CN1876590A - 荧光灯用玻璃、荧光灯用玻璃管和荧光灯 - Google Patents

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CN1876590A CNA2006100765386A CN200610076538A CN1876590A CN 1876590 A CN1876590 A CN 1876590A CN A2006100765386 A CNA2006100765386 A CN A2006100765386A CN 200610076538 A CN200610076538 A CN 200610076538A CN 1876590 A CN1876590 A CN 1876590A
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二上勉
高木幸男
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Abstract

本发明提供了含有以下组分的荧光灯用玻璃：大于0.2％且小于等于1％质量的CeO2；小于等于0.05％质量的Sb2O3；60％～75％质量的SiO2；0.5％～10％质量的Al2O3；0％～5％质量的B2O3；0％～8％质量的CaO；0％～8％质量的MgO；0％～15％质量的SrO；1％～12％质量的BaO；13％～22％质量的R2O，其中R表示Li、Na或K；0％～0.2％质量的Fe2O3；0％～1.0％质量的TiO2；小于等于0.05％质量或的PbO。还提供了含有上述玻璃的荧光灯用玻璃管以及含有作为外壳的上述玻璃管的荧光灯。

Description

荧光灯用玻璃、荧光灯用玻璃管和荧光灯
本申请是分案申请，其原申请的中国国家申请号为01134245.5，申请日为2001年10月26日，发明名称为“荧光灯用玻璃、荧光灯用玻璃管和荧光灯”。
技术领域
本发明涉及荧光灯用玻璃、以所述玻璃制成的荧光灯用玻璃管和荧光灯。
背景技术
通常，在荧光灯中，由弧状放电产生的紫外线照射在涂敷于玻璃管内壁的荧光材料上，而由荧光粉产生的可见光被利用。
还有，用于荧光灯的玻璃一般说来可分成两部分，即圆柱形灯管部分和管座部分。灯管部分通常是以直管的形式或者用直管加热成形的环形管形式。近年来，为了提高荧光灯的效率或减小其体积，已经开发出具有复杂形状(诸如U型管、两个U型管互连的双U型管)的荧光灯。
最初，用作这些具有环形或复杂形状的荧光灯外壳的玻璃管是用含有PbO的铅玻璃制成的，为了便于工作，PbO的含量相对地大到20～30％。但是现在为了避免PbO的毒性问题，铅玻璃已被碱石灰玻璃所取代。为此目的使用的碱石灰玻璃含有用于降低其粘性的组分-BaO，目的是具有近似于含PbO玻璃的可加工性；或者含有Sb2O3，目的是保持荧光灯所需的高亮度。
然而，含有BaO或Sb2O3的碱石灰玻璃的缺点在于其紫外线透射率高，在光线通过玻璃时发自光源的紫外线对人会产生有害影响，或引起玻璃褪色，或引起构成灯具的树脂变质。
为了降低玻璃的紫外线透射率，以减少紫外线的泄漏，可在玻璃中加入CeO2。但是，当玻璃含有CeO2时，产生曝晒作用(solarization)，即紫外线使玻璃上色，并因此降低了玻璃的透光度，导致灯的亮度恶化。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于荧光灯的玻璃，该玻璃几乎不易发生曝晒作用，并具有高度的屏蔽紫外线能力。
本发明的另一个目的是提供由荧光灯用玻璃制成的用于荧光灯的玻璃管和荧光灯。
本发明的以上和其他目的可由含有以下组分的荧光灯用玻璃实现：
0.1％～1％质量的  CeO2；
小于或等于0.05％质量的  Sb2O3；
60％～75％质量的  SiO2；
0.5％～10％质量的  Al2O3；
0％～5％质量的  B2O3；
0％～8％质量的  CaO；
0％～8％质量的  MgO；
0％～15％质量的  SrO；
1％～12％质量的  BaO；
