JPH07262968A - Lamp with ultraviolet ray shielding film - Google Patents

Lamp with ultraviolet ray shielding film

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JPH07262968A
JPH07262968A JP5177494A JP5177494A JPH07262968A JP H07262968 A JPH07262968 A JP H07262968A JP 5177494 A JP5177494 A JP 5177494A JP 5177494 A JP5177494 A JP 5177494A JP H07262968 A JPH07262968 A JP H07262968A
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JP
Japan
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lamp
titanium oxide
shielding film
ultraviolet
less
Prior art date
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JP5177494A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsumasa Saito
光正 斉藤
Kazuhiko Osada
和彦 長田
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07262968A publication Critical patent/JPH07262968A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/40Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/46Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase
    • C03C2217/47Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase consisting of a specific material
    • C03C2217/475Inorganic materials
    • C03C2217/477Titanium oxide

Abstract

PURPOSE:To obtain the heat resistance and durability without hindering brightness and color rendering property by forming the surface of a lamp bulb, of which surface temperature reaches 550 deg.C or higher, with an ultraviolet film shielding film obtained by distributing titanium oxide fine grains in the metal oxide matrix. CONSTITUTION:The outside surface and inside surface of an outer tube 2, namely, a lamp bulb, of a light emitting tube 1 of a metal halide lamp, or the outside surface of a light emitting tube itself in the case of a xenon lamp or the like, is formed with an ultraviolet ray shielding film 4. The shielding film 4 is obtained by distributing fine grains of anatase-type titanium oxide at 100nm or less of grain diameter or rutile-type titanium oxide at 50nm or less of grain diameter in the metal oxide matrix. Visible radiation transmission factor of this transparent film is 80% or more, and diffused light component ratio in the transmitted light is 5% or less. Desirably, titanium oxide at 40-95% is included in the film, which is obtained by dispersing titanium oxide fine grains or non-crystal titanium oxide fine grains in the metal oxide precursor solution, and coating, baking to form a shielding film 4, and baking it again.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線遮蔽膜をランプ
バルブ表面に形成した紫外線遮蔽膜付きランプに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lamp with an ultraviolet shielding film having an ultraviolet shielding film formed on the surface of a lamp bulb.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、水銀ランプ、メタルハライド
ランプ或いはキセノンランプ等の所謂放電ランプから放
射される紫外線を低減する方法として、ランプバルブに
直接紫外線遮蔽膜を形成する方法と、ランプ前方に紫外
線カットガラスを付設する方法が採られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of reducing ultraviolet rays emitted from so-called discharge lamps such as mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, etc., a method of directly forming an ultraviolet ray shielding film on a lamp bulb and an ultraviolet ray cuter in front of the lamp are used. The method of attaching glass is adopted.

【0003】ランプバルブに直接紫外線遮蔽膜を形成す
る方法としては、本発明者らによる特開平2−2535
54号公報において放電ランプ或いはハロゲンランプの
バルブ表面に酸化亜鉛よりなる紫外線遮蔽膜を形成した
ランプが開示されている。ここで開示されているランプ
は従来タイプの放電ランプでありランプバルブの表面温
度は通常550°C以下である。また、ハロゲンランプ
においてもそのバルブ表面の温度は550°C以下であ
るため、前記公報に開示されている紫外線遮蔽膜の耐熱
性で十分であった。
As a method for directly forming the ultraviolet ray shielding film on the lamp bulb, the present inventors have proposed Japanese Patent Laid-Open No. 2-2535.
Japanese Patent Laid-Open No. 54-54 discloses a lamp in which an ultraviolet ray shielding film made of zinc oxide is formed on the bulb surface of a discharge lamp or a halogen lamp. The lamp disclosed here is a conventional type discharge lamp, and the surface temperature of the lamp bulb is usually 550 ° C. or lower. Further, since the temperature of the bulb surface of the halogen lamp is 550 ° C. or lower, the heat resistance of the ultraviolet shielding film disclosed in the above publication was sufficient.

【0004】ところが、最近開発された小型高演色メタ
ルハライドランプまたはキセノンランプは、ランプ輝度
が高く、比較的多量の紫外線を放射し、しかもバルブ表
面温度は最高温部では550°C以上にも達するもので
ある。このため、耐熱性の高い石英ガラスが使用されて
いるが、この石英ガラスは300nm以下の高エネルギ
ーの紫外線が透過することから、この紫外線遮蔽の要求
が強くなってきている。
However, the recently developed compact high color rendering metal halide lamp or xenon lamp has a high lamp brightness, radiates a relatively large amount of ultraviolet rays, and the bulb surface temperature reaches 550 ° C. or more in the highest temperature portion. Is. For this reason, quartz glass having high heat resistance is used. However, since this quartz glass transmits high-energy ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less, there is a strong demand for the ultraviolet ray shielding.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らが前記提案した酸化亜鉛による紫外線遮蔽膜を前記
バルブ表面が550°C以上の高温に達するランプに適
用した場合、酸化亜鉛とバルブおよびバインダーのシリ
カ成分とが高温において反応し、酸化亜鉛が徐々にガラ
ス化するため、紫外線遮蔽性能が低下するという問題が
ある。また、酸化亜鉛がガラス化した部分では膜が白化
し、最終的には剥離するという問題も予想される。
However, when the ultraviolet shielding film made of zinc oxide proposed by the present inventors is applied to a lamp in which the bulb surface reaches a high temperature of 550 ° C. or higher, zinc oxide, the bulb and the binder are applied. There is a problem that the ultraviolet ray shielding performance is deteriorated because the zinc oxide gradually reacts with the silica component and the zinc oxide vitrifies. Further, it is expected that the film will be whitened in the vitrified portion of zinc oxide and will eventually be peeled off.

