JP2014011036A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率の低下を防止すること。
【解決手段】実施形態に係る照明装置は、基板と、筺体と、樹脂部材とを具備する。基板は、発光素子が実装される。筺体は、前記基板が設置される。樹脂部材は、前記発光素子と対向する位置に配置され、透湿係数が第１閾値以下であり、かつ、吸水率が第２閾値以下である。例えば、前記樹脂部材は、水蒸気の透湿係数が０．２以下であり、かつ、吸水率が０．０１以下のシクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、又は、フルオレン系樹脂である。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

従来、照明用の光源として、白熱灯、水銀灯、蛍光灯等が使用されている。近年では、これらの白熱灯等に変わって省電力及び長寿命のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使用されている。ＬＥＤを具備する照明装置では、ＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールを覆う拡散カバー又は透明カバーが使用されている。かかるカバーは、主にポリカーボネート又はアクリルによって形成される。

しかし、ポリカーボネートやアクリルによって形成されるカバーは、樹脂の中では比較的吸水性が高く、また、ガスの透過率が高いため外気中の水分やガスを内部に取り込む。このような外気中の水分やガスは、ＬＥＤの発光効率を低下させる原因物質になる。また、カバーは、吸湿した場合に白濁するので、照明装置自体の発光効率を低下させるおそれがある。

特開２００９−２９５７３６号公報 特開２０１２−９９３５９号公報

本発明が解決しようとする課題は、発光効率の低下を防止することができる照明装置を提供することである。

実施形態に係る照明装置は、基板と、筺体と、樹脂部材とを具備する。基板は、発光素子が実装される。筺体は、前記基板が設置される。樹脂部材は、前記発光素子と対向する位置に配置され、透湿係数が０．２［ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（ｄ：日数）］以下であり、かつ、吸水率が０．０１［％］以下のシクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、又は、フルオレン系樹脂である。

図１は、第１の実施形態に係る照明装置の外観例を示す斜視図である。 図２は、第１の実施形態に係る光源モジュールの外観例を示す斜視図である。 図３は、第１の実施形態に係る光源モジュールの内部構造の一例を示す図である。 図４は、第２の実施形態に係る光源モジュールの内部構造の一例を示す図である。 図５は、図４に示したＩ−Ｉ線における断面を模式的に示す図である。 図６は、比較例の吸収部材における劣化例を示す説明図である。 図７は、第２の実施形態に係る吸収部材における劣化例を示す説明図である。

以下で説明する実施形態に係る照明装置１において、基板１１４は、発光素子１１３が実装される。また、筺体１１０は、基板１１４が設置される。また、カバー１２０、吸収部材１１７、又は、光学素子は、発光素子１１３と対向する位置に配置され、透湿係数が０．２［ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（ｄ：日数）］以下であり、かつ、吸水率が０．０１［％］以下のシクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、又は、フルオレン系樹脂である。

また、以下で説明する実施形態において、カバー１２０は、基板１１４に気密に設置され、基板１１４との間で発光素子１１３を密封する。また、吸収部材１１７、又は、光学素子は、筺体１１０に気密に設置され、筺体１１０との間で発光素子１１３を密封する。

以下、図面を参照して、実施形態に係る照明装置を説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

（第１の実施形態）
（照明装置の外観例）
図１は、第１の実施形態に係る照明装置の外観例を示す斜視図である。図１では、照明装置１を斜め下方向から見た例を示す。また、図２は、第１の実施形態に係る光源モジュールの外観例を示す斜視図である。

図１に示した照明装置１は、例えば、屋内の天井等に設置されるダウンライト型の照明器具であり、ＬＥＤ等の発光素子を発光させることにより、図１に示した下方向に位置する室内等を照明する。図１に示すように、照明装置１は、器具本体１０と、ソケット２０と、光源モジュール１００とを具備する。

