灯用玻璃组合物、灯用玻璃部件、灯和照明设备的制作方法

专利名称：灯用玻璃组合物、灯用玻璃部件、灯和照明设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及灯用玻璃组合物、灯用玻璃部件、灯和照明设备。
背景技术：
通常，灯用玻璃部件如玻璃灯泡和发光管柱(flared stem)由高度电绝 缘的玻璃制成以便防止电流流过玻璃部件。电流通过玻璃部件可能会S1 起照明设备电路短路或产生熔化玻璃部件的异常热。
一种常用的高度电绝缘的玻璃为所谓的铅玻璃，其包含大量PbO (氧化铅)。但是，由于铅是有害物质，因此铅玻璃的使用近年来受到 官方管制。在寻求电绝缘与铅玻璃电绝缘类似的替代玻璃的尝试中，已 经提出了各种包含大量SrO (氧化锶)的玻璃，其中SrO为用于提高电 绝缘的成分(见下面的专利参考文献l)。但是，已经发现添加大量SrO 可能导致结晶并因此导致玻璃失去透明性。鉴于此，已经提出玻璃具有 被限制到2.5wt。/c或以下的SrO含量以抑制失去透明性(见下面的专利 参考文献2)。
专利参考文献1:日本专利申请公开No.06-206737
专利参考文献2:日本专利申请公开No.2005-213129

发明内容
本发明解决的问题
但是，不幸地，本发明人基于在根据专利参考文献2所制备的玻璃 上进行的实验发现了以下问题。即根据专利参考文献2的玻璃不能满足 适合照明用途所要求的性质。尤其是需要进一步改善玻璃失去透明性的倾向。
考虑到上述问题，本发明的主要目的是提供用于灯的玻璃组合物， 该组合物基本无铅，达到了适合照明目的的电绝缘，并具有较低的失去 透明性的风险。本发明的另一个目的是提供全部由这种玻璃组合物制造 的灯用玻璃部件、灯和照明设备。解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明提供灯用玻璃组合物，该组合物包括以
氧化物表示的以下成分65wt% ~ 75wt。/o的Si02; lwt% ~ 5wt°/"々A1203; 0.5wt% ~ 5wt。/o的Li20; 5wt% ~ 12wt。/o的Na20; 3wt% ~ 7wt。/。的K20; 12wt%~18wt°/"々Li20+Na20+K20; 2.1wt%~7wt°/"々MgO; 2wt% ~ 7wt。/。的CaO; 0wt% ~ 0.9wt。/。的SrO; 7.1wt% ~ 12wt。/。的BaO;并且基 本没有PbO。注意"基本没有PbO"是指完全不含PbO以及以杂质的程 度包含PbO。
在另一个方面中，本发明提供灯用玻璃组合物，该组合物包括以氧 化物表示的以下成分65wt% ~ 75wtQ/。的Si02; lwt% ~ 3wt。/o的A1203; lwt。/。 — 3wt。/o的Li20; 7wt% ~ 10wt。/o的Na20; 3wt% ~ 6wt。/。的K20; 13wt% ~ 17wt。/o的Li20+Na20+K20; 3wt% ~ 6wt。/。的Mg〇；3wt% ~ 6wt% 的CaO; 0wt% ~ 0.9wt。/。的SrO; 7.1wt% ~ 10wt。/o的BaO;并且基本没有 PbO。
注意本申请中所限定的每个数值范围都包括该范围的上限和下限。 例如，65wt% ~ 75wt。/。的范围意味着65wt。/。和75wto/o都^皮包括在该范围内。
Si02是形成玻璃网络(glass network)的主要成分，并且玻璃组合 物中的Si02含量落在65wt。/o 75wty。的范围内。如果Si02含量低于 65wt%,玻璃的耐水性会降低。然而，如果Si02含量高于75wt°/。，则玻 璃在高温下的粘度会增加，这会导致大大降低玻璃的加工性。
A1203为抑制碱溶析(alkaline elution)并形成玻璃网络的成分。也就
是说，添加Al203导致降低玻璃的加工性。玻璃组合物中的八12〇3含量
落在lwto/。 5wt。/o的范围内。如果八1203含量低于lwt%，则不能充分产 生抑制碱溶析的效果。然而，如果八1203含量高于5wt%,则在玻璃中可 能会出现条紋或玻璃在高温下的粘度会增加，这会导致降低玻璃的加工 性。因此优选对于玻璃灯泡，Al203含量落在lwt。/。 3wtM的范围内是 合适的。
Li20、 Na20和K20是碱金属氧化物，这些成分断开玻璃中存在的 Si02键以降低玻璃粘度。另外，Li2〇、Na20和K20大大地影响膨胀系 数。但碱溶析(即析出的碱量)随上面提到的单独成分的量增加，Li20、 Na2〇和K20共存产生一皮称为混合^咸效应的现象以减少石咸溶析。
