JPH09511733A - ブラックライト青色ランプのランプエンベロープに用いるガラス組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ブラックライト青色ランプ（１）のエンベロープ（３）に用いるための、新規なタイプの鉛非含有黒色ガラス。このガラスは、ＰｂＯおよびＢ₂Ｏ₃を含まない。このガラスを、このようなエンベロープ（３）用に、在来の鉛含有ガラスの代わりに用いることができる。このようなエンベロープ（３）を有する点灯しているランプ（１）は、在来のランプと同一の強度および色の光を発光し、主にＵＶ−Ａ輻射線を発光する。

Description

【発明の詳細な説明】 ブラックライト青色ランプのランプエンベロープに用いるガラス組成物 本発明は、ブラックライト青色ランプにおいて用いるためのガラス組成物に関 する。 本発明はまた、ブラックライト青色ランプ用のガラスランプエンベロープに関 する。 本発明はさらに、このようなガラス組成物から製造されたガラスランプエンベ ロープを有するブラックライト青色蛍光ランプに関する。 ブラックライト青色ランプは主に、ＵＶ−Ａ輻射線（波長３１５〜３８０ｎｍ ）およびわずかに肉眼で見える青紫−青色光を発光する。このようなランプは、 水銀蒸気を含み、ここで、ランプの作動中に、特徴的な水銀スペクトル線、例え ば特に３６５ｎｍの所望の波長を有するスペクトル線の発光に伴って放電が発生 する。ランプエンベロープの内壁は、短波長のＵＶ−ＢおよびＵＶ−Ｃ輻射線を 吸収し、次に前記輻射線を主に長波長のＵＶ−Ａ輻射線の形態で発光する蛍光粉 末を有する。 ブラックライト青色ランプを用いて、若干の物質をＵＶ−Ａ輻射線により蛍光 発光させる；このことを光ルミネセンスという。光ルミネセンスは、周囲が暗い 際には、最も明瞭に肉眼で見える。この理由によって、ランプは、可視光線の発 光が、可能な限り低くなければならない。このことを達成するには、ランプエン ベロープのガラスが、一層大きい部分の発光された可視光線を吸収するようにす る。ランプがオフ状態にある場合には、ランプエンベロープのガラスは黒色であ る。このガラスは、ＵＶ−Ａ輻射線並びに若干の青紫および青色光を透過し、従 って点灯しているランプは、色が青紫−青色である。このランプは、有害なＵＶ −Ｂ（波長２８０〜３１５ｎｍ）およびＵＶ−Ｃ（波長１００〜２８０ｎｍ）輻 射線を発光してはならない；この輻射線は、ランプエンベロープの内壁上の蛍光 粉末によって、ほとんど完全に吸収される。 このようなランプは、特に、例えば，鉱物・無機物質、宝石、スタンプ等を検 査するためおよび変造、例えば偽造現金、小切手、文献および絵画の変造を検出 するために用いられる。また、このランプは、皮膚病を診断し、治療するためお よびダンスフロアを照らすため（ディスコランプ）に用いられる。 在来のブラックライト青色ランプのガラスは、鉛を、約２０重量％のＰｂＯの 含量で含む。ＰｂＯは加工性を改善し、ガラスの電気絶縁性を上昇させる。 ＰｂＯを用いることの欠点は、これが有毒であることである。鉛ガラスを製造 する際には、ＰｂＯが、大気中に、微粒化および蒸発により放出され、これによ り、環境および操作者に有害な影響が及ぶ。また、鉛ガラスを熱処理する際、例 えば「ブリッジメーキング(bridge-making)」、成形および融解中に、ＰｂＯが 放出される。従って、作業環境を、ＰｂＯへの暴露を避けるように徹底的に適合 させなければならない。ＰｂＯの他の欠点は、原料が高価であることである。Ｐ ｂＯの尚他の欠点は、鉛含有管状ガラスが高温作動状態に置かれる際に、ＰｂＯ が蒸発し、次に蛍光粉末上に凝縮することにより、コンパクトな蛍光ランプにお いて器具効率(light output)が低下することである。