JP2022079196A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置を用いた光照射による病原体の不活化において紫外光だけでなく白色光も発することを改善する照明装置の提供。【解決手段】部屋の照明用の白色光および、必要に応じて接触面の殺菌作用を持つ紫外線の両方を効率的かつ効果的に提供する設計を詳述する。これは、エネルギー効率、コスト、および殺菌効果がすべて十分に発揮されるように白色光および、UV-LED（深紫外光源）の取り付けによる光ガイドの側面を管理することによって実現される。【選択図】図６

Description

本発明は、照明装置に関する。

新型コロナウイルスなどの病原体への感染を減らすため、空間を構成する要素の表面を予防的に消毒する必要がある。ここで、照明装置を用いた光照射による病原体の不活化は、生活環境へ導入可能な手段として有用である。

特許文献１記載の発明は、発光装置であって、紫外、青色、緑色及び赤色の各ＬＥＤ素子が搭載され無機材料からなる搭載基板と、この搭載基板を収容し無機材料からなる筐体と、紫外ＬＥＤ素子から発せられる光により励起されるＳｉＣ蛍光板と、を備え、発光装置の各部材を無機材料とすることにより耐熱性を向上させている発光装置である。

しかしながら、特許文献１記載の発明は、紫外光だけでなく白色光も発し、空間を構成する要素の表面の消毒を実現する、という観点において改善の余地がある、と把握することができる。

特開２０１０－２１２０２号公報

上記課題を解決するため、本発明は、照明装置にかかる新規な技術を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、照明装置であって、筐体を備え、前記筐体は、深紫外光源および白色光源を内包する。

本発明の好ましい形態では、照明装置は、ダウンライトのフォームファクタが付属される。

本発明の好ましい形態では、照明装置は、蛍光管のフォームファクタが付属される。

本発明の好ましい形態では、照明装置は、ねじベース電球のフォームファクタが付属される。

本発明の好ましい形態では、照明装置は、パネルライトのフォームファクタが付属される。

上記課題を解決するため、本発明は、照明装置であって、深紫外光源を備え、前記深紫外光源は、前記深紫外光源の法線軸を基準として±７０度の領域が露出している。

本発明の好ましい形態では、照明装置は、縁部をさらに備え、前記縁部は、前記領域以外の領域における深紫外光を遮光する。

上記課題を解決するため、本発明は、照明装置であって、深紫外光源および光学的特徴を備え、前記光学的特徴は、前記深紫外光源から照射される深紫外光を分散する。

本発明の好ましい形態では、前記光学的特徴は、前記深紫外光源側に凸状に成形されているカバーガラスである。

本発明の好ましい形態では、前記光学的特徴は、前記深紫外光源側が半径２０ｍｍ未満であるカバーガラスである。

上記課題を解決するため、本発明は、照明装置であって、紫外光源および白色光源を備え、前記紫外光源の拡散構造および前記白色光源の拡散構造は分離している。

本発明の好ましい形態では、前記紫外光源は、前記白色光源を含む平面状の白色発光構造により囲まれている。

本発明の好ましい形態では、前記紫外光源は、前記照明装置の最端に設けられている。

本発明によれば、照明装置にかかる新規な技術を提供することができる。

一実施形態にかかる照明装置であるUVCダウンライトの部屋に面した図である。 一実施形態にかかる照明装置であるUVCダウンライトの側面図である。 一実施形態にかかる照明装置であるUVC LEDの放射パターンである。 一実施形態にかかる照明装置であるダウンライトのUVCセクションの側面図である。 一実施形態にかかる照明装置であるダウンライトのUVCセクションの拡大側面図である。 一実施形態にかかる照明装置であるUVC電球フォーマットの側面図である。 一実施形態にかかる照明装置であるパネル形式の照明装置に関する図である。 一実施形態にかかる照明装置であるパネル形式の照明装置に関する図である。

