JP5485043B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、施設、店舗又は住宅などで使用され、光源からの光を反射する反射鏡を用いる照明器具に関する。

従来から、ダウンライト等の照明器具においては、反射鏡の反射膜の材料には可視光反射性に優れる銀が使用される。このような照明器具において、反射鏡の銀反射膜は、高い反射率を有するが、化学的に不安定な銀が変色することで、外観が損なわれると共に、反射率が劣化し、器具効率が低下し易い。銀の主な変色原因は、光（紫外線）、熱、及び大気中の水分、亜硫酸、硫化水素、アンモニア等のガスである。銀反射膜は、これら変色原因が相互的に作用し、銀が硫化物イオンや塩化物イオン等と反応して硫化銀や塩化銀などの化合物へと変化することによって、褐色や黒色に変色する。

そこで、高分子フイルム上に、下地層、銀層、銀を主体とする合金層、及び緩衝膜となる透明酸化物層を順に積層した反射シートを成形体に貼り合わせて得られる反射鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、純Ａｇ膜やＡｇＡｕ系等の合金膜に、その保護用の緩衝膜となる極薄のキャップ層として、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ｓｎ０２等の金属酸化物膜や、Ｓｉ、ＡＬＴｉ及びＴａの酸化物又は窒化物膜等を基材上に積層した反射鏡が知られている（例えば、特許文献２参照）。これら特許文献１及び２に示される反射鏡は、いずれも多層膜の膜厚をほぼ一様に形成し、硫黄ガス等を含む大気ガスによる銀反射膜の硫化や酸化を防止し、反射率の低下を抑制している。

特開２００２−１１６３１３号公報 特開２００６−９８８５６号公報

ところで、反射鏡を用いた照明器具をダウンライトのように天井に設置した場合、光源はそれ自体がユーザから見え難いことが望まれており、反射鏡の奥部に設置されることが多い。この場合、反射鏡はその奥部側では開口側に比べ大気ガスの影響は少ないが、光源から受ける熱が高いため、その銀反射膜及び緩衝膜の膜厚が厚い場合は、熱応力により奥部側で膜剥離が生じ易くなり、大気ガスの影響以上に反射率が低下する場合がある。これ対して、銀反射膜及び緩衝膜の各膜厚を薄くすることが望ましいが、これに併せて反射鏡全体でそれらの膜厚を薄くすると、反射鏡の開口部付近で大気ガスの影響による反射率の劣化が大きくなるようになる。

しかしながら、上記特許文献１及び２に示される技術では、銀反射膜と緩衝膜は大気ガスの影響に対応した膜厚で一様に形成されているので、反射鏡の開口側及び奥部側での膜厚がほぼ同じようになる。従って、このような反射鏡を照明器具に用いた場合は、反射鏡はその奥部側で光源の熱による膜剥離により反射率が低下し易くなり、反射率の低下を抑え、銀反射膜と基材との密着性を保持し、耐熱及び耐久性を良くすることが困難であった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、銀反射膜及び緩衝膜を有する反射鏡を備えた照明器具において、反射率の低下を抑え、銀反射膜と基材との密着性を保持し、耐熱及び耐久性の良い反射鏡を有する照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の照明器具は、光放出用の開口部を有する筐体と、この筐体に収容される光源と、前記筐体の内部に収容されて光源からの光を反射する反射鏡と、を有する照明器具において、前記反射鏡は、銀を有する反射膜と、この反射膜上に積層され酸化物を有する緩衝膜と、を有し、前記反射膜及び緩衝膜のそれぞれの厚さは、前記筐体の開口部に近接する縁部側に比べ、光源に近接する奥部側において薄くなっていることを特徴とする。

この照明器具において、反射鏡及び緩衝膜のそれぞれの厚さが、筐体の開口部に近接する縁部側から光源に近接する奥部側に向かって漸減することが好ましい。

本発明の照明器具によれば、反射鏡における反射膜及び緩衝膜の膜厚が、光源からの熱光を受け易い光源に接近する奥部側で開口部の縁部側よりも薄くしているので、奥部側での光源の熱光による膜剥離を抑えることができる。これにより、照明器具の使用環境で反射率の低下を抑え、銀反射膜と基材との密着性を保持でき、耐熱及び耐久性の良い反射鏡を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具の構成図。 同照明器具の反射鏡の一部破断断面図。 同反射鏡の積層膜の断面図。 同照明器具の他の例を示す斜視図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る照明器具について、図１乃至図３を参照して説明する。図１及び図２に示されるように、照明器具１は、光放出用の開口部２１を有する筐体２と、この筐体２に収容される光源３と、筐体２の内部に収容され光源３からの光を反射する反射鏡４と、筐体２や光源３等の各部材を保持する器具本体５と、を備える。