13％～22％质量的  R2O，其中R表示Li、Na或K；
0％～0.2％质量的  Fe2O3；
0％～1.0％质量的  TiO2；
小于或等于0.05％质量的  PbO。
而且，本发明的这些和其他目的可通过由上述玻璃构成的用于荧光灯的玻璃管达到。
此外，本发明的这些和其他目的可通过以上述玻璃管作为外壳的荧光灯来实现。
具体实施方式
由于发明者进行了广泛研究，他们发现本发明的上述目的可通过将CeO2作为基本组分加入荧光灯用玻璃中时限制Sb2O3于预定量或更低值来实现，因为含CeO2玻璃的曝晒作用产生的原因是玻璃中Sb离子的存在会改变玻璃中Ce离子的化合价。本发明由此产生。
除非另外指明，在下文中“％”项表示基于玻璃总重的质量百分比。
玻璃中Y组分的“0％～X％”，意味着组分Y或者不存在，或者大于0％而为X％或小于X％。
依据本发明，荧光灯用玻璃所含CeO2大于或等于0.1％，以使紫外线透射率较低，并因此增进了屏蔽紫外线的能力。同样，依据本发明，因用于荧光灯的玻璃中Sb2O3含量被严格限制在≤0.05％，故防止了曝晒作用。
本发明用于荧光灯的玻璃之各种组分的理由如下。
为了降低玻璃在紫外范围的透射率但不降低其在可见光范围的透射率，CeO2作为基本组分被加入。当CeO2含量低于0.1％时，就不会获得所期望的效果。另一方面，当CeO2含量超过1％时，玻璃就变黄，致使可见光范围的透射率下降，不可能提供高亮度灯。优选CeO2含量在0.1～0.8％，更优选0.15～0.8％。
Sb2O3用作澄清剂。但是，当其与CeO2一起使用时，则产生曝晒作用，导致玻璃上色，并且透光度下降。因此，限制Sb2O3含量≤0.05％是很重要的。优选不添加Sb2O3。
SiO2是玻璃网络构成者。当SiO2含量＜60％时，则热膨胀系数变得太大，导致玻璃和底座封接困难，并且玻璃的耐水性降低。另一方面，当SiO2含量＞75％时，则引起玻璃可熔性恶化或粘性增强，导致荧光灯玻璃制造过程中玻璃的可加工性恶化。SiO2含量优选62％～74％，更优选63％～73％。
Al2O3是一种增强玻璃的耐候性和失透性(devitrification)的组分。当Al2O3含量＜0.5％时，无法取得这些效果。另一方面，当Al2O3含量＞10％时，则引起玻璃的可熔性恶化。Al2O3的含量优选0.5％～5％，更优选1％～3.2％。
B2O3是一种增强玻璃的可熔性和耐水性的组分。当B2O3含量＞5％时，则在玻璃熔化过程中挥发性物质数量增加，导致难以获得均匀的玻璃。B2O3的含量优选0％～3％，更优选0％～2.5％。
CaO是一种在制造荧光灯过程中增强玻璃的可熔性和可加工性的组分。当CaO含量＞8％时，则导致玻璃易于失透，可加工性恶化。CaO的含量优选0％～5％，更优选0％～4.5％。
与CaO类似，MgO是一种在制造荧光灯过程中增强玻璃的可熔性和可加工性的组分。当MgO的含量＞8％时，则引起玻璃的耐化学性恶化。MgO的含量优选0％～5％，更优选0％～4.5％。
SrO是一种在制造荧光灯过程中增强玻璃的可熔性和可加工性的组分。当SrO的含量＞15％时，则引起玻璃易于失透和可加工性恶化。SrO的含量优选0％～10％，更优选0％～8％。
BaO是一种在制造荧光灯过程中增强玻璃的可熔性和可加工性的组分。当BaO含量＜1％时，则不能达到上述效果。另一方面，当BaO含量＞12％时，则引起玻璃易于失透和可加工性恶化。BaO的含量优选1％～11％，更优选1％～9％。
R2O(其中R表示Li、Na或K的总量)是一种调节玻璃热膨胀系数的基本组分，调节其在90～105×10-7/℃的范围从而可将玻璃与底座封接，并降低玻璃的粘性。当R2O的含量＜13％时，这些效果无法充分达到。另一方面，当R2O的含量＞22％时，玻璃的热膨胀系数变得过大。而且，碱性成分易于被洗出，以致它们与荧光物质或水银起反应，这会降低荧光灯的透光性或耐候性。R2O的含量优选13～20％，更优选14～20％。此外，Li2O、Na2O和K2O的含量分别优选为0％～5％、3％～15％、1％～11％，更优选0％～4％、5％～12％、3％～10％。
