に保つ、人感センサー(mmWave)による呼吸検知
画像:人感センサー(presence sensor) — 静的な検知と呼吸による変調により、PIR(赤外線センサー)ならタイムアウトしてしまう空間を維持します。

アクティブ型センサーに調整は必須です。マイクロ波は天井高3mなら検知範囲約50%から始め、端部でクリープテストを行います。5.8GHzヘッド同士は半径5mの間隔を空けます。空けられない場合は検知エリアを25〜50%に絞ります。ミリ波は、無人の状態でゲートのエネルギー表示を開きます。無人なのに反応するゲートを無効にし、動体と静体の閾値バランスを静体寄りに直します。扇風機は動体が強く静体が弱く、着席者は静体が強いからです。設置は天井中央の下向きが基本です。側壁付けでは扇風機やカーテンが検知の中心に入ります。

各センサーの適切な使用場所

カタログの代表値ではなく、室内の利用状況に合わせてセンサーを選択してください。

空間選定このセンサーを選ぶ理由設定するホールドタイム
廊下および階段室PIRまたはマイクロ波センサー通過のみ。レンズは範囲を制限し、マイクロ波はコーナーの向こう側までカバーします30-120s
倉庫の通路マイクロ波センサー / 高天井用照明用FORT-A人感センサーラック周辺の長距離検知。熱的コントラストが低い通路ごとに独立して3〜5分
浴室およびトイレ個室プレゼンスセンサー(mmWaveまたはデュアルテクノロジー)ドアが閉まっており、パーティションの向こうに人がいる状態3〜5分
オープンオフィスのデスクプレゼンスセンサー(mmWave)タイピングや呼吸の動作中も点灯状態を維持する必要がある10〜15分
会議室プレゼンスセンサー(mmWave)20分以上着席している場合、照明が消灯してはならない15〜20分
Sensor bulkhead in corridor showing PIR and microwave coverage for stairwell bulkhead
画像:廊下と階段 — 独立したゾーンまたは出入り口から見えるレーダー。短い保持時間により、無人の時間帯は消灯状態を維持します。

PIRとマイクロ波の併用は、誤点灯の損失がセンサー1台分を上回る場所で元を取ります。点灯はAND、維持はORにします。2つとも同意したときだけ点灯し、どちらかが捉えている間は点灯を続けます。通路の往来による誤点灯を防ぎつつ、静止した在室者の照明を保てます。遅延を10分に延ばしてPIRのタイムアウトを隠す手も要りません。無人時間帯の無駄が残るからです。ガラス間仕切りが人の通る廊下に面する場所では、PIR単独が勝つことがよくあります。マイクロ波は感度を大幅に絞らないと隣室を見てしまうからです。

洗面所の使用状況を検知する、長方形のバルクヘッドを備えたバスルーム用センサー
画像:洗面所 — モーションセンサーだけでは消灯してしまう個室でも、プレゼンスセンサーにより照明が維持されます。

センサーによる照明エネルギーの削減効果

単一のパーセンテージ値だけで示すのは誤解を招く恐れがあります。変動範囲とその要因こそが仕様の鍵となります。

  • 一般的な商業施設における平均約30%: EPRI/ASHRAEの一般評価およびCon Edisonのユーティリティメータリングによると、人感センサー(occupancy sensor)による照明の削減効果はそれぞれ約30%とされています。
  • 現場でのばらつきは20〜60%: フロリダ大学UCFの3拠点のビフォア/アフター計測では、手動での消灯がすでに徹底されており消灯時間が不適切な場所で10〜19%、南オーストラリアのオープンプランオフィスで投資回収期間2年の条件下で最大40%を示し、国立研究所の詳細データでは個室25% / オープンオフィス40% / 教室30%となり、遅延時間を15分から2.5分に短縮した場合には削減効果が2倍以上になりました。
  • 数値を動かす要因:空間の使われ方(トイレや廊下が高く、使う人がこまめに消す個室が低い)、ホールドタイム(短いほど省エネになりますが、短すぎると消灯の苦情が増えます)、改修前の使い方(廊下の照明をつけっぱなしにしていた現場では、ウェリントンの廊下の実測どおり調光付き不在検知で73%の削減が出ます)。

