JP2010129507A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ照明において、光源イメージを低減してグレアの防止を行い、照度低下の少ない照明器具を提供すること。
【解決手段】本発明の照明器具は、ＬＥＤ光源を有する照明器具であって、該照明器具の照射側に、少なくとも片面に特定の凹凸形状を有する光透過性パネルが光源に対向するように配置されており、該光透過性パネルの凹凸形状は平均波長（λａ）が１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＬＥＤ光源を有する照明器具に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から温室効果ガスである二酸化炭素の排出量削減が求められており、それに伴って省電力化に有効なＬＥＤ光源や蛍光灯光源を有する照明器具が増えてきている。部分照明として使われることの多いダウンライトやスポットライトなどの照明器具は光源として白熱電球やミニクリプトン球が使われるケースが多いが、これらの光源は発光効率が低く、より高効率で省電力化が図れるＬＥＤ光源や蛍光灯光源への移行が進んでいる。中でも長寿命で廃棄物の削減が可能であるとともに、有害物質を含まず環境保全に貢献できるＬＥＤ光源は発光効率の向上が著しく、ＬＥＤ光源を使用した照明器具は急速に普及が進んでいる。たとえば、照明器具にＬＥＤを用いるアイデアとしては特許文献１に記載のものが知られ、さらに蛍光灯の代替としては特許文献２や特許文献３などに記載のものが知られている。しかしながらＬＥＤはその特性から光源を直接目にした場合、個々のＬＥＤが明確に見えるものであり、非常に眩しい（グレア）ものであった。

このため一般的に入手できるＬＥＤ光源を有する照明器具で、蛍光灯型ＬＥＤ照明では、ＬＥＤ光源上に乳白カバーを被せるタイプが市販されている。しがしながら、これらは外観でＬＥＤ光源がはっきりと認識できるレベルであり、ＬＥＤランプイメージを大幅に抑制できているものではない。一方、眩しくないように透過率の低いカバーを用いると、照明の機能としての照度を低下させてしまうという問題が生じる。

以上、本発明に関する従来の技術について説明してきたが、照度を低下させることなくＬＥＤランプイメージを大幅に抑制した照明器具の提供ができていないのである。
実開昭６３−１２１４６１号公報 実開平６−５４１０３号公報 特開２００１−３５１４０２号公報

即ち、本発明の目的は、上記の問題点を解決し、照度を低下させることなくＬＥＤランプイメージを大幅に抑制した照明器具を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ＬＥＤ光源を有する照明器具の照射側に、特定の凹凸形状を有する光透過性パネルを光源に対向するように配置することにより上記の目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の照明器具は、ＬＥＤ光源を有する照明器具であって、該照明器具の照射側に、少なくとも片面に特定の凹凸形状を有する光透過性パネルが光源に対向するように配置されており、該光透過性パネルの凹凸形状は平均波長（λａ）が１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする。

本発明は、上記照明器具において、前記光透過性パネルは、凹凸形状面に垂直に光線を入射した場合の透過拡散光の拡散角度が５０°以上１１０°以下であることが好ましい。

本発明は、上記照明器具において、ＬＥＤ光源の間隔をＰ、ＬＥＤ光源と光透過性パネルの間隔をＨとした場合のＰ／Ｈが０．１以上１０以下であることが好ましい。

本発明は、上記照明器具において、ＬＥＤ光源上の輝度をＡ、ＬＥＤ光源とＬＥＤ光源の間の輝度をＢとした場合のＡ／Ｂが１．２０以下であることが好ましい。

本発明によれば、ＬＥＤランプイメージを大幅に抑制し、グレアを防止できるものであり、かつ照度の十分高い照明器具を提供することができる。

本発明について、以下に具体的に説明する。
本発明の照明器具は、ＬＥＤ光源を有する照明器具の照射側に、特定の凹凸形状を有する光透過性パネルを組み合わせることで機能を発現する。

本発明に用いることができるＬＥＤ光源を有する照明器具としては、例えば蛍光灯型照明器具、ダウンライト、スポットライト、シーリングライト、ライトアップ照明器具、ライン照明器具、液晶用バックライト、看板用照明などが挙げられる。

