(57)【要約】【課題】フィルタを備えた照明装置において、フィルタの褪色を起こり難くし、しかもフィルタの色残りや不完全な色変化を防止する。【解決手段】フィルタ３は、エレクトロクロミック材料を含む電気化学応答性材料層３３と、電気化学応答性材料層３３で酸化反応が起こっている場合には還元反応を起こし電気化学応答性材料層３３で還元反応が起こっている場合には酸化反応を起こして電気バランスを保つ補助電気化学応答性材料層３７と、を有する。補助電気化学応答性材料層３７は、電気化学応答性材料層３３にトラップされた電荷以上の電荷をトラップする金属により構成されている。この構成によれば、補助電気化学応答性材料層３７が電解質層３４と反応し難いので、フィルタ３の褪色を起こり難くすることができ、また、エレクトロクロミック材料の色変化が十分に起きるので、フィルタ３の色残りや不完全な色変化を防止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部及び該光源部から出射された光の透過を制御するフィルタを備えた照明装置であって、
前記フィルタは、電気的に引き起こされる可逆的な酸化還元反応により色が変化するエレクトロクロミック材料を含む電気化学応答性材料層と、前記電気化学応答性材料層で酸化反応が起こっている場合には還元反応を起こし該電気化学応答性材料層で還元反応が起こっている場合には酸化反応を起こして電気バランスを保つ補助電気化学応答性材料層と、を有し、
前記補助電気化学応答性材料層は、前記電気化学応答性材料層にトラップされた電荷以上の電荷をトラップする金属により構成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記フィルタは、電位窓±１．４Ｖ以上の電解質を含む電解質層を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記電解質層は、固体状、ゲル状又はゾル状であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記補助電気化学応答性材料層は、前記光源部からの光が入射する領域の外に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記補助電気化学応答性材料層は、メッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記補助電気化学応答性材料層は、前記光源部からの光を透過させるように薄膜状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記補助電気化学応答性材料層は、複数設けられ、請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の前記補助電気化学応答性材料層を組み合わせて構成され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、光源部及び該光源部から出射される光の透過を制御するフィルタを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置は、一般家庭、オフィス及び商業施設等において様々な用途で利用されており、例えば、利用シーンに応じて照明色を変化させることが求められる。特に、色温度に関しては従来から多くの検討が成されており、例えば、蛍光灯では色温度の異なる光を出射する様々な製品が販売されている。しかしながら、このような蛍光灯は、製品毎に出射光の色温度が固定されており、出射光の色温度を任意に変化させることは困難であった。これに対し、近年、出射光の色温度を変化させる技術が発展し、例えば、青色光を出射する青色ＬＥＤ、緑色光を出射する緑色ＬＥＤ及び赤色光を出射する赤色ＬＥＤを備え、これらＬＥＤの発光強度比を制御することで色温度を変化させる照明装置が知られている。
【０００３】
また、上述したような照明装置とは別に、電気的に引き起こされる可逆的な酸化還元反応により色が変化するエレクトロクロミック材料を利用して、出射光の色温度を変化させる照明装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。このような照明装置は、光源と照明対象との間にエレクトロクロミック材料を有するフィルタを備え、エレクトロクロミック材料の色を変化させてフィルタの光透過性を制御することで色温度を変化させる。このようなフィルタは、例えば、電気化学応答性材料層、電解質層及び電解質層の電気バランスを保つための補助電気化学応答性材料層が順次積層された構造を有する。