DE1064698B

DE1064698B - Lichtstreuender UEberzug auf der Innenflaeche eines lichtdurchlaessigen Gluehlampenkolbens

Info

Publication number: DE1064698B
Application number: DEW20410A
Authority: DE
Inventors: George Meister; William John Monaham; Leo Carl Werner
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1954-07-19
Filing date: 1957-01-09
Publication date: 1959-09-03
Also published as: FR1133590A; NL198390A; DE1078688B; US2963611A; FR1164881A; GB802910A; GB827013A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen lichtstreuenden Belag auf der Innenfläche eines lichtdurchlässigen Glühlampenkolbens. Für die Glühlampenkolben ist bereits ein Natriumsilikatbelag bekannt, dem metallische Oxyde, wie Zinkoxyd, Magnesiumoxyd, Aluminiumoxyd oder Siliciumdioxyd, zugesetzt sind. »Natriumsilikat« ist der chemische Ausdruck für »Wasserglas«, eine klebrige Masse, welche zu einer glatten, glasähnlichen Struktur trocknet. DerZusatz von feinverteilten, metallischen Oxyden sorgt dafür, daß das Bindemittel Wasserglas undurchsichtig wird und das Licht streut. Bei dem bekannten Überzug wird das Wasserglas mit dem Zusatz zu einer extrem dichten Struktur getrocknet, deren Dichte derjenigen des getrockneten Natriumsilikats nahekommt. Ein derartiger Stoff haftet ausgezeichnet, besitzt aber keine gute lichtstreuende Wirkung. Wenn dennoch eine merkbare Lichtstreuung erzielt werden soll, muß eine erhebliche Menge von Wasserglas und Zusatzstoff verwendet werden, wodurch aber die Lichtabsorption größer wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen lichtstreuenden Belag für die Innenfläche von Lampenkolben zu schaffen, welcher gut haftet, in hohem Maße lichtstreueiid wirkt und eine nur geringe Lichtabsorption besitzt.

Um eine gute Lichtstreuung zu erreichen, muß das Verhältnis der Packungsdichte zur wahren Dichte des Überzugsmaterials und die Mindeststärke des Belags innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Dieser Belag ist aber so locker, daß er möglicherweise fortgeblasen wird, wenn eine Gasfüllung bei der Lampenherstellung in die Lampe eingelassen wird. Auch bereiten die sogenannten Nadellöcher Schwierigkeiten. Um zu verhindern, daß der Belag fortgeblasen wird, und um Nadellöcher zu vermeiden, wird ein Zusatzstoff dem Belag zugesetzt, welcher anscheinend Verankerungen bildet, so daß der lockere Kieselsäurebelag von dem überzogenen Kolben nicht weggeblasen wird.

Die Erfindung geht aus von einem lichtstreuenden Überzug, der hauptsächlich aus feinverteilter Kieselsäure besteht und eine durchschnittliche Schichtstärke von mindestens 35 μ und ein Verhältnis von Packungsdichte zu Stoffdichte von zwischen 0,018 und 0,043 aufweist, wobei das Produkt aus Schichtstärke und Dichteverhältnis mindestens 0,9 ist; das kennzeichnende Merkmal der Erfindung liegt darin, daß der Kieselsäureüberzug einen feinverteilten, im wesentlichen weißen Stoff mit einer Dichte von mindestens 4 g/cm³, vorzugsweise Titandioxyd, enthält.

Vorzugsweise besteht der Überzug aus einem Gemisch von Kieselsäure und 0,3 bis 10 Gewichtsprozent des weißen Stoffes.

Der weiße Stoff kann als erste Schicht direkt auf Lichtstreuender überzug
auf der Innenfläche eines lichtdurchlässigen Glühlampenkolbens

Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Weickmann
und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,
München 2, Brunnstr. 8/9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Januar 1956

George Meister, Newark, Ν. J.,
William John Monaham, Preakness₁ Ν. J.,
und Leo Carl Werner, Cedar Grove, Ν. J. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

der Innenfläche eines Lampenkolbens aufliegen. Auf ihn folgt dann als zweite Schicht der Kieselsäureüberzug; das Verhältnis von Packungsdichte zu Stoffdichte beträgt bei der ersten Schicht mindestens 0,051. Die Stärke der ersten Schicht wird so gewählt, daß 0,3 bis 3,5 % des Lichtes absorbiert werden. Bei Verwendung von feinverteiltem Titandioxyd in der ersten Schicht wird für das Verhältnis Packungsdichte zu Stoffdichte ein Wert von ungefähr 0,07 angenommen.

