专利名称：一种微晶玻璃灯罩及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种灯罩及其制备方法，尤其涉及一种微晶玻璃灯罩及其制备方法。
背景技术：
当前，在数据投影机、背投影电视等电子产品中，往往需要大功率热辐射光源，其功率为一百瓦至数百瓦不等，而光源发光时，有一部分电能转化成了光能，而另一部分电能转化成了热能，以及一部分由光能转化成热能，造成光源及其周围温升快、温度高。因此，必须把光源和周围的其它元器件隔离开来，即大功率热辐射光源必须置于灯罩中。同时，对大功率热辐射光源的灯罩提出了极高的要求，传统的玻璃灯罩由于其膨胀系数高、机械强度差、耐热差，极易在高温时碎裂，不仅对电子产品本身造成损坏，严重的还会引起周围可燃物的燃烧，从而扩大损害范围。
微晶玻璃，又称玻璃陶瓷，它集中了玻璃和陶瓷的双重优点，具有低膨胀系数，高机械强度、化学稳定性及热稳定性好、使用温度高及坚硬耐磨等宝贵性能。采用微晶玻璃制成的灯罩可以承受高温，克服了现有技术的缺点，具有极大的应用价值和现实意义。但是，由于微晶玻璃生产工艺的特殊要求，微晶玻璃在制备灯罩时具有极大的难度。因此，目前市场上尚未见到有微晶玻璃灯罩产品。经检索中国专利文献，也未发现有关微晶玻璃灯罩的在先专利或专利申请。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种低膨胀系数、高机械强度、耐高温高热、安全可靠的微晶玻璃灯罩及其制备方法。
微晶玻璃是用现代技术通过对原材料进行一系列精确加工制造出来的一种新的微晶体材料。微晶玻璃的化学组成与分子结构是影响材料性能的主要因素。微晶玻璃产品属于铝硅酸盐类微晶玻璃。这类微晶玻璃主要析出碱金属或碱土金属铝硅酸盐晶体。它具有优良的化学稳定性和抗热冲击性。采用Li2O-Al2O3-SiO2系统的材料制作的微晶玻璃，其特点是热膨胀系数在很大范围内可调，甚至可以调节到零膨胀。在工业生产过程中，为了能适应压延、压制等成型方法，采用β-石英为介稳晶体，就能使其具有加工性，当把TiO2、ZrO2、P2O5综合引入作晶核剂时，这种材料经热处理后，可析出晶体尺寸小于可见光(λ＜10A)的极微小晶粒，形成膨胀系数小，强度高的透明或半透明体微晶玻璃，用它可以制作望远镜镜片、环形激光陀螺、投影灯等。
本发明微晶玻璃灯罩，由灯罩本体1、光源反射层2、光源安装口3、光辐射口4组成，灯罩本体1由微晶材料构成，光源反射层2紧贴在灯罩本体1的内表面。本发明微晶玻璃灯罩本体1的耐热温度为摄氏500度以上，甚至高达摄氏700度，能保证在大功率光源的温升下，安全可靠，不易碎裂。微晶玻璃灯罩本体1可以为圆锥形、碗形、半球形等各种形状。光源反射层2为高反射率的镀硬膜材料，可以提高光能的利用率，光源反射层2覆盖在整个微晶玻璃灯罩本体1的内表面。光源安装口3位于微晶玻璃灯罩本体1的顶部，大功率辐射光源通过此安装口固定安装在微晶玻璃灯罩本体1所形成的空腔内，大功率辐射光源和外电源电相连。光辐射口4位于微晶玻璃灯罩本体1的底部，光源正常工作时，一部分电能转变成光能，并经光源反射层2高效率的反射后，再通过光辐射口4辐射出去，光辐射口4处接有其他光学元件，使辐射的光束更窄，一致性更好。从而作为数据投影机、背投影电视等的性能优良的工作光源。
构成前述灯罩本体1的微晶玻璃含有下述重量含量的成分二氧化硅(SiO2)50～70％，氧化铝(AL2O3)18～28％，氧化硼(B2O8)0～10％，氧化镁(MgO)1～3％，氧化钙(CaO)0～2.5％，氧化锌(ZnO)0.5～2％，氧化锂(Li2O)2.7～5％，氧化锆(ZrO2)0.5～2.5％，氧化钛(TiO2)1～4.5％，氧化磷(P2O5)0～10％，其余为澄清剂及着色剂。
