<Desc/Clms Page number 1>
Elektrische lamp
De uitvinding heeft betrekking op een elektrische lamp voorzien van een lichtbron in een vacuümdicht gesloten, lichtdoorlatend lampvat, waarbij de lichtbron een omhulling heeft van lichtdoorlatend, UV-absorberend kwartsglas, dat aluminium in oxidische vorm bevat en een metaal in oxidische vorm gekozen uit een groep waartoe cerium en titaan behoren.
Een hogedruk-ontladingslamp van die soort is bekend uit US 3 531 677.
De bekende lamp heeft een kwartsglazen lampvat dat aan zijn buitenoppervlak een laag gedoteerd kwartsglas heeft. De dotering bestaat daarbij uit een gekleurd, al dan niet UV-absorberend oxide of uit ceriumoxide of titaanoxide als kleurloze, UV-absorberende stof. Een bezwaar van de bekende lamp is, dat de lamp slechts voor een gedeelte van het UV-spectrum ondoorschijnend is en afhankelijk van de dotering ook slechts een gedeelte van het door de lichtbron gegeneerde licht doorlaat.
Uit US 4 307 315 is een hogedruk-ontladingslamp bekend, waarbij het kwartsglazen lampvat op gekozen plaatsen bestaat uit UV-absorberend gedoteerd kwartsglas, b. v. kwartsglas met 0. 02 mol% van elk van de elementen europium, cerium en titaan. Het gedoteerde kwartsglas is daarbij slechts aanwezig op die plaatsen van het lampvat, waar het lampvat, afhankelijk van de positie waarin het zieh bij bedrijf bevindt, zonder dotering een relatief lage temperatuur zou hebben. Door de dotering wordt UV geabsorbeerd en neemt de temperatuur ter plaatse toe, ten gunste van het rendement van de lamp. Het gedoteerde kwartsglas is echter geel van kleur, zodat het niet al het gegenereerde licht doorlaat. Bovendien absorbeert het niet al de UV-straling.
Uit US 4 361 779 is een elektrische lamp, een halogeen-gloeilamp en een hogedruk-ontladingslamp, bekend waarvan het kwartsglazen lampvat een dotering heeft van alkalioxide, aardalkalioxide, zeldzame-aardoxide, zoals praseodymiumoxide, eventueel met aluminiumoxide, of europiumoxide. Het lampvat is sterk geel gekleurd en
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
daardoor geschikt voor gebruik bij, b. halogeen-, lampen die geel moeten uitstralen. Het glas is slechts voor een gedeelte van het UV-spectrum gesloten.
Een elektrische gloeilamp en een hogedruk-ontladingslamp met een gedoteerd-kwartsglazen lampvat of met een buitenste omhulling van zo'n glas zijn bekend uit US 5 196 759. De dotering bestaat daarbij uit titaanoxide en ceriumoxide, en heeft ten doel een gedeelte van de UV-straling te absorberen. Ondermeer relatief langgolvige UV-straling wordt echter niet geabsorbeerd.
Het is een doel van de uitvinding om een elektrische lamp van de in de openingsparagraaf omschreven soort te verschaffen, die een omhulling heeft die voor zichtbare straling althans nagenoeg doorschijnend is en althans nagenoeg ondoorschijnend voor UV-straling.
Dit doel is volgens de uitvinding daardoor gerealiseerd, dat het kwartsglas van de omhulling silicium, cerium, titaan, europium en aluminium in oxidische vorm bevat, waarbij cerium 0. 1-0. titaan 0. 01-0. europium 0. 03-0. at% en aluminium maximaal at% van de kationogene elementen uitmaakt en waarbij de atoom-verhouding aluminium/europium in het gebied 3-8 Gebleken is, dat kwartsglas waarin de genoemde elementen in oxidische vorm en in de aangegeven hoeveelheid en verhouding in de matrix van siliciumdioxide voorkomen, althans nagenoeg doorschijnend is voor zichtbare straling en althans nagenoeg ondoorschijnend voor UV-straling. Het kwartsglas, dat hierna ook met gedoteerd kwartsglas zal worden aangeduid, dankt deze eigenschappen aan al zijn componenten in hun genoemde hoeveelheden gezamenlijk.