5与其它原料相比，Na20为更便宜和降低玻璃粘度更有效的成分。 出于这个原因，Na20可用于改善玻璃的加工性。玻璃组合物中的Na20 含量落在5wt% ~ 12wt。/o的范围内。如果Na20含量低于5wt%，则玻璃 的粘度增加降低了加工性。然而，高于12wt。/。的Na20含量降低了玻璃 的耐水性，这导致增加了碱溶析。因此优选对于玻璃灯泡，Na20含量 落在7wt% ~ 12wt。/。范围内是合适的。
玻璃组合物中的K20含量落在3wt。/。-7wt。/o的范围内。如果K20 含量低于3wt。/。，则不能产生上述的混合碱效应，并因此增加了碱溶析。 然而，如果K20含量高于7wt%,则玻璃的耐水性会降低，并因此增加 了碱溶析。因此优选对于玻璃灯泡，K20含量落在3wto/o-6wt。/。范围内 是合适的。
玻璃组合物中的Li20含量落在0.5wt% ~ 5wt。/。的范围内。如果Li20 含量低于0.5wt%,则不能产生上述的混合碱效应，并因此增加了碱溶析。 然而，如果Li20含量高于5wt°/。，则玻璃的耐水性会降低，并因此增加 了碱溶析。另外，由于Li20是相对昂贵的原料，因此制造成本随Li20 含量增加。因此优选对于玻璃灯泡，Li20含量落在lwto/o 3wto/()范围内 是合适的。
Li20、 Na20和K20的总含量落在12wt% ~ 18wt。/。的范围内。Li20、 Na2〇和K20的总含量落在这个范围内，确保了玻璃的良好加工性。如 果总含量低于12wt%，则玻璃的粘度会增加而降低了加工性。然而，如 果总含量高于18wt。/。，则玻璃的耐水性会降低，并因此增加了碱溶析。 因此优选对于玻璃灯泡，Li20、 Na20和K20的总含量落在13wt%~ 17wtM范围内是合适的。
MgO、 CaO、 SrO和BaO是碱土金属氧化物，并对玻璃的电绝缘有 影响。造成影响的第一个因素在于具有较大原子半径的碱土金属倾向于 成为阻断碱金属迁移的物理阻碍。因此，这类碱土金属的存在用于抑制 电导率。从这个观点看，注意到在所有碱土金属中具有最大原子半径的 Ba抑制电导率最大。第二个因素在于具有较大原子半径的碱土金属倾向
于断开或改变环绕Sl02的骨架以提供允许碱金属更容易通过的空间。因
此，这类碱土金属的存在用于增加电导率。从这个观点看，注意到在所 有碱土金属中具有最大原子半径的Ba增加电导率最大。
MgO和CaO为影响玻璃的电绝缘、断开玻璃中存在的Si02键以降低粘度和增加玻璃耐水性的成分。另外，注意到MgO和CaO还影响玻 璃性质如化学耐久性和失去透明性。玻璃组合物中的MgO含量落在 2.lwt% ~ 7wtyo的范围内，玻璃组合物的CaO含量落在2wt% ~ 7wt。/o的 范围内。如果MgO含量低于2.1 wt。/o或CaO含量低于2wt。/。时，则玻璃 的化学耐久性会降低。然而，如果MgO或CaO含量高于7wt%,则玻 璃的粘度倾向于随温度变化过大。这意味着在加工时，玻璃冷却过快， 这导致降低玻璃的加工性并因此降低了灯制造产率。因此优选对于玻璃 灯泡，MgO含量和CaO含量都落在3wt% ~ 6wt。/。范围内是合适的。
玻璃组合物的SrO含量落在0wt% ~ 0.9wt。/。的范围内。SrO含量高 于0.9wt。/。，玻璃在熔融态下失去透明性的倾向增加，作为灯用玻璃，这 是不期望的。为了减小失去透明性的趋势，希望尽可能避免添加SrO。
玻璃组合物中的BaO含量落在7.1wt%~ 12wt。/o的范围内。类似于 如上文所述的MgO、 CaO和SrO, BaO也影响^皮璃的电绝缘。与考虑到 玻璃化学耐久性和失去透明性的倾向而被各自限制到 一定数量或以下 的MgO、 CaO和SrO含量相比，小于7.1\^%的BaO含量使得难以确保 玻璃足够的电绝缘水平。然而，如果BaO含量高于12wt%，则J皮璃在熔 融态下失去透明性的倾向会增加，这对于灯用玻璃是不理想的。因此优 选对于玻璃灯泡，BaO含量落在7.1wt%~ 10wtQ/o范围内是合适的。
注意020、 Na20和K20具有增加玻璃电导率的倾向。相反，MgO、 CaO、 SrO和BaO能有效确保玻璃的电绝缘。通过优化各成分的含量， 将获得电绝缘的期望水平。
注意一种或多种紫外吸收剂如Ce02、 Ti02、 SnO和Sn02可^L加入 到玻璃中以便提供紫外吸收功能。只要每种紫外吸收剂的含量都净皮限制 到lwtQ/。或以下，不会损害根据本发明的玻璃组合物的期望性质即可。 另外，可加入一种或多种澄清剂如Sb203、 S03、 C、 F和C1。只要每种 澄清剂的含量都被限制到lwt。/。或以下，不会损害根据本发明的玻璃组 合物的期望性质即可。另外，在没有损害根据本发明的玻璃组合物的期 望性质的风险时，可存在最多0.5wty。杂质，代表是例如Fe203。