【0006】このため前記小型高演色メタルハライドラ
ンプやキセノンランプからの紫外線を抑制する方法とし
ては、紫外線カットガラスをランプ前方に付設するとい
った方法によることが考えられるが、この場合には器具
から僅かではあるが紫外線が漏れる可能性があり、また
紫外線カットガラスが破損した場合の紫外線の危険性等
が懸念される。このようなことから、ランプバルブで直
接紫外線を遮蔽したいという要求があるが、これに対し
ては上述したように従来の紫外線遮蔽膜を用いることは
問題があった。
For this reason, as a method for suppressing the ultraviolet rays from the small high color rendering metal halide lamp or the xenon lamp, it is conceivable that an ultraviolet cut glass is attached to the front of the lamp. However, there is a possibility that ultraviolet rays may leak, and there is concern about the danger of ultraviolet rays when the ultraviolet cut glass is damaged. For this reason, there is a demand for directly blocking the ultraviolet rays with the lamp bulb, but there is a problem in using the conventional ultraviolet ray shielding film as described above.

【0007】本発明は前記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、紫外線を吸収する一方可視光線の透
過率が高く、しかも小型高演色メタルハライドランプま
たはキセノンランプ等の表面温度が550°C以上にな
るランプバルブ表面に直接に用いても十分な耐熱性、耐
久性のある紫外線遮蔽膜を有する紫外線遮蔽膜付きラン
プを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. It absorbs ultraviolet rays and has a high transmittance of visible rays, and the surface temperature of a small and high color rendering metal halide lamp or xenon lamp is 550 °. An object of the present invention is to provide a lamp with an ultraviolet ray shielding film having an ultraviolet ray shielding film having sufficient heat resistance and durability even when directly used on the surface of a lamp bulb of C or higher.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達する紫外線
遮蔽膜としては、550°C以上の高温においてもラン
プバルブのシリカ成分と反応しない紫外線遮蔽物質が必
要であり、さらにランプの明るさ、演色性を損なわない
ものが要求される。
As an ultraviolet ray shielding film which achieves the above-mentioned object, an ultraviolet ray shielding material which does not react with the silica component of the lamp bulb even at a high temperature of 550 ° C. or more is required, and further, the brightness and the color rendering of the lamp are required. Those that do not impair sex are required.

【0009】本発明者らはシリカと反応しない紫外線遮
蔽物質として、ルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化
チタン、酸化セリウム及び酸化第二鉄の各微粒子を用
い、これらを金属酸化物マトリックス中に分散した透明
被膜の紫外線遮蔽性について検討をした結果、ランプの
明るさ及び演色性を損なわないものとして、アナターゼ
型酸化チタンからなる被膜又はルチル型酸化チタンから
なる被膜を遮蔽物質とし、さらにそれぞれについて透過
率を80%以上かつ透過光中の拡散光成分の比率(以
下、「ヘーズ」という。)を5%以下とした被膜が最適
であることを見出した。
The inventors of the present invention used fine particles of rutile type titanium oxide, anatase type titanium oxide, cerium oxide and ferric oxide as UV-shielding substances which do not react with silica and dispersed them in a metal oxide matrix. As a result of studying the ultraviolet shielding property of the transparent film, as a material that does not impair the brightness and color rendering of the lamp, a film made of anatase type titanium oxide or a film made of rutile type titanium oxide was used as a shielding substance, and the transmittance of each was further increased. It has been found that a film having a ratio of 80% or more and a ratio of a diffused light component in transmitted light (hereinafter, referred to as “haze”) of 5% or less is optimal.

【0010】さらに、ランプバルブ表面にアナターゼ型
酸化チタン、及びルチル型酸化チタンからなる被膜を形
成する方法につき検討した結果、アナターゼ型にあって
は粒径100nm以下のアナターゼ型または非晶質の酸
化チタン微粒子を、ルチル型にあっては粒径50nm以
下の酸化チタン微粒子を、それぞれ金属酸化物マトリッ
ク中に分散することにより紫外線遮蔽膜として好適な膜
ができることを見出した。
Further, as a result of studying a method of forming a film made of anatase type titanium oxide and rutile type titanium oxide on the surface of the lamp bulb, the anatase type oxide film of anatase type or amorphous having a particle size of 100 nm or less is obtained. It has been found that a film suitable for an ultraviolet-shielding film can be formed by dispersing fine titanium particles in the rutile type and fine titanium oxide particles having a particle size of 50 nm or less in a metal oxide matrix.

【0011】すなわち本発明は前記技術的課題解決のた
めに、ランプ特に放電ランプのランプバルブ外側表面
に、アナターゼ型酸化チタン微粒子又はルチル型酸化チ
タン微粒子よりなる紫外線遮蔽膜を形成したことを特徴
とする紫外線遮蔽膜付きランプを手段としている。
That is, in order to solve the above technical problems, the present invention is characterized in that an ultraviolet ray shielding film made of anatase type titanium oxide fine particles or rutile type titanium oxide fine particles is formed on the outer surface of a lamp bulb of a lamp, particularly a discharge lamp. The means is a lamp with an ultraviolet ray shielding film.

【0012】また、前記アナターゼ型酸化チタンよりな
る紫外線遮蔽膜は、粒径100nm以下のアナターゼ型
酸化チタン微粒子又は粒径50nm以下のルチル型酸化
チタン微粒子を金属酸化物マトリックス中に分散したも
のからなることを特徴としている。
The ultraviolet ray shielding film made of anatase type titanium oxide is composed of anatase type titanium oxide fine particles having a particle size of 100 nm or less or rutile type titanium oxide fine particles having a particle size of 50 nm or less dispersed in a metal oxide matrix. It is characterized by that.