器具本体１０は、天井等に設置され、例えば、金属製や合成樹脂製である。かかる器具本体１０は、下面が開口された形状に形成され、光源モジュール１００からの光を反射させる反射体としての機能を有する。

ソケット２０は、器具本体１０に固設される。図１に例示したソケット２０は、中心が開口された環形状に形成される。かかるソケット２０の下面には、ソケット２０の中心に対して対象の位置に、差込接続器の受け側の電極２１ａ及び２１ｂが形成される。

光源モジュール１００は、内部にＬＥＤ等の発光素子を具備し、ソケット２０に着脱可能に装着される。かかる光源モジュール１００は、筺体１１０と、カバー１２０とを具備する。

筺体１１０は、例えば、熱伝導性及び放熱性の高いアルミダイカスト等の金属製である。筺体１１０の外壁には、複数の放熱フィン１１１が形成される。かかる放熱フィン１１１は、光源モジュール１００内部のＬＥＤから発生する熱を外部に放出する。また、図２に示すように、筺体１１０には、差込接続器の差し込み側の電極１１２ａ及び１１２ｂが形成される。光源モジュール１００は、電極１１２ａ及び１１２ｂがソケット２０の電極２１ａ及び２１ｂに差し込まれることにより、ソケット２０に装着される。

カバー１２０は、筺体１１０の下面に取り付けられ、光源モジュール１００内部の発光素子からの光を拡散又は透過させる。このようなカバー１２０が、仮にポリカーボネート又はアクリルによって形成される場合、外気中の水分や有害ガスを光源モジュール１００内部に透過させるおそれがある。そして、このような外気中の水分や有害ガスは、ＬＥＤの発光効率を低下させるおそれがある。また、水分等を吸湿したカバー１２０は、白濁することにより、ＬＥＤからの光を十分に拡散又は透過させることができず、照明装置１自体の発光効率を低下させるおそれがある。

そこで、第１の実施形態に係るカバー１２０は、透湿係数が第１閾値以下であり、かつ、低吸水率が第２閾値以下である樹脂部材によって形成される。具体的には、カバー１２０は、水蒸気の透湿係数が０．２［ｇ・ｍｍ／ｍｍ^２・ｄａｙ（４０℃ ＲＨ９０％）］以下、かつ、吸水率が０．０１［％（２３℃ ２４時間）］以下である樹脂部材によって形成される。例えば、カバー１２０は、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、又は、フルオレン系樹脂によって形成される。

なお、吸水率は、測定方法が「ＡＳＴＭ Ｄ５７０」であり、単位が「％」であり、条件が２３℃かつ水中２４時間浸漬である。また、透湿係数は、測定方法が「ＡＳＴＭ Ｆ１２４９」であり、単位が「ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（ｄ：日数）」であり、条件が４０℃×９０％ＲＨである。

ここで、一般的なポリカーボネートは、Ｏ_２（酸素）の透湿係数が１２００［ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（４０℃×ＲＨ９０％）］程度であり、ＣＯ_２（二酸化炭素）の透湿係数が４３００［ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（４０℃×ＲＨ９０％）］程度であり、吸水率が０．２［％（２３℃ 水中２４時間浸漬）］前後である。一方、第１の実施形態に係るカバー１２０は、シクロオレフィンポリマー等により形成されるので、Ｏ_２（酸素）の透湿係数が２５０［ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（４０℃×ＲＨ９０％）］程度であり、ＣＯ_２（二酸化炭素）の透湿係数が６００［ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（４０℃×ＲＨ９０％）］程度であり、吸水率が０．０１［％（２３℃ 水中２４時間浸漬）］以下である。

このように、第１の実施形態に係るカバー１２０は、低透湿係数の樹脂部材によって形成されるので、外気中の水分や有害ガスがカバー１２０を透過することを防止できる。このため、第１の実施形態に係る光源モジュール１００は、ＬＥＤ（後述する発光素子１１３）の発光効率が低下することを防止できる。また、第１の実施形態に係るカバー１２０は、低吸水率の樹脂部材によって形成されるので、水分等を吸湿して白濁することを防止できる。このため、第１の実施形態に係る光源モジュール１００は、光の拡散効率や透過効率が低下することを防止できるので、照明装置１自体の発光効率が低下することを防止できる。

