淺談電光源玻璃

引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/200375.htm

玻璃的類型、化學成分與結構特點電光源玻璃是製造光源設備、電器元件的主要材料之一。自從愛迪生發明電燈以來，白熾燈、螢光燈等被廣泛使用。隨著光源工業的迅猛發展，對於光源的主要材料，電光源用玻璃行業也得到了迅速發展，各類光源玻璃類型不斷推出。由於電光源多使用鉛玻璃，容易造成汙染。出於環保的壓力，玻璃行業面臨更新生產工藝的要求。全球三大照明產品生產公司：飛利浦、Osrom(西門子全資的子公司)、GE以及我國許多大的光源玻璃生產廠也在不斷的開發新型玻璃品牌以適應國際市場的需求。節約電能，保護環境，滿足人們對照明質量越來越高的要求是綠色照明的宗旨。但是，隨著各類新型節能電光源的問世，其生產和使用過程中所帶來的有害物質對環境的汙染也應引起人們的關注。

1玻璃的類型、化學成分與結構特點

玻璃通常以化學成分或用途進行分類。按玻璃的化學成分不同，玻璃可分為鈉玻璃、鉀玻璃、鉛玻璃、硼矽玻璃、石英玻璃、鋁矽玻璃、微晶玻璃、仿景泰藍玻璃、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佔72%，NaO佔l5%。其機械強度、熱穩固性、化學穩固性都較差，但易於熔制加工，價格低廉，廣泛利用於製作一般窗玻璃、包裝瓶和低檔日用器皿。

1.1常見玻璃的特點

鉀玻璃又稱硬質玻璃，與鈉玻璃成分上的主要差別是以KaO代替了NaO，並提高了SiO的含量。其硬度、光澤度較佳，強度、耐熱性、化學穩固性均比鈉玻璃好，多用於製作化學儀器和精美的日用器皿。鉛玻璃又稱光學玻璃、晶質玻璃。其主要成分中，SiO約佔68%，PbO佔15%～35%。鉛玻璃能攔阻X射線，具有很強的折光性和光澤度，硬度較低，易於加工，敲擊時能發出悅耳的金屬聲。鉛玻璃最適於製作光學儀器、藝術品和高檔日用器皿。

(3)硼矽玻璃

硼矽玻璃中，SiO佔80%，BO佔l4%。它具有很高的耐熱性和化學穩固性(如良好的抗冷熱急變、無汙染及抗酸鹼性能)，有較好的強度、光澤度和絕緣性，適於製作優質理化實驗儀器、烹調器皿(如耐熱玻璃煮鍋)、電氣器具(如電光源及電子工業用玻璃)、藥用玻璃包裝容器、保溫瓶膽、溫度計以及化工防腐管道與設備等。

(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，不透明者以純淨石英砂為原料。它具有極高的耐熱性、化學穩固性和較高的強度、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l000℃。石英玻璃主要用於製作耐高溫裝置和特種儀器，如醫用紫外線殺菌燈等。

(5)鋁矽玻璃

鋁矽玻璃的首要成分是SiO和AlO。它具有很高的耐熱性、化學穩固性和強度，多用於製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，多用於製作裝飾品，如花瓶、工藝蠟燭臺等。光致變色玻璃中含有滷化銀膠體光敏劑，具有被光照射後變暗或著色的特徵，常用於製作變色眼鏡、光開關、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，常用於製作裝飾品、工藝品等。

石英玻璃是電光源、半導體、光通信、雷射技術的基礎材料，譽有「玻璃王」之稱，是高強度氣體放電燈的良好泡殼材料。以前中國的石英玻璃工業是空白，通過多年的技術創新，現在中國石英玻璃工業的主要生產技術和裝備已達到世界先進水平，拉管直徑由Ф400mm，單臺爐產量由50t提高到200t，2008年電光源石英玻璃產量3萬餘噸，是1975年產量的174倍，已佔世界總產量的70%。

石英玻璃按製造熱源不同分為兩類:一是電熔石英玻璃，主要用於電光源產品;二是氣鍊石英玻璃，主要用於半導體工業。中國石英玻璃工業改革開放以來取得了長足的進步，現有多種型號連熔爐240臺，有力地推動高強度氣體放電燈的發展。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，現在電光源石英玻璃的品種有10餘個。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、金滷燈用石英管、高強度氙燈用石英管、大口徑石英管、石英棒(板)等，其中許多品種質量達到美國GE公司同類產品水平。

2、電光源用鉛玻璃的產品結構特徵

電光源產品一般是玻璃製品，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世紀後半葉，英國制出鉛晶質玻璃藝術器皿。後廣泛用於製造光學儀器、藝術器皿和用作防輻射玻璃等，我國早在戰國時期即有鉛玻璃製品。鉛玻璃是指含PbO的玻璃。包括鉛晶質玻璃、火石類光學玻璃、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、對X射線和γ射線吸收係數等性能指標值增加;其硬度、高溫黏度、軟化溫度、化學穩定性等指標值降低;致使玻璃成型料性變長、著色劑色彩鮮豔、表面光澤增加、敲擊聲清脆。

有機鉛玻璃是一種透明的含鉛樹脂板，是通過化學方法把鉛聚合進合成樹脂的方法製成的一種透明防輻射材料。有機鉛玻璃是按照嚴密的產品規格及品質管理標準製造的，各項性能指標測試均已達到國際先進水平。有機鉛玻璃透明性好，具有表面折射少，可塑性好、質輕、耐衝擊性能強等優點。多用在醫學領域，用於X射線機房、CT機房、ECT機房等觀察窗，製作各種防護屏及防護面罩等。在其它科技領域，用於同位素源的防護可以製作貯存箱、廢物箱、分裝屏。工業用衍射儀的外罩，各種射線發生儀器、電子顯微鏡、電子加速器等的射線防護，分源的保護屏等。由於外界溫度、溼度變化易產生形變，因此不適於戶外使用。

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。因為玻璃加工的需要，白熾燈和各種螢光燈的芯柱都採用了鉛玻璃，一般是含鉛量在11%左右的低鉛玻璃。但速度高於1200隻/h的螢光燈自動生產線使用的芯柱採用的是含鉛20%的中鉛玻璃，甚至用28%的高鉛玻璃。

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