JP2007051273A - 紫外線遮断材料、紫外線遮断可視選択透過フィルター、可視選択透過樹脂材料、光源及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＺｎＯよりも紫外線をカットする波長を長波長側にシフトさせ紫外線カット能力を向上させるとともに、熱線カット機能を有することを課題とする。
【解決手段】一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子からなることを特徴とする紫外線遮断材料。
【選択図】 なし

Description

本発明は、紫外線遮断材料、この紫外線遮断材料を用いた紫外線遮断可視選択透過フィルター、可視選択透過樹脂材料、光源及び照明装置に関する。

周知の如く、家屋、ビルディング等の建造物、電車、自動車、航空機等の輸送機、あるいは冷蔵もしくは冷凍ショーケース等の窓に用いられるガラスの表面には、赤外線による温度上昇を軽減したり、また紫外線による各種構造物や食品、その他の物品等の劣化を防止するために、一般に赤外線と紫外線との両方を反射または吸収する樹脂製フィルムが貼着されている。

従来、例えば紫外線をカットするための膜材料には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系材料が主に使用されている。ところで、紫外線をカットするために使用されているＺｎＯ遮断膜では、カット波長は約３８０ｎｍ以下であるが、より長波長側のカットが望ましく、例えばＢｉまたはＩｎをドープしたＺｎＯが提案されている。一方、熱線をカットする膜材料には、例えば錫ドープ酸化インジウム粉末（ＩＴＯ粉末）が使用されているが、同時に３００〜４００ｎｍの紫外線をカットする材料はほとんど知られていない。紫外線と赤外線の両者をカットする膜材料としては、例えばＺｎＯ：Ａｌや、（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３（ｋ＝２〜２０）の六方晶複合酸化物（ｋ：偶数）が提案されている（特許文献１）。しかし、これらの膜材料では、紫外線のカットはＺｎＯと同等か、あるいはカット波長が幾分短波長側にシフトするため若干低下する。

また、周知のように、水銀輝線の紫外線（２５４ｎｍ）を使用して、可視光を放射する光源としての蛍光ランプでは、近紫外光（３６５ｎｍ）や可視光（４０５ｎｍ）等にも水銀輝線のスペクトルが存在している。ここで、主な昆虫のすう光曲線は３７０ｎｍ付近が最大であることから、従来、低誘虫仕様の蛍光ランプには３８０ｎｍ以下の波長をカットする紫外線遮断膜が塗布されている。このような紫外線遮断膜の材料の多くは、耐久性、コスト面からＺｎＯやＴｉＯ_２が使用されている。
特開２００３−３３６０３４号公報

ところで、昆虫のすう光曲線の分布は長波長側が５５０ｎｍまで広がっており、ＺｎＯのようなカット材料ではカット波長が約３８０ｎｍ以下であるため、より長波長側のカットが望ましい。また、蛍光ランプは照明用途であるため、人間の視感度曲線の下限の波長である４１０ｎｍ以上はカットするのはランプ効率、演色性の観点から好ましくない。しかし、これらの条件を満たす適切な無機材料が存在しないので、約４１０ｎｍ前後のカットは、プラスチック製フィルムやチューブあるいは有機化合物を使用することで実用化されている。

ここで、プラスチック製フィルムやチューブあるいは有機化合物を用いる場合には、蛍光ランプの外管へ被覆するため製造が煩雑であるとともに、コストも高くなる。また、耐熱性や紫外線による劣化による耐久性も問題である。更に、ＺｎＯにＩｎをドープした膜が長波長側までカットできることが開示されているが、製造コストや工程数が多いという問題点があった。

本発明は、こうした問題点を解消するためになされたもので、ＺｎＯよりも紫外線をカットする波長を長波長側にシフトさせて特定波長の光のカット能力を向上させた紫外線遮断材料、及びこの材料を用いた紫外線遮断可視選択透過フィルター、可視選択透過樹脂材料、光源を提供することを目的とする。

請求項１記載の紫外線遮蔽材料は、一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子からなることを特徴とする。
請求項２記載の紫外線遮蔽材料は、前記亜鉛複合酸化物微粒子のＩｎの一部がＬａ，Ｇａ，Ａｌのいずれかで置換されていることを特徴とする。

