JP4296237B2 - 蓄光性発光体 - Google Patents

Description

本発明は、蓄光材料と組み合わされた発光体に関するものである。

LED（発光ダイオード）等即ち、LED、キセノンランプ、ハロゲンランプを室内用の照明に用いようとするとき、LED等の発する光はその構造上点光源であるため、強い光点のビームが人の目に作用し、長く光点を見つめていられないという問題があった。砲弾型のLEDでは光線の指向角は広いものでも５０°である。またフラット型LEDでは光線の指向角は１２０°であるが、やはり室内用の直接照明に用いることは困難であった。

LED等の照明を室内用の照明に用いる為には、LED等の照明からの光が直接人の目に入らぬよう天井近くに覆いを設けてのLED等を天井に向け、天井でLED等の光を一旦反射させ、反射光を室内照明として用いる方法があり、柔らかく人の目に優しい反射光ではあるが光が弱くなる。しかも間接照明には間接照明用の前記のような覆いが必要となりコストが高いという難点があった。

また停電時に人を安全な場所に誘導するために、遠くにある蛍光灯等の光を吸収して停電時に一定時間発光する蓄光材で作った非常案内板があるが、蛍光灯など人の目に優しい遠くにある柔らかい光を吸収させるため、蓄光材が吸収する光エネルギーが弱く、その結果消灯時に蓄光材が発光する光も弱く、蓄光材で作った非常案内板はその残光時間が短いという欠点があった。

本発明はこの欠点を改善する手段を提供するものである。まずLED等の点光源を面光源的にし、人の目に優しい室内用の直接照明または常夜灯としても用いうるようにし、且つ停電時には従来の非常案内板よりも明るい輝度で自ら発光する高性能の非常案内板兼用の直接照明または常夜灯を提供することを目的とする。
また地震や災害等により地下鉄内等で停電が起こった時、遠くにある蛍光灯等の光を吸収している従来の非常案内板よりも明るい輝度で自ら発光する高性能の非常案内板兼用の直接照明を提供することを目的とする。
またLED等の代わりに従来の蛍光灯を用いて同様な高性能を持つ非常案内板兼用の直接照明または常夜灯を提供することを目的とする。

解決しようとする第一の問題点は、従来のLED等の照明が点光源であり、人の目に強い光のビームが入射し、長くのLED等の光源を見つめていると目が痛くなるということである。
解決しようとする第二の問題点は、従来の蓄光材で作った非常案内板は遠くにある蛍光灯のような人の目に優しく柔らかい光を吸収しているため、消灯時に蓄光材が発光する光も弱く、蓄光材で作った非常案内板はその残光時間が短いという欠点があるということである。

本発明は上記第一の問題点を解決するために、まず透明樹脂に１〜３０ｗｔ％の蓄光材粉末を分散させたペレットで、一辺が０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の直方体状のペレットまたは長短径が０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下で、高さが０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の楕円円柱状のペレットを用意する。

次に前記ペレットを用いて複数個のLED（発光ダイオード）等の少なくともその発光面を覆うように配置し、LED等から発する光を前記ペレットに入射させ、かつLED等の発する光を前記ペレット表面で乱反射させるように配置する。
そうすればLED等の発する光が前記ペレットにより乱反射される結果、複数個のLED等の発する光がもはや複数個の点光源には見えないようになることが実験の結果判明した。

次にLED等が消灯した時には前記ペレット内の蓄光材粉末が発光する。前記ペレット内の蓄光材粉末はLED等のきわめて近傍に配置されているので、LED等の点灯時にはLED等の発光面の強い光による大きな光エネルギーを吸収しており、LED等の消灯時に蓄光材粉末が発光する光の強さは、遠くにある蛍光灯等の光を吸収している従来の非常案内板が発光する光よりもはるかに強くその残光時間も長いことが実験の結果確認された。

