(57)【要約】【課題】LED照明の点光源性を改善して面光源化し、人に優しい光源にするとともに、省エネルギー的で且つ防災上有用な光源を得ること。【解決手段】蓄光板を複数個のLED（発光ダイオード）から少なくとも２ｍｍ以上離して、その発光面を覆うように配置し、LEDから発する光を前記蓄光板に入射させ、かつLEDの発する光を前記蓄光板内部にある蓄光性セラミックの粒子で乱反射させるように配置する。その結果LEDの発する光が前記蓄光板内部で乱反射される結果、複数個のLEDの発する光がもはや複数個の点光源には見えないようになるだけでなく、LED消灯時に蓄光板が光るので非常案内板兼用常夜灯となる。また蓄光材の残光効果によりLEDの点灯時間を短縮できるので省エネルギーになる。【選択図】図１
0003135068.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
（a）    透明樹脂に１〜３０ｗｔ％の蓄光材粉末を分散させた蓄光板と
（ｂ）前記蓄光板を複数個のLED（発光ダイオード）の発光面から少なくとも２ｍｍ以上離してその発光面を覆うように配置し、LEDから発する光を前記蓄光板に入射させ、かつLEDの発する光を前記蓄光板の内部にある前記蓄光性粉末で乱反射させ、
（ｃ）LEDの発する光が乱反射される結果、蓄光板を通過して出てくる複数個のLEDの発する光がもはや複数個の点光源には見えないようにしたことを特徴とし、
（ｄ）LEDが消灯した時には前記蓄光板内部の蓄光材粉末が発光するようにしたことを特徴とする蓄光性発光体。
【請求項２】
(a)透明樹脂に１〜３０ｗｔ％の蓄光材粉末を分散させた蓄光板と
（ｂ）前記蓄光板を蛍光灯の発光面から少なくとも３ｍｍ以上離してその発光面を覆うように配置し、蛍光灯から発する光を前記蓄光板に入射させ、かつ蛍光灯の発する光を前記蓄光板の内部にある前記蓄光性粉末で乱反射させ、
（ｃ）蛍光灯の発する光が乱反射される結果、蓄光板を通過して出てくる蛍光灯の発する光がもはや線光源には見えないようにしたことを特徴とし、
（ｄ）蛍光灯が消灯した時には前記蓄光板内部の蓄光材粉末が発光するようにしたことを特徴とする蓄光性発光体。
【請求項３】
請求項１または請求項２において前記蓄光材粉末は、SrAl２O４：Eu,DyまたはSr４Al１４O２５：Eu,Dyからなる蓄光性セラミック粉末であり、粉末の粒子径は１〜１００μであることを特徴とする蓄光性発光体。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、蓄光材料と組み合わされた発光体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
LED（発光ダイオード）を室内用の照明に用いようとするとき、LEDの発する光はその構造上点光源であるため、強い光点のビームが人の目に作用し、長く光点を見つめていられないという問題があった。砲弾型のLEDでは光線の指向角は広いものでも５０°である。またフラット型LEDでは光線の指向角は１２０°であるが、やはり室内用の直接照明に用いることは困難であった。
【０００３】
LED照明を室内用の照明に用いる為には、LED照明からの光が直接人の目に入らぬよう天井近くに覆いを設けてLEDを天井に向け、天井でLEDの光を一旦反射させ、反射光を室内照明として用いる方法があり、柔らかく人の目に優しい反射光ではあるが光が弱くなる。しかも間接照明には間接照明用の前記のような覆いが必要となりコストが高いという難点があった。
【０００４】
また停電時に人を安全な場所に誘導するために、点灯時の光を吸収して停電時に一定時間発光する蓄光材で作った非常案内板があるが、蛍光灯など人の目に優しい柔らかい光が点灯しているとき、その柔らかい光を吸収させるため、
蓄光材が点灯時に吸収する光エネルギーが弱く、その結果消灯時に蓄光材が発光する光も弱く、蓄光材で作った非常案内板はその残光時間が短いという欠点があった。
【０００５】
本考案はこの欠点を改善する手段を提供するものである。まずLEDの点光源を面光源的にし、人の目に優しい室内用の直接照明または常夜灯としても用いうるようにし、且つ停電時には従来の非常案内板よりも明るい光度で自ら発光する高性能の非常案内板兼用の直接照明または常夜灯を提供することを目的とする。
