JPS59186249A

JPS59186249A - タングステン−ハロゲンランプ用エンベロ−プ

Info

Publication number: JPS59186249A
Application number: JP6204283A
Authority: JP
Inventors: ウイリアム・ヘンリ−・ダンボ−・ジユニア
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1983-04-08
Publication date: 1984-10-23
Also published as: JPS6356181B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】タングステンーノーロゲンランプはヨーロッパの自動車
業界では古くから使用されており、ここ数年来、米国自
動車業界にも浸透し始めている。このようなランプは従
来の密閉ビームランプと比較して、いくつかの実用的長
所、（１）放出される光が従来のランプによるものより
白い；（２）従来のランプと同等以上の光を産出させ、
なおかつサイズをかなり小さくすることができる１（３
）照度が、タングステン−ハロゲンランプの寿命を通じ
て（よｔｌ一定である；および（４）タングステンーノ
＼ロゲンランフ。

は従来の白熱電球よりも作動寿命が相当長（・−を有し
ている。

しかしながら、タングステン−７１０ゲンランプは標準
ランプよりもかなり高も・温度（集光域温度は５００°
〜７００℃となり得る）で作動するため、当該ランプに
使用されるエンベロープはそれらの温度におし・て熱的
に安定であり、熱変形耐性がなげればならな℃・。エン
ベロープは融解石英および９６％石英ガラス組成を原料
として製造されてきた。なぜなら、これらの成分はラン
プ作動温度よりはるかに高い歪点を示すためである。し
かしながら、不利なことに、これらの成分は非常に高価
であり、標準的な大量生産技術にはそのまま適用できな
い。さらに、これらのガラスは成形しランプ仕様とする
ことが困難であり、熱膨張率が非常に低いため、リード
線をランプ中に導入するために特別なシーリング工程を
必要とする。

したがって、ランプエンベロープの大量生産に使用でき
る融解および成形特性を示すと同時にその使用に必要と
される物理特性を示すガラスを得るために相当な研究が
なされてきた。この組成研究は主としてアルカリ土類ア
ルミノケイ酸塩系中のガラスに関するものである。これ
らの例を以下に詳細する。

米国特許第３，４９６，４０１号明細書はタングステン
−ヨウ素白熱電球中のエンベロープとして使用するため
に特別に考案されたガラスに関するものである。当該ガ
ラスは熱膨張率が３０〜５０×１０−７／℃であり、歪
点が５００℃よりも高く、主として（酸化物換算の重量
％として表わされる）、５５〜７０％の８１０２．１３
〜２５％のＡｌ２Ｏ３，１０〜２５％のアルカリ土類金
属酸化物および０〜１０％の８２０３から成る。アルカ
リ金属酸化物は存在しないことが望ましく、いかなる場
合においても合計０１％を越えないようにする。好まし
いガラスはＢａＯを含有し、Ｂ２Ｏ３を含有しない。

米国特許第３，７９８，４９１号明細書は、主として（
酸化物換算の重量％で表現される）、５９〜７０％の５
ｉ０２．１０〜２０％のＡｌ２Ｏ３および７４〜２８％
のＢａＯから成るガラスエンベロープを有するタングス
テン−ハロゲンランプの製造に関するものである。当該
ガラスの熱膨張率は３６〜４０Ｘ１０’−７／’Ｃであ
る。

米国特許第３，９７８，３６２号明細書は、主として（
酸化物換算の重量％として表現される）、５８〜６３％
の５１０２．１３〜１６％のＡｌ２Ｏ３，１４〜２１％
のＣａＯ１０〜５％のＭｇＯおよび０〜７％のＢａＯか
ら成り、ＣａＯ＋　ＭｇＯ＋　ＢａＯの合計が１９％以
上である、タンゲステン−臭素ランプ用ガラスエンベロ
ープに関する。

アルカリ金属酸化物および８２０３　は存在しないこと
が好ましい。当該ガラスの熱膨張率は４８〜５５×１０
−７／℃であり、歪点は７００℃より高い。

米国特許第４，０６０，４２３号明細書は、液相線温度
が１２５０°Ｃ以下であり、歪点が７２５°Ｃ以上であ
り、熱膨張率が４２〜４８Ｘ１０’／°Ｃであり、主と
して（酸化物換算の重量％として表現される）、５５〜
６８％の５ｉＯｚ、１５〜１８％のＡ］２０ａ、７〜１
３％のＣａ０　。

