| 【発明の名称】 |
照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小島 浩之
【氏名】松田 良太郎
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| 【要約】 |
【課題】前面ガラスの反射光を抑制し照射効率を高めた照明装置を提供することである。
【解決手段】ランプからの光を照明装置本体の外部に透過する部分に設けられた前面ガラスの内面および外面の少なくもいずれか一方に金属酸化物薄膜の反射防止層を形成し、ランプからの光の前面ガラスでの反射を抑制する。これにより、照射効率を向上させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光を発光するランプと；前記ランプを収納する照明装置本体と；前記ランプからの光を照明装置本体の外部に透過する部分に設けられた前面ガラスと；前記前面ガラスの内面および外面の少なくもいずれか一方に形成され前記ランプからの光の反射を抑制する金属酸化物薄膜の反射防止層と；を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】 前記反射防止層は、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、ＴｈＯ２、ＺｒＯ２などの耐光性に優れた金属酸化物薄膜で形成されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】 前記反射防止層は、膜厚が１００ｎｍ〜５００ｎｍである単層干渉膜であることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】 前記反射防止層は、高屈折率と低屈折率の薄膜を組み合わせた多層干渉膜であることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【請求項５】 前記反射防止層は、ポーラスな表面特性を有しており、光の各波長で均等に反射防止効果が得られることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の照明装置。
【請求項６】 前記反射防止層は、前記ランプ位置から遠くなるに従って、その膜厚が順次薄くなるように形成されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の照明装置。
【請求項７】 前記前面ガラスの外面には、ＴｉＯ２を主成分とする光触媒膜が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、道路やトンネルに用いられる照明器具あるいは競技場や飛行場に用いられる投光器等の照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、道路やトンネルに用いられる照明器具においては、光源であるランプやランプの点灯回路等を照明器具本体に収納し、照明器具本体から前面ガラスを通して光を照射するようにしている。
【０００３】すなわち、道路やトンネルに用いられる照明器具あるいは競技場や飛行場に用いられる投光器等の照明装置は、屋外に配置されることから、ランプを照明器具本体に収納して前面ガラスで覆い、雨露や塵埃から保護するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような照明装置では、前面ガラスに特別な処理は施していないので、ランプからの光の入射角度によっては前面ガラスの内面に入射する際に反射によるロスが大きい。この反射光は照明器具本体内に戻り迷光となり、照明装置の照射効率が低下する。
【０００５】特に、道路の側面部に設置され低位置から自動車の進行方向の道路面を照明するようにしたプロビーム照明装置では、光が前面ガラスに対して、より平行に近い形で入射されるので、スネルの法則から全体の２０％以上が前面ガラスの内面で反射して照明装置本体内に戻り迷光となってしまう。このため、照射効率が大幅に低いものとなる。
【０００６】本発明の目的は、前面ガラスの反射光を抑制し照射効率を高めた照明装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる照明装置は、光を発光するランプと；前記ランプを収納する照明装置本体と；前記ランプからの光を照明装置本体の外部に透過する部分に設けられた前面ガラスと；前記前面ガラスの内面および外面の少なくもいずれか一方に形成され前記ランプからの光の反射を抑制する金属酸化物薄膜の反射防止層と；を備えたことを特徴とする。
