JPH10511225A - 石英ガラスランプ容器を有する白熱電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 白熱電灯が石英ガラス電灯容器（１）又はこの電灯容器を取り囲む容器（４’）を有し、白熱体（３）の側方領域において赤色を呈する不純物をドープする。赤色を呈する不純物をドープした石英ガラスは、酸化サマリウム（２⁺）と、酸化アルミニウムと、二酸化チタンと、二酸化珪素とを含有し、その酸化形態におけるガラスを分析すると、重量にして１乃至３％のＳｍ₂Ｏ₃と、重量にして３％までのＡｌ₂Ｏ₃と、残りのＳｉＯ₂とを含有し、モル比Ａｌ／Ｓｍは少なくともほぼ２であり、モル比Ｓｍ／Ｔｉは２乃至８の範囲内にあることが分かる。

Description

【発明の詳細な説明】 石英ガラスランプ容器を有する白熱電灯 本発明は、軸線を有する石英ガラス電灯容器と、この電灯容器の軸線上部分に おいて位置決めされた白熱体とを有し、この白熱体の側面をレッドドーパントと して２価のサマリウムの酸化物（以下酸化サマリウム（２⁺）とも記す）を含有 する石英ガラスにより囲み、この石英ガラスには酸化形態における分析でＳｉＯ₂ の他に重量にして１乃至３％のＳｍ₂Ｏ₃と、重量にして３％までのＡｌ₂Ｏ₃で モル比Ａｌ／Ｓｍが少なくとも約２である極めて少量の元素酸化物を含有する白 熱電灯に関するものである。 このような電灯は欧州特許明細書０６４３０２１により知られている。 この既知の電灯は赤外線放射源として使用することができる。この電灯により 発生される光の大部分は所望のものではないが、添加した石英ガラスの赤色によ り取り除かれる。 サマリウムは酸化サマリウムの安定系においては３価である。この酸化物はほ ぼ無色である。一方、酸化サマリウム（２⁺）は深赤色であるが、これはすぐに 酸化されるのでその状態のものは入手しにくい。従って酸化サマリウム（２⁺） を添加した石英ガラスの製造中に金属珪素又は酸化珪素（ＳｉＯ）をバッチに加 えて溶融物中のＳｍ³⁺をＳｍ²⁺に還元している。この方法は、二酸化珪素が製造 され、いかなる付加的成分もガラス中に導入されることがないという魅力的な特 徴を持っている。 既知の電灯では、比較的多くの細長い気泡が添加物を有する石英ガラスに生じ 、ガラスの外観が縞模様になる欠点がある。これらの気泡は電灯により照射され るスペクトルには殆ど影響しないが、放射線を反射し、やや品質を損なう印象が ある。 本発明の目的は、添加された石英ガラスが気泡を殆ど持たないか或いは全く持 たない明細書前文で記載した種類の白熱電灯を提供することである。 本発明は、このような目的を達成するために、酸化サマリウム（２⁺）を添加 した石英ガラスにＴｉＯ₂を含有させ、そのモル比Ｓｍ／Ｔｉを２乃至８の範囲 内としたことを特徴とするものである。 ＴｉＯ₂はバッチ中でＴｉＯから生じ、Ｓｍ₂Ｏ₃の還元中に形成される。Ｔｉ Ｏの使用により、気泡の数が著しく減少するか或いは気泡を完全に阻止さえする ことが分かった。このことは、金属チタンがバッチ中に加えられるときに気泡の 数が増加することと好対象となっている。従ってガラス中の比Ｓｍ／Ｔｉは、理 論上の値、即ち金属チタンの量を半分としてバッチ中に加えるときの値よりもよ り低い。 添加物を含んだ石英ガラスのＳｉＯ₂以外の成分量を制限して、ガラスの特性 が極端に変化すること及びガラスがかなり低い軟化温度を持つか或いはかなり脆 くなることを防止する。 