JP5276528B2

JP5276528B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP5276528B2
Application number: JP2009143916A
Authority: JP
Inventors: 哲山内; 加津己渡辺; 広行関井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: JP2011003333A

Description

本発明は、光源の保護等のための光透過部材を有する照明器具に関する。

従来から、光源にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明器具は、ＬＥＤをユーザの接触による静電破壊や配線断から保護するため、光源の前面にパネルが設けられている。この前面パネルは、光源から出射された光が透過するようにアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ガラス等の透明物質で作られるが、光源から出射された光の一部が前面パネルと空気との界面で反射されるため、界面反射された光が損失となって器具効率が低下する。例えば、ＬＥＤを用いたダウンライトは、前面パネルを設けることによって器具効率が数％程度低下する。

このような前面パネルの界面反射を抑制するため、例えば、屈折率の異なる各種の膜を多層膜として基体上に積層する多層膜構造（例えば、特許文献１、２参照）を前面パネルを基体にして用いることが考えられる。しかし、この多層膜構造は、反射抑制効果の光入射角依存性と波長依存性が大きいため、透過光に干渉色が強く出ることになり、また、生産性が低く製造コストが高い。

また、低屈折材料の膜を基体上に成層する単層膜を前面パネルに用いて界面反射を抑制することが考えられる。しかし、単層膜は、反射抑制効果が低く、基体に制限があり、単層膜の基体への密着性が低い。

また、基体の表面に微小な凹凸を形成する微小凹凸（例えば、特許文献３〜５参照）を前面パネルに用いて界面反射を抑制することが考えられる。しかし、照明器具の前面パネルは比較的大面積であり、微小凹凸を前面パネル全面に均一に形成することが難しく、大面積の微小凹凸を形成する型（モールド）の作成コストが高くなる。型が損傷したときには、部分的な修繕ができず、大面積の型全体を再度作成する必要がある。また、微小凹凸は、ユーザの手などが接触することによって損傷して反射抑制効果が低下しやすい。また、畝状凸部を有する光制御部材（特許文献６参照）を前面パネルに用いても微小凹凸と同様の反射抑制効果が得られるが、上記と同様の問題がある。

特開平１１−３１２３３０号公報特開２０００−７６６８５号公報特開２００７−３０４４６８号公報特開２００６−１３０８４１号公報特開２００６−２７６７７４号公報特開２００９−３７８０３号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、光源の保護等のための光透過部材を有する照明器具において、光透過部材による器具効率の低下を低コストに防止することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、光源と該光源を収容する凹状部材とを各々有する複数の光源部と、前記光源に臨む位置に設けられた光透過部材と、を備えた照明器具であって、前記光透過部材は、前記凹状部材の周縁に重畳された周縁部と、該周縁部に囲まれた中央面部と、を有し、前記光透過部材の中央面部の光源に臨む面と臨まない面のうちの少なくとも一方に微小凹凸が形成され、前記微小凹凸は、前記中央面部の光源に臨む面及び臨まない面に円状領域に形成され、光源に臨まない面に形成された円状領域の直径が光源に臨む面に形成されたそれよりも大きいものである。

請求項２の発明は、光源と該光源を収容する凹状部材とを各々有する複数の光源部と、前記光源に臨む位置に設けられた光透過部材と、を備えた照明器具であって、前記光透過部材は、前記凹状部材の周縁に重畳された周縁部と、該周縁部に囲まれた中央面部と、を有し、前記光透過部材の中央面部の光源に臨む面と臨まない面のうちの少なくとも一方に微小凹凸が形成され、前記微小凹凸は、少なくとも前記中央面部の光源に臨まない面に形成されており、かつ前記周縁部が前記中央面部よりも突出しているものである。

請求項１の発明によれば、光透過部材は、微小凹凸によって界面反射が抑制されるので、光源から出射される光の透過効率が向上し、光透過部材による器具効率の低下が防止される。また、微小凹凸を、光透過部材の中央面部の表面に形成するので、光透過部材の全面に形成するよりも低コストとなる。また、中央面部の光源に臨まない面における界面反射がより抑制され、光透過部材による器具効率の低下が防止される。

