CN104193169A - 一种led节能灯用玻璃管及其制作方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED节能灯用玻璃管，由以下重量份的原材料制成：石英砂100-120份，硼砂20-30份，硼酸6-10份，氢氧化铝5-8份，氯化钠0.2-0.3份，磷酸钙5-8份，氧化镁3-6份，碎玻璃60-80份，颜料0-0.1份；所述碎玻璃的块径为0.2-3cm；所述颜料为氧化钴或氧化铜。本发明还公开了该LED节能灯用玻璃管的制作方法及制作装置，采用全电熔炉维洛法进行拉制，制作工艺先进，劳动强度小、节省能源、安全、效率高、成本低。本发明制作的玻璃管质量稳定膨胀系数优，耐用、不变色，无涂层，直接生产定型，耐酸、耐碱、耐高温与腐蚀，安全性好，无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED节能灯用玻璃管及其制作方法和装置，属于玻璃制品配方工艺及制作技术领域。
背景技术
LED作为新型节能光源，与传统的照明设备相比，具有节能、环保、寿命长、体积小等优点，已由户外向室内照明应用场所发展。当前，LED节能灯灯管的管材多采用“半塑半铝”结构，管材由铝合金和PC罩构成，“扁长条形”驱动电源置于铝合金半圆空腔内，LED灯板的光线通过PC罩射出。但这种结构的LED节能灯灯管存在以下问题：(1)装配效率低：装配时需将“扁长条形”驱动电源加绝缘保护层再塞进铝合金半圆空腔内，铝合金和PC罩也需要装配在一起；(2)安全性能差：灯板的铝基板与灯壳的铝合金之间只有极薄的绝缘层作为隔离，触摸负载有触电的危险，不易通过CE和UL认证；(3)PC罩的透光率较低，白度差，不利用光的输出，长时间使用灯管容易变色，耐污、耐腐蚀性能差；(4)管材的成本较高。
随着LED工业的日益发展和科学技术的突飞猛进，特别是近年来国家对LED产品的要求，尤其是外层封装的环保要求越来越高。利用蒙砂和涂粉玻璃材料制作的LED照明灯罩和灯管也随之出现，玻璃材质的LED照明灯罩和灯管装配过程简单易行，安全性能好，管材的成本低，使用性能佳；但是蒙砂玻璃和涂粉玻璃所需原料中的稀土粉和部分稀有金属易污染环境，涂粉玻璃的涂层极易变色与脱落。
另一方面，目前LED用玻璃管的制作采用的是传统的丹纳法燃料传统加热的方法，测温表所测温度误差大，而且会被高温玻璃液浸蚀严重，温度显示不灵，设备的投资大，建设周期长、能耗大、污染也大。
发明内容
本发明的目的一种LED节能灯用玻璃管，该玻璃管质量稳定，膨胀系数优，耐用、不变色，无涂层，直接生产定型，耐酸、耐碱、耐高温与腐蚀，可直接加工后套在LED节能灯外部。
本发明的另一目的是提供一种LED节能灯用玻璃管的制作方法和装置，采用全电熔炉维洛法进行拉制，制作工艺先进，劳动强度小、节省能源、安全、效率高、成本低。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种LED节能灯用玻璃管，由以下重量份的原材料制成：
石英砂100-120份，硼砂20-30份，硼酸6-10份，氢氧化铝5-8份，氯化钠0.2-0.3份，磷酸钙5-8份，氧化镁3-6份，碎玻璃60-80份，颜料0-0.1份；
所述石英砂中，SiO2的质量百分含量≥99.3％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；
所述硼砂中，B2O3的质量百分含量≥47％，Na2O的质量百分含量≥21％，Fe2O3的质量百分含量≤0.005％；
所述硼酸中，B2O3的质量百分含量≥56％，Fe2O3的质量百分含量≤0.01％；
