JP2006099998A - 耐久性に優れた照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
インテリヤ等の室内で使用する照明装置に限定されることなく、屋外の照明装置や道路埋設が可能な照明装置等、幅広く使えるように防水性や圧縮強度等を高めた構造を持つ照明装置で、かつ、LEDの光が横方向への広がりを持つ新しい照明装置を提供することを課題とする。
【達成手段】
ソーラーパネルと、該ソーラーパネルで得られる電気を貯蔵する蓄電池と、該蓄電池から供給される電流によって発光する発光ダイオードとを、レンズ部と筐体部と底板部とからなり、レンズ部と筐体部とが一体成形された透光性プラスチック製のレンズ付筐体内に内蔵した照明装置であり、前記発光ダイオード及びソーラーパネルが前記レンズ部内側に近接、或いは接するように配設され、更に蓄電池が順次レンズ付筐体内に配設されてレンズ付き筐体が閉鎖された後、該レンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分が前記透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマーで被覆されてなることを特徴とする耐久性に優れた照明装置。
【選択図】
図1
インテリヤ等の室内で使用する照明装置に限定されることなく、屋外の照明装置や道路埋設が可能な照明装置等、幅広く使えるように防水性や圧縮強度等を高めた構造を持つ照明装置で、かつ、LEDの光が横方向への広がりを持つ新しい照明装置を提供することを課題とする。
【達成手段】
ソーラーパネルと、該ソーラーパネルで得られる電気を貯蔵する蓄電池と、該蓄電池から供給される電流によって発光する発光ダイオードとを、レンズ部と筐体部と底板部とからなり、レンズ部と筐体部とが一体成形された透光性プラスチック製のレンズ付筐体内に内蔵した照明装置であり、前記発光ダイオード及びソーラーパネルが前記レンズ部内側に近接、或いは接するように配設され、更に蓄電池が順次レンズ付筐体内に配設されてレンズ付き筐体が閉鎖された後、該レンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分が前記透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマーで被覆されてなることを特徴とする耐久性に優れた照明装置。
【選択図】
図1
Description
本発明は、ソーラーパネル、発光ダイオード、及び蓄電池から構成される照明装置に関する。詳しくは、防水性や強度特性に優れる照明装置であり、かつ光源が発光ダイオードでありながら、光が照明装置のレンズ表面全体に明るく広がり、インテリヤ関連の照明から防災設備、消防設備等の屋外の照明設備や道路上にも設置が可能な照明装置に関する。
発光ダイオード(以下、LEDという)を利用した照明器具はインテリヤ等の照明装置に多く用いられ、ソーラーパネルとLEDを組み合わせて太陽光を利用した屋外用の照明装置としても利用されるようになっている(例えば、特許文献1〜3参照)。しかしながら従来の屋外用の照明装置は、屋外で長期間使用するには強度や雨水のシール性等、耐久性に多くの問題点があり、極めて限定された屋外照明の用途にしか使用することが出来なかった。また、道路等に夜間標識として埋設させて使用する場合、自動車の往来などによって圧縮荷重が周期的に加わると、照明装置の接合部などの弱点部が破損してしまうという問題があった。
また、LEDから発光される光は比較的方向性があって光の横方向への広がりが不十分なため、少し角度のあるとこらから見ると光が見にくいという問題があり、そのため、LEDを使った照明装置は照明装置の表面部分全体が明るく光るように改良することが強く要望されていた。
特開平8−3948号公報
特開2001−339092号公報
特開2003−52208号公報
そこで、本発明は、インテリヤ等の室内で使用する照明装置に限定されることなく、屋外の照明装置や道路埋設が可能な照明装置等、幅広く使えるように防水性や圧縮強度等を高めた構造を持つ照明装置で、かつ、LEDの光が横方向への広がりを持つ新しい照明装置を提供することを課題とするものである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、透光性プラスチックによりレンズ部と筐体部を一体成形した筐体を用い、熱可塑性エラストマー(以下、TPEともいう)によりレンズ部以外のレンズ付筐体を被覆すること、及びレンズ部の形状を最適化することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、
(1)ソーラーパネルと、該ソーラーパネルで得られる電気を貯蔵する蓄電池と、該蓄電池から供給される電流によって発光する発光ダイオードとを、レンズ部と筐体部と底板部とからなり、レンズ部と筐体部とが一体成形された透光性プラスチック製のレンズ付筐体内に内蔵した照明装置であり、前記発光ダイオード及びソーラーパネルが前記レンズ部内側に近接、或いは接するように配設され、更に蓄電池が順次レンズ付筐体内に配設されてレンズ付き筐体が閉鎖された後、該レンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分が前記透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマーで被覆されてなることを特徴とする耐久性に優れた照明装置、
