(57)【要約】    【課題】  基材に形成された下地層の層厚にばらつきがあっても拡散反射面が得られる反射体およびこれを用いた照明装置を提供する。    【解決手段】  反射体1は、基材2と、被膜形成体4aと少なくとも平均粒径が２種類の粒子4b1、4b2とを含んで基材表面に形成され、被膜形成体の膜厚が小さい領域4a1では全ての平均粒径の粒子が被膜形成体の表面から突出し、被膜形成体の膜厚が大きい領域4a2では平均粒径の最も大きな粒子4b1が被膜形成体の表面から突出するとともに平均粒径の最も小さな粒子4b2が被膜形成体内に埋没している下地層4と、下地層の上に形成された反射膜5とを具備している。【選択図】図３
2010008600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と；
被膜形成体と少なくとも平均粒径が２種類の粒子とを含んで基材表面に形成され、被膜形成体の膜厚が小さい領域では全ての平均粒径の粒子が被膜形成体の表面から突出し、被膜形成体の膜厚が大きい領域では平均粒径の最も大きな粒子が被膜形成体の表面から突出するとともに平均粒径の最も小さな粒子が被膜形成体内に埋没している下地層と；
下地層の上に形成された反射膜と；
を具備していることを特徴とする反射体。
【請求項２】
平均粒径が最も小さい粒子の粒径は、被膜形成体の膜厚が小さい領域の膜厚より大きく、かつ膜厚が最も大きい領域の被膜形成体の膜厚より小さいとともに、平均粒径が大きい粒子の粒径は、被膜形成体の膜厚が大きい領域の膜厚より大きいがその２倍以下であることを特徴とする請求項１記載の反射体。
【請求項３】
少なくとも平均粒径が２種類の粒子は、各平均粒径の大きさと各平均粒径の粒子の数量とが相反関係にあることを特徴とする請求項１または２記載の反射体。
【請求項４】
照明装置本体と；
照明装置本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の反射体と；
反射体に対して入光関係に配設された光源と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下地層に粒子を混合して表面に微細な凹凸を形成した反射体およびこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下地層に粒子を混合して表面に微細な凹凸を形成した反射体は既知である。この種の反射体として、基板１上に有機樹脂２と少くとも２種類以上の微小球体３からなる拡散機能材が、樹脂膜厚（ｄ）と微小球半径（ｒ）がｄ＝ｒ（１＋ｃｏｓθ）＜２ｒの関係となる状態で構成し、さらに反射面４となる金属薄膜を積層した拡散反射面とするものがある（特許文献１参照。）。この反射体は、上記数式中のθを制御することで拡散状態を制御できる旨記載されている。しかし、樹脂膜厚（ｄ）と微小球半径（ｒ）の関係が上記のように規定されているが、２種類以上の微小球体がどのような構成となり、またどのように作用するのか不明である。
【０００３】
また、他の構成として、粒子を含有したと膜により基材の表面に凹凸のある下地層を形成し、下地層の表面形状、形成面積、形成領域などを変えることによって、反射鏡面の配光特性を変えるものがある（特許文献２参照。）。この反射体では、粒子の粒度分布を調整することにより、下地層の表面に形成された凹凸の状態を変化させて、配光特性を調整できるとしているが、具体的な構成が不明である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−００６１１９号公報
