(57)【要約】【課題】反射部材の劣化を防止し、発光装置の長期利用を可能にすることができる反射部材および発光装置を提供する。【解決手段】発光装置は、光源と、母材と、材料粒子と、反射部材と、を具備する。光源は、照明光を射出する。母材は、照明光に反応して発揮される光触媒作用を有し、表面に凹凸を備える白色の母材である。材料粒子は、母材の表面における凹部に付着される母材とは異種の物質であって、母材の光触媒作用を抑制するように作用する。反射部材には、材料粒子を備える母材が混入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を射出する光源と；
前記照明光に反応して発揮される光触媒作用を有し、表面に凹凸を備える白色の母材と；
前記母材の表面における凹部に付着される前記母材とは異種の物質であって、前記母材の光触媒作用を抑制するように作用する材料粒子と；
前記材料粒子を備える前記母材が混入された反射部材と；
を具備する発光装置。
【請求項２】
前記異種の物質は、所定の気体による表面処理によって吸着される請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記母材は、酸化チタンであって、
前記表面処理により前記酸化チタン粒子の表面に硫黄酸化物または窒素酸化物のガスを吸着させて前記母材に混合させて形成される請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記材料粒子は、一次粒子径が２００ｎｍから２μｍであり、
前記一次粒子の表面または前記一次粒子が凝集した二次粒子の表面に、前記表面処理が施される請求項２または３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記反射部材は、前記母材に、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムを含む金属酸化物および／または硫酸バリウムを含む硫酸塩をさらに混合させて形成される請求項２から４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置と；
当該発光装置が設けられた器具本体と；
を具備す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】
本発明の実施形態は、発光装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）の研究開発が進み、高効率のＬＥＤチップが多数利用されるようになっている。高効率のＬＥＤ装置としては、たとえば、高出力なＬＥＤチップが単体でパッケージングされたハイパワー系ＬＥＤモジュールがある。また、チップをアルミニウムやセラミック製の基板上に高密度に実装したＣＯＢ（Chip  on  Board）型モジュールが知られている。このような高効率のモジュールは照明器具にも利用されている。そして、かかる高効率のＬＥＤパッケージを利用することにより、大光量の照明器具が実現されている。
【０００３】
一般に照明装置においては、光を反射し拡散するための反射部材、たとえば反射板が光源の周囲に設けられる。高出力のＬＥＤを光源として利用した場合、出力が低い照明を光源とした場合に比べて、反射部材が受ける熱や光などの複合した影響も大きくなる。このため、高出力のＬＥＤ等を光源とした場合に、反射部材等の劣化を抑制してＬＥＤの寿命を生かした長期利用を可能にする技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０１７０８５号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、反射部材の劣化を防止し長期利用を可能にすることができる発光装置および照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の発光装置および照明装置は、照明光を射出する光源と、照明光に反応して発揮される光触媒作用を有し、表面に凹凸を備える白色の母材と、母材の表面における凹部に付着される母材とは異種の物質であって、母材の光触媒作用を抑制するように作用する材料粒子と、材料粒子を備える母材が混入された反射部材と、を具備する。