電気化学応答性材料層及び補助電気化学応答性材料層は、共にエレクトロクロミック材料としてプルシアンブルー型錯体を有し、このようなプルシアンブルー型錯体を採用することで、フィルタの色を橙色から青色を経て無色に変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したようなフィルタを備えた照明装置では、補助電気化学応答性材料層のプルシアンブルー型錯体が電解質層と不可逆的に反応して変性沈着し、フィルタの褪色が起こることがある。また、電気化学応答性材料層のプルシアンブルー型錯体が完全に色変化せず、フィルタの色残りや不完全な色変化が起こることがある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであって、フィルタを備えた照明装置において、フィルタの褪色を起こり難くすることができ、しかもフィルタの色残りや不完全な色変化を防止することができる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】
本発明の照明装置は、光源部及び該光源部から出射された光の透過を制御するフィルタを備え、前記フィルタは、電気的に引き起こされる可逆的な酸化還元反応により色が変化するエレクトロクロミック材料を含む電気化学応答性材料層と、前記電気化学応答性材料層で酸化反応が起こっている場合には還元反応を起こし該電気化学応答性材料層で還元反応が起こっている場合には酸化反応を起こして電気バランスを保つ補助電気化学応答性材料層と、を有し、前記補助電気化学応答性材料層は、前記電気化学応答性材料層にトラップされた電荷以上の電荷をトラップする金属により構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、補助電気化学応答性材料層が電解質層と反応し難いので、フィルタの褪色を起こり難くすることができ、また、エレクトロクロミック材料の色変化が十分に起きるので、フィルタの色残りや不完全な色変化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の斜視図。
【図２】上記照明装置を構成するフィルタの断面図。
【図３】上記フィルタを光入射面側から見た平面図。
【図４】（ａ）は第２の実施形態に係る照明装置を構成するフィルタを光入射面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図。
【図５】（ａ）は第３の実施形態に係る照明装置を構成するフィルタを光入射面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の実施形態に係る照明装置について図１乃至図３を参照して説明する。本照明装置は、例えば、シーリングライト、ベースライト、ダウンライト、スポットライト又はデスクライトとして用いられる。
【００１１】
図１に示すように、照明装置１は、光源部２と、光源部２から出射された光Ｌの透過を制御するフィルタ３と、を備える。光源部２は、図例では、白色光を出射するＬＥＤ２１を有する電球により構成されているが、このようなＬＥＤ電球に限定されず、例えば、白熱灯、蛍光灯又は有機ＥＬパネルにより構成されていてもよい。フィルタ３は、平板状に形成され、ＬＥＤ２１の光軸Ａｘに直交して配置されている。
【００１２】
図２に示すように、フィルタ３は、光Ｌが出射する光出射面（図例では下面）側から順に第１の基材層３１、第１の電極層３２、電気化学応答性材料層（以下、電気層という）３３、電解質層３４、第２の電極層３５及び第２の基材層３６が積層された構造を有する。
【００１３】
第１の基材層３１及び第２の基材層３６は、光Ｌを透過させ、フィルタ３に所定の強度及び剛性を付与する電気絶縁性材料、例えば、ガラスやポリエチレンテレフタレートフィルム等の高分子フィルムにより構成される。第１の基材層３１及び第２の基材層３６を電気絶縁性材料により構成することで、感電及び漏電を防止することができる。第１の基材層３１及び第２の基材層３６は、１０μｍ〜５ｍｍの厚みを有するように構成されることが好ましい。
【００１４】
第１の電極層３２及び第２の電極層３５は、光Ｌを透過させ且つ導電性を有する材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛又は酸化スズ等の酸化物導電体や導電性ポリマーにより構成される。第１の電極層３２及び第２の電極層３５は、２μｍ以下の厚みを有するように構成されることが好ましい。
【００１５】
電気層３３は、エレクトロクロミック材料、例えば、プルシアンブルー型錯体を有する薄膜により構成されている。このような薄膜は、例えば、エレクトロクロミック材料の分散液を第１の電極層３２上に塗布又は印刷することで形成される。電気層３３は、５０ｎｍ〜２μｍの厚みを有するように構成されることが好ましい。
【００１６】