一実施形態にかかる照明装置は、筐体を備える。当該筐体は、深紫外光源００６および白色光源００３を内包する。

本発明の開示においては、部屋の照明用の白色光および、必要に応じて接触面の殺菌作用を持つ紫外線の両方を効率的かつ効果的に提供する設計を詳述する。これは、エネルギー効率、コスト、および殺菌効果がすべて十分に発揮されるように白色光および、UV-LEDの取り付けによる光ガイドの側面を管理することによって実現される。

組合せ固定具のフォームファクタの１つはダウンライトである。このフォームファクタは、部屋またはエリアの天井に設置され、天井面とほぼ同じ高さとなる。このタイプの組合せ固定具は、非常にコンパクトな方法で殺菌用の紫外線を照射し、部屋の照明として白色照明用のLEDダウンライトがすでに設置されていれば追加の器具なしにUV機能の設置が行え、コストを節約することができる。なお、フォームファクタが付属するとは、そのフォームファクタと対応することに相当する。

図１に例示されるように、UVCダウンライトの部屋に面した図は、本発明の一実施形態の一般的なレイアウトを示している。このレイアウトでは、器具のUV放射部分がレイアウトの中央に配置されている。白色光の照射装置は、UV放射部分の周りに環状に配列されている。この白色発光部分の外側にある装飾用ベゼル００１には、器具を天井構造に装着するという重要な目的がある。

この実施形態では、この照明が搭載されている、例として挙げられている天井の主要構造を含む石膏ボードによって、ダウンライト固定具を所定の位置に固定することができる。ダウンライト、このベゼル構造に対して配置された締め金具（図示されていない）によってダウンライトを固定することができる。

ベゼルの内側にみられる次の構造は、ダウンライトの本体の一部であるヒートシンクエッジ００２である。これには構造に機械的なサポートを提供し、白色発光LED（白色光源００３に相当）から熱を逃がすという二つの目的がある。内部構造の次の部品は白色LEDである。これらは、通常ダウンライトの設計に組み込まれるディフューザー構造と光学的に連携するために、内側に向いてリング形式になっている。ダウンライトに照明エリアや部屋に面したLEDが使われることもある。この場合、デザインは多少異なるが、ディフューザーを介してLEDから直接光を照射することも可能である。ここで、白色光源００３は平面状であってよく、白色発光構造に含まれてよい。

その内側の次の構造は、白色光反射リング００４である。このリングには複数のデザインがある。最もシンプルなデザインは、白色光が衝突する次のアイテムの構造である。白色光が制御されずにUV生成領域に入ると、おそらく消えてしまい照明の目的が果たされないため、最も効率が悪くなる、と把握することができる。マットコーティングや白地の紙などの拡散性の白い素材のリングも構造として採用することができ得る。

図２に例示されるように、反射リングは4つの例がある。例1は三角形であり、白色光の一部を室内に向けて反射し、残りはダウンライトの背面プレートに設けられた拡散面に向けられている。例2は、衝突する白色光の多くが部屋に向かって上向きに反射する。例3は例2に類似しているが、角度はより浅くなっている。例4は、反射光のパターンをより細かく分割する複数の三角形またはくぼみのある構造で、このダウンライト器具からの白色光照明の照射対象である部屋の表面に望ましい照明パターンの生成に役立つ。

紫外線を放射する白色光LEDと内部の空間全体が白色光透過性の「窓」ガラスポリマーまたはその他の材料で満たされスペースがなくなる場合がある。ここで予想される可能な実施形態としては、大部分が空気で満たされた空間から、完全にポリマーまたはガラスで囲まれた側面となる。

中心に向かってさらに内側に移動すると、銅製のプリント回路基板（PCB）（PCB基板００５に相当）がこの構造の中心部分全体に配置されている。このPCBには、UVC LED（深紫外光源００６に相当）が備えられる。また、このPCBには、一連のLEDを形成する電気的接続、LEDの機械的サポート（機械的サポート用背面プレート００８によって提供）、およびLEDで生成される熱除去用のシステムの一部という3つの機能がある。このPCB００５の裏側に、大型の熱ヒートシンク００９が取り付けられている。白色光LEDには、アルミニウム製のヒートシンク、またはスチールやアルミニウムヒートシンク本体に取り付けられたフレックス回路が使用され得る。現時点では、銅製PCBが利用可能なUVC LEDの要件となる。LEDの開発が進むにつれ、UVCにも白色光LEDと同じヒートシンク方式を使用できるようになり得る。なお、図１に例示されるUVCダウンライトは、多層の平面拡散反射版（拡散構造００７に相当）をさらに備える。

