JP7243129B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

この発明は、照明装置に関するものである。

照明装置においては、電球を囲む照明カバーの内側に設けられた内側透明カバーと、内側透明カバーに積層され、印加電圧を制御することにより鏡面状態と透明状態とに物性変換する希土類金属の水素化物を含む調光ミラー層とを備え、調光ミラー層を透明状態と鏡面状態とに切り替えることで、照射範囲を変更するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－０５６７０６号公報

ここで、特許文献１に示されるような照明装置を、天井面を見上げる機会が多い活動が行われる施設の天井に設置した場合を仮定する。なお、このような施設の具体例としては、バドミントン、バレーボール等のスポーツが行われる体育館等が挙げられる。このような場合、天井面を見上げる機会が多い活動では、活動者の視界内に照明が入る機会が多いため、活動者が眩しさを感じてしまう。

特許文献１に示されるような照明装置では照射範囲を変更できるため、天井面を見上げる機会が多い活動が行われているエリアには光を照射しないような照射範囲とすることが考えられる。しかしながら、光の照射範囲から外れたエリアでは、眩しさを軽減できる一方で照度が足りなくなる。また逆に、光の照射範囲内のエリアでは、照度を確保できる一方で眩しさを軽減できない。したがって、照明の範囲内に含まれるエリア毎での眩しさの軽減と照度の確保の両立が困難である。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、照明範囲内に含まれる複数のエリア毎に、グレア（眩しさ）の軽減と照度の確保を両立する上で有利になる照明装置を提供することにある。

この発明に係る照明装置は、建物の天井に吊り下げられ、下に向けて光を照射する光源を有する本体部と、前記光源の下方に設けられ、前記光源から照射された光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を変更可能な調光パネルと、を備え、前記調光パネルは、平面からなる２以上の区画として第１区画と第２区画とに区分され、それぞれの前記区画は、前記光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を、互いに独立して変更可能であり、前記第１区画を形成する面と前記光源の灯軸方向とのなす角度は、０°より大きく、かつ、９０°より小さく、前記第２区画を形成する面は、前記光源の灯軸と直交する。

この発明に係る照明装置によれば、照明範囲内に含まれる複数のエリア毎に、グレア（眩しさ）の軽減と照度の確保を両立する上で有利になるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る照明装置の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る照明装置を下から見た平面図である。 この発明の実施の形態１に係る照明装置の側面図である。 この発明の実施の形態１に係る照明装置が備える調光パネル及びフレームの要部を拡大して示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る照明装置の使用例を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る照明装置の別例を示す斜視図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

実施の形態１．
図１から図６は、この発明の実施の形態１に係るものである。図１は照明装置の斜視図である。図２は照明装置を下から見た平面図である。図３は照明装置の側面図である。図４は照明装置が備える調光パネル及びフレームの要部を拡大して示す斜視図である。図５は照明装置の使用例を説明する図である。そして、図６は照明装置の別例を示す斜視図である。

この実施の形態に係る照明装置１は、天井に設置され、下へ向けて光を照射する。以下の説明では、照明装置１が使用されるときの姿勢を基準として、上及び下の方向を特定する。この実施の形態における照明装置１は、特に、工場、倉庫、体育館、競技施設等の高い天井に設置して使用することに適する。

図１に示す照明装置１の灯軸は、照明装置１の中心軸に相当する。典型的には、照明装置１は、灯軸が鉛直線に平行となるように設置される。照明装置１は、本体部１０を備える。本体部１０は、天板１１及びベース部１２を備えている。天板１１及びベース部１２は、平板状の部材である。ベース部１２及び天板１１の面は、灯軸に対して垂直である。

以下の説明では、灯軸に平行な方向を「灯軸方向」と称する。灯軸方向から見たときのベース部１２及び天板１１の形状は、実質的に円形である。ベース部１２と天板１１とは、灯軸に平行に延びる支柱１７により、互いに連結されている。支柱１７は、ベース部１２及び天板１１の四隅にそれぞれ設置されている。