Die durchschnittliche Schichtstärke des Kieselsäure-Überzugs liegt etwa zwischen 45 und 70 μ, das Verhältnis von Packungsdichte zu Stoffdichte dieses Überzugs wird zwischen 0,025 und 0,034 gewählt.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es stellt dar

Fig. 1 eine Glühlampe mit einem Überzug von feinverteilter Kieselsäure, der ebenfalls ein feinverteilter, im wesentlichen weißer Stoff hoher Dichte beigemischt ist,

Fig. 2 den ersten Schritt beim Auftragen eines erfindungsgemäßen Belags,

Fig. 3 einen Rauchgaserzeuger
lichtstreuenden Stoff,

für feinverteilten

Fig. 4 eine

Vorrichtung

zum Auftragen feinverteilten Überzugsstoffes auf Glühlampenkolben,

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Fig. 5 einen Ausschnitt eines normalerweise durchsichtigen Glühlampenkolbens einer Glühlampe nach Fig. 1, der auf seiner Innenfläche einen Doppelbelag trägt, nämlich einen ersten Überzug von verhältnismäßig hoher Packungsdichte und eine zweite Schicht von geringer Packungsdichte und hoher lichtstreuender Wirkung.

Es ist bekannt, daß die lichtstreuenden Eigenschaften eines Überzugsstoffes verbessert werden, wenn man den Stoff auf einen Glühlampenkolben mit verhältnismäßig geringer Packungsdichte aufträgt Die Packungsdichte stellt das Gesamtgewicht des in einem bestimmten Volumen enthaltenen Überzugsstoffes dar, drückt sich also etwa in g/cm³ aus. Diese Erkenntnis ist besonders wertvoll für Überzüge von Klarglaskolben, in denen der Glühdraht bei minimaler Überzugsmenge und damit minimaler Lichtabsorption in dem Überzugsstoff verdeckt werden soll. Darüber hinaus sind die verbesserten lichtstreuenden Eigenschaften eines solchen Überzugs auch für Milchglaslampenkolben von Vorteil, obwohl ein solcher Belag in Milchglaslampen nicht so auffällig ist wie in Klarglaslampen. Auch kann der Kieselsäureüberzug, wenn er aus Kieselsäure besteht, als Feuchtigkeitsgetter dienen, das die Lumenkonstanz der Lampe verbessert. Es ist weiter bekannt, daß zur vollen Ausnutzung der lichtstretienden Eigenschaften des verbesserten Überzugs, vorzugsweise der Kieselsäure, der Belag eine durchschnittliche Stärke von mindestens 35 μ und eine Packungsdichte von zwischen 0,04 und 0,094 g/cm³ haben sollte. Das zulässige Dichteverhältnis des Kieselsäureüberzugs, d. h. das \^Terhältnis der Packungsdichte zu der wahren Stoffdichte der Kieselsäure (2,2 g/cm³), sollte zwischen 0.018 und 0,043 liegen. Es hat sich herausgestellt, daß bei der minimalen durchschnittlichen Überzugsstärke von 35 μ und dem minimal zulässigen Dichteverhältnis der Überzugsstoff nicht ausreicht, um das Licht in ausreichendem Maße zu streuen, und daß das Produkt der durchschnittlichen Überzugsstärke in μ und des Dichteverhältnisses mindestens 0.9 sein sollte, damit das Überzugsmaterial für die Lichtstreuung ausreicht. Das Verhältnis der Packungsdichte eines Überzugs zur wahren Stoffdichte des Überzugsmaterials sollte daher zwischen 0,018 und 0,043 liegen, wenn die Überzugsstärke mindestens 35 μ ist, damit das Produkt aus Schichtstärke und Dichteverhältnis in μ mindestens 0,9 ist. Die Überzugsstärke liegt vorzugsweise zwischen 45 und 70 μ bei einem bevorzugten Dichteverhältnis von zwischen 0,025 und 0.034.

Wenn der Überzugsstoff mit einer verhältnismäßig hohen Packungsdichte aufgetragen wird, haftet der Überzug an dem Lampenkolben gut. Dies ist verständlich, da ein dichtgepackter Überzug nicht so leicht von einem Luftstrom mitgerissen werden kann wie ein flockiger Überzug. Man braucht nur an Federn zu denken, die. wenn sie durch Befeuchtung dicht gepackt sind, nicht so leicht fortgeblasen werden als trockene und flockige Federn. Natürlich ist die Packungsdichte dichtgepackter Federn viel größer als die Packungsdichte trockener Federn. Diese A_nalogie ist auf Kieselsäurebeläge anwendbar, die entweder durch Befeuchtung verdichtet oder sehr flockig sein können. Leider nehmen die Lichtstreuungseigenschaften eines Überzugs aus feinverteiltem, üchtstreuendem Stoff ab, wenn seine Packungsdichte erhöht wird, so daß, wenn die Kieselsäure z. B. verdichtet wird, damit sie gegen Ablösung vom Lampenhals durch eine Gasströmung widerstandsfähiger sei, die Lichtstreuungseigenschaften schlechter werden.