构成前述灯罩本体1的微晶玻璃含有上述成分的重量含量的优选范围是二氧化硅(SiO2)57～65％，氧化铝(AL2O3)23～25％，氧化硼(B2O8)0.5～2％，氧化镁(MgO)1～2％，氧化钙(CaO)1.5～2.5％，氧化锌(ZnO)1～2％，氧化锂(Li2O)2.7～3.7％，氧化锆(ZrO2)1.5～2.5％，氧化钛(TiO2)2～4.5％，氧化磷(P2O5)1.5～3％，其余为澄清剂及着色剂。
本发明还提供了前述的微晶玻璃灯罩的制备方法，具体包含以下步骤1、微晶玻璃基料的制备将重量含量为二氧化硅(SiO2)50～70％，氧化铝(AL2O3)18～28％，氧化硼(B2O8)0～10％，氧化镁(MgO)1～3％，氧化钙(CaO)0～2.5％，氧化锌(ZnO)0.5～2％，氧化锂(Li2O)2.7～5％，氧化锆(ZrO2)0.5～2.5％，氧化钛(TiO2)1～4.5％，氧化磷(P2O5)0～10％的细度小于0.1mm的原料，以及澄清剂及着色剂的混合料，经混合后，用电熔炉在1510℃-1670℃高温下熔制成玻璃溶液。将玻璃溶液经水淬法急冷，制成碎颗粒，经筛选、烘干后，制成碎玻璃基料。
上述原料的优选为重量含量为二氧化硅(SiO2)57～65％，氧化铝(AL2O3)23～25％，氧化硼(B2O8)0.5～2％，氧化镁(MgO)1～2％，氧化钙(CaO)1.5～2.5％，氧化锌(ZnO)1～2％，氧化锂(Li2O)2.7～3.7％，氧化锆(ZrO2)1.5～2.5％，氧化钛(TiO2)2～4.5％，氧化磷(P2O5)1.5～3％的细度小于0.1mm的原料，以及澄清剂及着色剂的混合料。
澄清剂及着色剂的使用采用公知技术标准。
2、二次结晶化热处理；将碎玻璃基料装入设定模具中，进行二次结晶化热处理，具体包括以下步骤a)分相在温度730℃±10℃下，时间180-220分钟，使玻璃受控分相，在分相过程中，多种二元系统硅酸盐、氟金云母及网络体外的阳离子进行配位、富集，达到晶前状态；
b)核化将温度提升到910±10℃，即为成核温度，恒温300分钟左右，将分相过程中所产生的多种晶母形成数量巨多的晶核，并通过外延引发周围异相部分迅速结晶；c)晶化晶体生长阶段400分钟左右，温度1020±10℃；d)结构应力消除在800±5℃条件下，进行60分钟热处理，使经过核化、晶化后，玻璃制品体内聚集的结构应力得到释放；微晶玻璃由多组分氧化物形成。在分相、核化、晶化热处理中后，受体积收缩不同的影响，材料体内形成很大的结构应力，使大规格制品在冷却过程中产生断裂。基于在玻璃分相时，阳离子经过对桥氧负离子争夺，以达自身配位稳定时，使玻璃母体结构迁移，产生晶相变化，而阳离子团及少量异相离子团却趋于稳定状态。无论在此基础上的核化、晶化，变迁点仍旧停留分相线上。本发明的微晶玻璃生产工艺中，在这条相线上在800℃±5℃条件下，进行约60分钟热处理，使经过核化、晶化后，玻璃制品体内聚集的结构应力得到释放。
e)退火为了进一步消除热应力及部分不稳定的残余应力，在650℃恒温下进行60分钟二次退火，冷却后出炉。
3、镀膜。将步骤2得到的微晶玻璃灯罩本体毛坯经磨边、清洗、烘干后，在其内表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，形成光反射层，得到微晶玻璃灯罩产品。
采用本发明方法可制备高强度的微晶玻璃灯罩，具有耐酸碱性，表面光洁硬度高。本发明微晶玻璃灯罩还具有以下有益效果(1)耐高温高热、安全可靠。由于采用了微晶玻璃作为灯罩的本体，在快速升温及高温高热时，不易碎裂，从而保证了周围元器件的安全。(2)光能利用率高，辐射效果好。利用高反射率的镀膜效果，高度提高了光能的利用率。
