JP2006089342A - 蛍光ランプ用ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂劣化に影響を及ぼす有害紫外線の遮蔽性に優れており、蛍光ランプ用途として十分な耐紫外線ソラリゼーション性を持ちながら、蛍光ランプ製造工程に於ける管成形及び２次加工の熱履歴での耐失透性に優れたガラスを提供することを目的とする。
【解決手段】 質量％で、ＳｉＯ_２
５５〜７８％、 Ａｌ_２Ｏ_３ １〜１０％、 Ｂ_２Ｏ_３ １０〜２５％、 Ｌｉ_２Ｏ+Ｎａ_２Ｏ+Ｋ_２Ｏ
５〜１５％、 ＣａＯ+ＭｇＯ+ＢａＯ+ＳｒＯ+ＺｎＯ ０〜５％、 ＺｒＯ_２ ０.０１〜３％、 Ｆｅ_２Ｏ_３
０〜０．０５％、 Ｖ_２Ｏ_５
０．０５〜２．０％、ＣｅＯ_２ ０．０５〜２．０％、Ｖ_２Ｏ_５+ＣｅＯ_２ ０．１〜３．０、ＴｉＯ_２ ０〜２．０、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜５．０、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜５．０、ＴｉＯ_２+Ｎｂ_２Ｏ_５+Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜５．０％を含有し、実質的にＳｂ_２Ｏ_３、Ａｓ_２Ｏ_３、ＰｂＯを含まず、０〜３００℃の温度範囲における平均線膨張係数が３６〜５７×１０^−７／℃であることを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、蛍光ランプの外囲器に使用されるガラスに関し、特に紫外線吸収特性をもった蛍光ランプ用ガラスに関する。

近年マルチメディア関連機器のキーデバイスとして液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤと称すことがある）は広く用いられているが、その用途の拡大とともに軽量化、薄型化、低消費電力化、高輝度化、低コスト化などが求められるようになっている。特にＬＣＤの中でもパソコン用ディスプレイ、車載用表示装置、ＴＶモニター等では高品位な表示装置が要求されている。一方、液晶表示素子自体は非発光であるため、上記のような用途では、蛍光ランプを光源とするバックライトを用いた透過型液晶表示素子が使用されている。また、反射型液晶表示素子が用いられる機器においては、前面からの照射光源としてフロントライトが使用されるものもある。

ＬＣＤの軽量化、薄型化、高輝度化、低消費電力化の動きに伴い、バックライト用蛍光ランプについても細管化・薄肉化が進展している。蛍光ランプの細管化・薄肉化は機械的強度の低下を招き、また、発光効率の向上によりランプの発熱量は増加傾向にあるため、より高い機械的強度・耐熱性を持つガラスが必要とされてきている。

このような背景から、従来、用いられていた鉛ソーダ系の軟質ガラスからより高い強度と耐熱性を確保するために、硼珪酸系硬質ガラスを用いた蛍光ランプが開発され、商品化されている。電極の封入線としてはコバール合金やタングステンが使用されており、これらの金属と気密封止可能な低膨張の硼珪酸ガラスが開発されてきた。ここで「コバール」とは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金を指すWestinghouse Ele. Corp.社の商標名であり、東芝社製ＫＯＶ（商品名）など同等の他社製品を包含する意味で用いる。

この低膨張の硼珪酸ガラスは、従来からあるキセノンフラッシュランプ用として一般に使われているガラスを転用したものである。用途がキセノンフラッシュランプの場合、ガラスはランプの閃光に耐えるように、ある程度の紫外線が透過するような設計になっているが、用途が蛍光ランプの場合には、紫外線の漏洩防止対策やランプ内で発生する紫外線の照射によるガラスの変色、いわゆる紫外線ソラリゼーションの対策を考慮する必要があり、これらの特性を改善する成分を少量添加したガラスが使用されている。

