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JPS6356181B2 - - Google Patents
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JPS6356181B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6356181B2
JPS6356181B2 JP6204283A JP6204283A JPS6356181B2 JP S6356181 B2 JPS6356181 B2 JP S6356181B2 JP 6204283 A JP6204283 A JP 6204283A JP 6204283 A JP6204283 A JP 6204283A JP S6356181 B2 JPS6356181 B2 JP S6356181B2
Authority
JP
Japan
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glass
cao
tungsten
thermal expansion
mgo
Prior art date
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Expired
Application number
JP6204283A
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English (en)
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JPS59186249A (ja
Inventor
Henrii Danboo Junia Uiriamu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Glass Works
Original Assignee
Corning Glass Works
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
タングステン−ハロゲンランプはヨーロツパの
自動車業界では古くから使用されており、ここ数
年来、米国自動車業界にも浸透し始めている。こ
のようなランプは従来の密閉ビームランプと比較
して、いくつかの実用的長所:(1)放出される光が
従来のランプによるものより白い;(2)従来のラン
プと同等以上の光を産出させ、なおかつサイズを
かなり小さくすることができる;(3)照度が、タン
グステン−ハロゲンランプの寿命を通じてほぼ一
定である;および(4)タングステン−ハロゲンラン
プは従来の白熱電球よりも作動寿命が相当長い−
を有している。 しかしながら、タングステン−ハロゲンランプ
は標準ランプよりもかなり高い温度(集光域温度
は500゜〜700℃となり得る)で作動するため、当
該ランプに使用されるエンベロープはそれらの温
度において熱的に安定であり、熱変形耐性がなけ
ればならない。エンベロープは融解石英および96
%石英ガラス組成を原料として製造されてきた。
なぜなら、これらの成分はランプ作動温度よりは
るかに高い歪点を示すためである。しかしなが
ら、不利なことに、これらの成分は非常に高価で
あり、標準的な大量生産技術にはそのまま適用で
きない。さらに、これらのガラスは成形しランプ
仕様とすることが困難であり、熱膨脹率が非常に
低いため、リード線をランプ中に導入するために
特別なシーリング工程を必要とする。 したがつて、ランプエンベロープの大量生産に
使用できる融解および成形特性を示すと同時にそ
の使用に必要とされる物理特性を示すガラスを得
るために相当な研究がなされてきた。この組成研
究は主としてアルカリ土類アルミノケイ酸塩系中
のガラスに関するものである。これらの例を以下
に詳細する。 米国特許第3496401号明細書はタングステン−
ヨウ素白熱電球中のエンベロープとして使用する
ために特別に考案されたガラスに関するものであ
る。当該ガラスは熱膨脹率が30〜50×10-7/℃で
あり、歪点が500℃よりも高く、主として(酸化
物換算の重量%として表わされる)、55〜70%の
SiO2、13〜25%のAl2O3、10〜25%のアルカリ土
類金属酸化物および0〜10%のB2O3から成る。
アルカリ金属酸化物は存在しないことが望まし
く、いかなる場合においても合計0.1%を越えな
いようにする。好ましいガラスはBaOを含有し、
B2O3を含有しない。 米国特許第3798491号明細書は、主として(酸
化物換算の重量%で表現される)、59〜70%の
SiO2、10〜20%のAl2O3および7.4〜28%のBaO
から成るガラスエンベロープを有するタングステ
ン−ハロゲンランプの製造に関するものである。
当該ガラスの熱膨脹率は36〜40×10-7/℃であ
る。 米国特許第3978362号明細書は、主として(酸
化物換算の重量%として表現される)、58〜63%
のSiO2、13〜16%のAl2O3、14〜21%のCaO、0
〜5%のMgOおよび0〜7%のBaOから成り、
CaO+MgO+BaOの合計が19%以上である、タ
ングステン−臭素ランプ用ガラスエンベロープに
関する。アルカリ金属酸化物およびB2O3は存在
しないことが好ましい。当該ガラスの熱膨脹率は
48〜55×10-7/℃であり、歪点は700℃より高い。 米国特許第4060423号明細書は、液相線温度が