比較実験は目視で行ってさえも明らかに大きな差が確認された。
従来の非常案内板に用いている蓄光材を常用光源D６５を用いて4分間照射する。常用光源D６５と蓄光材との距離は、通常の非常案内板が廊下の蛍光燈で照らされている平均距離を考慮して１ｍとした。その後常用光源を消灯して停電とし５分間経過した後の蓄光材の残光輝度は５０ｍｃｄ／ｍ^２であったが、本発明の非常案内板兼用の常夜灯に用いている蓄光材を、本発明の常夜灯兼用非常案内板に用いているLED等のきわめて近傍に配置し、LED等で４分間照射した後、LED等を消灯して停電とし、５分間経過した後の蓄光材の残光輝度は２５０ｍｃｄ／ｍ^２であった。
大きな違いの要因は従来の非常案内板は平均１ｍほど離れた蛍光燈・常夜灯などの弱い光を吸収して蓄光しているのに比べ、本発明の常夜灯兼用非常案内板はそれ自体の内部にLED等の光源を持っており、ＬＥＤ等にきわめて近接して配置された蓄光材は近接した光源の強力な光エネルギーを吸収して蓄光している点にある。
たとえて言えば従来の非常案内板が月であるのに比べ、本発明の常夜灯兼用非常案内板は太陽であり同時に月であるという事である。

次にLED等の代わりに蛍光灯を用い、前記ペレットを蛍光灯の発光面を覆うように蛍光灯のきわめて近傍に配置し、蛍光灯から発する光を前記ペレットに入射させ、かつ蛍光灯の発する光を前記ペレット表面で乱反射させるようにする。
蛍光灯の発する光が前記ペレットにより乱反射される結果、蛍光灯の発する光はもはや線光源には見えないようになることが確認された。

次に蛍光灯が消灯した時には前記ペレット内の蓄光材粉末が従来の非常案内板よりも強く発光し、高性能の非常案内板兼用常夜灯が得られた。これは前記ペレットが蛍光灯のきわめて近傍に配置されているので、蛍光灯の点灯時に蛍光灯からの強い光を吸収しており、従来の非常案内板のように天井や壁面など遠くにある蛍光灯の弱い光を吸収する場合と異なり、停電時により強く発光できるからである。この原理はLED等の場合と同様である。

実験にはアクリル製の透明樹脂に平均粒子径３０μの蓄光性セラミック粉末（根本特殊化学KK製、SrAl_２O_４：Eu,Dy）を９．１ｗｔ％だけ混合し、公知の押出機を用いて透明樹脂と蓄光材粉末をほぼ均一に混練し、約４ｍｍのダイス孔から押し出して紐状の樹脂とし、ペレタイザーを用いて紐状の樹脂を切断して長径が３．４ｍｍ、短径が２．７ｍｍ、高さが３．８ｍｍの楕円円柱状のペレットを造り実験に用いた。

蓄光材粉末の粒子径に平均粒子径３μのような、より細かい粒子を用いることもできるが蓄光性能が低下した。また平均粒子径７０μのような大きな粒子径のものを用いると、より蓄光性能は増大するが混練性と分散性が悪くなる。その結果平均粒子径３０μの蓄光材粉末がもっとも好適であった。
また日亜化学工業KK製の蓄光性セラミック粉末であるSr_４Al_１４O_２５：Eu,Dyを用いても同様な結果が得られた。
用いる透明樹脂はアクリル樹脂の他に、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂なども用いうる。
また無機材料即ちある程度純粋なシリカやアルミナを３から４ｍｍ直径程度のペレットにすると透明度が増すので、これらペレットの内部に３０μ程度の蓄光性セラミック粉末を分散させることもできる。
シリカやアルミナの中へ分散させる場合は、まずシリコンやアルミのアルコキシド溶液の中に蓄光性セラミック粉末を分散させ、シリコンやアルミのアルコキシドを加水分解し縮重合させてゲル化し、ゲルを焼成して粉砕しペレットとする所謂公知のゾルゲル法を用いうる。
このようにシリカやアルミナの中に蓄光性セラミック粉末を分散させたペレットは、樹脂の中に分散させたペレットに比べ耐熱性が優れているので温度の高いハロゲンランプやキセノンランプのような光源の発光面を覆う蓄光性ペレットとして好適である。蓄光性セラミック粉末そのものは無機材料でありそれ自体の耐熱性は大きい。

図１の(a)に示す断面図ように前記蓄光材ペレット１２を複数個のLED等１４の少なくともその発光面を覆うように配置し、LED等１４から発する光を前記ペレット１２に入射させ、かつLED等１４の発する光を前記ペレット１２の表面で乱反射させるように配置する。
そうすればLED等１４の発する光が前記ペレットにより乱反射される結果、複数個のLED等１４の発する光がもはや複数個の点光源には見えないようになることが実験の結果判明した。前記複数個のLED等１４はプリント基板１３に半田付けして配置し、前記ペレット１２を複数個のLED等１４の発光面や側面の近傍に充填し、LED等１４とペレット１２を透明なケース１１内に収納すれば、一体の蓄光性発光体が出来る。複数個のLED等１４は図のような砲弾型LEDに止まらず、図示しない公知のフラット型、チップ型のLEDであっても、キセノンランプ、ハロゲンランプであってもよい。

