WO2024143562A1 - 照明器具 - Google Patents

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光広 小山
華織 綾部
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バイオメディカルネット株式会社
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    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/66—Details of globes or covers forming part of the light source
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the copper layer can be provided in a ring shape.
  • the lighting fixture of the present invention comprises: A valve, A light source disposed within the bulb; A photocatalyst portion is provided on the outer surface of the bulb and in an area where light emitted from the light source hits the bulb.
  • the photocatalyst portion includes copper powder, and when exposed to light emitted from the light source, excites electrons and generates electric charges, and generates at least one of active oxygen and hydroxyl radicals in combination with moisture in the air;
  • the light emitted from the light source includes light within the wavelength range of 365 to 375 nm.
  • the present invention makes it possible to realize a lighting fixture that has safe air purification, anti-viral or antibacterial functions.
  • the lighting device 10 includes a bulb 12, a light source provided within the bulb 12, and a photocatalyst section 14 provided on the outer surface of the bulb 12 in an area that is exposed to light emitted from the light source.
  • the photocatalyst section 14 excites electrons when exposed to light emitted from the light source, generates an electric charge, and generates at least one of active oxygen and hydroxyl radicals when combined with moisture in the air.
  • the photocatalyst section 14 can contain, for example, titanium oxide, and more specifically, titania (product name, manufactured by Infitec Co., Ltd.).
  • the photocatalyst section 14 can be formed by applying it to the bulb 12.
  • the lighting device 10 may include a copper layer 16 provided on the surface of the bulb 12 and on at least a portion of the area that is hit by the light emitted from the light source.
  • the copper layer 16 may be provided in a ring shape.
  • the thickness of the copper layer 16 may be 0.3 to 0.5 mm.
  • the copper layer 16 may be made of phosphor bronze.
  • the copper layer 16 may be formed by wrapping a strip of copper around the bulb 12 and adhering it.
  • the photocatalyst portion 14 and the copper layer 16 can be adjacent to each other.
  • the structure of the lighting fixture 10 can be that of a known light bulb. If the lighting fixture 10 is a light bulb, the photocatalyst section 14 can be provided in the hemispherical area. If the lighting fixture 10 is a light bulb, the copper layer 16 can be provided on the base 18 side of the hemispherical surface.
  • the area in which the light source is installed is not particularly limited, and the light source can be installed in a known installation location.
  • Photocatalysts are substances that react with light to break down and remove viruses, bacteria, odor sources, and even harmful substances. When light hits a photocatalyst, it absorbs the light and forms electrons and holes, which react with moisture in the air and turn into active oxygen and hydroxyl radicals, which use their strong oxidizing power to break down viruses, bacteria, odorous components, and harmful substances. By breaking down molecules, it exhibits high disinfecting, antiviral, and deodorizing effects, as well as the ability to break down indoor air pollutant gases.
  • an ultraviolet light source e.g., LED
  • a visible light source e.g., LED
  • a copper layer 16 such as a copper ring
  • electrically charged copper ions are generated, and the effects of the photocatalyst and copper ions also decompose bacteria in the air.
  • UVA-LED 365 nm
  • the effectiveness of which has been proven in virus inactivation experiments it can be used without any problems even in spaces where people are present. It has no effect on the human body, and by extending the irradiation time, it is possible to achieve a sterilization effect equivalent to that of a UVC germicidal lamp (254 nm).
  • a copper layer 16 is provided, but at least one of copper powder and silver powder may be added to the photocatalyst section 14 without providing the copper layer 16. Also, at least one of copper powder and silver powder may be added to the photocatalyst section 14 in addition to providing the copper layer 16.
  • the light source of the lighting fixture was an LED bulb as shown in FIG. 2, which was composed of one ultraviolet LED (manufactured by Nichia Chemical Corporation, product name "NVSU119C U375") 20 and 12 white LEDs 22 as shown in FIG. 3.
  • the 12 white LEDs 22 were arranged around the ultraviolet LED 20 as shown in FIG. 2.
  • the bulb had a diameter of 65 mm and a length of 120 mm.
  • the luminous flux was 810 lm
  • the color temperature was 5000 K
  • the average color rendering index (Ra) was 80.
  • the rated voltage was 100 V, and the frequency was 50/60 Hz.
  • the rated power was 7.6 W.
  • the rated output was 125 mA.
  • a photocatalytic liquid product name "TITANIA1.0" to which copper powder and silver powder were added was applied to the bulb.
  • the driving current of the ultraviolet LED was about 50 mA.
  • test microorganisms were SARS-CoV-2 (novel coronavirus).
  • SARS-CoV-2 is a human-derived isolated strain, which was isolated and cultured from saliva using Vero cells, and the amplification of the SARS-CoV-2 gene was confirmed using real-time PCR (Ministry of Health, Labour and Welfare notification method).
  • the cultured cells were Vero cells (a cell line derived from the kidney epithelium of African green monkeys).
  • test settings A 30cm x 30cm x 60cm box was prepared as the test environment.
  • a 60mm diameter petri dish was thinly filled with 3mL of virus fluid (virus culture fluid: undiluted solution), and the test was started by placing it inside the box with the lid open so that it was 30cm away from the test equipment.
  • virus fluid virus culture fluid: undiluted solution
  • the virus fluid in the petri dish was collected immediately after the start of the test and according to the settings of the area.
  • the test equipment was operated and then the virus fluid in the petri dish was collected according to the settings of the area.
  • the collected virus solution was serially diluted 10-fold using cell maintenance medium, and 100 ⁇ L of each solution was inoculated into cells cultured in a 96-well plate. After culturing at 37°C for 5 days in carbon dioxide gas (5%), the cultured cells were observed under a microscope to confirm the presence or absence of virus proliferation based on the appearance of CPE (cytopathic endothelial cell transformation) in the cultured cells, and the concentration was calculated.
  • CPE cytopathic endothelial cell transformation
  • Table 2 shows the test results for SARS-CoV-2 test results (TCID50/mL).
  • Figure 5 shows a graph of the data in Table 2.
  • Lighting fixture 12 Bulb 14 Photocatalyst part 16 Copper layer 18 Base 20 UV LED 22 White LED

