專利名稱：燈用玻璃組合物、燈用玻璃部件、燈和照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燈用玻璃組合物、燈用玻璃部件、燈和照明設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，燈用玻璃部件如玻璃燈泡和發(fā)光管柱(flared stem)由高度電絕 緣的玻璃制成以便防止電流流過玻璃部件。電流通過玻璃部件可能會(huì)S1 起照明設(shè)備電路短路或產(chǎn)生熔化玻璃部件的異常熱。
一種常用的高度電絕緣的玻璃為所謂的鉛玻璃，其包含大量PbO (氧化鉛)。但是，由于鉛是有害物質(zhì)，因此鉛玻璃的使用近年來受到 官方管制。在尋求電絕緣與鉛玻璃電絕緣類似的替代玻璃的嘗試中，已 經(jīng)提出了各種包含大量SrO (氧化鍶)的玻璃，其中SrO為用于提高電 絕緣的成分(見下面的專利參考文獻(xiàn)l)。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)添加大量SrO 可能導(dǎo)致結(jié)晶并因此導(dǎo)致玻璃失去透明性。鑒于此，已經(jīng)提出玻璃具有 被限制到2.5wt。/c或以下的SrO含量以抑制失去透明性(見下面的專利 參考文獻(xiàn)2)。
專利參考文獻(xiàn)1:日本專利申請公開No.06-206737
專利參考文獻(xiàn)2:日本專利申請公開No.2005-213129

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題
但是，不幸地，本發(fā)明人基于在根據(jù)專利參考文獻(xiàn)2所制備的玻璃 上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了以下問題。即根據(jù)專利參考文獻(xiàn)2的玻璃不能滿足 適合照明用途所要求的性質(zhì)。尤其是需要進(jìn)一步改善玻璃失去透明性的傾向。
考慮到上述問題，本發(fā)明的主要目的是提供用于燈的玻璃組合物， 該組合物基本無鉛，達(dá)到了適合照明目的的電絕緣，并具有較低的失去 透明性的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供全部由這種玻璃組合物制造 的燈用玻璃部件、燈和照明設(shè)備。解決問題的手段
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供燈用玻璃組合物，該組合物包括以
氧化物表示的以下成分65wt% ~ 75wt。/o的Si02; lwt% ~ 5wt°/"々A1203; 0.5wt% ~ 5wt。/o的Li20; 5wt% ~ 12wt。/o的Na20; 3wt% ~ 7wt。/。的K20; 12wt%~18wt°/"々Li20+Na20+K20; 2.1wt%~7wt°/"々MgO; 2wt% ~ 7wt。/。的CaO; 0wt% ~ 0.9wt。/。的SrO; 7.1wt% ~ 12wt。/。的BaO;并且基 本沒有PbO。注意"基本沒有PbO"是指完全不含PbO以及以雜質(zhì)的程 度包含PbO。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供燈用玻璃組合物，該組合物包括以氧 化物表示的以下成分65wt% ~ 75wtQ/。的Si02; lwt% ~ 3wt。/o的A1203; lwt。/。 — 3wt。/o的Li20; 7wt% ~ 10wt。/o的Na20; 3wt% ~ 6wt。/。的K20; 13wt% ~ 17wt。/o的Li20+Na20+K20; 3wt% ~ 6wt。/。的Mg〇；3wt% ~ 6wt% 的CaO; 0wt% ~ 0.9wt。/。的SrO; 7.1wt% ~ 10wt。/o的BaO;并且基本沒有 PbO。
注意本申請中所限定的每個(gè)數(shù)值范圍都包括該范圍的上限和下限。 例如，65wt% ~ 75wt。/。的范圍意味著65wt。/。和75wto/o都^皮包括在該范圍內(nèi)。
Si02是形成玻璃網(wǎng)絡(luò)(glass network)的主要成分，并且玻璃組合 物中的Si02含量落在65wt。/o 75wty。的范圍內(nèi)。如果Si02含量低于 65wt%,玻璃的耐水性會(huì)降低。然而，如果Si02含量高于75wt°/。，則玻 璃在高溫下的粘度會(huì)增加，這會(huì)導(dǎo)致大大降低玻璃的加工性。
A1203為抑制堿溶析(alkaline elution)并形成玻璃網(wǎng)絡(luò)的成分。也就
是說，添加Al203導(dǎo)致降低玻璃的加工性。玻璃組合物中的八12〇3含量
落在lwto/。 5wt。/o的范圍內(nèi)。如果八1203含量低于lwt%，則不能充分產(chǎn) 生抑制堿溶析的效果。然而，如果八1203含量高于5wt%,則在玻璃中可 能會(huì)出現(xiàn)條紋或玻璃在高溫下的粘度會(huì)增加，這會(huì)導(dǎo)致降低玻璃的加工 性。因此優(yōu)選對于玻璃燈泡，Al203含量落在lwt。/。 3wtM的范圍內(nèi)是 合適的。
Li20、 Na20和K20是堿金屬氧化物，這些成分?jǐn)嚅_玻璃中存在的 Si02鍵以降低玻璃粘度。另外，Li2〇、Na20和K20大大地影響膨脹系 數(shù)。但堿溶析(即析出的堿量)隨上面提到的單獨(dú)成分的量增加，Li20、 Na2〇和K20共存產(chǎn)生一皮稱為混合^咸效應(yīng)的現(xiàn)象以減少石咸溶析。
5與其它原料相比，Na20為更便宜和降低玻璃粘度更有效的成分。 出于這個(gè)原因，Na20可用于改善玻璃的加工性。玻璃組合物中的Na20 含量落在5wt% ~ 12wt。/o的范圍內(nèi)。如果Na20含量低于5wt%，則玻璃 的粘度增加降低了加工性。然而，高于12wt。/。的Na20含量降低了玻璃 的耐水性，這導(dǎo)致增加了堿溶析。因此優(yōu)選對于玻璃燈泡，Na20含量 落在7wt% ~ 12wt。/。范圍內(nèi)是合適的。
