JP2011243378A - 反射鏡及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】光の反射率を損なわず、密着性を保持すると共に、ガスに対する耐久性を有する反射鏡を提供する。
【解決手段】反射鏡２は、光放出用の開口を有する筐体の内側に設けられ、光源からの光を外側に反射する。この反射鏡２は、アルミニウム及び銀を有する保護膜２３ａと、この保護膜２３ａ上に形成された銀を有する反射膜２３ｂとを有し、保護膜２３ａは、反射膜２３ｂより照明器具の筐体側に配置される。この構成により、反射鏡２では、光源からの光の反射率を損なわず、金属層２３と基板２１との密着性を保持すると共に、基板２１からのガスに対する耐久性を有することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明用の筐体の内側に設けられ、光源からの光を外部に反射する反射鏡、及びこの反射鏡を備える照明器具に関する。

従来から、ダウンライト等の照明器具において、光源からの光を反射する反射鏡の反射膜には、可視光反射性に優れる銀が使用されている。このような銀反射膜は、高い反射率を有するが、化学的に不安定な銀が変色することで、外観が損なわれると共に、反射率が低下し易い。銀の主な変色原因は、光（紫外線）、熱、及び大気中の水分、亜硫酸、硫化水素、アンモニア等のガスである。銀反射膜は、これら変色原因が相互的に作用し、銀が硫化物イオンや塩化物イオン等と反応して硫化銀や塩化銀などの化合物へと変化することによって、褐色や黒色に変色する。

そこで、照明器具に用いる銀反射膜の変色を防止するため、例えば、銀反射膜とガラス基板との間にＣｒ／Ｃｕから成る中間層を介在させた反射鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、銀反射膜と基板との間のＣｒから成るアンダーコートを基材側から介在させ密着性を強くした金属反射鏡も知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、銀反射膜と基体との間のアンダーコート層として、耐熱性の高い、ＴｉＯ_２層、ＳｉＯ_２層又はＡｌ_２Ｏ_３層の何れかから成る無機材料の中間層を介在させて耐熱性を付与したリフレクタも開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平０５−１２７００４号公報 特開２００１−３４３５１０号公報 特開２００３−３０２５０９号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す反射鏡は、ガラス基板上にＣｒ層、Ｃｕ層や銀層という多層膜構造を形成するため、成膜時間が長く、製造設備が大型となり、このためコストを要するという問題がある。また、銀層の下側にＣｕ層がある構造を照明器具に用いる３次元形状の反射鏡に使用する場合、銀層、Ｃｕ層、及びＣｒ層の膜厚にバラツキが生じてしまい、形状によって銀が薄くなる部分ではＣｕ層の茶色みが表面に表れてしまい、反射率が低下するという問題もある。

また、上記特許文献２に示す反射鏡では、基板上に形成されるＣｒ層と異種材料の銀等の金属反射膜との間で、材料組成が違うために剥離が起こるという問題がある。また、基板上に形成される金属層がアンダーコート層と金属反射膜という２層構成のため、成膜に要する時間やコストが高くなるという問題もある。

また、上記特許文献３に示すリフレクタでは、基板上に銀膜とアルミナ膜とが積層されるが、このリフレクタを異形状の反射鏡に用いると、特に銀膜の薄くなる部分では、アルミナ膜の反射率が低いことから十分な反射効率が得られないという問題がある。

本願発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光の反射効率をできるだけ損なわずに、金属層の密着性を保持し、且つガスに対しても耐久性の良い反射鏡を提供することを目的とする。また、この反射鏡を備える照明器具を提供することをも目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、光放出用の開口を有する筐体の内側に設けられ、光源からの光を外側に反射する反射鏡において、前記反射鏡は、少なくとも、アルミニウム及び銀を有する保護膜と、この保護膜上に形成された銀を有する反射膜とを有し、前記保護膜は、前記反射膜より筐体側に配置されることを特徴とする。

また、本発明に係る反射鏡の前記保護膜は、前記反射膜側において銀の含有率が漸増することが好ましい。

また、本発明に係る反射鏡の前記保護膜は、５から３００ｎｍ厚で形成され、前記反射膜は、８０から３００ｎｍ厚で形成されることが好ましい。

また、本発明に係る照明器具は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の反射鏡を備えることを特徴とする。

