CN102951842A - 一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电光源玻璃方法，特别涉及一种绿色的电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法。本发明的玻璃产品制备时，通过配合料制备、玻璃熔制及机械成形步骤，制备出电光源用低软化点无铅玻璃产品。本发明配合料的成份组成，是在现有无铅玻璃配方基础上添加稀土元素添加剂。本发明应用上转换发光原理，将红外光和紫外光通过转换发光效应以可见光形式发光；稀土添加剂同时作为澄清剂、补色剂和转换发光耦合剂使用，提高玻璃的可见光透光率；添加氧化铍和氧化铋，进一步降低了玻璃软化点，改善了玻璃的熔制、成型过程和产品的性能。该玻璃产品具有可见光高透过率，并且具有抗紫外和防暴晒性能，不含有害元素。

Description

一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法

技术领域

本发明涉及一种电光源玻璃方法，特别涉及一种绿色的电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法。本发明主要适用于电光源使用。本发明属于功能玻璃技术领域。

背景技术

电光源玻璃是节能照明光源灯管的重要基础材料。目前，随着白炽灯的加速淘汰和节能减排的国家产业导向，节能灯市场每年以20%左右的速度增长，节能灯用电光源用低软化点无铅玻璃产品（如玻璃管、玻璃壳和玻璃罩等产品）需求有很大的发展空间。

现有技术制备得到的电光源用低软化点无铅玻璃存在软化点较高、透光率和能量利用效率低等缺点。但这一技术难题一直无法解决。因此，研发高效光源和新型灯具的功能玻璃显得非常重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种透光性高、光电转换效率高、环保节能的电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法。

实现上述目的技术方案是：一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，所述方法步骤如下：

(1) 配合料制备：在配合料制备设备中，按质量百分含量计进行混合配料得到配合料，配合料由以下成份和配比组成:  

                                                

(2) 玻璃熔制：将上一步制备得到的玻璃配合料在电熔窑中采用玻璃熔制技术进行高温熔化成玻璃熔融液，经硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化、冷却后形成液态玻璃；

(3) 机械成形：将上一步制备得到液态玻璃通过机械成形方式进行成形加工，制备出电光源用低软化点无铅玻璃产品。

进一步，第一步配合料制备中稀土添加剂稀土氧化物RE₂O₃以稀土的碳酸盐形式加入，其中重稀土元素钬Ho、铒Er和铥Tm稀土氧化物，以重稀土元素的任意比例的碳酸盐富集物形式加入，经过混合均匀得到配合料。

进一步，第三步机械成形中采用的机械成形方式为拉制、吹制或压制。

进一步，第三步机械成形中制备出的电光源用低软化点无铅玻璃产品为玻璃管、玻璃壳和玻璃罩产品。

本发明的主要技术原理：本发明的电光源用低软化点无铅玻璃基础配方中，加入稀土元素添加剂，充分应用稀土元素4f电子层结构特点使其化合物具有多种荧光特性。利用稀土元素的4f电子可在7个4f轨道之间任意分布，从而产生丰富的电子能级，可吸收或发射从紫外光、可见光到近红外区各种波长的电磁辐射（特别是在可见光区有很强的发射能力），使稀土发光材料呈现丰富多变的荧光特性，使添加稀土元素的玻璃产品的性能得到改善，既能阻止紫外光透过降低紫外光辐射量，又能将紫外光和红外光转换为可见光的发光效率，提高能量的使用率，同时减少玻璃对可见光的衰减。

在现有电光源用低软化点无铅玻璃配方基础上，添加氧化铍、氧化铋，进一步降低玻璃软化点，改善玻璃的熔制、成型和产品性能。

本发明的技术方案主要在以下方面进行了创新：

(1) 转换发光原理应用：在现有无铅玻成份基础上，添加稀土元素添加剂。应用上转换发光原理，将红外光通过稀土元素添加剂上转换发光效应，将波长较长的激发光-红外光照射掺杂的稀土离子玻璃时，发射出波长小于激发光-红外光波长的可见光。特别是将波长≥800nm的红外光，采用上转换发生原理得到以可见光形式发光；应用下转换发光原理，将紫外光通过稀土元素添加剂下转换发光效应，将波长较短的激发光-紫外光照射掺杂的稀土离子的玻璃时，发射出波长大于激发光-紫外光波长的可见光。特别是将波长≤400nm的紫外光，采用下转换发生原理得到以可见光形式发光。