この理由によって、鉛を含 有せず、尚溶融性、軟化性、膨張性および透過性に関して、所望の物理的特性を 有する、あるタイプのランプエンベロープ用のガラスが、長期間にわたり求めら れている。 ロシア国特許出願第ＳＵ−Ａ−１７２１０３１号明細書には、ブラックライト 青色ランプにおいて用いるための鉛非含有ガラスが開示されている。ここに開示 されている、３６５ｎｍにおいて高い透過性を有するガラス組成物は、２〜４重 量％のＢ₂Ｏ₃を含む。 Ｂ₂Ｏ₃を用いることの欠点は、原料が高価であり、これが、ガラス炉の耐火性 物質に対して攻撃性であることである。よく知られている鉛非含有ガラスの他の 欠点は、ＢａＯ含量が高く（６〜８重量％）、ＮｉＯ含量が高く（７〜９重量％ ）、これらの原料が高価であることである。ＢａＯ含量が高いために、ガラスの 結晶化傾向が顕著に上昇する。また、前記のよく知られている鉛非含有ガラスは 、清澄剤としてアンチモン含有成分をドープされている。しかし、この物質は有 毒であり、ガラス中に主にＳｂ₂Ｏ₃として残留する。 本発明の目的は、特に、ブラックライト青色蛍光ランプのランプエンベロープ 用のガラス組成物であって、このガラス組成物が鉛非含有であり、さらに、前記 した欠点を有しない一方、ＵＶおよび可視光線の透過性が、よく知られている鉛 含有ガラス組成物の透過性に等しいガラス組成物を提供することにある。 さらに、本発明の目的は、このようなガラス組成物を有するランプエンベロー プであって、ＵＶ−Ａ輻射線（主に３６５ｎｍの波長）を、少なくとも在来のラ ンプエンベロープと同等に十分に透過するガラス組成物を提供することにある。 本発明の尚他の目的は、ブラックライト青色蛍光ランプであって、オン状態で 、在来のランプと同一の色であり、従って前記在来ランプと本発明のランプとを 目立つことなく交換することができる、ブラックライト青色蛍光ランプを提供す ることにある。 ＵＶ光を透過し、鉛を含まない、蛍光ランプのエンベロープ用の黒色ガラスを 提供するという目的は，本発明において、重量％で表して、以下の成分から成る ガラス組成物により達成される： SiO₂ 65 − 75 Al₂O₃ 1 − 3 Na₂O 14 − 18 K₂O 0.5 − 5 MgO 2 − 5 CaO 3 − 6 CoO 0.45− 1.0 NiO 2.8 − 3.4 Fe₂O₃ 0 − 0.2 残り 0 − 0.3. このガラス組成物は、前記した有害な成分ＰｂＯ，Ｂ₂Ｏ₃，ＢａＯおよびＳｂ₂ Ｏ₃を含まない。前記ガラスは、可能な不純物、ＴｉＯ₂および／または用いた 清澄剤の残留物を０．３重量％まで含む。このガラスは、ＵＶ−Ａ輻射線の高い 透過性を示し、従って在来のガラスの代わりに用いることができる。このガラス は、ブラックライト青色ランプのランプエンベロープを製造するのに極めて適切 である。 本発明のガラスのＳｉＯ₂含量は、６５〜７５重量％に限られる。他の成分と 組み合わせて、前記ＳｉＯ₂含量により、容易に融解可能なガラスが得られる。 ＳｉＯ₂は、ネットワーク形成剤として作用する。ＳｉＯ₂含量が６５重量％未満 では、ガラスの密着性および耐薬品性が低下する。ＳｉＯ₂含量が７５重量％を 超えると、ガラス形成作業が妨害され、表面結晶化の危険が増大する。 Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの耐薬品性および耐腐食性を改善する。１重量％以下では 、効果は小さすぎ、ガラスの結晶化傾向が増大する。３重量％を超えると、ガラ スの粘度および軟化点（Ｔ_soft）が過度に上昇し、これにより、ガラスの加工性 に悪影響が生じる。 アルカリ金属酸化物Ｎａ₂ＯおよびＫ₂Ｏを、フラックス剤として用いて、ガラ スの粘度を低下させる。所望の範囲を下回ると、Ｔ_softが過度に上昇し、前記範 囲を超えると、電気絶縁性が過度に低下する。