CN1711221A - 红颜色的电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电灯，更特别地涉及汽车信号灯。本发明描述的玻璃组合物供电灯使用，该玻璃是红颜色的。该玻璃组合物含0.1－2重量％的铜、0.1－2重量％的锡、7－11重量％的钡和1－5重量％的锶。

Description

红颜色的电灯
发明领域
本发明涉及电灯。本发明特别涉及一种具有玻璃壳的电灯，该玻璃是红颜色的。本发明适用于白炽灯，更特别地适用于汽车信号灯，例如指示灯。
发明背景
汽车信号灯必须具有国际交通规则限定的特定颜色。例如，汽车的信号功能灯如尾灯、停车灯或雾灯需要红灯。为了获得如国际交通规则限定的红颜色，现有技术的灯通常涂有红色清漆或油漆。现有技术灯的缺点在于油漆或清漆会降解，并最终从灯外壳的壁上剥离。实际上，这些红色涂层通常由热阻率相对低的易损坏组分组成。现有技术灯的另一个缺点在于在灯的制造过程中需要额外的步骤来清洁灯外壳并给灯外壳上漆。这些额外的步骤增加了制造成本。
发明概述
本发明的目的是提供一种适用于汽车的电灯，所述灯具有玻璃壳，该玻璃是红颜色的。
根据本发明，通过如开始段中提到的电灯实现这些目的，该玻璃组合物含0.1-2重量％的铜、0.1-2重量％的锡、7-11重量％的钡和1-5重量％的锶。
在制造本发明电灯的过程中不需要额外的制造步骤，因为通过玻璃的特定组成实现了玻璃壳的特定颜色点。至少，排除了清洁和上漆步骤。由于它的特定组成，所以该玻璃具有如国际交通规则所限定的、适用于汽车信号灯的红颜色点。
而且，根据此玻璃组合物获得的彩色玻璃产生质量较好的玻璃，因为获得的该玻璃组合物所固有红颜色永远保留，这不是上漆玻璃的情况。实际上，使用钡和锶降低玻璃的离子电导率，这导致玻璃在灯的操作温度下热稳定的颜色。
而且，这种玻璃特别适用于汽车信号灯，因为钡的存在提高了玻璃的电阻率，而这是馈电通路(electrical feed-through)所需要的。
在一个有益的实施方案中，该玻璃组合物含以下组分，用重量％表示：
  SiO2   60-72
  Al2O3   1-5
  Li2O   0.5-1.5
  Na2O   5-9
  K2O   3-7
  MgO   1-2
  CaO   1-3
  SrO   1-5
  BaO   7-11
  CuO   0.1-2
  SnO2   0.1-2
将SiO2含量限制为60-72％。与其它组分结合的这些含量导致可容易熔化的玻璃。Al2O3提高玻璃的耐化学性和耐腐蚀性。碱金属氧化物Li2O、Na2O和K2O用作熔剂并降低玻璃的粘度。MgO和CaO降低玻璃的液化温度和熔化温度。这种玻璃没有对环境有害的元素铅、镉和硒。
从下文描述的图中可以明白本发明和可任选用于实施本发明的额外特征，并将参考这些图说明本发明和额外的特征。
附图简述
现在，将更详细地，例如参考附图描述本发明，其中：
-图1是说明本发明电灯的一个实施例的示意图。
-图2是说明本发明红颜色玻璃的色三角图中的特性的色度图。
发明详述
图1说明电动汽车的信号灯1，也代表指示灯，包括：
-由例如壁厚为0.3-1.1毫米的红颜色玻璃制造的灯外壳或灯泡2，
-安装在玻璃灯泡2内部、用于支持螺旋形灯丝5的支架3，该支架包括由珠子4支持的两根导线3a和3b，
-用支架3和灯泡2加热并密封的排气管7，由此形成真空密闭的收缩，用于在制造灯的过程中从灯外壳2中排出气体和将惰性气体引入该灯外壳中，
-连接到支架3上的电触点8，用于通过汽车的电路向灯提供电，
-安装在灯装置底座中的金属帽9。
在本发明的有益实施方案中，用于制造玻璃的起始材料是石英砂、锂辉石、白云石、Li、Na、K、Sr和Ba的碳酸盐、CuO和SnO2。
