高圧放電ランプ及び照明装置
【課題】紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止、紙や布類等の劣化防止、飛来昆虫の誘引低減を図る。
【解決手段】外管バルブ１２の中央部における紫外線カット被膜の膜厚を基準とした場合に、バルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までにおける領域Iの膜厚が基準近傍の第１の膜厚であり、バルブトップ側約３０度から約６０度における領域IIの膜厚が第１の膜厚の最大値以上の第２の膜厚であり、バルブ封止部側約３０度から約６０度における領域IIIの膜厚が各部の膜厚中で最も薄い第３の膜厚である。
【解決手段】外管バルブ１２の中央部における紫外線カット被膜の膜厚を基準とした場合に、バルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までにおける領域Iの膜厚が基準近傍の第１の膜厚であり、バルブトップ側約３０度から約６０度における領域IIの膜厚が第１の膜厚の最大値以上の第２の膜厚であり、バルブ封止部側約３０度から約６０度における領域IIIの膜厚が各部の膜厚中で最も薄い第３の膜厚である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害なまたは飛来昆虫を誘引する原因となり、また照射後の変退色を促進する紫外線をカットする紫外線カット被膜を備えた高圧放電ランプ、及びこの高圧放電ランプを用いて構成した照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧放電ランプにおいても、紫外線をカットするフィルタなどを設けたものが知られている。係る構成のランプにより、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止、紙や布類等の劣化防止、飛来昆虫の誘引低減を図ることができる。
【０００３】
上記のような高圧放電ランプの一例として、特許文献１に記載のものを挙げることができる。この特許文献１の高圧放電ランプにおいては、ランプの高温化に鑑み、透光性ガラスの表面に耐久性及びコスト面において優れた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主成分とする紫外線吸収被膜を形成した構成を備えている。
【０００４】
また、特許文献２には、紫外線カット特性の改善を図るべく、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にＩｎ、Ｂｉ、Ｆｅをドープし、ドープ金属濃度が表面から中心へ向かって変化してゆくように構成した紫外線カットフィルタおよび管球が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４３６５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９８７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の高圧放電ランプにあっては、無機酸化物である酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主成分とした紫外線カットフィルタを備えるものであるため、耐熱性、耐久性は優れているが、カット波長が約３８０nm以下であり、紫外線カット特性が不十分であるという問題がある。
【０００６】
他方、特許文献２に記載の紫外線カットフィルタ及び管球によれば、紫外線カット特性が向上するものの、バルブ温度が１５０゜Ｃ前後から最大４００〜５００゜Ｃの高温となる金属蒸気放電灯に適用した場合には、紫外線領域近傍の透過率の低下が生じ、金属蒸気放電灯とそれを用いた照明器具に応用した場合には、光色に変化が生じ好ましくないものであった。
【０００７】
本発明は上記のような従来の高圧放電ランプにおける問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止、紙や布類等の劣化防止、飛来昆虫の誘引低減を図るために必要十分な紫外線カット特性を得ることができると共に、高温となる場合にも光色に変化が生じない高圧放電ランプ及びそれを用いた照明器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る高圧放電ランプは、透光性ガラス基材バルブ表面にインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主体とする紫外線カット材料を塗布することにより形成された紫外線カット被膜であって、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚を１とした場合に、バルブ内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準として、バルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までにおける基準近傍の第１の膜厚が１±0.1であり、バルブトップ側約３０度から約６０度における第２の膜厚が第１の膜厚の最大値以上の1.1 〜1.25であり、バルブ封止部側約３０度から約６０度における第３の膜厚が各部の膜厚中で最も薄い0.8 〜0.9である紫外線カット被膜と；紫外線カット被膜により表面が覆われた発光管と；を具備することを特徴とする。
【０００９】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子にインジウム（Ｉｎ）をドープすることにより半導体微粒子が生成され、この半導体の存在により、従来３８０nm以下であったカット波長が長波長側へシフトする。このカット波長を大幅に長波長側へシフトさせると、紫外線により生物等の損傷防止、紙や布類等の劣化防止、飛来昆虫の誘引低減を図る効果の向上が見られるものの、青色光の一部がカットされることになり、光色に変化を生じさせ、透過率低下などの不具合が発生する。
【００１０】
カット波長のコントロールは、ドープ金属の濃度を調整することにより可能である。インジウムの亜鉛に対するドープ量は質量比率で2.5〜7.5％である。
【００１１】