【0013】さらにまた、前記紫外線遮蔽膜は、前記各
酸化チタン微粒子を金属酸化物前駆体に分散し、これに
より得た塗布液を、発光管および外管からなる二重管型
ランプにおいては外管の内側表面または外側表面のいず
れか一方または双方に、発光管のみからなるランプにお
いては発光管の外側表面に塗布し、これらを焼成したも
のからなることを特徴としている。
Furthermore, the ultraviolet shielding film is obtained by dispersing each of the titanium oxide fine particles in a metal oxide precursor, and applying the coating liquid thus obtained to the outside in a double-tube type lamp including an arc tube and an outer tube. It is characterized in that, in a lamp including only an arc tube, either one or both of the inner surface and the outer surface of the tube is applied to the outer surface of the arc tube and is baked.

【0014】以下、本発明を詳しく説明する。本発明に
係る紫外線遮蔽膜の対象となるランプとして好適なもの
は、比較的多量の紫外線を放射する放電ランプで、特に
ランプバルブの外側表面温度が550°C以上となる小
型高演色メタルハライドランプまたはキセノンランプが
あげられる。しかし、本発明はこれらに限らず、前記以
外の放電ランプおよび一般的なフィラメント形式のラン
プに適用することは一向に差し支えない。
The present invention will be described in detail below. A suitable lamp as a target of the ultraviolet shielding film according to the present invention is a discharge lamp that radiates a relatively large amount of ultraviolet rays, and in particular, a small high color rendering metal halide lamp whose outer surface temperature of the lamp bulb is 550 ° C. or higher, or There is a xenon lamp. However, the present invention is not limited to these, and may be applied to discharge lamps other than the above and general filament type lamps.

【0015】前記紫外線遮蔽膜を形成する部位として
は、メタルハライドランプ等のように発光管とこれを覆
う外管より成る二重管として構成されこの外管が外気に
触れる構成のランプについては、この外管即ちランプバ
ルブの外側表面に紫外線遮蔽膜を形成することが望まし
い。一方キセノンランプ等のように発光管自体が外気に
触れる構成のランプについては、この発光管即ちランプ
バルブの外側表面に紫外線遮蔽膜を形成することが望ま
しい。これは、ランプ完成品に所謂後付けにより紫外線
遮蔽膜の形成が行える為である。しかしながら、二重管
型のランプにおいては、外管の内側表面に又は、内側表
面及び外側表面の双方に形成しても良い。
The portion for forming the ultraviolet shielding film is a double tube composed of a light emitting tube and an outer tube covering the same, such as a metal halide lamp, and a lamp having a structure in which the outer tube is exposed to the outside air. It is desirable to form an ultraviolet shielding film on the outer surface of the outer tube or lamp bulb. On the other hand, in the case of a lamp such as a xenon lamp in which the arc tube itself is exposed to the outside air, it is desirable to form an ultraviolet shielding film on the outer surface of the arc tube, that is, the lamp bulb. This is because the ultraviolet shielding film can be formed by so-called retrofitting on the finished lamp product. However, in a double-tube type lamp, it may be formed on the inner surface of the outer tube or on both the inner surface and the outer surface.

【0016】本発明に係るランプの一例として、小型高
演色メタルハライドランプ及びキセノンランプに紫外線
遮蔽膜を適用した場合の概略を図1及び図2に示す。図
1に示す小型高演色メタルハライドランプは、口金3、
放電が行われる発光管1及び発光管1を覆うランプバル
ブとしての外管2からなり、このランプバルブの外側表
面に紫外線遮蔽膜4が塗布されている。
As an example of the lamp according to the present invention, an outline of a case where an ultraviolet shielding film is applied to a small high color rendering metal halide lamp and a xenon lamp is shown in FIGS. 1 and 2. The small high color rendering metal halide lamp shown in FIG.
It is composed of an arc tube 1 to be discharged and an outer tube 2 as a lamp bulb that covers the arc tube 1, and an ultraviolet shielding film 4 is applied to the outer surface of the lamp bulb.

【0017】また、図2に示すキセノンランプは、口金
8、放電が行われる陰極5と陽極6及びランプバルブと
しての発光管7からなり、このランプバルブの外側表面
に紫外線遮蔽膜9が塗布されている。
The xenon lamp shown in FIG. 2 comprises a base 8, a cathode 5 and an anode 6 for discharging, and an arc tube 7 as a lamp bulb. An ultraviolet ray shielding film 9 is applied to the outer surface of the lamp bulb. ing.

【0018】本発明者らが紫外線遮蔽物質として検討し
た、平均粒径55nmのルチル型酸化チタン、平均粒径
15nmのルチル型酸化チタン、平均粒径20nmのア
ナターゼ型酸化チタン、平均粒径10nmの酸化セリウ
ム、平均粒径30nmの酸化第二鉄、の各微粒子を、そ
れぞれ金属酸化物マトリックスの一例としてポリシロキ
サンに分散して透明被膜を形成し、これら各紫外線遮蔽
膜の分光透過率を図3に示す。
The present inventors have examined as an ultraviolet shielding material, rutile type titanium oxide having an average particle size of 55 nm, rutile type titanium oxide having an average particle size of 15 nm, anatase type titanium oxide having an average particle size of 20 nm, and an average particle size of 10 nm. Fine particles of cerium oxide and ferric oxide having an average particle diameter of 30 nm are dispersed in polysiloxane as an example of a metal oxide matrix to form a transparent film, and the spectral transmittance of each of these ultraviolet shielding films is shown in FIG. Shown in.

