JP4552885B2 - 光フィルタ及びこれを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、特定の波長の光をカットする透光性材料を基材とする光フィルタ及びこれを用いた照明器具に関する。

一般に、蚊やハエ等の飛翔昆虫類を誘引しやすい光の分光分布は、紫外領域にピークがあると考えられている。このため、例えば、特許文献１に示されるように、波長が４００ｎｍ以下の紫外光をカットする光フィルタを光源に備えることにより、光源から出射される光によって虫が誘引されるのを抑制することができる。

しかし、紫外領域から可視領域の短波長側（約５００ｎｍ）までの波長の光をカットする光フィルタを備えた照明器具では、紫外光のみをカットした照明器具に比べて虫が近寄り難くなるが、光フィルタを透過した光が黄味がかって見え、火災現場等のような煙が充満した場所における非常灯としては有効であるが、一般の照明に用いる場合には点灯時光の見掛けが悪くなるという問題があった。

上記問題を解決するものとして、特許文献２に示されるように、波長が約３００ｎｍから約３９５ｎｍまでの光を略１００％カットすると共に、波長が約４０５ｎｍの光の透過率が約５０％以下となるように、また、波長が約４５０ｎｍ以上の光の平均透過率が約５０％以上となるようにカット率及び透過率を調整した透光性材料から成る光フィルタを用いることにより、虫の誘引性を抑制しながら、光の黄味がかりを抑制することができる照明器具が知られている。
特開平１１−１９１３９２号公報 特開２００４−２４７１５６号公報

しかしながら、上記の特許文献２に示されるような、特定の波長の光をカット及び調整したものであっても、照明器具から出射される光に若干の黄味がかりを生じさせるのは避けられず、例えば、作業場等に照明器具を設置しようとする場合のように、より白味の強い色調が求められる使用環境には適さないことがあった。これを解決するためには、照明器具に用いる光フィルタの材料に蛍光増白剤を添加する方法も考えられる。しかし、この場合、蛍光増白剤の経時的な染み出し等によってブリードアウトが生じたり、光フィルタの耐久性が低下するといった虞がある。

本発明は、上記課題を解決するものであり、照明器具から出射される光の特定の波長をカットすることにより、虫が誘引されるのを抑制し、且つ黄味がかりを低減して白味の強い光を出射することができる光フィルター及びこれを用いた照明器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、照明器具に用いられて、虫を誘引しやすい波長が約３００ｎｍから約３９５ｎｍまでの光を略１００％カットする透光性材料を基材とする光フィルタであって、該光フィルタの光出射面に、凹部が形成された透光性樹脂層と、この凹部に設けられ、前記透光性樹脂層よりも屈折率の高い透光性部材と、から成る反射膜が備えられているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光フィルタにおいて、前記透光性部材が球形状であるものである。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の光フィルタにおいて、前記透光性部材がガラスであるものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光フィルタを用いた照明器具である。

請求項１の発明によれば、光源から出射された光は、光フィルタによって波長が約３００ｎｍから約３９５ｎｍまでの光がカットされて出射され、且つ反射膜により、室内側からの光が反射されるので、虫の誘引を抑制しつつ、光フィルタから出射される光の白味を全体として強くすることができる。

請求項２の発明によれば、透光性部材が球形状であるので、この透光性部材に入射した光が再帰反射されることにより、室内からの光が、その光源方向に効果的に反射され、光フィルタとしての反射ムラを低減することができる。

請求項３の発明によれば、透光性部材に安価なガラスを用いているので、光フィルタの製造コストを抑制することができる。

請求項４の発明によれば、虫の誘引を抑制しつつ、出射される光の白味を全体として強くすることができる光フィルタを照明器具に用いているので、黄味を抑え、より白味の強い色調の光を提供できることとなり、かかる光が要求される作業場等への設置が可能となり、虫を誘引しない照明器具の適用範囲を拡大することができる。