また、アルカリ金属酸化物を用い て、ガラスの膨張率（α）を、排出に必要な排出管のガラスの膨張率に適合させ る。 アルカリ土類金属酸化物ＭｇＯおよびＣａＯは、ガラスの耐薬品性を改善し、 融解温度（Ｔ_melt）を低下させるという好ましい特性を有する。所望の範囲を下 回ると、腐食の程度およびＴ_meltが上昇しすぎる。所望の範囲を上回ると、Ｔ_{so ft} および結晶化傾向が上昇しすぎる。 ＣｏＯおよびＮｉＯをガラスに加えて、可視光線を吸収する。ＣｏＯは、緑色 〜赤色光（５００〜７００ｎｍ）を吸収し、ＮｉＯは、青色〜緑色光（４００〜 ５５０ｎｍ）を吸収する。両方の成分は、３６５ｎｍの周辺のＵＶ−Ａ輻射線を ほとんど吸収しないという利点を有する。しかし、両方の成分は共に極めて高価 であり、従って、可能な限り低い濃度で加える。各成分の濃度が低すぎると、可 視波長範囲の光の透過率が高くなりすぎ、この結果、このガラスのエンベロープ を有する点灯しているランプの色は、在来のランプの色と同一にはならない。 ＮｉＯの含量が所望範囲を超えると、４０４．７ｎｍ（Ｈｇスペクトル線の１ つ）の波長における透過率が低くなりすぎ、従ってこのガラスのエンベロープを 有する点灯しているランプは、在来のランプとは異なる色になる。さらに、所望 範囲を超えると、ＵＶ−Ａ吸収が上昇しすぎる。 ＣｏＯの含量が所望範囲を超えると、ランプの色が同一にならない。即ち、ラ ンプは一層暗くなり、色が青に近くなる。さらに、ガラスの赤外線透過率が低下 し、この結果、ガラスの成形が一層困難になる。また、ＣｏＯの濃度が一層高く なると、ＵＶ−Ａ吸収が一層高くなる。また、ガラスは、０．２重量％のＦｅ₂ Ｏ₃を含むことができる。Ｆｅ₂Ｏ₃は、有害なＵＶ−ＢおよびＵＶ−Ｃ輻射線の 吸収に好ましい影響を与える。 本発明の鉛非含有ガラス組成物は、Ｎａ₂ＳＯ₄で清澄化することができ、従っ てこのガラスは、０．２重量％までのＳＯ₃を含むことができる。この結果、有 毒なアンチモン化合物を用いることは回避される。 本発明のガラスは、重量％で以下の組成を有して，このガラスのエンベロープ を有する点灯しているブラックライト青色ランプとの視覚的な色の差異を回避す るのが好ましい： SiO₂ 67.8 − 68.8 Al₂O₃ 1.6 − 1.8 Na₂O 16.7 − 17.3 K₂O 1.0 − 1.2 MgO 3.2 − 3.6 CaO 4.5 − 4.9 CoO 0.52− 0.58 NiO 2.9 − 3.1 Fe₂O₃ 0.05− 0.09 残り 0 − 0.3. 本発明のガラス組成物は，ＵＶ−Ａ輻射線の高い透過率および可視光線の高い 吸収を示すため、これは、ブラックライト青色ランプ用のガラスエンベロープを 製造するために極めて適切に用いることができる。これらのエンベロープはしば しば、９〜３０ｍｍの外径を有する管状体である。エンベロープの内壁は、蛍光 粉末、例えば２価のユーロピウムにより活性化した四ホウ酸ストロンチウムを有 する。ガラス中にＰｂＯがないため、ＰｂＯの蒸発および蛍光粉末上への凝縮は 、高温での管状ガラスの成形中には発生せず、従ってランプの器具効率は低下し な い。 作動にあたり、本発明のガラス組成物のエンベロープを有するブラックライト 青色蛍光ランプは、色が、ＰｂＯ含有ガラスのエンベロープを有する在来のブラ ックライト青色ランプと同一である。さらに、ＵＶ−Ａ輻射線の器具効率は、少 なくとも在来のランプの器具効率と同等である。 本発明のこれらのおよび他の観点を、以下の実施例を参照して明らかにし、説 明する。 図面において、 図１は、厚さが０．８５ｍｍであり、本発明の組成物を有するガラスについて 、透過率Ｔ（％）を波長λ（ｎｍ）の関数とした曲線を示す図である。 図２は、厚さが０．８５ｍｍのガラスを有するブラックライト青色ランプ用の 在来のガラスについて、透過率Ｔ（％）を波長λ（ｎｍ）の関数とした曲線を示 す図である。 