JPWO2007007651A1 - ランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品、ランプおよびランプ用ガラス組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、Sb2O3の使用は、地球環境保護の観点から望ましくなく、またSb2O3を含有するガラスは、313nmの紫外線透過率が高い。さらに、ガラス中にCeO2とSb2O3とが共存すると、当該ガラスがより紫外線による着色を起こし易くなる。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、前記CeO2+Ce2O3の含有率が0.08〜0.3wt%、前記Fe2O3+FeOの含有率が0.04〜0.1wt%であることを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、前記CeO2+Ce2O3の含有率が前記SnO+SnO2の含有率より低いことを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ガラス組成物からなることを特徴とする。
本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス部品を有することを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、実質的に、酸化物換算で、SiO2:60〜75wt%、CeO2+Ce2O3:0.01〜5.2wt%、SnO+SnO2:0.01〜5.2wt%、Al2O3:0.5〜6wt%、B2O3:0〜5wt%、Li2O+Na2O+K2O:13〜20wt%、MgO:0.5〜5wt%、CaO:1〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、ZnO:0〜10wt%、Fe2O3+FeO:0〜0.2wt%、TiO2:0〜1wt%となるように調合されたガラス原料を溶融させる溶融工程を含み、前記溶融工程において、溶融状態のガラス組成物を還元性にすることを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物は、前記CeO2+Ce2O3の含有率を0.08〜0.3wt%、前記Fe2O3+FeOの含有率を0.04〜0.1wt%とし、かつ、ガラス中における全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合:(三価の鉄イオン)/(全鉄イオン)が0.5未満とした場合、よりガラスの初期着色および紫外線による着色が起こり難く、かつ、可視域の透過率が高いガラスを比較的安価に得ることができる。以下にその詳細な理由を説明する。
本発明に係るランプ用ガラス組成物は、前記CeO2+Ce2O3の含有率が前記SnO+SnO2の含有率より低い場合、よりCe3+の量が増加しCe4+の量が減少し易くなるため、より確実に紫外線によるガラスの着色を抑えることができる。
本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ガラス組成物からなるため、紫外線遮断能力が高く、また、着色が少ない。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、溶融工程において、融液状態のガラス組成物を還元性にするため、上記発光特性を有するガラス組成物の初期着色および紫外線による着色を、より効果的に抑制することができる。
32 ステム(ガラス部品)
10,20,30 ランプ
(ランプ用ガラス組成物の説明)