【0019】この図3から平均粒径55nmのルチル型
酸化チタンからなる紫外線遮蔽膜によるものは、可視光
線の透過率70%、ヘーズ6.8%の膜となり、これは
紫外線の透過率が低く逆に見れば遮蔽力は大きいもの
の、可視光線についても透過率が低いものとなってい
る。これは粒子の屈折率が約2.7と高く、しかも粒径
が大きいために可視光線を散乱、反射させるためであ
り、このためランプの光束を低下させ、また可視光線の
透過率が波長に対してフラットでないためランプの演色
性が変化するおそれがある。実際にこの膜をランプに形
成したところ、明るさ、演色性ともに低下した。
As shown in FIG. 3, the ultraviolet shielding film made of rutile type titanium oxide having an average particle diameter of 55 nm has a visible light transmittance of 70% and a haze of 6.8%, which has a low ultraviolet transmittance. On the contrary, although the shielding power is large, the transmittance of visible light is also low. This is because the particles have a high refractive index of about 2.7, and because they have a large particle diameter, they scatter and reflect visible light, which lowers the luminous flux of the lamp and also reduces the visible light transmittance to the wavelength. On the other hand, the color rendering of the lamp may change because it is not flat. When this film was actually formed on a lamp, both the brightness and the color rendering were degraded.

【0020】また、酸化セリウムによるものは可視光線
の透過率は高いものの、紫外線遮蔽性が不十分であり、
また膜厚を厚くするとランプの熱で膜が白化し、膜が剥
離するという問題が生じた。酸化第二鉄によるものは波
長400nmから600nmの可視光線を吸収するた
め、ランプ光束及び演色性が低下した。
Further, although cerium oxide has a high visible light transmittance, it has an insufficient ultraviolet shielding property.
Further, when the film thickness is increased, the film is whitened by the heat of the lamp and the film is peeled off. Since ferric oxide absorbs visible light having a wavelength of 400 nm to 600 nm, the luminous flux of the lamp and the color rendering property are deteriorated.

【0021】これに対し、平均粒径15nmのルチル型
酸化チタン、及び平均粒径20nmのアナターゼ型酸化
チタン(粒子の屈折率は約2.4)によるものは、波長
400nm以下の紫外線はよく吸収するが、400nm
以上の可視光線にはほとんど影響を与えず高い透過率を
示している、このためランプ光束及び演色性にはなんら
変化を与えないことがわかった。
On the other hand, rutile type titanium oxide having an average particle size of 15 nm and anatase type titanium oxide having an average particle size of 20 nm (particles having a refractive index of about 2.4) absorb well ultraviolet rays having a wavelength of 400 nm or less. But 400 nm
It has been found that the visible light rays are hardly affected and the transmittance is high. Therefore, the luminous flux of the lamp and the color rendering properties are not changed at all.

【0022】本発明に係るランプに形成する酸化チタン
膜としては、ランプの明るさを低下させないために高い
透明性が必要である。また、ランプの光色を変化させな
いためには、可視光域においてフラットな透過特性を有
するものが必要である。本発明者らは、紫外線遮蔽膜を
形成したことによるランプの明るさおよび光色の変化が
それぞれ5%以下とし、これを満足する酸化チタン微粒
子を分散した膜について検討した結果、可視光線の透過
率が80%以上でかつヘーズ5%以下の膜とする必要が
あることを見出した。
The titanium oxide film formed on the lamp according to the present invention is required to have high transparency so as not to reduce the brightness of the lamp. Further, in order to prevent the light color of the lamp from changing, it is necessary to have a flat transmission characteristic in the visible light range. The inventors of the present invention have studied that a film in which fine particles of titanium oxide satisfying the changes of the brightness and the light color of the lamp due to the formation of the ultraviolet shielding film are 5% or less, respectively, and that the visible light transmission is transmitted. It was found that it is necessary to form a film having a rate of 80% or more and a haze of 5% or less.

【0023】すなわち、可視光線の透過率は80%を下
回った場合は、被膜での吸収が大きくなり、ランプの明
るさが低下し、また、ヘーズが5%を越えた場合は、酸
化チタン粒子による光の散乱が大きくなり、この現象は
特に短い波長域において著しい。このためランプより放
射する色の成分のうち、青色域がより多く散乱、吸収さ
れるため、ランプは黄色味が強くなるという結果を引き
起こす。本発明者らは、このような被膜を得る方法とし
て、アナターゼ型においては粒径100nm以下、ルチ
ル型においては粒径50nm以下の酸化チタンの微粒子
を金属酸化物マトリックス中に分散した被膜が透明性に
優れていることを見出した。
That is, when the transmittance of visible light is less than 80%, the absorption in the coating becomes large and the brightness of the lamp decreases, and when the haze exceeds 5%, the titanium oxide particles are Scattering of light due to light becomes large, and this phenomenon is remarkable especially in a short wavelength region. For this reason, among the color components radiated from the lamp, the blue region is scattered and absorbed more, resulting in the lamp becoming more yellowish. As a method for obtaining such a coating, the present inventors have found that a coating obtained by dispersing fine particles of titanium oxide having a particle size of 100 nm or less in the anatase type and 50 nm or less in the rutile type in a metal oxide matrix is transparent. It was found to be excellent.

【0024】粒径100nm以下のアナター型酸化チタ
ン又は粒径50nm以下のルチル型酸化チタンの微粒子
を金属酸化物マトリックス中に分散した被膜は、非晶質
酸化チタン又はアナターゼ型酸化チタン又はルチル型酸
化チタンをそれぞれ金属酸化物前駆体溶液に均一分散し
て塗布液を作り、これをランプバルブ表面に塗布し、温
度800°C以下で焼成することにより得ることができ
る。
A film obtained by dispersing fine particles of anatase type titanium oxide having a particle size of 100 nm or less or rutile type titanium oxide having a particle size of 50 nm or less in a metal oxide matrix is amorphous titanium oxide or anatase type titanium oxide or rutile type oxidation. It can be obtained by uniformly dispersing titanium in each of the metal oxide precursor solutions to prepare a coating solution, coating this on the surface of the lamp bulb, and firing at a temperature of 800 ° C. or lower.

