JPS5871556A - 軟質ガラス製の球及びハロゲン添加不活性ガス充填物を有する白熱電球及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟質ガラス製の電球及びハロゲン添加不活性
ガス充填物を有し、充填ガスのハロゲン成分が電球ガラ
スのアルカリイオンと反応できないように配慮されてい
る白熱電球に関する。本発明は、更忙この種の電球の製
法にも関する。

公知のハロゲン白熱電球では、ハロゲンとアルカリイオ
ンとの間の反応の可能性を予め避けており、ここでは、
僅かなアルカリイオン分を含有するか又は含有しない石
英−又は硬實がラスから電球が製造されている。しかし
ながらこのガラスは高い加工温ｆを必要とするので、軟
質ガラスからの電球を有するハロゲン白熱電球を製造す
ることに移行したがっている。

ガラスの硬度は、直線状の熱的伸張係数もしくはいわゆ
る転移温度により決まっている。アルカリ含分を有する
ガラス例えばソーダガラスは、アルカリ含分Ｙ１ｆＬな
いガラスよりも大きい熱伸張車Ｖ有し、「軟質ガラス」
と称される。

このガラスは石英−及び硬質ガラスに比べてより好適に
加工できる利点を有する。

ハロゲン白熱電球を得るために軟質がラスＹ使用する際
には、充填がスのノ・０２７分と電球ガラスのアルカリ
−殊にＨａ−イオンと反応して例えば反応式Ｎａ２Ｓ１
０３＋２ＨＢｒ≠８１０１＋Ｈ２０＋２ＮＩ！ＬＢｒに
従って、熱的に安定な化合物を生じる欠点を有する。従
って、充填がスの作用ノ・口ｒ／分を減少させると、ハ
ロゲン白熱電球の４？像であるタングステン−ハロゲン
−循環工程はもはや保持することができず、これが電球
黒化なもたらすことは公知である。付加的に、アルカリ
とノ）ロデンとからの反応生成物は電球中に不所望の沈
殿を生じさせる。

充填がスのハロゲン成分と電球ガラスのアルカリ成分と
の反応を阻止するために、西ドイツ特許出願公開第２７
０１０５１号明細書では、電球の内部表面及び内部構造
部材の表面に、主として金属酸化物（ム１＊０３）より
なる、常に含浸性の層からなる被覆を備えることが提案
されている。しかしながらこの種のハロゲン白熱電球は
、現在までのところなお完成しておらず、この種の電球
の製造技術は、なお完成されていないと推定される。お
そらく、保護層を、アルカリイオンが通過拡散できない
程度で、このガラス電球の光学的品質に悪影響を及ぼさ
ない程度に、緻密に施こτことは困難である。

本発明は、前記欠点をさけ、技術的に実現できる、軟質
ガラス製電球Ｖ有するハロゲン白熱電球を得ることを課
題としている。

この課題は、本発明により、電球の内部表面の領域のア
ルカリ（Ｎａ　）−イオンを減少させることによって解
法される。この方法を確実にするため、がラス組織内に
生じる空所に他のイオンを充填し、かつ／又は電球の内
部表面に金属酸化物又は半金属酸化物よりなる付加的な
層を被接することができる。

本発明によるハロゲン白熱電球の製法は、電球の洗浄及
び充填の方法工程まで慣用の白熱電球の製造法に相当す
るので、詳細な１１ｉ２載は必要でない。

この軟質ガラスの特別な処理は、電球を、電球ガラスか
らアルカリイオン殊にＮＬＬ−イオンを溶出するような
状態で処理ガスで洗浄することＫより行なう。一連のノ
１０ｒ／Ｆ、０１、Ｂｒ及び工よりなる種類のイオンを
放出する処理がヌを使用するのが有利である。処理がス
として、例えばＨＣｌが有利である。それというのは、
墳酸はＭａとの反応で次式のように＊塩を形成し、Ｎａ
１ｌｌｌｉ０３　＋　２１１０１　　　８１０２　＋　
２１１ａｃ１＋　Ｈ２Ｏこの食塩は、水で容易に電球か
ら洗出することができるからである。使用ガラス材料を
７００℃より高い処理温度にする場合は、洗浄は必ずし
も必要ではない。それというのも、この場合には、生じ
るＭａｉｌが昇華し、処理ガスと一緒にれ ガラス球から外に流出さ鴬るか又はポンプ導出され得る
からである。この洗浄によって、さもなければ操作の間
に電球中で進行する充填ガスのハロゲン成分と電球ザラ
メからのＮ＆−イオンとの間の反応’ｔＭけたければな
らない。しかしながら、この反応は極めて短かい時間で
進行しうろので、影響可能な大きさは変動する番言ずで
ある。