(2)前記レンズ付筐体のレンズ部内側の、発光ダイオード発光部と相対する面が、レンズ部外側を形成する球面の中心へ向けて垂直方向に突出する円錐形状であって、該円錐形状の中心線と円錐面のなす角度が60°±10°の範囲内であり、前記発光ダイオード発光部が、該円錐形状の頂点と接する、或いは近接するように配設されてなることを特徴とする(1)に記載の耐久性に優れた照明装置、
(3)前記透光性プラスチックがポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、透明ナイロン、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂から選ばれる透光性プラスチックであることを特徴とする(1)又は(2)に記載の耐久性に優れた照明装置、
(4)前記透光性プラスチックがポリカーボネート樹脂であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の耐久性に優れた照明装置、
(5)前記熱可塑性エラストマーの曲げ弾性率(ASTM D790に準じて測定)が20〜300GPaであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置、
(6)前記熱可塑性エラストマーの圧縮永久歪(JIS K6301に準じて測定)が60%以下であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置、
(7)前記熱可塑性エラストマーが、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーおよびウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマーから選ばれる熱可塑性エラストマーであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置、
(8)前記熱可塑性エラストマーがポリエステルエラストマーであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置
(9)前記照明装置のレンズ部方向から、常温で圧縮応力500kgfの荷重をかけ、100回の繰返し圧縮試験を行った後、前記熱可塑性エラストマーに、目視によるヒビ割れや外観変形がなく、かつ前記照明装置のレンズ部から底板方向の圧縮歪みが3%以下であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置、である。
(1)ソーラーパネルと、該ソーラーパネルで得られる電気を貯蔵する蓄電池と、該蓄電池から供給される電流によって発光する発光ダイオードとを、レンズ部と筐体部と底板部とからなり、レンズ部と筐体部とが一体成形された透光性プラスチック製のレンズ付筐体内に内蔵した照明装置であり、前記発光ダイオード及びソーラーパネルが前記レンズ部内側に近接、或いは接するように配設され、更に蓄電池が順次レンズ付筐体内に配設されてレンズ付き筐体が閉鎖された後、該レンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分が前記透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマーで被覆されてなることを特徴とする耐久性に優れた照明装置、
(2)前記レンズ付筐体のレンズ部内側の、発光ダイオード発光部と相対する面が、レンズ部外側を形成する球面の中心へ向けて垂直方向に突出する円錐形状であって、該円錐形状の中心線と円錐面のなす角度が60°±10°の範囲内であり、前記発光ダイオード発光部が、該円錐形状の頂点と接する、或いは近接するように配設されてなることを特徴とする(1)に記載の耐久性に優れた照明装置、
(3)前記透光性プラスチックがポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、透明ナイロン、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂から選ばれる透光性プラスチックであることを特徴とする(1)又は(2)に記載の耐久性に優れた照明装置、
(4)前記透光性プラスチックがポリカーボネート樹脂であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の耐久性に優れた照明装置、
(5)前記熱可塑性エラストマーの曲げ弾性率(ASTM D790に準じて測定)が20〜300GPaであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置、
(6)前記熱可塑性エラストマーの圧縮永久歪(JIS K6301に準じて測定)が60%以下であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置、
