JP2007180002A - 光源 - Google Patents

Abstract

【課題】照明としての性能を確保しつつ昆虫誘引率を下げた光源を提供する。
【解決手段】透光性容器の内面または外面に一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（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す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、亜鉛複合酸化物微粒子の平均粒径が０．０３〜１．０μｍであることを特徴とする光源。
【選択図】 なし

Description

本発明は、透光性容器の内部に発光手段が配設された光源に関する。

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。

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・Ｉｎ_２Ｏ_３（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。

また、周知のように、水銀輝線の深紫外線（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３６５ｎｍ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ＴｉＯ_２が使用されている。
特開２００３−３３６０３４号公報

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以上を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。

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。

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、照明としての性能を確保しつつ昆虫誘引率を下げた光源を提供することを目的とする。

請求項１記載の光源は、透光性容器の内面または外面に一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（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す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、亜鉛複合酸化物微粒子の平均粒径が０．０３〜１．０μｍであることを特徴とする。

請求項２記載の光源は、透光性容器の内面または外面に一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（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す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、前記紫外線遮断層の塗布量が０．１８ｍｇ／ｃｍ^２以上、１．０ｍｇ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする。

ＺｎＯにＩｎをドープした膜を蛍光ランプ等の光源に使用するために（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の粉体を水溶液化して膜にする方法を検討した。しかしながら、（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３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。

請求項３記載の光源は、上記に加え、波長４１０ｎｍの放射を５０％以上低減し、４００ｎｍの放射を６０％以上低減し、３７０ｎｍ以下の放射を９５％以上低減することを特徴とする。

請求項４記載の光源は、上記に加え、前記紫外線遮断層を構成する（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の平均粒径が、０．０１〜０．２μｍであることを特徴とする。
請求項５記載の光源は、紫外線遮断材料の一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３中のｋは５であることを特徴とする。

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。
請求項６記載の光源は、前記紫外線遮断層に、ＺｎＯ微粒子、ＴｉＯ_２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１の発明によれば、特に蛍光ランプ等の光源において亜鉛複合酸化物微粒子の平均粒径を０．０３〜１．０μｍとすることにより、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３の結晶構造が損なわれることを回避でき、膜の可視光の透過率を高くできる。

請求項２の発明によれば、塗布量を０．１８ｍｇ／ｃｍ^２以上とすることにより昆虫の比視感度が高い波長である３６５ｎｍの透過を防ぐことができる。また、塗布量を１．０ｍｇ／ｃｍ^２以下としたことにより、透光性容器への接着性を維持することができる。

請求項３の発明によれば、照明としての性能を維持することができる。

請求項４の発明によれば、容器への接着性を維持することができる。

請求項５の発明によれば、前記紫外線遮断材料の一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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。

請求項６の発明によれば、前記紫外線遮断層に、ＺｎＯ微粒子、ＴｉＯ_２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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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までの可視光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、膜を塗布してない場合と比較しても、光源の光束があまり低下しないという効果を有する。

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。

本発明において、紫外線遮断材料は、一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（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、ＩｎＯ_２ ⁻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）），４（図中の曲線（ロ）），５（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を用いた場合を示す。図２より、本発明の場合、ＺｎＯを用いた場合に比較して紫外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。

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。

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。
本発明において、高品質な透明度が要求されない用途に使用される亜鉛複合酸化物微粒子の粒径は、例えば蛍光ランプでは、０．３〜１．０μｍ、好ましくは０．４〜０．８μｍである。ここで、粒径がこの範囲を外れると、主成分である（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３粒子間に混合すべきＺｎＯやＴｉＯ_２やこれらの混合によるナノ粒子が十分埋まらず、所定波長の紫外線を吸収できない。電気炉などにより合成された（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３は、平均粒径が５０〜１００μｍと大粒子であるため、粉砕により小粒子化している。しかしながら、この粉砕工程によって平均粒径０．３μｍ未満にすると、ＺｎＯとＩｎ_２Ｏ_３の層状構造が壊れやすくなり、紫外線カット膜としての性能が低下する。更に、１．０μｍを超えた大きな粒子では、可視光の吸収率が増大して光束が大きく低下してしまう。

