JP4984686B2 - UV blocking material, UV blocking visible selective transmission filter, visible selective transmission resin material, light source and lighting device - Google Patents
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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。 The present invention relates to an ultraviolet blocking material, an ultraviolet blocking visible selective transmission filter using the ultraviolet blocking material, a visible selective transmission resin material, a light source, and an illumination device.
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。 As is well known, the surface of glass used for buildings such as houses, buildings, trains, automobiles, airplanes, etc., or windows for refrigerated or frozen showcases, reduces the temperature rise caused by infrared rays. In order to prevent deterioration of various structures, foods, and other articles caused by ultraviolet rays, a resin film that reflects or absorbs both infrared rays and ultraviolet rays is generally attached.
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・In2O3(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。 Conventionally, for example, a zinc oxide (ZnO) -based material is mainly used as a film material for cutting ultraviolet rays. By the way, the ZnO blocking film used for cutting ultraviolet rays has a cut wavelength of about 380 nm or less, but it is desirable to cut the longer wavelength side. For example, ZnO doped with Bi or In has been proposed. On the other hand, for example, tin-doped indium oxide powder (ITO powder) is used as a film material for cutting heat rays, but few materials are known for cutting ultraviolet rays of 300 to 400 nm at the same time. The film material for cutting both the ultraviolet and infrared, for example ZnO: Al and, (ZnO) k · In 2 O 3 (k = 2~20) hexagonal composite oxide (k: even number) is proposed (Patent Document 1). However, in these film materials, the cut of ultraviolet rays is the same as that of ZnO, or slightly decreases because the cut wavelength is somewhat shifted to the short wavelength side.
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TiO2が使用されている。
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。 By the way, since the long wavelength side of the distribution of the light curve of insects extends to 550 nm, and a cut material such as ZnO has a cut wavelength of about 380 nm or less, a cut on the longer wavelength side is desirable. Further, since the fluorescent lamp is used for illumination, it is not preferable from the viewpoint of lamp efficiency and color rendering to cut the wavelength of 410 nm or more which is the lower limit wavelength of the human visibility curve. However, since there is no suitable inorganic material that satisfies these conditions, a cut of about 410 nm has been put to practical use by using a plastic film, tube, or organic compound.
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。 Here, when a plastic film, a tube, or an organic compound is used, the outer tube of the fluorescent lamp is coated, so that the manufacturing is complicated and the cost is increased. Further, heat resistance and durability due to deterioration due to ultraviolet rays are also problems. Furthermore, although it has been disclosed that a film in which ZnO is doped with In can be cut to the long wavelength side, there are problems in that the manufacturing cost and the number of processes are large.
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。 The present invention has been made to solve such problems, and an ultraviolet blocking material in which the wavelength for cutting ultraviolet light is shifted to a longer wavelength side than ZnO to improve the ability to cut light of a specific wavelength, and this An object of the present invention is to provide an ultraviolet blocking visible selective transmission filter, a visible selective transmission resin material, and a light source using the material.
請求項1記載の紫外線遮蔽材料は、一般式:(ZnO)kIn2O3(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。
The ultraviolet shielding material according to
The ultraviolet shielding material according to
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・In2O3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・In2O3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。 The inventors of the present invention have made various studies in order to solve the problem in the case where a film in which ZnO is doped with In is used in a fluorescent lamp. As a result, the inventors previously studied that a powder of (ZnO) k · In 2 O 3 is used as an aqueous solution. I considered a method to make it into a film. However, the cutting rate up to 410 nm is high only with the powder of (ZnO) k · In 2 O 3 , but the absorption is large at 500 nm or more and the luminous flux is lowered. Furthermore, when the particle size is large, the ultraviolet ray is slightly transmitted. There was a problem. As a result of further research in consideration of these points, the present inventors have found that it is possible to cut the cut wavelength to the longer wavelength side by optimizing the crystal structure of the zinc composite oxide. It came to investigate invention.