電解質層３４は、電気層３３に含まれるエレクトロクロミック材料との酸化還元反応でイオンの授受が可能な材料により構成され、固体状、ゲル状又はゾル状となっている。このように電解質層３４を固体状、ゲル状又はゾル状とすることで、電解質層３４の封止を不要とすると共に、電圧印加時に電解質層３４から気泡を発生し難くすることができる。電解質層３４は、５μｍ〜２０００μｍの厚みを有するように構成されることが好ましい。
【００１７】
電解質層３４には、電気層３３で起こる酸化還元反応とは逆の反応を起こす補助電気化学応答性材料層（以下、補助電気層という）３７が設けられている。補助電気層３７は、電気層３３で酸化反応が起こっている場合には還元反応を起こし、電気層３３で還元反応が起こっている場合には酸化反応を起こして、電解質層３４の電気バランスを保つ。補助電気層３７は、電気層３３に対向した状態で、電気層３３とは所定の距離を隔てて設けられている。
【００１８】
図３に示すように、補助電気層３７は、ワイヤ状に形成され、フィルタ３において光源部２からの光Ｌが入射する領域Ｒの外に配設されている。このようにすることで、補助電気層３７により光Ｌが遮られるのを防止することができる。なお、図例では、第２の電極層３５及び第２の基材層３６の図示を省略している。
【００１９】
補助電気層３７は、電解質層３４と反応し難い金属により構成される。このような金属は、例えば、イオン化傾向の小さい金や白金、又はイオン化傾向の比較的大きいアルミニウム等の金属表面に不導体被膜やコーティング膜を形成して電解質層３４と反応し難くしたものにより構成される。
【００２０】
補助電気層３７を金属により構成した場合、高電圧を印加しないと補助電気層３７と電解質層３４との間で酸化還元反応が起こらない。そこで、印加電圧及び電解質層３４に含まれる電解質の電位窓を種々に変化させ、フィルタ３の色変化及び電解質層３４の状態を調べた。
【００２１】
表１に示すように、電解質の電位窓を±１．２Ｖとし、フィルタ３への印加電圧を−１．８Ｖ〜＋１．８Ｖの範囲で変化させた。その結果、印加電圧が±１．０Ｖのときには電解質層３４の状態は良好（○印で示す）であったものの、電解質層３４と補助電気層３７との反応が十分に進行せずフィルタ３の色変化は不十分（×印で示す）にしか起こらなかった。一方、印加電圧を±１．４Ｖ又は±１．８Ｖとすると、フィルタ３の色変化は十分（○印で示す）に起こったものの、印加電圧が電解質の電位窓より大きくなったことで電解質層３４から気泡が発生した（×印で示す）。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
次に、表２に示すように、電解質の電位窓を±１．４Ｖとすると、印加電圧が±１．０Ｖのときには電位窓±１．２Ｖの場合と同様に、電解質層３４の状態は良好であったもののフィルタ３の色変化は不十分であった。しかしながら、印加電圧を±１．４Ｖとすると、フィルタ３の色変化は十分に起こり、また、電解質層３４の状態も良好であった。一方、印加電圧を±１．８Ｖまで上げると、フィルタ３の色変化は十分に起こったものの、電解質層３４から気泡が発生した。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
次に、表３に示すように、電解質の電位窓を±１．８Ｖとすると、印加電圧が±１．０Ｖのときには電位窓±１．２Ｖ、±１．４Ｖの場合と同様に、電解質層３４の状態は良好であったもののフィルタ３の色変化は不十分であった。しかしながら、印加電圧を±１．４Ｖ又は±１．８Ｖとすると、フィルタ３の色変化は十分に起こり、また、電解質層３４の状態も良好であった。
【００２６】
【表３】
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【００２７】
上記表１乃至表３から、電解質の電位窓を±１．４Ｖとしたときには印加電圧を±１．４Ｖとすることでフィルタ３の色変化が十分に起こり、且つ電解質も気泡が発生しない良好な状態に保たれることが示された。また、電解質の電位窓を±１．８Ｖとしたときには印加電圧を±１．４Ｖ又は±１．８Ｖとすることでフィルタ３の色変化が十分に起こり、且つ電解質も良好な状態に保たれることが示された。この結果より、電解質は、±１．４Ｖ以上の電位窓を有すれば良いことが示された。
【００２８】
次に、補助電気層３７と電気層３３との電荷バランスについて説明する。なお、以下では、電気層３３の表面電荷密度を１０Ｃ／ｃｍ３と仮定している。表４に示すように、補助電気層（補助電気化学応答性材料層）３７の表面積と電気層（電気化学応答性材料層）３３の表面積との比が１：１の場合、補助電気層３７の表面電荷密度が１Ｃ／ｃｍ３だとフィルタ３の色変化が十分に起こらなかった（×印で示す）。一方、補助電気層３７の表面電荷密度が１０又は２０Ｃ／ｃｍ３であれば、フィルタ３の色変化は十分に起こった（○印で示す）。
【００２９】
【表４】
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【００３０】