本発明者等は、ＺｎＯにＩｎをドープした膜を蛍光ランプに使用した場合の課題を解決するため、種々研究を重ねたところ、先に（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の粉体を水溶液化して膜にする方法を考えた。しかしながら、（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の粉体のみでは４１０ｎｍまでのカット率は高いが、５００ｎｍ以上の吸収が多く光束が低下する、さらには粒径が大きいと紫外線が若干透過してしまう問題があった。本発明者等は、こうした点を配慮して更に研究を進めた結果、亜鉛複合酸化物の結晶構造を最適化することでカット波長を長波長側にカットさせることが可能であることを見出し本発明を究明するに至った。

請求項３記載の紫外線遮断材料は、前記亜鉛複合酸化物微粒子がＳｉ，Ａｌ，Ｚｒの少なくとも一種の金属酸化物で表面処理されていることを特徴とする。

請求項４記載の紫外線遮断可視選択透過フィルターは、前記亜鉛複合酸化物微粒子をＺｎ又はＩｎ化合物の固相反応により合成後、粉砕して微粒子にしたものを、無機又は有機バインダーを使用して成膜して得られることを特徴とする。
請求項５記載の可視選択透過樹脂材料は、前記亜鉛複合酸化物微粒子をＺｎ又はＩｎ化合物の固相反応により合成後、粉砕して微粒子にし、樹脂に混合して成型して得られることを特徴とする。
請求項６記載の光源は、透光性容器の内面または外面に一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子からなる紫外線遮断材料から形成された紫外線遮断層が設けられており、前記容器の内部に発光手段が配設されていることを特徴とする。ここで、発光手段としては、放電による分子（気体）発光、蛍光体層からの励起発光、白熱フィラメントやＬＥＤ等の固定発光をそれぞれ生起する構成が挙げられる。

請求項７記載の光源は、紫外線遮断材料の一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３中のｋは５であることを特徴とする。ここで、「ｋ」は、大きな奇数であるほど可視光透過率が高くなるが、７を超えると製造が困難であり、紫外線遮断特性も変化しやすいので、５が適当である。
請求項８記載の光源は、前記紫外線遮断層に、ＺｎＯ微粒子、ＴｉＯ_２微粒子、ＣｅＯ_２微粒子、あるいはこれらの混合物からなる微粒子が混合されていることを特徴とする。
請求項９記載の照明装置は、前記光源を備えたことを特徴とする。

（１）請求項１の発明によれば、一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子からなることにより、短波長吸収端側の透過率５０％波長が４００〜４３０ｎｍであり、ＺｎＯよりも紫外カット波長を長波長側にシフトさせて紫外線カット能力を向上させるとともに、熱線カット機能を有する紫外線遮断材料が得られる。
（２）請求項２の発明によれば、上記（１）と同様な効果を有する他、亜鉛複合酸化物微粒子のＩｎの一部がＬａ，Ｇａ，Ａｌのいずれかで置換されているので、紫外線カット機能は若干低下するが、４００〜５００ｎｍの可視光の透過率を改善できる。

（３）請求項３の発明によれば、上記（１）と同様な効果を有する他、表面の保護例えばＣＯ_２等との反応防止、酸素欠陥低減、光触媒効果の防止等の効果を有する。

（４）請求項４の発明によれば、上記（１）と同様な効果を有する可視選択透過フィルターが得られる。
（５）請求項５の発明によれば、上記（１）と同様な効果を有する可視選択透過樹脂材料が得られる。
（６）請求項６の発明によれば、光透過性容器の内面または外面に一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子からなる紫外線遮断材料から形成された紫外線遮断層が設けられており、前記容器の内部に発光手段が配設されていることにより、３９５ｎｍ以下の紫外線をほぼ１００％カットでき、４００〜４１０ｎｍの可視光も６０％以上カットできるため、誘虫性が低く、従来の光源よりも虫が集まりにくくなる。また、５００〜７８０ｎｍの可視光は殆ど吸収しないため、本発明の紫外線遮断層が設けられていない光源と比べて光束の低下が少ない。

（７）請求項７の発明によれば、前記紫外線遮断材料の一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３中のｋを５とすることにより、可視光の５００〜７８０ｎｍに対する透過率が高く、均一であり、発光手段から放射される光を吸収しないという効果を有する。しかし、可視光透過率特性やカット波長の仕様によっては、ｋは５に限らず、３や７の奇数であってもよい。

