(57)【要約】 【課題】  通電時の輝度が５００cd/m２以上で且つ非通電後５時間経過後の輝度が１０００mcd/m２（１cd/m２）以上の性能を有する照明器具を提供する。【解決手段】  透明ケース４とベースプレート２を備え、前記透明ケースのベースプレートに対向する内側面には蓄光機能を有する蛍光体３を形成し、前記ベースプレートには複数個の紫外線ＬＥＤランプ１を設け、前記蛍光体と前記紫外線ＬＥＤランプとの間に反射シート５を設け、更に前記反射シート面に紫外線ＬＥＤランプから放射される紫外線が通過出来る複数個の穴６を設けると共に、前記蛍光体と前記反射シートとの間に蛍光体裏面部から発する可視光線の一部を外部に放射するための空間スペース部を設けている。【選択図】  図１
2013045675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明ケースとベースプレートを備え、前記透明ケースのベースプレートに対向する内側面には蓄光機能を有する蛍光体を形成し、前記ベースプレートには複数個の紫外線ＬＥＤランプを設け、前記蛍光体と前記紫外線ＬＥＤランプとの間に反射シートを設け、更に前記反射シート面に紫外線ＬＥＤランプから放射される紫外線が通過出来る複数個の穴を設けると共に、前記蛍光体と前記反射シートとの間に蛍光体裏面部から発する可視光線の一部を外部に放射するための空間スペースを設けたことを特徴とする蓄光機能を有する照明器具。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄光機能を有する照明器具において、前記蓄光機能を有する蛍光体として、理論密度の９８％以上になるまで緻密化した透光性を有する焼結体を使用することを特徴とする蓄光機能を有する照明器具。
【請求項３】
請求項１に記載の蓄光機能を有する照明器具において、前記蓄光機能を有する蛍光体として、球状で且つ内部が空洞化され空洞化された外側部分が緻密化した蓄光型蛍光粉末材料を含有する透明樹脂プレートを使用することを特徴とする蓄光機能を有する照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電時は高輝度な照明機能を有し、非通電時には残光性能に優れた照明機能を有する照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の誘導灯・非常灯では、非常時（停電時）に内蔵バッテリーを電源として２０〜３０分程度点灯し安全避難を確保する仕様になっているが、地震やトンネル事故などの災害時に長時間にわたって安全避難を確保することは出来ない。
例えば  国内の鉄道トンネルでは２．５Ｋｍ以上のトンネルが２００箇所あり、その内で５Ｋｍ以上のトンネルが７６箇所あり、更に１０Ｋｍ以上の鉄道トンネルが１７箇所あり、この様なトンネル内で事故が発生し停電状態が発生した場合には、暗くて足場の悪いトンネル内を歩いてトンネル出口までたどり着くために、少なくとも１時間以上の点灯時間が必須となる。
特に、お年寄りの方や身体が不自由な方が安全に避難するためには更に長時間の点灯が必要となり、この様な場所で設置する誘導灯・非常灯としては十分な点灯時間が確保出来ていないのが現状である。
【０００３】
特許文献１、特許文献２にはＬＥＤ、蛍光灯、放電灯、タングステン灯などの照明器具から発する可視光線を利用して周囲の照明を行い、その可視光線の一部の光を利用して蓄光材料を励起させることで、蓄光する構成の照明器具が開示されている。
【０００４】
特許文献３には蛍光ランプの内側の発光層に蓄光材料を混入し、蛍光ランプ内で発生する紫外線を利用して蓄光材料を励起させることで、蓄光する構成の照明器具が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４４７９７号公報
【特許文献２】特開２０１１−００３３５３号公報
【特許文献３】特開平９−０５５１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
まず特許文献１、特許文献２の持つ課題について述べる。