(2) 稀土添加剂同时作为澄清剂、补色剂和转换发光耦合剂使用，利用稀土添加剂作为澄清剂，可以达到传统澄清剂对电光源玻璃的澄清质量和效果，同时稀土添加剂作为颜色中和剂使用，提高玻璃的可见光透光率。

(3) 在现有电光源用低软化点无铅玻璃成份基础上，添加了氧化铍和氧化铋，进一步降低了玻璃软化点，改善了玻璃的熔制、成型过程和产品的性能。

实现本发明需要的主要工艺设备为: 配合料制备设备、电熔窑和机械成形设备等。

本发明采用上述技术方案的优点是：

(1) 采用选择的稀土离子添加剂掺杂的玻璃，在玻璃基体中掺杂稀土离子。采用的稀土离子钬Ho、铒Er和铥Tm添加剂，可将800～1480nm泵浦下上转换为可见光发光，将吸收的红外光能量不经过热阶段直接转化为非平衡辐射的可见光；同时将可将200～380nm泵浦下通过下转换为可见光发光。玻璃兼具了玻璃优异的加工特性及化学稳定性，并具有量子效率大于1的突出优点。

(2) 采用选择的稀土离子添加剂，特别是采用Ce和Eu的光相互补效应，提高了玻璃的透明性，可以加工成透明的电光源玻璃，应用前景广泛。

(3) 充分利用稀土氧化物添加剂作为功能材料对紫外光、可见光、红外光的响应不同特性。

(4) 吸收激发能量的能力强，转换效率高。稀土元素由于4f电子处于内层轨道，受外层s和p轨道的有效屏蔽，很难受到外部环境的干扰，4f能级差极小。f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱，发光的色纯度高。

(5) 采用碳酸稀土富集物代替纯稀土氧化物作为稀土元素添加剂，可使生产成本大幅度降低。在现有无铅玻管成份基础上，增加氧化铍、氧化铋，降低玻璃软化点，改善玻璃的熔制，成型性能。采用电熔炉技术符合国家的“节能减排”低碳经济的产业导向，具有占地面积少、清洁、环保、劳动强度低等特点。

(6) 产品物理化学性能稳定，可承受大功率的电子束、高能射线和强紫外光的作用。软化点低，满足玻璃管、玻璃壳、玻璃罩等产品的加工条件；体积电阻高、优良的电学性能，满足作为电光源使用要求；适当膨胀系数范围，可满足钨、钼、可筏电极材料的封接。 具有可见光高透过率，并且具有抗紫外和防暴晒性能，不含光源产品禁用含铅、砷等有毒有害元素。

本发明制备的玻璃透光性高，光电转换效率高，环保节能。本发明的玻璃产品具有适当膨胀系数范围（38-76）×10^-7/℃，既能阻止紫外光透过降低紫外光辐射量，又能将紫外光和红外光转换为可见光的发光效率，提高能量的使用率，同时减少玻璃对可见光的衰减，满足钨、钼、可筏电极材料的封接，满足作为电光源使用要求。

附图说明

附图为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

主要工艺设备：配合料制备设备、电熔窑和机械成形设备。其中机械成形设备为“丹纳法”拉管成形设备等。

如图所示，一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，所述方法步骤如下：

(1) 配合料制备：在配合料制备设备中，稀土添加剂稀土氧化物RE₂O₃以稀土的碳酸盐形式加入，其中重稀土元素铒Er碳酸盐形式加入，按质量百分含量计，配合料制备中经过混合均匀得到配合料。配合料由以下成份和配比组成:  

(2) 玻璃熔制：将上一步制备得到的玻璃配合料在电熔窑中采用公知的玻璃熔制技术进行高温熔化成玻璃熔融液，经硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化、冷却后形成均匀、无气泡、符合成型要求的液态玻璃。

(3) 机械成形：将上一步制备得到的液态玻璃通过拉制的机械成形方式进行成形加工，制备出电光源用低软化点无铅玻璃产品。电光源用低软化点无铅玻璃产品为玻璃管、玻璃壳和玻璃罩产品。如采用公知的“丹纳法”拉管成形生产线技术制备出玻璃管产品。

本发明通过调整玻璃配合料的成份组成，可获取良好的玻璃熔化和成形工艺参数，使其具有相对较低的成形温度起始点，具有较长的玻璃料性能。制备得到的玻璃产品理化性能范围如下：