玻璃組合物中的K20含量落在3wt。/。-7wt。/o的范圍內(nèi)。如果K20 含量低于3wt。/。，則不能產(chǎn)生上述的混合堿效應(yīng)，并因此增加了堿溶析。 然而，如果K20含量高于7wt%,則玻璃的耐水性會(huì)降低，并因此增加 了堿溶析。因此優(yōu)選對于玻璃燈泡，K20含量落在3wto/o-6wt。/。范圍內(nèi) 是合適的。
玻璃組合物中的Li20含量落在0.5wt% ~ 5wt。/。的范圍內(nèi)。如果Li20 含量低于0.5wt%,則不能產(chǎn)生上述的混合堿效應(yīng)，并因此增加了堿溶析。 然而，如果Li20含量高于5wt°/。，則玻璃的耐水性會(huì)降低，并因此增加 了堿溶析。另外，由于Li20是相對昂貴的原料，因此制造成本隨Li20 含量增加。因此優(yōu)選對于玻璃燈泡，Li20含量落在lwto/o 3wto/()范圍內(nèi) 是合適的。
Li20、 Na20和K20的總含量落在12wt% ~ 18wt。/。的范圍內(nèi)。Li20、 Na2〇和K20的總含量落在這個(gè)范圍內(nèi)，確保了玻璃的良好加工性。如 果總含量低于12wt%，則玻璃的粘度會(huì)增加而降低了加工性。然而，如 果總含量高于18wt。/。，則玻璃的耐水性會(huì)降低，并因此增加了堿溶析。 因此優(yōu)選對于玻璃燈泡，Li20、 Na20和K20的總含量落在13wt%~ 17wtM范圍內(nèi)是合適的。
MgO、 CaO、 SrO和BaO是堿土金屬氧化物，并對玻璃的電絕緣有 影響。造成影響的第一個(gè)因素在于具有較大原子半徑的堿土金屬傾向于 成為阻斷堿金屬遷移的物理阻礙。因此，這類堿土金屬的存在用于抑制 電導(dǎo)率。從這個(gè)觀點(diǎn)看，注意到在所有堿土金屬中具有最大原子半徑的 Ba抑制電導(dǎo)率最大。第二個(gè)因素在于具有較大原子半徑的堿土金屬傾向
于斷開或改變環(huán)繞Sl02的骨架以提供允許堿金屬更容易通過的空間。因
此，這類堿土金屬的存在用于增加電導(dǎo)率。從這個(gè)觀點(diǎn)看，注意到在所 有堿土金屬中具有最大原子半徑的Ba增加電導(dǎo)率最大。
MgO和CaO為影響玻璃的電絕緣、斷開玻璃中存在的Si02鍵以降低粘度和增加玻璃耐水性的成分。另外，注意到MgO和CaO還影響玻 璃性質(zhì)如化學(xué)耐久性和失去透明性。玻璃組合物中的MgO含量落在 2.lwt% ~ 7wtyo的范圍內(nèi)，玻璃組合物的CaO含量落在2wt% ~ 7wt。/o的 范圍內(nèi)。如果MgO含量低于2.1 wt。/o或CaO含量低于2wt。/。時(shí)，則玻璃 的化學(xué)耐久性會(huì)降低。然而，如果MgO或CaO含量高于7wt%,則玻 璃的粘度傾向于隨溫度變化過大。這意味著在加工時(shí)，玻璃冷卻過快， 這導(dǎo)致降低玻璃的加工性并因此降低了燈制造產(chǎn)率。因此優(yōu)選對于玻璃 燈泡，MgO含量和CaO含量都落在3wt% ~ 6wt。/。范圍內(nèi)是合適的。
玻璃組合物的SrO含量落在0wt% ~ 0.9wt。/。的范圍內(nèi)。SrO含量高 于0.9wt。/。，玻璃在熔融態(tài)下失去透明性的傾向增加，作為燈用玻璃，這 是不期望的。為了減小失去透明性的趨勢，希望盡可能避免添加SrO。
玻璃組合物中的BaO含量落在7.1wt%~ 12wt。/o的范圍內(nèi)。類似于 如上文所述的MgO、 CaO和SrO, BaO也影響^皮璃的電絕緣。與考慮到 玻璃化學(xué)耐久性和失去透明性的傾向而被各自限制到 一定數(shù)量或以下 的MgO、 CaO和SrO含量相比，小于7.1\^%的BaO含量使得難以確保 玻璃足夠的電絕緣水平。然而，如果BaO含量高于12wt%，則J皮璃在熔 融態(tài)下失去透明性的傾向會(huì)增加，這對于燈用玻璃是不理想的。因此優(yōu) 選對于玻璃燈泡，BaO含量落在7.1wt%~ 10wtQ/o范圍內(nèi)是合適的。
注意020、 Na20和K20具有增加玻璃電導(dǎo)率的傾向。相反，MgO、 CaO、 SrO和BaO能有效確保玻璃的電絕緣。通過優(yōu)化各成分的含量， 將獲得電絕緣的期望水平。
注意一種或多種紫外吸收劑如Ce02、 Ti02、 SnO和Sn02可^L加入 到玻璃中以便提供紫外吸收功能。只要每種紫外吸收劑的含量都凈皮限制 到lwtQ/?；蛞韵?，不會(huì)損害根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物的期望性質(zhì)即可。 另外，可加入一種或多種澄清劑如Sb203、 S03、 C、 F和C1。只要每種 澄清劑的含量都被限制到lwt。/。或以下，不會(huì)損害根據(jù)本發(fā)明的玻璃組 合物的期望性質(zhì)即可。另外，在沒有損害根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物的期 望性質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可存在最多0.5wty。雜質(zhì)，代表是例如Fe203。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 個(gè)方面，玻璃組合物可滿足以重量表示的以下關(guān)系。[數(shù)學(xué)式1]
0.76 S + C^O) / (5W +歸)蘭1,19
