JP5113131B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関し、特に熱音響素子を利用した照明装置に関するものである。

従来の照明装置は光源と、該光源を支持するための支持体と、前記光源を覆うためのランプシェイドと、を含む。しかし、使用者は照明装置を利用する時、該照明装置で音楽を流すという希望がある。従って、照明装置に音響素子を組合わせる研究が進んでいる。

一般的に、音響装置は信号装置及び音波発生器を含む。前記信号装置は、信号を前記音波発生器（例えばスピーカー）に伝送する。スピーカーは電気音響変換器として、電気信号を音に変換することができる。動作原理により、スピーカーは、ダイナミックスピーカー、マグネティックスピーカー、静電気スピーカー、圧電スピーカーなどの多種に分類される。前記多種のスピーカーは、全て機械的振動によって音波を生じ、即ち、電気―機械力―音の変換を実現する。ここで、ダイナミックスピーカーが広く利用されている。

一般に、従来のダイナミックスピーカーは、ボイスコイルと、マグネットと、コーンと、を含む。前記ボイスコイルは導電部品として、前記マグネットの間に設置されている。前記ボイスコイルへ電流を流す場合、前記ボイスコイルによる電磁場及びマグネットによる磁場の相互作用により、前記コーンが振動して空気の圧力変動が連続して生じるので、音波を発生することができる。

Ｓｕｍｉｏ Ｉｉｊｉｍａ，"Ｈｅｌｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅｓ ｏｆ Ｇｒａｐｈｉｔｉｃ Ｃａｒｂｏｎ"，Ｎａｔｕｒｅ、１９９１年、第３５４巻，ｐ５６ Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、"Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ"、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１

しかし、前記ダイナミックスピーカーは、重いマグネット及び磁場の作用に依存しているので、前記ダイナミックスピーカーの構造は複雑である。また、前記ダイナミックスピーカーのマグネットは、前記スピーカーに近く配置された電子装置に、悪い影響を与えるという課題がある。さらに、前記ダイナミックスピーカーは電気信号の入力の条件により作動するので、電気信号を提供しない場合、前記ダイナミックスピーカーは作動できないという課題がある。

九十年代の初めから、カーボンナノチューブ（非特許文献１を参照する）を代表するナノ材料は独特な構造と性質によって人々の関心を集めている。近年では、カーボンナノチューブ及びナノ材料の更なる研究に伴って、次第に、その応用の可能性が広がっている。例えば、カーボンナノチューブは独特な電磁学、光学、力学、化学などの性能を持っているので、電界放出電子源、センサ、新型光学材料などの分野で応用する研究が数多く報告されている。しかしながら、従来技術では、カーボンナノチューブが音を発するデバイスは、照明装置の分野には応用されていない。

本発明の照明装置は、支持体と、光源と、音波発生素子と、を含む。前記音波発生素子がカーボンナノチューブ構造体を含む。

前記カーボンナノチューブ構造体において、複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。

前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量が０（０は含まず）〜２×１０^−４Ｊ／ｃｍ^２・Ｋである。

前記カーボンナノチューブ構造体が、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。

前記カーボンナノチューブ構造体が、複数のカーボンナノチューブワイヤを含む。

前記音響素子の少なくとも一部は、前記光源を囲む。

前記音響素子は支持体により支持され、前記音響素子の少なくとも一部は、前記支持体と接触する。

前記照明装置は、少なくとも二つの電極を含む。前記少なくとも二つの電極は、前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続されている。

従来の技術と比べて、本発明の照明装置は次の優れた点がある。第一は、本発明照明装置において、音響素子に利用された音波発生器は、単にカーボンナノチューブ構造体及び二つの電極を含むので、前記照明装置はフレキシブル性を有し、構造が簡単であり、コストが低い。第二は、本発明の照明装置はカーボンナノチューブ構造体を加熱することにより音波を発生するので、マグネットを利用する必要がない。第三は、カーボンナノチューブ構造体は、単位面積当たりの熱容量が小さく、比表面積が大きく、熱交換の速度が速いので、音を良好に発生することができる。第四は、カーボンナノチューブ構造体は薄いので、透明な照明装置を製造することができる。第五は、カーボンナノチューブ構造体は非常に軽いので、本発明の照明装置は軽量化が実現できる。

