JP5608740B2

JP5608740B2 - 照明装置用グリッド

Info

Publication number: JP5608740B2
Application number: JP2012516965A
Authority: JP
Inventors: リウ，ヨン; イップ，クン−ワ; ロウ，ディ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: EP2449306A1; EP2449306B1; US20120098431A1; JP2012532411A; US8810133B2; KR20120107921A; CN102472475B; CN102472475A; WO2011001367A1

Description

本発明は照明に関し、特に、照明装置用のグリッドに関する。

１００Ｈｚの交流で作動する蛍光灯(fluorescent lamp)の１００Ｈｚの光のちらつき(flickering)を克服するために、高周波アイケア(eye care)ランプは４０ｋＨｚ〜５５ｋＨｚの範囲内の作動周波数を利用する。不可避的に、高周波バラスト（安定器）は電磁放射線を引き起こし得る。何の行動も取られないならば、高周波電磁放射線が外界に放射される可能性がある。環境保護の専門家は、過剰な量の電磁放射線が動悸、不眠症、記憶低下に引き起こし、免疫低下、並びに、心臓、血液循環系、及び、神経系への障害さえも引き起こし得ることを指摘している。公衆はより多くの保護が電磁放射線からの危険を低減し得るという意見の一致に達している。

ＵＳ３７７４０２４は、水平に対して所定角度未満で進行する直接光線を遮断するために光源の下に配置されるよう構成される照明器グリッドを開示している。照明器グリッドは、実質的に平行に且つ実質的に等しく離間した支持体の実質的に水平な配列と、隣接する支持体上の空間内で各支持体に沿って実質的に等しく離間した位置で前記支持体から懸架する一連のバフルと、各バフルが対応する支持体上で整列位置に並びに支持体に介して角度のある位置に回転されることを許容するよう、各バフルを対応する支持体と接続する手段とを含み、交互する支持体上のバフルは、それらの間の支持体上のバフルに対して反対方向に傾斜される。前記バフルの幅は、対応する支持体上の前記バフルの中心間の間隔未満であり、前記バフルの幅は、前記支持体間の中心間の距離よりも大きい。

ＵＳ３７７４０２４に開示される照明グリッドは、光源の眩輝(glare)を直視から遮蔽し得るだけであり、光源からの電磁放射線を低減し或いは阻止し得ない。

本発明の発明者は、光源からの電磁放射線が使用者に、特に、光源に極めて近い使用者に危険をもたらし得ることを発見した。従って、光源からの電磁放射線を低減し或いは阻止することが有利である。

上記懸念により十分に取り組むために、本発明の実施態様では、光源からの電磁放射線(electromagnetic radiation)を減衰するグリッド(grid)が提供される。グリッドは、複数のバフル(baffle)を含み、各バフルは導電性を有し、複数のバフルは複数のセル(cell)を形成するよう構成され、各セルは光源からの電磁放射線を減衰するよう導波管(waveguide)として形成される。

基本的な着想は、導電性バフルによって形成される導波管を使用することによって光源からの電磁放射線を減衰することである。導波管は遮断周波数を有するので、電磁放射線が遮断周波数よりも下の周波数を有するならば、電磁放射線は、導波管に沿って進行するときに、指数関数的に減衰される。従って、セルによって形成される導波管を合理的に設計することによって、光源からの電磁放射線を効果的に減衰可能であり、その場合には、光源からの電磁放射線は減少又は阻止され、使用者への危険を減少する。同時に、グリッドは、光源からの光の放射線角度を狭くし、使用者の眼内への直接光放射によって引き起こされる眩輝を減少し得る特定の深さを有する。

電磁波の周波数が導波管の遮断周波数よりも低いならば、電磁波が導波管に沿ってより長く進行するに応じて、電磁波のエネルギがより多く減少することが知られている。本発明の実施態様では、異なる断面形状及び事前設定される電磁放射線減衰値を有するセルのために、事前設定される電磁放射線減衰値を用いて光源からの電磁放射線を減衰させるよう、セルの深さを決定し得る。

本発明の他の実施態様では、照明器具が提供される。照明器具は、光源と、上記されたグリッドとを含み、光源はグリッドの一方の側に配置される。

光源からの電磁放射線を減少又は阻止し得る光源の一方の側にグリッドを配置することによって、電磁放射線は、グリッドを通過することの結果として、グリッドの他方の側で減少され、照明器具の使用者にもたらされる危険はより少ない。加えて、グリッドを通過する光の放射角は狭くなり、その場合には、使用者の眼内への直接光放射によって引き起こされる眩輝は減少される。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載される実施態様を参照して明瞭に解明されるであろう。

