JP2012047856A - 照明器具用反射板 - Google Patents

Abstract

【課題】反射層の変色を抑制できる照明器具用反射板を提供する。
【解決手段】基材１１と、銀を含み入射する可視光を反射する反射面を有する反射層である銀膜１４と、銀膜１４における反射面の反対側に配置され、かつ４００ｎｍ以下の波長の光をカットする非反射面側保護層１３と、を有する。この照明器具用反射板１０は、基材１１のＵＶ劣化を抑制し、かつ耐光性を向上させることができ、これにより、銀膜１４の変色を抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具用反射板に関する。

銀は可視光反射性に優れるため、照明器具用反射板に使用されている。特にダウンライトのような深い形状を有する反射板においては、繰り返し光の反射が行われるため、銀のように反射率の高い材料を反射板として利用することは、非常に有効である。

図４は、従来の照明器具用反射板１００を示す。この照明器具用反射板１００は、トップコート層１０１、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）１０２、銀膜１０３、アンダーコート層１０４、基材１０５を有し、これらの構成要素が上層から下層に上記の順に積層されている。

しかし、銀膜１０３は化学的に不安定な物質であるため、変色しやすいという問題があった。銀膜が変色した照明器具用反射板１００は、外観が悪くなるだけでなく、反射率が低下することにより、照明効率が著しく低下する。

銀の変色メカニズムについては、これまでも様々な研究がなされているが、光、特にＵＶ（紫外線）、熱、および大気中の水分や亜硫酸ガス、硫化水素、アンモニア等のガスが変色の主な原因であるとされ、これらの変色原因が相互に作用することにより、銀が硫化銀や酸化銀等の褐色や黒色化合物に変化すると考えられている。

すなわち、図５に示すように、アンダーコート層１０４あるいは基材に達したＵＶは、アンダーコート層１０４あるいは基材の樹脂を劣化させ、ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）や、パーオキシラジカル（・ＯＲ）を生成させる。発生したラジカルによって生成する銀酸化物により、変色が発生していると推定される。

特許文献１には、銀の薄膜に波長が３２５ｎｍ付近のＵＶ領域に透過率の「窓」が存在し、その「窓」を透過したＵＶが銀との界面付近のアンダーコートを劣化させることが記載されている。
なお、本発明者によって、銀膜の膜厚が薄い場合、波長が３２０ｎｍ付近のＵＶ領域に透過率の「窓」が存在することを確認した。光源として用いられる蛍光ランプやＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプにも、３２０ｎｍのＵＶが存在することが知られている。

図６は、一例として蛍光ランプのＵＶ強度特性を示したものである。ＵＶ−Ａである波長３６５ｎｍのピークのほかに、銀膜の透過率の「窓」の領域に近い、ＵＶ−Ｂである波長３１５ｎｍのピークが存在していることが判る。

したがって、銀膜を透過した３２０ｎｍ付近のＵＶによるアンダーコート層あるいは基材の劣化を防ぐためには、銀膜に透過率の「窓」を作らないよう、十分に厚い銀膜を形成すればよい。

しかし、図７に示すように、一般的な照明器具１１０は、反射板１１５が立体形状を有しているものが多く、内面全面に厚い銀膜を均一に形成することは、製造上極めて困難であるという課題がある。
なお、図７中の符号１１１は本体、１１２はインバータ、１１３はソケット、１１４はランプ、１１６は板ばねである。

図８は、図７に示した照明器具１１０における反射板１１５の内面にスパッタリング法を用いて銀膜を形成した際の、反射板１１５の位置による膜厚分布である。反射板１１５の下部と上部ではおよそ６〜１０倍もの膜厚差が生じており、光源であるランプ１１４に近く、ＵＶ強度の高い反射板１１５の上部になるほど、透過率の「窓」を生じさせる膜厚となることが判る。

