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Elektrische Glühlampe
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Die Erfindung geht hiebei von einer Glühlampe aus, welche einen an der Innenwandfläche ihres Glas- kolbens anhaftenden zusammenhängenden lichtzerstreuenden Überzug aus Pigmentkörnchen aufweist, deren Korngrösse etwa 5 Mikron nicht übersteigt. Hiebei enthält der Überzug zwei Arten von Körnchen, welche Arten voneinander in ihrer Korngrösse um mindestens eine Grössenordnung abweichen. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen in der Kombination der Merkmale, dass die Menge der Körnchen der einen Art das Mehrfache der Menge der Körnchen der andern Art beträgt, dass mindestens diejenige Körn- chenart, deren Menge das Mehrfache der andern Art beträgt, aus Titandioxyd besteht und dass der aus die- sen Körnchenarten bestehende, Getterwirkung aufweisende, nichtporöse Überzug alkalifrei ist.
Vorzugsweise ist hiebei die Anordnung so getroffen, dass die Korngrösse der aus flockigem Titandioxyd bestehenden kleineren Körnchen zwischen etwa 0, 1 und 0,01 Mikron liegt und ihre Menge diejenige der gröberen Körnchen um mindestens eine Grössenordnung übersteigt, wobei die Korngrösse der grösseren
Körnchen 4 Mikron nicht übersteigt. Es beträgt also dann die Menge der kleinen Körnchen vorzugsweise ein Mehrfaches der Menge der grossen Körnchen. Körnchen mit einer Korngrösse von ungefähr 0,01 Mikron liegen bereits in der sogenannten kolloidalen Grössenordnung.
Die Verwendung von Titandioxyd als Material zumindest für diejenige Körnchenart, deren Menge das
Mehrfache der andern Körnchenart beträgt, bringt mit sich, dass man einen eine Getterwirkung besitzen- den, alkalifreien und stets eine weisse Farbe aufweisenden Überzug erhält, der infolge Vorhandenseins der sich dicht aneinanderfügenden Körnchen der beiden Arten und seiner Herstellungsweise auch nichtporös ist und ausserordentlich fest am Kolben anhaftet.
Die Erfindung geht hauptsächlich von der Erkenntnis aus, dass im Falle der Verwendung eines nur aus sehr feinen Körnchen bestehenden Überzuges, dessen Lichtabsorption zwar geringer sein wird, man aber kein blendungsfreies Licht erhalten kann, da der Glühfaden durch einen solchen Überzug stark sichtbar sein wird. Trachtet man, diesen Nachteil durch Verwendung eines dicken Überzuges zu beheben, so er- hält man zwar ein blendungsfreies Licht, aber gleichzeitig eine bedeutend erhöhte Lichtabsorption.
Ausserdem muss man zur Herstellung eines solchen Überzuges ein teures Verfahren verwenden.
Ein anderer Grund, der zur erfindungsgemässen Ausbildung der vorwiegend aus Titandioxyd bestehen- den Überzüge aus verschiedenen Arten von Körnchen geführt hat, ist, dass, wenn man die feinen Körnchen im Lampenkolben selbst durch Zersetzung von organischen Metallverbindungen herzustellen wünscht, man nur dann einen brauchbaren Überzug erhalten kann, wenn man auch gröbere Körnchen mitverwendet, auf welche sich die feineren Körnchen niederschlagen können bzw. sich die feineren Körnchen in den zwi- schen den gröberen Körnchen vorhandenen Zwischenräumen richtig ablagern können. Man würde im Fal- le der Erzeugung der feinen Körnchen von einer Korngrösse von unter 0, 1 Mikron durch Zersetzung von organischen Metallverbindungen im Kolben ohne Mitverwendung gröberer Körnchen aus technologischen
Gründen keine brauchbaren Überzüge erhalten.
Schliesslich muss noch beachtet werden, dass, wenn der Überzug nur aus den sehr feinen Körnchen be- steht, die Lampe kein gefälliges Aussehen haben wird, weil solche Lampen, wenn sie nicht brennen, son- dern durch das darauffallende Licht einer fremden Lichtquelle, z. B. des Tageslichtes, beleuchtet werden, eine graue Farbe zeigen, also nicht weiss sind. Diese graue Farbe ist aber aus verkaufstechnischen Grün- den unbedingt selbst dann zu vermeiden, wenn solche Lampen ansonsten ein recht angenehmes Licht aus senden würden.