【0025】本発明に係る酸化チタンはアナターゼ型ま
たは非晶質で粒径が100nm以下で3nm以上の範囲
のもの、およびルチル型では粒径が50nm以下で3n
m以上の範囲のものが好適である。この粒径がこの範囲
を越えると被膜は透明とならず、ランプ光束を低下させ
てしまう。
The titanium oxide according to the present invention is anatase type or amorphous type and has a particle size of 100 nm or less and 3 nm or more, and rutile type has a particle size of 50 nm or less and 3 n or less.
Those having a range of m or more are preferable. If this particle size exceeds this range, the coating film will not be transparent and the luminous flux of the lamp will be reduced.

【0026】前記金属酸化物前駆体溶液としては、大気
中で300〜800°Cの焼成により非晶質または結晶
質の金属酸化物被膜を形成する無機高分子または有機金
属物質を用いることができる。
As the metal oxide precursor solution, it is possible to use an inorganic polymer or an organometallic substance that forms an amorphous or crystalline metal oxide film by baking at 300 to 800 ° C. in the atmosphere. .

【0027】ここで前記無機高分子とは、主鎖が主に炭
素以外の元素で構成される高分子であり、側鎖には炭素
を含有するものを含むものである。このようなものとし
て、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリカルボシラ
ン、ポリホスファゼン、ポリボロシロキサン等をあげる
ことができる。
Here, the above-mentioned inorganic polymer is a polymer whose main chain is mainly composed of an element other than carbon and whose side chain contains carbon. Examples of such materials include polysiloxane, polysilazane, polycarbosilane, polyphosphazene, and polyborosiloxane.

【0028】また、前記有機金属物質としては、Si,
Al,Ti,Zr等のアルコキシドの加水分解組成物ま
たは金属石けんおよびキレート化合物等をあげることが
できる。
The organometallic substance may be Si,
Examples thereof include hydrolyzed compositions of alkoxides such as Al, Ti and Zr, metallic soaps and chelate compounds.

【0029】これらSi,Al,Ti,Zr等のアルコ
キシドとしては、各金属のエトキシド、プロポキシド、
イソプロポキシド、n−ブトキシド、sec−ブトキシ
ド、tert−ブトキシドが好適である。また、金属石
けんとしては、各金属のナフテン酸塩および2−エチル
ヘキサン酸塩が好適である。また、キレート化合物とし
ては、アセチルアセトン、ベンゾイリトリフルオルアセ
トン、フロイルアセトン、トリフルオルアセチルアセト
ン等のβ−ジケトンの各金属キレート化合物を例示する
ことができる。
As the alkoxides of Si, Al, Ti, Zr, etc., there are ethoxides, propoxides,
Isopropoxide, n-butoxide, sec-butoxide, tert-butoxide are preferred. Further, as the metal soap, naphthenate and 2-ethylhexanoate of each metal are suitable. Examples of the chelate compound include β-diketone metal chelate compounds such as acetylacetone, benzoyltrifluoroacetone, furoylacetone, and trifluoroacetylacetone.

【0030】前記金属酸化物前駆体溶液に酸化チタン微
粒子を分散する方法としては、酸化チタン微粒子をほぼ
一次粒子まで分散し透明性の高い膜が得られることが必
要であり、このためにボールミル、アトライター、サン
ドミル、ホモジナイザー等の分散装置を用いる。このと
き分散剤を併用することは差支えない。
As a method of dispersing the titanium oxide fine particles in the metal oxide precursor solution, it is necessary to disperse the titanium oxide fine particles to almost the primary particles to obtain a highly transparent film. For this reason, a ball mill, A dispersing device such as an attritor, a sand mill, a homogenizer is used. At this time, it is acceptable to use a dispersant together.

【0031】酸化チタン微粒子と金属酸化物マトリック
スとの配合比率としては、焼成後の被膜中の酸化チタン
の比率として40%以上でかつ95%以下とするのが好
ましい。この酸化チタンの比率が40%を下回る場合
は、紫外線遮蔽力が低く、このため膜厚を厚くしなけれ
ばならず、熱により膜剥離を起こすおそれがある。一
方、酸化チタンの比率が95%を越えるとマトリックス
不足の状態となるため、被膜強度が低下し、また紫外線
遮蔽膜の透明度が悪いものとなってしまう。
The mixing ratio of the titanium oxide fine particles and the metal oxide matrix is preferably 40% or more and 95% or less as the ratio of titanium oxide in the film after firing. When the ratio of titanium oxide is less than 40%, the ultraviolet ray shielding power is low, and therefore the film thickness must be increased, and the film may be peeled by heat. On the other hand, if the proportion of titanium oxide exceeds 95%, the matrix will be in a state of being insufficient, so that the film strength will be reduced and the transparency of the ultraviolet shielding film will be poor.

【0032】金属酸化物前駆体溶液に各酸化チタン微粒
子を分散した塗布液は、ディップコートにより塗布する
のが良好であるが他にフローコートによるものであって
もよく、これらの手法を用いてランプバルブの外側表面
に塗布し、大気中で800°C以下の温度で焼成する。
これにより各酸化チタン微粒子が金属酸化物マトリック
ス中に分散した紫外線遮蔽膜が形成される。
The coating solution in which each titanium oxide fine particle is dispersed in the metal oxide precursor solution is preferably applied by dip coating, but may also be applied by flow coating, and these methods may be used. It is applied to the outer surface of the lamp bulb and fired at a temperature of 800 ° C. or lower in the atmosphere.
As a result, an ultraviolet shielding film in which each titanium oxide fine particle is dispersed in the metal oxide matrix is formed.

【0033】また、非晶質酸化チタンを用いて低温度で
焼成した場合は、酸化チタン粒子は非晶質のままである
が、ランプを点灯することによりランプバルブ表面が高
温となるので、結果的には結晶化してアナターゼ型酸化
チタンとなり、このため焼成温度は低くても差支えな
い。
When the amorphous titanium oxide is used for firing at a low temperature, the titanium oxide particles remain amorphous, but the lamp bulb surface becomes hot when the lamp is turned on. As a result, it crystallizes into anatase type titanium oxide, and therefore the firing temperature may be low.