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

安全な空気清浄、抗ウィルス機能または殺菌機能を有する照明器具を提供する。　照明器具１０は、バルブ１２と、バルブ１２内に設けられた光源と、バルブ１２の外表面で、かつ、光源から発した光が当たる領域に設けられた光触媒部１４と、バルブ１２の表面に設けられ、かつ、光源から発した光が当たる領域の少なくとも一部に設けられた銅層１６を含む。光触媒部１４は、光源から発した光が当たることにより電子を励起させると共に、電荷を発生させ、かつ、空気中の水分と発生して活性酸素および水酸化ラジカルの少なくとも一方を発生させるものである。光触媒部１４は、たとえば、酸化チタンを含むことができる。光源から発する光は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にある光を含むものであることができる。

Description

照明器具
　本発明は、光触媒機能が付与された照明器具に関するものである。
　光触媒が設けられた照明器具が提案されている（特許文献１および２参照）。
特開平１－１６９８６６号公報 特開２０００－２０８０９８号公報
　本発明の目的は、安全な空気清浄、抗ウィルス機能または殺菌機能を有する照明器具を提供することにある。
　本発明の照明器具は、
　バルブと、
　前記バルブ内に設けられた光源と、
　前記バルブの外表面で、かつ、前記光源から発した光が当たる領域に設けられた光触媒部と、
　前記バルブの表面に設けられ、かつ、前記光源から発した光が当たる領域の少なくとも一部に設けられた銅層とを含み、
　前記光触媒部は、前記光源から発した光が当たることにより電子を励起させると共に、電荷を発生させ、かつ、空気中の水分と発生して活性酸素および水酸化ラジカルの少なくとも一方を発生させるものであり、
　前記光源から発する光は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にある光を含むものである。
　本発明において、前記光触媒部は、酸化チタンを含むことができる。
　本発明において、前記銅層は、リング状に設けられていることができる。
　本発明において、前記銅層の厚みは、０．３～０．５ｍｍであることができる。
本発明において、前記銅層は、リン青銅からなることができる。
　本発明において、前記銅層は、帯状の銅体をバルブに巻き付け、接着させて構成されていることができる。
　本発明において、前記光触媒部と、前記銅層とは、隣接していることができる。
　本発明において、前記光源は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にある光を発することができる第１のＬＥＤを含み、前記第１のＬＥＤの出力は、０．４～０．６Ｗであることができる。
　本発明において、前記光源は、可視光を発光する第２のＬＥＤを含み、前記第２のＬＥＤの出力は４０～１００Ｗであることができる。
　本発明の照明器具は、
　バルブと、
　前記バルブ内に設けられた光源と、
　前記バルブの外表面で、かつ、前記光源から発した光が当たる領域に設けられた光触媒部と、を含み、
　前記光触媒部は、銅紛を含み、かつ、前記光源から発した光が当たることにより電子を励起させると共に、電荷を発生させ、かつ、空気中の水分と発生して活性酸素および水酸化ラジカルの少なくとも一方を発生させるものであり、
　前記光源から発する光は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にある光を含むものである。
　本明細書中において、「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味するものとする。
　本発明によれば、安全な空気清浄、抗ウィルス機能または殺菌機能を有する照明器具を実現することができる。