【特許文献２】特開２００２−１０７５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基材が例えば回転２次曲面状をなしているなど立体的な形状をなしている反射鏡の場合、下地層を基材に塗装する際に部位によって層厚にばらつきが生じやすい。層厚が設計値の範囲内であれば、所望の拡散反射面が得られるが、層厚が設計値より大きい領域では粒子が塗膜中に埋没して所望の拡散反射面を得ることができないことが分かった。その結果、照明器具の配光特性が悪化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、基材に形成された下地層の層厚にばらつきがあっても拡散反射面が得られる反射体およびこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の反射体は、基材と；被膜形成体と少なくとも平均粒径が２種類の粒子とを含んで基材表面に形成され、被膜形成体の膜厚が小さい領域では全ての平均粒径の粒子が被膜形成体の表面から突出し、被膜形成体の膜厚が大きい領域では平均粒径の最も大きな粒子が被膜形成体の表面から突出するとともに平均粒径の最も小さな粒子が被膜形成体内に埋没している下地層と；下地層の上に形成された反射膜と；を具備していることを特徴としている。
【０００８】
本発明は、以下の態様を許容する。
【０００９】
基材は、一般的には反射体の形状を与えている部材であることが多いが、これは本発明において必須要件ではないとともにその構成材料も特段限定されない。例えば、金属、ガラス、プラスチックス、コンクリート、石、木および紙など適宜材質であることを許容する。また、基材の形状は、用途に応じて任意所望に選択することができる。
【００１０】
下地層は、被膜形成体と少なくとも平均粒径が２種類の粒子とを含んでなり、基材と反射膜との間に介在して、表面に凹凸面を形成する。このため、下地層の上面に後述する反射膜を形成すると、下地層の凹凸面に倣って表面が凹凸の拡散反射面が得られる。したがって、被膜形成体は、粒子の一部が被膜形成体の表面から突出するようにして粒子を担持する。なお、基材の反射面予定領域の全体または一部にのみ本発明による下地層を形成して拡散反射面を形成することが許容される。
【００１１】
本発明においては、良好な拡散反射面を形成することができる。なお、被膜形成体の膜厚とは粒子が突出していない部位での膜厚をいう。上記の構成を実現するために、被膜形成体の膜厚が小さい領域では全ての平均粒径のほぼ全部の粒子が被膜形成体の表面から外部へ突出している。したがって、被膜形成体の膜厚が小さい領域の場合、全ての平均粒径の粒子が下地層の表面に凹凸を形成するのに寄与する。しかしながら、被膜形成体の膜厚が小さい領域においては粒子の密度が小さくなりやすい傾向があるので、被膜形成体の塗布液や塗布方法などを最適化することにより、凹凸の分散密度を拡散反射膜として適当な程度に収めることができる。
【００１２】
反対に、被膜形成体の膜厚が大きい領域の場合、平均粒径の最も大きな粒子のみが被膜形成体の表面から外部へ突出し、平均粒径の最も小さな粒子は、そのほぼ全部が被膜形成体の内部に埋没している。したがって、平均粒径の最も小さな粒子は、下地層の表面に凹凸を形成するのに実質的に寄与しない。しかしながら、被膜形成体の膜厚が大きい領域においては粒子の分散密度が大きくなりやすい傾向があるので、上記と同様に最適化して平均粒径の大きな粒子による凹凸の密度を拡散反射膜として適当な程度に収めることができる。
【００１３】
以上、被膜形成体の膜厚の大小の領域が存在しても形成される凹凸の分散密度を拡散反射膜として適当な程度に収めることができる理由を説明したが、この原理は平均粒径が３種以上の粒子を用いる場合であっても同様に成り立つ。すなわち、例えば３種の粒子を混合している場合、被膜形成体の中間の膜厚の領域では中間の平均粒径の粒子および最も大きな粒子が被膜形成体の表面から突出し、最も小さな平均粒径の粒子が被膜形成体の内部に埋没する。被膜形成体の膜厚が大きな領域では最も大きな平均粒径の粒子のみが被膜形成体の表面から突出し、平均粒径の中間および最も小さな粒子のほぼ全部が被膜形成体の内部に埋没する。被膜形成体の膜厚が小さい領域では、全ての平均粒径の粒子が被膜形成体の表面から突出する。
