JP6963010B2

JP6963010B2 - ビタミンｄ照明システム

Info

Publication number: JP6963010B2
Application number: JP2019518543A
Authority: JP
Inventors: ジャンホンユー
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2037-10-04
Also published as: US11224759B2; US20190308032A1; ES2858097T3; JP2019530187A; CN109803722B; WO2018065443A2; EP3522982B1; CN109803722A; WO2018065443A3; EP3522982A2

Description

本発明は、とりわけ、人体におけるビタミンＤの合成を可能にするための照明システムに関する。

人々は、自身の時間の約９０％を屋内で過ごし、このかなりの量は、オフィスにおいて、仕事で費やしている。

しかしながら、自然の太陽光は、人体にとって、例えば、ビタミンＤ生産にとって不可欠である。それゆえ、就業日の間に、自然の太陽光に曝される時間があることが望ましい。この曝露(exposure)は、例えば、成人の骨軟化症の予防に役立つ。研究によると、世界中の人口の９０％が、特に冬季に、太陽光（ＵＶ）への曝露が限られすぎるため、ビタミンＤの十分なレベルを下回ることが分かっている。低ビタミンＤレベルと多くの健康問題の発生との相関関係、例えば、気分、活力、筋力低下、心血管疾患、多発性硬化症、糖尿病、肥満、うつ病、アルツハイマー病、癌等が特定されている。

ますます多くの人々がより良いワークライフバランスを望んでおり、それ故、就業日の間により健康的な照明への曝露を歓迎するであろう。さらに、人工照明はビタミンＤの十分な合成を可能にしないという課題があるため、骨軟化症の予防のためにビタミンＤサプリメントを摂取する人々が増えている。

しかしながら、オフィス環境において自然な太陽光を供給することは容易ではない。それゆえ、自然の太陽光の利益(benefit)を再現することができるが、オフィス環境等の屋内環境で使用されることができる照明システムが必要とされている。

本発明は、特許請求の範囲により規定される。

本発明の一態様による例によれば、
ハウジングと、
ハウジング内のＵＶ−ＢＬＥＤの配列(arrangement of UV-B LEDs)と、
ＵＶ−Ｂ出口面を提供する布地出力スクリーン(fabric output screen)と
を備える、照明システムが提供される。

このシステムは、オフィス照明システムの一部等、屋内照明用途のためのＵＶ−Ｂ光を供給する。ＵＶ−Ｂ照明は、可視光照明及び健康影響の刺激(stimulation)を提供するために、一般的な可視光照明と組み合わせて提供されてもよく、好ましくは、システムは、自然の太陽光の様相を提供してもよい。

布地出力スクリーンは、ＵＶ−Ｂ光が屋内空間に入ることを可能にするためにＵＶ−Ｂ光に対して少なくとも部分的に透明である。布地(fabric)は、紫外線透過のために一般的に使用される材料ではなく、通常は、石英、サファイア、セラミック又は特定のシリコン等の材料が選択されるが、これらは大きなパネルのＵＶ発光が望まれる場合に制限を有する。例えば、布地スクリーンは、布地が織られる方法に依存する透明度のレベルを有する。この透明度は、一般に、デニール（Ｄ）測定値として表される。デニールは、繊維の線質量密度(linear mass density)に関する測定単位であり、当該繊維の９０００メートルのグラム表記の質量である。デニールは、布地内の繊維の直径を決定するために使用される。デニールは、絹の単一ストランドの、自然基準(natural reference)に基づく。長さ９０００ｍの絹の単一ストランドは、約１グラム（ｇ）の重さであり、したがって１デニールである。デニール数が大きいほど、糸の直径は大きい。製造工程で使用される糸の線密度はまた、以下の一般的に使用されるカテゴリーにおける物品の知覚される視覚的不透明度(visual opacity)を決定する。
・ウルトラシアー（１０デニール未満）、
・シアー（１０〜３０デニール）、
・セミオパーク(semi-opaque)（３０〜４０デニール）、
・オパーク（４０〜７０デニール）、
・シックオパーク(thick opaque)（７０デニール以上）
例えば、４０デニール（４０Ｄ）ナイロン布地内の繊維は、絹ストランドの直径の６．５倍であり、２０デニール（２０Ｄ）ナイロン布地内の繊維の直径のほぼ１．５倍の直径を有する。

