JPH0992213A

JPH0992213A - 紫外線抑制発光源

Info

Publication number: JPH0992213A
Application number: JP24820595A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Okumura; 美和奥村; Keiko Arubesaaru; 恵子アルベサール; Naohisa Matsuda; 直寿松田; Masaaki Tamaya; 正昭玉谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】商品や美術品などの展示物など、退色が心配さ
れるとともに高演色性が要求される場所での照明に関し
て、長波長紫外線の抑制効果が高く、かつ高い光束を有
し、演色性を改善することができる紫外線抑制発光源を
提供する。【解決手段】発光源を構成するガラス管の外表面に、紫
外線吸収作用を有する蛍光体の超微粒子粉体と、バイン
ダとを構成成分とする被膜を形成したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線の放射を僅
少に抑制することができる退色防止・高演色性の蛍光ラ
ンプ、ハロゲンランプなどの発光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、デパート、美術館、博物館な
ど、商品や展示物の退色に注意を要する場所の照明光源
としては、従来から退色防止用の蛍光ランプ（ＮＵラン
プ）が使用されている。このＮＵランプは、ガラス管の
内表面に酸化チタン（ＴｉＯ２）の被膜と蛍光体の被膜
との２層を順次形成した構造を有している。前記の酸化
チタンの被膜が、退色の原因となる４００ｎｍ以下の紫
外線を吸収する作用を有する。

【０００３】しかしながら、このＮＵランプは、酸化チ
タンを含有する被膜を形成していない同種のランプと比
較して次のような欠点があった。１：充分な紫外線吸収能をもたせるためには、酸化チタ
ンを含有する被膜の膜厚を厚くし、酸化チタンの含有量
を多くしなければならない。この結果、ＮＵランプの光
束は通常のランプより５〜１０％低下する。

【０００４】２：酸化チタンは可視光の中で特に短い波
長の光を吸収するため、ＮＵランプの光色は通常のラン
プの光色とは異なる。３：２との関連で、ＮＵランプは演色性が低下する。

【０００５】４：ＮＵランプでは、前述した２層構造の
被膜を形成するために８００℃程度の高温プロセスを２
回行わなければならず、製造工程が煩雑となる。しか
も、２回の高温プロセスを経ると、ガラス管の強度が低
下する。

【０００６】これらの欠点を解決するために特開平２−
２１６７５１号公報ではガラス管の外表面に酸化チタン
及び酸化亜鉛の微粉末を塗布することを特徴とする紫外
線抑止発光源を提案している。しかしこのランプでは酸
化亜鉛の配合割合が多いほど全光束は高くなるが、紫外
線吸収能は低下し、逆に、酸化チタンの配合割合が多い
ほど紫外線吸収能が高くなるが全光束は低下するという
欠点がある。また、青色領域の吸収があるため演色性が
低下する。すなわち、紫外線吸収能が高く、可視光線の
全光束がＮＵランプと同等以上で、しかも演色性が良い
という条件のすべてをそろえたランプはまだない。

【０００７】なお、以上では蛍光ランプについて説明し
たが、例えばハロゲンランプやＨＩＤランプでも紫外線
を抑制することが要求される場合がある。しかし、従
来、これらのランプに関しては紫外線を有効に抑制する
ことができしかもこれらのランプの使用時の高温に長時
間にわたって耐えることができる適当な手段はなかっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記課題を解
決するためになされたものであり、紫外線の抑制効果が
高く、かつ高い光束を有し、演色性が良好であり、紫外
線抑制発光源を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光源を構成
するガラス管の外表面に、紫外線吸収作用を有する透明
蛍光体粒子と、バインダを構成成分とする被膜を形成し
たことを特徴とする紫外線抑制発光源である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の発光源を図１を用いて説
明する。本発明の発光源は例えばガラス管３内部に電極
４、４′を有し、内表面に蛍光体層５を備えており、か
つ、アルゴンあるいは希ガスが封入された構造の通常の
蛍光ランプ１を構成するガラス管４の外表面に紫外線吸
収作用を有する被膜２を有する構造がある。

