KR19990082389A

KR19990082389A - 광촉매체, 광원 및 조명장치

Info

Publication number: KR19990082389A
Application number: KR1019980706120A
Authority: KR
Inventors: 류지 소마; 히사시 혼다; 아리요시 이시자키; 쓰토무 와타나베; 히로시 가마타; 아키코 사이토; 아키마사 엔도
Original assignee: 니혼도로코단; 가노 다다오; 도시바 라이텍쿠 가부시키가이샤
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 1999-11-25
Also published as: WO1998025700A1; EP1352881A2; US6242752B1; EP0887104A1; JPH10165821A; EP0887104A4; KR100458159B1; EP1352881A3; DE69726126D1; EP0887104B1; JP3573392B2; DE69726126T2

Abstract

적어도 가시광선 및 300nm∼400nm의 파장영역 내의 광선을 조사하는 고압나트륨램프(11)를 덮는 투광성커버(9)를 설치한다. 투광성커버(9)의 내외면의 적어도 한쪽면에 가시광선이 간섭하지 않도록 형성된 광촉매막(13)을 형성한다. 광촉매막(13)은 가시광선 투과율의 피크파장이 고압나트륨램프(11)의 가시광선의 피크파장과 거의 같은 티타니아(TiO2)를 주성분으로 한다. 고압나트륨램프(11)에서 조사되는 자외선에 의해, 광촉매막(13)에서 물질의 산화분해를 촉진하고, 투광성커버(9)에 오물이 부착하는 것을 막는다. 광촉매작용의 향상를 위해 광촉매막(13)의 막두께를 두껍게 하여도, 고압나트륨램프(11)에서 조사되는 가시광선의 피크파장이 광촉매막(13)을 효율적으로 투과하여, 조명효율의 저하를 억제한다.

Description

광촉매체, 광원 및 조명장치

일반적으로, 조명장치는 오물이 부착되기 쉬운 옥외(屋外), 혹은 담배 연기나 악취가 분위기중에 떠다니는 옥내(屋內)에서 이용되는 경우가 있다.

특히, 이 종류의 옥외에서 이용하는 조명장치는, 예를들면 자동차의 배기가스중에 포함되는 CO₂(이산화탄소), NO_X(질소산화물), 카본입자 또는 디젤엔진차에서 배출되는 불완전 연소의 오일미스트 등의 대기오염물질이 존재함으로써 먼지 혹은 티끌 등이 부착하기 쉽다.

또한, 이들 조명장치는, 도로상의 높은 곳 혹은 터널내의 어두운 부위에 부착되어 있기 때문에, 먼지 혹은 티끌 등이 부착한 경우의 클리닝 이외에 유지관리에 비용이 든다.

한편, 옥내에서 이용하는 조명장치는, 예를들면 담배진, 그 밖의 것이 부착하기 쉽다.

이 경우에도, 필연적으로 손 쉽게 유지관리를 행할 수 없으며, 또 유지관리의 용이성도 요구되고 있다.

그리하여, 부착물을 산화, 분해시키는 것으로서, 예를들면 일본국 특개평 1-169866 호 공보에 기재된 형광램프가 알려져 있다. 이 특개평 1-169866 호 공보에 기재된 램프는, 투광성을 갖는 케이스 내부의 음글로우 방전에 의해 자외선을 방사하는 수은이 봉입(封入)되고, 이 케이스의 표면에 광촉매작용을 갖는 물질인 티타니아(TiO₂)의 광촉매막을 형성한 것이다.

그리고, 음글로우 방전에 의해 수은을 전리 및 여기시켜서 185nm 및 245nm의 자외선을 발생하고, 이 수은에서 방출되는 자외선을 받으면, 주위 분위기중의 탈취(脫臭) 혹은 소취(消臭), 분위기중의 유기성분의 분해 등을 행하는 것이다.

즉, 반도체의 밴드갭보다 큰 에너지를 갖는 파장영역의 광(光)이 조사(照射)되면 반도체에 전자 및 전자의 홀이 생겨, 전자이동반응을 일으킨다. 예를들어 티타니아(TiO₂)는 약 3.0eV의 밴드갭을 가지는 반도체로서, 이 밴드갭보다 큰 에너지를 가지고, 태양광선을 비롯하여 형광램프, 백열전구 및 고휘도 방전램프 등의 인공광원의 방사광에 포함되어 있는 파장 410nm 이하인 소위 자외선이 조사되면, 티타니아(TiO₂)에 전자 및 전자홀(빠짐구멍)이 생겨, 이 홀의 이동으로 표면에서 전자이동반응을 일으킨다. 그리고 이 전자이동반응에서 홀은 밴드갭 만큼의 에너지에 해당하는 전자를 빼내는 힘, 즉 산화력을 가지고 있기 때문에, 이 홀의 산화력에 의해 티타니아(TiO₂)의 표면에 부착 혹은 접촉된 물질을 산화, 분해하고 있다.

이와 같이, 티타니아(TiO₂)는 자외선을 받으면, 강한 산화력을 생기게 하므로, 티타니아(TiO₂) 표면에 부착된 물질, 예를들면 아세트알데히드, 메틸메르캅탄, 황화수소 혹은 암모니아 등의 물질의 산화, 분해를 촉진시키기 때문에, 대기오염물질 등에 의해 부착된 먼지 또는 티끌의 클리닝을 용이하게 행할 수가 있다. 또 티타니아(TiO₂)는 불순물의 농도에 따라 밴드갭이 다소 변화하므로, 410nm 이상의 가시광선으로 광촉매작용을 생기게 하는 경우도 있다.

한편, 일반 조명용의 램프를 이용한 광촉매기능부의 조명장치로서, 예를들면 일본국 특개평 7-111104 호 공보에 기재된 구성이 있다. 이 특개평 7-111104 호 공보에 기재된 구성에서는, 램프에 대향하여 설치된 투광성커버의 내면에 광촉매막을 형성하고, 램프로부터 조사되는 자외선에 의해 광촉매작용을 생기게 하여, 투광성커버 내로 통풍되는 공기의 소취 및 소독을 행하도록 하고 있다.

그러나, 일본국 특개평 7-111104 호 공보에 기재된 조명장치의 구성에서는, 투광성커버의 내면에 광촉매막을 형성하고 있으나, 소취를 목적으로 한 것으로 충분한 오물제거효과를 갖고 있는지는 불확실하다.

또한, 광촉매막의 활성(活性)은, 광촉매막에 조사되는 광선이 일정한 경우, 막두께가 두꺼울수록 광촉매작용의 활성이 거의 정비례하여 높아진다는 것이 알려져 있다.

그 때문에, 예를들면 옥외 등의 특히 오염이 심한 장소에 적용되는 조명장치의 투광성커버에 광촉매막을 형성하여 오염방지를 도모하는 경우에는, 광촉매막의 막두께를 두껍게 할 필요가 있다.

그러나, 광촉매막의 막두께를 단순히 두껍게 하더라도, 오염분해력의 활성이 반드시 향상하지 않는다는 것을 알 수 있었다. 또한 광촉매막의 간섭, 작용에 의해 가시광선의 일부 파장의 투과율이 떨어진다는 것이 실험에 의해 확인되었다. 따라서 광촉매막과 이 광촉매막의 투과율이 낮은 파장에 광출력의 최대 피크파를 갖는 광원을 조합시키면, 조도의 저하나, 배광분포의 최적화에 악영향을 주는 등의 조명효율이 떨어질 우려가 있다.

또한, 광촉매막으로서 산화티탄을 이용하는 경우, 티탄 알콕시드를 응용하여 형성하는 것이 알려져 있다. 이렇게 해서 형성된 광촉매막의 투과율은 높지만, 광촉매효과가 낮아지는 경우가 있다. 이와 같이 광촉매효과가 낮아지는 원인으로서, 광촉매막중에 광촉매효과가 높은 아나타제형 산화티탄의 양이 적어지기 때문이다. 이 때문에 투과율을 약간 희생하여, 광촉매막의 막두께를 크게 할 필요가 있다.

그런데, 산화티탄은 굴절율이 비교적 높기 때문에, 광촉매막의 막두께가 두꺼워지면 가시광선의 간섭에 의해 무지개빛의 간섭색이 발생해 버린다.

그리하여, 상술한 일본국 특개평 7-111104 호 공보에 기재된 조명장치도, 광촉매막의 광흡수 스펙트럼 측정결과에서, 가시광선의 투과율이 낮기 때문에 효율이 떨어지고 있을 뿐만 아니라, 광간섭 피크파형이 나타나고 있다.