【００１４】
被膜形成体は、その膜厚が、膜厚の小さい領域の膜厚が平均粒径の最も小さい粒子の直径より小さく、かつ全ての平均粒径の粒子を担持可能な値に設定される。また、被膜形成体の材質は、有機および無機のいずれであってもよい。有機質としては、例えばプラスチックスなどを用いることができる。例えば、液状化プラスチックス材料を有機または水の溶媒を用いて希釈して得た塗布液を用いて塗布し、硬化させて形成するのが好適である。無機質としては、例えば低融点ガラス、石膏および漆喰などを用いることができる。
【００１５】
粒子は、被膜形成体の構成材料との相関により構成材料が選ばれるが、基本的には有機質および無機質のいずれであってもよい。有機質の粒子の場合、好ましくはプラスチックスからなる。プラスチックス製の粒子は比重が比較的小さいので、プラスチックス塗布材料を用いる場合に分散性が良好である。無機質の粒子の場合、例えばガラス、金属酸化物およびセラミックスなどで粒子を形成することができる。
【００１６】
また、粒子は、その粒度を比較的高い精度で均一化することが可能であり、したがって粒度分布が狭くなるように制御できる。このため、複数種の平均粒径の粒子が含まれていても、反射面を顕微鏡観察することによって、それらの粒度分布のピークが明確に現れるので、粒子の平均粒径の種類数を判定することができる。
【００１７】
さらに、粒子の平均粒径のサイズは、特段限定されないが、反射体の拡散面を得るのに好ましい凹凸面を形成できる粒径を設定すればよい。一般的には５〜５０μｍ程度の範囲から２種類以上の適当な粒径を選択することができる。平均粒径が５μｍ未満であると、凹凸が細かくなるすぎて下地層に良好な拡散作用を呈する拡散反射面を形成しにくくなる。平均粒径が５０μｍを超えると、反対に凹凸が粗くなりすぎて拡散反射が粗くなりすぎて良好な拡散反射面を形成しにくくなる。なお、好適には１０〜４０μｍ程度の範囲である。また、この場合の平均粒径の種類数の実用的で好ましい範囲は２または３である。
【００１８】
平均粒径が小さい粒子の粒径は、被膜形成体の膜厚が小さい領域の膜厚より大きく、かつ膜厚が大きい領域の被膜形成体の膜厚より小さくなるように設定される。この関係は、被膜形成体の膜厚が最も小さい領域および最も小さい平均粒径の粒子に対して適用することができる。また、被膜形成体の膜厚が中間的に小さい領域および中間的に小さい粒子に対しても適用することができる。
【００１９】
一方、平均粒径が大きい粒子の粒径は、被膜形成体の膜厚が大きい領域の膜厚より大きくて、かつその２倍以下であるのが好ましい。この関係は、被膜形成体の膜厚が最も大きい領域および最も大きい平均粒径の粒子に対して適用することができる。
【００２０】
そうして、上記の構成であれば、被膜形成体の膜厚が小さい領域では全ての平均粒径の粒子が被膜形成体の表面から突出し、被膜形成体の膜厚が大きい領域では平均粒径の大きな粒子のみが被膜形成体の表面から確実に突出するとともに良好に担持できるので、下地層の層厚にばらつきなどによって変化してもいずれの領域においても良好な拡散反射面を形成することができる。
【００２１】
少なくとも平均粒径が２種類の粒子は、各平均粒径の大きさと各平均粒径の粒子の数量とが相反関係にあることが好ましい。例えば、３種類の平均粒径の粒子ｄ１、ｄ２、ｄ３用いる場合であって、各粒子の平均粒径の大きさの関係がｄ１＜ｄ２＜ｄ３であるとしたときに、各平均粒径の粒子の数量がＰ１、Ｐ２、Ｐ３とすると、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係が成り立つように設定するのが好ましい。