【００１１】本発明において、ガラス管３の外表面に形
成される被膜は、紫外線吸収作用を有する透明蛍光体粒
子と、バインダとを構成成分とする。この被膜は透明で
ある。

【００１２】本発明において、被膜に含有される蛍光体
粒子は、紫外線吸収剤として作用する。本発明における
蛍光体粒子は透明であることが必要であり、そのために
は結晶性が高く、かつ、粒径が通常ランプ等に用いられ
る蛍光体粒子よりも小さい必要がある。これらの粒子の
平均粒径は２００ｎｍ以下、さらに好ましくは平均粒径
１００ｎｍ以下であることが望ましい。粒子の平均粒径
が１００ｎｍを越えると可視光透過率が低下する。

【００１３】本発明において被膜に含有される蛍光体粒
子には、３６５ｎｍ付近の長波長紫外線をよく吸収する
蛍光体を用いる。例えば次の化学式であらわされるよう
な、（Ｓｒ，Ｍｇ）₃ （ＰＯ₄ ）₂ ：Ｓｎ²⁺、Ｓｒ₂ Ｐ
₂ Ｏ₂ ：Ｅｕ²⁺、（Ｓｒ，Ｍｇ）₂ Ｐ₂ Ｏ₇ ：Ｅｕ²⁺、
Ｓｒ₃ （ＰＯ₄ ）₂ ：Ｅｕ²⁺、２ＳｒＯ・０．８４Ｐ₂
Ｏ₅ ・０．１６Ｂ₂ Ｏ₃ ：Ｅｕ²⁺、Ｂａ₂ ＭｇＳｉ₂ Ｏ
₈ ：Ｅｕ²⁺、（Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ₂ Ｓｉ₂ Ｏ₈ ：Ｅ
ｕ²⁺、Ｙ₂ ＳｉＯ₅ ：Ｃｅ³⁺，Ｔｂ³⁺、Ｂａ_0.8 Ｍｇ
_1.93Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ，Ｍｎ、ＳｒＢ₄ Ｏ₇ Ｆ：Ｅ
ｕ²⁺、６ＭｇＯ・Ａｓ₂ Ｏ₅ ：Ｍｎ⁴⁺、３．５ＭｇＯ・
０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ₂ ：Ｍｎ⁴⁺、６ＭｇＯ・Ａｓ₂ Ｏ
₅ ：Ｍｎ⁴⁺などのリン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩蛍光
体、ケイ酸塩蛍光体、タングステン酸塩蛍光体、アルミ
ン酸塩蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、ヒ酸塩蛍光体など
の複合酸塩蛍光体を用いることが好ましい。例えば、上
述の如く長波長紫外線をよく吸収する蛍光体を用いるこ
とにより、紫外線を吸収するとともに材料に特有の特定
波長の蛍光を呈するために、発光源の演色性を改善する
ことができる。これらの蛍光体からなる透明蛍光体をガ
ラスに塗布することで、従来の酸化チタンや酸化亜鉛を
用いる方式にくらべ演色性を改善することができる。例
えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ₂ ：Ｍ
ｎ⁴⁺、６ＭｇＯ・Ａｓ₂ Ｏ₅ ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体は３６５ｎ
ｍ近辺の長波長紫外線をよく吸収し、約６６０ｎｍにピ
ークを持つ深赤色発光を示すので、彩度の高い赤色に対
する特殊演色評価数Ｒ₉ が改善される。また、（Ｓｒ，
Ｍｇ）₃ （ＰＯ₄ ）₂ ：Ｓｎ²⁺、Ｓｒ₂ Ｐ₂ Ｏ₇ ：Ｅｕ
²⁺、（Ｓｒ，Ｍｇ）₂ Ｐ₂ Ｏ₇ ：Ｅｕ²⁺などは４００〜
４５０ｎｍの青色の発光色を示す。２ＳｒＯ・０．８４
Ｐ₂ Ｏ₅ ・０．１６Ｂ₂ Ｏ₃ ：Ｅｕ²⁺は４８０ｎｍ近辺
の青緑色の発光を示す。