本発明において、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３を蛍光ランプのバルブ内面または外表面に塗布することにより、３９５ｎｍ以下の紫外線をほぼカットでき、４００〜４１０ｎｍの可視光も６０％以上カットできるため、誘虫性が低く、従来の蛍光ランプよりも虫が集まりにくい。又、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塗布されていない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。

一方、ＨＩＤランプの場合、使用される亜鉛複合酸化物の平均粒径は、０．０３〜０．２μｍであることが望ましい。その理由は、ＨＩＤランプの構造に伴う光学特性から、散乱光による可視光の損失が大きく、膜を透明化（高い可視光の透過率）することで、光束の低下を防止するためである。

なお、亜鉛複合酸化物の平均粒径を０．２μｍ以下にする場合には、前述の通り電気炉等により合成された大粒子を粉砕したものを使用することは避けるべきであるので、平均粒径０．０３〜０．２μｍの亜鉛複合酸化物はＰＶＳ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｈ法）によって生成されたものを使用するのが好ましい。ＰＶＳ法とは、原料となる金属を熱エネルギーによって蒸気化し、これに酸素等の反応ガスを接触させて金属酸化物の分子又はクラスターを形成して、その後瞬時に冷却することにより所定粒径の超微粒子を生成するものである。本実施形態の場合には、亜鉛（Ｚｎ）とインジウム（Ｉｎ）とを所定圧で蒸気化して結晶化したものを造粒することになる。

前記（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３粒子に、ＺｎＯ微粒子、ＴｉＯ_２微粒子、あるいはこれらの混合物からなる平均粒径が１０ｎｍ〜１．０μｍの微粒子を５〜３０質量％の割合で混合してなる層を用いると、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３微粒子の間にＺｎＯ微粒子やＴｉＯ_２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）_５Ｉｎ_２Ｏ_３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。さらに、紫外線遮断層の強度を向上させるために０．５〜３質量％のシリカ（ＳｉＯ_２）微粒子をバインダー成分として混合させてもよい。この場合のシリカ微粒子は平均粒径が１０ｎｍ〜１．０μｍのものを用いるのが好ましい。

（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）_５Ｉｎ_２Ｏ_３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）の粉末に対してＩｎ_２Ｏ_３（平均粒径約５０ｎｍ）の粉末を所定量例えばＩｎ添加量１０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。

得られた粉末をＸ線回折したところ、主成分は（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３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たものが好適である。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。

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よりも紫外線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。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の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。

蛍光ランプ１１は、直管状のソーダガラス製のガラスバルブ（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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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。即ち、蛍光体層１５は、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。

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Ｉｎ_２Ｏ_３を１０％の割合で混合した後、１１００℃〜１２００℃で焼成し、粒径約５００ｎｍの（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３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／ＴｉＯ_２の水溶液を（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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。
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。

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。

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。

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３６５ｎｍを含む３９５ｎｍ以下の紫外線をほぼ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。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る光源としての蛍光ランプ２１は、図５（Ａ）に示すように、直管状のソーダライム製のガラスバルブ（透光性容器）２２とこのバルブ２２の両端に設けられた口金２３，２３とから構成され、バルブ２２の内面には、図５（Ｂ）に示すように膜厚約１．４μｍの紫外線カット層２４，蛍光体層２５が順次形成されている。ここで、紫外線カット層２４は主として一般式：（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３から構成される。

上記蛍光ランプ２１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Ｉｎ_２Ｏ_３を１０％の割合で混合した後、１１００℃〜１２００℃で焼成後、粉砕して平均粒径約０．４ｎｍの（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３粉体を生成した。次に、この粉体を水溶液にした後、ナノ粒径のＺｎＯ／ＴｉＯ_２の水溶液を（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３に対して２０質量％加えてバルブ２２の内面にコーティングした。原料の（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３は数百ミクロン程度であり、これを粉砕して０．３μｍ以上１μｍ以下とすることにより、（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３の結晶構造が損なわれることはない。

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２２の内面に膜厚１．４μｍの紫外線カット層２４，蛍光体層２５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。