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。
The ultraviolet blocking material according to
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)kIn2O3(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。
The ultraviolet-blocking visible selective transmission filter according to
The visible selective transmission resin material according to
The light source according to
請求項7記載の光源は、紫外線遮断材料の一般式:(ZnO)kIn2O3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、TiO2微粒子、CeO2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。
The light source according to
The light source according to
The illumination device according to
(1)請求項1の発明によれば、一般式:(ZnO)kIn2O3(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。
(1) According to the first aspect of the present invention, the zinc complex oxide fine particles represented by the general formula: (ZnO) k In 2 O 3 (k is an odd number) and having a crystal structure of trigonal crystal have a short The
(2) According to the invention of
(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CO2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。
(3) According to the invention of
(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)kIn2O3(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。
(4) According to invention of
(5) According to the invention of
(6) According to the invention of
(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)kIn2O3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。
(7) According to the invention of
(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、TiO2微粒子、CeO2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)kIn2O3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。
(8) According to the invention of
(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。
(9) According to the invention of
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The present invention includes, for example, food-related products such as breweries, brewery-related products, supermarkets, convenience stores, department store food department showcases, clothing-related items such as clothing stores, show windows, department store clothing departments, and academically. UV blocking materials, UV cut films, UV cut sheets in a wide range of fields such as museums, museums that display precious works, papers that handle many paper products such as printing factories, paper factories, bookstores, stationery stores, offices, etc. Can be used as
本発明において、紫外線遮断材料は、一般式:(ZnO)kIn2O3(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、InO2 −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。
In the present invention, the ultraviolet blocking material is characterized in that zinc composite oxide fine particles represented by a general formula: (ZnO) k In 2 O 3 (k is an odd number) and having a trigonal crystal structure are the main components. To do. Here, in the formula, k = 5 is most preferable, but an odd number such as k = 3, 7 may be used. FIG. 1 is a diagram schematically showing the molecular structure of an ultraviolet blocking material according to the present invention (where k is 5), and an InO 2 − layer 1 and a (ZnO) 5 +
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。 In the zinc composite oxide fine particles of this embodiment, a part of In can be substituted with any of La, Ga and Al. Here, Sn may be mixed slightly. Moreover, a visible selective permeation filter can be obtained by synthesizing zinc composite oxide fine particles by solid phase reaction of Zn or In compound and then pulverizing them into fine particles to form a film using an inorganic or organic binder. . Further, by synthesizing the zinc composite oxide fine particles by solid phase reaction of Zn or In compound, and then pulverizing them into fine particles, by mixing the surface coated with a metal oxide into a resin and molding, for example, Visible selectively transmissive transparent resin members such as UV cut films and UV cut sheets are obtained. Here, the metal oxide may be a metal oxide made of at least one of Si, Al, and Zr.
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。
In the present invention, examples of the light source include, but are not limited to, an incandescent bulb, an HID lamp, and a fluorescent lamp.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a light lamp (light source) according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A is an overall view in which a part of the fluorescent lamp is cut away, and FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 3A, and FIG. 3C is a schematic diagram illustrating an enlarged bulb cross-section of the fluorescent lamp in FIG.
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)kIn2O3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。
The
前記(ZnO)kIn2O3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)kIn2O3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)kIn2O3粒子に、ZnO微粒子、TiO2微粒子、CeO2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)kIn2O3微粒子の間にZnO微粒子やTiO2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)5In2O3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。
The (ZnO) k In 2 O 3 is a material whose absorption edge shifts to a longer wavelength side than ZnO, and in particular, the composition of k = 5 has a smooth transmittance of visible light from 500 to 780 nm, and from the phosphor. It does not absorb the emitted light. Further, as the oxide layer, zinc composite oxide fine particles represented by (ZnO) k In 2 O 3 and having a crystal structure of trigonal crystal, that is, (ZnO) k In 2 O 3 particles, ZnO fine particles, TiO 2. When a layer formed by mixing fine particles, CeO 2 fine particles, or fine particles having a particle diameter of 10 nm to 1.0 μm is used, ZnO fine particles, TiO 2 fine particles, etc. are provided between (ZnO) k In 2 O 3 fine particles. Thus, the ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less is effectively absorbed without significantly reducing the visible light transmittance. Therefore, for example, when a (ZnO) 5 In 2 O 3 film is applied to the inner surface of the
(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)5In2O3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In2O3(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。
(First embodiment)
The ultraviolet shielding material according to the first embodiment of the present invention is mainly composed of zinc composite oxide fine particles represented by a general formula: (ZnO) 5 In 2 O 3 and having a trigonal crystal structure. It is said. This ultraviolet blocking material was manufactured as follows. That is, first, a powder of ZnO (average particle size of about 1 μm) and a powder of In 2 O 3 (average particle size of about 50 nm) were weighed and mixed in a predetermined amount, for example, 10 s mass% of In, to obtain a mixture. Next, this mixture was heat-treated in the crucible in the atmosphere at 900 ° C. or higher, for example, 1300 ° C. for 5 hours to cause a solid phase reaction, thereby obtaining an ultraviolet blocking material powder having a particle size of about 500 nm. It was confirmed that.