本発明の実施例１における照明装置の模式図である。 本発明の実施例１における照明装置の上視図である。 本発明のカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。 本発明のカーボンナノチューブセグメントの模式図である。 本発明のカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。 本発明のねじれたカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。 本発明の複数のカーボンナノチューブフィルム又は／及びカーボンナノチューブワイヤからなる織物の模式図である。 本発明の実施例１における照明装置の音響素子の回路図である。 本発明の実施例１における照明装置の周波数応答曲線である。 本発明の実施例２における照明装置の模式図である。 本発明の実施例３における照明装置の模式図である。 本発明の実施例４における照明装置の模式図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う本発明の実施例４における照明装置の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（実施例１）
図１を参照すると、本実施例の照明装置１０は、光源１１０と、音響素子１００と、支持体１２０と、を含む。前記光源１１０は前記支持体１２０で支持されている。前記音響素子１００は前記光源１１０に近接して設置されている。前記音響素子１００及び前記光源１１０は、前記支持体１２０に設置されている。

前記光源１１０は点光源（例えば、電球）、線光源又は面光源である。前記光源１１０は蛍光灯、ガス放電灯、電気アーク灯、発光ダイオード灯のいずれか一種である。前記支持体１２０は前記光源１１０及び音響素子１００を支持するため、一定の強靭性を有しなければならない。さらに、前記支持体１２０は前記光源１１０及び音響素子１００と絶縁状態で設置されている。図１を参照すると、本実施例の支持体１２０は基板である。該支持体１２０は中空の構造を有する基板であることができる。この場合、前記光源１１０及び音響素子１００と接続するための導電線（図示せず）を、前記中空の構造を有する前記基板の中に設置することができる。

前記音響素子１００は前記光源１１０と分離して設置されることができる。前記音響素子１００は平面状、湾曲面状又は中空の三次元構造を有する構造である。前記音響素子１００は少なくとも一部的に前記光源１１０を囲む。この場合、前記音響素子１００はランプシェイドとして利用できる。図１及び図２を参照すると、本実施例において、前記音響素子１００は中空の三次元構造であり、前記光源１１０は該中空の三次元構造体の中央に設置されている。前記音響素子１００は開口１０４を有する。

前記音響素子１００は音波発生器１０２と、第一電極１４２と、第二電極１４４と、を含む。前記第一電極１４２及び第二電極１４４は所定の距離で離れるように、それぞれ前記音波発生器１０２に電気的に接続されている。且つ、前記第一電極１４２及び第二電極１４４はそれぞれ信号装置（図示せず）に電気的に接続されている。前記第一電極１４２及び第二電極１４４により、前記信号装置からの信号を前記音波発生器１４へ転送する。

前記第一電極１４２及び第二電極１４４は金属、導電接着剤、カーボンナノチューブ、ＩＴＯのいずれかの導電材料からなる。本実施例において、前記第一電極１４２及び第二電極１４４は棒状の金属電極である。前記音波発生器１０２はそれぞれ前記第一電極１４２及び第二電極１４４に電気的に接続されている。前記音波発生器１０２に利用したカーボンナノチューブ構造体は接着性を有するので、前記音波発生器１０２を直接前記第一電極１４２及び第二電極１４４に接着させることができる。さらに、前記第一電極１４２及び第二電極１４４は、導電線（図示せず）によってそれぞれ前記信号装置の両端に接続されている。