実施の形態に係る照明器具を示す。 実施例に係るＬＥＤ電球を示す写真である。 実施例に係る紫外線ＬＥＤおよび白色ＬＥＤの実装写真を示す。消灯時の写真である。 実施例に係る紫外線ＬＥＤおよび白色ＬＥＤの実装写真を示す。点灯時の写真である。 SARS-CoV-2 試験結果を示す。
　以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
　１．照明器具の構成
　照明器具１０は、図１に示すように、バルブ１２と、バルブ１２内に設けられた光源と、バルブ１２の外表面で、かつ、光源から発した光が当たる領域に設けられた光触媒部１４とを含む。
　光触媒部１４は、光源から発した光が当たることにより電子を励起させると共に、電荷を発生させ、かつ、空気中の水分と発生して活性酸素および水酸化ラジカルの少なくとも一方を発生させるものである。光触媒部１４は、たとえば、酸化チタンを含むことができ、より具体的にはチタニア（商品名、インフィテック株式会社製）る。光触媒部１４は、バルブ１２に塗布することで形成することができる。
　光源から発する光は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にある光を含むものとすることができる。具体的には、光源は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にある光を発することができる第１のＬＥＤを含むことができ、第１のＬＥＤの出力は、０．４～０．６Ｗとすることができる。また、光源は、可視光を発光する第２のＬＥＤを含むことができ、第２のＬＥＤの出力は４０～１００Ｗとすることができる。第１のＬＥＤを中心に１個配置し、第１のＬＥＤの周囲に第２のＬＥＤ（たとえば白色ＬＥＤ）を配置することができる。
　照明器具１０は、バルブ１２の表面に設けられ、かつ、光源から発した光が当たる領域の少なくとも一部に設けられた銅層１６を含むことができる。銅層１６は、リング状に設けられていることができる。銅層１６の厚みは、０．３～０．５ｍｍであることができる。銅層１６は、リン青銅からなることができる。銅層１６は、帯状の銅体をバルブ１２に巻き付け、接着させて構成されていることができる。
　光触媒部１４と、銅層１６とは、隣接していることができる。
　照明器具１０の構造は、公知の電球の構造を採用することができる。光触媒部１４は、照明器具１０が電球であれば、半球面領域に設けることができる。銅層１６は、照明器具１０が電球であれば半球面の口金１８側に設けることができる。光源を設置する領域は特に限定されず、公知の設置箇所に設けることができる。
　２．作用効果
　光触媒は、光に反応してウィルスや細菌、臭いの元や有害物質までも分解除去する物質である。光触媒に光が当たると、光を吸収し電子と正孔を形成し、それらは空気中の水分に反応し、活性酸素や水酸化ラジカルに変化して、強い酸化力でウィルスや細菌類、臭い成分や有害物質を分解する。分子をバラバラにすることで、高い除菌効果・抗ウィルス性・消臭効果・室内空気汚染ガスの分解力などを発揮することになる。
　分解された分子は空気中の酸素などと結合し、二酸化炭素や水になるため、人体に影響を与える心配がなく安全である。光触媒（酸化チタン）をより効果的に作用させるため、電球内に可視光光源（たとえばLED）に加えて、紫外線光源（たとえばLED）を実装することで、効率よく酸化チタンに作用させることができる。
　また、バルブ１２に銅層１６（たとえば銅リング等）を装着する事で、電荷を帯びた銅イオンが発生し、光触媒と銅イオンの効果で、空中の細菌類も分解される。
　たとえば、ウィルス不活化実験で効果が実証されているUVA-LED(３６５nm)を搭載した場合、人がいる空間においても問題なく使用が可能である。人体への影響がなく、照射時間を長く取る事によって、ＵＶＣ殺菌灯(254nm)に相当する殺菌効果を得ることもできる。
