JP2007520040A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

照明器具は、無機ゾル-ゲル系で好適にはシリカベースのゾル-ゲル系に基づくコーティング(5)が供されている反射部(2)を有する反射体(9)を有する。コーティングは光を透過する結合剤を有する。光透過結合剤は光を反射する粒子を有する。光反射粒子は酸化チタン、酸化アルミニウム、ハロゲン化リン酸塩、ピロリン酸カルシウム及びピロリン酸ストロンチウムからなるグループから選ばれる。コーティングの反射を改善するため、光反射粒子は表面薄層で包まれている。表面薄層は酸化シリコン又は酸化アルミニウムを有することが好ましい。光透過結合剤は酸化シリコン粒子を有することが好ましい。

Description

本発明はコーティングが供されている反射部を有する反射体を有する照明器具に関する。

技術分野の項で述べた型の照明器具はとりわけ天井の照明及び、たとえば芸術作品の照明のような、店のショーウインドー内、店内若しくは展示スペース内にある物体の照明、又は、たとえば自転車の照明のようなショールーム内にある比較的大きな物の照明に使用される。そのような照明器具はさらに側部からの物体の照明、又はフロア照明としてたとえば劇場で物体若しくは人を照らす壁面照明に使用される。当該照明器具はまた、屋外環境にも使用される。当該照明器具はさらに、たとえば、（プラズマ支援）液晶ディスプレイ又はビデオ壁面を例とするような（映像）ディスプレイ装置のバックライト、及び、オフィスの照明又は、物体の見た目を良くする照明器具として使用される。

特許文献1は、結合剤及び光を反射する粒子が供されている反射コーティングを有し、反射側面部及びコーティング面の外側にさらに面を有する、モールドされた反射体を有する照明器具について開示している。コーティングは、その外部表面に粒子が存在しないこと及び結合剤が光透過特性を有するという2つの理由により滑らかな導光面を有する。これらの特性により、コーティングは高い鏡面反射特性を有する。この高い鏡面反射によって、ルーメンでの出力比の増加及び照明器具の導光特性の改善が実現される。
国際公開第01/75358号パンフレット

既知の照明器具の問題は、コーティングが照明器具の寿命を縮める劣化に敏感であることである。

本発明の目的は、上述の欠点を全体的又は部分的に除去することである。本発明に従うと、技術分野で述べた型の照明器具であって、この目的を有するものは：
無機ゾル-ゲル系に基づくコーティングが供されている反射部を有する反射体を有し、
当該コーティングは光を透過する結合剤を有し、
当該光透過結合剤光を反射する粒子を有し、
当該光反射粒子は、酸化チタン、酸化アルミニウム、ハロゲン化リン酸塩、ピロリン酸カルシウム及びピロリン酸ストロンチウムからなるグループから選ばれ、及び、
当該光反射粒子はコーティングの反射を改善する表面薄層に包まれている、
ことを特徴とする。

高温でのUV露光に対するコーティングの感度は、コーティングが無機ゾル-ゲル系に基づいて作製されることで減少する。結果として、そのようなコーティングが供された照明器具の感度は減少する。よって本発明に従って照明器具の寿命が延びることになる。既知の照明器具では有機系がコーティングに使用されている。特に、既知の照明器具の光反射粒子は光透過結合剤で結合され、当該結合剤はシリコーン結合剤、フッ化ポリマー又はアクリル酸塩である。本発明の評価されるべき点は屋外環境での顕著な適性である。

無機ゾル-ゲル系は、セラミックス及びガラス材料を作製用の高性能溶液プロセスである。一般に、ゾル-ゲルプロセスは液状“ゾル”（ほぼコロイド状）から固体状“ゲル”相への系の転移を含む。ゾル-ゲルプロセスでは、様々な形式でセラミックス又はガラス材料を作製することが可能である。具体例としては極微細又は球状粉末、薄膜コーティング、セラミックスファイバ、マイクロ細孔無機膜、モノリシックセラミックス又はガラス、又は極細孔エーロゲル材料がある。

“ゾル”の調製に使用される開始物質は大抵の場合無機金属塩又は金属アルコキシドのような有機金属化合物である。典型的なゾル-ゲルプロセスでは、先行物質は一連の加水分解及びポリマー化反応に従ってコロイド懸濁液又は“ゾル”を生成する。“ゾル”のさらなるプロセスはセラミックス材料を異なる形式で作製することを可能にする。スピン-コーティング又はディップ-コーティング法によって、反射材料上の一部分に薄膜を成膜することが可能である。“ゾル”をモールドにかけるとき、ウエット“ゲル”が形成される。さらに乾燥及び熱処理することで、“ゲル”は高密度セラミックス又はガラスになる。