本実施例において、前記第一電極１４２及び第二電極１４４は金属棒である。前記第一電極１４２及び第二電極１４４は前記音波発生器１０２の両端に設置することにより、前記音波発生器１０２を前記第一電極１４２及び第二電極１４４の間に懸架することができる。本実施例において、前記第一電極１４２及び第二電極１４４は前記支持体１２０に組み合わせられている。

図１及び２を参照すると、本実施例において、前記音響素子１００は二つの前記第一電極１４２及び二つの第二電極１４４を含む。前記支持体１２０は立方体であることが好ましい。前記第一電極１４２及び第二電極１４４はそれぞれ前記支持体１２０の一つの表面に垂直して、前記支持体１２０の四つの隅に設置されている。前記第一電極１４２及び第二電極１４４によって支持された前記音波発生器１０２は、中空の構造体に形成されている。具体的に、前記音波発生器１０２は、前記第一電極１４２及び第二電極１４４で支持されている。前記音波発生器１０２の幅に沿う方向は、前記第一電極１４２及び第二電極１４４と平行である。前記光源１１０は、該中空の構造体の中に設置されている。前記光源１１０からの光は、前記音波発生器１０２を透過することができる。

前記第一電極１４２又は第二電極１４４の数量は制限されず、前記第一電極１４２又は第二電極１４４を交互に、前記支持体１２０の一つの表面に垂直に配列させる。これにより、前記第一電極１４２又は第二電極１４４は、前記音波発生器１０２を、複数の領域に分割することができる。全ての前記第一電極１４２は前記信号装置の一つ端部に接続され、全ての前記第二電極１４４は前記信号装置の前記端部に対向する端部に接続されている。

前記音波発生器１０２はカーボンナノチューブ構造体を含む。前記カーボンナノチューブ構造体は大きな比表面積（例えば、５０ｍ^２／ｇ以上）を有する。該カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０^−４Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであるが、好ましくは、０（０は含まず）〜１．７×１０^−６Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであり、本実施例では、１．７×１０^−６Ｊ／ｃｍ^２・Ｋである。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体の表面に、金属層を形成することができる。前記カーボンナノチューブ構造体には、複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。該複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、金属型のカーボンナノチューブを含むことが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。

前記カーボンナノチューブ構造体は平板型である場合、その厚さは０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられている。前記カーボンナノチューブ構造体は線型である場合、その直径は０．５ｎｍ〜１ｍｍに設けられている。

本発明のカーボンナノチューブ構造体としては、以下のものが挙げられる。

（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図３に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルムは、超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献２を参照）から引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図３及び図４を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３を含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３は、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３は、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３において、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３を有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム１４３の強靭性及び機械強度を高めることができる。有機溶剤に浸漬された前記カーボンナノチューブフィルムの単位面積当たりの熱容量が低くなるので、その熱音響効果を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム１４３の幅は１００μｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。

前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。

前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は次のステップを含む。

第一ステップでは、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献２を参照）であり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一的に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献２）を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直するように生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。

本実施例において、前記カーボンを含むガスとしては例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。

本実施例から提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもいい。

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす。まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。例えば、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブセグメントからなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。

前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブセグメントが端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。

（二）カーボンナノチューブワイヤ
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０^−４Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであり、５×１０^−５Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は４．５ｎｍ〜１ｃｍである。図５を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。図６を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。

前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出して形成されるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。

前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、前記複数のカーボンナノチューブワイヤは平行に並列され、又は交叉して織られ、又はねじれていることができる。図７に複数のカーボンナノチューブワイヤ１４９からなる織物が示されている。勿論、前記織物はカーボンナノチューブワイヤ及びカーボンナノチューブフィルムからなることができる。

前記音波発生器１０２に利用したカーボンナノチューブ構造体の一部が破損した場合でも、前記カーボンナノチューブ構造体により音波を発生することもできる。これに対して、従来のスピーカーの振動板又はコーンが損傷した場合、音波を発生することができない。

