TW200528662A

TW200528662A - Manufacturing method of light emitting device with glass ceramics

Info

Publication number: TW200528662A
Application number: TW94100115A
Authority: TW
Inventors: Bernd Hoppe; Dirk Sprenger; Oliver Sohr; Thilo Zachau; Ulrich Peuchert
Original assignee: Schott Ag
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2005-09-01
Also published as: WO2005066082A1; DE112005000116A5; WO2005067001A2; WO2005066088A2; TW200529278A; DE112005000107D2; WO2005066088A3; WO2005067001A3

Description

200528662 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係有關一種發光裝置或發光裝置零件之製造 " 法，尤其是由玻璃陶瓷綠玻璃構成。由玻璃陶瓷綠玻 • 得到的玻璃陶瓷較佳為管形，其可應用於多種領域及燈具，例如一般照明或汽車照明或熱輻射體，如鹵素白熾燈、高壓或佟壓放電燈。玻璃陶瓷尤其亦可最小為所謂的背光而作為顯示板的背光照明。本發明玻璃 Φ 同樣適合作為金屬鹵化物-高壓放電燈例如A 1 2 0 3陶瓷器之外燈殼，在該處本發明玻璃陶瓷燈殼將燃燒器周空間與外界隔離。【先前技術】習知照明光源例如白熾燈、_素燈及氣體放電燈之燈殼，尤其是由玻璃或半透明陶瓷拉製成圓柱形或圓形，具有如下所述兩種作用。依據本發明之定義，燈具之玻璃燈殼為一發光單元金屬絲之第一包覆體及/或保護氣體或放電氣體的密i 體。此用途在本發明中被稱作A型用途。 A型用途係指玻璃燈殼為一發光單元之第一包覆體途，尤其是白熾燈或鹵素燈，其内部設有一通電加熱絲，其可產生光。為增長壽命及提高亮度，此種燈具殼中克填有重氣體，例如氪、氬或氙。為il素燈時則鹵化物，其可將金屬絲蒸發出的鎢帶離較冷的燈殼内使其再度沉積在鎢絲上。此被稱為鹵素循環。藉加入 312ΧΡ/發明說明劃補件)/94-04/94100115 :方璃所多種燈、化成陶瓷燃燒圍的透明鼓例如之用的鶴的燈充填壁而鹵素 5 200528662 而可在一定的溫度範圍中避免蒸發鎢原子造成燈殼變降低光通量。因此ii素燈的燈殼尺寸可大為縮小，使充氣體壓力可提高，且昂貴稀有氣體氪及氙的使用更多 " 在另一種A型用途中燈殼為氣體放電的反應室。燈 • 可作為光轉換層的載體。此種燈具例如為低壓螢光燈壓氣體放電燈。兩者内部的液態或氣態物質，通常為汞及/或氙（Xe)及/或氖（Ne)，可被伸入燈殼中兩電極間弧放電激發而放射尤其是紫外線。低壓燈，例如背光 ® 的不連續紫外線被螢光層部分轉換為可見光。中壓及放電燈的填充氣體被置於1 0 0巴或以上的高壓下。藉子例如汞的撞擊作用及生成，結果不連續射線轉變成帶而發出白色光。此外尚包括光學活性物質，例如稀鹵化物，尤其是鏑i化物或鹼-鹵化物，其可填補缺乏譜組成並提高不褪色性。白光品質與壓力的關係 Derra et al.，r UHP燈具：投影電視及高光密度光源」， 0 B1· 54 (1998) No. 9 817-820。該文獻内容完全被引本發明中。 B型用途的燈殼為第二包覆層，例如包覆真正的發元及/或防止破裂/爆炸及保護材料與燈具使用者使其輻射，尤其是紫外線傷害。 B型用途例如為高壓放電燈。高壓放電燈由石英玻半透明陶究（例如A 1 2 0 3、Y A G -陶瓷）構成的燃燒器工作達1 0 0 0 °C甚至以上。工作溫度越高，顏色重現指數及就越高，燈具光品質差異就越小。 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 黑而得填 i濟。殼尚及南 (Hg) 的電燈，高壓由分放射土族的光參見 P h y s 用於光單不受璃或溫度效率 6 200528662 為將放電容器隔熱，真正反應體被套上一第二玻璃燈殼，其間之空間通常抽成真空。該罩體燈殼並被摻雜紫外線遮斷成分。高壓放電燈沒有任何保護措施直接插入燈座，亦即燈具沒有整合在一具遮板的照明中，如低壓i素燈之結構，則罩體燈殼與放電燈殼間應置入其他圓柱形透明元件，以作為爆炸時之保護。不同的應用領域對所使用A及B型燈殼玻璃的要求亦不

A型用途要求極度熱穩定的材料，例如玻璃，其在極接近鎢絲，高工作溫度，尤其是高壓下，即 HID (High intensity discharge)，不得變形。鹵素燈玻璃燈殼的内壓為2至3 0巴，ΗI D燈則約達1 0 0巴甚至以上。此外，燈殼尚須極具惰性，亦即與填充氣體接觸時不可產生反應。此意謂，玻璃不得釋放任何組成成分至周遭，尤其是不得釋放鹼或0Η離子或Η2〇。有利的是使透明材料與饋電金屬炫接而密封。玻璃燈殼尤其可與W或Mo金屬或Fe-Ni-Co 合金（例如 K o v a r、A 1 1 o y 4 2 )熔接。此外，該熔接穿通體亦需對溫度變化循環為穩定。冷型燈具，如低壓燈，要求較低财熱性。但此種低壓燈用作背光燈時，需滿足特殊的紫外線遮斷要求。背光燈為低壓放電燈，其用於T F T顯示板中，例如營幕、電視，作為背光照明。其至今皆使用以矽酸鹽為主的多成分玻璃。使用作為背光燈時，燈具玻璃的紫外線遮斷要求 7 312XP/發明說明劃補件)/94-04/94100115 200528662 極高’因顯示板的其他組成成分，尤其是塑膠會快速老化及退化。

B型用途的溫度耐受性及化學組成成分/抵抗性要求通常低於A型用途。Η I D燈的外燈殼溫度視與燈殼燃燒器熱點的距離而為3 0 0至7 0 0 °C 。穿通處溫度低於直接鄰接燃燒器的燈殼。當燃燒器的功率輸出及與燈殼内壁熱點距離極小時，壁溫亦可達 8 0 0。(：甚至以上。如上所述，此種燈殼應具高紫外線遮斷，尤其是用於背光用途時。此外，此處亦有穿通密封的問題。但穿通體不一定需對化學試劑為惰性。習知技術中A型用途’白熾燈玻璃燈殼材料為軟玻璃，汽車鹵素燈燈殼材料為無鹼硬玻璃，一般照明或攝影室照明鹵素燈或HID燈燈殼材料為石英玻璃，可參閱HeinzG. ?{3611(161":5(：110丁丁玻璃辭典，111%出版社，第 122-128 頁，或專利 DE 197 47 355 Cl、DE 197 58 481 Cl、DE 197 47 354 C1，其揭示内容完全被引用於本發明中。習知技術中高功率放電燈，除了使用石英玻璃外，亦使用半透明氧化鋁，其溫度負荷可達11 0 0 °C甚至以上。高功率放電燈，例如參見 EP 748 780 B1 或 Krell 等人： r Transparent sintered corundum with high Hardness and Strength」，J. Am. Ceram· Soc. 86(4)546-553(2003)，其揭示内容完全被引用於本發明中。冷低壓燈的玻璃燈殼材料可為玻璃，例如硼矽酸玻璃。 B型用途的玻璃燈殼材料目前主要為石英玻璃及多成分 8 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 玻璃，例如Suprax型（如SCHOTTGLASMainz公司所生產 SCHOTT型第8655號及DURAN型玻璃）。