【００２２】
そうして、上記構成であれば、被膜形成体の膜厚が小さい領域と大きい領域とにおける拡散反射面が近似性の比較的高い拡散反射を呈するようになる。
【００２３】
粒子を混合して調整された塗布液を基材に塗布して下地層を形成する場合、既知の各種塗布方法を適宜選択して採用することができる。例えば、吹き付け、流し込みおよび浸漬などの方法を採用することができる。これらの方法により塗布液を基材表面に塗布し、乾燥または硬化させて下地層を形成する際に、本発明によれば、形成される被膜形成体の膜厚が基材の部位によってばらつきなどによって変化しても、前述の理由により概ねにおいてほぼ同様な拡散反射面が得られる。
【００２４】
反射膜は、鏡面反射性の被膜であり、下地層の上にその表面形状に倣って形成される。材質は、特段限定されないが、例えばアルミニウム被膜を既知の成膜法、例えば蒸着などにより形成するが一般的である。
【００２５】
本発明において、必須構成要件ではないが、所望により反射膜の上面に保護膜を形成することができる。保護膜としては、例えば透明質のプラスチックス膜や低融点ガラス膜などを用いることができる。
【００２６】
本発明の照明装置は、照明装置本体と；照明装置本体に配設された請求項１ないし３のいずれか一記載の反射体と；反射体に対して入光関係に配設された光源と；を具備していることを特徴としている。
【００２７】
本発明において、照明装置は照明器具を始め、光源を備えた装置の全てを含む概念であり、その用途は照明に限定されない。また、照明装置本体とは、照明装置から反射体および光源を除外した残余の部分をいう。光源は、白熱電球、放電ランプ、発光ダイオードなど多様な発光体であることを許容する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、下地層が、被膜形成体と少なくとも平均粒径が２種類の粒子とを含んで基材表面に形成され、被膜形成体の膜厚が小さい領域では全ての平均粒径の粒子が被膜形成体の表面から突出し、被膜形成体の膜厚が大きい領域では平均粒径の最も大きな粒子が被膜形成体の表面から突出するとともに平均粒径の最も小さな粒子が被膜形成体内に埋没していることにより、基材に形成された下地層の層厚にばらつきなどにより変化があっても所要の拡散反射面が得られる反射体およびこれを用いた照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００３０】
図１ないし図３は、本発明の反射体を実施するための一形態としての照明器具の反射板を示し、図１は反射板の断面略図、図２は被膜形成体の膜厚が小さい領域における要部の模式的拡大断面図、図３は被膜形成体の膜厚が大きい領域における要部の模式的拡大断面図である。
【００３１】
反射板１は、基材２が回転２次曲面形状をなしていて、その内面に反射面３が形成されている。反射面３は、図２および図３に示すように基材２の表面に順次形成された下地層４および反射膜５からなる。
【００３２】
基材２は、例えばアルミニウム板をへら絞りやプレス加工などにより形成されている。また、回転２次曲面として好ましくは回転放物面近似の形状をなしているとともに、少なくとも内面が平滑になっている。
【００３３】
下地層４は、被膜形成体４ａおよび異なる平均粒径を有する２種類の粒子すなわち平均粒径の大きな粒子４ｂ１および平均粒径の小さい粒子４ｂ２を含んでいる。被膜形成体４ａは、プラスチックス塗料が塗布され、硬化することによって基材２表面の拡散反射面の予定部に形成されている。本形態においては、図１の反射面３の上部領域が被膜形成体４ａの膜厚が小さい領域４ａ１であり、回転放物曲面の頂部近傍の下部領域が被膜形成体４ａの膜厚が大きい領域４ａ２である。