また、特許文献２には、銀膜を透明酸化物膜で挟み込むことにより、耐熱性、耐湿性が向上することが記載されている。上記透明酸化物膜として、ＩＴＯ、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、およびＳｎＯ_２（錫系酸化物）の金属酸化物、ケイ素酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、タンタル酸化物、ケイ素窒化物、アルミニウム窒化物、チタン窒化物、並びにタンタル窒化物が挙げられている。また、上記の膜厚は、１〜２０ｎｍとされている。

照明器具用反射板は、高強度のＵＶを含む光が照射されるため、耐候性の向上が不可欠である。図９に示すように、銀膜の膜厚が１７０ｎｍ程度以下になると、波長３２０ｎｍをピークとする透過率の「窓」が現れる。すなわち、光源から放射されたＵＶが銀膜を透過し、アンダーコート層あるいは基材表面に達することになる。銀膜の膜厚が薄くなるとともに、「窓」は波長域、透過率ともに増大する。したがって、アンダーコート層あるいは基材のＵＶ負荷が増大する。

なお、図９は、石英基板上に純度９９．９９％の銀をスパッタリング法により形成した銀膜における銀膜透過スペクトルの膜厚依存性を示す図であり、横軸はＵＶの波長を示し、縦軸は透過率を示す。

特開昭６１−１５４９４２号公報（３頁左上欄） 特開２００１−２９６４１２号公報（請求項６、段落００３０）

従来の照明器具用反射板は、銀膜が変色するという問題があった。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、銀膜の変色を抑制できる照明器具用反射板を提供することにある。

本発明の照明器具用反射板は、基材と、銀を含み入射する可視光を反射する反射面を有する反射層と、反射層における反射面の反対側に配置され、かつ４００ｎｍ以下の波長の光をカットする非反射面側保護層と、を有する。

ここで、反射層における反射面側に配置される反射面側保護層を有し、非反射面側保護層および反射面側保護層は、ともに酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）であり、非反射面側保護層の膜厚が反射面側保護層の膜厚以上である。

また、非反射面側保護層は、インジウムが酸化インジウムＩｎＯとして形成される。

本発明によれば、銀膜の変色を抑制できる。

本発明に係る実施形態の照明器具用照明板を示す断面図 層内に酸素を導入せず形成したＩＴＯ膜の透過スペクトルを示すグラフ 実施例および比較例の耐候性試験の結果を示す表 従来の反射板を示す断面図 銀の変色メカニズムを説明する図 蛍光ランプの紫外線強度特性を示すグラフ 銀蒸着反射板を有する照明器具を示す図 銀の位置による膜厚を示す図 銀膜透過スペクトルの膜厚依存性を示すグラフ

以下、本発明に係る実施形態の照明器具用反射板について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態の照明器具用反射板１０を示す。この反射板１０は、アンダーコート層１２と反射層である銀膜１４との間に、ＵＶカット層として、波長４００ｎｍ以下の波長をカットする層、すなわち、非反射面側保護層１３を形成することにより、銀膜１４を透過するＵＶ、特に波長３２０ｎｍ付近をカットし、基材１１およびアンダーコート層１２を保護する。これにより、銀膜１４の変色を抑制できる。

すなわち、この反射板１０は、基材１１、アンダーコート層１２、非反射面側保護層１３、銀膜１４、反射面側保護層１５、トップコート層１６とを備え、これらの構成要素が上記の順に下層から上層に積層されている。

基材１１は、アルミ、鉄、マグネシウム、亜鉛等の金属、合金や、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、又はＰＥＩ（ポリエーテルイミド）等のプラスチック等によって形成されている。基材１１の成形方法は、材質や反射材の形状により、公知の成形方法によって成形できる。但し、表面は可能な限り滑らかで、清浄な面とするのが好ましい。また、成形時に付着した、離型剤やガスマーク、滑剤、オイル等は、物理的手段によって除去しておくのが望ましい。