Fe2O3是一种降低在紫外范围内玻璃透射率的组分。当Fe2O3的含量＞0.2％时，引起玻璃上色，并因此降低了玻璃在可见光范围内的透光性，导致不能获得高亮度荧光灯。Fe2O3的含量优选0.01％～0.1％。
TiO2是一种防止曝晒的组分，同时又是一种在可见光范围内降低玻璃透光性的组分。因此，TiO2的含量被限制在小于或等于1.0％。TiO2的含量优选0％～0.8％，更优选0％～0.5％。
PbO是一种降低玻璃粘性的组分，可在制造荧光灯的过程中提高玻璃的可加工性。但是，由于它是有害的组分，将其含量限定在≤0.05％是很重要的，优选不加PbO。
除上述各种组分外，可各自以≤0.5％的含量添加SO3、Cl和F作为精炼剂。为了防止曝晒作用，优选用这些精炼剂取代Sb2O3。同样，As2O3具有精炼作用，但因为它的环境污染问题，优选不使用。
本发明的使用荧光灯用玻璃制造荧光灯用的玻璃管和荧光灯的过程将在下面叙述。
具有所要求配方的原材料被加入玻璃熔炉中，并在1500～1600℃温度下熔融而玻璃化。用已知的拉管方法(诸如Danner法、下拉法和类似的方法)，将已熔化的玻璃材料制成圆柱体，然后切成所要求长度的管子。
接着，将由此获得的用于荧光灯的玻璃管的两端弄窄。然后热成型为环形、U形或其他类似形状。至此，用于荧光灯的外壳就被制造出来了。
此后，进行涂敷荧光粉、封接底座、抽真空、封入水银或氩气等以制得荧光灯。
使用本发明的玻璃的荧光灯，能以普通的方法和普通的结构来制造。图1所示为荧光灯的一个实施例。例如，在管状玻璃泡1的内面上涂敷荧光粉2，然后将管状玻璃与底座玻璃5气密封接，底座玻璃5带有抽空玻璃管的和带有灯丝8的电极引线3。接着，管中空气被抽出，并且封入水银和诸如氩气这样的惰性气体，再气密封接抽空玻璃管4。带有终端腿7的管接头6固定于管状玻璃泡的两端，而电极引线3与终端腿7相连，即制成荧光灯。
依据本发明，用于荧光灯的玻璃含有CeO2≤0.1％以提高屏蔽紫外线的能力。同样，由于Sb2O3的含量被严格限制在≤0.05％，就能防止曝晒作用。而且，依据本发明，用于荧光灯的玻璃管易于铸模从而可用作具有环形或复杂形状以及直形的荧光灯的外壳。
此外，依据本发明的荧光灯由具有上述性能的玻璃构成，因此本发明提供了具有紫外线泄漏少、高亮度和透光度恶化程度低的荧光灯。
以下实施例将进一步说明本发明，但是本发明将不因此受到限制。
表1到表3表示依据本发明的荧光灯用玻璃的例子(样品1到样品8)和比较例(样品9到样品12)。样品12表示用碱石灰玻璃制成的荧光灯用的普通玻璃。
表1
                       实施例
  NO.1   NO.2   NO.3   NO.4
  配方(质量％)SiO2Al2O3B2O3CaOMgOSrOBaOLi2ONa2OK2OTiO2Fe2O3SO3CeO2Sb2O3 68.902.00-3.802.005.603.001.608.004.90---0.20- 67.703.20-1.901.303.109.001.307.405.00---0.10- 68.752.00-3.802.005.603.001.608.004.90---0.300.05 68.302.00-3.802.005.603.001.608.004.90---0.80-
  热膨胀系数(×10-7/℃)(30～380℃)   94.5   96.5   94.5   94.5
  软化点(℃)   667   667   667   667
  耐曝晒性ΔT％紫外线照射前T％400(％)紫外线照射后T％400(％)   2.291.188.9   2.691.388.7   1.990.688.7   1.290.188.9
  紫外线透射率(％)   4.9   8.6   2.1   1.6
表2
                       实施例
  NO.5   NO.6   NO.7   NO.8
