JP4453305B2 - Fluorescent lamp outer tube and fluorescent lamp - Google Patents

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本発明は、蛍光ランプ用外套管に関し、特に液晶表示素子のバックライト光源として使用される細径の蛍光ランプ用外套管に関するものである。   The present invention relates to an outer tube for a fluorescent lamp, and more particularly to an outer tube for a small-diameter fluorescent lamp used as a backlight light source of a liquid crystal display element.

液晶表示素子は、自己発光しないためバックライト等の照明装置が必要である。その照明装置としては、蛍光ランプを液晶パネルの直下に置き、反射板でパネル側に光をだし、これを拡散板で均質な光とする直下型照明装置と、蛍光ランプを液晶パネルの後ろ側方に設置して、反射板からの光を導光板に導き、拡散板を通して液晶パネル側に光をだすエッジ型照明装置がある。直下型液晶表示装置はTVなどの大型液晶表示パネルに好適であり、エッジ型液晶表示装置は薄型化が可能であるためパーソナルコンピューター(PC)に広く使用されている。   Since the liquid crystal display element does not emit light, an illumination device such as a backlight is required. As the lighting device, the fluorescent lamp is placed directly under the liquid crystal panel, the reflector plate emits light to the panel side, and the diffuser plate makes the light uniform, and the fluorescent lamp is placed behind the liquid crystal panel. There is an edge type illuminating device that is installed on the side, guides light from the reflection plate to the light guide plate, and emits light to the liquid crystal panel side through the diffusion plate. The direct type liquid crystal display device is suitable for a large liquid crystal display panel such as a TV, and the edge type liquid crystal display device is widely used in personal computers (PCs) because it can be thinned.

光源として使用される蛍光ランプには、冷陰極蛍光ランプが使用される(例えば特許文献1)。冷陰極蛍光ランプは、コバール、タングステン、モリブデン等の電極と、電極を封着するための封着ビーズと、蛍光体が内面に塗布されたホウケイ酸ガラス製の外套管を用いて作製される。   As a fluorescent lamp used as a light source, a cold cathode fluorescent lamp is used (for example, Patent Document 1). The cold cathode fluorescent lamp is manufactured using an electrode such as kovar, tungsten, molybdenum, sealing beads for sealing the electrode, and a borosilicate glass outer tube coated with a phosphor on the inner surface.

冷陰極ランプの発光原理は、一般の熱陰極ランプと同様で、電極間の放電によって封入された水銀ガス等が励起し、励起したガスから放射される紫外線によって外套管の内壁面に塗られた蛍光体が可視光線を発光するというものである。
特開平6−111784号公報 特開2002−60245号公報 特開2002−68775号公報
The light emission principle of the cold cathode lamp is the same as that of a general hot cathode lamp. Mercury gas enclosed by the discharge between the electrodes is excited and applied to the inner wall surface of the outer tube by ultraviolet rays emitted from the excited gas. The phosphor emits visible light.
JP-A-6-111784 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-60245 JP 2002-68775 A

冷陰極ランプと一般照明用の熱陰極ランプとの大きな違いは、ガラス外套管が細径薄肉であり、構造的に機械的強度が弱くなることにあり、そのため外套管はより高強度であることが必要となる。また熱陰極ランプとは異なり、切れることはないが、時間の経過とともに明るさが低下する。このため冷陰極ランプの寿命は当初の光束の半分になった時間で表される。光束劣化原因は、光源の蛍光ランプのみならず、その光を効率良く反射する樹脂製の反射板や、その光を拡散する拡散板の劣化によっても引き起こされる。これら樹脂材料の劣化は、ランプ内部で発生する紫外線が管外に漏れることが原因である。   The major difference between a cold cathode lamp and a hot-cathode lamp for general lighting is that the glass envelope is thin and thin and structurally weak in mechanical strength, so that the envelope is higher in strength. Is required. Unlike a hot cathode lamp, it does not burn out, but the brightness decreases with time. For this reason, the lifetime of the cold cathode lamp is represented by the time when it is half the initial luminous flux. The cause of the light beam deterioration is caused not only by the fluorescent lamp of the light source but also by the deterioration of the resin reflecting plate that efficiently reflects the light and the diffusion plate that diffuses the light. The deterioration of these resin materials is caused by ultraviolet rays generated inside the lamp leaking out of the tube.

そこでこの種のランプ外套管には、機械的強度の高いホウケイ酸ガラスが使用されている。また管外への紫外線の漏洩を防止するため、紫外線遮蔽性のあるガラスで外套管を構成することが検討されている。例えば特許文献2にはWOやNbを用いて、また特許文献3にはTiOを用いて紫外線遮蔽性を付与した蛍光ランプ用ガラス外套管が開示されている。 Therefore, borosilicate glass having high mechanical strength is used for this type of lamp mantle. In order to prevent the leakage of ultraviolet rays to the outside of the tube, it has been studied to construct the outer tube with glass having ultraviolet shielding properties. For example, Patent Document 2 discloses a glass envelope for a fluorescent lamp using WO 3 or Nb 2 O 5 and Patent Document 3 using TiO 2 to provide ultraviolet shielding.

しかしながら、上記した従来の外套管は、蛍光ランプ内部で発生する254nmまでの強い紫外線の遮蔽能力はあるが、313nmの弱い紫外線については吸収能力が無い。このため、寿命の比較的短いPC用途ではさほど問題にされることはないが、TV用途のような長時間の使用を前提とした場合には、樹脂材料の劣化によるランプ性能の低下が無視できなくなってきている。   However, the above-described conventional mantle tube has a strong ability to shield ultraviolet rays up to 254 nm generated inside the fluorescent lamp, but has no ability to absorb weak ultraviolet rays of 313 nm. For this reason, it is not a problem for PC applications with a relatively short life, but when long-term use is assumed, such as TV applications, a decrease in lamp performance due to deterioration of the resin material is negligible. It is gone.

本発明の目的は、313nm以下の紫外線の遮蔽が可能な蛍光ランプ用外套管とこれを用いた蛍光ランプを提供することである。   An object of the present invention is to provide an outer tube for a fluorescent lamp capable of shielding ultraviolet rays of 313 nm or less and a fluorescent lamp using the same.

本発明の蛍光ランプ用外套管は、質量百分率で、
SiO 55〜76%、
6〜25%、
Al 0〜10%、
Li O 0〜10%、
Na O 0〜10%、
O 0〜15%、
Li O+Na O+K O 3〜20%、
MgO 0〜8%、
CaO 0〜8%、
SrO 0〜15%、
BaO 0〜15%、
ZnO 0〜15%、
ZrO 0〜9%、
Fe 0.003〜0.05%、
TiO 0〜10%、
Cl 0〜0.5%、
SO 0.005〜1%
含有し、コロイド粒子を析出したホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする。
The outer tube for the fluorescent lamp of the present invention is in mass percentage,
SiO 2 55~76%,
B 2 O 3 6-25%,
Al 2 O 3 0-10%,
Li 2 O 0-10%,
Na 2 O 0-10%,
K 2 O 0-15%,
Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 3-20%,
MgO 0-8%,
CaO 0-8%,
SrO 0-15%,
BaO 0-15%,
ZnO 0-15%,
ZrO 2 0-9%,
Fe 2 O 3 0.003~0.05%,
TiO 2 0-10%,
Cl 2 0-0.5%,
SO 3 0.005~1%
It is made of borosilicate glass containing colloidal particles.

また本発明の蛍光ランプ用外套管は、コロイド粒子がZnSコロイドであることを特徴とする。   In the fluorescent lamp envelope of the present invention, the colloidal particles are ZnS colloids.

また本発明の蛍光ランプ用外套管は、Fe3+/全Fe量が0.4以下であることを特徴とする。 The fluorescent lamp outer tube of the present invention is characterized in that Fe 3+ / total Fe amount is 0.4 or less.

また本発明の蛍光ランプ用外套管は、直径8mm以下、肉厚0.6mm以下の細管であることを特徴とする。   The outer tube for a fluorescent lamp of the present invention is a thin tube having a diameter of 8 mm or less and a wall thickness of 0.6 mm or less.

本発明の蛍光ランプは、上記の外套管を用いて作製されてなることを特徴とする。   The fluorescent lamp of the present invention is manufactured using the above-described outer tube.

また本発明の蛍光ランプは、外套管と同材質の封着ビーズで電極が封着されてなることを特徴とする。   The fluorescent lamp of the present invention is characterized in that the electrode is sealed with sealing beads made of the same material as the outer tube.