布地出力スクリーンは、好ましくは、可視光に対して少なくとも部分的に不透明であり、これは、目の可視性に関して半透明性を与える。布地は、蛍光(fluorescence)又はリン光(phosphorescence)を呈さないので、低いＵＶ吸収係数を有する。これは、ＵＶ−ＢＬＥＤの配列が見えず、システムの外観が単に、例えばモジュール式天井設備内のパネルを形成する、点灯されていない布地スクリーンであることを意味する。布地は、該布地が取り付けられる室内空間の一般的な装飾に合うようなパターン又は視覚的色を有してもよい。

ハウジングは、例えば、ＵＶ−ＢＬＥＤを担持する基部及び基部の周りの側壁を備え、側壁はＵＶリフレクタを含む。これは、システムの出力効率を向上させる。

側壁は、例えば、埋め込み窒化ホウ素粒子(embedded boron nitride particle)を有するポリマを含む。このリフレクタデザインは、ＵＶ−Ｂ光に対して高反射性にされることができる。側壁の反射率は、例えば、ＵＶ−Ｂ光に対して９５％より高い。

側壁は、例えば、窒化ホウ素を含む耐ＵＶシリコンポリマ複合材料、又は窒化ホウ素フルオロポリマ複合材料を含む。

布地は、好ましくは、超高分子量ポリエチレン繊維（ＵＨＭＷＰＥ）、例えば、ＤＳＭＤｙｎｅｅｍａ（登録商標）を含む。この材料は、ＵＶ−Ｂ光に対して高い透過性を示す。比較のため、（一般的にＬｙｃｒａ（著作権）に基づく）いわゆる「日焼けスルー(tan-thru)」布地は、３〜２０％のＵＶ−Ｂ透明度を有する。これらの材料は一般に、皮膚の近くで着用されなければならないか、特に見ている人と太陽との間に着用者がいる場合、部分的に透けて見える可能性があるという既知の不利な点を有する。斯かる材料は、ライトの方に持ち上げられると、それらが透けて見え、皮膚の近くで着用される場合にのみそれらは知覚される不透明さを得ることも知られている。これは、斯かる材料を、特に該材料が内部容積を有する照明システム、例えば、混合ボックスのための光出口窓として使用される場合、照明システムをマスキングするのに適さないものにする。

例えば、ＤＳＭＤｙｎｅｅｍａの繊維は、撚り(twine)直径が３．３ｍｍ、重さが５ｇ／ｍである。布地は、例えば、４０〜２００デニールの最小線質量密度を提供するように織られる。これは、ライトエンジンのコンポーネント及びＬＥＤが人間の目には見えないことを意味する。

布地出力スクリーンは、例えば、１５００ｃｍ^２以上の面積（例えば、６０ｃｍ × ６０ｃｍ）を有する。

布地出力スクリーンを使用することは、大型パネルを軽量且つ低コストで形成することを可能にする。これらのパネルは、モジュール式の天井の一部として使用され、天井と面一にしてもよく、又は自立型であってもよく、壁や天井に取り付けられてもよい。

例えば、ＵＶ−Ｂ狭帯域（ＮＢ）ＬＥＤは、２８０ｎｍ〜３１５ｎｍの波長を有し、これは、人体内でビタミンＤを作るのに最適な波長に容易に微調整されることができる。

例えば、各ＵＶ−ＢＬＥＤは、４００マイクロワット〜８００マイクロワットの出力電力を有する。ＵＶ−ＢＬＥＤの総数は、例えば、パネル内で１０〜４０個の範囲内であってもよい。

本発明はまた、
上記で定義されるような１つ以上の照明システムと、
１つ以上の可視光照明器具と
を備える照明設備を提供する。

可視光とＵＶ−Ｂ光の組み合わせは、自然光に相当する視覚的及び健康的な利点を提供する。

照明設備は、例えば、オフィス照明設備を含む。

照明システムの各々が天井パネルを備えてもよく、照明器具の各々が天井パネルを備えてもよい。代替的に、照明システムは、オフィス用の自立型の仕切り(divider)を備えてもよく、又は壁や天井に取り付けられてもよい。これは、モジュラーシステムを提供する。天井パネルの実施形態が、オフィス空間内でとりわけ目立たないままであるので、好ましいかもしれない。