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態の発光装置および照明装置は、反射部材の劣化を防止し長期利用を可能にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る発光装置の一例の概要を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る酸化チタンの光触媒効果を抑制する処理について説明するための図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る反射部材の一例の概要を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る反射部材の製造方法の流れの一例を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る酸化チタンの光触媒効果を抑制する処理について説明するための図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る照明装置の外観例を示す斜視図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る照明装置の外観例を示す他の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態の発光装置は、照明光を射出する光源と、照明光に反応して発揮される光触媒作用を有し、表面に凹凸を備える白色の母材と、母材の表面における凹部に付着される母材とは異種の物質であって、母材の光触媒作用を抑制するように作用する材料粒子と、材料粒子を備える母材が混入された反射部材と、を具備する。
【００１０】
実施形態の発光装置において、異種の物質は、所定の気体による表面処理によって吸着されてもよい。
【００１１】
実施形態の発光装置が具備する母材は、酸化チタンであって、表面処理により酸化チタン粒子の表面に硫黄酸化物または窒素酸化物のガスを吸着させて母材に混合させて形成されてもよい。
【００１２】
実施形態の発光装置において、材料粒子は、一次粒子径が２００ｎｍから２μｍであり、一次粒子の表面または一次粒子が凝集した二次粒子の表面に、表面処理が施されてもよい。
【００１３】
実施形態の発光装置が具備する反射部材は、母材に、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛および酸化ジルコニウムを含む金属酸化物および／または硫酸バリウムを含む硫酸塩をさらに混合させて形成されてもよい。
【００１４】
実施形態の照明装置は、上記の発光装置と、発光装置が設けられた器具本体と、を具備する。
【００１５】
以下に、本発明にかかる発光装置および照明装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発光装置１０の一例の概要を示す図である。発光装置１０は、基板１１と、ＬＥＤ１２と、反射部材１３と、樹脂部１４と、を備える。発光装置１０は、基板１１上に配置されるＬＥＤ１２を光源とする。ＬＥＤ１２は、基板１１を介して印加される電圧に応じて照明光を射出する。ＬＥＤ１２はここでは、青色光を射出するものとして説明する。ただし、反射部材１３が含む材料粒子の光触媒作用を引き起こす光であれば特に限定されない。
【００１７】
反射部材１３は、ＬＥＤ１２の周囲に配置される。反射部材１３は、ＬＥＤ１２が射出する照明光を反射し拡散させる。反射部材１３は、ＬＥＤ１２が射出する光を効率よく反射するよう、たとえば白色顔料を含む材料で形成される。なお、発光装置１０の反射部材１３は、発光素子（ＬＥＤ１２）からの光を直接反射する部分のみを示すものではない。反射部材１３は、照明装置として発光素子又は発光装置を配設した場合の反射体にも適用できる。
【００１８】
樹脂部１４は、ＬＥＤ１２を埋め込むように、反射部材１３の内側に形成される。樹脂部１４は、ＬＥＤ１２の発光色を打ち消して自然な白色を達成するよう、所定の色の蛍光体を含有してもよい。たとえば、ＬＥＤ１２が青色の照明光を射出する場合、樹脂部１４に黄色蛍光体を混合し、ＬＥＤ１２から射出する青色照明光を蛍光体の黄色によって打ち消し、自然な白色光を達成する。
【００１９】
なお、図１に示す発光装置１０の形状はあくまでも一例であって、ＬＥＤ１２が射出する光を反射部材１３によって反射するものであれば、他の形状をとってもよい。また、反射部材１３の配置箇所も図示する位置に限定されない。反射部材１３は、照明光の経路であれば任意の位置に配置することができる。
【００２０】
［反射部材１３の組成］
照明装置の反射部材としては、従来、以下のような部材が利用されている。
（１）受光面に白色の反射レジスト層を設けたポリカーボネート（ＰＣ）製の部材
（２）受光面にアルマイト処理を施したポリカーボネート製の部材
（３）アルミ板からなる部材
（４）受光面に白色顔料として酸化チタン（TiO2）を塗布した部材
（５）ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）製の部材
