[发明专利]电灯

说明书

本发明涉及一种电灯，在其密封成真空的透光玻璃灯管中配备有一个光源，由透光、能吸收紫外线的石英玻璃制成的外壳包在灯管的外面，外壳的石英玻璃中含有氧化铝和其它金属氧化物，该金属氧化物是选自铈和钛所属的元素族的金属的氧化物。

从美国专利3，531，677可以了解到这种高压放电灯的情况。

该专利的电灯，其石英玻璃灯管外表面有一层掺杂的石英玻璃层。该情况下所掺的杂质由能吸收紫外线的有色氧化物组成，或由能吸收紫外线的无色氧化铈或氧化钛组成。这种灯的缺点在于，只能不让一部分紫外光谱通过，而且视乎所掺的杂质而定，还只能发出光源所产生的光的一部分。

荷兰专利NL7714305公开了一种石英玻璃灯管的局部部位由能吸收紫外线的掺杂石英玻璃(例如分别含0．02克分子％铕、铈和钛元素的石英玻璃)组成的高压放电灯。这里，掺杂石英玻璃只有在灯管的那些在工作期间视乎其所在的位置而定温度较低因而无需掺杂的部位采用。由于掺了杂，因而能吸收紫外线，掺杂部位的温度升高，对灯的发光效率有利。但掺杂的石英玻璃，颜色发黄，因而并没有将产生的全部光发放出去。

美国专利4，361，779公开了一种电灯，一种卤素白炽灯和一种高压放电灯，灯的石英玻璃灯壳掺有碱金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物(例如氧化镨)，可能还带氧化铝或氧化铕。灯壳呈深黄色，因而适用于发黄光的电灯，例如卤素灯。这种玻璃只不让部分紫外光谱通过。

从美国专利5，196，759我们知道有一种白炽灯和一种高压放电灯，灯管是掺杂石英玻璃的，或者外壳由这种玻璃制成。这里，掺杂由氧化钛和氧化铈组成，其目的在于吸收部分紫外线。但在没有被吸收的波长当中有波长较长的紫外线。

较早的欧洲专利申请EP-A0574158介绍了一种能吸收紫外线的石英玻璃和外壳采用这种石英玻璃的电灯。这种石英玻璃含至少96％以重量计的SiO₂和氧化铕、氧化钛和氧化铈。

从这个专利申请可以看出(图1)，氧化铕的加入不仅降低了掺有氧化铈和氧化钛的石英玻璃让紫外线透过的能力，而且也降低了其让可见光谱的光通过的能力，因为这种氧化物使玻璃发黄。

本发明的目的是提供本说明书开端所述的那种电灯，该灯的灯管至少基本上能让可见光通过，而且至少不让紫外线通过。

按照本发明，上述目的是通过令外壳的石英玻璃含有硅、铈、钛、铕和铝的氧化物来实现的，在这些能产生阳离子的元素中，铈占0．1-0．2原子％，钛占0．01-0．04原子％，铕占0．03-0．2原子％，铝最多占0．8原子％，而铝／铕原子比在3-8的范围。

我们知道，上述元素以氧化物的形式存在、各元素在二氧化硅母体中的量和比例一定的石英玻璃，至少基本上能让可见光通过，且至少基本上不让紫外线通过。这种石英玻璃(以下称之为掺杂石英玻璃)之所以会有这些性能，应归功于其所有成分，连同这些成分的上述份量。元素铈、钛和铕各个吸收紫外线的光谱部分，这些部分彼此相互补充，部分相互重叠。氧化铝使铕保持其基本上溶解在母体中的双价形式。特别是Al／Eu原子比等于4或以上时，铕吸收紫外线的能力因而提高，让光通过的能力也提高。此外，铝还有有利的影响能力，即它抵消了石英玻璃因双价铕的存在而引起的在流变学上的变化。此外还发现，铝含量的最大值很重要，因为掺了杂的石英玻璃在铝的份量超过0．8原子％时开始具有晶化的倾向。另一方面，若Al／Eu原子比不超过7，玻璃的SiO₂含量高还是有好处的。

此外，若铕在制取石英玻璃的那一批料中以三价氧化物的形式存在，则在还原气氛(例如氦和氢气氛)中熔化的过程中会出现双价形式。该批料可以由含能产生阳离子的元素的氧化物或这类元素的混合氧化物的掺杂石英玻璃组成。

通常，光源的石英玻璃外壳，其厚度至少为1毫米左右。玻璃最低限度的添加剂量即以此厚度为基准。添加剂量较少会使玻璃不能充分不让紫外线通过。添加剂加到最大量时，掺杂石英玻璃的二氧化硅含量以重量计仍然达97％左右，除光学性能外，还仍然高度拥有熔融二氧化硅的性能。掺杂石英玻璃可能会含有其成分引来的杂质。

在一个值得推荐的实施例中，掺杂石英玻璃含0．15原子％的铈，0．02原子％的钛，0．05原子％的铕，或这些元素的量，其每个元素的正负误差量可以达0．1份量。因此铝／铕原子比在4-7的范围，特别是在4左右。