本発明の上記の及び他の目的及び特徴は、添付の図面と共に考察されるときに以下の詳細な記載からより明らかになるであろう。

グリッドの実施態様を示す概略図である。グリッドの実施態様を示す概略図である。グリッドの実施態様を示す概略図である。セルの断面形状の実施態様を示す概略図である。セルの断面形状の実施態様を示す概略図である。セルの断面形状の実施態様を示す概略図である。セルの断面形状の実施態様を示す概略図である。セルの断面形状の実施態様を示す概略図である。グリッドの実施態様を示す概略図である。照明器具の実施態様を示す概略図である。

同じ参照番号は図面を通じて類似の部分を指し示すよう使用されている。

先ず、光源からの電磁放射線を減衰するためのグリッド１００が提供される。

図１（ａ）乃至図１（ｃ）は、グリッド(grid)の実施態様の概略図を描写している。

グリッドは複数のバフル（遮光板）を含み、各バフル(baffle)は導電性（電気伝導性）を有する。

例えば、銅、アルミニウム、及び、鉄のような導電性材料を使用することによって、或いは、導電性材料でバフル１１０を覆うことによって、導電性バフル１１０を多くの方法で作製し得る。以下の等式を使用することによって、バフル１１０を覆う導電性材料の厚みを決定し得る。

ここで、δは、皮膚の深さ、即ち、バフル１１０を覆う導電性材料の最少厚みであり、ωは、減衰されるべき電磁波の角周波数であり、μは、導電性材料の絶対透磁率である。

図１（ａ）乃至図１（ｃ）を参照すると、複数のバフル１１０は、複数のセル(cell)１２０を形成するよう構成され、各セル１２０は、光源からの電磁放射線を減衰するために、導波管(waveguide)として形成される。バフル１１０は導電性を有するので、導電性バフル１１０によって形成されるセル１２０は導波管になる。導波管は遮断周波数（カットオフ周波数）を有し、遮断周波数よりも低い周波数を有する電磁放射線は、導波管に沿って進行するとき、指数関数的に減衰される。従って、セルによって形成される導波管を合理的に設計することによって、光源からの電磁放射線を効果的に減衰し得る。

セル１２０は、円形、長方形、三角形等のような、異なる断面形状を有し得る。加えて、複数のセル１２０は、同じ断面形状又は異なる断面形状を有し得るし、複数のセル１２０は、同じ断面サイズ又は異なる断面サイズを有し得る。図１（ａ）に示されるように、複数のセル１２０は、三角形、四角形、及び、五角形を含む、異なる断面形状を有し、同じ断面形状を有するセル１２０は、異なる断面サイズを有する。図１（ｂ）に示されるように、複数のセル１２０は、二等辺直角三角形の同じ断面形状を有し、複数のセル１２０は、異なる断面サイズを有する。図１（ｃ）に示されるように、複数のセル１２０は、同じ六角形の断面形状を有し、複数のセル１２０は、異なる断面サイズを有する。

複数のセル１２０は、図１（ａ）乃至図１（ｃ）に示されるように、実質的に同じ深さを有し得るし、或いは、複数のセル１２０のうちの少なくとも２つのセル１２０は、異なる断面形状及び／又は深さを有する。

複数のセル１２０の実施態様において、複数のセル１２０は、光源からの電磁放射線の有効周波数よりも高い遮断周波数を有するセル１２０を含む。

光源（図示せず）は、蛍光灯、発光ダイオード、ハロゲンランプ、白熱灯、又は、有機発光材料等のような、多くの種類の照明素子を含み得る。光源は、１つ又は幾つかの種類の照明素子を含み得る。光源が１つの種類の照明素子のみを含むとき、基本波及び照明素子によって生成されるより高い高調波の電磁放射線は、特定の周波数スペクトルをカバーする。コンパクトなエネルギを節約する蛍光灯を一例として取り上げると、それは５０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの範囲内の電磁放射線を生成し得る。５０ｋＨｚは、コンパクトなエネルギを節約する蛍光灯によって生成される基本波のエネルギが最大である周波数であり、１００ｋＨｚ、１５０ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、及び、２５０ｋＨｚは、より高い高調波のエネルギが最大である周波数である。コンパクトなエネルギを節約する蛍光灯によって生成される電磁放射線の最大エネルギは、基本波からより高い高調波に減少する。光源が幾つかの種類の照明素子を含むとき、光源によって生成される電磁放射線は、より大きな周波数スペクトルをカバーする。

