JP2009105012A - 金属蒸気放電灯及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】変退色を抑制するとともに、特殊演色性評価係数Ｒ９を中心とする赤の見え方を改善することを課題とする。
【解決手段】外管バルブ３と、この外管バルブ３の外面に形成された紫外線カット膜５を有した金属蒸気放電灯１であり、紫外線カット膜５はインジウムがドープされた酸化亜鉛粒子とコバルトおよびアルミニウムの少なくとも一種を主成分とする複合酸化物からなる粒子を主体とした膜であり、光学特性として波長６００ｎｍの光のカット率が２０〜５０％、特殊演色性評価係数Ｒ９が６０以上であり、かつ光学特性として５０％カット波長が３９０〜４２５ｎｍであることを特徴とする金属蒸気放電灯。
【選択図】 図３

Description

本発明は、紙繊維などの変退色原因となる紫外線をカットした紫外線カット膜を備えた金属蒸気放電灯及びこの放電灯を備えた照明器具に関する。

周知の如く、紫外線カット膜を設けた高圧放電ランプ及び該ランプを利用した照明器具は、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止や紙・布等の劣化防止、低誘虫用など照明に主として利用されている。

従来の紫外線カット膜を設けた高圧放電ランプは、点灯中外管バルブが高温になるため、外管バルブの外表面に耐久性及びコストの点で優れた酸化亜鉛粒子を主成分とする紫外線吸収皮膜を形成した紫外線カットフィルタ付きランプが知られている（例えば特許文献１）。

また、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。ここで、紫外線をカットするために使用されているＺｎＯ系被膜は、５０％カット波長が約３８０ｎｍ以下であるが、紫外線による劣化防止の効果を向上させるためにはより長波長側の光をカットすることが望ましい。このため、例えばＢｉまたはＩｎをドープしたＺｎＯ系材料を用いた紫外線カット膜が提案されている。

高圧放電ランプの外方に放射される紫外線量をさらに抑制するために、石英製発光管又は外管バルブの表面に平均粒径０．５μｍ以下の酸化亜鉛の被膜を形成することも提案されている（特許文献２）。

ガラスバルブの外表面に紫外線抑制剤を混入したフッ素樹脂よりなる被膜を形成した、光拡散形管球が提案されている（特許文献３）。この管球に形成された被膜は、紫外線抑制剤の粒径、フッ素樹脂に対する紫外線抑制剤の含有率を特定の数値範囲に規制することによって防爆作用、紫外線カット作用及び光拡散作用を実現し、且つ被膜強度を高くして剥離を防止することができる。
特開２００１−１４３６５７号公報 特開平３−３４２５４号公報 特開平３−２９５１４９号公報

上述したように、ＺｎＯ微粒子材料またはＩｎドープＺｎＯ系の材料を用いて紫外線カット膜を形成すれば、変退色を抑制することが可能である。一方、セラミックバルブを発光管に適用したいわゆるセラミックメタルハライドランプは、その特性上、平均演色評価数Ｒａが９０以上と高くなり、好適な照明空間を作り出すことが可能である。しかし、上述した紫外線カット膜を形成した場合には、セラミックメタルハライドランプであってもそのカット波長の特性から、特殊演色性評価係数Ｒ９が低下してしまい、特に赤色の見え方が悪くなってしまう。

本発明は、こうした問題点に鑑みなされたもので、変退色を抑制するとともに、特殊演色性評価係数Ｒ９を中心とする赤色の見え方を改善した金属蒸気放電灯及び照明器具を提供することを目的とする。

請求項１記載の金属蒸気放電灯は、外管バルブと、この外管バルブの外面に形成された紫外線カット膜を有した金属蒸気放電灯であり、紫外線カット膜はインジウムがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子とコバルトおよびアルミニウムの少なくとも一種を主成分とする複合酸化物からなる粒子を主体とした膜であり、光学特性として波長６００ｎｍの光のカット率が２０〜５０％、特殊演色性評価係数Ｒ９が６０以上であり、かつ光学特性として５０％カット波長が３９０〜４２５ｎｍであることを特徴とする。

複合酸化物の粒子はコバルトおよびアルミニウムのうちいずれか一方が酸化物換算で５０質量％以上占めるものであり、他の組成はカット波長の特性が損われなければ特段制約されず、例えばクロム（Ｃｒ）等を有していてもよい。なお、カット波長の特性上、最も好ましいのはコバルトとアルミニウムとの組み合わせによる複合酸化物である。「５０％カット波長」とは、紫外線カット膜が形成された外管バルブの透光性基材を含んだ透過率のうち、紫外線に近い短波長側の可視光帯域でカット作用により減少する透過率の値が５０％となった波長を意味する。

