JP2007121461A - 耐熱性を有する反射部材とこれを有する照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】２６０℃付近の使用状況において紫外線による劣化や、基材や大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制することができる耐熱性を有する反射部材とこれを有する照明器具を提供する。
【解決手段】基材４の表面に金属層６が形成され、その金属層６の表面に無機系の保護層７が形成されてなる耐熱性を有する反射部材１であって、金属層６が、銀又は銀合金であり、保護層７が、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物の層である。
【選択図】図１

Description

本発明は、基材の表面に金属層が形成され、その金属層の表面に無機系の保護層が形成されてなる耐熱性を有する反射部材及びこれを有する照明器具に関するものである。

従来から、基材の表面に金属層が形成され、その金属層の表面に無機系の保護層が形成されてなる耐熱性を有する反射部材及びこれを有する照明器具として特開２００１−１３３０９号公報（特許文献１）に記載されている技術が知られている。

これは、金属層が、銀又は銀合金であり、保護層が、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、窒化酸化アルミニウム及びイットリウム・アルミニウム・ガーネットからなる群の中から選ばれた少なくとも１種の無機物の層であり、さらにその上にオーバーコート層として、二酸化ケイ素又はＤＬＣ（Diamond Like Carbon）が形成されてなることを特徴とするものであり、汎用の照明器具に用いた場合にも、金属層が変色しにくく、反射率が優れた反射鏡を提供するものである。
特開２００１−１３３０９号公報

しかしながら、保護層が、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、窒化酸化アルミニウム及びイットリウム・アルミニウム・ガーネットからなる群の中から選ばれた少なくとも１種の無機物の層であり、さらにその上にオーバーコート層として、二酸化ケイ素又はＤＬＣが形成されてなる場合には、最近のダウンライトの主流である深型化、小型化等に起因する暴露温度である２６０℃付近の使用状況において、紫外線による劣化や、基材や大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化が生じる可能性がある。

本願発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、２６０℃付近の使用状況において紫外線による劣化や、基材や大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制することができる耐熱性を有する反射部材とこれを有する照明器具を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、基材の表面に金属層が形成され、その金属層の表面に無機系の保護層が形成されてなる耐熱性を有する反射部材であって、金属層が、銀又は銀合金であり、保護層が、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物の層であることを特徴とする反射部材である。

また請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明であって、保護層の表面に、さらにSi基を有するプラズマ重合膜が形成されてなることを特徴とする。

また請求項３に記載された発明は、基材の表面に金属層が形成され、その金属層の表面に無機系の保護層が形成され、その保護層の表面にSi基を有するプラズマ重合膜が形成されてなる耐熱性を有する反射部材であって、金属層が、銀又は銀合金であり、保護層が、アルミン酸マグネシウムであることを特徴とする反射部材である。

また請求項４に記載された発明は、請求項１から３のいずれかに記載された発明であって、基材と金属層との中間に熱硬化性樹脂組成物又は無機酸化物を含むアンダーコート層が形成されてなることを特徴とする。

さらに請求項５に記載された発明は、請求項１から４に記載の反射部材を有する照明器具である。

請求項１に記載された発明によれば、保護層として、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物の層を設けたので、２６０℃付近の使用状況において紫外線による劣化や、基材や大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制することができる。

請求項２に記載された発明によれば、保護層の表面に、さらにSi基を有するプラズマ重合膜が形成されてなるので、特に大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制し、耐熱性及び耐食性を一層向上させることができる。

請求項３に記載された発明によれば、保護層としてアルミン酸マグネシウムの層を設け、その保護層の表面にSi基を有するプラズマ重合膜が形成されてなるので、コストを抑制しつつ、２６０℃付近の使用状況において紫外線による劣化や、基材や大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制することができる。

請求項４に記載された発明によれば、基材と金属層との中間に熱硬化性樹脂組成物又は無機酸化物を含むアンダーコート層が形成されてなるので、特に基材が樹脂である場合に、樹脂自体や添加成分が熱分解することによる亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制することができる。