이 간섭색은, 피조사물에 대하여 영향을 줌과 동시에, 조명장치 자체의 외관도 손상되기 때문에, 바람직하지 못하다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 조사효율의 저하를 억제하고, 유지관리를 용이하게 할 수 있으며, 또한 광촉매효과 및 가시광선의 투과율을 저하시키지 않고 간섭색의 발생을 방지한 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 광촉매기능을 갖는 광촉매체, 광원 및 조명장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 조명장치의 실시형태를 나타낸 터널용 조명장치의 사시도이고, 도 2는 정면도이며, 도 3은 측면도이고, 도 4는 실시형태의 터널용 조명장치에 이용되는 투광성커버의 일부 확대단면도이며, 도 5는 실시형태의 고압나트륨램프의 발광스펙트럼 분포의 특성도이고, 도 6은 실시형태의 광촉매막의 분광투과율의 특성도를 나타내며, (a)∼(d)는 막의 조성, 첨가제 등을 바꾼 경우의 광촉매막의 분광투과율의 특성도이고, 도 7은 다른 실시형태의 터널용 조명장치에 이용되는 투광성커버의 일부 확대단면도이며, 도 8은 제 2 실시형태의 비상주차대용 조명장치의 사시도이고, 도 9는 실시형태의 저면도이며, 도 10은 실시형태의 비상주차대용 조명장치의 일부를 절결한 측면도이고, 도 11은 실시형태의 형광램프의 발광 스펙트럼 분포의 특성도이며, 도 12는 제 3 실시형태의 도로용 조명장치의 사시도이고, 도 13은 실시형태의 일부를 절결한 측면도이며, 도 14는 실시형태의 저면도이고, 도 15는 실시형태의 단면도이며, 도 16은 실시형태의 고압수은램프의 발광 스펙트럼 분포의 특성도이고, 도 17은 제 4 실시형태의 광원인 형광램프의 일부를 절결한 사시도이며, 도 18은 광촉매막이 산화티탄으로 소성온도와 아나타제형 결정의 성분비와의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 19는 투광성커버의 분광투과율을 나타낸 그래프이며, 도 20은 유리 기초재에 광촉매막을 형성한 샘플의 분광 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 21은 광촉매막 만의 분광 스펙트럼을 나타낸 그래프이며, 도 22는 경시적인 가시광선 투과율를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 광촉매체는, 적어도 파장 410nm 이하의 광을 투과하는 기초재와, 이 기초재 상의 적어도 일부 영역에 설치되어 가시광선의 광간섭이 발생하지 않도록 형성된 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높은 광촉매막을 구비한 것이다. 그리고 기초재는 파장 410nm 이하의 광을 투과하고, 광촉매막은 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높으므로, 가시광선을 충분히 투과함과 동시에, 가시광선의 간섭이 없기 때문에, 무지개빛이 발생하지 않고, 확실하게 광촉매로서, 광촉매막에 부착되는 물질의 산화, 분해를 촉진하며, 기초재의 오염을 막아, 유지관리를 용이하게 할 수 있다.

또한, 파장 550nm의 가시광투과율이 기초재를 제외한 광촉매막 만으로 83% 이상이고, 자외선투과율이 기초재를 제외한 광촉매막 만으로 68% 이하인 것이다. 파장 550nm의 가시광투과율이 광촉매막 만으로 83% 이상이면, 충분히 가시광선을 얻을 수 있고, 자외선투과율은 광촉매막 만으로 68% 이하이므로, 충분히 광촉매작용을 나타낸다.

또한, 광촉매막은 막두께가 O.O1μm 내지 0.3μm의 범위내인 것이다. 광촉매막의 막두께가 0.01μm보다 작으면, 광촉매막에 의한 광의 흡수가 극단적으로 저하됨과 동시에 균일하게 형성하는 것이 곤란해져서, 광촉매의 활성이 떨어지고, 막두께가 0.3μm를 넘으면, 가시광선의 간섭에 의해 무지개빛의 간섭색이 발생하기 쉬워진다.

또한, 광촉매막은 아나타제형 산화티탄을 주성분으로 한 것이다. 아나타제형 산화티탄은 광촉매작용이 강하고, 무색 투명한 막을 형성할 수 있다.

그리고, 기초재는 유리이다. 유리는 파장 254nm 이하의 자외선을 상당한 비율로 커트하기 때문에 형광램프에 적합하고, 싼 값으로 가공하기 쉬우므로 범용성이 향상한다.

또한, 가시광선을 투과하는 판형상으로서, 이 유리의 적어도 한면에 광촉매막이 형성되어 있는 것이다. 가시광선을 투과하는 판형상의 유리가 적어도 한면에 광촉매막을 형성하기 때문에 구성이 간단하고 범용성이 향상한다.

또한, 본 발명의 광원은, 적어도 파장 410nm 이하의 광을 투과하는 투광성 재료로 만들어진 기밀용기와, 이 기밀용기의 바깥면의 적어도 일부 영역에 형성되어 가시광선의 간섭이 발생하는 일이 없도록 형성된 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높은 광촉매막과, 기밀용기 내에 배설된 발광수단을 구비한 것이다. 기밀용기는 적어도 파장 410nm 이하의 광을 투과하는 투광성재료로 만들어지기 때문에, 발광수단으로부터의 광을 광촉매막에 투과하여 충분한 광촉매작용을 얻을 수 있으며, 광촉매막에 부착되는 물질의 산화, 분해를 촉진하고, 기밀용기의 오염을 막아 유지관리를 용이하게 할 수 있음과 동시에, 광촉매막은 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높기 때문에, 광촉매막에 의한 가시광선의 투과를 충분히 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 조명기구는, 적어도 파장 410nm 이하의 광을 발생하는 광원을 내포하여 조사개구를 갖는 기구본체와, 이 기구본체의 조사개구에 배설되어 가시광선 및 파장 410nm 이하의 광을 투과하는 기초재와, 이 기초재가 적어도 한면의 일부 영역에 가시광선의 간섭이 발생하는 일이 없도록 형성된 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높은 광촉매막을 구비한 것이다. 기초재는 가시광선 및 파장 410nm 이하의 광을 투과하고, 광촉매막은 가시광선의 간섭이 발생하지 않도록 형성됨과 동시에 파장 550nm의 가시광투과율이 파장365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높기 때문에, 가시광선에서 무지개빛이 발생하는 것을 방지하면서, 충분한 가시광선이 얻어짐과 동시에 광촉매도 얻어진다.

또한, 기초재는 투광성커버이고, 별도로 광촉매막을 형성하는 기초재가 불필요하다.

또한, 기초재는 투광성 글로브이고, 별도로 광촉매막을 형성하는 기초재가 불필요하다.

또한, 본 발명의 조명장치는, 적어도 가시광선 및 300nm 내지 400nm의 파장 영역 내의 광선을 조사하는 광원을 덮는 투광성커버와, 투광성커버의 적어도 한면에 형성되어, 가시광선의 투과율의 피크파장이 광원으로부터 조사되는 가시광선의 피크파장과 거의 같은 티타니아(TiO₂)를 주성분으로 하는 광촉매막을 구비한 것이다. 그리고 투광성커버에 형성된 광촉매막에 의해, 광촉매막에 부착되는 물질의 산화, 분해를 촉진하고, 투광성커버의 오염을 막아, 유지관리를 용이하게 할 수 있으며, 더구나 광촉매막의 가시광선 투과율의 피크파장을 광원으로부터 조사되는 가시광선의 피크파장과 거의 같게함으로써, 광촉매작용을 향상시키기 위해 광촉매막의 막두께를 두껍게 하더라도, 광원에서 조사되는 가시광선의 피크파장이 광촉매막을 효율적으로 투과하여, 충분한 조도를 얻을 수 있음과 동시에 배광분포의 최적화를 도모하여 조명효율의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 광촉매막은 가시광선 투과율의 피크파장이 500nm∼600nm인 것이다. 이에 따라 500nm∼600nm에 가시광선의 피크파장을 갖는 각종 광원에 대응이 가능해진다.

또한, 투광성커버는 가시광선 및 300nm∼400nm의 파장 영역내의 자외선을 포함하는 광선의 투과율이 80% 이상인 것이다. 이에 따라 투광성커버의 내외면에서의 광촉매작용과 조사효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 광촉매막은 아니타제 결정형의 티타니아(TiO₂)를 주성분으로 하는 것이다. 아나타제 결정형의 티타니아는 광촉매작용이 강하고, 무색 투명인 막을 형성할 수 있다.

또한, 광촉매막은 실리카(SiO₂)를 주성분으로 하는 중간층을 통해 형성하는 것이다. 실리카(SiO₂)를 주성분으로 하는 중간층을 통해 형성되어 있기 때문에, 투광성커버에 악영향을 주는 일 없이, 간단한 구성으로 광촉매막을 유지할 수 있다.

