專利名稱：熒光燈用玻璃、熒光燈用玻璃管和熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熒光燈用玻璃、以所述玻璃制成的熒光燈用玻璃管和熒光燈。
背景技術(shù)：
通常，在熒光燈中，由弧狀放電產(chǎn)生的紫外線照射在涂敷于玻璃管內(nèi)壁的熒光材料上，而由熒光粉產(chǎn)生的可見光被利用。
還有，用于熒光燈的玻璃一般說來可分成兩部分，即圓柱形燈管部分和管座部分。燈管部分通常是以直管的形式或者用直管加熱成形的環(huán)形管形式。近年來，為了提高熒光燈的效率或減小其體積，已經(jīng)開發(fā)出具有復(fù)雜形狀(諸如U型管、兩個U型管互連的雙U型管)的熒光燈。
最初，用作這些具有環(huán)形或復(fù)雜形狀的熒光燈外殼的玻璃管是用含有PbO的鉛玻璃制成的，為了便于工作，PbO的含量相對地大到20～30％。但是現(xiàn)在為了避免PbO的毒性問題，鉛玻璃已被堿石灰玻璃所取代。為此目的使用的堿石灰玻璃含有用于降低其粘性的組分-BaO，目的是具有近似于含PbO玻璃的可加工性；或者含有Sb2O3，目的是保持熒光燈所需的高亮度。
然而，含有BaO或Sb2O3的堿石灰玻璃的缺點在于其紫外線透射率高，在光線通過玻璃時發(fā)自光源的紫外線對人會產(chǎn)生有害影響，或引起玻璃褪色，或引起構(gòu)成燈具的樹脂變質(zhì)。
為了降低玻璃的紫外線透射率，以減少紫外線的泄漏，可在玻璃中加入CeO2。但是，當(dāng)玻璃含有CeO2時，產(chǎn)生曝曬作用(solarization)，即紫外線使玻璃上色，并因此降低了玻璃的透光度，導(dǎo)致燈的亮度惡化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供用于熒光燈的玻璃，該玻璃幾乎不易發(fā)生曝曬作用，并具有高度的屏蔽紫外線能力。
本發(fā)明的另一個目的是提供由熒光燈用玻璃制成的用于熒光燈的玻璃管和熒光燈。
本發(fā)明的以上和其他目的可由含有以下組分的熒光燈用玻璃實現(xiàn)0.1％～1％質(zhì)量的 CeO2；小于或等于0.05％質(zhì)量的 Sb2O3；60％～75％質(zhì)量的 SiO2；0.5％～10％質(zhì)量的 Al2O3；0％～5％質(zhì)量的 B2O3；0％～8％質(zhì)量的 CaO；0％～8％質(zhì)量的 MgO；0％～15％質(zhì)量的 SrO；1％～12％質(zhì)量的 BaO；13％～22％質(zhì)量的 R2O，其中R表示Li、Na或K；0％～0.2％質(zhì)量的 Fe2O3；0％～1.0％質(zhì)量的 TiO2；小于或等于0.05％質(zhì)量的 PbO。
而且，本發(fā)明的這些和其他目的可通過由上述玻璃構(gòu)成的用于熒光燈的玻璃管達(dá)到。
此外，本發(fā)明的這些和其他目的可通過以上述玻璃管作為外殼的熒光燈來實現(xiàn)。
具體實施例方式
由于發(fā)明者進(jìn)行了廣泛研究，他們發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的可通過將CeO2作為基本組分加入熒光燈用玻璃中時限制Sb2O3于預(yù)定量或更低值來實現(xiàn)，因為含CeO2玻璃的曝曬作用產(chǎn)生的原因是玻璃中Sb離子的存在會改變玻璃中Ce離子的化合價。本發(fā)明由此產(chǎn)生。
除非另外指明，在下文中“％”項表示基于玻璃總重的質(zhì)量百分比。