簡単な式： ％式％ 〔ここでＸ＝減少度、ｏｏｎｓｔ＝Ｊｌ良定数−Ｄ：Ｎ
＆−イオンの拡散定数、１＝時間（実験物理学の教科書
例えばＰｏｈｌのＩ！ｉｉｎｆｈｈｒｕｎｇ　ｉｎ　ｄ
ｉｅＭ＠ＱｂｌＬｎｉｋ　、　　ムｋｕｓｔｉｋ　ｕｎ
ｌ　ＷＷｒｍｒｌ＋ｅｈｒｅより引用）で、拡散定数は
更にガラス組成及び電球の作動温［に依り決まる〕によ
り、Ｈａ−減少度が算出でき、これは、ノ・ロダン白熱
電球が前処理せずに作動される際に達成できる。このＨ
ａ−減少度は、電球の前処理の後に達成されるべき値と
同じにすべきであり、こうして電球作動期間の関に内部
表面に有害なＨａ−濃度が後拡散できないようにする。

この場合、この反応速度は、ガラス内部から表面へのＮ
＆−イオンの拡散時間により測定することが前提である
。

例えば、ソーダ石灰珪酸ガラスの拡散定数をｎ＝ｏ、ｏ
　０５　ｅｘｐ　（−２００００／ＲＴ　　）とすると
（雑誌Ｔｈ＠Ｇｌａｓｓ工ｎａｕｓｔ、ｒｙ　　１９６
２　都８月号のＩｌ、Ｌ、　ＷｉｌｌｉａｍｓによるＤ
ｉｆｆｕｓｉｏｎ　８ｔｕｄｉｅｓｉｎ　Ｇｌａｓｓ、
参照）、作業温度２７０℃（ｚ５４０Ｋ）、電球寿命２
００ｈ、定数々１及びＲ＝２で、減少［ｘは、 から、 ｘｚ５．７・１Ｏ−３ｃＷＬ　が得られる。

影響可能な値は、この式では処理温ｗＬ（ＴＢｏｈ）及
び処理時間（ｔＢａｈ　）だけである、これから、次表
を引き出てことができる： ここで、処理温度と作動温度との間の拡散定数は、温度
によってのみ変化し、従って予備ファクター（Ｖｏｒｆ
ａｋｔｏｒ　）及び活性化エネルギーは不変のままであ
ることを前提と丁べきである。

ガラス表面の所定の処理は、電球又は灯製造の種々異な
る時期で行なうことができる。電球の吹き出しもしくは
電球ｔそれから完成するガラス管の引伸しの間の処理は
、この工程で必要温［ｔ’経過し、ガラスの付加的加熱
を行なう必要がない利点を有する。

完成電球の処理のために、これをＭＯｌ　１に純粋形で
又はキャリアガス例えばＮ、、ムｒ又はＫｒと共に流通
させる容器中で実施することができる。この容器を被処
理フラスコの温度が５００”０より高くなるような温度
まで加熱する。前記の表によれば１例えば７００℃の処
理温度のガスは、電球の内部表面に少なくとも６．３分
間作用をして、約２００時間の電球作動時間の間にかつ
約２７０℃の電球作動温度で、内部表面での有害な１Ｊ
ａ−濃縮物が後拡散することはできないことが一認され
る。

電球の処理は、光分量の１０１　’に含有する閉じた容
器中でも可能である０Ｍ＆−抽出時に生じるがラス表面
の変化（張力の発生、軟化温度の上昇）Ｋ基づき、もち
ろん、完成白熱電球の圧搾もしくは融解の範囲内に存在
しない電球部材のみを処理するのが有利である。このた
めに処理ガスを相応して加熱された電球中に吹き込むこ
とができる。

この処理は、既製ステンゲル灯（ｌｉｔｓｎｇ＊ｘ１ａ
ｍｐｓ）で実施することもでき１例えばこの電球の充填
の前にこの方法経過で大抵予定されるボンデ−及び洗浄
一工程に統合できる。