習知技術中尚有特殊用途的玻璃陶瓷，例如本案申請人之著名商標Ceran®及Robax®。此種玻璃具單一光譜，其係由於特殊控制的部分結晶所致。視組成成分、材料玻璃即綠玻璃的製造方式及熱加工的溫度（所謂的陶瓷化，即綠玻璃轉變為玻璃陶瓷）而定，玻璃陶瓷中可出現不同的晶體相、具不同晶體型態與大小的結晶體及不同的晶體數量。如此而可調整熱膨脹、機械穩定性、光學截止，尤其是在紫外線範圍。材料具高熱穩定性為Robax®玻璃陶瓷或其他化學系統的玻璃陶瓷的一項重要特性，其熱穩定性高於習用的多成分玻璃，尤其是高於綠玻璃。玻璃陶瓷至今皆為板形而用於電爐、烤箱及煙囪。到目前為止尚未能製成其他較複雜形狀及用於其他用途。習知技術中並不存在以低廉成本製造具適當玻璃陶瓷狀態及幾何大小之玻璃陶瓷管之方法，尤其是用於燈具。專利D E 3 7 3 4 6 0 9 C 2提出一種磷酸鈣玻璃陶瓷，其亦可用於放電燈管。此玻璃陶瓷的主晶體相為磷灰石，故玻璃陶瓷具高熱膨脹係數，其為D E 3 7 3 4 6 0 9 C 2所需。但該專利未提及熱膨脹係數小於6 X 1 (Γ6 / ° K的玻璃陶瓷。 D E 3 7 3 4 6 0 9所述玻璃陶瓷除了熱膨脹係數至少為 6 p p m / K的缺點外，含構酸約的玻璃陶瓷由於具低化學抵抗性而不適用於燈具，尤其是玻璃陶瓷與填充氣體接觸的燈具。該玻璃陶瓷的另一缺點為，製造綠玻璃時需滿足特別 9 3 ] 2XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 的熔融技術之周邊條件，例如坩堝窯的選擇、原料的選擇等。 GB 1 , 1 3 9, 6 2 2曾提出用於燈具製造的玻璃陶瓷。其為一種由一玻璃陶瓷及一石英玻璃窗構成的合成燈具。零件以含Cu的焊料玻璃彼此連接。GB 1,139,622未提及綠玻璃燈殼或燈體的製造及繼續處理。其用途只限於紫外線及紅外金屬絲照明，而沒有提到紫外線遮斷。

U S 4，0 4 5，1 5 6 提出部分陶瓷化玻璃用於閃光燈的用途。此種燈具的特徵為溫度耐受性、溫度突變耐受性及機械強度高於一般的玻璃燈殼燈具。膨脹係數由於材料玻璃釋出經-二石夕酸鹽-晶體而約為8.0 - 9. 5ppm/K。其原因為， U S 4，0 4 5，1 5 6中的玻璃陶瓷膨脹特性係配合高度膨脹的穿通金屬或合金，例如C u的N i - F e合金。玻璃晶體晶粒大小為50 nm至10 μπι。US 4，045，156尚提及一種溶融、拉管至陶瓷化的製程步驟。但未提及以完全陶瓷化的管製造燈具，尤其未確保此種燈具穿通可達到足夠的密封。 US 3, 960, 533提出一種半透明陶瓷化玻璃用於白熾燈中遮蔽刺眼鎢絲的用途。U S 3，9 6 0，5 3 3所使用的玻璃陶瓷成分與U S 4，0 4 5，1 5 6的玻璃陶瓷相同，但為半透明的陶瓷化型態。 US 4,0 4 7,9 6 0提出一種含較高量Ta2〇5及/或Nb2〇5(材料玻璃的5至2 0重量％ )的玻璃陶瓷，其具大於5 0體積 %的非晶態相。其不利使用於燈具，因加入相當量的Ta2〇5 及/或N b 2 0 5會在玻璃陶瓷中生成原料轉移複合物，而導致 10 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 不利的褪色。U S 4，0 4 7，9 6 0並未提及將綠玻璃拉製成管及製成燈體。 G Β 1 2 6 0 9 3 3提出一種適用於鈉蒸氣燈的玻璃陶瓷。其對鈉蒸氣極為穩定且除了用作密封材料外，亦可作為燈體零件。玻璃陶瓷不含S i，主成分為 C a 0及A 1 2 0 3，溫度穩定達900 °C 。GB 1260933所述的玻璃陶瓷體不適用於鈉高壓燈。 DE 100 17 696 A1 及 DE 100 17 701 C2 提出玻璃陶瓷

作為燈輻射源遮板的用途，尤其是鹵素輻射器。習知技術中不存在玻璃燈殼材料包含玻璃陶瓷之發光元件之製造方法，尤其是不存在使玻璃陶瓷燈殼與穿通材料例如鎢絲密封之製造方法。【發明内容】本發明之目的在於排除習知技術之缺點，尤其是提出一種包含玻璃陶瓷之發光裝置之製造方法，該方法可使穿通達到密封。本目的由申請專利範圍第1或1 3項所述之方法及第3 1 項所述之裝置達成。本發明較佳實施例參見申請專利範圍附屬項。以下將依據實施例詳細說明本發明，其包括由綠玻璃至燈體的所有製程步驟。該步驟係針對特定燈型，但本發明不受其所限。各實施例中所述步驟亦可互相組合而製造不同於實施例的燈具。【實施方式】 11 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 使用此處所述製造方法可將玻璃陶瓷材料用於燈具製造。尤其可使用高度穩定、透明且配合特定要求的玻璃陶瓷，而遠遠超越習知技術中所使用的玻璃。尤其是製造低壓燈具時，例如背光燈，玻璃陶瓷具高透明度時的紫外線遮斷較有利。玻璃陶瓷同時可使用作為高壓金屬i化物燈例如具A 1 2 0 3陶瓷燃燒器者之外燈殼。

使用玻璃陶瓷時尤其可組合其特性，因玻璃陶瓷為部分結晶玻璃，而可結合玻璃與晶體的有利特性。晶粒大小例如 < 1 μπι，尤其 < 200 nm，尤其特另J < 100 nm，故材料與玻璃一樣為透明，但具許多較佳特性，例如高溫度耐受性，高溫度變化耐受性，高機械強度，高化學穩定性及高紫外線遮斷。藉化學成分及陶瓷化方式，亦可配合其他特性而調整晶粒的體積及大小，尤其是可使熱膨脹係數配合穿通材料。故可使陶瓷玻璃燈殼的熱膨脹係數20/30。達到 0 至 6χ 1(Γ6/Κ(但不包含 6χ1(Γ6/Κ)，尤其是 3χ10_6/Κ 至 5·5χ 1 (Γ 6 / Κ。與鎢熔接時熱膨脹係數較佳為3 . 4 X 1 (Γ 6 / Κ至4 . 4 X 1 (Γ6 / Κ，與鉬熔接時熱膨脹係數較佳為4 . 2 X 1 (Γ 6 / Κ至5 . 3 X 10_6/Κ。為 Fe-Ni-Co 合金時，視合金成分而定（例如 KOVAR、Alloy 42)熱膨脹係數較佳為 3·8χ1(Γ6/Κ 至 5·2χ 1 0_6/Κ。亦可使L i 2 0 - S i 0 2 - A 1 2 0 3玻璃陶瓷的熱膨脹係數為0至2 ppm/K，尤其是SI ppm/K。此種玻璃陶瓷可毫無問題地搭配現行的燈玻璃材料，例如S i 〇2，亦即與其熔接或燒結。 12 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 玻璃陶瓷用於燈具製造可製成管形，此在玻璃陶瓷為燈具的零件時特別有利。必要時管形可轉變為球形或橢圓形。中空球體或中空橢圓體可不受原始管形左右而直接被吹製或壓製。