筐体２は、基材２０と、基材２０に形成された開口部２１及び光源３を取り付けるための取付孔２２とを有する。基材２０は、光源３からの光を効率よく反射して所望する配光が得られる形状、例えば、回転対称面を有する椀形状に形成され、開口部２１に対向する天面部２ａと、側面部２ｂとを有し、天面部２ａ側が器具本体５に取付けられている。筐体２はその椀形の側面部２ｂに形成された取付孔２２で、水平点灯となるように光源３を保持し、光源３からの光は反射鏡２により、その椀形状の中心軸を光軸として開口部２１に向けて反射される。

筐体２は、開口部２１の周縁に鍔部６が全周に亘って形成され、開口部２１近くの外側面に、開口部２１と共に照明器具１を天井板１００に固定するための複数の固定用爪７が設けられている。この固定用爪７は、爪部等を斜め下方に突出した状態で鍔部６との間に天井板１００を挟持するようにばね付勢されている。また、筐体２は、側面部２ｂ上に天面部２ａ側から開口部２１側に向け、高さ方向にほぼ等間隔に、反射鏡４の膜厚を測定するための測定点として設定されたＡ部、Ｂ部、Ｃ部、及びＤ部を有する。

筐体２は、アルミ、鉄、マグネシウム、亜鉛などの純金属若しくは合金、又はポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などのプラスチック基材より成る。筐体２の基材２０の成形は、使用する基材の材質や器具形状に基き、最適なものが適宜選択され、反射鏡４で所定の配光が得られるように形成される。例えば、筐体２の材質が金属基材の場合は、スピニング成形、プレス成形、テクソモールド成形、ダイキヤスト成形などによって行われる。また、筐体２の材質が樹脂の場合は、インジェクション成形、真空成形、圧空成形などによって行われる。成形後の筐体２の表面はできる限り滑らかで、清浄な状態となるように、成形時に付着した離型剤やガスマーク、滑剤、及びオイル等などを物理的手段によって除去する。

光源３は、発光部３１と、発光部３１に設けられる給電用口金３２とを有する。光源３は、器具本体５に設けられたソケット５１に取り付け固定され、ソケット５１と電気的に接続される電源安定器５２から給電される。

図３に示されるように、反射鏡４は基材２０の平滑性を向上させるための下地層４１と、光を反射する銀反射膜４２と、この銀反射膜４２の保護膜となる緩衝膜４３と、大気に面したトップコート層４４とが順に基材２０上に積層されている。銀反射膜４２及び緩衝膜４３のそれぞれの厚さは、筐体２（図２）の開口部２１に近接する縁部側よりも、光源３に近接する奥部側において薄くなっている。なお、天面部２ａでの膜厚は一定としている。

下地層４１は、エポキシ系塗料、アクリル系塗料、シリコン系塗料などから成り、基材２０の平滑性を向上させるので、基材２０と銀反射膜４２との密着性が向上する。下地層４１の形成は、スプレー塗装、スピンコート、ディッピング塗装などのコーティングと、熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化などの硬化によって行われる。また、下地層４１は、基材２０と銀反射膜４２との密着性が十分に確保されるならば省いてもよい。

銀反射膜４２は、銀又は銀を主成分とする合金から成り、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などの物理蒸着、又は銀鏡反応のような化学めっきによって、膜厚８０〜４００ｎｍで形成される。銀反射膜４２は、８０ｎｍ未満の場合には、充分な反射特性が得られない場合があり、４００ｎｍを越える場合は、Ａｇ層の結晶粒径が大きくなり可視光の吸収が増してその表面が白濁し、反射率が低下したり密着性が低下し、長期使用時に剥離することがある。銀反射膜４２は、上記の膜厚８０〜４００ｎｍの範囲では、その反射特性や密着性の低下が少なく、さらに、８０〜３００ｎｍの膜厚とすることが望ましい。なお、銀合金としては、銀マグネシウム、銀パラジウム、銀白金、銀ロジウム等の合金が挙げられる。

