专利名称：辐射源透明灯罩的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括光源在内的辐射源透明灯罩。
根据现有技术，采用Ca/Na玻璃、硼硅酸盐玻璃或玻璃陶瓷作为透明的灯罩。玻璃和/或玻璃陶瓷的选择取决于各自的对材料提出的热和机械方面的要求。
Ca/Na玻璃被用作热和/或化学预应力玻璃。如果玻璃的最大温度负荷高于280℃或者有一个大的温度梯度，则导致玻璃产生引起破裂的高应力，那么就使用硼硅酸盐玻璃。硼硅酸盐玻璃可加热预应力。由于该热预应力，机械强度提高，而且具有耐温度梯度的特性。硼硅酸盐玻璃在热预应力和非预应力形式上具有的温度负荷能力要比化学或热预应力的Ca/Na玻璃的高。硼硅酸盐玻璃短时间内的最大温度负荷能力最高达500℃。而热预应力钠钙玻璃的最大温度负荷能力约为350℃，原因是预应力因高温再度被降低。
如果要求热预应力玻璃，例如安全玻璃在最大温度＞350℃时仍保持其特性，那么热预应力的铝硅酸盐玻璃能满足要求。在因硼硅酸盐玻璃或预应力铝硅酸盐玻璃不能满足要求的温度负荷下，就必须使用玻璃陶瓷。这种玻璃陶瓷可以是完全透明的，也可以是着色的。
可转变成玻璃陶瓷的铝硅酸盐玻璃的表面是由工艺条件下轧制的结构化和不平整性决定的。就像橘皮一样。在宏观结构中，有零星的小孔或直径不大于0.5mm的凸起存在。在凹处以及在凸起的表面后附着有污垢，并且通过机械方法难以除去，甚至不再被除去。在使用时，特殊的清洁刮刀和海绵的机械清洁方式有效性受到了限制。在这种情况下，海绵和刮刀刚好常常是清洁工具，它能提供优异的清洁度。所轧制的铝硅酸盐玻璃的表面结构也影响玻璃/玻璃陶瓷上涂层的质量，即出现了不希望有的表面缺陷。为了避免出现这种缺陷，在对玻璃/玻璃陶瓷涂覆前，根据应用状况先进行抛光。玻璃或玻璃陶瓷的光滑表面例如可通过后续的抛光研磨来实现。典型的方法是用粒径约为100微米的颗粒进行粗研磨。随后用粒径为12-15微米的颗粒进行研磨。然后，用较细的颗粒进行精抛光。也可在抛光后的光滑表面上涂覆诸如SnO2的涂层。
但是，生产具有光滑表面、耐高温辐射源透明灯罩的上述已知方法在制备玻璃/玻璃陶瓷罩后需要额外的步骤，这就增加了生产成本。
本发明的目的是提供由铝硅酸盐玻璃制成的辐射源透明灯罩，这种灯罩无需进行后处理步骤就具有光滑的表面。
本发明的任务通过权利要求1的透明灯罩得以解决。
根据热要求，由浮法铝硅酸盐玻璃(在要求热预应力形式的安全玻璃时)制成或由这样的浮法玻璃陶瓷制成的本发明灯罩具有与钠钙浮法玻璃相同的表面质量。根据玻璃或玻璃陶瓷的生产方法，通过浮法生产和必要时通过陶瓷化获得的光滑表面无需进行额外的抛光步骤。该表面因此而易于净化并适合于无抛光涂覆。
此外，灯罩的散射特性差并且具有耐高温性。
灯罩不仅具有平的玻璃/玻璃陶瓷体构型，而且具有异型构型。
正如下文将描述的，如果玻璃体含有TiO2晶种，那么灯罩宜具备一体化的UV保护。因此，无需额外的过滤器，就能使在灯的射线范围内的人体不受伤害。
特别是根据DIN4762详细说明了表面粗糙度的概念。粗糙度值差Ra是平均平面的绝对高偏差的算术平均值或实际断面距离与平均断面的绝对差值的算术平均值。这里的平均断面是通过以下方式确定的，即通过实际断面在参考距离内如此地确定断面，使得在上面的实际断面的充满材料的面积的总数和在底面的无材料的面积的总数一样大。根据DIN4762，借助于白色光干涉显微术(测量面0.6×0.5mm)测定Rq＝平方平均粗糙度值。根据下式计算Ra=(|Z1|+|Z2|+|Z3|+···+|Zn|)N]]>Rq=(Z12+Z22+Z32+···+Zn2)N]]>浮法生产平板玻璃陶瓷体的技术是公知的。
原则上，所有已知的浮法玻璃陶瓷都能用于生产本发明的易清洁的玻璃陶瓷体。
为了获得特别优异的表面质量和相应高的易清洁性，最好选用浮法热预应力和可转变成具有以高石英混晶或热液石英混晶为主晶相的玻璃陶瓷的玻璃作为玻璃陶瓷的起始玻璃，其中在浮法生产中通过限制Pt的含量＜300ppb、Rh的含量＜3.0ppb和ZnO的含量＜1.5重量％，以及SnO2的含量＜1重量％来避免产生有干扰的表面缺陷，以及在熔融玻璃时，不使用常规的澄清剂氧化砷或氧化锑进行澄清。