バルブ温度が１５０゜Ｃ前後から最大４００〜５００゜Ｃの高温となる金属蒸気放電灯では、紫外線カット被膜にはインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子が９０質量％以上含有されており、この紫外線カット被膜のカーボン残量を0.5質量％以下とするのが好ましい。この紫外線カット被膜は、膜耐熱温度を４００゜Ｃ以上にすることが可能である。無機バインダー成分としてＳｉＯ2、ＺｒＯなど金属酸化物の含有量が、20質量％以下であることが望ましい。
【００１２】
また、紫外線カット被膜の膜厚は、透光性ガラス基材バルブ表面全面にわたって均等ではなく、バルブ内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準として、バルブの中央部付近よりバルブトップ側３０度から６０度を厚くする一方、バルブの中央部付近よりバルブ封止部側３０度から６０度を薄くする。これにより、同一材料費によりトータルコート量を同一とした場合、膜厚が透光性ガラス基材バルブ表面全面にわたって均等である紫外線カット被膜を有する高圧放電ランプに比べて、紫外線カット特性が向上する。ここに、膜厚の変化は連続的であっても段階的であっても良い。ランプ自体の配光分布を考慮すると共に、ランプが照明器具本体内に設けられて点灯することを考慮すると、主としてバルブ封止部側から射出される光は紫外線カット膜を通過して、照明器具方向へ進み照明器具の反射面などで反射され、再度バルブ表面の紫外線カット膜に当たって、ここで紫外線吸収が再度生じ、紫外線成分が低減された光となって照明器具本体の前面側へ放射されるものが多いと推定される。
【００１３】
一方、バルブトップ側から射出された光は、紫外線カット被膜を通過してそのまま照明器具本体の前面側へ放射されるものが多いと推定される。従って、光が一度だけ紫外線カット被膜を通過すると思われるバルブトップ側において紫外線カット被膜の膜厚を厚くし、光が複数回紫外線カット被膜を通過すると思われるバルブ封止部側において紫外線カット被膜の膜厚を薄くすることにより、同一材料量を用いて効率的な紫外線カット特性を得ることができ、紫外線カット被膜の材料の有効利用を図ることができる。
【００１４】
バルブ温度が１５０゜Ｃ前後から最大４００〜５００゜Ｃの高温となる金属蒸気放電灯では、紫外線カット被膜の光特性として、５０％カット波長が約４００〜５００nmであり、且つ５００nm以上の全透過率が８５％以上である。このため、紫外線により損傷生物などの損傷防止を図ることができ、また紙や布等の劣化防止、低誘虫作用等を向上させることができ、また光色変化がない紫外線カット被膜を備える高圧放電ランプを提供することができる。カット波長が、これよりも短波長側となると、ほぼ従来の酸化亜鉛（ＺｎＯ）と同程度の効果しか得られず、また、長波長側となると、光色が黄色味がかった色に変化するので好ましくない。
【００１５】
高圧放電ランプは、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプ等の金属蒸気放電ランプを意味する。
【００１６】
紫外線カット被膜は、所定のランプ特定を備えていれば、その構成に特に制約はないが、所望の光をカットしつつカットする波長以外の光を良好に通過させる膜厚である必要がある。
【００１７】
上記のような各部における膜厚により、紫外線カット被膜の光特性として、５０％カット波長が約４００〜５００nmであり、且つ５００nm以上の全透過率が８５％以上を実現できた。
【００１８】
請求項２に記載の高圧放電ランプでは、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚は、0.5〜2μｍであり、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の平均粒径が100〜200nmであることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の照明器具は、器具本体と；請求項１または２に記載の高圧放電ランプと；を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る高圧放電ランプは、バルブ内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準として、バルブの中央部付近よりバルブトップ側約３０度から約６０度を厚くされている一方、バルブの中央部付近よりバルブ封止部側約３０度から約６０度を薄くされているので、同一材料量を用いて効率的な紫外線カット特性を得ることができ、紫外線カット被膜の材料の有効利用を図ることができる。しかも、本発明に係る高圧放電ランプは、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚を１とした場合に、第１の膜厚が１±0.1であり、第２の膜厚が1.1 〜1.25であり、第３の膜厚が0.8 〜0.9であるので、光透過率が高く、従来の酸化亜鉛（ＺｎＯ）による紫外線カット被膜よりも長波長側までカットすることができ、誘虫性低減効果の高い高圧放電ランプを提供できる。
【００２１】
本発明の請求項２に係る高圧放電ランプは、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚は、0.5〜2μｍであり、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の平均粒径が100〜200nmであるため、従来より更に光透過率が高く、誘虫性低減効果の高い高圧放電ランプを得ることができる。
【００２２】
本発明の請求項３に係る照明器具によれば、用いるランプが既に述べた高圧放電ランプであるから光透過率が高く、従来の酸化亜鉛（ＺｎＯ）による紫外線カット被膜よりも長波長側までカットすることができ、高い誘虫性低減効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下添付図面を参照して、本発明に係る高圧放電ランプの実施例を説明する。各図において、同一構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
図１に、本発明の実施の形態に係る高圧放電ランプの概略正面図を示す。ここに示した高圧放電ランプは、２５０Ｗ級のメタルハライドランプ１０であって、メタルハライドランプ１０は、発光管１１を備え、発光管１１の周囲には透明な外管バルブ１２が設けられ、発光管１１を保護している。外管バルブ１２には、発光管１１と導通する給電手段であるＥ型口金１３が取り付けられている。