実施の形態に係るガラス組成物の組成は、酸化物換算で、図1における実施例1〜17および図3における実施例31〜34に示すとおりである。なお、本発明に係るガラス組成物(以下、単に「ガラス」と称する)の組成は、実施例1〜17および実施例31〜34に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラスとしての特性を保つためには、実質的に、酸化物換算で、SiO2:60〜75wt%、CeO2+Ce2O3:0.01〜5.2wt%、SnO+SnO2:0.01〜5.2wt%、Al2O3:0.5〜6wt%、B2O3:0〜5wt%、Li2O+Na2O+K2O:13〜20wt%、MgO:0.5〜5wt%、CaO:1〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、ZnO:0〜10wt%、Fe2O3+FeO:0〜0.2wt%、TiO2:0〜1wt%であることが好ましい。
SiO2は、ガラス骨格を形成する成分であって、60wt%より少ないと熱膨張係数が高くなり過ぎ、化学的耐久性も劣化する。一方、75wt%より多いと熱膨張係数が低くなり過ぎて加工成形が困難となる。
本発明の蛍光ランプ用ガラス組成物においては、Sn成分としてSnOを原料として選択することが良いが、前述のようにSnOのみを原料として製造した場合においても、ガラス中にはSnOとSnO2とが共存状態で存在するため、原料として部分的にSnO2を使用することもできる。
B2O3は、ガラスの強度および耐久性を向上させ、失透傾向を減少させることができるため、5wt%以下の割合で含まれていることが好ましい。ただし、5wt%より多くなると熱膨張係数が小さくなり過ぎる。
SrOおよびBaOは、ガラスの溶融性および蛍光ランプ製造時のバルブ加工性を向上させ、かつ、ガラスの電気抵抗率向上にも影響を与える物質であり、電気絶縁性も与える。ともに10wt%より多くなると失透し易くなる。好ましい範囲はSrOが0〜8wt%、BaOが0〜10wt%である。
Fe2O3は、紫外線吸収効果が得られる成分であるが、Fe2O3として投入された原料の一部は、ガラス製造時の溶融においてFeOとなることが考えられるので、出来上がったガラスに含有される成分としてはFe2O3+FeOで表現することが適切である。
さらに、ガラス中における全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合:(三価の鉄イオン)/(全鉄イオン)が0.5未満であることが好ましい。三価の鉄イオンの割合が0.5以上であると、波長380nmを中心とした波長域に吸収をもち、その吸収の裾は短波長可視光にまで達して、ガラスを緑色に着色させ、高いランプ光束を得られないため、0.5未満であることが望ましい。
その他、原料に不純物として含まれる成分は0.01wt%以下に制限されることが好ましい。
さらに、本発明のガラス組成物において、SiO2、CeO2+Ce2O3、SnO+SnO2およびLi2O+Na2O+K2O以外の必須成分として含有されるAl2O3、MgOおよびCaOの含有率を、それぞれ特許請求の範囲に記載したように限定することにより、蛍光ランプ用ガラスとしての要求性能を満足するものとなり、本発明のガラス組成物を蛍光ランプの発光管として使用した場合、ガラスの化学的耐久性が十分に保たれるため、ランプ寿命経過中におけるガラスの着色や劣化もなく、良好なランプ性能を維持することができるものである。
本発明のガラス組成物の製造方法を説明する。まず、複数種類のガラス原料を本発明に係るガラスの範囲内で調合する。次に、調合したガラス原料をガラス溶融窯に投入し、1500〜1600℃で溶融させてガラス化し、ガラス融液を得る。その後、ガラス融液をダンナ−法等の管引き法によって管状に成形し、所定の寸法に切断加工して、ランプ用のガラス管を得る。さらに、当該ガラス管を熱加工してランプ用ガラス部品としての発光管或いはステムを作製し、それら発光管およびステムを用いて各種ランプを作製する。
還元性のガラス融液中ではCe4+がCe3+に価数変化するため、Ce4+の量が減少し、Ce3+の量が増加する。また、酸化鉄がイオン価数の低い状態に保たれる。
(ランプの説明)
本発明に係るランプの第1の実施形態として、27Wのコンパクト形蛍光ランプ(FPL27EX−N)について、図面に基づき説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る27Wのコンパクト形蛍光ランプ(FPL27EX−N)の要部構成を示す一部破断平面図である。