（光源モジュールの内部構造）
次に、図３を用いて、第１の実施形態に係る光源モジュール１００の内部構造について説明する。なお、図３では、カバー１２０が上側に位置する方向から見た例を示す。図３に示すように、筺体１１０は、発光素子１１３と、基板１１４とを具備する。発光素子１１３は、例えば、ＬＥＤなどの半導体発光素子である。基板１１４は、筺体１１０に設置される。かかる筺体１１０は、一部分が窪んだ略円形状の凹部１１４ａが形成され、かかる凹部１１４ａの底壁１１４ｂに、発光素子１１３を実装する。

第１の実施形態に係る基板１１４は、複数の発光素子１１３を実装するＣＯＢ（Chip On Board）方式が採用されているものとする。すなわち、基板１１４には、複数の発光素子１１３が実装され、蛍光体を混入した例えばシリコーン樹脂などの透明樹脂である蛍光体層によって複数の発光素子１１３が一体に覆われて封止される。かかる発光素子１１３は、例えば、青色光を発するＬＥＤが用いられ、蛍光体層にはＬＥＤからの青色光の一部により励起されて黄色光を放射する蛍光体が混入される。これにより、光源モジュール１００からは、白色系の照明光が放射される。なお、基板１１４は、発光素子１１３が搭載された接続端子付きのＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージを複数実装する方式であってもよい。

また、図３に示すように、筺体１１０は、コネクタ１１５と、配線１１６とを具備する。コネクタ１１５は、基板１１４に設置される。配線１１６の一端は、コネクタ１１５に接続され、配線１１６の他端は、図示しない点灯回路に接続される。

ここで、第１の実施形態に係るカバー１２０は、筺体１１０に気密に接着される。例えば、カバー１２０は、シリコーン等の接着部材を介して、筺体１１０の周縁部１１０ａに固設される。これにより、筺体１１０に接着されたカバー１２０は、筺体１１０とカバー１２０との間に形成される空間に外気中の水分等が侵入することを防止する。この結果、第１の実施形態に係る照明装置１では、発光素子１１３の発光効率が低下することを防止できる。

（第１の実施形態の効果）
上述してきたように、第１の実施形態に係る照明装置１では、外気中の水分や有害ガスが照明装置１内部に透過することを防止でき、また、カバー１２０が白濁することを防止できるので、発光効率の低下を防止することができる。この結果、第１の実施形態に係る照明装置１では、輝度むらや光色むらを防止できるので、良好な光色を提供することができる。

また、外気中の水分や有害ガスは、基板１１４の配線部であるコネクタ１１５や配線１１６を腐食するおそれがあるが、第１の実施形態に係る照明装置１では、外気中の水分や有害ガスが照明装置１内部に透過することを防止できるので、コネクタ１１５や配線１１６を腐食することも防止できる。

また、第１の実施形態に係るカバー１２０は、シクロオレフィンポリマー等により形成されるので、ポリカーボネートよりも、光の透過率が高く、また、光の屈折率が低いことから反射が低減される。このため、第１の実施形態に係る照明装置１では、カバーがポリカーボネートにより形成される場合と比較して、光量を向上させることができる。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態に示したような照明装置１では、発光素子１１３の発光面に、可視光の一部を吸収する吸収部材が配置される場合がある。これは、照明装置１による高演色化や光色制御を実現するためである。このような吸収部材は、主にポリカーボネート又はアクリルによって形成されるが、外気中の水分や有害ガスを透過させることにより、発光素子１１３の発光効率を低下させるおそれがある。また、ポリカーボネート又はアクリルによって形成される吸収部材は、発光素子１１３から発生する熱により劣化するおそれがある。吸収部材は、劣化した際に変色するので、所望の可視光を吸収することが困難となり、照明装置自体の発光効率を低下させるおそれがある。