(7)前記熱可塑性エラストマーが、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーおよびウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマーから選ばれる熱可塑性エラストマーであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置、
(8)前記熱可塑性エラストマーがポリエステルエラストマーであることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置
(9)前記照明装置のレンズ部方向から、常温で圧縮応力500kgfの荷重をかけ、100回の繰返し圧縮試験を行った後、前記熱可塑性エラストマーに、目視によるヒビ割れや外観変形がなく、かつ前記照明装置のレンズ部から底板方向の圧縮歪みが3%以下であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置、である。
本発明により、透光性プラスチックからなる、レンズ部を備えたレンズ付筐体を用い、該レンズ付筐体内に発光装置部材を収納させた後、該レンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分が上記透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマー(TPE)によって被覆されているため、防水機能が高められ、かつ高い圧縮応力にも破損や変形を起こさない強靭な筐体となり、耐久性に優れた照明装置が得られる。更に筐体のレンズ部の形状を最適化することにより、LEDから発光される光が横方向にも広がり、表面部分全体が明るく光る耐久性に優れた照明装置が得られる。このようなLEDとソーラーパネルとを組み合わせた照明装置は従来のインテリヤ用途だけでなく、特に屋外や道路等に埋設する用途等の耐衝撃性と耐水性が要求される分野で使用することが出来る。
本発明の照明装置は、ソーラーパネルと、該ソーラーパネルで得られる電気を貯蔵する蓄電池と、該蓄電池から供給される電流によって発光する発光ダイオードとを、透光性プラスチックからなるレンズ部を備えたレンズ付筐体内に内蔵した照明装置であり、発光ダイオード及びソーラーパネルが前記レンズ部内側に近接、或いは接するように配設され、更に蓄電池が順次レンズ付筐体内に配設されてレンズ付き筐体が閉鎖された後、該レンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分が前記透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマーで被覆されてなる耐久性に優れた照明装置である。
本発明におけるレンズ付筐体とは、レンズ部と筐体部と底板部とからなり、レンズ部と筐体部とが一体成形されたものである。上記発光ダイオードはその発光部が前記レンズ部内側の円錐形状の頂点と近接、或いは接するように配設され、上記ソーラーパネルは、レンズ部から入射する太陽光による発電が可能なように、受光面をレンズ方向に向けてレンズ部内側に近接するように配設され、蓄電池などの他の部材は、レンズ部以外の筐体部に収納される。
本発明におけるレンズ付筐体は、レンズの役割を果たすことができる透光性プラスチックによって成形されている。レンズ付筐体を形成する透光性プラスチックとしては、光透過性が高いプラスチックであることが必要であるがそれ以外は特に限定されない。光透過性が高いプラスチックとしては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、透明ナイロン、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂などを挙げることができ、中でも耐衝撃性の点でポリカーボネート樹脂がより好ましい。
上記ポリカーボネート樹脂は、主鎖中に炭酸エステル結合(―O−R−OCO−)を持つ線状高分子で、グリコールまたは2価のフェノールにホスゲンまたは炭酸エステルを反応させて製造される樹脂である。本発明では、その構成成分及び製造方法は特に限定されるものではなく、本発明の効果を阻害しない範囲内で一般的なポリカーボネートなら使用することが出来る。
本発明においてレンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分を被覆する熱可塑性エラストマー(TPE)は、ゴムのように加硫をする必要のない弾性体材料であり、一般にハード成分(硬くて剛直な成分)とソフト成分(軟らかくてフレキシブルな成分)から構成された材料である。