コンパクト形蛍光ランプ20は、多数管形(FHT)のコンパクト形蛍光ランプであって、ブリッジ接合により一体化された6本のガラス管21からなる発光管22と、当該発光管22に取り付けられた口金23とを備えている。発光管22の内面には、三波長域発光の蛍光体(色温度5000K)層が形成されており、また、当該発光管22の内部には、水銀および希ガスが封入されている。
直管形蛍光ランプ30は、発光管31の両端にステム32が気密に封着されており、各ステム32にはそれぞれリ−ド線33が気密に封止されている。これら両端部のリ−ド線33の間には、それぞれ電子放射性物質が塗布されたフィラメント電極34が取り付けられている。また、発光管31の両端部には、口金35が固定されており、これらの口金35には、リ−ド線33と電気的に接触した口金ピン36が取り付けられている。発光管31には、その内面に蛍光体層37が形成され、さらに所定量の水銀とアルゴン等の希ガスとが封入されている。
まず、図1および図2に示す各組成のガラスを作製し、その特性を評価した。図1は、本発明の実施の形態に係るガラス組成物の組成および特性を示す。また、図2は、比較例のガラス組成物の組成および特性を示す。
図1に示す実施例1〜17は本発明に係るガラス、図2に示す比較例18〜21および23〜26は、本発明に係るガラスの組成範囲を満足していないガラスである。また、図2に示す比較例22は、250℃における電気体積抵抗率ρが1085Ω・cm以上である市販のガラス(日本電気硝子株式会社製PS94)、比較例27は、従来のランプ用ソ−ダライムガラスである。
熱膨張係数(α30/380)は、ブロック状のガラスを直径4mm、高さ12mmの円柱状に加工したものを試料とし、熱機械分析装置(株式会社リガク製Thermo plus TMA8310)を用いて、30〜380℃の温度範囲で測定した。図1に示すように、実施例1〜17の熱膨張係数は、90×10−7〜104×10−7/Kの範囲内であり、ランプ用として適した熱膨張係数を有する。
250℃の電気体積抵抗率は、デジタル絶縁計(東亜電波工業株式会社製DMS−8103)を用いて測定した。
313nmの紫外線透過率は、肉厚が2mmのプレ−ト状ガラスの両面を鏡面研磨したものを試料とし、分光光度計を用いて測定した。実施例1〜17は、CeO2+Ce2O3およびSnO+SnO2の含有率が本発明に係るガラスの組成範囲を満足しているため、比較例22および27と比較して紫外線透過率が1/2以下であり、紫外線遮断能力が高い。
紫外線による着色および紫外線透過による樹脂製部材の褪色・劣化は、各ガラスを用いて32Wのコンパクト形蛍光ランプ(FHT32EX−N)および27Wのコンパクト形蛍光ランプ(FPL27EX−N)を作製し、評価した。具体的には、実施例1〜8および比較例18〜22は、本発明のガラス組成物において250℃における電気体積抵抗率ρが1085Ω・cm以上であるガラスを用い、32Wのコンパクト形蛍光ランプ(FHT32EX−N)を試作・評価した。また、実施例9〜17と比較例23〜27は、本発明のガラス組成物において250℃における電気体積抵抗率ρが1085Ω・cm未満であるガラスを用い、27Wのコンパクト形蛍光ランプ(FPL27EX−N)を試作・評価した。
実施例1〜17は、ガラスの初期着色も無く、2000時間点灯後も紫外線によるガラスの着色および樹脂製部材の褪色・劣化が認められなかった。比較例21および26は、CeO2とSnO2とが共存しており紫外線遮断能力は十分に高かったが、その含有率が本発明の組成範囲を超えているため初期着色および紫外線によるガラスの着色が認められた。比較例19、20、24および25は、CeO2+Ce2O3が0.01wt%以上含有されているため紫外線遮断能力が十分に高かったが、SnOが含有されていないため、紫外線によるガラスの着色が認められた。