変形例として、灯軸方向から見たときのベース部１２及び天板１１の形状が、実質的に、長方形、正方形又は楕円形でもよい。ベース部１２及び天板１１は、灯軸方向から見たときに、実質的に同じ形状及び寸法を有することが望ましい。

本体部１０は、光源基板２０を備えている。光源基板２０は、ベース部１２の下面に固定されている。光源基板２０は、光源となる発光素子２１を備える。この実施の形態では、複数の発光素子２１が１個の光源基板２０上に実装されている。光源基板２０には、複数の発光素子２１に給電するための導電パターンが形成されている。光源基板２０は、ベース部１２の下面に対して熱伝導可能となるように設けられている。発光素子２１で発生した熱は、光源基板２０からベース部１２へ熱伝導する。光源基板２０は、ベース部１２の下面に対して、直接に接していてもよいし、熱伝導性材料を介して接触してもよい。熱伝導性材料は、具体的に例えば、熱伝導性グリス、熱伝導性シート、熱伝導性接着剤、熱伝導性両面粘着テープ等である。

光源基板２０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を発光素子２１として利用したものでもよい。例えば、光源基板２０は、表面実装型ＬＥＤパッケージ、砲弾型ＬＥＤパッケージ、配光レンズ付きＬＥＤパッケージ、チップ・スケール・パッケージのＬＥＤ、チップ・オン・ボード（ＣＯＢ）タイプのＬＥＤパッケージのうちの少なくとも一種を用いてもよい。また、光源基板２０は、ＬＥＤを利用したものに限らず、例えば、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子または半導体レーザ等を利用したものでもよい。

光源基板２０は平板状であり、平面上に発光素子２１である複数のＬＥＤが配置される。この発光素子２１が配置される平面により光源面が形成される。光源面は、灯軸に対して垂直である。

ベース部１２の上に複数の放熱フィン１３が配置されている。ベース部１２及び放熱フィン１３は、発光素子２１で発生した熱を周囲の空気へ散逸させることにより、発光素子２１を冷却する。放熱フィン１３は、光源基板２０とは反対側のベース部１２の面から突出する。すなわち、放熱フィン１３は、ベース部１２の上面から突出する。この実施の形態における放熱フィン１３は、板状の形状を有する。放熱フィン１３の面は、灯軸に対して垂直である。

この実施の形態では、灯軸方向から見たときに、複数の放熱フィン１３が放射状に配置されている。複数の放熱フィン１３のそれぞれは、ベース部１２の中央領域から外側へ向かって延びる。この実施の形態では、一枚のシートメタルをコの字型に折り曲げることにより形成された一つの部品により、隣り合う二枚の放熱フィン１３が構成されている。当該部品がベース部１２に対して固定されている。このような構成に限らず、一枚一枚の放熱フィン１３を別々の部品としてもよい。ベース部１２に放熱フィン１３を固定する方法は、例えば、カシメ固定、ねじ止め、接着、溶接、ろう接等、いかなる方法でもよい。また、ベース部１２及び放熱フィン１３を、例えばダイカスト方式等により、一体成形してもよい。また、変形例として、複数の板状の放熱フィン１３が互いに平行に配置されてもよい。他の変形例として、放熱フィン１３は、ピン形の形状を有するピンフィンでもよい。

光源基板２０の発光素子２１で発生した熱は、ベース部１２へ熱伝導し、ベース部１２から放熱フィン１３へさらに熱伝導する。ベース部１２及び放熱フィン１３の表面から周囲の空気へ熱が散逸する。ベース部１２及び放熱フィン１３によってヒートシンクの表面積を大きくすることで、発光素子２１で発生した熱を効率良く散逸させることができる。その結果、発光素子２１の温度を低くできるので、発光素子２１のエネルギー効率すなわち発光効率が向上するとともに、発光素子２１の寿命を長くできる。