本発明に使用される熱可塑性エラストマー(TPE)としては、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマーおよびウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー等を挙げることが出来、これらの熱可塑性エラストマーは、透光性プラスチックの種類によって透光性プラスチックと親和性のあるものを選択することが必要である。 例えば、親和性のあるTPEとしては、透光性プラスチックがポリカーボネート樹脂の場合は、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系樹脂の場合は、オレフィン系熱可塑性エラストマーなどを挙げることができ、極性基や化学構造が類似し、相溶性がよいもの同士が好ましい。これらの組み合わせの中で、ポリカーボネート樹脂とポリエステル系熱可塑性エラストマーの組み合わせが、耐久性に優れた照明装置を製造できるので特に好ましい。
本発明におけるポリエステル系熱可塑性エラストマー(以下、TPEEともいう)はハード成分とソフト成分から構成される弾性回復性が優れた樹脂で、具体的にはハード成分としてポリブチレンテレフタレートやポリブチレンナフタレート、ソフト成分としてはポリテトラメチレングリコールやポリカプロラクトンから構成されるTPEEを挙げることが出来る。
本発明における熱可塑性エラストマーは、曲げ弾性率(ASTM D790に準じて測定)が20〜300GPaであることが好ましく、40〜200GPaであることがより好ましい。300GPaを超えると、緩衝効果の発現が少なく照明装置の耐衝撃性が低下し、また、40GPaより低くなると、耐クリープ性が低下するため好ましくない場合が多い。
また、本発明における熱可塑性エラストマーは、表面硬度がショアーD硬度で25〜70度が好ましく、30〜55度であることがより好ましい。ショアーD硬度が25度未満になると、耐熱性が劣り、かつ射出成形性が劣化するため好ましくない場合が多い。一方、ショアーD硬度が70度を越えると、硬くなり、弾性回復性や応力分散性が劣下するため好ましくない場合が多い。
さらに、本発明における熱可塑性エラストマー(TPE)は、圧縮永久歪(JIS K6301に準じて測定)が60%以下であることが好ましい。本発明におけるTPEは圧縮応力等の外力が働いた場合、元の形状に戻る弾性回復性が極めて重要である。弾性回復性が低いTPEは徐々に変形が大きくなり、歪部分に応力が集中してヒビ割れ等の原因となり易い。圧縮永久歪が60%を超えると弾性回復性が低下するため好ましくない場合が多い。
本発明の照明装置は、照明装置を被覆する熱可塑性エラストマーが、照明装置のレンズ部方向から常温で圧縮応力500kgfの荷重をかけ、100回の繰返し圧縮試験で目視によるヒビ割れや外観変形がなく、かつ照明装置のレンズ部から底板方向の圧縮永久歪みが3%以下であることが好ましい。この圧縮歪みが3%を超えると、長期にわたる繰り返し圧縮応力を受けると変形量が大きくなり、道路などに埋設する照明装置としては好ましくない場合が多い。
本発明に使用される透光性プラスチック(好ましくはポリカーボネート)、熱可塑性エラストマー(TPE、好ましくはTPEE)には、それぞれの材料によって通常に使われている熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶核剤、滑剤、離型剤、顔料、染料等の添加、配合が出来る。
本発明の照明装置において、発光のための主要部品は、ソーラーパネルと、該ソーラーパネルで得られる電気を貯蔵する蓄電池と、該蓄電池から供給される電流によって発光するLEDである。他に、各部品を電気的に接続する電気回路等の部品や、固定に要する部品などを用いるが、これらは、上記主要部品を使用する照明装置に一般的に必要とされる部品を用いることができる。
ソーラーパネルは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子であり、例えば、単結晶シリコン・多結晶シリコン・アモルファスシリコン等を用いたソーラーセルを、必要電力量に応じて複数枚、直列及び/又は並列に接続し並設したものである。本発明に使用されるソーラーパネルとしては特に制限はなく、本発明の効果を阻害しない範囲内で一般的なソーラーパネルなら使用することが出来る。
蓄電池は、ソーラーパネルで発電した電力を貯蔵するためのもので、電気回路上はソーラーパネルとLEDとの間に設けられる。本発明に使用される蓄電池としては特に制限はなく、ニッケル−カドミウム、ニッケル−水素等、一般的なものが使用可能だが、電気二重層コンデンサ(電気二重層キャパシタ)を蓄電池として使用することも可能である。
LED発光用の電気回路に、逆流防止用ダイオード、過電圧保護回路を組み込むのは好ましい実施態様である。逆流防止用ダイオードはソーラーパネルに逆電流が流れるのを防止し、過電圧保護回路は、ソーラーパネルの過充電電圧に達するとソーラーパネルの出力を遮断するもので、いずれもLED発光用の電気回路の長寿命化に有効である。
本発明の実施の形態をさらに図面に基づき説明する。