玻璃中Y組分的“0％～X％”，意味著組分Y或者不存在，或者大于0％而為X％或小于X％。
依據(jù)本發(fā)明，熒光燈用玻璃所含CeO2大于或等于0.1％，以使紫外線透射率較低，并因此增進(jìn)了屏蔽紫外線的能力。同樣，依據(jù)本發(fā)明，因用于熒光燈的玻璃中Sb2O3含量被嚴(yán)格限制在≤0.05％，故防止了曝曬作用。
本發(fā)明用于熒光燈的玻璃之各種組分的理由如下。
為了降低玻璃在紫外范圍的透射率但不降低其在可見光范圍的透射率，CeO2作為基本組分被加入。當(dāng)CeO2含量低于0.1％時，就不會獲得所期望的效果。另一方面，當(dāng)CeO2含量超過1％時，玻璃就變黃，致使可見光范圍的透射率下降，不可能提供高亮度燈。優(yōu)選CeO2含量在0.1～0.8％，更優(yōu)選0.15～0.8％。
Sb2O3用作澄清劑。但是，當(dāng)其與CeO2一起使用時，則產(chǎn)生曝曬作用，導(dǎo)致玻璃上色，并且透光度下降。因此，限制Sb2O3含量≤0.05％是很重要的。優(yōu)選不添加Sb2O3。
SiO2是玻璃網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成者。當(dāng)SiO2含量＜60％時，則熱膨脹系數(shù)變得太大，導(dǎo)致玻璃和底座封接困難，并且玻璃的耐水性降低。另一方面，當(dāng)SiO2含量＞75％時，則引起玻璃可熔性惡化或粘性增強(qiáng)，導(dǎo)致熒光燈玻璃制造過程中玻璃的可加工性惡化。SiO2含量優(yōu)選62％～74％，更優(yōu)選63％～73％。
Al2O3是一種增強(qiáng)玻璃的耐候性和失透性(devitrification)的組分。當(dāng)Al2O3含量＜0.5％時，無法取得這些效果。另一方面，當(dāng)Al2O3含量＞10％時，則引起玻璃的可熔性惡化。Al2O3的含量優(yōu)選0.5％～5％，更優(yōu)選1％～3.2％。
B2O3是一種增強(qiáng)玻璃的可熔性和耐水性的組分。當(dāng)B2O3含量＞5％時，則在玻璃熔化過程中揮發(fā)性物質(zhì)數(shù)量增加，導(dǎo)致難以獲得均勻的玻璃。B2O3的含量優(yōu)選0％～3％，更優(yōu)選0％～2.5％。
CaO是一種在制造熒光燈過程中增強(qiáng)玻璃的可熔性和可加工性的組分。當(dāng)CaO含量＞8％時，則導(dǎo)致玻璃易于失透，可加工性惡化。CaO的含量優(yōu)選0％～5％，更優(yōu)選0％～4.5％。
與CaO類似，MgO是一種在制造熒光燈過程中增強(qiáng)玻璃的可熔性和可加工性的組分。當(dāng)MgO的含量＞8％時，則引起玻璃的耐化學(xué)性惡化。MgO的含量優(yōu)選0％～5％，更優(yōu)選0％～4.5％。
SrO是一種在制造熒光燈過程中增強(qiáng)玻璃的可熔性和可加工性的組分。當(dāng)SrO的含量＞15％時，則引起玻璃易于失透和可加工性惡化。SrO的含量優(yōu)選0％～10％，更優(yōu)選0％～8％。
BaO是一種在制造熒光燈過程中增強(qiáng)玻璃的可熔性和可加工性的組分。當(dāng)BaO含量＜1％時，則不能達(dá)到上述效果。另一方面，當(dāng)BaO含量＞12％時，則引起玻璃易于失透和可加工性惡化。BaO的含量優(yōu)選1％～11％，更優(yōu)選1％～9％。