以下、本発明の例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
ＵＶ照明システムを示す。天井が可視光及びＵＶ−Ｂ照明を有するオフィススペースを示す。

本発明は、ハウジングと、ハウジング内のＵＶ−ＢＬＥＤの配列と、ＵＶ−Ｂ出口面を提供する布地出力スクリーンとを備える照明システムを提供する。これは、自然の太陽光の健康上の利益を再現するために屋内用途のためのＵＶ−Ｂ光を提供する。

図１は、ＵＶ照明システムを示す。

このシステムはキャリア１０を含み、該キャリア上にＵＶ−ＢＬＥＤ１２の配列が設けられる。例えば、キャリア１０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含み、ＵＶ−ＢＬＥＤは、ＰＣＢ上に実装するための表面実装パッケージである。

側壁１４は、キャリア１０と共にハウジングを形成し、ＵＶ−ＢＬＥＤ１２は、通常キャリア１０から離れるように、外方にＵＶ光を供給する。ハウジングは、長方形、正方形又は円形等の任意の所望の形状であってもよい。ハウジングは、例えば、天井構造に組み込まれ得るように、薄型である。代替的に、照明器具は、天井の下に吊り下げられてもよい。

ハウジングは、布地シート１６によってキャリア１０の反対側で閉じられる。

布地シート１６は、低コスト、軽量且つ大面積で生産されることができる。例えば、システム全体は、約４５ｃｍ × ４５ｃｍ又は６０ｃｍ × ６０ｃｍのサイズを有してもよい。このようにして、モジュール式照明システムのパネルを形成してもよい。一般に、サイズは、１５００ｃｍ^２以上、例えば２０００ｃｍ^２以上、例えば３０００ｃｍ^２以上である。

好ましい例では、布地シートは、（ＵＨＭＷＰＥ又はＵＨＭＷとして知られる）超高分子量ポリエチレンの繊維を含む。この材料は、非常に長い鎖を有する熱可塑性ポリエチレンの一種であり、その分子量は通常、３５０〜７５０万原子質量単位である。より長い鎖は、分子間相互作用を強めることによってより効果的に負荷をポリマ骨格に伝達する働きをする。これは、非常に強靭な材料になる。

ＵＨＭＷＰＥ繊維は、例えば、Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標）の商品名で、化学会社ＤＳＭ（登録商標）から市販されている。繊維に形成されると、ポリマ鎖は、例えば、９５％を超える平行配向及び３９％〜７５％の結晶性のレベルを達成する。

ＵＨＭＷＰＥは、ＵＶ放射（及び水、湿気、大抵の化学物質及び微生物）に対して非常に耐性があることが知られている。

この用途におけるＵＨＭＷＰＥ繊維の使用は、該繊維が（他の繊維と比較して）ＵＶ光に対して非常に透明であるという認識に基づいている。

例えば、繊維は、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲の直径、例えば、３．３ｍｍの撚り直径、及び２〜１０ｇ／ｍの範囲の重さを有する。布地は、例えば、４０〜２００デニールの最小線質量密度を提供するように織られる。

この場合、布地は、可視光スペクトルの光に対して不透明又は半透明であるので、ＬＥＤ１２及び他のコンポーネントは人間の目には見えない。

例として、繊維は、１．５９の軸方向屈折率(axial refractive index)及び１．５３の横方向屈折率(transverse refractive index)、ゆえに、０．０６の複屈折(birefringence)を有する。これらは、赤外線、近赤外線及びレーダに対しても非常に透明である。

結果として得られる布地は、例えば、ＵＶ光に対して少なくとも８０％の透過性、好ましくは少なくとも９０％の透過性、好ましくは少なくとも９８％の透過性を示す。

結果として得られる構造はまた、可視光に対して不透明（又は半透明）であるので、ＵＶ−ＢＬＥＤアレイの視覚的外観はマスクされる。スクリーンは、システムが使用されるべき屋内空間の装飾と調和するように選択される、所望の視覚的色及び／又はパターンを有してもよい。

