JP2007186404A - Glass for illumination - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明用ガラスに関し、特に液晶表示素子のバックライト光源として使用される蛍光ランプ用外套容器を作製するための照明用ガラスに関するものである。 The present invention relates to an illumination glass, and more particularly to an illumination glass for producing a fluorescent lamp envelope used as a backlight source of a liquid crystal display element.
液晶表示パネルは、自己発光しないためバックライト等の照明装置が必要である。その照明装置はバックライトユニットと呼称され、光源であるランプ、ランプから後方に放射された光を前面に反射する反射板、光を均質に平均化する拡散板や液晶開口部に光を集中させ、その他を反射するレンズシートからなる。反射板、拡散板、レンズは樹脂で形成されている。具体的には、蛍光ランプを液晶パネルの直下に置き、反射板でパネル側に光を出し、これを拡散板で均質な光とする直下型照明装置と、蛍光ランプを液晶パネルの後ろ側方に設置して、反射板からの光を導光板に導き、拡散板を通して液晶パネル側に光を出すエッジ型照明装置がある。直下型液晶表示装置はTVなどの大型液晶表示パネルに好適であり、エッジ型液晶表示装置は薄型化が可能であるためパーソナルコンピューター(PC)に広く使用されている。 Since the liquid crystal display panel does not self-emit, an illumination device such as a backlight is required. The illuminating device is called a backlight unit, and the light is concentrated on a lamp as a light source, a reflecting plate that reflects light emitted backward from the lamp to the front surface, a diffusion plate that uniformly averages the light, and a liquid crystal opening. It consists of a lens sheet that reflects the others. The reflector, diffuser, and lens are made of resin. Specifically, a fluorescent lamp is placed directly under the liquid crystal panel, a reflector is used to emit light toward the panel, and this is used as a uniform light with a diffuser, and the fluorescent lamp is placed behind the liquid crystal panel. There is an edge-type illumination device that is installed in the projector and guides the light from the reflection plate to the light guide plate and emits the light to the liquid crystal panel side through the diffusion plate. The direct type liquid crystal display device is suitable for a large-sized liquid crystal display panel such as a TV, and the edge type liquid crystal display device is widely used in personal computers (PCs) because it can be thinned.
光源として使用される蛍光ランプには、冷陰極蛍光ランプが使用されるのが一般的である(例えば特許文献1)。冷陰極蛍光ランプは、コバール、モリブデン等の電極と、電極を封着するための封着ビーズと、蛍光体が内面に塗布されたホウケイ酸ガラス製の外套管を用いて作製される。また、電極が外套管表面に形成された外部電極ランプ(たとえば特許文献2)と呼ばれる蛍光ランプも使用され始めている。 As a fluorescent lamp used as a light source, a cold cathode fluorescent lamp is generally used (for example, Patent Document 1). The cold cathode fluorescent lamp is manufactured using an electrode such as Kovar or molybdenum, sealing beads for sealing the electrode, and a borosilicate glass outer tube having a phosphor coated on the inner surface. In addition, fluorescent lamps called external electrode lamps (for example, Patent Document 2) in which electrodes are formed on the outer tube surface have begun to be used.
これらのランプの発光原理は、一般の熱陰極ランプと同様で、電極間の放電によって封入された水銀ガス等が励起し、励起したガスから放射される紫外線によって外套管の内壁面に塗られた蛍光体が可視光線を発光するというものである。 The light emission principle of these lamps is the same as that of general hot cathode lamps, and the mercury gas enclosed by the discharge between the electrodes is excited and applied to the inner wall surface of the outer tube by ultraviolet rays emitted from the excited gas. The phosphor emits visible light.
バックライトユニットの寿命は、当初の光束の半分になった時間で表される。光束劣化原因は、光源の蛍光ランプのみならず、その光を効率良く反射する樹脂製の反射板や、その光を拡散する拡散板の劣化による着色によって、反射率や透過率が劣化することでも引き起こされる。これら樹脂材料の劣化は、ランプ内部で発生する紫外線が管外に漏れることが原因である。特に、TV用途では長期にわたって使用されるため、比較的寿命が短いPC用途では問題にならないような、より長波長側の紫外線(313nm等)の漏洩の影響が無視できなくなっている。 The lifetime of the backlight unit is represented by the time when it becomes half of the initial luminous flux. The cause of light beam deterioration is not only the fluorescent lamp of the light source, but also the reflectance and transmittance deteriorate due to coloring due to deterioration of the resin reflecting plate that efficiently reflects the light and the diffusion plate that diffuses the light. Is caused. The deterioration of these resin materials is caused by the ultraviolet rays generated inside the lamp leaking out of the tube. In particular, since it is used for a long time in a TV application, the influence of leakage of ultraviolet rays (313 nm or the like) on a longer wavelength side, which does not cause a problem in a PC application with a relatively short life, cannot be ignored.
そこで、長寿命が要求される蛍光ランプの外套管には、紫外線遮蔽性のあるホウケイ酸ガラスで作製することが検討されている。例えば特許文献3〜5には、TiO2を用いて紫外線遮蔽性を付与した蛍光ランプ外套管ガラス材質が開示されている。
313nm等の長波長側の紫外線吸収能力を高めるためには、TiO2を多量に含有させることが有効である。 In order to increase the ultraviolet absorption ability on the long wavelength side such as 313 nm, it is effective to contain a large amount of TiO 2 .
しかしながらTiO2を多量に含むガラスは、ガラス管成形時に耐火物と接触するとTiO2を主体とする結晶を生じ易い。ガラス中に結晶が生じると、ガラス管の真円度が悪くなって、蛍光体が均質に塗布できずにランプ明るさにムラを生じる。また結晶の部分の周辺が凹むため、結晶析出部分が封着部分と重なる場合には、封着部分に隙間が生じてスローリークを生じ、ランプが点灯しなくなることがある。 However, glass containing a large amount of TiO 2 tends to form crystals mainly composed of TiO 2 when it comes into contact with a refractory during glass tube forming. When crystals are formed in the glass, the roundness of the glass tube deteriorates, and the phosphor cannot be uniformly applied, resulting in unevenness in lamp brightness. In addition, since the periphery of the crystal portion is recessed, when the crystal precipitation portion overlaps with the sealing portion, a gap may be generated in the sealing portion to cause a slow leak, and the lamp may not be lit.
またTiO2含有量が多くなると、ガラスの分相傾向が強くなる。それゆえガラス管内に塗布した蛍光体の焼結工程で、ガラスが分相して透過率が劣化するという現象が生じ易い。このような現象が生じると、得られるランプが暗くなる。 Further, when the TiO 2 content increases, the phase separation tendency of the glass becomes stronger. Therefore, in the sintering process of the phosphor applied in the glass tube, a phenomenon that the glass is phase-divided and the transmittance is deteriorated easily occurs. When such a phenomenon occurs, the resulting lamp becomes dark.
本発明の目的は、313nm等の長波長側の紫外線遮蔽が可能であり、しかもTiO2系の結晶を生じたり、分相を起こしたりし難い照明用ガラスを提供することである。 An object of the present invention is to provide a glass for illumination that can shield ultraviolet rays on a long wavelength side such as 313 nm, and that hardly causes TiO 2 -based crystals or phase separation.
本発明の照明用ガラスは、質量百分率で、SiO2 50〜75%、B2O3 12〜25%、Al2O3 0〜3.2%未満、Li2O 0〜0.5%未満、Na2O 0〜7%、K2O 3〜15%、Li2O+Na2O+K2O 6〜15%、Al2O3+Li2O 0〜3.2%、BaO 0〜20%、ZnO 0〜15%、TiO2 2.5〜4.9%、As2O3+Sb2O3 0〜5%含有し、30〜380℃における熱膨張係数が45〜58×10-7/℃であることを特徴とする。 The lighting glass of the present invention is, by mass percentage, SiO 2 50 to 75%, B 2 O 3 12 to 25%, Al 2 O 3 0 to less than 3.2%, Li 2 O 0 to less than 0.5%. , Na 2 O 0-7%, K 2 O 3-15%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 6-15%, Al 2 O 3 + Li 2 O 0-3.2%, BaO 0-20%, ZnO 0 to 15%, TiO 2 2.5 to 4.9%, As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0 to 5%, and the thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. is 45 to 58 × 10 −7 / ° C. It is characterized by being.
