淺談電光源玻璃

引言

玻璃的類型、化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電光源玻璃是制造光源設(shè)備、電器元件的主要材料之一。自從愛迪生發(fā)明電燈以來，白熾燈、熒光燈等被廣泛使用。隨著光源工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)于光源的主要材料，電光源用玻璃行業(yè)也得到了迅速發(fā)展，各類光源玻璃類型不斷推出。由于電光源多使用鉛玻璃，容易造成污染。出于環(huán)保的壓力，玻璃行業(yè)面臨更新生產(chǎn)工藝的要求。全球三大照明產(chǎn)品生產(chǎn)公司：飛利浦、Osrom(西門子全資的子公司)、GE以及我國(guó)許多大的光源玻璃生產(chǎn)廠也在不斷的開發(fā)新型玻璃品牌以適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的需求。節(jié)約電能，保護(hù)環(huán)境，滿足人們對(duì)照明質(zhì)量越來越高的要求是綠色照明的宗旨。但是，隨著各類新型節(jié)能電光源的問世，其生產(chǎn)和使用過程中所帶來的有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染也應(yīng)引起人們的關(guān)注。

1玻璃的類型、化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

玻璃通常以化學(xué)成分或用途進(jìn)行分類。按玻璃的化學(xué)成分不同，玻璃可分為鈉玻璃、鉀玻璃、鉛玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃、鋁硅玻璃、微晶玻璃、仿景泰藍(lán)玻璃、光色玻璃、金星玻璃等。鈉玻璃鈉玻璃通稱為普通玻璃，主要成分中，SiO占72%，NaO占l5%。其機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)固性、化學(xué)穩(wěn)固性都較差，但易于熔制加工，價(jià)格低廉，廣泛利用于制作一般窗玻璃、包裝瓶和低檔日用器皿。

1.1常見玻璃的特點(diǎn)

鉀玻璃又稱硬質(zhì)玻璃，與鈉玻璃成分上的主要差別是以KaO代替了NaO，并提高了SiO的含量。其硬度、光澤度較佳，強(qiáng)度、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)固性均比鈉玻璃好，多用于制作化學(xué)儀器和精美的日用器皿。鉛玻璃又稱光學(xué)玻璃、晶質(zhì)玻璃。其主要成分中，SiO約占68%，PbO占15%～35%。鉛玻璃能攔阻X射線，具有很強(qiáng)的折光性和光澤度，硬度較低，易于加工，敲擊時(shí)能發(fā)出悅耳的金屬聲。鉛玻璃最適于制作光學(xué)儀器、藝術(shù)品和高檔日用器皿。

(3)硼硅玻璃

硼硅玻璃中，SiO占80%，BO占l4%。它具有很高的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)固性(如良好的抗冷熱急變、無污染及抗酸堿性能)，有較好的強(qiáng)度、光澤度和絕緣性，適于制作優(yōu)質(zhì)理化實(shí)驗(yàn)儀器、烹調(diào)器皿(如耐熱玻璃煮鍋)、電氣器具(如電光源及電子工業(yè)用玻璃)、藥用玻璃包裝容器、保溫瓶膽、溫度計(jì)以及化工防腐管道與設(shè)備等。

(4)石英玻璃

石英玻璃有“玻璃王”之稱，成分幾乎是SiO。石英玻璃有透明和不透明兩種，透明者以水晶為原料，不透明者以純凈石英砂為原料。它具有極高的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)固性和較高的強(qiáng)度、耐磨性及絕緣性，能透過紫外線，耐受l200℃高溫，耐急熱溫度差高達(dá)l000℃。石英玻璃主要用于制作耐高溫裝置和特種儀器，如醫(yī)用紫外線殺菌燈等。

(5)鋁硅玻璃

鋁硅玻璃的首要成分是SiO和AlO。它具有很高的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)固性和強(qiáng)度，多用于制作直接用火焰加熱的烹飪器皿。

(6)微晶玻璃

除上述外，仿景泰藍(lán)玻璃是以普通玻璃為基本成分，加入適量的氧化銅和氧化鈷而得的玻璃，多用于制作裝飾品，如花瓶、工藝蠟燭臺(tái)等。光致變色玻璃中含有鹵化銀膠體光敏劑，具有被光照射后變暗或著色的特征，常用于制作變色眼鏡、光開關(guān)、全息照相以及裝飾材料等。金星玻璃有鉻金星玻璃和銅金星玻璃兩種，它們分別含有氧化鉻、氧化亞銅等折射率較高的晶體，具有閃金星的特性，常用于制作裝飾品、工藝品等。