本発明の一実施形態に係る光フィルタについて、図１及び図２を参照して説明する。光フィルタ１は、照明器具のグローブ等（図示せず）に用いられ、照明器具の光源から出射された光のうち、虫が誘引されやすい波長が約３００ｎｍから約３９５ｎｍまでの光を略１００％カットする透光性材料を基材２とする。この光フィルタ１は、基材２の外表面であって、照明器具の光源から出射された光を出射する面２０（以下、光出射面）に、所定の凹部３が形成された透光性樹脂層４と、この透光性樹脂層４よりも屈折率の高い透光性部材５と、から成る反射膜６を備えている。なお、図１及び図２において、図中の上方向が照明器具のグローブの内側空間を示しており、更にその上方向には照明器具の光源（図示せず）が備えられている。また、図中の下方向が照明器具のグローブの外側空間を示しており、本実施形態では室内空間を想定している。図３乃至図５においても同様である。

上記の基材２は、透光性樹脂を主な材料とした薄肉部材であり、照明器具の光源からの光を受けてこれを透過して出射するものである。基材２の主な材料に用いられる透光性樹脂としては、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリカーボネイト（ＰＣ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等が挙げられ、加工時には成形が容易で、加工後は、形状安定性に優れた材質のものが好ましい。

また、虫を誘引する特定波長の紫外線をカットできるよう、基材２の材料となる透光性樹脂には、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリシレート系又はシアノアクリレート系紫外線吸収剤等が添加される。また、必要ならば、光拡散性を高めるためにシリコン樹脂等が添加されることもある。基材２の厚みは、照明カバーとして用いられた際に十分な強度と耐久性が確保され、且つ上記の紫外線吸収機能が発揮される範囲において、任意に決定される。

この基材２は、上記の透光性樹脂材料を押出成形によりシート状に加工した後、プレス成形により所望の形状に形成される。また、形成後の基材２には、その内表面又は外表面に所望の光学的特性を付加するための種々のコーティング剤が塗布されることもある。

上記の透光性樹脂層４は、上記の基材２と同様に、例えば、アクリル樹脂といった透光性樹脂から成る厚さ略１００μｍの薄肉部材である。透光性樹脂層４は、その材料となる透光性樹脂を適切な溶媒で希釈した後に、基材２の光出射面２０の表面に塗布され、上記溶媒を乾燥・気化させることで形成される。塗布の方法は、例えば、スプレー塗布等によるが、他の方法であっても、光出射面２０上に均質に透光性樹脂を塗布することができるものであればよい。

そして、この透光性樹脂層４の表面のほぼ全域に、内径が略１０μｍである略半球形状の凹部３が形成される。この凹部３は、例えば、透光性部材５を混練した透光性樹脂層４を光出射面２０の上に塗布することにより、透光性部材５の形成と同時に透光性樹脂層４上に設けられる。また、プレス成形により透光性部材５とは別個に透光性樹脂層４上に形成されてもよい。

上記の透光性部材５は、内径が略１０μｍである略球状の透光性材料であって、透光性樹脂層４よりも屈折率の大きい材質から成るものである。本実施形態においては、例えば、ソーダガラスから成る略球形状のガラズビーズが用いられる。このガラスビーズは汎用のものであり、安価に入手できることから、光フィルタ１全体の製造コストを低減することができる。また、透光性部材５の材料には、ポリカーボネート等の透光性樹脂が用いられることもあり、この場合には、所望の屈折率が満たされる範囲において添加剤が添加されることもある。

この透光性部材５は、上述の方法のように、凹部３と同時に透光性樹脂層４上に設けられてもよいし、また、予め透光性樹脂層４の表面に凹部３を形成しておいた後に、別個にプレス成形又は接着等により設けられてもよい。なお、図１及び図２では、透光性部材５が凹部３との間に隙間無く設けられている構成を示しているが、透光性部材５が凹部３との間に所定の隙間が設けられることもある。