管形或類管形的玻璃陶瓷管亦可作為 HID(high i n t e n s i t y d i s c h a r g e )燈例如高壓金屬_化物放電燈的外燈殼。本案中的管形係指一截面為圓形且具一外壁及至少一開口之中空體。類管形則指截面為其他封閉幾何形狀例如橢圓形或削圓的多角形之中空體。玻璃陶瓷用於燈具製造時需達到的要求如上所述例如為良好的溫度穩定性及透明度。良好的溫度穩定性係指高於硬玻璃的溫度穩定性。習用玻璃例如鋁矽酸玻璃的轉變溫度（T g )為7 5 0 °C至8 0 0 °C。玻璃在此溫度時仍為固態。由於無法測定玻璃陶瓷之轉變溫度（T g )，故可依據玻璃陶瓷黏性與溫度的關係而找出一溫度穩定狀態。適當的玻璃陶瓷在較高溫時亦不會變黏稠而流動，燈具工作溫度 > 8 0 0 °C ，尤其是> 9 0 0 °C ，尤其特別是> 1 0 0 0 °C 。燈具所使用玻璃陶瓷出現黏稠流動的溫度較佳高於石英玻璃。特佳的是，玻璃陶瓷與透明陶瓷例如以 A 1 2 0 3為主的陶瓷，可達成一樣穩定或比其更穩定。除了良好的溫度穩定性外，玻璃陶瓷尚須在厚度為 0.3mm時在可見光範圍（波長380nm至780nm)具高透射率，例如> 7 5 %，尤其是> 8 0 %，尤其特別是> 9 0 %。此特性在 13 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 玻璃陶瓷使用作為燈具之零件時特別有意義。尤其厚度為 1 mm時，400 nm至780 nm波長範圍的透射率較佳>75 %，尤佳> 8 0 %。使用於 T F T顯示器背光照明時，良好的紫外線遮斷扮演一重要角色。遮斷係指厚度，0 . 3 m m時透射率小於1 % ，波長 $260 nm，尤其是 S300 nm 或 S315 nm 或 S365 nm 時可達到此遮斷。

習知技術中金屬鹵化物燈具通常使用厚度約 1mm -1 . 5 m m的石英玻璃作為燈殼材料。為達到紫外線遮斷而使石英玻璃摻雜< 1重量％的C e 0 2。其缺點為，玻璃在低於3 0 0 nm的高能量紫外線C及D輻射範圍仍具1 0 %或以上的透射率。高溫度穩定的多成分材料，如玻璃陶瓷，則可完全遮斷此波長範圍。故玻璃陶瓷相較於習用玻璃具較佳之紫外滅遮斷且與穿通金屬具較佳之熔接性。在某些使用玻璃陶瓷的燈具製造中，玻璃陶瓷需可與導電穿通材料良好熔接，其視用途而定可為鉬、鎢或合金，如CRS Holding Inc.公司的產品Vacon 11⑧，亦可稱作K 〇 v a r。本發明製造方法可使此種玻璃陶瓷與導電導熱穿通材料及燈殼材料緊密連接’並解決玻璃及金屬材料不同熱膨脹產生的問題。故熱膨脹係數α 2。/ 3。。可為 0至< 6 X 1 (Γ6 / K (但不包含 6 X 10_6/Κ)，尤其是3x1 (Γ6/Κ至5. 5x1 (Γ6/Κ。與鎢熔接時熱膨脹係數較佳為3 . 4 X 1 (Γ V Κ至4 . 4 X 1 (Γ 6 / Κ，與鉬熔接時熱膨脹係數較佳為 4.2xl(T6/K 至 5.3xl(T6/K。為 Fe-Ni-Co 合 14 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 金時，視合金成分而定（例如 Κ 0 V A R、A 1 1 〇 y 4 2 )熱膨脹係數較佳為3.8 ppm/K至5.2 ppm/K。此處可使玻璃陶瓷的熱膨脹接近金屬構成的電極材料，故在燈具工作溫度時不會有不密合的情形。玻璃陶瓷使用於燈具製造時，材料具化學抵抗性較為有利，以使燈具的工作不受影響。使用於鹵素燈時應避免鹵素循環受阻。材料不應被填充物侵入，亦即具良好的長效密封性。受熱受壓填充物亦不得造成腐蝕。

在一特別實施例中玻璃陶瓷使用於燈具製造時，至少内表面最上層，尤其是整個燈殼皆不含鹼，且滿足純度最高要求。所謂的色彩表現指數（CRI，color rendering index) 需為最佳，例如C RI > 9 0，尤其是C RI = 約1 0 0。使用玻璃陶瓷材料製造發光元件，尤其是燈具時，不同於使用玻璃，除了製造玻璃，例如為管形，及與穿通材料熔接外，尚須進行一退火程序。陶瓷化程序分成多個階段，其特徵為停留時間。最高溫度為1 2 0 0 °C ，停留時間視最佳晶體成長而定，即設定的光熱目標要求。晶粒大小較佳為1 0至 2 0 0 n m，晶體相比例較佳至少為 5 0體積％，更佳為 6 0體積％，特佳為高於 7 0 體積％，最佳為高於8 0體積％。在詳細說明製程各步驟前，首先要說明本發明玻璃陶瓷的特性。玻璃陶瓷如需為管形，可使用專業人員習知的陶瓷化製程將綠玻璃管陶瓷化成玻璃陶瓷管。該陶瓷化製程需使得 15 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 到的玻璃陶瓷能滿足使用用途的要求。玻璃陶瓷特性尤其是指晶體種類、晶體數量、晶體大小、組成成分及剩餘玻璃特性。為達到最佳熱穩定性，可最小化玻璃陶瓷中的玻璃成分 • 及/或使剩餘玻璃相成分接近純石英玻璃。陶瓷化製程的溫度及時間需配合需要的晶體相、剩餘玻璃相與晶體相的比例及晶粒大小。此外，藉陶瓷化程序可調整某種元素的表面機械及深度 ® 結構，故可在陶瓷化時在接近表面處產生一需要量的鹼，如低驗至無驗。陶瓷化時尚可產生某特定元素的濃度梯度，其可藉滲透入晶體相及停留或聚集在剩餘玻璃相而達成，尤其是可藉玻璃狀表層的生成，其厚度可由材料玻璃成分及陶瓷化條件決定。

亦可在燈具工作時藉調整電流-電壓-時間曲線使一熱輻射通過燈絲而達到陶瓷化（臨場陶瓷化），該電流-電壓-時間曲線會使燈體出現相應的晶芽生成與晶體成長溫度以及加熱與冷卻速度。如有必要亦可藉材料玻璃成分及陶变化製程影響晶芽生成與晶體成長而達到理想的紫外線遮斷。調整玻璃陶瓷紫外線遮斷特性（亦即吸收邊緣位置/坡度）有許多手段：除了加入紫外線遮斷添加劑，例如T i 0 2，玻璃陶瓷相較於玻璃尚有其他方法可設定紫外線遮斷。例如配合最大紫外線散射的晶粒大小及晶粒大小分佈。一般 16 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115

200528662 而言，晶粒大小越均勻，紫外線邊緣就越陡。亦可設璃陶瓷材料玻璃成分及陶瓷化狀態，使得主動摻質T i 地分佈於剩餘玻璃相與晶體相中。晶粒越大，紫外線特性就越佳。晶粒大小較佳為1 0 - 1 0 0 n m，晶粒分佳為單模式，尤其是至少6 0 %晶粒皆在此大小範圍中體相佔整個體積的比例至少為5 0體積％，最高為9 0 % 。如此可防止> 4 0 0 n m範圍的總透射率被大幅降低，在3 6 0 - 4 0 0 n m的範圍達到陡紫外線邊緣。藉改變陶瓷化條件亦可設定紫外線遮斷。陶瓷化的較於同成分未陶瓷化的管，亦即其綠玻璃管，在紫外斷特性方面明顯較具優勢，故極適用於本發明用途。陶瓷化亦可使玻璃與導電穿通材料的過度緊密。由瓷化時材料收縮，而產生有利的應力狀態（軸向/徑r 故連接緊密。藉選擇具適當熱膨脹的玻璃陶瓷材料（玻璃及陶瓷狀態）亦可使用較厚的金屬穿通材料（取薄的Mo片，例如石英玻璃鹵素燈）而使燈具達到較佳熱。亦可藉適當陶瓷化或使用使材料玻璃轉化的適當法而使燈具在工作時自行密封。尤其為鹵素燈及氣體放電燈時，較佳使用無鹼玻璃 (GC)，亦稱作「AF-GC」，其重量％成分如下： 3 5 - 7 0，更佳為 3 5 - 6 0 S i 0 2 14 - 40，更佳為 16.5 - 40 Al2〇3 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94 ] 00115 定玻理想遮斷佈較，晶體積而只管相線遮於陶 3 )，可為代極的排加熱陶瓷 17 200528662