前記蓄光機能を有する照明器具の蓄光材料としては  Ｅｕ＋2を発光中心とするアルカリ土類−アルミン酸塩蓄光型蛍光材料が一般的に使用されている訳であるが、前記蓄光材料を励起する励起波長としては２００nm〜４５０nmの紫外線近辺の波長となる。前記ＬＥＤ、蛍光灯、放電灯、タングステン灯などの照明器具から発する可視光線には２００nm〜４５０nmの紫外線近辺の波長の光線比率は非常に小さいため、蓄光材を励起させる光エネルギー量も非常に小さくなり、結果的に非通電時での残光性能が弱いという課題を持つ。具体的には非通電後５時間経過後の残光輝度として、１０００mcd/m２以上の輝度が望ましいのに対し僅か１〜１０mcd/m２程度の残光輝度しか持たないのが現状である。
【０００７】
次に特許文献３の持つ課題について述べる。
蛍光ランプの内側の発光層に混入する蓄光機能を有する蛍光体の量は１cm２当たり０．２mg以上と非常に微量であり、蛍光体の密度を３．６gr/cm３として計算すると蓄光機能を有する蛍光体の厚みは僅か０．６μmになるため、非通電後５時間経過後の残光輝度として僅か１〜１０mcd/m２程度の残光輝度しか持たず  非通電時の残光性能が悪くなる課題が発生する。非通電時に十分な残光性能を発揮するには少なくとも５００μm以上の厚みが望ましい。
【０００８】
前記課題を解決するため蛍光体の厚みを５００μm以上に厚くしていくと、蓄えられる光エネルギーの総量は大きくなるが、逆に蛍光体内部に存在する大量の微細気孔による光散乱が増えるため、紫外線で励起された可視光線が、蛍光ランプ内に閉じ込められ、蛍光ランプ表面部から十分に放射されないため通電時の照明機能が不十分になるという新たな課題が発生する。この場合、蛍光ランプ内に閉じ込められた大量の可視光線は、外部に放射出来る空間スペース（隙間）がないため  蛍光ランプ内での反射を繰り返していく内に光エネルギーを失うことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、通電時の輝度が５００cd/m２以上で且つ非通電後５時間経過後の輝度が１０００mcd/m２（１cd/m２）以上の性能を有し、特に地震やトンネル事故などの災害時に非通電状態でも暗闇の中で長時間明るく照らすことで、安全避難を可能にすることを第一の目的にする。
又、地震発生時に長期間にわたって停電状態が発生した場合にも、昼間の太陽光のエネルギーで蓄光し、夜間に５時間以上照明機能を発揮することを第二の目的にする。
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の基本構造は蓄光機能を有する蛍光体の裏面部に紫外線を当て、蛍光体の表面部より可視光を取り出すという構造とした。
この構造は  蛍光体の裏面部からは大量の可視光線が放射されるが、逆に蛍光体の表面部からは光散乱の影響で大量の可視光線が放射されにくいという特性を持つため、本発明では  蛍光体の裏面部から放射される大量の可視光線を照明器具の側面部より外部に効率良く放射させると共に、蛍光体の透光性を向上させ  蛍光体の表面部よりも大量の可視光線を放射させる工夫を行った。
以下にその内容を説明する。
【００１１】
まず蓄光機能を有する蛍光体の下部に複数個の紫外線ＬＥＤランプを設け  前記蛍光体と前記紫外線ＬＥＤランプとの間に反射シートを設け、更に前記反射シート面に紫外線ＬＥＤランプから放射される紫外線が通過出来る複数個の穴を設けると共に前記蛍光体と前記反射シートとの間に空間スペース（隙間）を取ることにより、蛍光体裏面部から発する可視光線を前記空間スペース部より外部に放射出来る構造とした。更に、空間スペース部より外部に放射する光線量を高めるためには、反射シートとして反射性能が高く且つ散乱性能が高い反射シートを使用することが好ましい。
【００１２】
前記紫外線ＬＥＤランプとして日亜化学工業製のNSPU510CSを使用すると、発光波長が３７０nmの紫外線が効率よく発せられるため蓄光材料を励起させる光エネルギー量が非常に多くなり、照明器具として十分な可視光線が得られることになる。但し光線の色調は白色でなくブルーグリーンやイエローグリーン等の色調になるが、防災用の照明器具としては大きな問題は無い。
【００１３】