また本発明の蛍光ランプ用外套容器は、上記照明用ガラスからなることを特徴とする。 The envelope for a fluorescent lamp of the present invention is characterized by comprising the above-mentioned lighting glass.
本発明の照明用ガラスは、313nmにおける必要な紫外線遮蔽能力を有しており、バックライトユニットの構成樹脂部材を劣化させることがない。またTiO2の結晶の析出量が極めて少ないため、寸法精度及び封着信頼性が高い外套管を作製することができる。しかも分相性が弱いためにランプが暗くならない。それゆえ蛍光ランプの外套管材質、特にTV用途などの長期間の使用を前提とした液晶表示素子の照明装置の光源に用いられる細径蛍光ランプの外套管材質として好適である。 The lighting glass of the present invention has a necessary ultraviolet shielding capability at 313 nm, and does not deteriorate the constituent resin members of the backlight unit. Further, since the amount of precipitated TiO 2 crystals is extremely small, it is possible to manufacture a mantle tube with high dimensional accuracy and high sealing reliability. Moreover, since the phase separation is weak, the lamp does not darken. Therefore, it is suitable as an outer tube material of a fluorescent lamp, particularly as an outer tube material of a small-diameter fluorescent lamp used for a light source of an illuminating device of a liquid crystal display element premised on long-term use such as a TV application.
また上記ガラスからなる外套管を用いれば、輝度が高く、しかも輝度劣化が殆どない蛍光ランプを作製することができる。それゆえTV用途等、長期間使用される装置のバックライトユニット用蛍光ランプの外套管として好適である。 Further, if the mantle tube made of the glass is used, a fluorescent lamp having high luminance and almost no luminance deterioration can be produced. Therefore, it is suitable as an outer tube of a fluorescent lamp for a backlight unit of a device used for a long period of time, such as a TV application.
本発明の照明用ガラスは、機械的強度が高いホウケイ酸ガラスからなる。また電極にコバールやモリブデンを使用する冷陰極蛍光ランプの外套管を作製する場合には、30〜380℃における熱膨張係数が45〜58×10-7/℃の範囲に調整することが好ましい。 The lighting glass of the present invention is made of borosilicate glass having high mechanical strength. In the case of producing a cold-cathode fluorescent lamp envelope using Kovar or molybdenum as an electrode, the thermal expansion coefficient at 30 to 380 ° C. is preferably adjusted to a range of 45 to 58 × 10 −7 / ° C.
またTiO2を多量に含有することにより、313nmの紫外線を有効に遮蔽することが可能になる。しかも本発明では、TiO2を多量に含有することによって起こるTiO2系結晶の析出や、分相傾向の強まりを防止するために、Al2O3とLi2Oの含有量を制限している。詳述すると、Al2O3の含有量が少ないほど、ガラスが耐火物と接触した場合に生じるTiO2系結晶の析出が少なくなる。またLi2Oの含有量が少ないほど、ガラスの分相傾向が弱まる。しかもガラスが分相すると結晶が析出し易くなるが、Li2Oの含有量を低下させて分相傾向を弱めれば、TiO2系結晶の析出を一層抑制することができる。 Further, by containing a large amount of TiO 2 , it is possible to effectively shield 313 nm ultraviolet rays. In addition, in the present invention, the contents of Al 2 O 3 and Li 2 O are limited in order to prevent precipitation of TiO 2 crystals caused by containing a large amount of TiO 2 and an increase in phase separation tendency. . More specifically, the lower the content of Al 2 O 3 , the less TiO 2 -based crystals are deposited when the glass comes into contact with the refractory. Moreover, the smaller the Li 2 O content, the weaker the phase separation tendency of the glass. Moreover, when the glass is phase-separated, crystals are likely to precipitate. However, if the Li 2 O content is decreased to weaken the phase separation tendency, the precipitation of TiO 2 -based crystals can be further suppressed.
なおLi2Oの含有量を低下させることなく、Al2O3の含有量のみを低下させると、ガラスの粘性が低下して従来品と同等の粘度特性を得ることが難しくなる。またAl2O3の含有量を低下させることなく、Li2Oの含有量のみを低下させると、ガラスの粘性が上昇して従来品と同等の粘度特性を得ることが難しくなる。そこで両者を同時に低下させれば、粘度特性を変化させることなく上記効果を得ることが可能となる。ただしTiO2の含有量が多くなり過ぎると、Al2O3とLi2Oの含有量を制限しても、TiO2系結晶の析出や分相傾向の強まりを抑制することが困難になる。以下にAl2O3とLi2OとTiO2の好適な含有量を示す。 If only the content of Al 2 O 3 is reduced without reducing the content of Li 2 O, the viscosity of the glass is lowered, making it difficult to obtain viscosity characteristics equivalent to those of conventional products. Moreover, when only the content of Li 2 O is reduced without reducing the content of Al 2 O 3 , the viscosity of the glass increases and it becomes difficult to obtain viscosity characteristics equivalent to those of conventional products. Therefore, if both are reduced at the same time, the above effect can be obtained without changing the viscosity characteristics. However, if the content of TiO 2 becomes too large, it becomes difficult to suppress precipitation of TiO 2 -based crystals and an increase in phase separation tendency even if the contents of Al 2 O 3 and Li 2 O are limited. The preferred contents of Al 2 O 3 , Li 2 O and TiO 2 are shown below.
Al2O3とLi2OとTiO2の割合は、質量百分率で、Al2O3 0〜3.2%未満、Li2O 0〜0.5%未満、Al2O3+Li2O 0〜3.2%、TiO2 2.5〜4.9%、好ましくはAl2O3が0〜3%、Li2Oが0〜0.4%、Al2O3+Li2Oが0〜3%、TiO2が2.5〜4.2%である。 The ratio of Al 2 O 3 and Li 2 O and TiO 2 are in mass percentage, Al less than 2 O 3 0~3.2%, Li 2 O less than 0~0.5%, Al 2 O 3 + Li 2 O 0 ~3.2%, TiO 2 2.5~4.9%, preferably Al 2 O 3 is 0~3%, Li 2 O is 0~0.4%, Al 2 O 3 + Li 2 O is 0 3%, TiO 2 is from 2.5 to 4.2%.
以下に本発明の照明用ガラスの組成を上記のように限定した理由を述べる。 The reason why the composition of the lighting glass of the present invention is limited as described above will be described below.
SiO2は、ガラスの骨格を構成するために必要な主成分であり、その含有量は50%以上、好ましくは55%以上、さらに好ましくは58%以上である。また75%以下、好ましくは72%以下、さらに好ましくは69%以下である。SiO2が75%以下であればシリカ原料の溶融に長時間を要しない。72%以下であればガラス中にSiO2の結晶が発生し難くなる。さらに69%以下であれば、部分的な粘性の不均質さが原因で起こる寸法精度悪化についても効果的に抑制することができる。一方、SiO2が50%以上であれば、TiO2との相乗効果により優れた耐候性を得ることができる。55%以上であれば、結晶が発生しにくいために安定したガラスが得られる。最も好ましいのは58%以上である。 SiO 2 is a main component necessary for constituting a glass skeleton, and its content is 50% or more, preferably 55% or more, and more preferably 58% or more. Moreover, it is 75% or less, Preferably it is 72% or less, More preferably, it is 69% or less. If SiO 2 is 75% or less, it does not take a long time to melt the silica raw material. If it is 72% or less, SiO 2 crystals hardly occur in the glass. Further, if it is 69% or less, it is possible to effectively suppress the deterioration of dimensional accuracy caused by partial viscosity inhomogeneity. On the other hand, when SiO 2 is 50% or more, excellent weather resistance can be obtained due to a synergistic effect with TiO 2 . If it is 55% or more, a stable glass can be obtained because crystals are hardly generated. Most preferred is 58% or more.