第２の実施形態では、発光素子１１３の前面に、低透湿係数及び低吸水率の樹脂により形成された吸収部材が配置される例について説明する。なお、第２の実施形態に係る照明装置は、図１に示した照明装置と同様の構造を有するものとする。ただし、第２の実施形態では、カバー１２０は、ポリカーボネートやアクリルによって形成されるものとする。また、以下では、既に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

（光源モジュールの内部構造）
まず、図４を用いて、第２の実施形態に係る光源モジュール１００の内部構造について説明する。図４に示すように、第２の実施形態に係る基板１１４には、吸収部材１１７が設置される。

吸収部材１１７は、発光素子１１３からの可視光を選択的に吸収する部材であり、照明装置１による高演色化や光色制御を実現する。このような吸収部材１１７が、仮にポリカーボネート又はアクリルによって形成される場合、外気中の水分や有害ガスを透過させるおそれがあるので、発光素子１１３の発光効率を低下させるおそれがある。

そこで、第２の実施形態に係る吸収部材１１７は、第１の実施形態において説明したカバー１２０と同様に、低透湿係数及び低吸水率の樹脂部材によって形成され、具体的には、吸収部材１１７は、水蒸気の透湿係数が０．２［ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（４０℃×ＲＨ９０％）］以下、かつ、吸水率が０．０１［％（２３℃ 水中２４時間浸漬）］以下である樹脂部材によって形成される。例えば、吸収部材１１７は、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、又は、フルオレン系樹脂によって形成される。

一例を挙げると、第２の実施形態に係る吸収部材１１７は、平均演色評価数Ｒａが８０のものを、Ｒａ９２まで高演色化する用途に用いられるもので、ガラス転移温度が１３０「℃」以上である厚さ１．５［ｍｍ］のシクロオレフィンコポリマーに、約５８５［ｎｍ］（光波長）に吸収ピークを有し、半値巾が約３５［ｎｍ］以下であり、熱分解温度が約３２０［℃］である有機可視選択吸収材料が１０［ｐｐｍ］混合されるとともに、約４５５［ｎｍ］（光波長）に吸収ピークを有し、熱分解温度が約３２０［℃］である有機可視選択吸収材料が１０［ｐｐｍ］混合されることにより形成される。

これにより、第２の実施形態に係る吸収部材１１７は、外気中の水分や有害ガスがカバー１２０を透過することを防止できるので、発光素子１１３の発光効率が低下することを防止できる。また、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、又は、フルオレン系樹脂などは、ポリカーボネートやアクリルよりも耐熱性（ガラス転移温度）が高い。したがって、吸収部材１１７は、発光素子１１３から発生する熱により高温化（例えば、１００℃〜１３０℃）しても、ポリカーボネート等よりも劣化しないので、照明装置１自体の発光効率が低下することを防止できる。

また、吸収部材１１７は、基板１１４に気密に接着される。例えば、吸収部材１１７は、シリコーン等の接着部材を介して、基板１１４における凹部１１４ａの周縁部１１４ｃに固設される。これにより、基板１１４に接着された吸収部材１１７は、基板１１４と吸収部材１１７との間に形成される空間に外気中の水分等が侵入することを防止する。この結果、第２の実施形態に係る照明装置１では、発光素子１１３の発光効率が低下することを防止できる。

（光源モジュールの断面例）
次に、図５を用いて、第２の実施形態に係る基板１１４の断面例について説明する。図５は、図４に示したＩ−Ｉ線における断面を模式的に示す図である。なお、図５では、基板１１４に吸収部材１１７が固設された状態の断面例を示す。