照明器具に置き換えます。145lm/WのAQUA-D 10-30Wバルクヘッドを20Wで1日12時間使うと、消費電力は0.24 kWh/dayです。30%削減なら1台あたり約0.07 kWh/dayになります。照明発熱の減少に伴う空調負荷の相乗効果(約25%)を上乗せする前の数値です。窓がある場所では昼光利用を重ねます。PIRやミリ波だけでも在室時間は回収できますが、EN ISO 52120やPart Lの評価を得るには、在室中の出力を絞る昼光用の2つ目の目が要ります。170lm/WのFORT-A 80-200W高天井用照明が、人感検知単独ではなく通路ごとの人感検知と昼光調光を組にする理由がここにあります。

オフィス向け在室検知およびluxゾーニングを備えた商業照明用昼光利用センサー
画像:昼光利用と人感検知の組み合わせ — 良好な30%の削減効果をクラスAのクレジット(優遇措置)へと引き上げる2つ目のセンサー。

センサーに求められる法規制要件

規制ではPIRやマイクロ波という名称ではなく、機能とクラスが規定されています。

制度・規格センサーに求められる機能適用トリガーとなるしきい値
EN ISO 52120-1(旧EN 15232)照明 5.1人感 + 5.2昼光レベル D→A;クラスAには人感、昼光のクローズドロープ調光、および部屋ごとのトレンドロギングが必要;EPBD改定版により、2025年までに非住宅建築物の290 kW超でBACSの導入を推進入札仕様書の文言「52120準拠のクラスA」は、制御される各部屋に人感センサー、昼光センサー、および調光対応のドライバー(driver)が備わっていることに対応します
UK Part L 2021(2023年6月施行)非住宅:最小発光効率 95 lm/W、照明回路ごとまたは管理システムごとの子メーター設置、人の往来が少ない場所での不在検知、往来が多い場所での人感検知、時間外のタイムクロック制御、窓際の昼光調光、SBEM/BRUKL エビデンスパック新築および大規模改修、非住宅向けボリューム2
ASHRAE 90.1-2022 / IECC 202420分以内の自動消灯、手動点灯または50%の部分点灯、オープンオフィスでは600 ft²以下、駐車場では3600 ft²以下のゾーン、サイド/トップライトゾーンにおける20%および消灯までの50%昼光調光、夜間スケジュール消灯教室、会議室、コピー/印刷室、休憩室、個室、オープンオフィスゾーン、廊下、通路、駐車場
EN ISO 52120クラスAおよび英国Part L準拠のための在室および昼光制御テーブル
画像:3つの制御モード、1つのパターン —— 人と空を見据え、ログ記録とゾーニングを実施

この表を提出用チェックリストとして活用してください:図面に規格を記載し、ホールドタイムとゾーン面積を注記し、BRUKL またはエネルギーモデルが竣工状態と一致するようにコミッショニングのログを記録します。規格は人感と昼光の組み合わせを重視する方向へ厳格化していますが、シミュレーション上の省エネ効果が維持されるかどうかは、センサーの価格ではなく、昼光コミッショニングと利用者への受容性にかかっています。同じ監査における有線バス側については、以下を参照してください。 クラスA BACS向け DALI-2 D4i ガイド;新しい制御配線を必要としないワイヤレスグルーピングについては、以下を参照してください。 新しい配線を必要としない BLE mesh グルーピング。レーダー帯域に関するセンサー用語集の背景は、以下に基づいています。 ISO 52120-1.

このセンサーガイドを証明する照明器具

製品のないガイドは出力の書いていない仕様書と同じです。FORT-Aは80-200Wで最大170lm/W、IP65/IK08、50×100度の配光です。通路ごとのマイクロ波人感検知と昼光利用で空のラックを照らさない倉庫通路を担います。センサーと60度高温対応の選択肢は、規制表が前提にするのと同じDALIバスに載ります。AQUA-D丸型10-30WとAQUA-R角型12Wはどちらも145lm/W・IP65です。マイクロ波または人感センサーにフォトセルと3時間非常用を1筐体に重ね、DALIでも0-10Vでも天井の見た目を変えずに収めます。廊下、階段室、バスルーム、屋根付きバルコニーの屋内ルート用です。決め方は部屋起点です。廊下は短い保持と閉じたゾーン、オフィスは呼吸を捉える保持10〜15分、倉庫は通路ごとの独立です。そのうえで在室パターンと、仕様書に「Class A」とあるかどうかでセンサーを選びます。