B2O3は、溶融性の向上、粘度の調整、耐候性の向上、及び膨張係数の調整のために比較的多量に含有させる成分である。その含有量は12%以上、好ましくは15%以上であり、またその上限は25%以下、好ましくは22%以下である。B2O3が25%以下であるとガラス融液からの蒸発が少ないために均一なガラスが得られる。また22%以下であるとランプ製造工程中の熱加工時にもガラス成分の蒸発が少なくなるため、加工が容易になる。一方、B2O3が12%以上であれば、粘度が十分に低くなり、寸法精度のよい管ガラスが得やすくなる。15%以上であれば、熔融がより容易になることから大量生産に好適となる。 B 2 O 3 is a component that is contained in a relatively large amount for improving the meltability, adjusting the viscosity, improving the weather resistance, and adjusting the expansion coefficient. Its content is 12% or more, preferably 15% or more, and its upper limit is 25% or less, preferably 22% or less. When the B 2 O 3 content is 25% or less, since the evaporation from the glass melt is small, a uniform glass can be obtained. Further, if it is 22% or less, the glass component is less evaporated even during the thermal processing during the lamp manufacturing process, so that the processing becomes easy. On the other hand, if B 2 O 3 is 12% or more, the viscosity is sufficiently low, and it is easy to obtain a tube glass with good dimensional accuracy. If it is 15% or more, since melting becomes easier, it is suitable for mass production.
Al2O3は、アルカリ成分の含有によって切断されたガラスのネットワークを強化し、溶融時のガラスの失透性を著しく改善する成分である。一方で、TiO2のガラスへの溶け込みを阻害するため、TiO2系結晶を生成しやすくする。また、ガラスの粘性を上げる成分である。Al2O3の含有量は3.2%未満、好ましくは3%以下、さらに好ましくは2.5%以下である。Al2O3が3.2%未満であればTiO2系結晶が生じにくくなり、3%以下であればさらに好ましい。2.5%以下であれば粘度が十分に低くなって寸法精度のよい管ガラスが得やすくなる。また低温域においてもTiO2系結晶が出にくくなる。なおAl2O3は必須成分ではないが、均質なガラスの製造や安定した成形を行うためには0.1%以上含有することが好ましい。 Al 2 O 3 is a component that reinforces the network of the cut glass by containing an alkali component and remarkably improves the devitrification property of the glass at the time of melting. On the other hand, in order to inhibit the melting of TiO 2 into the glass, TiO 2 -based crystals are easily generated. Moreover, it is a component which raises the viscosity of glass. The content of Al 2 O 3 is less than 3.2%, preferably 3% or less, more preferably 2.5% or less. If Al 2 O 3 is less than 3.2%, TiO 2 -based crystals are hardly formed, and if it is 3% or less, it is more preferable. If it is 2.5% or less, the viscosity becomes sufficiently low and it becomes easy to obtain a tube glass with good dimensional accuracy. In addition, TiO 2 -based crystals are difficult to appear even at low temperatures. Al 2 O 3 is not an essential component, but is preferably contained in an amount of 0.1% or more in order to produce homogeneous glass or perform stable molding.
アルカリ金属酸化物(R2O)であるLi2O、Na2O、及びK2Oは、熱膨張係数や粘度を調節する効果があり、また溶融性を高めて寸法性の優れたガラスを得やすくする。その一方で、ガラスの耐候性を悪化させる。例えば空気中の炭酸ガスや水と反応して生成物を形成しガラス表面の異物の原因になる。このためアルカリ含有量を適切な範囲に管理する必要がある。 Alkali metal oxides (R 2 O) a is Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O has an effect of adjusting the thermal expansion coefficient and viscosity and an excellent glass of dimension properties to enhance the meltability Make it easier to get. On the other hand, the weather resistance of glass is deteriorated. For example, it reacts with carbon dioxide gas or water in the air to form a product, which causes foreign matter on the glass surface. For this reason, it is necessary to manage the alkali content within an appropriate range.
Li2Oは、TiO2を多量に含有するホウケイ酸ガラスにおいて、上記の他に分相を促進する作用がある。加えて分相によりTiO2系結晶を生じ易くする成分でもある。Li2Oの含有量は0.5%未満、好ましくは0.4%以下、さらに好ましくは0.3%以下に制限される。Li2Oが0.5%未満であれば分相が発生しにくくなってランプが暗くなりにくい。さらにTiO2系結晶を出にくくするためには0.3%以下であることが好ましい。他のアルカリ成分等の使用によって溶融性、膨張特性、粘度特性等、所定の特性を得ることができるのであれば、Li2Oは必ずしも含有する必要がない。またAl2O3量の低下に伴って必要となる粘度調整は、Li2O量の低減によって効果的に行うことができる。 Li 2 O has an effect of promoting phase separation in addition to the above in a borosilicate glass containing a large amount of TiO 2 . In addition, it is also a component that facilitates the formation of TiO 2 -based crystals by phase separation. The content of Li 2 O is limited to less than 0.5%, preferably 0.4% or less, more preferably 0.3% or less. If Li 2 O is less than 0.5%, phase separation is unlikely to occur and the lamp is unlikely to become dark. Further, it is preferably 0.3% or less in order to make it difficult to produce TiO 2 -based crystals. If predetermined characteristics such as meltability, expansion characteristics, and viscosity characteristics can be obtained by using other alkali components, Li 2 O is not necessarily contained. Moreover, the viscosity adjustment required with the decrease in the amount of Al 2 O 3 can be effectively performed by reducing the amount of Li 2 O.
Na2Oは任意成分であり、7%以下、好ましくは5%以下含有させることができる。Na2Oが7%以下であれば、実用上十分な耐候性を確保でき、また管引き成形が容易になり、5%以下であれば熱膨張係数をコバールやモリブデンの熱膨張係数に適合させることが容易となる。なおアルカリ混合効果を得る目的でアルカリ金属酸化物を2種以上含有させる場合、Na2Oの含有量を0.1%以上とすることが好ましい。 Na 2 O is an optional component and can be contained at 7% or less, preferably 5% or less. If Na 2 O is 7% or less, practically sufficient weather resistance can be secured, and tube forming is facilitated. If it is 5% or less, the thermal expansion coefficient is adapted to the thermal expansion coefficient of Kovar or molybdenum. It becomes easy. In addition, when 2 or more types of alkali metal oxides are contained for the purpose of obtaining an alkali mixing effect, the content of Na 2 O is preferably 0.1% or more.
K2Oは3%以上、特に5%以上含有することが好ましい。またその上限は15%以下、特に11%以下であることが好ましい。K2Oが15%以下であれば熱膨張係数をコバールやモリブデンに合致させやすく、11%以下であれば十分に高い耐候性を維持できる。 K 2 O is preferably contained in an amount of 3% or more, particularly 5% or more. The upper limit is preferably 15% or less, particularly preferably 11% or less. If K 2 O is 15% or less, the thermal expansion coefficient can be easily matched with Kovar or molybdenum, and if it is 11% or less, sufficiently high weather resistance can be maintained.
アルカリ金属酸化物の含有量は合量で6%以上、好ましくは7%以上である。またその上限は15%以下、好ましくは12%以下である。これらの成分の合量が15%以下であれば熱膨張係数が高くなり過ぎず、コバール等の封入金属のそれと適合させやすくなる。12%以下であれば十分に高い耐候性を維持できるため、異物発生等を防止できる。一方、これらの成分の合量が6%以上であれば、熱膨張係数が小さくなり過ぎず、コバールやモリブデンのそれと適合させやすくなる。7%以上であればガラス化がより容易になって均質なガラスが得られやすい。 The total content of alkali metal oxides is 6% or more, preferably 7% or more. The upper limit is 15% or less, preferably 12% or less. If the total amount of these components is 15% or less, the coefficient of thermal expansion will not be too high, and it will be easy to match with that of encapsulated metal such as Kovar. If it is 12% or less, sufficiently high weather resistance can be maintained, so that foreign matter generation and the like can be prevented. On the other hand, if the total amount of these components is 6% or more, the coefficient of thermal expansion does not become too small, and it becomes easy to match that of Kovar or molybdenum. If it is 7% or more, vitrification becomes easier and a homogeneous glass is easily obtained.
なおアルカリ混合効果による電気抵抗の向上を図るためには、アルカリ金属酸化物を2種類以上含有することが望まれる。アルカリ金属酸化物の中で、K2Oの含有量が多くなるほど150℃における電気抵抗を高くできる傾向にある。これはK+のイオン半径が他のアルカリイオンに比べて大きく、ガラス中で移動しにくいためである。このためK2O含有量はアルカリ金属酸化物中で、最も多量に含有させることが望ましい。 In order to improve the electrical resistance due to the alkali mixing effect, it is desired to contain two or more kinds of alkali metal oxides. Among the alkali metal oxides, the electric resistance at 150 ° C. tends to be increased as the content of K 2 O increases. This is because the ion radius of K + is larger than that of other alkali ions and is difficult to move in the glass. For this reason, it is desirable to contain the K 2 O content in the largest amount among the alkali metal oxides.
