DE1539414B2

DE1539414B2 -

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Publication number: DE1539414B2
Application number: DE19661539414
Authority: DE
Priority date: 1965-03-31
Filing date: 1966-03-30
Publication date: 1970-10-29
Also published as: DE1539414A1; NL6604260A; GB1134865A; US3390298A; ES324907A1

Description

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Die Erfindung betrifft Entladungslampen, insbe- Helligkeit arbeiten, wenn die zugeführte Leistung

sondere Lampen mit einem Kolben aus geschmolze- erhöht wird und die anderen Faktoren, die die Tem-

ner glasiger Kieselsäure. peratur des Lampenkolbens bestimmen, so eingestellt

Bisher wurden technische Entladungslampen mit werden, daß die Innenwand des Lampenkolbens

Kolben aus geschmolzener glasiger Kieselsäure bei 5 während des Betriebs eine Temperatur von etwa

Temperaturen der Innenseite des. Kolbens von 1400° C hat. Unter solchen Bedingungen ist jedoch

wesentlich weniger als 1400° C betrieben. Bei Tem- die Lampe in diesen Systemen technisch ungeeignet,

peraturen im Bereich von 1400° U "wird glasige weil der Körper aus geschmolzener Kieselsäure

Kieselsäure schnell entglast, wodurch Diffusion des schnell entglast wird, wodurch Diffusion des Lichtes

emittierten Lichts durch den kristallisierten Teil des io aus der konzentrierten Bogenentladung eintritt und

Kolbens aus glasiger Kieselsäure und physikalische die Lampe schnell ihre Helligkeit verliert.
Schwächung des Glaskolbens und damit schnelle Be- Weiterhin wird in der USA.-Patentschrift 2 238 777

endigung der Lebensdauer der Entladungslampe ver- eine Entladungslampe beschrieben, die aus einem

ursacht wurden. .. hermetisch geschlossenen Lampenkolben aus glasiger

Um diese Nachteile zu vermeiden und Entladungs- 15 Kieselsäure und Elektroden besteht, wobei die Innenlampen mit annehmbarer Lebensdauer herzustellen, fläche des Lampenkolbens eine Schicht aus Bortriwar es bisher üblich, die Faktoren, die die Tempe- oxyd-Quarzglas aufweist. Ähnliche Lampen sind aus ratur des Lampenkolbens während des Betriebes be- der französischen Patentschrift 1140 325 und der stimmen, z. B. die zugeführte Leistung und die Ab- deutschen Patentschrift 724 431 bekannt. In diesen messungen des Lampenkolbens im Verhältnis zur 20 Entladungslampen dient die aufgebrachte Bortrioxyd-Umgebung, in der die Entladungslampe verwendet schicht als Schutz gegen die aggressiven Metallwurde, so zu steuern, daß die Temperatur des dämpfe.

Lampenkolbens etwa 800° C nicht wesentlich über- Aufgabe der Erfindung ist es, einen transparenten, ( ί

schreitet. Bei diesen Temperaturen des Lampen- aus glasiger Kieselsäure bestehenden Kolben für Ent- _%.-

kolbens behält die glasige Kieselsäure ihre Festigkeit 25 ladungslampen, der gegen Entglasung bei erhöhten '·

und ihre Durchsichtigkeit während einer langen Temperaturen beständig ist, herzustellen, so daß die

Lebensdauer der Entladungslampe. nutzbare Lebensdauer von bei hoher Temperatur

Während es bisher üblich war, die Faktoren, die arbeitenden Entladungslampen, die Kolben aus ge-

die Betriebstemperatur der Lampenkolben aus gla- schmolzener glasiger Kieselsäure haben, verlängert

siger Kieselsäure bestimmen, so zu regeln, daß die 30 wird.

Temperatur des Lampenkolbens während des Be- Die erfindungsgemäße Entladungslampe, die aus trfebes der Entladungslampe ungefähr 800° C betrug, einem hermetisch geschlossenen Lampenkolben aus wurde bereits vorgeschlagen, die Temperatur des glasiger Kieselsäure und Elektroden besteht, die bei Lampenkolbens während des Betriebes auf 1000° C normalem Betrieb eine Temperatur an der Innen- und darüber zu erhöhen, wenn nicht eine lange 35 fläche des Lampenkolbens besitzt, bei der glasige Lebensdauer der Entladungslampe, sondern andere Kieselsäure schnell entglast wird, und deren Innen-Erwägungen maßgebend sind. Wenn jedoch die Tem- fläche eine Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas aufperatur von glasiger Kieselsäure über etwa 900° C weist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzerhöht wird, nimmt die Entglasung mit steigender temperatur dieser auf der Innenfläche aufgebrachten Temperatur mit praktisch gleichmäßiger Geschwin- 40 Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas unterhalb der Bedigkeit zu, und bei 1400° C ist die Entglasung so triebstemperatur der Innenfläche des Lampenkolbens schnell, daß hierdurch die Lebensdauer auch solcher liegt.