ランプ光束および光束維持率は、各ランプの100時間点灯後および2000時間点灯後の光束を測定し、求めた。実施例1〜8では、100時間点灯後および2000時間点灯後のランプ光束が比較例22と同等以上であった。また、実施例9〜17の100時間点灯後および2000時間点灯後のランプ光束も、比較例27と同等以上であった。一方、比較例18〜20は、100時間点灯後および2000時間点灯後のランプ光束が比較例22よりも低く、ランプ性能が低下していた。比較例21は、SnO+SnO2の含有による白色発光の寄与により100時間点灯後のランプ光束が比較例22よりも高かったが、紫外線による着色により2000時間点灯後の光束が大きく低下した。また、比較例23〜26は、100時間点灯後および2000時間点灯後のランプ光束が比較例27よりも低く、ランプ性能が低下していた。比較例26は、SnO+SnO2の含有による白色発光の寄与により100時間点灯後のランプ光束が比較例27よりも高かったが、紫外線による着色により2000時間点灯後の光束が大きく低下した。なお、実施例1〜8および9〜17において、SnO+SnO2の含有率の増加に伴って白色発光の寄与によるランプ光束の向上が確認された。
図7は、本発明のガラスの発光特性を示す。発光特性は、肉厚が2mmのプレ−ト状ガラスの両面を鏡面研磨したものを試料とし、分光光度計により254nmの紫外線を照射したときの発光スペクトルを測定して評価した。
次に、図3に示す各組成のガラスを作製し、ガラスの特性を評価した。
実施例31〜34は、CeO2+Ce2O3およびFe2O3+FeOの含有率が本発明に係るガラスの組成範囲を満足しているため、図8に示すように、従来のソ−ダライムガラス(比較例38)よりも紫外線透過率が低かった。また、全鉄イオンに対する三価の鉄イオン(Fe3+)の割合が0.5未満に保たれているため、図9に示すように、従来のソ−ダライムガラスよりも380〜550nmの可視光透過率が高かった。
比較例36は、CeO2+Ce2O3およびFe2O3+FeOの含有率が少ないため、従来のソ−ダライムガラスよりも紫外線透過率が高かった。しかも、全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合が0.5以上であるため、380〜550nmの可視光透過率が従来のソーダライムガラスとほぼ同程度であった。
さらに、各ガラスの紫外線による着色の程度を上述した方法により評価した。また、各ガラスを用いて32Wのコンパクト形蛍光ランプ(FHT32EX−N)を作製し、樹脂製部材の褪色・劣化、ランプ光束および光束維持率を上述した方法により評価した。
実施例34は、紫外線による着色が認められなかった。しかし、CeO2+Ce2O3の含有率が0.05wt%、Fe2O3+FeOの含有率が0.04wt%であり、本発明に係るガラスの組成範囲を満足しているもののやや少なめであるため、樹脂製部材の褪色・劣化が問題にならない程度で僅かに認められた。
比較例36は、紫外線による着色が認められなかった。しかし、紫外線透過率が高いため樹脂製部材の褪色・劣化が僅かに認められた。また、ガラスの可視光透過率が低いため、初期光束が従来のソーダライムガラスよりも低かった。
また、本発明のランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品およびランプは実質的に、鉛、Sb2O3等の環境負荷物質を含有していないため、地球環境保護の社会ニ−ズにも応えるものとして有用である。
一方、Sb2O3の使用は、地球環境保護の観点から望ましくなく、またSb2O3を含有するガラスは、313nmの紫外線透過率が高い。さらに、ガラス中にCeO2とSb2O3とが共存すると、当該ガラスがより紫外線による着色を起こし易くなる。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、前記CeO2+Ce2O3の含有率が0.08〜0.3wt%、前記Fe2O3+FeOの含有率が0.04〜0.1wt%であることを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の他の特定の局面では、前記CeO2+Ce2O3の含有率が前記SnO+SnO2の含有率より低いことを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ガラス組成物からなることを特徴とする。