所述氢氧化铝中，按湿基计算，Al2O3的质量百分含量≥62％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；
所述磷酸钙中，Ca3(PO4)2的质量百分含量≥98％；
所述氧化镁中，MgO的质量百分含量≥99.9％，Fe的质量百分含量≤0.005％；
所述碎玻璃的块径为0.2-3cm。
所述颜料为氧化钴或氧化铜。
优选的，所述LED节能灯用玻璃管，由以下重量份的原材料制成：
石英砂110份，硼砂25份，硼酸8份，氢氧化铝6份，氯化钠0.25份，磷酸钙6份，氧化镁5份，碎玻璃70份，颜料0.05份。
其中，硼酸与硼砂能够形成三氧化二硼，在玻璃中与硅氧四面体共同组成结构网络，能够有效降低膨胀系数，还能提高熔化速度。
氯化钠能起到澄清作用，在化学反应下使气泡顺利排除；
一定块径大小的碎玻璃可提高熔化率，加速玻璃熔化，还有利于澄清和均化，使玻璃液质量更加稳定，气泡能有效得到控制。
该LED节能灯用玻璃管采用如下方法进行制作：
(1)原材料的配制：按照上述配比称取各原料，送入混料机中混合配制均匀；
(2)原料的熔制：将步骤(1)混合配制的原料加入到熔窑炉中，采用电加热，控制熔化池温度为1380-1460℃，使各组原料成分熔化至澄清玻璃液后，进入料道；
(3)拉制成型：将流入料道的玻璃液通过匀料、吹气系统垂直向下后，水平引入气垫跑道，玻璃液在气垫跑道中被托起，形成悬浮；然后由牵引机水平牵引，依次经过使玻璃管保持受力均匀的真空跑道，以及使玻璃管逐渐降温，消除热应力的温度调节跑道，拉制成型；
(4)检验包装：成型的LED节能灯用玻璃管经切割机的切割，通过输理机输送到检验平台进行检验并包装入库。
步骤(2)中，原料的加入速度为10-15Kg/min。
步骤(3)中，采用激光自动检测仪在线检测玻璃管的外径尺寸。
一种用于制作LED节能灯用玻璃管的装置，包括依次相连的混料机、加料机、熔窑炉、拉管成型装置和检验装置，所述熔窑炉底部或侧壁上设有钼电极；所述拉管成型装置包括料道，所述料道分为三段，依次为底部水平料道、竖直上升料道和上部水平料道，其中底部水平料道与熔窑炉相连通，竖直上升料道的中段设有钼电极，上部水平料道与用于匀料的料盆相连，所述料盆内垂直于料盆水平面上设有吹杆，料盆的下端与气垫跑道相连，气垫跑道、真空跑道、温度调节跑道依次相连，温度调节跑道的出口端与牵引机相连；所述温度调节跑道与牵引机之间还设有激光自动检测仪；所述检验装置包括依次相连的切割机、梳理机和检验平台，所述切割机与牵引机相连。
所述熔窑炉为T型全电熔炉，窑体呈六边形。
所述熔窑炉的钼电极分为启动电极6根，插于熔窑炉底部或侧壁上；主电极18根，均匀布置于熔窑炉四周底部。
所述熔窑炉底部和顶部、底部水平料道、竖直上升料道、上部水平料道及料盆内均设有温度测控仪。
所述温度测控仪为铂铑合金热电偶。
所述气垫跑道的长度为1200mm，真空跑道的长度为6000mm，温度调节跑道的长度为20000mm。
所述检验平台包括米尺和壁厚测量仪。
本发明的有益效果：
(1)本发明制作的玻璃灯管质量稳定膨胀系数优，耐用、不变色，无涂层，直接生产定型，耐酸、耐碱、耐高温与腐蚀，有效地解决了LED节能灯用玻璃管的PC材质、蒙砂、涂料产生的易变色、安全隐患、环境污染、涂粉层的脱落、易变色的问题。
(2)本发明的玻璃灯管制作方法解决了传统窑炉熔化产生的原料组份的挥发，能源浪费等问题，制作工艺先进、科学、合理、可行，具有劳动强度小，节省能源，效率高，成本低等优点，适用于制作各种颜色的LED节能灯管用玻管。