Es wurde nun festgestellt, daß durch Beimengung einer beschränkten Menge feinverteilten, im wesentlichen weißen Stoffes von relativ hoher Stoffdichte zu einem Kieselsäureüberzug die Lichtstreuungseigenschäften der Kieselsäure erhalten bleiben, während die Haftung, d. h. die Widerstandsfähigkeit gegen Ablösung vom Kolben, vergrößert wird. Die Stoffdichte des beizumischenden Materials sollte mindestens 4 g/cm³ sein, damit die Haftung wirksam verbessert

ίο wird, und die Menge des beigemengten Stoffes soll zwischen 0,3 und 10 Gewichtsprozent des Kieselsäurebelags liegen. Titansäure hat sich als Zusatz ausgezeichnet bewährt. Seine Stoffdichte ist annähernd 4,2 g/cm³. Andere feinverteilte, im wesentlichen weiße Stoffe, wie Bariumtitanat und Zirkouerde, mit einer Dichte von mindestens 4 g/cm³ können ebenfalls innerhalb der angegebenen Grenze als Zusätze zur Verbesserung der Haftfähigkeit verwendet werden. Unterhalb einer Beimengung von 0,3 Gewichtsprozent ist die Wirkung zu vernachlässigen; bei einer Beimengung von über 10 Gewichtsprozent werden die lichtstreuenden Eigenschaften des Belags verschlechtert. Das Dichteverhältnis des Kieselsäurebelags wird durch die geringe Beimengung eines Stoffes nicht beeinflußt.

Erst bei einer Beimengung von mehr als 10% nimmt das Überzugsdichteverhältnis zu; der Zunahme dieses Verhältnisses wird auch die Verschlechterung der Lichtstreuungseigenschaften des Belags zugeschrieben. Bei einer Beimengung von weniger als 10% werden die bevorzugten Werte des Dichteverhältnisses und der Überzugsstärke nicht beeinflußt.

Der Grund für die erhöhte Haftung der Kieselsäure an dem Lampenkolben bei einer solchen Beimengung konnte nicht genau erklärt werden, läßt sich aber am ehesten auf die Tatsache zurückführen, daß ein dichtes Material eine größere Trägheit besitzt und daß die Beimengungen von Stoff hoher Dichte als Verankerungen der umgebenden relativ leichten und flockigen Kieselsäure wirken.

Vor dem Auftragen auf die Lampenkolben sollte die Kieselsäure und der Zusatz hoher Dichte gut vermischt werden. Ferner sollten diese Stoffe fein verteilt sein, obwohl der Verteilungsgrad nicht besonders kritisch ist; es wurden Stoffe mit einer durchschnittliehen Grundteilchengröße von 0,02 bis 1 μ erprobt und haben im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse geliefert. Damit die Vermischung der Kieselsäure und des Zusatzes von z. B. 0,5 Gewichtsprozent Titansäure eine vollständige ist, sollte der beigemengte Stoff in einem Luftstrahlmahlwerk zerkleinert werden. In Fig. 1 ist eine Lampe 10 mit einem lichtdurchlässigen Glaskolben 12 und einem Belag von Kieselsäure und 0,5 % Ti O₂ Beimengung auf seiner Innenseite sowie einem an dem Lampenhals angeschmolzenen Sockel dargestellt. Eine Messing- oder Aluminiumfassung 16 ist an den Iials angekittet, so daß der übliche Anschluß an eine Spannungsquelle möglich ist. Der Sockel umfaßt bekanntlich einen gläsernen Ouetschfuß 18 mit Zuführungsleitungen 20 und 22, die in den Ouetschfuß eingeschmolzen sind und einen Glühdraht 24 aus schwer schmelzbarem Metall, etwa Wolfram, zwischen ihren im Lampeninneren liegenden Enden tragen. In den Lampen herrscht vorzugsweise eine Inertgasatmosphäre, etwa Stickstoff-, Argon-, Krypton- oder Gasgemischatmosphäre. Die Lampe kann aber auch evakuiert sein.

