JP2009266570A

JP2009266570A - 面状型照明器具

Info

Publication number: JP2009266570A
Application number: JP2008114192A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nishi; 哲也西; Shinji Noguchi; 晋治野口; Tadashi Murakami; 忠史村上; Wataru Tanaka; 田中　　渉; Satoru Yamauchi; 哲山内; Hiroyuki Sekii; 広行関井; Yuki Shirakawa; 友樹白川
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】透光性を有する面状型光源を備えた面状型照明器具において、照明の効率を向上すると共に、照明以外の用途にも使用可能とする。
【解決手段】面状型照明器具１０は、透光性を有する面状型光源１１と、その一方の面に設けられた、反射状態と透過状態とに切替自在な調光ミラー１２を備える。面状型光源１１が点灯し、かつ、調光ミラー１２が反射状態とされたとき、面状型光源１１から調光ミラー１２側に照射された光は、調光ミラー１２で反射され、面状型光源１１を透過して照射される。これにより、必要な側へのみ光を照射でき、照明の効率を向上することができる。また、面状型照明器具１０を透明な状態と不透明な状態に切り替えることができるので、窓や間仕切りなどに用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、面状型光源を備えた面状型照明器具に関する。

従来から、面状型光源として、例えば、有機ＥＬがある。一般的な有機ＥＬは、順に、透明電極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、透明電極、基板を積層して構成される。これらの構成要素を全て透明な材料で作成した透明有機ＥＬが知られている（例えば、"Flexible Transparent Organic Light Emitting Devices on Plastic Films with Alkali Metal Doping as Electron Injection Layer", Takayuki UCHIDA, Shingo KANETA, Masahiro ICHIHARA, Japanese Journal of Applied Physics Vol.44, No 9, 2005, pp, L282-L284参照）。図８は、透明有機ＥＬの断面構成を示す。透明有機ＥＬは、基板も透明である。それ以外の構成要素は、一般的な有機ＥＬにおいても通常は透明である。

透明有機ＥＬについては、透明なディスプレイ装置としての利用を見込んだ研究が行われている。透明なディスプレイ装置としては、例えば、窓をディスプレイとするもの、ショーケースの透明扉をディスプレイとするもの、タッチパネルと併用するものなどが考えれている。

しかし、透明有機ＥＬを用いたディスプレイ装置は、ディスプレイを背面から見ると文字が反転して読み難い。従って、背面への光の照射が無駄となり、効率が良くない。

また、表面を鏡状態と透過状態を可逆的に切り替えることができる調光ミラーが知られている（例えば、特許文献１参照）。調光ミラーは、例えば、イットリウムやランタンなどの希土類金属の水素化物、希土類金属とマグネシウムもしくはガドリニウム合金の水素化物、及びマグネシウム・ニッケル合金の水素化物等において、スイッチングによってこれら水素化物を脱水素化することによって金属状態を変化させることにより、鏡状態と透明状態を切り替えることを可能にしている。脱水素化のスイッチングには、電圧印加によって水素イオンを移動させるエレクトロクロミック方式と、水素ガスと酸素ガスを交互に曝すガスクロミック方式の２方式が挙げられる。

以下、エレクトロクロミック方式の例として、マグネシウム・ニッケル合金薄膜を用いた全固体型調光ミラーについて説明する。図９は、調光ミラーの構成を示す。調光ミラーの各々の層は、透明電極、イオン貯蔵層、固体電解質層、バッファ層、触媒層及び調光ミラー層として機能する。マグネシウム・ニッケル合金薄膜を用いて作成した調光ミラーの初期状態は、鏡状態５２ａである。５ボルト程度の電圧を印加すると、イオン貯蔵層（Ｈ_ｘＷＯ_３）中に蓄えられている水素イオン（Ｈ⁺）が、調光ミラー層（金属状態のＭｇ−Ｎｉ合金）中に移動し、金属状態のＭｇ−Ｎｉ合金が水素化されて非金属状態になることによって透明状態５２ｂに変化する。電圧極性を反転してマイナス５ボルト程度の電圧を印加すると、水素イオンがイオン貯蔵層（ＷＯ_３）中へ戻り、調光ミラー層は、元の鏡(金属)状態５２ａに戻る。一度変化した状態は通電を切っても保たれる。