商業照明用人感センサー付き倉庫通路用FORT-A DALIライン照明の高天井用照明
画像:アイルアイ — 通路ごとの在室検知により、天井グリッドの切り替えでは得られない倉庫の省エネ時間を実現します。

よくある質問

いいえ — マイクロ波は依然として動きを必要とするため、静止している人物はタイムアウトする可能性があります。着席した人物の呼吸を検知するミリ波プレゼンスレーダーのみがライトを点灯し続けます。 通路にはPIRまたはマイクロ波を使用し、デスクにはミリ波を使用してください。

PIRはレンズゾーン全体の温度コントラストを検知するため、暖かい部屋で厚手のコートを着ているとコントラストが低下し、隙間風、日光、ペットがゾーンを横切るとコントラストが向上します。 レンズを清潔に保ち、ゾーンを横切る動きに合わせて設置し、部屋に応じたホールド時間を設定してください。

出力が低下した状態であれば、乾式壁、プラスチックディフューザー、ガラスなどの薄い非金属を通して検知できますが、金属を通すことはできません。 そのため、感度やレンジを100%のままにすると、隣の通路から廊下のセンサーがゴーストトリガー(誤作動)を起こす原因になります。

一般的な商業施設の省エネ効果は照明エネルギーの20〜40%であり、間欠的なスペースではさらに高くなります。 スペースの種類、これまでの手動管理の徹底度、ホールド時間が大きく影響します。遅延時間を15分から2〜3分に短縮することで節電効果がしばしば倍増する一方、もともと慎重に管理されていたオフィスでは節電効果が低くなります。

EN ISO 52120では、調光機能を備えた在室検知と昼光利用をClass Aに向けて格付けしています。EPBDでは、290kWを超えるBACSモニタリングが推進されています。 UK Part Lでは、低人通りエリアでの不在検知、高人通りエリアでの人感検知、窓際の昼光調光、および95lm/Wでのメーター付き回路が求められています。ASHRAE 90.1/IECCでは、ほとんどの商業用ルームにおいて20分以内の自動消灯とゾーン制限が義務付けられています。

AQUA-D(丸型)およびAQUA-R(角型)は、廊下、階段、浴室向けであり、マイクロ波または人感センサーに加えて、昼光連動および3時間の非常用バッテリーをIP65の1つの筐体に統合しています。 FORT-A DALI ライン照明の高天井用照明は倉庫向けで、80-200Wおよび50x100度の配光により、同じバスラインから通路ごとの人感検知と昼光連動が必要な場合に適しています。

まとめ

光束の前にセンサーの特性を選定します。廊下や階段には、30〜120秒のホールドタイムを設定した小型のPIRまたは出力を下げたマイクロ波センサーを、デスクや会議室には10〜20分設定のミリ波人感センサーを、倉庫には空ラックを照らさない通路ごとのマイクロ波またはDALI人感検知を配置します。窓がある場所には昼光連動を追加して設定を記録します。この組み合わせこそが、EN ISO 52120、Part L、ASHRAEの基準を満たし、優れたセンサーを実用的な省エネの成功事例へと変えるものです。その事例を実現するための配線(商用電源カット、アナログペア、またはデジタルバス)については、以下をご覧ください。 商業照明向けTRIAC vs 0-10V vs DALI調光ガイド.

マイクロ波は依然として動きを必要とし、薄い間仕切りを透過して誤検出する可能性がありますが、mmWave人感センサーは着席している人の呼吸だけでも検知し続けます。商業施設での節約は照明エネルギーの20~40%に達します。短い廊下での保持、制御されたゾーン、および窓際での昼光調光が、部屋がその範囲内でどれだけの効果を維持するかを決定します。

Bluetooth SIG、ネットワーク照明制御

情報源

  • Bluetooth SIG、Bluetoothネットワーク照明制御 (2023)によれば、ネットワーク化した人感検知と昼光検知が光出力をリアルタイムに調整します。
  • EN ISO 52120-1 (旧 EN 15232)、照明の人感検知と昼光レベル DからA、部屋ごとのトレンド記録付き。

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