図１に示されるように、本実施例の音波発生器１０２はカーボンナノチューブ構造体を含む。前記カーボンナノチューブ構造体はカーボンナノチューブフィルムを含む。該カーボンナノチューブフィルムにおいて、カーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムの幅は、前記第一電極１４２及び第二電極１４４の長さと同じ、又はより短くように設けられている。前記カーボンナノチューブフィルムは前記第一電極１４２及び第二電極１４４を囲んで中空の構造を形成する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記第一電極１４２及び第二電極１４４の長手方向と垂直している。

前記第一電極１４２又は第二電極１４４と前記音波発生器１４とを良好に電気的に接続させるために、前記第一電極１４２又は第二電極１４４と前記音波発生器１４との間に導電性接着層（図示せず）を設置することもできる。前記導電性接着層は、前記音波発生器１４の表面に設置されることができる。前記導電性接着層は銀ペーストからなる。

図８を参照すると、前記照明装置１０は、さらに信号装置１３０を含む。前記信号装置１３０は前記第一電極１４２又は第二電極１４４と電気的に接続されている。前記信号装置１３０は、電気信号装置、直流電流脈動信号装置、交流電流装置、電磁波信号装置（例えば、光学信号装置、レーザー）のいずれかの一種である。前記信号装置１３０から前記音波発生器１４へ転送された信号は、例えば、電磁波（例えば、光学信号）、電気信号（例えば、交流電流、直流電流脈動信号、オーディオ電気信号）又はそれらの混合信号である。前記信号はカーボンナノチューブ構造体に受信されて熱として放射される。熱の放射によって周辺媒体（環境）の圧力強度が変化するので、検出可能信号を発生することができる。前記カーボンナノチューブ構造体は柔軟であるので、前記カーボンナノチューブ構造体を多種の形状に形成でき、さらに、前記カーボンナノチューブ構造体を硬い絶縁体又は柔軟な絶縁体（例えば旗又は布）の表面に設置することができる。前記カーボンナノチューブ構造体が設置された旗が風にはためく場合、前記音波発生器１０２として利用されることができる。前記カーボンナノチューブ構造体が設置された布は、ＭＰ３のようなプレーヤーとして音楽を再生することができる。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体が設置された布を利用することにより、身体障害者（例えば聴覚障害者）を助けることができる。

前記照明装置１０において、前記音波発生器１０２の前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブを含み、単位面積当たりの熱容量が小さいので、前記音波発生器１０２で生じた温度波により周辺の媒体に圧力振動を発生させることができる。前記音波発生器１０２のカーボンナノチューブ構造体に信号（例えば、電気信号）を転送すると、信号強度及び／又は信号によって前記カーボンナノチューブ構造体に熱が生じる。温度波の拡散により、周辺の空気が熱膨張されて音が生じる。この原理は、従来のスピーカーにおける振動板の機械振動によって生じた圧力波により音を発生させる原理とは大きく異なる。前記入力信号が電気信号である場合、本実施例の照明装置１０の音響素子１００は、電気―熱―音の変換方式によって作動するが、前記入力信号は光学信号である場合、前記音響素子１００は、光―熱―音の変換方式によって作動する。前記光学信号のエネルギーは前記音波発生器１０２で吸収されて、熱として放射される。熱の放射によって周辺媒体（環境）の圧力強度が変化するので、検出可能信号を発生させることができる。

図９は本発明の実施例１における照明装置１０の音響素子１００の周波数応答曲線である。この場合、５０Ｖの交流電気信号を前記カーボンナノチューブ構造体に提供する。前記音響素子１００の性能を検出するために、前記音波発生器１０２と５ｃｍの距離で分離して、前記音波発生器１０２の一側に対向してマイクロホンを設置する。図９から、前記音響素子１００の周波数応答範囲が広く、音圧レベルが高いことが理解できる。前記音響素子１００の音圧レベルは５０ｄＢ〜１０５ｄＢである。前記音響素子１００に４．５Ｗの電圧を印加する場合、前記音響素子１００の周波数応答範囲は、１Ｈｚ〜１００ＫＨｚである。前記音響素子１００の高調波歪みは非常に小さく、例えば、５００Ｈｚ〜４０ＫＨｚの範囲においてわずか３％に達することができる。

