浅谈电光源玻璃

引言

玻璃的类型、化学成分与结构特点电光源玻璃是制造光源设备、电器元件的主要材料之一。自从爱迪生发明电灯以来，白炽灯、荧光灯等被广泛使用。随着光源工业的迅猛发展，对于光源的主要材料，电光源用玻璃行业也得到了迅速发展，各类光源玻璃类型不断推出。由于电光源多使用铅玻璃，容易造成污染。出于环保的压力，玻璃行业面临更新生产工艺的要求。全球三大照明产品生产公司：飞利浦、Osrom(西门子全资的子公司)、GE以及我国许多大的光源玻璃生产厂也在不断的开发新型玻璃品牌以适应国际市场的需求。节约电能，保护环境，满足人们对照明质量越来越高的要求是绿色照明的宗旨。但是，随着各类新型节能电光源的问世，其生产和使用过程中所带来的有害物质对环境的污染也应引起人们的关注。

1玻璃的类型、化学成分与结构特点

玻璃通常以化学成分或用途进行分类。按玻璃的化学成分不同，玻璃可分为钠玻璃、钾玻璃、铅玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃、铝硅玻璃、微晶玻璃、仿景泰蓝玻璃、光色玻璃、金星玻璃等。钠玻璃钠玻璃通称为普通玻璃，主要成分中，SiO占72%，NaO占l5%。其机械强度、热稳固性、化学稳固性都较差，但易于熔制加工，价格低廉，广泛利用于制作一般窗玻璃、包装瓶和低档日用器皿。

1.1常见玻璃的特点

钾玻璃又称硬质玻璃，与钠玻璃成分上的主要差别是以KaO代替了NaO，并提高了SiO的含量。其硬度、光泽度较佳，强度、耐热性、化学稳固性均比钠玻璃好，多用于制作化学仪器和精美的日用器皿。铅玻璃又称光学玻璃、晶质玻璃。其主要成分中，SiO约占68%，PbO占15%～35%。铅玻璃能拦阻X射线，具有很强的折光性和光泽度，硬度较低，易于加工，敲击时能发出悦耳的金属声。铅玻璃最适于制作光学仪器、艺术品和高档日用器皿。

(3)硼硅玻璃

硼硅玻璃中，SiO占80%，BO占l4%。它具有很高的耐热性和化学稳固性(如良好的抗冷热急变、无污染及抗酸碱性能)，有较好的强度、光泽度和绝缘性，适于制作优质理化实验仪器、烹调器皿(如耐热玻璃煮锅)、电气器具(如电光源及电子工业用玻璃)、药用玻璃包装容器、保温瓶胆、温度计以及化工防腐管道与设备等。

(4)石英玻璃

石英玻璃有“玻璃王”之称，成分几乎是SiO。石英玻璃有透明和不透明两种，透明者以水晶为原料，不透明者以纯净石英砂为原料。它具有极高的耐热性、化学稳固性和较高的强度、耐磨性及绝缘性，能透过紫外线，耐受l200℃高温，耐急热温度差高达l000℃。石英玻璃主要用于制作耐高温装置和特种仪器，如医用紫外线杀菌灯等。

(5)铝硅玻璃

铝硅玻璃的首要成分是SiO和AlO。它具有很高的耐热性、化学稳固性和强度，多用于制作直接用火焰加热的烹饪器皿。

(6)微晶玻璃

除上述外，仿景泰蓝玻璃是以普通玻璃为基本成分，加入适量的氧化铜和氧化钴而得的玻璃，多用于制作装饰品，如花瓶、工艺蜡烛台等。光致变色玻璃中含有卤化银胶体光敏剂，具有被光照射后变暗或着色的特征，常用于制作变色眼镜、光开关、全息照相以及装饰材料等。金星玻璃有铬金星玻璃和铜金星玻璃两种，它们分别含有氧化铬、氧化亚铜等折射率较高的晶体，具有闪金星的特性，常用于制作装饰品、工艺品等。

石英玻璃是电光源、半导体、光通信、激光技术的基础材料，誉有“玻璃王”之称，是高强度气体放电灯的良好泡壳材料。以前中国的石英玻璃工业是空白，通过多年的技术创新，现在中国石英玻璃工业的主要生产技术和装备已达到世界先进水平，拉管直径由Ф400mm，单台炉产量由50t提高到200t，2008年电光源石英玻璃产量3万余吨，是1975年产量的174倍，已占世界总产量的70%。

石英玻璃按制造热源不同分为两类:一是电熔石英玻璃，主要用于电光源产品;二是气炼石英玻璃，主要用于半导体工业。中国石英玻璃工业改革开放以来取得了长足的进步，现有多种型号连熔炉240台，有力地推动高强度气体放电灯的发展。按石英管直径分为三档:小直径3～60mm，中等直径61～200mm。大口径201～400mm，现在电光源石英玻璃的品种有10余个。按用途分类有：碘钨灯用石英管、汞灯用石英管、无臭氧石英管、截紫外石英管、低熔点石英管、红外加热用石英管、彩色石英管、超高压汞灯用石英管、金卤灯用石英管、高强度氙灯用石英管、大口径石英管、石英棒(板)等，其中许多品种质量达到美国GE公司同类产品水平。

2、电光源用铅玻璃的产品结构特征

电光源产品一般是玻璃制品，电光源通常使用的玻璃除SiO、BO等玻璃形成物外，多含有PbO。17世纪后半叶，英国制出铅晶质玻璃艺术器皿。后广泛用于制造光学仪器、艺术器皿和用作防辐射玻璃等，我国早在战国时期即有铅玻璃制品。铅玻璃是指含PbO的玻璃。包括铅晶质玻璃、火石类光学玻璃、防辐射玻璃、低熔玻璃、延迟线玻璃、高折射微珠玻璃等。铅玻璃的组成式为：RmOn-PbO-SiO(BO)。随PbO含量的增加，玻璃的密度、折射率、色散、介电常数、对X射线和γ射线吸收系数等性能指标值增加;其硬度、高温黏度、软化温度、化学稳定性等指标值降低;致使玻璃成型料性变长、着色剂色彩鲜艳、表面光泽增加、敲击声清脆。

有机铅玻璃是一种透明的含铅树脂板，是通过化学方法把铅聚合进合成树脂的方法制成的一种透明防辐射材料。有机铅玻璃是按照严密的产品规格及品质管理标准制造的，各项性能指标测试均已达到国际先进水平。有机铅玻璃透明性好，具有表面折射少，可塑性好、质轻、耐冲击性能强等优点。多用在医学领域，用于X射线机房、CT机房、ECT机房等观察窗，制作各种防护屏及防护面罩等。在其它科技领域，用于同位素源的防护可以制作贮存箱、废物箱、分装屏。工业用衍射仪的外罩，各种射线发生仪器、电子显微镜、电子加速器等的射线防护，分源的保护屏等。由于外界温度、湿度变化易产生形变，因此不适于户外使用。

铅玻璃按PbO含量分为轻红丹(低铅)玻璃、中红丹(中铅)玻璃和重红丹(高铅)玻璃3种。低铅玻璃的含铅量在11%左右，中铅为20%，高铅则在28%以上。因为玻璃加工的需要，白炽灯和各种荧光灯的芯柱都采用了铅玻璃，一般是含铅量在11%左右的低铅玻璃。但速度高于1200只/h的荧光灯自动生产线使用的芯柱采用的是含铅20%的中铅玻璃，甚至用28%的高铅玻璃。