(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２    ＞５５〜６４質量％、Ａｌ２Ｏ３    １３〜１８質量％、
Ｂ２Ｏ３        ０〜５．５質量％、ＭｇＯ        ０〜７質量％、
ＣａＯ          ５〜１４質量％、ＳｒＯ        ０〜８質量％、
ＢａＯ          ６〜１７質量％、ＺｒＯ２        ０〜２質量％、
ＣｅＯ２      ０〜０．３質量％、ＴｉＯ２      ０〜０．５質量％、
ＣｏＯ      ０．０１〜０．０３５質量％、
Ｆｅ２Ｏ３    ０．００５〜０．０５質量％、
を有するランプバルブ用のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項２】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２    ＞５８〜６２質量％、Ａｌ２Ｏ３  １３．５〜１７．５質量％、
Ｂ２Ｏ３        ０〜５．５質量％、ＭｇＯ        ０〜７質量％、
ＣａＯ        ５．５〜１４質量％、ＳｒＯ        ０〜８質量％、
ＢａＯ          ６〜１０質量％、ＺｒＯ２        ０〜２質量％、
ＣｅＯ２      ０〜０．３質量％、ＴｉＯ２      ０〜０．５質量％、
ＣｏＯ      ０．０１〜０．０３５質量％、
Ｆｅ２Ｏ３    ０．００５〜０．０５質量％、
を有する請求項１に記載のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項３】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２      ５９〜６２質量％、Ａｌ２Ｏ３  １３．５〜１５．５質量％、
Ｂ２Ｏ３        ３〜５．５質量％、ＭｇＯ        ２．５〜５質量％、
ＣａＯ    ８．２〜１０．５質量％、ＢａＯ    ８．５〜９．５質量％、
ＺｒＯ２          ０〜１質量％、ＴｉＯ２      ０〜０．５質量％、
ＣｏＯ      ０．０１〜０．０３５質量％、
Ｆｅ２Ｏ３    ０．００５〜０．０５質量％、
を有する請求項１又は２に記載のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項４】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２    ＞５８〜６２質量％、Ａｌ２Ｏ３  １４〜１７．５質量％、
Ｂ２Ｏ３          ０〜１質量％、ＭｇＯ        ０〜７質量％、
ＣａＯ        ５．５〜１４質量％、ＳｒＯ        ０〜８質量％、
ＢａＯ          ６〜１７質量％、ＺｒＯ２        ０〜２質量％、
ＣｅＯ２      ０〜０．３質量％、ＴｉＯ２      ０〜０．５質量％、
ＣｏＯ      ０．０１〜０．０３５質量％、
Ｆｅ２Ｏ３    ０．００５〜０．０５質量％、
を有する請求項１に記載のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項５】
酸化物基準で以下の組成
ＳｉＯ２    ＞５８〜６２質量％、Ａｌ２Ｏ３  １５〜１７．５質量％、
Ｂ２Ｏ３        ０〜０．７質量％、ＭｇＯ        ０〜７質量％、
ＣａＯ        ５．５〜１４質量％、ＳｒＯ        ０〜８質量％、
ＢａＯ          ６〜１０質量％、ＺｒＯ２        ０〜２質量％、
ＣｅＯ２      ０〜０．３質量％、ＴｉＯ２      ０〜０．５質量％、
ＣｏＯ      ０．０１〜０．０３５質量％、
Ｆｅ２Ｏ３    ０．００５〜０．０５質量％、
を有する請求項１、２又は４に記載のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項６】
さらに０．０３質量％以下のＮｉＯを含有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項７】
０．０２〜０．０３質量％のＣｏＯを含有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項８】
０．０１５〜０．０３質量％のＦｅ２Ｏ３を含有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス。
【請求項９】