Die Erfindung beruht gerade auf der Entdeckung, dass man durch Änderung der Mengenverhältnisse und der Arten der zwei Arten von Körnchen, aus denen der Überzug besteht, Lampen sozusagen beliebiger Qualität herstellen kann, wobei man die Eigenschaften des Überzuges durch Verwendung einer verhältnismässig geringen Menge der Körnchen der einen Art weitgehend verändern kann, bei steter Beibehaltung der Getterwirkung und des festen Anhaftens des aufgebrannten nichtporösen Überzuges am Lampenkolben. Hiedurch und durch die Alkalifreiheit des Überzuges wird stets verhindert, dass alkalische Materialteilchen entweder vom Lampenkolben oder vom Überzug auf den brennenden Glühfaden gelangen und durch Lichtbogenbildung die Zerstörung der Lampe verursachen.
Es liegt somit beim Erfindungsgegenstand eine reine Kombinationserfindung vor, denn die oben erwähnten Vorteile können nur bei gleichzeitiger Anwesenheit sämtlicher erfindungsgemässer Merkmale erreicht werden. Falls nämlich der Überzug nicht alkalifrei ist, zerstreut er zwar das Licht, ist aber ein Ausgangspunkt der die Lampe zerstörenden Abblitze. Falls der Überzug porös ist, kann er nicht verhindern, dass manche alkalische Teilchen der Kolbenwand über diesen porösen Überzug auf den Glühlampenfaden gelangen können, was wiederum zum Abblitzen führt. Der Überzug soll aus einem Stoff bestehen, der eine Getterwirkung besitzt, sonst kann der Stoff des Überzuges entweder wieder Abblitze erzeugen oder zu Fadenbrüchen führen, falls er z. B. zu sauer ist.
Die Wahl der abweichenden Korngrösse
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und deren Mengen beeinflussen die Lichtabsorption. Die Erfindung gibt eine optimale Lösung der Lichtabsorption, wobei auch opalartige Überzüge oder aber eine sogenannte innenmattierte Wirkung sichernde Überzüge hergestellt werden können. Es wird also ermöglicht, eine Lampe mit entsprechender Lebensdauer und gleichzeitig mit guter Lichtabsorptionszahl herzustellen.
Die Kolben der erfindungsgemässen Lampen brauchen nicht aus Spezialglas zu bestehen, sondern können in der Regel aus dem in der Glühlamponindustrie üblichen Magaesialglas in der üblichen Weise verfertigt werden.
Bei den bekannten Lampen, die mittels des Verfahrens nach der oben genannten österr. Patentschrift Nr. 189282 hergestellt worden sind, sind die im Überzug befindlichen TiC-Körnchen ebenfalls von verschiedener Grösse, da sie durch Vermahlung von Titandioxyd entstehen. Diese Körnchen sind aber alle gleicher Art, da ihre Korngrössen voneinander nicht um mindestens eine Grössenordnung abweichen, sondern innerhalb derselben Grössenordnung liegen und der Überzug ganz kleine Körnchen von unter 0,05 Mikron Korngrösse in nachweisbarer Menge nicht enthält, da sich bei der üblichen Vermahlungsmethode solche nicht oder nur in verschwindend kleiner Menge bilden. Demzufolge sind die erfindungsgemässen Lampen mit den obengenannten bekannten Lampen nicht identisch, obzwar der Innentiberzug ihrer Kolben ebenfalls aus Pigmentkömchen besteht.
Die Verwendung eines Innenilberzuges für Glühlampen, welcher aus verschiedenen Mengen zweier verschiedener Materialien besteht, ist an sich aus der brit. Patentschrift Nr. 729, 917 bekannt.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 171120 ist es bekanntgeworden, Belage für Glühlampen herzustellen, welche alkalifrei sind.
Das Verhältnis der Mengen der beiden Körnchenarten kann je nach Beschaffenheit der Lampe variieren. Im Sinne der Erfindung soll jedoch stets die eine Körnchenmenge mehr als das doppelte der andern KörnchenmCtige betragen. Es bildet also das Mengenverhältnis von 2 : 1 die untere Grenze, während die obere Grenze dann gegeben ist, wenn die geringere Körnchenmeiae lediglich etwa 0, 3 - 0, 4 % der grö- sseren Körnchenmenga beträgt. Zwischen diesen beiden Grenzwerten können also Mengenverhältnisse von z. B. 4 : I, 9 : 1 oder sogar 19 : 1 zur Anwendung kommen, wobei bei einigen Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Glühlampe die grösseren Körnchen, bei andern Ausführungsformen jedoch die kleineren Körnchen in grösserer Menge vorhanden sind. Bei Überschreiten bzw.