1250℃以下であり、歪点が725℃以上であり、熱
膨脹率が42〜48×10-7/℃であり、主として(酸
化物換算の重量%として表現される)、55〜68%
のSiO2、15〜18%のAl2O3、7〜13%のCaO、6
〜16%のBaOおよびそれぞれ微量な偶発的不純
物、残留融剤および清澄剤から成る、タングステ
ン−ハロゲンランプ中のエンベロープに特に適し
たガラス組成を記載するものである。CaO:
BaOの重量比は0.6:1〜1:1である。好まし
いガラス組成はPbO、B2O3およびアルカリ金属
酸化物を含有しない。 米国特許第4255198号明細書は、歪点が730℃よ
り高く、液相線温度が1200℃未満であり、液相線
粘度が40000ポイズ以上であり、熱膨脹率が43〜
48×10-7/℃であり、主として(酸化物換算の重
量%として表現される)、62〜64%のSiO2、14〜
16%のAl2O3、10〜13%のCaOおよび7〜9%の
SrOから成る、タングステン−ハロゲンランプエ
ンベロープ中に使用するガラスを開示するもので
ある。アルカリ金属酸化物は回避しなければなら
ず、MgOおよび/もしくはBaOは5%まで許容
され得る。 米国特許第4302250号明細書は1980年9月8日
にポールS.ダニエルソン(PaulS.Danielson)が
出願し、「タングステン−ハロゲンランプ用ガラ
スエンベロープ」と題され、歪点が750℃より高
く、液相線温度が1300℃未満であり、液相線粘度
が40000ポイズ以上であり、1520℃以下の温度に
おける粘度が1000ポイズ未満であり、熱膨脹率が
42〜44×10-7/℃であり、主として(酸化物換算
の重量で表現される)、64〜68%のSiO2、11〜14
%のCaO、16.5〜18.5%のAl2O3および3〜6%
のSrO+BaO(0〜4%のSrOおよび0〜5%の
BaOから成る)から成る、タングステン−ハロ
ゲンランプ中のガラスエンベロープとして使用す
るために考案されたガラス組成を包摂する。
SrO:BaOのモル比は2:1〜1:2である。 ヨーロツパ特許出願第0019850号明細書は東京
芝浦電気株式会社により1980年5月21日に出願さ
れ、1979年5月24日の優先権を主張し、「ハロゲ
ン白熱電球」と題され、1980年12月10日に公開さ
れたものであり、歪点が675℃以上、熱膨脹率が
41〜48×10-7/℃であり、主として(酸化物換算
で表現される)、55〜65%のSiO2、15〜22%の
Al2O3、5〜10%のCaO、6〜10%のMgO、3〜
6%のB2O3およびそれぞれ極小量の付随酸化物、
残留融剤および残留清澄剤から成る、タングステ
ン−ハロゲンランプエンベロープ用に適したガラ
ス組成を包含する。提供された唯一の実施例は57
%のSiO2、20%のAl2O3、6%のCaO、8%の
MgOおよび4%のB2O3から成り、これらの成分
の合計は95%であつた。 英国特許出願GB2060602A号明細書は1980年10
月8日にカールーツアイスステイフトウング
(Carl−Zeiss Stiftung)により出願され、1979
年10月11日の優先権を主張し、「モリブデン用無
アルカリシーリングガラス」と題され、1981年5
月7日に公開されたものであり、転移温度が775゜
〜810℃、熱膨脹率が46〜51×10-7/℃である、
タングステン−ハロゲンランプ製造用に適したガ
ラス組成が記載されている。当該ガラスは無色と
することもでき、また素地組成にCeO2+TiO2
添加することにより黄色味を帯びたものとするこ
ともできる。列拳された最大範囲(酸化物換算の
重量%として表現される)は以下の値: SiO2 57.00〜64.00 Al2O3 12.50〜16.50 ZrO2 1.00〜5.50 Al2O3+ZrO2 15.00〜19.00 CaO 11.50〜19.20 BaO 0〜6.50 CeO2 0〜8.00 TiO2 0〜4.50 CaO+BaO+CeO2+TiO2 18.60〜25.70 As2O3 0〜0.30 である。 残念ながら、上述の開示されたガラスにはそれ
ぞれ欠点がある。その主要な欠点は、標準的な商
業用大量生産ガラス成形技術を用いて組成を溶融
および成形する際に経験される固有な難しさであ
る。タングステン−ハロゲンランプエンベロープ
は通常、ガラス管の断片から製造されるため、最
も望ましいガラスはベロ(Vello)高速チユーブ
延伸工程に適応する熱安定性および粘性パラメー
ターを示すものとなろう。 本発明の主目的は、ベロ工程を用いて管状に成
形することができ、以下の物理特性;つまり、熱
膨脹率(0゜〜300℃)が42〜45×10-7/℃、歪点
が670℃以上、液相線温度が1150℃未満、液相線
における粘度が2×104ポイズより大である−を
示す、高温タングステン−ハロゲンランプ中の使
用に適したガラス組成を提供することである。 本目的は、主として(酸化物換算の重量%とし
て表現される)成分: SiO2 60.0±1.5 Al2O3 17.0±1.0 B2O3 5.0±0.8 CaO 11.4±0.8 MgO 7.5±0.8 から成るガラス組成を使用することにより達成す
ることができる。 SiO2+Al2O3の総量が、本発明による組成の粘
度、歪点および熱膨脹率を決定するのに重要であ
る。一般に、例えばSiO2+Al2O3量が少ない場合
にはガラスの歪点が低くなる。一方、SiO2
Al2O3濃度が非常に高い場合にはガラスの粘度が