４．３×１０−６／Ｋ〜４．９５×１０−６／Ｋの熱膨張率α２０／３００、７００℃より高い転移温度Ｔｇを有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガラスの、ランプバルブ用もしくはハロゲンランプバルブ用のバルブ材料としての使用。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガラスから作製されたランプバルブ。
【請求項１１】
色温度≧３４００Ｋを有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のガラスから作製されたランプバルブを有するハロゲンランプ。
【請求項１２】
色温度≧３６００Ｋを有する請求項１１に記載のハロゲンランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプバルブ（ランプの球部もしくはガラス球、以下、ランプバルブという用語を統一して使用する）用のアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラスに関する。本発明はまた、このガラスの使用に関する。さらにまた、本発明は、このガラスから作製されたランプバルブ及びそれを有するハロゲンランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高い転移温度Ｔｇと高い歪点ＳＰを有する無着色ガラスは、例えばイルミネーションや自動車部門などのハロゲンランプ用のバルブ材料として使用されている。
プランクの放射法則によれば、これらのハロゲンランプから発出された光の色感覚は、可視スペクトル領域においては付加的なフィルターリング（濾光作用）は稀であるため、白熱フィラメントの温度に依存する。
白熱フィラメントの温度が上昇すると、光の色感覚は青色にシフトする。この「色感覚」は、ＤＩＮ（ドイツ工業規格）５０３３に従って測定でき、３つの３色係数（色度座標）ｘ、ｙ、Ｙで表わされ、これらの指標は色軌跡としても知られている。
【０００３】
あるいは別の表示としては、光の「色温度」を与えることも可能である。これは、プランクの黒体の熱放射体が、特徴付けられるべき光とできるだけ類似したスペクトルのシフトを有するときの温度と定義付けられる。色温度の上昇は、色感覚における「青色」へのシフトに相当する。
感知された光の色温度はできるだけ高いことが望ましい。それによって、例えば自動車のヘッドランプなどに要望されるように、ランプは特に明るく印象的に見える。直径１６ｍｍ、壁厚１．４ｍｍの標準的な無着色硬質ガラスバルブからなる出力６５Ｗのハロゲンランプは、例えば、ウルブリヒト（Ulbricht）球を用いて測定した色温度が例えば約３１００Ｋである。
【０００４】
白熱フィラメント温度の上昇、従ってまた色温度の上昇は、バルブ材料だけでなくその熱負荷に耐える能力によっても制限され、特にまたフィラメント材料及びその有効寿命によっても制限される。
ハロゲンランプから発出される光の色感覚は、およそ高圧ランプ又はガス放出ランプの発光色に一致することが望ましい。種々の方法で高圧ランプ及びガス放出ランプの発光色に真似たハロゲンランプは既に市販されている。
【０００５】
ランプの色感覚は、例えば標準的なハロゲンランプのバルブに着色皮膜を設けることによって変えることができる。しかしながら、この場合、ランプバルブの製造後に付加的にコストがかかる工程をさらに行なわねばならず、この工程はランプ製造業者にとって通常行なうことができない。また、長期間使用後には、層の剥離の結果として皮膜の劣化現象が生じ、皮膜は光の透過において、従って、光の色感覚において比較的著しい揺らぎを生じる。さらにランプの全表面に一定の層厚を達成することは困難である。
【０００６】
付加的に層を適用する方法とは別の方法としては、非常にＳｉＯ２に富む高価なバイコール（登録商標）ガラス（コーニング社製）として知られるガラスから作製された全体的に着色されたガラス管が用いられる。このガラスは、加工及び溶融における欠点を有し、即ち、例えば、ハロゲンランプに用いられる慣用の硬質ガラスよりも著しく高い温度でのみ加工できる。例えば、市販の硬質ガラスの作業点ＶＡは１２５０〜１３００℃の範囲にあるのに対し、バイコールガラスのそれは＞１６００℃である。さらに、硬質ガラスとバイコールガラスの熱膨張も異なる。これらの及び他の相違により、バイコールガラスは標準的なハロゲンランプ製造施設では容易に加工することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高い色温度、特に少なくとも３４００Ｋの色温度を有するハロゲンランプ用のバルブ用ガラスを提供することにある。また、標準的なハロゲンランプ製造施設で付加的な加工工程もなくランプバルブを製造可能でなければならない。