（８）請求項８の発明によれば、前記紫外線遮断層に、紫外線吸収作用を有するＺｎＯ微粒子、ＴｉＯ_２微粒子、ＣｅＯ_２微粒子、あるいはこれらの混合物からなる微粒子が混合されていることにより、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３粒子の間をＺｎＯ微粒子等が埋めることになって、可視光透過率が高くなり、かつＺｎＯ微粒子等が３８０ｎｍ以下の紫外線を吸収するため、前記酸化物層を基材例えばバルブ内面に塗布した場合、４１０ｎｍまでの可視及び紫外線を一層良好にカットでき、可視光（４５０〜７８０ｎｍ）は殆ど吸収されないため、光源の光束は膜を塗布してない場合と比較すると、あまり低下しないという効果を有する。

（９）請求項９の発明によれば、照明効率を大きく低下させることなく、紫外線の照射を抑制して低誘虫効果を有する照明装置を提供できる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明は、例えば醸造所，製飴所関連、スーパー，コンビニエンスストア，デパートの食品売り場のショーケース等の食品関係、衣料品店，ショーウィンドウ，デパートの衣料品売り場等の衣類関係、学術的に貴重な作品を展示する美術館・博物館関係、印刷工場，製紙工場，書店，文具店，オフィス等の紙製品を多く扱う紙類関係のように広い分野における紫外線遮断材料、ＵＶカットフィルム、ＵＶカットシートとして使用可能である。

本発明において、紫外線遮断材料は、一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子を主成分としたことを特徴とする。ここで、式中、ｋ＝５が最も好ましいが、ｋ＝３，７等の奇数であってもよい。図１は、本発明に係る紫外線遮断材料（式中のｋが５の場合）の分子構造を模式的に示した図であり、ＩｎＯ_２ ⁻層１と（ＺｎＯ）_５ ^＋層２が順次積層された構成になっている。また、（ＺｎＯ）_５ ^＋層２では、Ｚｎ原子の層とＯ原子の層が交互に積層されている。図２は、上記式中のｋが３（図中の曲線（イ）），５（図中の曲線（ロ）），７（図中の曲線（ハ））の場合の波長と拡散反射率との関係を示す特性図を示す。なお、図中の曲線（ニ）は従来のＺｎＯ材料を用いた場合を示す。図２より、本発明の場合、従来のＺｎＯ材料を用いた場合に比較して紫外線カット波長を長波長側にシフトできることが明らかである。

本実施例形態の亜鉛複合酸化物微粒子は、Ｉｎの一部をＬａ，Ｇａ，Ａｌのいずれかで置換することができる。ここで、Ｓｎが若干混入していても構わない。また、亜鉛複合酸化物微粒子をＺｎ又はＩｎ化合物の固相反応により合成後、粉砕して微粒子にしたものを、無機又は有機バインダーを使用して成膜することにより、可視選択透過フィルターが得られる。更に、前記亜鉛複合酸化物微粒子をＺｎ又はＩｎ化合物の固相反応により合成後、粉砕して微粒子にしたものを、金属酸化物で表面コートしたものを樹脂に混合して成型することにより、例えばＵＶカットフィルムやＵＶカットシート等の可視選択透過透明樹脂部材が得られる。ここで、金属酸化物は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｚｒの少なくとも一種からなる金属酸化物でもよい。

本発明において、光源としては、例えば白熱電球やＨＩＤランプ、蛍光ランプが挙げられるが、これらに限定されない。
図３は、本発明の一実施形態に光ランプ（光源）の説明図であり、図３（Ａ）は同蛍光ランプの一部を切欠して示す全体図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）の蛍光ランプのバルブ断面を拡大して示す模式図である。

蛍光ランプ１１は、直管状のガラスバルブ１２とこのバルブ１２の両端に設けられた口金１３，１３とから構成されている。バルブ１２の内面には、図３（Ｂ），（Ｃ）に示すように、紫外線遮断層としての紫外線カット層１４、蛍光体層１５が順次形成されている。ここで、紫外線カット層１４は主として一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３で現わされた亜鉛複合酸化物微粒子を主体として膜厚０．１〜５μｍ、好ましくは０．５〜３μｍの範囲で構成され、式中のｋは例えば５である。前記蛍光体層１５は、ＪＩＳ Ｚ ９１１２に規定される３波長域発光形の複数の蛍光体が塗布されたものである。