またLEDの代わりに従来の蛍光灯を用いて同様な高性能を持つ非常案内板兼用の直接照明または常夜灯を提供することを目的とする。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする第一の問題点は、従来のLED照明が点光源であり、人の目に強い光のビームが入射し、長くLED光源を見つめていると目が痛くなるということである。
解決しようとする第二の問題点は、従来の蓄光材で作った非常案内板は点灯時には蛍光灯のような人の目に優しく柔らかい光を吸収するため、消灯時に蓄光材が発光する光も弱く、蓄光材で作った非常案内板はその残光時間が短いという欠点があるということである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案は上記第一の問題点を解決するために、まず透明樹脂に１〜３０ｗｔ％の蓄光材粉末を分散させた蓄光板用意する。
【０００８】
前記蓄光板を複数個のLED（発光ダイオード）の発光面から少なくとも２ｍｍ以上離してその発光面を覆うように配置し、LEDから発する光を前記蓄光板に入射させ、かつLEDの発する光を前記蓄光板の内部にある前記蓄光性粉末で乱反射させ、LEDの発する光が乱反射される結果、蓄光板を通過して出てくる複数個のLEDの発する光がもはや複数個の点光源には見えないようになることが実験の結果判明した。
【０００９】
次にLEDが消灯した時には前記蓄光板内の蓄光材粉末が発光する。前記蓄光板内の蓄光材粉末はLEDのきわめて近傍に配置されているので、LEDの点灯時にはLEDの発光面の強い光による大きな光エネルギーを吸収しており、LED消灯時に蓄光材粉末が発光する光の強さは、従来の非常案内板が発光する光よりもはるかに強くその残光時間も長いことが実験の結果確認された。
【考案の効果】
【００１０】
比較実験は目視で行ってさえも明らかに大きな差が確認された。
従来の非常案内板に用いている蓄光材を常用光源D６５を用いて4分間照射する。常用光源D６５と蓄光材との距離は、通常の非常案内板が廊下の蛍光燈で照らされている平均距離を考慮して１ｍとした。その後蛍光灯を消灯して停電とし５分間経過した後の蓄光材の残光輝度は５０ｍｃｄ／ｍ２であったが、本考案の非常案内板兼用の常夜灯に用いている蓄光材を常夜灯に用いているLEDのきわめて近傍に配置し、LEDで４分間照射した後、LEDを消灯して停電とし、５分間経過した後の蓄光材の残光輝度は２５０ｍｃｄ／ｍ２であった。
【００１１】
次にLEDの代わりに蛍光灯を用い、前記蓄光板を蛍光灯の発光面を覆うように蛍光灯のきわめて近傍に配置し、蛍光灯から発する光を前記蓄光板に入射させ、かつ蛍光灯の発する光を前記蓄光板の内部にある蓄光性粉末で乱反射させるようにする。
蛍光灯の発する光が前記蓄光板内部で乱反射される結果、蛍光灯の発する光はもはや線光源には見えないようになることが確認された。
【００１２】
次に蛍光灯が消灯した時には前記蓄光板内の蓄光材粉末が従来の非常案内板よりも強く発光し、高性能の非常案内板兼用常夜灯が得られた。これは前記蓄光板が蛍光灯のきわめて近傍に配置されているので、蛍光灯の点灯時に蛍光灯からの強い光を吸収しており、従来の非常案内板のように天井や壁面など遠くにある蛍光灯の弱い光を吸収する場合と異なり、停電時により強く発光できるからである。この原理はLEDの場合と同様である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
実験にはアクリル製の透明樹脂に平均粒子径３０μの蓄光性セラミック粉末（根本特殊化学KK製、SrAl２O４：Eu,Dy）を９．１ｗｔ％だけ混合し、公知の射出成型機用いて厚さ３ｍｍの蓄光板を造り実験に用いた。
【００１４】
蓄光材粉末の粒子径に平均粒子径３μのような、より細かい粒子を用いることもできるが蓄光性能が低下した。また平均粒子径７０μのような大きな粒子径のものを用いると混練性と分散性が悪くなる。その結果平均粒子径３０μの蓄光材粉末がもっとも好適であった。
また日亜化学KK製の蓄光性セラミック粉末であるSr４Al１４O２５：Eu,Dyを用いても同様な結果が得られた。
用いる透明樹脂はアクリル樹脂の他に、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂なども用いうる。
【実施例１】
【００１５】
図１の(a)に示す断面図ように前記蓄光板１２を複数個のLED１４（発光ダイオード）の発光面から少なくとも２ｍｍ以上離してその発光面を覆うように配置し、LED１４から発する光を前記蓄光板１２に入射させ、かつLED１４の発する光を前記蓄光板１２の内部にある蓄光性セラミック１５の粒子で乱反射させるようにした。