６〜１６％のＢａＯおよびそれぞれ微量な偶発的不純物
、残留融剤および清澄剤から成る、タングステン−ハロ
ゲンランプ中のエンベロープに特に適したガラス組成を
記載するものである。ＣａＯ：　ＢａＯの重量比は０．
６：１〜１：１である。好ましいガラス組成はｐｂｏ　
。

Ｂ２Ｏ３およびアルカリ金属酸化物を含有しな℃・。

米国特許第４．．２５５，１９８号明細書は、歪点が７
３０°Ｃより高く、液相線温度が１２００℃未満であり
、液相線粘度が４．０，０００ポイズ以上であり、熱膨
張率が４３〜４８×１Ｏ−７１０Ｃであり、主として（
酸化物換算の重量％として表現される）、６２〜６４％
のＳｉＯ２，１４〜１６％のＡｌ２Ｏ３，１０〜１３％
のＣａＯおよび７〜９％のＳｒＯから成る、タングステ
ンーノ・ロダンランプエンベロープ中に使用するガラス
を開示するものである。アルカリ金属酸化物は回避しな
げればならず、ＭｇＯおよび／もしくはＢａＯは５％ま
で許容され得る。

米国特許第４．．３０２，２５０号明細書は１９８０年
９月８８にポールＳ、タニエルンン（Ｐａｕｌ　Ｓ。

Ｄａｎｉｅｌｓｏｎ　）が出願し、「タフ　りｙ、テア
　−ノ・ロゲンランプ用ガラスエンベロープ」と題され
、歪点が７５０℃より高く、液相線温度が１、３００　
’Ｃ未満であり、液相線粘度が４０，０００ポイズ以上
であり、１５２０℃以下の温度における粘度が１０００
ポイズ未満であり、熱膨張率が４２〜４４Ｘ１０’／’
Ｃであり、主として（酸化物換算の重量で表現される）
、６４〜６８％のＳｉＯ２，１１〜１４％のＣａＯ１１
６，！５〜１８５％のＡｌ２Ｏ３および３〜６％のＳｒ
Ｏ＋Ｂａ０（０〜４％のＳｒＯおよび０〜５％のＢａＯ
から成る）から成る、タングステン−ハロゲンランプ中
のガラスエンベロープとして使用するために考案された
ガラス組成を包摂する。

ＳｒＯ：　ＢａＯのモ／Ｉ／比は２：１〜１：２である
。

ヨーロッパ特許出願第００１９８５０号明細書は東京芝
浦電気株式会社により１９８０年５月２１日に出願され
、１９７９年５月２４日の優先権を主張し、「ハロゲン
白熱電球」と題され、１９８０年１２月１０日に公開さ
れたものであり、歪点が６７５℃以上、熱膨張率が４１
〜４８　Ｘ　１０　’　／°Ｃであり、主として（酸化
物換算で表現される）、５５〜６５％のＳｉＯ２，１５
〜２２％のＡｌ２Ｏ３，５〜１０％のＣａ９　。

６〜１０％のＭｇＯ１３〜６％の８２０３　　およびそ
れぞれ極小量の付随酸化物、残留融剤および残留清澄剤
から成る、タングステンーノヘロゲンランプエンベロー
プ用に適したガラス組成を包含する。提供された唯一の
実施例は５７％ノ８１０２．２０％ノＡｌ２Ｏ３，６％
ｃｒ）ＣａＯ１８％のＭｇＯおよび４％のＢ２Ｏ３から
成り、これらの成分の合計は９５％であった。

英国特許出願ＧＢ　２，０６０，６０２　Ａ号明細書は
。

１９８０年１０月８日にカール−ツアイスステイフトウ
ング（Ｃａｒｌ　−Ｚｅｉｓｓ　　Ｓｔｉｆｔｕｎｇ）
により出願され、１９７９年１０月１１日の優先権を主
張し、「モリブデン用無アルカリシーリングガラス」と
題され、１９８１年５月７日に公開されたものであり、
転移温度が７７５゜〜８１０℃、熱膨張率が４６〜５１
Ｘ１０−７ｚ°Ｃである、タングステンーノ・ロゲンラ
ンプ製造用に適したガラス組成が記載されている。