前記（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３はＺｎＯよりも長波長側に吸収端がシフトする材料であり、特にｋ＝５の組成は可視光の５００〜７８０ｎｍに対する透過率が平滑であり、蛍光体から放射される光を吸収しない特徴をもっている。また、前記酸化物層として、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子，即ち（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３粒子に、ＺｎＯ微粒子、ＴｉＯ_２微粒子、ＣｅＯ_２微粒子あるいはこれらの混合物からなる粒径が１０ｎｍ〜１．０μｍの微粒子を混合してなる層を用いると、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３微粒子の間にＺｎＯ微粒子やＴｉＯ_２微粒子等の微粒子が埋められ、可視光透過率が大きく低下することなく、３８０ｎｍ以下の紫外線が効果的に吸収される。したがって、例えば（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３膜をバルブ１２の内面に塗布した場合、４１０ｎｍまでの可視および紫外線がカットでき、可視光（４５０〜７８０ｎｍ）は殆ど吸収しないため、蛍光ランプの光束は紫外線カット層を塗布しない場合と比較しても、光束はさほど低下しない。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る紫外線遮蔽材料は、一般式：（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子を主成分としたことを特徴としている。この紫外線遮断材料は次のようにして製造した。即ち、まず、ＺｎＯ（平均粒径約１μｍ）の粉末とＩｎ_２Ｏ_３（平均粒径約５０ｎｍ）の粉末を所定量例えばＩｎ添加量１０s質量％計量して混合し、混合物とした。次に、この混合物をるつぼ内で大気中９００℃以上例えば１３００℃で５時間熱処理し固相反応させることにより、粒径約５００ｎｍの紫外線遮断材料の粉末を得た。であることが確認された。

得られた粉末をＸ線回折したところ、主成分は（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３であることが確認された。また、反射特性を測定したところ、粉末試料の短波長吸収端側の透過率５０％波長が４００〜４３０ｎｍであり、優れた紫外線カット機能および熱線カット機能を有することが確認された。なお、実際に紫外線遮断材料として使用する場合には、前述の製法で得られた粉末を所定の粒径に粉砕、分級し、必要に応じて所定の表面処理が施される。また、コーティング材料として使用する場合には、有機系または水溶性の分散液等に分散して利用する。

このように、第１の実施形態の紫外線遮断材料によれば、短波長吸収端側の透過率５０％波長が４００〜４３０ｎｍで、ＺｎＯよりも紫外カット波長を長波長側にシフトさせて紫外線カット能力を向上させ、かつ熱線カット機能を有するという効果が得られた。
なお、第１の実施形態の紫外線遮断材料の粒径は特に限定されないが、光学特性の関係から好ましくは平均粒径１０ｎｍ〜５μｍ、最適には１００ｎｍ〜１μｍである。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る光源としての蛍光ランプは、図３に示すように、直管状のソーダライム製のガラスバルブ（光透光性容器）１２とこのバルブ１２の両端に設けられた口金１３，１３とから構成され、バルブ１２の内面には、膜厚約１μｍの紫外線カット層１４，蛍光体層１５が順次形成されている。ここで、紫外線カット層１４は主として一般式：（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３から構成され、蛍光体層１５は、ＪＩＳ Ｚ ９１１２に規定される３波長域発光形の複数の蛍光体が塗布されたもので、波長が約４５０ｎｍ（青色）、５４０ｎｍ（緑色）及び６１０ｎｍ（赤色）の少なくとも３つの単色光が組み合わされる。その結果、蛍光ランプ１１は、色温度がおよそ５０００Ｋの昼白色区分の白色光を照射するようになっている。

上記蛍光ランプ１１は、次のようにして製造した。即ち、まず、平均粒径３０ｎｍのＺｎＯの重量に対してＩｎ_２Ｏ_３を１０％の割合で混合した後、１１００℃〜１２００℃で焼成し、粒径約５００ｎｍの（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３粉体を生成した。次に、この粉体を水溶液にした後、粒径（約５０ｎｍ）のＺｎＯ／ＴｉＯ_２の水溶液を（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３に対して２０質量％加えてバルブ１２の内面にコーティングした。つづいて、コーティングした層が乾燥した後、３波長蛍光体を塗布し、ベーキング、封止、排気工程を経てバルブ１２の内面に膜厚１μｍの紫外線カット層１４，蛍光体層１５が順次形成された蛍光ランプ（形名ＦＬ２０ＳＳＥＸＤ）を作製した。また、比較例１として実施形態の紫外線カット層を形成していない蛍光ランプも作製した。

なお、第２の実施形態において、紫外線カット層１４はバルブ１２の外面に形成してもよいことはいうまでもないが、ガラス１２への紫外線照射量を少なくしてガラス成分の劣化を抑えるためには、やはりバルブ１２の内面に成膜した方がよい。