可視光を透過する結合剤は光反射粒子及び反射体を覆うように透明な導光層を形成する。可視光の拡散反射及び鏡面反射はコーティングで起こる。比較的よく鏡面反射が起こることで、実質的に光源からの光を照明器具から直接的に、又はただ1回の反射の後に、外部に与えることが可能になる。この結果、コーティングに対する反射による光学損失は比較的小さくなる。本発明に従った照明器具は比較的高い光出力比を有する。本発明に従った照明器具はよく鏡面反射するコーティングを有するため、照明を強調させたい場合での使用に適している。酸化チタン、酸化アルミニウム、ハロゲン化リン酸塩、ピロリン酸カルシウム及びピロリン酸ストロンチウムからなるグループから選ばれる光反射粒子はコーティングに非常に適している。これらの光反射粒子は光反射結合剤たとえばシリコーン結合剤、フッ化ポリマー（たとえばTHV200（商標））又はアクリル酸塩と非常によく結合する。反射部上に粒子の組成物及び結合剤を有するコーティングが供されている照明器具は非常に良好な光反射特性及びビーム形成特性を有する。光反射粒子のサイズは100nmから500nmの範囲であることが好ましい。

表面薄層で光反射粒子を包むことで、コーティングの鏡面反射がさらに改善される。もっとより鏡面反射を改善するのに、表面薄層及び光反射粒子はそれぞれ異なる屈折率を有することが好ましい。表面薄層は酸化シリコン又は酸化アルミニウムを有するのが好ましい。SiO₂及びAl₂O₃は光反射粒子を包む表面薄層として使用するのに適した材料である。

照明器具の好適実施例では、無機ゾル-ゲル系はシリカベースのゾル-ゲル系である。シリカゾル-ゲル系の適用は当業者にとって周知である。シリカゾル-ゲル系における適切な開始物質はメチルトリメトキシシラン(MTMS)及びテトラエチルオルソシリケート(TEOS)である。

光透過結合剤は酸化シリコン粒子を有することが好ましい。酸化シリコン粒子を光透過結合剤に加えることで比較的厚いコーティングを作製することが可能になる。例としていわゆるルドックス（登録商標）粒子（コロイド状シリカ粒子）を使用して良い。酸化シリコン粒子のサイズは10nmから50nmの範囲であることが好ましい。

比較的厚いコーティングは、本発明に従った照明器具に使用されるコーティング系で実現可能である。高圧放電ランプ集合体の好適実施例はコーティングの厚さが1μmから200μmの範囲であることを特徴とする。コーティングの厚さは10μmから100μmの範囲であることが好ましい。そのような厚さは既知の照明器具で使用されているような有機のコーティングでは実現不可能である。

金属は反射体の反射部としては非常に安定した材料である。金属はアルミニウムを含むことが好ましい。アルミニウム反射部と酸化シリコンを有する光透過結合剤との結合は非常に安定である。その理由はお互いの熱膨張係数が一致するためである。

照明器具の好適実施例では、光反射結合剤は安定化剤を有する。そのような安定化剤はコーティングの安定性を改善する。

本発明のこれら及び他の態様は後述の実施例を参照することで明らかにされる。

図は単に概略を示したものであり、スケール通りではない。その顕著な例として、わかりやすくするために大きさを強調しているものもある。図中の同様な構成部はできるだけ同じ参照番号を付している。

図1は本発明に従った照明器具の実施例を概略的に示した断面図である。照明器具は反射部2を有する反射体9を有する。反射体9の反射部2は金属を有することが好ましい。好適実施例では、金属はアルミニウムを含む。反射体9には無機ゾル-ゲル系に基づくコーティング5が供されている。無機ゾル-ゲル系はシリカベースのゾル-ゲル系であることが好ましい。

図1の例では、照明器具はさらに、照明器具1の発光窓4の前部に設置されているディフューザ3を有する。加えて、反射部2及びディフューザ3はともにコーティング5によって被覆されている。別な実施例では、代わりにコーティング5が反射部2上に供給されて良い。図1では、照明器具1には接触手段6が供されている。加えて、図1は例として接触手段6に収容されている4つの（管状）低圧水銀放電蛍光ランプ6a、たとえばPLS 11W（商標）を図示している。他の適切なランプは、CDM（商標）又はSON（商標）のような高圧放電ランプである。ランプ6aは図面に垂直な方向を縦方向にし、発光窓4に沿って設置されている。ランプ6aの動作中、ランプ6aからの光ビーム7はコーティング5に向かい、コーティング5によって反射される、又はコーティング5及びディフューザ3を透過する。コーティング5での光ビーム7の各反射8は光ビーム7の散乱を引き起こす。その結果光の分布は均一になる。光ビーム7が散乱することで、最終的には、光はディフューザ3を透過する。その結果、物体は照明器具1によって均一に照らされる。

図2は本発明に従った照明器具のコーティングの詳細を概略的に図示している。コーティング5は光透過結合剤11を有する。光透過結合剤11は安定化剤を有することが好ましい。光透過結合剤11は光反射粒子10を有する。光反射粒子10は酸化チタン、酸化アルミニウム、ハロゲン化リン酸塩、ピロリン酸カルシウム及びピロリン酸ストロンチウムからなるグループから選ばれる。光反射粒子10のサイズは100nmから500nmの範囲であることが好ましい。