如上所述，堿土金屬氧化物斷開玻璃中存在的Si02鍵加寬了玻璃網(wǎng) 絡(luò)中的間隙。因此，為高遷移率的堿金屬尤其是鈉提供了寬的路徑來遷 移。這里，應(yīng)注意到在堿土金屬中，鎂和鈉的原子半徑基本相等，鈣比 鈉的原子半徑大，但在堿土金屬中相對較小。因此，在向玻璃組合物中 添加鎂或釣的情況下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的間隙比包含鋇或鍶的玻璃組合物的 間隙窄，其中鋇或鍶具有較大的原子半徑。鑒于此，認(rèn)為能預(yù)計(jì)抑制堿
溶析的效果會(huì)隨MgO或CaO的重量比增加。
同時(shí)，可以認(rèn)為具有較大原子半徑的堿土金屬傾向于物理阻礙堿金 屬的通道，這用于抑制電導(dǎo)率。也就是說，具有較大原子半徑的SrO和 BaO更有效地抑制電導(dǎo)率。抑制堿溶析的效果會(huì)隨SrO和BaO重量比 增力口。
上面兩個(gè)因素之間的平衡決定了抑制堿溶析的堿土金屬含量的期 望范圍。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，滿足以下關(guān)系的范圍能有效充分地抑制堿溶析。
0,76 ^ (狗O + (7a<9) / (5VO + BaO) ^ L19
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，Li20 + Na20 + K20的總含量可小于 15.8wt%， MgO、 CaO、 SrO和BaO的總含量可小于15.6wt%，并可滿 足由下面的關(guān)系限定的重量含量比。
0.76 一 (il勿O + CW)/(5V(9 +
對于高的堿金屬氧化物(即Li20、 Na20和K20)總含量，得到的 玻璃的工作點(diǎn)傾向于較低。下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例4和5各自包含總計(jì)15.8wt。/?；蛞陨系膲A金屬氧化物并表現(xiàn)出低于IOO(TC的工作點(diǎn)。
還注意到即使對于小于15.8wtQ/o的堿金屬氧化物總含量，只要堿土 金屬氧化物的總含量高，得到的玻璃的工作點(diǎn)也會(huì)較低。在下面描述的 本發(fā)明的實(shí)施例7~ 10中，堿金屬氧化物的總含量小于15.8wt%,但堿 土金屬氧化物的總含量等于15.6wt。/o或更高。實(shí)施例7~ 10的工作點(diǎn)低 于1000 。C。
另夕卜，關(guān)于堿土金屬氧化物的含量，應(yīng)注意到以下這些。SrO和BaO 中每一個(gè)都具有比其它堿土金屬氧化物大的原子半徑，隨著SrO和BaO 含量的增加，得到的玻璃的工作點(diǎn)往往相對較低。下面描述的本發(fā)明的 實(shí)施例6和11都滿足下面的關(guān)系并表現(xiàn)出低于100(TC的工作點(diǎn)。
0.76 ^ (均O + (7aO)/(SW + BaC>)
下面描述的本發(fā)明的實(shí)施例1-3都表現(xiàn)出落在1000°C ~ 105(TC范 圍內(nèi)的工作點(diǎn)。在實(shí)施例1 ~3中的每一個(gè)中，Li20、 Na20和K20的總 含量小于15.8wt%， MgO、 CaO、 SrO和BaO的總含量小于15.6wt%。 另外，滿足下面的關(guān)系式。
0.76《(，+ C +歸)
根據(jù)本發(fā)明的又 一 個(gè)方面，玻璃的軟化點(diǎn)可落在650 °C ~ 720 °C的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，玻璃在30°C - 380。C溫度下的熱膨脹系
數(shù)可落在90* lot1至100n(r1的范圍內(nèi)。
根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供燈用玻璃部件，玻璃部件由上面所限 定的玻璃組合物制造。
根據(jù)又一個(gè)方面，本發(fā)明提供包括上面所限定的玻璃部件的燈。 根據(jù)又一個(gè)方面，本發(fā)明提供包括上面所限定的燈的照明設(shè)備。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，玻璃組合物包含有限量的SrO。利用有限的SrO含量， 幾乎不發(fā)生玻璃失去透明性。另外，MgO、 CaO和BaO的含量被限制 到落在預(yù)定范圍內(nèi)，以便確保得到的玻璃達(dá)到用于照明目的的合適電絕 緣水平。
根據(jù)本發(fā)明，由上述玻璃組合物制造燈用玻璃部件。利用該^皮璃組 合物，玻璃幾乎不失去透明性，并因此提高了制造產(chǎn)率。另外，由于確 保了合適的電絕緣，因而玻璃部件適合用于燈。
根據(jù)本發(fā)明，燈包括上面描述的玻璃部件。因此，提高了燈的制造 產(chǎn)率并因此降低了燈的制造成本。另外，燈表現(xiàn)出良好的光通量維持率。
根據(jù)本發(fā)明，照明設(shè)備包括上面描述的燈，因此其制造成本^f氐于常 規(guī)照明設(shè)備的制造成本。另外，本發(fā)明的照明設(shè)備表現(xiàn)出與常規(guī)燈相當(dāng) 的光通量維持率。


圖1為表示根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物的成分以及它們性質(zhì)的表。圖2為圖示本發(fā)明中釆用的堿溶析測量方法的圖。 [圖3]圖3為表示通過根據(jù)JIS-標(biāo)準(zhǔn)的方法測量的堿溶析量和通過本 發(fā)明中采用的堿測量方法測量的電導(dǎo)率之間的關(guān)系的圖。圖4為表示根據(jù)對比例的玻璃組合物的成分以及它們性質(zhì)的表。圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案1的圓形熒光燈的局部平面圖。 [圖6]圖6為圖示發(fā)光管柱(stem)被連接到玻璃燈泡前的圖，(a)