【０００８】本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。
【０００９】照明装置は、ランプが照明装置本体に収納され前面ガラスを透過して光を照射する照明装置であり、例えば、トンネルの内部に設けられるトンネル照明器具、道路やトンネルの低位置から自動車の進行方向の道路面を照明するプロビーム照明装置、競技場や飛行場等の屋外を照明する投光器等が含まれる。
【００１０】ランプは、例えば、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ等の各種のランプが含まれる。
【００１１】照明装置本体はランプを収納すると共に、ランプを点灯する点灯回路や、ランプからの光を反射し前面ガラスから適正に光を照射する反射板等を収納し、これらを外界から保護する。
【００１２】前面ガラスは、ランプからの光を照明装置本体の外部に透過する部分に設けられ、透明なガラス板のみならずポリカーボネートなどの樹脂製の透明板も含む。
【００１３】反射防止層は、ランプからの光の反射を抑制する金属酸化物薄膜であり、前面ガラスの内面もしくは外面、もしくは内面および外面の双方の形成される。望ましくは、前面ガラスの内面に設ける。これは、前面ガラスの内面に設ける場合は外界の影響を受けにくいこと、およびランプからの光が直接的に当たるので反射を効率的に防止できるからである。
【００１４】本発明によれば、前面ガラスの反射光を抑制できるので照射効率を高めた照明装置を提供できる。
【００１５】請求項２の発明に係わる照明装置は、請求項１の発明において、前記反射防止層は、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、ＴｈＯ２、ＺｒＯ２などの耐光性に優れた金属酸化物薄膜で形成されることを特徴とする。
【００１６】本発明は、反射防止層として、Ｓｉ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｃｅ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｓｂ酸化物、Ｌａ酸化物、Ｎｄ酸化物、Ｐｒ酸化物、Ｔｈ酸化物、Ｚｒ酸化物等のいずれか、もしくはこれらの組み合わせで形成した金属酸化物薄膜を用いることを特定したものである。これにより、反射光を抑制できる。
【００１７】請求項３の発明に係わる照明装置は、請求項１または２の発明において、前記反射防止層は、膜厚が１００ｎｍ〜５００ｎｍである単層干渉膜であることを特徴とする。
【００１８】本発明は、反射防止層の金属酸化物薄膜の膜厚として、単層干渉膜は１００ｎｍ〜５００ｎｍとしたものである。この範囲の膜厚であると反射光を適切に抑制できる。
【００１９】請求項４の発明に係わる照明装置は、請求項１または請求項２の発明において、前記反射防止層は、高屈折率と低屈折率の薄膜を組み合わせた多層干渉膜であることを特徴とする。
【００２０】本発明は、反射防止層として、高屈折率の金属酸化物薄膜と低屈折率の金属酸化物薄膜とを交互に組み合わせた多層干渉膜とし、多層境界面で反射光を多段で抑制するので、より反射光を抑制できる。
【００２１】請求項５の発明に係わる照明装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか一の発明において、前記反射防止層は、ポーラスな表面特性を有しており、光の各波長で均等に反射防止効果が得られることを特徴とする。
【００２２】本発明は、反射防止層は、ポーラスな多孔質の表面特性とし、多孔質の細孔により、光の各波長で均等に反射防止効果を得る。
【００２３】請求項６の発明に係わる照明装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか一の発明において、前記反射防止層は、前記ランプ位置から遠くなるに従って、その膜厚が順次薄くなるように形成されたことを特徴とする。
【００２４】本発明は、反射防止層の膜厚は、ランプ位置に近い部分は厚く、順次遠くなるに従ってその膜厚を薄くなるように形成する。ランプに近い部分は光量が多いので膜厚を厚くし遠くになるに従って光量が減少するので膜厚を薄くし、効率よく反射光を抑制すると共に、コストダウンを図る。
【００２５】請求項７の発明に係わる照明装置は、請求項１ないし６のいずれか一の発明において、前記前面ガラスの外面には、ＴｉＯ２を主成分とする光触媒膜が形成されていることを特徴とする。
