JP5639413B2 - 照明器具用カバーおよび照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、照明器具用カバーおよび照明器具に関する。

近年、省エネルギー効果が高いとされるＬＥＤ照明器具の開発が多くなされている。ＬＥＤ光源は指向性が高いため、このようなＬＥＤ光源を用いた照明器具においては、光を拡散させる光拡散性カバーが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−５５８９３号公報

しかしながら、このような光拡散性カバーは、光拡散性を優先させると全光線透過率が低下してしまうため、照明器具の器具効率の低下を招くことになる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光の拡散性と高い透過率を両立する照明器具用カバーを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の照明器具用カバーは、ＬＥＤ光源を支持する筐体の開口部を覆う照明器具用カバーであって、ＬＥＤ光源の光を透過させる基材と、基材の光源側の面に形成された樹脂塗膜と、を備える。樹脂塗膜の屈折率は、基材の屈折率よりも低い。樹脂塗膜は、該樹脂塗膜と屈折率の異なる樹脂微粒子を含有している。

この態様によると、樹脂塗膜の屈折率は基材の屈折率よりも低いため、光源から出射された光が樹脂塗膜を透過して基材に入射する際に、樹脂塗膜と基材との界面で全反射が生じない。また、樹脂塗膜は、樹脂塗膜と屈折率の異なる樹脂微粒子を含有しているため、樹脂塗膜に入射した光は適度に拡散される。したがって、光の拡散性を保持しつつ全光線透過率を向上できる。

樹脂塗膜は、光源側の表面の粗さが３０〜５０μｍである。これにより、光源から出射された光が樹脂塗膜の表面で反射されにくくなり、全光線透過率が向上する。

基材は、ポリカーボネートであってもよい。これにより、光の透過に適した安価で軽量なカバーを実現できる。

樹脂塗膜は、アクリル系樹脂からなってもよい。これにより、より簡易に低コストで樹脂塗膜を形成することができる。

照明器具用カバーは、ＬＥＤ光源と対向する側の反対側に向かって凸状となるように形状が加工されていてもよい。これにより、カバーを透過して出射する光がより拡散し、広範囲の領域を均質な光で照明することができる。

本発明の別の態様は、照明器具である。この照明器具は、ＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源を支持する筐体と、筐体の開口部を覆う照明器具用カバーと、を備える。

この態様によると、光の拡散性と高い透過率を両立する照明器具を実現できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、光の拡散性と高い透過率を両立する照明器具用カバーを提供することができる。

本実施の形態に係る照明器具の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本実施の形態に係る照明器具用カバーの断面図である。 照明器具用カバーの層構造を示す要部断面図である。 ポリカーボネートの表面をレーザー顕微鏡および表面粗さ測定器Ｄｅｋｔａｋにより測定した測定長さと段差との関係を示すグラフである。 ポリカーボネートに抑制層を塗布した状態の表面をレーザー顕微鏡および表面粗さ測定器Ｄｅｋｔａｋにより測定した測定長さと段差との関係を示すグラフである。 厚みの異なるポリカーボネートに対する樹脂塗膜の有無による透過率の相違を比較したグラフである。 種類の異なるポリカーボネートにおける全光線透過率と分散度との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

省エネルギー効果が期待されているＬＥＤ照明をはじめとする照明器具のカバーには、用途によっては、難燃性グレードのポリカーボネートが用いられている。より具体的には、ＵＬ（Underwriters Laboratories Inc）９４規格に基づく難燃性Ｖ−０グレードのポリカーボネートが用いられる場合がある。

本発明者らは、比較的安価で、Ｖ−０グレードと同等の全光線透過率を有する基材（例えば、ＵＬ９４規格に基づくＨＢグレードのポリカーボネート）を用い、基材の表面に樹脂塗膜を形成することで所望の拡散性が確保された照明器具用カバーを開発した。

図１は、本実施の形態に係る照明器具の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係る照明器具１０は、ＬＥＤ光源１２と、ＬＥＤ光源１２を支持する筐体１４と、筐体１４の開口部１６を覆う照明器具用カバー１８と、を備える。ＬＥＤ光源１２は、ＬＥＤなどの複数の半導体発光素子をライン状に配置したものである。このような半導体発光素子を用いた光源は、点灯時の発熱が少ない。照明器具用カバー１８としては、ガラスと比較して成形性が良く、透明性に優れ、耐熱温度も高いポリカーボネートを使用することができる。なお、光源としてＬＥＤを用いても、ＬＥＤ光に紫外線成分が用いられていないため、ポリカーボネートの黄変の心配もない。