例えば蛍光灯型照明器具の場合、モモアライアンス株式会社製ＭＬＴ−４０ＷＭなどが挙げられる。

ダウンライトの場合、東芝ライテック株式会社製ＬＥＤＤ−６６００１Ｗ−ＬＳ１、ＬＥＤＤ−６６００３Ｗ−ＬＳ１、松下電工株式会社製ＮＮＮ２１９１２、ＮＮＮ２１９１０、ＮＮＮ２１９００、ＮＮＮ２１６３７などが挙げられる。スポットライトとしては、東芝ライテック株式会社製ＬＥＤＳ８００００Ｗ−ＬＳ、ＬＥＤＳ−８０００２Ｌ−ＬＳなどが挙げられる。シーリングライトとしては、東芝ライテック株式会社製ＬＥＤＨ８００２Ｗ−ＬＳ、ＬＥＤＨ８００２Ｌ−ＬＳ、ＬＥＤＳ−３１９０１ＷＳ−ＬＳ１などが挙げられる。橋や建物壁面のライトアップ、看板照明などに使用されるＬＥＤライトアップ照明器具としては、松下電工株式会社製ＮＮＹ２４２５０、ＮＮＹ２４２５１などが挙げられる。ライン照明器具としては、東芝ライテック株式会社製ＬＥＤＬ−０３２０１Ｗ−ＬＳ１、ＬＥＴ−０１００１Ｎ−ＹＷ１などが挙げられる。

本発明の光透過性パネルを配置した照明器具を使用することによって、照度を低下させることなくＬＥＤランプイメージを大幅に抑制することができ、グレアの防止もできる。

次に、本発明に用いる特定の凹凸形状を有する光透過性パネルについて説明する。
本発明に用いられる光透過性パネルの凹凸形状は、平均波長（λａ）が１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする。人間の目の分解能は視野角で５０秒程度であり、通常、照明器具は人間の目の位置から１ｍ以上離れていることから、平均波長（λａ）を１００μｍ以下とすることで凹凸形状の付与がわかりにくいものとなり、乳白色のフロスト加工板のような和らぎ感のある光を得ることができる。出光パターンを安定に制御する観点から平均波長（λａ）が１μｍより大きいことが好ましい。より好ましい平均波長は１〜７０μｍ以下、更に好ましくは１μｍ〜５０μｍ以下である。

ここでいう平均波長（λａ）とは、株式会社小坂研究所製高精度微細形状測定器サーフコーダＥＴ４０００を用い、以下の式に従って算出した値である。
λａ＝２π（Ｒａ／Δａ）
Ｒａとは、算術平均粗さのことで、株式会社小坂研究所製高精度微細形状測定器サーフコーダＥＴ４０００を用いＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して測定した。
Δａとは、平均傾斜勾配のことで、株式会社小坂研究所製高精度微細形状測定器サーフコーダＥＴ４０００を用いＡＳＭＥ Ｂ４６．１：１９９５に準拠して測定した。

本発明に用いられる光透過性パネルは特定の凹凸計上を有するために光拡散性を有している。光拡散性とは、光透過性パネルの凹凸形状面に垂直に平行光線を入射した場合の透過光が拡散することを言う。具体的には、凹凸形状面に垂直に平行光線を入射した場合の透過拡散光の拡散角度を任意に設定することができる。これらの内、ＬＥＤランプイメージを大幅に抑制する観点から、拡散角度が５０°〜１１０°のものは好ましく用いることができる。ここで拡散角度とは、凹凸形状面にレーザーなどの平行光を入射した場合、ピーク輝度の半分に減衰する角（半値角）の２倍の角度（ＦＷＨＭ：Full Width Half Maximum）をいう。この拡散角度は、例えば日本電色の変角色差計で法線角度が０°より入射した光の出光分布を測定することによって求めることができる。一方、拡散角度が１１０°よりも大きくしてもその効果はほとんど変化がないため、実質上用いる必要がない。これらの内、ランプイメージの低減と照度の確保という意味において、特に６０°〜１００°のものが好ましく、特に７０〜１００°のものが好ましく用いられる。この拡散角度は光透過性パネルの面内で、ほぼ透方性であるのが好ましく用いられる。異方性を有する場合は、その拡散角度の比が１：５以下となる範囲で好ましく用いられ、特に１：２以下が好ましい。異方性の程度が大きいと一方向への拡散が不十分になってしまうため、光透過性パネルを多数用いる必要が生じることもある。