図１の(b)は前記蓄光材ペレット１２の1個を拡大した見取り図である。
蓄光材ペレット１２は楕円状円柱状の例を示し、蓄光材ペレット１２の内部にはほぼ均一にSrAl_２O_４：Eu,DyまたはSr_４Al_１４O_２５：Eu,Dyからなる平均粒子径約３０μの蓄光性セラミックの粉末１５が分散しており、蓄光性セラミックの粉末１５の重量比が１〜３０ｗｔ％である時、蓄光性セラミックの粉末１５はLED等１４からの光を吸収しやすいだけでなく、LED等１４の光は透明樹脂等の部分１６を通過して、LED等１４から離れたところにある蓄光材ペレットにも光が到達する。また蓄光性セラミックの粉末１５の平均粒子径が３０μであればLED等１４からの光は蓄光性セラミックの粉末１５によってペレット１２内でも程良く散乱される。また蓄光材ペレット同士の隙間を通過して到達する光もある。
その結果LED等１４に近接した蓄光材ペレットは強い光を吸収し蓄光するのみならず、LED等１４から離れたところにある蓄光材ペレットも光を吸収し蓄光できる。

それに止まらず、LED等１４から離れたところにある蓄光材ペレットの一部はLED等１４からの光の一部を乱反射して図１(a)の下部にある蓄光材ペレットに光を追い返し、下部にある蓄光材ペレットにさらに大きな光エネルギーを与える。
もちろん透明ケース１１に近接した蓄光材ペレットも光を乱反射するだけでなく光の一部は透明ケース１１に近接した蓄光材ペレットを通過し、透明ケースの上表面から出てくる。その結果LED等はもはや点光源には見えず、面光源となる。しかもペレットは蓄光しているので消灯時に強い残光を発する。
このことは本発明の特徴の一つである。

建物は消防法により非常用案内板の設置が義務付けられており、現状の非常用案内板の蓄光性能は前述のようにあまり満足すべきものではないので、本発明の実施によって、より高性能な非常案内板兼用常夜灯が提供できることになり、停電等災害時の安全性の向上に寄与できる。

また前記複数個のLED等１４をプリント基板１３に半田付けして配置し、前記ペレット１２を複数個のLED等１４の発光面や側面の近傍に充填した後、透明性接着剤を用いて前記ペレット１２とLED等１４を接着し一体化することも出来る。
蓄光性セラミックであるアルミン酸ストロンチュウムは水分に出会うと加水分解しやすい性質があるので、透明なケース１１内に透明樹脂の液体を注入して固化させ、ペレット１２とLED等１４の隙間を透明樹脂で満たせば、ペレット１２は外来の水分から遮断されペレット中の蓄光性セラミックは加水分解しにくくなることが解っている。
またプリント板１３の下方を樹脂で封止すれば、外来の水分はもはや透明ケース１１内には入ってこないので、透明ケース１１内をすべて透明樹脂で満たさなくともペレット中の蓄光性セラミックは加水分解しにくくなることが解っている。透明ケース１１そのものを蓄光材ペレットを用いて射出成型で作ることもできるが、ケース表面には蓄光性セラミックの粒子１５が露出しており、外来水分によって加水分解しケースの表面に非蓄光性のくすんだ不透明層ができてしまうので、ケースそのものを蓄光性樹脂で作るときは外気に触れる表面を透明樹脂でコーティングしなければならない。

またケースそのものを蓄光性樹脂で作ったとき樹脂の強度は大幅に低下する。
諸条件を考慮すると図１(a)のような透明ケース１１の中に蓄光材を収納したほうがよい。透明ケース１１は透明樹脂でもよいし透明ガラスでもよい。

また図２に示す断面図のように蓄光材ペレット２２と樹脂またはガラス製透明ビーズ２５または色つきビーズを混合したものを、前記図１の蓄光材ペレット１２の代わりに用い、LED等２４や図示しない蛍光灯などの発光体の近傍に配置すると、より光の拡散性に変化をつけることが出来ることが確認されている。
番号２１は透明ケースであり、番号２３はプリント板である。