図５に示すように、吸収部材１１７は、接着部材１１８を介して、基板１１４に気密に固設される。ここで、基板１１４とかかる基板１１４に固設された吸収部材１１７との間における距離Ｌ１は、所定値以下である。また、吸収部材１１７が固設される基板１１４の周縁部１１４ｃのうち、凹部１１４ａから吸収部材１１７の外縁までの長さＬ２は、所定値以上である。具体的には、距離Ｌ１は、０．２［ｍｍ］以下であり、長さＬ２は、０．０５［ｍｍ］以上である。言い換えれば、接着部材１１８の高さＬ１は、０．２［ｍｍ］以下であり、凹部１１４ａから接着部材１１８の外縁までの長さＬ２は、０．０５［ｍｍ］以上である。

このように、第２の実施形態における光源モジュール１００では、基板１１４の周縁部１１４ｃに接着部材１１８が薄くかつ広範囲に設けられることにより、接着部材１１８を外気中の水分や有害ガスが透過しにくくすることができるので、発光素子１１３の発光効率が低下することを防止できる。

（吸収部材の劣化検証例）
次に、図６及び図７を用いて、比較例の吸収部材における劣化例、及び、第２の実施形態に係る吸収部材１１７における劣化例について説明する。図６は、比較例の吸収部材における劣化例を示す説明図である。また、図７は、第２の実施形態に係る吸収部材１１７における劣化例を示す説明図である。

図６に示した例では、図４に示した吸収部材（ここでは、吸収部材２１７とする）がポリカーボネートによって形成された例を示している。また、図６の横軸は、発光素子１１３から吸収部材２１７を透過した光の波長を示し、図６の縦軸は、吸収部材２１７を透過したエネルギー分布を示す。また、図６に示した実線Ｗ１１は、基板１１４に吸収部材２１７が固設された後に、発光素子１１３が初めて発光した状態を示す。図６に示した点線Ｗ１２は、発光素子１１３が初めて発光してから１０００時間が経過した後の状態を示す。

図６に示すように、ポリカーボネートによって形成された吸収部材２１７では、時間が経過することにより、吸収部材２１７を透過する光のエネルギー分布が変化する。例えば、図６に示した領域Ｒ１１（波長４５０［ｎｍ］前後）に注目すると、発光素子１１３が初めて発光したときに吸収部材２１７を透過したエネルギーよりも、発光素子１１３が初めて発光してから１０００時間が経過した後に吸収部材２１７を透過したエネルギーの方が高い。これは、１００℃〜１３０℃まで高温化した吸収部材２１７に近接して発光素子１１３を配置しているため、高いエネルギー密度で照射され続けることにより、吸収部材２１７が一部劣化したためである。

一方、図７に示した例では、上述したように、吸収部材１１７が低透湿係数及び低吸水率の樹脂部材によって形成された例を示している。また、図７に示した実線Ｗ２１は、基板１１４に吸収部材１１７が固設された後に、発光素子１１３が初めて発光した状態を示す。図７に示した点線Ｗ２２は、発光素子１１３が初めて発光してから１０００時間が経過した後の状態を示す。

図７に示すように、低透湿係数及び低吸水率の樹脂部材によって形成された吸収部材１１７では、時間が経過した場合であっても、発光素子１１３からの光を透過させるエネルギー分布は、図６に示した例よりも変化しない。例えば、図７に示した波長４５０［ｎｍ］前後に注目すると、発光素子１１３が初めて発光したときに吸収部材１１７を透過したエネルギーと、発光素子１１３が初めて発光してから１０００時間が経過した後に吸収部材１１７を透過したエネルギーとは略同一である。これは、第２の実施形態に係る吸収部材１１７は、１００℃〜１３０℃まで高温化した場合であっても、劣化しないためである。このため、吸収部材１１７は、高温環境において長時間利用された場合であっても、所望の可視光を吸収することができるので、照明装置１の発光効率が低下することを防止できる。