電球形成のこの工程でのアルカリ減少は、次の方法１楊
で、例えば電球の融震時に脚台と共に、電球内部表面の
小範囲でガラス内部からナトリウムイオンを導出するこ
とのできる温度はもはや現われない利点を有する。反応
生成愉は、この処理の後にステンデル灯から押し出イか
又は洗出する。

すべての処理可能性殊に、電球の圧搾もしくは＃Ｓ解前
に実施されるような可能性で、ガラス亀裂の危険をさけ
るために処理した電球を熱処理するのが有利である。

電球の内部表面の範囲内のアルカリ減少の工程が終った
後に、この電球に、最終的に好適な充＊ガスを充填する
ことができる。

しかしながら、がラス組織内に生じた空所を他のイオン
で充填することもできる。これによって、深層中に存在
するＮａ−イオンの早すぎる後拡散が阻止される。この
空所の充填のために、殊にＭｇ−１Ｏａ−又はＬｌ−イ
オンが好適である。

それというのも、これらは、その直径がＮａ−イオンの
それとｆｉ［同じであり、従ってこのイオンの導入によ
ってプラス組織はまったく変らず、電球ガラス中に張力
が生じないからである。この場合、２個のＮａ”−イオ
ンが１１１のＭｇ″＋−１Ｏａ”−イオンで代えられる
。これＫより生じるガラス組織内の２倍連結に基づき、
Ｍｇ−及び／又は０＆−イオンは、Ｈａ−イオンよりも
着るしく耐拡散性及び反応性であり、従って電球の充填
ガスのハロｒ／成分と結合しない１代替イオンとしてリ
チウムイオンを使用するｌｌｉ［は、Ｌｉ−イオンのア
ルカリ土類類似作用を利用する。

代替イオンを空所忙導入し、その際、このイオンの塩の
融液又は溶液ｖＮａ−減少した表面と接触させる。解離
したイオンがガラス表面内に拡散侵入し、そこでＮａ−
抽出により生じた無結合部分を飽和する。この方法１椙
の後にも、この電球に最終的に好適な充填ガスを充填し
、慣用の白熱電球と同様に仕上げることができる。

アルカリ減少の後にも、ガラス組織内の空所の代替イオ
ンでの充填の後にも、電球の内部表面に、なお大きな安
全性を与える付２７ＯＮａ−イオンがハロゲン白熱電球
の充填ガスを汚染しない大きな確実性な生ぜしめる付加
的保護層を備えていてよい、この保護層は、金属−及び
／又は半金属−ハロゲン化合物の形で例えばＴｉ１ｌ、
、日ＩＣ１４の形で電球の内部表面に施こし、そこで、
又はこの工程で水素及び酸素との反応によりハロゲンの
放出下に、例えば次式に示されるように金属−もしくは
半金属酸化物Ｖ＊合する：Ｔｉ０１４　＋　２１１９　
＋　ｏ２　→Ｔｉｅ２＋　４　Ｍｏｌ↑この保護層を処
理した軟質ガラス球の内部表面に施こ１際にも、金属−
及び／又は半金属−ハロゲン化合物が充填ガスのそれと
一致し、反応終結後にハロゲン添加物として電球中に残
る場合が有利である。この反応は、既製の電球中で実施
することもできる。

このように処理した電球をすべての慣用の電球（従来の
ハロゲン添加されていない）でも、電球の作業温度が〉
２００°である場合には、ハロゲンを添加することがで
き、タングステン−ハロゲン−循環工程を進行させるこ
とができる。