【００２５】
外管バルブ１２の外表面には、紫外線カット被膜１４が塗膜されている。紫外線カット被膜１４は、５０％カット波長が約４００〜５００nmであり、且つ５００nm以上の全透過率が８５％以上という光特性を有している。これによりメタルハライドランプ１０の外管バルブ１２からは、ほとんど可視光だけが放射される。
【００２６】
紫外線カット被膜１４は、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主体とするものである。このインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子は、略球形状であって、平均粒径は100〜200nmである。
【００２７】
紫外線カット被膜１４にあっては、外管バルブ１２の中央部における紫外線カット被膜の膜厚を基準とした場合に、バルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までにおける領域Iの膜厚が基準近傍の第１の膜厚であり、バルブトップ側約３０度から約６０度における領域IIの膜厚が第１の膜厚の最大値以上の第２の膜厚であり、バルブ封止部側約３０度から約６０度における領域IIIの膜厚が各部の膜厚中で最も薄い第３の膜厚である。上記の角度は、外管バルブ１２内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準とした角度を示している。
【００２８】
具体例として、外管バルブ１２の中央部における紫外線カット被膜１４の膜厚を１とした場合に、領域Iにおける第１の膜厚が１±0.1であり、領域IIにおける第２の膜厚が1.1 〜1.25であり、領域IIIにおける第３の膜厚が0.8 〜0.9である。ここに、膜厚の変化は連続的であっても段階的であっても良い。
【００２９】
次に、紫外線カット被膜１４の製造方法について説明する。まず、紫外線カット材料としてのインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を、例えば水溶液中の酢酸亜鉛と塩化インジウムを加水分解した後に乾燥して、熱処理して製造する。この紫外線カット材料のインジウムドープ量は、Ｚｎに対して2.5〜7.5質量％である。この紫外線カット材料であるインジウムドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を、エタノール＋水の溶媒に分散させ、シリカバインダ−等を添加して１０〜２０質量％の範囲内において所望の濃度である分散液を調整する。この分散液を外管バルブ１２の外表面に塗布し、前述の領域I〜IIIにおいて既述の膜厚の塗膜を得る。この塗膜を大気雰囲気において３００〜７００°Ｃにて所定時間熱処理して紫外線カット被膜１４を形成する。
【００３０】
上記領域I〜IIIにおいて、分散液を外管バルブ１２の外表面に塗布し、既述の膜厚の塗膜を得る際には、例えば、図２に示されるように、外管バルブ１２を、容器３０内に所定満たされた分散液Ｐに漬け込み、徐々に上方（矢印方向）へ引き上げる。この引上げの場合に、引上げ速度を制御して所望の膜厚を得る。引上げ速度を速めるに従って外管バルブ１２が分散液Ｐに漬っている境界点Ｂにおいて膜厚が厚くなり、引上げ速度を緩めるに従って外管バルブ１２が分散液Ｐに漬っている境界点Ｂにおいて膜厚が薄くなる。即ち、境界点Ｂにおいて外管バルブ１２の外表面に付着する分散液Ｐの付着残量を、引上げ速度を調整することにより、上記領域I〜IIIにおいて、前述の通りの膜厚を得るようにする。この場合に、領域Iの膜厚は0.5〜2.0μｍの範囲、例えば1.0μｍの膜厚とする。
【００３１】
上記の通りに領域I〜IIIにおいて、紫外線カット被膜１４の膜厚を変化させる根拠を説明する。紫外線カット被膜無しの外管バルブ１２を有する高圧放電ランプにおける各領域I〜IIIにおけるＵＶＡ量ＵＶＡNONと、均一膜厚を有する紫外線カット被膜有りの外管バルブ１２を有する高圧放電ランプにおける各領域I〜IIIにおけるＵＶＡ量ＵＶＡCUTとを測定し、ＵＶＡCUT／（ＵＶＡNON）をグラフとすると図３のようになる。なお、外管バルブ１２の中央部におけるＵＶＡCUT／（ＵＶＡNON）を１とし図３を描いてある。
【００３２】
この図３から明らかな通り、バルブトップ側においてＵＶＡNONが相対的に大きいために、相対値が1.0以下に低下しており、バルブ封止部側においてＵＶＡNONが相対的に小さいために、相対値が1.0以上に上昇していると推察できる。
【００３３】
そこで、外管バルブ１２の中央部における紫外線カット被膜１４の膜厚を１とした場合に、図４に示すように紫外線カット被膜１４の膜厚を変化させる。領域Iにおけるバルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までは、概ね「１」とする。即ち、領域Iにおける第１の膜厚が１±0.1である。バルブトップ側約６０度では1.2である。バルブトップ側約３０度の値とバルブトップ側６約０度の値とを結ぶ線分が示す値になるように紫外線カット被膜１４の膜厚を変化させる。即ち、領域IIにおける第２の膜厚が1.1 〜1.25である。バルブ封止部側約６０度では0.85である。バルブ封止部側約３０度の値とバルブ封止部側約６０度の値とを結ぶ線分が示す値になるように紫外線カット被膜１４の膜厚を変化させる。即ち、領域IIIにおける第３の膜厚が0.8 〜0.9である。
【００３４】
以上の通り、紫外線カット被膜１４の膜厚が制御されているので、同一材料量を用いて効率的な紫外線カット特性を得ることができ、紫外線カット被膜の材料の有効利用を図ることができる。そして、光色が黄色味がかった色に変化することもなく、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止や紙、布等の劣化防止、低誘虫用として好適な赤外線カット特性を有したメタルハライドランプ１０を提供することができる。
【００３５】
なお、紫外線カット被膜１４は、メタルハライドランプ１０の外管バルブ１２の外表面に塗布する場合に限定されず、外管バルブ１２の内外表面のいずれか一方の面に形成することができる。
【００３６】