また本発明の蛍光ランプは、電極が、コバール、モリブデン又はタングステンからなることを特徴とする。   The fluorescent lamp of the present invention is characterized in that the electrode is made of Kovar, molybdenum or tungsten.

また本発明の蛍光ランプは、液晶表示素子の照明装置の光源として用いられることを特徴とする。   The fluorescent lamp of the present invention is used as a light source of an illumination device for a liquid crystal display element.

本発明の蛍光ランプ用外套管は、313nmにおける紫外線遮蔽性を有している。また十分な耐紫外線ソラリゼーション性を付与することにより、高い透明度を長期にわたって維持することが可能である。それゆえ蛍光ランプの外套管、特にTV用途などの長期間の使用を前提とした液晶表示素子の照明装置の光源に用いられる細径蛍光ランプの外套管として好適である。   The outer tube for the fluorescent lamp of the present invention has an ultraviolet shielding property at 313 nm. Moreover, it is possible to maintain high transparency over a long period of time by imparting sufficient ultraviolet solarization resistance. Therefore, it is suitable as an outer tube of a fluorescent lamp, particularly as an outer tube of a small-diameter fluorescent lamp used as a light source of a lighting device of a liquid crystal display element on the premise of long-term use such as TV use.

また上記ガラスからなる外套管を用いれば、輝度が高く、しかも輝度劣化が殆どない蛍光ランプを作製することができる。   Further, if the mantle tube made of the glass is used, a fluorescent lamp having high luminance and almost no luminance deterioration can be produced.

本発明の蛍光ランプ用外套管は、機械的強度が高いホウケイ酸ガラスで作製される。さらにガラス中にはコロイド粒子が析出しており、その存在によって313nm以下の紫外線を遮蔽することができる。   The fluorescent lamp envelope of the present invention is made of borosilicate glass having high mechanical strength. Furthermore, colloidal particles are precipitated in the glass, and the presence of the colloidal particles can shield ultraviolet rays of 313 nm or less.

コロイド粒子の含有量は、0.01〜0.4体積%程度が望ましいと考えられる。なお管厚が薄い場合(例えば0.3mm以下)、313nmにおける十分な紫外線遮蔽効果(透過率がおよそ3%以下)を得るには0.1体積%以上含有させることが望ましいようである。一方、コロイド量が0.4体積%以下であれば安定してガラス中に導入可能である。コロイド粒子の大きさは1〜400nmであることが好ましい。なおコロイド粒子の含有量や大きさは透過型電子顕微鏡にて確認できる。   It is considered that the content of colloidal particles is preferably about 0.01 to 0.4% by volume. When the tube thickness is thin (for example, 0.3 mm or less), it seems desirable to contain 0.1% by volume or more in order to obtain a sufficient ultraviolet shielding effect (transmittance of about 3% or less) at 313 nm. On the other hand, if the colloid amount is 0.4% by volume or less, it can be stably introduced into the glass. The size of the colloidal particles is preferably 1 to 400 nm. The content and size of the colloidal particles can be confirmed with a transmission electron microscope.

コロイド粒子の種類は限定されるものではないが、ZnSコロイドを選択することが好ましい。その理由は、可視波長(380nm〜)に近い部分で光吸収するためである。またZnSコロイドに代えてハロゲン化銅コロイドを析出させてもよい。ただしこの場合、Cuが可視域に吸収のある着色成分であり、ガラス溶融雰囲気の調整に高度な設備が必要になるほか、透明性の要求の強い液晶バックライト光源用途では、大量生産において着色のコントロールが困難である。従って、着色防止の観点からZnSコロイドを選択する方が有利である。なお種々のコロイドのうち、FeSコロイドは着色の原因となるため、これが析出しないようにすることが望ましく、それゆえFeの含有量に注意する必要がある。 Although the kind of colloidal particle is not limited, it is preferable to select a ZnS colloid. The reason is that light is absorbed at a portion near the visible wavelength (from 380 nm). Further, a copper halide colloid may be deposited instead of the ZnS colloid. However, in this case, Cu is a coloring component that absorbs in the visible range, and advanced equipment is required to adjust the glass melting atmosphere, and in liquid crystal backlight light source applications where there is a strong demand for transparency, coloring is not possible in mass production. It is difficult to control. Therefore, it is advantageous to select a ZnS colloid from the viewpoint of preventing coloring. Of the various colloids, the FeS colloid causes coloration, so it is desirable to prevent it from precipitating. Therefore, attention should be paid to the content of Fe 2 O 3 .

コロイド粒子の量や大きさの調整は、例えばZnSコロイドの場合、ZnとSの含有量、溶融雰囲気、熱処理条件等をコントロールすることによって行う。なおZn成分及びS成分をガラス中に導入する際に、ZnS原料を用いれば含有量の調整が容易である。   For example, in the case of a ZnS colloid, the amount and size of the colloidal particles are adjusted by controlling the contents of Zn and S, the melting atmosphere, heat treatment conditions, and the like. When the Zn component and the S component are introduced into the glass, the content can be easily adjusted by using a ZnS raw material.

バックライト等の照明装置の光源として用いられる蛍光ランプの外套管には、313nm以下の紫外線遮蔽性の他にも以下のような特性を満たすことが望まれる。   It is desired that the outer tube of a fluorescent lamp used as a light source of an illumination device such as a backlight satisfy the following characteristics in addition to the ultraviolet shielding property of 313 nm or less.

(1)耐紫外線ソラリゼーション性に優れていること。
バックライト用蛍光ランプの外套管は、励起された水銀ガス等から放出される紫外線によってガラスが変色(いわゆる、紫外線ソラリゼーション)すると、輝度の低下や発光色のずれが起こり、液晶表示素子の品質劣化につながる。
(1) Excellent ultraviolet solarization resistance.
The outer tube of the fluorescent lamp for the backlight is deteriorated in the quality of the liquid crystal display element when the glass is discolored by ultraviolet rays emitted from excited mercury gas or the like (so-called ultraviolet solarization). Leads to.

(2)透明なガラスであること。
TV用途ではランプより出た光が、ランプ同士で反射して光路長が長くなるため、僅かでもガラスに着色があると、その色が強調されて、液晶表示装置が暗くなる問題がある。
(2) Being transparent glass.
In TV applications, light emitted from lamps is reflected by the lamps to increase the optical path length. Therefore, if the glass is slightly colored, the color is emphasized and the liquid crystal display device becomes dark.

(3)寸法精度がよいこと。
寸法精度が悪いと、蛍光体の均一な塗布ができず、輝度ムラが発生する。また蛍光ランプ、導光板、反射板で構成される光学系において、設計寸法通りにアッセンブリすることができず、バックライトユニットやフロントライトユニット自体の輝度低下や輝度ムラの原因となる。
(3) Good dimensional accuracy.
If the dimensional accuracy is poor, the phosphor cannot be uniformly applied, resulting in uneven brightness. In addition, in an optical system composed of a fluorescent lamp, a light guide plate, and a reflection plate, it cannot be assembled according to the design dimensions, which causes a decrease in luminance or luminance unevenness of the backlight unit or the front light unit itself.

(4)泡が極めて少ないこと。
管ガラスに泡があると、これが引き延ばされて長細い泡となる。管の内面側にこのような泡があり、かつ泡の一部が管内面に開口している場合、管の切断面がこのような細長い泡の上に来ると、管の切断面と管内面を連通する孔となり易い。管ガラスの加工時にもこの孔はふさがらないため、蛍光ランプ管内へこの孔を通じて外気がスローリークし、管内で電子が飛ばなくなって蛍光ランプが光を出さなくなる現象が発生する。近年細管化によってガラス肉厚が薄くなり、泡があると管内面に泡が開く可能性が増大している。このため細管では、従来ガラス以上の泡品位が要求される。
(4) There are very few bubbles.
If there is a bubble in the tube glass, it will be stretched into a thin bubble. When such a bubble is present on the inner surface side of the tube and a part of the bubble is open to the inner surface of the tube, when the cut surface of the tube comes on such an elongated bubble, the cut surface of the tube and the inner surface of the tube It is easy to become a hole that communicates. Since this hole is not blocked during processing of the tube glass, the outside air slowly leaks into the fluorescent lamp tube, causing a phenomenon that electrons do not fly in the tube and the fluorescent lamp does not emit light. In recent years, the glass wall thickness has become thinner due to the thin tube, and if bubbles are present, the possibility of bubbles opening on the inner surface of the tube is increasing. For this reason, the fine tube requires a bubble quality higher than that of conventional glass.

