JP2005221751A

JP2005221751A - 光カットフィルタ、管球および照明器具

Info

Publication number: JP2005221751A
Application number: JP2004029328A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawakatsu; 晃川勝
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】
耐久性、耐熱性に優れ、紫外線および青色の光吸収特性を容易に制御することが可能な光吸収膜を備えた光カットフィルタおよびこのフィルタを備えた管球ならびに照明器具を提供することを目的とする。
【解決手段】
光カットフィルタＦは、銀（Ａｇ）を主成分とする被膜が表面に形成された球状酸化物微粒子を主成分として形成されたものであり、主として可視光線を透過するとともに短波長側吸収ピークの透過率が波長４５０〜６５０ｎｍの範囲内で５０％となる。これにより、光吸収特性を制御することが容易となり、かつ耐久性を高くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも紫外線、青色光および緑色光をカットし、黄色光ないしは赤色光を透過する光カットフィルタ、管球および照明器具に関する。

紫外線、青色光および緑色光を遮断（カット）する光カットフィルタを設け、黄色ないし橙色（オレンジ色）の光を放射するようにした照明用光源および照明器具が知られている。これら光源および照明器具は、紫外線および青色光を必要としない低誘虫用またはクリーンルーム用照明に主として利用されるものである。

従来の低誘虫用ランプとして、外管バルブの外表面に黄色光ないしは赤色光の着色顔料を分散させたフッ素樹脂からなる着色被膜を形成した高圧放電ランプなどが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、低誘虫用ランプまたは紫外線の放射を抑制したランプとして、酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる紫外線吸収作用を有する被膜をバルブ外表面に形成した光カットフィルタ付ランプが知られている（例えば特許文献２、３参照）。
特開平１１−３０７０５４号公報特開２００１−１４３６５７号公報特開２００１−１２６６６１号公報

低誘虫用またはクリーンルーム用等の特殊照明は、その用途によって遮断したい波長が異なることが多いので、光カットフィルタはその用途毎に光吸収特性を制御する必要がある。しかし、着色顔料を分散させた光吸収膜では、顔料により遮断（カット）可能な光の波長が決まるため、光吸収特性を制御しにくく、また、耐久性、耐熱性等もあまり高くない。

また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる紫外線吸収作用を有する光吸収膜は、耐久性、耐熱性に優れているが、主として青色光しか吸収しないという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、耐久性、耐熱性に優れ、紫外線および青色の光吸収特性を容易に制御することが可能な光吸収膜を備えた光カットフィルタおよびこのフィルタを備えた管球ならびに照明器具を提供することを目的とする。

請求項１の光カットフィルタは、銀（Ａｇ）を主成分とする被膜が表面に形成された球状酸化物微粒子を混入して形成され、可視光線の短波長側吸収ピークの透過率が波長４５０〜６５０ｎｍの範囲内で５０％になることを特徴とする。

「短波長側吸収ピークの透過率」は、フィルタが形成される基体の透過率を考慮しないフィルタだけの透過率であって、可視光線の短波長側の領域である波長４５０〜６５０ｎｍの範囲内の所定の波長が短波長側に近づくに従って透過率が減少するように変化しているときの透過率を意味する。

球状酸化物微粒子が混入されるフィルタの主成分は、光透過性を有するものであればその材質は特に制限されないが、紫外線吸収機能を有する金属酸化物を使用することが発明の性質上好ましく、特に紫外線吸収性能が高い酸化亜鉛を用いることが望ましい。

請求項２は、請求項１記載の光カットフィルタにおいて、球状酸化物微粒子の粒径が１０〜３０ｎｍであることを特徴とする。

球状酸化物微粒子の粒径が１０ｎｍ未満であると、光吸収作用が十分に発揮されず、また球状酸化物微粒子の粒径が３０ｎｍを超えると、吸収ピークが長波長側に移動して所定波長以下の光のみを効率よく遮断するという光学特性が得られないため望ましくない。

請求項３は、請求項１または２記載の光カットフィルタにおいて、銀（Ａｇ）を主成分とする被膜の膜厚が２．０〜１０ｎｍであることを特徴とする。

銀（Ａｇ）を主成分とする被膜の膜厚が２．０ｎｍ未満であると吸収ピークが不均一に発生するため吸収波長の制御が困難になる。被膜の膜厚が１０ｎｍを超えると、コストが高くなるので望ましくない。