側壁１４は、窒化ホウ素粉末充填ポリマで形成される。ポリマは、例えば、シリコン又はフルオロポリマである。

これは、ＵＶ−Ｂ光に対して高い反射性を示す構造を提供する。例えば、９５％以上の反射が達成されてもよい。

ＵＶ−ＢＬＥＤは、ビタミンＤ生産の利点を提供するのに十分であるが、皮膚損傷を引き起こすのに十分ではない線量のＵＶ−Ｂ光を提供するよう設計される。例として、システム全体の光強度は、各ＵＶ−ＢＬＥＤが、４００マイクロワット〜８００マイクロワットの出力電力を有することに基づく。ＵＶ−ＢＬＥＤの総数は、例えば、パネル内で１０〜４０個の範囲内であってもよく、これは、４ｍＷ〜３０ｍＷの範囲の総出力電力を与える。

ＵＶ−ＢＬＥＤは市販されており、主に医療用途、例えば医療測光(medical photometry)のために使用されている。テラリウムを照らすための植物成長を刺激する市販のＵＶ−Ｂ照明製品もある。ＵＶ−Ｂ波長は、２８０ｎｍ〜３１５ｎｍの範囲内である。

図２は、天井２２が各々上述したタイプのＵＶ−Ｂ照明パネル２６及び可視光照明パネル２４（照明器具）を有するオフィススペース２０を示す。組み合わせて、パネルは、必要とされる可視光照明及び所望のレベルのＵＶ−Ｂ放射を提供する。

システムは、オフィス照明システムの一部として使用されてもよいが、他の屋内照明用途に使用されてもよい。

上記の例では、ＵＶ−Ｂ放射の発生専用のパネルが使用されている。同じパネル内でＵＶ−Ｂ放射と可視光照明を組み合わせることも可能である。そのような場合、紫外線と可視光の両方がパネルから出られるように、視覚的に透明な（しかし典型的には拡散性の）布地が必要とされる。拡散性の布地も、その下のＬＥＤ構造の外観をマスクするであろう。

開示された実施形態に対する他の変更は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、クレームされた発明を実施する際に当業者によって理解され、達成され得る。特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という単語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。請求項中の如何なる参照符号も範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims

ハウジングと、
前記ハウジング内のＵＶ−ＢＬＥＤの配列と、
ＵＶ−Ｂ出口面を提供する布地出力スクリーンと
を備える、壁又は天井に取り付けるための屋内照明パネルであって、
前記布地出力スクリーンは、ＵＶ−Ｂ光に対して少なくとも部分的に透明であり、
前記布地出力スクリーンは、４０〜２００デニールの線質量密度を有し、
前記布地出力スクリーンは、可視光に対して少なくとも部分的に不透明であり、
前記布地出力スクリーンの布地は、ＵＶ−Ｂ光の吸収に際し蛍光又はリン光を呈さない、屋内照明パネル。
前記ハウジングは、前記ＵＶ−ＢＬＥＤを担持する基部及び前記基部の周りの側壁を備え、前記側壁は、ＵＶリフレクタを含む、請求項１に記載の屋内照明パネル。
前記側壁は、埋め込み窒化ホウ素粒子を有するポリマを含む、請求項２に記載の屋内照明パネル。
前記ポリマは、シリコン又はフルオロポリマを含む、請求項３に記載の屋内照明パネル。
前記布地出力スクリーンの布地は、超高分子量ポリエチレン繊維を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の屋内照明パネル。
前記超高分子量ポリエチレン繊維は、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲の直径を有する、請求項５に記載の屋内照明パネル。
前記布地出力スクリーンは、１５００ｃｍ^２以上の面積を有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の屋内照明パネル。
前記ＵＶ−ＢＬＥＤの配列は、１０〜４０個のＬＥＤを含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の屋内照明パネル。
各ＵＶ−ＢＬＥＤは、４００マイクロワット〜８００マイクロワットの範囲の出力電力を有する、請求項８に記載の屋内照明パネル。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の１つ以上の屋内照明パネルと、
１つ以上の可視光照明器具と
を備える、照明設備。
オフィス照明設備を含む、請求項１０に記載の照明設備。
前記屋内照明パネルの各々が天井パネルを備え、前記可視光照明器具の各々が天井パネルを備える、請求項１１に記載の照明設備。