(57)【要約】【課題】ランプの明るさを損なうことなく、高い紫外線遮蔽効果を得る。【解決手段】蛍光ランプ１０が、発光管１１と、蛍光体層１３と、発光管１１と蛍光体層１３との間に配置される保護層１２（紫外線遮蔽層）と、を備える。保護層１２は、粒子状の酸化チタンと粒子状の酸化亜鉛との結合体からなる。保護層１２の膜厚ｄは、３〜５μｍである。保護層１２は、複数回の塗布により形成される。酸化亜鉛の粒子径は０．０１０〜０．０３５μｍであり、酸化亜鉛の比表面積は４０〜５０ｍ２／ｇである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状の酸化チタンと粒子状の酸化亜鉛との結合体からなり、
膜厚が３〜５μｍである、
ことを特徴とする紫外線遮蔽層。
【請求項２】
複数回の塗布により形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線遮蔽層。
【請求項３】
前記酸化亜鉛の粒子径は０．０１０〜０．０３５μｍであり、前記酸化亜鉛の比表面積は４０〜５０ｍ２／ｇである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線遮蔽層。
【請求項４】
１０％以下の割合で酸化セリウムを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の紫外線遮蔽層。
【請求項５】
発光管と、
蛍光体層と、
前記発光管と前記蛍光体層との間に配置される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の紫外線遮蔽層と、
を備える、
ことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項６】
前記蛍光体層は、ハロリン酸カルシウム及び３波長蛍光体を含み、
前記３波長蛍光体の赤は、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、又は３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ２：Ｍｎを含み、
前記３波長蛍光体の緑は、ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂを含み、
前記３波長蛍光体の青は、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，（Ｍｎ）、又は（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の蛍光ランプ。
【請求項７】
前記発光管の材料は、酸化セリウムを含む石英ガラスである、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の蛍光ランプ。
【請求項８】
酸化チタン粒子及び酸化チタン粒子を含むスラリーを生成することと、
複数回の塗布により、前記スラリーを基材上に形成することと、
前記塗布した膜に熱処理を施すことと、
を含む、
ことを特徴とする紫外線遮蔽層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線遮蔽層、蛍光ランプ、及び紫外線遮蔽層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光ランプから出る紫外線が、商品等の色あせや食料品等の劣化を招くおそれがあるとして、蛍光ランプにおける紫外線の遮蔽が望まれている。
【０００３】
そこで、特許文献１、２に記載されるように、蛍光ランプに紫外線遮蔽層を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１５６４２号公報
【特許文献２】特開平７−１３８４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に開示される構造を有する紫外線遮蔽層によっても、ランプの明るさを損なうことなく、十分な紫外線遮蔽効果を得ることは困難である。
【０００６】
本発明は、ランプの明るさを損なうことなく、高い紫外線遮蔽効果を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点に係る紫外線遮蔽層は、粒子状の酸化チタンと粒子状の酸化亜鉛との結合体からなり、膜厚が３〜５μｍである。
【０００８】
本発明の第２の観点に係る蛍光ランプは、発光管と、蛍光体層と、前記発光管と前記蛍光体層との間に配置される、前記紫外線遮蔽層と、を備える。