根据本发明的另 一 个方面，玻璃组合物可满足以重量表示的以下关系。[数学式1]
0.76 S + C^O) / (5W +歸)兰1,19
如上所述，碱土金属氧化物断开玻璃中存在的Si02键加宽了玻璃网 络中的间隙。因此，为高迁移率的碱金属尤其是钠提供了宽的路径来迁 移。这里，应注意到在碱土金属中，镁和钠的原子半径基本相等，钙比 钠的原子半径大，但在碱土金属中相对较小。因此，在向玻璃组合物中 添加镁或钓的情况下，网络结构中的间隙比包含钡或锶的玻璃组合物的 间隙窄，其中钡或锶具有较大的原子半径。鉴于此，认为能预计抑制碱
溶析的效果会随MgO或CaO的重量比增加。
同时，可以认为具有较大原子半径的碱土金属倾向于物理阻碍碱金 属的通道，这用于抑制电导率。也就是说，具有较大原子半径的SrO和 BaO更有效地抑制电导率。抑制碱溶析的效果会随SrO和BaO重量比 增力口。
上面两个因素之间的平衡决定了抑制碱溶析的碱土金属含量的期 望范围。本发明人发现，满足以下关系的范围能有效充分地抑制碱溶析。
0,76 ^ (狗O + (7a<9) / (5VO + BaO) ^ L19
根据本发明的再一个方面，Li20 + Na20 + K20的总含量可小于 15.8wt%， MgO、 CaO、 SrO和BaO的总含量可小于15.6wt%，并可满 足由下面的关系限定的重量含量比。
0.76 一 (il勿O + CW)/(5V(9 +
对于高的碱金属氧化物(即Li20、 Na20和K20)总含量，得到的 玻璃的工作点倾向于较低。下面描述的本发明的实施例4和5各自包含总计15.8wt。/。或以上的碱金属氧化物并表现出低于IOO(TC的工作点。
还注意到即使对于小于15.8wtQ/o的碱金属氧化物总含量，只要碱土 金属氧化物的总含量高，得到的玻璃的工作点也会较低。在下面描述的 本发明的实施例7~ 10中，碱金属氧化物的总含量小于15.8wt%,但碱 土金属氧化物的总含量等于15.6wt。/o或更高。实施例7~ 10的工作点低 于1000 。C。
另夕卜，关于碱土金属氧化物的含量，应注意到以下这些。SrO和BaO 中每一个都具有比其它碱土金属氧化物大的原子半径，随着SrO和BaO 含量的增加，得到的玻璃的工作点往往相对较低。下面描述的本发明的 实施例6和11都满足下面的关系并表现出低于100(TC的工作点。
0.76 ^ (均O + (7aO)/(SW + BaC>)
下面描述的本发明的实施例1-3都表现出落在1000°C ~ 105(TC范 围内的工作点。在实施例1 ~3中的每一个中，Li20、 Na20和K20的总 含量小于15.8wt%， MgO、 CaO、 SrO和BaO的总含量小于15.6wt%。 另外，满足下面的关系式。
0.76《(，+ C +歸)
根据本发明的又 一 个方面，玻璃的软化点可落在650 °C ~ 720 °C的范围内。
根据本发明的再一个方面，玻璃在30°C - 380。C温度下的热膨胀系
数可落在90* lot1至100n(r1的范围内。
根据另一个方面，本发明提供灯用玻璃部件，玻璃部件由上面所限 定的玻璃组合物制造。
根据又一个方面，本发明提供包括上面所限定的玻璃部件的灯。 根据又一个方面，本发明提供包括上面所限定的灯的照明设备。发明效果
根据本发明，玻璃组合物包含有限量的SrO。利用有限的SrO含量， 几乎不发生玻璃失去透明性。另外，MgO、 CaO和BaO的含量被限制 到落在预定范围内，以便确保得到的玻璃达到用于照明目的的合适电绝 缘水平。
根据本发明，由上述玻璃组合物制造灯用玻璃部件。利用该^皮璃组 合物，玻璃几乎不失去透明性，并因此提高了制造产率。另外，由于确 保了合适的电绝缘，因而玻璃部件适合用于灯。
根据本发明，灯包括上面描述的玻璃部件。因此，提高了灯的制造 产率并因此降低了灯的制造成本。另外，灯表现出良好的光通量维持率。
根据本发明，照明设备包括上面描述的灯，因此其制造成本^f氐于常 规照明设备的制造成本。另外，本发明的照明设备表现出与常规灯相当 的光通量维持率。


图1为表示根据本发明的玻璃组合物的成分以及它们性质的表。图2为图示本发明中釆用的碱溶析测量方法的图。 [图3]图3为表示通过根据JIS-标准的方法测量的碱溶析量和通过本 发明中采用的碱测量方法测量的电导率之间的关系的图。图4为表示根据对比例的玻璃组合物的成分以及它们性质的表。图5为根据本发明的实施方案1的圆形荧光灯的局部平面图。 [图6]图6为图示发光管柱(stem)被连接到玻璃灯泡前的图，(a)