さらに、ガラスはハロゲンランプガラスに通常求められる要求を満足すべきであり、即ち、モリブデンの熱膨張特性に適合した熱膨張及び充分な熱安定性を示し、アルカリ金属を含有しないことが必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明に係るアルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラスによって達成される。このガラスは、ランプバルブガラスとして適しており、好適には、酸化物基準でＳｉＯ2  ＞５５〜６４質量％、好ましくは＞５８〜６２質量％；Ａｌ2Ｏ3  １３〜１８質量％、好ましくは１３．５〜１７．５質量％；Ｂ2Ｏ3  ０〜５．５質量％；ＭｇＯ  ０〜７質量％；ＣａＯ  ５〜１４質量％、好ましくは５．５〜１４質量％；ＳｒＯ  ０〜８質量％；ＢａＯ  ６〜１７質量％、好ましくは６〜１０質量％；ＺｒＯ2  ０〜２質量％；ＣｅＯ2  ０〜０．３質量％；ＴｉＯ2  ０〜０．５質量％の基礎ガラス系からなる。このタイプの基礎ガラスは、例えばドイツ特許ＤＥ  １９７  ４７  ３５４Ｃ１、ＤＥ  １９７  ４７  ３５５Ｃ１及びＤＥ  １９７  ５８  ４８１Ｃ１に記載されているが、本発明ではさらにＣｏＯ  ０．０１〜０．０３５質量％、好ましくは０．０２〜０．０３質量％及びＦｅ2Ｏ3  ０．００５〜０．０５質量％、好ましくは０．０１５〜０．０３質量％を含有する。
【０００９】
これらの中でも、例えば、酸化物基準でＳｉＯ2  ５９〜６２質量％；Ａｌ2Ｏ3  １３．５〜１５．５質量％；Ｂ2Ｏ3  ３〜５．５質量％；ＭｇＯ  ２．３〜５質量％；ＣａＯ  ８．２〜１０．５質量％；ＢａＯ  ８．５〜９．５質量％；ＺｒＯ2  ０〜１質量％；ＣｅＯ2  ０〜０．３質量％；ＴｉＯ2  ０〜０．５質量％含有する基礎ガラスは、６５０℃以下のバルブ温度を有するランプバルブ用に特に適しており、一方、酸化物基準でＳｉＯ2  ＞５８〜６２質量％；Ａｌ2Ｏ3  １４〜１７．５質量％、好ましくは１５〜１７．５質量％；Ｂ2Ｏ3  ０〜１質量％、好ましくは０〜０．７質量％；ＭｇＯ  ０〜７質量％；ＣａＯ  ５．５〜１４質量％；ＳｒＯ  ０〜８質量％；ＢａＯ  ６〜１７質量％、好ましくは６〜１０質量％；ＺｒＯ2  ０〜２質量％；ＣｅＯ2  ０〜０．３質量％；ＴｉＯ2０〜０．５質量％含有する基礎ガラスは、６５０℃を超えるバルブ温度を有するランプバルブ用に特に適している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ガラス中のＣｏＯ及びＦｅ2Ｏ3含量は本発明にとって必須である。
これらの着色酸化物は、ＣｏＯが０．０１〜０．０３５質量％、Ｆｅ2Ｏ3が０．００５〜０．０５質量％の限度内において、ランプにより発出される光のスペクトルを、比較的高温でプランクの黒体の熱放射体のスペクトルと類似するように変え、特にランプが色温度≧３４００Ｋを有するように変える。
ガラスの他の特性に殆ど影響を及ぼさない上記濃度においてさえも、ＣｏＯは５８０〜６８０ｎｍのスペクトル領域で特に強い吸収（吸光）を示す。ガラスは０．０２〜０．０３質量％のＣｏＯを含有することが好ましい。
【００１１】
Ｆｅ2Ｏ3はおよそ４５０ｎｍ及び１０００〜１１００ｎｍの赤外領域で吸収を示し、比較的に長波長の可視領域においてさえも透過率に著しい影響を及ぼす。但し、Ｆｅ2Ｏ3の最大含量は≦０．０５質量％に制限されるべきであり、その理由はこれよりも濃度が高いとガラスの他の特性が変化するためである。ガラスは０．０１５〜０．０３質量％のＦｅ2Ｏ3を含有することが好ましい。
さらに、ガラスは０．０３質量％以下の量的割合でＮｉＯを含有することができる。ＮｉＯは４５０〜６３０ｎｍで吸収を示し、特に最も強い吸収帯は４５０ｎｍ、従ってより短波長領域にある。
【００１２】
前記２成分、特に前記３成分の着色酸化物を組み合わせて用いることにより、ガラスの色軌跡及び透過率を広い範囲内で狙い通りに正確に設定することが可能となる。
【００１３】
ガラスはまた、５質量％以下の量的割合でＮｄ2Ｏ3を含有することができる。Ｎｄ2Ｏ3の最も強い吸収帯は５８０ｎｍと７５０ｎｍにある。しかしながら、この酸化物は含有しないことが好ましく、その理由は、顕著な作用を達成するために必要な上記比較的高い含量のためだけでなくその低い吸光係数のためにガラスを著しく高価なものにするからである。
ガラスは慣用量で通常の清澄剤を含有することができる。しかしながら、Ａｓ2Ｏ3及びＳｂ2Ｏ3を含有しないことが好ましい。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことはもとよりである。