(5)熱膨張係数が電極材料と適合すること。
通常、電極(導入金属)を封着する封着ビーズは外套管と同材質のガラスで作製される。従って外套管は、電極材料であるコバール(熱膨張係数58×10−7/℃)、モリブデン(熱膨張係52×10−7/℃)、タングステン(熱膨張係数45×10−7/℃)等と適合する熱膨張係数を有する必要がある。
(5) The coefficient of thermal expansion is compatible with the electrode material.
Usually, the sealing bead for sealing the electrode (introduced metal) is made of the same material as the outer tube. Therefore, the outer tube is made of Kovar (thermal expansion coefficient 58 × 10 −7 / ° C.), molybdenum (thermal expansion coefficient 52 × 10 −7 / ° C.), tungsten (thermal expansion coefficient 45 × 10 −7 / ° C.), which are electrode materials. It is necessary to have a coefficient of thermal expansion compatible with the above.

(6)蛍光ランプの使用中にガス放出が起こりにくいこと。
使用中に外套管よりガス放出があると、Hgの紫外線発光が阻害されるため、ランプの発光効率が悪化する。
(6) Outgassing is less likely to occur during use of the fluorescent lamp.
If gas is released from the mantle during use, the luminous efficiency of the lamp deteriorates because the ultraviolet emission of Hg is inhibited.

上記種々の要求特性を満足する外套管を作製可能なガラスとして、質量百分率でSiO 55〜76%、B 6〜25%、Al 0〜10%、LiO 0〜10%、NaO 0〜10%、KO 0〜15%、LiO+NaO+KO 3〜20%、MgO 0〜8%、CaO 0〜8%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、ZnO 0〜15%、ZrO 0〜9%、Fe 0.003〜0.05%、TiO 0〜10%、Cl 0〜0.5%、SO 0.005〜1%含有するガラスが挙げられる。 As a glass capable of producing an outer tube satisfying the above various required characteristics, SiO 2 55 to 76%, B 2 O 3 6 to 25%, Al 2 O 3 0 to 10%, Li 2 O 0 to 0 by mass percentage. 10%, Na 2 O 0~10% , K 2 O 0~15%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 3~20%, 0~8% MgO, CaO 0~8%, SrO 0~15%, BaO 0~15%, 0~15% ZnO, ZrO 2 0~9%, Fe 2 O 3 0.003~0.05%, TiO 2 0~10%, Cl 2 0~0.5%, SO 3 0 Glass containing 0.005 to 1% is mentioned.

各成分の含有量を上記のように限定した理由は以下の通りである。   The reason why the content of each component is limited as described above is as follows.

SiOは、ガラスの骨格を構成するために必要な主成分であり、その含有量は55〜76%、好ましくは60〜73%である。さらに好ましくは60〜67%である。SiOが76%以下であれシリカ原料の溶融に長時間を要せず、73%以下であればガラス中にSiOの結晶が発生し難く、部分的に粘性の均質性が失われることにより生じる寸法精度悪化を防止することができる。なおガラス中のコロイドを安定化させる目的でBを低くしたい場合には、ガラス粘性をやわらかくするために67%以下にすることが望まれる。一方、SiOが55%以上であれば十分な化学的耐久性が得られ、通常の環境での保管に支障をきたすことがない。また60%以上であると、ガラス表面に薄膜状の水酸化物が発生する現象、いわゆるヤケによる透過率の低下が生じ難くなるため、蛍光ランプの輝度を維持する上で有利である。 SiO 2 is a main component necessary for constituting a glass skeleton, and its content is 55 to 76%, preferably 60 to 73%. More preferably, it is 60 to 67%. If the SiO 2 content is 76% or less, it does not take a long time to melt the silica raw material, and if it is 73% or less, SiO 2 crystals hardly occur in the glass, and the viscosity homogeneity is partially lost. The resulting deterioration in dimensional accuracy can be prevented. If it is desired to lower B 2 O 3 for the purpose of stabilizing the colloid in the glass, it is desirable to make it 67% or less in order to soften the glass viscosity. On the other hand, if the SiO 2 content is 55% or more, sufficient chemical durability is obtained, and storage in a normal environment is not hindered. Further, if it is 60% or more, a phenomenon in which a thin film-like hydroxide is generated on the glass surface, that is, a decrease in transmittance due to so-called burns is less likely to occur, which is advantageous in maintaining the luminance of the fluorescent lamp.

は、溶融性の向上、熱膨張係数の低下、粘度の調整、及び化学的耐久性の向上に効果があるが、一方でガラスを分相させやすくし、ガラスを不透明にする。その含有量は6〜25%、好ましくは6〜16%、さらに好ましくは10〜15%である。Bが25%以下であるとガラス融液からの蒸発が少なく均質なガラスが得られる。また16%以下であるとランプ製造工程中の熱加工時にもガラス成分の蒸発がより少なく加工が容易になり、15%よりも少なければZnSコロイドを多く発生させた場合でも分相が起こらず好ましい。一方、Bが6%以上であれば、電極として使用されるモリブデン、コバール又はタングステンに適応した熱膨張係数に調整することが可能であり、さらに工業生産における加工が容易になり、10%より多いと粘度が十分に低くなって寸法精度のよい管ガラスが得やすくなる。 B 2 O 3 is effective in improving the meltability, lowering the thermal expansion coefficient, adjusting the viscosity, and improving the chemical durability. On the other hand, B 2 O 3 facilitates phase separation of the glass and makes the glass opaque. Its content is 6 to 25%, preferably 6 to 16%, more preferably 10 to 15%. When B 2 O 3 is 25% or less, a homogeneous glass with little evaporation from the glass melt can be obtained. Further, if it is 16% or less, the glass component is less evaporated even during heat processing during the lamp manufacturing process, and the processing becomes easy. If it is less than 15%, phase separation does not occur even when a large amount of ZnS colloid is generated. . On the other hand, if B 2 O 3 is 6% or more, it is possible to adjust to a thermal expansion coefficient suitable for molybdenum, kovar or tungsten used as an electrode, and processing in industrial production becomes easy. If it is more than%, the viscosity becomes sufficiently low, and it becomes easy to obtain a tube glass with good dimensional accuracy.

Alは、ガラスの失透性を著しく改善する成分であり、その含有量は0〜10%、好ましくは1〜5%である。Alが10%以下であれば工業生産における溶融、加工が容易になり、6%以下であれば粘度が十分に低くなって寸法精度のよい管ガラスが得やすくなる。均質なガラスの製造や安定した成形を行うためには1%以上含有することが好ましい。 Al 2 O 3 is a component that remarkably improves the devitrification of glass, and its content is 0 to 10%, preferably 1 to 5%. If Al 2 O 3 is 10% or less, melting and processing in industrial production are facilitated, and if it is 6% or less, the viscosity is sufficiently low and tube glass with good dimensional accuracy is easily obtained. In order to produce homogeneous glass and perform stable molding, it is preferable to contain 1% or more.

アルカリ金属酸化物であるLiO、NaO、及びKOはガラスの溶融を容易にし、熱膨張係数や粘度を調節するとともに、ホウケイ酸ガラスに硫化物コロイドを安定して出現させる成分である。またガラス中の泡を少なくする効果もある。アルカリ金属酸化物の含有量は合量で3〜20%、好ましくは4〜16%である。これらの成分の合量が20%以下であれば熱膨張係数が高くなり過ぎず、封着電極のそれと適合させやすくなる。16%よりも少ないと化学的耐久性の低下によるヤケ等の発生が起こりにくくなる。一方、3%以上であればガラス化が可能になる。また熱膨張係数が小さくなり過ぎず、タングステンのそれと適合させやすくなる。4%以上であればガラス化がより容易になり、泡や結晶のない均質なガラスが得られやすい。なお、電気抵抗を上げるために、アルカリ金属酸化物は2種類以上、できれば3種類使用することが望まれる。 Li 2 O is an alkali metal oxide, Na 2 O, and K 2 O facilitates melting of the glass, as well as adjust the thermal expansion coefficient and viscosity, to reveal stably sulfide colloid borosilicate glass components It is. It also has the effect of reducing bubbles in the glass. The total content of alkali metal oxides is 3 to 20%, preferably 4 to 16%. If the total amount of these components is 20% or less, the coefficient of thermal expansion will not be too high, and it will be easy to match with that of the sealing electrode. If it is less than 16%, the occurrence of burns and the like due to a decrease in chemical durability is difficult to occur. On the other hand, if it is 3% or more, vitrification becomes possible. In addition, the coefficient of thermal expansion does not become too small, and it is easy to match with that of tungsten. If it is 4% or more, vitrification becomes easier, and a homogeneous glass free from bubbles and crystals is easily obtained. In order to increase the electrical resistance, it is desirable to use two or more alkali metal oxides, preferably three.