複数の放熱フィン１３の上に天板１１が配置されている。天板１１は、ベース部１２に対して、複数の放熱フィン１３を間に挟んで反対側に位置する。天板１１は、放熱フィン１３の上を覆う。この実施の形態であれば、天板１１を備えたことで、以下の効果が得られる。照明装置１の上から降りかかる埃あるいは油分等を天板１１で受けることで、埃又は油分等からなる汚れがベース部１２の上面及び複数の放熱フィン１３の表面に付着及び堆積することを防止できる。また、汚れの影響によるベース部１２及び放熱フィン１３の放熱効率の低下を確実に軽減できる。照明装置１が天井のような高所に設置された場合には、ベース部１２及び放熱フィン１３の頻繁な清掃を行うことが困難である。ベース部１２及び放熱フィン１３を頻繁に清掃しなくても、汚れがベース部１２の上面及び複数の放熱フィン１３の表面に堆積することを天板１１により防止できる。

この実施の形態の照明装置１は、電源部１６を備える。電源部１６は、実質的に直方体の外形を有する筐体と、当該筐体の内部に配置された回路基板等を備える。電源部１６は、天板１１の上面に固定されている。電源部１６は、発光素子２１を点灯させる直流電力を生成する点灯回路を備える。電源部１６の点灯回路は、例えば商用電源から供給される交流電力から直流電力を生成する電源回路を含む。電源部１６から給電線を介して光源基板２０へ電力が供給されることで、発光素子２１が点灯する。変形例として、照明装置１は、電源部１６を備えなくともよい。すなわち、照明装置１は、照明装置１の外部に配置された電源装置から直流電力の供給を受けることによって発光素子２１を点灯させるものでもよい。

この実施の形態における照明装置１は、補強部材１４を備える。補強部材１４は、ベース部１２と天板１１との間に掛け渡すように取り付けられている。この実施の形態であれば、補強部材１４を備えたことで、照明装置１の強度及び剛性を向上することができる。この実施の形態では、灯軸を間に挟んで反対側に位置する２箇所に補強部材１４が設置されている。

この実施の形態における照明装置１は、アーム１５を備える。アーム１５は、補強部材１４に連結されている。アーム１５は、補強部材１４を介して照明装置１の本体部１０を支持する。アーム１５は、細長い板状の基部と、基部の両端から突出する一対の支持部とを有する。アーム１５は、金属板を曲げ加工することにより作られていてもよい。支持部は、基部の長手方向に対して垂直な方向に突出する。建物の天井面又は梁のような取付面に対して基部をボルト等により固定することで、照明装置１を取付面に対して固定することができる。図示の例では、ボルトを挿通するための孔が基部に形成されている。

光源である発光素子２１の下方には、調光パネル４０が設けられている。ここで説明する構成例では、調光パネル４０は、光源基板２０の全体を覆っている。発光素子２１から照射された光は、調光パネル４０を透過して、照明装置１の外部へ照射される。調光パネル４０は、発光素子２１から照射された光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を変更可能である。

このような調光パネル４０は、国際公開第２００９／１１０５６３号に開示された調光フィルム等を用いることで実現できる。具体的には、調光パネル４０は、少なくとも２枚の透明樹脂基材間に挟持されて形成された調光層を有する。この調光層は、調光性能を有する光調整懸濁液の液滴が、樹脂マトリックスを形成する高分子媒体中に分散した調光材料を用いて形成されている。高分子媒体は、エネルギー線を照射することにより硬化して樹脂マトリックスを形成する。また、光調整懸濁液は、光調整粒子と、光調整粒子が流動可能な分散媒と、を有する。

このような調光パネル４０に電界が印加されていない状態では、光調整懸濁液の液滴中に流動状態で浮遊分散されている光調整粒子のブラウン運動により、光が吸収、散乱又は反射される。このため、調光パネル４０に入射した光はほとんど透過できない。これに対し、調光パネル４０に電界を印加すると、電気的双極子モーメント持つ光調整粒子は電界の作用により平行な方向に配列する。このため、調光パネル４０に入射した光を透過させる。この際、調光パネル４０に印加する電界の強度を調整することで、光の透過率及び散乱率を調整できる。したがって、調光パネル４０は、電気的な信号の入力に応じて光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を変更できる。