表示形成發(fā)光管柱的元件，(b)表示發(fā)光管柱的截面圖。 [圖7]圖7為表示圓形熒光燈的光通量維持率的表。 [圖8]圖8為示意性顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案2的冷陰極熒光燈
的局部平面圖。圖9為表示冷陰極熒光燈的光通量維持率的表。圖10為示意性表示根據(jù)本發(fā)明改變的照明設(shè)備的斜視圖。
符號說明20、 32、 33、 61、 62 玻璃部件
10、 60 燈
80 照明設(shè)備
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖描述實(shí)施發(fā)明的最佳方式。 I.玻璃組合物
首先，下面參考本發(fā)明的實(shí)施例1 ~ 11描述根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合 物。圖1為顯示實(shí)施例11的玻璃組合物的成分以及其性質(zhì)的表。 i.玻璃組合物的性質(zhì)
按照下面的方式評價(jià)每種玻璃組合物的性質(zhì)(堿溶析量、膨脹系數(shù)、 軟化點(diǎn)、工作點(diǎn)、和失去透明性的傾向)。 石咸溶片斤量
測量從玻璃中溶析的堿組分量的一種常用方法是根據(jù)JIS (JIS R 3502 )的化學(xué)分析玻璃裝置的測試方法。簡單地說，按照J(rèn)ISR3502方 法進(jìn)行下面的過程。首先，使用例如研缽將玻璃樣品粉-f成顆粒(具有 落在250微米至420微米范圍內(nèi)的直徑)。然后用乙醇洗滌玻璃顆粒以 除去不想要的細(xì)粒。然后，在沸水浴中加熱洗滌過的玻璃顆粒60分鐘 以使堿從玻璃顆粒中溶析。通過用硫酸中和滴定測定溶析物中堿組分的 濃度。將這樣測定的值轉(zhuǎn)變成從玻璃顆粒中溶析的堿組分的量。
根據(jù)JIS的測試方法具有以下缺點(diǎn)。即，如果不能用乙醇充分進(jìn)行 洗滌，則不想要的細(xì)粉仍保留在玻璃顆粒中。細(xì)粉的存在導(dǎo)致玻璃顆粒 在蒸餾水中的總表面積顯著增加。在這種情況下，不可能精確測量堿溶 析的量。另外，JIS測試方法要求復(fù)雜的過程，包括研磨玻璃樣品成小 的顆粒，洗滌顆粒以除去不想要的細(xì)粉，和中和滴定。由于這些缺點(diǎn)， 期望 一種更容易和精確地測量堿溶析量的方法。
考慮上述內(nèi)容，本發(fā)明人建立了一種能比根據(jù)JIS的方法更容易和 精確地測量堿溶析量的新方法。根據(jù)新的測量方法，將一塊玻璃樣品浸 到蒸餾水中使堿溶析到蒸餾水中。測量堿溶析物的電導(dǎo)率，并由這樣測 量的電導(dǎo)率推導(dǎo)出堿溶析量。
圖2為圖示本發(fā)明中采用的新的堿溶析測量方法的圖。參考圖2描 述測量方法的具體過程。首先，使從玻璃樣品上切下的塊在恒定保持在75°C ~ 85。C溫度范圍 內(nèi)和85% ~ 95%濕度范圍內(nèi)的浴中靜置45 ~ 50小時(shí)以便潤濕這些塊。為 了達(dá)到更高的測量精確度，優(yōu)選調(diào)節(jié)浴溫度、浴濕度和浸沒時(shí)間分別到 8(TC、 90%和48小時(shí)，這些是接近各自范圍中值的值。
然后，如圖2所示，水槽1裝有70°C-80。C的100ml蒸餾水2。將 已被潤濕的玻璃樣品3浸沒在蒸餾水中l(wèi)小時(shí)。由于蒸餾水2被保持在 70°C ~ 8(TC的相對低的溫度下，因此與按照J(rèn)IS測試方法在沸騰蒸餾水 中強(qiáng)制發(fā)生的堿溶析相比，能使堿以更接近實(shí)際情況的方式溶析以進(jìn)行 測量。
優(yōu)選地，調(diào)節(jié)要被浸沒的玻璃樣品3使得全部玻璃樣品3的總表面 積落在4500mm2至5500mm2范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，總表面積應(yīng)為約 5000mm2。例如，浸沒8個(gè)玻璃樣品3，其中每一個(gè)都^皮切成約 15mm*15mm*2.5mm的立方形4犬。
然后，從蒸餾水2中取出玻璃樣品3以得到堿溶析物。然后4吏堿溶 析物穩(wěn)定在25。C,用商業(yè)上可得到的具有防浸傳感器的小型電導(dǎo)率計(jì)4 (商標(biāo)名Twin Cond B-173 )測量石威溶析物的電導(dǎo)率。
圖3為顯示通過根據(jù)JIS的方法測量的堿溶析量和通過本發(fā)明中使 用的新堿溶析測量方法測量的電導(dǎo)率之間的關(guān)系的圖。存在如圖3所示 的關(guān)系。通常，適合熒光燈玻璃燈泡的玻璃具有會(huì)產(chǎn)生270微克/克或以 下的堿溶析量的性質(zhì)。如圖3所示，堿溶析量為270微克/克的玻璃具有 57微西門子(micro-Siemens)/厘米的電導(dǎo)率。鑒于此，認(rèn)為具有57微西 門子/厘米或以下的電導(dǎo)率的玻璃適合玻璃燈泡。
換句話說，玻璃的電導(dǎo)率指示玻璃的堿溶析量，盡管是間接地。為 了適合用在燈中，玻璃在25。C下需要具有57微西門子/厘米或以下的電 導(dǎo)率。如果電導(dǎo)率高于57微西門子/厘米，會(huì)更顯著地引起起因于汞齊 產(chǎn)生的各種問題。
由于本發(fā)明中采用的測量方法使用玻璃樣品的塊，因此可容易調(diào)整 要浸沒到蒸餾水內(nèi)的玻璃塊的總表面積。因此，能比根據(jù)JIS的測試方 法更精確地測量堿溶析量。另外，由于本發(fā)明中采用的測量方法基于電 導(dǎo)率確定玻璃的堿溶析量，因此即使溶析出大量堿也能確保測量精度。
另外，由于根據(jù)本發(fā)明的測量方法使用玻璃樣品的塊，因此不需要 經(jīng)過將玻璃樣品研磨成小顆粒的過程和洗滌玻璃顆粒的過程。另外，簡單地通過將導(dǎo)電率計(jì)4的電極直接浸到堿溶析物內(nèi)測量堿溶析物的電導(dǎo) 率。也就是說，因?yàn)椴恍枰泻偷味ǖ膹?fù)雜過程，所以能比根據(jù)JIS的 方法更容易地進(jìn)行測量。