【００３４】
２種類の平均粒径を有する粒子４ｂ１、４ｂ２は、例えばプラスチックス製であり、被膜形成体４ａに担持されている。平均粒径の小さな粒子４ｂ２は、平均粒径が大きな粒子４ｂ１より数量が多く混合されている。
【００３５】
図２に示す被膜形成体４ａの膜厚が小さい領域４ａ１においては、２種類の平均粒径を有する粒子４ｂ１、４ｂ２がともに被膜形成体４ａの表面から突出して下地層４の表面に凹凸を形成している。しかし、２種類の粒子４ｂ１、４ｂ２の分散密度が比較的小さくなっている。
【００３６】
他方、図３に示す被膜形成体４ａの膜厚が大きい領域４ａ２においては、平均粒径の大きな粒子４ｂ１のみが被膜形成体４ａの表面から突出して下地層４の表面に凹凸を形成している。これに対して、平均粒径が小さな粒子４ｂ２は、被膜形成体４ａの内部に埋没していて、凹凸の形成には寄与していない。また、２種類の平均粒径を有する粒子４ｂ１、４ｂ２の分散密度が比較的大きくなっている。このため、被膜形成体４ａの表面から突出する平均粒径の大きい粒子４ｂ１により形成される凹凸が被膜形成体４ａの膜厚が小さい領域４ａ１における凹凸と概ねにおいて同様な拡散反射面を形成することができる。
【００３７】
なお、本形態においては、図２および図３に示す被膜形成体４ａの表面から突出する２種類の平均粒径を有する粒子４ｂ１、４ｂ２の表面に被膜形成物質の薄膜が形成されているが、形成されていなくてもよい。
【００３８】
反射膜５は、アルミニウムの蒸着膜からなり、基材２表面の拡散反射面の予定部において被膜形成体４ａの表面形成されている。
【００３９】
次に、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００４０】
実施例１では、平均粒径１４μｍ、３０μｍおよび４０μｍの３種類の粒子を用いて下地層４を形成した。本実施例においては、被膜形成体４ａの膜厚が１０μｍ以下であれば、全ての平均粒径の粒子が被膜形成体４ａの表面から突出して凹凸の形成に寄与する。また、被膜形成体４ａの膜厚が２０μｍ以下であれば、平均粒径３０μｍおよび４０μｍの２種類の粒子が被膜形成体４ａの表面から突出して凹凸の形成に寄与する。さらに、被膜形成体４ａの膜厚が３０μｍ以下であれば、平均粒径４０μｍの粒子のみが被膜形成体４ａの表面から突出して凹凸の形成に寄与する。そして、被膜形成体４ａの表面から突出する粒子の分散密度を概ねにおいて同様な拡散反射面を形成する程度に揃えることができる。
【００４１】
実施例１における各平均粒径を有する粒子の最適な数量の関係について説明する。膜厚１０μｍ以下のときの被膜形成体４ａの表面から突出する粒子によって形成される凹凸の面積をＳ１、膜厚が２０μｍ以下のときの同じく凹凸の面積をＳ２、膜厚が３０μｍ以下のときの同じく凹凸の面積をＳ３とし、平均粒径１４μｍ、３０μｍおよび４０μｍの３種類の粒子の平均粒径をｄ１、ｄ２、ｄ３とし、単位面積当たりの数量をＰ１、Ｐ２、Ｐ３とし、数量の混合比をｌ、ｍ、ｎとすると、被膜形成体４ａの各膜厚における凹凸面の面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は下式のとおりである。なお、数式中ｋは定数、ｔは被膜形成体４ａの膜厚である。
【００４２】
Ｓ１＝（d1/2）２π・P1・k・t＋（d2/2）２π・P2・k・t＋（d3/2）２π・P3・k・t
Ｓ２＝（d2/2）２π・P2・k・t＋（d3/2）２π・P3・k・t
Ｓ３＝（d3/2）２π・P3・k・t
ここで、ｌ＋ｍ＋ｎ＝１、Ｐ１：Ｐ２：Ｐ３＝ｌ：ｍ：ｎとすると、数量の混合比ｌ、ｍ、ｎは下式のとおりとなる。
【００４３】
ｍ＝2（d12+d32）・d22/（2・d12・d22+ d32・d12+ 7・d32・d12+ d34）