  配方(质量％)SiO2Al2O3B2O3CaOMgOSrOBaOLi2ONa2OK2OTiO2Fe2O3SO3CeO2Sb2O3 68.502.00-3.802.005.603.001.608.004.900.10--0.50- 68.552.00-3.802.005.603.001.608.004.90-0.05-0.50- 68.702.00-3.802.005.603.001.608.004.90--0.100.30- 72.701.702.30---6.008.208.80--0.100.20-
  热膨胀系数(10-7/℃)(30～380℃)   94.5   94.5   94.5   94.5
  软化点(℃)   667   667   667   681
  耐曝晒性ΔT％紫外线照射前T％400(％)紫外线照射后T％400(％)   1.790.588.8   1.890.688.8   1.890.889.0   2.190.988.8
  紫外线透射率(％)   2.1   2.2   2.3   5.0
表3
                        比较例
  NO.9   NO.10   NO.11   NO.12
  配方(质量％)SiO2Al2O3B2O3CaOMgOSrOBaOLi2ONa2OK2OTiO2Fe2O3SO3CeO2Sb2O3 68.952.00-3.802.005.603.001.608.004.90--0.100.05- 68.002.00-3.802.005.603.001.608.004.90---1.10- 68.702.00-3.802.005.603.001.608.004.90--0.100.200.10 70.801.900.904.604.00---15.901.30--0.10-0.50
  热膨胀系数(×10-7/℃)(30～380℃)   94.5   94.5   94.5   98.5
  软化点(℃)   667   667   667   695
  耐曝晒性ΔT％紫外线照射前T％400(％)紫外线照射后T％400(％)   2.090.888.8   1.886.684.8   4.490.886.4   2.190.988.8
  紫外线透射率(％)   32.2   0.9   4.5   72.6
上述表格中所示样品的制备如下。
具有上面表格所列配方的玻璃原料分别于白金坩埚中以1550℃熔化。为了获得均匀的玻璃，在制造过程中以白金搅拌叶片搅动该熔化了的玻璃，使之消除泡沫。此后，该熔化的玻璃被模制成预定的形状，接着逐步冷却。
对由此获得样品的热膨胀系数、软化点、耐曝晒性和紫外线透射率予以评价。
这些性能是用下述的方法测量的。
为测量热膨胀系数，制备直径3.5mm、长50mm的圆筒形样品。使用膨胀计在30～380℃的温度范围内测得热膨胀系数平均值。
依据ASTM C338测得软化点。在制造具有环形或复杂形状的荧光灯的过程中，热处理是基于软化点进行的。为了处理的有效性，软化点温度最好低些。
为测得耐曝晒性，样品要在两面进行光学抛光，直至厚度达到1mm。然后在400nm的波长下测量可见光透射率(T％400)。接下来，样品用253.7nm的紫外线在40W低压汞灯下照射8小时。其后，再次测量400nm波长下可见光透射率，确定紫外线照射后可见光透射率减少值作为ΔT％。耐曝晒性越低，则透射率的减少值越高，导致荧光灯的亮度显著下降。
为测量紫外线透射率，样品要在两面进行光学抛光，直至厚度达到1mm。在320nm波长下测得紫外线透射率。紫外线透射率越小，则紫外线泄漏越少，构成灯具的树脂或类似物就越难于褪色和变质。
由上面诸表显而易见，由于依据本发明NO.1～NO.8的实施例所含CeO2≥0.1％，所以它们显示的紫外线透射率低至小于或等于8.6％，并因此屏蔽紫外线的能力高。另外，由于这些样品的Sb2O3含量≤0.05％，所以它们显示的ΔT％≤2.6％，具有良好的耐曝晒性。此外，由于这些样品的热膨胀系数在94.5～98.5×10-7/℃，所以它们能与底座很好地密接。这些样品的软化点也在681℃或更低，所以这些样品较之普通的产品(样品NO.12)有着更优良的特性。