第２の実施形態の蛍光ランプによれば、３９５ｎｍ以下の紫外線をほぼ１００％カットでき、４００〜４１０ｎｍの可視光も６０％以上カットできるため、誘虫性が低くなる。屋外評価試験の結果、蛍光ランプよりも虫が集まりにくくなっていることが確認された。また、実施形態の紫外線カット層は５００〜７８０ｎｍの可視光を殆ど吸収しないため、比較例の蛍光ランプと比べて光束の低下が少ない。更に、蛍光ランプの外面に取替え時にプラスチックや樹脂のチューブ等で覆う必要がないため、取り付けが簡単である。

これらの蛍光ランプを光束測定用の積分球を用いて光束と分光放射束を測定した。図４は、本実施形態と比較例とのランプの分光放射強度、透過率との関係を示す特性図である。なお、図４中の曲線（イ）は本発明の蛍光ランプの場合、曲線（ロ）は比較例１の蛍光ランプの場合、曲線（ハ）は比較例１と同一の蛍光ランプの外表面に管体にＺｎＯ微粒子を混入させた紫外線カット機能付樹脂チューブを被覆した比較例２の場合を示す。本実施形態の紫外線カット層を形成した蛍光ランプは、比較例１に対して９６．６％の光束であった。また、比較例の分光放射を基準として、本発明の酸化物層の透過率を算出した結果、３９５ｎｍよりも短波長側の紫外線はほぼ１００％カットされ、４００ｎｍでは７５％、４１０ｎｍでは６５％、５００ｎｍでは４．８％のカット率であることが確認された。

また、本発明の蛍光ランプは昆虫のすう光曲線の最大値である３７０ｎｍと３９５ｎｍ以下はほぼ１００％カットし、昆虫のすう光曲線が残る可視光域４１０ｎｍ付近を大幅にカットできた。なお、実際の誘虫試験を行ったところ、比較例１の蛍光ランプに集まった昆虫の質量を１００％とすると、本発明の蛍光ランプでは６７％となり、誘虫率が低下していることが確認できた。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る照明器具は、図５及び図６に示すような構成になっている。ここで、図５は前記照明器具の分解状態の斜視図、図６は図５の要部の拡大断面図である。本実施形態は、内面に紫外線遮断材料を主体とする紫外線カット層が形成された透過性セード（カバー）を使用した照明器具に関する。

照明器具２１は、天井に備えられた引掛シーリング及びこの引掛シーリングに取り付けられるアダプタを用いて天井部に直付け設置される器具本体２２を備えている。この器具本体２２は円盤状をなし、その中央部には厚さ寸法の大きい段部２３が設けられ、更にこの段部２３の中央部にはアダプタが挿入され機械的に接続される円形の開口部２４が設けられている。

また、器具本体２２の周辺部には、２個のランプソケット２５及び２個のランプホルダ２６が設けられている。そして、ランプソケット２５に電気的及び機械的に接続されるとともに、ランプホルダ２６に機械的に支持されて、段部２３を囲むようにして光源となる円環状の蛍光ランプの発光管２７が２本、例えば３２Ｗと４０Ｗとの互いに外径の異なる蛍光ランプの発光管２７が同心状に配置されている。また、開口部２４の部分には、ソケット２８が設けられ、このソケット２８にベビー球などのランプ２９が取り付けられる。

器具本体２２及び該器具本体２２に取り付けられた部材の下方及び側方を覆うようにして、照明用光学部品としてのセード３０が器具本体２２に着脱可能に取り付けられる。セード３０は、ガラスまたは樹脂など透光性を有し下方に滑らかに膨出する曲面状などに形成された基体３１を備えている。この基体３１の内面には、第２の実施形態と同様な材料、膜厚の紫外線カット層１４が形成されている。

第３の実施形態によれば、基体３１の内面に紫外線カット層１４を設けたため、前述した実施形態と同様に、照明効率を大きく低下させることなく、紫外線の照射を抑制して低誘虫効果を有する照明器具２１を提供できる。また、この構成では、蛍光灯など一般的な種々の光源を用いることが可能であり、汎用性を向上できる。

なお、第３の実施形態では、紫外線カット層１４は、基体３１の内面に膜状即ち層状に設けたが、この構成に限らず、例えば基体３１を構成する樹脂に紫外線遮断材料を混合して一体的に形成することもできる。この場合の混合比率は樹脂材料全体に対して５〜３０質量％の範囲が適当であるが、仕様によってはこの範囲外で使用することも可能である。