(3)本发明的熔窑炉采用钼电极内插式内部加热，同时减少了热量损失，全电熔窑是靠玻璃液自身导电来实现其熔化的，它是内热式的，由于是垂直熔化，玻璃液面被一层生料所覆盖，上部空间的温度只有100-250℃左右；而火焰炉是靠火焰的高温辐射从表面向内部传导对流来实现的，玻璃液上部空间温度高达1600℃，炉顶散热很大，即使经过热交换设备，废气的温度仍然很高，热效率只能达到30％；而本发明的玻璃电熔窑热效率可达78％左右，使单位重量玻璃的能源消耗低，熔炉的热效率高。
(4)本发明的竖直上升料道的中段设有钼电极，使得玻璃液顺利流经上部水平料道。
(5)本发明的玻璃管在牵引机的牵动下牵引成型，激光测径仪测量玻璃管的外径尺寸，与牵引机牵引速度形成闭环，使产品自动切割，提高了产品质量。
附图说明
图1为本发明的用于制作LED节能灯用玻璃管的装置结构示意图；
其中，1-混料机，2-加料机，3-熔窑炉，4-底部水平料道，5-竖直上升料道，6-上部水平料道，7-料盆，8-吹杆，9-气垫跑道，10-真空跑道，11-温度调节跑道，12-激光自动检测仪，13-牵引机，14-切割机，15-梳理机，16-检验台。
具体实施方式
结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1
一种LED节能灯用玻璃管，由以下重量份的原材料制成：
石英砂110千克，硼砂25千克，硼酸8千克，氢氧化铝6千克，氯化钠0.25千克，磷酸钙6千克，氧化镁5千克，碎玻璃70千克，氧化钴0.05千克。
其中，石英砂中，SiO2的质量百分含量≥99.3％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；硼砂中，B2O3的质量百分含量≥47％，Na2O的质量百分含量≥21％，Fe2O3的质量百分含量≤0.005％；硼酸中，B2O3的质量百分含量≥56％，Fe2O3的质量百分含量≤0.01％；氢氧化铝中，按湿基计算，Al2O3的质量百分含量≥62％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；磷酸钙中，Ca3(PO4)2的质量百分含量≥98％；氧化镁中，MgO的质量百分含量≥99.9％，Fe的质量百分含量≤0.005％；碎玻璃的块径为1.5cm。
该LED节能灯用玻璃管采用如下方法进行制作：
(1)原材料的配制：采用计算机控制称料精度和混料均匀度，按照上述配比将各原料精确称量后，进入混料机中混合配制均匀；
(2)原料的熔制：将步骤(1)混合配制的原料以每分钟10Kg的速度加入到熔窑炉中，采用钼电极方式进行电加热，功率控制在1475KW，控制熔窑炉温度为1380±10℃，使各组原料成分熔化至澄清玻璃液后，经与熔窑炉所连通的底部水平料道，玻璃液流入竖直上升料道进行降温至1300℃后，流入下一工序；
(3)拉制成型：将流入料道的玻璃液通过匀料、吹气系统垂直向下后，水平引入气垫跑道，玻璃液在气垫跑道中被托起，形成悬浮；然后由牵引机水平牵引，依次经过使玻璃管保持受力均匀，避免出现椭圆管或偏壁厚的真空跑道，以及使玻璃管逐渐降温，消除热应力的保温跑道，采用激光自动检测仪的在线检测玻璃管的外径尺寸，拉制成型；
(4)检验包装：成型的LED节能灯用玻璃管经切割机的切割，通过输理机输送到检验平台进行检验并包装入库。
如图1所示，用于制作LED节能灯用玻璃管的装置，包括依次相连的混料机1、加料机2、熔窑炉3、拉管成型装置和检验装置，所述熔窑炉3底部或侧壁上设有钼电极；所述拉管成型装置包括料道，所述料道分为三段，依次为底部水平料道4、竖直上升料道5和上部水平料道6，其中底部水平料道4与熔窑炉3相连通，竖直上升料道5的中段设有钼电极，上部水平料道6与用于匀料的料盆7相连，所述料盆7内垂直于料盆水平面上设有吹杆8，料盆7的下端与气垫跑道9相连，气垫跑道9、真空跑道10、温度调节跑道11依次相连，温度调节跑道11的出口端与牵引机13相连，所述气垫跑道的长度为1200mm，真空跑道的长度为6000mm，温度调节跑道的长度为20000mm；所述温度调节跑道11与牵引机13之间还设有激光自动检测仪12；所述检验装置包括依次相连的切割机14、梳理机15和检验平台16，所述切割机14与牵引机13相连。