紫外線カット被膜の光特性として、５０％カット波長が約４００〜５００nmであり、且つ５００nm以上の全透過率が８５％以上である。このため、紫外線により損傷生物などの損傷防止を図ることができ、また紙や布等の劣化防止、低誘虫作用等を向上させることができ、また光色変化がない紫外線カット被膜を備える高圧放電ランプを提供することができる。カット波長が、これよりも短波長側となると、ほぼ従来の酸化亜鉛（ＺｎＯ）と同程度の効果しか得られず、また、長波長側となると、光色が黄色味がかった色に変化するので好ましくない。
【００３７】
、紫外線カット被膜にはインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子が９０質量％以上含有されており、この紫外線カット被膜のカーボン残量を0.5質量％以下とすることにより、バルブ温度が１５０゜Ｃ前後から最大４００〜５００゜Ｃの高温となる金属蒸気放電灯においても有効である。カーボン残量が0.5質量％を超えると、ランプを継続点灯した場合に透過率低下を招来し易いので注意を要する。
【００３８】
また、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚は、0.5〜2μｍであり、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の平均粒径が100〜200nmであるため、従来より更に光透過率が高く、誘虫性低減効果の高い高圧放電ランプを得ることができる。
【００３９】
図５は、第１の実施形態に係るメタルハライドランプの分光放射特性（Relative Intensity vs wave length）を示すグラフであり、特に３５０nmから５００nm付近を示したものである。このグラフにおいて、（Ａ）はインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主体とする紫外線カット被膜を有するものであり、（Ｃ）は上記特許文献１に記載された酸化亜鉛（ＺｎＯ）の紫外線カット被膜を有するものであり、（Ｄ）は紫外線カット被膜を有しないものである。（Ａ）はインジウム（Ｉｎ）ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子のＩｎ／Ｚｎ（モル比）が約5／95の材料を示している。また、（Ｅ）は昆虫の比視感度（Relative Luminousity factor vs wave length）曲線を示し、（Ｆ）は製紙の相対破損度曲線を示す。
【００４０】
図５を参照すると、（Ａ）の紫外線カット被膜を有するメタルハライドランプでは、波長４０５〜４２５nmの領域の青色光を有効にカットしていることが分かる。（Ｃ）の紫外線カット被膜を有するメタルハライドランプは、波長４０５nm未満の紫外線をカットしているが、波長４０５nm以上の紫外線をほとんどカットせず、（Ｄ）のものと特性に大きな差は見られない。しかも、（Ａ）の紫外線カット被膜を有するメタルハライドランプは、（Ｅ）により示す昆虫の比視感度曲線のピーク（３５０nm付近）において紫外線をカットし、（Ｆ）により示す製紙の相対破損度曲線の破損度が大きい領域（４５０nm以下）において紫外線をカットすることが分かり、誘虫性低減効果が高く、且つ紙や布等の劣化防止を図ることが可能な高圧放電ランプである。
【００４１】
図６は、本発明の第２の実施形態の照明器具を示す概略断面図である。この照明器具は、高圧放電ランプ１０が照明器具４０に収容されている。本実施例の照明器具４０は、下面に開口部４３を有し、概ね放物面である内壁を備える反射体４１を備えている。反射体４１の最上部は筒状とされており、ここにソケット４２が設けられている。
【００４２】
間たるハライドランプ１０は、その口金をソケット４２に螺合することにより照明器具４０に取り付けられる。このような照明器具によれば、光色変化などがなく、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の破損防止を図ることができ、紙や布などの劣化防止も可能であり、誘虫性低減効果が高い照明器具として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る高圧放電ランプを示す概略正面図。
【図２】発明の実施例に係る高圧放電ランプの作製工程を示す概略正面図。
【図３】紫外線カット被膜がない高圧放電ランプのUVA量により、紫外線カット被膜を有する高圧放電ランプのUVA量を除した値のランプ部位による変移を示す図。
【図４】発明の実施例に係る高圧放電ランプが備える紫外線カット被膜の膜厚についてランプ部位による変移を示す図。
【図５】第１の実施形態に係るメタルハライドランプの分光放射特性を示すグラフであり、特に３５０nmから５００nm付近を示した図。
【図６】本発明の第２の実施形態の照明器具を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０ メタルハライドランプ
１１ 発光管
１２ 外管バルブ
１３ 口金
１４ 紫外線カット被膜
３０ 容器
４０ 照明器具
４１ 反射体
４２ ソケット
４３ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害なまたは飛来昆虫を誘引する原因となり、また照射後の変退色を促進する紫外線をカットする紫外線カット被膜を備えた高圧放電ランプ、及びこの高圧放電ランプを用いて構成した照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高圧放電ランプにおいても、紫外線をカットするフィルタなどを設けたものが知られている。係る構成のランプにより、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止、紙や布類等の劣化防止、飛来昆虫の誘引低減を図ることができる。
【０００３】
上記のような高圧放電ランプの一例として、特許文献１に記載のものを挙げることができる。この特許文献１の高圧放電ランプにおいては、ランプの高温化に鑑み、透光性ガラスの表面に耐久性及びコスト面において優れた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主成分とする紫外線吸収被膜を形成した構成を備えている。
【０００４】