石英玻璃是電光源、半導(dǎo)體、光通信、激光技術(shù)的基礎(chǔ)材料，譽(yù)有“玻璃王”之稱，是高強(qiáng)度氣體放電燈的良好泡殼材料。以前中國(guó)的石英玻璃工業(yè)是空白，通過多年的技術(shù)創(chuàng)新，現(xiàn)在中國(guó)石英玻璃工業(yè)的主要生產(chǎn)技術(shù)和裝備已達(dá)到世界先進(jìn)水平，拉管直徑由Ф400mm，單臺(tái)爐產(chǎn)量由50t提高到200t，2008年電光源石英玻璃產(chǎn)量3萬余噸，是1975年產(chǎn)量的174倍，已占世界總產(chǎn)量的70%。

石英玻璃按制造熱源不同分為兩類:一是電熔石英玻璃，主要用于電光源產(chǎn)品;二是氣煉石英玻璃，主要用于半導(dǎo)體工業(yè)。中國(guó)石英玻璃工業(yè)改革開放以來取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，現(xiàn)有多種型號(hào)連熔爐240臺(tái)，有力地推動(dòng)高強(qiáng)度氣體放電燈的發(fā)展。按石英管直徑分為三檔:小直徑3～60mm，中等直徑61～200mm。大口徑201～400mm，現(xiàn)在電光源石英玻璃的品種有10余個(gè)。按用途分類有：碘鎢燈用石英管、汞燈用石英管、無臭氧石英管、截紫外石英管、低熔點(diǎn)石英管、紅外加熱用石英管、彩色石英管、超高壓汞燈用石英管、金鹵燈用石英管、高強(qiáng)度氙燈用石英管、大口徑石英管、石英棒(板)等，其中許多品種質(zhì)量達(dá)到美國(guó)GE公司同類產(chǎn)品水平。

2、電光源用鉛玻璃的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征

電光源產(chǎn)品一般是玻璃制品，電光源通常使用的玻璃除SiO、BO等玻璃形成物外，多含有PbO。17世紀(jì)后半葉，英國(guó)制出鉛晶質(zhì)玻璃藝術(shù)器皿。后廣泛用于制造光學(xué)儀器、藝術(shù)器皿和用作防輻射玻璃等，我國(guó)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期即有鉛玻璃制品。鉛玻璃是指含PbO的玻璃。包括鉛晶質(zhì)玻璃、火石類光學(xué)玻璃、防輻射玻璃、低熔玻璃、延遲線玻璃、高折射微珠玻璃等。鉛玻璃的組成式為：RmOn-PbO-SiO(BO)。隨PbO含量的增加，玻璃的密度、折射率、色散、介電常數(shù)、對(duì)X射線和γ射線吸收系數(shù)等性能指標(biāo)值增加;其硬度、高溫黏度、軟化溫度、化學(xué)穩(wěn)定性等指標(biāo)值降低;致使玻璃成型料性變長(zhǎng)、著色劑色彩鮮艷、表面光澤增加、敲擊聲清脆。

有機(jī)鉛玻璃是一種透明的含鉛樹脂板，是通過化學(xué)方法把鉛聚合進(jìn)合成樹脂的方法制成的一種透明防輻射材料。有機(jī)鉛玻璃是按照嚴(yán)密的產(chǎn)品規(guī)格及品質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)制造的，各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試均已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。有機(jī)鉛玻璃透明性好，具有表面折射少，可塑性好、質(zhì)輕、耐沖擊性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。多用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，用于X射線機(jī)房、CT機(jī)房、ECT機(jī)房等觀察窗，制作各種防護(hù)屏及防護(hù)面罩等。在其它科技領(lǐng)域，用于同位素源的防護(hù)可以制作貯存箱、廢物箱、分裝屏。工業(yè)用衍射儀的外罩，各種射線發(fā)生儀器、電子顯微鏡、電子加速器等的射線防護(hù)，分源的保護(hù)屏等。由于外界溫度、濕度變化易產(chǎn)生形變，因此不適于戶外使用。

鉛玻璃按PbO含量分為輕紅丹(低鉛)玻璃、中紅丹(中鉛)玻璃和重紅丹(高鉛)玻璃3種。低鉛玻璃的含鉛量在11%左右，中鉛為20%，高鉛則在28%以上。因?yàn)椴ＡЪ庸さ男枰谉霟艉透鞣N熒光燈的芯柱都采用了鉛玻璃，一般是含鉛量在11%左右的低鉛玻璃。但速度高于1200只/h的熒光燈自動(dòng)生產(chǎn)線使用的芯柱采用的是含鉛20%的中鉛玻璃，甚至用28%的高鉛玻璃。