特許文献１または特許文献２に開示のガラスは、この用途におけるガラスの代表的な例であり、硼珪酸ガラスをベースとしてＴｉＯ_２、ＰｂＯ、Ｓｂ_２Ｏ_３のいずれかを含有させることでガラスの耐紫外線ソラリゼーション性を高めた組成とされている。また、特許文献３または特許文献４に開示のガラスは、さらにＦｅ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２を添加することで、水銀の共鳴線である２５３．７ｎｍの紫外線透過率を低く抑えた組成としたものである。

量産時におけるガラス管の成形方法としては、アップドロー法、ベロー法、ダンナー法等があるが、バックライトに用いられるガラス管は細管であり、高い寸法精度が要求されることから、ダンナー法が最も適している。
特開平９−１１０４６７号公報 特開２００２−１８７７３４号公報 特開２００２−２９３５７１号公報 特開２００４−９１３０８号公報

液晶表示用素子等の照明用として用いられる蛍光ランプ、特に近年、大型液晶ＴＶ用やＴＶ付きモニター等に用いられるバックライトの特性としては、１ユニット当たりのランプ使用量の増加、ランプの長尺化に伴い、以下の項目に対する今まで以上に一段高い特性が要求されている。

（１）樹脂劣化に及ぼす紫外線遮断性を有すること
バックライト用蛍光ランプの発光原理は一般照明用と同様であり、電極間の放電により励起した水銀蒸気が紫外線を放出し、管内壁面に塗られた蛍光物質が紫外線を受けて可視光線を発生するというものである。ランプ内では主として２５３．７ｎｍの紫外線が発生し、ほとんどは可視光線に変換されるが、一部は蛍光体で可視光変換せずガラスに到達する場合がある。

蛍光ランプ内では、２５３．７ｎｍに比べれば発光強度は低いものの、この波長以外に２９７、 ３１３、 ３３４、
３６６ｎｍの紫外線が存在する。このため、この波長の紫外線に対する遮蔽を考える必要がある。

液晶ＴＶ用バックライトは、蛍光ランプの本数も1ユニットあたり数本から１０本以上使用するため、トータルの紫外線放出量も必然的に増加する。

液晶ＴＶ用を中心として、バックライトユニットに求められる輝度の向上のための改良として、ランプ自体の特性も当然であるが、導光板や反射鏡といった樹脂材料の改良もかなりの比重を占めている。このような導光板や反射鏡に用いられるポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネイトフィルムやシクロオレフィンポリマーなどの樹脂は、耐紫外線特性を十分持ち得ず、特に３００〜３３０ｎｍ付近に劣化波長があるため、この波長の紫外線に曝されるとバックライトユニットとしての表示品質の低下や、製品寿命、信頼性を低下させる原因となる。このため、前記波長域の紫外線についてもガラスで吸収しランプ外部への放出を防止する対策が必要とされてきている。

従来の硼珪酸ガラスをバックライト用の蛍光ランプ外管に使用する場合、ガラス管内面に紫外線を反射又は吸収する成分であるＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｎＯなどのコーティングを行い、その上に蛍光体を塗布して多層膜を形成し、ガラスに達する紫外線の強度を弱めるといった措置も取られている。しかし、このような方法は、ガラス管の細径化や長尺化にともなう塗布の困難化や塗布工程の増加によるコスト上昇が避けられない。

（２）成管されたガラス管に泡がないこと
成形に供給されるガラスに泡があると、これが引き伸ばされて、エアラインと呼ばれる線状の泡になる。バックライト等に用いられる蛍光ランプ用ガラス管は肉厚が薄く、管の内表面側にこのような泡があり、しかも電極部封止部にあると、電極材の封着時にこの泡がふさがらない場合、外気のスローリークが起こり管内で電子が飛ばなくなり蛍光ランプの機能を失する現象が起こる。

泡が内面に開いているか否かの判別は生産ライン上では困難なため、実際には泡自体を極力低減し、泡による不良率を低減させることで対応している。このため、極力、泡の発生しにくいガラス組成、または溶融条件を選択する必要がある。