另一方面，由于比较例中样品NO.9的CeO2含量为0.05％，它显示的紫外线透射率高达32.2％，因此屏蔽紫外线的能力低。由于样品NO.10的CeO2含量为1.1％，它具有低达86.6％的T％400(400nm可见光透过率)，因此不能提供高亮度荧光灯。由于样品NO.11的Sb2O3含量为0.1％，它具有高达4.4％的ΔT％，因此耐曝晒性恶化。由于样品NO.12不含CeO2，它显示的紫外线透射率高达72.6％，因此屏蔽紫外线的能力差。样品软化点(指示热加工容易程度)高达695℃。
接着，样品NO.2、7、8、9、11、12被用于制备30W环形荧光灯。这些荧光灯都各自点亮1000小时，然后用肉眼观察，并评价由紫外线引起的玻璃管的上色情况，以及构成灯具的树脂的褪色或变质。下面的表4给出了结果。
表4
            实施例              比较例
  NO.2   NO.7   NO.8   NO.9   NO.11   NO.12
  玻璃管上色   无   无   无   无   变黄   无
  树脂的褪色/变质   无   无   无   褪色   无   变质
由上表显而易见，样品NO.2、7、8在连续平稳光照1000小时后，玻璃管和树脂构成的灯具都没有变化，而比较例中的样品NO.9、11、12出现上色、褪色和变质。
上述针对本发明的具体实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员可在不脱离本发明的精神与范畴下对本发明进行变更与修改。
本申请是基于申请号为NO.2000-326564、申请日为2000年10月26日的日本专利申请，其全部内容在此被引为参考。

Claims (12)

1、荧光灯用玻璃，含有：
大于0.2％且小于等于1％质量的CeO2；
小于或等于0.05％质量的Sb2O3；
60％～75％质量的SiO2；
0.5％～10％质量的Al2O3；
0％～5％质量的B2O3；
0％～8％质量的CaO；
0％～8％质量的MgO；
0％～15％质量的SrO；
1％～12％质量的BaO；
13％～22％质量的R2O，其中R表示Li、Na或K；
0％～0.2％质量的Fe2O3；
0％～1.0％质量的TiO2；
小于或等于0.05％质量的PbO。
2、权利要求1所述的玻璃，其中，CeO2为0.3％～1％质量。
3、权利要求1或2所述的玻璃，其中不含Sb2O3。
4、权利要求1或2所述的玻璃，其中不含PbO。
5、由玻璃构成的用于荧光灯的玻璃管，所述玻璃包含：
大于0.2％且小于等于1％质量的CeO2；
小于或等于0.05％质量的Sb2O3；
60％～75％质量的SiO2；
0.5％～10％质量的Al2O3；
0％～5％质量的B2O3；
0％～8％质量的CaO；
0％～8％质量的MgO；
0％～15％质量的SrO；
1％～12％质量的BaO；
13％～22％质量的R2O，其中R表示Li、Na或K；
0％～0.2％质量的Fe2O3；
0％～1.0％质量的TiO2；
小于或等于0.05％质量的PbO。
6、权利要求5所述的玻璃管，其中，CeO2为0.3％～1％质量。
7、权利要求5或6所述的玻璃管，其中不含Sb2O3。
8、权利要求5或6所述的玻璃管，其中不含PbO。
9、含有作为外壳的玻璃管的荧光灯，所述玻璃管含有：
大于0.2且小于等于1％质量的CeO2；
小于或等于0.05％质量的Sb2O3；
60％～75％质量的SiO2；
0.5％～10％质量的Al2O3；
0％～5％质量的B2O3；
0％～8％质量的CaO；
0％～8％质量的MgO；
0％～15％质量的SrO；
1％～12％质量的BaO；
13％～22％质量的R2O，其中R表示Li、Na或K；
0％～0.2％质量的Fe2O3；
0％～1.0％质量的TiO2；
小于或等于0.05％质量的PbO。
10、权利要求9所述的荧光灯，其中，CeO2为0.3％～1％质量。
11、权利要求9或10所述的荧光灯，其中不含Sb2O3。
12、权利要求9或10所述的荧光灯，其中不含PbO。
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