De elementen cerium, titaan en europium absorberen elk een spectraal gedeelte van de UV-straling, welke gedeelten elkaar aanvullen en elkaar deels overlappen. Het oxidische aluminium houdt het europium in zijn bivalente vorm opgelost in de matrix. Met name bij een atoomverhouding Al/Eu van 4 of hoger is de UV-absorptie door europium daardoor hoog, evenals de transmissie van licht. Een gunstige invloed van aluminium is voorts, dat het rheologische van het kwartsglas t. de aanwezigheid van het bivalente europium tegengaat. Anderzijds is gebleken, dat een maximum aan het aluminiumgehalte van belang is, omdat het gedoteerde kwartsglas bij grotere hoeveelheden dan 0. at% aluminium een neiging tot kristalliseren gaat vertonen.
Het is gunstig gebleken als voor e 0 C >
<Desc/Clms Page number 3>
elk europium atoom in het gedoteerde kwartsglas ten minste vier, in het bijzonder vier, aluminium atomen ter beschikking staan. Anderzijds is het voor een hoog Si02-gehalte van het glas gunstig als de Al/Eu-atoomverhouding de waarde zeven niet overschrijdt.
Ook indien europium in de trivalente oxidische vorm aanwezig is in het gemeng waaruit het kwartsglas verkregen wordt, ontstaat in een reducerende atmosfeer, b. v. van helium en waterstof, bij het smelten de bivalente vorm.
Het gemeng kan de oxiden van de kationogene elementen van het gedoteerde kwartsglas bevatten, dan wel mengoxiden van zulke elementen.
In het algemeen zal de kwartsglazen omhulling van de lichtbron een dikte hebben van ten minste ca 1 mm. De minimale hoeveelheden van de toevoegingen van het glas zijn daarop gebaseerd. Kleinere hoeveelheden zouden het glas onvoldoende ondoorschijnend voor UV-straling maken. Bij de maximale hoeveelheden toevoegingen bestaat het gedoteerde kwartsglas nog voor ca 97 gew% uit siliciumdioxide en heeft het afgezien van de optische eigenschappen nog in vergaande mate de eigenschappen van versmolten siliciumdioxide. Het gedoteerde kwartsglas kan verontreinigingen bevatten die door zijn componenten geintroduceerd zijn.
In een gunstige uitvoeringsvorm bevat het gedoteerde kwartsglas 0. 15 at% cerium, 0. 02 at% titaan, 0. 05 at% europium of hoeveelheden van die elementen die per element tot 0. 1 deel groter of kleiner kunnen zijn. De atoomverhouding aluminium/europium ligt dan in het gebied van 4 - 7 en bedraagt in het bijzonder ca 4.
De lichtbron kan een, b. v. wolfraam, gloeilichaam zijn, b. v. in een halogeenhoudend inert gas. De lichtbron kan anderszins een elektrodenpaar in een ioniseerbaar medium zijn, tussen de elektroden waarvan bij bedrijf b. v. een hogedrukontladingsboog in stand wordt gehouden. Het ioniseerbare medium kan edelgas bevatten, eventueel met kwik, eventueel met metaalhalogenide.
Het lampvat en de omhulling van gedoteerd kwartsglas kunnen geinte- greerd zijn, waarbij het lampvat b. v. geheel uit het gedoteerde kwartsglas bestaat.
Anderszins kan de omhulling een separaat lichaam zijn, b. v. een lichaam wat het lampvat omgeeft. Daarbij kan de omhulling een vacuümdicht gesloten buitenballon zijn, maar anderszins een lichaam tussen het lampvat en een buitenballon, b. v. een koker, die al dan niet aan een of beide einden gesloten is.