（第２の実施形態の効果）
上述してきたように、第２の実施形態に係る照明装置１では、外気中の水分や有害ガスが照明装置１内部に透過することを防止できるので、発光効率の低下を防止することができる。この結果、第２の実施形態に係る照明装置１では、輝度むらや光色むらを防止できるので、良好な光色を提供することができる。

また、第２の実施形態に係る吸収部材１１７は、シクロオレフィンポリマー等により形成されるので、ポリカーボネートよりも、光の屈折率が低いことから反射が低減され、また、光の透過率が高い。このため、第２の実施形態に係る照明装置１では、吸収部材がポリカーボネートにより形成される場合と比較して、光量を向上させることができる。

また、第２の実施形態に係る吸収部材１１７は、発光素子１１３を覆う大きさに形成されればよいので、小さいサイズにすることができる。このため、吸収部材１１７をシクロオレフィンポリマー等により形成する場合であっても、コストが増大することを抑制できる。

なお、上記第２の実施形態では、発光素子１１３の前面に吸収部材１１７が固配される例を示した。しかし、発光素子１１３の前面には、光学レンズ等の光学素子が配置される場合もある。そこで、第２の実施形態において、例えば、上述した吸収部材１１７の代わりに、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、又は、フルオレン系樹脂によって形成されたＴＩＲレンズ等の光学素子が、基板１１４に固設されてもよい。

例えば、かかる光学素子は、シクロオレフィンコポリマーにより形成され、約５８５［ｎｍ］（光波長）に吸収ピークを有し、半値巾が約３５［ｎｍ］以下であり、熱分解温度が約３２０［℃］である有機可視選択吸収材料を３［ｐｐｍ］だけ混合されることにより形成される。そして、かかる光学素子は、吸収部材１１７と同様に、シリコーン等の接着部材を介して、基板１１４における凹部１１４ａの周縁部１１４ｃに固設される。

（他の実施形態）
上記実施形態では、天井に埋め込み設置されるダウンライト型を例に挙げて説明したが、照明装置１は、天井に埋め込み設置されるタイプ以外にも、光源モジュールを具備するいかなる照明装置にも適用することができる。例えば、照明装置１は、天井や壁の表面に取り付けられる直付け型の照明器具等にも適用することができる。

また、上記実施形態に係る各部材の形状、原料及び材質は、実施形態や各図に表記した例に限られない。例えば、器具本体１０、ソケット２０、光源モジュール１００などは、円形でなく矩形であってもよい。

また、照明装置１は、上記第１及び第２の実施形態を組み合わせた実施形態にも適用することができる。具体的には、照明装置１は、図１及び図２に示したカバー１２０を具備するとともに、図４及び図５に示した吸収部材１１７を具備してもよい。これにより、照明装置１は、外気中の水分や有害ガスが内部に透過することをより防止できるので、発光効率の低下をより防止することができる。

以上説明したとおり、上記実施形態によれば、発光効率の低下を防止することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 照明装置
１０ 器具本体
２０ ソケット
１００ 光源モジュール
１１０ 筺体
１１３ 発光素子
１１４ 基板
１１７ 吸収部材
１１８ 接着部材
１２０ カバー

Claims (4)

1. 発光素子が実装された基板と；
   前記基板が設置される筺体と；
   前記発光素子と対向する位置に配置され、透湿係数が０．２［ｇ・ｍｍ／ｍ２・ｄ（ｄ：日数）］以下であり、かつ、吸水率が０．０１［％］以下のシクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、又は、フルオレン系樹脂である樹脂部材と；
   を具備する照明装置。
2. 前記樹脂部材は、
   前記基板又は前記筺体に気密に設置され、当該基板又は当該筺体との間で前記発光素子を密封する、
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記樹脂部材は、
   前記筺体を覆うカバーである、
   請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記樹脂部材は、
   前記発光素子からの光の一部を吸収する吸収部材、又は、前記発光素子からの光を拡散又は収束する光学素子である、
   請求項１〜３のいずれか一つに記載の照明装置。

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