【０００９】
本発明の第３の観点に係る紫外線遮蔽層の製造方法は、酸化チタン粒子及び酸化チタン粒子を含むスラリーを生成することと、複数回の塗布により、前記スラリーを基材上に形成することと、前記塗布した膜に熱処理を施すことと、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ランプの明るさを損なうことなく、高い紫外線遮蔽効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る環形の蛍光ランプを示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】保護層の膜厚が異なる各試料について、ＵＶカット率（紫外線遮蔽率）及びランプの明るさを測定した結果を示すグラフである。
【図４】実験に用いた各試料の概要を説明する図表である。
【図５】各試料を保護層として用いた各蛍光ランプについて、蛍光ランプから発せられる光の紫外線領域の強度分布を測定した結果を示すグラフである。
【図６】各試料について紫外線遮蔽率を測定した結果を示す図表である。
【図７】本発明の実施形態に係る紫外線遮蔽層の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】直管形の蛍光ランプを示す図である。
【図９】電球形の蛍光ランプを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
本実施形態の蛍光ランプ１０は、図１及び図２（図１のＡ−Ａ断面図）に示すように、透光性を有する環形の発光管１１（バルブ）と、保護層１２（紫外線遮蔽層）と、蛍光体層１３と、を有する。すなわち、発光管１１の内側の面（内周面）には、複数（例えば２つ）の層が形成される。本実施形態では、第１層（下層）には保護層１２が形成され、第２層（上層）には蛍光体層１３が形成される。保護層１２は、発光管１１と蛍光体層１３との間に配置される。
【００１４】
蛍光ランプ１０は、例えば高周波点灯型の蛍光ランプである。蛍光ランプ１０は、例えば建物の天井などに設置されたペンダント照明器具のランプホルダーに取り付けられて用いられる。こうしたペンダント照明器具には、電子部品が実装された回路基板等からなる点灯装置が内蔵されていることが多い。そして、こうした点灯装置によって、蛍光ランプ１０に高周波電圧が出力される。なお、蛍光ランプ１０の点灯方式は、高周波点灯型に限定されず任意である。例えばスタータ型の蛍光ランプを蛍光ランプ１０として用いてもよい。蛍光ランプ１０の形状も任意である（後述の図８、図９参照）。
【００１５】
発光管１１は、例えば石英ガラスからなる。発光管１１の管形（断面形状）は例えば円筒であり、発光管１１の管径は、例えば２０〜３２．５ｍｍである。なお、石英ガラスには、ふっ素等が添加されていてもよい。また、発光管１１の材料は、石英ガラスに限定されず任意である。すなわち、発光管１１の材料は、軟質ガラスであっても、硬質ガラスであってもよい。また、発光管１１の色は、透明でも、白色でも、その他の色でもよい。例えば酸化コバルト、酸化クロム、酸化鉄、セレン化カドミウム、又は硫化カドミウム等の着色剤により、発光管１１が、青色、緑色、黄土色、又は赤色等に着色されていてもよい。
【００１６】
発光管１１内には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、例えば水銀である。また、蛍光体層１３を保護するため、また紫外線の吸収を抑えるため、発光管１１内にＮｅ、Ａｒ、又はＫｒ等の不活性ガスを封入するか、あるいは発光管１１内を真空状態にする。
【００１７】
発光管１１には口金１１ａが設けられている。口金１１ａは、接続ピン１１ｂを有する。接続ピン１１ｂを外部電源と接続することで、フィラメント電極１１ｃ、１１ｄ間に電圧が印加され、発光管１１内で放電が生じ、蛍光体層１３が発光する。
【００１８】
蛍光体層１３は、紫外線で励起されて蛍光を発する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子は、例えばハロ系蛍光体もしくは３波長蛍光体、又はこれらの組み合わせからなる。本実施形態では、蛍光体層１３が、ハロ系蛍光体及び３波長蛍光体の組み合わせからなる。
【００１９】
ハロ系蛍光体は、例えばハロリン酸カルシウムＣａ１０（ＰＯ４）３ＦＣｌ：Ｓｂ，Ｍｎである。Ｓｂ、Ｍｎ、Ｆ、Ｃｌの比率を調整することによって、ハロ系蛍光体は、例えば紫外線で励起され、白色又は昼光色等の光を発することができる。