【００１４】本発明において、被膜を構成するバインダ
には、次のような性質が要求される。すなわち、紫外線
により劣化しにくく、可視光をよく透過すること、及び
ガラス管に対する付着性、膜強度、成膜性、乾燥性が良
好であることなどである。このような性質を有するバイ
ンダとしては、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、フッ素
樹脂、シリコーン樹脂、ケイ酸ソーダのようなアルカリ
シリケート、シリカゾル、アルミナゾルなどのような無
機コロイド、テトラエキシシランのようなアルキルシリ
ケート、リン酸アルミニウムのようなリン酸塩、金属ア
ルコキシド、アルミニウムキレート、酢酸すずのような
有機金属化合物があげられる。とくに、ＨＩＤランプな
どの高温になる発光源の場合には、耐熱性の面から、前
述したバインダのうちブチラール樹脂、アクリル樹脂、
フッ素樹脂をのぞいた他の樹脂を用いることが好まし
い。

【００１５】本発明において、被膜を構成する蛍光体粒
子とバインダとの配合割合は、通常、蛍光体粒子１００
重量部に対して、好ましくはバインダ０．１〜１００重
量部、通常蛍光体粒子１００重量部に対してバインダ
０．１〜５００重量部に設定される。蛍光体粒子の量が
前記範囲より少ないと充分な紫外線吸収能が得られない
ため、被膜の膜厚を厚くしなければならない。逆に、蛍
光体粒子の量が前記範囲より多いと、ガラス管に対する
被膜の付着力が弱くなるとともに被膜の強度が低下し、
しかも可視光の透過率も低下する。

【００１６】本発明において、被膜は通常、０．１〜１
００μｍ、好ましくは０．５〜３０μｍ、さらに好まし
くは１〜１５μｍの範囲の膜厚で形成される。被膜の膜
厚が０．１μｍより薄いとその紫外線吸収能が低下し、
被膜にピンホールが発生しやすくなる。逆に被膜の膜厚
が１００μｍより厚いと、その可視光透過率が低下し、
ガラス管に対する被膜の付着性が損なわれる。

【００１７】本発明の紫外線抑制発光源は例えば次の様
な方法で製造することができる。まず、あらかじめガラ
ス管の内面に通常使用される蛍光体を含有する被膜を形
成し、電極をとりつけ、ガスを封入するなど通常の方法
により蛍光ランプなどの発光源を作成しておく、次に、
ガラス管の外表面に被膜を構成する蛍光体粒子及びバイ
ンダを含む塗布剤を塗布した後、加熱することにより、
溶媒を蒸発させて乾燥し、焼き付けなどの硬化処理を施
す。

【００１８】前記、塗布剤は主成分として前述した蛍光
体粒子、バインダ及び溶媒を含有するものである。塗布
剤を構成する溶媒は、バインダを溶解するものであれ
ば、どのようなものでもよい。ただしこの溶媒は、低温
で乾燥が可能となるようにその沸点が８０〜２００℃で
あるものが望ましい。このような溶媒としては、キシレ
ン、トルエンのような芳香族炭化水素、ｎ−ブタノール
のようなアルコール、酢酸ブチルのようなエステル、メ
チルイソブチルケトンのようなケトン、エチルセロソル
ブのようなグリコールエーテル、ｎ−ヘキサン、リグロ
イン、ミネラルスピリットのような飽和炭化水素があげ
られる。もちろん溶媒によっては室温で乾燥して被膜を
形成することも可能である。一方ＨＩＤランプでは、そ
の点灯試験などの際に３００℃程度まで温度が上昇する
ので、この熱によって蒸発するような溶媒を用いても良
い。