【００２１】
しかし、高出力のＬＥＤ照明において、ポリカーボネート製の反射部材を利用した場合、点灯時の熱と光による複合劣化のために、早期に反射部材としての機能を喪失する可能性がある。また、場合によっては、ポリカーボネートが溶融するおそれもある。
【００２２】
また、白色顔料として酸化チタンを反射部材に塗布した場合、酸化チタンの光触媒反応によって反射部材が劣化することが考えられる。光触媒とは光を照射すると触媒作用を示す物質の総称である。酸化チタンは、安全、安価かつ安定した白色顔料として広く利用されているとともに光触媒として知られている。反射部材に含まれる酸化チタンに紫外光（または青色光）を照射すると、光触媒作用を発揮してラジカル種が生成され、結果として酸化チタンすなわち反射部材の色が白からくすんだ茶色などに変色してしまう。
【００２３】
そこで、本実施形態では、光源から発せられる光に反応して光触媒作用を生じる材料を、反射部材として使用する場合に、光触媒作用を抑制する処理を行うことにより、反射部材の劣化を防止する。特に、第１の実施形態においては、光触媒作用を生じる材料の粒子表面に所定のガスを吸着させることで、当該材料の光触媒作用を抑制する。
【００２４】
なお、第１の実施形態では、発光装置１０のＬＥＤ１２から照射される照明光によって光触媒反応を生じる材料、たとえば青色光によって光触媒反応を生じる酸化チタンが、反射部材１３の白色顔料の一つとして利用されるものとする。
【００２５】
［酸化チタンの光触媒効果の抑制］
図２を参照して、酸化チタンの光触媒効果を抑制する処理について説明する。図２は、第１の実施形態に係る酸化チタンの光触媒効果を抑制する処理について説明するための図である。具体的には、図２には、第１の実施形態に係るガスを吸着させた酸化チタン粒子の模式図を示す。図２に示すように、第１の実施形態では、酸化チタン粒子の表面に部分的にガスが吸着するように表面処理を施す。
【００２６】
光触媒効果によるラジカル種の生成は、酸化チタン粒子の表面において発生する。特に、酸化チタン粒子の表面のうち、凹部（くぼみ）や間隙が形成されている部分においてラジカル種が生成されやすい。そこで、酸化チタン粒子の表面のうち、凹部（くぼみ）や間隙に異種のガスを吸着させて、凹部（くぼみ）や間隙を閉塞する。このようにすると、ラジカル種の生成が抑制され、不所望の光触媒効果を抑制できる。なお、ここで、凹部とは、くぼみや間隙に限定されず、粒子表面のうちラジカル種が生成されやすい箇所を指すものとする。
【００２７】
そこで、図２に示すように、酸化チタン（TiO2）粒子の表面上の凹部や間隙に異種のガスを吸着させる処理を施す。第１の実施形態では、硫黄酸化物（SOx）および窒素酸化物（NOx）を使用する。たとえば二酸化硫黄（SO2）、二酸化窒素（NO2）等を使用できる。酸化チタンにこれらのガスを吸着させることで、酸化チタンの光触媒効果を抑制することができる。
【００２８】
ガスを吸着させる手法としては、たとえば、密閉された容器に酸化チタンを入れて、吸着させるガスを容器に注入する。すると、ガスが酸化チタン表面に吸着する。ただし、ガスを吸着させる手法はこれに限定されず、酸化チタンの光触媒効果を抑制することができるものであれば、溶液中での表面処理などを採用してもよい。
【００２９】
［反射部材１３の形成］
反射部材１３の主材料としては、プラスチック素材や樹脂材料、たとえば、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）またはポリカーボネート（ＰＣ）を準備する。そして、上記の処理によって光触媒作用を抑制した酸化チタン粒子を、ＰＢＴまたはＰＣに添加する。このとき、酸化チタンだけでなく、他の白色顔料を併せて添加してもよい。
【００３０】
このように材料中に酸化チタン等の白色顔料を混在させるのは、ＰＢＴまたはＰＣ等の樹脂材料を反射部材１３として使用する場合、白色顔料を混在させることで、樹脂表面が高い反射率を有するようにできるためである。このため、白色レジストのような材料を表面にコートしなくても照明器具の反射板として十分な反射率を達成できる。
【００３１】
また、酸化チタン以外の他の白色顔料を添加するのは、さらに反射率を向上させるためである。たとえば、白色顔料として、酸化チタンに加えて、酸化アルミニウム（Al2O3）、酸化ケイ素（SiO2）、酸化亜鉛（ZnO2）、酸化ジルコニウム（ZrO2）等の金属酸化物を用いることができる。また、硫酸バリウム（BaSO4）のような硫酸塩を添加してもよい。
【００３２】
添加する酸化チタンの量は、主材料であるＰＴＢまたはＰＣに対して、約３％から１０％程度が好ましい。ただし、この量に限定されない。
【００３３】