図７の上側のグラフは第１の実施形態に係る紫外線遮断材料のＸＲＤ測定結果を示し、下側のグラフは結晶構造が三方晶の（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３のＸＲＤのパターンを夫々示している。この特性図では、横軸が２θ、縦軸が強度を示している。図７から明らかなように、第１の実施形態に係る紫外線遮断材料は結晶構造が三方晶の（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３（Ｚｎ_５Ｉｎ_２Ｏ_８と同じ）となっていることが確認できる。

図８の上側のグラフはＺｎＯが混合された状態の第１の実施形態の紫外線遮断材料のＸＲＤ測定結果を示し、中段及び下側のグラフはＺｎＯ及び（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３のＸＲＤのパターンを夫々示している。この特性図では、横軸が２θ、縦軸が強度を示している。図８から明らかのように、ＺｎＯ及び結晶構造が三方晶の（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３が混合されているものであることがわかる。なお、本実施形態における紫外線遮断材料は、（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３の混合比率が１０〜２０質量％であり、残部が酸化亜鉛（ＺｎＯ）であった。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る光源としての高圧金属蒸気放電ランプ（（メタルハライドランプ）の概略正面図を示す。図１０は、図９の要部Ｘを示す一部拡大断面図である。
メタルハライドランプ３１は、ホウケイ酸ガラス等の透光性の硬質ガラスからなる外管バルブ３２の一端部にステム３３を封止してなり、このステム３３にサポート部材３４ａ，３４ｂ等を介して石英製の発光管３５及び該発光管３５を囲繞したシュラウド（透光性中空管）３６を支持させた構成となっている。

前記外管バルブ３２は、中央部の膨出部３７と、下部側の閉塞されたトップ部３８と、上部側のネック部３９を有したいわゆるＢＴ形に形成されている。外管バルブ３２内には窒素ガスが封入されている。前記発光管３５は、透光性気密容器を形成する直管形の高シリカガラス（石英ガラス）からなる発光管バルブ４０の両端部に圧潰封止部４１ａ，４１ｂを有し、発光管バルブ４０内にはモリブデン（Ｍｏ）やタングステンからなる一対の主電極４２ａ，４２ｂが封着されている。一方の主電極４２ａの近傍には補助電極４２ｃが設けられている。

前記圧潰封止部４１ａ，４１ｂ内には、導入部材として夫々Ｍｏからなるリボン状の金属箔４３が気密に封着されている。前記発光管バルブ４０内には、水銀と始動用希ガスとしてのアルゴンと金属ハロゲン化物としてのナトリウム、スカンジウム、インジウム等のヨウ化物が封入してある。シュラウド３６は、高透光性シリカガラスからなる上下端部が開口した円筒形状をなし、内部の発光管３５と所定の間隔を隔てて配設されている。ステム３３の導入線４４は給電線４５、外部導入線４６を介して一方の主電極４２ａと電気的に接続し、ステム３３の他方の導入線４７は発光管バルブ４０と遠ざかるよう湾曲して離した細線からなる給電線４８、外部導入線４９を介して他方の主電極４２ｂに電気的に接続されている。なお、図中の符番５２は口金を示す。

前記外管バルブ３２の内壁面には、図１０に示すように、紫外線遮断層としての紫外線カット層５０を介して蛍光体層５１が形成されている。ここで、紫外線カット層５０は主として一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３で現わされた亜鉛複合酸化物微粒子を主体とし、式中のｋは例えば５である。紫外線カット層５０は、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３をＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３あるいはＣｅＯ_２の少なくともいずれか一つの超微粒子と共に懸濁液を形成し、この懸濁液を流し塗りあるいはスプレーにより塗布後、乾燥して加熱処理することにより形成する。外管バルブ３２と蛍光体層５１間に紫外線カット層５０を設けた理由は、蛍光体層５０の励起光である紫外線を低減しないとともに、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３はこの波長付近に５〜２０％程度の反射があり、蛍光体層５１へ紫外線を戻し、再吸収させるためである。（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３にＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３あるいはＣｅＯ_２の少なくともいずれか一つの超微粒子を混合する理由は、４１０ｎｍ以上の可視光透過率の制御を行うためと、耐熱性を向上させるためである。