Das bevorzugte Verfahren zum Aufbringen von Kieselsäure, die mit einem Stoff hoher Dichte vermischt ist, auf Glühlampenkolben, entweder aus Klarglas oder aus Milchglas, ist ein elektrostatisches. Bei

dem elektrostatischen Verfahren zum Auftragen der verschiedenen Kieselsäure-Titansäure-Beläge auf die Innenfläche des noch nicht abgeschmolzenen Kolbens wird der offene Hals des Kolbens von einem hohlen Lavaspannfutter 26 getragen, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dieses Spannfutter steht mit dem Kolbenschnittrand 28 und dem Kolbenhals 30 in Berührung. Der so gehaltene Kolben wird entweder von Hand oder durch einen Riementrieb (der Antrieb ist nicht eingezeichnet) in Drehung versetzt und durch Bunsenbrenner 32 auf annähernd 100° C erhitzt. Wegen des negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes von Glas wird der Kolben durch diese Erwärmung im wesentlichen gleichmäßig elektrisch leitend. Die Temperatur von 100° C ist nur als Beispiel angegeben und stellt keine Einschränkung des Temperaturbereiches dar, da die Temperatur, auf die Glas erhitzt werden muß, um elektrisch leitend zu sein, nicht besonders kritisch und je nach Glasart verschieden ist und zwischen etwa 70 und 300° C liegt. Es sei noch bemerkt, daß die meisten Glühlampenkolben aus dem wohlbekannten Calciumoxydglas hergestellt werden.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist das isolierende Lavaspannfutter 26 des elektrostatischen Überzugsapparates auf einer Hülse 33 befestigt, die von dem Kolben durch das Spannfutter isoliert ist, so daß der Kolben von Hand oder maschinell während der Erwärmung und den folgenden Verfahrensschritten in Drehung versetzt werden kann.

In Fig. 3 ist ein Rauchgaserzeuger 34 zur Erzeugung eines Rauchgases von feinverteilten, lichtstreuenden, vor ihrer Ablagerung auf dem Lampenkolben in Luft suspendierten Teilchen dargestellt. Der Rauchgaserzeuger umfaßt einen Behälter 36 für pulverisierten Stoff und solchen Stoff enthaltendes Rauchgas mit einem Ausfluß 38 am Boden dieses Behälters, durch den das Uberzugsmaterial in eine Mischdüse 40 gelangt. In die Mischdüse wird durch ein Druckregelventil 42 Luft eingeleitet, so daß das feinverteilte Titansäuregemisch aufgewirbelt und durch eine Leitung 44 an eine Auftreffplatte 46 geleitet wird, so daß Teilchenverbände, die sich haben ausbilden können, auseinanderbrechen und das Überzugsmaterial zu einem feinverteilten, in Luft suspendierten Rauchgas aufgelöst wird.

Um der besonderen Bauweise der Rauchdüse, die im folgenden beschrieben werden wird, Rechnung zu tragen, muß in dem Behälter 36 ein Rauchdruck von zwischen 0,42 und 0,84 kg/cm² aufrechterhalten werden, damit der Rauch mit der richtigen Geschwindigkeit durch die Rauchdüse strömt. Zur Regelung des Drucks innerhalb der angegebenen Grenzen ist ein Anzeigeinstrument 48 vorgesehen, so daß die Bedienungsperson je nach der Anzeige des Druckmessers das Regelventil 42 von Hand nachstellen kann, damit der Druck in dem Behälter innerhalb der angegebenen Grenzen bleibt. Solche Druckanzeige- und Druckregelungsgeräte sind wohlbekannt. Eine Rauchdüsenleitung 50 verbindet den Rauchgasbehälter mit der Einspritzdüse 52, die in Fig. 4 dargestellt ist. Zur Regelung des Rauchgasstromes nach dieser Düse ist ein von Hand betätigtes Drosselventil 54 in der Leitung 50 vorgesehen.

Der Luftverdichter 56, der die Luft für den Rauchgaserzeuger liefert, gestattet vorzugsweise die Erzeugung eines regelbaren Drucks von zwischen 0,14 und 1,4 kg/cm²; in der Abflußleitung des Verdichters ist ein Lufttrockner 58 gelegen, so daß der Überzugsstoff im wesentlichen frei von Wasser bleibt, bis er in den

Kolben gebracht wird. Ein Rührwerk 60 rührt das feinverteilte Überzugsmaterial ständig um, so daß es seine feine Verteilung beibehält und Anhäufungen von Teilchen aufgelöst werden.
Fig. 4 zeigt das Überzugsverfahren des Lampenkolbens. Der positive Pol 62 einer hohen Gleichspannung ist mit den Gasbrennern 32 a elektrisch verbunden. Der negative Pol 64 ist an einer Sonde 66 angeschlossen, die durch das hohle Lavaspannfutter 26

ίο in den unteren Teil des Kolbenhalses eingeführt ist. Nach Wunsch kann die Polarität der Spannung umgekehrt werden. Diese Umkehrung wirkt sich aber auf den erzeugten Überzug wenig aus. Die Höhe der angelegten Gleichspannung ist nicht besonders kritisch und variiert etwa zwischen 8 kV und 25 kV und liegt in einem Ausführungsbeispiel bei 15 kV.