因此，这种玻璃的特征在于组成，这种组成使得在浮法生产中避免产生有干扰的表面缺陷。浮法装置一般由熔化池和界面构成，玻璃在熔化池中熔融并澄清，界面的作用是将熔化壁中的氧化气氛转变成后置设备--浮法区中的还原气氛，在浮法区中通过将玻璃注入液态金属，主要是Sn上在氮氢混合气的还原气氛下来成型玻璃。玻璃的成型是通过在Sn槽上的平滑流动和通过所谓的上压辊对玻璃表面上施加力进行的。当玻璃在熔池上的输送同时进行冷却，在浮法区的尾部取出玻璃，并输送到冷却炉中。
在形成玻璃表面和玻璃在浮浴中输送时，玻璃和浮法工艺气氛或Sn浴之间发生相互反应，导致产生有干扰的表面缺陷。
当玻璃中含有溶解形式的高于300ppb Pt或高于30ppb Rh时，因还原条件，在玻璃表面上产生了Pt颗粒或Rh颗粒的金属沉淀，它们对大的，最大达100微米的高石英混晶起晶核作用，结果产生了有干扰的表面结晶。这种材料特别是作为电极、炉衬、搅拌器、输送管、闸门等找到了应用。因此，在实施该方法生产上述玻璃陶瓷的装置中，为了避免形成表面结晶，主要是避免加入含Pt或Rh的原料，而用陶瓷原料代替或者在熔融池或界面中，使其不超过所述含量。
ZnO的含量限制在1.5重量％。试验表明在浮法的还原条件下，玻璃表面的锌含量不高。对此，人们认为玻璃表面上的锌被部分还原，由于与Zn2+相比，Zn的蒸汽压较高，它在浮池气氛下发生蒸发。除了浮法装置运行时所不希望有的蒸发和Zn在冷却位置处的沉淀外，玻璃中不均匀分布的Zn也参与了靠近结晶表面的关键结晶带。由高石英混晶形成的该结晶带是在接近表面处形成，在那里玻璃中的Zn含量又差不多达到了初始值。因此，适宜的是使开始时的初始值较小。
玻璃中SnO2的含量低于1重量％。由于浮法区中还原条件的影响，玻璃表面中的SnO2同样被部分还原。直接在玻璃表面上形成令人惊奇的金属Sn的小球，尽管这些小球在冷却或洁净处理时易于除去，但是在玻璃表面上留下了球形小孔，它们对应用的影响最大。
如果SnO2的含量极低，那么就能避免形成小球。
未采用Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃中常用的澄清剂氧化砷和/或氧化锑澄清上述起始玻璃。在浮法过程中还原条件的影响下，所述的澄清剂会直接在玻璃表面上还原并形成有干扰和明显可见的金属覆盖物。从经济的角度来看，通过研磨和抛光除去对应用有干扰和有毒性危险的覆盖物是不合算的。因此，为了避免形成覆盖物，适宜的方法是至少采用另一种化学澄清剂，例如SnO2、CeO2、硫酸盐化合物、氯化物以降低气泡数，SnO2的理想含量为玻璃熔体的0.2-0.6重量％。另外，也可采用诸如负压或高于17502的高温对玻璃熔体进行物理澄清。通过另一种澄清剂和/或另一种澄清方法以此确保要求的气泡质量。
为此，在进行陶瓷化时，关心的问题是通过浮法获得的低粗糙度值不会受到不良影响，其中例如，悬挂着进行陶瓷化或通过一个气垫进行陶瓷化，即通常是不让需陶瓷化的玻璃体与底板接触。
至于玻璃陶瓷表面具有极低粗糙度的特殊优点是通过浮法并陶瓷化具有下列组成的铝硅酸盐玻璃实现的，其组成按氧化物的重量％计为
Li2O 3.2-5.0Na2O 0-1.5K2O 0-1.5∑Na2O＋K2O 0.2-2.0MgO0.1-2.2CaO0-1.5SrO0-1.5BaO0-2.5ZnO0-＜1.5Al2O319-25SiO255-69TiO21.0-5.0ZrO21.0-2.5SnO20-＜1.0∑TiO2＋ZrO2＋SnO22.5-5.0P2O50-3.0按照第二种方式，在一个特别优选的实施方案中，玻璃具有下列组成，按氧化物的重量％计Li2O 3.5-4.5Na2O 0.2-1.0K2O 0-0.8∑Na2O＋K2O 0.4-1.5MgO0.3-2.0CaO0-1.0SrO0-1.0BaO0-2.5ZnO0-1.0Al2O319-24SiO260-68TiO21.0-2.0