　３．変形例
　上記の実施の形態では、銅層１６を設けたが、銅層１６を設けずに、光触媒部１４に銅粉および銀紛の少なくとも一方を添加してもよい。また、銅層１６を設けるとともに、光触媒部１４に銅粉および銀紛の少なくとも一方を添加してもよい。
　 以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
　１．照明器具
　照明器具の光源は、図２に示すＬＥＤ電球とし、図３に示すように１個の紫外線ＬＥＤ（日亜化学株式会社製、商品名「NVSU119C U375」）２０と、１２個の白色ＬＥＤ２２とにより構成した。１２個の白色ＬＥＤ２２は、図２に示すように、紫外線ＬＥＤ２０の周りに配置した。電球の直径は６５ｍｍとし、長さは１２０ｍｍとした。光束は８１０ｌｍ、色温度は５０００Ｋ、平均演色評価数（Ｒａ）は８０とした。定格電圧は１００Ｖ、周波数は５０／６０Ｈｚとした。定格電力は、７．６Ｗとした。定格出力は１２５ｍＡとした。バルブ（電球）に銅粉および銀紛が添加されている光触媒液（商品名「ＴＩＴＡＮＩＡ１．０」）を塗布した。紫外線ＬＥＤの駆動電流は約５０ｍＡとした。
　２．供試微生物
　供試微生物は、SARS-CoV-2（新型コロナウイルス）とした。SARS-CoV-2は、人由来分離株であり、唾液よりVero細胞を用いて分離培養後、リアルタイムPCRを用いてSARS-CoV-2遺伝子の増幅の確認（厚生労働省通知法）を行ったウイルス株である。培養細胞は、Vero細胞（アフリカミドリザルの腎臓上皮由来株化細胞である。
　３． 試験手順及び方法
　（１）区の設定
　区の設定は、表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（２）試験設定
　試験環境として30cm×30cm×60cmのボックスを用意した。60mm径シャーレにウイルス液（ウイルス培養液：原液）3mLを薄く満たし、試験機材から30cmの距離となるようにボックス内部にフタを空けて設置し試験開始とした。 対照区は試験開始直後及び区の設定に従いシャーレ内のウイルス液を回収した。 試験区は試験機材を稼働させた上で、区の設定に従いシャーレ内のウイルス液を回収した。 
　（３）ウイルス感染価の測定
　回収したウイルス液は細胞維持培地を用いてそれぞれ10倍段階希釈し、96wellプレートに培養した細胞に100μLずつ接種した。 判定は、37℃、炭酸ガス培養（5％）で5日間培養した後、培養細胞を顕微鏡観察し、培養細胞に現れるCPE（細胞変性）をもってウイルス増殖の有無を確認し、その濃度を算出した。 
　（４）評価
　試験結果において、検査時点ごとに、対照区に対する試験区の減少率（%）を算出し、効果を確認した。 なお、本試験において減少率は以下の式で算出した。
減少率（%）=　｛（対照区－試験区）／対照区｝×１００
　４．結果と考察
　SARS-CoV-2に対する試験結果を表２及び図５に示す。表１はSARS-CoV-2 試験結果(TCID50/mL)である。図５は、表２のデータをグラフにしたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  対照区では試験開始から、開始後24時間までの間にウイルス量の自然衰退が見られた(108.5 →103.1 TCID50/mL)。 試験区では開始後8時間で104.7 TCID50/mL（減少率：99.0％）抗ウイルス活性値「2.0」24時間で102.5 TCID50/mL（減少率：75.3％）抗ウイルス活性値「0.6」となった。 以上の結果より、SARS-CoV-2に対して8時間の反応で99.0％の感染価の減少が見られた。
　本実施の形態は、本発明の範囲内において種々の変形が可能である。
１０　照明器具
１２　バルブ
１４　光触媒部
１６　銅層
１８　口金
２０　紫外線ＬＥＤ
２２　白色ＬＥＤ