本発明に係るランプは、上記ランプ用ガラス部品を有することを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、実質的に、酸化物換算で、SiO2:60〜75wt%、CeO2+Ce2O3:0.01〜5.2wt%、SnO+SnO2:0.01〜5.2wt%、Al2O3:0.5〜6wt%、B2O3:0〜5wt%、Li2O+Na2O+K2O:13〜20wt%、MgO:0.5〜5wt%、CaO:1〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、ZnO:0〜10wt%、Fe2O3+FeO:0〜0.2wt%、TiO2:0〜1wt%となるように調合されたガラス原料を溶融させる溶融工程を含み、前記溶融工程において、溶融状態のガラス組成物を還元性にすることを特徴とする。
本発明に係るランプ用ガラス組成物は、前記CeO2+Ce2O3の含有率を0.08〜0.3wt%、前記Fe2O3+FeOの含有率を0.04〜0.1wt%とし、かつ、ガラス中における全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合:(三価の鉄イオン)/(全鉄イオン)が0.5未満とした場合、よりガラスの初期着色および紫外線による着色が起こり難く、かつ、可視域の透過率が高いガラスを比較的安価に得ることができる。以下にその詳細な理由を説明する。
本発明に係るランプ用ガラス組成物は、前記CeO2+Ce2O3の含有率が前記SnO+SnO2の含有率より低い場合、よりCe3+の量が増加しCe4+の量が減少し易くなるため、より確実に紫外線によるガラスの着色を抑えることができる。
本発明に係るランプ用ガラス部品は、上記ガラス組成物からなるため、紫外線遮断能力が高く、また、着色が少ない。
本発明に係るランプ用ガラス組成物の製造方法は、溶融工程において、融液状態のガラス組成物を還元性にするため、上記発光特性を有するガラス組成物の初期着色および紫外線による着色を、より効果的に抑制することができる。
(ランプ用ガラス組成物の説明)
実施の形態に係るガラス組成物の組成は、酸化物換算で、図1における実施例1〜17および図3における実施例31〜34に示すとおりである。なお、本発明に係るガラス組成物(以下、単に「ガラス」と称する)の組成は、実施例1〜17および実施例31〜34に示す組成に限定されないが、ランプ用のガラスとしての特性を保つためには、実質的に、酸化物換算で、SiO2:60〜75wt%、CeO2+Ce2O3:0.01〜5.2wt%、SnO+SnO2:0.01〜5.2wt%、Al2O3:0.5〜6wt%、B2O3:0〜5wt%、Li2O+Na2O+K2O:13〜20wt%、MgO:0.5〜5wt%、CaO:1〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、ZnO:0〜10wt%、Fe2O3+FeO:0〜0.2wt%、TiO2:0〜1wt%であることが好ましい。
SiO2は、ガラス骨格を形成する成分であって、60wt%より少ないと熱膨張係数が高くなり過ぎ、化学的耐久性も劣化する。一方、75wt%より多いと熱膨張係数が低くなり過ぎて加工成形が困難となる。
本発明の蛍光ランプ用ガラス組成物においては、Sn成分としてSnOを原料として選択することが良いが、前述のようにSnOのみを原料として製造した場合においても、ガラス中にはSnOとSnO2とが共存状態で存在するため、原料として部分的にSnO2を使用することもできる。
B2O3は、ガラスの強度および耐久性を向上させ、失透傾向を減少させることができるため、5wt%以下の割合で含まれていることが好ましい。ただし、5wt%より多くなると熱膨張係数が小さくなり過ぎる。
SrOおよびBaOは、ガラスの溶融性および蛍光ランプ製造時のバルブ加工性を向上させ、かつ、ガラスの電気抵抗率向上にも影響を与える物質であり、電気絶縁性も与える。ともに10wt%より多くなると失透し易くなる。好ましい範囲はSrOが0〜8wt%、BaOが0〜10 wt%である。
Fe2O3は、紫外線吸収効果が得られる成分であるが、Fe2O3として投入された原料の一部は、ガラス製造時の溶融においてFeOとなることが考えられるので、出来上がったガラスに含有される成分としてはFe2O3+FeOで表現することが適切である。