膨脹系數(shù)，軟化點(diǎn)，和工作點(diǎn)
使用按照以下方式制備的樣品須'J量玻璃的膨脹系數(shù)、軟化點(diǎn)和工作 點(diǎn)。首先，按照預(yù)定的組成混合作為玻璃原料的化學(xué)試劑。然后，將lOOg 得到的混合物放到柏坩堝內(nèi)，然后在電爐中在1500。C下加熱3小時(shí)以熔 化玻璃原料的混合物。然后將熔化的玻璃倒入到金屬模具內(nèi)以產(chǎn)生所需 形狀。成形的玻璃被緩慢冷卻(退火)12小時(shí)以釋放內(nèi)部應(yīng)力。將得到 的玻璃塊切成預(yù)定形狀，例如用切割機(jī)切割得到玻璃樣品。
使用熱力學(xué)分析儀(Rigaku公司制造的TAS300 TMA8140C )測量 實(shí)施例1~11的膨脹系數(shù)。為了測量，制備各自具有直徑為5mm和高 度為10mm的圓柱形狀的玻璃樣品。在壓縮載荷下在30°C 380。C的溫 度下進(jìn)行觀'J量得5'j玻璃樣品的平均線性熱膨脹系數(shù)。
為了氣密地密封引線到玻璃燈泡的末端，優(yōu)選玻璃燈泡的熱膨脹系 數(shù)與引線的熱膨脹系數(shù)大致相同。用于引線密封部分的杜美絲線(外部 引線)具有94"(^K"的熱膨脹系數(shù)。因此，優(yōu)選玻璃的熱膨脹系數(shù)落 在90"0-7K"至100"()- K"的范圍內(nèi)。
玻璃的軟化點(diǎn)為玻璃的粘度達(dá)到107'65dpa-s的溫度，在這個(gè)溫度下， 玻璃獲得流動(dòng)性。作為適合玻璃燈泡的玻璃，優(yōu)選軟化點(diǎn)落在650°C ~ 72(TC的范圍內(nèi)。如果軟化點(diǎn)低于650°C,則玻璃燈泡變形是不可避免的， 因?yàn)樵跒榱苏舭l(fā)磷懸浮液中存在的粘合劑而進(jìn)行的磷焙燒過程中施加 了熱。然而，如果軟化點(diǎn)高于720°C，則玻璃需要被加熱到更高溫度以 適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行密封過程，這需要具有高燃燒能力的設(shè)施。
玻璃的工作點(diǎn)是指玻璃的粘度達(dá)到104dpa-s的具體溫度。玻璃需要 在低于工作點(diǎn)的溫度下被加工。因此，為了適合玻璃燈泡，玻璃優(yōu)選具 有落在IOO(TC ~ 105(TC范圍內(nèi)的工作點(diǎn)。如果工作點(diǎn)低于IOO(TC,則 工作點(diǎn)范圍(即從軟化點(diǎn)到工作點(diǎn)的范圍)變得太窄，這導(dǎo)致加工性降 低。然而，如果工作點(diǎn)高于1050°C,則玻璃開始熔化的溫度變得太高， 這導(dǎo)致加工性降低和熔化過程成本增加。
失去透明性
目測觀察已熔化的每種玻璃樣品以評價(jià)是發(fā)生失去透明性(評價(jià)為"差")還是未發(fā)生(評價(jià)為"好")。
ii.范圍上限和下限的重要性
根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物不限于圖1所示的實(shí)施例1~11。然而， 為了具有用于燈的有利性質(zhì)，玻璃組合物優(yōu)選包含以氧化物計(jì)在以下范 圍內(nèi)的以下成分65wt。/o-75wto/o的Si02; lwt%~5wt0/c^々A1203; 0.5wt% ~ 5wt。/。的Li20; 5wt% ~ 12wto/。的Na20; 3wt% ~ 7wt。/。的K20; 12wto/。 18wt。/o的Li20+Na20+K20; 2.1wt。/o — 7wt。/。的MgO; 2wt% ~ 7wt。/。的CaO; 0wt% ~ 0.9wt。/。的SrO; 7.1wt% ~ 12wt。/o的BaO;并且基 本沒有PbO。另外，優(yōu)選重量比滿足以下關(guān)系。
0.76 ^ (均O + (7"〕) / + BW) ^ 1.19
還有，優(yōu)選以氧化物計(jì)Li20、 Na20和K20的總含量小于15.8wt%, MgO、 CaO、 SrO和BaO的總含量小于15.6wt%,并且重量比滿足以下 關(guān)系。
0.76《(M") + (7 6) + BaO)
下面通過與對比例比較來描述優(yōu)選上述條件的原因。
圖4為顯示根據(jù)對比例的玻璃組合物的成分以及其性質(zhì)的表。注意 通過與測量根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的玻璃組合物所用方法相同的方法來測 量根據(jù)對比例的玻璃組合物的性質(zhì)。
在實(shí)施例1 ~ 11和對比例1之間進(jìn)行比較以確定有效抑制失去透明 性的SrO含量。SrO含量等于或低于0.9wt。/。的實(shí)施例1 ~ 11都表現(xiàn)出評 價(jià)為"好"的失去透明性的傾向。另一方面，SrO含量超過0.9wt% (l.lwt%)的對比例l表現(xiàn)出評價(jià)為"差"的失去透明性的傾向。根據(jù) 評價(jià)，得知為了防止失去透明性的發(fā)生，SrO含量需要被限制到0.9wt% 或以下。在實(shí)施例1 ~ 11和對比例2之間進(jìn)行比較以確定得到適合照明目的
的電絕緣的必要成分。對比例2在本發(fā)明的組成范圍外并表現(xiàn)出高至97 微西門子/厘米的電導(dǎo)率，這意味著堿溶析的量相對大。也就是說，對比 例2的玻璃具有低的電絕緣，因此堿金屬離子在玻璃中遷移相對容易。 鑒于此，認(rèn)為不滿足根據(jù)本發(fā)明的組成范圍，將不能得到具有適合照明 目的的電絕緣的玻璃。
在實(shí)施例1-9和實(shí)施例10和11之間進(jìn)行比較以觀察堿土金屬氧 化物重量比對堿溶析的影響。各自滿足以下關(guān)系的實(shí)施例1-9表現(xiàn)出 等于57微西門子/厘米或以下的電導(dǎo)率，這表明堿溶析的量相對小。