図３は、ブラックライト青色ランプを示す図である。 図４は、本発明のガラス組成物のエンベロープを有するブラックライト青色ラ ンプの相対的発光スペクトルを示す図である。 実施例 以下の量の原料から成るガラス組成物を溶融させた： 石英粉末 1242.0ｇ カリウム長石 182.3ｇ ソーダ 575.0ｇ ドロマイト 308.5ｇ 酸化コバルト 11.9ｇ 酸化ニッケル 60.6ｇ 酸化鉄 0.9ｇ 硫酸ナトリウム 10.0ｇ＋ 合 計 2392.1ｇ このガラスを、白金るつぼ中で、ガス加熱実験炉で１４５０℃で溶融させた。 硫酸ナトリウムを、清澄剤として用いた。前記混合物から、２．０ｋｇのガラス が得られた。溶融および以降の加工中に、特別な問題は発生しなかった。溶融ガ ラスを用いて、プレート状にキャストし，球状にブローした。 本発明に従って得られたガラスの組成物およびその物理的性質を、表１に示す 。比較のために、この表には、在来のブラックライト青色ランプの鉛含有ガラス 組成物もまた示す。 この表中の記号は、以下の意味を示す： α_25-300：２５〜３００℃の間の平均膨張率。 Ｔ_strain（℃） ：η（粘度）＝１０^14.5ｄＰａ・ｓにおける温度、ひず み点と呼ぶ。 Ｔann （℃） ：η＝１０^13.0ｄＰａ・ｓにおける温度、焼なまし点と 呼ぶ。 Ｔ_soft （℃） ：η＝１０^7.6ｄＰａ・ｓにおける温度、軟化点と呼ぶ 。 Ｔ_work （℃） ：η＝１０^4.0ｄＰａ・ｓにおける温度、作業温度と呼 ぶ。 Ｔ_melt （℃） ：η＝１０^2.0ｄＰａ・ｓにおける温度、融解温度と呼 ぶ。 ｒｈｏ （Ω・ｃｍ） ：比抵抗。 Ｔ_k100 （℃） ：ｒｈｏ＝１０⁸Ω・ｃｍにおける温度。 Ｔ_g （℃） ：ガラス転移温度。 ｌｏｇ（ｒｈｏ）₂₅₀ ：２５０℃における１０を底とするｒｈｏの対数。 ｌｏｇ（ｒｈｏ）₃₅₀ ：３５０℃における１０を底とするｒｈｏの対数。 ｓ．ｍ．（ｋｇ／ｍ³）：比重。 ２００〜８００ｎｍの範囲内のガラスの透過率（表面における反射損を含む） を、０．８５ｍｍの厚さを有する両面研磨ガラスプレート上で測定した。この厚 さは、在来のブラックライト青色ランプのエンベロープの壁の厚さに相当する。 図１は、本発明の鉛非含有ガラスについて、透過率Ｔ（％）を波長λ（ｎｍ） の関数とした曲線を示す図である。図２は、在来のブラックライト青色ランプの 鉛含有ガラスに関する同一の関係を示す。両方の曲線は、形状がほぼ同一である 。本発明の鉛非含有ガラス組成物（表１、第２欄）は、在来の鉛含有ガラス（表 １、第３欄）の物理的性質に近似する物理的性質を有し、従って前記鉛非含有ガ ラス組成物を、ブラックライト青色ランプのエンベロープ用に、在来の鉛含有ガ ラス組成物の代わりに適切に用いることができる。 表２には、本発明の鉛非含有ガラスおよび在来の鉛含有ガラスの透過率の値を 、重要な波長において示す。 ２８０ｎｍの波長並びに水銀ライン(mercury line)２９６．７；３０２．２お よび３１２．６ｎｍは、ＵＶ−Ｂ輻射線の範囲内にある。２９０ｎｍ以上の波長 を有する輻射線は、ガラスを部分的に透過した。しかし、この輻射線は、ランプ エンベロープの内壁上の蛍光粉末により完全に吸収された。 ＵＶ−Ａ輻射線の範囲内にある３６５ｎｍの波長は、水銀ラインの１つであり 、これはまた、慣用されている蛍光粉末が最大発光を示す波長である。この波長 において、ガラスの透過率は、最大でなければならない。 水銀ライン４０４．７ｎｍ並びに波長４１０および４３０ｎｍにおける透過率 は、重要である。その理由は、前記水銀ラインおよび波長が、ＵＶ−Ａ輻射線が 透過し、可視光線が吸収される転移点を構成するからである。ブラックライト青 色ランプに関しては、この転移は、可能な限り鮮明でなければならない。即ち、 ランプは、可視光線をほとんど発光してはならず、多くのＵＶ−Ａを発光しなけ ればならない。 