（３）管成形及び２次加工において失透しにくい特性を有すること
成形中に結晶が発生する局所的な粘性の変化がおこると、寸法精度が維持できないのは当然のことであるが、蛍光ランプに至るまでの２次加工工程、たとえば、両端の電極封着等の工程でさまざまな熱履歴が加わることも無視できない。このような加工工程において、失透が発生すると、透明度が損なわれるためランプ特性に影響を及ぼす。したがって、ガラス管成形およびその２次加工工程での熱履歴に対してガラスが失透するものであってはならない。

その他に、紫外線に対する耐ソラリゼーション性に優れる特性が求められることや、ガラス管の熱膨張係数が導入金属と適合することは、バックライト用ガラス管の特性を維持する上では周知の通り必要な事項である。

上記特許文献１開示のガラスは、耐紫外線ソラリゼーション性と２５３．７ｎｍの紫外線に対する充分な遮蔽効果を持っているが、バックライトユニットに用いられる樹脂劣化に対応する３１５ｎｍの紫外線カットに対する配慮が十分されておらず長期間にわたる使用期間中に内部樹脂を劣化させるおそれがある。

上記特許文献２、３、４開示のガラスは、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２を組み合わせることで紫外線カット特性を調整しているが、３１５ｎｍの紫外線カット特性と２次加工での失透性の両方を必要十分な程度に満たす特性とはいえず、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、ＴｉＯ_２が相互に着色を強めあう傾向があり、３１５ｎｍの吸収特性がガラスの溶融状態によって左右され紫外線の吸収端が安定しない問題がある。

本発明は以上のような諸事情を考慮してなされたものであり、特に波長３１５ｎｍ以下の樹脂劣化に影響を及ぼす有害紫外線の遮蔽性に優れており、蛍光ランプ用途として十分な耐紫外線ソラリゼーション性を持ちながら、スローリークの原因となる泡を低減でき、蛍光ランプ製造工程に於ける管成形及び２次加工の熱履歴での耐失透性に優れたガラスを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、質量％で、ＳｉＯ_２
５５〜７８％、 Ａｌ_２Ｏ_３ １〜１０％、 Ｂ_２Ｏ_３ １０〜２５％、 Ｌｉ_２Ｏ+Ｎａ_２Ｏ+Ｋ_２Ｏ
５〜１５％、 ＣａＯ+ＭｇＯ+ＢａＯ+ＳｒＯ+ＺｎＯ ０〜５％、 ＺｒＯ_２ ０.０１〜３％、 Ｆｅ_２Ｏ_３
０〜０．０５％、 Ｖ_２Ｏ_５
０．０５〜２．０％、ＣｅＯ_２ ０．０５〜２．０％、Ｖ_２Ｏ_５+ＣｅＯ_２ ０．１〜３．０、ＴｉＯ_２ ０〜２．０、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜５．０、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜５．０、ＴｉＯ_２+Ｎｂ_２Ｏ_５+Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜５．０％を含有することを特徴とする。

また、本発明の蛍光ランプ用ガラスは、実質的にＳｂ_２Ｏ_３、 Ａｓ_２Ｏ_３、ＰｂＯを含有しないことを特徴とする。

また、前記ガラスは、波長３１５ｎｍにおける肉厚１ｍｍでの透過率が１％以下の紫外線吸収特性を有することが好ましい。

さらに、０〜３００℃の温度範囲における平均線膨張係数が３６〜５７×１０^−７／℃であることを特徴とする。

本発明の蛍光ランプ用ガラスは、コバール及びタングステンとの封着に適した熱膨張係数を持ち、しかも優れた耐紫外線ソラリゼーション性を有するため、ガラスの変色に起因する光色変化や透過率低下が少なく、蛍光ランプ用ガラス管、特に液晶ディスプレイ等の表示デバイスのバックライト用蛍光ランプに使用されるガラス管として好適である。また、実質的に鉛成分を含有していないため、環境負荷の低減にも貢献する。