또한, 광촉매층은 막두께가 0.01μm∼0.5μm인 것이다. 광촉매막의 막두께가 0.01μm보다 작으면, 광촉매막에 의한 광의 흡수가 극단적으로 저하됨과 동시에 균일하게 형성하는 것이 곤란해져서, 광촉매의 활성이 떨어지고, 막두께가 0.5μm을 넘으면 가시광선이 저하하여 조사효율이 떨어진다.

또한, 광원은 고압나트륨램프이다. 이 고압나트륨램프의 가시광선의 피크파장은 580nm로서, 조명효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 조명장치는 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 자외선이 가시광선 1000lm 당 0.05W 이상의 광원을 수납하는 기구본체와, 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 자외선에 있어서의 적어도 일부의 투과율이 80% 이상이고, 광원을 덮어 기구본체에 배설되는 투광성커버와, 이 투광성커버의 양면에 형성된 산화티탄을 주성분으로 하는 광촉매막을 구비한 것이다. 그리고 투광성커버의 양면에 형성된 광촉매막에 의해, 투광성커버의 바깥쪽 및 안쪽 양면의 광촉매막에 부착되는 물질의 산화, 분해를 촉진하고, 투광성커버의 오염을 막아, 유지관리를 용이하게 할 수 있고, 더구나 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 자외선이 가시광선 1000lm당 0.05W 이상의 광원으로 함으로써, 광촉매작용을 확실히 행할 수 있다.

또한, 광촉매막은 산화티탄이 아나타제형이고, 막두께는 거의 균일한 것이다. 산화티탄이 아나타제형이므로 광촉매작용이 강하고, 무색 투명인 막을 형성할 수 있음과 동시에, 막두께가 대략 균일하므로 전체적으로 균일하게 광촉매작용을 나타낸다.

또한, 투광성커버의 안쪽면에 조사되는 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 자외선강도는 조도가 0.05mW/cm²이상으로서, 광촉매막에 충분한 자외선이 조사되기 때문에, 확실하게 광촉매를 행할 수 있다.

이하, 본 발명의 조명장치의 일 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

제 1 실시형태는, 도 1 내지 도 3에 있어서, (1a)는 예컨대 터널내에 부착되는 터널용 조명장치로서, 이 조명장치(1a)는 내부식성을 가지고 있고, 전면이 개구된 스텐레스제의 속이 빈 얇은 상자형태의 기구본체(2)를 가지며, 이 기구본체(2)의 배면에는 벽면 등의 기구접지면에 대하여 고정하기 위한 고정구(3)가 부착되어 있다. 또한 기구본체(2)의 전면개구에는 기구본체(2)와 마찬가지로 스테인레스제의 덮개체(4)가 상부에 형성된 힌지(5)에 의해 개폐가 가능하도록 부착되어 있고, 기구본체(2)의 하부에 설치된 자물쇠(6)에 의해 덮개체(4)가 기구본체(2)에 밀폐되어 폐색되도록 되어 있다.

덮개체(4)에는 중앙에 조사개구(7)가 형성되어 있고, 이 조사개구(7)에는 내부식성을 가지는 실리콘 고무패킹(8)으로서 기초재로 되는 투광성커버(9)가 밀폐되도록 부착되어 있다. 이 투광성커버(9)는 가시광선 및 300nm∼400nm의 파장영역내의 적어도 일부 자외선의 8.0% 이상을 투과하는 강화유리나 합성수지 등의 재료로서 평판형상으로 형성되어 있다.

또한, 기구본체(2)에는 램프소켓(10)이 부착되어 있고, 이 램프소켓(10)에는 광원으로서 300nm 내지 400nm의 자외선량을 1000lm당 0.05W 이상의 강도로 방사하는 한쪽 고정형의 고압나트륨램프(11)가 착탈이 자유롭게 부착되고, 덮개체(4)의 투광성커버(9)에 대향되어 있다. 이 고압나트륨램프는 도 5에 나타낸 바와 같이, 가시광선 및 300nm∼400nm의 파장영역 내, 예컨대 330nm 및 365nm의 피크파장을 갖는 자외선을 포함하는 광선을 조사하는 것으로, 가시광선의 피크파장은 580nm에 있다.

또한, 기구본체(2)에는 고압나트륨램프를 시동 점등시키는 안정기가 수납된 안정기 박스(12)가 부착되어 있다. 또 기구본체(2) 내에는 고압나트륨램프에 광학적으로 대향하여, 고압나트륨램프(11)에서 조사되는 광선을 조사개구(7)로 반사시키는 곡면형상의 반사체가 배열되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 투광성커버(9)의 바깥면에는 가시광선이 투과하 도록 형성된 광촉매막(13)이 형성되어 있다. 이 광촉매막(13)은 투광성커버(9)의 바깥면에 실리카(SiO₂)를 주성분으로 하는 중간층을 형성한 후, 이 중간층(14)의 표면상에 아나타제 결정형의 티타니아(TiO₂)를 주성분으로 하여 형성되어 있다.

중간층(14)은, 입자지름이 60nm∼200nm의 실리카미립자가 0.5μm∼2μm 두께로 형성되는 것으로, 출발소재를 Me₃SiNHSiMe₃(헥사메틸디실라잔), [Me₂SiNH]₃(헥사메틸시클로트리실라잔)으로 하는 예를들면 일본국 도넨주식회사 제품의 용액에 침적하여 끌어올려 건조시키고, 80℃의 온도로 소성하여 형성된다. 그리고 이 중간층(14)은 가시광선 및 300nm∼400nm의 파장영역 내가 적어도 일부 자외선의 80% 이상을 투과한다. 또 이 중간층(14)은 광학특성, 촉매활성상의 영향이 없으면, 특별히 형성하지 않아도 좋다.

광촉매막(13)은, 유기티탄화합물을 주성분으로서 알콜 등의 용제에 용해하여 티탄알콜레이트 용액을 조정한 후, 소성하여 형성된다. 광촉매막(13)은 적어도 380 nm∼760nm의 파장영역 내중의 일부 가시광선의 80% 이상을 투과하도록 0.01μm∼0.5μm 범위 내의 막두께로 형성된다.

또한, 광촉매막(13)은, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 약간의 광간섭작용에 의해 가시광선 투과율의 피크파장이 형성되어 있고, 고압나트륨램프(11)에서 조사되는 가시광선의 피크파장 즉 580nm과 거의 같은 약 590nm에 투과율 피크파장이 있는 간섭막으로서 형성되어 있다. 또 광촉매막(13)의 피크파장은, 고압나트륨램프(11) 등의 광원의 가시광선의 피크값의 반값 폭의 범위내로 맞추면 좋다. 또한 막의 조성, 첨가제 또는 굴절율 등을 변화시킴으로써, 도 6의 (b)∼(d)에 나타낸 바와 같이, 가시광선 투과율의 피크파장을 500nm∼600nm의 범위로 바꿀 수 있다. 또한 광촉매막(13)의 막두께를 변화시킴으로써, 도면중의 각 곡선이 횡축방향으로 시프트한다.

다음에, 제 1 실시형태의 작용에 대하여 설명한다.

터널 내부에 설치된 조명장치(1a)의 고압나트륨램프(11)를 점등시킴으로써, 고압나트륨램프(11)로부터 피크파장이 580nm인 가시광선 및 300nm∼400nm의 파장영역 내의 자외선을 포함하는 광선이 조사된다.

이 고압나트륨램프(11)로부터의 광선은 반사체(2a)에서 반사되거나, 혹은 직접적으로 투광성커버(9)에 도달하고, 투광성커버(9)나 광촉매막(13) 등을 투과하여 터널 내로 조사된다. 이 때 투광성커버(9)와 광촉매막(13) 및 중간층(14) 등은, 어느 것이나 가시광선을 80% 이상 투과하므로 충분한 밝기로 조사된다.

또한, 광촉매막(13)은 가시광선 투과율의 피크파장이, 고압나트륨램프(11)의 가시광선의 피크파장과 거의 같은 간섭막으로서 형성되어 있기 때문에, 고압나트륨램프(11)에서 조사되는 가시광선의 피크파장이 광촉매막(13)을 효율적으로 투과하여 충분한 조도를 얻을 수 있다.

그리고, 터널 내에 설치된 조명장치(1a)는, 먼지나 자동차의 배기가스 등의 영향을 받아서 투광성커버(9)의 바깥면에 먼지나 예를들면 카본, 오일미스트, 아세트알데히드, 메틸메르캅탄, 황화수소 혹은 암모니아 등의 물질이 부착된다. 그러나 투광성커버(9)의 바깥면에는 광촉매막(13)이 형성되어 있기 때문에, 이 광촉매막(13)의 광촉매작용에 의해 투광성커버(9)의 바깥면이 오염되는 것을 감소시킬 수 있다.