ガラス中でのサマリウムの十分な溶解性と従って均質でより深みのある色付け を達成するためにガラス中にＡｌ₂Ｏ₃を存在させる。この目的を達成するために は、比Ａｌ／Ｓｍは少なくとも約２であるが、他方においてＡｌ₂Ｏ₃の量は、石 英ガラスの特質における前記不所望な変化を回避するために制限される。Ｓｍ₂ Ｏ₃の量は、一方ではガラスの十分な色付けを実現するように最小限度を設定し 、他方ではガラスが実際の適用に対して十分に均質でないことを回避できるよう に最大限度を設定する。 Ｓｍ₂Ｏ₃の量に関係するＴｉＯ₂の最大量は、石英ガラスの特性において不所 望の変化を回避するようにＳｍ³⁺をＳｍ²⁺に還元するのに理論上必要な値に制限 される。他方でＴｉＯ₂の最少量は、添加物を含む石英ガラスの必要とされる色 により決定される。通常、比Ｓｍ／Ｔｉは、３乃至６の間で、好適には約４乃至 ５の間で選択する。 不純物として存在する極めて少量の元素は、重量にして数ｐｐｍの量のナトリ ウム及びカリウムと重量にして数十ｐｐｍまでの鉄である。 本発明による電灯は、例えば部屋の暖房用としての暖房目的か、料理のような 食事の準備か或いはインクやペンキを乾かすような工業処理用の熱源として使用 することができる。赤色の石英ガラスを使用する目的は、白熱体により生じた光 が好適でない強度で放射されることを回避することである。 添加物を含む石英ガラスは赤色であるにもかかわらず、このガラスでできた管 は、例えば管に気密封じを形成するような処理を行なうことができる。しかしな がら無色の石英ガラスで造った同様の管の場合よりも気密封じを行なうためによ り強力な熱源を使用する必要があるが、その理由は、赤色の石英ガラスは、より 多くの熱を放射するからである。この技術における当業者は、個々の管と、例え ば曲げ、膨張、圧縮加工及び膨張或いは引き抜き等についての処理に必要なバー ナのような熱源の形状を２，３の試験を通して容易に確かめられる。或いは又、 そのような石英ガラス製の管の両端に添加物を含まない石英ガラス管を融合し、 その結果得られる管を電灯容器とすることもできる。従ってこの電灯容器では、 白熱体の側面を取り囲む軸線部分だけが添加物を含む石英ガラスにより形成され ることになる。 添加物を含む石英ガラスを管の形状として電灯容器の回りに存在させることが でき、例えば取り外し可能に或いは弾性部材を介して電灯容器に連結することが できる。或いは又、電灯容器に連結された電灯キャップにより管を保持できる。 例えば電灯容器に連結され、互いに対向して位置する２個の電灯キャップ間に管 を挟持することができる。各々の電灯キャップ内に金属ホルダを収納し、この金 属ホルダの端部で管の端部を囲んで固着するのが好適である。 赤色を呈する不純物を有する石英ガラスは、赤橙色から深赤色を呈し、例えば 真空中か或いは体積にしてＨｅ／Ｈ₂が７／３となるようなＨｅ／Ｈ₂の還元性雰 囲気中で約２０００℃の温度でバッチから容易に製造でき、この石英ガラスから 通常の技術によって管形状が得られる。 添加物を含む石英ガラスの色とその透過率スペクトルによりＳｍ²⁺の存在が明 確となる。しかしながら、２価のサマリウムは酸化される傾向があるので、仮に Ｓｍ²⁺が存在するとしても、Ｓｍ³⁺の他にガラス中のＳｍ²⁺の含有量を分析によ り決定することは困難である。 本発明による白熱電灯の実施例を図面により示す。 図１は、部分的に切断した側面図による電灯を示し、 図２は、図１の添加物を含んだ石英ガラスの透過率スペクトルを示すものであ る。 図１において白熱電灯は石英ガラス電灯容器１を有し、その軸線２上の一部分 に白熱体３を配置する。