 

Claims (10)

  1. 　バルブと、
    　前記バルブ内に設けられた光源と、
    　前記バルブの外表面で、かつ、前記光源から発した光が当たる領域に設けられた光触媒部と、
    　前記バルブの表面に設けられ、かつ、前記光源から発した光が当たる領域の少なくとも一部に設けられた銅層とを含み、
    　前記光触媒部は、前記光源から発した光が当たることにより電子を励起させると共に、電荷を発生させ、かつ、空気中の水分と発生して活性酸素および水酸化ラジカルの少なくとも一方を発生させるものであり、
    　　前記光源から発する光は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にある光を含むものである照明器具。
  2. 　請求項１において、
    　前記光触媒部は、酸化チタンを含む照明器具。
  3. 　請求項１において、
    　前記銅層は、リング状に設けられている照明器具。
  4. 　請求項１において、
    　前記銅層の厚みは、０．３～０．５ｍｍである照明器具。
  5. 　請求項１において、
    　前記銅層は、リン青銅からなる照明器具。
  6. 　請求項１において、
    　前記銅層は、帯状の銅体をバルブに巻き付け、接着させて構成されている照明器具。
  7. 　請求項１において、
    　前記光触媒部と、前記銅層とは、隣接している照明器具。
  8. 　請求項１において、
    　前記光源は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にピークがある第１のＬＥＤを含み、前記第１のＬＥＤの出力は、０．４～０．６Ｗである照明器具。
  9. 　請求項１において、
    　前記光源は、可視光を発光する第２のＬＥＤを含み、前記第２のＬＥＤの出力は４０～１００Ｗである照明器具。
  10. 　バルブと、
    　前記バルブ内に設けられた光源と、
    　前記バルブの外表面で、かつ、前記光源から発した光が当たる領域に設けられた光触媒部と、を含み、
    　前記光触媒部は、銅紛を含み、かつ、前記光源から発した光が当たることにより電子を励起させると共に、電荷を発生させ、かつ、空気中の水分と発生して活性酸素および水酸化ラジカルの少なくとも一方を発生させるものであり、
    　前記光源から発する光は、３６５～３７５ｎｍの波長範囲内にある光を含むものである照明器具。
     
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