Die Einspritzdüse 52 für das Kieselsäurerauchgas liegt um die Sonde 66 herum und ist mit der Abflußleitung 50 des Rauchgaserzeugers verbunden. Die in dem Kolben vorhandene Luft und der Staub, welcher nicht auf der Kolbenwand abgeschieden wird, treten durch einen Rückkehrkanal 68, der um die Düse 52 und die Leitung 50 herum angeordnet ist, wieder aus der Lampe aus und werden nach einem Sammelbehälter geleitet, in dem das unverbrauchte Kieselsäure-Titansäure-Gemisch zur weiteren Verwendung gesammelt wird. Eine Hülse 70 dient als Träger für die Sonde und die Leitungen; sie wird entweder von Hand oder automatisch in Achsrichtung auf das Lavaspannfutter und den Kolbenhals ausgerichtet.

Die Einspritzdüse zur Auftragung eines Überzugs von Kieselsäure mit 0,5% Titansäurebeimengung auf 100-W-Lampenkolben umfaßt acht gleichförmig um die Sonde herum verteilte Düsenbohrungen von kleinem Durchmesser. Beim Aufbringen eines Belags auf 100-W-Lampenkolben wird das Drosselventil 54 für etwa 2 Sekunden geöffnet. Während dieser Zeit liegt eine hohe Gleichspannung von 15 kV zwischen der Kolben wand und der Sonde. Dabei werden annähernd 50 mg des Kieselsäure (0,5 %)-Titandioxyd-Gemisches auf dem Kolben niedergeschlagen.

Nach dem Auftragen des lichtstreuenden Stoffes wird der Kolben, während er sich auf dem Lavaspannfutter dreht, erhitzt, vorzugsweise auf etwa 450° C.

Diese Temperatur ist jedoch nicht besonders kritisch. Gleichzeitig soll der mit dem Überzug versehene Kolben mit heißer, trockener Luft von etwa 250° C bespült werden, damit jede Spur von Feuchtigkeit aus dem Kolben entfernt wird.

Unmittelbar im Anschluß an die Erhitzung, solange der Kolben noch heiß ist, wird der Sockel nach einem bekannten Verfahren eingeschmolzen. Es ist vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwendig, den Kolben mit heißem, trockenem Stickstoff oder anderem Inertgas zu spülen, während der Sockel an den Kolben angeschmolzen wird, damit Feuchtigkeit, die durch die Schmelzflammen frei wird, entfernt werden kann. Eine solche Spülung mit heißem, trockenem Stickstoff erfolgt vorzugsweise durch das Evakuierungsröhrchen 18 des Sockels hindurch, so daß ein leichter Überdruck in dem Kolben jegliche Feuchtigkeit aus dem Hals heraustreibt.

Unmittelbar nach dem Einschmelzen des Sockels, solange der Kolben noch heiß ist, wird die Lampe durch das Evakuierungsröhrchen ausgepumpt, der Kolben mit trockenem Stickstoff gespült, die Gasfüllung eingeleitet und das Evakuierungsröhrchen abgeschmolzen. Unter Umständen ist es wünschenswert, den Kolben nach der Evakuierung noch einmal zu erwärmen, obwohl diese Erwärmung nicht notwendig ist.

Nach dem Abschmelzen des Evakuierungsröhrchens wird die Lampenfassung auf den Hals aufgekittet, dabei werden die Zuführungsleitungen an die Fassung angeschlossen.

Kleine Fehler in dem Überzug, insbesondere kleine Flecken im Hals der Lampe, von denen der Überzug bei der Gasspülung fortgeblasen wurde, werden durch eine zusätzliche Schicht abgedeckt. Diese Schicht von hoher Packungsdichte, verglichen mit der losen Packung des Kieselsäureüberzugs, wird auf dem Lampenkolben aufgetragen. Es hat sich herausgestellt, daß der Überzug auf dem Kolben unter den Bedingungen, welchen der Überzug während seiner Aufbringung ausgesetzt ist, sehr gut haftet, wenn sein Dichteverhältnis mindestens 0,051 ist. Es sind also nunmehr für die Aufbringung des Überzugs zwei Schritte erforderlich, da ja zwei heterogene Schichten aufgetragen werden. Ein solches Verfahren, bei dem zwei Schichten aufgetragen werden, wird normalerweise auf die durchsichtigen Lampenkolben beschränkt sein, bei denen die durch das doppelte Überzugsverfahren leicht erhöhten Herstellungskosten mehr als wettgemacht werden durch die Ersparnis der Kosten für die Säureätzung, die bei der Herstellung von Milchglaskolben notwendig ist.