上述したように、第４の実施形態に係るメタルハライドランプ３１は、外管バルブ３２の一端部にステム３３を封止して、このステム３３にサポート部材３４ａ，３４ｂ等を介して石英製の発光管３５及びシュラウド３６を支持させ、発光管３５は透光性気密容器を形成する直管形のシリカガラス（石英ガラス）からなる発光管バルブ４０の両端部に圧潰封止部４１ａ，４１ｂを有し、発光管バルブ４０内にはモリブデンやタングステンからなる一対の主電極４２ａ，４２ｂが封着され、発光管バルブ４０内には水銀と金属ハロゲン化物とアルゴンが封入され、更にバルブ３２の内壁面には（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３で現わされた亜鉛複合酸化物微粒子を主体とした紫外線カット層５０を介して蛍光体層５１が形成された構成となっている。

こうした構成のランプ電力４００Ｗの蛍光形メタルハライドランプの分光分布特性図は、図１０に示すとおりである。なお、図１０中、曲線（ａ）は（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３（ｋ＝５）の場合、曲線（ｂ）は（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３（ｋ＝５）にＺｎＯとＴｉＯ_２を混合した場合、曲線（ｃ）は従来のメタルハライドランプの場合を示す。図１０より、本発明に係るランプによれば、波長４１０ｎｍ以下の青色及び３８０ｎｍ以下の紫外線が低減していることがわかる。また、比較例のランプと比べて、５５０〜７８０ｎｍの可視光領域での透過率が９０％以上となっており、かつ３８０ｎｍ以下の紫外線領域では２５％以下、４００ｎｍでは５０％以下、さらに４１０ｎｍでは６５％以下に低減される。このように、紫外線放射と人間の視感度に影響を殆ど与えない３８０〜４１０ｎｍの放射を低減することにより、３８０ｎｍ以下の紫外線領域を低減するのみよりも、昆虫類の光の走行性に基づく誘虫性を抑制することができ、さらに低誘虫形のメタルハライドランプを得ることができる。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係るメタルハライドランプ３１の基本構成は既述した図９の通りであり、図９の要部Ｘのみ図１２のような構成になっている。即ち、前記外管バルブ３２の外壁面には、紫外線遮断層としての紫外線カット層５３が形成されている。ここで、紫外線カット層５３は主として一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３で現わされた亜鉛複合酸化物微粒子を主体とし、式中のｋは例えば５である。紫外線カット層５３は、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３をＺｎＯ、Ｔｉ_２Ｏ、あるいはＺｎＯとＴｉ_２Ｏの混合の超微粒子と共に懸濁液を形成し、この懸濁液を浸漬あるいはスプレーにより塗布後、乾燥して加熱処理することにより形成する。なお、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３にＺｎＯ、Ｔｉ_２Ｏ、あるいはＺｎＯとＴｉＯ_２の混合の超微粒子を混合するのは、３８０ｎｍ以下の紫外線を効率よく吸収させるためと結着性を向上させるためである。

こうした構成のメタルハライドランプの分光分布特性は、図１１に示すとおりであり、第４の実施形態に係るメタルハライドランプと同様な効果を有する。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係るメタルハライドランプ６１は図１３に示すとおりであり、図１３（Ａ）は同ランプ６１の概略正面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の要部Ｘの断面図を示す。

メタルハライドランプ６１は、封止された透明の外囲器６２を備えている。外囲器６２内には、両端に少なくとも一対の主電極６３ａ，６３ｂを封着した石英製のメタルハライド発光管６４が配置されている。前記外囲器６２内には、前記発光管６４を囲むように透明なガラス製のシュラウド６５が配置されている。シュラウド６５の外表面には、図１２（Ｂ）に示すように、紫外線カット層６６が形成されている。この紫外線カット層６６は、主として一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３で現わされた亜鉛複合酸化物微粒子を主体とし、式中のｋは例えば５である。紫外線カット層６６は、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３をＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＣｅＯ_２あるいはＴｉＯ_２の超微粒子と共に懸濁液を形成し、この懸濁液を浸漬あるいはスプレーにより塗布後、乾燥して加熱処理することにより形成する。前記発光管６４及びシュラウド６５は、図示しない支持部材により支持されている。前記外囲器６２内には窒素ガスが封入されている。前記発光管バルブ６４内には、水銀と始動用希ガスとしてのアルゴンと金属ハロゲン化物としてのナトリウム、スカンジウム、インジウム等のヨウ化物が封入されている。なお、図中の符番６７は口金である。