そうすればLED１４の発する光が前記蓄光板内部で乱反射される結果、複数個のLED１４の発する光がもはや複数個の点光源には見えないようになることが実験の結果判明した。前記複数個のLED１４はプリント基板１３に半田付けして配置し、透明なケース１１内に収納すれば、一体の蓄光性発光体が出来る。複数個のLED１４は図のような砲弾型に止まらず、図示しない公知のフラット型、チップ型のLED、表面実装形LEDであってもよい。
【００１６】
図１の(b)は前記蓄光板１２の1個を拡大した見取り図である。
蓄光材板１２は平板の例を示し、蓄光材板１２の内部にはほぼ均一にSrAl２O４：Eu,DyまたはSr４Al１４O２５：Eu,Dyからなる平均粒子径約３０μの蓄光性セラミックの粉末１５が分散しており、蓄光性セラミックの粉末１５の重量比が１〜３０ｗｔ％である時、蓄光性セラミックの粉末１５はLED１４からの光を吸収しやすいだけでなく、LED１４の光は透明樹脂の部分１６を通過する。また蓄光性セラミックの粉末１５の平均粒子径が３０μであればLED１４からの光は蓄光性セラミックの粉末１５によって蓄光板１２内でも程良く散乱される。
その結果蓄光板は強い光を吸収し蓄光し蓄光できる。
【００１７】
LED１４から少なくとも２ｍｍ以上離れたところにある蓄光板はLED１４からの光を受けるとその光の一部を乱反射して図１(a)の下部に光を追い返し、下部にあるLED１４やプリント板で乱反射され、さらに拡散された光となる。もちろん光の大部分は透明ケース１１の上表面に出てくる。その結果LEDはもはや点光源には見えず、面光源となる。しかも蓄光板は蓄光しているので消灯時に強い残光を発する。
このことは本考案の特徴の一つである。
【００１８】
建物は消防法により非常用案内板の設置が義務付けられており、現状の非常用案内板の蓄光性能は前述のようにあまり満足すべきものではないので、本考案の実施によってより高性能な非常案内板兼用常夜灯が提供できることになり、停電等災害時の安全性の向上に寄与できる。
【実施例２】
【００１９】
また前記複数個のLED１４をプリント基板１３に半田付けして配置し、前記蓄光板１２を複数個のLED１４の発光面の近傍に配置した後、透明性接着剤を用いて前記蓄光板１２を透明ケースに接着し一体化することも出来る。
【実施例３】
【００２０】
また図２に示す断面図のように蓄光板２２とLED２４の間の空間に樹脂またはガラス製透明ビーズ２５または色つきビーズを充填することも出来る。図示しない蛍光灯などの発光体と前記蓄光板の間の空間についても樹脂またはガラス製透明ビーズ２５または色つきビーズを充填することできるので、より光の拡散性に変化をつけることが出来ることが確認されている。
番号２１は透明ケースであり、番号２３はプリント板である。
【実施例４】
【００２１】
また実施例４に示す、図３の断面図では、蓄光板ケース３１を作り、その中にLED３４を収納し、LED３４の発光面と蓄光板ケース３１の距離を２ｍｍ以上離すと、LEDはもはや点光源には見えないことが確認されている。番号３２は蓄光板ケース３１とLED３４との隙間を示す。
LED３４が図のような砲弾型LEDの場合は、砲弾の頂点から蓄光板ケース３１までの距離が２ｍｍ以上、ＬＥＤ３４が表面実装型の場合は、ＬＥＤの頂点から蓄光板ケース３１までの距離を２ｍｍ以上とする。
但し蓄光板ケース３１を用いてケースそのものを作ると、ケースの強度が弱くなる。
これば蓄光板内部の蓄光性セラミック粉末が樹脂の強度を低下させるからである。そのため実施例１のように蓄光板もLEDも共に透明樹脂のケースに収納する方が強度的には有利である。
【実施例５】
【００２２】
また図４の(a)に示す断面図のように1個の高輝度LEDまたは複数個のLED４４を放物面鏡４１の焦点位置に配置し、放物面鏡４１を用いてLED４４の光を平行光線にするとき、前記放物面鏡４１の上面を蓄光板の蓋４２のように覆うことも出来る。
図４の(b)は(a)に示す蓄光板の蓋４２の拡大図である。
番号４６は透明樹脂の部分、番号４７蓄光性セラミック粉末を示す。光の通過、乱反射の様子は図１と同様である。
【実施例６】
【００２３】
また図１に示す実施例１において、複数個のLEDの代わりに1個の蛍光灯を置き、この１個の蛍光灯の発光面を覆うように図１と同様な蓄光板を配置しても実施例１と類似な蓄光性発光体が出来る。この図を図６に示す。図１と同一番号のものは同一物を示す。番号１７は蛍光燈を示す。