得られた粉末をX線回折したところ、主成分は(ZnO)5In2O3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。
When the obtained powder was subjected to X-ray diffraction, it was confirmed that the main component was (ZnO) 5 In 2 O 3 . Moreover, when the reflection characteristic was measured, the transmittance |
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。
Thus, according to the ultraviolet blocking material of the first embodiment, the transmittance of 50% on the short wavelength absorption end side is 400 to 430 nm, and the ultraviolet cut wavelength is shifted to the longer wavelength side than ZnO to cut the ultraviolet ray. The effect that the capability was improved and it had a heat ray cut function was acquired.
The particle size of the ultraviolet blocking material of the first embodiment is not particularly limited, but is preferably an average particle size of 10 nm to 5 μm, and optimally 100 nm to 1 μm, from the relationship of optical characteristics.
(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)5In2O3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。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 3, a fluorescent lamp as a light source according to the second embodiment of the present invention is provided with a straight tubular soda-lime glass bulb (light-transmitting container) 12 and both ends of the
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In2O3を10%の割合で混合した後、1100℃〜1200℃で焼成し、粒径約500nmの(ZnO)5In2O3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/TiO2の水溶液を(ZnO)kIn2O3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。
The
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。
In the second embodiment, it goes without saying that the
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。 According to the fluorescent lamp of the second embodiment, ultraviolet rays of 395 nm or less can be cut almost 100%, and visible light of 400 to 410 nm can be cut by 60% or more. As a result of the outdoor evaluation test, it was confirmed that insects are less likely to collect than fluorescent lamps. Moreover, since the ultraviolet cut layer of the embodiment hardly absorbs visible light of 500 to 780 nm, the decrease in luminous flux is less than that of the fluorescent lamp of the comparative example. Furthermore, since it is not necessary to cover the fluorescent lamp with the outer surface of the fluorescent lamp with a plastic or resin tube, it is easy to install.
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。 These fluorescent lamps were measured for luminous flux and spectral radiant flux using an integrating sphere for measuring luminous flux. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the spectral radiant intensity and the transmittance of the lamp of this embodiment and the comparative example. In FIG. 4, the curve (A) is for the fluorescent lamp of the present invention, the curve (B) is for the fluorescent lamp of Comparative Example 1, and the curve (C) is on the outer surface of the same fluorescent lamp as that for Comparative Example 1. The case of the comparative example 2 which coat | covered the resin tube with a ultraviolet cut function which mixed the ZnO microparticles | fine-particles to the tubular body is shown. The fluorescent lamp in which the ultraviolet cut layer of the present embodiment was formed had a light flux of 96.6% compared to Comparative Example 1. Moreover, as a result of calculating the transmittance of the oxide layer of the present invention on the basis of the spectral radiation of the comparative example, the ultraviolet light having a wavelength shorter than 395 nm is cut by almost 100%, 75% at 400 nm, 65% at 410 nm, It was confirmed that the cut rate was 4.8% at 500 nm.
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。 In addition, the fluorescent lamp of the present invention cut almost 100% of 370 nm and 395 nm or less, which are the maximum values of the insect light curve, and was able to greatly cut around the visible light region of 410 nm where the insect light curve remains. In addition, when an actual insect attracting test was conducted, when the mass of insects gathered in the fluorescent lamp of Comparative Example 1 was assumed to be 100%, it was 67% in the fluorescent lamp of the present invention, and it was confirmed that the insect attracting rate was reduced. It was.
(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。
(Third embodiment)
The lighting fixture according to the third embodiment of the present invention is configured as shown in FIGS. 5 and 6. Here, FIG. 5 is a perspective view of the lighting apparatus in an exploded state, and FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG. The present embodiment relates to a luminaire using a transparent shade (cover) having an ultraviolet cut layer mainly composed of an ultraviolet blocking material formed on the inner surface.