Unterschreiten der oben erwähnten Grenzwerte kommen die durch die Erfindung erwahnten Vorteile nur unvollkommen zur Geltung.
Die Korngrössen der Körnchen derselben Art sind untereinander meistens nicht genau identisch, weichen aber voneinander in der Regel nur unwesentlich, d. h. um höchstens etwa 5 - 15 tao ab.
Die chemische Zusammensetzung der beiden Arten von Körnchen kann dieselbe, aber auch eine verschiedene sein und die Körnchen der kleineren Art können z. B. aus flockigem Titandioxyd, Siliziumdioxyd oder rotem Eisenoxyd bestehen, wobei die Körnchen der grösseren Art zumeist aus Titandioxyd mit einer 4 Mikron nicht übersteigenden Korngrösse bestehen. Es können im Rahmen der Erfindung jedoch auch die grösseren Körnchen aus rotem Eisenoxyd, vorzugsweise mit einer Korngrösse von etwa 0, 1 Mikron, bestehen. Die Menge der roten Eisenoxydkörnchen beträgt zumeist höchstens 1, 5 %, vorzugsweise nur einige Zehntelprozent der Gesamtmenge der Körnchen.
Weshalb eigentlich die neuen Lampen so vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, konnte bisher eindeutig noch nicht festgestellt werden, ist aber durch Versuche einwandfrei feststellbar und geht auch aus den Angaben der nachstehenden Beispiele hervor. Die Beispiele besitzen jedoch keineswegs einschränkenden Charakter, da auch noch zahlreiche andere Ausführungsformen möglich und oft recht vorteilhaft sind, wobei Art und Mengenverhältnis der Pigmentkörnchen zwischen ziemlich weiten Grenzen verschieden sein können.
Beispiel l : Zwecks Herstellung einer Lampe mit einem dem Opalglas ähnlichen Kolben verfährt man wie folgt : Zu 4000 ml eines Lösungsmittels, welches aus einem Gemisch \'0. 1 Azeton, Äthylazetat und Äthylalkohol besteht, werden 400 g Titandioxyd in körniger Pulverform mit einer Korngrösse von etwa 2 bis 4 Mikron, und 200 g Titandioxyd in flockiger feiner Pulverform mit einer Korngrösse von etwa 0,01 Mikron (z. B. hergestellt durch hydrolytische Zersetzung von Alkyltitanat) eingebracht. Das Verhältnis der SchUttelgewichte der obigen beiden Pulverarten kann zwischen etwa 4 und 6 liegen. Ferner bringt man in das Lösungsmittel 400 g Collodium"106" (Handelsbezeichnung einer niedrigpolymerisierten Nitrozelluloseart) und als Weichmachuagsmittel 200 ml Dibutylphthalat ein.
Das derart erhaltene Gemisch wird in einer Kugelmühle mit 42 Umdr/min 24 - 36 Stunden lang homogenisiert und hienach mit dem obengenannten Lösungsmittel auf etwa 150 - 250 % seines Volumens verdünnt.
Diese Flüssigkeit wird in den klaren Glaskolben durch eine im noch offenen Hals derselben befind-
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licheDüse von etwa 4 bis 6 mm Durchmesser von unten hereingespritzt, u. zw. mittels eines auf die Flüssigkeit im Behälter derselben stossweise ausgeübten Luftdruckes von etwa 0, 4 atü. Da sich hiebei der Domteil des Kolbens oben befindet, fliesst bzw. tropft die am Kolben nicht anhaftende überschüssige Flüssigkeitsmenge durch den offenen Kolbenhals in einen Sammelbehälter zurück. Die am Kolben anhaftende Flüssigkeitshaut wird hienach in üblicher Weise ausgebrannt und hiedurch eine dichte, zusammenhängende. als Getter wirkende Schicht erzeugt.