0 - -20，更佳為 4 - 2 0 MgO ，特佳為6 - 20 MgO 0 - 15, 更佳為 0 - 9 ZnO，特佳為0 - 4 MgO 0 - .10, 更佳為 1 - 1 0 TiO: ) 0 一 10, 更佳為 1 - 1 0 ZrO； ) 0 - 8，更佳為 0 - 2 T a 2 0 5 0 - 10, 更佳為 0 - 8 BaO 0 一 < 8，更佳為 0 - 5 CaO，特佳為CaO < 0. 1重量％ 0 - 5，更佳為 0 - 4 SrO 0 - 10, 更佳為 > 4 — 10 B 2 0 3 0 - 10 P2丨〇5，，更佳為< 4 重量％ P 2 0 5 0 一 5 Fe 2 0 3 0 - 5 C e 0 2 0 - 3 Bi 2 0 3 0 - 3 WO 3 0 - 3 Mo 〇3 0 一 4 - -般精煉劑，如 S η 1 3 2、C 6 0 2、S 0 4、Cl、 A S 2 0 3、 S b 2 0 3 玻璃陶究主晶體相為尖晶石、假藍寶石、南石英混合晶體（HQMK)、α 石英、堇青石及其混合晶體（尤其是Ζη尖晶石/假藍寶石，Mg/Zn-HQMK )。主晶體相係指佔整個晶體相5體積％以上的晶體相。副晶體相為佔整個晶體相5體積％以下的晶體相，可為鈦鐵礦（M2 + Ti〇3)、Ilenorutile (M3 + xTi4 + y)〇2y + i.5x 或金紅石（M4 + xTiy〇2x + 2y)。此處Μ代表一金屬。 18 3 ] 2ΧΡ/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 金屬Μ可由下述各族選出： -Fe或構成二價陽離子之其他過渡金屬，如Cu、Μη、 C ο、N i。只要該金屬不含於合成中，即可經管材料成為雜質而滲入玻璃中。 - Zn、Mg或構成二價陽離子之其他鹼土金屬 - Fe、A1、鋼族元素或構成三價陽離子之其他金屬 - Zr、Hf或構成四價陽離子之其他金屬 -為Ilmenorutile時可是構成五價陽離子之金屬，如

Nb 或 Ta，如（Ti、Nb、Fe3+)3〇6 或（Ti、Ta、Fe3+)3〇6。含鈣晶體相，如鈣長石（C a A 12 S i 2 0 8 )或磷酸鈣（尤其是磷灰石），由於其渾濁作用及低化學抵抗性而不適合為主晶體相，可藉混合氧化磷及氧化鈣於玻璃陶瓷中而避免其生成。主晶體相由鋁鈮酸鹽及/或鋁钽酸鹽及/或鋁鈮酸鹽-鉅酸鹽構成時亦為不利。最好添加少於5重量％的氧化鈮及氧化钽於材料熔融物中。

由下述氧化物型態成分（重量％ )構成的含鹼玻璃陶瓷，被稱作「A Η - G C」，可用於例如低壓放電燈，尤其是T F T 顯示器的背光： 5 0 - 7 0 S i 0 2，較佳為 6 0 - 7 0 S i 0 2 17-27 AI2O3 > 0 - 5 Li2〇

Na2〇

K2O 0-5 M g 0 19 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 0-5 0-5 ZnO Ti〇2 0 - 5 0 - 8 Z r 〇2 T a 2 0 5 0-5 BaO 0-5 SrO 0-10 P 2 0 5 0-5 F 6 2 0 3 0 - 5 C e 0 2 0 - 3 B i 2 0 3 0 - 3 W〇3 0-3 MoOs 0-4 一般精煉劑，如 Sn〇2、Ce〇2、S〇4、Cl、AS2O3、 S b 2 0 3 玻璃陶瓷主晶體相為HQMK、Keatit。上述兩種玻璃陶瓷亦較佳使用於金屬鹵化物高壓放電燈之外燈殼。具CDM_Tc型石英玻璃燈殼的金屬函化物放電燈可查詢 Ph i 1 i ps 公司的網站 www. philips, com 網頁内容，其完全被引用於本發明中。下述成分為已述玻璃陶瓷之實施例。實施例1 : 實施例1為含鹼玻璃陶瓷之成分，其在管拉製試驗中被證實為有利，可以管形用於燈具製造。含量（重量％ ) 成分 20 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 67.2 2 1.4 0. 4 0.016

Si〇2 A 1 2 0 3 L12O MgO ZnO Ti〇2 Z r 0 2 A S 2 0 3 K2〇 N a 2 0 F e 2 0 3 合計 9 9.8 熱膨脹 3 · 9 (材料玻璃） [ppm / K ] < 1 (陶瓷化）

陶瓷化使得熱膨脹由綠玻璃的3 . 9 p p m / Κ變為璃，亦即玻璃陶瓷的幺1 ppm/Κ。陶瓷化玻實施例2 : 形用於燈實施例2為無鹼玻璃陶瓷之成分，其適合以管具製造。

含量（重量％ ) 成分 58.5 Si〇2 20.3 A 12O 4.2 MgO 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-04/94100115 21 200528662

ZnO

Ti 〇2

Z r 0 2 5

A S 2 0 3 合計 9 9.9 熱膨脹 2 · 8 (材料玻璃）

[ppm/K] 3·8(陶究化）陶瓷化使得熱膨脹由綠玻璃的2 . 8 ρ ρ m / Κ變為玻璃陶瓷的 3.8 ppm/K 〇上述成分為材料玻璃的成分’但其在陶究化後仍保持不變

玻璃陶瓷的熱穩定性可藉合成及不同的陶瓷化程序而被修正。可由材料與溫度的關係評估穩定性。比較所使用含鹼與無鹼玻璃陶瓷AH-GC及AF-GC的黏度溫度關係與鋁矽酸玻璃及石英玻璃的黏度得知玻璃陶瓷超越鋁矽酸玻璃。此外，藉調整相同材料玻璃的陶瓷化條件亦可製出在紫外線邊緣位置上具不同光學特性的玻璃陶瓷。鋁矽酸玻璃在被紫外線光照射時會出現退化，亦即紫外線照射後透射率降低，本發明玻璃陶瓷則不會出現此種情形。一般玻璃透明度在紫外線作用後會變低，本發明玻璃陶瓷則不會發生。依據本發明方法，玻璃陶瓷的材料玻璃在一第一溫度時熔融，在一第二溫度時被精煉，該第二溫 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 22 200528662 度高於第一溫度，接著以一步驟在坩堝窯中製出毛坯。亦可在熔融後進行預精煉及淬火。