アンダーコート層１２は、基材１１と非反射面側保護層１３との密着性を向上させ、基材１１の平滑性を向上させる目的で形成される。基材１１と非反射面側保護層１３との密着性や平滑性が十分に確保されるならば、アンダーコート層１２を省略できる。アンダーコート層１２には、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等からなる公知の塗膜を用いることができる。塗装方法は、スプレーコート、スピンコート、ロールコート、ディップコート等、公知の塗装方法を適用できる。また、硬化方法は、熱、ＵＶ、電子線等の公知の手段を用いることができる。

非反射面側保護層１３は、ＩＴＯにより形成されている。形成方法は、スパッタリング法の他、真空蒸着法等の物理的手法、あるいはスプレー法やＣＶＤ法等の化学的手段でもよい。一般的に、ＩＴＯ製膜時、酸素を含むガス雰囲気中にてスパッタリングを行い、透明なＩｎ_２Ｏ_３を形成させるが、非反射面側保護層１３においては、酸素ガスを導入せず、ＵＶカット性能の高いＩｎＯを形成させる。

図２は、酸素導入を行わず、形成したＩＴＯ膜の透過スペクトルを示す。組成をＸ線光電子分光（ＸＰＳ）により分析した結果、Ｉｎ（インジウム）：Ｏ（酸素）：Ｓｎ（錫）の元素比率は、およそ１０：１０：１であり、ＩｎがほぼＩｎＯとして形成され、微量の酸化錫がドープされていることが確認できる。

非反射面側保護層１３のＩＴＯ膜は、波長４００ｎｍ以下のＵＶを十分にカットするため、膜厚１００〜１０００ｎｍ程度、より好ましくは膜厚５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とする。この非反射面側保護層１３は、銀膜１４の反射面１４Ａの反対側に配置されている。

銀膜１４は、銀もしくは銀を主体とする合金を膜厚２０〜１０００ｎｍ程度形成したものである。形成方法は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法でもよく、また、銀鏡反応のような化学的析出法でもかまわない。

また、銀もしくは銀を主体とする合金が最表層に２０ｎｍ以上の厚さで積層されていれば、基材側の組成は耐熱性や密着性を高める目的で、銀以外の金属、例えば、アルミニウムや銅、ニッケル等の他の元素が含まれていてもよい。

反射面側保護層１５は、ＩＴＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明酸化物を用いることができる。その中でも、スパッタリング装置を用いる場合には、スパッタリングしやすく、透明性が高く、かつ、非反射面側保護層１３と同材料であるＩＴＯを３〜３０ｎｍの膜厚で形成することが製造上好ましい。長期耐候性、ガスバリヤ性と透明性を両立させるため、７〜１５ｎｍの膜厚がより好ましい。

また、透明性確保のため、反射面側保護層１５は、非反射面側保護層１３と比較して薄く形成されている。ＩＴＯの酸化度合いは問わないが、反射面側保護層１５の成膜中、銀膜１４の酸化による変色を防止するため、スパッタ層内に酸素ガスを導入することなく成膜するのが好ましい。

トップコート層１６は、銀膜１４および薄い反射面側保護層１５を保護する目的で形成され、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等からなる公知の塗膜が用いられる。塗布方法は、スプレーコート、スピンコート、ロールコート、ディップコート等、公知の方法から選択される。また、硬化方法は、熱、ＵＶ、電子線等の公知の手段を用いることが可能である。

次に、この照明用器具反射板１０の作用を説明する。４００ｎｍ以下の波長を含む光が光線から発せられると、銀膜１４を透過したＵＶは、非反射面側保護層１３でカットされる。可視光線の光は、銀膜１４の表面で反射される。したがって、銀膜１４を透過して、アンダーコート層１２、および基材１１へ達するＵＶはなく、アンダーコート層１２および基材１１の劣化を防止できるとともに、耐光性を向上させることができる。これにより、銀膜１４に変色が発生せず、銀膜１４が長期間変色から保護される。