表示形成发光管柱的元件，(b)表示发光管柱的截面图。 [图7]图7为表示圆形荧光灯的光通量维持率的表。 [图8]图8为示意性显示根据本发明的实施方案2的冷阴极荧光灯
的局部平面图。图9为表示冷阴极荧光灯的光通量维持率的表。图10为示意性表示根据本发明改变的照明设备的斜视图。
符号说明20、 32、 33、 61、 62 玻璃部件
10、 60 灯
80 照明设备
具体实施例方式
下面参考附图描述实施发明的最佳方式。 I.玻璃组合物
首先，下面参考本发明的实施例1 ~ 11描述根据本发明的玻璃组合 物。图1为显示实施例11的玻璃组合物的成分以及其性质的表。 i.玻璃组合物的性质
按照下面的方式评价每种玻璃组合物的性质(碱溶析量、膨胀系数、 软化点、工作点、和失去透明性的倾向)。 石咸溶片斤量
测量从玻璃中溶析的碱组分量的一种常用方法是根据JIS (JIS R 3502 )的化学分析玻璃装置的测试方法。简单地说，按照JISR3502方 法进行下面的过程。首先，使用例如研钵将玻璃样品粉-f成颗粒(具有 落在250微米至420微米范围内的直径)。然后用乙醇洗涤玻璃颗粒以 除去不想要的细粒。然后，在沸水浴中加热洗涤过的玻璃颗粒60分钟 以使碱从玻璃颗粒中溶析。通过用硫酸中和滴定测定溶析物中碱组分的 浓度。将这样测定的值转变成从玻璃颗粒中溶析的碱组分的量。
根据JIS的测试方法具有以下缺点。即，如果不能用乙醇充分进行 洗涤，则不想要的细粉仍保留在玻璃颗粒中。细粉的存在导致玻璃颗粒 在蒸馏水中的总表面积显著增加。在这种情况下，不可能精确测量碱溶 析的量。另外，JIS测试方法要求复杂的过程，包括研磨玻璃样品成小 的颗粒，洗涤颗粒以除去不想要的细粉，和中和滴定。由于这些缺点， 期望 一种更容易和精确地测量碱溶析量的方法。
考虑上述内容，本发明人建立了一种能比根据JIS的方法更容易和 精确地测量碱溶析量的新方法。根据新的测量方法，将一块玻璃样品浸 到蒸馏水中使碱溶析到蒸馏水中。测量碱溶析物的电导率，并由这样测 量的电导率推导出碱溶析量。
图2为图示本发明中采用的新的碱溶析测量方法的图。参考图2描 述测量方法的具体过程。首先，使从玻璃样品上切下的块在恒定保持在75°C ~ 85。C温度范围 内和85% ~ 95%湿度范围内的浴中静置45 ~ 50小时以便润湿这些块。为 了达到更高的测量精确度，优选调节浴温度、浴湿度和浸没时间分别到 8(TC、 90%和48小时，这些是接近各自范围中值的值。
然后，如图2所示，水槽1装有70°C-80。C的100ml蒸馏水2。将 已被润湿的玻璃样品3浸没在蒸馏水中l小时。由于蒸馏水2被保持在 70°C ~ 8(TC的相对低的温度下，因此与按照JIS测试方法在沸腾蒸馏水 中强制发生的碱溶析相比，能使碱以更接近实际情况的方式溶析以进行 测量。
优选地，调节要被浸没的玻璃样品3使得全部玻璃样品3的总表面 积落在4500mm2至5500mm2范围内。更优选地，总表面积应为约 5000mm2。例如，浸没8个玻璃样品3，其中每一个都^皮切成约 15mm*15mm*2.5mm的立方形4犬。
然后，从蒸馏水2中取出玻璃样品3以得到碱溶析物。然后4吏碱溶 析物稳定在25。C,用商业上可得到的具有防浸传感器的小型电导率计4 (商标名Twin Cond B-173 )测量石威溶析物的电导率。
图3为显示通过根据JIS的方法测量的碱溶析量和通过本发明中使 用的新碱溶析测量方法测量的电导率之间的关系的图。存在如图3所示 的关系。通常，适合荧光灯玻璃灯泡的玻璃具有会产生270微克/克或以 下的碱溶析量的性质。如图3所示，碱溶析量为270微克/克的玻璃具有 57微西门子(micro-Siemens)/厘米的电导率。鉴于此，认为具有57微西 门子/厘米或以下的电导率的玻璃适合玻璃灯泡。
换句话说，玻璃的电导率指示玻璃的碱溶析量，尽管是间接地。为 了适合用在灯中，玻璃在25。C下需要具有57微西门子/厘米或以下的电 导率。如果电导率高于57微西门子/厘米，会更显著地引起起因于汞齐 产生的各种问题。
由于本发明中采用的测量方法使用玻璃样品的块，因此可容易调整 要浸没到蒸馏水内的玻璃块的总表面积。因此，能比根据JIS的测试方 法更精确地测量碱溶析量。另外，由于本发明中采用的测量方法基于电 导率确定玻璃的碱溶析量，因此即使溶析出大量碱也能确保测量精度。
另外，由于根据本发明的测量方法使用玻璃样品的块，因此不需要 经过将玻璃样品研磨成小颗粒的过程和洗涤玻璃颗粒的过程。另外，简单地通过将导电率计4的电极直接浸到碱溶析物内测量碱溶析物的电导 率。也就是说，因为不需要中和滴定的复杂过程，所以能比根据JIS的 方法更容易地进行测量。