緩衝膜４３は、透光性酸化物、透明酸窒化物、及び透明窒化物等の部材を使用し、真空蒸着法、ＲＦイオンプレーティング、ＤＣスパッタリング、及びＲＦスパッタリング等によって形成される。生産性（時間、反射鏡サイズ）等を考慮すると、反射鏡４が小型のものはＤＣスバッタ、大型のものは蒸着による形成が望ましい。また、緩衝膜４３の形成にＤＣスパッタリング装置を用いる場合には、スバッタされ易く透明性の高い、インジウムとスズの酸化物（ＩＴＯ）からなる厚さ３〜３０ｎｍの透明酸化物、酸化インジム（Ｉｎ２０３）、及び酸化スズ（ＳｎＯ２）等が用いられる。このとき、ＤＣスバッタし易いように、Ｓｎ０２にニオブ（Ｎｂ）等の微量元素を加えてもよい。

また、緩衝膜４３の膜厚は、３〜３０ｎｍが望ましいが、長期耐候性、密着性とガスバリヤ性（耐久性）のバランスを考えた場合、７〜２０ｎｍが望ましい。また、緩衝膜４３に含まれるＳｎ０２は元々黄みがあり、反射鏡４が図１のような３次元形状の場合、光源３からの光は多重反射を繰り返し、初期外観で黄みが強くなってしまうので、この黄みを考慮した場合、緩衝膜４３の膜厚は１５ｎｍ以下が望ましい。

トップコート層４４は、アクリルメラミン樹脂、シリコン変性アケノル樹脂（熱硬化、常温硬化性）、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコンアルキッド樹脂無機材料（ＤＬＣ膜、ＳｉＯ２、スピネル）等から成り、反射鏡２を物理的な衝撃から保護する。トップコート層４４は、特に長期耐久性を有する、アクリルメラミン樹脂、シリコン変性アクリル樹脂やシリコンまたはアクリルベース系樹脂や無機材料が望ましい。トップコート層４４の形成は、スプレー塗装、スピンコート、ロールコート、ディッピング塗装などのコーティングと、熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化などの硬化によって行われる。

また、図４に示されるように、照明器具１は、筐体２の上面に光源３の取付孔２２を有し、この取付孔２２を通して光源３が垂直点灯となるように保持されるものであってもよい。

上記のように構成された照明器具１においては、銀反射膜４２及び緩衝膜４３の膜厚を、筐体２の開口部２１に近接する縁部側で大気ガスによる変色を抑える厚さとし、光源３に接近する奥部側でその厚さよりも薄くして、奥部側での膜剥離を抑制できる。これにより、開口部２１側での大気ガスに基づく変色による反射率の低下と、奥部側での膜剥離による反射率の低下をともに抑制することができる。従って、照明器具１の使用環境で、反射率の低下を抑え、銀反射膜４２と基材２０との密着性を保持でき、耐熱及び耐久性の良い反射鏡４を得ることができる。また、各膜厚を反射鏡４上全体に一様でなく奥部側で薄くするので、その分、低廉化できる。

また、照明器具１において、銀反射膜４２及び緩衝膜４３の厚さを、筐体２の開口部２１側から光源３に近接する奥部側に向かって漸減するように形成することにより、それらの厚みが大きく変化する箇所をなくすことができる。これにより、反射鏡４の当該部位での各膜の寸法変化による歪みが少なくなり、基材２０、銀反射膜４２及び緩衝膜４３の互いの密着性を保つことができる。なお、照明器具１は、複数の反射鏡４を備えていてもよく、また、それらを組合わせて１つの反射鏡として形成してもよい。

また、銀反射膜４２の厚みを８０〜４００ｎｍとすること、また、緩衝膜４３の厚みを３〜３０ｎｍとすることにより、それぞれ、熱光の影響による銀反射膜４２の変色と、密着性の低下を低減することができる。