其中，由马蹄式火焰窑改造成T型全电熔窑，窑体由原来的长方形45平方，改造成六边形18平方，耐火材料用量大大降低，节约了成本。熔窑炉的钼电极分为启动电极6根，插于熔窑炉底部或侧壁上；主电极18根，均匀布置于熔窑炉四周底部。熔窑炉底部和顶部、底部水平料道、竖直上升料道、上部水平料道及料盆均设有铂铑合金热电偶。所述检验平台包括米尺和壁厚测量仪。
实施例2
一种LED节能灯用玻璃管，由以下重量份的原材料制成：
石英砂100千克，硼砂30千克，硼酸6千克，氢氧化铝8千克，氯化钠0.2千克，磷酸钙8千克，氧化镁3千克，碎玻璃80千克，氧化铜0.05千克。
其中，石英砂中，SiO2的质量百分含量≥99.3％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；硼砂中，B2O3的质量百分含量≥47％，Na2O的质量百分含量≥21％，Fe2O3的质量百分含量≤0.005％；硼酸中，B2O3的质量百分含量≥56％，Fe2O3的质量百分含量≤0.01％；氢氧化铝中，按湿基计算，Al2O3的质量百分含量≥62％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；磷酸钙中，Ca3(PO4)2的质量百分含量≥98％；氧化镁中，MgO的质量百分含量≥99.9％，Fe的质量百分含量≤0.005％；碎玻璃的块径为0.2cm。
该LED节能灯用玻璃管采用如下方法进行制作：
(1)原材料的配制：采用计算机控制称料精度和混料均匀度，按照上述配比将各原料精确称量后，进入混料机中混合配制均匀；
(2)原料的熔制：将步骤(1)混合配制的原料以每分钟15Kg的速度加入到熔窑炉中，采用钼电极方式进行电加热，功率控制在1570KW，控制熔窑炉温度为1460±10℃，使各组原料成分熔化至澄清玻璃液后，经与熔窑炉所连通的底部水平料道，玻璃液流入竖直上升料道进行降温至1300℃后，流入下一工序；
(3)拉制成型：将流入料道的玻璃液通过匀料、吹气系统垂直向下后，水平引入气垫跑道，玻璃液在气垫跑道中被托起，形成悬浮；然后由牵引机水平牵引，依次经过使玻璃管保持受力均匀，避免出现椭圆管或偏壁厚的真空跑道，以及使玻璃管逐渐降温，消除热应力的保温跑道，采用激光自动检测仪的在线检测玻璃管的外径尺寸，拉制成型；
(4)检验包装：成型的LED节能灯用玻璃管经切割机的切割，通过输理机输送到检验平台进行检验并包装入库。
用于制备该LED节能灯用玻璃管的装置同实施例1。
实施例3
一种LED节能灯用玻璃管，由以下重量份的原材料制成：
石英砂120千克，硼砂20千克，硼酸10千克，氢氧化铝5千克，氯化钠0.3千克，磷酸钙5千克，氧化镁6千克，碎玻璃60千克，氧化钴0.1千克。
其中，石英砂中，SiO2的质量百分含量≥99.3％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；硼砂中，B2O3的质量百分含量≥47％，Na2O的质量百分含量≥21％，Fe2O3的质量百分含量≤0.005％；硼酸中，B2O3的质量百分含量≥56％，Fe2O3的质量百分含量≤0.01％；氢氧化铝中，按湿基计算，Al2O3的质量百分含量≥62％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；磷酸钙中，Ca3(PO4)2的质量百分含量≥98％；氧化镁中，MgO的质量百分含量≥99.9％，Fe的质量百分含量≤0.005％；碎玻璃的块径为1.0cm。