膨胀系数，软化点，和工作点
使用按照以下方式制备的样品须'J量玻璃的膨胀系数、软化点和工作 点。首先，按照预定的组成混合作为玻璃原料的化学试剂。然后，将lOOg 得到的混合物放到柏坩埚内，然后在电炉中在1500。C下加热3小时以熔 化玻璃原料的混合物。然后将熔化的玻璃倒入到金属模具内以产生所需 形状。成形的玻璃被緩慢冷却(退火)12小时以释放内部应力。将得到 的玻璃块切成预定形状，例如用切割机切割得到玻璃样品。
使用热力学分析仪(Rigaku公司制造的TAS300 TMA8140C )测量 实施例1~11的膨胀系数。为了测量，制备各自具有直径为5mm和高 度为10mm的圆柱形状的玻璃样品。在压缩载荷下在30°C 380。C的温 度下进行观'J量得5'j玻璃样品的平均线性热膨胀系数。
为了气密地密封引线到玻璃灯泡的末端，优选玻璃灯泡的热膨胀系 数与引线的热膨胀系数大致相同。用于引线密封部分的杜美丝线(外部 引线)具有94"(^K"的热膨胀系数。因此，优选玻璃的热膨胀系数落 在90"0-7K"至100"()- K"的范围内。
玻璃的软化点为玻璃的粘度达到107'65dpa-s的温度，在这个温度下， 玻璃获得流动性。作为适合玻璃灯泡的玻璃，优选软化点落在650°C ~ 72(TC的范围内。如果软化点低于650°C,则玻璃灯泡变形是不可避免的， 因为在为了蒸发磷悬浮液中存在的粘合剂而进行的磷焙烧过程中施加 了热。然而，如果软化点高于720°C，则玻璃需要被加热到更高温度以 适当地进行密封过程，这需要具有高燃烧能力的设施。
玻璃的工作点是指玻璃的粘度达到104dpa-s的具体温度。玻璃需要 在低于工作点的温度下被加工。因此，为了适合玻璃灯泡，玻璃优选具 有落在IOO(TC ~ 105(TC范围内的工作点。如果工作点低于IOO(TC,则 工作点范围(即从软化点到工作点的范围)变得太窄，这导致加工性降 低。然而，如果工作点高于1050°C,则玻璃开始熔化的温度变得太高， 这导致加工性降低和熔化过程成本增加。
失去透明性
目测观察已熔化的每种玻璃样品以评价是发生失去透明性(评价为"差")还是未发生(评价为"好")。
ii.范围上限和下限的重要性
根据本发明的玻璃组合物不限于图1所示的实施例1~11。然而， 为了具有用于灯的有利性质，玻璃组合物优选包含以氧化物计在以下范 围内的以下成分65wt。/o-75wto/o的Si02; lwt%~5wt0/c^々A1203; 0.5wt% ~ 5wt。/。的Li20; 5wt% ~ 12wto/。的Na20; 3wt% ~ 7wt。/。的K20; 12wto/。 18wt。/o的Li20+Na20+K20; 2.1wt。/o — 7wt。/。的MgO; 2wt% ~ 7wt。/。的CaO; 0wt% ~ 0.9wt。/。的SrO; 7.1wt% ~ 12wt。/o的BaO;并且基 本没有PbO。另外，优选重量比满足以下关系。
0.76 ^ (均O + (7"〕) / + BW) ^ 1.19
还有，优选以氧化物计Li20、 Na20和K20的总含量小于15.8wt%, MgO、 CaO、 SrO和BaO的总含量小于15.6wt%,并且重量比满足以下 关系。
0.76《(M") + (7 6) + BaO)
下面通过与对比例比较来描述优选上述条件的原因。
图4为显示根据对比例的玻璃组合物的成分以及其性质的表。注意 通过与测量根据本发明实施例的玻璃组合物所用方法相同的方法来测 量根据对比例的玻璃组合物的性质。
在实施例1 ~ 11和对比例1之间进行比较以确定有效抑制失去透明 性的SrO含量。SrO含量等于或低于0.9wt。/。的实施例1 ~ 11都表现出评 价为"好"的失去透明性的倾向。另一方面，SrO含量超过0.9wt% (l.lwt%)的对比例l表现出评价为"差"的失去透明性的倾向。根据 评价，得知为了防止失去透明性的发生，SrO含量需要被限制到0.9wt% 或以下。在实施例1 ~ 11和对比例2之间进行比较以确定得到适合照明目的
的电绝缘的必要成分。对比例2在本发明的组成范围外并表现出高至97 微西门子/厘米的电导率，这意味着碱溶析的量相对大。也就是说，对比 例2的玻璃具有低的电绝缘，因此碱金属离子在玻璃中迁移相对容易。 鉴于此，认为不满足根据本发明的组成范围，将不能得到具有适合照明 目的的电绝缘的玻璃。
在实施例1-9和实施例10和11之间进行比较以观察碱土金属氧 化物重量比对碱溶析的影响。各自满足以下关系的实施例1-9表现出 等于57微西门子/厘米或以下的电导率，这表明碱溶析的量相对小。