【００２０】
３波長蛍光体の赤を担当する蛍光体材料は、例えばＹ２Ｏ３：Ｅｕ、又は３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ・ＧｅＯ２：Ｍｎである。その他、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、又はＹ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ等を、赤の蛍光体材料として用いてもよい。また、これらを組み合わせて用いてもよい。
【００２１】
３波長蛍光体の緑を担当する蛍光体材料は、例えばＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂである。その他、ＣｅＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｔｂ、Ｃｅ（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ１１Ｏ１９：Ｍｎ、又はＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ等を、緑の蛍光体材料として用いてもよい。また、これらを組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
３波長蛍光体の青を担当する蛍光体材料は、例えばＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，（Ｍｎ）、又は（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕである。その他、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ２：Ｅｕ等を、青の蛍光体材料として用いてもよい。また、これらを組み合わせて用いてもよい。
【００２３】
これら青色蛍光体、赤色蛍光体、及び緑色蛍光体の混合比率を調整することによって、３波長蛍光体は、例えば紫外線で励起され、白色又は昼光色等の光を発することができる。
【００２４】
蛍光体層１３の密度（塗布重量）は、例えば３〜５ｍｇ／ｃｍ２である。蛍光体層１３には、分散剤、バインダー、表面処理剤、潤滑剤、乾燥剤、消泡剤、又は硬化剤などが含まれていてもよい。蛍光体層１３の数は、１層に限定されず、複数の層（例えば２層）であってもよい。
【００２５】
保護層１２は、可視光を通し紫外線を遮蔽する特性を有する。
【００２６】
保護層１２は、粒子状の酸化チタンＴｉＯ２と粒子状の酸化亜鉛ＺｎＯとの結合体からなる。酸化チタンの粒子径は、例えば０．０１５〜０．０３μｍである。酸化亜鉛の粒子径は、例えば０．０１０〜０．０３５μｍである。酸化チタンのＢＥＴ（比表面積）は、例えば４０〜５０ｍ２／ｇである。酸化亜鉛のＢＥＴ（比表面積）は、例えば４０〜５０ｍ２／ｇである。保護層１２の密度（塗布重量）は、例えば０．３７〜０．６０ｍｇ／ｃｍ２である。
【００２７】
保護層１２には、分散剤、バインダー、表面処理剤、潤滑剤、乾燥剤、消泡剤、又は硬化剤などが含まれていてもよい。特に、保護層１２に酸化セリウムＣｅＯ２を混合することで、より効果的なＵＶカット性能が得られるようになる。ただし、酸化セリウムの量が多過ぎると蛍光ランプ１０の外観が黄色く着色するため、酸化セリウムは１０％以下の割合で保護層１２に混合することが好ましい。さらに、酸化セリウムを発光管１１に含有させることで、その効果を増大させることができる。
【００２８】
保護層１２の膜厚ｄは、３〜５μｍであることが好ましい。保護層１２の膜厚ｄがこの範囲にあることにより、本実施形態の蛍光ランプ１０は、ランプの明るさを損なうことなく、高い紫外線遮蔽効果を得ることができる。図３に、保護層１２（紫外線吸収膜）の膜厚が異なる試料１〜４の各々について、ＵＶカット率（紫外線遮蔽率）及びランプの明るさを測定した結果を示す。試料１における保護層１２の膜厚は２．３μｍであり、試料２における保護層１２の膜厚は３．６μｍであり、試料３における保護層１２の膜厚は４．７μｍであり、試料４における保護層１２の膜厚は５．５μｍである。図３中、線Ｌ１は試料１〜４のＵＶカット率に関するデータであり、線Ｌ２は試料１〜４のランプの明るさに関するデータである。図３に示されるように、膜厚ｄを３．０μｍ以上にすることで、高い紫外線遮蔽効果が得られる。また、外観を損ねる（ランプの明るさを低下させる）干渉を生じさせないためには、最大の膜厚を有する部分でも５．０μｍを超えないようにすることが好ましい。したがって、保護層１２の膜厚ｄを３〜５μｍにすることで、ランプの明るさを損なうことなく、高い紫外線遮蔽効果を得ることができる。
