(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプ用のＵＶ反射層において、
平均粒子サイズで３０ｎｍ未満であり、１０ないし７０重量％のＡｌ2Ｏ3粒子と、
Ａｌ2Ｏ3より高い屈折率を有する材料からなり、前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒子サイズより大きな平均粒子サイズを有する、少なくとも１０重量％の粒子とを備え、
前記Ａｌ2Ｏ3より高い屈折率を有する材料は、ジルコニウム二酸化物、ドープされたジルコニウム二酸化物、イットリウム酸化物、及びハフニウム酸化物からなるグルーブから選択される、
ことを特徴とするＵＶ反射層。
【請求項２】
ＵＶ光を反射する材料の層を内側表面に設けた放電ボディを有するガス放電ランプであるランプにおいて、
前記層が、
平均粒子サイズで３０ｎｍ未満であり、１０ないし７０重量％のＡｌ2Ｏ3粒子と、
Ａｌ2Ｏ3より高い屈折率を有する材料からなり、前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒子サイズより大きな平均粒子サイズを有する、少なくとも１０重量％の粒子とを備え、
前記Ａｌ2Ｏ3より高い屈折率を有する材料は、ジルコニウム二酸化物、ドープされたジルコニウム二酸化物、イットリウム酸化物、及びハフニウム酸化物からなるグルーブから選択される、
ことを特徴とするランプ。
【請求項３】
請求項１に記載の層において、
前記Ａｌ2Ｏ3粒子が、サイズにおいて２００ｎｍ未満の固まりを形成する、
ことを特徴とする層。
【請求項４】
請求項３に記載の層において、
前記Ａｌ2Ｏ3粒子が、サイズにおいて１４０ｎｍ未満の固まりを形成する、
ことを特徴とする層。
【請求項５】
請求項２に記載のランプにおいて、
前記Ａｌ2Ｏ3粒子が、サイズにおいて２００ｎｍ未満の固まりを形成する、
ことを特徴とするランプ。
【請求項６】
請求項５に記載のランプにおいて、
前記Ａｌ2Ｏ3粒子が、サイズにおいて１４０ｎｍ未満の固まりを形成する、
ことを特徴とするランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＵＶ反射層と、このような層を有するランプと、このような層をランプガラス上に設ける方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば低圧水銀ガス放電ランプのような放電ランプは、放電において発生する放射が、通常は人間の目には見えないＵＶ範囲における波長範囲にあるという問題を含んでいる。したがって、可視光を発生するために、この放射を異なった波長の放射に変換すべきである。この目的のため、例えば蛍光体のような発光材料の層を、通常はガラスで形成された放電ボディの、すなわち、ガス放電が起こるボディの内壁において設ける。
【０００３】
しかしながら、前記発光材料は、比較的高価であり、このようなランプの全体的な費用のまったく無視できない部分を占める。したがって、できるだけ薄い発光材料の層（発光層）を長時間保つ努力が成されてきた。既知の手順は、可視光を透過するがＵＶ光を反射する第２層を、前記発光層と放電管の内側との間に設け、薄い発光層を用いて、ガス放電によって発生した放射が可視光に変換される程度が最も高くなるようにするものである。これは、前記ガス放電において発生した放射の前記発光層を通過する間にすでに可視光に変換されてしまっている部分は、前記放電ボディに実際的に妨げられずに到達することができ、吸収及び放射を経て可視光に変換されることなく前記発光層を通過した部分は、少なくとも部分的に前記反射層によって前記発光層に反射し戻されることを達成する。したがって、基本的な考えは、前記放電ボディにおけるＵＶ光を”ロックイン”し、このＵＶ光が、前記発光層の原子によって吸収され、これらの原子が可視光範囲の波長を放射するまで、このＵＶ光を前後に反射させることである。
【０００４】
ＵＶ放射をできる限り完全に反射し、同時に、可視範囲における波長を妨げられずに通過させるＵＶ反射層の実現は、実際には問題を示す。広範囲の種類の材料及び材料混合物が、例えば、ＡＴ３５３３５７Ｃ１において、前記反射層に関して示唆されており、この文献は、ＵＶ放射を良好に反射する材料からだけでなく、発光材料との混合物におけるこのような材料から成る反射層を提案している。米国特許明細書第３９９５１９２号は、重量で１５％までの、好適には重量で１０分の数％（重さで０．１４ないし０．１７％）のＡｌ２Ｏ３又はＺｒＯ２を加えたＴｉＯ２のＵＶ反射層を提案している。異なった粒子サイズの２つの反射材料の反射層は、日本国特許明細書第５３−６３７８８Ａ２号から既知であり、この文献では、前記反射層の重さで約９５ないし９９．９％に関する一方の材料が１μｍ未満の粒子サイズを有し、前記反射層の重さで約０．１ないし５％に関する第２の材料が約２ないし８μｍの粒子サイズを有する。このような材料の混合物は、特に前記反射層の粘着性及び耐久性を保証することを目的としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記反射層に関して今までに既知の材料及び材料の混合物は、前記反射層に課せられた条件を最良には満たさない。高屈折率及び適切な粒子サイズを有する反射材料の使用は、可視光の望ましくない散乱をＵＶ光の所望の反射を減らすことなく同時に減少することができるが、高屈折率を有する材料は、ＵＶ光を吸収後に可視光を放射することなくＵＶ光を吸収する特性があることが実際は知られている。したがって、吸収された放射のエネルギーは、使用されないままである。