図６は、上記紫外線カット層（本実施形態）、及びＺｎＯ，ＺｎＯ／ＴｉＯ_２を夫々（ＺｎＯ）_５ＩｎＯ_２に２０質量％混合して形成した層の拡散透過率特性を示す。なお、各層の厚みは０．３μｍ、１．２μｍとした。図６中、曲線（ａ），（ｂ）は本実施形態の紫外線カット層の場合、曲線（ｃ）は（ＺｎＯ）_５ＩｎＯ_２にＺｎＯを、曲線（ｄ），（ｅ）はＺｎＯ／ＴｉＯ_２を混合した場合を示す。図６より、ナノ粒径のＺｎＯやＴｉＯ_２、あるいはこれらの混合液を加えることで、膜厚が薄くても３８０ｎｍ以下の光を効率よくカットでき、可視光の透過率には殆ど影響を及ぼさないことがわかる。つまり、平均粒径が０．３〜１．０μｍと大きい（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３粒子の間をナノ粒子が埋める事、乾燥及びベーキング時に凝集しようとする（ＺｎＯ）_５Ｉｎ_２Ｏ_３の間に入り込むため、３８０ｎｍ以下の紫外線を吸収し、３８０〜４１０ｎｍまでの光も低減すると考察できる。

第３の実施形態の蛍光ランプによれば、従来例の分光放射を基準として、紫外線カット層の透過率を算出した結果、３９５ｎｍ以下の紫外線をほぼ１００％カットでき、４００ｎｍでは７５％、４１０ｎｍでは７５％、５００ｎｍでは４．８％のカットできる（図７参照）ため、誘虫性が低くなる。この蛍光ランプは昆虫のすう光曲線の最大値である３６５〜３７０ｎｍを含む３９５ｎｍ以下の紫外線をほぼ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。実際に誘虫試験を行った結果、従来例の蛍光ランプに集まった昆虫を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分かった。図７において、曲線（ａ）は本実施形態の蛍光ランプの相対分光放射束を、曲線（ｂ）は比較例の相対分光放射束を、曲線（ｃ）は本実施形態による紫外線カット層の透過率を示す。なお、図６における透過率が図７における透過率より若干数値が落ちているが、この原因は、図６の紫外線遮断層において多重反射が起きているためである。

なお、第３の実施形態について補足すれば、上記第２の実施形態のように（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３の粉体を水溶液化して膜を作る方法では、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３の粒径が大きくなり、バルブ面へのコーティングがしにくいという問題があった。一般的に、大きな粒子を小さくする方法として色々な粉砕方法があるが、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３を小さくしすぎると、その結晶性が損なわれるという問題があった。そこで、第３の実施形態では、こうした結晶性の問題が生じないように、（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３の粒径を上述したように、０．３μｍ以上１μｍ以下とした。

（第４の実施形態）
図８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９は、図８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。

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。

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。

前記外管バルブ３２の内壁面には、図９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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３をＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３あるいはＣｅＯ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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３にＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３あるいはＣｅＯ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。

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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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。

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・Ｉｎ_２Ｏ_３（ｋ＝５）の場合、曲線（ｂ）は（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３（ｋ＝５）にＺｎＯとＴｉＯ_２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。

（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８の通りであり、図８の要部Ｘのみ図１１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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３をＺｎＯ、ＴｉＯ_２、あるいはＺｎＯとＴｉＯ_２の混合の超微粒子と共に懸濁液を形成し、さらにＳｉＯ_２の微粒子をバインダー成分として添加し、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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３にＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２あるいはＺｎＯとＴｉＯ_２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。

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１０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。

（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１２に示すとおりであり、図１２（Ａ）は同ランプ６１の概略正面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の要部Ｘの断面図を示す。

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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３をＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＣｅＯあるいはＴｉＯ_２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。

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１２のメタルハライドランプの分光分布特性は、既述した図１０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。

（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係るメタルハライドランプ６８は、図１２（Ｂ）、図１３に示すとおりである。このメタルハライドランプ６８は、図１２のランプに対し、口金６７と反対側の外囲器６２の先端に前記紫外線カット層６６と同構成の紫外線カット層６９が形成された構成となっている。紫外線カット層６９の形成方法は、紫外線カット層６６の形成方法と同様である。

第７の実施形態に係るメタルハライドランプによれば、シュラウド６５の外表面に紫外線カット層６６を形成するとともに、外囲器６２の先端にも紫外線カット層６６を形成した構成となっているため、第６の実施形態のランプに比べて、約７％、シュラウド６５の開放面から放射される紫外線を低減していることが分かった。なお、紫外線カット層を全く形成していない従来のメタルハライドランプと比べては、９５％紫外線を低減することが分かった。また、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１０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。