請求項５に記載された発明によれば、反射部材が請求項１から４に記載のものであるので、対紫外線性や対ガス性が高く、反射率の大きい照明器具を得ることができる。

本願発明の第一実施形態として、本願の請求項１、２、４及び５に対応した反射部材１及びこれを有する照明器具２について、図１に基づいて、説明する。

本第一実施形態の反射部材１及びこれを有する照明器具２は、図１に示す如く、基材４の表面に金属層６が形成され、その金属層６の表面に無機系の保護層７が形成されてなる耐熱性を有する反射部材１であって、金属層６が、銀又は銀合金であり、保護層７が、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物の層である。

また、保護層７の表面に、さらにSi基を有するプラズマ重合膜８が形成されてなる。

また、基材４と金属層６との中間に熱硬化性樹脂組成物又は無機酸化物を含むアンダーコート層５が形成されてなる。

さらにかかる反射部材１を有する照明器具２である。

以下、本第一実施形態による反射部材１及びこれを有する照明器具２を、より具体的詳細に説明する。

最初に、基材４であるが、光源３から発生する熱に耐え、光軸の変化を起こしにくい材料を用いて、所定の配光が得られるような形状に形成されたものであり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレス等の金属板を用いて、プレス成形、ヘラ絞り成形等により形成したものや、アルミ合金やマグネシウム合金のダイカスト品やチクソモールディング品、ガラスをプレス成形したものや、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂組成物、エポキシ樹脂、ポリイミド、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂組成物を、射出成形や圧縮成形、真空成形などの熱成形等により成形したものや、セラミックを焼成したもの等が挙げられる。

アンダーコート層５は、光源３から発生する熱に耐える無機物等を用いて、基材４の表面に形成した層である。すなわち、基材４と金属層６との間にアンダーコート層５が介在するようにして形成されているものである。

なお、このアンダーコート層５は、必ず形成することに限定するものではないが、アンダーコート層５を形成すると、基材４の表面に凹凸を有する場合であっても、アンダーコート層５の表面は平滑性の良好な面となるため、基材４の表面形状に影響されずに反射率が優れた反射部材１を形成することが可能となると共に、金属層６との密着性が高くなり好ましい。

アンダーコート層５の厚みとしては、基材４の表面の凹凸を吸収し、かつ、金属層６との密着性を高めることが可能な厚みであれば特に限定するものではないが、０．５〜２０μｍ程度が好ましい。なお、基材４が、ガラス板のように、表面の凹凸が小さく、かつ、内部から水分や未反応の樹脂、樹脂組成物に含まれる添加剤等が流出、または揮発しないものである場合には、アンダーコート層５は形成しなくても良い。

なお、アンダーコート層５を、二酸化ケイ素、ＤＬＣ、フッ化マグネシウム、二酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化チタン、酸化イットリウム、アルミン酸マグネシウム、窒化酸化アルミニウム及びイットリウム・アルミニウム・ガーネットからなる群の中から選ばれた少なくとも１種の無機物で形成した場合、これらは特に基材４との密着性及び濡れ性が優れた無機物であるため、鏡面性と密着性に優れた金属層６を、アンダーコート層５の表面に形成することができ好ましい。

また、アンダーコート層５が、マグネシウム元素、アルミニウム元素を含む酸化物または窒化物の一方もしくは両者を含有するものであると、鏡面性と密着性に優れた金属層６を、アンダーコート層５の表面により一層確実に形成することができる点で好ましいものとなる。

そして、アンダーコート層５の組成を基材４側付近と金属層６側付近とで変えていると、鏡面性と密着性に優れた金属層６を、アンダーコート層５の表面により一層確実に形成することができる点で好ましいものとなる。

このアンダーコート層５の形成方法しては、特に限定するものではなく、蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法（化学的蒸着法）等が挙げられる。上記ＤＬＣの層を形成する具体的方法としては、例えば、基材４を真空槽中に配置した後、その真空槽中にメタン、エタン、アセチレン、メタノール等の炭化水素基を有する原料ガスと、水素、酸素等のキャリアガスとを供給し、プラズマＣＶＤ法等により、ＤＬＣの層を形成する。

なお、光源３から発生する熱に耐えるものであれば、エポキシ樹脂系、エポキシメラミンアクリル樹脂系、シリコン変性アクリル樹脂系、シリコンアルキッド樹脂系等の熱硬化性樹脂を用いて、スプレー法、浸漬法、静電塗装法等により、アンダーコート層５を形成しても良い。