本発明に係る反射鏡は、アルミニウム及び銀を有する保護膜と、この保護膜上に形成された銀を有する反射膜とを有し、保護膜は、反射膜より照明器具の筐体側に配置されるので、保護膜及び反射膜から成る金属層と基板や筐体との密着性が良く、保護膜においてガスに対する耐久性を高め、かつ反射膜の反射率の低減を防止できる。

（ａ）本発明の実施の形態１に係る反射鏡を備える照明器具の斜視図、（ｂ）同照明器具の断面図、（ｃ）他の照明器具の断面図。 本発明の実施の形態１に係る反射鏡の膜構成図。 実施例１に係る反射鏡の膜構成図。 実施例２に係る反射鏡の膜構成図。 実施例３に係る反射鏡の膜構成図。 実施例４に係る反射鏡の膜構成図。 比較例１に係る反射鏡の膜構成図。 比較例２に係る反射鏡の膜構成図。

本発明の実施の形態に係る反射鏡及び照明器具について図面を参照して説明する。

（実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態に係る反射鏡２を備える照明器具１は、筐体３の内側に設けられ光源４からの光を反射するための反射鏡２と、光放出用の開口部を有する筐体３と、筐体３に収容されるＬＥＤ等の光源４と、を備える。この照明器具１は、一般的な施設、店舗、住宅等に用いられる。

図１に示すように、反射鏡２は、筐体３の内面を覆うように配置され、光源４からの光を反射する。筐体３は、光放出用の開口３ａと、光源４を取り付けるための取付孔４ａとを有し、光源４からの光を効率よく反射して所望する配光が得られる形状、例えば、椀形状に形成される。また、図１（ｂ）に示すように、筐体３はその側面に形成された取付孔４ａにより、水平点灯（ＢＨ）となるように光源４を保持し、光源４からの光は反射鏡２により開口３ａに向けて反射される。なお、図１（ｃ）に示されるように、照明器具１の筐体３の上面に光源４の取付孔４ａを有し、この取付孔４ａを通して光源４が垂直点灯（ＢＵ）となるように保持されるものであってもよく、反射鏡２は、照明器具１の形状に合わせて様々な形状とすることが可能である。

図２に示すように、本実施の形態に係る反射鏡２の膜構造は、基板２１上に塗料等からなる下地層２２、反射膜２３ｂ及び保護膜２３ａからなる金属層２３、及びオーバコート層２４が順番に積層されて形成される。なお、反射鏡２を構成する基板２１は、本実施の形態の説明においては、照明器具１の筐体３とは別体なものとしているが、照明器具１の筐体３を基板２１として、筐体３の内面に反射鏡１としての反射膜を直接成膜する場合もある。

基板２１は、例えばアルミ、鉄、亜鉛等の金属若しくは合金や、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ)、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、シブディオタクティックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）やポリエチルイミド（ＰＥＩ）等のプラスチック樹脂から構成される。

基板２１の成形方法は、基板２１の材質や器具形状により適宜選択される。例えば、基板２１が金属基板であればスピニング成形、プレス成形、チクソモールド成形やダイキャスト成形等から選択され、基板２１が樹脂であれば、インジェクション成形、真空成形や圧空成形等から選択される。なお、基板２１の表面はできる限り滑らかで、清浄な表面となることが望ましい。従って、基板２１の成形時に付着した離型剤やガスマーク、滑剤等は物理的手段によって除去しておくことが望ましい。

下地層２２は、基板２１と金属層２３との密着性を向上し、基板２１の平滑性を向上するため形成される。下地層２２の材質は、例えばエポキシ系塗料、アクリル系塗料、シリコン系塗料等である。下地層２２の塗装方法は、スプレー法等で基板２１上に塗布し、その後、赤外線や熱風、紫外線、電子線等により硬化させて形成する。なお、下地層２２は、基板２１と金属層２３との密着性や平滑性が十分に確保されるならば製造コスト削減のため省略しても構わない。

金属層２３は、保護膜２３ａと反射膜２３ｂとから構成され、保護膜２３ａは、基板２１側から発生するガスに対するバリヤ、基板２１との密着性確保の目的、さらに反射膜２３ｂである銀との密着性も阻害しない材料で形成される。保護膜２３ａの材料は、アルミを主とする銀との合金である。なお、保護膜２３ａの厚さは、略５〜３００ｎｍ厚程度成形するものが望ましく、保護膜２３ａが５ｎｍ厚未満の場合、十分な密着性、基板２１に対するガスバリヤ性が得られない場合があり、３００ｎｍを超える場合、金属層２３の表面が白濁し、反射率が低下する場合がある。