図1は、本発明の照明装置の実施形態例を側面方向から見た断面図である。図1の照明装置は、ソーラーパネル2と、ソーラーパネル2で得られる電気を貯蔵する蓄電池3と、蓄電池3から供給される電流によって発光するLED1とを、レンズ付筺体4内に内蔵する。上記各部品は図示しないLED発光回路によって電気的に接続され、さらに図示しない固定部材によって固定されている。主として透光性プラスチックからなるレンズ付筺体4は、レンズ部4a、筺体部4b、底板部4cから構成され、レンズ部4aと筺体部4bは一体成形されている。LED1の発光部は、レンズ部4a内側に設けられた凹部の頂面(円錐形状部分)6に接するように配設され、さらにソーラーパネル2が、レンズ部内側4aに近接して配置される。従って、LED1とソーラーパネル2が、レンズ部4a内側に装着された状態となる。さらに蓄電池3が順次筺体部4b内に配設され、筐体部4bの開口部が底板部4cにより閉鎖される。筐体部4bと底板部4cとは、ボルト5によって固定されている。さらにレンズ付筐体4のレンズ部4aを除く外側部分、即ち筺体部4bと底板部4cの外側部分が、レンズ付筐体4を形成する透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマー(TPE)で一体に被覆されている(図1中、被覆部7で示される。)。TPEによる被覆部7によって、底板部4cを固定するボルト5周辺からの雨水の侵入を防止することが可能となり、防水性に優れた照明装置となる。また、本発明の照明装置を道路等に埋設した場合、照明装置のレンズ部方向から受ける圧縮応力はTPEの被覆部7の緩衝効果によって吸収され、底板部4cのボルト5周辺には応力集中が起きないため、底板部4cの破損を防ぐことが出来る。従ってTPEの被覆部7により、極めて高い防水効果と、圧縮応力にも強い構造を得ることができる。さらには、図1の照明装置の底板部4c外側には、TPEからなる台部8が設けられており、TPEの被覆部7の緩衝効果を補強している。
図1は、本発明の照明装置の実施形態例を側面方向から見た断面図である。図1の照明装置は、ソーラーパネル2と、ソーラーパネル2で得られる電気を貯蔵する蓄電池3と、蓄電池3から供給される電流によって発光するLED1とを、レンズ付筺体4内に内蔵する。上記各部品は図示しないLED発光回路によって電気的に接続され、さらに図示しない固定部材によって固定されている。主として透光性プラスチックからなるレンズ付筺体4は、レンズ部4a、筺体部4b、底板部4cから構成され、レンズ部4aと筺体部4bは一体成形されている。LED1の発光部は、レンズ部4a内側に設けられた凹部の頂面(円錐形状部分)6に接するように配設され、さらにソーラーパネル2が、レンズ部内側4aに近接して配置される。従って、LED1とソーラーパネル2が、レンズ部4a内側に装着された状態となる。さらに蓄電池3が順次筺体部4b内に配設され、筐体部4bの開口部が底板部4cにより閉鎖される。筐体部4bと底板部4cとは、ボルト5によって固定されている。さらにレンズ付筐体4のレンズ部4aを除く外側部分、即ち筺体部4bと底板部4cの外側部分が、レンズ付筐体4を形成する透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマー(TPE)で一体に被覆されている(図1中、被覆部7で示される。)。TPEによる被覆部7によって、底板部4cを固定するボルト5周辺からの雨水の侵入を防止することが可能となり、防水性に優れた照明装置となる。また、本発明の照明装置を道路等に埋設した場合、照明装置のレンズ部方向から受ける圧縮応力はTPEの被覆部7の緩衝効果によって吸収され、底板部4cのボルト5周辺には応力集中が起きないため、底板部4cの破損を防ぐことが出来る。従ってTPEの被覆部7により、極めて高い防水効果と、圧縮応力にも強い構造を得ることができる。さらには、図1の照明装置の底板部4c外側には、TPEからなる台部8が設けられており、TPEの被覆部7の緩衝効果を補強している。
一方、照明装置の用途によっては、発光ダイオードから発光される比較的方向性がある光を横方向へ広げ、照明装置の発光部分の表面部分全体が明るく光ることが好ましい。図2は、従来の、TPEによる被覆部のない照明装置の形態例を側面方向から見た断面図(図1の照明装置の示した態様と同一の部分には、同一の符号を付し、重複説明を省略する。)であるが、図2の照明装置は、LED1の発光部が相対する、レンズ部4a内側に設けられた凹部の頂面6’は、レンズ部の中心線(図2中、線a’で示される。)に対しほぼ垂直な平面形状である。即ち、レンズ部の中心線a’と、凹部の頂面6’(図2中、線b’で示される。)のなす角度(レンズ部の内面角度)は約90度である。この場合、発光ダイオードから出る光の横方向(レンズ部横方向)への広がりが少なくなる。これに対し、図1に示したように、レンズ部4a内側に設けられた凹部の頂面6の内面角度を調整することにより、発光ダイオードから発光される光を屈折させ、横方向への広がりが得られることがわかった。
本発明においては、レンズ部内側の、発光ダイオードの発光部が接する、あるいは近接する部分が、レンズ部外側を形成する球面の中心へ向けて垂直方向に突出する円錐形状であって、該円錐形状の中心線と円錐面のなす角度が60°±10°の範囲内にあるのが好ましい。上記角度を60°±10°の範囲内とすることにより、発光ダイオードの発光時に、レンズ部全面から発光することが可能になる。