LiO、NaO、及びKOの各々の含有量は、それぞれLiO 0〜10%(特に0〜4%、さらには0.01〜2%)、NaO 0〜10%(特に0〜4%、さらには0.01〜2%)、KO 0〜15%(特に3〜13%、さらには3〜9%)であることが好ましい。 Li 2 O, Na 2 O, and the content of each of K 2 O is, each Li 2 O 0~10% (particularly 0-4%, more 0.01~2%), Na 2 O 0~10 % (Especially 0 to 4%, more preferably 0.01 to 2 %) and K2O 0 to 15% (especially 3 to 13%, more preferably 3 to 9%).

LiOの含有量が10%以下であれば、工業生産において成形可能となり、4%以内であれば分相が発生しにくくなる。0.01%以上含有させると、コロイドを安定化させる効果が得られる。 If the content of Li 2 O is 10% or less, molding is possible in industrial production, and if it is within 4%, phase separation is difficult to occur. When the content is 0.01% or more, the effect of stabilizing the colloid can be obtained.

NaOが10%以下であれば、耐候性が悪化することなく、また管引き成形が可能となり、4%以下であれば熱膨張係数をタングステン等の電極材料に適合させやすくなる。なお蛍光ランプ中のHgとの反応を考えれば2%以下が望まれる。0.01%以上含有させると、コロイドを安定化させる効果が得られる。 If Na 2 O is 10% or less, the weather resistance does not deteriorate, and tube drawing is possible. If it is 4% or less, the thermal expansion coefficient is easily adapted to an electrode material such as tungsten. Considering the reaction with Hg in the fluorescent lamp, 2% or less is desired. When the content is 0.01% or more, the effect of stabilizing the colloid can be obtained.

Oが15%以下であれば、熱膨張係数をタングステン等の電極材料に適合させやすく、13%以下であればガラスの電気抵抗が低くならず、また9%以下であれば十分な耐候性を確保できるため好ましい。コロイドを安定させるためにはアルカリ金属酸化物の中でKOを最も多く含有させることが好ましい。このような理由から3%以上含有させることが望ましい。 If K 2 O is 15% or less, the thermal expansion coefficient is easily adapted to an electrode material such as tungsten, and if it is 13% or less, the electrical resistance of the glass is not lowered, and if it is 9% or less, sufficient weather resistance is achieved. It is preferable because it can secure the property. In order to stabilize the colloid, it is preferable to contain the largest amount of K 2 O among the alkali metal oxides. For these reasons, it is desirable to contain 3% or more.

MgOとCaOは耐候性を高める効果があり、その含有量は各々0〜8%、好ましくは0〜5%である。8%以下であれば結晶がガラス中に析出することがなく、5%以下であればガラスの安定性が高まり好ましい。   MgO and CaO have the effect of increasing the weather resistance, and their contents are each 0-8%, preferably 0-5%. If it is 8% or less, crystals do not precipitate in the glass, and if it is 5% or less, the stability of the glass is increased, which is preferable.

SrOは、ガラスの粘性を調整し、また結晶の抑制を目的に導入される成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜5%である。15%以下であればSrそのものに起因する結晶がガラス中に析出することがなく、5%以下であればガラスの安定性が高まり好ましい。   SrO is a component introduced for the purpose of adjusting the viscosity of the glass and suppressing the crystal, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 5%. If it is 15% or less, crystals due to Sr itself do not precipitate in the glass, and if it is 5% or less, the stability of the glass is increased, which is preferable.

BaOは、ガラスの粘性を調整し、結晶の抑制を目的に導入される成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは1〜8%である。15%以下であればBaそのものに起因する結晶がガラス中に析出することがなく、8%以下であればガラスの安定性が高まり、生産設備を選択しなくとも結晶が析出しなくなるため好ましい。なお上記した効果を得るために、本発明では1%以上含有することが好ましい。   BaO is a component introduced for the purpose of adjusting the viscosity of the glass and suppressing crystallization, and its content is 0 to 15%, preferably 1 to 8%. If it is 15% or less, crystals due to Ba itself do not precipitate in the glass, and if it is 8% or less, the stability of the glass is enhanced, and crystals are not precipitated without selecting production equipment. In addition, in order to acquire the above-mentioned effect, it is preferable to contain 1% or more in this invention.

ZnOは、ガラスの粘性を調整し、結晶の抑制を目的に導入される成分であり、その含有量は0〜15%、好ましくは0〜5%である。15%以下であればZnそのものに起因する結晶がガラス中に析出することがなく、5%以下であればガラスの安定性が高まり好ましい。   ZnO is a component introduced for the purpose of adjusting the viscosity of the glass and suppressing crystals, and its content is 0 to 15%, preferably 0 to 5%. If it is 15% or less, crystals due to Zn itself do not precipitate in the glass, and if it is 5% or less, the stability of the glass is increased, which is preferable.

ZrOは、ガラスの耐候性向上を目的に導入される成分であり、その含有量は0〜9%、好ましくは0〜3%である。9%以下であればZrに起因する結晶がガラス中に析出することがなく、3%以下であればガラスの安定性が高まり好ましい。なお上記した効果を得るために、本発明では0.001%以上含有することが好ましい。 ZrO 2 is a component introduced for the purpose of improving the weather resistance of the glass, and its content is 0 to 9%, preferably 0 to 3%. If it is 9% or less, crystals due to Zr do not precipitate in the glass, and if it is 3% or less, the stability of the glass is increased, which is preferable. In addition, in order to acquire the above-mentioned effect, it is preferable to contain 0.001% or more in this invention.

Feはガラス原料から混入する不可避成分であるが、紫外線を遮蔽してソラリゼーションを防止する効果がある。一方で、それ自体が着色成分であり、紫外線によるソラリゼーションの原因ともなる。したがって、好適な範囲が存在し、その含有量は、全FeをFeで表して0.003〜0.05%、特に0.005〜0.02%であることが好ましい。Feが0.003%以上であれば紫外線遮蔽効果によるソラリゼーション防止効果が現れ、0.05%以下であれば、ガラスを着色させたり、ソラリゼーションの原因となったりするおそれがない。また着色の原因となるFeSコロイドが析出するおそれもない。 Fe is an unavoidable component mixed from the glass raw material, but has an effect of preventing solarization by shielding ultraviolet rays. On the other hand, it is a coloring component itself and causes solarization by ultraviolet rays. Therefore, a suitable range exists and its content is from 0.003 to 0.05% represents the total Fe in Fe 2 O 3, it is particularly preferably from 0.005 to 0.02 percent. If Fe 2 O 3 is 0.003% or more, the effect of preventing solarization due to the ultraviolet shielding effect appears, and if it is 0.05% or less, there is no possibility of coloring the glass or causing solarization. Moreover, there is no possibility that the FeS colloid which causes coloring will be precipitated.

またFeはガラス中でFe2+及びFe3+の状態で存在しており、これらの存在比率はガラスのレドックスを反映している。ガラスのレドックスが還元状態であるほどFe3+の割合が小さくなる。本発明では、ガラスのレドックスを表すFe3+/全Fe量の値が0.4以下、特に0.2以下であることが好ましい。0.4以下であればコロイド粒子が析出し易くなり、313nm以下の紫外線を効果的に遮蔽できる。またSOのガラスへの溶解性が高まりリボイル泡が発生し難くなる。 Fe is present in the glass in the state of Fe 2+ and Fe 3+ , and the abundance ratio reflects the redox of the glass. The lower the redox of the glass, the smaller the proportion of Fe 3+ . In the present invention, the value of Fe 3+ / total Fe amount representing the redox of the glass is preferably 0.4 or less, particularly preferably 0.2 or less. If it is 0.4 or less, colloidal particles are easily deposited, and ultraviolet rays of 313 nm or less can be effectively shielded. In addition, the solubility of SO 3 in the glass increases and reboiling bubbles are less likely to occur.