また実施例４に示す断面図では樹脂やガラスの透明ビーズを用いる代わりに、図３のようにすることも出来る。すなわち図３の(a)のように複数個のLED等３４の発光面や側面に前記蓄光材ペレット３２を配置し、LED等３４とペレット３２を収納する透明なケース３１のLED等３４の発光面側の内面または外面に多数個の突起を持つ乱反射面３５を設け、LED等３４が発する光を透明なケース３１のLED等の発光面側の内面または外面に設けた多数個の突起を持つ乱反射面３５で拡散することも出来る。番号３３はプリント板である。
図３の(b)は乱反射面３５の見取り図を示す。乱反射面３５は番号３６に示すようなピラミッド型突起を持っている。しかし乱反射面３５の突起はピラミッド型突起３６のような突起に限らず、その他任意の形状の突起であっても、LED等３４からの光を乱反射できることは明白である。

また図４の(a)に示す断面図のように1個の高輝度LED、キセノンランプまたはハロゲンランプのうち少なくとも一個を表す光源４４を放物面鏡等の凹面鏡４１の焦点位置に配置し、放物面鏡等の凹面鏡４１を用いて光源４４からの光を平行光線にするとき、前記放物面鏡等の凹面鏡４１の内面の少なくとも一部を蓄光性物質の内張り４２で覆い、光源４４からの光を吸収させると、光源４４が消灯したときにも放物面鏡等の凹面鏡４１の内面は光り、一定時間照明の機能を果たすことが確認された。（b）は見取り図である。
また図４の（c）に示す見取り図は図４の(a)(b)に示す実施例の変種である。
図４の（c）において放物面鏡等の凹面鏡４１の開口面を覆う透明板またはレンズ板の一部に蓄光板を貼り付けることもできる。実用的には凹面鏡４１の開口面を覆う透明板またはレンズ板とほぼ同じ外形のドーナツ状の蓄光板42Aを、凹面鏡４１の開口面を覆う透明板またはレンズ板の内又は外表面に貼り付けることができる。
このようにすると、光源からの直接光はドーナツ状の内径部の蓄光板の無い部分を通過して前方に投光される。またドーナツ状の蓄光板42Aのドーナツ部に当たった光源からの光は、ドーナツ状の蓄光板で蓄光され光源が消灯したときもドーナツ状の蓄光板が光る。そのため間欠的に光源を消灯した場合でも、消灯時にもある程度の明るさを確保できるので電池の省エネルギーに寄与できる。
実施例５の光源４４を点灯する場合は従来のパルス点灯よりもＯＦＦ時間の永いパルスを用いることが出来る。たとえば１ｍｓの間だけ光源４４を点灯し、３ｍｓの間は消灯するような間欠的なパルス点灯を自動的に行った場合、その消費電力は直流点灯に比べ１／４になるが、３ｍｓの消灯中でも蓄光材が発光しているので、ちらついて見えることはない。このLED等の消灯時間を３ｍｓよりも永くすることも可能で、その消灯時間は目視によるちらつきが目立たない消灯時間にまで永くすることが蓄光材の残光効果により可能である。
理想的には点灯時間１ｍｓのとき、消灯時間を１０ｍｓにまで永くすることもできる。
これにより直流点灯時に比べ消費電力は１／１０となり、特に電源が電池である懐中電灯のときに電池寿命が１０倍に延伸する。
従来の懐中電灯のパルス点灯はデューティが５０％で１ＭＨｚ程度の矩形波パルス点灯を用いており、直流点灯に比べ消費電力は高々１／２程度であった。この懐中電灯・パルス点灯用の市販のＩＣを用いて２ｍｓの間デューティが５０％で１ＭＨｚのパルス点灯を行い、３ｍｓの間自動的に消灯すれば消費電力は直流点灯に比べ１／４となる。
また登山時に樹海に迷い込んで夜になった時、上記のような蓄光性懐中電灯を持っていると生存率が向上する。
即ち星明りなどで足元が見えるときは懐中電灯をOFFにして蓄光の光のみを用い、足元の見えない暗いときにのみ蓄光性懐中電灯をONにして強い光で照らし、また救助班への合図に用いうる。
このように懐中電灯ONの時間を低減できるので電池の寿命が長くなり生存率が向上する。
上記のような蓄光性懐中電灯はまた、災害時に停電になった時に用いる民生用懐中電灯としても好適であるに止まらず軍用にも用いうる。
光源を強烈な超高輝度LEDまたは高輝度キセノンランプにすると、暴漢撃退用の所謂コンバット・ライトになる。コンバット・ライトは発熱による光源の寿命維持のため５分以上は点灯できないが、蓄光性コンバット・ライトならば消灯時にもある程度の照明になるので、夜道の一人歩きのための婦人用・懐中電灯としても用いうる。
図４の(a)(b)(c)において同一番号のものは同一物を示す。番号４３は光源４４の放熱板である。