また、表５に示すように、補助電気層（補助電気化学応答性材料層）３７の表面積と電気層（電気化学応答性材料層）３３の表面積との比が２：１の場合、補助電気層３７の表面電荷密度が１Ｃ／ｃｍ３だとフィルタ３の色変化が十分に起こらなかった。一方、補助電気層３７の表面電荷密度が５又は１０Ｃ／ｃｍ３であれば、フィルタ３の色変化は十分に起こった。
【００３１】
【表５】
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【００３２】
上記表４及び表５から、補助電気層３７が電気層３３にトラップされた電荷以上の電荷をトラップしていれば、電気層３３に含まれるエレクトロクロミック材料を十分に反応させ、フィルタ３の色変化を十分に起こせることが示された。
【００３３】
上述のように、照明装置１によれば、補助電気層３７が電解質層３４と反応し難い金属により構成されているので、補助電気層３７の変性や沈着が防止され、フィルタ３の褪色を起こり難くすることができる。また、電気層３３に含まれるエレクトロクロミック材料を十分に反応させることができるので、フィルタ３の色残りや不完全な色変化を防止することができる。
【００３４】
次に、第２の実施形態に係る照明装置を構成するフィルタについて図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態のフィルタ３ａでは、補助電気層３７ａがメッシュ状に形成され、図例では、マトリクス状に配置された複数の孔３８を有する。孔３８は、一辺の長さが１ｎｍ〜１ｍｍの四角形状に形成されている。このようなフィルタ３ａによれば、光Ｌを透過させない金属材料で補助電気層３７ａを構成した場合であっても、多くの光Ｌが孔３８を通って補助電気層３７ａを通過するので、補助電気層３７ａを電解質層３４の全域に亘って設けることができる。なお、このような孔３８を設けた場合には、補助電気層３７の厚みに制限はない。
【００３５】
次に、第３の実施形態に係る照明装置を構成するフィルタについて図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態のフィルタ３ｂでは、補助電気層３７ｂが光Ｌを透過させるように薄膜状に形成されている。このような薄膜状の補助電気層３７ｂは、例えば、０．１ｎｍ〜５００μｍの膜厚を有し、補助電気層３７を構成する金属材料を薄くスパッタ又は蒸着することにより形成される。このようなフィルタ３ｂによれば、光Ｌが補助電気層３７ｂを透過するので、補助電気層３７ｂを電解質層３４の全域に亘って設けることができる。
【００３６】
表６は、上述したフィルタ３、３ａ、３ｂの特性をまとめて示している。フィルタ３（図３参照）では、補助電気層３７が、光Ｌが入射する領域Ｒに重ならないようフィルタ３の周縁部に設けられている。そのため、フィルタ３の中心部では補助電気層３７と電解質層３４との反応が起こらないのでフィルタ３の応答速度は遅くなるものの、高い光透過率を与えることができる。これに対して、フィルタ３ｂ（図５参照）では、薄膜状の補助電気層３７ｂがフィルタ３ｂ（電解質層３４）の全域に亘って設けられているので、光透過率は低くなるものの、応答速度を速くすることができる。そして、フィルタ３ａ（図４参照）では、メッシュ状の補助電気層３７ａがフィルタ３ａの全域に亘って設けられているので、中程度の応答速度を与えることができ、また、多くの光Ｌが孔３８を通過するので中程度の光透過率を与えることができる。このようにフィルタ３、３ａ、３ｂは互いに異なる特性を有し、使用目的に応じて適宜にフィルタ３、３ａ、３ｂを使い分ければよい。
【００３７】
【表６】
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【００３８】
なお、本発明に係る照明装置は、上記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、補助電気層は、複数設けられ、補助電気層３７、３７ａ、３７ｂを適宜に組み合わせて構成されていてもよい。また、フィルタは、曲面状に形成されていてもよく、柔軟性を有する材料により構成されることで形状変更可能とされてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  照明装置
２  光源部
３、３ａ、３ｂ  フィルタ
３３  電気層（電気化学応答性材料層）
３４  電解質層
３７、３７ａ、３７ｂ  補助電気層（補助電気化学応答性材料層）
Ｌ  光源部から出射された光
Ｒ  光源部からの光が入射する領域
【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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