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

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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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