由于上述优点，本发明可广泛应用于数据投影机、背投影电视等大功率辐射光源的灯罩设备中。
图1是本发明微晶玻璃灯罩的结构示意图；图2是本发明微晶玻璃灯罩的正面剖视图。
附图标记说明灯罩本体1光源反射层2光源安装口3光辐射口具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明内容做进一步详细说明。
1、微晶玻璃基料的制备将重量含量为二氧化硅(SiO2)59％，氧化铝(AL2O3)25％，氧化硼(B2O8)1％，氧化镁(MgO)1.5％，氧化钙(CaO)1％，氧化锌(ZnO)1.1％，氧化锂(Li2O)3.2％，氧化锆(ZrO2)1.8％，氧化钛(TiO2)3％，氧化磷(P2O5)2％的细度小于0.1mm的原料，以及微量的着色剂V2O5、MnO2、NiO、Co2O3，澄清剂As2O3、Sb2O3的混合料，经混合后，用电熔炉在1610℃高温下熔制成玻璃溶液。将玻璃溶液经水淬法急冷，制成碎颗粒，经筛选、烘干后，制成碎玻璃基料。
2、二次结晶化热处理；将碎玻璃基料装入设定模具中，进行二次结晶化热处理，具体包括以下步骤a)分相在温度730℃下，时间200分钟，使玻璃受控分相，在分相过程中，多种二元系统硅酸盐、氟金云母及网络体外的阳离子进行配位、富集，达到晶前状态；b)核化将温度提升到910℃，即为成核温度，恒温300分钟左右，将分相过程中所产生的多种晶母形成数量巨多的晶核，并通过外延引发周围异相部分迅速结晶；c)晶化晶体生长阶段400分钟，温度1020℃；d)结构应力消除在800±5℃条件下，进行60分钟热处理，使经过核化、晶化后，玻璃制品体内聚集的结构应力得到释放；e)退火为了进一步消除热应力及部分不稳定的残余应力，在650℃恒温下进行60分钟二次退火，冷却后出炉。
3、镀膜。将步骤2得到的微晶玻璃灯罩本体毛坯经磨边、清洗、烘干后，在其内表面在微晶玻璃表面镀多层用真空电子枪冲击TiO2、SiO2形成膜层，形成光反射层，得到微晶玻璃灯罩产品。
如图1所示，本实施例微晶玻璃灯罩，由微晶玻璃灯罩本体1和光源反射层2，光源安装口3、光辐射口4组成，微晶玻璃灯罩本体1可以为圆锥形、碗形、半球形等各种形状，光源反射层2紧密贴合在微晶玻璃灯罩本体1的内表面。微晶玻璃能耐高温高热，可高达摄氏700度，光源反射层2由高反射率的镀硬膜材料制成。大功率光源通过微晶玻璃灯罩本体1的光源安装口3固定安装在微晶玻璃灯罩本体1的内表面，大功率光源和外电源电相连，光源正常工作时，一部分电能转变成光能，并经光源反射层2高效率的反射后，再通过光辐射口4辐射出去，光辐射口4处接有其他光学元件，使辐射的光束更窄，一致性更好。从而作为数据投影机、背投影电视等的性能优良的工作光源。
权利要求
1.一种微晶玻璃灯罩，包括灯罩本体(1)、光源反射层(2)、光源安装口(3)、光辐射口(4)，其特征在于所述的灯罩本体(1)由微晶玻璃构成，所述的光源反射层(2)紧密贴合在所述的灯罩本体的内表面。
2.如权利要求1所述的微晶玻璃灯罩，其特征在于所述构成灯罩本体(1)的微晶玻璃含有下述重量含量的成分二氧化硅(SiO2)50～70％，氧化铝(AL2O3)18～28％，氧化硼(B2O8)0～10％，氧化镁(MgO)1～3％，氧化钙(CaO)0～2.5％，氧化锌(ZnO)0.5～2％，氧化锂(Li2O)2.7～5％，氧化锆(ZrO2)0.5～2.5％，氧化钛(TiO2)1～4.5％，氧化磷(P2O5)0～10％，其余为澄清剂及着色剂。