Diese besitzt eine relativ grosse Stärke, dennoch beträgt ihre Licht-
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ja, wobeiBeispiel 2 : Zwecks Herstellung einer Lampe mit opalähnlichem aber leicht rosafarbenem, ein sehr angenehmes Licht aussendendem Kolben verfährt man genau wie im Beispiel l, nur werden in das
Lösungsmittel als Pigmentkömchen statt den dort erwähnten 400 bzw. 200 g Titandioxyd 150 g Titan- dioxydkörnchen der Korngrösse von etwa 0,01 Mikron und 0,5 g roter Eisenoxydkörnchen der Korngrösse von etwa 0, 1 Mikron (hergestellt durch Ausfällung) eingebracht. Die Lichtabsorption des Kolbens dieser
Lampe beträgt etwa 5-7 Olo.
Beispiel 3 : Zwecks Herstellung einer Lampe mit einem Kolben, der einem schwach innenmat- tierten Kolben ähnlich ist, also kein Blendwirkung besitzendes Licht aussendet, obzwar die Lage des brennenden Glühkörpers der Lampe von aussen sichtbar ist, verfährt man wie im Beispiel 1, doch werden dem
Lösungsmittel als Pigmel1tkörnchen statt der dort erwähnten 400 g der grösseren Körnchen nur 0, 2 - 20 g derselben zugesetzt, nebst den 200 g feinen flockigen Körnchen. Ausserdem wird die an der Kolbenwand anhaftende Flüssigkeitsschicht vor dem Ausbrennen mittels eines Zimmertemperatur besitzenden, aber bei dieser Temperatur mit Wasserdampf gesättigten Luftstromes ausgetrocknet.
Derselbe wird erzeugt, indem man filtrierte Luft in ein geschlossenes, Wasser enthaltendes Gefäss mittels einer über dem Wasserspiegel mündenden Düse einbläst.Der wasserdampfgesättigte Luftstrom wird mittels eines ebenfalls über dem Wasserspiegel an einer von der Düse entfernten Stelle mündenden Rohrstutzens abgeführt und in den Kolben in üblicherweise eingeblasen. Die Lichtabsorption des Kolbens dieser Lampe be. trägt nur 0, 5-1, 5 e. Das Licht ist trotzdem blendungsfrei.
Be is peil 4 : Zwecks Herstellung einer Lampe mit opalähnlichem Kolben verfährt man wie folgt :
Zu 4000 ml eines Lösungsmittels, welches je nach den klimatischen bzw. Fabrikationsverhältnissen zwecks Sicherung entsprechender Trocknungszeiten aus Butylazetat, Azeton oder einem Gemisch derselben besteht, werden 400 g Nitrozellulose und als Weichmachungsmittel 400 ml Benzylalkohol zugesetzt, nebst 150 g Titandioxyd in flockiger feiner Pulverform, mit einer Kerngrösse von etwa 0,01 Mikron.
Mit diesem Gemisch verfährt man gemäss dem Beispiel l, doch bringt man auf die ausgebrannte Schicht noch eine weitere, die andere Art von Körnchen enthaltende Schicht auf. Zu diesem Zweck verfertigt man ein Gemisch aus 4000 ml Lösungsmittel, welches mit dem obengenannten zweckmässig identisch ist, ferner 50 g Collodium"180" (Handelsbezeichnung einer hochpolymerisierren Nitrozelluloseart mit einer diejenige der Bezeichnungen "106" und "124" übersteigenden Viskosität), 25 ml Dibutylphthalat und 400 g Titandioxyd (in körniger. Pulverform mit einer Korngrösse von etwa 2 - 4 Mikron).
Mit diesem Gemisch verfährt man gemäss dem Beispiel 1, doch wird es auf die bereits ausgebrannte obengenannte erste Schicht aufgetragen und mit derselben aniässlich des Ausbrennens vollkommen vereinigt. Die Lichtabsorption dieser Lampe beträgt etwa 5-6 lo. Der Kolben ist demjenigen einer Opallampe ähnlich.