また図１に示す実施例１において、複数個のLED等の代わりに1個の蛍光灯を置き、この１個の蛍光灯の発光面を覆うように図１と同様な蓄光性ペレットを配置しても実施例１と類似な蓄光性発光体が出来る。この図を図６に示す。図１と同一番号のものは同一物を示す。番号１６は蛍光燈を示す。

また図５のように交流電源（商用電源）５１を入力とする公知のスイッチングレギュレータ５２を用いてLED等５５に電力を供給することもできる。このときスイッチングレギュレータ５２の出力電圧５３が間欠的にゼロ（OFF）になる矩形波にすると、ゼロの区間はLED等５５には電流は流れないことになり、省エネルギー的なLED等の照明となる。
このとき電流がゼロになる時間を可及的に目の残像時間である３０ｍｓに近づけても電流ゼロの区間でも蓄光材が発光しているので、LED等のちらつきは少ない。またそのちらつかない限界まで前記矩形波の電流波形を近づけることが出来る。
実用的には一個のLED等５５に流れる電流を前記矩形波のON区間１ｍｓには定格電流が流れ、OFF区間３ｍｓには０ｍAであるようにすれば、直流点灯の時に比べ消費電力は１／４となる。このON、OFF比率の最適値を実験により許容できるLED等５５のちらつきを目視で測定し決定できるのは電池を電源とする懐中電灯の場合と同様である。
番号５１は交流電源（商用電源）、番号５４はスイッチングレギュレータ５２の出力電圧５３をON、OFFする半導体スイッチを示し、半導体スイッチ５４がONの時LED等５５には定格電流が流れ、半導体スイッチ５４がOFFの時にはLED等５５には電流は流れず０ｍAとなる。その結果LED等５５に流れる電流は間欠的に電流０になる矩形波となる。
２ｍｓの間、デューティが５０％で１ＭＨｚのパルス点灯を用い、その後３ｍｓの間LED等を自動的にＯＦＦにすれば直流点灯に比べ消費電力は１／４になる。

また地下鉄内等で停電が起こったとき、地下鉄のトンネルの壁面に設けられている照明の代わりに図１、図２、図３、図７に示す蓄光性のLED等照明と、図８、図９に示す駆動回路を用いることができる。
例えば図７に示す断面図のように少なくとも表面の一部が透明または半透明のケース７１にLED等７２を収納し、LED等７２の発光面を覆うように蓄光性の板７３、及びまたは蓄光性のペレットやビーズ７４を配置し、LED等７２から発する光を前記蓄光性の板７３、及びまたは蓄光性のペレットやビーズ７４に入射させてもよい。このとき蓄光性のペレットやビーズ７４の量を図１の(a)の量より少なくしてもLED等は面光源化できる。また蓄光性のペレットやビーズ７４を用いず蓄光性の板７３のみを用いても面光源化できる。
次に図８に示す回路図のようにLED等７２を点灯する電流を供給している交流電源７５が遮断された時、予め前記交流電源７５とスイッチング電源７６によって充電されている電池７７からの電流を用いてLED等７２を間欠的に点灯し、前図の蓄光性の板７３または蓄光性のペレットやビーズ７４に光エネルギーを与えると、交流電源７５が停電のため遮断されてもLED等７２からの光エネルギーは前図の蓄光性の板７３、及びまたは蓄光性のペレットやビーズ７４を励起し、蓄光材を光らせることが出来る。

蓄光材の残光が減衰し約５ｍｃｄ／ｍ^２以下になった時、再びLED等７２を点灯させると蓄光材も再び励起され、その結果蓄光材の輝度は最大輝度から約５ｍｃｄ／ｍ^２の間を行き来しながら持続的に光り続けるようになる。
この持続時間は図１０のパルス波形図に示すように電池７７の容量（Aｈ）と、LED等７２を間欠的に点灯するための間欠点灯パルス波形V3の電流ONの時間τと、その累計時間Tとにより決定される。
実用的には地下鉄等のトンネル壁面のLED等の照明では、停電時には３秒間だけ電池７７からの電流を用いてLED等を点灯し、その後３０分消灯すれば電池からの電力を直流持続点灯に比べ６００分の一に低減できるので、地下鉄の停電が数日間回復しなかったとしても地下鉄のトンネル内は約５ｍｃｄ／ｍ^２以上の明るさで照明されることになる。このため大規模地震などで地下鉄、地下街の出口が塞がれ救出を待っているとき、水さえあれば数日程度の長期にわたり人が生き延びるのを助けることができる。
また図７に示す断面図の蓄光性発光体において、前記LED等７２の発光面を覆うように蓄光性の板７３、及びまたは蓄光性のペレットやビーズ７４を配置するとき、蓄光性の板７３と蓄光性のペレットやビーズ７４を同時に用いても、あるいは一方のみを用いてもよい。
また図１、図２、図３、図７に示す断面図の蓄光性発光体において、図８、図９のような駆動回路を用いず、図５のような駆動回路でLED等を点灯することもできる。