当該ガラスは無色とすることもでき、また素地組成にＣ
ｅ０ｚ　＋ＴｉＯ２を添加することにより黄色味を帯び
たものとすることもできる。列挙された最大範囲（酸化
物換算の重量％として表現される）は以下の値：５ｉＯｚ　　　　　　５７．００〜６４００ｋｌ　２０
３　　　　１．２５０〜１６５０ＺｒＯｚ　　　　　　
１．００〜５．５０Ａｌｚ０３＋ＺｒＯ２１５，００〜
１９．００ＣａＯ１１，，５０〜１９．２０ＢａＯＯ〜５．５０ＣｅＯｚ　　　’　　　　　Ｏ〜８．００ＴｉＯ２０〜
　４．５０ＣａＯ＋ＢａＯ−１−Ｃｅ０２＋ＴｉＯ２１８，６０〜
２５．７０ＡＳ２０３　　　　　　０−　０．３０であ
る。

残念ながら、上述の開示されたガラスにはそれぞれ欠点
がある。その主要な欠点は、標準的な商業用大量生産ガ
ラス成形技術を用いて組成を溶融および成形する際に経
験される固有な難しさである。タングステンーノ・ロゲ
ンランプエンベロープは通常、ガラス管の断片から製造
されるため、最も望ましいガラスはベロ（Ｖｅｌｌｏ　
）高速チューブ延伸工程に適応する熱安定性および粘性
パラメーターを示すものとなろう。

本発明の主目的は、ベロ工程を用いて管状に成形するこ
とができ、以下の物理特性；つまり、熱膨張率（０°〜
３００℃）が４２〜４５ＸＩＯ”／’Ｃ１歪点が６７０
℃以上、液相線温度が１１５０℃未満、液相線における
粘度が２×１０４ポイズより犬であるーを示す、高温タ
ングステンーノ・ロダンランプ中の使用に適したガラス
組成を提供することである。

本目的は、主として（酸化物換算の重量％として表現さ
れる）成分５ｉ０２６０．０±１．５Ａ１２ｏ３　　　　１７．０±１．０Ｂ２０３　　’　　　　　５．０±０．８Ｃａ０　　　
　　１１．４士Ｏ８ＭｇＯ７，５±０８から成るガラス組成を使用することにより達成すること
ができる。

５ｉ０２−１−　Ａｌｚｏａ　　の総量が、本発明によ
る組成の粘度、歪点および熱膨張率を決定するのに重要
である。一般に、例えば５１０２＋Ａｌ２Ｏ３量が少な
い場合にはガラスの歪点が低くなる。

一方、５ｉＯｚ＋Ａｌ２Ｏ３濃度が非常に高い場合には
ガラスの粘度が高くなり、溶融が非常に困難となる。し
たがって、ＳｉＯ２＋Ａｆｆ１２０ａの総量は約７４．
５〜７８％に保持されることになろう。

ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３の重量比は、本発明による組成の
液相線温度に相当な影響を及ぼす。例えば、液相線温度
が高過ぎる場合、ベロ工程を用いてガラスを管状に成形
することができない。したがって、５ＩＯ２：Ａｌ２Ｏ
３の重量比は約３．３〜３８とすることが必要である。

ＣａＯ：　ＭｇＯの重量比はガラスの膨張特性に関して
極めて重要である。この比が特定値を越える場合、本発
明による組成の熱膨張率は高くなり過ぎるであろう。逆
に、この比が低過ぎる場合には、ガラスの熱膨張率が必
要とされる範囲以下となるばかりでなく、ガラスの液相
線温度が上昇して溶融時に問題となることがある。した
がって、ＣａＯ：　ＭｇＯの重量比は約１３〜１．８に
維持しなげればならない。

最後に、８２０３の量は綿密に調整し、ガラスが容易に
溶融し、かつ膨張をもたらさないような十分に低い粘度
を付与するようにする。

また、Ｂ２Ｏ３はガラスが示す粘度一温度関係を平担化
する傾向もある。しかしながら、Ｂ２Ｏ３量が多すぎる
場合には、ガラスの歪点は望ましくない程、低い値にま
で低下する。逆に１３２０３が最小値未満の場合には、
液相線温度は許容できない値にまで上昇する。

最も理想的にラングを作動させるためには、ガラスはア
ルカリ金属、鉄および塩化物を含有しないものとする。

これらの物質のいかなるものも意図的に組成中には混合
しない。バッチ成分中における不純物濃度は、アルカリ
金属酸化物９．２％未満および酸化鉄０，０４％未満に
維持しなければならない。