図1の照明装置において、レンズ部4a内側に設けられた凹部の頂面6が円錐形状であり、円錐形状の中心線(レンズ部中心線)aと円錐面を示す線bのなす角度(レンズ部4aの内面角度)が一致する60°±10°の範囲内である。このような構成とすることにより、LED1から発光する光がレンズ部4aの横方向(照明装置の取り付け面と一致する)とほぼ平行に広がり、照明装置の表面部分全体が明るく光るようになる。上記構成を有する照明装置は道路等の路面に埋設したときに、表面部分全体が明るく光り、遠くから照明装置の埋設場所を判別することが容易に出来るようになる。
本発明において、照明装置のレンズ部を除く外側部分に熱可塑性エラストマーを被覆する方法は特に限定されるものではなく、被覆成形法や熱溶着法および圧入法など公知の製造法を使用することができる。具体的な製造法を例示すると、図1の構成の照明装置の場合、筐体部の開口部に底板部をボルトで結合して閉鎖したレンズ付筺体を金型のキャビティ中に装着し、底板部を含む筐体部の外側部分に熱可塑性エラストマーを追加射出成形するインサート成形法が好ましい。更に、予め成形してある熱可塑性エラストマーの成形品に上記照明装置を圧入し、超音波溶着機等で溶着させる方法等などを採用することができるが、本発明はこれらの製造法に限定されるものではない。
本発明の照明装置は、図1の実施形態におけるTPEからなる台部のような他の構成を本発明の作用を阻害しない範囲で有していても良い。
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
ソーラーパネル2と、蓄電池1と、発光ダイオード(LED)1とを内蔵し、筺体部4bと底板部4cをボルト5で固定した図1に示す構成のポリカーボネート樹脂製のレンズ付筺体を射出成形機の金型のキャビティに挿入し、インサート成形法により、レンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分を図1に示すようにTPEで被覆して本発明の照明装置を製造した。
被覆に使用したTPEはポリエステル系熱可塑性エラストマーで、「ペルプレンP40H」(東洋紡(株)製、ショアーD硬度:38度)を使用した。ペルプレンP40Hの射出成形条件はシリンダー温度180〜230℃、金型温度30℃で、照明装置のTPEの被覆成形を行った。
本発明の照明装置の形状寸法は円筒形で、円筒直径(TPEの被覆10の外径)=52mm、高さ(TPEの台部9から、レンズ部4aの外周肩部を被覆する部分まで)=39.1mmであった。
被覆に使用したTPEはポリエステル系熱可塑性エラストマーで、「ペルプレンP40H」(東洋紡(株)製、ショアーD硬度:38度)を使用した。ペルプレンP40Hの射出成形条件はシリンダー温度180〜230℃、金型温度30℃で、照明装置のTPEの被覆成形を行った。
本発明の照明装置の形状寸法は円筒形で、円筒直径(TPEの被覆10の外径)=52mm、高さ(TPEの台部9から、レンズ部4aの外周肩部を被覆する部分まで)=39.1mmであった。
上記の、本発明の照明装置は、LEDから発光される光が照明装置の取り付け面とほぼ平行に広がり、照明装置の表面部分全体が明るく光ることが確認された。
上記で得られた本発明の照明装置の性能試験は下記のような方法で行い、評価結果を表1に示した。
[繰返し圧縮試験]
前記照明装置のレンズ部方向から、常温で、荷重0および500kgfの繰返し圧縮試験を100回行い、LEDが発光しているか否かの確認後、目視によってTPEの割れの有無、外観変形および高さの変化等の測定を行った。また高さの変化を元の高さで割って圧縮永久歪を算出した。
繰返し圧縮試験で使用した装置は「ORIENTEC社製、小型万能試験機 RTC−1350A」である。
上記で得られた本発明の照明装置の性能試験は下記のような方法で行い、評価結果を表1に示した。
[繰返し圧縮試験]
前記照明装置のレンズ部方向から、常温で、荷重0および500kgfの繰返し圧縮試験を100回行い、LEDが発光しているか否かの確認後、目視によってTPEの割れの有無、外観変形および高さの変化等の測定を行った。また高さの変化を元の高さで割って圧縮永久歪を算出した。
繰返し圧縮試験で使用した装置は「ORIENTEC社製、小型万能試験機 RTC−1350A」である。
表1から明らかなように、100回の繰返し圧縮試験を行い、LED発光を確認後、目視による照明装置の割れや外観変形等を観察したが、変化は全くなかった。一方、照明装置の円筒形の高さを計測し、圧縮回数による高さの変化より計算される圧縮永久歪みを算出した結果、表1に記載のとおり圧縮永久歪みは100回の繰返しで0.51%であり、特に50から100回の繰返し圧縮試験での圧縮永久歪みは変化していないことが確認できた。即ち、本発明の照明装置は圧縮試験で割れや変形がなく、永久歪みも極めて少ないことが証明された。このような性能を持つ本発明による照明装置は道路等の路面に埋設して自動車等がその路面上を通過しても、照明装置の破損やヒビ割れおよび変形は起こらないと推定できる。
本発明の照明装置は、防水機能が高められ、かつ高い圧縮応力にも破損や変形を起こさない強靭な構造を有し、耐久性に優れ、又、LEDから発光される光が横方向にも広がり、表面部分全体が明るく光る照明装置であるため、このような照明装置は従来のインテリヤ用途だけでなく、屋外用途や道路等に埋設する消防施設の夜間照明用途等の幅広い分野で使用することが出来る。したがって産業界に寄与することが大である。