【００１９】塗布剤は、蛍光体粒子、バインダ、溶媒の
他にも必要に応じて微量の表面処理剤、分散剤、潤滑
剤、乾燥剤、消泡剤、硬化剤などを含有しても良い。塗
布剤の塗布方法については、塗布剤を均一に塗布するこ
とが可能であればどんな方法でもよい。例えば、はけ塗
り法、スプレー法、ディッピング法、カーテンフロー流
し塗り法などがあげられる。なお、塗布剤の粘性は塗布
方法に応じて異なるので、適量の溶媒を使用することに
より、塗布剤の粘性を調整する。

【００２０】以上のような方法により、ガラス管の外表
面に、膜厚の薄い、透明な被膜が形成される。なお、被
膜の光沢、強度、表面硬度などを向上させるために、必
要に応じて、被膜上にオーバーコート層を形成する場合
もある。

【００２１】本発明に係る被膜に含有される透明蛍光体
粒子は、例えば、蛍光体と同一組成、または反応によっ
て蛍光体と同一組成となる蛍光体原料粒子を高温で気化
した後、急冷することにより製造できる。具体的には、
例えば原料蛍光体粒子をキャリアガスとともに高温の熱
プラズマ中に供給し、短時間の後に熱プラズマ外部へ出
すという方法を用いることができる。ここで熱プラズマ
とは気体の高温電離状態を意味する。熱プラズマは数〜
数十メガヘルツの高周波電磁波または直流電流による気
体放電により発生させることができ、いわゆるトーチま
たはフレーム部のガス温度が数千から１万℃に達するも
のである。高周波熱プラズマ装置は、例えば吉田ら：
「鉄と鋼」誌、第６８巻、第１０号、２０頁（１９８２
年）に詳述されている。

【００２２】このように、高温処理を施す方法で作成さ
れた蛍光体粒子は、結晶性が高く粒径を制御することに
より透明蛍光体が得られると共に熱による経時後の特性
劣化が生じにくく好ましい。こうして作成された蛍光体
粒子を含む被膜を設けた発光源は紫外線の抑制性や発光
出力は経時変化しない。

【００２３】本発明の発光源では、この被膜に用いられ
ている蛍光体粒子が望む波長で光ることによって発光源
の光色が影響を受け、演色性を改善することができる。
また、ガラス管の外表面の被膜中に含有される紫外線吸
収剤、すなわち蛍光体粒子の平均粒径が２００ｎｍ以下
と非常に小さいので、被膜の膜厚を非常に薄くすること
ができる。しかも、この被膜は膜厚が薄くとも充分な紫
外線吸収能を発揮する。このように、被膜の膜厚が薄
く、また、透明であるため発光源の光束が低下しない。

【００２４】本発明の発光源を製造するにあたって前記
被膜を形成する場合、既成の発光源に被膜を形成すれば
よいので従来の発光源の製造工程を変える必要がなく、
ガラス管の内表面に紫外線の吸収膜を形成する場合に比
べてコストが安くなる。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明の実施例と比較例について説
明する。（実施例１）テトラエトキシシラン１００重量部、イソ
プロピルアルコール１００重量部、０．１Ｎ塩酸３５重
量部を混合し、８０℃で２時間攪拌しながら反応させて
テトラエトキシシランを加水分解させた後、イソプロピ
ルアルコール２４５重量部を加えてテトラエトキシシラ
ン加水分解液を調整した。これをバインダ溶液として使
用した。このバインダ溶液１００重量部に対して、（Ｓ
ｒ，Ｍｇ）₂ （ＰＯ₄）₂ ：Ｓｎ²⁺蛍光体を高周波熱プ
ラズマ法で気化した後冷却して得た平均粒径５０ｎｍの
透明蛍光体粒子５重量部を配合し、ボールミル中で１０
０時間分散させて塗布剤を調整した。この塗布剤を市販
されている蛍光ランプ（ＦＬ２０ＳＮ−ＳＤＬ，
（株）東芝ライテック製）のガラス管の外表面へスプレ
ー塗布し、１００℃で１０分間乾燥して、厚さ２μｍの
透明被膜を形成した。