TiOはソラリゼーション防止に効果のある成分であり、その含有量は0〜10%、好ましくは0.001〜0.6%である。さらに好ましくは0.01〜0.6%である。10%以下であれば結晶を生じることがなく、0.6%以下であればFeを原因とする着色を低減できる。また0.001%以上含有すれば上記効果が現れるが、十分な効果を得るためには0.01%以上含有させた方が良い。 TiO 2 is a component effective for preventing solarization, and its content is 0 to 10%, preferably 0.001 to 0.6%. More preferably, it is 0.01 to 0.6%. If it is 10% or less, no crystal is produced, and if it is 0.6% or less, coloring caused by Fe can be reduced. Moreover, although the said effect will appear if it contains 0.001% or more, in order to acquire sufficient effect, it is better to contain 0.01% or more.

Clは清澄剤として有効であり、その量はガラス中の残存量をClで表して0〜0.5%、好ましくは0.001〜0.5%、より好ましくは0.01〜0.5%である。清澄剤として十分な効果を得るためには残存量が0.001%以上である必要があり、好ましくは0.01%以上である。ただし労働環境維持の観点からは使用量が極力少ない方がよく、残存量で表して0.5%以下であることが必要である。 Cl 2 is effective as a fining agent, and the amount thereof is 0 to 0.5%, preferably 0.001 to 0.5%, more preferably 0.01 to 0, expressed as Cl 2 in the residual amount in the glass. .5%. In order to obtain a sufficient effect as a fining agent, the residual amount needs to be 0.001% or more, preferably 0.01% or more. However, from the viewpoint of maintaining the working environment, it is better that the amount used is as small as possible, and it is necessary that the amount used is 0.5% or less.

硫黄成分は、コロイドを形成する成分であるとともに、ガラス中のコロイドを安定して存在させる働きがある。またガラス原料の初期溶融性を改善して最終的にガラス中の泡を減少させるのに有効な成分である。一方でガラス製品における泡欠陥(残存泡、リボイル泡)の原因となりやすい。硫黄成分はSOとして換算して、0.005〜1%、好ましくは0.01〜0.6%、さらに好ましくは0.02〜0.4%である。SOが0.005%以上であれば上記した効果が得られる。またコロイド析出のための必要量以上にSを含有させるとコロイド粒子が安定するため、必要量よりも1割以上過剰に含有することが好ましく、0.01%以上含有することが望まれる。ところでSOのガラスへの溶存量は、ガラスのレドックスによって変化し、ガラスが還元側にあるほど溶存量が増える。ガラスのレドックスをFe3+の割合で表した時に、Fe3+/全Fe量が0.2以下であれば1%まで、またFe3+/全Fe量が0.4以下であれば0.6%まで、それぞれSOを含有しても再加熱によるリボイル泡が生じにくくなる。なおガラスをより細管に成形して使用する場合は、極めて高い泡品位が求められるため、例えガラスのレドックスが還元側にあるとしても、SOの含有量を0.4%以下にするほうが良い。 The sulfur component is a component that forms a colloid and also has a function of causing the colloid in the glass to exist stably. Further, it is an effective component for improving the initial melting property of the glass raw material and finally reducing bubbles in the glass. On the other hand, it tends to cause bubble defects (residual bubbles and reboil bubbles) in glass products. The sulfur component is 0.005 to 1%, preferably 0.01 to 0.6%, more preferably 0.02 to 0.4% in terms of SO 3 . If SO 3 is 0.005% or more, the above-described effects can be obtained. Further, when S is contained in an amount more than the necessary amount for colloidal precipitation, the colloidal particles are stabilized. Therefore, it is preferably contained in an amount of 10% or more, more preferably 0.01% or more. By the way, the dissolved amount of SO 3 in the glass changes depending on the redox of the glass, and the dissolved amount increases as the glass is on the reduction side. The redox of the glass when a percentage of Fe 3+, Fe 3+ / whole Fe amount is up to 1% as long as 0.2 or less, Fe 3+ / whole Fe amount is 0.6% if not more than 0.4 Even if each of them contains SO 3 , reboil bubbles are less likely to be generated by reheating. In addition, when the glass is molded into a thin tube and used, extremely high bubble quality is required. Therefore, even if the redox of the glass is on the reduction side, the content of SO 3 should be 0.4% or less. .

なお上記以外にも種々の成分を添加することが可能である。   In addition to the above, various components can be added.

例えばNb5とTa5はソラリゼーション防止の観点で効果があり、TiOの代わりに、或いはTiOと併用することができる。これらの含有量は各々0〜10%、好ましくは各々0〜6%である。10%以下であればガラスに結晶を生じることがなく、6%以下であればさらに好ましい。 For example Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 is effective in terms of preventing solarization, it may be used in combination in place of TiO 2, or a TiO 2. Each of these contents is 0 to 10%, preferably 0 to 6%. If it is 10% or less, no crystal is produced in the glass, and if it is 6% or less, it is more preferable.

FやBrは、Clと同様清澄剤として有効であるが、労働環境維持の観点から使用量が極力少ない方がよく、残存量で表して各々0.5%以下であることが望ましい。 F and Br are effective as a clarifying agent like Cl 2 , but the amount used is preferably as small as possible from the viewpoint of maintaining the working environment, and is preferably 0.5% or less in terms of residual amount.

CrはFeイオンの着色を補正する場合に有効な成分である。Crが0.00004%以上、特に0.0001%以上含有されていれば上記効果が期待できる。一方、Cr自身もガラスを着色するため、多量の添加はガラスの明度を低下させるが、0.1%以下であれば通常の用途での使用では影響がなく、また明度に厳しい用途向けには0.001%以下にすればよい。 Cr 2 O 3 is an effective component when correcting the coloring of Fe ions. The above effect can be expected if Cr 2 O 3 is contained in an amount of 0.00004% or more, particularly 0.0001% or more. On the other hand, since Cr 2 O 3 itself also colors the glass, a large amount of addition lowers the brightness of the glass, but if it is 0.1% or less, there is no effect in normal use and the use is severe in brightness. For this purpose, it may be 0.001% or less.

Sbは清澄剤として1.9%まで添加可能である。 Sb 2 O 3 can be added up to 1.9% as a fining agent.

ガラス中の水分は、ガラスの粘度や電極材料の酸化膜の生成に影響する因子である。その含有量は下記式で示される赤外線透過率係数(X)で表される。   Water in the glass is a factor that affects the viscosity of the glass and the formation of an oxide film of the electrode material. The content is represented by an infrared transmittance coefficient (X) represented by the following formula.

X=(log(a/b))/t t=1mm
a:3840cm−1付近の極小点の透過率(%)
b:3560cm−1付近の極小点の透過率(%)
X = (log (a / b)) / t t = 1 mm
a: Transmittance (%) of a minimum point near 3840 cm −1
b: Transmittance (%) of the minimum point near 3560 cm −1

封着ビーズを外套管ガラスで作製する場合、ガラスの水分量が多いと、電極材料を封着する際の酸化膜の生成が著しくなる。酸化膜の生成は、ガラスとのなじみを良くし強固な封着を行うために必要であるが、酸化膜が厚くなり過ぎると、酸化膜と電極金属との間で剥離が生じるおそれがある。しかしガラスの水分量を表す上記係数Xが1.2以下であれば、酸化膜が厚くなり過ぎず、酸化膜と電極金属との間で剥離が生じにくくなる。上記係数Xが0.8以下、特に0.6以下であれば信頼性のある封着を行うことができる。一方、ガラス中の水分は、ガラスの低温域における粘性変化を緩やかにする効果があり、液晶表示素子の照明装置用蛍光ランプに用いられるような細管状のガラス外套管等の場合には、水分量が多いほど加工面からは有利である。即ち、管肉厚が薄く熱容量が小さい管ガラスは、加熱によってガラスが急激に軟化するので、低温域での粘性変化が小さい方が加工しやすくなるためである。このため係数Xは0.2以上、特に0.3以上であることが望まれる。また電極材料を中性雰囲気で封着する場合は、電極表面の酸化膜を十分に形成するために、係数Xを0.3以上にすることが推奨される。   In the case where the sealing beads are made of mantle tube glass, if the water content of the glass is large, the generation of an oxide film when sealing the electrode material becomes remarkable. The generation of the oxide film is necessary for improving the compatibility with the glass and performing the strong sealing. However, if the oxide film becomes too thick, there is a possibility that peeling occurs between the oxide film and the electrode metal. However, if the coefficient X representing the moisture content of the glass is 1.2 or less, the oxide film does not become too thick, and peeling between the oxide film and the electrode metal hardly occurs. When the coefficient X is 0.8 or less, particularly 0.6 or less, reliable sealing can be performed. On the other hand, the moisture in the glass has an effect of moderating the viscosity change in the low temperature range of the glass. In the case of a thin glass jacket tube used for a fluorescent lamp for an illuminating device of a liquid crystal display element, The larger the amount, the more advantageous from the processing surface. That is, in the tube glass having a small tube thickness and a small heat capacity, the glass is rapidly softened by heating, so that the smaller the viscosity change in the low temperature region, the easier it is to process. For this reason, the coefficient X is desired to be 0.2 or more, particularly 0.3 or more. When the electrode material is sealed in a neutral atmosphere, it is recommended that the coefficient X be 0.3 or more in order to sufficiently form an oxide film on the electrode surface.