【００１５】
実施例１〜３及び比較例
表１は、実施例１〜３と比較例の着色酸化物の含量、測定した色軌跡、それから決定した色温度、及び透過率を示している。
これらの実施例及び比較例の基礎組成は、酸化物基準でＳｉＯ2  ６０．７質量％；Ａｌ2Ｏ3  １６．５質量％；Ｂ2Ｏ3  ０．３質量％；ＣａＯ  １３．５質量％；ＢａＯ  ７．８質量％；ＺｒＯ2  １．０質量％である。
ＤＩＮ  ５０３３による色軌跡は、この場合ｘ及びｙで与えられ（色の明るさを示すＹ値はここでは考慮されない）、試料厚さ１．４ｍｍ、視野（viewing field）２度、プランク３１１０Ｋに係る光の条件で測定した。色軌跡に相当する色温度も同様に示されている。
透過率τ［％］も、同様に試料厚さ１．４ｍｍ、視野２度、プランク３１１０Ｋに係る光の条件で測定した。
【００１６】
ガラスは以下のように製造した：原料を計量し、充分に混合した。プロセスにおいては、着色酸化物を混合物として、好ましくはＳｉＯ2と共に導入した。これは、要求される少量で計量するときの誤差を最小限にし、着色酸化物が全バッチに亘って均一に分布されるようにすることが可能であるからであり、これはガラスの均質性にとって重要である。ガラスバッチは約１６００℃で溶解され、次いで適当な寸法の管状に引き抜かれた。
【００１７】
【表１】
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比較例と実施例１〜３との対比から、本発明にとって必須の着色酸化物の組合せの影響が明らである。この影響はまた、色軌跡と標準的な高圧ランプの色温度との対比からも明らかであり、値ｘ＝０．４１０、ｙ＝０．３９３とこの標準的なランプの３４５０Ｋから、ハロゲンランプのバルブ用の本発明に係るガラスを用いた対象物は高圧ランプの色感覚により近くなったことがわかる。
【００１８】
異なるタイプのハロゲンランプは、ランプバルブの直径と壁厚の点において異なる。壁厚は、ランプの色温度に重大な影響を及ぼす。同一のガラス組成でも、壁厚が大きくなるとより低い色温度となる。
色温度に関して前述したことは、約１．４ｍｍのランプバルブ壁厚を有するハロゲンランプに関するものである。実施例２に係るガラスから作製された約１．１ｍｍのランプバルブ壁厚を有するハロゲンランプの場合、比較例に係るガラスから作製された同じ壁厚を有するランプに比べて色温度を２５０Ｋだけ上昇させることができ、特に３４００Ｋから３６５０Ｋに上昇させることができる。
【００１９】
図１は、実施例２に係るガラスについて試料厚さ１．４２ｍｍで測定した２００〜９００ｎｍの範囲の波長に対して分光透過率をプロットしたものである。
短波長可視領域における高い透過率及び比較によって換算される可視スペクトルの長波長領域における透過率は、色感覚が青色にシフトしたことを示している。
【００２０】
本発明によればほんの少量の着色酸化物濃度のために、ランプバルブ用、特にハロゲンランプ用に用いるガラスにとって必須の物性、例えば熱膨張率α20/300及び転移温度Ｔｇは、基礎ガラスに比較して殆ど変化しないままである。
例えば、本発明のガラスにおいては、熱膨張率α20/300は４．３×１０-6／Ｋ〜４．９５×１０-6／Ｋの範囲内にあり、転移温度Ｔｇは＞７００℃である。
従って、また前記スペクトル特性から見て、特に少なくとも２つの着色酸化物ＣｏＯとＦｅ2Ｏ3をドープしたガラス、好ましくは３つの着色酸化物ＣｏＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯをドープしたガラスは、ランプバルブ、特にハロゲンランプバルブ用のバルブ材料としての使用に大いに適している。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に係るガラスから作製したランプバルブ、及びこのガラスから作製したバルブを有するハロゲンランプは、それらの色軌跡及び３４００Ｋ以上の色温度の点から、高圧ランプ及びガス放出ランプの色感覚に著しく近似し、従って、それらの色感覚において従来のハロゲンランプよりもはるかに優れている。ランプバルブの幾何寸法、特にランプバルブ壁厚が適切に選定されれば、本発明に係る３６００Ｋ以上の色温度を有するハロゲンランプは、さらにより青色で明るい色感覚を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２に係るガラスについて、試料厚さ１．４２ｍｍで測定した２００〜９００ｎｍの範囲の波長に対して分光透過率をプロットしたグラフである。
【図１】
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