3.如权利要求2所述的微晶玻璃灯罩，其特征在于所述构成灯罩本体(1)的微晶玻璃含有下述重量含量的成分二氧化硅(SiO2)57～65％，氧化铝(AL2O3)23～25％，氧化硼(B2O8)0.5～2％，氧化镁(MgO)1～2％，氧化钙(CaO)1.5～2.5％，氧化锌(ZnO)1～2％，氧化锂(Li2O)2.7～3.7％，氧化锆(ZrO2)1.5～2.5％，氧化钛(TiO2)2～4.5％，氧化磷(P2O5)1.5～3％，其余为澄清剂及着色剂。
4.如权利要求1所述的微晶玻璃灯罩，其特征在于所述光源反射层(2)为高反射率的镀硬膜材料。
5.一种如权利要求1所述的微晶玻璃灯罩的制备方法，其特征在于包含以下步骤(1)微晶玻璃基料的制备将重量含量为二氧化硅(SiO2)50～70％，氧化铝(AL2O3)18～28％，氧化硼(B2O8)0～10％，氧化镁(MgO)1～3％，氧化钙(CaO)0～2.5％，氧化锌(ZnO)0.5～2％，氧化锂(Li2O)2.7～5％，氧化锆(ZrO2)0.5～2.5％，氧化钛(TiO2)1～4.5％，氧化磷(P2O5)0～10％的细度小于0.1mm的原料，以及澄清剂及着色剂的混合料，经混合后，用电熔炉在1510℃-1670℃高温下熔制成玻璃溶液，将玻璃溶液经水淬法急冷，制成碎颗粒，经筛选、烘干后，制成碎玻璃基料；(2)二次结晶化热处理将碎玻璃基料装入设定模具中，进行二次结晶化热处理，具体包括以下步骤a)分相在温度(730℃±10℃)下，时间180-220分钟，使玻璃受控分相，在分相过程中，多种二元系统硅酸盐、氟金云母及网络体外的阳离子进行配位、富集，达到晶前状态；b)核化将温度提升到910±10℃，即为成核温度，恒温300分钟左右，将分相过程中所产生的多种晶母形成数量巨多的晶核，并通过外延引发周围异相部分迅速结晶；c)晶化晶体生长阶段400分钟左右，温度1020±10℃；d)结构应力消除在800±5℃条件下，进行60分钟热处理，使经过核化、晶化后，玻璃制品体内聚集的结构应力得到释放；e)退火为了进一步消除热应力及部分不稳定的残余应力，在650℃恒温下进行60分钟二次退火，冷却后出炉；(3)镀膜将步骤2得到的微晶玻璃灯罩本体毛坯经磨边、清洗、烘干后，在其内表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，形成光反射层，得到微晶玻璃灯罩产品。
6.一种如权利要求5所述的微晶玻璃灯罩的制备方法，其特征在于所述步骤(1)微晶玻璃基料的制备为将重量含量为二氧化硅(SiO2)57～65％，氧化铝(AL2O3)23～25％，氧化硼(B2O8)0.5～2％，氧化镁(MgO)1～2％，氧化钙(CaO)1.5～2.5％，氧化锌(ZnO)1～2％，氧化锂(Li2O)2.7～3.7％，氧化锆(ZrO2)1.5～2.5％，氧化钛(TiO2)2～4.5％，氧化磷(P2O5)1.5～3％的细度小于0.1mm的原料，以及澄清剂及着色剂的混合料，经混合后，用电熔炉在1510℃-1670℃高温下熔制成玻璃溶液，将玻璃溶液经水淬法急冷，制成碎颗粒，经筛选、烘干后，制成碎玻璃基料。
全文摘要
本发明提供了一种微晶玻璃灯罩，包括灯罩本体1、光源反射层2、光源安装口3、光辐射口4，灯罩本体1由微晶玻璃构成，光源反射层2紧密贴合在所述的灯罩本体的内表面。本发明还提供了前述微晶玻璃灯罩的制备方法，将重量含量为SiO
文档编号C03C10/00GK1789792SQ20051010219
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月9日 优先权日2005年12月9日
发明者李海华 申请人:桂林迪华特种玻璃有限公司