このハロゲンにより早すぎる黒化は阻止される。

更に、本発明による電球は、低い加工温度により、廉価
に製造することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　１１３４スのハロダン成分と球ガラスのアルカリ
   イオンとが反応しないように配慮されている軟質ガラス
   球及びハロゲン添加不活性ガス充填物を有する白１＆ｌ
   １ｌＩｌｃおいて、この球の内部！１面領域のアルカリ
   イオンは減少されていることを特徴とする、軟質ガラス
   製の球及びハロゲン添加不活性ガス充填物を有する白熱
   電球。 ２、電球のガラス組織内のアルカリイオン減少により住
   じた空所に、代替イオンが充填されている、特許請求の
   範囲第７項記載の白熱電球。 ６、代替イオンはアルカリ金属又はアルカリ土類金属の
   群より選択したものである、特許請求の範囲ｔｓ１項又
   は纂２項に記載の白熱電球。 ４、代替イオンの直径は、代替されるべきアルカリイオ
   ンの直径とほぼ同じ大きさである、特許請求の範囲１１
   １ｍ〜第６項のいずれか１項に記載の白熱電球。 “　５．　　Ｈａ−イオンの減少されたガラスの代替イ
   オンとして、特に、リチウム、マグネシウム又はカルシ
   ゛ウムイオンが使用されている、特許請求の範囲第１項
   〜第４項のいずれか１積に記載の白熱電球。 ６、電球の内部表面がハロゲンに対して安定な保護層で
   被榎されている、特許請求の範囲第１項〜第５項のいず
   れか１項に記載の白熱電球。 Ｚ　保護層は金属酸化物及び／又は半金属酸化物の被榎
   より成っている、特許請求の範８第６項記載の白熱電球
   。 ８、保護層は８１０．、　ＴＬＯ廊、Ｂ２Ｏ３又はこれ
   ら酸化物の混合物より成っている。ｌｆ！を許請求の範
   囲第７項記載の白熱電球。 ９　充填ガスのハロダン成分と球ガラスのアルカリイオ
   ンとが反応しないよう忙配慮されている、軟質ガラス球
   及びハロゲン添加不活性がス充填物を有し、その球の内
   部表面領域のアルカリイオンが減少されている白熱篭球
   を製造するために、電球に、電球ガラスからアルカリイ
   オンを溶出するような状態で処理ガスを流過させること
   ｔ％黴とＴる、白熱電球の製法。 １０、処理ガスは、電球ガラスのアルカリイオンと反応
   するハロゲン？、０１、Ｂｒ、工の群からのイオンを特
   徴する特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１、処理ガスは、塩化水素又は臭化水素がスであり、
   これを純粋形で又はキャリアガス璽−、ムｒ、Ｋｒと共
   に電球の内部表面に接触させる、特許請求の範囲第９項
   又は第１０項に記載の方法。 １２、電球の内部表面の処理温度は、電球の作動時に達
   成される温度より高い温度である、特許請求の範囲第９
   項〜篇１１項のいずれか１項に記載の方法。 １３、処理温度は５００”Ｃとガラスの軟化点との間の
   温度である、特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４、処理ガスのハロゲン成分は、電球の充填ガスのハ
   ロゲン成分と一致し、電球中にへロｒン伶加物として残
   留させる、特許請求の範囲第９項〜第１３項のいずれか
   １項に記載の方法。 １５、電球のアルカリ減少された内部表面をＬｉ−１Ｍ
   ｇ−４しくはＯａ−塩の融液又は溶液と接触させ、この
   際温度をＬｉ−ｌＭｇ−文はＯａ−イオンが、ガラスの
   表面中に侵入し、そこで、当初にＮａ−イオンが占めて
   いた位置を占拠するように選択する、特許請求の範囲第
   ９項〜第１４項のいずれか１項に記載の方法。 １６、ハロゲンに対して安定な保鰻層を金属−及び／又
   は半金属−、ハロゲン化合愉の形で電球の内部表面に施
   こし、そこで又はその過程で水素及び酸素との反応によ
   り、ハロゲンの放出下に結合させて金属酸化物及び／又
   は半金属酸化物にする、特許請求の範囲第９項〜第１５
   項のいずれか１項に記載の方法。 １７、保饅層を金属−塩累−化合物の形で、電球の内部
   表面上に施こし、そこで又はその過程で、水素及び酸素
   との反応により塩素の発庄　；下に結合させて金属酸化
   物にする、特許請求の範囲第１６項記載の方法。 致させ、電球内にハロゲン豹加物として残留させる、特
   許請求の範囲第９項〜第１７項のいずれか１項に記載の
   方法。 １９　金属−及び／又は半金属−ハロデフ化合物と水素
   及び酸素との反応を完成した電球中で実施する、特許請
   求の範囲第９．１１−第１８項のいずれか１項に記載の
   方法。 ２０、ハロゲンに対して安定な保鏝層を、相応する金属
   酸化−及び／又は半金属酸化物の蒸着により、電球の内
   部表面に施こす、特許請求の範囲［９項〜第１５項のい
   ずれか１積に記載の方法。 ２１、ハロゲンに対して安定な保睦層を浸漬法で、電球
   上に施こす、特許請求の範囲第９項〜第１５項のいずれ
   か１項に記載の方法。