In der folgenden Tabelle sind die Packungsdichten von Überzügen samt den entsprechenden Dichteverhältnissen, d. h. den Quotienten von Packungsdichte und Stoffdichte, angegeben. Überzüge aus all diesen Stoffen haften so gut an dem Glas, daß sie den Erschütterungen bei der Herstellung widerstehen. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Stoffe keine Glühdrahtabdeckung bewirken, wenn sie nach den hier angegebenen Dichteverhältnissen auf normalerweise durchsichtigen Glaskolben aufgetragen werden, es sei denn, die Auftragung erfolgt in sehr dicken, stark lichtabsorbierenden Schichten. Die in der Tabelle aufgeführten Überzugsstoffe bewirken dagegen eine Abdeckung kleiner Fehler in dem eigentlichen lichtstreuenden Überzug aus feinverteilter Kieselsäure \^ron geringer Packungsdichte.

	Durch
schnittliche	Durchschnitt
Überzugsstoff	Packungs dichte des	liches Dichte verhältnis
Überzugs	des Überzugs
(g/cra³)
Durch Verbrennung von
Äthylorthosilikat aufge
tragene Kieselsäure	0,112	0,051
Nach einem Spülungsverfah
ren aufgetragene Kiesel
säure (Butylazetat mit
Nitrozellulose als Binde
mittel)	0,31	0,14
Elektrostatisch nieder
geschlagene Titansäure ..	0,31	0,074
Elektrostatisch niederge
schlagene und später durch
ein Dämpfungsverfahren
verdichtete Kieselsäure ..	0,22	0,1
Elektrostatisch aufgetrage
nes Bariumzirkonat	0,55	0,1
Elektrostatisch aufgetragene
0,91	0,16

Anmerkung: Die wahre Dichte von Kieselsäure ist 2,2, von Titansäure 4,2, von Bariumzirkonat 5,52 und von Zirkonerde 5,7 R/cm³.

Um Fehler in dem eigentlichen lichtstreuenden Kieselsäureüberzug zu verdecken, wird einer der im vorstehenden genannten Stoffe direkt auf die Innenoberfläche des Kolbens aufgetragen. Diese Stoffe sollten fein verteilt und im wesentlichen weiß sein, damit keine unerwünschten Farb- und Absorptionsbanden auftreten. Die Menge an niedergeschlagenem Stoff, die notwendig ist, um eine gute Abdeckung der Fehler in dem eigentlichen Überzug zu erreichen, hängt sehr

ίο stark von dem Überzugsstoff ab. Als praktische Regel wurde gefunden, daß der Abdeckungsüberzug von hoher Packungsdichte eine Lichtabsorption von mindestens 0,3% haben muß, damit die Fehler des Hauptüberzugs nennenswert abgedeckt werden. Damit die Lichtabsorption des überzogenen Kolbens nicht zu hoch wird und Lampen, die mit solchen Überzügen versehen sind, konkurrenzfähig bleiben, sollte der erste oder Abdeckungsbelag nicht mehr als 3,5% des auffallenden Lichtes absorbieren. Bei diesen Absorptionsmessungen ging man so vor, daß man Kolben mit Überzügen über eine normale Lichtquelle in eine photometrische Kugel stellte und die Lichtabsorption eines solchen überzogenen Kolbens mit der eines nicht überzogenen, normal durchsichtigen Kolbens verglich.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann Titansäure an Stelle des Gemisches aus Kieselsäure und Titandioxyd nach dem im vorstehenden beschriebenen Verfahren elektrostatisch niedergeschlagen werden. Die Titansäure wird etwa in solcher Menge aufgetragen, daß zusätzlich annähernd 2% Licht absorbiert werden. Ein solcher Belag verleiht der Lampe im nicht erleuchteten Zustand ein sehr gleichmäßiges, weißes Aussehen. Die tatsächliche Stärke eines solchen Belags ist ziemlich gering und liegt etwa in der Größen-Ordnung von 5 μ.

Hierauf wird Kieselsäure auf die Innenfläche des normalerweise durchsichtigen Kolbens über der ersten oder abdeckenden Titandioxydschicht aufgetragen, damit der Kolben lichtstreuende Eigenschaften und die Lampe dadurch ein gleichmäßiges, ästhetisches Aussehen erhält. Damit der Kieselsäureüberzug das Licht maximal streut, müssen die Eigenschaften dieses Überzugs so sein, wie sie eingangs für Gemische von Kieselsäure mit Stoffen hoher Dichte gefordert wurden, d. h., die minimale, durchschnittliche Dicke des Kieselsäurebelags beträgt 35 μ bei einem Dichteverhältnis von zwischen 0,018 und 0,043 bei einem Wert von 0,9 des Produkts aus Belagstärke in μ und Dichteverhältnis.