以下に、本実施形態に係る光フィルタ１の作用について、図３（ａ）を参照して説明する。なお、図３（ａ）は、光フィルタ１に備えられる透光性樹脂層４と透光性部材５とから構成される反射膜６の部分のみを拡大して示している。光源（図示せず）側から光フィルタ１へ入射した光Ｌ１は、光フィルタ１を透過して、室内側へ出射される。この際に、光Ｌ１は、波長が約３００ｎｍから約３９５ｎｍまでの光が略１００％カットされることにより、虫の誘引が抑制される。

ここで、光の屈折現象について簡単に説明する。光が屈折率の高い材質から低い材質へ伝播するとき、光の入射角度によって透過する場合と全反射する場合とがあり、この光が透過するか全反射するかの境になる入射角度を臨界角という。入射角度が臨界角に満たない場合、屈折率の高い材質と低い材質との接面において、光は透過屈折し、一方、臨界角を超える場合には全反射する。

本実施形態の反射膜６では、透光性部材５の屈折率が、透光性樹脂層４の屈折率よりも大きくなっている。そのため、透光性部材５に入射した光は、透光性部材５と透光性樹脂層４との接面である凹部３に到達すると、その入射角が臨界角を超える光については全反射されることになる。

また、透光性部材５は略球形状となっていて、一種の凸レンズとして作用するので、室内側から透光性部材５に入射した光Ｌ２は、一点に焦点を結んだ後に、凹部３によって反射されて、再び透光性部材５内を通って元の光源方向へ再帰される、いわゆる再帰反射がなされる。このような構成により、反射膜６は、室内側から入射した光Ｌ２を元の方向へ効率的に反射することができる。

上記のように、本実施形態に係る光フィルタ１は、光源側から入射した光Ｌ１のうち、約３００ｎｍから約３９５ｎｍまでの光をカットして室内側へ出射し、また、室内側からの光Ｌ２を再帰反射して室内側へと出射することにより、虫の誘引を抑制しつつ、光フィルタ１から出射される光の白味を全体として強くすることができる。また、本実施形態によると、光の白味を強くするために蛍光増白剤を添加する必要もないため、蛍光増白剤の経時的な染み出し等にる光ムラが発生したり、光フィルタの耐久性が低下するといった問題も生じない。

上記の実施形態では、透光性部材５が凹部３との間に隙間無く設けられているものを示したが、以下に、上記の実施形態の変形例を説明する。図３（ｂ）は、透光性部材５と凹部３との間に若干の隙間が設けられ、この隙間にエアロゲル層３ａが形成された例を示す。エアロゲル層３ａは、透光性部材５よりも屈折率の低い材料であるシリカエアロゲルが上記の隙間に充填されて成るものである。この構成においては、透光性樹脂層４に透光性部材５よりも高い屈折率の材質が用いられても、透光性部材５に入射した光は、透光性部材５とエアロゲル層３ａとの接面で再帰反射することになるため、上記と同様の効果が得られる。

また、図３（ｃ）は、透光性部材５と凹部３との間に若干の隙間が設けられ、この隙間に空気層が形成された例を示す。透光性部材５と凹部３との間の隙間の一部には接着剤３ｂが充填されることで、透光性部材５と透光性樹脂層４とが固定される。この構成においては、一般に空気は透光性樹脂よりも屈折率が低いことから、上記のエアロゲル層３ａが形成されたものと同様の効果が得られると共に、光フィルタ１の製造コストを削減することができる。

図４は、上記の実施形態の変形例であって、図１乃至図３で示した略球形状の透光性部材５の代わりに、略三角錐形状の透光性部材５を用いた例を示す。この略三角錐形状の透光性部材５は、例えば、ポリカーボネートやポリオレフィン等の透光性樹脂から成り、略三角錐状の一辺が略３０μｍのとなるよう加工されたものが用いられる。この略三角錐形状の透光性部材５を用いた反射膜６は、光出射面２０に塗布された透光性樹脂層４の表面にプレス成形により凹部３を形成した後、プレス成形又は接着等により略三角錐形状の透光性部材５が設けられる。