本発明に用いられる光透過性パネルに特定の凹凸形状を賦形する方法としては、凹凸形状を有する金型を用いた射出成型法、凹凸形状を有する転写ロール（マスタ型）とベースフィルムとＵＶ硬化性樹脂などを用いてロールｔｏロールにより連続でフィルム上に凹凸を形成する転写法などが挙げられる。

特定の凹凸形状を有する金型や転写ロールを製作する方法として、干渉露光による方法が好ましい。干渉露光による凹凸形成とは、ディフューザーに光を当てた面の各点で拡散されたコヒーレント光が不規則な位相関係で干渉しあうことによって生じる不規則な輝度斑（スペックル）を感光材に露光、現像することによって凹凸を形成させる方法である。干渉露光によって得られる凹凸形状は微細な３次元構造を持っており、スペックルパターンを制御することで本発明に求められる特定の凹凸形状を形成することができる。なお、この微細な３次元構造は、複数の凹凸構造で構成されている。前記凹凸形状の高さ及びピッチは不規則であり、擬似ランダム形状である。

具体的には、次のようにして形成することができる。まず、予め干渉露光によりスペックルパターンを形成したサブマスタ型を作製し、このサブマスタ型に電鋳などの方法で金属を被着してこの金属にスペックルパターンを転写してマスタ型を作製する。光透過性樹脂層に、上記マスタ型を用いて紫外線による腑形を行って光透過性樹脂層の表面にスペックルパターンを転写する。このサブマスタ型の詳細な製造方法については、特許第３４１３５１９号公報に開示されている。この内容はすべてここに含めておく。

スペックルパターンの寸法、形状及び方向を調節することにより、平均波長（λａ）を制御することができる。一般に、平均波長（λａ）はスペックルの平均サイズ及び形状に依存する。スペックルが小さければ平均波長（λａ）が小さくなる。このように所望する指向角度や拡散角度に応じてスペックルパターンを決定することができる。このスペックルパターンの詳細な製法については、特許第３３９０９５４号公報に開示されている。この内容はすべてここに含めておく。拡散角度は凹凸構造のピッチ、高さ、アスペクト比を変えて制御しても構わないし、紫外線硬化される光透過性樹脂層の屈折率を変えて制御しても構わない。

本発明に用いられる光透過性パネルは、特定の凹凸形状を有するフィルムを作製後、フィルムそのものを光透過性パネルとして用いてもよく、また、ポリメチルメタクリレートやポリカーボネート、ガラスなどの光透過性材料に粘着材や熱転写などによって貼り合わせて光透過性パネルとしても構わない。フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなど、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１に定める全光線透過率が８０％以上の透光性材料であれば構わない。なお、特定の凹凸形状は、光透過性パネルの表裏両面に形成されていても構わない。

本発明において、シリカ粒子や酸化チタン粒子、アルミナ粒子などの金属酸化物粒子を樹脂に分散させた層を光透過性パネルに設けることもできる。このような金属酸化物粒子を分散させた層（粒子分散層）を設けることにより、パネル内を透過する光を散乱させることができるため、好ましく用いられる。その場合、１次粒子サイズとしては直径5μ以下の粒子を用いるのが好ましく、１０ｎｍ〜５μの粒子が好ましい。このようなサイズの粒子を分散層に分散させることによってパネル界面で反射する成分については拡散作用により有効に外部に出すことができるようになる。粒子分散層の厚みとしては０．１μ〜５０μの範囲で用いることができる。用いる粒子の量としては粒子分散層の樹脂量に対して０．１重量％〜２０重量％の範囲で用いることができる。粒子分散層に、特定の凹凸形状を付与してもよい。