Zusammenfassend sei gesagt, daß der erste, abdeckende Belag aus feinverteiltem, im wesentlichen weißem Stoff ein Verhältnis von Packungsdichte zu wahrer Stoffdichte von mindestens 0,051 und eine Lichtabsorption von zwischen 0,3 und 3,5% haben sollte. Der zweite Überzug aus feinverteilter, lichtstreuender Kieselsäure sollte eine durchschnittliche Mindestschichtstärke von 35 μ und ein Dichteverhältnis von zwischen 0,018 und 0,043 haben; der Wert des Produkts aus Schichtstärke in μ und Dichteverhältnis soll dabei mindestens 0,9 sein.

Natürlich sind neben den in der Tabelle aufgeführten Stoffen auch andere Stoffe für den ersten, abdeckenden Belag geeignet; jeder andere feinverteilte, im wesentlichen weiße Stoff würde ebenfalls eine Abdeckung bewirken, wenn er mindestens unter Einhaltung des vorgeschriebenen Dichteverhältnisses von 0,051 aufgetragen ist. DieTabelle gibt auch Überzugsstoffe an, die nicht nach dem elektrostatischen, sondern nach anderen Verfahren aufgetragen werden; wenn auch diese Stoffe, was die Vorteile der ersten

Claims

abdeckenden Schicht anbelangt, zufriedenstellend sind, so ist es doch vom Standpunkt der Herstellung und der Kosten aus gesehen von Vorteil, Material zu verwenden, das mit relativ hohem Dichteverhältnis elektrostatisch niedergeschlagen werden kann, wie Titansäure, Bariumzirkonat und Zirkonerde, um nur einige zu nennen. Als Beispiel eines Stoffes, der in einem Dichteverhältnis von mindestens 0,051 nach einem anderen als dem elektrostatischen Verfahren aufgetragen wird, sei Kieselsäure genannt, die durch Verbrennung von Äthylorthosilikat niedergeschlagen wird, wie in dem USA.-Patent 2 545 896 ausgeführt ist. Die Kieselsäure kann auch nach einem Spezialverfahren, z. B. als Suspension in einem Lösungsmittel von Butylazetat mit Nitrozellulose als Bindemittel, in einem hohen Dichteverhältnis niedergeschlagen werden. Außerdem kann auch Kieselsäure für den ersten abdeckenden Belag verwendet werden, wenn sie elektrostatisch niedergeschlagen und dann durch Dampfbehandlung angefeuchtet und verdichtet wird. Bei der Anbringung eines solchen Mehrfachbelags wird die erste oder abdeckende Schicht direkt an der inneren Oberfläche des Glaskolbens, vorzugsweise durch ein elektrostatisches Verfahren, wie es im vorstehenden beschrieben wurde, aufgetragen. Die eigentliche lichtstreuende Kieselsäureschicht wird sodann auf die erste Schicht ebenfalls durch ein elektrostatisches Verfahren aufgebracht. Hierauf wird die Lampe wärmebehandelt, der Sockel eingeschmolzen und schließlich die Evakuierung der Lampe vorgenommen. Bei der Einleitung der Gasspülung durch das Evakuierungsröhrchen kann der Kieselsäureüberzug im Hals des Kolbens an den Stellen in der Nähe des Evakuierungsröhrchens leicht fortgeblasen werden. Der erste abdeckende Belag von verhältnismäßig hoher Packungsdichte wird jedoch infolge seines dichten Gefüges haftenbleiben. Dieser Teil des Lampenkolbens erhält sehr wenig direktes Licht von dem Glühdraht, so daß in dieser Gegend nur geringe lichtstreuende Eigenschaften des Überzugs erforderlich sind. Dagegen stellt im Verkauf eine Stelle, von der der Überzug fortgeblasen ist, einen Fehler dar. Durch den gut haftenden abdeckenden Belag werden solche Stellen jedoch verborgen, so daß der Überzug des Lampenkolbens im wesentlichen unverletzt erscheint. Das gleiche gilt für die sogenannten Nadellöcher, die auf dem ganzen Überzug erscheinen. Diese sind so klein, daß sie keine wesentliche Beeinflussung der Lichtstreuungseigenschaften des Überzugs bedeuten, aber sie fallen unangenehm auf, wenn die Lampe nicht brennt; solche Fehler werden durch den ersten gut haftenden Überzug von hohem Dichteverhältnis jedoch abgedeckt. Es sei noch festgestellt, daß Glühlampen zwar normalerweise nur dann einen Zweck erfüllen, wenn sie gebrannt werden, daß sie aber als Teil