また、特許文献２には、紫外線カット特性の改善を図るべく、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にＩｎ、Ｂｉ、Ｆｅをドープし、ドープ金属濃度が表面から中心へ向かって変化してゆくように構成した紫外線カットフィルタおよび管球が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４３６５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９８７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の高圧放電ランプにあっては、無機酸化物である酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主成分とした紫外線カットフィルタを備えるものであるため、耐熱性、耐久性は優れているが、カット波長が約３８０nm以下であり、紫外線カット特性が不十分であるという問題がある。
【０００６】
他方、特許文献２に記載の紫外線カットフィルタ及び管球によれば、紫外線カット特性が向上するものの、バルブ温度が１５０゜Ｃ前後から最大４００〜５００゜Ｃの高温となる金属蒸気放電灯に適用した場合には、紫外線領域近傍の透過率の低下が生じ、金属蒸気放電灯とそれを用いた照明器具に応用した場合には、光色に変化が生じ好ましくないものであった。
【０００７】
本発明は上記のような従来の高圧放電ランプにおける問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止、紙や布類等の劣化防止、飛来昆虫の誘引低減を図るために必要十分な紫外線カット特性を得ることができると共に、高温となる場合にも光色に変化が生じない高圧放電ランプ及びそれを用いた照明器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る高圧放電ランプは、透光性ガラス基材バルブ表面にインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主体とする紫外線カット材料を塗布することにより形成された紫外線カット被膜であって、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚を１とした場合に、バルブ内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準として、バルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までにおける基準近傍の第１の膜厚が１±0.1であり、バルブトップ側約３０度から約６０度における第２の膜厚が第１の膜厚の最大値以上の1.1 〜1.25であり、バルブ封止部側約３０度から約６０度における第３の膜厚が各部の膜厚中で最も薄い0.8 〜0.9である紫外線カット被膜と；紫外線カット被膜により表面が覆われた発光管と；を具備することを特徴とする。
【０００９】
酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子にインジウム（Ｉｎ）をドープすることにより半導体微粒子が生成され、この半導体の存在により、従来３８０nm以下であったカット波長が長波長側へシフトする。このカット波長を大幅に長波長側へシフトさせると、紫外線により生物等の損傷防止、紙や布類等の劣化防止、飛来昆虫の誘引低減を図る効果の向上が見られるものの、青色光の一部がカットされることになり、光色に変化を生じさせ、透過率低下などの不具合が発生する。
【００１０】
カット波長のコントロールは、ドープ金属の濃度を調整することにより可能である。インジウムの亜鉛に対するドープ量は質量比率で2.5〜7.5％である。
【００１１】
バルブ温度が１５０゜Ｃ前後から最大４００〜５００゜Ｃの高温となる金属蒸気放電灯では、紫外線カット被膜にはインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子が９０質量％以上含有されており、この紫外線カット被膜のカーボン残量を0.5質量％以下とするのが好ましい。この紫外線カット被膜は、膜耐熱温度を４００゜Ｃ以上にすることが可能である。無機バインダー成分としてＳｉＯ2、ＺｒＯなど金属酸化物の含有量が、20質量％以下であることが望ましい。
【００１２】
また、紫外線カット被膜の膜厚は、透光性ガラス基材バルブ表面全面にわたって均等ではなく、バルブ内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準として、バルブの中央部付近よりバルブトップ側３０度から６０度を厚くする一方、バルブの中央部付近よりバルブ封止部側３０度から６０度を薄くする。これにより、同一材料費によりトータルコート量を同一とした場合、膜厚が透光性ガラス基材バルブ表面全面にわたって均等である紫外線カット被膜を有する高圧放電ランプに比べて、紫外線カット特性が向上する。ここに、膜厚の変化は連続的であっても段階的であっても良い。ランプ自体の配光分布を考慮すると共に、ランプが照明器具本体内に設けられて点灯することを考慮すると、主としてバルブ封止部側から射出される光は紫外線カット膜を通過して、照明器具方向へ進み照明器具の反射面などで反射され、再度バルブ表面の紫外線カット膜に当たって、ここで紫外線吸収が再度生じ、紫外線成分が低減された光となって照明器具本体の前面側へ放射されるものが多いと推定される。
【００１３】
一方、バルブトップ側から射出された光は、紫外線カット被膜を通過してそのまま照明器具本体の前面側へ放射されるものが多いと推定される。従って、光が一度だけ紫外線カット被膜を通過すると思われるバルブトップ側において紫外線カット被膜の膜厚を厚くし、光が複数回紫外線カット被膜を通過すると思われるバルブ封止部側において紫外線カット被膜の膜厚を薄くすることにより、同一材料量を用いて効率的な紫外線カット特性を得ることができ、紫外線カット被膜の材料の有効利用を図ることができる。
【００１４】
バルブ温度が１５０゜Ｃ前後から最大４００〜５００゜Ｃの高温となる金属蒸気放電灯では、紫外線カット被膜の光特性として、５０％カット波長が約４００〜５００nmであり、且つ５００nm以上の全透過率が８５％以上である。このため、紫外線により損傷生物などの損傷防止を図ることができ、また紙や布等の劣化防止、低誘虫作用等を向上させることができ、また光色変化がない紫外線カット被膜を備える高圧放電ランプを提供することができる。カット波長が、これよりも短波長側となると、ほぼ従来の酸化亜鉛（ＺｎＯ）と同程度の効果しか得られず、また、長波長側となると、光色が黄色味がかった色に変化するので好ましくない。