Al2O3とLi2Oは、TiO2系結晶を析出させたり、分相性を強めたりする成分であるため、その含有量は合量で3.2%以下、好ましくは3%以下、特に2.9%以下、さらには2.5%以下に制限することが望ましい。またその下限は0.1%以上、特に0.5%以上であることが望まれる。これらの成分の合量が3.2%以下であれば、TiO2系結晶析出防止の効果がある。しかし量産性を考慮すると、より低い成形温度が求められるため2.9%以下に、また信頼性向上のために、できうれば2.5%以下に制限することが望まれる。また、0.1%以上であれば溶融性改善の効果が認められる。0.5%以上含有すれば溶融し易く、生産効率が良くなる。 Since Al 2 O 3 and Li 2 O are components that precipitate TiO 2 -based crystals or enhance phase separation, the total content is 3.2% or less, preferably 3% or less, particularly It is desirable to limit it to 2.9% or less, more preferably 2.5% or less. The lower limit is preferably 0.1% or more, particularly 0.5% or more. When the total amount of these components is 3.2% or less, there is an effect of preventing TiO 2 -based crystal precipitation. However, considering mass productivity, it is desirable to limit the molding temperature to 2.9% or less because a lower molding temperature is required, and to limit it to 2.5% or less if possible for improving reliability. Moreover, if it is 0.1% or more, the effect of a meltability improvement will be recognized. If it contains 0.5% or more, it is easy to melt and the production efficiency is improved.
BaOは融点を下げ、またガラスの分相を抑制して安定させる成分である。BaOは任意成分であり、20%以下、好ましくは8%以下含有させることができる。BaOが20%以下であれば、BaOを主成分とする結晶の析出傾向が小さくなる。8%以下であればより寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。 BaO is a component that lowers the melting point and suppresses the phase separation of the glass to stabilize it. BaO is an optional component and can be contained in an amount of 20% or less, preferably 8% or less. If BaO is 20% or less, the precipitation tendency of crystals containing BaO as a main component is reduced. If it is 8% or less, a glass with better dimensional accuracy can be obtained, which is preferable.
ZnOはガラスの溶融を助ける成分である。また分相を防止し、安定性を向上させることにより、ガラスの透明性を維持する効果がある。またガラスの粘度を下げる効果がある。一方でZnO自身が揮発しやすいため、15%以下、特に3%以下にすることが好ましい。 ZnO is a component that helps the glass melt. Moreover, it has the effect of maintaining the transparency of glass by preventing phase separation and improving stability. It also has the effect of reducing the viscosity of the glass. On the other hand, since ZnO itself is volatile, it is preferably 15% or less, particularly 3% or less.
TiO2は、紫外領域に吸収を持つことが知られており、紫外線を吸収してガラスに遮蔽効果を与える成分である。さらに耐短波長紫外線変色性をガラスに与える成分である。またガラスの耐候性を高めたり、弾性率を向上させて強度を高めたりする効果がある。一方含有量が多くなるとTiO2系結晶を生じ易く、また分相を強く促進する成分である。TiO2の含有量は2.5%以上、好ましくは3.1%以上、より好ましくは3.6%以上、さらに好ましくは3.8%以上である。またその上限は4.9%以下、好ましくは4.4%以下、さらに好ましくは4.2%以下である。現状使用されるガラス外套管肉厚は、強度の関係から、特殊用途を除いて、0.3mmが最も薄い。求められる紫外線遮蔽能力は、蛍光体の吸収を考慮すると、0.3mm厚での紫外線透過率が313nmで約25%以下である。TiO2が2.5%以上であれば、ガラス肉厚が厚い場合には、313nm紫外線を遮蔽できるようになる。3.1%以上であればガラス肉厚が0.5mm程度で、3.6%以上であればガラス肉厚が0.3mm程度のガラス管で、それぞれ十分な313nm紫外線の遮蔽性を得ることができる。一方、4.9%以下であればTiO2系結晶を生じながらも生産が可能である。4.4%以下であればさらに結晶を生じにくくなるため大量生産に好適である。さらに、成形温度を下げて量産効率を上げ、かつ封着時の信頼性を高めるためには、TiO2系結晶が殆ど生じないことが必要となる。これを達成し易くするためには4.2%以下に制限することが推奨される。 TiO 2 is known to have absorption in the ultraviolet region, and is a component that absorbs ultraviolet light and gives a shielding effect to glass. Further, it is a component that imparts short wavelength ultraviolet discoloration resistance to glass. Moreover, there exists an effect which raises the weather resistance of glass, or improves an elastic modulus and raises an intensity | strength. On the other hand, when the content is increased, TiO 2 -based crystals are likely to be formed, and the phase separation is strongly promoted. The content of TiO 2 is 2.5% or more, preferably 3.1% or more, more preferably 3.6% or more, and further preferably 3.8% or more. The upper limit is 4.9% or less, preferably 4.4% or less, and more preferably 4.2% or less. The thickness of the glass jacket tube used at present is 0.3 mm, which is the thinnest except for special applications due to strength. The required ultraviolet shielding ability is about 25% or less at 313 nm with an ultraviolet transmittance of 0.3 mm considering the absorption of the phosphor. When TiO 2 is 2.5% or more, 313 nm ultraviolet rays can be shielded when the glass thickness is large. If the glass thickness is 3.1% or more, the glass thickness is about 0.5 mm, and if it is 3.6% or more, the glass tube has a glass thickness of about 0.3 mm to obtain a sufficient shielding property of 313 nm ultraviolet rays. Can do. On the other hand, if it is 4.9% or less, production is possible while producing TiO 2 -based crystals. If it is 4.4% or less, it becomes more difficult to produce crystals, which is suitable for mass production. Furthermore, in order to increase the mass production efficiency by lowering the molding temperature and to improve the reliability at the time of sealing, it is necessary that almost no TiO 2 crystal is generated. In order to facilitate this, it is recommended to limit it to 4.2% or less.
As2O3とSb2O3は清澄効果を与える成分である。またTiO2を多量に含有させる場合にはFe2O3による不純物着色が生じやすいが、後述するように、As2O3やSb2O3はこの着色を防止する効果がある。これらの成分は合量で5%以下、好ましくは1%以下含有する。これらの合量が5%を超えるとガラス加工の加熱時にガラスが黒くなる不都合が生じる。なお上記した効果を得るためには、少なくとも何れか一方を含有することが好ましくい。また合量で0.0001%以上、特に0.001%以上、0.01%以上、さらには0.1%以上含有することが望ましい。 As 2 O 3 and Sb 2 O 3 are components that give a fining effect. Further, when TiO 2 is contained in a large amount, impurity coloring due to Fe 2 O 3 tends to occur, but As will be described later, As 2 O 3 and Sb 2 O 3 have an effect of preventing this coloring. These components are contained in a total amount of 5% or less, preferably 1% or less. If the total amount exceeds 5%, there is a disadvantage that the glass becomes black during heating during glass processing. In order to obtain the above-described effect, it is preferable to contain at least one of them. Further, the total content is preferably 0.0001% or more, particularly 0.001% or more, 0.01% or more, and further preferably 0.1% or more.
As2O3は任意成分であるが、添加する場合には0.0001%以上、さらには0.001%以上含有することが好ましい。またその上限は1%以下、特に0.1%以下、さらには0.05%以下、最適には0.01%以下であることが好ましい。As2O3の含有量が0.0001%以上であれば上記した効果が現れはじめるが、0.001%以上であることが望ましい。一方、多すぎるとガラス溶融条件により還元傾向が発生する場合がある。また環境面を考慮すれば、その含有量は少ないほどよい。 As 2 O 3 is an optional component, but when added, it is preferably 0.0001% or more, more preferably 0.001% or more. The upper limit is preferably 1% or less, particularly 0.1% or less, more preferably 0.05% or less, and most preferably 0.01% or less. If the content of As 2 O 3 is 0.0001% or more, the above-mentioned effect starts to appear, but it is desirable that the content is 0.001% or more. On the other hand, if the amount is too large, a reduction tendency may occur depending on glass melting conditions. In consideration of the environment, the smaller the content, the better.