Beispiel 5 : Zwecks Herstellung einer Lampe, deren Kolben einem innenmattierten Opalglaskolben ähnlich ist, verfährt man wie folgt :
Zu 4000 ml eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches gemäss Beispiel 4 werden 150 g"Col- lodium 124" (Handelsbezeichnung einer niedrigpolymerisierten Nitrozelluloseart, mit einer zwischen denjenigen der Sorten "106" und "180" liegenden Viskosität), ausserdem als Weichmachungsmittel 60 ml Dibutylphthalat, ferner 800 g Titandioxyd in körniger Pulverform mit einer Korngrösse von etwa 2 - 4 Mikron und schliesslich 300 ml"Äthylsilicat 40" (Handelsbezeichnung einer flüssigen organischen Siliziumverbindung) zugesetzt, woraus'beim Ausbrennen etwa 120 g feine SiO-Körnchen mit einer Korngrösse von etwa 0,2 bis 0, 4. Mikron entstehen.
Das Aufarbeiten, Verdünnen und Auftragen dieser Suspension und das Ausbrennen erfolgt gemäss Bei- spiel l. Die Korngrösse der SiO-Körnchen kann durch die Art des Ausbrennens einigermassen beeinflusst werden, doch hat sich die nachstehende, prinzipiell bekannte Art des ausbrennens, die auch bei den Verfahren sämtlicher anderer Beispiele Verwendung findet, als geeignet erwiesen.
Zwecks Ausbrennens werden die an ihrer Innenseite mit dem bereits eingetrockneten Suspensionsüberzug versehenen Glúhlampenko1ben auf ein laufendes Band gelegt, und mittels desselben durch einen mit Gas oder elektrisch beheiztem Tunnelofen mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/min gezogen. In der
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Mitte der Heizzone dieses Ofens erreichen die Kolben ihre Höchsttemperatur von etwa 400 bis 450oC, und durchlaufen nach der Heizzone auch eine Temperierzone. Die Lange der Heizzone beträgt etwa 3/5, diejenige der Tempcrierzone etwa 2/5 der Ofenlänge, die Durchlaufzeit der Kolben durch den Ofen etwa 4 1/2-6 Minuten, wonach die Kolben keiner weiteren Nachbehandlung bedürfen.
Die Lichtabsorption dieser Lampen beträgt etwa 10-11 lu. Sie sind wegen ihrer sehr gleichmässigen Lichtverteilung insbesondere als Lichtquellen photographischer Vergrösserungsapparate geeignet.
Beispiel 6 : Zwecks Herstellung von Gluhlamoenkolben, die besonders für gasgefüllte Lampen von über 200 watt Verbrauch geeignet und den Opalglaskolben ähnlich sind, verfährt man wie folgt :
Zu 4000 ml eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches gemäss Beispiel 4 werden als Filmbilder 150 g Polyvinylazetat (Handelsbezeichung "Movilith 30"), als Weichmaclmngsmittel 100 ml Dibutylphthalat und als Pigment 450g TiO2-Kömchen (Korngrösse zwischen 2 und 4 Mikron) und 150 g feines flockiges TiO2 (Korngrösse etwa 0,01 Mikron) zugesetzt.
Aufarbeitung, Verdünnung, Auftragung und Ausbrennen dieser Suspension erfolgt gemäss Beispiel 1.
Die Lichtabsorption der Kolben beträgt etwa 7 - 8 "/0.
Beispiel 7 : Zwecks Herstellung von Glühlampenkolben, die gewissermassen einen Übergang zwischen den innenmattierten und den opalähnlichen Kolben darstellen und eine Lichtabsorption von etwa 2 bis 3 % aufweisen, verfährt man wie folgt :
Zu 4000 ml eines Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches gemäss Beispiel 4 werden 50 g"Col-
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Aufarbeitung, Verdünnung, Auftragung und Ausbrennen der Suspension erfolgt gemäss Beispiel 1.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische, vorzugsweise gasgefüllte, Glühlampe mit einem an der Innenwandfläche ihres Glaskolbens anhaftenden, zusammenhängenden, lichtzerstreuenden Überzug aus Pigmentkörnchen von etwa 5 Mikron nicht übersteigender Korngrösse, wobei der Überzug zwei Arten von Körnchen enthält, die voneinander in ihrer Korngrösse um mindestens eine Grössenordnung abweichen, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, dass die Menge der Körnchen der einen Art das Mehrfache der Menge der Körnchen der andern Art beträgt, dass mindestens diejenige Körnchenart, deren Menge das Mehrfache der andern Art betragt, aus Titandioxyd besteht und dass der aus diesen Körnchenarten bestehende, Getterwirkung aufweisende nichtporöse Überzug alkalifrei ist.