【００１５】
高圧放電ランプは、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、水銀ランプ等の金属蒸気放電ランプを意味する。
【００１６】
紫外線カット被膜は、所定のランプ特定を備えていれば、その構成に特に制約はないが、所望の光をカットしつつカットする波長以外の光を良好に通過させる膜厚である必要がある。
【００１７】
上記のような各部における膜厚により、紫外線カット被膜の光特性として、５０％カット波長が約４００〜５００nmであり、且つ５００nm以上の全透過率が８５％以上を実現できた。
【００１８】
請求項２に記載の高圧放電ランプでは、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚は、0.5〜2μｍであり、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の平均粒径が100〜200nmであることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の照明器具は、器具本体と；請求項１または２に記載の高圧放電ランプと；を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る高圧放電ランプは、バルブ内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準として、バルブの中央部付近よりバルブトップ側約３０度から約６０度を厚くされている一方、バルブの中央部付近よりバルブ封止部側約３０度から約６０度を薄くされているので、同一材料量を用いて効率的な紫外線カット特性を得ることができ、紫外線カット被膜の材料の有効利用を図ることができる。しかも、本発明に係る高圧放電ランプは、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚を１とした場合に、第１の膜厚が１±0.1であり、第２の膜厚が1.1 〜1.25であり、第３の膜厚が0.8 〜0.9であるので、光透過率が高く、従来の酸化亜鉛（ＺｎＯ）による紫外線カット被膜よりも長波長側までカットすることができ、誘虫性低減効果の高い高圧放電ランプを提供できる。
【００２１】
本発明の請求項２に係る高圧放電ランプは、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚は、0.5〜2μｍであり、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の平均粒径が100〜200nmであるため、従来より更に光透過率が高く、誘虫性低減効果の高い高圧放電ランプを得ることができる。
【００２２】
本発明の請求項３に係る照明器具によれば、用いるランプが既に述べた高圧放電ランプであるから光透過率が高く、従来の酸化亜鉛（ＺｎＯ）による紫外線カット被膜よりも長波長側までカットすることができ、高い誘虫性低減効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下添付図面を参照して、本発明に係る高圧放電ランプの実施例を説明する。各図において、同一構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
図１に、本発明の実施の形態に係る高圧放電ランプの概略正面図を示す。ここに示した高圧放電ランプは、２５０Ｗ級のメタルハライドランプ１０であって、メタルハライドランプ１０は、発光管１１を備え、発光管１１の周囲には透明な外管バルブ１２が設けられ、発光管１１を保護している。外管バルブ１２には、発光管１１と導通する給電手段であるＥ型口金１３が取り付けられている。
【００２５】
外管バルブ１２の外表面には、紫外線カット被膜１４が塗膜されている。紫外線カット被膜１４は、５０％カット波長が約４００〜５００nmであり、且つ５００nm以上の全透過率が８５％以上という光特性を有している。これによりメタルハライドランプ１０の外管バルブ１２からは、ほとんど可視光だけが放射される。
【００２６】
紫外線カット被膜１４は、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主体とするものである。このインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子は、略球形状であって、平均粒径は100〜200nmである。
【００２７】
紫外線カット被膜１４にあっては、外管バルブ１２の中央部における紫外線カット被膜の膜厚を基準とした場合に、バルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までにおける領域Iの膜厚が基準近傍の第１の膜厚であり、バルブトップ側約３０度から約６０度における領域IIの膜厚が第１の膜厚の最大値以上の第２の膜厚であり、バルブ封止部側約３０度から約６０度における領域IIIの膜厚が各部の膜厚中で最も薄い第３の膜厚である。上記の角度は、外管バルブ１２内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準とした角度を示している。
【００２８】
具体例として、外管バルブ１２の中央部における紫外線カット被膜１４の膜厚を１とした場合に、領域Iにおける第１の膜厚が１±0.1であり、領域IIにおける第２の膜厚が1.1 〜1.25であり、領域IIIにおける第３の膜厚が0.8 〜0.9である。ここに、膜厚の変化は連続的であっても段階的であっても良い。
【００２９】
次に、紫外線カット被膜１４の製造方法について説明する。まず、紫外線カット材料としてのインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を、例えば水溶液中の酢酸亜鉛と塩化インジウムを加水分解した後に乾燥して、熱処理して製造する。この紫外線カット材料のインジウムドープ量は、Ｚｎに対して2.5〜7.5質量％である。この紫外線カット材料であるインジウムドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を、エタノール＋水の溶媒に分散させ、シリカバインダ−等を添加して１０〜２０質量％の範囲内において所望の濃度である分散液を調整する。この分散液を外管バルブ１２の外表面に塗布し、前述の領域I〜IIIにおいて既述の膜厚の塗膜を得る。この塗膜を大気雰囲気において３００〜７００°Ｃにて所定時間熱処理して紫外線カット被膜１４を形成する。