また、金属板を用いて製造された基材４の表面にアンダーコート層５を形成する場合には、基材４の表面を羽布研磨し、次いで化学研磨や電解研磨等を行った後、アンダーコート層５を形成すると、基材４とアンダーコート層５との密着性が高まり好ましい。

金属層６は、銀又は銀合金を用いて、所定の光学特性が得られるように形成したものである。この銀合金としては、銀マグネシウム、銀パラジウム、銀白金、銀ロジウム、銀ネオジウム、銀ネオジウム金、銀ビスマス、銀インジウム、銀インジウムガリウム等の合金が挙げられる。これらは変色しにくく、反射率が優れる効果が大きいことから好ましい。

また、この金属層６の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられる。

この金属層６の厚みとしては、所定の光学特性が得られる厚みであれば特に限定するものではないが、１００〜３００ｎｍ、より好ましくは１５０〜２５０ｎｍ程度が好ましい。１００ｎｍ未満の場合、充分な反射特性が得られない場合があり、３００ｎｍを越える場合、金属層６の表面が白濁し、反射率が低下する場合がある。

保護層７は、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物である。Si基を有するプラズマ重合膜８は、この保護層７を介して、金属層６の表面に形成されている。

窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物は、プラズマによる金属層６の変色を防止することが可能な無機物であると共に、透明性を有する無機物であるため、金属層６の表面に保護層７を形成して覆った場合、Si基を有するプラズマ重合膜８を形成する際に行うプラズマによる金属層６の変色を防いで高い反射率を維持することができ、金属層６が変色しにくく、反射率が優れた反射鏡となる。

これは後述する実験結果からも分かるように、保護層として窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物を採用すると、特許文献１に記載されている酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、窒化酸化アルミニウム及びイットリウム・アルミニウム・ガーネットからなる群の中から選ばれた少なくとも１種の無機物を採用した場合よりも高い安定性を示すことが確認されている。

この保護層７の厚みとしては、Si基を有するプラズマ重合膜８や金属層６との密着性及び層の透明性等により、１〜３００ｎｍ程度が好ましく、また、この保護層７の形成方法としては、真空蒸着法、電子銃蒸着法（ＥＤ蒸着法）等が挙げられる。

Si基を有するプラズマ重合膜８は、光源２から発生する熱に耐える無機物を用いて、保護層７の表面に形成した層であり、その厚みとしては、０．５〜３μｍ程度が好ましい。

Si基を有するプラズマ重合膜８をＣＶＤ法で形成する際のソースガスは、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン、HexaMethylDiSilazan）、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン、Tetra Ethyl OrthoSilicate）、ＴＭＳ（トリメトキシシラン、Trimethoxysilane）など、プラズマ重合によりSi基を有する薄膜が形成できるもの挙げられる。これらは特に耐熱性や透明性が優れているため、特に反射率が優れた反射鏡となり好ましい。

このSi基を有するプラズマ重合膜８の形成方法しては、高密度プラズマＣＶＤ法が挙げられる。

続いて、本願発明の第二実施形態として、本願の請求項３、４及び５に対応した反射部材１及びこれを有する照明器具２について、図１に基づいて、説明する。

本第二実施形態の反射部材及びこれを有する照明器具は、図１に示す如く、基材４の表面に金属層６が形成され、その金属層６の表面に無機系の保護層７が形成され、その保護層７の表面にSi基を有するプラズマ重合膜８が形成されてなる耐熱性を有する反射部材であって、金属層６が、銀又は銀合金であり、保護層７が、アルミン酸マグネシウムである。

また、基材４と金属層６との中間に熱硬化性樹脂組成物又は無機酸化物を含むアンダーコート層５が形成されてなる。

さらにかかる反射部材１を有する照明器具２である。

本第二実施形態による反射部材１及びこれを有する照明器具２が、第一実施形態と相違するのは保護層７がアルミン酸マグネシウムであり、その表面にSi基を有するプラズマ重合膜８が形成されていることであるが、これも後述する実験結果からも分かるように、この層構成を採用すると、特許文献１に記載されている酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、アルミン酸マグネシウム、窒化酸化アルミニウム及びイットリウム・アルミニウム・ガーネットからなる群の中から選ばれた少なくとも１種の無機物を採用した場合よりも高い安定性を示すことが確認されている。