さらに、ガラス中における全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合:(三価の鉄イオン)/(全鉄イオン)が0.5未満であることが好ましい。三価の鉄イオンの割合が0.5以上であると、波長380nmを中心とした波長域に吸収をもち、その吸収の裾は短波長可視光にまで達して、ガラスを緑色に着色させ、高いランプ光束を得られないため、0.5未満であることが望ましい。
その他、原料に不純物として含まれる成分は0.01 wt%以下に制限されることが好ましい。
さらに、本発明のガラス組成物において、SiO2、CeO2+Ce2O3、SnO+SnO2およびLi2O+Na2O+K2O以外の必須成分として含有されるAl2O3、MgOおよびCaOの含有率を、それぞれ特許請求の範囲に記載したように限定することにより、蛍光ランプ用ガラスとしての要求性能を満足するものとなり、本発明のガラス組成物を蛍光ランプの発光管として使用した場合、ガラスの化学的耐久性が十分に保たれるため、ランプ寿命経過中におけるガラスの着色や劣化もなく、良好なランプ性能を維持することができるものである。
本発明のガラス組成物の製造方法を説明する。まず、複数種類のガラス原料を本発明に係るガラスの範囲内で調合する。次に、調合したガラス原料をガラス溶融窯に投入し、1500〜1600℃で溶融させてガラス化し、ガラス融液を得る。その後、ガラス融液をダンナ−法等の管引き法によって管状に成形し、所定の寸法に切断加工して、ランプ用のガラス管を得る。さらに、当該ガラス管を熱加工してランプ用ガラス部品としての発光管或いはステムを作製し、それら発光管およびステムを用いて各種ランプを作製する。
還元性のガラス融液中ではCe4+がCe3+に価数変化するため、Ce4+の量が減少し、Ce3+の量が増加する。また、酸化鉄がイオン価数の低い状態に保たれる。
(ランプの説明)
本発明に係るランプの第1の実施形態として、27Wのコンパクト形蛍光ランプ(FPL27EX-N)について、図面に基づき説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係る27Wのコンパクト形蛍光ランプ(FPL27EX-N)の要部構成を示す一部破断平面図である。
コンパクト形蛍光ランプ20は、多数管形(FHT)のコンパクト形蛍光ランプであって、ブリッジ接合により一体化された6本のガラス管21からなる発光管22と、当該発光管22に取り付けられた口金23とを備えている。発光管22の内面には、三波長域発光の蛍光体(色温度5000K)層が形成されており、また、当該発光管22の内部には、水銀および希ガスが封入されている。
直管形蛍光ランプ30は、発光管31の両端にステム32が気密に封着されており、各ステム32にはそれぞれリ−ド線33が気密に封止されている。これら両端部のリ−ド線33の間には、それぞれ電子放射性物質が塗布されたフィラメント電極34が取り付けられている。また、発光管31の両端部には、口金35が固定されており、これらの口金35には、リ−ド線33と電気的に接触した口金ピン36が取り付けられている。発光管31には、その内面に蛍光体層37が形成され、さらに所定量の水銀とアルゴン等の希ガスとが封入されている。
まず、図1および図2に示す各組成のガラスを作製し、その特性を評価した。図1は、本発明の実施の形態に係るガラス組成物の組成および特性を示す。また、図2は、比較例のガラス組成物の組成および特性を示す。
図1に示す実施例1〜17は本発明に係るガラス、図2に示す比較例18〜21および23〜26は、本発明に係るガラスの組成範囲を満足していないガラスである。また、図2に示す比較例22は、250℃における電気体積抵抗率ρが1085Ω・cm以上である市販のガラス(日本電気硝子株式会社製PS94)、比較例27は、従来のランプ用ソ−ダライムガラスである。