0.76 S (均O + C / (SW + Ba(9) ^ 1.19
另一方面，实施例10包含超过1.19重量比的碱土金属氧化物，而 实施例11包含小于0.76重量比的碱土金属氧化物。实施例10和11都 表现出超过57微西门子/厘米的碱溶析量。鉴于此，得知碱土金属氧化 物的重量比需要落在0.76 ~ 1.19范围内以得到具有低碱溶析的玻璃。
比较实施例1 ~ 3和实施例4 ~ 11以观察MgO含量、CaO含量与 Li20、 Na20和K20含量对工作点的影响。实施例1 ~ 3各自满足Li20、 Na20和K20以氧化物计的总含量小于15.8wt%， MgO、 CaO、 SrO和 BaO的总含量小于15.6wt%,并且满足以下关系。
0.76《(Mp<9 + CO + BaO)
注意到实施例1 ~3的工作点都落在IOO(TC ~ 105(TC的范围内并具 有优异的加工性。另一方面，实施例4~ 11不满足上述条件，工作点低 于1000°C,这意味着加工性不如实施例1 ~3的加工性好。
II.灯和灯用玻璃部件
下面描述都根据本发明的实施方案的灯和灯用玻璃部件。实施方案1
图5为根据本发明的实施方案1的圆形荧光灯的部分平面图。如图 5中所示，根据实施方案1的灯10为圆形荧光灯(FCL30ECW/28 )并 具有圆形玻璃灯泡20、密封在玻璃灯泡20每一端处的一对发光管柱30 和30',和被布置成横跨玻璃灯泡20端部的基座40。
玻璃灯泡20为根据本实施方案的用在灯中的玻璃部件的一个例子， 并由根据本发明的玻璃组合物制造。玻璃灯泡20的内表面按指定顺序 涂有保护层(未示出)和磷光体层(未示出)。玻璃灯泡20封闭一片 汞齐21和惰性气体如氩气。
图6为图示被连接到玻璃灯泡前的发光管柱的图。在图6中，(a) 表示形成发光管柱的元件，(b)表示发光管柱的截面图。如图6的(a) 所示，发光管柱30由灯丝线圈34、 一对引线35和36、发光管32，和薄 的玻璃管33，装配成。如图6的(b)所示，处于装配关系的发光管柱30 由电极31、密封连接到电极31的发光体(flare)32和熔合到发光体32的 排气管33组成。
电才及31由灯丝线圏34和一对引线35和36组成。灯丝线圈34连 接到引线35和36各自的一端(即每个引线的两端之一暴露在玻璃灯泡 20内)，例如，通过以桥接各个引线35和36的末端的方式铆合或焊接。
发光体32为根据本实施方案的玻璃部件的一个例子，并由根据本 发明的玻璃组合物制造。发光体32具有密封一对引线35和36的安装 部分37a、在远离灯丝线圏34的方向上从安装部分37a延伸的管状部分 37b和进一步在远离灯丝线圏34的方向上从管状部分37b延伸的凸缘部 分38。
通过加工发光管32，形成发光体32。更具体地，使发光管32，的直 线部分37，部分与薄玻璃管33，的一端熔合形成发光体32的安装部分 37a。直线部分37，的剩余部分留下不熔合并变形形成发光体32的管状 部分37b。另外，发光管32，的发光部分38，不用被加工就变成发光体32 的凸缘部分38。凸缘部分38在灯泡密封过程中被部分熔合焊接到玻璃 灯泡20的一端。注意可通过检查不可能与玻璃灯泡20和排气管33的 玻璃混合的管状部分37b而确认制造发光体32的玻璃组合物。
排气管33为根据本实施方案的玻璃部件的一个例子并由根据本发 明的玻璃组合物制造。排气管33通过加工薄玻璃管33，来形成，并用于从玻璃灯泡20中抽出气体以在其中产生真空以及放入汞齐片21。使薄 玻璃管33，的端部与发光体32的支座(mount) 37a熔合。
基座40具有用于容纳玻璃灯泡20端部的主体41,并还具有大量被 布置在主体41上的多个连接销(connection pin) 42。
根据上述实施方案1的灯10具有玻璃灯泡20、发光体32和排气管 33,它们各自由具有良好加工性的玻璃制成，提高了这些玻璃部件的制 造产率。另外，发光体32由在30°C 380。C下膨胀系数落在90n(r71^ 至10(P10;K"范围内的玻璃制成，发光管柱30发生破裂的风险低并且 因此预期灯的寿命长。
图7为显示圆形荧光灯的光通量维持率的表。为了评价光通量维持 率，由根据图l所示实施例l、 2和4 7的玻璃组合物；根据图4所 示对比例l和2的玻璃组合物；和用于圆形荧光灯的常规软玻璃制造结 构与灯10相同的多个圆形荧光灯。常规软玻璃在下文中被称为对比例 3。