図１０は、調光ミラーの印加電圧に対する透過率の時間応答を示す。鏡状態から透明状態への変化は、１５秒程度で起こり、透明状態から鏡状態への変化は１０秒程度で起こる。図１１は、調光ミラーの各状態での波長別透過率を示す。調光ミラーは、鏡状態ではほとんど光を透過せず、透明状態では可視光および赤外光を４０％程度透過する。

調光ミラーの用途としては、入射する太陽光量を調節する窓、通信システムや光ネットワークにおける光スイッチ素子、プライバシーを保護するプライバシーガラスなどが考えられている。

また、調光ミラーを用いた照明装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に示される照明装置は、電球を囲む照明カバーの内側に、調光ミラーを備えた透明カバーを設け、調光ミラーを鏡状態と透明状態とに切り替えることにより、照射範囲を変えるものである。

しかしながら、調光ミラーは、透明状態の光の透過率が高々５０％程度と低く、上述したような照明装置においては、電球と反射鏡（照明カバー）との間に透過率の低い調光ミラーを設けるので、照明の効率が良くない。
特開２００５−２７４６３０号公報特開２００５−５６７０６号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、透光性を有する面状型光源を備えた面状型照明器具において、照明の効率を向上すると共に、照明以外の用途にも使用可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、透光性を有する面状型光源を備えた面状型照明器具において、前記面状型光源の少なくとも一方の面に設けられた、反射状態と透過状態とに切替自在な調光ミラーを備え、前記面状型光源が点灯し、かつ、前記調光ミラーが反射状態とされたとき、前記面状型光源から前記調光ミラー側に照射された光は、前記調光ミラーで反射され、前記面状型光源を透過して照射されるものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の面状型照明器具において、人の存在を検知する人感センサと、前記面状型光源を点灯制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記人感センサにより人の存在が検知されたとき、前記面状型光源を所定の時間、消灯するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の面状型照明器具において、前記面状型光源及び前記調光ミラーは、可撓性を有するものである。

請求項１に記載の発明によれば、調光ミラーの状態を反射状態と透過状態とに切り替えることにより、一方の側へのみ光を照射でき、照明の効率を向上することができる。また、面状型照明器具を透明な状態と不透明な鏡の状態に切り替えることができるので、窓や間仕切りなどとして用いることができる。

請求項２に記載の発明によれば、人感センサにより検知エリア内に人の存在が検知されたとき、面状型光源を所定の時間、消灯するので、人が照明器具から遠いときは、面状型光源を点灯し、人が照明器具に近いときは、面状型光源を消灯して発光によるグレアを抑えると共に、調光ミラーを透明状態にして反対側を可視化する、又は、反射状態にして鏡として姿を映すという組み合わせを利用することができる。

請求項３に記載の発明によれば、面状型光源と調光ミラーは可撓性を有するので、巻き回して柱状発光体にすることができる。また、このとき、調光ミラーを透明状態とすることによって、巻き回して重なった内部の面状型光源からの発光を取り出すことができ、効率と発光強度を改善することができる。

本発明の面状型照明器具に用いられる面状型の光源の一例について説明する。図１は、光源の断面構成を示す。光源１４は、透光性を有する面状型光源１１と、反射状態と透過状態とに切替自在な調光ミラー１２とを複合したものである。光源１４は、かかる複合構成によって透明状態と反射状態とに切り替えることを可能とした、面状に発光する光源であり、透過反射可変光源という。

透過反射可変光源１４を構成する面状型光源１１は、例えば、透明有機ＥＬであり、透明電極層１１ａ及び１１ｃと、その中間層１１ｂに発光層を有する。調光ミラー１２は、透明電極層１２ａ及び１２ｄと、その電極間に、Ｍｇ−Ｎｉ合金等の透過・反射変化層１２ｂと、それ以外の層１２ｃを有する。透明絶縁層１３は、例えば、光学用絶縁樹脂シートであり、面状型光源１１と調光ミラー１２とを絶縁して個別に電圧を印加することを可能とする。