该LED节能灯用玻璃管采用如下方法进行制作：
(1)原材料的配制：采用计算机控制称料精度和混料均匀度，按照上述配比将各原料精确称量后，进入混料机中混合配制均匀；
(2)原料的熔制：将步骤(1)混合配制的原料以每分钟13Kg的速度加入到熔窑炉中，采用钼电极方式进行电加热，功率控制在1500KW，控制熔窑炉温度为1400±10℃，使各组原料成分熔化至澄清玻璃液后，经与熔窑炉所连通的底部水平料道，玻璃液流入竖直上升料道进行降温至1300℃后，流入下一工序；
(3)拉制成型：将流入料道的玻璃液通过匀料、吹气系统垂直向下后，水平引入气垫跑道，玻璃液在气垫跑道中被托起，形成悬浮；然后由牵引机水平牵引，依次经过使玻璃管保持受力均匀，避免出现椭圆管或偏壁厚的真空跑道，以及使玻璃管逐渐降温，消除热应力的保温跑道，采用激光自动检测仪的在线检测玻璃管的外径尺寸，拉制成型；
(4)检验包装：成型的LED节能灯用玻璃管经切割机的切割，通过输理机输送到检验平台进行检验并包装入库。
用于制备该LED节能灯用玻璃管的装置同实施例1。
实施例4
一种LED节能灯用玻璃管，由以下重量份的原材料制成：
石英砂110千克，硼砂25千克，硼酸8千克，氢氧化铝6千克，氯化钠0.25千克，磷酸钙6千克，氧化镁5千克，碎玻璃70千克。
其中，石英砂中，SiO2的质量百分含量≥99.3％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；硼砂中，B2O3的质量百分含量≥47％，Na2O的质量百分含量≥21％，Fe2O3的质量百分含量≤0.005％；硼酸中，B2O3的质量百分含量≥56％，Fe2O3的质量百分含量≤0.01％；氢氧化铝中，按湿基计算，Al2O3的质量百分含量≥62％，Fe2O3的质量百分含量≤0.03％；磷酸钙中，Ca3(PO4)2的质量百分含量≥98％；氧化镁中，MgO的质量百分含量≥99.9％，Fe的质量百分含量≤0.005％；碎玻璃的块径为1.0cm。
该LED节能灯用玻璃管采用如下方法进行制作：
(1)原材料的配制：采用计算机控制称料精度和混料均匀度，按照上述配比将各原料精确称量后，进入混料机中混合配制均匀；
(2)原料的熔制：将步骤(1)混合配制的原料以每分钟15Kg的速度加入到熔窑炉中，采用钼电极方式进行电加热，功率控制在1570KW，控制熔窑炉温度为1460±10℃，使各组原料成分熔化至澄清玻璃液后，经与熔窑炉所连通的底部水平料道，玻璃液流入竖直上升料道进行降温至1300℃后，流入下一工序；
(3)拉制成型：将流入料道的玻璃液通过匀料、吹气系统垂直向下后，水平引入气垫跑道，玻璃液在气垫跑道中被托起，形成悬浮；然后由牵引机水平牵引，依次经过使玻璃管保持受力均匀，避免出现椭圆管或偏壁厚的真空跑道，以及使玻璃管逐渐降温，消除热应力的保温跑道，采用激光自动检测仪的在线检测玻璃管的外径尺寸，拉制成型；
(4)检验包装：成型的LED节能灯用玻璃管经切割机的切割，通过输理机输送到检验平台进行检验并包装入库。
用于制备该LED节能灯用玻璃管的装置同实施例1。
性能试验：
对本发明实施例1-4制备的LED节能灯用玻璃管进行相关性能测试，采用石英玻璃比较法测定玻璃管的膨胀系数，采用721型分光光度计测定玻璃管的光透过率，结果见表1。
表1LED节能灯用玻璃管性能测试结果
| 试样 | 膨胀系数 | 光透过率 |
| 实施例1 | (3.3士0.1)×10-6/K | 94％ |
| 实施例2 | (2.9士0.1)×10-6/K | 92％ |
| 实施例3 | (3.1士0.1)×10-6/K | 91％ |