なおガラス中の水分量は、燃焼ガス中の水分や、ガラス原料(特に硼酸と無水硼酸の混合比)で調整する。またこれらで調整しきれない場合には、乾燥空気や水蒸気のバブリングによって調整できる。   The amount of moisture in the glass is adjusted by the moisture in the combustion gas and the glass raw material (particularly, the mixing ratio of boric acid and boric anhydride). In addition, when these cannot be adjusted, they can be adjusted by bubbling with dry air or water vapor.

ガラスの熱膨張係数は、使用する電極材料に合わせて適宜調整することができる。ただし本発明において使用するガラスは、コロイド粒子を析出させる関係上、従来のガラスに比べて還元性が強い。本発明者等の知見によれば、このような外套管ガラス材質で封着ビーズを作製する場合、電極封着時に電極材料に金属酸化膜が生成しにくい傾向があり、信頼性のある封着を行うためには、電極に対し半径方向に5〜100kgf/cm、好ましくは10〜60kgf/cmで圧縮封着できるように、ガラスの熱膨張係数を決定することが望ましいことを見いだした。各電極材料に対するガラスの好適な熱膨張係数を以下に示す。 The thermal expansion coefficient of the glass can be appropriately adjusted according to the electrode material used. However, the glass used in the present invention is more reducible than conventional glass because of the precipitation of colloidal particles. According to the knowledge of the present inventors, when producing sealing beads with such an envelope glass material, there is a tendency that a metal oxide film is not easily formed on the electrode material at the time of electrode sealing, and reliable sealing. In order to carry out the process, it has been found desirable to determine the coefficient of thermal expansion of the glass so that it can be compression sealed in the radial direction with respect to the electrode at 5-100 kgf / cm 2 , preferably 10-60 kgf / cm 2 . . The suitable thermal expansion coefficient of the glass with respect to each electrode material is shown below.

電極材料がコバールの場合、キュリー点があるため、好適な熱膨張係数はガラスの歪点Ps(1014.5d・Pa/sの粘度に相当する温度)に対応して変化する。30〜380℃におけるガラスの最適な熱膨張係数αp(×10−7/℃)は、下記の式で求められる。 When the electrode material is Kovar, since there is a Curie point, a suitable thermal expansion coefficient changes corresponding to the strain point Ps of glass (temperature corresponding to a viscosity of 10 14.5 d · Pa / s). The optimal thermal expansion coefficient αp (× 10 −7 / ° C.) of the glass at 30 to 380 ° C. is obtained by the following formula.

αp=(Ps−450)/5+50         αp = (Ps−450) / 5 + 50

上記式で求められる最適熱膨張係数αpと実際の膨張係数との較差の許容範囲は±5×10−7/℃である。ガラスの熱膨張係数がαp±5×10−7/℃であれば、圧縮封着を安定して行うことができる。より正確な圧縮封着を得るためにはαp±2.5×10−7/℃であればよい。 The allowable range of the difference between the optimum thermal expansion coefficient αp determined by the above formula and the actual expansion coefficient is ± 5 × 10 −7 / ° C. If the thermal expansion coefficient of the glass is αp ± 5 × 10 −7 / ° C., compression sealing can be performed stably. In order to obtain more accurate compression sealing, αp ± 2.5 × 10 −7 / ° C. is sufficient.

電極材料がモリブデンの場合、好適なガラスの熱膨張係数は46〜59×10−7/℃、特に50〜55×10−7/℃(30〜380℃)である。 When the electrode material is molybdenum, a suitable glass has a thermal expansion coefficient of 46 to 59 × 10 −7 / ° C., particularly 50 to 55 × 10 −7 / ° C. (30 to 380 ° C.).

電極材料がタングステンの場合、好適なガラスの熱膨張係数は37〜45×10−7/℃、特に39〜42×10−7/℃(30〜380℃)である。 When the electrode material is tungsten, a suitable glass has a thermal expansion coefficient of 37 to 45 × 10 −7 / ° C., particularly 39 to 42 × 10 −7 / ° C. (30 to 380 ° C.).

次に上記ガラスからなる本発明の蛍光ランプ用外套管の製造方法を述べる。   Next, a method for manufacturing the outer tube for the fluorescent lamp of the present invention made of the above glass will be described.

まず所望の組成となるようにガラス原料を調合し、1550〜1600℃で溶融後、融液を管状に成形する。成形方法としては、ダウンドロー法、ダンナー法、アップドロー法等の管引き方法を採用すればよい。また液晶表示素子の照明装置用蛍光ランプとして使用される場合、直径8mm以下、肉厚0.6mm以下の細管に成形することが好ましい。続いて管状ガラスを所定の寸法に切断し、必要に応じて後加工する。なお実生産では、通常、管ガラス製造工程でガラスが急冷されるように設備が設計されており、ガラス中にコロイド粒子を生成させることが難しい。このような場合、作製された管ガラスを、さらに450℃以上の温度で熱処理してコロイド粒子を析出させればよい。また設備上の制約がないのであれば、コロイド生成のための熱処理を一連の成形工程中に組み込んでもよい。このようにしてコロイド粒子がガラス中に析出した蛍光ランプ用外套管を得ることができる。   First, glass raw materials are prepared so as to have a desired composition, and after melting at 1550 to 1600 ° C., the melt is formed into a tubular shape. As a forming method, a pipe drawing method such as a down draw method, a dunner method, or an up draw method may be employed. When used as a fluorescent lamp for an illuminating device of a liquid crystal display element, it is preferably formed into a thin tube having a diameter of 8 mm or less and a wall thickness of 0.6 mm or less. Subsequently, the tubular glass is cut into a predetermined size and post-processed as necessary. In actual production, facilities are usually designed so that the glass is rapidly cooled in the tube glass manufacturing process, and it is difficult to produce colloidal particles in the glass. In such a case, the produced tube glass may be further heat-treated at a temperature of 450 ° C. or higher to precipitate colloidal particles. If there is no restriction on equipment, heat treatment for colloid generation may be incorporated in a series of molding steps. In this way, a fluorescent lamp envelope can be obtained in which colloidal particles are deposited in glass.

得られた外套管は、常法に従って蛍光ランプの作製に供される。電極材料には、ガラスの膨張及び粘度特性に合わせてコバール、モリブデン、タングステン等が適宜選択される。なお電極封着のための封着ビーズを外套管ガラスと同材質で作製すれば、ランプ製造工程上効率がよく好ましい。ただし他の材質にて封着ビーズを作製してもよいことは言うまでもない。   The obtained outer tube is used for production of a fluorescent lamp according to a conventional method. As the electrode material, Kovar, molybdenum, tungsten or the like is appropriately selected in accordance with the expansion and viscosity characteristics of the glass. If the sealing beads for sealing the electrodes are made of the same material as the outer tube glass, it is preferable in terms of efficiency in the lamp manufacturing process. However, it goes without saying that sealing beads may be made of other materials.

以下、実施例に基づき本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples.

Figure 0004453305
Figure 0004453305

表1は、本発明の外套管の実施例(試料No.1〜6)及び比較例(No.7)を示している。   Table 1 shows examples (samples No. 1 to 6) and comparative examples (No. 7) of the outer tube of the present invention.