前記反射性能が高く且つ散乱性能が高い反射シート材料として、古川電工製の超微細発泡反射シートを使用すると、全反射率が９９％と高い反射率を有すると共に、反射光の内９６％が拡散反射するため、前記蛍光体の裏面から発せられた可視光線が前記反射シートで散乱され、蛍光体と反射シートとの間の空間スペース部を通して照明器具の側面部から外部に放射される光線量が多くなり、照明器具としての照明機能が向上する。散乱性能の小さな一般的な反射材料を使用した場合には、蛍光体と反射シートとの間での反射を繰り返す光線比率が多くなり  結果的に照明器具の側面部から外部に放射される光線量が少なくなる。又、蛍光体と反射シートとの間の空間スペースが無いと照明器具の側面部から外部に放射される光線量がなくなり照明器具としての照明機能が弱くなる。
【００１４】
この場合、前記蓄光機能を有する蛍光体の厚みが薄いと蛍光体の表面部からも十分な可視光線が外部に放射され通電時の照明器具として十分な性能を持つことが可能となるが、逆に蓄えられる光エネルギーの総量が小さくなり結果的に非通電時の残光性能が悪くなる課題が発生する。前記課題を解決するため蛍光体の厚みを厚くしていくと、蓄えられる光エネルギーの総量は大きくなるが、逆に蛍光体内部での散乱が増えるため紫外線LEDランプの紫外線で励起された可視光線が、蛍光体の表面部から十分に放射されないという新たな課題が発生する。これは  蛍光体の裏面部に紫外線を当て、蛍光体の表面部より可視光を取り出すという構造からくる基本的な課題である。
【００１５】
前記課題を解決するための一つ目の対策として本発明に係る蓄光機能を有する照明器具は、前記蓄光機能を有する蛍光体としてホットプレス等で理論密度の９８％以上になるまで緻密化した透光性を有する焼結体を使用することとした。ホットプレス等で緻密化すると焼結体内部に存在する微細な気孔が少なくなり、これにより蛍光体内部での光散乱が非常に弱くなり最終的に透光性が向上することになる。このような透光性を有する焼結体を使用すれば前記課題を解決できることになる。
【００１６】
前記課題を解決するための二つ目の対策として、本発明に係る蓄光機能を有する照明器具は、前記蓄光機能を有する蛍光体として球状で且つ内部が空洞化され  空洞化された外側部分が緻密化した透光性に優れた蓄光型蛍光粉末材料を含有する透明樹脂プレートを使用することとした。内部が空洞化され空洞化された外側部分が緻密化した粉末では、粉末内部に存在する気孔の数が少なくなり、これにより蛍光体粉末内部での光散乱が弱くなり最終的に透光性が向上することになる。特に、粒径が５０μm以上好ましくは１００μm以上の大きな球状粉末を使用すると効果的である。
【００１７】
次に、透明樹脂としてアクリル樹脂を使用すると屈折率が１．５程度になり、蛍光体の屈折率が約１．７程度のため屈折率の相対比率が１．７÷１．５＝１．１３程度と小さくなり、蛍光体粉末とアクリル樹脂との界面での光散乱が非常に弱くなる。このような透光性に優れた蓄光型蛍光粉末材料をアクリル樹脂等の透明樹脂の中に分散させることにより前記課題を解決できることになる。
【００１８】
前記球状で且つ内部が空洞化され空洞化された外側部分が緻密化した透光性に優れた蓄光型蛍光粉末材料は、超高温のプラズマ雰囲気中に蓄光型蛍光粉末材料を投入し急冷させる事により得られる。超高温のプラズマ雰囲気中に蓄光型蛍光粉末材料を投入すると投入された材料が溶融し、急冷する際に球状になると共に内部が空洞化し、更に空洞化された外側部分が緻密化し、結果的に透光性に優れた粉末が得られることになる。  
即ち５０μmから１００μm程度の粉末を超高温のプラズマ雰囲気中に投入すると、粉末内部に存在する大量の微細気孔が溶融〜急冷される事により内部空洞として一つの場所に集まり、空洞の外側には微細気孔の非常に少ない緻密化された５０μmから１００μm程度の球状粉末になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、通電時は高輝度な照明機能を有し、非通電時には残光性に優れた照明機能を有する防災用照明器具が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る照明器具の断面図
【図２】同上の紫外線ＬＥＤランプの照射角度と蛍光体の位置関係を示す図
【図３】本発明に係る照明器具の平面図
【図４】同上の紫外線ＬＥＤランプの配置と蛍光体の位置関係を示す図
【図５】内部が空洞化され  空洞化された外側部分が緻密化した球状粉末