また、保護膜２３ａは、反射膜２３ｂ側に近づくにつれてアルミニウムに比較して銀の含有率が漸増する。このため、保護膜２３ａでは、アルミニウムと銀を同時に成膜する必要があるため、蒸着源を２つ有する蒸着装置で、成膜レートをアルミニウムが早く、徐々に銀のレートが大きくなるように制御する。なお、保護膜２３の形成法は、組成比率を膜厚方向に変化させられる方法であれば方策は問わず、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などの物理蒸着によって、膜厚５〜３００ｎｍとなるように制御される。

反射膜２３ｂは、保護膜２３ａ上に銀若しくは銀を主とする銀合金を略８０〜３００ｎｍ程度形成したものである。なお、反射膜２３ｂの厚さが８０ｎｍ未満の場合、十分な反射特性が得られない場合があり、３００ｎｍを超える場合、金属層２３の表面が白濁し、反射率が低下する場合がある。なお、上記の銀合金としては、銀マグネシウム、銀パラジウム、銀白金、銀ロジウム等の合金が挙げられる。

そして、反射膜２３ｂと保護膜２３ａの合計膜厚が８５ｎｍ以上であることが望ましい。より好ましくは１５０〜２５０ｎｍ程度が好ましい。というのも、金属層２３の膜厚が１００ｎｍ未満の場合、十分な反射特性が得られない場合があり、３００ｎｍを超える場合、金属層２３の表面が白濁し、反射率が低下する場合がある。また、金属層２３の最表層には純銀反射膜が４０ｎｍ以上ある方が、反射率及び長期の耐候変色特性を加味すると望ましく、より好ましくは１２０ｎｍ以上であることが望ましい。

オーバコート層２４は、反射膜２３ｂ上に形成される。このオーバコート層２４の材料は、アクリルメラミン樹脂、シリコン変性アクリル樹脂（熱硬化、常温硬化性）、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコンアルキッド樹脂、無機材料（ＤＬＣ層、ＳｉＯ_２、スピネル）等である。また、オーバコート層２４は長期耐久性を有する、アクリルメラミン樹脂、シリコン変性アクリル樹脂やシリコン、又はアクリルベース系樹脂や無機材料が望ましい。オーバコート層２４の塗装方法は、スプレー塗装、ディッピング法等が挙げられる。

以上の構成により、本実施の形態に係る反射鏡２では、基板２１上に形成されたアルミニウム及び銀を有する保護膜２３ａと、この保護膜２３ａ上に形成された銀を有する反射膜２３ｂとを有し、保護膜２３ａは、反射膜２３ｂ側において銀の含有率が漸増するため、反射鏡２の反射率を低下させずに、金属層２３と基板２１との密着性を保持する。更に、保護膜２３ａに含まれるアルミニウムによって基板２１からのガス成分を効果的に遮断し、反射鏡２の使用環境における十分な耐久性を維持することができる。また、様々な形状の反射鏡２を製造する場合に、銀反射膜２３ｂの膜厚が部分的に薄くなっても保護膜２３ａに銀及びアルミニウムが含まれるため、極端な反射効率の低下を防げるとともに、反射鏡２の色調が極端に変化することはない。

さらに、保護膜２３ａは、反射膜２３ｂに近づくにつれて銀の含有率を漸増させるので、より反射膜２３ｂと保護膜２３ａとの密着性を向上でき、金属層２３内での反射膜２３ｂと保護膜２３ａとの剥離を効果的に防止できる。

＜耐候試験＞
次に、本発明に係る反射鏡２の膜構造を有する実施例１から４と、従来の膜構造を有する反射鏡の比較例１及び２とを用いて耐候試験を行った。なお、耐候試験は、反射鏡２が照明器具１に使用された場合、変形、変色、劣化等の変質を起こし易いか否かを判断するための試験である。

（実施例１）
図３に示す実施例１では、反射鏡３０を構成する基板２１にＰＢＴ樹脂を用い、下地層２２としてアクリルメラミンエポキシ系塗料を塗布（膜厚５μｍ）し、オーバコート層２４としてアクリルメラミン系塗料（膜厚５μｍ）を塗布した。そして、純銀膜（銀材料：４Ｎ）３３ｃを１２０ｎｍ厚、銀成分比率を減少させる銀及びアルミニウムからなる保護膜３３ｂを１５０ｎｍ厚、アルミニウム層３３ａ（アルミ材料：３Ｎ）を５０ｎｍ厚で形成した。なお、基板２１上への金属層３３の成膜は、銀及びアルミニウムの２つのターゲットを持つスパッタリング装置で、アルミニウムと銀を単体で成膜し、又は同時に成膜した。