また、添加する酸化チタン粒子の粒径は比較的大きいものとする。たとえば、一次粒子径を２００ｎｍ（ナノメートル）から２μｍ（マイクロメートル）とし、一次粒子径の粒子の表面または一次粒子が凝集した二次粒子の表面に硫黄酸化物や窒素酸化物等による処理が施されるものとする。
【００３４】
このようにして形成した反射部材の模式図を図３に示す。図３は、第１の実施形態に係る反射部材１３の一例の概要を示す図である。図３に示す反射部材１３は、表面にガスが吸着した酸化チタン粒子と、酸化アルミニウム等の白色顔料とを含有する。
【００３５】
［反射部材１３の製造方法］
次に、図４を参照し、反射部材１３の製造方法について説明する。図４は、第１の実施形態に係る反射部材１３の製造方法の流れの一例を示す図である。
【００３６】
図４に示すように、まず、酸化チタン粒子の光触媒効果を抑制する処理を行う。たとえば、上記のように密閉容器に酸化チタンを入れて（ステップＳ４０１）、ガスを密閉容器内に注入する（ステップＳ４０２）。この処理により、酸化チタンの光触媒効果を抑制する。
【００３７】
次に、主材料となるＰＣまたはＰＢＴを準備し、上記の処理によって光触媒効果を抑制された酸化チタン粒子を３％から１０％を添加する（ステップＳ４０３）。さらに、他の白色顔料を所望の量だけ添加する（ステップＳ４０４）。このようにして、所望の反射率を有し、長期間の使用によっても光触媒効果による不具合を生じない反射部材を製造することができる。
【００３８】
［第１の実施形態の効果］
このように、第１の実施形態に係る反射部材および発光装置は、酸化チタン粒子に対して予め光触媒効果を抑制する処理を行った上で主材料に添加することにより、長期使用による反射部材の劣化を防止し、発光装置の長期利用を可能にすることができる。特に、酸化チタン粒子の表面の凹部や間隙を閉塞させるようにガスを吸着させることにより、光触媒効果を抑制することができる。
【００３９】
また、酸化チタン以外の白色顔料を添加することにより、反射率を向上させ、目的とする用途に適した反射部材を製造することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態においては、酸化チタン粒子の表面を所定のガスによって処理し、ラジカル種が生成されやすい凹部や間隙等を当該ガスを吸着させて埋めることで、酸化チタン粒子の光触媒作用を抑制した。第２の実施形態では、酸化チタン粒子を酸化ケイ素等によってコーティングする。これにより第２の実施形態では、酸化チタン粒子表面においてラジカル種が生成された場合でも、外部へ放出されないようにする。
【００４１】
第２の実施形態は、酸化チタン粒子の光触媒効果を抑制するための処理が、第１の実施形態とは相違するが、その他の処理については第１の実施形態と同様である。
【００４２】
第２の実施形態において、酸化チタン粒子をコーティングする材料としては、酸化ケイ素、アルミナ等の金属酸化物を利用する。すなわち、チタンの白色を阻害せず、ラジカル種の発生を阻害・抑制する白色金属系の材料が好ましい。
【００４３】
なお、コーティング材料自体が光触媒であってもよい。ただし、酸化チタンの光触媒効果が発揮されるバンドでは、コーティング材料の光触媒効果が発揮されないように、コーティング材料を選択する。
【００４４】
また、コーティングの手法は特に限定されない。たとえば、化学気相成長法（CVD:  Chemical  Vapor  Deposition）を用いて酸化チタン粒子をコーティングすることができる。たとえば、アルコキシシラン（Si(OR)4、Rはメチル基やエチル基のような飽和炭化水素系有機化合物。）存在下で、酸素プラズマ処理を行うことで、酸化チタン粒子に酸化ケイ素膜を形成することができる。ただし、酸化チタンの光触媒効果を抑制することができる手法であれば、ＣＶＤに限られず、たとえば、溶液中での表面処理を行ってもよい。
【００４５】
［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態に係る反射部材は、酸化チタン粒子の表面をコーティングすることにより光触媒効果が抑制された酸化チタン粒子を含む。このため、酸化チタン粒子の表面におけるラジカル種の生成を抑制し、ひいては反射部材の劣化を抑制することができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態として、上記第１および第２の実施形態で説明した発光装置１０と、当該発光装置１０が設けられた器具本体と、を具備する照明装置１につき説明する。
【００４７】
図６及び図７は、第３の実施形態に係る照明装置１の外観例を示す斜視図である。図６では、照明装置１を斜め上方向から見た例を示し、図７では、照明装置１を斜め下方向から見た例を示す。