有効周波数は、光源からの電磁放射線の周波数スペクトル内の如何なる周波数であってもよい。多くの方法で有効周波数を決定し得る。例えば、光源によって生成される基本波のエネルギが最大である周波数に基づいて、或いは、光源によって生成されるより高い高調波のエネルギが最大である周波数に基づいて効周波数を決定し得る。電磁放射線の所定のエネルギ閾値に基づいても有効周波数を決定し得る。即ち、光源の電磁放射線エネルギを所定のエネルギ閾値と比較することによって周波数範囲を決定し、次に、有効周波数を決定する。例えば、電磁放射線の所定のエネルギ閾値が−７０ｄＢｍであり、光源からの電磁放射線のエネルギが−７０ｄＢｍよりも高いとき、周波数が１５０ｋＨｚよりも低いならば、有効周波数は、１５０ｋＨｚとして決定される。

セル１２０の遮断周波数は、光源からの電磁放射線の有効周波数よりも少し高くてよく、或いは、有効周波数の５０倍のように、有効周波数よりも一層高くてもよい。有効周波数が固定されるとき、セル１２０の遮断周波数が高ければ高いほど、電磁放射線に対する減衰効果はより良好であり、セルの深さはより浅い。

図２（ａ）乃至２（ｃ）は、セルの断面形状の実施態様の概略図を描写している。

遮断周波数及びセル１２０の所定の断面形状に基づきセル１２０の断面の大きさを決定し得る。

セル１２０の所定の断面形状が図２（ａ）に示されるように長方形であるとき、セル１２０の断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、ａは、セル１２０の長辺の長さであり、ｆ_ｃは、セル１２０の遮断周波数であり、ｃは、光の速度である。

セル１２０の所定の断面形状が図２（ｂ）に示されるように円形であるとき、セル１２０の断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、ｂは、セル１２０の半径であり、ｍは、（１．８４のような）第一のオーダの第一の種類のベッセル関数のポールであり、ｆ_ｃは、セル１２０の遮断周波数であり、ｃは、光の速度である。

セル１２０の所定の断面形状が図２（ｃ）に示されるような正三角形であるとき、セル１２０の断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、ｇは、セル１２０の辺の長さであり、ｆ_ｃは、セル１２０の遮断周波数であり、ｃは、光の周波数である。

セル１２０の所定の断面形状が図２（ｄ）に示されるようなπ／２、π／３、及び、π／６の角度を備える直角三角形であるとき、セル１２０の断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、ｈは、セル１２０のπ／３の角度に対する辺の長さであり、ｆ_ｃは、セル１２０の遮断周波数であり、ｃは、光の速度である。

セル１２０の所定の断面形状が図２（ｅ）に示されるようなπ／２、π／４、及び、π／４の角度を備える直角三角形であるとき、セル１２０の断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、ｉは、セル１２０のπ／４の角度に対向する辺の長さであり、ｆ_ｃは、セル１２０の遮断周波数であり、ｃは、光の速度である。

セルの所定の断面形状が規則的又は不規則であるときには、ＨＦＳＳ(High Frequency Structure Simulation)又はＣＳＴ−ＭＷＳ(Computer Simulation Technology Microwave Studio)シミュレーションソフトウェアを使用することによってもセル１２０の断面の大きさを決定し得る。以下のステップを介してシミュレーションソフトウェアを使用することによって、セルの断面形状を決定し得る。即ち、断面サイズの拘束条件を決定するステップ、入力される所定の断面形状、遮断周波数、及び、断面サイズの拘束条件に基づきセルの断面サイズの局所的な最適のサーチを遂行するステップ、及び、セルの断面形状を決定するステップ。

セルの断面形状が一定であるとき、セルの遮断周波数を調節することによってセルの断面の大きさを変更することができ、セルの断面サイズを調節することによって遮断周波数を変更することができる。