第６の実施形態に係るメタルハライドランプ６１によれば、シュラウド６５の外表面に紫外線カット層６６が形成された構成になっているため、屋外施設における昆虫の光の走行性に基づく誘引性を利用して誘虫率を低減できる。図１３のメタルハライドランプの分光分布特性は、既述した図１１に示すとおりであり、第４の実施形態に係るメタルハライドランプと同様な効果を有する。

この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的には、上記実施形態では一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）でｋ＝５の場合について述べたが、ｋは３，７等の奇数でもよい。また、紫外線遮断層の構成は上記式が主成分であるが、前記式の亜鉛複合酸化物微粒子に、ＺｎＯ微粒子やＴｉＯ_２微粒子等の微粒子を混合した層を用いてもよい。更に、酸化物層を構成するためのＺｎＯの粒径や酸化物層の厚み、あるいはＩｎ_２Ｏ_３のＺｎＯに対する配合割合等も上記実施形態に記載されたものに限らず、適宜組合わせることができる。

図１は、本発明に係る紫外線遮断部材の分子構造を模式的に示す説明図である。 図２は、本発明及び従来例に係る紫外線遮断部材を構成する亜鉛複合酸化物微粒子の波長と拡散反射率との関係を示す特性図である。 図３は、第２の実施形態に係る蛍光ランプの説明図である。 図４は、第２の実施形態及び比較例とのランプの分光放射強度、透過率との関係を示す特性図である。 図５は第３の実施形態に係る照明器具の説明図である。 図６は図５の要部の拡大断面図である。 図７は、第１の実施形態に係る紫外線遮蔽材料のＸＳＤ測定結果を示す特性図を示す。 図８は、第１の実施形態に係るＺｎＯが混合された紫外線遮蔽材料のＸＳＤ測定結果を示す特性図を示す。 図９は、第４の実施形態に係るメタルハライドランプの概略正面図を示す。 図１０は第４の実施形態に係るメタルハライドランプの要部の拡大部分断面図である。 図１１は、図１０のメタルハライドランプの分光分布特性図を示す。 図１２は、第５の実施形態に係るメタルハライドランプの説明図を示す。 図１３は、第６の実施形態に係るメタルハライドランプの説明図を示す。 図１４は、第７の実施形態に係るメタルハライドランプの説明図を示す。

符号の説明

１１…蛍光ランプ（光源）、１２…ガラスバルブ、１３…口金、１４，５０，５３，６６，６９…紫外線カット層（紫外線遮断層）、１５，５１…蛍光体層、２１…照明器具、２２…器具本体、２３…段部、２４…開口部、２５…ランプソケット、２６…ランプホルダ、２７…発光管（光源）、２８…ソケット、２９…ランプ、３０…セード、３１…基体、６１，６８…メタルハライドランプ。

Claims (9)

1. 一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子からなることを特徴とする紫外線遮断材料。
2. 前記亜鉛複合酸化物微粒子のＩｎの一部がＬａ，Ｇａ，Ａｌのいずれかで置換されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線遮断材料。
3. 前記亜鉛複合酸化物微粒子はＳｉ，Ａｌ，Ｚｒの少なくとも一種の金属酸化物で表面処理されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の紫外線遮断材料。
4. 請求項１または請求項２記載の亜鉛複合酸化物微粒子をＺｎ又はＩｎ化合物の固相反応により合成後、粉砕して微粒子にしたものを、無機又は有機バインダーを使用して成膜して得られることを特徴とする紫外線遮断可視選択透過フィルター。
5. 請求項１または請求項２記載の亜鉛複合酸化物微粒子をＺｎ又はＩｎ化合物の固相反応により合成後、粉砕して微粒子にし、樹脂に混合して成型して得られることを特徴とする可視選択透過樹脂材料。
6. 透光性容器の内面または外面に一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（ｋは奇数）で表され、結晶構造が三方晶である亜鉛複合酸化物微粒子からなる紫外線遮断材料から形成された紫外線遮断層が設けられており、前記容器の内部に発光手段が配設されていることを特徴とする光源。
7. 紫外線遮断材料の一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３中のｋは５であることを特徴とする請求項６記載の光源。
8. 前記紫外線遮断層に、ＺｎＯ微粒子、ＴｉＯ_２微粒子、ＣｅＯ_２微粒子、あるいはこれらの混合物からなる微粒子が混合されていることを特徴とする請求項６記載の光源。
9. 請求項６乃至請求項８の何れか一つの光源を備えたことを特徴とする照明装置。

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