【0034】焼成温度は800°Cを越えても形成した
紫外線遮蔽膜およびランプには何ら支障はないが、一般
にランプ外側表面の温度は800℃以下であり、これ以
上の温度で焼成するのはコストの増加になるだけでメリ
ットはない。したがって、焼成温度は800°C以下と
することが望ましい。
Even if the firing temperature exceeds 800 ° C, there is no problem with the formed ultraviolet shielding film and the lamp, but the temperature on the outer surface of the lamp is generally 800 ° C or lower, and firing at a temperature higher than this temperature is not recommended. There is no merit, only an increase in cost. Therefore, the firing temperature is preferably 800 ° C or lower.

【0035】[0035]

【実施例】以下本発明の実施例を詳しく説明する。 〔実施例1〕平均粒径が20nmのアナターゼ型酸化チ
タン100重量部とポリシロキサン樹脂をSiO2 換算
で25重量部とn−ブタノール375重量部とを混合
し、サンドミルで2時間分散して酸化チタン(Ti
2 )を25%含有した塗布液を作った。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below. Example 1 100 parts by weight of anatase type titanium oxide having an average particle size of 20 nm, 25 parts by weight of polysiloxane resin in terms of SiO 2 and 375 parts by weight of n-butanol were mixed and dispersed in a sand mill for 2 hours for oxidation. Titanium (Ti
A coating solution containing 25% of O 2 ) was prepared.

【0036】この塗布液を図1に示す小型高演色メタル
ハライドランプ(松下電器産業(株)製、M250・T
D/NDL)のランプバルブの外側表面にディップ法に
より焼成後の膜厚が0.8μmとなるように塗布し、大
気中で500°Cの温度で30分間焼成した。
This coating solution was applied to a small high color rendering metal halide lamp (M250.T manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.) as shown in FIG.
D / NDL) was applied to the outer surface of the lamp bulb by a dipping method so that the film thickness after firing would be 0.8 μm, and was fired in the air at a temperature of 500 ° C. for 30 minutes.

【0037】したがって上記メタルハライドランプに
は、アナターゼ型酸化チタン微粒子75%、シリカマト
リックス25%よりなり可視光線の透過率88.2%、
ヘーズ1.0%の紫外線遮蔽膜が被覆されたことにな
る。このランプの発光分布図を図4に示す。この発光分
布図の測定環境としては、光源より90cm離れた地点
で、小型分光器(島津製作所製SPG−100S)を用
いて測定した。また、点灯から100時間及び2000
時間経過後のランプの明るさおよび紫外線放射量並びに
紫外線放射量により算出した紫外線遮蔽率を表1の実施
例1の項目に示す。
Therefore, the above metal halide lamp comprises 75% of anatase type titanium oxide fine particles and 25% of silica matrix, and has a visible light transmittance of 88.2%.
This means that the ultraviolet ray shielding film having a haze of 1.0% is coated. A light emission distribution chart of this lamp is shown in FIG. As a measurement environment for this emission distribution map, a small spectroscope (SPG-100S manufactured by Shimadzu Corporation) was used at a position 90 cm away from the light source. Also, 100 hours from the lighting and 2000
The brightness of the lamp after a lapse of time, the amount of ultraviolet radiation, and the ultraviolet shielding rate calculated from the amount of ultraviolet radiation are shown in the item of Example 1 in Table 1.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】ランプの明るさおよび紫外線放射量は、光
源から1.4mの位置での照度および紫外線放射照度に
より測定した。紫外線放射照度は、測定中心感度が35
0nmにある紫外線センサーを用いた。また、紫外線遮
蔽率は、次式により算出した。
The brightness of the lamp and the amount of ultraviolet radiation were measured by the illuminance at 1.4 m from the light source and the ultraviolet irradiance. Ultraviolet irradiance has a measurement center sensitivity of 35
A UV sensor at 0 nm was used. Further, the ultraviolet ray shielding rate was calculated by the following formula.

【0040】なお、前記ポリシロキサンに代えてペルヒ
ドロポリシラザンおよびポリカルボシランを用いて実施
した場合も同様の結果となった。
Similar results were obtained when perhydropolysilazane and polycarbosilane were used instead of the polysiloxane.

【0041】〔実施例2〕アルミニウムn−ブトキシド
が120.75重量部、アセチルアセトンが24.5重
量部、ノルマルブタノールが57.7重量部の混合液
に、エタノールが230.8重量部、純水が65.1重
量部、6N塩酸が1.1重量部の混合液を加えて24時
間熟成し、アルミニウムn−ブトキシドの加水分解液を
得た。この加水分解液500重量部と、平均粒径が10
nmの非晶質酸化チタン微粒子225重量部とを混合
し、これをサンドミルで2時間分散し塗布液を得た。
Example 2 120.75 parts by weight of aluminum n-butoxide, 24.5 parts by weight of acetylacetone, 57.7 parts by weight of normal butanol, 230.8 parts by weight of ethanol, and pure water were added. Of 65.1 parts by weight and 1.1 parts by weight of 6N hydrochloric acid were added and aged for 24 hours to obtain a hydrolyzed solution of aluminum n-butoxide. 500 parts by weight of this hydrolyzed liquid and an average particle size of 10
225 parts by weight of amorphous titanium oxide fine particles having a thickness of 2 nm were mixed, and this was dispersed for 2 hours in a sand mill to obtain a coating liquid.