図８の回路の動作は次の通りである。交流電源（商用電源）７５を入力とするスイッチング電源７６の＋端子からの電流は、PNPトランジスタQ１と抵抗R1、R2及び３V程度のツエナーダイオードZ1による定電流回路によって定まる定電流IをダイオードD1を介してLED等７２に供給する。
PNPトランジスタQ1のエミッタ・ベース間の電圧は約０．５Vであるので、この定電流Iは、I＝（３−０．５）／R1で定まる。
また交流電源７５が遮断されていない時には、スイッチング電源７６の＋端子からの電流は抵抗R3による準定電流・充電回路により電池７７を充電する。
たとえば電池がニッケル水素電池の場合、電池７７は満充電時には１．２×３＝３．６Vに昇圧するが、ダイオードD2とD1の作用によりスイッチング電源７６の＋端子側とPNPトランジスタQ1のコレクタ側には電池からの電流は逆流しない。
また電池７７が空の時には電池７７の端子電圧はほぼ０Vで、０Vの時にはダイオードD３の作用でLED等７２の端子電圧は０Vにはならない。

ここでスイッチングレギュレータ７６の＋側の電圧V1は諸損失を加味して４．６V程度にしておくこともできる。−側の電圧は０Vとする。
電圧V1の検出は、例えばセイコーインスツルーメンツ社製の電圧監視用・集積回路であるS-80717ANのような集積回路Q2と抵抗R4、コンデンサC1、ダイオードD４と抵抗R5を用いて、電圧V1が０Vになったことを検出できる。
交流電源７５が遮断されていない時、Q２の出力V2は4．5V程度になる。
交流電源７５が遮断された時には、Q2の出力V2は０Vとなる。
図８の回路図中の長時間タイマー７８のリセット端子RSTにQ2の出力V2を入力する。V2がたとえば4．5Vの時には、長時間タイマー７８はリセットされ出力V３は０Vとなるので、Q3、Q4はOFFのままである。
その結果抵抗R1とQ1、D1を介してLED等７２に電流が供給される。
交流電源７５が遮断されたとき、V1は０VとなりQ2の出力V2も０Vとなるので長時間タイマー７８の出力V3は図１０のV3の波形のようにτ時間だけONでt時間だけOFFとなり、Q3をONにし抵抗R6、R７を介してQ4をτ時間だけONにする。その結果電池７７からの電流はτ時間だけLED等７２に供給される。

そのため停電のときLED等７７からの光エネルギーを吸収した蓄光材はτ時間だけ再励起されるので蓄光材は最大輝度で光り、tで示すLED等のOFF期間の後、蓄光材の輝度は５ｍｃｄ／ｍ^２にまで低下するが、その後再びLED等をτ時間だけONになるので、蓄光材は再び最大輝度で光るように励起される。
５ｍｃｄ／ｍ^２は物体をはっきりと確認できる明るい輝度であり、３ｍｃｄ／ｍ^２は物体の輪郭が確認できる輝度である。２ｍｃｄ／ｍ^２は薄くぼやけて物体を何とか確認できる輝度である。また蓄光材の評価に用いられる０．３ｍｃｄ／ｍ^２の輝度とは、真っ暗やみで数秒間目が暗闇に慣れたとき視認できる最低輝度である。

実際地下鉄等の停電事故において、図８の回路を持たない実施例では停電後２４時間で蓄光材の輝度は０．３ｍｃｄ／ｍ^２にまで低下し、何とか実用できるが、それも２４時間以上経つともはや視認できない輝度となり、停電事故が24時間以上続くと実用に耐えなくなる。
そのため実施例８のように図８の回路を備えると２４時間以上、たとえば数日でも電池７７の能力の許す限り蓄光材の輝度は最大輝度から５ｍｃｄ／ｍ^２の輝度の間を行き来するようになる。復電すれば電池７７は再充電される。