該兩階段之製程先在第一步驟中以高溫例如 1 6 5 0 °C進行熔融，然後在第二步驟再次熔融、精煉及成形。第一步驟應在一石英玻璃坩堝窯中進行，第二步驟則在鉑坩堝窯中進行。例如在 1 4 5 0 °C的 P t R h ! ϋ坩堝窯中再次熔融 2小時，接著在1 4 5 0 °C下精煉1 2小時及在1 5 0 0 t：下精煉4小時。然後將喷嘴與一燃燒器熔接，其中一部份玻璃陶瓷材料玻璃被丟棄。最後在 1 4 7 5 - 1 4 8 5 °C下進行熱成形。將得到的玻璃陶瓷管置入一連接的馬弗爐以將溫度保持在 1 0 8 0 °C 。成形管件重要的是設在喷嘴中的針，其可突出噴嘴外達10 mm。喷嘴適當内徑為35 mm。玻璃陶瓷管的適當尺寸為：拉製速度約為 34cm/min 時，總直徑 8 mm，壁厚 1 mm，管内徑 6 mm ;拉製速度約為16 cm/min時，總直徑10.5 mm，壁厚1.2 mm;拉製速度約為1 0 c m / in i η時，總直徑1 3 · 5 m m，壁厚1 . 2 - 1 · 4 m m。但本發明方法不受此處所示之總直徑限制。藉稍微修正製程，尤其是使用低於10 cm/min的拉製速度及最佳拉製噴嘴、拉製馬弗爐及拉製針配置時，亦可達到2 5 m m或以上的外徑。德國專利申請案 1 0 3 4 8 4 6 6 . 3所述之裝置可用於製造此處所述之玻璃陶瓷。本發明的第一實施例製造一發光裝置，尤其是燈具，首先拉製一綠玻璃管，使其逐漸變細而炫斷。接著使一側被 23 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 熔斷的管裝設穿通件並與其熔接。然後使熔接穿通件的綠玻璃燈體部分或完全陶瓷化。如外燈殼内不需為真空，則可使用一般的燃燒器火焰使綠玻璃管一側變細及熔斷。變細及熔斷可加熱管的一端或中間，然後拉斷或扭轉。適當選擇熔斷時間、幾何尺寸及燃燒器火焰的瓦斯、〇2或空氣供應可使熔斷不出現失控的結晶現象，亦即管在熔斷後仍為綠玻璃狀態。

為B型用途時，在單側開口的綠玻璃管中設置一放電體 (為Η I D燈時由石英玻璃或半透明陶瓷構成），並將其金屬導線與外燈殼綠玻璃熔接。此處綠玻璃被加熱至適當溫度，並以一加壓裝置壓金屬電極。炫接最好無應力，為此可使綠玻璃的熱膨脹配合穿通金屬，例如嫣（W )或雜（Μ 〇 )。如不可行，則使用細金屬絲，例如直徑 <1 mm，尤其是<0.5 mm，或厚度 <100 μιη的薄膜，其亦可與綠玻璃達到無應力的熔接及密封。陶瓷化後出現與金屬不一致的膨脹時可使用該方法。實施例1組成成分的玻璃在綠玻璃狀態時膨脹可與鎢配合，故可與其無應力溶接。如有必要使内外燈殼之間為真空，則可在負壓下熔斷變細的管端。如上所述製出整個結構為綠玻璃的燈，亦即玻璃狀態的燈後，將其陶瓷化。整個燈體結構的陶瓷化可完全或局部進行，亦即燈體局部為綠玻璃狀態，其經一過渡區而轉變為陶瓷化狀態。陶 24 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 瓷化區係由於溫度/時間處理而產生（見前述定義）。陶瓷化所產生玻璃陶瓷材料在綠玻璃狀態可與金屬密合熔接，但其陶瓷化後材料膨脹係數改變時，以部分陶瓷化為較佳。例如實施例1之玻璃陶瓷。實施例1玻璃陶瓷的綠玻璃熱膨脹係數與穿通材料，例如鎢，熱膨脹係數一致。綠玻璃被陶瓷化後膨脹係數改變，如實施例1表中所示。

綠玻璃熱膨脹係數與穿通金屬熱膨脹係數一致時，如上所述之部分陶瓷化較佳在非穿通處進行。部分陶瓷化但穿通處仍為綠玻璃的燈體在綠玻璃/玻璃陶瓷過渡處仍有應力0 該應力可藉適當的製程手段及試驗而被最小化，使得穿通部具機械負荷力及避免破裂。如上所述在熔接區外進行陶瓷化時，燈體在熔接區，亦即穿通處為硬玻璃（Tg>650 °C)，在熱區因陶瓷化成為陶瓷玻璃而具高溫度穩定性> 8 0 0 °C及紫外線遮斷。上述燈體的陶瓷化最高溫度較佳低於1 1 0 0 °C。本發明一實施例使燈體，此處為燈殼，在陶瓷化時繞其軸旋轉。另一實施例使燈被一氣體飄浮床支撐而旋轉。本發明另一實施例陶瓷化時吹氣到穿通區，或在該處設水冷卻裝置，使得穿通區保持在綠玻璃狀態。整個燈體包括穿通區皆被陶瓷化時，較佳選擇熱膨脹係數最配合穿通材料的玻璃陶瓷。例如具實施例2組成成分的玻璃，其陶瓷化形式具鎢絲之膨脹係數。玻璃陶瓷膨脹係數無法配合穿通材料時，則可比照綠玻 25 312XP/發明說明 Λ 補件)/94-04/94100115

200528662 璃與金屬的熔接，選擇適當的金屬絲/玻璃厚度比例，到密封及無應力的穿通。垂直於穿通方向之金屬絲/玻度比例至少為1 : 2，更佳至少為1 : 5，特佳至少為1 : 此處之溶接長度最大為10 mm，更佳為最大為5 mm，為最大為3 mm。兩端接觸的燈具，例如ΗI D燈，如高壓金屬鹵化物燈，在置入放電體後，燈殼的兩側被與放電體的金屬熔接。為此外燈殼熔接有一抽吸管，如由綠玻璃構成屬熔接後由抽吸管將内燈殼内部抽成真空，然後熔斷吸管。接著可如上所述進行陶兗化。以下實施例將說明Α型用途之燈具的製造，例如鹵的製造。上面所述B型用途的實施例在熔接穿通件後部分或完全陶瓷化。製程步驟與Η I D燈外燈殼的差別如下： - 沒有具導線的放電體，而直接使鎢絲與 Mo Μ 〇膜炫接在一起。 - 不由一開放端（單側接觸）或以一抽吸管（接觸）抽成真空，而將液態（燈體冷卻時）或氣態的充填入燈體。然後將充填的燈殼如上所述完全或部分化。不同於上面所述，亦可以在穿通前進行陶瓷化。以以背光燈，亦即Α型用途，進行說明。背光燈亦可如述部分陶瓷化。考量内壓的發展及充填氣體的退化時，例如ii素 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 以達璃厚 10° 特佳放電導線〇金該抽素燈進行絲或雙側鹵素陶瓷下將上所燈或 26

200528662 Η I D 燈，不使整個燈具陶瓷化為較有利。除上面燈外，此種燈型一較佳實施例亦在金屬熔接前陶3 本發明發現，實施例1組成成分構成之綠玻璃分陶瓷化。可將一長度約為3 0 0 m m的管件（外輕 • 14 mm;壁厚約0.5 mm)置入一管狀爐中。加熱 c m，但亦可增長或縮短。該管狀爐為一折疊管狀爐，具開放之加熱元件（ m m )。試樣空間由一内部具 A 1 2 0 3陶瓷管（長度為 ® 石英玻璃管（長度400mm)構成。該陶瓷管由於熱元件的輻射，故可支援試樣的選擇性加熱。石之密封塞設有通氣孔，故試樣末端可被冷空氣沖區邊緣相當明確，故溫度在管長距離5 m m至1 5 是 < 1 0 m m的範圍内急遽下降至2 0 0 °C 。藉改變卻及讓管末端（單側/雙側）伸出爐外可影響該梯肩玻璃與玻璃陶瓷過渡區可藉改變陶瓷管（直徑度）而被增長，以在管壁厚時減少應力。加熱區句度極高，為<20 K，尤其是<10 K。本發明一實施例將一單側或雙側開放的管形_ 在一管狀爐中，該試樣開放端伸出加熱區，而可氣冷卻。完成陶瓷化程序後，試樣在加熱區出現一熱穩定及高紫外線遮斷的部分。不同於加熱部分部則保持為玻璃狀態。製造CCFL背光燈時，塗佈光層後可熔接電極。玻璃與陶瓷化材料的過渡區可利用RAMAN分光 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 所述背光巳化燈殼。管可被部 ί〜4 mm至區約為23 長度200 2 3 0 m m )的可吸收加英玻璃管刷。加熱 mm，尤其外側的冷：0 、孔、長的溫度均言式樣定位被外界空陶曼化、 ^試樣端或燒滲螢求證，如 27