根据本发明有益实施方案的电灯具有含如表1中列举的组分的玻璃组合物制造的玻璃灯泡。
表1：根据本发明有益实施方案的玻璃组合物。
  组分   组成(重量％)
  SiO2   60-72
  Al2O3   1-5
  Li2O   0.5-1.5
  Na2O   5-9
  K2O   3-7
  MgO   1-2
  CaO   1-3
  SrO   1-5
  BaO   7-11
  CuO   0.1-2
  SnO2   0.1-2
在此表中，给出了氧化形式的组分的重量百分比。这不是暗示在玻璃中这些元素必须以此氧化的形式存在。例如，玻璃中的铜可以以金属Cu、Cu+、CuO或其它形式铜的形式存在。因此，措辞如“该玻璃组合物含α-β重量％的元素X”是指该玻璃组合物中所含的各种形式的X占α-β重量％的百分比。
SiO2在玻璃中作为网络形成体。将SiO2含量限制为60-72重量％，其与其它组分结合导致可容易熔化的玻璃。如果该含量低于60重量％，则玻璃的结合力和耐化学性降低。如果该含量高于72重量％，则妨碍玻璃形成，且表面结晶的危险增加。Al2O3提高玻璃的耐化学性和耐腐蚀性。低于1重量％，效果太小，玻璃的结晶趋势增加。高于5重量％，玻璃的粘度和软化温度增加过多，这影响玻璃的可加工性。碱金属氧化物Li2O、Na2O和K2O用作熔剂并降低玻璃的粘度。它们增加玻璃的电阻(混合碱效应)。BaO具有有利的性能，即它增加玻璃的电阻并降低玻璃的软化温度。低于7重量％，熔化温度、软化温度和操作温度增加过多。高于11重量％，液相线温度，并因此结晶趋势增加过多。碱土金属氧化物SrO、MgO和CaO具有有利的性能，即它们降低玻璃的液化温度和熔化温度。
该玻璃会另外含一些Fe2O3如来源于使用的原材料中的杂质。也发现TiO2、ZrO2和MnO作为痕量元素。
通过在玻璃组合物中加入0.1-2重量％的CuO和还原剂，例如碳或炭获得本发明玻璃的红颜色。在玻璃组合物中也加入SnO2。
在存在还原剂和SnO2的情况下，铜使硅酸盐玻璃具有红色，这通过可能析出金属形式的Cu来解释，正如在下文中将要描述的。
根据本发明另一个实施方案的电灯具有用以下玻璃组合物制造的玻璃灯泡，该组合物含如表2中列举的组分。
表2：根据本发明另一个实施方案的玻璃组合物。
  组分   组成(重量％)
  SiO2   60-72
  Al2O3   1-5
  Li2O   0.5-1.5
  Na2O   5-9
  K2O   3-7
  MgO   1-2
  CaO   1-3
  SrO   1-5
  BaO   7-11
  CuO   0.6-0.9
  SnO2   0.3-1.8
  Fe2O3   0-0.05
对于其重量百分数具有等于零的下限的元素，其指的是该元素不能以原材料的形式加入，但由于原材料污染还是可以在成品玻璃中存在。
用如表1或2中列举的组分制造的玻璃具有如表3所示的特性。
表3：本发明玻璃的物理性能。
  物理性能   值
  T应变(低应力释放温度)   455℃
  T退火(高应力释放温度)   490℃
  T软化(软化温度)   675℃
  T熔化(熔化温度)   1490℃
  密度   2.62*103kg·m3
  电阻率   7.9*106Ω·m
  线性膨胀系数(25-300℃)   9.1*10-6/℃
现在，将制造玻璃的方法描述如下。通过称量并混合所有上述氧化组分制备配合料。将该配合料送到常规的连续熔化槽中。可以通过将单独的组分加入到加料系统中调整配方以增强颜色。调节熔化条件，包括温度和气氛，从而获得用于熔化、澄清和颜色稳定性的稳定工艺。