前記音響素子１００の前記カーボンナノチューブ構造体が、五本の前記カーボンナノチューブワイヤを含む場合、隣接する前記カーボンナノチューブワイヤの間の距離は１ｃｍであり、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は５０μｍである。前記カーボンナノチューブ構造体に５０Ｖの交流電気信号を転送する場合、前記音響素子１００で生じた音圧レベルは５０ｄＢ〜１００ｄＢである。前記音響素子１００に４．５Ｗの電圧を印加する場合、前記音響素子１００の周波数応答範囲は、１００Ｈｚ〜１００ＫＨｚである。

前記光源１１０及び音響素子１００はそれぞれ異なる回路に接続されることができる。例えば、前記光源１１０及び音響素子１００を集積回路に接続させる場合、前記音波発生器１０２から流れた音量により、前記光源１１０の輝度及び色を変化させることができる。前記集積回路にコンデンサ及びレジスタを組み合わせることにより、前記集積回路は入力信号の電圧によって、前記光源１１０の輝度をコントロールすることができる。前記照明装置２０は一つより多い光源１１０を含む場合、前記集積回路は入力信号の周波によって、前記光源１１０の輝度をコントロールすることができる。従って、複数の音響素子１００から異なる帯域の音を放出する場合、異なる光源１１０を作動することができる。

（実施例２）
図１０を参照すると、本実施例の照明装置２０は、光源２１０と、音響素子２００と、支持体２２０と、を含む。前記光源２１０は前記支持体２２０で支持されている。前記音響素子２００は前記光源２１０に近接して設置されている。前記音響素子２００及び前記光源２１０は、前記支持体１２０に設置されている。本実施例の照明装置２０は、実施例１の照明装置１０と類似している。

前記音響素子２００は固定体２０６と、第一電極２４２及び第二電極２４４と、を含む。前記固定体２０６は前記支持体２２０の上／中に設置されている。前記第一電極２４２及び第二電極２４４は前記固定体２０６の上／中に設置されている。前記固定体２０６は平面状、湾曲面状又は中空構造を有する構造である。前記固定体２０６は湾曲表面を有する場合、少なくとも一部的に前記光源２１０を囲む。前記固定体２０６は三次元の構造を有する場合、前記固定体２０６は中空の構造を形成し、前記光源２１０を囲むことができる。前記固定体２０６は平面を有する場合、前記固定体２０６は前記光源２１０の一側に設置され、前記光源２１０に対向している。前記固定体２０６は少なくとも前記光源２１０の一部を囲む場合、前記固定体２０６及び音響素子２００はランプシェイドとして利用できる。

前記支持体２０６はダイヤモンド、石英などのような固い材料、又はプラスチック、樹脂、織物などの柔軟な材料からなる。前記支持体２０６は前記光源２１０及び音響素子２００を支持するため、一定の強靭性を有しなければならない。さらに、前記支持体２０６は良好な熱絶縁性を有することが好ましい。従って、前記支持体２０６は前記音波発生器２０２より生じた熱を吸収することを防止することができる。前記支持体２０６は良好な光透過性を有することが好ましい。

前記音波発生器２０２は実施例１と同じであり、カーボンナノチューブ構造体を含む。カーボンナノチューブ構造体の比表面積が大きいので、前記音波発生器２０２は接着剤を利用せず、直接前記支持体２０６に接着されることができる。勿論、接着剤を利用して、前記音波発生器２０２を前記支持体２０６に接着させることができる。