以下、本発明の実施例および比較例を詳しく説明する。

（実施例１、２）
アルミニウム合金（JIS-1050）板をパラボラ状に絞り加工して形成した基材４の表面に、スパッタリング法により純度99.99％の銀の金属層６を１５０ｎｍ形成した。

次いで、その金属層６の表面に、真空蒸着法により、保護層７として窒化ケイ素又は二酸化ケイ素の層を１００ｎｍ形成した。

（実施例３、４）
実施例１、２の手続に次いで、さらにその表面に高密度プラズマＣＶＤ法によりSi基を有するプラズマ重合膜８としてHMDSのプラズマ重合膜を１００ｎｍ形成して反射部材１を得た。

（実施例５）
アルミニウム合金（JIS-1050）板をパラボラ状に絞り加工して形成した基材４の表面に、スパッタリング法により純度99.99％の銀の金属層６を１５０ｎｍ形成した。次いで、その金属層６の表面に、保護層７として、真空蒸着法によりアルミン酸マグネシウムの層を１００ｎｍ形成し、さらにその表面に高密度プラズマＣＶＤ法によりSi基を有するプラズマ重合膜８としてHMDSのプラズマ重合膜を１００ｎｍ形成して反射部材１を得た。

（実施例６、７、１０）
アルミニウム合金（JIS-1050）板をパラボラ状に絞り加工して形成した基材４の表面に、アンダーコート層５として、シリコン変性アクリル樹脂組成物［久保孝ペイント製］を用いてスプレー塗装した後、２６０℃で４５分加熱して、厚み７μｍの層
を形成した。その後、実施例１、２、５と同様の手続により反射部材１を得た。

（実施例８、９、１１）
アルミニウム合金（JIS-1050）板をパラボラ状に絞り加工して形成した基材４の表面に、アンダーコート層５として、真空蒸着法により窒化ケイ素又は二酸化ケイ素の層を１００ｎｍ形成した。その後、実施例１、２、５と同様の手続により反射部材１を得た。

（比較例１、２、３）
アルミニウム合金（JIS-1050）板をパラボラ状に絞り加工して形成した基材４の表面に、スパッタリング法により純度99.99％の銀の金属層６を１５０ｎｍ形成した。次いで、その金属層６の表面に、保護層７として、真空蒸着法によりフッ化マグネシウム、酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムの層を１００ｎｍ形成した。

（比較例４、６）
アルミニウム合金（JIS-1050）板をパラボラ状に絞り加工して形成した基材４の表面に、シリコン変性アクリル樹脂組成物［久保孝ペイント製］を用いてスプレー塗装した後、２６０℃で４５分加熱して、厚み７μｍのアンダーコート層５を形成した。その後、比較例１、３と同様の手続を経て、さらにSi基を有するプラズマ重合膜８として、プラズマＣＶＤ法により、二酸化ケイ素の層を１．３μｍ形成した。

（比較例５）
アルミニウム合金（JIS-1050）板をパラボラ状に絞り加工して形成した基材４の表面に、ＤＬＣの層を高密度プラズマＣＶＤ法により１μｍのアンダーコート層５を形成した。その後、比較例２と同様の手続を経て、さらにSi基を有するプラズマ重合膜８として、ＤＬＣの層を高密度プラズマＣＶＤ法により１μｍ形成した。

（評価、結果）
各実施例及び各比較例で得られた反射鏡の、金属層の変色性及び反射率の評価として、耐硫化水素性試験と耐湿性試験と耐熱性試験、耐光性試験、耐食性試験を行った。

耐硫化水素性試験は、波長５５５ｎｍの反射率を自記分光光度計（日立製作所社製、商品名Ｕ−４０００）を用いて測定して、初期状態の反射率を求めた後、硫化水素ガス濃度が２０ｐｐｍ、温度が２５℃に調整されたデシケーター中に反射鏡を２４時間放置し、次いで取り出した後、波長５５５ｎｍの反射率を同様に測定した。そして、初期状態の反射率に対する処理後の反射率の低下比率を求め、その低下が３％未満であり、変色が認められなかった場合を◎、反射率の低下が３％を越え１０％未満であり、変色が若干認められた場合を○、反射率の低下が１０％を越え２０％未満であり、変色が認められた場合を△、反射率の低下が２０％を越え、変色が著しい場合を×とした。