为了进行评价，对每个圆形焚光灯都进行灯操作试验以测量预定时 间间隔下的光通量。根据测量结果，将100小时下的光通量视为100%, 计算灯操作1000小时和3000小时后相对于100小时下的光通量维护系 数。注意根据对比例1的玻璃组合物失去透明性，因而不能制造透明玻 璃管。因此，没有由根据对比例1的玻璃组合物制造圆形荧光灯，并因 此没有对对比例1进行光通量维持率评价。
图7所示的评价结果表明，由低电导率玻璃制造的圆形荧光灯表现 出相对高的光通量维持率。还认为由根据本发明的实施例的玻璃制造的 所有圆形荧光灯都表现出比由常规软玻璃(对比例3)制造的圆形荧光 灯表现的维持率高的光通量维持率。
实施方案2
图8为示意性表示根据本发明实施方案2的冷阴极荧光灯的部分平 面图。如图8中所示，根据实施方案2的冷阴极荧光灯60具有玻璃灯 泡61，其为具有基本圆形直径方向截面的直管。
玻璃灯泡61为根据本发明的玻璃部件的例子，并由根据本发明的 玻璃组合物制造。玻璃灯泡61尺寸为长度720mm、外径4.0mm和内径 3.0mm。引线63经玻璃珠62被密封到玻璃灯泡61的每一端。引线63可由 连接在一起的鴒制内引线和镍制外引线组成。在每个内引线的顶端，固 定设置冷阴极电极64。
玻璃珠62和玻璃灯泡61通过例如熔合被彼此连接，而玻璃珠62 和引线63通过使用例如玻璃熔料(glass frit)一皮彼此连接。因此，玻璃灯 泡61被气密密封。注意电极64和引线63通过例如激光焊接被彼此连 接。
每个电极64是所谓形状为有底的管的中空电极。利用中空电极， 抑制了灯工作期间放电产生的飞'賊。
玻璃灯泡61在其中以对i波璃灯泡61体积的预定比例例如0.6mg/cc 封闭汞。另外，玻璃灯泡61填充有预定压力例如60托的稀有气体。稀 有气体可为氩气和氖气的混合物，Ar和Ne的比例为5%和95%。
玻璃灯泡61的内表面涂有保护层65，保护层65的暴露表面(面向 远离玻璃灯泡内表面的表面)涂有磷光体层66。保护层65由例如金属 氧化物如氧化钇(Y203 )制成，用于抑制玻璃灯泡61与玻璃灯泡61中 封闭的汞的反应。注意保护层65的设置是任选的，在玻璃管的碱溶析 得到明显抑制的情况下可被省略。
磷光体层66将来自汞的激发光转变成白光。磷光体层66包含三种 不同颜色的磷光体颗粒，即，将激发光转变成各自颜色光的红、蓝和绿 ^舞光体。
本文使用的磷光体颗粒是不包含氧化铝的稀土。这类磷光体的具体 例子包括作为红色磷光体的Y203:Eu3+,作为绿色磷光体的LaP04:Tb3+, 和作为蓝色磷光体的(SrCaBa)n(P04)6Cl2:Eu2+。
如上所述，根据本发明实施方案2的冷阴极荧光灯60提高了制造 产率，因为玻璃灯泡61具有良好的加工性。另外，制造玻璃部件的玻 璃在30。C - 380。C下具有90*10-]至100"0々K"范围内的热膨胀系数， 玻璃珠62发生破裂的风险低，并因此预计到灯的寿命长。
图9为显示冷阴极荧光灯的光通量维持率的表。为了评价光通量维 持率，由根据图l所示实施例l、 2和4-7的玻璃组合物；根据图4 所示对比例1~2的玻璃组合物；和常规用于冷阴极荧光灯的常规硬玻 璃，制造结构与冷阴极荧光灯60相同的多个冷阴极荧光灯。常规硬玻 璃在下文中,皮称为对比例4。为了进行评价，对每个冷阴极荧光灯都进行灯操作试^r以测量预定 时间间隔下的光通量。根据测量结果，将0小时下的光通量视为100%, 计算灯操作1000小时和3000小时后相对于0小时下的光通量维持率。 注意根据对比例1的玻璃组合物失去透明性，因而不能制造透明玻璃管。 因此，没有由根据对比例1的玻璃组合物制造冷阴极灯，并因此没有对 对比例1进行光通量维持率评价。
图9所示的评价结果表明，由低电导率玻璃制造的冷阴极荧光灯表 现出相对高的光通量维持率。还认为由根据本发明的实施例的玻璃制造 的所有冷阴极焚光灯都表现出比由常规硬玻璃(对比例4)制造的冷阴 极荧光灯表现的维持率高的光通量维持率。
改变
至此，已使用具体实施方案描述了根据本发明的灯和灯用玻璃部 件。但是，自然应认识到，灯和灯用玻璃部件不限于上面公开的那些。
例如，用于灯的玻璃部件不限于玻璃灯泡、发光体、排气管和玻璃 珠。而是，根据本发明的玻璃部件包括用于制造灯的玻璃部件，如汞胶
囊。这类汞胶嚢被布置在灯内部，并在稍后被打开以用汞填充灯。
另外，根据本发明的灯可为任何类型的焚光灯，包括圆形荧光灯、
冷阴极荧光灯、双圆形荧光灯、方形荧光灯、双方形焚光灯、双荧光灯
和直线式荧光灯。 III.照明设备
图10是示意性地表示根据本发明改变的照明设备的斜视图。如图 IO中所示，改变的照明设备80为直接式背光单元，并包括多个冷阴极 焚光灯60、容纳冷阴极荧光灯60的壳81和覆盖壳81开口的前面板82.