請求項２記載の金属蒸気放電灯は、前記紫外線カット膜の膜厚が０．３μｍ〜２μｍで、前記インジウムがドープされた酸化亜鉛粒子の平均粒径が１００ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする。
請求項３記載の照明器具は、器具本体と、この器具本体に配設された請求項１若しくは請求項２記載の金属蒸気放電灯とを具備することを特徴とする。

請求項１記載の金属蒸気放電灯によれば、インジウムがドープされた酸化亜鉛粒子とコバルトおよびアルミニウムの少なくとも一種を主成分とする複合酸化物粒子を主体とした被膜を用いることによって光学特性としての６００ｎｍを中心としたカット率、特殊演色性評価係数Ｒ９、及び５０％カット波長を上述したように規定することにより、色温度を大幅に変化させることなく、変退色を抑制することができ、更にＲ９を中心とする見え方を改善でき、変退色抑制と超高演色のメタルハライドランプで金属蒸気放電灯が実現できる。

請求項２記載の金属蒸気放電灯によれば、紫外線カット膜の膜厚、酸化亜鉛粒子の平均粒径を上記のように規定することにより、高い透過率と誘虫性を低減する効果が高いランプ又は照明器具を得ることができる。
請求項３記載の照明器具によれば、請求項１又は２記載の金属蒸気放電灯を備えているので、種々の発光特性や電気特性に優れた照明器具が得られる。

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。
本発明の金属蒸気放電灯において、紫外線カット膜は外管バルブの外面に形成される。

この紫外線カット膜の望ましい光学特性は、波長６００ｎｍを中心とする光カット率が２０〜５０％であり、特殊演色性評価係数Ｒ９が６０以上、好ましくは８０以上であり、かつ５０％カット波長が３９０〜４２５ｎｍである。ここで、５０％カット波長が３９０ｎｍより短波長側であると、ＺｎＯ微粒子を用いた従来の紫外線カット膜とほぼ同程度の効果しか得られずそれ以上の低誘虫効果は望めない。また、５０％カット波長が波長４２５ｎｍよりも長波長側になると、カット膜の透過光が黄色味を帯びてくるため被照明物を自然な色で照明できなくことから望ましくない。

紫外線カット膜はその厚さによって波長に対する透過率特性が異なる。図１は、本実施形態の紫外線カット膜を例えばパイレックス（登録商標）ガラス等からなる透光性基板に形成し、この被膜の厚さを変えたときの透過率と波長との関係を調べた結果を示すグラフである。図１において、曲線（ａ）は例えば膜厚約１．０μｍで、曲線（ｂ）はその２倍の膜厚の紫外線カット膜の場合を示す。図１より、波長６００ｎｍ付近で透過率が他の波長領域より小さいが、膜厚が大きい場合（曲線（ｂ）の場合）は特にその特性が顕著であることが明らかである。

紫外線カット膜の膜厚を０．３〜２μｍ、インジウムドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｉｎ）粒子の平均粒径を１００ｎｍ〜２００ｎｍとすることによって、さらに高い透過率と誘虫性を低減する効果が高いランプ又は照明器具を得ることができる。

本発明において、外管バルブに紫外線カット膜を形成しなかったランプ、及び本実施形態の紫外線カット膜をコートしたランプについて、波長に対する相対放射エネルギー特性を調べたところ、図２に示す結果が得られた。なお、図２において、曲線（ａ）は膜なしのランプ、曲線（ｂ）は本実施形態の紫外線カット膜付きランプの場合を示す。図２では、７５５ｎｍから長波長側ではカット作用に差がないため、紫外線カットの有無ではほとんど同じ放射エネルギー特性を示している。図２より、曲線（ｂ）の場合、曲線（ａ）と比べ、波長６００ｎｍ付近で相対放射エネルギーが小さく抑えられていることが明らかである。なお、両曲線は途中でオーバーラップしている部分が多いが、便宜上、曲線（ｂ）は太線で示している。

次に、本発明の具体的な実施形態について説明する。但し、本発明は下記に述べるものに限定されない。
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る金属蒸気放電灯の一例を示す。図中の符番１は金属蒸気放電灯としてのメタルハライドランプであり、発光管２を備えている。この発光管２の周囲には、発光管２を保護する透明な外管バルブ３が設けられている。前記外管バルブ３には、発光管２と導通する給電手段としてのＥ形口金４が取り付けられている。外管バルブ３の外面には紫外線カット膜５が形成されている。紫外線カット膜４はインジウムがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子とコバルト（Ｃｏ）およびアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする複合酸化物からなる顔料系粒子を主体とした膜であり、光学特性として６００ｎｍを中心としてカット率２０〜５０％とし、特殊演色性評価係数Ｒ９が６０以上であり、かつ光学特性として５０％カット波長が３９０〜４２５ｎｍである。この紫外線カット膜４のカット作用により、発光管２から放射される光のうち波長６００ｎｍ付近の光が効果的にカットされ、またメタルハライドランプ１の外管バルブ３からは、ほとんど可視光だけが放射される。