Sb2O3もAs2O3と同様、任意成分である。Sb2O3は、As2O3に比較してその効果が弱いものの、環境への負担が小さいという特徴がある。Sb2O3は0.0001%以上、特に0.001%以上、さらには0.01%以上含有することが好ましい。また5%以下、特に3%以下であることが望ましい。Sb2O3が0.0001%以上であれば、その効果が現れはじめるが、0.001%以上、特に0.01%以上であれば、大量生産する上で清澄力に余裕がでるため好ましい。Sb2O3はガラス中に多量に含まれると、ランプ加工時に還元による黒化が生じやすくなる。しかしSb2O3が5%以下であれば黒化が生じにくく、3%以下であればより安定したガラスの加工が可能になる。 Sb 2 O 3 is an optional component as well as As 2 O 3 . Although Sb 2 O 3 is less effective than As 2 O 3 , it has a feature that the burden on the environment is small. Sb 2 O 3 is preferably contained in an amount of 0.0001% or more, particularly 0.001% or more, and more preferably 0.01% or more. Further, it is desirably 5% or less, particularly 3% or less. If Sb 2 O 3 is 0.0001% or more, the effect starts to appear, but 0.001% or more, particularly 0.01% or more, is preferable because there is a margin in fining power in mass production. . If Sb 2 O 3 is contained in a large amount in the glass, blackening due to reduction tends to occur during lamp processing. However, if Sb 2 O 3 is 5% or less, blackening is difficult to occur, and if it is 3% or less, more stable glass processing is possible.
本発明の照明用ガラスは、上記成分以外にも種々の成分を含有可能である。例えばMgO、CaO、SrO、Nb2O5、WO3、ZrO2、Ta2O5、SnO2、CeO2、SO3、Fe2O3、Cl2等を含有してもよい。 The lighting glass of the present invention can contain various components in addition to the above components. For example, MgO, CaO, SrO, Nb 2 O 5 , WO 3 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 , SnO 2 , CeO 2 , SO 3 , Fe 2 O 3 , Cl 2 and the like may be contained.
MgO、CaOはガラスの溶融を助ける成分である。MgO、CaOは何れも任意成分であり、それぞれ10%以下、好ましくは5%以下含有させることができる。各成分が10%以下であれば結晶傾向が小さくなる。5%以下であればより寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。 MgO and CaO are components that help the glass melt. Both MgO and CaO are optional components, and can be contained at 10% or less, preferably 5% or less, respectively. If each component is 10% or less, the crystal tendency becomes small. If it is 5% or less, a glass excellent in dimensional accuracy can be obtained, which is preferable.
SrOも、BaOと同様に融点を下げ、またガラスの分相を抑制して安定させる成分である。SrOは任意成分であり、20%以下、好ましくは8%以下含有させることができる。SrOが20%以下であればSrOを主成分とする結晶の析出傾向が小さくなる。8%以下であればより寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。 SrO, like BaO, is a component that lowers the melting point and suppresses the phase separation of the glass to stabilize it. SrO is an optional component and can be contained in an amount of 20% or less, preferably 8% or less. If SrO is 20% or less, the precipitation tendency of crystals containing SrO as a main component is reduced. If it is 8% or less, a glass with better dimensional accuracy can be obtained, which is preferable.
Nb2O5は、TiO2の長波長側の紫外線遮蔽効果を高める成分である。また紫外線を吸収することでガラスの短波長紫外線変色防止に寄与するものである。上記効果を得るためには0.005%以上含有することが望ましい。なおNb2O5は分相を促進する傾向があり、ランプの輝度や色調に影響を与えやすいため、多量に使用することは避けるべきである。それゆえNb2O5の含有量は10%以下、特に7%以下であることが好ましい。 Nb 2 O 5 is a component that enhances the ultraviolet shielding effect on the long wavelength side of TiO 2 . Further, by absorbing ultraviolet rays, it contributes to prevention of short wavelength ultraviolet discoloration of glass. In order to acquire the said effect, it is desirable to contain 0.005% or more. Note that Nb 2 O 5 tends to promote phase separation and tends to affect the luminance and color tone of the lamp, so it should be avoided to use a large amount. Therefore, the Nb 2 O 5 content is preferably 10% or less, particularly 7% or less.
WO3は紫外線吸収効果のある成分であり、紫外線を吸収することでガラスの短波長紫外線変色防止に寄与するものである。上記効果を得るためには0.005%以上含有することが望ましい。なおWO3は可視光を吸収する傾向があり、ランプの輝度や色調に影響を与えやすいため、多量に使用することは避けるべきである。それゆえWO3の含有量は10%以下、特に7%以下であることが好ましい。 WO 3 is a component having an ultraviolet absorption effect, and contributes to prevention of short wavelength ultraviolet discoloration of glass by absorbing ultraviolet rays. In order to acquire the said effect, it is desirable to contain 0.005% or more. Since WO 3 tends to absorb visible light and easily affects the luminance and color tone of the lamp, it should be avoided to use a large amount. Therefore, the content of WO 3 is preferably 10% or less, particularly 7% or less.
ZrO2はガラスの耐候性を向上させる一方、ガラスの粘度を上げる成分でもあり、9%まで、好ましくは6%まで含有することができる。ZrO2が多くなるとガラスの粘度が高くなり、泡が残りやすくなる。またガラス中に結晶を生じ、管引き成形が難しくなる傾向があるが、9%以下であれば蛍光ランプ用途に使用可能な管ガラスを安定して成形することができる。6%以下であれば結晶析出傾向が少なくなり、より寸法精度に優れたガラスが得られやすい。一方、ZrO2はガラス原料や耐火物から0.001%以上混入することがあるが、これらを含めた総ZrO2量が0.002%以上であれば上記効果が期待できる。 ZrO 2 improves the weather resistance of the glass while increasing the viscosity of the glass, and can be contained up to 9%, preferably up to 6%. When the amount of ZrO 2 increases, the viscosity of the glass increases and bubbles tend to remain. Further, crystals tend to be formed in the glass and tube drawing tends to be difficult, but if it is 9% or less, tube glass that can be used for fluorescent lamp applications can be stably formed. If it is 6% or less, the tendency of crystal precipitation decreases, and a glass with better dimensional accuracy can be easily obtained. On the other hand, ZrO 2 may be mixed by 0.001% or more from glass raw materials or refractories, but the above effect can be expected if the total amount of ZrO 2 including these is 0.002% or more.
Ta2O5は短波長紫外線変色の防止効果があり、10%まで、好ましくは6%まで含有することができる。10%以下であれば結晶が析出しにくく寸法精度に優れたガラス管が得られる。6%以下であれば結晶傾向が小さくなり、より寸法精度に優れたガラスが得られて好ましい。 Ta 2 O 5 has an effect of preventing short wavelength ultraviolet discoloration, and can be contained up to 10%, preferably up to 6%. If it is 10% or less, it is difficult to precipitate crystals, and a glass tube excellent in dimensional accuracy can be obtained. If it is 6% or less, the tendency to crystallize becomes small, and a glass with better dimensional accuracy can be obtained.
SnO2は清澄剤として効果がある。清澄効果を得るためには0.0001%以上含有することが望ましい。なおSnO2は多量に含有するとガラス中に結晶を析出させてしまうが、5%以下であれば結晶を生じることがなく、3%以下であればより安定した溶融が可能になる。 SnO 2 is effective as a fining agent. In order to obtain a clarification effect, it is desirable to contain 0.0001% or more. If SnO 2 is contained in a large amount, crystals are precipitated in the glass, but if it is 5% or less, no crystal is produced, and if it is 3% or less, more stable melting is possible.
CeO2もAs2O3と同様に清澄効果がある。その含有量は3%以下、特に0.2%以下、さらには0.05%以下、最適には0.01%以下であることが好ましい。CeO2が3%以下であれば、ガラス中に結晶を生じるおそれがない。ただしTiO2と共存すると黄色着色を生じやすいため、できる限り使用量を制限することが望ましい。なお上記効果を得るためには0.0001%以上含有することが望ましい。 CeO 2 has a clarification effect as well as As 2 O 3 . The content is preferably 3% or less, particularly 0.2% or less, more preferably 0.05% or less, and most preferably 0.01% or less. If CeO 2 is 3% or less, there is no possibility of forming crystals in the glass. However, since coexistence with TiO 2 tends to cause yellow coloring, it is desirable to limit the amount used as much as possible. In addition, in order to acquire the said effect, it is desirable to contain 0.0001% or more.