R2O(其中R表示Li、Na或K的總量)是一種調(diào)節(jié)玻璃熱膨脹系數(shù)的基本組分，調(diào)節(jié)其在90～105×10-7/℃的范圍從而可將玻璃與底座封接，并降低玻璃的粘性。當(dāng)R2O的含量＜13％時，這些效果無法充分達(dá)到。另一方面，當(dāng)R2O的含量＞22％時，玻璃的熱膨脹系數(shù)變得過大。而且，堿性成分易于被洗出，以致它們與熒光物質(zhì)或水銀起反應(yīng)，這會降低熒光燈的透光性或耐候性。R2O的含量優(yōu)選13～20％，更優(yōu)選14～20％。此外，Li2O、Na2O和K2O的含量分別優(yōu)選為0％～5％、3％～15％、1％～11％，更優(yōu)選0％～4％、5％～12％、3％～10％。
Fe2O3是一種降低在紫外范圍內(nèi)玻璃透射率的組分。當(dāng)Fe2O3的含量＞0.2％時，引起玻璃上色，并因此降低了玻璃在可見光范圍內(nèi)的透光性，導(dǎo)致不能獲得高亮度熒光燈。Fe2O3的含量優(yōu)選0.01％～0.1％。
TiO2是一種防止曝曬的組分，同時又是一種在可見光范圍內(nèi)降低玻璃透光性的組分。因此，TiO2的含量被限制在小于或等于1.0％。TiO2的含量優(yōu)選0％～0.8％，更優(yōu)選0％～0.5％。
PbO是一種降低玻璃粘性的組分，可在制造熒光燈的過程中提高玻璃的可加工性。但是，由于它是有害的組分，將其含量限定在≤0.05％是很重要的，優(yōu)選不加PbO。
除上述各種組分外，可各自以≤0.5％的含量添加SO3、Cl和F作為精煉劑。為了防止曝曬作用，優(yōu)選用這些精煉劑取代Sb2O3。同樣，As2O3具有精煉作用，但因為它的環(huán)境污染問題，優(yōu)選不使用。
本發(fā)明的使用熒光燈用玻璃制造熒光燈用的玻璃管和熒光燈的過程將在下面敘述。
具有所要求配方的原材料被加入玻璃熔爐中，并在1500～1600℃溫度下熔融而玻璃化。用已知的拉管方法(諸如Danner法、下拉法和類似的方法)，將已熔化的玻璃材料制成圓柱體，然后切成所要求長度的管子。
接著，將由此獲得的用于熒光燈的玻璃管的兩端弄窄。然后熱成型為環(huán)形、U形或其他類似形狀。至此，用于熒光燈的外殼就被制造出來了。
此后，進(jìn)行涂敷熒光粉、封接底座、抽真空、封入水銀或氬氣等以制得熒光燈。
使用本發(fā)明的玻璃的熒光燈，能以普通的方法和普通的結(jié)構(gòu)來制造。
圖1所示為熒光燈的一個實施例。例如，在管狀玻璃泡1的內(nèi)面上涂敷熒光粉2，然后將管狀玻璃與底座玻璃5氣密封接，底座玻璃5帶有抽空玻璃管的和帶有燈絲8的電極引線3。接著，管中空氣被抽出，并且封入水銀和諸如氬氣這樣的惰性氣體，再氣密封接抽空玻璃管4。帶有終端腿7的管接頭6固定于管狀玻璃泡的兩端，而電極引線3與終端腿7相連，即制成熒光燈。
依據(jù)本發(fā)明，用于熒光燈的玻璃含有CeO2≤0.1％以提高屏蔽紫外線的能力。同樣，由于Sb2O3的含量被嚴(yán)格限制在≤0.05％，就能防止曝曬作用。而且，依據(jù)本發(fā)明，用于熒光燈的玻璃管易于鑄模從而可用作具有環(huán)形或復(fù)雜形狀以及直形的熒光燈的外殼。
此外，依據(jù)本發(fā)明的熒光燈由具有上述性能的玻璃構(gòu)成，因此本發(fā)明提供了具有紫外線泄漏少、高亮度和透光度惡化程度低的熒光燈。
以下實施例將進(jìn)一步說明本發(fā)明，但是本發(fā)明將不因此受到限制。