次に、上述した本実施形態に係る照明器具の反射鏡における実施例１〜４及び比較例１〜３について説明する。

実施例１〜４及び比較例１〜３における反射鏡の基材、及びその上に積層される各層の成膜条件は共に以下の通りである。先ず、ＰＢＴ樹脂から成る基材上に、アクリルメラミン樹脂をスプレー塗装した後、トンネル炉で焼付乾燥を１４０℃で６０分間行い、下地層を５〜１０μｍ膜厚で成膜する。この下地層上に、ＤＣスパッタリングによって銀反射膜を成膜し、この銀反射膜上に引続きＤＣスパッタリングで緩衝膜を成膜する。その後、緩衝膜上にアクリルメラミン系塗料を塗布し、トンネル炉で焼付乾燥を１３０℃で４０分間行い、５〜１０μｍ膜厚のトップコートを成膜する。なお、銀反射膜及び緩衝膜の膜厚を筐体の開口側から奥側にかけて薄くするには、例えば、スパッタ蒸着などで成膜する際、膜厚を薄くする場所をマスクで順次覆うことを繰返すことにより行える。

反射鏡４の膜厚の測定は、筐体２の側面２０ｂの測定点Ａ部、Ｂ部、Ｃ部、及びＤ部で、それぞれ反射鏡４を切断研磨して断面を出し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて行った。反射鏡４の表面評価は、初期状態及び耐候試験後に、それぞれの測定点Ａ〜Ｄ部での変色、膜剥離等を含めた表面変化を目視で行った。

（実施例１）
緩衝膜材料を、ＳｎＯ２を１０％含むＩＴＯとし、各測定点Ａ〜Ｄ部での銀反射膜と緩衝膜との各膜厚が、Ａ部でそれぞれ８８ｎｍと７ｎｍ、Ｂ部で９８ｎｍと８ｎｍ、Ｃ部で１３０ｎｍと１１ｎｍ、及びＤ部で１６１ｎｍと１５ｎｍと成膜されている反射鏡を得た。銀反射膜及び緩衝膜の各膜厚は、開口部２１に近接する縁部側のＤ部から光源３に近接する奥部側のＡ部に向け、それぞれ漸減している。ここで、銀反射膜の厚みに対する緩衝膜の厚みの比率を、膜厚比率（％）（（緩衝膜厚／銀反射膜厚）×１００）で表す。Ａ〜Ｄ部での膜厚比率は、それぞれ８．０％、８．２％、８．５％、９．３％となり、反射鏡４の奥部のＡ部に行くほど小さくなって漸減している。また、銀反射膜の膜厚は、前述の望ましい膜厚範囲の８０〜３００ｎｍ内に入っている。また、緩衝膜の膜厚は、前述の望ましい膜厚範囲の７〜２０ｎｍに入っている。

（実施例２）
緩衝膜材料を、ＴａＯ５を２％含むＳｎＯ２とし、銀反射膜及び緩衝膜の各膜厚が測定点Ａ部でそれぞれ２４０ｎｍ、１０ｎｍ、Ｄ部で２９９ｎｍ、１６ｎｍとなって成膜されている反射鏡を得た。また、銀反射膜及び緩衝膜のそれぞれの膜厚及び膜厚比率は、奥部側のＡ部の方がＤ部より小さくなっている。なお、測定点Ｂ、Ｃ部は未測定である。

（実施例３）
緩衝膜材料を、ＳｎＯ２を１０％含むＩＴＯとし、銀反射膜及び緩衝膜の各膜厚を測定点Ａ部でそれぞれ１３８ｎｍ、８ｎｍ、Ｄ部で２５６ｎｍ、１６ｎｍに成膜されている反射鏡を得た。銀反射膜及び緩衝膜のそれぞれの膜厚及び膜厚比率は、奥部側のＡ部の方がＤ部より小さくなっている。

（実施例４）
緩衝膜材料を、ＳｎＯ２を１０％含むＩＴＯとし、銀反射膜及び緩衝膜の各膜厚を、測定点Ａ部でそれぞれ１７０ｎｍ、１０ｎｍ、Ｄ部で２９０ｎｍ、１８ｎｍと成膜されている反射鏡を得た。また、測定点Ａ部及びＤ部での銀反射膜及び緩衝膜の各膜厚及び膜厚比率も、奥部側のＡ部の方が小さくなっている。