図３は、グリッドの実施態様の概略図を描写している。

セルの遮断周波数が一定であるとき、以下の等式を使用することによってセルの深さを決定することができ、

ここで、ｄは、セル１２０の深さであり、ｆ_ｃは、セル１２０の遮断周波数であり、ｆは、光源からの電磁放射線の有効周波数であり、Ｌは、セル１２０の事前設定される電磁放射線減衰値であり、ｃは、光の速度であり、ｅは、ネイピアの底である。

セルの遮断周波数が光源からの電磁放射線の有効周波数よりも一層高いとき、以下の等式を使用することによってセルの深さを決定することができ、

ここで、ｄは、セル１２０の深さであり、ｆ_ｃは、セル１２０の遮断周波数であり、Ｌは、セル１２０の事前設定される電磁放射線減衰値であり、ｃは、光の速度であり、ｅは、ネイピアの底(Napierian base)である。

例えば、ある周波数でのバックグラウンドノイズ（暗雑音）を減衰標的として設定し、次に、その周波数での事前設定電磁放射線減衰値を決定することによるような多くの方法において、事前設定される電磁放射線減衰値を決定し得る。現代的な光源の電磁放射線エネルギは−５０ｄＢｍより下であるのが普通であり、現代的な光源の基本波周波数は４０〜２００ｋＨｚの範囲内にある。第１０次高調波を考慮に入れるならば、現代的な光源の電磁放射線周波数は２０ｋ〜２ＭＨｚの範囲内にある。１０ｋＨｚの帯域幅内で、バックグラウンドノイズは２００ｋＨｚで約−６１ｄＢｍであり、バックグラウンドノイズは、５００ｋＨｚで約−７２ｄＢｍであり、バックグラウンドノイズは、１ＭＨｚで約−８０ｄＢｍであり、バックグラウンドの伊豆は、２ＭＨｚで約−８９ｄＢｍである。−５０ｄＢｍの電磁放射線エネルギのために、事前設定される電磁放射線減衰値は、２００ｋＨｚで約−１０ｄＢであり、事前設定される電磁放射線減衰値は、５００ｋＨｚで約−２０ｄＢであり、事前設定される電磁放射線減衰値は、１ＭＨｚで約−３０ｄＢであり、事前設定される電磁放射線減衰値は、２ＭＨｚで約−４０ｄＢである。上記の分析によれば、１つの実施態様において、事前設定される電磁放射線減衰値は、グリッド１１０で高周波電磁放射線を減衰するよう、［２０ｄＢ、４０ｄＢ］の範囲内にある。

セル１２０の事前設定される電磁放射線減衰値及び遮断周波数が決定されるとき、上記等式に基づきセル１２０の深さを決定し得る。

加えて、セル１２０の遮断周波数とセル１２０の断面サイズとの間の関係を決定し得るので、セル１２０の断面サイズに従ってセル１２０の深さを決定し得る。

図３に示されるように、セル１２０の断面形状は、正三角形である。上記等式に基づいて、遮断周波数が光源からの電磁放射線の有効周波数よりも一層高く、事前設定される電磁放射線減衰値が４０ｄＢであるとき、セル１２０の深さは、セル１２０の正三角形の断面の１つの辺の長さと略同じである。

セルの断面形状が長方形であるならば、上記等式に基づき、遮断周波数が光源からの電磁放射線の有効周波数よりも一層高く、事前設定される電磁放射線減衰値が４０ｄＢであるとき、セルの深さは、セルの長方形断面の長辺の長さの約１．５倍である。セルの断面形状が円形であるならば、上記等式に基づき、遮断周波数が光源からの電磁放射線の有効周波数よりも一層高く、事前設定される電磁放射線減衰値が４０ｄＢであるとき、セルの深さは、セルの円形断面の半径の長さの約２．５倍である。

上記方法を適用することによって、各セルの深さを決定することができ、或いは、先ず、上記方法を適用することによって、各セルの最小の深さの値を計算し、次に、計算された最小の深さの値中の最大値が、全てのセルのための最小の深さとして設定される。

直視における光源の眩輝を低減することの条件又はグリッドの外観に関する条件のような幾つかの他の条件を考慮に入れることによって、複数のセルの断面形状及び（断面サイズ及び深さを含む）大きさも決定し得る。