図９は図８の長時間タイマー７８の内部回路を示す回路図である。
たとえばナショナルセミコンダクター社製のタイマーICであるLMC５５５のようなタイマーを用いて構成された自走マルチバイブレータ９１の出力OUTは東芝製のカウンターICであるTC４０４０のようなカウンター９２のクロック端子CKに入力される。カウンター９２の出力O_５〜O_１２は多入力AND９３に入力される。多入力AND９３はたとえばナショナルセミコンダクター社製のCD４０６８である。その結果多入力AND９３の出力V3は図１０に示すV3のような波形となり停電時にもLED等７２に間欠的な電流を供給できる。

図８の電圧監視用・集積回路Q２の出力V2は、図９のカウンター９２のリセット端子RSTに入力され、またV2をTC４０９３のようなインバータ９４で反転した波形はタイマー９１の反転リセット端子に入力される。
そのためV2が０V即ち停電時には自走マルチバイブレータ９１の発振が始まり、またカウンター９２の出力O_５〜O_１２もカウントアップし、出力O_５〜O_１２がすべてHighになると多入力AND９３の出力V3もHighになる。
そしてさらにカウントアップしたときカウンター９２の出力は全て０となり、V3も０Vとなり、そこから新たにカウントアップが始まる。
その結果NPNトランジスタQ３は間欠的にV３がHighになるときにONになり、抵抗R６とR７の作用でPチャネルFETであるQ４もONになるので電池７７からの電流は間欠的にLED等７２に供給されるようになる。

交流電源７５が遮断されていない時にはV２が常にHighとなって発振が止まりV３は常に０V になったままなので、Q４はOFFのままで電池７７からの電流はLED等７２には供給されない。このときLED等７２には定電流回路のR1とトランジスタQ１、ダイオードD1を介して定電流Iが供給される。
また実施例８で用いられる図８、図９、の回路は、この回路に限定されるものではない。交流電源７５が遮断されていない時には交流電源７５からの電流をLED等７２に供給しつつ電池77をも充電し、交流電源７５が遮断されたとき、電池７７から間欠的にLED等７２へ電流を供給できる回路なら、公知の種々な回路が可能である。また電池７７はニッケル水素電池のみではなく、リチウムイオン電池他の二次電池なら何でもよい。電池を充電する元になるスイッチングレギュレータの+出力電圧も４．６Vに限られず種々な電圧を選ぶことができる。

また上記地下鉄等で用いられる図７のような蓄光性発光体は必ずしも面光源である必要はなく、図７の実施例で蓄光板７３、及びまたは蓄光性ペレットあるいはビーズを、どのようにケース７１内に充填してもよく、必ずしもLED等の光が面光源的にならなくてもよい。
さらにケース７１そのものを蓄光性材料で製作して、ケース表面を透明樹脂で被覆してもよい。

本発明は以上のように構成され、前述のような効果があるので、LED等の点光源性を面光源性に出来るだけでなくLED等が消灯したときにもLED等近傍の蓄光材が強い光を発するので、非常案内板兼用常夜灯として用いることが出来ることになり、防災上有用な非常案内板兼用常夜灯を提供できる。

また今まで室内では間接照明として用いるほか無かったLED等の照明を面光源化し、人に優しい柔らかい直接照明として用いうることが出来る。また前記のように省エネルギー的な光源が出来ることになるので地球温暖化防止に貢献できる。
また地下鉄等で停電事故が起こったときの避難誘導用の照明を提供できる。

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特許出願を検索する検索式は、
検索式＝（蓄光+夜光）＆（LED＋発光ダイオード）＆（ビーズ＋ペレット＋レンズ＋顆粒）
を用いた。その結果下記のように９件の特許文献１を発見したが、いずれも本発明
とは無関係な発明であり、本発明は下記９件に抵触しない。

1. 特開2006-233421 ロードマーカの固定構造2. 特開2006-117857 蓄光性発光装置および蓄光性発光型光ファイバ 3. 特開2005-101023 発光ダイオードを用いた発光体4. 特開2002-017425 小物入れストラップ 5. 特開2000-202043 光学的人体健康物質及びその製造方法 6. 特開2000-162986 表示装置 7. 特開2000-155544 表示装置8. 特開平11-163417 発光ダイオード 9. 特表平10-501348 昼／夜ヘッドアップ表示装置（ＨＵＤ）