表1到表3表示依據(jù)本發(fā)明的熒光燈用玻璃的例子(樣品1到樣品8)和比較例(樣品9到樣品12)。樣品12表示用堿石灰玻璃制成的熒光燈用的普通玻璃。
表1
表2
表3
上述表格中所示樣品的制備如下。
具有上面表格所列配方的玻璃原料分別于白金坩堝中以1550℃熔化。為了獲得均勻的玻璃，在制造過程中以白金攪拌葉片攪動該熔化了的玻璃，使之消除泡沫。此后，該熔化的玻璃被模制成預(yù)定的形狀，接著逐步冷卻。
對由此獲得樣品的熱膨脹系數(shù)、軟化點、耐曝曬性和紫外線透射率予以評價。
這些性能是用下述的方法測量的。
為測量熱膨脹系數(shù)，制備直徑3.5mm、長50mm的圓筒形樣品。使用膨脹計在30～380℃的溫度范圍內(nèi)測得熱膨脹系數(shù)平均值。
依據(jù)ASTM C338測得軟化點。在制造具有環(huán)形或復(fù)雜形狀的熒光燈的過程中，熱處理是基于軟化點進(jìn)行的。為了處理的有效性，軟化點溫度最好低些。
為測得耐曝曬性，樣品要在兩面進(jìn)行光學(xué)拋光，直至厚度達(dá)到1mm。然后在400nm的波長下測量可見光透射率(T％400)。接下來，樣品用253.7nm的紫外線在40W低壓汞燈下照射8小時。其后，再次測量400nm波長下可見光透射率，確定紫外線照射后可見光透射率減少值作為ΔT％。耐曝曬性越低，則透射率的減少值越高，導(dǎo)致熒光燈的亮度顯著下降。
為測量紫外線透射率，樣品要在兩面進(jìn)行光學(xué)拋光，直至厚度達(dá)到1mm。在320nm波長下測得紫外線透射率。紫外線透射率越小，則紫外線泄漏越少，構(gòu)成燈具的樹脂或類似物就越難于褪色和變質(zhì)。
由上面諸表顯而易見，由于依據(jù)本發(fā)明NO.1～NO.8的實施例所含CeO2≥0.1％，所以它們顯示的紫外線透射率低至小于或等于8.6％，并因此屏蔽紫外線的能力高。另外，由于這些樣品的Sb2O3含量≤0.05％，所以它們顯示的ΔT％≤2.6％，具有良好的耐曝曬性。此外，由于這些樣品的熱膨脹系數(shù)在94.5～98.5×10-7/℃，所以它們能與底座很好地密接。這些樣品的軟化點也在681℃或更低，所以這些樣品較之普通的產(chǎn)品(樣品NO.12)有著更優(yōu)良的特性。
另一方面，由于比較例中樣品NO.9的CeO2含量為0.05％，它顯示的紫外線透射率高達(dá)32.2％，因此屏蔽紫外線的能力低。由于樣品NO.10的CeO2含量為1.1％，它具有低達(dá)86.6％的T％400(400nm可見光透過率)，因此不能提供高亮度熒光燈。由于樣品NO.11的Sb2O3含量為0.1％，它具有高達(dá)4.4％的ΔT％，因此耐曝曬性惡化。由于樣品NO.12不含CeO2，它顯示的紫外線透射率高達(dá)72.6％，因此屏蔽紫外線的能力差。樣品軟化點(指示熱加工容易程度)高達(dá)695℃。
接著，樣品NO.2、7、8、9、11、12被用于制備30W環(huán)形熒光燈。這些熒光燈都各自點亮1000小時，然后用肉眼觀察，并評價由紫外線引起的玻璃管的上色情況，以及構(gòu)成燈具的樹脂的褪色或變質(zhì)。下面的表4給出了結(jié)果。
表4
由上表顯而易見，樣品NO.2、7、8在連續(xù)平穩(wěn)光照1000小時后，玻璃管和樹脂構(gòu)成的燈具都沒有變化，而比較例中的樣品NO.9、11、12出現(xiàn)上色、褪色和變質(zhì)。
上述針對本發(fā)明的具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的精神與范疇下對本發(fā)明進(jìn)行變更與修改。