図3に例示されるUVC LED放射パターンのように、この例のUVC LEDは主に-70度の法線から70度の法線の角度範囲で放射している（0度は表面からの放射法線を表す）。換言すると、深紫外光源００６は、深紫外光源００６の法線軸を基準として±７０度の領域が露出しているそのため、該当範囲のほぼ全域または全域の放出の捕捉が望ましいと考えられる。ここで当該角度範囲を超える放射光は縁部により遮光されている。

UVC LEDは高価であり、この貴重な発光の可能な限り完全な利用が望ましいと考えられる。このため、本設計における光路は、紫外線放出の管理を白色光放出の管理から実質的に分離される。

図4に例示されるように、ダウンライトのUV放射部分の別の可能な実施形態を示している。カバーガラス（光学的特徴０１０に相当）は、LEDに面する側が平面になっていない。カバーガラスのUV LED側には凸状の形状があり、これらの凸状の形状により、UV LEDから放射される光が屈折し、実質的にダウンライトからの放射角度が狭まり、紫外線にさらされることが望まれる部屋の表面に向けられる。LEDに面するカバーガラス表面の凸状構造には、放射の角度を狭める傾向があり、より狭い部屋の領域をカバーし、天井の領域セクションごとに高強度のUV処理でより多くの器具の使用をサポートすることができる。

これにより、作成可能な構造の幅も広がりる。凹凸のある粗い表面の場合、光が拡散する。LEDに面するカバーガラス表面の凹型構造により、放射の角度が広がる傾向があり、より広い領域に使用できるので、器具の数は少なくなり、天井のエリアセクションあたりのUV処理の強度は低くなる。

図5に例示されるように、ダウンライトのUVCセクションでは、LEDから放射された光線の角度の変化を拡大している。これは、ダウンライト器具下の紫外線放射の強度を上昇させる場合の例に相当する。また、発光部の洗浄を容易にするためには、器具の白色発光部とＵＶ発光部の両者の表面の平面化が非常に望ましい、と把握することができる。

組合せ固定具のもう1つの可能なフォームファクタは、ネジを使用したの電球です。このフォームファクタは、世界で最も頻繁に使用されているため、既存の建物における代替品として紫外線殺菌の大いなる可能性を提供する。このタイプの組合せ固定具は、コンパクトな方法で殺菌用の紫外線を照射する。ネジソケットが既に存在するため、設置コストを低減することができる。

図6に例示されるUVC電球フォーマットの側面図は、本発明の一実施形態の一般的なレイアウトを示している。このレイアウトでは、ダウンライトと同様、配置された器具の紫外線放射部分がレイアウトの中央にある。白色光の放射装置は、紫外線放射部分の周りに環状に配列されている。この白色発光部分の外側にヒートシンクがあり、本電球のフォームファクタの白色発光部分からコンパクトに熱の除去を行う。ここで、電球とは、例として、ねじベース電球である。

本電球の中央の紫外線放射部分は、ダウンライト器具と非常によく似た方法で設計されている。しかしながら、白色光放射専用の環状部分のサイズはおそらく一桁程度であり、その幅は微小であるため、内側の反射リングのデザインが重要となる。ダウンライト設計よりも多くの光がこのインナーリングに届く。このインナーリングには、ダウンライトデザインと同じすべてのデザインオプションを付属させることが可能なので、内側の反射リングの反射面にさまざまな凸面および凹面のくぼみおよび/または粗い面などの追加オプションを加える方法がある。