즉, 고압나트륨램프(11)에서 조사되는 300nm∼400nm의 파장영역 내의 자외선이 광촉매막(13)에 조사되면, 티타니아 미립자의 내부에 홀을 발생시키고, 이 홀이 약 3.0eV의 밴드갭 분의 에너지만큼 전자를 빼내는 힘, 다시말해 산화력을 가지고, 이 홀의 산화력에 의해 광촉매막(13)에 부착 혹은 접촉한 물질을 변화시킨다.

이에 따라, 광촉매막(13)에 대하여, 오물을 떨어뜨린다든지, 한번 부착된 오물을 떨어지기 쉽게 하는 효과를 얻을 수 있고, 투광성커버(9)의 오염에 의한 광투과율의 저하를 억제할 수 있다.

따라서, 투광성커버(9)의 바깥면에 상술한 바와 같은 물질이 퇴적(堆積)되더라도 그들 물질의 부착을 효과적으로 방지하여, 투광성커버(9)를 통해 조사되는 광영역의 저하를 방지할 수 있어, 에너지 절약효과를 가지며, 투광성커버(9)를 닦는 등의 청소를 빈번하게 하지 않아도 되어, 유지관리를 용이하게 할 수 있다.

또한, 광촉매막(13a,13b)의 가시광선 투과율의 피크파장이, 고압나트륨램프(11)의 가시광선의 피크파장과 거의 같은 간섭막으로 형성되어 있기 때문에, 고압나트륨램프(11)에서 조사되는 가시광선의 피크파장이 광촉매막(13a,13b)을 효율적으로 투과하여 충분한 조도를 얻을 수 있다. 그 때문에 광촉매작용을 향상시키는 것을 목적으로서 광촉매막(13a,13b)의 막두께를 두껍게 하더라도, 고압나트륨램프(11)에서 조사되는 가시광선의 피크파장의 투과율은 너무 저하하지 않고, 충분한 조도를 얻을 수 있음과 동시에 배광분포의 최적화를 도모하여, 조명효율의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 기구본체(2) 및 덮개(4)의 주위나 반사체(2a) 등에도 광촉매층을 형성하면, 투광성커버(9)와 마찬가지로 청소를 빈번히 하지 않아도 되어, 유지관리를 용이하게 할 수 있다.

또한, 조명장치(1a)가 터널의 입구부나 출구부의 근처의 태양광선이 도달하는 장소에 배치된 경우나 태양광선이 닿는 옥외에 배치된 경우, 태양광선에 포함되는 자외선에 의해 광촉매막(13)의 광촉매작용을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 바깥면에만 광촉매막(13) 및 중간층(14)을 설치하였으나, 도 7에 나타낸 바와 같이, 투광성커버(9)의 내면 및 바깥면에 광촉매막(13a,13b) 및 중간층(14a,14b)을 형성하여도 좋다.

그리고, 투광성커버(9) 내면의 광촉매막(13a)의 막두께 x1 및 바깥면의 광촉매막(13b)의 막두께 x2는 0.01μm∼0.5μm의 막두께 범위내에서, 내면의 광촉매막(13a)의 막두께 x1이 얇고, 바깥면의 광촉매막(13b)의 막두께 x2가 두껍게 x1＜x2 의 관계로 형성되어 있다. 또 중간층(14a,14b)의 막두께는 거의 동일하게 형성된다.

그리고, 광촉매막(13a,13b)은 광촉매막(13a,13b)에 조사되는 광선이 일정한 경우, 막두께가 두꺼울수록 광촉매작용의 활성은 높아지지만, 가시광선도 흡수되어 조명효율이 저하하고, 또한 광촉매막(13a,13b)의 막두께가 일정한 경우에는, 광선이 강할수록 광촉매작용의 활성이 높고, 광선이 약할수록 광촉매작용의 활성이 낮아지는 특성을 갖고 있다. 따라서 투광성커버(9) 내면의 광촉매막(13a)의 막두께가 얇더라도 충분한 광촉매작용를 얻을 수 있음과 동시에, 고압나트륨램프(11)로부터의 광선의 흡수가 적고 광투과성이 좋으며, 또한 투광성커버(9)의 바깥면의 광촉매막(13b)의 막두께가 두꺼운 것에 의해, 고압나트륨램프(11)로부터의 광선의 일부가 투광성커버(9)나 내면의 광촉매막(13a)에서 흡수되더라도, 충분한 광촉매작용이 얻어진다.

또한, 배기가스가 기구내로 침입하거나, 기구내의 플라스틱이나 고무에서 발생하는 가스나 물곰팡이 등에 의해 투광성커버(9)의 내면에도 상기와 같은 물질이 부착되지만, 투광성커버(9)의 내면에도 광촉매막(13b)이 형성되어 있기 때문에, 이 광촉매막(13b)의 광촉매작용에 의해 투광성커버(9)의 내면이 오염되는 것을 감소시킬 수 있다.

한편, 광촉매막(13a,13b)에 조사되는 광선이 일정한 경우, 막두께가 두꺼울수록 광촉매작용의 활성은 높아지지만, 가시광선도 흡수되어 조명효율이 떨어지고, 또한 광촉매막(13a,13b)의 막두께가 일정한 경우에는, 광선이 강할수록 광촉매작용의 활성이 높고, 광선이 약할수록 광촉매작용의 활성이 낮게 된다는 광촉매막(13a,13b)의 특성을 이용하여, 투광성커버(9)의 내면의 광촉매막(13a)의 막두께를 얇게함과 동시에 바깥면의 광촉매막(13b)의 막두께를 두껍게 형성하고 있다. 이에 따라 투광성커버(9) 내면의 광촉매막(13a)의 막두께가 얇더라도, 충분한 광촉매작용를 얻을 수 있음과 동시에, 고압나트륨램프(11)로부터의 광선의 흡수가 적고 광투과성이 좋으며, 또한 투광성커버(9)의 바깥면의 광촉매막(13b)의 막두께가 두꺼운 것에 의해, 고압나트륨램프(11)에서의 광선의 일부가 투광성커버(9)나 내면의 광촉매막(13a)으로 흡수되더라도, 충분한 광촉매작용를 얻을 수 있다. 이 때문에 오염되기 쉬운 투광성커버(9)의 바깥면의 광촉매막(13b)의 광촉매작용을 향상시킬 수도 있다.

다음에, 제 2 실시형태를 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

도 8 및 도 9에 있어서, 조명장치(1b)는, 예를들면 터널 내의 비상주차대에 배설되는 것이며, 속이 빈 가늘고 긴 직사각체의 기구본체(21)를 가지며, 이 기구본체(21)의 아래면에 개구(22)가 형성되고, 기구본체(21)의 배면에는 부착용 판형상의 부착다리(23)가 형성되어 있다.

또한, 기구본체(21) 내에는 개구(22)가 대향하여 조사된 광선을 개구(22) 방향으로 향해 반사시키는 판형상의 반사판(24)이 부착됨과 동시에, 이 반사판(24)의 길이 방향의 양끝단에는 각각 대향하여 쌍을 이루는 램프소켓(25)이 2개씩 부착되고 있으며, 이들 램프소켓(25)의 사이에는 광원으로서의 직선관 형태의 형광램프(26)가 착탈이 자유롭도록 부착되어 있다.

이 형광램프(26)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 가시광선 및 300nm∼400nm 의 파장영역 내의 자외선을 포함하는 광선을 조사하는 것으로, 가시광선의 피크파장은 500nm∼600nm 범위인 약 550nm에 있다. 구체적으로 395nm 이하의 자외선은 비에너지로 나타내면 미량이기 때문에 도 11에 나타낸 그래프상에는 나타나지 않지만, 3파장 발광형의 형광램프인 경우 1000lm당 0.05W 출력되고 있다. 또한 FL 40W인 경우 3500lm의 출력이 있고, O.11W 이다. 또 할로인산칼슘형광체 등을 사용한 백색의 형광램프인 경우 1000lm당 0.103W의 출력이 있고, FL 40W인 경우 3000lm의 출력이 있으며, 0.31W 이다. 이와 같이 자외선량이 적고 광촉매작용이 적은 경우에는, 적절한 자외선을 발광하는 형광체를 혼합함으로써 원하는 양의 자외선을 얻을 수 있다.

또, 형광램프(26)는 수은 및 아르곤 등의 불활성가스의 엷은가스가 봉입됨과 동시에, 도시하지 않은 내부에 형성된 형광체층을, 수은에서 방출된 자외선에 의해 여기되어 가시광선으로 변환하는 3파장형 형광체로 형성되어 있다.