1.LED
2.ソーラーパネル
3.蓄電池
4.レンズ付筐体
4a.レンズ部
4b.筐体部
4c.底板部
5.ボルト
6.凹部頂面
7.TPEによる被覆部
8.TPEからなる台部
a.円錐形状の中心線
b.円錐形状の円錐面
2.ソーラーパネル
3.蓄電池
4.レンズ付筐体
4a.レンズ部
4b.筐体部
4c.底板部
5.ボルト
6.凹部頂面
7.TPEによる被覆部
8.TPEからなる台部
a.円錐形状の中心線
b.円錐形状の円錐面
Claims (9)
- ソーラーパネルと、該ソーラーパネルで得られる電気を貯蔵する蓄電池と、該蓄電池から供給される電流によって発光する発光ダイオードとを、透光性プラスチックからなるレンズ部を備えたレンズ付筐体内に内蔵した照明装置であり、前記発光ダイオード及びソーラーパネルが前記レンズ部内側に近接、或いは接するように配設され、更に蓄電池が順次レンズ付き筐体内に配設されてレンズ付き筐体が閉鎖された後、該レンズ付筐体のレンズ部を除く外側部分が前記透光性プラスチックと親和性のある熱可塑性エラストマーで被覆されてなることを特徴とする耐久性に優れた照明装置。
- 前記レンズ付筐体のレンズ部内側の、発光ダイオード発光部と相対する面が、レンズ部外側を形成する球面の中心へ向けて垂直方向に突出する円錐形状であって、該円錐形状の中心線と円錐面のなす角度が60°±10°の範囲内であり、前記発光ダイオード発光部が、該円錐形状の頂点と接する、或いは近接するように配設されてなることを特徴とする請求項1記載の耐久性に優れた照明装置。
- 前記透光性プラスチックがポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、透明ナイロン、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂から選ばれる透光性プラスチックであることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐久性に優れた照明装置。
- 前記透光性プラスチックがポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐久性に優れた照明装置。
- 前記熱可塑性エラストマーの曲げ弾性率(ASTM D790に準じて測定)が20〜300GPaであることを特徴とする請求項1〜4いずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置。
- 前記熱可塑性エラストマーの圧縮永久歪(JIS K6301に準じて測定)が60%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置。
- 前記熱可塑性エラストマーが、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーおよびウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマーから選ばれる熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置。
- 前記熱可塑性エラストマーがポリエステルエラストマーであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置。
- 前記照明装置のレンズ部方向から、常温で圧縮応力500kgfの荷重をかけ、100回の繰返し圧縮試験を行った後、前記熱可塑性エラストマーに、目視によるヒビ割れや外観変形がなく、かつ前記照明装置のレンズ部から底板方向の圧縮歪みが3%以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の耐久性に優れた照明装置。
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---|---|---|---|
JP2004281523A JP2006099998A (ja) | 2004-09-28 | 2004-09-28 | 耐久性に優れた照明装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009245910A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Inex:Kk | 遠距離到達led照明器具 |
JP2010182434A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Koito Ind Ltd | 照明灯 |
KR20180081626A (ko) * | 2016-10-04 | 2018-07-16 | 루미리즈 홀딩 비.브이. | 조명 장치의 열 민감도 저감 |
-
2004
- 2004-09-28 JP JP2004281523A patent/JP2006099998A/ja active Pending
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