【００２６】（実施例２）シリコーンワニス（不揮発分
５０％）１００重量部、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂
・ＧｅＯ₂ ：Ｍｎ⁴⁺蛍光体を高周波熱プラズマ法で気化
した後冷却して得た平均粒径３０ｎｍの透明蛍光体５０
重量部を配合し、サンドグラインダーで３０分間分散さ
せた後、硬化剤としてイソシアナート２０重量部を加え
て塗布剤を調整した。この塗布剤を実施例１と同様な蛍
光ランプのガラス管の外表面へスプレー塗布し、６０℃
で３０分間乾燥して、厚さ５μｍの透明被膜を形成し
た。

【００２７】（比較例１）ガラス管の内表面、外表面の
いずれにも被膜を形成していない以外は実施例１と同様
の蛍光ランプ（ＦＬ２０ＳＮ−ＳＤＬ）を用意した。

【００２８】（比較例２）ガラス管の内表面、外表面に
いずれにも被膜を形成していない市販の蛍光ランプ（Ｌ
−ＥＤＬ型（株）東芝ライテック製）を用意した。

【００２９】（比較例３）透明蛍光体粒子に変えて平均
粒径３０ｎｍの酸化亜鉛２．５重量部及び酸化チタン
２．５重量部を配合した塗布剤を使用した以外は実施例
１と同様にして、紫外線吸収被膜を形成した蛍光ランプ
を作成した。

【００３０】上記の実施例１，２と比較例１〜３の蛍光
ランプの特性を表１に示す。表１中、Ｒ₉ は彩度の高い
赤色に対する特殊演色評価数であり、ＵＶは紫外線の放
射量である。紫外線放射量は紫外線強度計（ＵＶＲ−３
６５東京光学製）を使用し、ランプと受光部との距離を
３０ｃｍに設定して測定した。ＵＶの欄の−は前記紫外
線強度計では紫外線が検出されなかったことを示す。

【００３１】表１から明らかなように、実施例１及び２
の蛍光ランプは、被膜を形成していない蛍光ランプ（比
較例１）に比べて、全光束がほぼ等しい。また、実施例
１及び２の蛍光ランプでは３６５ｎｍ紫外線が検出され
なかったことから、良好な退色防止型ランプとして働い
ていることがわかる。なお、実施例１，２の蛍光ランプ
の明るさは比較例１と同じ明るさを保ちながらも、光色
の差があり、実施例１では６２０ｎｍを中心とする幅広
い赤色発光がみられるためＲ₉ が改善されている。また
実施例２の蛍光ランプでも、比較例１の蛍光ランプとの
間で光色の差がみられ、６６０ｎｍに中心とする深赤色
の発光スペクトルから、Ｒ₉ が改善されている。比較例
２は美術・博物館用の赤色をよく表現する蛍光ランプで
あるが明るさが低い。それに比べて実施例によって作成
されたランプは、明るさが明るく、かつ、人間の肌色や
血の色の赤をきれいにみせる高演色性ランプとして有効
に働くことがわかる。また、酸化亜鉛及び酸化チタンを
含む紫外線吸収被膜を有する蛍光ランプは紫外線の抑制
効果は有するものの演色性は何ら改善されていない。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の発光源は
紫外線の抑制効果が高く、かつ高い光束を有し、演色性
を改善することができ、しかも製造が容易である。ま
た、本発明は図１に示した蛍光ランプだけでなく、適宜
その構造は用途にあわせて変更しても良い。また蛍光ラ
ンプに限らずハロゲンランプやＨＩＤランプなどのラン
プにも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発光源の一例を示す概略図。

【符号の説明】１…蛍光ランプ２…被膜３…ガラス管４，４′…電極５…蛍光体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者玉谷正昭神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光源を構成するガラス管の外表面に、紫
外線吸収作用を有し、透明蛍光体粒子とバインダを構成
成分とする被膜を形成したことを特徴とする紫外線抑制
発光源。