また、本発明のガラスは、３１５ｎｍにおける紫外線カット特性にも優れているため、液晶ディスプレイ等の表示デバイスのバックライト用蛍光ランプに用いた場合でも表示装置内部の樹脂部品等の材質を劣化させることがなく、表示装置の信頼性を向上させる。

さらに、また、本発明のガラスは耐失透性に優れているため管成形及び２次加工による失透が起こりにくく、管成形の成形条件の自由度やランプ化するに当たり加工に十分な熱履歴を与えることができる。

さらに、泡の発生抑止についても、効果が十分見られるため、ランプ化した場合のスローリークの課題に対しても低減効果があるガラス管を提供できる。

本発明は、上記構成により上記目的を達成したものであり、本発明のガラスを構成する各成分の含有量を上記のように限定した理由を以下に説明する。

ＳｉＯ_２は、ガラスの網目形成成分であるが、７５％を超えるとガラスの溶融性・成形性が悪化し、５５％未満ではガラスの化学的耐久性が低下する。化学的耐久性の低下はウェザリング、ヤケ等の原因となり蛍光ランプの輝度低下、色むら発生の原因となる。好ましくは、６０〜７３％である。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの失透性および化学的耐久性を改善する作用があるが、１０％を超えると脈理の発生など溶融性が悪化する。１％未満では分相や失透が発生しやすくなり、ガラスの化学的耐久性も低下する。好ましくは１〜７％の範囲である。

Ｂ_２Ｏ_３は、溶融性向上および粘度調整の目的で用いられる成分であるが、揮発性が非常に高く、２５％を超えると均質なガラスが得られにくくなる。また、含有量が１０％未満では溶融性が悪化する。好ましくは、１２〜２２％である。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、
Ｋ_２Ｏは、融剤として作用し、ガラスの溶融性を改善するとともに粘度、熱膨張係数の調整に用いられる成分であるが、それぞれＬｉ_２Ｏ ０〜５％、Ｎａ_２Ｏ ０〜８％、
Ｋ_２Ｏ ２〜１２％の範囲で含有させることが好ましい。上記の含有量に満たない場合には、前記効果がなく、熱膨脹係数が大幅に低下し、コバールもしくはタングステンとの封着が困難となる。また、前記上限値を超える場合には、熱膨張係数が大きくなりすぎるほか、化学的耐久性を悪化させる。

Ｌｉ_２Ｏ、 Ｎａ_２Ｏ、 Ｋ_２Ｏは、２種類よりも３種類を含有させることで混合アルカリ効果による絶縁性の向上等が期待できるが、その合量が１５％を超える場合は、熱膨張係数が大きくなりすぎるとともに、化学的耐久性が悪化する。また、合量で５％未満では、膨張係数が低くなり、溶融性も悪化する。

ＣａＯ、 ＢａＯは、ガラスの高温における粘度を下げ、溶融性を向上させる効果を持つ成分であるが、合量で５％を越えて添加すると、ガラス状態が不安定となり、失透が生じやすくなる。

ＭｇＯ、 ＳｒＯ、ＺｎＯもＣａＯ、 ＢａＯと同様の効果が期待でき、合量で３％まで添加することができるが、ＣａＯ、ＢａＯに比べるとその効果は小さく、３％を超えて添加すると、失透性が悪化する。

ＺｒＯ_２は、ガラスの化学的耐久性の向上に効果的な成分であり、３％まで添加できるが、３％を超えるとガラスが失透しやすくなるため好ましくない。一方、０．０１％未満ではその効果が期待できない。また、ＺｒＯ_２には及ばないもののＺｎＯもガラスの化学的耐久性の向上に効果を有するため、失透性を悪化させない範囲でＺｒＯ_２の一部をＺｎＯに置換して用いることもできる。