0.76 S (均O + C / (SW + Ba(9) ^ 1.19
另一方面，實(shí)施例10包含超過1.19重量比的堿土金屬氧化物，而 實(shí)施例11包含小于0.76重量比的堿土金屬氧化物。實(shí)施例10和11都 表現(xiàn)出超過57微西門子/厘米的堿溶析量。鑒于此，得知堿土金屬氧化 物的重量比需要落在0.76 ~ 1.19范圍內(nèi)以得到具有低堿溶析的玻璃。
比較實(shí)施例1 ~ 3和實(shí)施例4 ~ 11以觀察MgO含量、CaO含量與 Li20、 Na20和K20含量對工作點(diǎn)的影響。實(shí)施例1 ~ 3各自滿足Li20、 Na20和K20以氧化物計(jì)的總含量小于15.8wt%， MgO、 CaO、 SrO和 BaO的總含量小于15.6wt%,并且滿足以下關(guān)系。
0.76《(Mp<9 + CO + BaO)
注意到實(shí)施例1 ~3的工作點(diǎn)都落在IOO(TC ~ 105(TC的范圍內(nèi)并具 有優(yōu)異的加工性。另一方面，實(shí)施例4~ 11不滿足上述條件，工作點(diǎn)低 于1000°C,這意味著加工性不如實(shí)施例1 ~3的加工性好。
II.燈和燈用玻璃部件
下面描述都根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的燈和燈用玻璃部件。實(shí)施方案1
圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案1的圓形熒光燈的部分平面圖。如圖 5中所示，根據(jù)實(shí)施方案1的燈10為圓形熒光燈(FCL30ECW/28 )并 具有圓形玻璃燈泡20、密封在玻璃燈泡20每一端處的一對發(fā)光管柱30 和30',和被布置成橫跨玻璃燈泡20端部的基座40。
玻璃燈泡20為根據(jù)本實(shí)施方案的用在燈中的玻璃部件的一個(gè)例子， 并由根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物制造。玻璃燈泡20的內(nèi)表面按指定順序 涂有保護(hù)層(未示出)和磷光體層(未示出)。玻璃燈泡20封閉一片 汞齊21和惰性氣體如氬氣。
圖6為圖示被連接到玻璃燈泡前的發(fā)光管柱的圖。在圖6中，(a) 表示形成發(fā)光管柱的元件，(b)表示發(fā)光管柱的截面圖。如圖6的(a) 所示，發(fā)光管柱30由燈絲線圈34、 一對引線35和36、發(fā)光管32，和薄 的玻璃管33，裝配成。如圖6的(b)所示，處于裝配關(guān)系的發(fā)光管柱30 由電極31、密封連接到電極31的發(fā)光體(flare)32和熔合到發(fā)光體32的 排氣管33組成。
電才及31由燈絲線圏34和一對引線35和36組成。燈絲線圈34連 接到引線35和36各自的一端(即每個(gè)引線的兩端之一暴露在玻璃燈泡 20內(nèi))，例如，通過以橋接各個(gè)引線35和36的末端的方式鉚合或焊接。
發(fā)光體32為根據(jù)本實(shí)施方案的玻璃部件的一個(gè)例子，并由根據(jù)本 發(fā)明的玻璃組合物制造。發(fā)光體32具有密封一對引線35和36的安裝 部分37a、在遠(yuǎn)離燈絲線圏34的方向上從安裝部分37a延伸的管狀部分 37b和進(jìn)一步在遠(yuǎn)離燈絲線圏34的方向上從管狀部分37b延伸的凸緣部 分38。
通過加工發(fā)光管32，形成發(fā)光體32。更具體地，使發(fā)光管32，的直 線部分37，部分與薄玻璃管33，的一端熔合形成發(fā)光體32的安裝部分 37a。直線部分37，的剩余部分留下不熔合并變形形成發(fā)光體32的管狀 部分37b。另外，發(fā)光管32，的發(fā)光部分38，不用被加工就變成發(fā)光體32 的凸緣部分38。凸緣部分38在燈泡密封過程中被部分熔合焊接到玻璃 燈泡20的一端。注意可通過檢查不可能與玻璃燈泡20和排氣管33的 玻璃混合的管狀部分37b而確認(rèn)制造發(fā)光體32的玻璃組合物。
排氣管33為根據(jù)本實(shí)施方案的玻璃部件的一個(gè)例子并由根據(jù)本發(fā) 明的玻璃組合物制造。排氣管33通過加工薄玻璃管33，來形成，并用于從玻璃燈泡20中抽出氣體以在其中產(chǎn)生真空以及放入汞齊片21。使薄 玻璃管33，的端部與發(fā)光體32的支座(mount) 37a熔合。
基座40具有用于容納玻璃燈泡20端部的主體41,并還具有大量被 布置在主體41上的多個(gè)連接銷(connection pin) 42。
根據(jù)上述實(shí)施方案1的燈10具有玻璃燈泡20、發(fā)光體32和排氣管 33,它們各自由具有良好加工性的玻璃制成，提高了這些玻璃部件的制 造產(chǎn)率。另外，發(fā)光體32由在30°C 380。C下膨脹系數(shù)落在90n(r71^ 至10(P10;K"范圍內(nèi)的玻璃制成，發(fā)光管柱30發(fā)生破裂的風(fēng)險(xiǎn)低并且 因此預(yù)期燈的壽命長。
圖7為顯示圓形熒光燈的光通量維持率的表。為了評價(jià)光通量維持 率，由根據(jù)圖l所示實(shí)施例l、 2和4 7的玻璃組合物；根據(jù)圖4所 示對比例l和2的玻璃組合物；和用于圓形熒光燈的常規(guī)軟玻璃制造結(jié) 構(gòu)與燈10相同的多個(gè)圓形熒光燈。常規(guī)軟玻璃在下文中被稱為對比例 3。
為了進(jìn)行評價(jià)，對每個(gè)圓形焚光燈都進(jìn)行燈操作試驗(yàn)以測量預(yù)定時(shí) 間間隔下的光通量。根據(jù)測量結(jié)果，將100小時(shí)下的光通量視為100%, 計(jì)算燈操作1000小時(shí)和3000小時(shí)后相對于100小時(shí)下的光通量維護(hù)系 數(shù)。注意根據(jù)對比例1的玻璃組合物失去透明性，因而不能制造透明玻 璃管。因此，沒有由根據(jù)對比例1的玻璃組合物制造圓形熒光燈，并因 此沒有對對比例1進(jìn)行光通量維持率評價(jià)。