De omhulling is van betekenis in al die gevallen waarbij de lichtbron behalve zichtbare straling ook UV-straling genereert en de lamp bestemd is te worden
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
gebruikt vanwege de gegenereerde zichtbare straling. Voorkomen wordt dan dat UVstraling schade aanricht aan levende wezens of aan goederen. De omhulling kan ook van betekenis zijn om de lichtbron op een hogere temperatuur te brengen dan hij bij afwezigheid van de omhulling zou hebben. In het algemeen komt dat het rendement van de lamp ten goede. Als koker in een buitenballon of als buitenballon kan de omhulling voorts bijdragen aan de veiligheid van de lamp, indien het risico bestaat dat het lampvat explodeert en fragmenten daarvan bij afwezigheid van de omhulling schade aan de CD omgeving van de lamp kunnen aanrichten.
Uitvoeringsvormen van de elektrische lamp volgens de uitvinding worden in de tekening getoond. Daarin is Fig. 1 een eerste uitvoeringsvorm in zijaanzicht Fig. 2 een tweede uitvoeringsvorm in zijaanzicht Fig. 3 een derde uitvoeringsvorm in zijaanzicht Fig. 4 de transmissiecurve van voorbeeld Ex 1.
In Fig. 1 is de elektrische lamp voorzien van een lichtbron 1 in een vacuümdicht gesloten, lichtdoorlatend lampvat 2 van kwartsglas. De lichtbron is in deze Fig. een elektrodenpaar in een ioniseerbaar gas, b. edelgas, kwik en metaalhalogeniden. De lichtbron heeft een omhulling 3 van lichtdoorlatend, UV-absorberend kwartsglas, dat aluminium in oxidische vorm bevat en een metaal in oxidische vorm gekozen uit een groep waartoe cerium en titaan behoren. De omhulling van gedoteerd kwartsglas is met het lampvat aan diens einden versmolten. De lamp heeft een lampvoet 4, waaruit kabels 5 naar buiten treden voor aansluiting op een voedingsbron. De lamp kan gebruikt worden als autokoplamp.
Het kwartsglas van de omhulling 3 bevat silicium, cerium, titaan, europium en aluminium in oxidische vorm, waarbij cerium 0. 1-0. at%, titaan 0. 01- 0. at%, europium 0. 03-0. at% en aluminium maximaal at% van de kationogene elementen uitmaakt en waarbij de atoom-verhouding aluminium/europium in het gebied 3 ligt.
C >
<Desc/Clms Page number 5>
Het kwartsglas van de omhulling 3 kan b. v. 0. 15 at% cerium, 0. 02 at% titaan, 0. 05 at% europium bevatten of hoeveelheden van die elementen die per element tot 0. 1 deel groter of kleiner kunnen zijn. De atoom-verhouding aluminium/europium kan in het gebied 4 - 7 liggen, i. h. b. 4 bedragen.
De getekende lamp heeft een omhulling van gedoteerd kwartsglas dat de samenstelling van Ex 1 uit Tabel l heeft.
In Fig. 2 hebben overeenkomstige delen een verwijzingscijfer wat tien hoger is dan in Fig. 1.
De getoonde ontladingslamp voor algemene verlichtingsdoeleinden heeft binnen een vacuümdicht gesloten buitenste omhulling 16 een kokervormige omhulling van gedoteerd kwartsglas 13. Deze omhulling wordt omgeven door een schroeflijnvormig gewonden metalen draad 17 en absorbeert het door de lichtbron gegenereerde UV, terwijl de zichtbare straling wordt doorgelaten. Samen met de metalen draad voorkomt de omhulling, dat de buitenste omhulling 16 beschadigd kan worden, indien het lampvat explodeert. De lampvoet 14 heeft kontaktpennen 15.
In Fig. 3 heeft de lamp een gloeilichaam als lichtbron. De omhulling 23 van gedoteerd kwartsglas is vacuümdicht gesloten. Het is daarmee met het lampvat geintegreerd. Het kan met een halogeenhoudend gas gevuld zijn. De metalen lampvoet 24 heeft de vorm van een koker, die een geïsoleerd kontakt 25 draagt en zelf als tweede kontakt dienst doet. De lamp is geschikt als UV-vrije autolamp te worden gebruikt.
Voorbeelden van het gedoteerde kwartsglas wat in de elektrische lamp volgens de uitvinding kan worden gebruikt, zijn in atoom-procenten, voorbeeld Ex 1 tevens in gewichtsprocenten, in Tabel l weergegeven.