그리고, 이 3파장형 형광체는 예를들면 610nm 부근에 피크파장을 갖는 적색계 형광체로서 Y₂O₃: Eu³⁺, 540nm 부근에 피크파장을 갖는 녹색형광체로서(La, Ce, Tb)PO₄, 450nm 부근에 피크파장을 가지는 청색형광체로서 BaMg₂Al₁₆O₂₇: Eu²⁺가 이용되고 있다.

또, 형광체층에는 300nm∼410nm의 형광체를 혼합시켜 형성하여도 좋다. 자외선발광 형광체는 혼합비가 1∼10중량%이고 유러피움부착활 알칼리토류 금속붕산염, 납부착활 알칼리토류 규산염, 유러피움부착활 알칼리토류 금속인산염, 셀륨산염, 셀륨부착활 희토류 인산염, 또는 유로퓸부착활성 알칼리토류 금속붕산염에 할로겐이 첨가된 형광체가 적어도 1종류 이상 이용된다. 또한 유로퓸부착활성 알칼리토류 금속붕산염으로서는 예를들어 368nm에 피크파장을 가지는 SrB₂O₄: Eu²⁺가 유효하며, 납부착활성 알칼리토류 규산염으로서는 370nm에 피크길이를 가지는 (Ba,Sr,Mg)₃Si₂O₇: Pb²⁺나 350nm에 피크파장을 가지는 BaSi₂O₅: Pb²⁺등이 적합하며, 유로퓸부착활성 알칼리토류 금속인산염으로서는 380nm∼395nm에 피크파장을 가지는 (SrMg)₂P₂O₇: Eu²⁺등이 유효하다. 셀륨부착활성 희토류 인산염으로서는 357nm 부근에 피크파장을 가지는 YPO₄: Ce³⁺등이 가장 적합하다.

또한, 형광램프(26)는 3파장 발광형에만 한정되지 않고, 할로인산칼슘형광체 혹은 그 이외에 이용되고 있는 형광체를 이용하더라도 동일한 효과를 얻어을 수 있음과 동시에, 직선관 형태 대신에 고리형 혹은 컴팩트형을 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 개구(22)에는 평판형상의 강화유리제품으로 가시광선 및 300nm∼400nm 의 파장영역 내의 적어도 일부 자외선의 80% 이상을 투과하는 기초재인 평판상의 강화유리제의 투광성커버(27)가 테두리체(2)에 유지되어 개구(22)의 한쪽에 설치된 경첩(29)에 의해 개폐가능하도록 부착되어 있고, 개구(22)의 다른쪽에 설치된 자물쇠(30)로서, 투광성커버(27) 및 테두리체(28)가 개구(22)를 폐색한 상태로 테두리체(28)가 기구본체(21)에 유지된다.

또한, 투광성커버(27)의 바깥면에는, 제 1 실시형태의 도 4에 나타낸 경우와 마찬가지로, 중간층 및 광촉매층이 적층 형성되어 있다. 이 광촉매막의 가시광선 투과율의 피크파장은, 형광램프(26)에서 조사되는 가시광선의 피크파장과 거의 동등하게 형성되고, 형광램프(26)에서 조사되는 가시광선의 피크파장이 광촉매막을 효율적으로 투과하여, 충분한 조도를 얻을 수 있다. 또 제 1 실시형태와 마찬가지로 도 7에 나타낸 바와 같이, 투광성커버(27)의 내면 및 바깥면에, 중간층 및 광촉매층을 각각 적층 형성하여도 좋다.

그리고, 이 제 2 실시형태도 형광램프(26)를 점등시킴으로써, 혹은 태양광선에 의해, 제 1 실시형태와 마찬가지의 작용 및 효과를 나타낸다.

또, 이 제 2 실시형태에서는 3파장 가시광선 및 자외선을 발광하는 형광램프를 이용하고 있기 때문에, 고연색성(高演色性)도 얻어진다.

또, 직선관 형태의 형광램프 대신에, 고리형 혹은 컴팩트형의 형광램프를 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 기구본체(21)의 주위에도 제 1 실시형태에서 기재한 바와 같이, 광촉매층을 형성하여 유지관리를 쉽게 하여도 좋다.

다음에, 제 3 실시형태를 도 12 내지 도 16을 참조하여 설명한다.

도 12 내지 도 16에 있어서, 조명장치(1c)는 포올(41)의 선단에 부착되어, 예를들면 고속도로 혹은 일반도로를 따라 배설되거나, 혹은 서비스영역 또는 파킹영역에 배설된다.

조명장치(1c)는 평면이 거의 타원형상인 기구본체(42)를 가지며, 이 기구본체(42)의 기초단에는 포올(41)에 부착하기 위한 포올지지부(43)가 형성되어 있다. 또한 기구본체(42)의 선단쪽에는 아래면을 향한 개구(44)가 형성되고, 기구본체(42)의 내면에는 이 개구(44)에 대향하여 조사된 광선을 개구(44) 방향으로 향하여 반사시키는 복수의 반사판(45,46)이 부착됨과 동시에, 이들 반사판(45,46)의 기초단측에는 램프소켓(47)이 램프소켓부착판(48)을 통하여 부착되어 있으며, 이 램프소켓부착판(48)에도 기초단측으로 조사된 광선을 반사시키는 반사판(49)이 부착되어 있다.

램프소켓(47)에는 광원으로서의 HID 램프인 고압수은램프(50)가 착탈이 자유롭게 부착된다. 이 고압수은램프(50)는 도 16에 나타낸 바와 같이, 가시광선 및 300nm∼400nm의 파장영역 내, 예를들면 330nm 및 345nm에 피크파장을 갖는 자외선을 포함한 광선을 조사하는 것으로, 가시광선의 피크파장은 500nm∼600nm 범위의 약 560nm에 있고, 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 광을 가시광선 1000lm당 0.05 W 이상의 강도로 조사한다.

또한, 개구(44)에는 기초재인 대략 반구형상의 경질유리제의 글로브로서의 투광성커버(51)가 테두리체(52)에 유지되어 개구(44) 선단쪽의 기구본체(42)에 설치된 경첩(53)에 의해 개폐가능하게 부착되어 있으며, 개구(44)의 기초단측의 기구본체(42)에 설치된 자물쇠(54)로서, 투광성커버(51) 및 테두리체(52)가 개구(44)를 폐색한 상태로, 테두리체(52)가 기구본체(42)에 유지된다. 또한 기구본체(52)에는 테두리체(52)를 기구본체(42)에 폐색한 상태로 밀폐적으로 시일하는 패킹(55)이 부착되어 있다.

또한, 투광성커버(51)의 바깥면에는 제 1 실시형태의 도 4에 나타낸 경우와 마찬가지로, 중간층 및 광촉매층이 적층 형성되어 있다. 이 광촉매막의 가시광선 투과율의 피크파장은, 고압수은램프(50)에서 조사되는 가시광선의 피크파장과 거의 같게 형성되고, 고압수은램프(50)에서 조사되는 가시광선의 피크파장이 광촉매막을 효율적으로 투과하여, 충분한 조도를 얻을 수 있다. 또 제 1 실시형태와 마찬가지로 도 7에 나타낸 바와 같이, 투광성커버(51)의 내면 및 바깥면에 중간층 및 광촉매층을 각각 적층 형성하여도 좋다.

그리고, 이 제 3 실시형태도 고압수은램프(50)를 점등시킴으로써, 혹은 태양광선에 의해 제 1 실시형태와 마찬가지의 작용 및 효과를 나타낸다.

또한, 포올(41) 및 기구본체(42) 등의 표면의 도장면 및 금속면에 광촉매층을 형성하여, 셀프 클리닝작용을 갖게 하도록 하여도 좋다. 특히 옥외인 경우에는 빗물에 의해 오염물질의 분해성분이 흘러 떨어뜨리게 할 수 있기 때문에, 셀프 클리닝효과가 현저하다.

또한, 상술한 어느 실시형태에 있어서도, 도 7에 나타낸 바와 같이, 광촉매막을 투광성커버의 내면 및 바깥면에 설치하여, 태양광선이 조사되지 않는 옥내 혹은 터널 등에 배설하는 경우에는, 투광성커버 내면의 광촉매막의 막두께를 얇게 함과 동시에 바깥면의 광촉매막의 막두께를 두껍게 하여, 형광램프로부터의 광원의 광을 내부에서 흡수하는 것을 방지한다. 반대로 예를들면 태양광선이 투광성커버의 바깥면쪽에서 조사되는 것과 같은 구조나 설치상태에 있는 경우에는, 투광성커버 내면의 광촉매막의 막두께를 두껍게함과 동시에 바깥면의 광촉매막의 막두께를 얇게 하여, 투광성커버의 바깥면의 광촉매막의 막두께가 얇더라도, 충분히 큰 에너지를 얻을 수 있는 태양광선에 의해 충분한 광촉매작용를 얻을 수 있음과 동시에, 투광성커버의 바깥쪽에서 태양광선의 흡수가 적고 광 투과성이 좋으며, 투광성커버 내면의 광촉매막의 막두께가 두꺼운 것에 의해, 태양광선의 일부가 투광성커버나 바깥면의 광촉매막으로 흡수되더라도, 충분한 광촉매작용를 얻을 수 있다.