本申請是基于申請?zhí)枮镹O.2000-326564、申請日為2000年10月26日的日本專利申請，其全部內(nèi)容在此被引為參考。
權(quán)利要求
1.熒光燈用玻璃，含有大于0.2％且小于等于1％質(zhì)量的CeO2；小于或等于0.05％質(zhì)量的Sb2O3；60％～75％質(zhì)量的SiO2；0.5％～10％質(zhì)量的Al2O3；0％～5％質(zhì)量的B2O3；0％～8％質(zhì)量的CaO；0％～8％質(zhì)量的MgO；0％～15％質(zhì)量的SrO；1％～12％質(zhì)量的BaO；13％～22％質(zhì)量的R2O，其中R表示Li、Na或K；0％～0.2％質(zhì)量的Fe2O3；0％～1.0％質(zhì)量的TiO2；小于或等于0.05％質(zhì)量的PbO。
2.權(quán)利要求1所述的玻璃，其中，CeO2為0.3％～1％質(zhì)量。
3.權(quán)利要求1或2所述的玻璃，其中不含Sb2O3。
4.權(quán)利要求1或2所述的玻璃，其中不含PbO。
5.由玻璃構(gòu)成的用于熒光燈的玻璃管，所述玻璃包含大于0.2％且小于等于1％質(zhì)量的CeO2；小于或等于0.05％質(zhì)量的Sb2O3；60％～75％質(zhì)量的SiO2；0.5％～10％質(zhì)量的Al2O3；0％～5％質(zhì)量的B2O3；0％～8％質(zhì)量的CaO；0％～8％質(zhì)量的MgO；0％～15％質(zhì)量的SrO；1％～12％質(zhì)量的BaO；13％～22％質(zhì)量的R2O，其中R表示Li、Na或K；0％～0.2％質(zhì)量的Fe2O3；0％～1.0％質(zhì)量的TiO2；小于或等于0.05％質(zhì)量的PbO。
6.權(quán)利要求5所述的玻璃管，其中，CeO2為0.3％～1％質(zhì)量。
7.權(quán)利要求5或6所述的玻璃管，其中不含Sb2O3。
8.權(quán)利要求5或6所述的玻璃管，其中不含PbO。
9.含有作為外殼的玻璃管的熒光燈，所述玻璃管含有大于0.2且小于等于1％質(zhì)量的CeO2；小于或等于0.05％質(zhì)量的Sb2O3；60％～75％質(zhì)量的SiO2；0.5％～10％質(zhì)量的Al2O3；0％～5％質(zhì)量的B2O3；0％～8％質(zhì)量的CaO；0％～8％質(zhì)量的MgO；0％～15％質(zhì)量的SrO；1％～12％質(zhì)量的BaO；13％～22％質(zhì)量的R2O，其中R表示Li、Na或K；0％～0.2％質(zhì)量的Fe2O3；0％～1.0％質(zhì)量的TiO2；小于或等于0.05％質(zhì)量的PbO。
10.權(quán)利要求9所述的熒光燈，其中，CeO2為0.3％～1％質(zhì)量。
11.權(quán)利要求9或10所述的熒光燈，其中不含Sb2O3。
12.權(quán)利要求9或10所述的熒光燈，其中不含PbO。
全文摘要
本發(fā)明提供了含有以下組分的熒光燈用玻璃大于0.2％且小于等于1％質(zhì)量的CeO
文檔編號C03C4/12GK1876590SQ200610076538
公開日2006年12月13日 申請日期2001年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月26日
發(fā)明者二上勉, 高木幸男 申請人:日本電氣硝子株式會社