ZrO21.2-2.2SnO20-0.6∑TiO2＋ZrO2＋SnO23.0-4.5P2O50-2.0用这种玻璃制备本发明的玻璃陶瓷体是特别有利的，因为相应的表面是极其洁净的。
权利要求
1.一种辐射源透明灯罩，由热预应力的浮法铝硅酸盐玻璃或由其陶瓷化的浮法玻璃陶瓷的玻璃体组成，其表面结构具有平均粗糙度值Ra≤0.02微米和/或平方平均粗糙度值Rq≤0.01微米的粗糙度。
2.根据权利要求1的灯罩，由浮法、热预应力和可转变成具有高石英混晶或热液石英混晶的玻璃陶瓷的起始玻璃制成，其含有含量低于300ppb的Pt，低于30ppb的Rh，低于1.5重量％的ZnO和低于1重量％的SnO2，在熔融时未采用常规的澄清剂氧化砷和/或氧化锑进行澄清，其成型是在还原气氛下通过注入液态金属上实现的。
3.根据权利要求2的灯罩，它用浮法铝硅酸盐玻璃作为起始玻璃。
4.根据权利要求3的灯罩，其特征在于起始玻璃的组成(按氧化物的重量％计)为Li2O 3.2-5.0Na2O 0-1.5K2O 0-1.5∑Na2O＋K2O 0.2-2.0MgO0.1-2.2CaO0-1.5SrO0-1.5BaO0-2.5ZnO0-＜1.5Al2O319-25SiO255-69TiO21.0-5.0ZrO21.0-2.5SnO20-＜1.0∑TiO2＋ZrO2＋SnO22.5-5.0P2O50-3.0必要时添加了着色组分，例如V-、Cr-、Mn-、Fe-、Co-、Cu-、Ni-、Se-、Cl-化合物。
5.根据权利要求4的灯罩，其特征在于起始玻璃的组成(按氧化物的重量％计)为Li2O 3.5-4.5Na2O 0.2-1.0K2O 0-0.8∑Na2O＋K2O 0.4-1.5MgO0.3-2.0CaO0-1.0SrO0-1.0BaO0-2.5ZnO0-1.0Al2O319-24SiO260-68TiO21.0-2.0ZrO21.2-2.2SnO20-0.6∑TiO2＋ZrO2＋SnO23.0-4.5P2O50-2.0必要时添加了着色组分，例如V-、Cr-、Mn-、Fe-、Co-、Cu-、Ni-、Se-、Cl-化合物。
6.根据权利要求3-5任一项的灯罩，其特征在于在浮法过程中，为了避免产生有害的靠近表面的结晶带，起始玻璃适应关系式(按重量％)3.2×ZnO＋TiO2≤4.3。
7.根据权利要求3-6任一项的灯罩，其特征在于起始玻璃中Fe2O3的含量低于200ppb和TiO2的含量低于2.5重量％，以防止在玻璃态下出现有干扰的着色和在4mm厚度时的透光率＞89％，优选＞90％。
8.根据权利要求3-7任一项的灯罩，其特征在于工艺中的起始玻璃无BaO。
9.根据权利要求3-8任一项的灯罩，其特征在于热膨胀系数α200/300在3.5-5.0×10-6/K之间，转变温度Tg在600-750℃之间和玻璃陶瓷的加工温度VA在1350℃以下。
10.根据权利要求3-9任一项的灯罩，其特征在于具有以热液石英混晶为主晶相的玻璃陶瓷的热膨胀系数低于1.5×10-6/K。
11.根据权利要求3-9任一项的灯罩，其特征在于具有以高石英混晶为主晶相的玻璃陶瓷的热膨胀系数在(0±0.3)×10-6/K，优选(0±0.15)×10-6/K和透光率＞80％。
12.根据权利要求3-11任一项的灯罩，其特征在于为了达到低的气泡数，至少使用另一种化学澄清剂，例如SnO2、CeO2、硫酸盐化合物、氯化物，优选SnO2的含量为玻璃熔体的0.2-0.6重量％。
13.根据权利要求3-11任一项的灯罩，其特征在于为了达到低的气泡数，用物理方法，例如借助于负压或高于1750℃的高温澄清玻璃熔体。
全文摘要
本发明涉及承受是高热负荷的灯罩,因此要求使用特种玻璃,例如硼硅酸盐玻璃或玻璃陶瓷。若不采用额外使产品价格提高的抛光措施,则已知灯罩就具有高的表面粗糙度,对灯罩的散光特性和易清洁特性不是利的。本发明提供了一种由热预应力、浮法铝硅酸盐玻璃或由其陶瓷化的玻璃陶瓷的玻璃体制成的灯罩,其表面粗糙度R
文档编号F21V3/00GK1332329SQ01125430
公开日2002年1月23日 申请日期2001年4月7日 优先权日2000年4月8日
发明者S·梅尔森, P·纳斯 申请人:肖特玻璃制造厂