各試料は次のようにして調製した。まずガラス原料としては、石粉、硼酸、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸ソーダ、炭酸カリウム、硝酸カリウム、食塩、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、ジルコン、酸化チタン、硫黄、五酸化ニオブ、酸化クロム等を用意した。なお原料の種類はこれに限定されるものではなく、ガラスの酸化還元状態や水分含有量等を考慮して適宜選択すればよい。また表に示された組成は換算値であり、表記の酸化物価数に限定されない。   Each sample was prepared as follows. First, as glass raw materials, stone powder, boric acid, alumina, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, potassium nitrate, salt, magnesium carbonate, calcium carbonate, strontium carbonate, barium carbonate, zinc oxide, zinc sulfide, zircon, titanium oxide, sulfur, Niobium pentoxide, chromium oxide, etc. were prepared. In addition, the kind of raw material is not limited to this, What is necessary is just to select suitably considering the oxidation reduction state of glass, moisture content, etc. The composition shown in the table is a converted value and is not limited to the indicated oxide valence.

次に各ガラス原料を所定量調合し、耐火物炉にて1550℃で溶融した後、融液をダンナー装置に供給して管状に成形し、加工した。さらにガラス中にコロイドを発生させるために、580℃で3分間熱処理し、試料を得た。なお熱処理に当たっては、管に反り、曲り、伸び等の変形が生じないように、隣接する2つの精密成形された回転ローラー上で、回転を与えながら行った。なお管の変形を防止しながら加熱する方法は、上記に限られず、例えば円筒ローラー内に管ガラスを挿入し、回転を与えながら熱処理する等の方法を採用することもできる。   Next, a predetermined amount of each glass raw material was prepared and melted at 1550 ° C. in a refractory furnace, and then the melt was supplied to a dunner apparatus to be formed into a tubular shape and processed. Further, in order to generate a colloid in the glass, a sample was obtained by heat treatment at 580 ° C. for 3 minutes. The heat treatment was performed while applying rotation on two adjacent precision-formed rotating rollers so that the pipe was not warped, bent, stretched or deformed. The method of heating while preventing deformation of the tube is not limited to the above. For example, a method of inserting a tube glass into a cylindrical roller and performing a heat treatment while applying rotation can be employed.

このようにして作製した試料について、種々の評価を行った。なお各種特性を評価するに当たっては、所定の形状に成形した後、同様のコロイド析出条件で熱処理した評価用試料を用いた。結果を表1に示す。   Various evaluations were performed on the samples thus prepared. In evaluating various properties, an evaluation sample that was molded into a predetermined shape and then heat-treated under the same colloid deposition conditions was used. The results are shown in Table 1.

表1から、本発明の実施例である試料No.1〜6は、ZnSコロイド粒子が析出しており、313nm以下の紫外線を遮蔽できることが確認された。また熱膨張係数及び歪点の値から、試料No.1〜5はコバール封着に適し、No.6はタングステン封着に適していることが分かった。   From Table 1, sample No. which is an example of the present invention is shown. In Nos. 1 to 6, ZnS colloidal particles were deposited, and it was confirmed that ultraviolet rays of 313 nm or less can be shielded. Further, from the values of thermal expansion coefficient and strain point, the sample No. Nos. 1 to 5 are suitable for Kovar sealing. 6 was found to be suitable for tungsten sealing.

また、本発明の外套管が封着ビーズとしても利用可能かどうかを確認するために、No.2、5、6の試料を用いて封着テスト(封着ストレス及び封着時の界面泡を評価)を行ったところ、何れも良好な結果が得られた。   In addition, in order to confirm whether or not the outer tube of the present invention can be used as a sealing bead, no. When the sealing test (evaluation of sealing stress and interfacial foam at the time of sealing) was performed using the samples 2, 5, and 6, good results were obtained in all cases.

なお表中のFe、Clの含有量は蛍光X線分析にて、SO、Crの含有量はガラスを酸で処理した後にICP−MSにてそれぞれ確認した値である。コロイド粒子の析出の有無は、透過型電子顕微鏡にて確認した。またコロイドの種類はガラス組成から推定した。Fe3+/全Fe量の値はASTM C 169−92に準じて求めた。赤外線透過率係数(X)は、赤外分光光度計にて測定した3840cm−1付近の極小点の透過率aと、3560cm−1付近の極小点の透過率bを下記式に代入して求めた。なおtは試料厚み(1mm)である。 In addition, the content of Fe 2 O 3 and Cl 2 in the table is the value confirmed by ICP-MS after treating the glass with acid after the content of SO 3 and Cr 2 O 3 by fluorescent X-ray analysis. is there. Presence or absence of colloidal particles was confirmed with a transmission electron microscope. The type of colloid was estimated from the glass composition. The value of Fe 3+ / total Fe amount was determined according to ASTM C 169-92. The infrared transmittance coefficient (X) is obtained by substituting the transmittance a at the minimum point near 3840 cm −1 and the transmittance b at the minimum point near 3560 cm −1 measured with an infrared spectrophotometer into the following equation. It was. Note that t is the sample thickness (1 mm).

X=(log(a/b))/t       X = (log (a / b)) / t

線熱膨張係数は、直径約3mm、長さ約50mmの円柱に加工した評価用試料を用い、自記示差熱膨張計で、30〜380℃の温度範囲における平均線膨張係数を測定したものである。   The linear thermal expansion coefficient is a value obtained by measuring an average linear expansion coefficient in a temperature range of 30 to 380 ° C. with a self-recording differential thermal dilatometer using an evaluation sample processed into a cylinder having a diameter of about 3 mm and a length of about 50 mm. .

着色は、次のようにして求めた。まず両面を鏡面研磨した厚さ10mmの評価用板状試料を用意し、明度Y値が90%以上であって、色度座標x=0.3190、y=0.3278(JIS Z 8701に準拠する方法により、C光源 視野2°の条件で透過率測定装置を用いて測定)である限度見本と着色を比較し、見本よりも色が白い場合を「○」とした。   Coloring was determined as follows. First, a plate-like sample for evaluation having a thickness of 10 mm with both surfaces mirror-polished is prepared, the brightness Y value is 90% or more, and the chromaticity coordinates x = 0.3190, y = 0.3278 (according to JIS Z 8701) The limit sample, which was measured using a transmittance measuring device under the condition of a C light source with a field of view of 2 °, was compared with the coloring, and the case where the color was whiter than the sample was marked with “◯”.

耐紫外線ソラリゼーション性は、紫外線照射前後の可視域における透過率差にて評価した。まず、両面を鏡面研磨して厚さ1mmの評価用板状試料を用意した。次に紫外線照射前の試料の透過率が80%を示す光の波長を測定した。さらにその試料に40Wの低圧水銀ランプ(照射距離24mm)で主波長185nmと254nmの紫外線を60分間照射した後、照射前に透過率80%を示した波長における透過率を改めて測定することによって、紫外線照射による透過率の低下を求めた。この時、耐紫外線ソラリゼーション性の劣るガラスほどこの透過率低下が大きくなるが、液晶表示素子の照明装置に用いられる蛍光ランプの外套管ガラスには透過率低下が殆ど生じないことが重要である。このときの低下が誤差も考慮して0.2%以下であるものを「○」、0.2%を越え0.5%以下のものを「△」とした。   The ultraviolet solarization resistance was evaluated by the difference in transmittance in the visible region before and after the ultraviolet irradiation. First, both sides were mirror-polished to prepare a plate-like sample for evaluation having a thickness of 1 mm. Next, the wavelength of light at which the transmittance of the sample before ultraviolet irradiation showed 80% was measured. Furthermore, after irradiating the sample with ultraviolet light having a main wavelength of 185 nm and 254 nm for 60 minutes with a 40 W low-pressure mercury lamp (irradiation distance: 24 mm), the transmittance at a wavelength showing a transmittance of 80% was measured again before irradiation, The decrease in transmittance due to ultraviolet irradiation was determined. At this time, the lower the transmittance of the glass is, the more the glass is inferior in ultraviolet solarization resistance. However, it is important that the outer glass of the fluorescent lamp used in the illuminating device of the liquid crystal display element has almost no decrease in the transmittance. In consideration of errors, the drop in this case was 0.2% or less, and “◯” was over 0.2% and 0.5% or less.

313nmの分光透過率は、両面を鏡面研磨した厚さ0.2mmの評価用板状試料を作製し、波長313nmの分光透過率を測定し、1%以下の場合を「○」、1%を超えるものを「×」とした。   The spectral transmittance of 313 nm was prepared by preparing a plate sample for evaluation having a thickness of 0.2 mm with both surfaces mirror-polished and measuring the spectral transmittance of a wavelength of 313 nm. The excess was taken as “x”.