調光パネル４０は、２以上の区画に区分されている。ここで説明する構成例では、図２に示すように、調光パネル４０は、９個の区画に区分されている。同図に示すように、中央に正八角形状の区画がある。そして、中央の区画の正八角形状の各辺から台形状の８個の区画が外方に延びて形成されている。それぞれの区画は平面からなる。したがって、図１から図３に示すように、調光パネル４０は全体として八角錐台状を呈する。

それぞれの区画の調光パネル４０は、フレーム３０により支持されている。図１から図３に示すように、フレーム３０はそれぞれの区画の周囲に沿って配置され、それぞれの区画の調光パネル４０を支持している。

前述したように、調光パネル４０は、電気的な信号の入力に応じて光の透過率及び散乱率が変更される。そこで、この実施の形態の照明装置１は、透過率及び散乱率を変更させる信号を調光パネル４０に入力するための信号線３１を備えている。

図４に示すように、それぞれの区画の調光パネル４０の両面には、透明電極４１が設けられている。透明電極４１は、それぞれの区画の調光パネル４０の端部において露出している。それぞれの面の透明電極４１の露出部分には、電気伝導性を有する導電性テープ４２が貼られている。

フレーム３０は、中空筒状を呈している。フレーム３０の筒状の内部には、２本の信号線３１が配線されている。２本の信号線３１の一方は、調光パネル４０の一方の面の導電性テープ４２にはんだ３２により接合されている。２本の信号線３１の他方は、調光パネル４０の他方の面の導電性テープ４２にはんだ３２により接合されている。こうして、信号線３１は、はんだ３２及び導電性テープ４２を介して調光パネル４０の透明電極４１と電気的に接続されている。

図４に示すように、フレーム３０は一側が切り欠かれることでＣ字状の断面を有する。そして、この切り欠き部を通して、調光パネル４０の透明電極４１が露出された端部がフレーム３０により覆われている。

このような信号線３１が、それぞれの区画の調光パネル４０について設けられている。これらの信号線３１は、透過率及び散乱率を変更させる信号を生成し出力する制御回路に接続されている。この制御回路は、例えば電源部１６の筐体内等に収容されている。そして、この制御回路では、透過率及び散乱率を変更させる信号を、それぞれの区画の調光パネル４０について独立に生成して出力できる。すなわち、それぞれの区画の調光パネル４０について、発光素子２１から照射される光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を、互いに独立して変更可能である。

以上のように構成された照明装置１は、建物の天井に吊り下げられる本体部１０を備えている。この本体部１０には、下に向けて光を照射する光源である発光素子２１が設けられている。光源である発光素子２１の下方には調光パネル４０が設けられ、調光パネル４０は２以上の区画に区分されている。そして、それぞれの区画の調光パネル４０は、光源である発光素子２１から照射された光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を、互いに独立して変更可能である。このような照明装置１の有利な点について、図５に示す具体的な使用状況を例として挙げて説明する。同図に示すのは、この実施の形態の照明装置１を体育館の天井に３つ設置した例である。

この体育館では、例えば図に向かって左側のエリアで卓球が行われており、図に向かって右側のエリアでバドミントンが行われている。卓球は、その性質上、天井面を見上げる機会が少ない競技であると言える。つまり、天井に設置された照明装置１の光源が、競技者の視野にあまり入らない。よって、卓球が行われるエリアは、眩しさを軽減するよりも照度の確保を優先するエリア（以下「照度優先エリア」と呼ぶ）の一例である。

一方、バドミントンは、その性質上、天井面を見上げる機会が多い競技であると言える。つまり、天井に設置された照明装置１の光源が、競技者の視野に頻繁に入る。よって、バドミントンが行われるエリアは、照度の確保よりも眩しさの軽減を優先するエリア（以下「グレア抑制優先エリア」と呼ぶ）の一例である。

それぞれの照明装置１からは光が広がって照射される。照明装置１から照射された光が到達する床面の範囲を、ここでは「照明範囲」とも呼ぶことにする。図５の例では、３つの照明装置１のそれぞれの照明範囲は、いずれも照度優先エリアとグレア抑制優先エリアの両方に跨っている。