【実施例７】
【００２４】
また図５のように公知のスイッチングレギュレータ５２を用いてLED５５に電力を供給することもできる。このときスイッチングレギュレータ５２の出力電圧５３が間欠的にゼロ（OFF）になる矩形波にすると、ゼロの区間はLED５５には電流は流れないことになり、省エネルギー的なLED照明となる。
このとき電流がゼロになる時間を可及的に目の残像時間である３０ｍｓに近づけても電流ゼロの区間でも蓄光材が発光しているので、LEDはちらついて見えない。またそのちらつかない限界まで前記矩形波の電流波形を近づけることが出来る。
実用的にはLED５５に流れる電流を前記矩形波のON区間１０ｍｓには２０ｍAが流れ、OFF区間３０ｍｓには０ｍAであるようにすれば、直流点灯の時に比べ消費電力は１／４となる。このON、OFF比率の最適値は実験により許容できるLED５５のちらつきを目視で測定し決定できる。
番号５１は商用電源、番号５４はスイッチングレギュレータ５２の出力電圧５３をON、OFFする半導体スイッチを示し、半導体スイッチ５４がONの時LED５５には２０ｍAが流れ、半導体スイッチ５４がOFFの時にはLED５５には電流は流れず０ｍAとなる。その結果LED５５に流れる電流は間欠的に電流０になる矩形波となる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本考案は以上のように構成され、前述のような効果があるので、LEDの点光源性を面光源性に出来るだけでなくLEDが消灯したときにもLED近傍の蓄光材が強い光を発するので、非常案内板兼用常夜灯として用いることが出来ることになり、防災上有用な非常案内板兼用常夜灯を提供できる。
【００２６】
また今まで室内では間接照明として用いるほか無かったLED照明を面光源化し、人に優しい柔らかい直接照明として用いうることが出来る。また前記のように省エネルギー的な光源が出来ることになるので地球温暖化防止に貢献できる。
【００２７】
上記のように本発明は防災というセキュリティと省エネルギーという２大効果をもたらし産業上きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】蓄光材を含んだ蓄光板を複数個のLED（発光ダイオード）の少なくともその発光面を覆うように配置し、LEDから発する光を前記蓄光板に入射させ、かつLEDの発する光を前記蓄光板内部の蓄光性セラミック粒子で乱反射させた蓄光性発光体の実施例で、（a）は断面図、(b)は蓄光板1個の拡大見取り図を示す。
【図２】蓄光板と透明ビーズを用いた蓄光性発光体の実施例を示す断面図。
【図３】蓄光板そのものでケースを作り、その中にLED３４を収納た実施例を示す断面図。
【図４】1個の高輝度LEDまたは複数個のLEDと放物面鏡及び放物面鏡出口に蓋をするように蓄光板を配置した実施例で、（a）は断面図、（ｂ）は見取り図を示す。
【図５】LEDに電流を供給するスイッチングレギュレータとスイッチングレギュレータの出力を間欠的にON、OFFしLEDへの電流供給を間欠的にゼロにする実施例の回路図を示す。
【図６】図１のLEDの代わりに蛍光灯を用いた実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１：透明ケース
１２：蓄光板
１３：プリント板
１４：LED
１５：蓄光性セラミック粉末
１６：透明樹脂の部分
１７：蛍光燈
２１：透明ケース
２２：蓄光板
２３：プリント板
２４：LED
２５：透明ビーズ
３１：蓄光板ケース
３２：隙間
３３：プリント板
３４：LED
４１：放物面鏡
４２：蓄光板の蓋
４３：放熱板又はプリント板
４４：高輝度LED又は複数個のＬＥＤ
４５：蓄光板の一部拡大
４６：透明樹脂の部分
４７：蓄光性セラミックの粒子
５１：商用電源
５２：スイッチングレギュレータ
５３：スイッチングレギュレータの出力電圧
５４：半導体スイッチ
５５：LED
【図１】
0003135068.tif 000003
【図２】
0003135068.tif 000004
【図３】
0003135068.tif 000005
【図４】
0003135068.tif 000006
【図５】
0003135068.tif 000007
【図６】
0003135068.tif 000008