図2では、コーティング5の反射を改善するため、光反射粒子10は表面薄層14によって包まれている。表面薄層14は酸化シリコン又は酸化アルミニウムを有することが好ましい。加えて、光透過結合剤11はさらに酸化シリコン粒子20を有する。酸化シリコン粒子20のサイズは10nmから50nmであることが好ましい。

コーティング5の厚さは1μmから200μmの範囲である。コーティング5の厚さは10μmから100μmの範囲であることが好ましい。

コーティングが無機ゾル-ゲル系に基づいたものになることで、高温でのUV露光に対するコーティングの感度は減少する。結果として、そのようなコーティングが供されている照明器具の感度は減少し、本発明に従った照明器具の寿命は延びる。

高温での使用に適し、しかもUV露光に耐性を有する照明器具のコーティングの典型例はシリカベースのゾル-ゲル系から得られるコーティングであって、たとえばルドックスTM-50（商標）のようなコロイド状シリカ粒子と組み合わせたメチルトリメトキシシラン(MTMS)を開始物質とする。コーティングの反射を改善するため、光反射粒子は酸化チタン(TiO₂)又は酸化アルミニウム(Al₂O₃)を有する。

MTMS/ルドックス（商標）に基づくコーティングは非常に適切である。その理由は、熱膨張係数αが照明器具のアルミニウム基板でのそれと一致するからである（α_MTMS/Ludox=20ppm/K、α_Al=24ppm/K）。熱膨張係数におけるこの一致は十分に厚いコーティングの作製を可能にする。厚いコーティングは比較的高い全反射を起こす。有機結合剤系に基づく既知の照明器具においては、コーティングは150℃を超えて使用することはできない一方、本発明に従った照明器具のシリカベースのゾル-ゲル系コーティングは400℃から450℃の温度耐性を有する。加えて本発明に従った照明器具でのシリカベースのゾル-ゲル系コーティングは高温においてUV-A及びUV-Bへの耐性を有する。TiO₂の光触媒活性によるメチル基の劣化は、TiO₂にSiO₂表面薄層を供することで大体防げている。

本発明に従った無機シリカベースのゾル-ゲル系に基づく照明器具のコーティングを有機結合剤系に基づく既知の照明器具のコーティングと比較する。コーティングをUV-B照射（およそ0.6W/m²/nm；温度=70℃）するときの波長550nmでの反射率を時間の関数として測定する。加えて、コーティングがUV-Bに照射されるときの色変化ΔEを時間の関数として測定する。色変化ΔEは様々な色成分の影響を表し、以下で定義される。
ΔE=√[(ΔL)²+(Δa)²+(Δb)²]
ここで、ΔLは黒と白とのバランスで（ΔL>0のとき、より白に近い）、Δaは緑と赤とのバランスで（Δa>0のとき、より赤に近い）、Δbは青と黄色とのバランス（Δb>0のとき、より黄色に近い）である。

表1は劣化の経時変化の結果をまとめたものである。

表1は本発明に従った照明器具の、無機シリカベースのゾル-ゲル系に基づくコーティングがUV照射に対して高い耐性を有することを示している。

上述の実施例は発明の限定というよりはむしろ図示であり、当業者は添付請求項の範囲から離れることなく多くの代替実施例を設計することが可能であることに留意すべきである。

本発明に従った照明器具の実施例の断面図である。 本発明に従った照明器具のコーティングの詳細を図示している。

Claims (11)

1. 無機ゾル-ゲル系に基づくコーティングが供されている反射部を有する反射体を有し、
   前記コーティングは光透過結合剤を有し、
   前記光透過結合剤は光反射粒子を有し、
   前記光反射粒子は酸化チタン、酸化アルミニウム、ハロゲン化リン酸塩、ピロリン酸カルシウム及びピロリン酸ストロンチウムからなるグループから選ばれ、かつ、
   前記光反射粒子は表面薄層によって包まれていることで前記コーティングの反射が改善される、
   ことを特徴する照明器具。
2. 前記光透過結合剤は酸化シリコン粒子を有することを特徴とする、請求項1に記載の照明器具。
3. 前記酸化シリコンのサイズは10nmから50nmの範囲にあることを特徴とする、請求項2に記載の照明器具。
4. 前記無機ゾル-ゲル系はシリカベースのゾル-ゲル系であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の照明器具。
5. 前記表面薄層は酸化シリコン又は酸化アルミニウムを有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の照明器具。
6. 前記光反射粒子のサイズは100nmから500nmの範囲にあることを特徴とする、請求項1又は2に記載の照明器具。
7. 前記コーティングの厚さは1μmから200μmの範囲にあることを特徴とする、請求項1又は2に記載の照明器具。
8. 前記コーティングの厚さは10μmから100μmの範囲にあることを特徴とする、請求項1又は2に記載の照明器具。
9. 前記の反射体の反射部は金属を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の照明器具。
10. 前記金属はアルミニウムを有することを特徴とする、請求項9に記載の照明器具。
11. 前記光透過結合剤は安定化剤を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の照明器具。

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