請求項２の発明によれば、光透過部材は、微小凹凸によって界面反射が抑制されるので、光源から出射される光の透過効率が向上し、光透過部材による器具効率の低下が防止される。また、微小凹凸を、光透過部材の中央面部の表面に形成するので、光透過部材の全面に形成するよりも低コストとなる。また、中央面部は、手などが接触し難くなり、接触による微小凹凸の損傷や汚れが防止され、器具効率が長期間維持される。

本発明の一実施形態に係る照明器具の斜視図。同照明器具の断面図。同照明器具の光透過部材の平面図。同照明器具の１つの光源部を示す部分断面図。

本発明の一実施形態に係る照明器具を図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の照明器具１は、図１に示されるように、例えば、ダウンライトであって、光源等を収容する筺体２に端子台２１と取付ばね２２を有し、筺体２の開口端に平板環状の枠２３が形成されている。照明器具１の天井取付け時には、端子台２１に給電用の屋内配線が接続され、筺体２が、天井に開口した埋込穴に挿入され、取付ばね２２と枠２３によって天井部材に固定される。図２に示されるように、この照明器具１は、光源３１とその光源３１を収容する凹状部材３２とを各々有する複数の光源部３と、光源３１に臨む位置に設けられた光透過部材４とを有する。光透過部材４は、図３に示されるように、凹状部材３２の周縁に重畳された周縁部４１と、周縁部４１に囲まれた中央面部４２とを有し、図４に示されるように、中央面部４２の光源に臨む面４２２と臨まない面４２１のうちの少なくとも一方に微小凹凸４３が形成されている。なお、図４では、光透過部材４の断面ハッチングを省略し、微小凹凸４３を中央面部４２の両面４２１、４２２に形成した場合を示している。

再び、図２を参照して説明する。筺体２は、割れ難く、照明器具１の強度を確保できる素材から成り、例えば、有底無蓋の筒状に成形される。筺体２の素材には、プラスチック、プラスチックにガラス繊維等の強化充填剤を配合したもの、アルミニウム合金、鉄、マグネシウム合金等の金属、木材等が用いられる。

光源部３は、筺体２内に配置される。光源部３の光源３１は、筺体２内に設けられた電源回路基板２４の出力側に接続されており、電源回路基板２４の入力側は、端子台２１を介して器具外部の屋内配線に接続される。光源部３の背面には、光源３１の点灯時の発熱を放熱する放熱シート２５が設けられる。光源３１は、例えば、蛍光灯、冷陰極管、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、ＬＥＤ等が用いられ、小型かつ薄く形成でき、水銀を使用せず、光色の可変性に優れるＥＬやＬＥＤが望ましく、色の再現性が良いＬＥＤが特に望ましい。点光源であるＬＥＤを平面状に配置した面状光源を光源３１としてもよい。また、互いに分光分布が異なる複数のＬＥＤ、例えば、赤色光、緑色光、青色光を発光するＬＥＤをまとめて１つの光源３１としてもよく、各発光色を有するＬＥＤを個別に光源３１として配置してもよい。なお、各ＬＥＤへの通電電流を制御することによってＬＥＤの出射光の色成分を変化させるように構成してもよい。凹状部材３２に収容される光源３１の数は、１つであっても複数であってもよい。また、光源部３の数は、照明器具１に要求される照度等によって決められる。

光源部３の凹状部材３２は、光源３１の出射光が効率良く照射され、照射光の所望の配光が得られる形状とされ、例えば、光源３１の光軸を回転対称軸とし、照射方向に開いた２次曲面の内面を有する。また、凹状部材３２の内面には、光源３１からの光取り出し効率を高めるために、アルミニウムや銀等の光反射層を有する光学薄膜を形成してもよい。