【００２９】
保護層１２は、例えば１回の塗布（１度塗り）又は複数回の塗布（例えば２度塗り）により、形成される。複数回の塗布であれば、容易に保護層１２を厚く形成することができる。また、複数回の塗布で形成した保護層１２の紫外線遮蔽効果は大きいと考えられる。
【００３０】
このことに関する蛍光ランプ１０の実験結果について、図４〜図６を参照して説明する。
【００３１】
図４は、本実験に用いた試料１１〜１３の概要を説明する図表である。試料１１〜１３は、保護層に相当する。
【００３２】
試料１１、１２は、本実施形態の保護層１２と同様、粒子状の酸化チタンＴｉＯ２と粒子状の酸化亜鉛ＺｎＯとの結合体からなる保護層（ＵＶカット材）である。試料１１は、結合比率ＴｉＯ２：ＺｎＯ＝１：１（重量比）の１５ｗｔ％水溶液を用いて１度塗りで形成された膜である。試料１２は、結合比率ＴｉＯ２：ＺｎＯ＝１：１（重量比）の１５ｗｔ％水溶液を用いて２度塗りで形成された膜である。試料１１は、付着量３３０ｍｇ、膜厚３．６μｍの保護層である。試料１２は、付着量４８０ｍｇ、膜厚４．７μｍの保護層である。
【００３３】
試料１３は、Ａｌ２Ｏ３からなる保護層である。試料１３は、付着量１００ｍｇ、膜厚１．８μｍ程度の保護層である。
【００３４】
図５に、試料１１〜１３を保護層として用いた各蛍光ランプについて、蛍光ランプから発せられる光の紫外線領域の強度分布を測定した結果を示す。図５中、線Ｌ１１は試料１１のデータであり、線Ｌ１２は試料１２のデータであり、線Ｌ１３は試料１３のデータである。図６には、試料１１〜１３の各々について、紫外線遮蔽率を測定した結果を示す。
【００３５】
図５及び図６に示されるように、紫外線遮蔽率は、試料１２が最も高く、次に試料１１が高かった。また、Ａｌ２Ｏ３の保護層を用いた試料１３では、紫外線遮蔽効果がほとんど得られなかった。こうした実験結果から、本実施形態の保護層１２によれば、紫外線遮蔽効果が飛躍的に向上すると考えられる。また、複数回の塗布（２度塗り）を行うことで、１度塗りの場合よりも、紫外線遮蔽効果が大きくなると考えられる。
【００３６】
保護層１２は、例えば図７に示すような手順で製造される。
【００３７】
ステップＳ１１では、金属酸化物粒子（酸化チタン粒子及び酸化亜鉛粒子）を生成する。金属酸化物粒子は、例えば気相酸化法、中和晶析法、又はゾルゲル法などにより、生成することができる。こうして生成した金属酸化物微粒子は凝集して存在するため、適切な方法を用いて解砕し、その分散した状態を安定的に維持させることが好ましい。解砕の手法としては、例えば超音波法、ボールミル法、又はビーズミル法などが有効である。金属酸化物粒子の径は、例えばレーザードップラー法により測定することができる。
【００３８】
続くステップＳ１２では、金属酸化物粒子のスラリーを生成する。容器に金属酸化物粒子（酸化チタン粒子及び酸化亜鉛粒子）及び分散媒等を充填し、これらを攪拌することで、スラリーは生成される。攪拌時間は、例えば分散到達粒径に応じて設定される。スラリーの分散媒としては、多価アルコール誘導体等の有機分散媒、又は水が有効である。スラリーには、分散剤（例えばβ−ジケトン類）や、バインダー（例えばβ−ジケトン類金属錯体）等を添加してもよい。
【００３９】
続くステップＳ１３では、金属酸化物粒子のスラリーを発光管１１（基材）上に塗布し、乾燥させる。スラリーを塗布する手法としては、例えばエアスプレー法、フローコート法、はけ塗り法、又はディッピング法などが有効である。この塗布工程は、１回の塗布（１度塗り）又は複数回の塗布（例えば２度塗り）とする。複数回の塗布であれば、容易に厚い膜を形成することができる。
【００４０】
続くステップＳ１４では、ステップＳ１３で塗布した膜に熱処理を施す。これにより、膜中の金属酸化物粒子間が結合（焼結）し、保護層１２が完成する。スラリー濃度、分散剤やバインダーの添加量、又は熱処理条件などを調整することで、クラックやピンホールのない緻密な膜を形成することができる。
【００４１】
さらに、蛍光ランプ１０を製造する場合には、周知の手法により、保護層１２上に蛍光体層１３を形成する。その後、発光管１１の排気を行い、排気が終了する直前に、発光のために必要な水銀を発光管１１に封入し、さらに続けて発光媒体としてのアルゴンガスを封入することで、蛍光ランプ１０が完成する。
【００４２】