高くなり、溶融が非常に困難となる。したがつ
て、SiO2+Al2O3の総量は約74.5〜78%に保持さ
れることになろう。 SiO2:Al2O3の重量比は、本発明による組成の
液相線温度に相当な影響を及ぼす。例えば、液相
線温度が高過ぎる場合、ベロ工程を用いてガラス
を管状に成形することができない。したがつて、
SiO2:Al2O3の重量比は約3.3〜3.8とすることが
必要である。 CaO:MgOの重量比はガラスの膨脹特性に関
して極めて重要である。この比が特定値を越える
場合、本発明による組成の熱膨脹率は高くなり過
ぎるであろう。逆に、この比が低過ぎる場合に
は、ガラスの熱膨脹率が必要とされる範囲以下と
なるばかりでなく、ガラスの液相線温度が上昇し
て溶融時に問題となることがある。したがつて、
CaO:MgOの重量比は約1.3〜1.8に維持しなけれ
ばならない。 最後に、B2O3の量は綿密に調整し、ガラスが
容易に溶融し、かつ膨脹をもたらさないような十
分に低い粘度を付与するようにする。また、
B2O3はガラスが示す粘度−温度関係を平担化す
る傾向もある。しかしながら、B2O3量が多すぎ
る場合には、ガラスの歪点は望ましくない程、低
い値にまで低下する。逆にB2O3が最小値未満の
場合には、液相線温度は許容できない値にまで上
昇する。 最も理想的にランプを作動させるためには、ガ
ラスはアルカリ金属、鉄および塩化物を含有しな
いものとする。これらの物質のいかなるものも意
図的に組成中には混合しない。バツチ成分中にお
ける不純物濃度は、アルカリ金属酸化物0.2%未
満および酸化鉄0.04%未満に維持しなければなら
ない。 最も好ましいガラス用の目標となる組成は、酸
化物換算の重量%として表現される成分: Al2O3 17.4±0.2 B2O3 4.5±0.1 CaO 10.9±0.1 MgO 7.8±0.1 SiO2 59.4(残分) から成り、以下の物理特性: 歪点 681℃ 熱膨脹率 42.9×10-7/℃ 内液相線 1126℃ 液相線粘度 3.8×104ポイズ を示す。 表は酸化物換算の重量比で表現される数種の
ガラス組成を報告するものであり、これらの組成
は、必要な物理特性を満足するガラスを製造する
ために注意しなければならない決定的な組成パラ
メーターを示す上で有用である。各成分を合計す
ると100もしくはほぼ100となるため、あらゆる実
用的な目的において、列拳された成分は重量%で
記録されたとみなすことができる。実際のバツチ
成分は酸化物もしくは全体的に溶融した際に適当
な割合で必要な酸化物に転化する他の化合物とす
ることができる。例えば、CaCO3はCaO源とし
て用いることができる。 バツチ原料は均一に溶融するように全体的にボ
ールミルした後、プラチナるつぼ中に配置した。
るつぼは約1550℃で運転させる炉内に入れ、約4
時間、炉内に維持した。その後、るつぼを炉から
出し、溶融物を鋼型に注入し、約6″×6″×1/
2″の寸法を有するガラス板を成形し、この厚板を
直ちに、740℃で運転する徐冷窯に移した。(報告
された組成は研究室のるつぼのみで溶融されたも
のだが、必要ならば、より多量なガラス溶融物は
商業用るつぼもしくは連続ガラス溶融装置中で処
理することができるということを理解されなけれ
ばならない。)
【表】 表は上述の例のガラスの物理特性のいくつか
をガラス技術において通常の方法に従つて測定し
た値を示すものである。熱膨脹率は0゜〜300℃の
温度範囲で測定され、×10-7/℃の単位で記録さ
れている。歪点および内液相線は℃、液相線温度
におけるガラスの粘度はポイズで表わされる。
【表】 組成の調整が非常に重大であることが上述の例
において明確にかつ十分に示される。つまり、例
1〜5は必要とされる物理特性値を示すが、一
方、例7〜12は本発明によるガラスとほぼ同様の
組成を有しながら、特定範囲の外にあるため、そ
れらの特性値を示さない。したがつて、上述の物
理特性のうちの1つ以上が、本発明によるガラス
の必要とされる使用に不適となつている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 歪点が670℃以上、熱膨脹率(0゜〜300℃)が
    42〜45×10-7/℃、液相線温度が1150℃未満、液
    相線温度における粘度が2×104ポイズより大で
    あり、主として、酸化物換算の重量%として表現
    したとき、成分: SiO2 60.0±1.5 Al2O3 17.0±1.0 B2O3 5.0±0.8 CaO 11.4±0.8 MgO 7.5±0.8 から成り、SiO2:Al2O3の重量比が約3.3〜3.8に
    維持され、CaO:MgOの重量比が約1.3〜1.8に維
    持されることを特徴とする、タングステン−ハロ
    ゲン白熱電球用ガラスエンベロープ。 2 主として成分: Al2O3 17.4±0.2 B2O3 4.5±0.1 CaO 10.9±0.1 MgO 7.8±0.1 SiO2 59.4(残分) から成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のガラスエンベロープ。
JP6204283A 1983-04-08 1983-04-08 タングステン−ハロゲンランプ用エンベロ−プ Granted JPS59186249A (ja)

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