【０００６】
上記を考慮して、本発明は、きわめて良好なＵＶ反射特性を有し、同時に、可視光に対するきわめて良好な透過特性を有し、特に、可視光をできるだけ低い程度に散乱し、散乱コントラストを改善したＵＶ反射層と、このような層を有するランプと、このような層をランプにおいて設ける方法とを提供することを、その目的として有する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、独立請求項の特徴を有する層、ランプ及び方法によって達成される。有利な実施形態及び変形例を、従属請求項において規定した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記層を通る可視光の有効経路長を、高屈折率を有する材料と低屈折率を有する材料とを混合することによって減少し、反射されたＵＶ光の比率を減らすことなく、可視光をあまり吸収しないようにすることがきることを基礎としている。
【０００９】
最適な散乱パワーを有するＵＶ吸収粒子を、ＵＶ放射を弱く散乱する非ＵＶ吸収材料のナノ粒子と均一に混合した場合、この層全体の散乱係数は、最適な散乱パワーを有するＵＶ吸収粒子しか含まない層と比べて、同じかさらに上昇するが、ＵＶ放射の吸収は減少する。
【００１０】
以下の関係、
ａ＝１＋Ｋ／Ｓ
が保たれ、ここで、Ｓを所定の波長を有する光に対する層全体の散乱係数とし、Ｋを吸収係数とする。
Ｋ＝ｋσ
が成り立ち、ここで、ｋを定数とし、σを前記層におけるより大きい粒子の比例体積とする。
【００１１】
最適な散乱パワーに対応する粒子サイズの粒子の混合物を、平均粒子サイズが２５４ｎｍより有意に小さい非ＵＶ吸収粒子で希釈した場合、このような層の散乱係数Ｓは、前記より大きい粒子の体積σに対する比率に依存する。この効果は、
Ｓ＝ｓσ（１−γｓσ2/3）
によって与えられ、ここで、ｓを、
【数１】
0004519380.tif 000002
として規定し、γは粒子がパックされる方法に依存する。ポリマにおける顔料において、散乱に最適な比例体積は、体積で約３０％にある。
【００１２】
前記散乱係数Ｓ及びパラメータａを、種々の層の厚さを有する層の反射データから計算してもよい。１００ｍ２／ｇの特定の表面積を有するアルミナ粒子と、ドープされたＺｒＯ２との層の散乱係数及び対応する値を、図１の表において列挙した。これらの値は、フッ素樹脂標準に関係する。前記散乱係数を、混合されていないＺｒＯ２の散乱係数に対して規格化する。
【００１３】
前記パラメータの値は、ナノ結晶Ａｌ２Ｏ３の含有量が増加すると共に減少し、重さで４０％のナノ粒子において、１に近づく傾向にある。このことは、Ａｌ２Ｏ３より高い屈折率を有し、したがって、より高い散乱係数を有する材料のＵＶ反射層への使用を可能にする。ドープされたＺｒＯ２以外にも、ＺｒＯ２、イットリウム酸化物、ハフニウム酸化物及び希土類酸化物の粒子をＵＶ反射層に使用してもよい。この原理は、粒子サイズ及び吸収限界を適切に選択すれば、他の波長にも適用可能である。
【００１４】
前記反射層を、例えば、湿式化学方法によって設けてもよい。この目的のため、ナノ粒子と強度に光を散乱する粒子との混合物を、水中で、硝酸又は他の分散剤によって安定化してもよい。適切なバインダシステムを加えた後、前記反射材料の層を設けてもよく、次のステップにおいて、前記発光材料の層を設けてもよい。フッ素樹脂標準に関して達成可能な反射率を、混合比の適切な選択を通じて与えられた例に関して、７０と約１００％との間で設定することができる。
【００１５】
Ａｌ２Ｏ３の粒子サイズを２５４ｎｍより有意に小さく、好適には１０ｎｍより小さく保てば、ナノ結晶構造への埋め込みを、簡単な方法において実現することができる。すべてのＡｌ２Ｏ３をナノ結晶構造のものとする必要はないことは明らかである。ここで、具体的な実施形態に応じて、Ａｌ２Ｏ３の平均粒子サイズを、１００ｎｍ未満、好適には３０ｎｍ未満に選択すると言えば十分である。これらのような粒子は一般に共に結合して固まりになる傾向があるため、平均におけるこれらの固まりが２００ｎｍ未満ならば、好適には１４０ｎｍ未満であれば有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＺｒＯ２をドープされたアルミニウム粒子の層の散乱係数及びパラメータの値を記した表である。
【図１】
0004519380.tif 000003