耐湿性試験は、耐硫化水素性試験と同様にして初期状態の反射率を求めた後、ＭＩＬ規格ＳＴＤ ２０２Ｄに準拠して、１０６℃で２４時間サイクル試験を７サイクル行い、次いで、耐硫化水素性試験の場合と同様に波長５５５ｎｍの反射率を測定して、◎、○、△、×の判定を行った。

耐熱性試験は、耐硫化水素性試験と同様にして初期状態の反射率を求めた後、温度が２７０℃に調整された恒温槽に反射鏡を３０日放置し、次いで、耐硫化水素性試験の場合と同様に波長５５５ｎｍの反射率を測定して、◎、○、△、×の判定を行った。

耐光性は、耐硫化水素性試験と同様にして初期状態の反射率を求めた後、２７０℃に調整され、かつ恒温槽内に設置された水銀灯を用いて反射鏡に光が照射される耐光試験機内に反射鏡を３０日間放置し、次いで、耐硫化水素性試験の場合と同様に波長５５５ｎｍの反射率を測定して、◎、○、△、×の判定を行った。

耐食性は、反射鏡をＪＩＳ Ｚ 2371に準拠して暴露時間１６８時間にて実施した。試験が終了した後、反射鏡を水洗浄／乾燥して目視にて観察し、反射鏡処理面が初期と全く変化していないものを◎、φ２mm以下のピンホールが１個観察されるものを○、φ２ｍｍ以下のピンホールが複数個観察されるものを△、オーバーコート層や保護層、金属層などの剥離が観察されるものを×とした。

その結果を表１に示す。

以上に示すごとく、実施例１、２と比較例１〜６の結果から明らかなように、本実施形態によれば、保護層として、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物の層を設けたので、２６０℃付近の使用状況において紫外線による劣化や、基材や大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制することができる。

また、実施例３、４と比較例１〜６の結果から明らかなように、本実施形態によれば、保護層の表面に、さらにSi基を有するプラズマ重合膜が形成されてなるので、特に大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制し、耐熱性及び耐食性を一層向上させることができる。

また、実施例５と比較例１〜６の結果から明らかなように、本実施形態によれば、保護層としてアルミン酸マグネシウムの層を設け、その保護層の表面にSi基を有するプラズマ重合膜が形成されてなるので、コストを抑制しつつ、２６０℃付近の使用状況において紫外線による劣化や、基材や大気中からの亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制することができる。

また、実施例６〜１１と比較例１〜６の結果から明らかなように、本実施形態によれば、基材と金属層との中間に熱硬化性樹脂組成物又は無機酸化物を含むアンダーコート層が形成されてなるので、特に基材が樹脂である場合に、樹脂自体や添加成分が熱分解することによる亜硫酸ガスや臭素系ガスによる化学的な劣化を抑制することができる。

そして、実施例１〜１１と比較例１〜６の結果から明らかなように、本実施形態によれば、反射部材が請求項１から４に記載のものであるので、対紫外線性や対ガス性が高く、反射率の大きい照明器具を得ることができる。

本願発明の第一実施形態における照明器具の断面図

符号の説明

１ 反射部材
２ 照明器具
４ 基材
５ アンダーコート層
６ 金属層
７ 保護層
８ Si基を有するプラズマ重合膜

Claims (5)

1. 基材の表面に金属層が形成され、その金属層の表面に無機系の保護層が形成されてなる耐熱性を有する反射部材であって、金属層が、銀又は銀合金であり、保護層が、窒化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも１種の無機物の層であることを特徴とする反射部材。
2. 保護層の表面に、さらにSi基を有するプラズマ重合膜が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の反射部材
3. 基材の表面に金属層が形成され、その金属層の表面に無機系の保護層が形成され、その保護層の表面にSi基を有するプラズマ重合膜が形成されてなる耐熱性を有する反射部材であって、金属層が、銀又は銀合金であり、保護層が、アルミン酸マグネシウムであることを特徴とする反射部材。
4. 基材と金属層との中間に熱硬化性樹脂組成物又は無機酸化物を含むアンダーコート層が形成されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の反射部材。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の反射部材を有する照明器具。

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