このように、最適な光吸収（カット）被膜の構造は、膜厚や微粒子構造との関係を考慮して選択する必要があるが、上記請求項の範囲内であれば容易に設定することが可能となる。

請求項４は、請求項１ないし３いずれか一記載の光カットフィルタにおいて、球状酸化物微粒子が酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）のうち少なくとも一種を主成分とするものであることを特徴とする。

上記酸化物は、比較的安定した性質を有し、球状微粒子とすることが容易であるため、光カットフィルタの材料として最適である。

請求項５は、請求項１ないし４いずれか一記載の光カットフィルタにおいて、表面に誘電体または樹脂からなる保護層が形成されていることを特徴とする。

銀（Ａｇ）被膜が光カットフィルタの中に完全に埋め込まれず、一部が表面に露出した場合、この銀（Ａｇ）被膜が大気中のオゾンまたはイオウ化合物と反応して変質しやすいため、保護層を形成することによりこれら物質との反応による変質を抑制することができる。

請求項６の管球は、発光手段を内包する透光性バルブと；このバルブを前記基材として形成された請求項１ないし５いずれか一記載の光カットフィルタと；を具備していることを特徴とする。

管球とは、白熱電球、ハロゲン電球またはＨＩＤランプや蛍光ランプなどの放電ランプを意味する。発光手段とは、白熱電球およびハロゲン電球の場合にはフィラメントを指し、放電ランプの場合には放電空間（蛍光体層を含む）を指す。

請求項７の照明器具は、器具本体と；この器具本体に配設された光源と；この光源を覆うように前記器具本体に配設された透光性カバーと；このカバーを前記基材として形成された請求項１ないし５いずれか一記載の光カットフィルタと；を具備していることを特徴とする。

照明器具は、天井直付け器具、ダウンライトや透光器等を含み、カバーには板状のカバーの他、グローブを含むものである。

請求項１の発明によれば、光の吸収波長を制御することが容易な銀（Ａｇ）を主成分とする被膜を球状酸化物微粒子の表面に形成し、この球状酸化物微粒子を主成分として光カットフィルタを形成したので、球状誘電体と表面の銀（Ａｇ）被膜の相互作用により可視域の吸収を広い範囲にわたって制御でき、短波長側吸収ピークの透過率が波長４５０〜６５０ｎｍの範囲内で５０％となるように光吸収特性を制御することが容易となり、かつ耐久性の高い光カットフィルタを提供することができる。

請求項２の発明によれば、球状酸化物微粒子の粒径を３０〜８０ｎｍとしているので、光吸収膜として十分に機能し、所定波長以下の光を効率よく遮断するという光学特性を得ることができる。

請求項３の発明によれば、銀（Ａｇ）を主成分とする被膜の膜厚を２．０〜３０ｎｍとしているので、光吸収膜として十分に機能し、所定波長以下の光を効率よく遮断するという光学特性を得ることができる。

請求項４の発明によれば、光カットフィルタとして最適な球状酸化物微粒子を使用することができる。

請求項５の発明によれば、光カットフィルタの表面に誘電体または樹脂からなる保護層が形成されているので、銀（Ａｇ）被膜の一部が光カットフィルタの表面に露出した場合であっても大銀（Ａｇ）被膜が気中に含まれる物質等との反応による変質を抑制して耐久性を改善することができる。

請求項６または７の発明によれば、請求項１ないし５の光カットフィルタの作用効果を備えた管球または照明器具を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態における光カットフィルタの概略断面図である。

図１（ａ）は光カットフィルタの概略断面図、図１（ｂ）は球状酸化物微粒子の概略断面図、図２は波長と光透過率とを対比したグラフである。

光カットフィルタは、建造物や車両用の窓ガラスなどのフィルタ形成に適用できる。図１では光学用の光カットフィルタＦを実施例として説明する。

１はパイレックス（登録商標）ガラスからなる透光性基体としての透明な基板である。この基板１の表裏両面（片面でもよい）には酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、これに平均粒径が約２０ｎｍの球状の酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）微粒子に銀（Ａｇ）を平均２ｎｍコートしたものを約１５質量％添加して約０．８μｍの膜厚で形成された光吸収膜（カット膜）２が設けられ光カットフィルタＦを構成している。図１（ｂ）に示すように、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）からなる球状酸化物微粒子３の表面には銀（Ａｇ）を主成分とする被膜４が膜厚約１０ｎｍで形成されている。