ＣｅＯ_２は、高い紫外線遮断性を持ち、紫外線によるソラリゼーションを防止できる。その含有量は、０．０５〜２．０％とする。０．０５％未満では、上記効果が認められず、２％を越えると２次加工における失透の原因となる。より好ましい範囲としては０．１〜１．８％である。またＣｅＯ_２は不純物として混入するＦｅ_２Ｏ_３等の遷移元素やソラリゼーション防止剤として導入するＴｉＯ_２によって着色度合が変わるため、ＣｅＯ_２単独ではこれら不純物のために安定した紫外線吸収特性が得られにくい。特に遷移元素であるＦｅ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｍｎ_２Ｏ_３については微量であっても変動自体がカレットや設備の磨耗等により不可避的におこり、紫外線吸収の分光特性あるいは色度に影響を及ぼす原因となる。このため、ＣｅＯ_２単独での透過率の調整はタンク炉を使用する実際の量産生産ラインでは困難を極め、特にＴＶ用のバックライト等に要求される安定した透過率特性を長期にわたって維持することが難しい。

Ｖ_２Ｏ_５もＣｅＯ_２と同様に高い紫外線遮断性をもつ成分として非常に有効である。Ｖ_２Ｏ_５はＣｅＯ_２よりも、紫外線カット性が強く、またＦｅ_２Ｏ_３等の不純物の影響を受けないため、不可避的に混入するＦｅ_２Ｏ_３量のばらつきがあったとしても透過率への影響はほとんど見られず、紫外線吸収の分光特性が安定する。またＣｅＯ_２よりも耐失透性に優れている。本発明における、その含有量は０．０５〜２％である。０．０５％未満ではその効果がなく、２％を越えると可視域の透過率が低下し、輝度低下の原因となるため好ましくない。より好ましい範囲としては０．１〜１．５％である。しかしながら、Ｖ_２Ｏ_５は硼硅酸ガラス中に単独で入れた場合、強い緑色化傾向を示し、可視域の吸収が大きくなり蛍光ランプとして十分な輝度や色調を得られない。本発明のようにＣｅＯ_２と共存させることにより、Ｖの大部分を酸化状態であるＶ^５+に維持でき主たるランプの使用肉厚にした場合は、可視域に吸収はほとんどない。したがって紫外線遮断特性と着色可視域の透過率低下を防止するためにはＣｅＯ_２と共存させることが好ましい。また紫外線遮断をＣｅＯ_２単独で行う場合に比べ、Ｖ_２Ｏ_５を使用した場合、ガラス状態での安定性がよく管成形工程や２次加工工程での失透現象も防止できる。それに加え、Ｖ_２Ｏ_５の不純物の影響をほとんど受けない紫外線吸収特性の安定性から、紫外線の吸収端の変動がＶ_２Ｏ_５の導入によって抑えられる。

ＣｅＯ_２とＶ_２Ｏ_５との合計の含有量は、０．１〜３％とすることが好ましい。０．１％未満では紫外製遮断効果が十分でなく、３％を越えると可視光の吸収がおこりランプ特性を低下させる。より好ましい範囲としては０．２〜２％である。

Ｆｅ_２Ｏ_３は、紫外線吸収剤ではあるが、原料、設備、リサイクルカレット等不純物として最も混入しやすい成分であるため、なるべく少なく安定していることが紫外線吸収特性の安定化につながる。その範囲は、０〜０．０５％である。０．０５％を越えるとＣｅＯ_２やＴｉＯ_２との間で着色が加速的に強調される。特性の安定化とＣｅＯ_２の耐紫外線ソラリゼーションに影響を与えないためには０．０３％以下で管理することが望ましい。

ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５は、ソラリゼーションを防止するために合量で０〜５％含有する。本発明では紫外線遮断とソラリゼーション防止を目的としてＣｅＯ_２を必須成分として含有するが、ＣｅＯ_２の添加量は主に紫外線吸収剤として決定されるので、耐ソラリゼーション効果をより上げるためにこれらの成分を必要に応じて添加してもよい。ただし、これら合量で５％を越えると、２次加工による失透がおこりやすいので５％を上限とする。それぞれ単独での含有量は、ＴｉＯ_２ ０〜２．０％、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜５．０％、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜５．０％とすることが好ましい。

