JPH0695455B2 - 白熱灯 - Google Patents

白熱灯

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JPH0695455B2
JPH0695455B2 JP4139542A JP13954292A JPH0695455B2 JP H0695455 B2 JPH0695455 B2 JP H0695455B2 JP 4139542 A JP4139542 A JP 4139542A JP 13954292 A JP13954292 A JP 13954292A JP H0695455 B2 JPH0695455 B2 JP H0695455B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明者の以前の米国特許第４，２３
８，７０５号明細書において高温用ランプに有用な、そ
して重量パ―セントで約５４〜７１％のＳｉＯ2 ，約１
２〜１８％のＡｌ2 Ｏ3 ，約４〜８％のＣａＯ，１０〜
２３％のＢａＯ、およびＲをアルカリ金属イオンとして
０〜３％のＲ2 Ｏから本質的に成り、少量の付随する不
純物、残留するフラックスおよび清澄剤を随伴するアル
ミノケイ酸塩ガラス組成物が開示してある。先行技術の
ガラスのＳｉＯ2 およびＡｌ2 Ｏ3 の合計の含有量は約
７３〜８３重量％の範囲にあり、ＢａＯおよびＣａＯの
合計含有量は約１７〜３０重量％の範囲にあり、しかも
ＢａＯとＣａＯの重量比は約２．３〜３．５としてリボ
イル（reboil）抵抗を改良している。先行技術のガラス
の０°〜３００℃の温度範囲における平均の線熱膨張係
数は約３７×１０-7cm．／cm．／℃〜約５０×１０-7c
m．／cm．／℃であり、ランプのガラス外管に金属タン
グステンあるいはモリブデン製のランプ内部導入線（la
mp inleads）を直接封入するに適する。この特許に記述
した再生循環ハロゲンランプには、ランプの機械的支持
を改良するための手段としてプレスシ―ル領域において
タングステンあるいはモリブデンのランプ内部導入線に
更に大きい径の導入線を接続して用いる方法が開示して
ある。
【０００２】このガラス組成物に比較的少ない改良のみ
を施すことによって、この型式の白熱灯構造を更に改良
できることをこのたび発明した。更に詳細にいえば、こ
のガラス組成物に比較的少量のＺｒＯ2 を添加すること
が、清澄化した後チュ―ブに引き抜く時の溶融ガラスの
ぬかあわの数を著しく減少させ、それによって改良され
た本ガラス組成物を用いたランプガラス外管の機械的強
度および光学的透明度を改良することを発明した。この
効果は予期し得なかったものである。それはＺｒＯ2 が
過去にガラス清澄剤として認識されていなかったからで
ある。少量のＺｒＯ2 をこのアルミノケイ酸塩ガラスに
添加することにより、ガラス形成工程において好ましく
も過度に失透を起こすことなく、更に歪点が上昇する。
歪点の上昇は、高温用ランプのガラス外管にはランプの
入／切操作サイクル時の加熱および冷却により永続的応
力が発生し得るので、好ましい。これらのランプは使用
時に通常数気圧の圧力下にあるので、ランプガラス外管
の歪点がより高いことにより、ランプ使用時に発生する
永続的な応力条件に起因する機械的な損傷の可能性が少
なくなる。
【０００３】したがって、本発明はしばしば５００℃以
上の高温で用いる白熱灯の密封シ―ル手段を提供するの
に特に有用であることがわかった改良シ―ルガラス組成
物に関する。この型式の白熱灯設計はかかる高温度に堪
えることのできる透明な外管材料と、この外管が電気の
内部導入線を密封的に封入することを必要とする。これ
らのランプ型式の中に、ランプ内に光源を提供する抵抗
白熱フィラメントを両端で内部導入線に接続し、この内
部導入線双方をランプガラス外管へ直接に溶融的に封入