200528662 圖1所示，及以螢光（248 nm)轉變為可見光代表陶瓷化材料曲線，1 1代表玻璃材料曲線圖2顯示一玻璃管，其可用於製造一背光： 2 0所代表的中間部分被陶瓷化。兩開放端被置入穿通金屬絲2 4. 1、2 4. 2。綠玻璃的膨月絲2 4. 1、2 4 . 2膨脹係數一致。適當進行陶瓷4 分20具高紫外線A遮斷。一特別有利實施例使用L i 2 0 - A 1 2 0 3 - S i 0 2玻穿通材料。選擇外徑<5 mm，尤其是< 3 mm之之爐梯度可使玻璃端部2 2. 1、2 2. 2與陶瓷化的過渡區無應力’而使得官在過渡區的破裂強渡區宜極短時，則可局部冷卻爐或使端部與陶隔離。上述實施例不限於所示幾何及燈型，本發明用其他尺寸及燈型。局部陶瓷化的管外徑可為 mm，壁厚可為1至2 mm。本發明亦可製造單側接觸之Η I D燈外燈殼。外燈殼之截面圖顯示於圖3a及3b。圖3 a中除了外燈殼1 0 0 0外，尚有一燃燒系為一 A 1 2 0 3燃燒器。該燃燒系統1 0 0 2固定在· 上。該接管1 0 0 4係由於抽吸管將外燈殼内部抽熔斷而產生。該原來的熔接處因而構成燃燒系矣定點。燃燒系統相較於il素燈之鎢絲質量較大燈殼内部較有利。圖中亦可見饋入線1 0 0 6及饋 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-04/94100115 。圖1中1 0 D L 0 22.1' 22.2 .係數與金屬 (可使中間部璃陶瓷及鎢管及> 1 2 0 °C 中間部分20 度足夠。過瓷化部分熱原則上亦適 1 0 m m 至 2 0 此種Η I D燈統1 0 0 2，其一接管1 0 0 4 成真空後被乞1002上固，故固定在出線1 0 0 8， 28 200528662 其雖然夠堅挺以支撐燃燒器，但饋出線1 0 0 8延長部1 0 1 0 上端固定在接管1 Ο Ο 4上，則可提高安全性及精準定位燃燒器。依據本發明外燈殼 1 0 0 0被部分陶瓷化，該陶瓷化只在燃燒系統1 0 0 2處，而構成一玻璃陶瓷1 0 0 0 . 1。外燈殼1 0 0 0 穿通處則為綠玻璃1 0 0 0 . 2。

外燈殼 1 0 0 0設置燃燒系統後，使外燈殼變細而使金屬穿通件與外燈殼綠玻璃1 0 0 0 . 2熔接。為此將綠玻璃加熱至一適當溫度，並以一加壓裝置壓金屬電極。圖3 b中之外燈殼1 0 0 0不具燃燒系統支撐件1 0 0 4，其中相同元件被標示相同符號。在另一實施例中，材料被完全陶瓷化，然後將此完全陶瓷化的材料與金屬炫接。為單側溶斷的陶瓷管時，其開放端被與一鎢絲接觸，然後以瓦斯火焰熔接。選用適當的燃燒器火焰可使玻璃陶瓷局部再度熔成綠玻璃，例如 L i 2 0 -A 1 2 0 3 - S i 0 2玻璃陶瓷，而與鎢絲密合連接。燃燒器火焰中間部分的溫度〉1 5 0 0 °C ，尾端的溫度不超過 7 0 0 °C 。如此可得到低應力及具足夠機械斷裂強度的過渡區。依據本發明火焰需具一寬暖區（T小於約7 0 0 °C )，其包圍一熱區。此種火焰可確保過渡區無應力及具足夠斷裂強度。在另一實施例中，熔接的穿通金屬設在陶瓷化管的内部，使用上述火焰扭轉並拉管而使其變細，玻璃因此與金屬絲熔接。 29 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94] 00115 200528662 亦可不使陶瓷化管直接與金屬穿通件熔接。另一實施例設一具有適當穿通件的基板，該基板例如由硬玻璃、石英玻璃或陶瓷玻璃製成。與燈殼的連接係為直接熔接或藉適當燒結、陶瓷化焊料或過渡玻璃。此種玻璃陶瓷燈殼與金屬穿通件的分離對高光輸出及製程安全性/透明度較有利。

陶瓷化亦可在燈具工作時進行。A型用途時鎢絲釋出的熱輻射或B型用途時外燈殼内部的餘熱可被利用來使燈殼臨場局部陶瓷化。出廠前需使燈具適當工作，以進行陶瓷化，而使燈殼需要陶瓷化的部分達到要求的陶瓷化程度。如可出現適當晶芽生成及晶體成長，則亦可使綠玻璃燈殼在實際使用時結構性退化。除了以火焰使電極熔接外，亦可使用光學手段。光學加熱元件的優點在於，可快速熔化局部玻璃材料，其非表面加熱及使材料自行輸送熱，而是直接將材料的整個體積加熱。如此即使試樣厚度大亦可避免玻璃材料產生應力。短波紅外線技術即為此種方法。習知技術中有一系列有關短波紅外線輻射文獻。D E 1 9 9 3 8 8 0 7提出以短波紅外線輻射使一玻璃材料成形為玻璃件，但較佳為平板玻璃。DE 199 38 808、DE 199 38 811 及D E 1 0 1 1 8 2 6 0提出以短波紅外線輻射加熱半透明玻璃陶瓷材料玻璃，但並未提及圓形型式及玻璃金屬熔接。 D E 1 0 0 6 ◦ 9 8 7曾提出以短波紅外線輻射陶瓷化綠玻璃，D E 1 0 0 6 2 1 8 7則增設一浮起裝置。後者可防止玻璃陶瓷表面由於陶瓷化玻璃板對襯墊的相對運動而出現刮 30 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 痕0 於玻璃/陶瓷穿通體製造時，使用短波紅外線輻射優於火焰之處在於，其可快速局部加熱玻璃材料。故可快速局部炫斷管，而不會生成干擾及無法控制的晶體。

使用短波紅外線輻射於燈具製造的另一優點為，可在冷卻狀態以及工作狀態調整玻璃/玻璃陶瓷/金屬複合物的應力狀態。習知熔接方法為，使用瓦斯燃燒器將穿通金屬絲及玻璃加熱，使其成為低黏度玻璃狀態而可彼此連接成為玻璃/玻璃陶瓷/金屬穿通體。然後將該複合物冷卻至室溫。如為玻璃陶瓷時，其後可以比熔接高的玻璃黏度進行陶瓷化步驟。如金屬與熔接件之膨脹係數不同，則熔接玻璃及陶瓷化皆會產生應力狀態，而導致熔接處破裂或不密封。使用短波紅外線輻射可避免此種應力狀態，因照射玻璃 /金屬複合物時，短波紅外線輻射可不受金屬絲（例如鎢或鉬）金屬表面高反射率影響而加熱玻璃材料/玻璃陶瓷材料。此外，尚可以適當手段冷卻或加熱金屬絲，例如使金屬絲末端連接一冷卻/加熱支座，由於金屬絲的高導熱性而使其被冷卻/加熱。如此可依據下式比例以參數△ Τ調整應力狀態。 △ α係玻璃或玻璃陶瓷與金屬熔接件膨脹係數之差，單位為[ppm/Κ ]。 △ T係炼接程序之終溫與初溫之差，單位為[K ]。 31 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 參數△ T在此處為熔接程序時出現的溫差。如熔接時先加熱至一溫度Τ (熔接），然後冷卻至一溫度Τ (冷卻），則 △ Τ = Τ (熔接）- Τ (冷卻）。以下將說明一種使用 L i 2 0 - A 1 2 0 3 - S i 0 2玻璃陶瓷及鎢絲穿通材料而得到室溫無應力玻璃陶瓷-金屬複合物之方法。