圖7所示的評價(jià)結(jié)果表明，由低電導(dǎo)率玻璃制造的圓形熒光燈表現(xiàn) 出相對高的光通量維持率。還認(rèn)為由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的玻璃制造的 所有圓形熒光燈都表現(xiàn)出比由常規(guī)軟玻璃(對比例3)制造的圓形熒光 燈表現(xiàn)的維持率高的光通量維持率。
實(shí)施方案2
圖8為示意性表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案2的冷陰極熒光燈的部分平 面圖。如圖8中所示，根據(jù)實(shí)施方案2的冷陰極熒光燈60具有玻璃燈 泡61，其為具有基本圓形直徑方向截面的直管。
玻璃燈泡61為根據(jù)本發(fā)明的玻璃部件的例子，并由根據(jù)本發(fā)明的 玻璃組合物制造。玻璃燈泡61尺寸為長度720mm、外徑4.0mm和內(nèi)徑 3.0mm。引線63經(jīng)玻璃珠62被密封到玻璃燈泡61的每一端。引線63可由 連接在一起的鴒制內(nèi)引線和鎳制外引線組成。在每個(gè)內(nèi)引線的頂端，固 定設(shè)置冷陰極電極64。
玻璃珠62和玻璃燈泡61通過例如熔合被彼此連接，而玻璃珠62 和引線63通過使用例如玻璃熔料(glass frit)一皮彼此連接。因此，玻璃燈 泡61被氣密密封。注意電極64和引線63通過例如激光焊接被彼此連 接。
每個(gè)電極64是所謂形狀為有底的管的中空電極。利用中空電極， 抑制了燈工作期間放電產(chǎn)生的飛'賊。
玻璃燈泡61在其中以對i波璃燈泡61體積的預(yù)定比例例如0.6mg/cc 封閉汞。另外，玻璃燈泡61填充有預(yù)定壓力例如60托的稀有氣體。稀 有氣體可為氬氣和氖氣的混合物，Ar和Ne的比例為5%和95%。
玻璃燈泡61的內(nèi)表面涂有保護(hù)層65，保護(hù)層65的暴露表面(面向 遠(yuǎn)離玻璃燈泡內(nèi)表面的表面)涂有磷光體層66。保護(hù)層65由例如金屬 氧化物如氧化釔(Y203 )制成，用于抑制玻璃燈泡61與玻璃燈泡61中 封閉的汞的反應(yīng)。注意保護(hù)層65的設(shè)置是任選的，在玻璃管的堿溶析 得到明顯抑制的情況下可被省略。
磷光體層66將來自汞的激發(fā)光轉(zhuǎn)變成白光。磷光體層66包含三種 不同顏色的磷光體顆粒，即，將激發(fā)光轉(zhuǎn)變成各自顏色光的紅、藍(lán)和綠 ^舞光體。
本文使用的磷光體顆粒是不包含氧化鋁的稀土。這類磷光體的具體 例子包括作為紅色磷光體的Y203:Eu3+,作為綠色磷光體的LaP04:Tb3+, 和作為藍(lán)色磷光體的(SrCaBa)n(P04)6Cl2:Eu2+。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案2的冷陰極熒光燈60提高了制造 產(chǎn)率，因?yàn)椴Ａ襞?1具有良好的加工性。另外，制造玻璃部件的玻 璃在30。C - 380。C下具有90*10-]至100"0々K"范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)， 玻璃珠62發(fā)生破裂的風(fēng)險(xiǎn)低，并因此預(yù)計(jì)到燈的壽命長。
圖9為顯示冷陰極熒光燈的光通量維持率的表。為了評價(jià)光通量維 持率，由根據(jù)圖l所示實(shí)施例l、 2和4-7的玻璃組合物；根據(jù)圖4 所示對比例1~2的玻璃組合物；和常規(guī)用于冷陰極熒光燈的常規(guī)硬玻 璃，制造結(jié)構(gòu)與冷陰極熒光燈60相同的多個(gè)冷陰極熒光燈。常規(guī)硬玻 璃在下文中,皮稱為對比例4。為了進(jìn)行評價(jià)，對每個(gè)冷陰極熒光燈都進(jìn)行燈操作試^r以測量預(yù)定 時(shí)間間隔下的光通量。根據(jù)測量結(jié)果，將0小時(shí)下的光通量視為100%, 計(jì)算燈操作1000小時(shí)和3000小時(shí)后相對于0小時(shí)下的光通量維持率。 注意根據(jù)對比例1的玻璃組合物失去透明性，因而不能制造透明玻璃管。 因此，沒有由根據(jù)對比例1的玻璃組合物制造冷陰極燈，并因此沒有對 對比例1進(jìn)行光通量維持率評價(jià)。
圖9所示的評價(jià)結(jié)果表明，由低電導(dǎo)率玻璃制造的冷陰極熒光燈表 現(xiàn)出相對高的光通量維持率。還認(rèn)為由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的玻璃制造 的所有冷陰極焚光燈都表現(xiàn)出比由常規(guī)硬玻璃(對比例4)制造的冷陰 極熒光燈表現(xiàn)的維持率高的光通量維持率。
改變
至此，已使用具體實(shí)施方案描述了根據(jù)本發(fā)明的燈和燈用玻璃部 件。但是，自然應(yīng)認(rèn)識到，燈和燈用玻璃部件不限于上面公開的那些。
例如，用于燈的玻璃部件不限于玻璃燈泡、發(fā)光體、排氣管和玻璃 珠。而是，根據(jù)本發(fā)明的玻璃部件包括用于制造燈的玻璃部件，如汞膠
囊。這類汞膠嚢被布置在燈內(nèi)部，并在稍后被打開以用汞填充燈。
另外，根據(jù)本發(fā)明的燈可為任何類型的焚光燈，包括圓形熒光燈、
冷陰極熒光燈、雙圓形熒光燈、方形熒光燈、雙方形焚光燈、雙熒光燈
和直線式熒光燈。 III.照明設(shè)備
圖10是示意性地表示根據(jù)本發(fā)明改變的照明設(shè)備的斜視圖。如圖 IO中所示，改變的照明設(shè)備80為直接式背光單元，并包括多個(gè)冷陰極 焚光燈60、容納冷陰極熒光燈60的殼81和覆蓋殼81開口的前面板82.