した、再生循環ハロゲン含有ランプがある。この構造を
有するランプはプロジェクタ用ランプ、自動車用ヘッド
ランプおよび家庭用照明源さえも含めて多様な照明用途
に今や広く用いられている。こうした製品用途におい
て、再生循環ハロゲンランプは外部反射器部材に組み込
むことができるし、また単にガラス外管内に入れること
もできる。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は先行技術のガラス組成物
にあったぬかあわあるいは気泡を除去するという理由で
機械的損傷に対してより優れた抵抗力を有するアルミノ
ケイ酸塩ガラスを用いた改良白熱灯を提供することであ
る。
【０００５】
【発明の要約】手短かにいうと、本ガラス組成物は、出
発材料バッチについて重量％で計算した概略値として５
２〜７２％のＳｉＯ2 ，１２〜１７％のＡｌ2 Ｏ3 ，１
０〜２３％のＢａＯ，４〜８％のＣａＯ、更に、本ガラ
ス組成物のぬかあわ数を減少させるに十分な、１〜３％
のＺｒＯ2 を少量の付随する不純物、残留フラックスお
よび清澄剤とともに含有する酸化物から本質的に成る。
本シ―ルガラス組成物は、７３０℃以上の歪点、１３２
０℃を越えない液相線温度、および０°〜３００℃の温
度範囲で約３７×１０-7cm．／cm．／℃〜約４８×１０
-7cm．／cm．／℃の間の平均線熱膨張係数を示す。本ガ
ラス組成物中のＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 の合計の含有量は
ほぼ７０〜８３重量％の範囲であり、ＢａＯとＣａＯの
合計の含有量はほぼ１７〜３０重量％の範囲であり、し
かもＢａＯとＣａＯとの重量比はほぼ２．３〜３．５の
範囲にあって、後の白熱灯製造の際の密封シ―ル形成時
におけるリボイル抵抗を改良する。金属タングステンを
直接封入するのに好ましいガラス組成はＢａＯおよびＣ
ａＯ合計含有量がほぼ１７〜２１重量％の範囲であり、
金属タングステンを直接封入するに適した０°〜３００
℃の温度範囲で約３７×１０-7cm．／cm．／℃〜約４１
×１０-7cm．／cm．／℃の平均の線熱膨張係数を示す。
金属モリブデンを直接封入するための別の好ましいガラ
スは約２１〜３０重量％の概略範囲のＢａＯおよびＣａ
Ｏの合計含有量を有し、０°〜３００℃の温度範囲で約
４１×１０-7cm．／cm．／℃〜約４８×１０-7cm．／c
m．／℃の平均の線熱膨張係数を示す。
【０００６】上述の少量のＺｒＯ2 を添加することによ
り、溶融ガラスを後に所望するランプ形状に成形する時
の、あるいは仕上りのランプ装置において希望するいず
れの物理的性質にも悪影響を与えることなく、ガラスを
溶融する時に劇的にぬかあわ数を減らす。たとえば、１
％のＺｒＯ2 を添加するとルツボ溶融においては３０％
を越えるぬかあわ数の減少が認められ、６００ポンド・
日のタンク溶融の場合に従来のガラスと比較して２４時
間の溶融時間の後にぬかあわ数は９４％減少した。仕上
りランプ部材について歪点の好ましい上昇はＺｒＯ2 添
加量の％当り約１０℃であることがわかった。しかしＺ
ｒＯ2 を２重量％を越えて添加するとガラス液相線温度
の上昇をも起こす。そのため、本ガラス組成物に最大で
３重量％ＺｒＯ2 の添加を維持して、溶融ガラスを所望
するランプ形状に成形する際に失透が起こる点を越えて
液相線温度が上昇することを防ぐ。したがって、最高３
重量％のＺｒＯ2 により仕上りランプのガラス部材にお
いてぬかあわの著しい減少を伴ないつつガラスの歪点は
３０℃上昇する。
【０００７】
【好ましい実施の態様】添付図において、本発明のアル
ミノケイ酸塩ガラスの管１２から形成した透明なガラス
外管１１を有する典型的な再生循環ハロゲンランプ１０
を説明する。このガラス外管内には、フックあるいはク
ランプ１５により内部導入線１４に接続してある抵抗白