また実用新案出願を検索する検索式は、
検索式＝（蓄光+夜光）＆（LED＋発光ダイオード）＆（ビーズ＋ペレット＋レンズ＋顆粒）
を用いた。その結果０件の先願が検索された。

上記のように本発明は防災というセキュリティと省エネルギーという２大効果をもたらし産業上きわめて有用である。

蓄光材を含んだペレットを複数個のLED等の少なくともその発光面を覆うように配置し、LED等から発する光を前記ペレットに入射させ、かつLED等の発する光を前記ペレット表面で乱反射させた蓄光性発光体の実施例で、（a）は断面図、(b)はペレット1個の拡大見取り図を示す。 蓄光材ペレットと透明ビーズを用いた蓄光性発光体の実施例を示す断面図。 透明ケースの内表面または外表面に乱反射面を設けた実施例で、（a）は断面図、(b)は見取り図を示す。 1個の高輝度LED等と放物面鏡等の凹面鏡及び放物面鏡等の凹面鏡の内面に蓄光材料を配置した実施例で、（a）は断面図、（ｂ）は見取り図を示す。（c）は放物面鏡等の凹面鏡の開口部にドーナツ状の蓄光板を貼り付けた実施例を示す。 LED等に電流を供給するスイッチングレギュレータとスイッチングレギュレータの出力を間欠的にON、OFFしLED等への電流供給を間欠的にゼロにする実施例の回路図を示す。 図１のLED等の代わりに蛍光灯を用いた実施例を示す断面図である。 地下鉄のトンネルの壁面の照明等に用いる蓄光性照明の断面図を示す。 地下鉄のトンネルの壁面の照明等に用いる二次電池併用・蓄光性照明の回路図を示す。 図８に示す長時間タイマー７８の内部を示す回路図である。 地下鉄のトンネルの壁面の照明等に用いる二次電池併用・蓄光性照明の電池から間欠的に電流を供給するパルス波形を示す。

符号の説明

１１：透明ケース
１２：蓄光材ペレット
１３：プリント板
１４：LED等
１５：蓄光性セラミック粉末
１６：蛍光燈
２１：透明ケース
２２：蓄光材ペレット
２３：プリント板
２４：LED等
２５：透明ビーズ
３１：透明ケース
３２：蓄光材ペレット
３３：プリント板
３４：LED等
３５：乱反射面
３６：ピラミッド型乱反射面
４１：放物面鏡等の凹面鏡
４２：蓄光材の内張り
４２A：放物面鏡等の凹面鏡の開口部に設けたドーナツ状の蓄光板
４３：放熱板
４４：高輝度LED等
５１：商用電源
５２：スイッチングレギュレータ
５３：スイッチングレギュレータの出力電圧
５４：半導体スイッチ
５５：LED等
７１：透明または半透明のケース
７２：LED等
７３：蓄光板
７４：蓄光性ペレットまたはビーズ
７５：交流電源（商用電源）
７６：スイッチングレギュレータ
７７：二次電池
７８：長時間タイマー
V1：スイッチングレギュレータ７６の+出力電圧
V2：電圧監視ICQ2の出力
V3：カウンター１０２の出力
R1〜R７：抵抗器
D1〜D４：ダイオード
Z1：ツエナーダイオード
Q1：PNPトランジスタ
Q2：電圧監視IC
Q3：NPNトランジスタ
Q4：PチャネルFET
９１：タイマーIC
９２：カウンターIC
９３：多入力AND
９４：インバータ IC
RA：抵抗
RB：抵抗
Cｔ：コンデンサ
Cｄ：デカップリング・コンデンサ
τ：V3のON期間
t：V3のOFF期間

Claims (1)

1. （a）透明樹脂に１〜３０ｗｔ％の蓄光材粉末を分散させたペレットであって、一辺が０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の直方体状のペレットまたは長短径が０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下で、高さが０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の楕円円柱状のペレットと、
   （ｂ）プリント板に装着した複数個のLED（発光ダイオード）を収納するケース内の空間に前記ペレットを充填し、前記複数個のLEDの少なくともその発光面を覆うように前記ペレットを配置し、LEDから発する光を前記ペレットに入射させ、かつLEDの発する光を前記ペレット表面で乱反射させ、
   （ｃ）LEDの発する光が前記ペレットにより乱反射される結果、複数個のLEDの発する光がもはや複数個の点光源には見えないようにしたことを特徴とし、
   （ｄ）LEDが消灯した時には前記ペレット内に分散している蓄光材粉末が発光するようにしたことを特徴とする蓄光性発光体。