따라서, 설치장소나 구조에 의해 투광성커버 내면의 광촉매막의 막두께와 바깥면의 광촉매막의 막두께를 다르게함으로써, 투광성커버의 내외면의 광촉매작용과 조명효율의 최적화를 도모할 수 있다.

또한, 투광성커버의 바깥표면에 형성된 광촉매막에는 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 광을 도달시켜야 하는데, 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 광은 안쪽 표면에 형성된 광촉매막으로 거의 흡수되지 않고 일부가 투과하는 것과 같은 방사조도로 조정하면 좋고, 방사조도는 광원의 선택, 광원과 투광성커버 사이의 거리 등을 설정하는 것 등에 의해 조정할 수 있다.

다음에, 제 4 실시형태를 도 17을 참조하여 설명한다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 광원으로서의 형광램프(61)는 JIS규격으로 FL 40SS로 표시되는 정격전력 37W의 저압수은증기 방전램프로서, 투광성 기밀재료로 만들어진 기밀용기로서의 소다 석회유리의 유리벌브(62)를 가지며, 이 유리벌브(62)는 벌브 외경이 28mm, 관길이 1198mm 정도의 크기로서, 300nm 이상의 자외선을 포함하는 광을 투과한다.

또한, 이 유리벌브(62)의 양끝단부는 스템(63,63)에 의해 봉합되고, 이들 스템에는 리드선(64)이 기밀하게 도입되어, 이 리드선(64)의 내끝단에는 텅스텐 와이어 등에 의해 2중 또는 3중코일로 감겨진 필라멘트전극(65)이 장착되어 있고, 이 필라멘트전극(65)에는 도시하지 않은 에미터가 부착되어 있다.

또한, 유리벌브(62)의 내면에는, 예를들면 3파장 발광형 형광체를 주성분으로 하여 필요에 따라 300nm∼410nm의 사이에 피크발광을 보이는 형광체를 혼합한 형광체층(66)이 부착되고, 또 유리벌브(62)의 바깥둘레면에는 실질적인 전체 면적에 걸쳐 발광되는 가시광선의 피크파장과 투과율의 피크파장이 거의 같은 광촉매막이 형성되어 있다. 또 유리벌브(62)의 내면에 알루미나 등의 보호막을 형성하고 이 보호막을 개재시켜 형광체층(66)을 형성하여도 좋다.

또한, 유리벌브(62)의 양끝단에는 고정판(68)이 부착되고, 이들 고정판(68)에는 각각 리드선(64)에 전기적으로 접속된 고정핀(69)이 설치되어 있다.

또, 이 경우도 3파장 발광형 형광체로서는, 상술한 경우와 마찬가지로 다음 것을 이용할 수 있다. 우선 예를들어 610nm 부근에 피크파장을 갖는 적색계 형광체로서는 Y₂O₃: Eu³⁺를 이용하고, 540nm 부근에 피크파장을 갖는 녹색계 형광체로서는 (La,Ce,Tb)PO₄를 이용하며, 450nm 부근에 피크파장을 갖는 청색계 형광체로서는 BaMg₂Al₁₆O₂₇: Eu²⁺을 이용하고, 자외선발광 형광체로서는 유러피움부활 알카리류금속붕산염, 납부착활 알칼리류 규산염, 유러피움부착활 알칼리토류 금속인산염, 또는 유로퓸 부착활성 알칼리토류 금속붕산염에 할로겐이 첨가된 형광체의 적어도 1종류 이상을 이용할 수 있다. 그리고 유로퓸부착활성 알칼리토류 금속붕산염으로서는 예를들면 368nm에 피크파장을 가지는 SrB₄O₇: Eu²⁺가 효과적이고, 납부착활 알칼리토류 규산염으로서는 370nm에 피크파장을 가지는(Ba,Sr,Mg)₃Si₂O₇: Pb²⁺나 350 nm에 피크파장을 갖는 BaSi₂O₅: Pb²⁺등이 가장 적합하며, 또한 유러피움부착활 알칼리토류 금속알루민산염으로서는 358nm∼360nm에 피크파장을 갖는 것 등이 유효하다. 또 자외선발광 형광체로서는 SrB₄O₇: Eu²⁺을 이용하고, 혼합비는 형광체층(66)의 1∼1O 질량%의 비율이다.

또한, 유리벌브(62) 내에는 소정량의 수은과 아르곤 등의 불활성가스가 봉입되어 있다.

상기 어느 실시형태의 경우에도, 광촉매막은 가시광선을 투과하도록 형성되는 것이라면 재료로서 제한되지 않지만, 바람직하게는 티타니아(TiO₂)를 주성분으로 하는 막으로 한다. 또한 졸겔법, CVD법, 증착법 등에 의해 형성할 수 있으나, 티타니아 알콕시드를 딥코팅법에 의해 막형성면에 도포하여 부착시킨 후, 건조시키고, 약 650℃∼800℃의 온도에서 약 30초∼5분간 소성하여, 막두께를 거의 0.01μm 내지 O.1μm 범위 내로 하고 있다. 또 기초재의 양면에 광촉매막을 형성할 때는, 딥코팅법에 의하면 용이하게 양면의 막두께를 대략 균일하게 할 수 있다. 또한 예를들어 귀금속의 존재하에서 또는 존재하지 않는 조건에서 반응생성한 티탄알콕시드를 가수분해하여 원하는 산화티탄을 형성하여도 좋고, 이 경우의 산화티탄막은 투명도가 높고, 또 얇고 치밀한 막으로 된다.

또한, 광촉매막의 산화티탄의 결정성은, 소성온도가 약 650℃∼800℃일 때에 아나타제형이 현저하게 되고, 약 400℃에서는 아모퍼스형(비정질)과 아나타제형의 혼성상태로, 약 900℃에서는 둥근형상의 결정립이 성장하여 아나타제형과 루틸형의 혼성상태로 각각 형성되며, 이들 이외의 방법에 의해서도 형성가능하다.

즉, 티탄알콕시드로써 광촉매막을 형성할 때, 40.0℃ 정도의 낮은 소성온도에서는, 막이 아직 결정화가 진행하지 않고 대부분이 유리질의 상태이다. 또한 소성온도를 올려 가면 결정화가 진행하여, 도 18에 나타낸 바와 같이, 650℃에서 800℃로 아나타제형 결정의 비율이 최고로 된다. 또한 800℃를 넘어 소성온도를 높게 하면 결정구조가 루틸형으로 변화하고, 결정립 경계가 성장하여 산란이 생기게 되므로 가시광 투과율이 저하됨과 동시에, 광촉매효과도 저하한다.

또한, 광촉매막은 유기티탄화합물을 주성분으로 알콜 등의 용제에 용해하여 티탄 알콜레이트용액을 조정한 후, 딥코팅 즉 티탄 알콜레이트용액중에 기초재인 투광성커버를 침적하여 일정속도로 끌어올린 후, 약 800℃에서 소성하여 거의 같은 막두께로 양면에 형성되고, 이렇게 해서 얻어진 광촉매막은 가시광 투과율이 높기때문에, 투광성커버에 광촉매막을 형성하더라도 가시광선의 조사량이 떨어지는 일은 없다. 따라서 아나타제형 산화티탄이 증가함으로써, 굴절율이 낮기 때문에 광의 손실이 낮고, 광촉매활성에 필요한 자외선의 흡수량이 커지는 것이 상승하여 광촉매효과가 커지며, 필요에 따라 가시광 투과율 또는 광촉매활성이 커지도록 아나타제형 결정비율을 변화시켜, 최적온도에서 소성하면 좋다.