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。
The lighting fixture 21 includes a fixture main body 22 that is directly attached to the ceiling using a hook ceiling provided on the ceiling and an adapter attached to the hook ceiling. The instrument body 22 has a disc shape, and a
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。
Further, two lamp sockets 25 and two
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。
A
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。
According to the third embodiment, since the
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。
In the third embodiment, the
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)5In2O3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)5In2O3(Zn5In2O8と同じ)となっていることが確認できる。 The upper graph of FIG. 7 shows the XRD measurement results of the ultraviolet blocking material according to the first embodiment, and the lower graph shows the XRD pattern of (ZnO) 5 In 2 O 3 having a trigonal crystal structure. ing. In this characteristic diagram, the horizontal axis represents 2θ and the vertical axis represents intensity. As is clear from FIG. 7, it is confirmed that the ultraviolet blocking material according to the first embodiment has a crystal structure of (ZnO) 5 In 2 O 3 (same as Zn 5 In 2 O 8 ) in the trigonal crystal structure. it can.
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)5In2O3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)5In2O3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)5In2O3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。 The upper graph of FIG. 8 shows the XRD measurement results of the ultraviolet blocking material of the first embodiment in which ZnO is mixed, and the middle and lower graphs of XRD of ZnO and (ZnO) 5 In 2 O 3 . Each pattern is shown. In this characteristic diagram, the horizontal axis represents 2θ and the vertical axis represents intensity. As is apparent from FIG. 8, it is understood that ZnO and (ZnO) 5 In 2 O 3 having a trigonal crystal structure are mixed. In the ultraviolet blocking material in the present embodiment, the mixing ratio of (ZnO) 5 In 2 O 3 was 10 to 20% by mass, and the balance was zinc oxide (ZnO).
(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。
(Fourth embodiment)
Fig. 9 is a schematic front view of a high-pressure metal vapor discharge lamp ((metal halide lamp) as a light source according to a fourth embodiment of the present invention, and Fig. 10 is a partially enlarged cross section showing a main part X of Fig. 9. FIG.
The
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。
The
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。
In the crushing
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)kIn2O3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)kIn2O3をSiO2、Al2O3あるいはCeO2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)kIn2O3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)kIn2O3にSiO2、Al2O3あるいはCeO2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。
As shown in FIG. 10, a
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)kIn2O3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。
As described above, in the
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・In2O3(k=5)の場合、曲線(b)は(ZnO)k・In2O3(k=5)にZnOとTiO2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。 A spectral distribution characteristic diagram of the fluorescent metal halide lamp having the lamp power of 400 W having such a configuration is as shown in FIG. In FIG. 10, the curve (a) is (ZnO) k · In 2 O 3 (k = 5), and the curve (b) is (ZnO) k · In 2 O 3 (k = 5) with ZnO. When TiO 2 is mixed, curve (c) shows the case of a conventional metal halide lamp. FIG. 10 shows that according to the lamp of the present invention, blue light having a wavelength of 410 nm or less and ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less are reduced. In addition, the transmittance in the visible light region of 550 to 780 nm is 90% or more as compared with the lamp of the comparative example, and 25% or less in the ultraviolet region of 380 nm or less, 50% or less in 400 nm, and further in 410 nm. Reduced to 65% or less. In this way, by reducing the ultraviolet radiation and the 380 to 410 nm radiation that has little effect on human visibility, the insect attractant is based on the light travel of insects rather than only reducing the ultraviolet region of 380 nm or less. Therefore, a low worm-shaped metal halide lamp can be obtained.
(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)kIn2O3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)kIn2O3をZnO、Ti2O、あるいはZnOとTi2O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)kIn2O3にZnO、Ti2O、あるいはZnOとTiO2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。
(Fifth embodiment)
The basic configuration of the
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。 The spectral distribution characteristic of the metal halide lamp having such a configuration is as shown in FIG. 11 and has the same effect as the metal halide lamp according to the fourth embodiment.
(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。
(Sixth embodiment)
A
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)kIn2O3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)kIn2O3をSiO2,Al2O3,CeO2あるいはTiO2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。
The
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。
According to the
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)kIn2O3(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TiO2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In2O3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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the stage of implementation. Specifically, in the above embodiment, the general formula: (ZnO) k In 2 O 3 (k is an odd number) and k = 5 has been described, but k may be an odd number such as 3, 7. The ultraviolet blocking layer is composed mainly of the above formula, but a layer in which fine particles such as ZnO fine particles and TiO 2 fine particles are mixed with the zinc composite oxide fine particles of the above formula may be used. Furthermore, the particle diameter of ZnO for forming the oxide layer, the thickness of the oxide layer, the blending ratio of In 2 O 3 to ZnO, etc. are not limited to those described in the above embodiment, and may be combined as appropriate. it can.
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。
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