【００３０】
上記領域I〜IIIにおいて、分散液を外管バルブ１２の外表面に塗布し、既述の膜厚の塗膜を得る際には、例えば、図２に示されるように、外管バルブ１２を、容器３０内に所定満たされた分散液Ｐに漬け込み、徐々に上方（矢印方向）へ引き上げる。この引上げの場合に、引上げ速度を制御して所望の膜厚を得る。引上げ速度を速めるに従って外管バルブ１２が分散液Ｐに漬っている境界点Ｂにおいて膜厚が厚くなり、引上げ速度を緩めるに従って外管バルブ１２が分散液Ｐに漬っている境界点Ｂにおいて膜厚が薄くなる。即ち、境界点Ｂにおいて外管バルブ１２の外表面に付着する分散液Ｐの付着残量を、引上げ速度を調整することにより、上記領域I〜IIIにおいて、前述の通りの膜厚を得るようにする。この場合に、領域Iの膜厚は0.5〜2.0μｍの範囲、例えば1.0μｍの膜厚とする。
【００３１】
上記の通りに領域I〜IIIにおいて、紫外線カット被膜１４の膜厚を変化させる根拠を説明する。紫外線カット被膜無しの外管バルブ１２を有する高圧放電ランプにおける各領域I〜IIIにおけるＵＶＡ量ＵＶＡNONと、均一膜厚を有する紫外線カット被膜有りの外管バルブ１２を有する高圧放電ランプにおける各領域I〜IIIにおけるＵＶＡ量ＵＶＡCUTとを測定し、ＵＶＡCUT／（ＵＶＡNON）をグラフとすると図３のようになる。なお、外管バルブ１２の中央部におけるＵＶＡCUT／（ＵＶＡNON）を１とし図３を描いてある。
【００３２】
この図３から明らかな通り、バルブトップ側においてＵＶＡNONが相対的に大きいために、相対値が1.0以下に低下しており、バルブ封止部側においてＵＶＡNONが相対的に小さいために、相対値が1.0以上に上昇していると推察できる。
【００３３】
そこで、外管バルブ１２の中央部における紫外線カット被膜１４の膜厚を１とした場合に、図４に示すように紫外線カット被膜１４の膜厚を変化させる。領域Iにおけるバルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までは、概ね「１」とする。即ち、領域Iにおける第１の膜厚が１±0.1である。バルブトップ側約６０度では1.2である。バルブトップ側約３０度の値とバルブトップ側６約０度の値とを結ぶ線分が示す値になるように紫外線カット被膜１４の膜厚を変化させる。即ち、領域IIにおける第２の膜厚が1.1 〜1.25である。バルブ封止部側約６０度では0.85である。バルブ封止部側約３０度の値とバルブ封止部側約６０度の値とを結ぶ線分が示す値になるように紫外線カット被膜１４の膜厚を変化させる。即ち、領域IIIにおける第３の膜厚が0.8 〜0.9である。
【００３４】
以上の通り、紫外線カット被膜１４の膜厚が制御されているので、同一材料量を用いて効率的な紫外線カット特性を得ることができ、紫外線カット被膜の材料の有効利用を図ることができる。そして、光色が黄色味がかった色に変化することもなく、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の損傷防止や紙、布等の劣化防止、低誘虫用として好適な赤外線カット特性を有したメタルハライドランプ１０を提供することができる。
【００３５】
なお、紫外線カット被膜１４は、メタルハライドランプ１０の外管バルブ１２の外表面に塗布する場合に限定されず、外管バルブ１２の内外表面のいずれか一方の面に形成することができる。
【００３６】
紫外線カット被膜の光特性として、５０％カット波長が約４００〜５００nmであり、且つ５００nm以上の全透過率が８５％以上である。このため、紫外線により損傷生物などの損傷防止を図ることができ、また紙や布等の劣化防止、低誘虫作用等を向上させることができ、また光色変化がない紫外線カット被膜を備える高圧放電ランプを提供することができる。カット波長が、これよりも短波長側となると、ほぼ従来の酸化亜鉛（ＺｎＯ）と同程度の効果しか得られず、また、長波長側となると、光色が黄色味がかった色に変化するので好ましくない。
【００３７】
、紫外線カット被膜にはインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子が９０質量％以上含有されており、この紫外線カット被膜のカーボン残量を0.5質量％以下とすることにより、バルブ温度が１５０゜Ｃ前後から最大４００〜５００゜Ｃの高温となる金属蒸気放電灯においても有効である。カーボン残量が0.5質量％を超えると、ランプを継続点灯した場合に透過率低下を招来し易いので注意を要する。
【００３８】
また、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚は、0.5〜2μｍであり、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の平均粒径が100〜200nmであるため、従来より更に光透過率が高く、誘虫性低減効果の高い高圧放電ランプを得ることができる。
【００３９】
図５は、第１の実施形態に係るメタルハライドランプの分光放射特性（Relative Intensity vs wave length）を示すグラフであり、特に３５０nmから５００nm付近を示したものである。このグラフにおいて、（Ａ）はインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主体とする紫外線カット被膜を有するものであり、（Ｃ）は上記特許文献１に記載された酸化亜鉛（ＺｎＯ）の紫外線カット被膜を有するものであり、（Ｄ）は紫外線カット被膜を有しないものである。（Ａ）はインジウム（Ｉｎ）ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子のＩｎ／Ｚｎ（モル比）が約5／95の材料を示している。また、（Ｅ）は昆虫の比視感度（Relative Luminousity factor vs wave length）曲線を示し、（Ｆ）は製紙の相対破損度曲線を示す。
【００４０】