欲使用預生成晶芽的綠玻璃得到無應力玻璃陶瓷/金屬複合物時，先將該複合物約加熱至玻璃的T g。火焰加熱換成短波紅外線輻射後開始進行陶瓷化。此處金屬為鎢絲，幾乎不被加熱，甚至被由外部冷卻。陶瓷化時綠玻璃變成一零膨脹的玻璃陶瓷，其結晶收縮 < 5 %。此程序最好極快速，尤其是 < 1 5分鐘。然後使玻璃陶瓷快速冷卻，尤其是驟冷，而在程序結束時，得到一包含零膨脹玻璃陶瓷及鎢絲的無應力金屬玻璃陶瓷複合體，因鎢絲在整個程序中被冷卻而沒有膨脹或收縮。此複合物在工作條件下被加熱時，不同於零膨脹的玻璃陶瓷，鎢絲可膨脹而達到進一步密封，如此可提高燈殼内受壓氣體的密封。本發明所述材料，尤其是含鹼玻璃陶瓷（A Η - G C )，亦包括實施例 2，另一項優點為，視陶瓷化條件而定可得到不同的晶體相（H Q Μ Κ )及/或K e a t i t或其混合。如此使得熱膨脹可在0至2 ppm/K的範圍内調整，故可視所選擇的陶瓷化條件而得到特定的膨脹。如不使用A Η - G C而使用A F - G C時，例如實施例2的玻璃陶瓷，同樣可利用不同的陶瓷化條件調整晶體相，而在 2 至6 p p m / K的範圍内調整熱膨脹係數。 32 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 上述實施例顯示本發明可使燈體不同區域進行不同的陶瓷化。故包圍發光元件的區域可是一透明玻璃陶瓷，穿通區域則在稍後陶瓷化或進行另一種陶瓷化而成為一膨脹特性與穿通材料配合的半透明玻璃陶瓷。【圖式簡單說明】圖1係陶瓷化及玻璃材料之RAMAN光譜。圖2係製造一背光燈之管形玻璃。圖3 a、3 b係製造一 Η I D燈之管形燈殼的不同實施例。

【主要元件符號說明】 2 0 中間部分 2 2.1 開放端 2 2 . 2 開放端 2 4.1 金屬絲 2 4.2 金屬絲 1 0 0 0 外燈殼 1 0 0 0 . 1玻璃陶瓷 1 0 0 0 . 2綠玻璃 1 0 0 2 燃燒系統 1 0 0 4 接管 1 0 0 6 饋入線 1008 饋出線 10 10 延長部 33 3 ] 2ΧΡ/發明說明書(補件)/94-04/94100115

Claims

200528662 十、申請專利範圍： 1 . 一種發光裝置之製造方法，該發光裝置具至少一主體，該主體包圍一發光元件，且一饋電件被置入該主體中，其包括下述步驟：主體具至少一開放端且由玻璃成分構成，饋電件被置入主體開放端；主體之至少一開放端與饋電件及/或饋電單元熔接及/ 或與饋電件及/或饋電單元接合；

主體被部分或完全陶瓷化。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，主體被部分陶瓷化，其開放端處保持為玻璃狀態。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，其中，開放端處玻璃成分之熱膨脹係數基本上與饋電件材料之熱膨脹係數一致。 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，主體係被完全

5 .如申請專利範圍第4項之方法，其中，玻璃陶瓷熱膨脹係數基本上與饋電件材料之熱膨脹係數一致。 6.如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中，陶究化部分是一 Li2〇-Al2〇3_Si〇2玻璃陶究，其組成成分為（重量％，氧化物型態）： Si〇2 50-70 AI2O3 17-27 Li2〇 >0-5 34 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 Na2〇 0-5 Κ2〇 0-5 MgO 0-5 ZnO 0-5 Ti〇2 0-5 Zr〇2 0-5 T a 2 0 5 0-8 BaO 0-5 SrO 0-5 P2O5 0-10 F e 2 0 3 0-5 C e 0 2 0-5 B i 2 0 3 0-3 W〇3 0-3 M 0 0 3 0-3 一般精煉劑0 - 4重量％。 7.如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中，陶瓷化部分是一 MAS玻璃陶瓷，其組成成分為（重量％，氧化物型態）： Si〇2 3 5 - 7 0，較佳為 3 5 _ 6 0 A 1 2O 3 1 4 - 4 0，較佳為 1 6 . 5 - 4 0 MgO 0 - 2 0，較佳為4 - 2 0，更佳為6 - 2 0 ZnO 0 - 1 5，較佳為0 - 9，更佳為0 - 4 T i O2 0 - 10，較佳為1- 10 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 35 200528662 Z r 0 2 0 - 1 0，較佳為1 - 1 0 T a 2 0 5 0 - 8，較佳為0 - 2 BaO 0 - 1 0，較佳為0 - 8 CaO 0 - <8，較佳為0-5，更佳為< SrO 0 - 5，較佳為0 - 4 B 2 0 3 0 - 10，較佳為 >4 - 10 P2O5 0 - 5，較佳為0 - 4 F e 2 0 3 0 - 5 C e 0 2 0 - 5 B i 2 0 3 0 - 3 W〇3 0 - 3 Μ o 0 3 0 - 3

一般精煉劑0 - 4重量％。 8. 如申請專利範圍第6或7項之方法，其中，陶瓷化部分之玻璃陶瓷的Ti〇2含量至少為0. 1重量％。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中，饋電件是一金屬或一合金。 1 0.如申請專利範圍第9項之方法，其中，該金屬是一下述金屬：嫣，鉬， Kovar合金， Molekdenwanar 合金。 1 1 .如申請專利範圍第1至 1 0項中任一項之方法，其 36 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 中，主體是A型用途之玻璃燈殼。 1 2.如申請專利範圍第1至 1 0項中任一項之方法，其中，主體是B型用途之玻璃燈殼。 13. —種發光裝置之製造方法，該發光裝置具有至少一主雔，該主體包圍一發光元件，且一饋電件被置入其中，其包括下述步驟：主體被部分或完全陶瓷化；

主體具有至少一開放端，饋電件被置入該開放端中；該開放端與饋電件及/或饋電單元熔接及/或與饋電件及/或饋電單元接合。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中，主體被部分陶瓷化，其開放端處保持為玻璃狀態。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之方法，其中，開放端處玻璃成分之熱膨脹係數基本上與饋電件材料之熱膨脹係數一致。 1 6 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中，主體係被完全陶竞化。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中，玻璃陶瓷熱膨脹係數基本上與饋電件材料之熱膨脹係數一致。 1 8 .如申請專利範圍第1 3至1 7項中任一項之方法，其中，陶瓷化部分是一 L i 2 0 - A 1 2 0 3 - S i 0 2玻璃陶瓷，其組成成分為（重量％，氧化物型態）： Si〇2 50-70 A 12〇3 17-27 37 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 Li 2〇 >0-5 Na2〇 0-5 Κ2〇 0-5 MgO 0-5 ZnO 0-5 Ti〇2 0-5 Z r 0 2 0-5 Ta2〇 5 0 - 8 BaO 0-5 SrO 0-5 P2〇5 0-10 F e 2 0 3 0-5 C e 0 2 0-5 B i 2 0 3 0 - 3 W〇3 0-3 Μ o 0 3 0-3 一般精煉劑0 - 4重量％。 1 9 .如申請專利範圍第1 3至1 7項中任一項之方法，其中，陶瓷化部分是一 M A S玻璃陶瓷，其組成成分為（重量 % ，氧化物型態）： Si〇2 3 5 - 7 0，較佳為 35 - 60 Al2〇3 14 - 40，較佳為 16.5 - 40 MgO 0 - 20，較佳為4 - 20，更佳為6-20 Ζ η 0 0 - 1 5，較佳為0 - 9，更佳為0 - 4 38 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 丁 i 0 2 0 - 1 0，較佳為 1 - 1 0 Ζ r Ο 2 Ο - 1 Ο，較佳為 1-10 Ta2〇s Ο - 8，較佳為 Ο - 2 BaO Ο - 10，較佳為 0-8 CaO 0- 8，較佳為0- 5，更佳為< 0.1重量％ SrO 0_5，較佳為 0 - 4 B 2 0 3 0 - 1 0，較佳為 > 4 _ 1 0 P 2 0 5 0 - 5，較佳為0 - 4重量％