図２は、透光性を有する面状型光源の別の例を示す。透光性を有する面状型光源としては、透明な光学シート１６にＬＥＤ素子１５を並べ、光学シート１６に印刷された導線１７で配線したものであってもよい。

次に、本発明の第１の実施形態に係る面状型照明器具（以下、照明器具という）について図３を参照して説明する。図３は、本実施形態の照明器具１０の構成を示す。照明器具１０は、透過反射可変光源１４を備える。透過反射可変光源１４は、透光性を有する面状型光源１１の少なくとも一方の面に反射状態と透過状態とに切替自在な調光ミラー１２を有する。

照明器具１０は、電源ラインに接続される電源回路部１９を備える。電源回路部１９は、変圧器などからなる変換回路を有し、電源ラインからの入力電圧を面状型光源１１及び調光ミラー１２用の供給電圧に変換するものである。電源回路部１９の出力側は、電源線２１ａによって面状型光源１１に接続され、電源線２１ｂによって調光ミラー１２に接続される。電源回路部１９は、スイッチ２０ａ及び２０ｂを備える。スイッチ２０ａは、面状型光源１１への供給電圧を入切するものであり、２０ｂは、調光ミラー１２への供給電圧の極性を転換するものである。

上記のように構成された照明器具１０は、スイッチ２０ａの操作によって面状型光源１１への供給電圧が入切されて点灯・消灯されると共に、スイッチ２０ｂの操作によって調光ミラー１２への供給電圧の極性が転換されて反射・透過状態が切り替えられる。なお、調光ミラー１２の反射・透過状態の変化はイオンの移動によるものであり、電圧が印加されなくても状態が保持されるので、調光ミラー１２に常に電圧を印加する必要はない。照明器具１０は、面状型光源１１の点灯・消灯と、調光ミラー１２の反射・透過状態との組み合わせにより、４種類の動作ができる。

面状型光源１１が点灯し、調光ミラー１２が反射状態とされた場合、面状型光源１１から調光ミラー１２側に照射された光は、調光ミラー１２で反射され、面状型光源１１を透過して照射される。すなわち、面状型光源１１から直接照射される光と調光ミラー１２で反射される光とが同じ側に照射される。

このように、本実施形態の照明器具１０は、一方の側へのみ光を照射できるので、照明の効率を向上することができる。

照明器具１０の透過反射可変光源１４は、面状型光源１１に近い層に調光ミラー１２の透過・反射変化層１２ｂが形成される（図１参照）。これにより、調光ミラー１２による反射光が通過する層の数が少なく抑えられ、光の強度低下を防ぎ、効率向上が図られる。

また、面状型光源１１が点灯し、調光ミラー１２が透過状態とされた場合、面状型光源１１から調光ミラー１２側に照射された光は、調光ミラー１２を透過して照射される。透過反射可変光源１４から照射される光は、面状型光源１１側のほうが調光ミラー１２側よりも強くなる。これは、光が調光ミラー１２を透過する際に、５０％程度の透過率により減衰するからである。よって、透過反射可変光源１４の面状型光源１１側がメイン照射部として用いられる。

また、面状型光源１１が消灯し、調光ミラー１２が透過状態とされた場合、透過反射可変光源１４は、入射光を透過する。面状型光源１１が消灯し、調光ミラー１２が反射状態とされた場合、透過反射可変光源１４は、入射光を反射する鏡として機能し、不透明である。

このように、本実施形態の照明器具１０は、透明な状態と不透明な鏡の状態に切り替えることができるので、窓や間仕切りなどとして用いることができる。照明器具１０を窓や間仕切りなどに用いる場合、点灯しても消灯してもよい。消灯しているときは、面状型光源１１への電圧印加はなく、調光ミラー１２への電圧印加は状態変化時のみであるので、省エネルギーである。また、窓ガラスや店舗用ショーケースなど、透明ガラスを利用したものに、本実施形態の照明器具１０を用いることにより、照明機能と鏡化機能を持たせて高付加価値化を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る面状型照明器具について図４及び図５を参照して説明する。図４は、本実施形態の照明器具３０の構成を示し、図５は、照明器具３０の機能ブロックを示す。照明器具３０は、第１の実施形態と同様の構成に加え、人の存在を検知する人感センサ３２と、透過反射可変光源１４の面状型光源１１を点灯制御する制御部３３とをさらに備える。