前記音波発生器２０２は前記固定体２０６で支持されるので、前記第一電極２４２及び第二電極２４４は前記音波発生器２０２を支持するための構造を形成する必要がなくなる。例えば、前記第一電極２４２及び第二電極２４４は銀ペーストからなり、前記固定体２０６に形成されることができる。前記固定体２０６は透明なチューブ状構造体であることができる。この場合、前記固定体１０６はガラスからなる。前記光源２１０は前記固定体２０６で囲まれるように、前記固定体２０６と並びに前記支持体２２０に設置されている。前記音波発生器２０２を保護するために、前記音波発生器２０２を前記チューブ状の固定体２０６の裏表面に設置する。前記第一電極２４２及び第二電極２４４は、前記音波発生器２０２で被覆されるように、前記チューブ状の固定体２０６の裏表面に設置される。これにより、前記音波発生器２０２と、前記第一電極２４２及び第二電極２４４と、は電気的に接続されることができる。図１０を参照すると、本実施例の照明装置２０は、三つの前記第一電極２４２及び三つの第二電極２４４を含む。前記三つの前記第一電極２４２及び三つの第二電極２４４は、交互に配列されている。

前記音波発生器２０２を前記チューブ状の固定体２０６の外表面に設置することができる。この場合、前記音波発生器２０２の表面に保護層を形成して前記音波発生器２０２を保護する。

（実施例３）
図１１を参照すると、本実施例の照明装置３０は、光源３１０と、音響素子３００と、固定部３２０と、を含む。前記光源３１０は前記固定部３２０で支持されている。前記音響素子３００は前記光源３１０に近接して、前記固定部３２０で支持されている。本実施例の照明装置３０は、実施例１の照明装置１０と類似している。前記音響素子３００は音波発生器３０２と、少なくとも一つの第一電極３４２及び少なくとも一つの第二電極３４４と、を含む。前記音波発生器３０２は、実施例１のカーボンナノチューブ構造体を含む。前記第一電極３４２及び第二電極３４４は分離して前記カーボンナノチューブ構造体に接続されている。

さらに、前記音響素子３００は支持体３０６を含む。該支持体３０６は前記音波発生器３０２を固定させ、前記固定部３２０で支持されている。前記音波発生器３０２の一部は前記支持体３０６の一つ表面に設置され、その他の部分は懸架されている。これにより、前記音波発生器３０２と周辺の媒介と接触する面積が大きくなる。前記支持体３０６は木、プラスチック、樹脂のいずれか一種からなる。前記支持体３０６は前記音波発生器３０２と絶縁している。さらに、前記固定部３２０は掛け部材として天井に設置されることができる。前記光源３１０及び音響素子３００は、前記掛け部材により空中に掛けられることができる。

図１１を参照すると、前記支持体３０６は複数の湾曲棒を含む。前記複数の湾曲棒は、前記支持体３０６の縦方向に沿って配列されている。前記第一電極３４２及び第二電極３４４は、前記支持体３０６の緯度方向に沿って配列されている。前記第一電極３４２及び第二電極３４４と、前記支持体３０６と、は、ケージのような形状に形成されている。前記ケージ状の支持体３０６の中には、光源３１０が設置されている。本実施例において、前記音波発生器３０２は複数の帯状のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記帯状のカーボンナノチューブフィルムは、実施例１のカーボンナノチューブフィルムより狭い構造を有するものである。前記帯状のカーボンナノチューブフィルムは、前記支持体３０６の縦方向に沿って並列されている。各々の前記帯状のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、前記支持体３０６の縦方向に沿って並列されている。

前記第一電極３４２及び第二電極３４４は縦方向に沿って配列され、前記支持体３０６の湾曲棒は緯度方向に沿って配列されることができる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、緯度方向に沿って配列されることができる。