最も好ましいガラス用の目標となる組成は、酸化物換算
の重量％として表現される成分。

Ａ１２Ｑ３１７．４±０．２ＢｚＯ３４，５±０．■ ＣａＯ１０，９±０．ｌＭｇＯ７，ｓ±０．１Ｓｉ０２５９．４　　（残分）から成り、以下の物理特性歪点　　　　６８１°Ｃ熱膨張率　　４２．９　Ｘ　１０−７／Ｃ内液相線　　
１１２６℃ 液相線粘度　３．８　Ｘ　１０’ポイズを示す。

表■は酸化物換算の重量比で表現される数種のガラス組
成を報告するものであり、これらの組成は、必要な物理
特性を満足するガラスを製造するために注意しなければ
ならない決定的な組成パラメーターを示す上で有用であ
る。各成分を合計すると１００もしくははぼ１００とな
るため、あらゆる実用的な目的において、列挙された成
分は重量％で記録されたとみなすことができる。実際の
バッチ成分は酸化物もしくは全体的に溶融した際に適当
な割合で必要な酸化物に転化する他の化合物とすること
ができる。例えば、ＣａＣＯ３はＣａＯ源として用いる
ことができる。

バッチ原料は均一に溶融するように全体的にボールミル
した後、プラナするつぼ中に配置した。るつぼは約１５
５０℃で運転させる炉内に入れ、約４時間、炉内に維持
した。その後、るつぼを炉から出し、溶融物を銅盤に注
入し、約６”×６“Ｘ　１　／２ｔｔの寸法を有するガ
ラス板を成形し、この厚板を直ちに、７４０°Ｃで運転
する徐冷窯に移した。（報告された組成は研究室のるつ
ぼのみで溶融されたものだが、必要ならば、より多量な
ガラス溶融物は商業用るつぼもしくは連続ガラス溶融装
置中で処理することができるということを理解されなけ
ればならない。）表　　■ ２３４５６Ｓｉ０２　５９．４５９，６５９，２５９，２６０．９
６１．４ＡｌｚＯ３１６，５１６，５１７，４１７，８
１６，０１４，６Ｂ２０３　４．５’　５．８４．５４
．５４．２４．５Ｃａ０　１］、、４１１，４１１，９
１１．４１１，９１１．３Ｍｇ０　８．２６．７７．０
７，１７．０８．２７　８　９．１０．１１’　１２Ｓｉ０２　５５，３５８，７６０．１５９，７５８．４
６０．５Ａｌ！２０３２０．４１６，３１６，７１７．
４−１５．９１６．７Ｂ２０３　４，５４．５４．．６
３．８４．８５．ｌＣａＯ１１，５１５，４−７，３１
１，３１４，４９，４Ｍｇ０　８．３５，１１１．３７
．８６．３７．４ＮａｚＯ−−−−−０，９表■は上述の例のガラスの物理特性のいくつかをガラス
技術において通常の方法に従って測定した値を示すもの
である。熱膨張率は００〜３０００Ｇの温度範囲で測定
され、Ｘｌ０−７／℃の単位で記録されている。歪点お
よび内液相線は℃、液相線温度におけるガラスの粘度は
ポイズで表わされる。

組成の調整が非常に重大であることが上述の例において
明確にかつ十分に示される。つまり、例１〜５は必要と
される物理特性値を示すが、一方、例７〜１２は本発明
によるガラスとほぼ同様の組成を有しながら、特定範囲
の外にあるため、それらの特性値を示さない。したがっ
て、上述の物理特性のうちの１つ以上が、本発明による
ガラスの必要とされる使用に不適となっている。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）歪点が６７０℃以上、熱膨張率（０°〜３００８
Ｃ）が４２〜４５Ｘ１０−７／’Ｃ１液相線温度が１１
５０℃未満、液相線温度における粘度が２　Ｘ　１０’
ポイズより犬であり、主として、酸化物換算の重量％と
して表現したとき、成分：５ｉ０２６０．０±１．５Ａ＃２０３１７．０±１．０８２０３　　　　　５．０±０．８ＣａＯ１１，４±０．８Ｍｇ０　　　　　７．５±０．８から成り、５ｉＯｚ　：　Ａ＃ｚ０３の重量比が約３．
３〜３．８に維持され、ＣａＯ：　ＭｇＯの重量比が約
１．３〜１．８に維持されることを特徴とする、タン′
ゲステンーハロゲン白熱電球用ガラスエンベロープ。
（２）主として成分：ＡｄｚＯ３１７，４±０．２Ｂ　２０　ａ　　　　　４．５±０．１Ｃａ０　　　　
１０．９±０．ｌＭｇＯ７，８±０．°ｌ５ｉＯ２５９，４（残分）から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ガラスエンベロープ。