凹状部材３２の基材は、光源３１が発生する熱に耐える材料である。基材として樹脂を用いる場合、樹脂としては、熱可塑性樹脂として代表的な、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、バルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）用材料として一般的に用いられている不飽和ポリエステル（ＵＰ）等が挙げられる。これら樹脂には、光反射性能、耐熱性、強度、耐光性などを向上するため、無機充填剤等の各種添加剤を添加してもよい。また、基材を所定の形状に賦形する成形方法は、一般的な樹脂成形で用いられる成形方法であり、例えば、射出成形、圧縮成形、真空成形、圧空成形である。

凹状部材３２の基材として金属を用いる場合には、金属としては、一般的にはＡｌ基合金、Ｍｇ基合金、Ｆｅ基合金等が挙げられる。成形方法は、例えば、スピニング加工、プレス加工、ダイキャスト、チクソモールディング等であり、金属基材と成形する形状等を考慮して選択される。

凹状部材３２の基材としてガラスを用いる場合には、成形方法は、プレス加工やブロー加工などが代表的である。基材を成形後、表面に加工油、離型剤、成形時のカスの付着等がある場合は、物理的又は化学的方法により除去してもよい。成形したガラスの表面処理として、アンダーコート層とトップコート層を、スプレー法などによりコーティングした後、赤外線や熱風、紫外線や電子線などの照射により硬化させて形成してもよい。

光透過部材４は、光透過性の材料から成る部材であり、光源部３の破損防止、防湿、汚染防止、意匠性向上等のために、光源部３の前面もしくは周囲を覆うように配置される。光透過部材４の材料は、光源から発せられる熱や紫外線の程度、照明器具１が設置される環境等によって適宜選択される。例えば、ホウ珪酸ガラス、水晶等の酸化ケイ素を主成分とするものや、サファイヤなどの酸化アルミ主体のもの等の無機系材料、又は、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリスチレン等の透明性の有機系材料が用いられる。光透過部材４を成形する方法は、材料がプラスチックの場合、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形、真空成形、圧空成形等が挙げられる。材料がガラスの場合、プレス加工やブロー加工等が代表的である。

光透過部材４の中央面部４２の表面に形成される微小凹凸４３は、微小な凹凸形状の単位構造がアレイ状に配列された周期構造体である（図３及び図４参照）。その凹凸形状は、光源３１から出射されて光透過部材４に入射する光のうち界面反射を抑制すべき光の波長以下のピッチで、アスペクト比が１以下の錘状とすることが望ましい。

微小凹凸４３を形成する方法は、光透過部材４の金型成形、光透過部材４表面のエッチング、エンボス加工、電子ビーム描画法、ＵＶナノインプリント方式等があり、ＵＶナノインプリント方式が望ましい。ＵＶナノインプリント方式では、光透過部材４の表面にＵＶ硬化性塗料を塗布し、所望の凹凸形状を有する石英ガラス等からなる型をＵＶ硬化性塗料に圧接させた後、型を通してＵＶ（紫外線）を照射してＵＶ硬化性塗料を硬化させ、微小凹凸４３を形成する。複数の光源部３に対応した複数の中央面部４２の表面に微小凹凸４３を形成するため、型は、１つの中央面部４２の微小凹凸４３を形成する型を複数分割可能に組み合わせた分割型としてもよく、１つの中央面部４２の微小凹凸４３を形成する型をＵＶ硬化性塗料に複数回圧接するようにしてもよい。

上記のように構成された照明器具１において、光源３１から出射された光は、光透過部材４の中央面部４２の光源３１に臨む面４２２に入射し、その反対面である、中央面部４２の光源３１に臨まない面４２１から出射される。中央面部４２の光源３１に臨む面４２２に微小凹凸４３ｂが形成されている場合、光透過部材４に入射する光の界面反射が抑制される。また、光源３１に臨まない面４２１に微小凹凸４３ａが形成されている場合、光透過部材４から空気中に出射される光の界面反射が抑制される。