ｌ＝d32/（d12 + d22）・（5/2）m
ｎ＝（d32/2・d22）m
そこで、ｄ１に１４μｍを代入し、ｄ２に３０μｍを代入し、ｄ３に４０μｍを代入すると、数量の混合比ｌ、ｍ、ｎは以下のとおりとなる。
【００４４】
ｌ＝０．５４、ｍ＝０．２４、ｎ＝０．２２
さらに、重量の混合比に換算すると、その混合比ｌ´、ｍ´、ｎ´は以下のとおりとなる。
【００４５】
ｌ´＝７％、ｍ´＝３０％、ｎ´＝６３％
以上を要約すると、次のとおりである。すなわち、平均粒径１４μｍ、３０μｍおよび４０μｍの３種類の粒子を重量比で７：３０：６３の割合で被膜形成体４ａに混合して下地層４を形成すれば、被膜形成体４ａの膜厚が３０μｍ以下において概ね同等な拡散性の反射面を形成することができる。
【実施例２】
【００４６】
実施例１と同様にして２種類の平均粒径１４μｍおよび４０μｍの粒子を用いた。被膜形成体４ａの膜厚が１０μｍ以下、２０μｍ以下において、概ね同等な拡散性の反射面を形成するための数量の混合比ｎ、ｌおよび重量の混合比ｎ´、ｌ´は以下のとおりである。
【００４７】
すなわち、数量の混合比ｎは、数式ｎ＝ｄ１２／（ｄ３２＋ｄ１２）、ｌ＝１−ｎであるから、次の値になる。
【００４８】
ｌ＝８９％、ｎ＝１１％
ｌ´＝２６％、ｎ´＝７４％
【実施例３】
【００４９】
実施例１と同様に２種類の平均粒径３０μｍおよび４０μｍの粒子を用いた。被膜形成体４ａの膜厚を２０μｍ以下、３０μｍ以下において概ね同等な拡散性の反射面を形成するための数量の混合比ｎ、ｌおよび重量の混合比ｎ´、ｌ´は以下のとおりである。
【００５０】
ｌ  ＝４７％、ｎ  ＝５３％
ｌ´＝２７％、ｎ´＝７３％
図４は、本発明および比較例における反射面の被膜形成体の膜厚と鏡面度の関係を示すグラフである。図において、横軸は被膜形成体の膜厚（μｍ）を、縦軸は拡散度と逆の関係にある鏡面度を、それぞれ示す。また、図中の曲線Ａは本発明、曲線Ｂは比較例１、曲線Ｃは比較例２である。
【００５１】
上記本発明（曲線Ａ）は、実施例１において、その被膜形成体の膜厚を変化させたときのデータである。
【００５２】
比較例１（曲線Ｂ）は、平均粒径２０μｍの粒子のみを用いて下地層を形成し、その被膜形成体の膜厚を変化させたものである。
【００５３】
比較例２（曲線Ｃ）は、平均粒径３０μｍの粒子のみを用いて下地層を形成し、その被膜形成体の膜厚を変化させたものである。
【００５４】
図４から理解できるように、本発明によれば、被膜形成体の膜厚１０〜２５μｍにおいて概ね均一な低い鏡面度、換言すれば良好な拡散性を有する反射面が得られる。これに対して、比較例１、２ともに被膜形成体の膜厚の変化に対する鏡面度、換言すれば拡散性の変化が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】発明の反射体を実施するための一形態としての照明器具における反射板の断面略図
【図２】同じく被膜形成体の膜厚が小さい領域における要部の模式的拡大断面図
【図３】同じく被膜形成体の膜厚が大きい領域における要部の模式的拡大断面図
【図４】本発明および比較例における反射面の被膜形成体の膜厚と鏡面度の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００５６】
１…反射板、２…基材、３…反射面、４…下地層、４ａ…被膜形成体、４ａ１…膜厚が小さい領域、４ａ２…膜厚が大きい領域、４ｂ１…平均粒径の大きな粒子、４ｂ２…平均粒径が小さな粒子、５…反射膜
【図１】
2010008600.tif 000003
【図２】
2010008600.tif 000004
【図３】
2010008600.tif 000005
【図４】
2010008600.tif 000006