本発明に用いられる光透過性パネルは、ＪＩＳ Ｋ７１３６に定めるヘイズ値が３０％以上であることが好ましく、より好ましくは５０％以上、更に好ましくは８０％以上である。ＬＥＤ光源は指向性が強く輝度が高いため、ＬＥＤ光源を直視した場合、ヘイズ値が３０％未満では強い眩しさを感じ不快である。ヘイズ値を３０％以上とすることで眩しさ感を低減でき、目に優しい照明とすることができる。

次に、本発明に用いられる光透過性パネルの配置方法について説明する。
本発明に用いられる光透過性パネルは、特定の凹凸形状を有する面を出光側として設置することが好ましい。特定の凹凸形状を有する面を出光側として設置することで照度を低下させることなくＬＥＤランプイメージを大幅に抑制できるものである。

本発明に用いられる光透過性パネルは、表面に反射防止膜をコーティングすることも好ましい。反射防止膜をコーティングすることによって全光線透過率を向上させることができるため、照射光の更なる有効活用に繋がるものである。

本発明に用いられる光透過性パネルは、図１及び図２に示すように、ＬＥＤ光源の間隔をＰ、ＬＥＤ光源と光透過性パネルの間隔をＨとした場合のＨに対するＰの比；Ｐ／Ｈはグレアの抑制やＬＥＤランプイメージを大幅に抑制する観点から、０．１以上１０以下となるように設置することが好ましい。ＬＥＤ光源の出光パターン（角度分布）によっても異なるが、出光角が１４０°のような大きなものではＰ／Ｈは１０以下で好ましく用いることができる。一方、出光角が通常のランバーシャンだとＰ／Ｈは２以下で好ましく用いることができる。

本発明において、光透過性パネル以外に光を拡散するようなフィルムやパネルを同時に用いてもよい。この場合、照明としての照度低下が多少生じる可能性もあるが、グレア低減には効果がある。

図３に示すように、ＬＥＤランプイメージの評価は、ＬＥＤ光源上（測定点６）の輝度をＡ、ＬＥＤ光源とＬＥＤ光源の間（測定点７）の輝度をＢとした場合の輝度比Ａ／Ｂで行うことができる。本発明の照明器具は、輝度比Ａ／Ｂが１．２０以下であり、ＬＥＤ光源上とＬＥＤ光源間の輝度差が小さく、ＬＥＤランプイメージを大幅に抑制できるとともにグレアも抑制することができるため好ましい。

以上、本発明の照明器具について説明してきたが、本発明によれば、照度を低下させることなく、ＬＥＤランプイメージを大幅に抑制した照明器具を提供することができる。

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［照明器具］
株式会社モモアライアンス製蛍光灯型ＬＥＤ照明（ＭＬＴ−４０ＷＭ）および三菱電機照明株式会社製蛍光灯器具（ＦＨ４８４１）を用いた。蛍光灯型ＬＥＤ照明（ＭＬＴ−４０ＷＭ）は、中心付近の１８５ｍｍ以外の部分はアルミホイルで遮光した（図４）。

［光透過性パネル］
スペックルパターンを制御して各種平均波長（λａ）を有するマスタ型を作製した。次いで、ポリエチレンテレフタレート基材（厚み１８８μｍ）とＵＶ硬化性樹脂を用いた転写法にて特定の凹凸形状を有する光透過性パネルを作製した。作成したパネルの凹凸形状を有する面から、平行光線を入射させ、変角色差計（日本電色工業株式会社製）で拡散角度を測定した。これらの結果を表１に要約した。光透過性パネルのサンプル名称は表１に準じて表現した。

［各種測定方法］
（１）輝度の測定
輝度計（コニカミノルタセンシング株式会社製：ＬＳ−１１０）を用いて、図３に示す測定点ａおよびｂにおける輝度を測定した。測定点ａの輝度をＡ、測定点ｂの輝度をＢとし、輝度比Ａ／Ｂを求めた。なお、測定径は５ｍｍとした。