SO3を発生させる化合物もAs2O3と同様に清澄効果があるが、SO3自身は泡の原因になりやすいという不都合がある。なおガラス中のSO3は、ガラス原料(芒硝(Na2SO4)等の硫酸塩原料や不純物)だけでなく、ガラス溶融時の燃焼雰囲気中のSO2ガスがガラス融液に溶け込むことにより、ガラス組成中に取り込まれる。As2O3と同様の効果を得るためには、ガラス(ガラス製品)中のSO3が0.0001%以上、特に0.0005%以上となるようにガラス原料を添加すればよい。ただし多量の泡が発生することを防止するために、ガラス(ガラス製品)中のSO3が0.2%以下、特に0.1%以下、さらには0.05%以下、最適には0.01%以下となるように調整することが望ましい。なおガラス原料以外から取り込まれるSO3を低減する手段としては、溶融雰囲気中のSO3分圧の低減や、溶融温度の調整、他の清澄剤の使用、バブリング等を行えばよい。またガラス溶融に使用する燃料を選定し、管理することも重要である。 A compound that generates SO 3 has a clarification effect as well as As 2 O 3 , but SO 3 itself has a disadvantage that it easily causes bubbles. The SO 3 in the glass is not only a glass raw material (sulfate raw materials and impurities such as sodium nitrate (Na 2 SO 4 )), but also SO 2 gas in the combustion atmosphere at the time of melting the glass dissolves in the glass melt. Incorporated into the glass composition. In order to obtain the same effect as As 2 O 3 , the glass raw material may be added so that SO 3 in the glass (glass product) is 0.0001% or more, particularly 0.0005% or more. However, in order to prevent the generation of a large amount of bubbles, SO 3 in the glass (glass product) is 0.2% or less, particularly 0.1% or less, further 0.05% or less, and optimally 0.8. It is desirable to adjust so that it may become 01% or less. In addition, as a means for reducing SO 3 taken from other than the glass raw material, the SO 3 partial pressure in the melting atmosphere, the adjustment of the melting temperature, the use of other clarifiers, bubbling and the like may be performed. It is also important to select and manage the fuel used for glass melting.
Fe2O3は、0.05%以下、特に0.02%以下、さらには0.01%以下であることが好ましい。Fe2O3の含有量が0.05%以下であればガラスが著しく着色するという事態を避けることができる。0.02%以下であればTiO2の多い組成系においても着色しにくくなる。0.01%以下であれば極めて着色しにくくなる。なおFe2O3は、不純物としても容易に混入するため、その含有量は不純物も含めて厳密に管理する必要がある。またFe2O3をガラス組成から完全になくすことは、極めてコストが高くなり、また技術的にも困難である。それゆえFe2O3の下限値は不純物も含めて0.001%以上とすることが現実的である。 Fe 2 O 3 is preferably 0.05% or less, particularly 0.02% or less, and more preferably 0.01% or less. If the content of Fe 2 O 3 is 0.05% or less, it is possible to avoid a situation in which the glass is markedly colored. If it is 0.02% or less, coloring is difficult even in a composition system containing a large amount of TiO 2 . If it is 0.01% or less, it becomes very difficult to color. Since Fe 2 O 3 is easily mixed as an impurity, the content thereof must be strictly controlled including the impurity. Further, it is extremely expensive and technically difficult to completely remove Fe 2 O 3 from the glass composition. Therefore, it is realistic that the lower limit of Fe 2 O 3 is 0.001% or more including impurities.
Fe2+イオンは、可視域の一部から赤外域にかけてブロードな吸収を持つため、それ自身が着色原因となる。また、Fe2+イオンは低配位数のFe3+イオンによる着色を管理する指標として利用できる。つまり、ガラスがより酸化状態となれば、Fe3+の多くが可視域に吸収を持たない高配位数のFe3+として存在することになる。高配位数のFe3+が多く存在する場合、紫外領域に強い光吸収が起こるのみで、可視域には吸収をもたないガラスとなる。つまりガラスの透過率曲線が紫外域にシャープな吸収端をもち、無色透明なガラスが得られる。一方、Fe2+が多いと、それ自身が着色を引き起こすとともに、Fe2+量に比例して低配位数のFe3+が増加して着色を示す。従って、十分に無色透明なホウケイ酸ガラスを得るためには、できる限り酸化状態にしてFe2+や低配位数のFe3+の割合を少なくし、高配位数のFe3+の割合を極力高めるようにすることが望ましい。 Since Fe 2+ ions have a broad absorption from a part of the visible range to the infrared range, they themselves cause coloring. In addition, Fe 2+ ions can be used as an index for managing coloring due to Fe 3+ ions having a low coordination number. That is, if the glass is more oxidized state, so that the number of Fe 3+ is present as Fe 3+ in high coordination number having no absorption in the visible region. When a large amount of Fe 3+ having a high coordination number is present, a strong light absorption occurs only in the ultraviolet region, and the glass has no absorption in the visible region. In other words, the glass transmittance curve has a sharp absorption edge in the ultraviolet region, and a colorless and transparent glass can be obtained. On the other hand, when there is much Fe <2+> , while it will cause coloring itself, Fe3 + of a low coordination number will increase in proportion to the amount of Fe <2+ > , and coloring will be shown. Therefore, in order to obtain a sufficiently colorless and transparent borosilicate glass, and the oxidation state reduces the proportion of Fe 3+ of Fe 2+ and low coordination number as much as possible, the proportion of Fe 3+ in high coordination number It is desirable to increase as much as possible.
ガラスを酸化状態にするためには、酸化剤を用いたり、ガラス原料に混入する有機物や金属鉄を排除したり、酸素バブリングや、溶融雰囲気の酸素分圧の管理によって行うことができる。例えば本発明で添加するAs2O3やSb2O3もこのような効果を有している。 In order to bring the glass into an oxidized state, it is possible to use an oxidizing agent, eliminate organic substances and metallic iron mixed in the glass raw material, perform oxygen bubbling, and manage the oxygen partial pressure in the molten atmosphere. For example, As 2 O 3 and Sb 2 O 3 added in the present invention have such an effect.
Cl2は任意成分である。Cl2は清澄剤としての効果があり、その効果を得たい場合には、ガラス(ガラス製品)中の残存量をCl2で表して0.001%以上であることが好ましい。なお労働環境維持の観点からCl2は0.5%以下であることが好ましい。 Cl 2 is an optional component. Cl 2 has an effect as a fining agent, and when it is desired to obtain the effect, the residual amount in the glass (glass product) is preferably expressed as Cl 2 and is 0.001% or more. From the viewpoint of maintaining the working environment, Cl 2 is preferably 0.5% or less.
また本発明の照明用ガラスは、30〜380℃における熱膨張係数が45〜58×10-7/℃である。通常、蛍光ランプの電極(導入金属)を封着する封着ビーズは外套管と同材質のガラスで作製される。従って外套管は、電極材料であるコバール(熱膨張係数58×10-7/℃)、モリブデン(熱膨張係52×10-7/℃)と適合する熱膨張係数を有する必要がある。熱膨張係数が上記範囲にあれば、コバールやモリブデンを電極材料として使用することが可能になる。なお、内部に電極を持たない外部電極ランプの外套管としても使用できることは言うまでもない。 Moreover, the glass for illumination of this invention has a thermal expansion coefficient in 45-58 * 10 < -7 > / degreeC in 30-380 degreeC. Usually, the sealing bead for sealing the electrode (introduction metal) of the fluorescent lamp is made of glass of the same material as the outer tube. Therefore, the outer tube needs to have a thermal expansion coefficient compatible with Kovar (thermal expansion coefficient 58 × 10 −7 / ° C.) and molybdenum (thermal expansion coefficient 52 × 10 −7 / ° C.) which are electrode materials. If the thermal expansion coefficient is in the above range, Kovar or molybdenum can be used as the electrode material. Needless to say, it can also be used as an outer tube of an external electrode lamp having no electrode inside.
さらに上記以外にも、ガラス徐冷点がコバールに対して適合すること(コバールを電極として用いる場合)、ガラス軟化点が十分に高いこと、紫外線によるガラス着色のないこと等の特性が求められる。 In addition to the above, characteristics such as a glass annealing point suitable for Kovar (when Kovar is used as an electrode), a sufficiently high glass softening point, and no glass coloring due to ultraviolet rays are required.