| 实施例4 | (3.4士0.1)×10-6/K | 95％ |
由表1可以看出：本发明实施例制作的玻璃灯管质量稳定，膨胀系数优。
Claims (10)
1.一种LED节能灯用玻璃管，其特征在于，由以下重量份的原材料制成：
石英砂100-120份，硼砂20-30份，硼酸6-10份，氢氧化铝5-8份，氯化钠0.2-0.3份，磷酸钙5-8份，氧化镁3-6份，碎玻璃60-80份，颜料0-0.1份；
所述碎玻璃的块径为0.2-3cm；
所述颜料为氧化钴或氧化铜。
2.如权利要求1所述的一种LED节能灯用玻璃管，其特征在于，由以下重量份的原材料制成：
石英砂110份，硼砂25份，硼酸8份，氢氧化铝6份，氯化钠0.25份，磷酸钙6份，氧化镁5份，碎玻璃70份，颜料0.05份。
3.权利要求1或2所述的LED节能灯用玻璃管制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原材料的配制：按照原料配比称取各原料，送入混料机中混合配制均匀；
(2)原料的熔制：将步骤(1)混合配制的原料加入到熔窑炉中，采用电加热，控制熔化池温度为1380-1460℃，使各组原料成分熔化至澄清玻璃液后，进入料道；
(3)拉制成型：将流入料道的玻璃液通过匀料、吹气系统垂直向下后，水平引入气垫跑道，然后由牵引机水平牵引，依次经过使玻璃管保持受力均匀的真空跑道，以及使玻璃管逐渐降温，消除热应力的温度调节跑道，拉制成型；
(4)检验包装：成型的LED节能灯用玻璃管经切割机的切割，通过输理机输送到检验平台进行检验并包装入库。
4.如权利要求3所述的LED节能灯用玻璃管制作方法，其特征在于，步骤(2)中，原料的加入速度为10-15Kg/min。
5.如权利要求3所述的LED节能灯用玻璃管制作方法，其特征在于，步骤(3)中，采用激光自动检测仪在线检测玻璃管的外径尺寸。
6.一种用于制作权利要求1所述的LED节能灯用玻璃管的装置，其特征在于，包括依次相连的混料机、加料机、熔窑炉、拉管成型装置和检验装置，所述熔窑炉底部或侧壁上设有钼电极；所述拉管成型装置包括料道，所述料道分为三段，依次为底部水平料道、竖直上升料道和上部水平料道，其中底部水平料道与熔窑炉相连通，竖直上升料道的中段设有钼电极，上部水平料道与用于匀料的料盆相连，所述料盆内垂直于料盆水平面上设有吹杆，料盆的下端与气垫跑道相连，气垫跑道、真空跑道、温度调节跑道依次相连，温度调节跑道的出口端与牵引机相连；所述温度调节跑道与牵引机之间还设有激光自动检测仪；所述检验装置包括依次相连的切割机、梳理机和检验平台，所述切割机与牵引机相连。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述熔窑炉为T型全电熔炉，窑体呈六边形。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述熔窑炉的钼电极分为启动电极6根，插于熔窑炉底部或侧壁上；主电极18根，均匀布置于熔窑炉四周底部。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述熔窑炉底部和顶部、底部水平料道、竖直上升料道、上部水平料道及料盆内均设有温度测控仪。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述气垫跑道的长度为1200mm，真空跑道的长度为6000mm，温度调节跑道的长度为20000mm。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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