（実施例１）
（照明器具用反射板の作製）
基材：アルミ製平板を２−プロパノールを含ませた脱脂綿で拭き取り、清浄な表面の基材を形成した。
アンダーコート層：エポキシ変性アクリルメラミン塗料（久保孝ペイント株式会社製）を乾燥後、膜厚が５μｍになるようにスプレー塗装した後、１４０℃にて３０分焼付乾燥させることによって形成した。

非反射面側保護層：錫が５％ドープされたＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、５００ｎｍの膜厚で形成した。成膜時、酸素分圧を２×１０−２Ｐａとした。

銀膜：純度９９．９％の銀からなるターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で形成した。

反射面側保護層：錫が５％ドープされたＩＴＯターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、１０ｎｍの膜厚で形成した。成膜時、スパッタ層内への酸素導入は行わなかった。

トップコート層：アクリルメラミン塗料（久保孝ペイント株式会社製）を乾燥後、膜厚が５μｍになるようスプレー塗装した後、１６０℃にて４０分焼き付き乾燥させることで、形成した。

（実施例２）
非反射面側保護層の成膜時、スパッタリング層内への酸素導入は行わず、膜厚が５００ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。その他は、実施例１と同様の条件にて、照明器具用反射板を作製した。

（比較例１）
非反射面側保護層の膜厚を５ｎｍとし、その他は、実施例２と同様の条件にて、照明器具用反射板を作製した。

（比較例２）
実施例１，２と同様に、非反射面側保護層を形成しない照明器具用反射板を作製した。

（評価方法）
光線反射率：上記によって得られた照明器具用反射板について、自記分光光度計を用いて波長５５５ｎｍにおける全光線反射率を測定した。
耐候性：得られた反射鏡を、１２０℃雰囲気の恒温層内で２ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ強度によって、１２０日間、水銀灯照射を行った。その後、自記分光光度計を用いて波長５５５ｎｍにおける全光線反射率を測定した。また、トレーシングペーパをサンプルにかぶせて、外観を観察した。

図３は評価結果を示す。図３から判るように、実施例１，２は、いずれも銀膜に変色が発生しておらず、本願発明の効果が認められた。
なお、比較例１，２は、いずれも褐色の変色が認められた。

本実施形態の照明器具用反射板１０は、アンダーコート層１２および基材１１のＵＶ劣化を抑制し、かつ耐光性を向上できる。これにより、銀膜１４が変色するのを抑制できる。

また、銀膜１４の上層および下層のＩＴＯ膜である反射面側保護層１５および非反射面側保護層１３によって耐熱性・耐湿性が向上するのみでなく、銀膜１４の下層である非反射面側保護層１３のＩＴＯ膜の厚膜化によって、ＵＶカット性能が高まり、アンダーコート層１２および基材１１の劣化が抑制され、照明器具用反射板の耐光性向上が可能である。

また、銀膜１４の下層である非反射面側保護層１３のＩＴＯ膜中、インジウムをＩｎＯとして形成することにより、更なる耐光性向上が可能である。

１０ 照明器具用反射板
１１ 基材
１３ 非反射面側保護層
１４ 銀膜
１５ 反射面側保護層

Claims (3)

1. 基材と、
   銀を含み入射する可視光を反射する反射面を有する反射層と、
   前記反射層における前記反射面の反対側に配置され、かつ４００ｎｍ以下の波長の光をカットする非反射面側保護層と、を有する照明器具用反射板。
2. 請求項１に記載の照明器具用反射板において、
   前記反射層における前記反射面側に配置される反射面側保護層を有し、前記非反射面側保護層および前記反射面側保護層は、ともに酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）であり、前記非反射面側保護層の膜厚が反射面側保護層の膜厚以上である照明器具用反射板。
3. 請求項２に記載の照明器具用反射板において、
   前記非反射面側保護層はインジウムが酸化インジウムＩｎＯとして形成される照明器具用反射板。

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