【図６】透明樹脂プレートを利用した避難誘導矢印プレート
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る照明器具の断面図で、図２は紫外線ＬＥＤランプの照射角度と蛍光体の位置関係を示す図で、図３は本発明に係る照明器具の平面図で、図４は紫外線ＬＥＤランプの配置と蛍光体の位置関係を示す図である。この図１と図２と図４を使用して蓄光機能を有する照明器具の作動原理を説明する。
【００２２】
図１及び図４に示す様に日亜化学工業製の紫外線ＬＥＤランプ１が中央部に１個、直径約３０mmの円周部に８個の合計９個がベースプレート２上に設置されている。このベースプレート２の前面側にボックス状をなす透明ケース３が取り付けられ、前記紫外線ＬＥＤランプ１に対向する透明ケース３の内側面に蛍光体４が配置され、更に蛍光体４の内側を透明プレート５で保護している。また、透明ケース４とベースプレート２の間に超微細発泡反射シート６が挟持されている。
【００２３】
図２で示す様に紫外線ＬＥＤランプ１と蛍光体４との間に空間スペースＳを設けている。これにより、紫外線ＬＥＤランプ９個から発せられた紫外線は照射角度４０度の指向性を持った光として、ＬＥＤランプ１から約４０mm離れた距離にある直径が約６０mmの蛍光体３の裏面全体に均一に照射される。
【００２４】
この時の消費電力は3.6V×15mA×9個×1.3倍＝0.6W程度となる。又、この時の紫外線強度は7500μW×9個÷28.26cm２＝2400μW/cm２となり、夏場の太陽光の直射日光中に含まれる紫外線強度と同じレベルとなり、前記蛍光体に十分な発光輝度・残光輝度を持たせることが可能となる。
【００２５】
図１で示す様に紫外線ＬＥＤランプ１の紫外線により蛍光体４の裏面部から発せられた可視光線の一部は、蛍光体表面部から透明樹脂からなるボックス状ケース３の表面部を透過して外部に放射されると共に、蛍光体裏面部からケース３の内部に放射された光は超微細発泡反射シート６で効率良く拡散反射されケース３の側面部を透過して外部に放射せれることになる。勿論、紫外線ＬＥＤランプからの紫外線を蛍光体に当てるため反射シート面に紫外線が通過出来る穴７をあける訳であるが、具体的に直径６０mmの反射シート面に、直径５mmの穴を９個あけても反射シートとして有効な面積比率は約９４％となるため反射性能としては問題無いことになる。
【００２６】
この時、蛍光体４の厚みを厚くすると  蛍光体表面部からケース３の表面部を透過して外部に放射される可視光線が弱くなるため、本発明に係る蓄光機能を有する照明器具では、ホットプレスで高温・高圧条件下で充填率を９９％以上に緻密化した直径が６０mmで厚みが１０００μmの焼結体を使用することとした。厚みが１０００μmと非常に厚くても散乱が少なく透光性を有するため通電時の輝度が５００cd/m２と大きく十分な照明機能を有すると共に、非通電後５時間経過しても残光輝度が１０００mcd/m２以上と大きく十分な照明機能を有する防災用の照明器具が実現出来た。
【００２７】
最後に、図５に内部が空洞化され空洞化された外側部分が緻密化した蓄光型蛍光粉末の構造を示す。この様な構造で且つ粒径が５０μm以上の蓄光型蛍光粉末を透明樹脂中に分散させた透明樹脂プレートを使用すると、同じく通電時の輝度が５００cd/m２と大きく十分な照明機能を有すると共に、非通電後５時間経過しても残光輝度が１０００mcd/m２以上と大きく十分な照明機能を有する防災用の照明器具が実現出来る。
【００２８】
図６は前記透明樹脂プレートを利用した避難誘導矢印プレートの例で、矢印部分や文字部分を明るく表示すると共にケース３の側面部分からの光により足元を照らし  お年寄りの方や身体の不自由な方の安全避難を容易にする。
【符号の説明】
【００２９】
１…紫外線ＬＥＤランプ、２…ベースプレート、３…透明ケース、４…蛍光体、５…透明プレート、６…反射シート、７…穴、Ｓ…空間スペース。
【図１】
2013045675.tif 000003
【図２】
2013045675.tif 000004
【図３】
2013045675.tif 000005
【図４】
2013045675.tif 000006
【図５】
2013045675.tif 000007
【図６】
2013045675.tif 000008