（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態に係る照明器具は、図１４及び図１５に示すような構成になっている。ここで、図１４は前記照明器具の分解状態の斜視図、図１５は図１４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。

照明器具７１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７２を備えている。この器具本体７２は円盤状をなし、その中央部には厚さ寸法の大きい段部７３が設けられ、更にこの段部７３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７４が設けられている。

また、器具本体７２の周辺部には、２個のランプソケット７５及び２個のランプホルダ７６が設けられている。そして、ランプソケット７５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７６に機械的に支持されて、段部７３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７７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７７が同心状に配置されている。また、開口部７４の部分には、ソケット７８が設けられ、このソケット７８にベビー球などのランプ７９が取り付けられる。

器具本体７２及び該器具本体７２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８０が器具本体７２に着脱可能に取り付けられる。セード８０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８１を備えている。この基体８１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。

第８の実施形態によれば、基体８１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７１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。

なお、第８の実施形態では、紫外線カット層１４は、基体８１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８１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。

（第９実施形態）
本発明の第９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８に示す上記実施形態４と同様である。
本実施形態おいて、外管バルブ３２の内部は減圧状態であるか、あるいは、窒素ガスが封入されている。紫外線遮断層としての紫外線カット層５０を構成する（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３におけるｋは５である。また、外管バルブ３２の外面に塗布された（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の量は０．２ｍｇ／ｃｍ^２以上、１．０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、さらに好適には、０．２５〜０．４５ｍｇ／ｃｍ^２である。また、（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の平均粒径は、０．０１〜０．２μｍである。

図１６にメタルハライドランプの分光分布特性図を示す。ここで、（ｇ）は紫外線カット層５０として（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３膜を外面に０．２１ｍｇ／ｃｍ^２塗布したランプ電力４００Ｗのメタルハライドランプであり、（ｈ）は、従来例としてＺｎＯを０．２１ｍｇ／ｃｍ^２塗布したランプ電力４００Ｗのメタルハライドランプの分光分布特性を示している。ここで、従来例のＺｎＯに比べて（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の膜を設けたランプでは、４０５ｎｍの発光が示すように、波長４１０ｎｍ以下の青色および３８０ｎｍ以下の紫外線が６４％低減していることがわかる。

図１７に、紫外線カット層を塗布していない外管バルブ３２の分光透過率分布を１００％とした場合の紫外線カット膜の透過率分布を示す。（ｉ）は本実施形態にかかる（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３膜の透過率を示し、（ｊ）は従来のＺｎＯ膜の透過率を示す。ここで、（ｉ）は波長５５０ｎｍ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２％以下、４００ｎｍでは５０％以下、さらに４１０ｎｍでは３０％以下に低減されていることがわかる。

塗布量をパラメーターとした場合における（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３膜の透過率を図１８に示す。ここで、塗布量が０．１８ｍｇ／ｃｍ^２の場合、従来例のＺｎＯよりも３７５ｎｍ以下の放射を若干透過してしまっていることがわかる。すなわち、これ以下の塗布量では、昆虫の比視感度が高い波長である３６５ｎｍを多く透過してしまう。したがって、（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の塗布量は０．１８ｍｇ／ｃｍ^２以上が望ましいことがわかる。さらに、塗布量が１．０ｍｇ／ｃｍ^２を超えると、４５０ｎｍ以上の透過率が低下することがわかる。これに加え、塗布量が１．０ｍｇ／ｃｍ^２を超えると、外球外面に塗布されているフィルターが衝撃などではがれやすくなる。したがって、（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の塗布量は、１．０ｍｇ／ｃｍ^２以下が望ましく、０．２ｍｇ／ｃｍ^２〜０．４ｍｇ／ｃｍ^２の塗布量が好適であることがわかる。

上記のように、本実施形態にかかるメタルハライドランプは、従来例のＺｎＯフィルターと比較しても、４１０ｎｍ以下の放射を効率良くカットしており、低誘虫効果の高いメタルハライドランプを得る事ができる。