eines jeden Beleuchtungskörpers durch ihr Aussehen, auch wenn sie nicht brennen, die Ästhetik des Beleuchtungskörpers mitbestimmen, wenn auch die Leuchterscheinung der Lampe im Betriebszustand von entscheidender Bedeutung ist. Um den Überzug des Lampenkolbens noch weiterzuverbessern, kann man eine Mehrfachschicht, wie sie im vorstehenden beschrieben wurde, verwenden, bei der jedoch der zweite Belag nicht aus reiner Kieselsäure, sondern aus einem Gemisch von Kieselsäure mit einer Beimengung von 0,3 bis 10 Gewichtsprozent eines Stoffes mit einer Dichte von mindestens 4 g/cm3 besteht. Durch einen solchen Belag wird die Gefahr, daß bestimmte Stellen abgeblasen werden und sogenannte Nadellöcher entstehen, stark verringert. Die erste Schicht kann dann so aufgetragen werden, daß sie nur minimal Licht absorbiert, da die Sicherheitstoleranz gegen die Ausbildung von Schäden durch Abblasen des Belags vergrößert ist. Bei einer solchen Ausführung sind die Anforderungen an die beiden Schichten die gleichen wie die im vorstehenden für die Absorption der ersten und der zweiten Schicht, für die Mindestschichtstärke, für die Packungsdichte und für die Mindeststoffmenge des eigentlichen lichtstreuenden Belags geforderten. Fig. 5 zeigt ein Bruchstück eines Kolbens mit einem Mehrfachüberzug; ein normalerweise durchsichtiger Kolben 12 a trägt eine dünne erste oder abdeckende Schicht 84 aus feinverteiltem, im wesentlichen weißem Stoff, dessen Dichteverhältnis mindestens 0,051 ist. Auf dieser ersten Schicht ist der eigentliche lichtstreuende Belag 86 aus feinverteilter Kieselsäure aufgetragen. Nach Wunsch kann dieser Kieselsäure ein Zusatz von 0,3 bis 10 Gewichtsprozent eines feinverteilten, im wesentlichen weißen Stoffes mit einer Stoffdichte von mindestens 4 g/cm3 beigemengt sein, der die Haftfähigkeit des Kieselsäureüberzugs an dem Kolben unter den Beanspruchungen bei der Herstellung weitererhöht. Das Ziel der Erfindung wurde also durch die Erzeugung eines gut haftenden lichtstreuenden Kieselsäurebelags für Glühlampen erreicht. Wenn normalerweise durchsichtige Kolben verwendet werden, wird ein abdeckender gut haftender Belag zunächst aufgetragen, der irgendwelche Fehler in dem wirksamen lichtstreuenden Belag' abdeckt. Da alle erfindungsgemäßen feinverteilten Überzugsstoffe Licht streuen sollen, müssen sie solche physikalischen und chemischen Eigenschaften besitzen, daß ihre lichtstreuende Wirkung durch das Lampenherstellungsverfahren und die bei diesem Verfahren herrschenden äußeren Bedingungen nicht verschlechtert werden. Patentansprüche:

1. Lichtstreuender Überzug auf der Innenfläche eines lichtdurchlässigen Glühlampenkolbens, der hauptsächlich aus feinverteilter Kieselsäure besteht, eine durchschnittliche Schichtstärke von mindestens 35 μ und ein Verhältnis von Packungsdichte zu Stoffdichte von zwischen 0,018 und 0,043 aufweist, wobei das Produkt aus Schichtstärke und Dichteverhältnis mindestens 0,9 ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kieselsäureüberzug einen feinverteilten, im wesentlichen weißen Stoff mit einer Dichte von mindestens 4 g/cm³, vorzugsweise Titandioxyd, enthält.

2. Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Gemisch von Kieselsäure und 0,3 bis 10 Gewichtsprozent des weißen Stoffes besteht.

3. Überzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weiße Stoff als erste Schicht direkt auf der Innenfläche des Lampenkolbens aufliegt und der Kieselsäureüberzug als zweite Schicht direkt auf der ersten Schicht aufliegt, wobei das Verhältnis Packungsdichte zu Stoffdichte für die erste Schicht mindestens 0,051 beträgt und die Stärke der ersten Schicht so groß ist, daß 0,3 bis 3,5% des Lichtes absorbiert werden.

4. Überzug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus feinverteiltem

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