図５（ａ）は、図４に示された反射膜６の部分を拡大して示したものである。また、図５（ｂ）は、前述の図３（ｂ）に示した略球形状の透光性部材５が用いられた構成と同様に、略三角錐形状の透光性部材５と凹部３との間に隙間が設けられ、この隙間にエアロゲル層３ａが形成された例を示し、図５（ｃ）は、前述の図３（ｃ）に示した構成と同様に、空気層が形成された例を示す。これらの例においても、上記実施形態と同様に、室内側からの光Ｌ２を反射することで、光フィルタ１から出射される光の白味を全体として強くすることができる。

上述の図１乃至図３に示されるように、略球形状の透光性部材５が用いられた構成では、透光性部材５の一部が透光性樹脂層４から突起しているため、光フィルタ１の表面がキラキラと光り、看者にざらついた印象を与えることがある。それに対し、図４に示されるように、略三角錐形状の透光性部材５が用いられた光フィルタ１は、その表面を平滑なものとすることができるので、看者にざらついた印象を与えることがない。

なお、透光性部材５の形状は、上記の構成に限られず、室内からの光Ｌ２を効果的に反射することができるものであればよく、例えば、半円形状や再帰反射を示すキュービック形状等であってもよい。これらの場合も、透光性樹脂層４の厚さや凹部３の形状は、透光性部材５の形状に適合して適宜に決定される。

図６は、上記実施形態に示したような構成で成る光フィルタ１をグローブとして用いた照明器具の実施形態を示している。この照明器具７は、光フィルタ１と、点灯回路７１と、光源７２と、支持器材７３と、を備えている。点灯回路７１、光源７２及び支持器材７３は、いずれも汎用のものが用いられ、これら各部材の構成や配置は使用される照明器具に応じて適宜に選択される。

この照明器具７は、光源７２から出射された光Ｌ１のうち、虫を誘引する波長の光が、光フィルタ１を透過する際にカットされ、また、室内側からの光Ｌ２が、光フィルタ１により効果的に反射されるので、虫の誘引を抑制しつつ、光の白味を全体として強くすることができる。このため、照明器具７は、黄味を抑え、より白味の強い色調の光が要求されるような作業場等への設置が可能となり、虫を誘引しない照明器具の適用範囲が拡大される。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、透光性樹脂層４及び透光性部材５の上に透光性樹脂から成る保護フィルム層が形成され、透光性部材５の剥離等を防止すると共に、光フィルタ１の耐久性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る光フィルタの一部を破断した斜視図。 上記光フィルタの断面図。 （ａ）は上記光フィルタの部分拡大断面図、（ｂ）及び（ｃ）は上記光フィルタの変形例の拡大断面図。 上記実施形態の変形例による光フィルタの断面図。 （ａ）は上記光フィルタの部分拡大断面図、（ｂ）及び（ｃ）は上記光フィルタの変形例の拡大断面図。 上記光フィルタを用いた照明器具の実施形態であって一部を破断した側面図。

符号の説明

１ 光フィルタ
２ 基材（透光性材料）
２０ 光出射面
３ 凹部
４ 透光性樹脂層
５ 端部
６ 反射膜
７ 照明器具

Claims (4)

1. 照明器具に用いられて、虫を誘引しやすい波長が約３００ｎｍから約３９５ｎｍまでの光を略１００％カットする透光性材料を基材とする光フィルタであって、
   前記基材の光出射面に、凹部が形成された透光性樹脂層と、この凹部に設けられ、前記透光性樹脂層よりも屈折率の高い透光性部材と、から成る反射膜が備えられていることを特徴とする光フィルタ。
2. 前記透光性部材が略球形状であることを特徴とする請求項１に記載の光フィルタ。
3. 前記透光性部材がガラスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光フィルタ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光フィルタを用いた照明器具。

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