熱フィラメント１３がある。内部導入線１４にはモリブ
デンあるいはタングステンから選択した耐火金属を用
い、光源コイル１３は図示のようにランプの中心軸に沿
って、あるいはそれに対し直角に、内部導入線によって
吊るしておくことができる。ランプガラス外管内に複数
の内部導入線の対を用いた多重フィラメント光源は先き
に言及した第４，２３８，７０５号特許明細書に開示さ
れており公知である。ここに説明するランプの実施例に
おいて、ランプガラス外管は一端を一般的に用いられて
いるピンチシ―ル（pinch seal）１６で閉じ、他端をも
また一般的に用いられている尖端を形成した残端１７に
より閉じる。ランプには、ランプ製造の際のプレスシ―
ルを形成している間開放している尖端においてハロゲン
化物ガス混合物をフラッシュして満たす。各ランプ内部
導入線１４の最外端はランプガラス外管のプレスシ―ル
領域１６で密封的に封入し、更にろう付あるいは溶接の
如き通常の方法により比較的径のより大きい導入線２２
へ接続する。溶接あるいはろう付接続部２３は好ましく
はプレスシ―ル部を越えて位置させ、熱膨張係数がより
大きい、コバ―ル（Kovar-登録商標）型合金およびシリ
コン−鉄合金の如き、より安価な金属をランプ装置の構
造支持手段とすることができる。
【０００８】本発明の好ましいガラスを下記表に記す。
ガラス工業において一般的であるように、ガラス組成は
バッチ出発材料から計算した酸化物を基準として報告し
てある。バッチの構成要素から一般的な方法で計算した
ガラス組成とそれから得られた実際の組成の間には小さ
い相異があるかもしれないが、両組成は本質的には同じ
であろう。溶融中に本発明のガラス組成物中のバッチの
構成要素に幾分かの蒸発があり、かつガラスの溶融に通
常用いる耐火物からジルコニアおよびアルミナあるいは
他の成分を痕跡程度取り込むこともあり得る。よって、
本発明は出発バッチ処方から一般的な方法で計算したと
同じ、上述の組成範囲を有する、ここに説明した密封シ
―ル性を改良するための、ガラス組成物を採用すること
を意図する。
【０００９】
【表１】 前記表から認められるように、先に言及した特許第４，
２３８，７０５号明細書に開示されている先行技術によ
るアルミノケイ酸塩ガラス（比較例１）とこのガラス組
成にＺｒＯ2 を含ませて改良した改良品（実施例２〜
４）との比較をする。本発明によるＺｒＯ2 を含有する
すべてのガラスは、金属モリブデンとの直接の密封的な
シ―ルに対し適した線熱膨張係数を維持しつつ、先行技
術のガラスより高い歪点を示す。この比較から更に、少
量のＺｒＯ2 を添加することによって改良ガラスの所望
のシ―ル特性を有意に損ってまで改良ガラスのアニ―ル
点あるいは軟化点を上昇させることはなかったと認めら
れる。このような改良ガラス組成物はランプ装置から放
射する紫外線を所望どおり吸収することができる０．５
重量％以下のＴｉＯ2 のごときその他の酸化物を任意に
少量添加して更に改良できる。ＳｒＯおよびＭｇＯのご
ときその他の酸化物を所望の物理的挙動に悪影響を与え
ることなく、少量成分としてガラス中に添加しあるいは
検出することがあり得る。たとえば、約０．３重量％の
ＳｒＯを有害な影響なしに、この型式のガラスの製造に
現在一般的に用いられている炭酸バリウム原材料からの
不純物としてガラスへ導入することができる。このガラ
スに少量のＭｇＯを添加することは液相線温度を下げる
に効果があることもまた判明しているが、しかし１％を
越えて添加すると液相線温度が急激に上昇し、ガラス融
体表面に浮きかすがたまる。
【００１０】上記の説明より、新規なシ―ルガラス組成
物が金属タングステンおよびモリブデン両者に対する直
接の密封シ―ルにおいて顕著な改良をもたらしたことが
明らかである。上記に具体的に開示した以外にも、本発
明の技術的思想と範囲を逸脱することなく開示したガラ