【0042】この塗布液を実施例1と同様、小型高演色
メタルハライドランプにディップ法により乾燥後の膜厚
が0.4μmとなるように塗布し、これを大気中におい
て500°Cで1時間焼成し、紫外線遮蔽膜付きのラン
プを得た。したがってこのランプは、アナターゼ型酸化
チタン微粒子が90%、アルミナマトリックスが10%
よりなる紫外線遮蔽膜が被覆されたランプである。
As in Example 1, this coating solution was applied to a small high color rendering metal halide lamp by a dipping method so that the film thickness after drying would be 0.4 μm, and this was baked in the atmosphere at 500 ° C. for 1 hour. Then, a lamp with an ultraviolet shielding film was obtained. Therefore, this lamp has 90% anatase type titanium oxide fine particles and 10% alumina matrix.
The lamp is coated with an ultraviolet shielding film made of

【0043】このランプの発光分布図を図5に示す。ま
た、実施例1と同様の方法により測定した点灯から10
0時間及び2000時間経過後の照度および紫外線放射
照度並びに紫外線遮蔽率を表1の実施例2の項目に示
す。
A light emission distribution chart of this lamp is shown in FIG. In addition, from the lighting measured by the same method as in Example 1, 10
The illuminance and ultraviolet irradiance after 0 hours and 2000 hours and the ultraviolet shielding ratio are shown in the item of Example 2 in Table 1.

【0044】なお、前記アルミニウムn−ブトキシドに
代えてジルコニウムブトキシドおよびチタニウムイソプ
ロポキシドを用いて実施した場合も同様の結果が得られ
た。 〔実施例3〕平均粒径15nmのルチル型酸化チタンを
用いた他は、実施例1と同様にして紫外線遮蔽膜付のメ
タルハライドランプを得た。このメタルハライドランプ
には、ルチル型酸化チタン微粒子75%、シリカマトリ
ックス25%よりなり、可視光線の透過率87.9%、
ヘーズ0.4%の紫外線遮蔽膜が被覆されたことにな
る。このランプの発光分布図を図6に示す。なお、同図
には実施例1に係る発光分布曲線(点線)も併せて記載
した。
Similar results were obtained when zirconium butoxide and titanium isopropoxide were used in place of the aluminum n-butoxide. Example 3 A metal halide lamp with an ultraviolet ray shielding film was obtained in the same manner as in Example 1 except that rutile type titanium oxide having an average particle size of 15 nm was used. This metal halide lamp comprises 75% rutile-type titanium oxide fine particles and 25% silica matrix, and has a visible light transmittance of 87.9%,
This means that the ultraviolet shielding film having a haze of 0.4% is coated. A light emission distribution chart of this lamp is shown in FIG. The emission distribution curve (dotted line) according to Example 1 is also shown in FIG.

【0045】(比較例1)実施例1で用いた小型高演色
メタルハライドランプにおいて、本発明に係る紫外線遮
蔽膜を形成していない場合の発光分布図を図7に示す。
また、実施例1と同様の方法により測定した点灯から1
00時間および2000時間経過後の照度および紫外線
放射照度並びに紫外線遮蔽率を表1の比較例1の項目に
示す。
(Comparative Example 1) FIG. 7 shows a light emission distribution chart when the ultraviolet shielding film according to the present invention is not formed in the small high color rendering metal halide lamp used in Example 1.
In addition, from the lighting measured by the same method as in Example 1, 1
The illuminance, the ultraviolet irradiance, and the ultraviolet shielding ratio after 00 hours and 2000 hours are shown in the items of Comparative Example 1 in Table 1.

【0046】(比較例2)平均粒径が55nmのルチル
型酸化チタン100重量部、ポリシロキサンをSiO2
換算で25重量部、n−ブタノール375重量部を混合
し、これをサンドミルで2時間分散し酸化チタン(Ti
2 )を25%含有した塗布液を作った。
(Comparative Example 2) 100 parts by weight of rutile type titanium oxide having an average particle diameter of 55 nm and polysiloxane of SiO 2
25 parts by weight of conversion and 375 parts by weight of n-butanol are mixed and dispersed in a sand mill for 2 hours to obtain titanium oxide (Ti
A coating solution containing 25% of O 2 ) was prepared.

【0047】この塗布液を実施例1と同様の小型高演色
メタルハライドランプに、ディップ法により焼成後の膜
厚が0.8μmとなるように塗布し、大気中において5
00°Cで30分間焼成した。このランプは、ルチル型
酸化チタン微粒子75%、シリカマトリックス25%よ
りなり可視光線の透過率77.8%、ヘーズ5.6%の
紫外線遮蔽膜が被覆されたランプである。
This coating solution was applied to the same small high color rendering metal halide lamp as in Example 1 by the dipping method so that the film thickness after firing would be 0.8 μm, and the coating was carried out in air at 5
It was baked at 00 ° C for 30 minutes. This lamp is a lamp which is made of 75% rutile type titanium oxide fine particles and 25% silica matrix, and is covered with an ultraviolet ray shielding film having a visible light transmittance of 77.8% and a haze of 5.6%.

【0048】このランプの発光分布図を図8に示す。ま
た、実施例1と同様の方法により測定した点灯から10
0時間及び2000時間経過後の照度および紫外線放射
照度並びに紫外線遮蔽率を表1の比較例2の項目に示
す。
FIG. 8 shows a light emission distribution chart of this lamp. In addition, from the lighting measured by the same method as in Example 1, 10
The illuminance and ultraviolet irradiance after 0 hours and 2000 hours, and the ultraviolet shielding ratio are shown in the items of Comparative Example 2 in Table 1.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る酸化
チタン微粒子からなる紫外線遮蔽膜は、400nm以下
の紫外線を吸収する一方可視光線の透過率は高いため、
ランプの明るさ及び演色性を低下させることなく紫外線
を十分に吸収することができる、といった効果を有す
る。また耐久性にも優れているため紫外線の吸収が長期
間に亘って低下するといったことがない。
As described above, the ultraviolet shielding film comprising titanium oxide fine particles according to the present invention absorbs ultraviolet rays of 400 nm or less and has a high visible light transmittance.
It has an effect that it can sufficiently absorb ultraviolet rays without lowering the brightness and color rendering of the lamp. Further, since it has excellent durability, the absorption of ultraviolet rays does not decrease over a long period of time.