熱膨張係数(α30/380)は、ブロック状のガラスを直径4mm、高さ12mmの円柱状に加工したものを試料とし、熱機械分析装置(株式会社リガク製Thermo plus TMA8310)を用いて、30〜380℃の温度範囲で測定した。図1に示すように、実施例1〜17の熱膨張係数は、90×10−7〜104×10−7/Kの範囲内であり、ランプ用として適した熱膨張係数を有する。
250℃の電気体積抵抗率は、デジタル絶縁計(東亜電波工業株式会社製 DMS-8103)を用いて測定した。
313nmの紫外線透過率は、肉厚が2mmのプレ−ト状ガラスの両面を鏡面研磨したものを試料とし、分光光度計を用いて測定した。実施例1〜17は、CeO2+Ce2O3およびSnO+SnO2の含有率が本発明に係るガラスの組成範囲を満足しているため、比較例22および27と比較して紫外線透過率が1/2以下であり、紫外線遮断能力が高い。
紫外線による着色および紫外線透過による樹脂製部材の褪色・劣化は、各ガラスを用いて32Wのコンパクト形蛍光ランプ(FHT32EX-N)および27Wのコンパクト形蛍光ランプ(FPL27EX-N)を作製し、評価した。具体的には、実施例1〜8および比較例18〜22は、本発明のガラス組成物において250℃における電気体積抵抗率ρが1085Ω・cm以上であるガラスを用い、32Wのコンパクト形蛍光ランプ(FHT32EX-N)を試作・評価した。また、実施例9〜17と比較例23〜27は、本発明のガラス組成物において250℃における電気体積抵抗率ρが1085Ω・cm未満であるガラスを用い、27Wのコンパクト形蛍光ランプ(FPL27EX-N)を試作・評価した。
実施例1〜17は、ガラスの初期着色も無く、2000時間点灯後も紫外線によるガラスの着色および樹脂製部材の褪色・劣化が認められなかった。比較例21および26は、CeO2とSnO2とが共存しており紫外線遮断能力は十分に高かったが、その含有率が本発明の組成範囲を超えているため初期着色および紫外線によるガラスの着色が認められた。比較例19、20、24および25は、CeO2+Ce2O3が0.01wt%以上含有されているため紫外線遮断能力が十分に高かったが、SnOが含有されていないため、紫外線によるガラスの着色が認められた。
ランプ光束および光束維持率は、各ランプの100時間点灯後および2000時間点灯後の光束を測定し、求めた。実施例1〜8では、100時間点灯後および2000時間点灯後のランプ光束が比較例22と同等以上であった。また、実施例9〜17の100時間点灯後および2000時間点灯後のランプ光束も、比較例27と同等以上であった。一方、比較例18〜20は、100時間点灯後および2000時間点灯後のランプ光束が比較例22よりも低く、ランプ性能が低下していた。比較例21は、SnO+SnO2の含有による白色発光の寄与により100時間点灯後のランプ光束が比較例22よりも高かったが、紫外線による着色により2000時間点灯後の光束が大きく低下した。また、比較例23〜26は、100時間点灯後および2000時間点灯後のランプ光束が比較例27よりも低く、ランプ性能が低下していた。比較例26は、SnO+SnO2の含有による白色発光の寄与により100時間点灯後のランプ光束が比較例27よりも高かったが、紫外線による着色により2000時間点灯後の光束が大きく低下した。なお、実施例1〜8および9〜17において、SnO+SnO2の含有率の増加に伴って白色発光の寄与によるランプ光束の向上が確認された。
図7は、本発明のガラスの発光特性を示す。発光特性は、肉厚が2mmのプレ−ト状ガラスの両面を鏡面研磨したものを試料とし、分光光度計により254nmの紫外線を照射したときの発光スペクトルを測定して評価した。
次に、図3に示す各組成のガラスを作製し、ガラスの特性を評価した。
実施例31〜34は、CeO2+Ce2O3およびFe2O3+FeOの含有率が本発明に係るガラスの組成範囲を満足しているため、図8に示すように、従来のソ−ダライムガラス(比較例38)よりも紫外線透過率が低かった。また、全鉄イオンに対する三価の鉄イオン(Fe3+)の割合が0.5未満に保たれているため、図9に示すように、従来のソ−ダライムガラスよりも380〜550nmの可視光透過率が高かった。