 线膨胀系数（20-300℃范围内)           （38-76）×10^-7/℃；

 软化点（粘度为10^7.6泊）               640±15℃；

 密度（20℃）                          2.60±0.03g/cm³

 水化学稳定性                          Ⅱ级；

 TK-100（体积电阻率为100MΩ·cm）     285-290℃；

 热稳定性                              ≥140℃。

本实施例产品的电化学性能优良，符合电光源使用要求。抗曝晒性能好，长时间曝晒不易变色，不含有人为加入的有害元素，是绿色、环保型电光源玻璃。

实施例二

主要工艺设备：配合料制备设备、电熔窑和机械成形设备。

如图所示，一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，所述方法步骤如下：

(1) 配合料制备：在配合料制备设备中，稀土添加剂稀土氧化物RE₂O₃以稀土的碳酸盐形式加入，其中重稀土元素钬Ho碳酸盐形式加入，按质量百分含量计，配合料制备中经过混合均匀得到配合料。配合料由以下成份和配比组成:  

    (2) 玻璃熔制：将上一步制备得到的玻璃配合料在电熔窑中采用公知的玻璃熔制技术进行高温熔化成玻璃熔融液，经硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化、冷却后形成均匀、无气泡、符合成型要求的液态玻璃。

(3) 机械成形：将上一步制备得到的液态玻璃通过吹制的机械成形方式进行成形加工，制备出电光源用低软化点无铅玻璃产品。电光源用低软化点无铅玻璃产品为玻璃管、玻璃壳和玻璃罩产品。

实施例三

主要工艺设备：配合料制备设备、电熔窑和机械成形设备。

如图所示，一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，所述方法步骤如下：

(1) 配合料制备：在配合料制备设备中，稀土添加剂稀土氧化物RE₂O₃以稀土的碳酸盐形式加入，其中重稀土元素钬Ho、铒Er和铥Tm稀土氧化物，以重稀土元素的任意比例的碳酸盐富集物形式加入，经过混合均匀得到配合料。配合料由以下成份和配比组成:  

    (2) 玻璃熔制：将上一步制备得到的玻璃配合料在电熔窑中采用公知的玻璃熔制技术进行高温熔化成玻璃熔融液，经硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化、冷却后形成均匀、无气泡、符合成型要求的液态玻璃。

(3) 机械成形：将上一步制备得到的液态玻璃通过压制的机械成形方式进行成形加工，制备出电光源用低软化点无铅玻璃产品。电光源用低软化点无铅玻璃产品为玻璃管、玻璃壳和玻璃罩产品。

实施例四

主要工艺设备：与实施例一相同。

如图所示，一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，所述方法步骤与实施例一基本相同，不同的是：

(1) 配合料制备：在配合料制备设备中，稀土添加剂稀土氧化物RE₂O₃以稀土的碳酸盐形式加入，其中重稀土元素铒Er和铥Tm稀土氧化物，以重稀土元素的任意比例的碳酸盐富集物形式加入，经过混合均匀得到配合料。配合料由以下成份和配比组成:  

    (2) 玻璃熔制：该步骤与实施例一相同。

(3) 机械成形：该步骤与实施例一相同。

除上述实施例外，本发明的各项技术参数还可在优选数值范围内任意选择，本发明的各组份可按配方选择。具体配合料各成份及各成份的配比可根据实际需要做相应调整，以满足不同的使用要求。

除上述实施例外，本发明的实施方案还有许多，无法穷举，凡采用等同或等效替换的技术方案，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下：

(1) 配合料制备：在配合料制备设备中，按质量百分含量计进行混合配料得到配合料，配合料由以下成份和配比组成:  

(2) 玻璃熔制：将上一步制备得到的玻璃配合料在电熔窑中采用玻璃熔制技术进行高温熔化成玻璃熔融液，经硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化、冷却后形成液态玻璃；

(3) 机械成形：将上一步制备得到液态玻璃通过机械成形方式进行成形加工，制备出电光源用低软化点无铅玻璃产品。

2.根据权利要求1所述一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，其特征在于：第一步配合料制备中稀土添加剂稀土氧化物RE₂O₃以稀土的碳酸盐形式加入，其中重稀土元素钬Ho、铒Er和铥Tm稀土氧化物，以重稀土元素的任意比例的碳酸盐富集物形式加入，经过混合均匀得到配合料。

3.根据权利要求1所述一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，其特征在于：第三步机械成形中采用的机械成形方式为拉制、吹制或压制。

4.根据权利要求1所述一种电光源用低软化点无铅玻璃产品的制备方法，其特征在于：第三步机械成形中制备出的电光源用低软化点无铅玻璃产品为玻璃管、玻璃壳和玻璃罩产品。

Images