（比較例１）
緩衝膜材料を、ＳｎＯ２を１０％含むＩＴＯとし、各測定点Ａ部〜Ｄ部での銀反射膜の膜厚をそれぞれ８２ｎｍ、９６ｎｍ、１２５ｎｍ、１５６ｎｍとし、測定点Ａ部及びＤ部での緩衝膜の膜厚をそれぞれ２５ｎｍ、１５ｎｍと成膜された反射鏡を得た。ここでは、銀反射膜は、Ｄ部からＡ部へ行くほど小さくなっているが、緩衝膜の膜厚は、Ｄ部よりＡ部で大きくなっており、膜厚比率はＡ部の方がＤ部より大きくなっている。

（比較例２）
緩衝膜を無しとし、測定点Ａ部〜Ｄ部での銀反射膜の膜厚をそれぞれ８２ｎｍ、９６ｎｍ、１２５ｎｍ、１５６ｎｍとして成膜された反射鏡を得た。

（比較例３）
緩衝膜材料を、ＴａＯ５を２％含むＳｎＯ２とし、銀反射膜及び緩衝膜の各膜厚を、測定点Ａ部でそれぞれ８８ｎｍ、１７ｎｍ、Ｄ部で１６１ｎｍ、８ｎｍと成膜された反射鏡を得た。銀反射膜は、測定点Ｄ部に比べＡ部が小さくなっており、緩衝膜の膜厚は、Ｄ部よりＡ部で大きくなっている。また、測定点Ａ及びＤ部での反射鏡の膜厚比率は、それぞれ１９．３及び５．０％となり、Ａ部の方がＤ部より大きくなっている。

＜耐候性試験＞
上記のように作製した実施例１〜４と比較例１〜３とに係る照明器具を、温度１４０℃の温度環境で４００Ｗの水銀灯を照射し、試験期間を１０日間と３０日間が経過する毎に各照明器具の反射鏡の外観観察を行った。各照明器具の試験評価は、外観目視で反射鏡の表面に著しい変化及び剥離が無い場合を○、薄っすらとした変色（黄色、茶褐色）が確認できる場合を△、変色が完全に確認できる、又は部分的な剥離が発生している場合を×として判定を行った。さらに、反射鏡の３分の１以上の面積が変色、又は部分的な剥離が４分の１以上の面積で発生している場合を××として判定を行い、その判定結果を下記の表１に示す。また、予め、耐候性試験前の初期状態で各照明器具の外観目視による色調評価を行った。なお、表１で膜厚のデータが「−」となっているところは、未測定を示す。

表１の耐候性評価２で示されるように、実施例１〜４は、比較例１〜３に比べて、反射鏡の銀反射膜の外観変化が発生するまでの日数が長くなっており、耐候性が優れている。すなわち、銀反射膜及び緩衝膜のそれぞれの膜厚を、開口部に近接する縁部側の測定点Ｄ部より光源に近接する奥部側のＡ部で共に薄くすること、又は測定点Ｄ部からＡ部に向けて漸減することにより、耐候性が良くなっている。従って、本実施形態の反射鏡は、照明器具のような高温状態の使用環境においても、反射鏡の銀反射膜の変色や剥離を防止することができるので、反射率を低下を抑制し、膜の基材との密着性を保持し、耐熱及び耐久性を高めることができる。

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、反射鏡の反射膜を銀系としたが、アルミニウムなどの他の金属膜を用いてもよい。また、反射鏡は銀反射膜の両面にそれぞれアンダーコートとトップコートを設けたが、それらコートと銀反射膜との間に、さらに酸化物膜や金属膜の保護膜を積層してもよい。

１ 照明器具
２ 筐体
２１ 開口部
３ 光源
４ 反射鏡
４２ 銀反射膜（反射膜）
４３ 緩衝膜

Claims (2)

1. 光放出用の開口部を有する筐体と、この筐体に収容される光源と、前記筐体の内部に収容されて光源からの光を反射する反射鏡と、を有する照明器具において、
   前記反射鏡は、銀を有する反射膜と、この反射膜上に積層され酸化物を有する緩衝膜と、を有し、
   前記反射膜及び緩衝膜のそれぞれの厚さは、前記筐体の開口部に近接する縁部側に比べ、光源に近接する奥部側において薄くなっていることを特徴とする照明器具。
2. 前記反射鏡及び緩衝膜のそれぞれの厚さが、前記筐体の開口部に近接する縁部側から光源に近接する奥部側に向かって漸減することを特徴とする請求項１に記載の照明器具。

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