人感センサ３２は、例えば、赤外線センサであり、人体が放射する赤外線による熱起電力によって検知エリア３５の人の存在を検知する。検知エリア３５は、面状型光源１１によって人がグレアを感じる、照明器具３０から近いエリアに設定される。制御部３３は、例えば、リレー回路又はマイクロコントローラであり、電源回路部３４を制御する。電源回路部３４は、面状型光源１１と調光ミラー１２に供給電圧を印加する。

上記のように構成された照明器具３０の動作について説明する。人が検知エリア３５に入ると、人感センサ３２の熱起電力が閾値を超え、人の存在が検知され、人感センサ３２は、検知信号を制御部３３に送る。制御部３３は、人感センサ３２から検知信号を受けると、所定の時間、面状型光源１１を消灯する制御信号を電源回路部３４に送る。電源回路部３４は、制御部３３から消灯の制御信号を受けると、供給電圧をオフにして面状型光源１１を消灯する。透過反射可変光源１４の調光ミラー１２は、必要に応じて、反射状態又は透過状態とされる。調光ミラー１２への供給電圧は、制御部３３によって切り替えても、スイッチによって切り替えてもよいが、面状型光源１１の点灯・消灯及び、調光ミラー１２の透過・反射状態の組み合わせを制御部３３に予め設定できることが好ましい。

本実施形態の照明器具３０は、人感センサ３２により検知エリア内に人の存在が検知されたとき、面状型光源１１を所定の時間、消灯するので、人が照明器具３０から遠いとき（検知エリア３５外）は、面状型光源１１を点灯し、人が照明器具３０に近いとき（検知エリア３５内）は、面状型光源１１を消灯して発光によるグレアを抑えると共に、調光ミラー１２を透明状態にして反対側を可視化する、又は、反射状態にして鏡として姿を映すという組み合わせを利用することができる。なお、従来の人感センサを有する照明器具は、上方から作業面などを照射するものであり、人感センサによって人の存在が検知されないときに消灯して省エネルギーを図っている。一方、本実施形態の面状型照明器具３０は、人が光源を直視することになる、間仕切りなどの照明以外の用途におけるグレアの問題を解決するものであり、人感センサによって人の存在が検知されたときに消灯する。

次に、本発明の第３の実施形態に係る面状型照明器具について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の照明器具４０の外観を示す。照明器具４０は、第１の実施形態と同様の構成を有し、面状型光源４１１及び調光ミラー４１２は可撓性を有するものである。透明性を有する面状型光源、調光ミラー、透明絶縁層の各材料について可撓性を有するものが存在するので、全ての構成材料を可撓性を有するものとし、面状型光源４１１と調光ミラー４１２とを透明絶縁層を挟んで複合し、可撓性を有する透過反射可変光源４１を構成する。照明器具４０は、透過反射可変光源４１と、透過反射可変光源４１を支持する支持部４２と、透過反射可変光源４１を巻取る巻取り部４３と、透過反射可変光源４１に電源を供給する回路部４４と、筐体４５とを備える。筐体４５は、透明カバー４６とスイッチ４７を有する。

支持部４２は、例えば、筐体４５にラジオアンテナのような軸稼動・伸縮する棒を立設し、その棒に透過反射可変光源４１を吊り下げて支持するものである。プロジェクタ用スクリーンのように、筐体４５と透過反射可変光源４１背面部の間に折り畳み可能なフレームを設け、透過反射可変光源４１を引き出した際に、自動的にフレームが伸びた状態となって、透過反射可変光源４１を支持するものであってもよい。巻取り部４３は、筐体４５に内包されており、透過反射可変光源４１を収納する際、巻取り部４３が回転して透過反射可変光源４１を巻取り部に巻きつける。巻取りの動力には、例えば、電気コードや巻尺に使用されている渦巻き型コイルが用いられる。回路部４４は、透過反射可変光源４１に電源を供給する部分であり、外部電源、又は筐体４５に内在する電池から電力を供給し、変圧などを行い、透過反射可変光源４１に通電する。なお、透過反射可変光源４１の点灯・消灯には、筐体４５外部に露出し、回路部４４に接続されたスイッチ４７を用いる。筐体４５は、透過反射可変光源４１、巻取り部４３、回路部４４を保護するものであり、透過反射可変光源４１を巻取り状態で発光させる際に、その光を筐体４５外部に取り出すため、一部がくり抜かれており、その部分が透明カバー４６で覆われている。