前記紫外線カット膜４は、次のようにして外管バルブ３に形成する。即ち、まず、紫外線カット材料としてのＩｎドープＺｎＯ粒子を、例えば水溶液中の酢酸亜鉛と塩化インジウムを加水分解後乾燥し、熱処理して製造する。この紫外線カット材料のインジウムドープ量は、Ｚｎに対して２．５〜２０質量％である。この紫外線カット材料としてのＩｎドープＺｎＯ粒子にＣｏおよびＡｌを主成分とする平均粒径１０〜３００ｎｍの複合酸化物粒子（ＣｏＡｌ_２Ｏ_４）を質量比率１０：９０〜９０：１０の割合で混合し、この混合粒子をジエチレングリコールモノエチルエーテルなどの有機溶媒に分散させ、有機シリコン化合物からなるバインダーを混合してＩｎドープＺｎＯ粒子および複合酸化物粒子１０〜２０質量％の範囲となるように所望の濃度の分散液を調整する。次に、この分散液を外管バルブ３の外表面に塗布し、紫外線カット材料膜を０．３〜２μｍの範囲、例えば１μｍで形成する。つづいて、この塗膜を１８０〜２５０℃で３０分間熱処理して、紫外線カット膜５を形成する。

第１の実施形態によれば、光学特性として６００ｎｍを中心としてカット率２０〜５０％とし、６００ｎｍ近傍の橙に相当するピークを調整することにより、色温度を大幅に変化させることなく、また変退色を抑制しかつ特殊演色性評価係数Ｒ９を中心とする見え方を改善できる。従って、セラミックメタルハライドランプに適用することで変退色を防止した金属蒸気放電灯を実現できる。

事実、リフレクタタイプの現行ランプ（従来例１）、第１の実施形態のような複合酸化物が混合されていない紫外線カット膜が形成されたセラミックメタルハライドランプ（従来例２）及び本発明に係る紫外線カット膜付高演色セラミックメタルハライドランプについて、夫々色温度（ＴＣＰ）、色偏差（Ｄｕｖ．）、平均演色評価数（Ｒａ）及び特殊演色性評価係数（Ｒ９〜Ｒ１５）を調べたところ、下記表１に示す結果が得られた。表１より、本発明のランプの場合は、膜無しランプに対して色温度は若干高くなるが、紫外線カット作用に加えて色偏差は−２と低く、更に平均演色評価数も９５と従来例２のランプよりも高く、さらには特殊演色性評価係数も９１以上と高くなり、種々の光学特性に優れた数値を呈するランプであることが確認できた。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る照明器具を示す概略断面図である。但し、図３と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番１１は、第１の実施形態と同様な光学特性を有する前記紫外線カット膜５を前面カバーガラス１３に用いた照明器具を示す。金属蒸気放電灯１４は、外管バルブ３に紫外線カット膜が設けられていないメタルハライドランプである。金属蒸気放電灯１４は、照明器具１１に収容して使用される。照明器具１１、下面が開放された反射体１５を有し、この反射対１５の天井面にはソケット１６を備えている。金属蒸気放電灯１４は、その口金を蒸気ソケット１６に螺合することにより照明器具１１に取り付けられている。紫外線カット膜１１は、第１の実施形態と同様な方法によりカバーガラス１３に形成される。

第２の実施形態の照明器具によれば、光色変化などがなく紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止や紙、布等の劣化防止、低誘虫用として最適な照明器具が得られる。

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。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

図１は、膜厚が異なる場合の透過率と波長との関係を示す特性図である。 図２は、クリアランプ及び超高演色ＵＶカット膜コートランプにおける相対放射エネルギーと波長との関係を示す特性図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る金属蒸着放電灯の説明図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係る照明器具の説明図である。

符号の説明

１，１４…金属蒸気放電灯、２…発光管、３…外管バルブ、５，１２…紫外線カット膜、１１…照明器具、１３…前面カバーガラス、１５…反射体。

Claims (3)

1. 外管バルブと、この外管バルブの外面に形成された紫外線カット膜を有した金属蒸気放電灯であり、
   紫外線カット膜はインジウムがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子とコバルトおよびアルミニウムの少なくとも一種を主成分とする複合酸化物からなる粒子を主体とした膜であり、光学特性として波長６００ｎｍの光のカット率が２０〜５０％、特殊演色性評価係数Ｒ９が６０以上であり、かつ光学特性として５０％カット波長が３９０〜４２５ｎｍであることを特徴とする金属蒸気放電灯。
2. 前記紫外線カット膜の膜厚が０．３μｍ〜２μｍで、前記インジウムがドープされた酸化亜鉛粒子の平均粒径が１００ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の金属蒸気放電灯。
3. 器具本体と、この器具本体に配設された請求項１若しくは請求項２記載の金属蒸気放電灯とを具備することを特徴とする照明器具。

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