여기서, 아나타제형 산화티탄이 주성분이라는 것은, 광촉매막의 전체성분 중 X선 해석법에 의해 측정한 값을 환산하여 얻어지는 상대비율로서 50중량% 이상인 것을 말한다. 또 광촉매작용은 산화티탄 이외에도 알려져 있지만, 광촉매작용이 강하고, 무색 투명인 막을 얻을 수 있다고 하는 이유에서, 아나타제형 산화티탄이 바람직하다. 또 부성분으로서는 아나타제형 산화티탄 이외에 알려져 있는 각종 광촉매물질, 예를들면 루틸형 또는 비정질형상인 TiO₂, ZnO, WO₃, LaRhO₃, Fe₂O₃, FeTiO₃, SrTiO₃, CeO₂, Tb₂O₃, MgO, Er₂O₃, CdFe₂O₄, CdSe, GaAs, CaP, TbO₂등과, 광촉매작용을 조장하는 귀금속, 예컨대 Pt, Ag, Pd, Au 등 또는 그 화합물 혹은 미립자 및 그 이외에 제오라이트 등의 적절한 물질이 있다. 또한 평균 입자지름 1μm 이하, 바람직하게는 0.05μm 내지 0.2μm인 TiO₂의 미립자를 바인더성분으로써 기초재가 되는 투광성커버의 양면에 분산시켜 형성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 어느 실시형태에 있어서도, 광촉매막으로는 간섭막을 이용하였지만, 어느 경우에도 가시광선의 광간섭이 발생하지 않도록 형성한 광촉매막을 이용하여도 좋다. 그리고 양호한 가시광투과율를 얻을 수 있도록 형성한 이 실시형태의 광촉매막의 분광스펙트럼을 알아보기 위한 실험을 행하였다.

우선, 광촉매막의 성분의 굴절율에 따라서 가시광선의 간섭이 일어나지 않는 막두께의 범위로 광촉매막을 형성한다. 여기서는 두께 약 4mm의 소다석회유리의 판형상의 기초재의 한면에 티탄알콕시드에서 얻어진 산화티탄막의 광촉매막을 650℃ 에서 800℃로 소성하고, 막두께 0.05μm∼0.07μm인 광촉매막을 갖는 광촉매체의 샘플을 형성하였다. 또 소다석회유리는 도 19에 나타낸 바와 같이, 300nm 내지 410 nm의 적어도 일부 파장영역 내의 광, 즉 350nm 이상의 광 투과율이 80% 이상이다.

다음에, 이 광촉매체의 샘플의 다른 면으로부터 중수소 램프 및 할로겐 램프의 광을 조사한다. 이 때 광촉매막의 형성면에서 투과한 파장 365nm의 강도는 0.01 mW/cm²이었다. 그리고 샘플의 다른 면으로부터 광촉매막에 도달하는 파장 410nm 이하의 광의 강도는 O.01 mW/cm²이상이면, 광촉매막은 충분한 오염방지작용를 발휘한다는 것이 다른 실험에 의해 확인되었다.

또한, 샘플과, 광촉매막이 형성되어 있지 않은 동종의 유리 기초재를 투과한 광을 분광측정기(일본국 시마즈제작소 제품 형번 UV2400PC)에 의해 각각 측정하고, 샘플을 투과하지 않을 때의 분광스펙트럼을 100%로 하여 각 파장의 투과율을 구한다.

그리고, 도 20은 유리 기초재에 광촉매막을 형성한 샘플의 분광스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 21은 도 20에서 유리 기초재만의 분광스펙트럼을 빼냄으로써 얻어진 광촉매막 만의 분광스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

이들 도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 가시광영역에서의 간섭 피크은 거의 보이지 않고, 광촉매막에 의한 광간섭의 발생이 극력 저감되어 있다. 또한 도 21에서 이 때의 광촉매막만의 파장 550nm의 가시광투과율이 약 85%이고, 광촉매막만의 자외선투과율이 약 62% 인 것을 알 수 있다. 따라서 이 범위내에 있으면, 충분한 광촉매활성을 얻을 수 있음과 동시에, 가시광투과율도 높은 것이 확인되어, 파장 550nm의 가시광투과율이 기초재를 제외한 광촉매막 만으로 83% 이상이고, 자외선투과율이 기초재를 제외한 광촉매막 만으로 68% 이하이면 좋다.

또한, 기초재가 적어도 일부의 영역에 형성된 광촉매막의 막두께를 0.01μm 내지 0.3μm의 범위내로 한 것은, 막두께가 0.O1μm를 밑돌면 광촉매막에 의한 광의 흡수가 극단적으로 저하하고, 광촉매막을 필요한 범위에서 되도록이면 균일하게 형성하는 것이 곤란하게 되어 광촉매의 활성이 떨어지고, 반대로 막두께가 0.3μm을 넘으면 가시광선의 광간섭에 의해 무지개빛의 간섭색이 발생하는 정도가 커지기 때문이다. 또 이 광간섭을 억제하기 위해서는, 막두께를 0.1μm 이하로 하는 것이 바람직하고, 광촉매막이 산화티탄을 주성분으로 한 경우, 굴절율이 2.0일때에 가시광선의 광간섭이 일어나지 않는 막두께가 O.01μm 내지 0.1μm의 범위이고, 이 막두께가 되도록 가시광투과율 또는 광촉매 활성이 커지는 것과 같은 최적의 온도로 소성한다. 또한 광촉매막의 굴절율을 조정함으로써 광간섭작용을 억제할 수도 있다. 예컨대 기초재가 유리인 경우, TiO₂를 주체로 한 광촉매막쪽이 굴절율이 크므로 광간섭작용이 일어나기 쉽지만, TiO₂에 SiO₂등의 저굴절율 재료를 혼입함으로써 굴절율을 작게 할 수 있어, 이것에 의해 광간섭작용을 억제하는 것도 가능하다.

이와 같이 도 20 및 도 21에 나타낸 광촉매막을 이용하면, 광촉매막은 가시광선이 간섭하지 않도록 형성되어 있기 때문에, 이면(裏面)에서 예를들면 형광램프의 광이 입사되더라도, 광촉매막을 투과한 광에는 거의 광간섭이 발생하지 않아, 무지개빛이 발생하지 않고, 무색 투명인 것이 확인할 수 있었다.

또한, 조명장치의 오염방지를 위해서는 광원으로서 가능한 한 410nm 이하인 파장의 광이 많은 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 광의 방사영역을 늘린 경우, 가시광선의 광영역이 감소하여 조명효과를 잃게 되기 때문에, 실제 사용상태에서의 오물의 부착속도는 그 조건에 따라 다르고, 오물을 분해하는데 필요한 방사조도도 달라진다.

여기서, 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 방사영역을 가시광선 1000lm당0.05W 이상으로 규정한 이유로서는, 실험에 의해 각종 광원의 배기가스의 오염 분해능력을 구하여, 능력이 높은 것을 선정한 것에 의한다. 또한 광원은 밝기 및 방사영역을 떨어뜨리지 않고, 유리 또는 플라스틱의 케이스를 바꾸어 실험하였다. 또 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 광은, 소위 근자외선 및 일부의 가시광선을 포함하고 있으며, 가시광선은 380nm 내지 780nm의 파장영역의 광이다.

실험결과는 표 1과 같다. 또한 방사영역(W)은 가시광선 1000lm당 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 광을 측정하였다.

표 1

광 원	방 사 영 역	효과
형광램프(칼슘할로형광체)	0.6-0.8W/1000lm	대
형광램프(3파장 형광체)	0.4-0.5W/1000lm	대
형광램프(플라스틱글로브)	0.035W/1000lm	소
고압수은램프	3-5W/1000lm	대
메탈하라이드램프	2-3W/1000lm	대
고압나트륨램프	0.1-0.2W/1000lm	대
고압나트륨램프	0.01W 이하/1000lm	소

이 표 1의 결과에서 자동차의 배기가스에 의한 유리의 오염을 분해하여 조명 효율을 떨어뜨리지 않도록 하기 위해서는 1000lm당 0.05W 이상의 방사영역이면 충분하다.

그리고, 투과한 410nm 이하의 파장의 에너지강도가 0.01mW/cm²이상이면, 광촉매막을 필요한 정도로 활성화하기 때문에, 광촉매막으로서 소망의 오염분해력을 발휘한다. 그리고 광촉매막에 오일미스트 등의 유지성분이나 카본, 먼지 및 티끌 등이 퇴적하여도, 이들 유해물의 부착을 효과적으로 방지하고, 안쪽 표면에 수분이나 내부부품부터의 비산물질이 흡착한다든지, 흡착물질 예컨대 담배진이 흡착하여도 형광램프의 점등 후, 단 시간내에 양호하게 분해된다.

또한, 광촉매막이 형성된 조명장치 A와, 광촉매막을 형성하지않은 종래의 조명장치 B를 시간경과에 따라 비교하면, 광촉매막이 형성된 조명장치 A는 3개월 경과 후에도 투과율이 85% 이상인데 비하여, 광촉매막을 형성하지 않은 조명장치 B는 3개월 경과 후에 75% 가까이까지 투과율이 떨어졌다.