電灯容器は臭化水素を有する不活性ガスで満たされてい る。白熱体は、レッドド−パントとしての酸化サマリウム（２⁺）を含有する石 英ガラス４によって側部を取り囲まれている。酸化物の形態を分析すると、この 石英ガラスは、ＳｉＯ₂の他に、きわめて少量の元素酸化物、重量にして１乃至 ３％のＳｍ₂Ｏ₃と、重量にして３％までのＡｌ₂Ｏ₃を有することが分かる。モル 比Ａｌ／Ｓｍは、少なくともほぼ２である。 酸化サマリウム（２⁺）を添加した石英ガラス４はＴｉＯ₂をも含んでいる。こ のモル比Ｓｍ／Ｔｉは２乃至８の範囲内にあり、特に３乃至６の範囲内にある。 図１において、酸化サマリウム（２⁺）を添加した石英ガラス４からなり、端 部４’を有する管により電灯容器１を取り囲む。電灯容器は２個の対向する電灯 キャップ５を有し、その各々に金属ホルダ６を収納し、その端部６’で前記管の 端部４’を取り囲んで固着する。電灯キャップ５からコンタクトピン７を突出さ せる。石英ガラス管を製造するために、２９０ｇのＳｉＯ₂と、４．１ｇのＡｌ₂ Ｏ₃と、７．０ｇのＳｍ₂Ｏ₃とを混合し、湿気を追い出すために空気中において 約１３００℃で加熱した。混合物を粒状にし、０．６７ｇのＴｉＯ₂を混合した 。このようにして得られたバッチを、体積にして７０％Ｈｅと３０％Ｈ₂の下で 約２１００℃で溶解し、溶融材料を管の形状に引き出した。 このようにして得られた、添加物を含んだガラスは、酸化物の形態で次の組成 物を有している。：約２９０ｇのＳｉＯ₂と、約４．１ｇのＡｌ₂Ｏ₃（重量で１ ．３％）と、約７．０ｇのＳｍ₂Ｏ₃（重量で２．３％）と、約０．８３ｇのＴｉ Ｏ₂。モル比Ａｌ／Ｓｍは２であり、モル比Ｓｍ／Ｔｉは４である。 １ｍｍの厚さを有するガラスは、図２の透過率スペクトルを示した。ガラスが 約５２５ｎｍ以下の放射線に対しては完全に不透明であることがそこから明らか である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軸線（２）を有する石英ガラス電灯容器（１）と、この電灯容器の軸線上の 一部分に位置する白熱体（３）とを具え、この白熱体の側面を、酸化形態の分析 によりＳｉＯ₂の他に赤色を呈する不純物として酸化サマリウム（２⁺）を含有す る石英ガラス（４）により囲み、この石英ガラスは重量にして１乃至３％のＳｍ₂ Ｏ₃と、重量にして３％までのＡｌ₂Ｏ₃でモル比Ａｌ／Ｓｍが少なくともほぼ２ である極めて少量の元素酸化物を有する白熱電灯において、酸化サマリウム（２⁺ ）を添加した前記石英ガラス（４）にＴｉＯ₂を含有させ、そのモル比Ｓｍ／Ｔ ｉを２乃至８の範囲内としたことを特徴とする白熱電灯。 ２．酸化サマリウム（２⁺）を添加した前記石英ガラス（４）の前記モル比を３ 乃至６の範囲内としたことを特徴とする請求項１に記載の白熱電灯。 ３．前記石英ガラス電灯容器（１）を、酸化サマリウム（２⁺）を添加した前記 石英ガラス（４）で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の白熱電灯 。 ４．酸化サマリウム（２⁺）を添加した石英ガラス（４）からなり、端部（４’ ）を有する管で電灯容器（１）を囲んだことを特徴とする請求項１又は２に記載 の白熱電灯。 ５．電灯容器（１）が互に対向する電灯キャップ（５）を有し、各電灯キャップ 内に金属ホルダ（６）を収納し、この金属ホルダ（６）の端部（６’）で前記管 の端部（４’）を取り囲んで固着したことを特徴とする請求項４に記載の白熱電 灯。