（２）照度分布の測定
照度計（日置電機株式会社製、ルクスハイテスタ３４２３、ＪＩＳ Ｃ１６０９−１９９３一般形ＡＡ級に準拠）を用いて、照明器具下２２０ｃｍでの水平面照度を測定する。測定間隔は幅方向と奥行方向それぞれ５０ｃｍ間隔とした。

［実施例１］
株式会社モモアライアンス製蛍光灯型ＬＥＤ照明（ＭＬＴ−４０ＷＭ）の乳白カバーを光透過性パネル（表１のパネルａ）に交換し、高さ２２０ｃｍの天井に取り付けた。なお、光透過性パネルの配置方向は、凹凸形状面を出光側とした。Ｐは１０．５ｍｍ、Ｈが１０．５ｍｍでＰ／Ｈは１．０とした。その後、輝度測定および照度分布の測定を行った。輝度測定の結果を表２、照度分布の結果を図５に示した。輝度比Ａ／Ｂは１．０１でＬＥＤランプイメージが大幅に抑制され、直接目視できた。照明器具直下２２０ｃｍの照度は２９Ｌｘだった。

［実施例２］
乳白カバーを光透過性パネル（表１のパネルｂ）に変更した以外は実施例１と同様とした。輝度比Ａ／Ｂは１．１７でＬＥＤランプイメージが大幅に抑制された。実施例１と同様に照明直下の照度は、後述する比較例１に比べて高かった。これらの結果を表２に要約した。

［比較例１］
株式会社モモアライアンス製蛍光灯型ＬＥＤ照明（ＭＬＴ−４０ＷＭ）、Ｐは１０．５ｍｍ、Ｈが９．０ｍｍでＰ／Ｈは１．２を用いた以外は実施例１と同様とした。輝度比Ａ／Ｂは１．２２でＬＥＤランプイメージが認識できた。照明器具直下２２０ｃｍの照度は２４Ｌｘであり、実施例１，２に比べて約２割暗くなっていた。これらの結果を表２に要約した。また図６に照度分布の測定結果を示した。図５と図６の比較で、例えば１０Ｌｘ以上のエリアを比較すると、実施例１の図５の方が広いことが分かる。すなわち実施例１と比較例１の比較において、実施例の方が明るいエリアが広いことが分かった。

本発明の照明器具は、照度を低下させることなくＬＥＤランプイメージを大幅に抑制できる特徴を有していることから、高輝度なＬＥＤ光源を有する照明分野への利用が期待できる。

蛍光灯型ＬＥＤ照明器具の断面図である。 ＬＥＤ光源のイメージ図である。 測定点を示すイメージ図である。 実施例における蛍光灯型ＬＥＤ照明器具の中心付近の写真である。 実施例１の照度分布図である。 比較例１の照度分布図である。

符号の説明

１：ＬＥＤ光源
２：乳白カバーまたは光透過性パネル
３：ＬＥＤ光源と光透過性パネルの間隔Ｈ
４：ＬＥＤ光源
５：ＬＥＤ光源の間隔Ｐ
６：測定点ａ
７：測定点ｂ

Claims (4)

1. ＬＥＤ光源を有する照明器具であって、該照明器具の照射側に、少なくとも片面に特定の凹凸形状を有する光透過性パネルが光源に対向するように配置されており、該光透過性パネルの凹凸形状は平均波長（λａ）が１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする照明器具。
2. 前記光透過性パネルは、凹凸形状面に垂直に光線を入射した場合の透過拡散光の拡散角度が５０°以上１１０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. ＬＥＤ光源の間隔をＰ、ＬＥＤ光源と光透過性パネルの間隔をＨとした場合のＰ／Ｈが０．１以上１０以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明器具。
4. ＬＥＤ光源上の輝度をＡ、ＬＥＤ光源とＬＥＤ光源の間の輝度をＢとした場合のＡ／Ｂが１．２０以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明器具。