図３は、本実施の形態に係る照明器具用カバーの断面図である。図３に示すように、照明器具用カバー１８は、ＬＥＤ光源の光を透過させる基材としてのポリカーボネート２０と、ポリカーボネート２０のＬＥＤ光源１２側の面に形成された拡散層２２と、を有する。本実施の形態に係るに係るポリカーボネート２０は、比較的コストの低いＵＬ（Underwriters Laboratories Inc）９４規格におけるＨＢグレードのポリカーボネートである。ポリカーボネート２０の厚みは、１．０ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは１．５ｍｍ以上である。また、材料コストや重量、光源の光の透過性の観点からポリカーボネート２０の厚みは５．０ｍｍ以下が好ましい。

照明器具用カバー１８は、拡散層２２の働きによって、ＬＥＤ光源１２の光を拡散（分散）させる。また、拡散層２２の働きによって、比較的コストの低いＵＬ規格におけるＨＢグレードのポリカーボネートに対して簡易に拡散性を持たせられるため、照明器具用カバーの低コスト化が図られる。なお、ポリカーボネート２０は、必ずしもＵＬ９４規格におけるＨＢグレードのポリカーボネートに限られず、所望の全光線透過率を満たすものであればよい。このようなポリカーボネートを用いることで、ＬＥＤ光源から出射する光の透過に適した安価で軽量な照明器具用カバー１８を実現できる。

また、照明器具用カバー１８は、図３に示すように、ＬＥＤ光源１２と対向する側の反対側に向かって凸状となるように形状が加工されている。これにより、照明器具用カバー１８を透過して出射する光がより拡散し、広範囲の領域を均質な光で照明することができる。

次に、拡散層２２について詳述する。本実施の形態に係る拡散層２２は、アクリル系樹脂からなる樹脂塗膜を有している。アクリル系樹脂としては、種々存在しているが、例えば、１液アクリル系、２液硬化型アクリルシリコン系、２液硬化型アクリルウレタン系などが挙げられる。これにより、より簡易に低コストで拡散層２２を形成することができる。なお、樹脂塗膜としては、少なくともポリカーボネート２０よりも屈折率が低いものが好ましい。この場合、ＬＥＤ光源１２から出射された光が拡散層２２を透過してポリカーボネート２０に入射する際に、拡散層２２とポリカーボネート２０との界面で全反射が生じないため、全光線透過率の低下が抑制される。ここで、樹脂塗膜の厚みは２０〜５０μｍが好適である。また、ポリカーボネート２０の屈折率の一例は１．５８５、アクリル系の樹脂塗膜を有する拡散層２２の屈折率の一例は、１．４９である。

また、拡散層２２は、照明器具用カバー１８の内側（ＬＥＤ光源側）に形成されており、照明器具１０の使用時には外部に露出していない。そのため、拡散層を保護するための保護膜が不要となる。保護膜は透過率を下げる一因であるため、このような保護膜を設けないことで照明器具用カバー１８の全光線透過率の低下が防止される。

図４は、照明器具用カバー１８の層構造を示す要部断面図である。図４に示すように、拡散層２２は、樹脂塗膜２４と屈折率の異なる微粒子２６が樹脂塗膜２４に含有されている。これにより、拡散層２２に入射した光は適度に拡散され、分散度を向上することができる。なお、本実施の形態における樹脂塗膜２４および微粒子２６は、共にアクリル系材料からなり、互いの屈折率は異なっている。微粒子２６は、光の拡散性とコストを両立させるために、アクリル樹脂系微粒子に加えて、シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク、硫酸バリウムなどの無機系の微粒子を含んでもよい。微粒子２６の粒径は、例えば、５〜４０μｍ程度が好ましい。