（実施例２）
図４に示す実施例２では、反射鏡４０を構成する基板２１、下地層２２、及びオーバコート層２４は上記実施例１と同様となる。そして、純銀膜４３ｃ（銀材料：４Ｎ）を３０ｎｍ厚、銀組成比を減少した銀及びアルミニウムを含む保護膜４３ｂを１５０ｎｍ厚、基板２１付近に略１００％のアルミニウム層４３ａを形成した。

（実施例３）
図５に示す実施例３では、反射鏡５０を構成する基板２１、下地層２２、及びオーバコート層２４は上記実施例１と同様となる。そして、純銀膜５３ｂ（銀材料：４Ｎ）を４０ｎｍ厚、その下にアルミニウムからなる保護膜５３ａ（アルミニウム材料：３Ｎ）を１２０ｎｍ厚で形成した。

（実施例４）
図６に示す実施例４では、反射鏡６０を構成する基板２１、下地層２２、及びオーバコート層２４は上記実施例１と同様となる。そして、純銀膜６３ｃ（銀材料：４Ｎ）を１５０ｎｍ厚、銀及びアルミニウムを含む保護膜６３ｂを１５０ｎｍ厚、アルミニウムの保護膜６３ａ（アルミニウム材料：３Ｎ）を２０ｎｍ厚で形成した。

（比較例１，２）
また、上記実施例１から４との比較のため、比較例１として、１２０ｎｍ厚の純銀膜（銀材料：４Ｎ）７３を有する反射鏡７０を図７に示し、比較例２として、金属層８３ｂが銀、保護膜８３ａが酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の反射鏡８０を図８に示している。

上記のように作製した実施例１から４と比較例１、２とに係る反射鏡の各サンプルを評価した。評価方法・条件として、（１）反射率として、磁気分光光度計（Ｕ４１００）を用いて波長５５５ｎｍの光の反射率を測定、（２）耐候試験として、５０時間、１２０時間、１７０時間、２００時間経過後に１４０℃の温度環境で、水銀灯（４００Ｗ）を照射した場合の外観目視にて評価を実施した。この評価は、各サンプルとなる反射鏡について、外観において著しい変色なしの場合を○、外観目視で薄っすら変色が確認できる（黄色、茶褐色）場合を△、外観目視で変色が完全に確認できる（黄色、茶褐色）場合を×として判定を行い、各サンプルの判定結果を下記の［表１］に示した。

［表１］に示す実施例１から４、及び比較例１、２に係る反射鏡の外観観察の結果から明らかなように、比較例１及び２に係る反射鏡に関して耐候性は１２０時間経過後に明らかな外観の差が生じ、比較例２に係る反射鏡では反射率も低減している。一方、実施例１から４に係る反射鏡は、２００時間経過後においても外観において、変化が生じておらず、反射率も特に低下しないことが分かる。

なお、本発明は、上記の実施の形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、保護膜２３ａと反射膜２３ｂとの２層の金属層２３を、３層以上の構成としてもよい。また、反射鏡２は、照明器具１以外の器具、例えば、カメラ、プリンタ等における光学機器の反射ミラーなどに使用することもできる。

１ 照明器具
２，３０，４０，５０，６０ 反射鏡
３ 筐体
４ 光源
２１ 基板
２２ 下地層
２３ 金属層
２３ａ 保護膜
２３ｂ 反射膜
２４ オーバコート層

Claims (4)

1. 光放出用の開口を有する筐体の内側に設けられ、光源からの光を外側に反射する反射鏡において、
   前記反射鏡は、少なくとも、アルミニウム及び銀を有する保護膜と、この保護膜上に形成された銀を有する反射膜とを有し、
   前記保護膜は、前記反射膜より筐体側に配置されることを特徴とする反射鏡。
2. 前記保護膜は、前記反射膜側において銀の含有率が漸増することを特徴とする請求項１記載の反射鏡。
3. 前記保護膜は、５から３００ｎｍ厚で形成され、前記反射膜は、８０から３００ｎｍ厚で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反射鏡。
4. 前記請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の反射鏡を備えることを特徴とする照明器具。

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