上記のように構成された照明器具４０の動作について図７を参照して説明する。図７は、透過反射可変光源４１を展開・収納したときの照明器具４０の外観と透過反射可変光源４１の断面状態を示す。照明器具４０は、透過反射可変光源４１の展開・収納の状態に応じて、その調光ミラー４１２の透過・反射状態を変化させる。展開状態においては、調光ミラー４１２は反射状態とされる。これにより、発光照射方向が透過反射可変光源４１の一方に限定された発光となる。収納状態においては、調光ミラー４１２は透過状態とされる。これにより、巻取り部４３周囲の巻取り円の内側に重なっている面状型光源４１１からの光は、調光ミラー４１２を透過して外側に照射される。なお、調光ミラー４１２を透明状態にすることによって、巻取り中心に向かう光が発生するが、この光を取り出すために巻取り軸４３Ｓを鏡面にすることが望ましい。なお、透過反射可変光源４１の展開・収納状態に応じて調光ミラー４１２の透過・反射状態が自動的に切り替わるようにすることが好ましく、照明器具４０に展開・収納状態を検知するセンサと制御部とを備えることにより透過・反射状態を自動的に切り替える。

このように、本実施形態の照明器具４０は、面状型光源４１１と調光ミラー４１２は可撓性を有するので、巻き回して柱状発光体にすることができる。また、このとき、調光ミラー４１２を透明状態とすることによって、巻き回して重なった内部の面状型光源４１１からの発光を取り出すことができ、効率と発光強度を改善することができる。

この巻取り面状型の照明器具４０は、従来のデスクスタンドと同程度の形状寸法であり、使用目的も似ているが、従来のデスクスタンドと比較して、面状型光源を展開して任意に配光を変化させることができ、面状型光源を収納することにより容易に持ち運びができるなど利点が多い。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、面状型光源１１は、その発光により文字等を表示してもよい。

本発明の面状型照明器具に用いられる透過反射可変光源の一例の断面構成図。同光源に用いられる面状型光源の別の例の外観図。本発明の第１の実施形態に係る同照明器具の構成図。本発明の第２の実施形態に係る照明器具の構成図。同照明器具の機能ブロック図。本発明の第３の実施形態に係る照明器具の構成図。同照明器具の透過反射可変光源の展開・収納状態における外観と同光源の断面状態を示す図。従来の有機ＥＬの断面構成図。従来の調光ミラーの構成図。同調光ミラーの印加電圧に対する透過率の時間応答波形図。同調光ミラーの波長別透過率を示す図。

符号の説明

１０、３０、４０面状型照明器具
１１、４１１面状型光源
１２、４１２調光ミラー
３２人感センサ
３３制御部

Claims

透光性を有する面状型光源を備えた面状型照明器具において、
前記面状型光源の少なくとも一方の面に設けられた、反射状態と透過状態とに切替自在な調光ミラーを備え、
前記面状型光源が点灯し、かつ、前記調光ミラーが反射状態とされたとき、前記面状型光源から前記調光ミラー側に照射された光は、前記調光ミラーで反射され、前記面状型光源を透過して照射されることを特徴とする面状型照明器具。
人の存在を検知する人感センサと、
前記面状型光源を点灯制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記人感センサにより人の存在が検知されたとき、前記面状型光源を所定の時間、消灯することを特徴とする請求項１に記載の面状型照明器具。
前記面状型光源及び前記調光ミラーは、可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の面状型照明器具。