具体的には、コバールは450℃付近にキュリー点を持ち、急激に膨張が変化するため、これに膨張を合わせるために、ガラス歪点が460℃付近にあることが好ましい。また蛍光体を焼付ける際にガラス管が変形しないように、ガラスの軟化点が700℃程度以上であることが好ましい。さらにランプの輝度が低下しないように、短波長紫外線(253.7nm、185nm等)によって変色しないことが望ましい。 Specifically, Kovar has a Curie point near 450 ° C. and the expansion changes abruptly. Therefore, in order to match the expansion with this, the glass strain point is preferably near 460 ° C. The glass softening point is preferably about 700 ° C. or higher so that the glass tube is not deformed when the phosphor is baked. Furthermore, it is desirable not to change color by short wavelength ultraviolet rays (253.7 nm, 185 nm, etc.) so that the luminance of the lamp does not decrease.
次に本発明の蛍光ランプ用外套管を説明する。 Next, the outer tube for the fluorescent lamp of the present invention will be described.
まず上記照明用ガラスの組成を有するガラスとなるように原料を調合し、溶融する。次いで溶融ガラスをダンナー法、ダウンドロー法、アップドロー法等の管引き方法により、管状に成形する。なお量産性の観点からはダンナー法を採用することが望ましい。ダンナー法を採用する場合、ガラスと耐火物が他の方法に比べて長時間接することになるため、TiO2系結晶が析出し易い傾向がある。それゆえ上記ガラス組成を採用するメリットが大きいと言える。 First, raw materials are prepared and melted so as to be a glass having the composition of the glass for illumination. Next, the molten glass is formed into a tubular shape by a tube drawing method such as the Danner method, the down draw method, or the up draw method. It is desirable to adopt the Danner method from the viewpoint of mass productivity. When the Danner method is adopted, the glass and the refractory are in contact with each other for a long time as compared with other methods, so that TiO 2 -based crystals tend to precipitate. Therefore, it can be said that the merit of employing the glass composition is great.
なおガラスをダンナー法等で管状に成形した後の冷却速度は、従来のガラスよりも早くすることが望ましい。 In addition, it is desirable that the cooling rate after glass is formed into a tubular shape by the Danner method or the like is faster than that of conventional glass.
その理由は、ガラスを管状に成形した後、急冷することでガラスの着色を低減することができるからである。つまり溶融中のガラスは無色透明であるが、800℃程度から500℃程度までの領域をゆっくり冷却すると着色しやすくなる。急冷により着色が減少する理由は次のように考えられる。この現象は陽イオン(Fe,Ti)と配位子(O)の距離が冷却速度によって変化することが原因で起こると考えられる。溶融中のガラスはガラスを構成するイオンが自由に移動できるため、イオン間距離が大きい。冷却につれてイオン間距離は小さくなり、互いの結合や配位に影響を与えるようになる。冷却速度が遅いほどイオン間距離はより小さくなり相互に影響する。冷却速度が高ければ熔融中のガラスに近い状態で固化されるため、イオン間距離は大きくなり、相互影響は小さくなる。イオン間距離が狭くなれば、TiイオンがFe3+イオンの配位状態に影響を与え、あたかも低配位数状態に近似する配位状態となって着色させると考えられる。 The reason is that the glass can be colored by reducing the glass by quenching after forming into a tubular shape. In other words, the glass being melted is colorless and transparent, but when the region from about 800 ° C. to about 500 ° C. is cooled slowly, it becomes easy to color. The reason why coloring is reduced by rapid cooling is considered as follows. This phenomenon is considered to occur because the distance between the cation (Fe, Ti) and the ligand (O) varies depending on the cooling rate. The melting glass has a large inter-ion distance because the ions constituting the glass can freely move. As the cooling decreases, the distance between ions becomes smaller, which affects the mutual bonding and coordination. The slower the cooling rate, the smaller the inter-ion distance, affecting each other. If the cooling rate is high, the glass is solidified in a state close to that of the glass being melted, so that the distance between ions becomes large and the mutual influence becomes small. If the distance between ions becomes narrow, Ti ions will affect the coordination state of Fe 3+ ions, and it will be colored as if it were in a coordination state that approximated the low coordination number state.
続いて管状ガラスを所定の寸法に切断し、必要に応じて後加工することにより、本発明の蛍光ランプ用外套管を得ることができる。 Subsequently, the tubular glass is cut into a predetermined size and post-processed as necessary, whereby the outer tube for the fluorescent lamp of the present invention can be obtained.
このようにして得られる本発明の蛍光ランプ用外套管は、無色透明であり、また313nm以下の紫外線を効果的に遮蔽できる。さらに優れた耐短波長紫外線変色性を有している。 The outer tube for the fluorescent lamp of the present invention thus obtained is colorless and transparent, and can effectively shield ultraviolet rays of 313 nm or less. Furthermore, it has excellent short wavelength ultraviolet discoloration resistance.
また本発明の外套管は、上記組成を有するガラスからなるために、TiO2系結晶の析出が少ない。具体的には、管内表面に存在するTiO2系結晶が10個/100cm2以下、特に1個/100cm2以下であることが望ましい。なおTiO2系結晶とは、結晶構成成分としてTiO2を含む結晶である。 Further, since the outer tube of the present invention is made of glass having the above composition, the precipitation of TiO 2 crystals is small. Specifically, it is desirable that the number of TiO 2 -based crystals existing on the inner surface of the tube is 10/100 cm 2 or less, particularly 1/100 cm 2 or less. A TiO 2 -based crystal is a crystal containing TiO 2 as a crystal component.
この蛍光ランプ用外套管は、例えば液晶表示素子のバックライト用蛍光ランプの作製に供される。 This fluorescent lamp outer tube is used for manufacturing a fluorescent lamp for backlight of a liquid crystal display element, for example.
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。表は本発明の実施例(試料No.1〜5、12〜14)及び比較例(試料No.6〜11)を示している。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples. The table | surface has shown the Example (sample No. 1-5, 12-14) and comparative example (sample No. 6-11) of this invention.
各試料は次のようにして調製した。 Each sample was prepared as follows.
まず、表の組成となるようにガラス原料を調合した後、白金坩堝を用いて1550℃で8時間溶融した。次いでガラス融液を所定の形状に成形、加工した後、各評価に供した。なお表中のFe2O3の含有量は、原料からの混入した不純物量である。SO3の含有量は、原料及び/又は燃焼雰囲気からの混入量である。Fe2O3の含有量は、ガラス試料作製後に蛍光X線によって定量した値を示している。またSO3は化学分析によって求めた値を示している。 First, a glass raw material was prepared so as to have the composition shown in the table, and then melted at 1550 ° C. for 8 hours using a platinum crucible. Next, the glass melt was formed into a predetermined shape and processed, and then subjected to each evaluation. The content of Fe 2 O 3 in the table is the amount of impurities mixed from the raw material. The SO 3 content is the amount of contamination from the raw materials and / or combustion atmosphere. The content of Fe 2 O 3 indicates a value determined by fluorescent X-ray after glass sample preparation. SO 3 indicates a value obtained by chemical analysis.
ガラス原料としては、石粉、アルミナ、硼酸、炭酸リチウム、炭酸ソーダ、炭酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アンチモン、五酸化ニオブ、酸化タングステン、ジルコン、酸化セリウム、硫酸ナトリウムを用いた。なお原料の種類はこれに限定されるものはなく、ガラスの酸化還元状態や水分含有量等を考慮して適宜選択すればよい。また、組成に示される成分は換算値であり、表記の酸化物価数に限定されない。 As glass materials, stone powder, alumina, boric acid, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, potassium nitrate, barium carbonate, zinc oxide, titanium oxide, antimony oxide, niobium pentoxide, tungsten oxide, zircon, cerium oxide, sodium sulfate are used. It was. Note that the type of raw material is not limited to this, and may be appropriately selected in consideration of the redox state of the glass, the water content, and the like. Moreover, the component shown by a composition is a conversion value and is not limited to the description oxide valence.