Fig. 4 toont de transmissiecurve van voorbeeld Ex l uit de tabel. De curve laat zien dat het glas althans nagenoeg doorschijnend is voor zichtbare straling en althans nagenoeg ondoorschijnend voor UV-straling. Opgemerkt wordt, dat weliswaar de transmissie in het zichtbare deel van het spectrum slechts ca 92% bedraagt, maar het verlies is constant en is niet te wijten aan absorptie, maar aan de altijd aan oppervlakken optredende reflectie t. g. v. het verschil in brekingsindex, in het getekende geval n. l. van het glas en van lucht.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
Tabel 1
EMI6.2
<tb>
<tb> Ex <SEP> 1) <SEP> 1) <SEP> at <SEP> 2) <SEP> at <SEP> 3) <SEP> at <SEP> 4) <SEP> at <SEP> 5) <SEP> at <SEP> 6) <SEP> at <SEP> 7) <SEP> at <SEP> 8) <SEP> at <SEP> 9) <SEP> at
<tb> gew% <SEP> % <SEP> M <SEP> # <SEP> %M <SEP> # <SEP> %M <SEP> # <SEP> %M <SEP> # <SEP> %M <SEP> # <SEP> %M <SEP> # <SEP> %M <SEP> # <SEP> %M <SEP> # <SEP> %M
<tb> CeAlO3 <SEP> # <SEP> 0. <SEP> 54 <SEP> # <SEP> 0.15* <SEP> # <SEP> # <SEP> 0.15* <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> 0.1*
<tb> Ti02 <SEP> 0. <SEP> 03 <SEP> 0. <SEP> 02 <SEP> 0. <SEP> 02 <SEP> 0. <SEP> 03 <SEP> 0. <SEP> 03 <SEP> 0. <SEP> 03 <SEP> 0. <SEP> 03 <SEP> 0. <SEP> 04 <SEP> 0. <SEP> 03 <SEP> 0. <SEP> 03
<tb> Eu2O3 <SEP> # <SEP> 0.09 <SEP> # <SEP> 0.05 <SEP> # <SEP> 0.05 <SEP> # <SEP> 0.05 <SEP> 0.03 <SEP> # <SEP> 0.05 <SEP> # <SEP> 0.05 <SEP> # <SEP> 0.05 <SEP> # <SEP> 0.
<SEP> 1 <SEP> 0. <SEP> 2 <SEP>
<tb> AlP3 <SEP> 0. <SEP> 33 <SEP> 0. <SEP> 2** <SEP> 0. <SEP> 35 <SEP> 0. <SEP> 2** <SEP> 0. <SEP> 24 <SEP> 0. <SEP> 25 <SEP> 0. <SEP> 2** <SEP> 0. <SEP> 2 <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP> 0. <SEP> 8 <SEP>
<tb> Ce2Si2O7 <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> 0. <SEP> 2^ <SEP> # <SEP> # <SEP> 0.15^ <SEP> # <SEP> 0.15^ <SEP> # <SEP> # <SEP> 0.15^ <SEP> # <SEP> 0.15^ <SEP> # <SEP> 0.15^
<tb> Si02 <SEP> 99. <SEP> 01 <SEP> 99. <SEP> 43 <SEP> 99. <SEP> 18 <SEP> 99. <SEP> 42 <SEP> 99. <SEP> 4 <SEP> 99. <SEP> 37 <SEP> 99. <SEP> 52 <SEP> 99. <SEP> 42 <SEP> 99. <SEP> 27 <SEP> 98.
<SEP> 67 <SEP>
<tb> at <SEP> Al/at <SEP> 3 <SEP> # <SEP> 7 <SEP> # <SEP> 7 <SEP> # <SEP> 7 <SEP> # <SEP> 8 <SEP> # <SEP> 5 <SEP> # <SEP> 6 <SEP> # <SEP> 4 <SEP> # <SEP> 3 <SEP> # <SEP> 4 <SEP> #
<tb> # <SEP> Eu <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb>
EMI6.3
M kationogeen element * waarde van zowel Ce als Al ** excl Al van CeAl03 A waarde van zowel Ce als Si AA excl Si van CeOy