図４は、照明器具の実施態様の概略図を描写している。

本発明の他の実施態様では、照明器具が提供される。照明器具は、光源と、上述したようなグリッド１００とを含み、光源は、グリッド１００の１つの側に配置される。

図４を参照すると、光源（図示せず）はランプシェード（ランプの笠）４１０内に配置され、グリッド１００は光源の一方の側に配置される。グリッド１００は光源からの電磁放射線を減衰し得るので、電磁放射線は、グリッド１００を通過することによって、グリッド１００の他方の側で減少され、照明器具の作動中に使用者に引き起こされる危険性はより少ない。加えて、グリッド１００は直視における光源の眩輝も減少し得るので、使用者に対して影響を及ぼす眩輝も減少し得る。

多くの方法でランプシェード４１０を実施し得る。ランプシェード４１０が導電性材料で作製され、スリットがないとき、光源からの電磁放射線は外界に漏れ出し得ない。ランプシェード４１０をグリッド１００と共に実施することもできる。

上述の実施態様は本発明を限定するよりもむしろ例示すること、及び、当業者は付属の請求項の範囲から逸脱せずに代替的な実施態様を設計し得ることが付記されなければならない。請求項中、括弧間に配置される如何なる参照符号も請求項を限定するものと解釈されてはならない。「含む」という用語は、請求項又は本記載中に列挙される素子又はステップの存在を排除しない。素子に先行する不定冠詞は、そのような素子が複数存在することを排除しない。

Claims

光源からの電磁放射線を減衰するグリッドであって、
複数のバフルを含み、各バフルは、導電性を有し、
前記複数のバフルは、複数のセルを形成するよう構成され、各セルは、前記光源からの電磁放射線を減衰するよう導波管として形成され、
前記複数のセルは、前記光源からの電磁放射線の有効周波数よりも高い遮断周波数を有し、
前記セルの深さは、前記セルの波遮断周波数と前記セルの事前設定される電磁放射線減衰値の関数として定められる、
グリッド。
前記セルの断面の大きさは、前記セルの前記遮断周波数及び所定の断面形状に基づき決定される、請求項１に記載のグリッド。
前記セルの前記所定の断面形状が長方形であるとき、前記セルの断面の大きさは、以下の等式によって決定され、

ここで、
ａは、前記セルの長辺の長さであり、
ｆ_ｃは、前記セルの前記遮断周波数であり、
ｃは、光の速度である、
請求項２に記載のグリッド。
前記セルの前記所定の断面形状が円形であるとき、前記セルの断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、
ｂは、前記セルの半径であり、
ｍは、第一のオーダの第一の種類のベッセル関数の第一のポールであり、
ｆ_ｃは、前記セルの前記遮断周波数であり、
ｃは、光の速度である、
請求項２に記載のグリッド。
前記セルの前記所定の断面形状が正三角形であるとき、前記セルの断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、
ｇは、前記セルの１つの辺の長さであり、
ｆ_ｃは、前記セルの前記遮断周波数であり、
ｃは、光の速度である、
請求項２に記載のグリッド。
前記セルの前記所定の断面形状がπ／２、π／３及びπ／６を備える直角三角形であるとき、前記セルの断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、
ｈは、前記セルのπ／３の角度に対向する辺の長さであり、
ｆ_ｃは、前記セルの前記遮断周波数であり、
ｃは、光の速度である、
請求項２に記載のグリッド。
前記セルの前記所定の断面形状がπ／２、π／４及びπ／４を備える直角三角形であるとき、前記セルの断面の大きさは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、
ｉは、前記セルのπ／４の角度に対向する辺の長さであり、
ｆ_ｃは、前記セルの前記遮断周波数であり、
ｃは、光の速度である、
請求項２に記載のグリッド。
前記セルの深さは、以下の等式を使用して決定され、

ここで、
ｄは、前記セルの深さであり、
ｆ_ｃは、前記セルの前記遮断周波数であり、
Ｌは、前記セルの事前設定される電磁放射線減衰値であり、
ｃは、光の速度であり、
ｅは、ネイピアの底である、
請求項２に記載のグリッド。
前記セルの前記事前設定される電磁放射線減衰値は、［１０ｄＢ、４０ｄＢ］の範囲内にある、請求項８に記載のグリッド。
前記複数のセルは、実質的に同じ深さを有する、請求項１に記載のグリッド。
前記複数のセルのうちの少なくとも２つのセルが異なる断面形状及び／又は深さを有する、請求項１に記載のグリッド。
光源と、
請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載のグリッドとを含み、
前記光源は、前記グリッドの一方の側に配置される、
照明器具。