C 6 0 2 0 - 5 B i 2 0 3 0 - 3 W〇3 0 - 3 Μ 〇 0 3 Ο - 3 一般精煉劑Ο - 4重量％。

2 0.如申請專利範圍第1 8或1 9項之方法，其中，陶瓷化部分之玻璃陶瓷的T i 〇2含量至少為0. 1重量％。 2 1 .如申請專利範圍第1 3至2 0項中任一項之方法，其中，饋電件是一金屬或一合金。 2 2.如申請專利範圍第2 1項之方法，其中，該金屬是一下述金屬：鎢，鉬， K 〇 v a r合金5 Molekdenwanar 合金〇 39 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 2 3 .如申請專利範圍第1 3至2 2項中任一項之方法，其中，主體是A型用途之玻璃燈殼。 2 4.如申請專利範圍第1 3至2 2項中任一項之方法，其中，主體是B型用途之玻璃燈殼。 2 5.如申請專利範圍第1至 2 4項中任一項之方法，其中，陶究化以短波紅外線輻射進行。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之方法，其中，只以短波紅外線加熱主體一特定部分。

2 7.如申請專利範圍第2 5或2 6項之方法，其中，紅外線輻射的波長不會或只略微加熱穿通材料。 2 8.如申請專利範圍第2 5至2 7項中任一項之方法，其中，程序之進行及/或紅外線輻射波長使穿通處產生一玻璃陶瓷-金屬複合物，該複合物在室溫時無應力。 2 9.如申請專利範圍第1至 2 8項中任一項之方法，其中，玻璃陶瓷-金屬穿通處的應力狀態可調整，且玻璃陶瓷 -金屬穿通處的應力具有下式比例：應力〜Δα*ΔΤ 其中， △ α 係玻璃或玻璃陶瓷與金屬熔接件膨脹係數之差，單位為[ppm/K]， △ T係熔接程序之終溫與初溫之差，單位為[K ]。 3 0.如申請專利範圍第1至 2 9項中任一項之方法，其中，主體穿通處可得到室溫下無應力的金屬/玻璃陶瓷或金屬/玻璃複合體。 40 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 31. —種發光裝置，其包括至少一主體，其具一發光元件，一置入主體之饋電件，其與主體連接，其特徵為，主體部分或全部由一玻璃陶瓷構成，主體饋電件處材料之熱膨脹係數基本上與饋電件材料之熱膨脹係數一致。 3 2.如申請專利範圍第3 1項之發光裝置，其中，發光裝置是一熱輻射器。

3 3.如申請專利範圍第3 2項之發光裝置，其中，該熱輻射器是一白熾燈泡或一鹵素燈。 3 4.如申請專利範圍第3 3項之發光裝置，其中，該熱輻射器發出之光由一鎢金屬或鎢合金構成的加熱燈絲產生，其被一保護氣體包圍，尤其是氪、氬、氙或鹵化物。 3 5 .如申請專利範圍第 3 1至 3 4項中任一項之發光裝置，其中，饋電件由金屬，例如鎢及/或鉬或K 〇 v a r合金構成並為金屬絲或薄膜。 3 6 .如申請專利範圍第 3 1至 3 5項中任一項之發光裝置，其中，發光裝置主體内部氣體工作壓力達30巴。 3 7.如申請專利範圍第3 1項之發光裝置，其中，發光裝置是一放電燈。 3 8 .如申請專利範圍第3 7項之發光裝置，其中，該放電燈具有一放電室，該放電室被充填放電物質，例如水銀及/ 或稀土離子及/或氙。 3 9 .如申請專利範圍第3 8項之發光裝置，其中，主體内 41 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 側塗佈一螢光層，其可將放電程序產生的紫外線，尤其是水銀產生的紫外線，轉變為可見光。 4 0.如申請專利範圍第 3 7至 3 9項中任一項之發光裝置，其中，燈體具有一充填氣體，該充填氣體的壓力達200 巴，甚至200巴以上。 4 1 .如申請專利範圍第 3 7至 4 0項中任一項之發光裝置，其中，放電室具有一放電體。

4 2.如申請專利範圍第4 1項之發光裝置，其中，該放電體由石英玻璃或半透明陶瓷構成，發光裝置主體包圍放電體，以防護有害的紫外線及/或放電體爆炸時的碎片。 4 3.如申請專利範圍第 3 7至 4 2項中任一項之發光裝置，其中，饋電件是一金屬。 4 4.如申請專利範圍第 4 1至 4 3項中任一項之發光裝置，其中，發光裝置主體是一金屬鹵化物高壓放電燈之外燈殼。 4 5.如申請專利範圍第4 3或4 4項之發光裝置，其中，金屬是一或多種下述材料：鶴，鉬，鈮， K 〇 v a r合金， Molekdenwanar 合金。 4 6.如申請專利範圍第 3 1至 4 5項中任一項之發光裝置，其中，發光裝置陶瓷化部分是一 Li2〇- Al2〇3- Si〇2 42 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 玻璃陶瓷，其組成成分為（重量％，氧化物型態） Si〇2 50-70 A 1 2 0 3 17-27 L12O >0 - 5 Na2〇 0-5 K2〇 0-5 MgO 0-5 ZnO 0-5 • Ti〇2 0-5 Z r 0 2 0-5 T a 2 0 5 0-8 BaO 0-5 SrO 0-5 P 2 0 5 0-1 0 F e 2 0 3 0-5 • Ce〇2 0-5 B i 2 0 3 0-3 W〇3 0-3 M 0 0 3 0-3 一般精煉劑0 - 4重量％。 4 7 .如申請專利範圍第 3 1至 4 5項中任一項之發光裝置，其中，發光裝置陶瓷化部分是一 MAS玻璃陶瓷，其組成成分為（重量％，氧化物型態）： S i 0 2 3 5 - 7 0，較佳為 3 5 - 6 0 43 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115 200528662 AI2O3 14-40，較佳為 16.5 - 40 MgO 0-20，較佳為4-20，更佳為6_20 ZnO 0 - 1 5，較佳為0 - 9，更佳為0 - 4 T i 0 2 0 - 1 0，較佳為 1 - 1 0 Zr 0 2 0 - 10，較佳為 1- 10 Ta2〇5 0~ 8，較佳為 0 - 2 Ba0 0 - 10，較佳為 0 - 8 CaO 0 - 8，較佳為0 - 5，更佳為< 0.1

SrO 0-5，較佳為 0-4 B2O3 0-10，較佳為〉4-10 P2O5 0 - 5，較佳為 0-4 F 6 2 0 3 0 - 5 C 6 0 2 0 - 5 B i 2 0 3 0 - 3 W〇3 0 - 3

一般精煉劑0 - 4重量％。 4 8 .如申請專利範圍第4 6或4 7項之發光裝置，其中，陶瓷化部分之玻璃陶瓷的T i 0 2含量至少為0. 1重量％。 44 312XP/發明說明書(補件)/94-04/94100115