ス組成の微小な変更を想定していることは明白であろ
う。よって、請求の範囲によってのみ本発明を限定しよ
うとするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】添付図面は本発明による改良ガラスを使用して
金属のシ―ルを具体化した一つの型式の再生循環白熱灯
の側面図である。
【符号の説明】
１１ ガラス外管 １３ 白熱フィラメント ２２ 導入線

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対の導体金属内部導入線に接続した抵
    抗白熱フィラメントを含む透明ガラス外管を有し、該ガ
    ラス外管が０〜３００℃の温度範囲で約３７×１０-7c
    m．／cm．／℃〜約４８×１０-7cm．／cm．／℃の平均
    線熱膨張係数を有し、該内部導入線を更に直接該ガラス
    外管に密封的に封入してある白熱灯において、出発材料
    バッチについて重量％で計算した値として５２〜７０％
    のＳｉＯ2 ，１２〜１７％のＡｌ2 Ｏ3 ，１０〜２３％
    のＢａＯ，４〜８％のＣａＯ、更にガラス組成物のぬか
    あわ数を減少させるに足る１〜３％のＺｒＯ2 を、付随
    する不純物、残留フラックスおよび清澄剤とともに含有
    する金属酸化物から本質的に成る該ガラス組成物を該ガ
    ラス外管に用いることを特徴とする、白熱灯。
  2. 【請求項２】 密封シ―ルがプレスシ―ルである請求項
    １記載の白熱灯。
  3. 【請求項３】 該ガラス組成物が７３０℃以上の歪点お
    よび１３２０℃を越えない液相線温度を示す請求項１記
    載の白熱灯。
  4. 【請求項４】該ガラス組成物が７０〜８３重量％の範囲
    にあるＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 の合計含有量、１７〜３０
    重量％の範囲にあるＢａＯとＣａＯの合計含有量を有
    し、しかもＢａＯとＣａＯの重量比を２．３〜３．５の
    範囲としてリボイル抵抗を改良してある、請求項１記載
    の白熱灯。
  5. 【請求項５】 該ガラス組成物が１７〜２１重量％の範
    囲にあるＢａＯとＣａＯの合計含有量を有し、０〜３０
    ０℃の温度範囲で約３７×１０-7cm．／cm．／℃〜約４
    １×１０-7cm．／cm．／℃の範囲の平均線熱膨張係数を
    示してタングステン金属で作成したランプ内部導入線を
    直接封入するに適した、請求項１記載の白熱灯。
  6. 【請求項６】 該ガラス組成物が２１〜３０重量％の範
    囲にあるＢａＯとＣａＯの合計含有量を有し０°〜３０
    ０℃の温度範囲で約４１×１０-7cm．／cm．／℃〜約４
    ８×１０-7cm．／cm．／℃の範囲の平均線熱膨張係数を
    示して、金属モリブデンで作成したランプ内部導入線を
    直接封入するに適した、請求項１記載の白熱灯。
  7. 【請求項７】 該ガラス組成物がＡｌ2 Ｏ3 含有量を超
    えるＢａＯ含有量を有する、請求項６記載の白熱灯。
  8. 【請求項８】 該白熱灯が再生循環式ハロゲンランプで
    あり、抵抗白熱フィラメントに接続した内部導入線がモ
    リブデンあるいはタングステンである、請求項１記載の
    白熱灯。
  9. 【請求項９】 密封シ―ル領域でより大きい熱膨張特性
    を有する、径のより大きい導入線に該内部導入線を接続
    してある、請求項１記載の白熱灯。
  10. 【請求項１０】 該径のより大きい導入線が鉄合金で作
    成してある、請求項９記載の白熱灯。
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