比較例36は、CeO2+Ce2O3およびFe2O3+FeOの含有率が少ないため、従来のソ−ダライムガラスよりも紫外線透過率が高かった。しかも、全鉄イオンに対する三価の鉄イオンの割合が0.5以上であるため、380〜550nmの可視光透過率が従来のソーダライムガラスとほぼ同程度であった。
さらに、各ガラスの紫外線による着色の程度を上述した方法により評価した。また、各ガラスを用いて32Wのコンパクト形蛍光ランプ(FHT32EX-N)を作製し、樹脂製部材の褪色・劣化、ランプ光束および光束維持率を上述した方法により評価した。
実施例34は、紫外線による着色が認められなかった。しかし、CeO2+Ce2O3の含有率が0.05wt%、Fe2O3+FeOの含有率が0.04wt%であり、本発明に係るガラスの組成範囲を満足しているもののやや少なめであるため、樹脂製部材の褪色・劣化が問題にならない程度で僅かに認められた。
比較例36は、紫外線による着色が認められなかった。しかし、紫外線透過率が高いため樹脂製部材の褪色・劣化が僅かに認められた。また、ガラスの可視光透過率が低いため、初期光束が従来のソーダライムガラスよりも低かった。
また、本発明のランプ用ガラス組成物、ランプ用ガラス部品およびランプは実質的に、鉛、Sb2O3等の環境負荷物質を含有していないため、地球環境保護の社会ニ−ズにも応えるものとして有用である。
32 ステム(ガラス部品)
10,20,30 ランプ
Claims (12)
- 実質的に、酸化物換算で、
SiO2:60〜75wt%、
CeO2+Ce2O3:0.01〜5.2wt%、
SnO+SnO2:0.01〜5.2wt%、
Al2O3:0.5〜6wt%、
B2O3:0〜5wt%、
Li2O+Na2O+K2O:13〜20wt%、
MgO:0.5〜5wt%、
CaO:1〜10wt%、
SrO:0〜10wt%、
BaO:0〜10wt%、
ZnO:0〜10wt%
Fe2O3+FeO:0〜0.2wt%、
TiO2:0〜1wt%
からなることを特徴とするランプ用ガラス組成物。 - 254nmの紫外線を照射することにより、白色に発光することを特徴とする請求項1記載のランプ用ガラス組成物。
- 前記CeO2+Ce2O3の含有率が0.08〜0.3wt%、
前記Fe2O3+FeOの含有率が0.04〜0.1wt%であることを特徴とする請求項1記載のランプ用ガラス組成物。 - 前記CeO2+Ce2O3の含有率が0.08〜0.3wt%、
前記Fe2O3+FeOの含有率が0.04〜0.1wt%であることを特徴とする請求項2記載のランプ用ガラス組成物。 - 前記CeO2+Ce2O3の含有率が前記SnO+SnO2の含有率より低いことを特徴とする請求項1記載のランプ用ガラス組成物。
- 前記CeO2+Ce2O3の含有率が前記SnO+SnO2の含有率より低いことを特徴とする請求項2記載のランプ用ガラス組成物。
- 前記CeO2+Ce2O3の含有率が前記SnO+SnO2の含有率より低いことを特徴とする請求項3記載のランプ用ガラス組成物。
- 前記CeO2+Ce2O3の含有率が前記SnO+SnO2の含有率より低いことを特徴とする請求項4記載のランプ用ガラス組成物。
- 30℃〜380℃までの熱膨張係数が90×10−7〜104×10−7/Kであることを特徴とする請求項1記載のランプ用ガラス組成物。
- 請求項1記載のガラス組成物からなることを特徴とするランプ用ガラス部品。
- 請求項10に記載のランプ用ガラス部品を有することを特徴とするランプ。
- 実質的に、酸化物換算で、SiO2:60〜75wt%、CeO2+Ce2O3:0.01〜5.2wt%、SnO+SnO2:0.01〜5.2wt%、Al2O3:0.5〜6wt%、B2O3:0〜5wt%、Li2O+Na2O+K2O:13〜20wt%、MgO:0.5〜5wt%、CaO:1〜10wt%、SrO:0〜10wt%、BaO:0〜10wt%、ZnO:0〜10wt%、Fe2O3+FeO:0〜0.2wt%、TiO2:0〜1wt%となるように調合されたガラス原料を溶融させる溶融工程を含み、前記溶融工程において、溶融状態のガラス組成物を還元性にすることを特徴とするランプ用ガラス組成物の製造方法。
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