또한, 410nm 이하의 광이란, 410nm 이하의 광은 물론 410nm를 넘는 가시광선을 가지고 있는 경우도 포함하며, 410nm 이하의 광 및 가시광선으로서는, 태양광선, 인공광선중 어느 한쪽 또는 양쪽이라도 좋으며, 파장영역도 임의이다. 또한 인공광원으로서는 형광램프나 살균램프 또는 블랙라이트 등과 같이, 저압수은증기방전에 의해 발생하는 185nm, 254nm, 고압수은램프 등과 같이 고압수은증기방전에 의해 발생하는 365nm, 410nm 등의 수은의 특성 스펙트럼 이외에 각종 형광체에 의해 거의 임의의 파장의 광을 발생할 수 있으며, 통상의 형광램프에 임의로 형광체를 적당량 혼합함으로써, 410nm 이하의 필요한 파장으로 피크를 갖고 광을 적절히 발광시킬 수 있다. 따라서 광원으로서는 형광램프 등의 저압수은증기 방전램프, 고압수은램프, 고압나트륨램프 등의 고휘도 방전램프 등의 방전램프와, 할로겐 램프등의 백열전구 등의 어느 것이나 좋으며, 발광수단으로서는 방전램프인 경우는 금속 또는 금속 할로겐화물 및 엷은가스 등의 적어도 어느 하나의 방전매체와, 방전매체에 방전을 일어나게 하는 전극 등의 수단을 주된 구성요소로 한다. 또한 백열전구의 경우는 발광 필라멘트를 주된 구성요소로 한다.

또한, 기초재가 적어도 파장 410 nm 이하인 광을 투과하여, 기초재 상의 적어도 일부 영역에 형성된 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm인 자외선투과율보다 15% 이상 높은 가시광선의 간섭이 발생하지 않는 광촉매막에 의해, 광촉매작용을 효과적으로 할 수 있다.

그리고, 기초재로서는 410nm 이하의 광을 선택적으로 투과하는 성질을 갖는 임의의 물질과, 아울러 가시광선도 투과하는 성질을 갖는 물질속에서 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다. 예를들면 각종 유리, 특히 조명용도로 많이 사용되고 있는 소다석회유리, 붕산유리 및 석영유리 이외에 미세결정성유리, 투광성세라믹스 및 투광성단결정체 등 여러가지의 무기물질과, 투광성유기물질 예를들면 투명성합성수지의 그룹중에서 임의로 선택하여 이용할 수 있다. 또한 가시광선이 외부로 누출되지 않은 것이 적합한 것과 같은 사용에 있어서, 기초재는 실질적으로 가시광선을 투과하지 않는 재질인 것을 사용하면 좋다. 또한 기초재의 배면에서 광조사하여 광촉매를 활성화하는 경우에, 기초재를 투과한 광의 에너지가 촉매를 활성화하는 데 필요한 레벨에 있다면, 기초재에 특별한 제약이 없기 때문에, 기초재의 형상, 치수 및 두께를 임의로 선택할 수 있다.

또한, 기초재로서 유리를 이용하면, 파장 254nm 이하의 자외선을 상당한 비율로 커트하므로, 형광램프에 가장 적합한 광촉매체를 제공할 수 있는 동시에, 싼 값으로 가공을 쉽게 할 수 있기 때문에, 광촉매체의 범용성이 향상한다.

또한, 광촉매막은, 상술한 경우에 기초재의 전체 면에 형성하고 있으나, 반드시 전체 면에 광촉매막을 배설할 필요는 없고, 소망하는 일부분에만 배설하여도 좋으며, 예를들어 기초재를 장치 본체에 대하여 밀폐되도록 장착하기 위한 패킹이 광촉매막에 접촉하지 않도록, 이 패킹에 대응하는 기초재의 주변부에는 광촉매막을 형성하지 않도록 하여도 좋다.

또, 광촉매막을 형성한 광촉매체는, 예를들어 조명기구, 오피스 오토메이션 기기용의 디스프레이 또는 쇼케이스 등에 이용되는 커버 유리로서 사용할 수 있다. 또한 광촉매체는 기초재의 배면에서 광을 조사하여도 광은 기초재를 투과하여 광촉매막을 활성화시킴과 동시에, 광촉매막에 의한 가시광선의 흡수가 적을 뿐만 아니라, 간섭색이 거의 발생하지 않으므로, 높은 투명도를 광촉매막에 부여하는 것이 가능하다. 따라서 예를들면 창문재, 타일 등의 각종 건축재나 램프, 조명기구 등의 전기기기, 가구, 차량, 위생제품 등에 응용가능하며, 원래의 기능을 거의 저하시키지 않고 광촉매효과를 발휘한다. 또한 광촉매작용은 주로 유모질(有模質)의 오염, 예컨대 유막(油膜), 담배진을 분해하여 제거하는 오염방지에 가장 적합하고, 장기간에 걸쳐 기초재의 기능을 지속함과 동시에, 미관을 유지할 수 있다. 또한 아세트알데히드 등의 악취의 원인이 되는 물질이나 잡균을 분해하는 효과도 기대할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은, 창문재, 타일 등의 각종 건축재나 램프, 조명기구등의 전기기기, 가구, 차량, 위생제품 등에 응용이 가능하다.

Claims

적어도 파장 410nm 이하의 광을 투과하는 기초재와,

이 기초재 상의 적어도 일부 영역에 설치되어 가시광선의 광간섭이 발생하지 않도록 형성된 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높은 광촉매막을 구비한 것을 특징으로 하는 광촉매체.
제 1 항에 있어서, 파장 550nm의 가시광투과율이 기초재를 제외한 광촉매막 만으로 83% 이상이고, 자외선투과율이 기초재를 제외한 광촉매막 만으로 68% 이하인 것을 특징으로 하는 광촉매체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 광촉매막은 막두께가 0.01μm 내지 0.3μm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 광촉매체.
제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 광촉매막은 아나타제형 산화티탄을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 광촉매체.
제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서, 기초재는 유리인 것을 특징으로 하는 광촉매체.
제 5 항에 있어서, 유리는 가시광을 투과하는 판형상이고, 이 유리의 적어도 한면에 광촉매막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매체.
적어도 파장 410nm 이하의 광을 투과하는 투광성재료로 만든 기밀용기와,

이 기밀용기의 바깥면이 적어도 일부의 영역에 설치되어 가시광선의 간섭이 발생하지 않도록 형성된 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높은 광촉매막과,

기밀용기 내에 배설된 발광수단을 구비한 것을 특징으로 하는 광원.
적어도 파장 410nm 이하의 광을 발생하는 광원을 내포하여 조사개구를 갖는 기구본체와,

이 기구본체의 조사개구에 배설되어 가시광 및 파장 410nm 이하의 광을 투과하는 기초재와,

이 기초재의 적어도 한면의 일부 영역에 가시광선의 간섭이 발생하지 않도록 형성된 파장 550nm의 가시광투과율이 파장 365nm의 자외선투과율보다 15% 이상 높은 광촉매막을 구비한 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 8 항에 있어서, 기초재는 투광성커버인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 8 항에 있어서, 기초재는 투광성글로브인 것을 특징으로 하는 조명장치.
적어도 가시광선 및 300nm 내지 400nm의 파장영역 내의 광선을 조사하는 광원을 덮는 투광성커버와,

투광성커버가 적어도 한면에 형성되고, 가시광선 투과율의 피크파장이 광원에서 조사되는 가시광선의 피크파장과 거의 동일한 티타니아(TiO₂)를 주성분으로 하는 광촉매막을 구비한 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 11 항에 있어서, 광촉매막은 가시광선 투과율의 피크파장이 500nm∼600nm 인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 투광성커버는 가시광선 및 300nm∼400nm 의 파장영역 내의 자외선을 포함한 광선의 투과율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 11 항 내지 제 13 항중의 어느 한 항에 있어서, 광촉매막은 아나타제 결정형의 티타니아(TiO₂)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 11 항 내지 제 14 항중의 어느 한 항에 있어서, 광촉매막은 실리카(SiO₂)를 주성분으로 하는 중간층을 개재하여 형성하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 11 항 내지 제 15 항중의 어느 한 항에 있어서, 광촉매층은 막두께가 0.01μm∼0.5μm인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 11 항 내지 제 16 항중의 어느 한 항에 있어서, 광원은 고압나트륨램프인 것을 특징으로 하는 조명장치.
300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 자외선이 가시광선 1000lm당 0.05W 이상의 광원을 수납하는 기구본체와,

300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 자외선에 있어서의 적어도 일부의 투과율이 80% 이상이고, 광원을 덮어 기구본체에 배설되는 투광성커버와,

이 투광성커버의 양면에 형성된 산화티탄을 주성분으로 하는 광촉매막을 구비한 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 18 항에 있어서, 광촉매막은 산화티탄이 아나타제형이고, 막두께는 거의 균일한 것을 특징으로 하는 조명장치.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 투광성커버의 안쪽면에 조사되는 300nm 내지 410nm의 파장영역 내의 자외선강도는, 조도가 0.05 mW/cm²이상인 것을 특징으로 하는 조명장치.