多くの建物はパネル専用に設定されているため、パネル形式は望ましい。以前はすべて蛍光器具として提供されていたこれらの照明パネルは、現在、LED照明という形で新たに設置されている。

利用者に最高の白色光体験を提供し、各LEDから放射される紫外線と白色光の両者の最高の効率での使用を可能にするため、正方形のUV LED発光セクション（深紫外光源００６に相当）のパターンが使用される。図7に例示されるパネル形式の部屋に面した図では、パネルライトの例示的な実施形態のレイアウトが示されている。白色光の放射に使用される既存の照明構造には、この紫外線放射セクションの追加による影響はほとんどない。これは、この照明フォーマットのサイズによるものである。ここでは、白色光放射セクション０１１と、白色光ダウン反射板外殻０１２と、LEDの反射板への上向き放射の外殻０１３と、が備えられる。

既存のパネルには、コストを削減し、白色光を放射する均一性と効率を向上させるために設計されたさまざまな構造がある。最も人気のあるものの一つとして、上向きに放射する白色光LEDをリフレクター構造にして、光を下向きに反射させる構造がある。多くの場合、白色光の放出をさらに拡散して滑らかにする構造を持つバッフルまたはポリマー材料のシートとセットで提供される。

本開示におけるパネルライトは、パネルライトの異なる端部に２つの紫外線放射セクションが配置されている。固定具の最端への配置も可能である。

照明範囲を確保するため、このパネル設備における紫外線セクション配置には、パネルに紫外線セクション1つを配置したもの、図７のように紫外線セクションを2つ配置したもの、パネルのコーナーまたはアウトラインに4つ以上配置したものと、複数のオプションがある。これらは、図８に例示されるパネル形式オプションに部分的に図示されている。

また、UV生成セクションの放射パターンは、配置されるパネルのセクションに応じて変わる。単一のUVエミッターの中央に配置された状態では、かなり均一な放出量を持つ、セクション用に設計された実質的に正方形の光学が使用される場合がある。放出セクション4か所では、外側の角において放射プロファイルが選択され、放射が組み合わさり、器具が紫外線と白色光の両者の照明でカバーするように設計されているエリアにおいて、紫外線への露出がかなり均一になる。

蛍光管形式で紫外線を提供することもできる。消毒用のUV LEDは、照明用の白色LEDと同じチューブに含まれている。蛍光管形式のUVC LEDは、本発明の可能な実施形態の一つである。本実施形態では、建物内の既存の蛍光器具と電気的に互換性のある管状製品の作成を意図している。既存のチューブは取り外され、新しいチューブが既存の器具に配置される。チューブには、白色LEDとUVC LEDの両方が含まれる。

UVC光のオン/オフの切り替えは、チューブの側面にあるコネクタを介して行われる。実施形態の一つにおいて、コネクタは天井の表面に沿って、好ましくは部屋のドアの反対側にあるユーザーがアクセス可能な安全スイッチまで届くケーブルに嵌合させることで、器具の取付けの際のUVC光への露出を防止する。安全スイッチ、ケーブル接続、およびインターロックシステムは、当技術分野における既知の内容であるため、ここでの説明は省略する。

UVC LEDは、UVC透過素材の可能な限り小さな窓を通して放射される。UVC透過率の高い材料は多少コストがかかるため、費用効果の高い製品を提供するには、本材料の量を最小限に抑えることが重要となる。

ここでの紫外線とは、人間の視覚よりも短い波長の光である。UVCは、UVA、UVB、または特定の波長に代用され、100nmから400nm、さらにUVC 100nmから280nmに狭められ、またさらに狭めると、280nm±10nmになる。

殺菌または紫外線、UVC光について説明する場合、環境の表面の清潔さの確認や、表面に付着するウイルスやその他の汚染の有無の確認のために提供される光も含まれる。またこれは、必要な機能に望ましい任意の波長のものが使用可能である。