泡数は、10gのブロック状測定用試料を観察し、40倍の顕微鏡で見える泡(直径50μm程度以上の泡)の数を数え、100g当たりの換算個数が1個以内のものを「○」とした。2〜5個までを「△」とした。   For the number of bubbles, observe a 10 g block-shaped measurement sample, count the number of bubbles (bubbles with a diameter of about 50 μm or more) that can be seen with a 40-fold microscope. It was. Two to five pieces were set as “Δ”.

リボイル性は、約1cm角の評価用試料をガラス棒の先端に加熱溶着し、バーナーにて強熱した後、泡の発生の有無を観察し、泡が発生しなかった場合を「○」とした。   For reboiling, a sample for evaluation of about 1 cm square was heated and welded to the tip of a glass rod, ignited with a burner, and then observed for the occurrence of bubbles. did.

液相粘度は次のようにして求めた。まず、粒径0.1mm程度に粉砕したガラスをボート状の白金容器に入れ、温度勾配炉に24時間保持した後、取り出した。この試料を顕微鏡で観察して結晶の初相が出る温度(液相温度)を測定し、次いで予め測定しておいた当該ガラスの温度と粘度の関係から、初相の温度に対応する粘度(液相粘度)を求めた。液相粘度対数表示(logρ dPa・S)で5以上あるものを「○」とした。各粘度に相当する温度は、ASTM C336、ASTM C338及び球引き上げ法によって求めた。なお液相粘度の対数値が5以上あれば細管を大量生産する上で有利である。   The liquid phase viscosity was determined as follows. First, glass crushed to a particle size of about 0.1 mm was placed in a boat-shaped platinum container, held in a temperature gradient furnace for 24 hours, and then taken out. The sample was observed with a microscope to measure the temperature at which the initial phase of the crystal emerges (liquid phase temperature), and then the viscosity corresponding to the temperature of the initial phase (from the relationship between the glass temperature and viscosity measured in advance) (Liquid phase viscosity) was determined. A liquid phase viscosity logarithm display (log ρ dPa · S) of 5 or more was designated as “◯”. The temperature corresponding to each viscosity was determined by ASTM C336, ASTM C338 and the ball pulling method. If the logarithmic value of the liquid phase viscosity is 5 or more, it is advantageous for mass production of thin tubes.

封着ストレスは、内径0.7mm、外径2.2mm、長さ2mmの管状評価用試料に直径0.5mmの電極材を挿入し、窒素雰囲気でビーズ状になるよう加熱した後、歪計で観察し、半径方向に圧縮封着されているものを「圧縮」と表した。通常軸方向の観察が容易であり、軸方向に引張応力が発生しているものを半径方向に圧縮しているとみなすことができる。   The sealing stress was measured by inserting an electrode material having a diameter of 0.5 mm into a tubular evaluation sample having an inner diameter of 0.7 mm, an outer diameter of 2.2 mm, and a length of 2 mm, and heating it into a bead shape in a nitrogen atmosphere. The sample compressed and sealed in the radial direction was expressed as “compressed”. Usually, the observation in the axial direction is easy, and it can be considered that the one where tensile stress is generated in the axial direction is compressed in the radial direction.

封着泡はビーズ内の電極表面を10倍の顕微鏡で観察し、連続した泡がない場合を「○」とした。   The sealing foam was observed as “O” when the surface of the electrode in the bead was observed with a 10 × microscope and there was no continuous foam.

次に、本発明の外套管と封着ビーズの封着性について、試料No.2、5、6を用いて評価した。表2は本発明の実施例(試料a〜d)を示している。   Next, regarding the sealing properties of the mantle tube and sealing beads of the present invention, Sample No. Evaluation was performed using 2, 5, and 6. Table 2 shows examples (samples a to d) of the present invention.

Figure 0004453305
Figure 0004453305

表2から、本発明の蛍光ランプ用外套管は、封着ビーズとの封着性が良好であることが確認された。   From Table 2, it was confirmed that the outer tube for a fluorescent lamp of the present invention has good sealing properties with sealing beads.

なお界面泡は、2.4mmの内径の外套管にビーズを挿入して加熱し、外套管とビーズの接着界面を10倍の顕微鏡で観察し、連続した泡がない場合を「○」とした。   The interface foam was heated by inserting a bead into an outer tube having an inner diameter of 2.4 mm, and the adhesion interface between the outer tube and the bead was observed with a 10 × microscope. .

Heリークテストは、外套管の一方をビーズで封着した後、質量分析器の一種であるHeリークディテクターに他端を接続し、封着部にヘリウムガスを吹きかけることで検出した。ヘリウムガスを吹きかけたときに、測定値が変化しなかった場合を「○」とした。   The He leak test was detected by sealing one end of the outer tube with beads, connecting the other end to a He leak detector, which is a type of mass analyzer, and spraying helium gas on the sealed portion. The case where the measured value did not change when helium gas was blown was marked as “◯”.

本発明の蛍光ランプ用外套管は、封着ビーズ材料としても使用可能である。また冷陰極ランプの外套管以外の蛍光ランプ、例えば外部電極蛍光ランプ(EEFL)の外套管としても使用可能である。   The outer tube for a fluorescent lamp of the present invention can also be used as a sealing bead material. Further, it can be used as a fluorescent lamp other than a cold cathode lamp outer tube, for example, an outer electrode fluorescent lamp (EEFL) outer tube.

Claims (8)

質量百分率で、
SiO 55〜76%、
6〜25%、
Al 0〜10%、
Li O 0〜10%、
Na O 0〜10%、
O 0〜15%、
Li O+Na O+K O 3〜20%、
MgO 0〜8%、
CaO 0〜8%、
SrO 0〜15%、
BaO 0〜15%、
ZnO 0〜15%、
ZrO 0〜9%、
Fe 0.003〜0.05%、
TiO 0〜10%、
Cl 0〜0.5%、
SO 0.005〜1%
含有し、コロイド粒子を析出したホウケイ酸ガラスからなることを特徴とする蛍光ランプ用外套管。
In mass percentage,
SiO 2 55~76%,
B 2 O 3 6-25%,
Al 2 O 3 0-10%,
Li 2 O 0-10%,
Na 2 O 0-10%,
K 2 O 0-15%,
Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 3-20%,
MgO 0-8%,
CaO 0-8%,
SrO 0-15%,
BaO 0-15%,
ZnO 0-15%,
ZrO 2 0-9%,
Fe 2 O 3 0.003~0.05%,
TiO 2 0-10%,
Cl 2 0-0.5%,
SO 3 0.005~1%
An outer tube for a fluorescent lamp comprising a borosilicate glass containing colloidal particles.
コロイド粒子がZnSコロイドであることを特徴とする請求項1の蛍光ランプ用外套管。   The outer tube for a fluorescent lamp according to claim 1, wherein the colloidal particles are ZnS colloids. Fe3+/全Fe量が0.4以下であることを特徴とする請求項1又は2の蛍光ランプ用外套管。 The outer tube for a fluorescent lamp according to claim 1 or 2 , wherein the amount of Fe 3+ / total Fe is 0.4 or less. 直径8mm以下、肉厚0.6mm以下の細管であることを特徴とする請求項1〜の何れかの蛍光ランプ用外套管。 The outer tube for a fluorescent lamp according to any one of claims 1 to 3 , wherein the outer tube is a thin tube having a diameter of 8 mm or less and a wall thickness of 0.6 mm or less. 請求項1〜の何れかの外套管を用いて作製されてなることを特徴とする蛍光ランプ。 A fluorescent lamp manufactured using the outer tube of any one of claims 1 to 4 . 外套管と同材質の封着ビーズで電極が封着されてなることを特徴とする請求項の蛍光ランプ。 6. The fluorescent lamp according to claim 5 , wherein the electrode is sealed with sealing beads made of the same material as the outer tube. 電極が、コバール、モリブデン又はタングステンからなることを特徴とする請求項の蛍光ランプ。 The fluorescent lamp according to claim 6 , wherein the electrode is made of Kovar, molybdenum or tungsten. 液晶表示素子の照明装置の光源として用いられることを特徴とする請求項5〜7の何れかの蛍光ランプ。
The fluorescent lamp according to claim 5 , wherein the fluorescent lamp is used as a light source of an illumination device for a liquid crystal display element.
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