この実施の形態の照明装置１では、それぞれの区画の調光パネル４０は、光源から照射された光の透過率及び散乱率を、互いに独立して変更可能である。このため、それぞれの照明装置１に設けられた調光パネル４０の各区画のうち、グレア抑制優先エリア側については、散乱率を高くし、又は、透過率を低くする。すると、グレア抑制優先エリア内の競技者が照明装置１の方を見上げた場合であっても、照明装置１の光源の大部分を散乱率の高い調光パネル４０越しに見ることになる。したがって、発光素子２１の点状光源が視野に入ることを抑制でき、グレア抑制優先エリア内の競技者は眩しさを感じ難くなる。また、調光パネル４０により散乱された光がグレア抑制優先エリア内にも届くため、グレア抑制優先エリア内でも、ある程度の照度を確保できる。

一方、それぞれの照明装置１に設けられた調光パネル４０の各区画のうち、照度優先エリア側については、散乱率を低くし、又は、透過率を高くする。よって、照度優先エリア側では照明装置１の光源からの光が調光パネル４０で散乱等されることなく照度優先エリアに照射される。したがって、照明装置１の光源から照度優先エリアに照射される光の損失を抑え、照度優先エリアの照度を確保できる。

このように、１つの照明装置１の照明範囲が照度優先エリアとグレア抑制優先エリアの両方に跨っている場合であっても、照度優先エリアへは調光パネル４０透過時における損失を抑えた光を照射して可能な限り高い照度を確保し、かつ、グレア抑制優先エリアへは調光パネル４０で拡散した光を照射して、眩しさを軽減しつつ一定の照度を確保できる。したがって、１つの照明装置１の照明範囲内に含まれる複数のエリア毎に、グレア（眩しさ）の軽減と照度の確保を両立することができる。

この実施の形態の構成例において前述のように構成された調光パネル４０は、互いに直交する２つの偏光成分の光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を変更可能である。このため、非偏光の光源、すなわち、直交する２つの偏光成分が定常的に含まれる光を照射する光源を用いた場合であっても、直交する２つの偏光成分の両方について、透過率及び散乱率の少なくとも一方を変更できる。

ここで、比較例として特定の偏光成分の光の透過率又は散乱率しか変更できない調光パネルを用いた場合を挙げる。このような比較例では、直交する２つの偏光成分のうちの一方については、光の透過率も散乱率も変更できない。よって、前記一方の偏光成分をそのまま照射した場合、眩しさの軽減効果が低くなってしまう。また、予め前記一方の偏光成分を偏光フィルタ等でカットした場合、このカットした分の光エネルギーが純粋な損失になる。これに対し、この実施の形態の構成例によれば、非偏光の光源として一般的なＬＥＤを使用した場合であっても、偏光成分の一方を無駄にすることなく、かつ、眩しさの軽減効果も大きい。

また、この実施の形態の構成例においては、前述したように、調光パネル４０は全体として八角錐台状を呈する。そして、図３に示すように、八角錐台状の底面の１つに相当する中央の正八角形状の区画を形成する面は、前述の光源面と平行である。ここで、光源面は前述した灯軸に対して垂直である。したがって、換言すれば、中央の正八角形状の区画を形成する面は灯軸に対して垂直である。

一方、八角錐台状の側面に相当する区画を形成する面は、光源面に対して傾斜している。光源面と八角錐台状の側面に相当する区画を形成する面とのなす角度は、０°より大きく９０°より小さい。換言すれば、八角錐台状の側面に相当する区画を形成する面と灯軸とのなす角度は、０°より大きく９０°より小さい。すなわち、少なくとも一部の区画を形成する面と光源の灯軸方向とのなす角度は、０°より大きく９０°より小さい。

グレア抑制優先エリア内の天井面を見上げる機会が多い活動中の者といえども、天井に設置された照明装置１を、その直下から見上げる機会は少ないと考えられる。すなわち、グレア抑制優先エリア内の活動者が照明装置１を見上げる視線の方向は、照明装置１の灯軸方向に対して傾いていることが多い。