図５を参照すると、（Ａ）の紫外線カット被膜を有するメタルハライドランプでは、波長４０５〜４２５nmの領域の青色光を有効にカットしていることが分かる。（Ｃ）の紫外線カット被膜を有するメタルハライドランプは、波長４０５nm未満の紫外線をカットしているが、波長４０５nm以上の紫外線をほとんどカットせず、（Ｄ）のものと特性に大きな差は見られない。しかも、（Ａ）の紫外線カット被膜を有するメタルハライドランプは、（Ｅ）により示す昆虫の比視感度曲線のピーク（３５０nm付近）において紫外線をカットし、（Ｆ）により示す製紙の相対破損度曲線の破損度が大きい領域（４５０nm以下）において紫外線をカットすることが分かり、誘虫性低減効果が高く、且つ紙や布等の劣化防止を図ることが可能な高圧放電ランプである。
【００４１】
図６は、本発明の第２の実施形態の照明器具を示す概略断面図である。この照明器具は、高圧放電ランプ１０が照明器具４０に収容されている。本実施例の照明器具４０は、下面に開口部４３を有し、概ね放物面である内壁を備える反射体４１を備えている。反射体４１の最上部は筒状とされており、ここにソケット４２が設けられている。
【００４２】
間たるハライドランプ１０は、その口金をソケット４２に螺合することにより照明器具４０に取り付けられる。このような照明器具によれば、光色変化などがなく、紫外線及び一部青色光を必要としない生物等の破損防止を図ることができ、紙や布などの劣化防止も可能であり、誘虫性低減効果が高い照明器具として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る高圧放電ランプを示す概略正面図。
【図２】発明の実施例に係る高圧放電ランプの作製工程を示す概略正面図。
【図３】紫外線カット被膜がない高圧放電ランプのUVA量により、紫外線カット被膜を有する高圧放電ランプのUVA量を除した値のランプ部位による変移を示す図。
【図４】発明の実施例に係る高圧放電ランプが備える紫外線カット被膜の膜厚についてランプ部位による変移を示す図。
【図５】第１の実施形態に係るメタルハライドランプの分光放射特性を示すグラフであり、特に３５０nmから５００nm付近を示した図。
【図６】本発明の第２の実施形態の照明器具を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０ メタルハライドランプ
１１ 発光管
１２ 外管バルブ
１３ 口金
１４ 紫外線カット被膜
３０ 容器
４０ 照明器具
４１ 反射体
４２ ソケット
４３ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性ガラス基材バルブ表面にインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主体とする紫外線カット材料を塗布することにより形成された紫外線カット被膜であって、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚を１とした場合に、バルブ内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準として、バルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までにおける基準近傍の第１の膜厚が１±0.1であり、バルブトップ側約３０度から約６０度における第２の膜厚が第１の膜厚の最大値以上の1.1 〜1.25であり、バルブ封止部側約３０度から約６０度における第３の膜厚が各部の膜厚中で最も薄い0.8 〜0.9である紫外線カット被膜と；
紫外線カット被膜により表面が覆われた発光管と；
を具備することを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚は、0.5〜2μｍであり、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の平均粒径が100〜200nmであることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
器具本体と；
請求項１または２に記載の高圧放電ランプと；を具備したことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
透光性ガラス基材バルブ表面にインジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子を主体とする紫外線カット材料を塗布することにより形成された紫外線カット被膜であって、バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚を１とした場合に、バルブ内の中心とバルブ表面中央とを結ぶ０度の線を基準として、バルブトップ側約３０度からバルブ封止部側約３０度までにおける基準近傍の第１の膜厚が１±0.1であり、バルブトップ側約３０度から約６０度における第２の膜厚が第１の膜厚の最大値以上の1.1 〜1.25であり、バルブ封止部側約３０度から約６０度における第３の膜厚が各部の膜厚中で最も薄い0.8 〜0.9である紫外線カット被膜と；
紫外線カット被膜により表面が覆われた発光管と；
を具備することを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
バルブ中央部における紫外線カット被膜の膜厚は、0.5〜2μｍであり、インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）微粒子の平均粒径が100〜200nmであることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
器具本体と；
請求項１または２に記載の高圧放電ランプと；を具備したことを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−３０００８２（Ｐ２００８−３０００８２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４２４０５（Ｐ２００７−１４２４０５）
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２９日（２００７．５．２９）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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