このように、光透過部材４は、微小凹凸４３（４３ａ、４３ｂ）によって界面反射が抑制されるので、光源３１から出射される光の透過効率が向上し、光透過部材４による照明器具１の器具効率の低下が防止される。また、微小凹凸４３を、光透過部材４の中央面部４２の表面に形成するので、光透過部材４の全面に形成するよりも低コストとなる。さらに、複数の中央面部４２に微小凹凸４３を形成する型は、分割型とすることが可能となり、型が破損した際、破損した分割部分のみ交換すればよく、型のメンテナンス性が向上する。また、光源３１が互いに分光分布が異なる複数の光源から成る場合、複数の光源から出射される光を微小凹凸４３によって混色し、照明器具１の照射光の色むらを低減することができる。

ここで、微小凹凸４３は、中央面部４２の光源３１に臨む面４２２及び臨まない面４２１に円状領域に形成され、光源３１に臨まない面４２１に形成された円状領域の直径Ｄ１が光源３１に臨む面４２２に形成された円状領域の直径Ｄ２よりも大きいことが望ましい。

光源３１から出射された光は、中央面部４２の光源３１に臨む面４２２に入射し、その入射する面領域は、円状領域Ｃ２となる。光透過部材４に入射した光は、広がりながら光透過部材４内を進行し、中央面部４２の光源３１に臨まない面４２１から出射され、その出射される面領域は、円状領域Ｃ１となる。従って、中央面部４２の両面の円状領域Ｃ１、Ｃ２は、光が出射される側の方が直径が大きい平面視同心円状になる。この円状領域Ｃ１、Ｃ２に微小凹凸４３が形成される。すなわち、微小凹凸４３が形成される円状領域Ｃ１の直径Ｄ１は、円状領域Ｃ２の直径Ｄ２よりも大きくされる（Ｄ１＞Ｄ２）。これにより、中央面部４２の光源３１に臨まない面４２１における界面反射がより抑制され、光透過部材４による器具効率の低下が防止される。

中央面部４２の光源３１に臨まない面４２１に微小凹凸４３ａを形成する場合、周縁部４１が中央面部４２よりも突出していることが望ましい（図４参照）。周縁部４１は、微小凹凸４３ａの凸部よりも突出するように形成される。照明器具１のメンテナンス時には光透過部材４を筺体から取り外すことがあり得るので、中央面部４２の光源３１に臨む面４２２に微小凹凸４３ｂを形成する場合、光源３１に臨む側においても、周縁部４１が中央面部４２よりも突出していることが望ましい。光透過部材４は、周縁部４１が中央面部４２よりも突出しているので、中央面部４２の厚みＨ１よりも周縁部４１の厚みＨ２の方が厚くなる。

微小凹凸４３ａは、メンテナンス時等において手やウェス等の物の接触により、凸部が摩耗又は損傷したり、凹部に手垢などの汚れが入り込むと、反射抑制効果が低下し、照明器具１の器具効率が低下する。微小凹凸４３ａが形成された中央面部４２よりも周縁部４１が突出するように形成することにより、中央面部４２は、手などが接触し難くなり、接触による微小凹凸４３の損傷や汚れが防止され、照明器具１の器具効率が長期間維持される。

（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。３つの実施例１〜３及び実施例と比較するための比較例１について評価試験を行った。表１は、この評価試験における評価条件及び評価結果を示す。

この評価試験において、光透過部材４について評価条件を変え、参考として光透過部材４のない場合についても評価した。評価項目は、光透過部材４の全光線透過率（％）と照明器具１の器具効率（％）とした。光透過部材４の全光線透過率は、自記分光光度計（Ｕ−４１００、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）で測定し、５５５ｎｍの測定値を透過率とした。また、光透過部材４をＬＥＤダウンライト（ＮＮＮ２１０１０、パナソニック電工株式会社製）に組込み、器具効率を測定した。このＬＥＤダウンライトは、光源３１として白色ＬＥＤを６個有し、ワット数は７．８Ｗである。

比較例１では、光透過部材４は、ポリカーボネート（ＡＺ１９００Ｔ、出光石油化学株式会社製）を射出成形法により、直径８０ｍｍ、板厚１ｍｍの板状に成形した。この光透過部材４には微小凹凸４３を形成しなかった。