（実施例４）
図１２を参照すると、本実施例の照明装置４０は、光源４１０と、音響素子４００と、支持体４２０と、を含む。前記光源４１０は前記支持体４２０に設置されている。前記音響素子４００は前記光源４１０に近接して、前記支持体４２０で支持されている。本実施例の照明装置４０は、実施例１の照明装置１０と類似している。前記音響素子４００は音波発生器４０２と、少なくとも一つの第一電極４４２及び少なくとも一つの第二電極４４４と、を含む。前記音波発生器４０２は、実施例１のカーボンナノチューブ構造体を含む。前記第一電極４４２及び第二電極４４４は分離して前記カーボンナノチューブ構造体に接続されている。

前記支持体４２０に、中空のスペース及び該スペースと接続された開口（図示せず）が設けられている。前記光源４１０は、前記支持体４２０の裏表面又は底面に固定され、前記中空のスペースの中に設置されている。前記音波発生器４０２は前記開口を覆うように前記支持体４２０に設置されている。従って、前記支持体４２０は枠部材として、前記音波発生器４０２の一部と接触して、前記音波発生器４０２を支持する。この場合、前記音波発生器４０２の他の部分は、懸架されている。

前記音波発生器４０２は前記支持体４２０で支持されるので、前記第一電極４４２及び第二電極４４４は前記音波発生器４０２を支持するための構造を形成する必要がなくなる。例えば、前記第一電極４４２及び第二電極４４４は銀ペーストからなり、前記固定体４０６に形成されることができる。例えば、前記音響素子４００は一つの前記第一電極４４２及び一つの第二電極４４４を含む。前記第一電極４４２及び第二電極４４４は銀ペーストからなって、前記開口に対向する位置に設置されている。

前記第一電極４４２及び第二電極４４４は相互に平行に配列された金属ワイヤであり、前記開口に設置されている。さらに、前記第一電極４４２及び第二電極４４４は支持部材として前記音波発生器４０２を支持することができる。

本発明の音波発生器及び照明装置の形状は、実際の応用により変化することができる。例えば、前記音波発生器は支持体の全ての表面を覆う必要がなく。また、前記音波発生器は、電極、支持体、又は枠部で支持されて形成された三次元の構造は、装飾、発光又は音響の作用を有する。例として、前記音波発生器は、光源である電球の表面に付けられる。

異なる入力信号を入力するにより、前記音響素子から音楽又は騒音を放出させることを制御することができる。前記音響素子の音波反応範囲は、１Ｈｚ〜１００ＫＨｚである場合、前記音響素子は超音波を放出することができる。従って、前記照明装置を利用して、昆虫又は／及び害虫を避け、防虫装置として利用できる。

１０ 照明装置
１０２ 音波発生器
１０４ 開口
１１０ 光源
１２０ 支持体
１３０ 信号装置
１４２ 第一電極
１４３ カーボンナノチューブセグメント
１４４ 第二電極
１４５ カーボンナノチューブ
１４９ カーボンナノチューブワイヤ
２０ 照明装置
２０２ 音波発生器
２０４ 開口
２０６ 固定体
２１０ 光源
２２０ 支持体
２４２ 第一電極
２４４ 第二電極
３０ 照明装置
３０２ 音波発生器
３０６ 固定体
３１０ 光源
３２０ 固定部
３４２ 第一電極
３４４ 第二電極
４０ 照明装置
４０２ 音波発生器
４１０ 光源
４２０ 支持体
４４２ 第一電極
４４４ 第二電極

Claims (6)

1. 支持体と、光源と、音波発生素子と、少なくとも二つの電極と、を含み、
   前記音波発生素子がカーボンナノチューブ構造体を含み、
   前記少なくとも二つの電極は、前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量が０（０は含まず）〜２×１０^−４Ｊ／ｃｍ^２・Ｋであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記カーボンナノチューブ構造体が、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記カーボンナノチューブ構造体が、複数のカーボンナノチューブワイヤを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明装置。
5. 前記音波発生素子の少なくとも一部は、前記光源を囲むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記音波発生素子は支持体により支持され、
   前記音波発生素子の少なくとも一部は、前記支持体と接触することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。