波長５１０および５６０ｎｍにおける透過率は、重要である。その理由は、こ の波長範囲においては、目の感受性が最大であり、それぞれＮｉＯおよびＣｏＯ の吸収係数が最小であるからである。これらの波長において、ＮｉＯおよび／ま たはＣｏＯ含量の低下は、透過率の上昇の形で、最も明瞭に観察することができ る。 表３は、ガラス１〜７中のＣｏＯおよびＮｉＯ含量の、種々の波長における可 視光線の透過率に対する影響を示す。他の成分の濃度は、ＳｉＯ₂を除いて、一 定とした。すべての透過率を、０．８５ｍｍのガラスの厚さで測定した。ガラス １〜３は、本発明に従う鉛非含有ガラスである。ガラス１は、表１および２のも のに対応する。ガラス４〜７は、ＣｏＯおよび／またはＮｉＯ含量のみを変化さ せた、本発明に従わない鉛非含有ガラスである。ガラス４〜７は、波長４１０； ４３０；５１０および５６０ｎｍにおける透過率が高すぎた。少なくとも０．４ ５重量％のＣｏＯが、可視光線の範囲の波長の透過率を十分低くするのに必要で ある。同一の理由によって、最小量のＮｉＯが必要である。 ガラス中の他の成分、例えばＮａ₂Ｏは、可視光線の透過率に影響しなかった 。 本発明の鉛非含有ガラスを、外径が１６ｍｍの管状形状に、それ自体知られて いる方法によりドローした。このようにして形成した管の内側に、ＳｒＢ₄Ｏ₇： Ｅｕ蛍光粉末を設け、さらに処理して、ブラックライト青色蛍光ランプを形成し た。図３は、本発明の組成物を有するガラスの管状エンベロープ３を有するブラ ックライト青色ランプ１を図式的に示す。このランプの両端には、ランプを本 線に接続するための接触ピン５および５’が備えられている。 図４は、このような点灯しているランプの相対発光スペクトルを示す図である 。この図において、発光Ｅを任意単位（ａ．ｕ．）でｙ軸上にプロットし、波長 λ（ｎｍ）をｘ軸上にプロットした。この図は、ランプが、ほとんどＵＶ−Ａ輻 射線のみを、λ＝３６５ｎｍを最大として発光することを明確に示す。この発光 スペクトルは、鉛含有ガラスエンベロープを有する在来のブラックライト青色ラ ンプの発光スペクトルに一致する。 本発明の組成のガラスは、鉛を含有せず、Ｂ₂Ｏ₃を含有せず、ブラックライト 青色ランプのエンベロープとして用いるのに極めて適切である。作動にあたり、 このようなランプは、鉛含有ガラスのエンベロープを有する在来のランプと同一 の青−青紫色である。このために、ＣｏＯおよびＮｉＯ含量は、狭い範囲内にあ り、特に名目上のＣｏＯ含量は、既知の鉛含有ガラスのＣｏＯ含量から著しく逸 脱している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．紫外線を透過する、蛍光ランプのエンベロープ用の鉛非含有黒色ガラスにお いて、 前記ガラスが、重量％で表して、以下の成分から構成されていることを特徴 とする鉛非含有黒色ガラス。 SiO₂ 65 − 75 Al₂O₃ 1 − 3 Na₂O 14 − 18 K₂O 0.5 − 5 MgO 2 − 5 CaO 3 − 6 CoO 0.45− 1.0 NiO 2.8 − 3.4 Fe₂O₃ 0 − 0.2 残り 0 − 0.3. ２．以下の組成を有することを特徴とする請求の範囲１記載のガラス。 SiO₂ 67.8 − 68.8 Al₂O₃ 1.6 − 1.8 Na₂O 16.7 − 17.3 K₂O 1.0 − 1.2 MgO 3.2 − 3.6 CaO 4.5 − 4.9 CoO 0.52− 0.58 NiO 2.9 − 3.1 Fe₂O₃ 0.05− 0.09 残り 0 − 0.3. ３．請求の範囲１または２記載のガラス組成物を有することを特徴とするランプ エンベロープ。 ４．請求の範囲１または２記載の組成物を有するランプエンベロープを有するこ とを特徴とする蛍光ランプ。