殼81由例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)樹脂制成，并具有內(nèi)表 面83，在內(nèi)表面83上，通過蒸發(fā)來沉積金屬如銀以使它們成為反射表 面。實(shí)際上，殼81可由不同于樹脂的任何材料制成，金屬材料如鋁是 一個(gè)例子。
根據(jù)這種改變，照明設(shè)備80具有沿殼81的縱向彼此軸向平行的總 共14個(gè)冷陰極熒光燈60。冷陰極熒光燈60由驅(qū)動(dòng)電路(未示出)操縱。
用半透明的前面寺反82密封地覆蓋殼81的開口 ，以防止外部物質(zhì)如 灰塵和臟物進(jìn)入殼81。前面板82由彼此層壓的擴(kuò)散板84、擴(kuò)散座85和透Mi片86組成。
擴(kuò)散板84和擴(kuò)散座85引起從冷陰極熒光燈60發(fā)射的光的散射和 擴(kuò)散。透鏡片86是用于在透鏡片86的法線方向上校準(zhǔn)擴(kuò)散的光。利用 上面的結(jié)構(gòu)，冷陰極熒光燈60發(fā)射的光一皮調(diào)整使得前面板82的整個(gè)表 面(發(fā)光表面)均勻地向前方發(fā)射光。
如上所述，已參考改變描述了根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備。但是，自然 認(rèn)識到，根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備不限于上述具體改變。例如，根據(jù)本發(fā) 明的照明設(shè)備可為任何其它類型的照明設(shè)備，包括戶內(nèi)和戶外照明設(shè) 備、桌用和便攜照明設(shè)備、與顯示設(shè)備一起使用的照明設(shè)備、液晶顯示 器的背光和用于圖像掃描的照明設(shè)備。
工業(yè)實(shí)用性
根據(jù)本發(fā)明的燈用玻璃組合物適用于廣泛的照明目的。
權(quán)利要求
1.燈用玻璃組合物，其包括以氧化物表示的以下成分65wt％～75wt％的SiO2；1wt％～5wt％的Al2O3；0.5wt％～5wt％的Li2O；5wt％～12wt％的Na2O；3wt％～7wt％的K2O；12wt％～18wt％的Li2O+Na2O+K2O；2.1wt％～7wt％的MgO；2wt％～7wt％的CaO；0wt％～0.9wt％的SrO；7.1wt％～12wt％的BaO；并且基本沒有PbO。
2. 燈用玻璃組合物，其包括以氧化物表示的以下成分 65wt% ~ 75wt。/。的Si02;lwt%~3wt0/"々A1203;lwt% ~ 3wt。/o的Li20;7wt%~ 10wt。/o的Na20;3wt% ~ 6wt。/o的K20;13wt% ~ 17惑的Li20+Na20+K20;3wt% ~ 6wt。/o的MgO;3wt% ~ 6wt。/o的CaO;0wt%~0.9wto/c^ SrO;7.1wt% ~ 10wt。/。的BaO;并且基本沒有PbO。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中滿足由以下關(guān)系式所限定的 重量含量比[數(shù)學(xué)式1]<formula>formula see original document page 2</formula>
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中Li20 + Na20 + K20的總含量小于15.8wt%,MgO、 CaO、 SrO和BaO的總含量小于15.6wt%,并且滿足由下面的關(guān)系式所限定的重量含量比，[數(shù)學(xué)式2]0,76《(均O + C + BaO)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中軟化點(diǎn)落在650°C~ 720°C 的范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其中30°C 380。C溫度下的熱膨 脹系數(shù)落在90*10 — K—1至100*10 — K—1的范圍內(nèi)。
7. 燈用玻璃部件，其中所述玻璃部件是由權(quán)利要求1中所述的玻璃 組合物制造的。
8. 燈，包括權(quán)利要求7中所述的玻璃部件。
9. 照明設(shè)備，包括權(quán)利要求8中所述的燈。
全文摘要
玻璃組合物，其包含以氧化物表示的以下成分65wt％～75wt％的SiO₂；1wt％～5wt％的Al₂O₃；0.5wt％～5wt％的Li₂O；5wt％～12wt％的Na₂O；3wt％～7wt％的K₂O；12wt％～18wt％的Li₂O+Na₂O+K₂O；2.1wt％～7wt％的MgO；2wt％～7wt％的CaO；0wt％～0.9wt％的SrO；7.1wt％～12wt％的BaO；并且基本沒有PbO。燈用玻璃組合物基本無鉛，具有適合照明目的的電絕緣，并進(jìn)一步降低了失去透明性的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號C03C3/087GK101616877SQ200880005709
公開日2009年12月30日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者仁熊泰郎, 伊藤雅信, 戶田淳子 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社