【0050】また、本発明に係る紫外線遮蔽膜は、ラン
プ製造過程において所謂後付けによりランプバルブ表面
に被覆できるため、ランプの製造工程には何ら変更を必
要とせず、このためあらゆるランプに容易に適用するこ
とができる。
Further, since the ultraviolet ray shielding film according to the present invention can cover the surface of the lamp bulb by so-called retrofitting in the lamp manufacturing process, no change is required in the lamp manufacturing process, and therefore it can be easily applied to any lamp. can do.

【0051】また、非晶質の酸化チタン微粒子を用いた
場合であっても、ランプ点灯によりランプバルブの外側
表面温度が高温となることで、結果的に結晶化してアナ
ターゼ型酸化チタンになるので、好都合である。
Even when amorphous titanium oxide fine particles are used, the outer surface temperature of the lamp bulb becomes high due to the lighting of the lamp, and as a result, it crystallizes into anatase type titanium oxide. , Convenient.

【0052】さらに、酸化チタン微粒子からなる紫外線
遮蔽膜によれば、ランプバルブの外側表面の温度が55
0°C以上の高温になった場合であっても、ランプバル
ブのシリカ成分とは反応しないため、紫外線遮蔽性能の
低下は起こらないので耐熱性に優れ、またこの紫外線遮
蔽膜はランプバルブの熱によっても白化、剥離等を起こ
さず耐久性にも優れたものとなっている。
Further, according to the ultraviolet shielding film made of titanium oxide fine particles, the temperature of the outer surface of the lamp bulb is 55.
Even when the temperature rises to 0 ° C or higher, it does not react with the silica component of the lamp bulb, so the UV shielding performance does not deteriorate, so it has excellent heat resistance. It also has excellent durability without causing whitening or peeling.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】小型高演色メタルハライドランプの一例を示し
た図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a compact high color rendering metal halide lamp.

【図2】キセノンランプの一例を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a xenon lamp.

【図3】各種紫外線遮蔽膜の分光透過率を示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing the spectral transmittance of various ultraviolet shielding films.

【図4】実施例1に係るランプの発光分布図である。FIG. 4 is a light emission distribution chart of the lamp according to the first embodiment.

【図5】実施例2に係るランプの発光分布図である。FIG. 5 is an emission distribution diagram of the lamp according to the second embodiment.

【図6】実施例3に係るランプの発光分布図である。FIG. 6 is a light emission distribution diagram of a lamp according to a third embodiment.

【図7】比較例1に係るランプの発光分布図である。FIG. 7 is a light emission distribution diagram of a lamp according to Comparative Example 1.

【図8】比較例2に係るランプの発光分布図である。8 is a light emission distribution chart of a lamp according to Comparative Example 2. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光管 2 外管(ランプバルブ) 3,8 口金 4,9 紫外線遮蔽膜 5 陰極 6 陽極 7 発光管(ランプバルブ) 1 arc tube 2 outer tube (lamp bulb) 3,8 base 4,9 UV shielding film 5 cathode 6 anode 7 arc tube (lamp bulb)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化チタン微粒子を分散してなる紫外線
遮蔽膜を、発光管及び外管より成る二重管型ランプにお
いては外管の内側表面又は外側表面のいずれか一方また
は双方に、発光管のみからなるランプにおいては発光管
の外側表面に塗布したことを特徴とする紫外線遮蔽膜付
きランプ。
1. In a double-tube lamp comprising an arc tube and an outer tube, an ultraviolet ray shielding film having titanium oxide fine particles dispersed therein is provided on either or both of an inner surface and an outer surface of the outer tube. In the case of a lamp consisting of only a lamp, the lamp with an ultraviolet shielding film is characterized in that it is applied to the outer surface of the arc tube.
【請求項2】 請求項1記載の紫外線遮蔽膜は、粒径1
00nm以下のアナターゼ型酸化チタン微粒子又は粒径
50nm以下のルチル型酸化チタン微粒子をそれぞれ金
属酸化物マトリックス中に分散して得たものであって、
かつこれら紫外線遮蔽膜の可視光線の透過率が80%以
上でしかも透過光中の拡散光成分が5%以下であること
を特徴とする紫外線遮蔽膜付きランプ。
2. The ultraviolet shielding film according to claim 1, wherein the particle size is 1
Anatase type titanium oxide fine particles having a particle size of 00 nm or less or rutile type titanium oxide fine particles having a particle size of 50 nm or less are obtained by dispersing in a metal oxide matrix,
A lamp with an ultraviolet-shielding film, characterized in that the visible-light transmittance of these ultraviolet-shielding films is 80% or more and the diffused light component in the transmitted light is 5% or less.
【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の紫外線遮蔽
膜は、粒径100nm以下のアナターゼ型酸化チタン微
粒子、又は非晶質の酸化チタン微粒子、又は粒径50n
m以下のルチル型酸化チタン微粒子を、それぞれ金属酸
化物前駆体に分散し、これにより得た塗布液を前記ラン
プバルブの表面に塗布し焼成したものからなることを特
徴とする紫外線遮蔽膜付きランプ。
3. The ultraviolet shielding film according to claim 1 or 2, wherein the anatase type titanium oxide fine particles having a particle size of 100 nm or less, or the amorphous titanium oxide fine particles, or the particle size of 50 n.
A ruthenium-type titanium oxide fine particle having a particle size of m or less is dispersed in a metal oxide precursor, and the coating solution thus obtained is applied to the surface of the lamp bulb and baked, and the lamp with an ultraviolet shielding film is characterized. .
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