水銀蒸気殺菌灯を紫外線の光源として使用する可能性を含めることも有益と考えられる。照明の一部はUVC範囲まで放射可能であり、紫外線の全範囲の放射が可能である。

ここで述べられている「部屋」とは、本技術は屋根のある屋外スペースでの使用を前提としており、建物からエリアまたはスペースまでの場所を意味する場合もある。屋外スペースでは、スライド式のカバー、または人への照射を許容範囲内に制限するその他の方法が使用されることもある。

ATMなどのエリアには、殺菌エリアをカバーするスライドドアが付属している場合がある。例にあるATMの上部に下向きに照射し、重要な表面すべてを殺菌する管、パネルまたはダウンライトである。パネルの内部には、UVC反射面を設けることも可能で、これにより紫外線の利用率の向上、コストの削減、効率の向上が見込める。

照明のあるエリアは、例として、通りに面したパティオまたはレストランの歩道である。これらの照明は、顧客が必要とする場所に白色光照明を提供するために取付けられる。殺菌が必要な場合、紫外線の放射中、必要に応じてスクリーンまたはパネルを通して安全が確保される。

イベントスペースのデザインも同様である。上記例との違いとしては、敷地への進入が制御され、スクリーンが不要になることが挙げられる。この開示は、安全または照射防止アイテムの使用を主張するものではない。

ここでの白色光は、人間の視覚に使用される光を意味する。また、人間の視覚で使用される、あるいは人間の活動において使用される、またはロボットの位置、ナビゲーション、または人間に役立つ空間内および周囲のマッピングの照明として使用される任意の色の照明を意味する場合もある。この照明は、フィリップスHUE電球のように、コマンドで色が付けられた照明を意味することもある。この場合、放射された光は、人間の可視範囲となる。

ここでのUVCとは、「C」波の紫外線であり、UVC LEDから放出され、ピーク発光波長は一般的に280 nm、またはそれに近い値になる。

００１ ：装飾用ベゼル
００２ ：ヒートシンクエッジ
００３ ：白色光源
００４ ：白色光反射リング
００５ ：PCB基板
００６ ：深紫外光源
００７ ：拡散構造
００８ ：機械的サポート用背面プレート
００９ ：熱ヒートシンク
０１０ ：光学的特徴
０１１ ：白色光放射セクション
０１２ ：白色光ダウン反射板外殻
０１３ ：外殻

Claims (13)

1. 照明装置であって、筐体を備え、前記筐体は、深紫外光源および白色光源を内包する照明装置。
2. 請求項１記載の照明装置であって、ダウンライトのフォームファクタが付属される照明装置。
3. 請求項１記載の照明装置であって、蛍光管のフォームファクタが付属される照明装置。
4. 請求項１記載の照明装置であって、ねじベース電球のフォームファクタが付属される照明装置。
5. 請求項１記載の照明装置であって、パネルライトのフォームファクタが付属される照明装置。
6. 照明装置であって、深紫外光源を備え、前記深紫外光源は、前記深紫外光源の法線軸を基準として±７０度の領域が露出している照明装置。
7. 請求項６記載の照明装置であって、縁部をさらに備え、前記縁部は、前記領域以外の領域における深紫外光を遮光する照明装置。
8. 照明装置であって、深紫外光源および光学的特徴を備え、前記光学的特徴は、前記深紫外光源から照射される深紫外光を分散する照明装置。
9. 請求項８記載の照明装置であって、前記光学的特徴は、前記深紫外光源側に凸状に成形されているカバーガラスである照明装置。
10. 請求項８または９記載の照明装置であって、前記光学的特徴は、前記深紫外光源側が半径２０ｍｍ未満であるカバーガラスである照明装置。
11. 照明装置であって、紫外光源および白色光源を備え、前記紫外光源の拡散構造および前記白色光源の拡散構造は分離している照明装置。
12. 請求項１１記載の照明装置であって、前記紫外光源は、前記白色光源を含む平面状の白色発光構造により囲まれている照明装置。
13. 請求項１１または１２記載の照明装置であって、前記紫外光源は、前記照明装置の最端に設けられている照明装置。
    
    

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