ＴｉＯ_２は、ソラリゼーション防止効果が高いが、２％を越えると、Ｆｅ_２Ｏ_３やＣｅＯ_２の着色を強める働きがあり、可視域の吸収が大きくなる。さらに結晶を生じやすく失透性が強くなるため、効果のある最小限の量にとどめることが望ましく、好ましくは１％以下である。Ｎｂ_２Ｏ_５およびＴａ_２Ｏ_５は、着色性への影響はほとんどないため失透性の強くなる５％が上限であるが、好ましくは３％以下である。

Ｓｂ_２Ｏ_３、Ａｓ_２Ｏ_３は、泡を低減させる清澄剤としては、非常に有効な成分であるが、蛍光ランプ用ガラスでは電極封着時の熱履歴によって黒化の原因になることがある。また、本発明の必須成分であるＣｅＯ_２と共存すると、紫外線によるソラリゼーションが極端に促進される。このため、ＣｅＯ_２本来の耐ソラリゼーション効果が得られなくなることを避けるため、本発明では実質的に含有しないこととした。本発明においては清澄剤として、上記成分以外、たとえば、ＮａＣｌ、ＫＣｌといった塩化物や弗化物等の既知の清澄剤を使用することで泡を低減させることが可能である。また、本発明で必須成分として含有するＣｅＯ_２とＶ_２Ｏ_５は、Ｓｂ_２Ｏ_３の清澄メカニズムと同様の効果が見られるので、Ａｓ_２Ｏ_３とＳｂ_２Ｏ_３を含まない本発明ガラスでは、清澄剤としても有効に機能すると考えられる。

また、本発明のガラスは、環境有害物質であるＰｂＯを含有しないことで、環境への影響が少ない利点がある。なお、本発明において、実質的に含有しないとは、意図して添加しないという意味であり、原料等から不可避的に混入し、所期の特性に影響を与えない程度の含有を排除するものではない。

また、上述のように本発明のガラスをＬＣＤ表示装置等のバックライト用蛍光ランプに使用した場合、紫外線がガラス管を透過して管外に放出されると、ＬＣＤ表示装置内部の樹脂部品等の材質劣化を促進させ、製品寿命や信頼性を低下させる原因になる。特に液晶ＴＶなどの大画面サイズのバックライトは本数も増え、輝度も高くする必要があるため、今まであまり気にされなかった３１５ｎｍの紫外線を効率的にカットするため、コートによる紫外線カット膜を作製する必要がなく、工程も簡略化できる。

本発明では上記成分組成により紫外線カット特性を持たせ、ガラスを肉厚１ｍｍに光学研磨した状態で、波長３１５ｎｍにおける紫外線透過率を１％以下としている。実際の蛍光ランプにおけるガラス肉厚はさらに薄いが、この程度まで紫外線透過が抑えられていれば、実用上問題は生じない。可視光の透過に影響を及ぼさず、より好ましい品質レベルを求めるのであれば、本発明の範囲内で、実際のランプのバルブとしてよく使用される肉厚０．２ｍｍでも波長３１５ｎｍにおける紫外線透過率を１％以下にすることが可能である。

蛍光ランプとして電極材であるコバール材あるいはタングステン材を良好に封止するために、本発明のガラスは０℃から３００℃までの温度範囲における平均熱膨張係数を３６〜５７×１０^−７／℃としている。具体的には、タングステンシールに適した平均線膨張係数は３６〜４５×１０^−７／℃、コバールシールに適した平均線膨脹係数は４３〜５７×１０^−７／℃である。

本発明のガラスは次のようにして作製することができる。まず得られるガラスが上記組成範囲になるように原料を秤量、混合する。この原料混合物を白金ルツボに収容し、電気炉内において加熱溶融する。十分に攪拌・清澄した後、所望の形態に成形する。本発明の蛍光ランプ用の細管等を作製するために管状に量産成形をする場合には、タンク炉で溶融したガラスを、白金部材を使用したフォアハ−ス及び、ガラス供給成形機構により、ダンナ−法等の既知の管引き成形方法によって問題なく成形することができる。