図２は、図１の光カットフィルタＦの透過率分光分布を示すグラフである。このグラフで示す透過率は、基板１の透過率を除いた値で示しているため、実質的に光吸収膜２の透過率分光分布を示している。

図２の線ａは上記実施形態の光吸収膜２の分光透過率を、線ｂは球状酸化物微粒子を添加する以外は上記実施形態と同様の構成で形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする比較例の光吸収膜の分光透過率をそれぞれ示している。

図２で示す透過率分光分布からも理解できるように、上記実施形態の光吸収膜２は比較例に比べて可視光線の短波長側の光を遮断（カット）する機能を有しており、短波長側吸収ピークの透過率が５０％となる波長は５６０ｎｍ付近である。これは、銀（Ａｇ）を主成分とする被膜の膜厚、球状酸化物微粒子の添加量および光吸収膜２の膜厚を制御し所望の光吸収特性としたためである。これにより光カットフィルタＦは紫外線−青色光を吸収して、その透過光は黄色ないし橙色（オレンジ色）となる。

コーティングは、たとえばコーティング溶液として酢酸亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂）等の亜鉛錯体、カルボン酸塩をエタノール等有機溶剤に５質量％程度溶解し、安定化材、その他所定の添加剤を添加したものを使用してコーティング溶液を調製する。さらにこの溶液に上記方法によって銀（Ａｇ）被膜が形成された平均粒径が約４０ｎｍの酸化イットリウム球状微粒子を約１５質量％分散させて添加する。こうして調整された容液を基板１の表面に塗付後、５００℃で１５分間焼成し、これを複数回繰り返すことにより所望の膜厚の光吸収膜２，２を得ることができる。

図３は、本発明の第２の実施形態である管球を示す概略正面図である。Ｌ２は管球としてのＨＩＤランプであり、このＨＩＤランプＬ２には発光管４０を保護する外管バルブ１１が設けられている。外管バルブ１１には発光管４０と導通する給電手段としてのＥ形口金３が取付けられている。

この外管バルブ１１の外表面には、第１の実施形態の光吸収被膜２が形成されており、外管バルブ１１と基体とする光カットフィルタＦが構成されている。この光カットフィルタＦにより、ＨＩＤランプＬ２の発光管４０から放射される光のうち紫外線および青色光が吸収され、ＨＩＤランプＬ２の放射光は黄色ないし橙色（オレンジ色）となる。

本発明の第１の実施形態における光カットフィルタの概略断面図。図１の光カットフィルタの透過率分光分布を示すグラフ。本発明の第２の実施形態である管球を示す概略正面図。

符号の説明

１…基板、２…光吸収被膜、３…球状酸化物微粒子、４…銀被膜、Ｆ・・・光カットフィルタ、Ｌ２…管球としてのＨＩＤランプ。

Claims

銀（Ａｇ）を主成分とする被膜が表面に形成された球状酸化物微粒子を混入して形成され、可視光線の短波長側吸収ピークの透過率が波長４５０〜６５０ｎｍの範囲内で５０％になることを特徴とする光カットフィルタ。
球状酸化物微粒子は、粒径が１０〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の光カットフィルタ。
銀（Ａｇ）を主成分とする被膜の膜厚が２．０〜１０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２記載の光カットフィルタ。
球状酸化物微粒子が酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）のうち少なくとも一種を主成分とするものであることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の光カットフィルタ。
表面に誘電体または樹脂からなる保護層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の光カットフィルタ。
発光手段を内包する透光性バルブと；
このバルブを前記基材として形成された請求項１ないし５いずれか一記載の光カットフィルタと；
を具備していることを特徴とする管球。
器具本体と；
この器具本体に配設された光源と；
この光源を覆うように前記器具本体に配設された透光性カバーと；
このカバーを前記基材として形成された請求項１ないし５いずれか一記載の光カットフィルタと；
を具備していることを特徴とする照明器具。