そこで、前述のようにして、少なくとも一部の区画を形成する面を灯軸方向に対して傾けて配置することで、当該区画の調光パネル４０の面が活動者の視線の方向に対して垂直に近くなるようにできる。したがって、活動者の視野内における当該区画の調光パネル４０が占める面積を広くでき、調光パネル４０の散乱率制御による眩しさの軽減効果を、より大きく得ることができる。

ただし、この実施の形態の照明装置１としては、必ずしも調光パネル４０を灯軸に対して傾けなければならないというのではなく、図６に示すような構成としてもよい。同図に示す構成例では、調光パネル４０のそれぞれの区画を形成する面は、光源面と平行、すなわち、灯軸に対して垂直である。このような構成でも、照明装置１から照射される光が、調光パネル４０を通過する際の散乱率等をそれぞれの区画毎に設定できる。このため、照明装置１の照明範囲内の複数のエリア毎に、グレア（眩しさ）の軽減と照度の確保を両立する点で有利であることに違いはない。

また、図６に示す構成例では、調光パネル４０の区画の数は４つである。このように、調光パネル４０の区画の数は、４の倍数とするとよい。体育館の床面の形状は長方形であることが多く、スポーツで使用されるコート等の形状も長方形であることが多い。したがって、体育館の床面を複数のエリアに区画してスポーツ等を行う場合、典型的には体育館の床面を２分割又は４分割することになる。

そこで、調光パネル４０の区画の数を４の倍数にしておけば、照明装置１の照明範囲内の複数のエリアのそれぞれに、調光パネル４０の区画を対応させることができる。このため、照明範囲内の複数のエリアのそれぞれに照射される光の散乱率等を、より正確に制御でき、グレア（眩しさ）の軽減と照度の確保のバランスを、より適切なものにする事が可能である。

なお、図１から図３に示した構成例では、調光パネル４０の区画の数は全部で９個である。ただし、八角錐台状の側面に相当する区画の数は８個であって、これは４の倍数である。つまり、灯軸方向とのなす角度が０°より大きく９０°より小さい面からなる調光パネル４０の区画の数は、４の倍数である。このようにすることで、照明装置１の照明範囲内の複数のエリアのそれぞれに、灯軸に対して傾いている調光パネル４０の区画を対応させることができる。もちろん、八角錐台状の調光パネル４０において、八角錐台状の底面に相当する光源面に平行な区画を、さらに４つに分割することで、調光パネル４０の区画の総数を４の倍数としてもよい。

１ 照明装置
１０ 本体部
１１ 天板
１２ ベース部
１３ 放熱フィン
１４ 補強部材
１５ アーム
１６ 電源部
１７ 支柱
２０ 光源基板
２１ 発光素子
３０ フレーム
３１ 信号線
３２ はんだ
４０ 調光パネル
４１ 透明電極
４２ 導電性テープ

Claims (4)

1. 建物の天井に吊り下げられ、下に向けて光を照射する光源を有する本体部と、
   前記光源の下方に設けられ、前記光源から照射された光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を変更可能な調光パネルと、を備え、
   前記調光パネルは、平面からなる２以上の区画として第１区画と第２区画とに区分され、
   それぞれの前記区画は、前記光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を、互いに独立して変更可能であり、
   前記第１区画を形成する面と前記光源の灯軸方向とのなす角度は、０°より大きく、かつ、９０°より小さく、
   前記第２区画を形成する面は、前記光源の灯軸と直交する照明装置。
2. 前記調光パネルは、電気的な信号の入力に応じて光の透過率及び散乱率の少なくとも一方が変更され、
   前記区画のそれぞれの前記調光パネルに前記信号を入力する信号線と、
   前記区画のそれぞれの前記調光パネルを支持するフレームと、をさらに備え、
   前記信号線は、前記フレーム内に配線される請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光源は、非偏光の光を照射し、
   前記調光パネルは、互いに直交する２つの偏光成分の光の透過率及び散乱率の少なくとも一方を変更可能である請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第１区画の数は、４の倍数である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。

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