また、フィルターを設けていないメタルハライドランプの光束を１００％とすると、（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３膜を０．２１ｍｇ／ｃｍ^２塗布した４００Ｗのメタルハライドの光束は約９６％であり、照明として必要な光束もさほど低下しないため、照明として十分な明るさを維持できる。

さらに、一般的に、（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の平均粒径が０．２μｍ以上である場合には、外球表面に塗布した膜とガラスとの接着力が不足し、膜強度が低下するが、本実施形態にかかるメタルハライドランプ３１では、平均粒径を０．０１〜０．２μｍとしたことにより高い接着力を維持することができる。

本実施形態にかかるメタルハライドランプ３１は、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る。

すなわち、誘虫率を低下させるには、５６５ｎｍ付近の光までカットする必要がある反面、５６５ｎｍ付近までの光をカットすると、スポーツなどを行うことが困難となる問題があったが、本実施の形態にかかるメタルハライドランプは、紫外線カット層５０として所定の特性を有する材料を選定する事により、光束を大幅に低減することなく、人が施設を利用するために光（光束と光色）を確保しながら、誘虫率を低減できる。

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）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（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ＴｉＯ_２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Ｉｎ_２Ｏ_３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。

図１は本発明に係る紫外線遮断部材の分子構造を模式的に示す説明図である。 図２は、本発明及び従来例に係る紫外線遮断部材を構成する亜鉛複合酸化物微粒子の波長と拡散反射率との関係を示す特性図である。 図３は、第２の実施形態に係る蛍光ランプの説明図である。 図４は、第２の実施形態及び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。 図５は、第３の実施形態に係る蛍光ランプの説明図である。 図６は、図５の蛍光ランプの紫外線カット層、及びＺｎＯ，ＺｎＯ／ＴｉＯ_２を夫々（ＺｎＯ）_５ＩｎＯ_２に２０質量％混合して形成した層の拡散透過率特性である。 図７は、図５の蛍光ランプ及び比較例による波長と相対分光放射束、透過率との関係を示す特性図である。 図８は、第４の実施形態に係るメタルハライドランプの概略正面図である。 図９は、第４の実施形態に係るメタルハライドランプの要部の拡大部分断面図である。 図１０は、図９のメタルハライドランプの分光分布特性図である。 図１１は、第５の実施形態に係るメタルハライドランプの要部の拡大部分断面図である。 図１２は第６の実施形態に係るメタルハライドランプの説明図である。 図１３は第７の実施形態に係るメタルハライドランプの概略正面図である。 図１４は第８の実施形態に係る照明器具の説明図である。 図１５は図１４の要部の拡大断面図である。 図１６は第９の実施形態にかかるメタルハライドランプの分光分布を示すグラフである。 図１７は第９の実施形態にかかる紫外線カット層の透過率を示すグラフである。 図１８は塗布量と透過率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１１，２１…蛍光ランプ（光源）、１２，２２…ガラスバルブ、１４，２４，５０，５３，６６，６９…紫外線カット層（紫外線遮断層）、１５，２５，５１…蛍光体層、３１，６１，６８…メタルハライドランプ、７７…発光管（光源）。

Claims (6)

1. 透光性容器の内面または外面に一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（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す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、亜鉛複合酸化物微粒子の平均粒径が０．０３〜１．０μｍであることを特徴とする光源。
2. 透光性容器の内面または外面に一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３（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す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、前記紫外線遮断層の塗布量が０．１８ｍｇ／ｃｍ^２以上、１．０ｍｇ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする光源。
3. 波長４１０ｎｍの放射を５０％以上低減し、４００ｎｍの放射を６０％以上低減し、３７０ｎｍ以下の放射を９５％以上低減することを特徴とする請求項２記載の光源。
4. 前記紫外線遮断層を構成する（ＺｎＯ）_ｋ・Ｉｎ_２Ｏ_３の平均粒径が、０．０１〜０．２μｍであることを特徴とする請求項２に記載の光源。
5. 紫外線遮断材料の一般式：（ＺｎＯ）_ｋＩｎ_２Ｏ_３中のｋは５であることを特徴とする請求項１または２に記載の光源。
6. 前記紫外線遮断層に、ＺｎＯ微粒子またはＴｉＯ_２微粒子もしく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１乃至請求項５のいずれか一に記載の光源。

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