実施例１では、比較例１と同様に光透過部材４を成形し、その光透過部材４の中央面部４２の光源３１に臨む面４２２のみにＵＶ硬化性塗料（ＰＡＫ−０２、東洋合成株式会社製）を塗布し、ＵＶナノインプリント方式により直径Ｄ２＝２０ｍｍの円領域に微小凹凸４３を形成した。この微小凹凸４３は、単位構造が高さ２００ｎｍの円錐状で、ピッチが２００ｎｍの周期構造体とした。それ以外の条件は、比較例１と同様とした。

実施例２では、微小凹凸４３を、光透過部材４の中央面部４２の光源３１に臨む面４２２及び光源３１に臨まない面４２１の両面に、同じ直径Ｄ１＝Ｄ２＝２０ｍｍの円領域に形成した以外は、実施例１と同様とした。

実施例３では、光源３１に臨まない面４２１に形成した微小凹凸４３の円領域の直径をＤ１＝２５ｍｍとし、光源３１に臨む面４２２に形成した微小凹凸４３の円領域の直径Ｄ２＝２０ｍｍよりも大きくした以外は、実施例２と同様とした。

表中の評価結果に示されるように、比較例１は、光透過部材４がない照明器具（参考）と比較すると、微小凹凸４３が形成されていない光透過部材４を設けたことにより、器具効率が６．０％低下した。

実施例１は、比較例１と比較すると、光透過部材４の中央面部４２の光源３１に臨む面４２２のみに微小凹凸４３を形成したことにより、光透過部材４の全光線透過率が２．０％向上し、器具効率が２．０％向上した。

実施例２は、実施例１と比較すると、光透過部材４の中央面部４２の光源３１に臨む面４２２に加えて、光源３１に臨まない面４２１にも微小凹凸４３を形成したことにより、光透過部材４の全光線透過率が２．０％向上し、器具効率が２．０％向上した。

実施例３は、実施例２と比較すると、光源３１に臨まない面４２１に形成した微小凹凸４３ａの円領域の直径Ｄ１を、光源３１に臨む面４２２に形成した微小凹凸４３ｂの円領域の直径Ｄ２よりも大きくしたことにより、光透過部材４の全光線透過率が０．５％向上して９６．０％となり、器具効率が１．０％向上して９９．０％となった。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本発明の照明器具１は、ダウンライトに限定されるものではなく、例えば、公共施設や商業施設、工場、マンションや戸建住宅における屋内やエントランス、軒下等に設置される照明器具であってもよく、器具形態としては、ベースライト、シーリングライト、ブラケット、スポットライト、トンネル灯等であってもよい。

１照明器具
３光源部
３１光源
３２凹状部材
４光透過部材
４１周縁部
４２中央面部
４３、４３ａ、４３ｂ微小凹凸

Claims

光源と該光源を収容する凹状部材とを各々有する複数の光源部と、
前記光源に臨む位置に設けられた光透過部材と、を備えた照明器具であって、
前記光透過部材は、前記凹状部材の周縁に重畳された周縁部と、該周縁部に囲まれた中央面部と、を有し、前記光透過部材の中央面部の光源に臨む面と臨まない面のうちの少なくとも一方に微小凹凸が形成され、
前記微小凹凸は、前記中央面部の光源に臨む面及び臨まない面に円状領域に形成され、光源に臨まない面に形成された円状領域の直径が光源に臨む面に形成されたそれよりも大きいことを特徴とする照明器具。
光源と該光源を収容する凹状部材とを各々有する複数の光源部と、
前記光源に臨む位置に設けられた光透過部材と、を備えた照明器具であって、
前記光透過部材は、前記凹状部材の周縁に重畳された周縁部と、該周縁部に囲まれた中央面部と、を有し、前記光透過部材の中央面部の光源に臨む面と臨まない面のうちの少なくとも一方に微小凹凸が形成され、
前記微小凹凸は、少なくとも前記中央面部の光源に臨まない面に形成されており、かつ前記周縁部が前記中央面部よりも突出していることを特徴とする照明器具。