【００４８】
図６及び図７に示した照明装置１は、例えば、屋内の天井に埋め込み設置されるダウンライト型の照明器具である。図６及び図７に示した照明装置１は、例えば、内部に実装されたＬＥＤ等の発光素子を発光させることにより、図６及び図７に示した下方向に位置する室内等を照明する。かかる照明装置１は、放熱器１００と、化粧枠２００とを具備する。
【００４９】
放熱器１００は、熱伝導性の高い金属製である。例えば、放熱器１００は、アルミダイカストにより成型される。かかる放熱器１００は、平面部材である複数の放熱フィン１１０により形成される。また、放熱器１００の内部には、ＬＥＤ等の発光素子１２を有する発光装置１０が設けられる（図１を参照）。放熱器１００は、発光素子１２から発生する熱を外部に放出する。これにより、放熱器１００は、照明装置１の温度上昇を抑制することができる。また、放熱器１００は、化粧枠２００に取り付けられる。
【００５０】
化粧枠２００は、例えば、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂製である。かかる化粧枠２００は、上下両端がそれぞれ略円形に開口された円筒形状に形成され、下端部から外向きに突出した環状フランジ２１０を有する。具体的には、化粧枠２００には、図７に示すように、投光開口２２０が形成される。化粧枠２００は、反射体７００の少なくとも一部を覆うように、放熱器１００に取り付けられる。かかる化粧枠２００は、発光素子１２により放射される光の配光を調整する。具体的には、発光素子１２から放射された光は、化粧枠２００の投光開口２２０を通過するので、化粧枠２００の円筒形状の内径や、発光素子１２から化粧枠１００の円筒形状の下端部までの長さなどによって、発光素子１２から放射された光の照射方向が調整される。
【００５１】
また、化粧枠２００の外壁２３０には、取付部材２４０ａ〜２４０ｃが設けられている。取付部材２４０ａ〜２４０ｃのそれぞれには、取り付けバネ１５ａ〜１５ｃのそれぞれが嵌め込まれて取り付けられる。また、化粧枠２００の外壁２３０には、図示しない天板が取り付けられる。天板には、図示しない端子台が取り付けられる。端子台は、接続線（ハーネス）を介して、図示しない商用交流電源と接続される。また、端子台は、接続線を介して、放熱器１００の平面部に接着された発光装置１０の基板１１の電極と接続される。これにより、端子台は、商用交流電源からの電力を基板１１に出力する。すなわち、端子台は、商用交流電源からの電力供給を中継する機能を有する。
【００５２】
取り付けバネ１５ａ〜１５ｃは、金属板の弾性部材であり、化粧枠２００の取付部材２４０ａ〜２４０ｃに取り付けられた状態で外部から上方向に押圧されることにより、化粧枠２００の外壁２３０と略平行となる位置まで折れ曲がることが可能である。照明装置１は、天井に埋め込み設置される場合に、取り付けバネ１５ａ〜１５ｃが化粧枠２００の外壁２３０と略平行となる位置まで折り曲げられた状態で天井壁の埋め込み孔に挿入され、環状フランジ２１０が天井に接触するまで押し上げられる。そして、取り付けバネ１５ａ〜１５ｃは、外部から押圧されなくなることで図６に示した状態に復元し、環状フランジ２１０との間で天井壁を挟持する。これにより、照明装置１は、天井に埋め込み設置される。取り付けバネ１５ａ〜１５ｃは、押さえ部材の一例である。 
【００５３】
なお、図７中、反射体７００の下面には下面カバー８００が取り付けられ、反射体７００の下面を覆っている。下面カバー８００は、反射体７００の内部に埃等が入り込むのを防止している。
【００５４】
上記のように構成された照明装置１において、第１および第２の実施形態において説明した反射部材と同様にして、反射体７００を形成できる。また、反射体７００に限らず、照明装置１中の照明光にさらされて変色等の可能性がある部材に、第１および第２の実施形態の反射部材を適用できる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１０  発光装置
１１  基板
１２  ＬＥＤ（発光素子）
１３  反射部材
１４  樹脂部
１  照明装置
１００  放熱器
１１０  放熱フィン
２００  化粧枠
２１０  環状フランジ
２２０  投光開口
２３０  外壁
２４０ａ  取付部材
２４０ｂ  取付部材
２４０ｃ  取付部材
１５ａ  取り付けバネ
１５ｂ  取り付けバネ
１５ｃ  取り付けバネ
７００  反射体
８００  下面カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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