在一系列的复杂反应中，从玻璃熔体中除去包括CO在内的过量气体，从而在形成的管中避免空气线。在工厂中，在玻璃制造过程的结尾使用众所周知的Danner法制造玻璃管。然而，也可以应用众所周知的Vello法。加热部分管，从而制造灯泡。
通过存在与Cu+平衡的、胶体尺寸的晶体金属Cu来说明玻璃的显色(striking)。而且，看来显色需要某种程度的成核，这是为什么加入SnO2的原因。与还原剂一起、以氧化物的形式引入Cu。在此实施例中，还原剂是碳，但可以使用任何其它还原剂，包括Al和Si。最好在梯度炉中确定取决于基本组成的合适显色时间和温度。例如，可以使用500-550℃的玻璃显色温度。显色时间可以为0.5-3小时。
以CuO的形式、以0.1-2重量％的百分比引入铜。较大数量的铜是有害的，因为它降低红色区中的透射率。较低的浓度不产生着色。在还原条件下，在Cu2+、Cu+和Cu之间获得平衡。当玻璃中存在足够的Cu+离子时，与Cu+平衡的Cu的浓度超过溶解度极限，从而使Cu析出。当二价铜消失时，通过与Cu+平衡的、以胶体分散的Cu颗粒而获得红颜色。因此，还原元素应该能够还原所有的Cu2+。在此实施例中，以C/Cu＝1.67的比例选择还原元素C。
锡的功能可以是亲金属(metallophilic)元素的功能。Cu晶体的晶核一形成，它就有选择地吸引Sn2+离子，这对金属晶体进一步生长形成有效的屏障，从而使Cu的胶体分散稳定并防止Cu原子聚集体进一步生长和它们过度显色。
图2说明相对于色度图中的X和Y坐标，许多供根据国际交通规则之信号灯的玻璃壳使用的红颜色玻璃的颜色点。可以用上述本发明的玻璃组合物实现此颜色点。要注意的是，产生该颜色点的玻璃的准确组成取决于玻璃的制造，特别是还原状态，以及在吹制灯泡后的固化。
在欧洲，由为本领域普通技术人员所知道的ECE规则限定汽车指示灯用红颜色点。它相应于图2中实线所示的区域。通过以下颜色坐标定义红色ECE-区域：(0.657，0.335)；(0.665，0.335)；(0.732，0.27)；(0.728，0.27)。
SAE(汽车工程师学会)已提出另一个区域，其是通过以下颜色坐标限定的：(0.65，0.33)；(0.67，0.33)；(0.7367，0.2653)；(0.7164，0.2636)。此区域显示在图2上的虚线中。
GTB(Groupe de Travail de Bruxelles)委员会已提出了新的、较大的区域，该区域包括现在的ECE和SAE颜色边界。这被称为CIE区域。
图2的图中的三角形显示由以下玻璃获得的颜色点，该玻璃0.5毫米厚，含0.9重量％的铜、0.6重量％的锡、9.0重量％的钡和3.0重量％的锶。显色温度为540℃。给出显色时间为2和3小时的效果。
以上的图和它们的描述并非限制本发明。显然，有许多落入附加权利要求范围内的替换物。在这方面，进行以下近似注释。
措辞“包含，包括”未排除权利要求中列举的元素之外的其它元素的存在。元素前的措辞“一”未排除许多这种元素的存在。

Claims (2)

1.一种具有玻璃壳的电灯，该玻璃是红的，该玻璃组合物含0.1-2重量％的铜、0.1-2重量％的锡、7-11重量％的钡和1-5重量％的锶。
2.如权利要求1中所述的电灯，其中该玻璃组合物含，用氧化形式的组分的重量百分数表示：   SiO2   60-72   Al2O3   1-5   Li2O   0.5-1.5   Na2O   5-9   K2O   3-7   MgO   1-2   CaO   1-3   SrO   1-5   BaO   7-11   CuO   0.1-2   SnO2   0.1-2
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