壳81由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂制成，并具有内表 面83，在内表面83上，通过蒸发来沉积金属如银以使它们成为反射表 面。实际上，壳81可由不同于树脂的任何材料制成，金属材料如铝是 一个例子。
根据这种改变，照明设备80具有沿壳81的纵向彼此轴向平行的总 共14个冷阴极荧光灯60。冷阴极荧光灯60由驱动电路(未示出)操纵。
用半透明的前面寺反82密封地覆盖壳81的开口 ，以防止外部物质如 灰尘和脏物进入壳81。前面板82由彼此层压的扩散板84、扩散座85和透Mi片86组成。
扩散板84和扩散座85引起从冷阴极荧光灯60发射的光的散射和 扩散。透镜片86是用于在透镜片86的法线方向上校准扩散的光。利用 上面的结构，冷阴极荧光灯60发射的光一皮调整使得前面板82的整个表 面(发光表面)均匀地向前方发射光。
如上所述，已参考改变描述了根据本发明的照明设备。但是，自然 认识到，根据本发明的照明设备不限于上述具体改变。例如，根据本发 明的照明设备可为任何其它类型的照明设备，包括户内和户外照明设 备、桌用和便携照明设备、与显示设备一起使用的照明设备、液晶显示 器的背光和用于图像扫描的照明设备。
工业实用性
根据本发明的灯用玻璃组合物适用于广泛的照明目的。
权利要求
1.灯用玻璃组合物，其包括以氧化物表示的以下成分65wt％～75wt％的SiO2；1wt％～5wt％的Al2O3；0.5wt％～5wt％的Li2O；5wt％～12wt％的Na2O；3wt％～7wt％的K2O；12wt％～18wt％的Li2O+Na2O+K2O；2.1wt％～7wt％的MgO；2wt％～7wt％的CaO；0wt％～0.9wt％的SrO；7.1wt％～12wt％的BaO；并且基本没有PbO。
2. 灯用玻璃组合物，其包括以氧化物表示的以下成分 65wt% ~ 75wt。/。的Si02;lwt%~3wt0/"々A1203;lwt% ~ 3wt。/o的Li20;7wt%~ 10wt。/o的Na20;3wt% ~ 6wt。/o的K20;13wt% ~ 17惑的Li20+Na20+K20;3wt% ~ 6wt。/o的MgO;3wt% ~ 6wt。/o的CaO;0wt%~0.9wto/c^ SrO;7.1wt% ~ 10wt。/。的BaO;并且基本没有PbO。
3. 根据权利要求1的玻璃组合物，其中满足由以下关系式所限定的 重量含量比[数学式1]<formula>formula see original document page 2</formula>
4. 根据权利要求1的玻璃组合物，其中Li20 + Na20 + K20的总含量小于15.8wt%,MgO、 CaO、 SrO和BaO的总含量小于15.6wt%,并且满足由下面的关系式所限定的重量含量比，[数学式2]0,76《(均O + C + BaO)。
5. 根据权利要求1的玻璃组合物，其中软化点落在650°C~ 720°C 的范围内。
6. 根据权利要求1的玻璃组合物，其中30°C 380。C温度下的热膨 胀系数落在90*10 — K—1至100*10 — K—1的范围内。
7. 灯用玻璃部件，其中所述玻璃部件是由权利要求1中所述的玻璃 组合物制造的。
8. 灯，包括权利要求7中所述的玻璃部件。
9. 照明设备，包括权利要求8中所述的灯。
全文摘要
玻璃组合物，其包含以氧化物表示的以下成分65wt％～75wt％的SiO₂；1wt％～5wt％的Al₂O₃；0.5wt％～5wt％的Li₂O；5wt％～12wt％的Na₂O；3wt％～7wt％的K₂O；12wt％～18wt％的Li₂O+Na₂O+K₂O；2.1wt％～7wt％的MgO；2wt％～7wt％的CaO；0wt％～0.9wt％的SrO；7.1wt％～12wt％的BaO；并且基本没有PbO。灯用玻璃组合物基本无铅，具有适合照明目的的电绝缘，并进一步降低了失去透明性的风险。
文档编号C03C3/087GK101616877SQ200880005709
公开日2009年12月30日 申请日期2008年10月24日 优先权日2007年11月13日
发明者仁熊泰郎, 伊藤雅信, 户田淳子 申请人:松下电器产业株式会社