次に、本発明のガラスにつき実施例に基づいて詳細に説明する。表１〜３に本発明の実施例および比較例を示す。試料Ｎｏ．１〜２０は本発明の実施例、Ｎｏ．２１〜２７は、従来のコバール封着用ガラスを示す比較例である。なお、表中の組成は質量％で示してある。表中記載のガラスは、表に示す各酸化物組成となるよう珪砂、各金属の炭酸塩、硝酸塩、水酸化物等の原料粉末を秤量・混合し、それぞれ含有成分によって選択された清澄方法により白金るつぼを用いて１５００℃で５時間溶融した。その後、充分に攪拌・清澄したガラスを矩形枠内に流出させ、徐冷後に以下に示す評価項目に合わせて所望の形状に加工したサンプルを作成した。なお、本発明の清澄剤としてはＡｓ_２Ｏ_３とＳｂ_２Ｏ_３は好ましくないため、ＮａＣｌを清澄剤として用いた。これと同じ効果をもつ清澄剤として弗化物やＮａＳＯ_３等を使用することも可能である。

表中に示した項目について説明すると、熱膨張係数はＪＩＳ法により０〜３００℃における平均線膨張係数を測定した値を示した。

ガラスと電極材であるコバールやタングステンとの封着性を評価するためには、ガラスの熱膨張係数が電極材の金属と同等又はやや低めであることが好ましい。ガラスと電極材との熱膨張係数差が大きくなると、封着部からのリークやクラックの発生原因となり、蛍光ランプ用としては使用できない。

耐紫外線ソラリゼーション性試験による透過率の劣化度は、各ガラスサンプルを一辺３０ｍｍ角の板状にカットし、厚さが１ｍｍとなるよう両面光学研磨加工した試料を、水銀ランプ（Ｈ−４００Ｐ）から２０ｃｍの位置に配置して２４時間紫外線照射した後、波長４００ｎｍにおける透過率を測定し、紫外線照射前の初期透過率からの劣化度で表示した。なお、劣化度（％）＝［（初期透過率−紫外線照射後の透過率）／初期透過率］×１００である。表中、数値の左側に不等号「＜」を示したものは、測定値がその数値未満であったことを示す。

また、耐紫外線ソラリゼーション性試験に供する前の前記試料で、波長３１５ｎｍの透過率と５５０ｎｍの透過率を測定した値を合わせて示した。５５０ｎｍの透過率は可視光の代表値であり、高いほど良いが、透過率が９０％以上であれば、主たるランプに用いられる管の肉厚で透過率が９１％を越え、輝度特性への影響はほとんどない。

失透試験は成形温度よりもむしろ蛍光ランプ加工に至る２次加工を想定し、上記の研磨したサンプルを加工温度の目安となる軟化点温度に保持された電気炉に入れて１５分間保持し、電気炉から取り出して室温まで冷却した後、このサンプルについて目視及び４０倍の顕微鏡で析出結晶の有無を確認した。表では、析出結晶が確認されたものを「ＮＧ」、確認されなかったものを「ＯＫ」で示した。

泡についての評価は次の方法で行った。上記のように熔融し、矩形枠内に流出させたガラスを５０ｍｍ角、厚み２０ｍｍに研磨し、５０ｍｌのガラス中に含まれる個数を４０倍の光学顕微鏡を用いてカウントし、１００ｍｌ当たりの個数に換算して表記した。

本発明の実施例であるＮｏ．１〜２０の各試料のうち、Ｎｏ．１〜１０がタングステンシールに適した平均線膨張係数に合わせたものである。いずれもその平均線膨張係数がタングステンの平均線膨張係数４５×１０^−７／℃と比較的近い値で、かつタングステンよりもやや低めの値を示しており、ガラスの固着点以下での膨張・収縮挙動が類似していることからタングステンとの良好かつ信頼性の高い封着が得られる。同様にＮｏ．１１〜２０がコバールシールに適した膨張係数にあわせたものである。本発明においてガラスの平均線膨張係数を３６〜５７×１０^−７／℃としたのはこのためである。