【００２６】本発明は、前面ガラスの外面に、ＴｉＯ２を主成分とする光触媒膜を形成し、外面に形成された光触媒膜により、親水性あるいは酸化分解力による防汚効果を持たせる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる照明装置の説明図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。図１では、低位置から自動車の進行方向の道路面を照明するプロビーム照明装置を示している。
【００２８】この照明装置１１は、例えば自動車専用の高速道路の路肩側および中央分離帯側の側方位置で、道路の路面からの高さが１m以下の高さ位置に設置されるとともに、複数台の照明装置１１が道路の進行方向Ｆに沿って一定の間隔をあけて設置される。例えば、１０ｍ〜１６ｍの間隔で配置される。そして、照明装置１１により、低位置から自動車の進行方向の路面に光を照射して照明する。
【００２９】図１（ａ）において、照明装置本体１２の道路反対側の端部にランプ１３が設置され、このランプから所定の出射角度αで光が出射される。ランプ１３からの直接光および反射板１４で反射した光は、主光軸Ｌ方向に出射される。この主光軸Ｌは道路の進行方向に対して出射角α（α＝１０°〜３０°）で前面ガラス１５を透過して道路の路面に出射され、また、俯角はO〜５°で出射される。これにより、照明の均斉度を適切に得るとともにグレアを低減するようにしている。
【００３０】また、ランプ１３および反射板１４と前面ガラス１５との間には、遮光ルーバー１６が設けられ、この遮光ルーバー１６は、第１の遮光ルーバー１６ａと第２の遮光ルーバー１６ｂとに２分割されている。第１の遮光ルーバー１６ａは、運転者へのグレアを抑制するためであり、第２の遮光ルーバー１６ｂは道路の幅員方向への出射光を確保しつつグレアを防止するために設けられている。
【００３１】次に、前面ガラス１５が形成されている照明装置本体１２の側面部には、第１の補助反射板１８が設けられており、また、その反対の照明装置本体１２の側面部には第２の補助反射板１９が設けられている。第１の補助反射板１８および第２の補助反射板１９は、ランプ１３からの直接光および反射板１４からの反射光のうち前面ガラス１５を直接的に通過しない光を反射させ、第２の補助反射板１９によりそれらの反射光を前面ガラス１５を通して道路路面に出射し照射効率を高めている。また、第１の補助反射板１８は運転者への直視グレアを防止するための遮光板も兼ねている。
【００３２】また、前面ガラスの内面には、ランプ１３からの光の反射を抑制する金属酸化物薄膜の反射防止層１７が形成され、ランプ１３からの光が前面ガラス１５で反射するのを抑制するようにしている。
【００３３】図１（ｂ）に示すように、この照明装置１１は２個のランプ１３ａ、１３ｂを有しており、ランプ１３ａ、１３ｂおよび反射板１４ａ、１４ｂからの光は、第１の遮光ルーバー１６ａおよび第２の遮光ルーバー１６ｂにてグレアを防止するように調整され、反射防止層１７が形成された前面ガラス１５を透過して道路の路面に出射される。
【００３４】ここで、前面ガラス１５の内面に形成する反射防止層１７の材料は、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、ＴｈＯ２、ＺｒＯ２などの耐光性に優れた金属酸化物の薄膜であり、単層、多層、表面がポーラスな面を形成する。ポーラス膜は、各薄膜の材料特性、つまり、粒子の粒径や屈折率または空孔径や空孔率によって決定する。
【００３５】図２は、前面ガラス１５の内面に反射防止層１７を形成した場合の前面ガラス１５の断面図である。図２（ａ）は、反射防止層１７の金属酸化物薄膜２０が単層干渉膜である場合を示しており、この場合の金属酸化物薄膜２０の膜厚は１００ｎｍ〜５００ｎｍに形成されている。
【００３６】図２（ｂ）は、高屈折率の金属酸化物薄膜２０ａと低屈折率の金属酸化物薄膜２０ｂとを交互に組み合わせた多層干渉膜である場合を示しており、多層境界面で反射光を多段で抑制する。
【００３７】図２（ｃ）は、ポーラスな多孔質金属酸化物薄膜２１を形成した場合を示しており、粒子の粒径や屈折率または空孔径や空孔率によって、光の各波長で均等に反射防止効果が得られるようにしている。
【００３８】図２（ｄ）は、前面ガラスの内面に単層干渉膜の金属酸化物薄膜２０を形成し、前面ガラスの外面にＴｉＯ２を主成分とする光触媒膜２１が形成されている。この光触媒膜２１により、親水性あるいは酸化分解力による防汚効果を持たせている。