表1から明らかなように、本発明の実施例であるNo.1〜5及び12〜14の試料は、TiO2の結晶を生じさせる温度が低いために、ガラス管を精度良く成形可能である。また得られるガラス管を気密封着する場合に、隙間が生じてスローリークを生じる、というおそれがない。 As is apparent from Table 1, No. 1 as an example of the present invention. Since the samples 1 to 5 and 12 to 14 have a low temperature for generating TiO 2 crystals, glass tubes can be formed with high accuracy. Further, when the obtained glass tube is hermetically sealed, there is no fear that a gap is generated and a slow leak is generated.
なお熱膨張係数は、熱膨張測定装置にて求めた。 The thermal expansion coefficient was obtained with a thermal expansion measuring device.
歪点は、ASTM C336に準じて求めた。 The strain point was determined according to ASTM C336.
軟化点は、ASTM C338に準じて求めた。 The softening point was determined according to ASTM C338.
白金界面での結晶析出温度(TiO2系結晶の析出温度)は、白金製ボート(15cmの細長い容器)にガラスを入れ全体を1250℃で2時間加熱して、泡抜きしたガラスを温度傾斜炉(850〜1050℃に70時間投入して得られた試料を冷却して取り出し、白金と接触していた底面を50倍の偏向顕微鏡で観察し、結晶の検出された最も高い部分に相当する温度で求めた。なお白金界面で析出する結晶は、TiO2系結晶であることがEPMA分析により確認された。 The crystal precipitation temperature at the platinum interface (the precipitation temperature of TiO 2 -based crystals) is as follows. Glass is put in a platinum boat (15 cm long and narrow container) and the whole is heated at 1250 ° C. for 2 hours. (The sample obtained by cooling at 850 to 1050 ° C. for 70 hours was cooled and taken out, and the bottom surface that was in contact with platinum was observed with a 50 × deflection microscope, and the temperature corresponding to the highest portion of the crystal detected. It was confirmed by EPMA analysis that crystals precipitated at the platinum interface were TiO 2 -based crystals.
次に上記ガラス試料と同一組成を有するガラスを用いて蛍光ランプ用外套管を作製した。 Next, an outer tube for a fluorescent lamp was manufactured using glass having the same composition as the glass sample.
まず各試料と同等のガラス(表1の組成)となるように調製した原料を耐火物窯で、1600℃で溶融した。その後、ガラス融液をダンナー成形装置に供給して管引き成形し、切断することにより、外径4mm、肉厚0.3mm、長さ1600mmの外套管を得た。なおダンナー装置には、Al2O3を約60%含有するアルミナシリケート系耐火物製スリーブを用いた。 First, the raw materials prepared so as to become the glass equivalent to each sample (composition of Table 1) were melted at 1600 ° C. in a refractory kiln. Thereafter, the glass melt was supplied to a dunner forming apparatus, formed into a tube, and cut to obtain an outer tube having an outer diameter of 4 mm, a wall thickness of 0.3 mm, and a length of 1600 mm. Note that an alumina silicate refractory sleeve containing about 60% Al 2 O 3 was used for the danna device.
得られた外套管試料について、313nmの紫外線遮蔽性、管内面のTiO2系結晶量、分相性、着色度及び耐短波長紫外線変色性を評価した。結果を表に示す。 The obtained outer tube sample was evaluated for the ultraviolet shielding property of 313 nm, the amount of TiO 2 crystal on the inner surface of the tube, the phase separation, the coloring degree, and the short wavelength ultraviolet discoloration resistance. The results are shown in the table.
評価の結果、本発明の実施例である各試料は、313nmにおける紫外線遮蔽能力を有している。またTiO2の結晶の析出量が極めて少ないことが確認された。また分相性が弱く、しかも耐短波長紫外線で変色し難いために、輝度が高く、しかも輝度が低下し難い蛍光ランプを作製することができる。 As a result of the evaluation, each sample as an example of the present invention has an ultraviolet shielding ability at 313 nm. It was also confirmed that the amount of precipitated TiO 2 crystals was extremely small. In addition, since the phase separation is weak and it is difficult to discolor with short-wave ultraviolet light, it is possible to manufacture a fluorescent lamp with high luminance and low luminance.
なお313nm紫外遮蔽性は、外形4mm肉厚0.3mmの管ガラスを半割にして資料を作製した後、波長313nmの分光透過率を測定し、25%以下を「○」とした。なお313nmの波長は水銀の輝線である。 As for the 313 nm ultraviolet shielding property, a sample was prepared by halving a tube glass having an outer diameter of 4 mm and a thickness of 0.3 mm, and then the spectral transmittance at a wavelength of 313 nm was measured. The wavelength of 313 nm is a mercury emission line.
TiO2系結晶の析出量は、ガラス管の内面を10倍の拡大鏡で観察し検出できたものの個数を観察し、単位管ガラス内表面積(100cm2)に換算して評価した。 The amount of TiO 2 -based crystals deposited was evaluated by observing the inner surface of the glass tube with a 10-fold magnifier and observing the number, and converting it to the unit tube glass surface area (100 cm 2 ).
分相性は、長さ100mmの管ガラスを蛍光体焼成温度である700℃で10分間加熱した後、着色度と同様の方法で観察して、焼成前と明るさに変化がない場合を「○」、管ガラス肉厚方向にも曇りが発生する場合を「×」とした。 For phase separation, a tube glass having a length of 100 mm was heated for 10 minutes at 700 ° C., which is the phosphor firing temperature, and then observed by the same method as the coloring degree. "," When the cloudiness occurs also in the tube glass thickness direction is "x".
着色度は、次のようにして評価した。まず黒色の紙を貫通した状態で長さ500mmの管ガラスを垂直に吊り下げた後、下端から指向性のない均質な白色の光を照射し、管ガラス上端面の色調を観察した。同様にして評価した同じ長さの日本電気硝子株式会社製バックライト用ガラスBFKと比較して、明らかに色調が同等以上であれば「○」とした。 The degree of coloring was evaluated as follows. First, a tube glass having a length of 500 mm was suspended vertically while penetrating black paper, and then irradiated with uniform white light having no directivity from the lower end, and the color tone of the upper end surface of the tube glass was observed. In comparison with the same glass glass for backlight BFK manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., which was evaluated in the same manner, if the color tone was clearly equal to or higher, “◯” was given.
耐短波長紫外線変色性は、短波長紫外線照射前後の可視域における透過率差にて評価した。まず、厚さ1mmの板状ガラスの両面を鏡面研磨して試料を得た。次いで短波長紫外線照射前の試料の透過率が80%を示す光の波長を測定した。さらにその試料に40Wの石英ガラスの低圧水銀ランプによって主波長253.7nm(その他波長185nm、313nm、365nm)の短波長紫外線を60分間照射(照射距離25mm)した後、照射前に透過率80%を示した波長における透過率を改めて測定することによって、短波長紫外線照射による透過率の低下が測定誤差を考えて0.3%以下である場合を「○」とした。 The short wavelength ultraviolet discoloration resistance was evaluated by the difference in transmittance in the visible range before and after irradiation with short wavelength ultraviolet rays. First, a sample was obtained by mirror polishing both surfaces of a 1 mm thick plate glass. Next, the wavelength of light at which the transmittance of the sample before irradiation with short wavelength ultraviolet rays showed 80% was measured. Further, the sample was irradiated with short wavelength ultraviolet rays having a main wavelength of 253.7 nm (other wavelengths of 185 nm, 313 nm, and 365 nm) for 60 minutes (irradiation distance: 25 mm) with a 40 W quartz glass low-pressure mercury lamp, and the transmittance was 80% before irradiation. When the transmittance at a wavelength indicated by was measured again, a case where the decrease in transmittance due to irradiation with short-wave ultraviolet rays was 0.3% or less in consideration of measurement error was evaluated as “◯”.
本発明の照明用ガラス及び外套管は、コバール、モリブデン等の電極を有する冷陰極蛍光ランプ用として使用される。またこれ以外にも、電極が外套容器表面に形成された外部電極ランプに使用することもできる。さらに本発明の照明用ガラスは、箱型或いは平面型の蛍光ランプの外套容器としても使用可能である。 The lighting glass and the outer tube of the present invention are used for a cold cathode fluorescent lamp having electrodes such as kovar and molybdenum. In addition, it can be used for an external electrode lamp in which an electrode is formed on the surface of the outer container. Furthermore, the lighting glass of the present invention can be used as an outer container of a box-type or flat-type fluorescent lamp.
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