また、拡散層２２は、ＬＥＤ光源１２側の表面Ｓの粗さが３０〜５０μｍである。これにより、ＬＥＤ光源から出射された光が拡散層２２の表面で反射されにくくなり、ＬＥＤ光源１２から出射した光束が照明器具用カバー１８を透過して反対側に到達する割合、いわゆる全光線透過率が向上する。このように、本実施の形態に係る照明器具用カバー１８は、全光線透過率の高いポリカーボネート２０を用いつつ、所望の拡散性を拡散層２２によって実現することで、光の拡散性を保持しつつ全光線透過率を向上できる。つまり、光の拡散性と高い透過率を両立する照明器具１０を実現できる。したがって、所望の明るさを実現するためにＬＥＤ光源１２に流す電流が低減され、照明器具１０の消費電力を抑制できる。

図５は、ポリカーボネート２０の表面をレーザー顕微鏡および表面粗さ測定器Ｄｅｋｔａｋにより測定した測定長さと段差との関係を示すグラフである。図６は、ポリカーボネート２０に拡散層２２を塗布した状態の表面をレーザー顕微鏡および表面粗さ測定器Ｄｅｋｔａｋにより測定した測定長さと段差との関係を示すグラフである。

図５に示すように、ポリカーボネート２０の表面の段差は最大でも０．１μｍ程度しかなく、ほぼ平滑であることがわかる。一方、本実施の形態に示すように、ポリカーボネート２０の表面にアクリル樹脂塗膜等の拡散層２２を形成すると、図６に示すように、表面Ｓの粗さが増大していることがかわる。これは、図４に示すように表面近傍に位置する微粒子２６の一部が露出しているためと考えられる。したがって、微粒子の大きさや粒度分布を制御することで表面粗さを適当な範囲に設定することが可能となる。

図７は、厚みの異なるポリカーボネートに対する樹脂塗膜の有無による透過率の相違を比較したグラフである。なお、ポリカーボネートの厚みは１ｍｍ（Ｓ１，Ｓ’１）、２ｍｍ（Ｓ２，Ｓ’２）、３ｍｍ（Ｓ３，Ｓ’３）の３種である。図７に示すように、樹脂塗膜のないポリカーボネート（Ｓ１〜Ｓ３）は、可視光波長における透過率が８５％〜９０％程度である。一方、樹脂塗膜が形成されているポリカーボネートは、可視光波長における透過率が９５％程度まで上昇している。
図８は、種類の異なるポリカーボネートにおける全光線透過率と分散度との関係を示すグラフである。このように、ポリカーボネート２０の表面に拡散層２２を形成した照明器具用カバー１８は、図８に示すように、（樹脂材料メーカがラインナップする）光拡散性ポリカーボネート（乳半）と比較して、分散度を低下させずに全光線透過率を向上することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 照明器具、 １２ ＬＥＤ光源、 １４ 筐体、 １６ 開口部、 １８ 照明器具用カバー、 ２０ ポリカーボネート、 ２２ 拡散層、 ２４ 樹脂塗膜、 ２６ 微粒子。

Claims (5)

1. ＬＥＤ光源を支持する筐体の開口部を覆う照明器具用カバーであって、
   ＬＥＤ光源の光を透過させ、表面の段差が０．１μｍ以下であり、可視光波長における透過率が８５％以上である基材と、
   基材の光源側の面にのみ形成された拡散層と、を備え、
   前記拡散層の屈折率は、前記基材の屈折率よりも低く、
   前記拡散層は、
   １液アクリル系、２液硬化型アクリルシリコン系および２液硬化型アクリルウレタン系からなる群から選択される少なくとも一種のアクリル系樹脂を含む樹脂塗膜と、該樹脂塗膜と屈折率の異なる微粒子と、を含有し、
   光源側の表面の粗さが３０〜５０μｍであり、
   前記微粒子は、粒径が５〜４０μｍである、
   ことを特徴とする照明器具用カバー。
2. 前記微粒子は、アクリル系材料からなることを特徴とする請求項１に記載の照明器具用カバー。
3. 前記基材は、ポリカーボネートであることを特徴とする請求項１または２に記載の照明器具用カバー。
4. 前記照明器具用カバーは、ＬＥＤ光源と対向する側の反対側に向かって凸状となるように形状が加工されていることを特徴とする請求項１または３に記載の照明器具用カバー。
5. ＬＥＤ光源と、
   前記ＬＥＤ光源を支持する筐体と、
   前記筐体の開口部を覆う、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明器具用カバーと、
   を備えることを特徴とする照明器具。

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