【００３９】なお、反射防止層１７である金属酸化物薄膜２０の厚さは、ランプ１３の位置から遠くなるに従って、その膜厚が順次薄くなるように形成するようにしても良い。すなわち、ランプ１３の位置に近い部分は厚く、順次遠くなるに従ってその膜厚を薄くなるように形成する。ランプ１３に近い部分は光量が多いので膜厚を厚くし遠くになるに従って光量が減少するので膜厚を薄くし、これにより、効率よく反射光を抑制すると共に、薄膜の量の軽減を図れるのでコストダウンとなる。
【００４０】以上の説明では、反射防止層１７である金属酸化物薄膜２０は、前面ガラス１５の内面に形成する場合について説明したが、前面ガラス１５の外面もしくは内面および外面の双方に形成するようにしても良い。前面ガラス１５の外面に反射防止層１７を設け、さらに光触媒膜２１を設ける場合には、反射防止層１７である金属酸化物薄膜２０の上に光触媒膜２１を形成することになる。
【００４１】ここで、反射防止層１７にＳｉＯ２の約２００ｎｍの均一な膜厚の薄膜を形成したところ、照射効率が約２％アップした。これは、前面ガラス１５の内面で反射し照明装置本体１２の内部へ迷光として戻る光を削減できたためであると考えられる。また、照明装置本体１２の内部の第２の補助反射板で２次反射した光の中で前面ガラス１５の内面により反射され、照明装置本体１２の内部に戻っていた光も、反射防止層１７により、その１０％程度が改善できたからと考えられる。
【００４２】すなわち、金属酸化物薄膜２０による反射防止層１７を形成したことにより、従来２０％程度あった照射効率が２５％に改善され、特に低位置プロビーム照明装置の前面ガラス１５への入射角が浅いからだけでなく、照明装置１１の特性から、前面ガラス１５に入射する光が平行光に非常に近いものであり、角度が限定できるため、反射防止層１７の効果が得られ易いためである。
【００４３】以上の説明は、低位置から自動車の進行方向の道路面を照明するプロビーム照明装置の場合について説明したが、図３に示すような照明装置であっても良いことはいうまでもない。
【００４４】図３（ａ）はトンネル用照明装置であり、照明装置本体１２に内部には、例えば、ナトリウムランプ１３Ａやその点灯装置２３が収納され、前面ガラス１５を透過してナトリウムランプ１３Ａの光が出射される。この前面ガラス１５の内面もしくは外面もしくは内面および外面の双方に反射防止層１７を形成する。
【００４５】また、図３（ｂ）は投光用の照明装置であり、照明装置本体１２の内部には、例えばメタルハライドランプ１３Ｂが収納され、同様に、前面ガラス１５を透過してメタルハライドランプ１３Ｂの光が出射される。この前面ガラス１５の内面もしくは外面もしくは内面および外面の双方に反射防止層１７を形成する。この場合にも、反射光が減少するので照射効率は向上する。
【００４６】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明および請求項２によれば、前面ガラスの表面に金属酸化物薄膜を形成するので、反射光を抑制でき照射効率を高めた照明装置を提供できる。
【００４７】請求項３の発明によれば、金属酸化物薄膜は非常に薄く形成できる。請求項４の発明によれば、金属酸化物薄膜を多層とするのでさらに反射防止を図ることができる。請求項５の発明によれば、多孔質金属酸化物薄膜を用いるので、光の各波長について均等に反射防止を図ることができる。
【００４８】請求項６の発明によれば、特性に応じて金属酸化物薄膜の厚さを変えるので適正に反射を防止できる。請求項７の発明によれば、親水性あるいは酸化分解力による防汚効果を持たせることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３７５７
【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年５月２３日（２００１．５．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１００５１６
【弁理士】
【氏名又は名称】三谷 惠
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３５２６０８（Ｐ２００２−３５２６０８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月６日（２００２．１２．６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１５３４０９（Ｐ２００１−１５３４０９） |
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