また、波長３１５ｎｍの透過率は極めて低く、樹脂劣化に影響のある有害紫外線をほとんど透過せず、紫外線カットのアンダーコートが不要となる。

また、ＣｅＯ_２とＶ_２Ｏ_５の清澄効果により清澄剤として有効なＡｓ_２Ｏ_３とＳｂ_２Ｏ_３を使用せずとも、泡の少ないガラスが得られた。

また、耐失透性に優れているため成形条件に対する許容範囲が広く取れるとともにランプ化に至る２次加工工程での失透も発生しにくい。

さらに、紫外線照射による透過率劣化も１％以下に抑えられており、非常に高い耐紫外線ソラリゼーション性を有していた。

これに対し比較例であるＮｏ．２１、２２はタングステンシール、Ｎｏ．２３、２４はコバールシールに適した平均線膨張係数をあわせて耐紫外線ソラリゼーションを高めた特性を示すが、いずれも３１５ｎｍにおける透過率が高く、水銀の３１３ｎｍの発光紫外線を透過しているため、本発明の目的である長時間の使用における樹脂の劣化が危惧される。

Ｎｏ．２５、２６はＣｅＯ_２単独、あるいはＣｅＯ_２とＴｉＯ_２による着色を強めあう効果を利用し３１５ｎｍの透過率を１％以下となるように調整したものであるが、いずれも目視で明らかな失透が発生した。Ｎｏ．２７についてはＶ_２Ｏ_５単独で３１５ｎｍの紫外線を１％以下にするように調整したが５５０ｎｍの可視域の透過率が低くなっており、ランプ化した場合の輝度低下が危惧される。

また、本発明の実施例に係る蛍光ランプ用ガラス管は、環境有害物質であるＰｂＯを含有していないため,環境負荷の低減にも貢献する。

なお、本発明に係るガラスは以上に詳述したように蛍光ランプ用ガラス管として好適するものであるが、これに限定されることなく、優れた紫外線カット性及び可視光透過性から紫外線カットフィルタ、合わせて高い耐紫外線ソラリゼーション性を有することから水銀ランプなど紫外線放射を伴う光源の外囲器等に利用することができる。

Claims (4)

1. 質量％で、ＳｉＯ_２
   ５５〜７８％、 Ａｌ_２Ｏ_３ １〜１０％、 Ｂ_２Ｏ_３ １０〜２５％、 Ｌｉ_２Ｏ+Ｎａ_２Ｏ+Ｋ_２Ｏ
   ５〜１５％、 ＣａＯ+ＭｇＯ+ＢａＯ+ＳｒＯ+ＺｎＯ ０〜５％、 ＺｒＯ_２ ０.０１〜３％、 Ｆｅ_２Ｏ_３
   ０〜０．０５％、 Ｖ_２Ｏ_５
   ０．０５〜２．０％、ＣｅＯ_２ ０．０５〜２．０％、Ｖ_２Ｏ_５+ＣｅＯ_２ ０．１〜３．０、ＴｉＯ_２ ０〜２．０、Ｎｂ_２Ｏ_５ ０〜５．０、Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜５．０、ＴｉＯ_２+Ｎｂ_２Ｏ_５+Ｔａ_２Ｏ_５ ０〜５．０％を含有することを特徴とする蛍光ランプ用ガラス。
2. 実質的にＳｂ_２Ｏ_３、
   Ａｓ_２Ｏ_３、ＰｂＯを含有しないことを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ用ガラス。
3. 前記ガラスが、波長３１５ｎｍにおける肉厚１ｍｍでの透過率が１％以下の紫外線吸収特性を有する請求項１または２に記載の蛍光ランプ用ガラス。
4. ０〜３００℃の温度範囲の平均線膨張係数が３６〜５７×１０^−７／℃であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蛍光ランプ用ガラス。