以上、本発明の実施形態に係る紫外線遮蔽層、蛍光ランプ、及び紫外線遮蔽層の製造方法について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば以下のように変形して実施することもできる。
【００４３】
蛍光ランプ１０は、環形の蛍光ランプに限られず、例えば図８に示すように、直管形の蛍光ランプであってもよい。また、例えば図９に示すように、蛍光ランプ１０は、電球形の蛍光ランプであってもよい。その他、例えばＵ状、Ｌ状、Ｖ状、又は螺旋状の蛍光ランプなどに、上述の保護層１２等を適用してもよい。Ｕ状、Ｌ状、Ｖ状等の角の形状は任意であり、例えば直角でも、鋭角でも、鈍角でも、丸みを帯びていてもよい。さらに、蛍光ランプ１０の形状は、二重環形、ツイン形、コンパクト形であってもよい。管の形も、円筒に限られず、例えば角筒などでもよい。その他、発光管１１の管径なども任意である。
【００４４】
蛍光ランプ１０の種類は任意である。例えば蛍光ランプ１０は、熱陰極管（ＨＣＦＬ：Hot Cathode Fluorescent Lamp）であっても、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）であっても、誘電体バリア放電蛍光ランプ（ＥＥＦＬ：External Electrodes Fluorescent Lamp）等の外部電極蛍光ランプであってもよい。
【００４５】
蛍光ランプ１０の用途は任意である。蛍光ランプ１０は、屋内外照明灯のほか、例えば車内照明灯、非常灯、装飾灯等に用いてもよい。さらに、例えば液晶ディスプレイのバックライト光源、複写機のイレイサー、ＦＡＸやスキャナー等における原稿読取照射用光源、又は各種ディスプレイ用光源等の用途に適用できるように、蛍光ランプ１０の構成を適宜変更してもよい。
【００４６】
その他、蛍光ランプ１０のサイズ、ワット数、又は光色なども、任意である。ただし、一般的な用途であれば、サイズは、４形〜１１０形、ワット数は、数ワット〜百数十ワット、光色は、昼光色、昼白色、白色、温白色、又は電球色が好ましいと考えられる。
【００４７】
蛍光体粒子の構成要素は任意である。例えば蛍光体粒子の蛍光体材料は、実施形態中に示した材料以外のものであってもよい。蛍光体層１３として、互いに発光色が異なる複数の発光層を用いてもよい。
【００４８】
保護層１２における粒子状の酸化チタンと粒子状の酸化亜鉛とは、直接結合していても、中間体を介して間接的に結合していてもよい。
【００４９】
その他の点についても、蛍光ランプ１０の構成、及びその構成要素の種類、性能、寸法、材質、形状、層数、又は配置等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変更することができる。例えば用途等に応じて、発光管１１、保護層１２、蛍光体層１３の間に、所望の層を追加するようにしてもよい。
【００５０】
本発明の製造方法は、図７のフローチャートに示した内容及び順序に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に内容及び順序を変更することができる。また、用途等に応じて、必要ない工程を割愛してもよい。例えば金属酸化物粒子の熱処理工程（図７のステップＳ１４）は、蛍光体の塗布後に蛍光体に対する熱処理とまとめて行ってもよい。また、保護層１２の形成方法は、塗布に限定されず、例えば１回のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）又は複数回のＣＶＤであってもよい。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、「請求項」に記載されている発明や「発明を実施するための形態」に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の蛍光ランプは、住宅用照明器具等に適している。本発明の紫外線遮蔽層は、その蛍光ランプに用いられる蛍光体の被覆に適している。本発明の紫外線遮蔽層の製造方法は、その紫外線遮蔽層の製造に適している。
【符号の説明】
【００５３】
１０  蛍光ランプ
１１  発光管
１１ａ  口金
１１ｂ  接続ピン
１１ｃ、１１ｄ  フィラメント電極
１２  保護層
１３  蛍光体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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