Entladungslampen beendet ist, die zum Gebrauch in Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, daß Lichtprojektionssystemen vorgesehen sind. Bei sol- die vorstehend beschriebene Schwierigkeit vermieden chen Systemen ist eine Lebensdauer der Entladungs- 45 wird, wenn die Innenfläche des Lampenkolbens aus lampe von 20 Stunden' annehmbar, da die Haupt- geschmolzener glasiger Kieselsäure bei Entladungserwägung die Helligkeit der Lichtquelle und nicht lampen des oben genannten Typs und ähnlicher eine lange Lebensdauer der Entladungslampe ist. Typen so behandelt wird, daß sie bei einer Tempe-

Beispielsweise wird in der ÜSA.-Patentschrift ratur geschmolzen ist, bei der schnelle Entglasung 3 067 357 der Anmelderin eine elektrische Ent- 50 von glasiger Kieselsäure stattfinden würde. In Entladungslampe beschrieben, die mit hoher Helligkeit ladungslampen beispielsweise des vorstehend bearbeitet. Diese Entladungslampe hat einen Lampen- schriebenen Typs wird die Innenfläche des Lampenkolben, in den kleine Wolframelektroden einge- kolbens aus glasiger Kieselsäure so behandelt, daß schlossen sind, und der ein Entladungsmedium ent- sie bei einer Temperatur unter 1400° C geschmolzen hält, das Joddampf enthält. Die Wolframelektroden 55 ist. Wenn die Innenfläche des Lampenkolbens aus sind hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Wärme abzuführen, glasiger Kieselsäure bei einer solchen Temperatur so auf die Energiebelastung der Vorrichtung abge- geschmolzen ist, kann die Entladungslampe so bestimmt, daß sie mit geschmolzenen Spitzen arbeiten trieben werden, daß die gewünschte höhere Helligkeit und der Joddampf dazu dient, an den Elektroden bei einer Lebensdauer erzielt wird, die für Lichtdas Metall, das davon verloren geht, zu regenerieren. 60 projektionssysteme u. dgl. technisch annehmbar ist. Eine solche Entladungslampe kann bei Lampen- Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung kolbentemperaturen von etwa 1000° C für eine zu- mit der Abbildung beschrieben, die eine Entladungsfriedenstellende Lebensdauer in Lichtprojektions- lampe 1 zeigt, wie sie in der oben genannten USA.-systemen verwendet werden. In solchen Systemen ist Patentschrift 3 067 357 beschrieben ist. Diese Entder Lampenkolben der freien Luft der Atmosphäre 65 ladungslampe besteht aus einem im allgemeinen ausgesetzt, die zwangsweise um den Lampenkolben röhrenförmigen verschlossenen Lampenkolben 2 aus für Kühlzwecke umgewälzt werden kann. glasiger Kieselsäure vorzugsweise des Typs, der durch Eine Lampe dieses Typs kann auch mit höherer Schmelzen von kristallinem Quarz hergestellt wird.

Lampenkolben so lange auf eine solche Temperatur erhitzt, daß eine Wechselwirkung zwischen der Kieselsäure an der beschichteten Oberfläche des Lampenkolbens und dem Bortrioxyd des aufgebrach-

5 ten Überzuges bewirkt wird, durch die in situ ein Bortrioxyd-Quarzglas auf der behandelten Oberfläche des Lampenkolbens entsteht. Der Lampenkolben hat dann eine Innenfläche, die aus Bortrioxyd-Quarzglas besteht.

ίο Dieser Zweck wird erreicht, indem man die saubere Innenfläche des Mittelteils 3 mit einer Lösung von 1 Teil Glycerin und 3 Teilen Trimethylborat benetzt und den Lampenkolben mit der so benetzten Oberfläche 2 Stunden auf eine Temperatur von 1200 bis

Der Lampenkolben 2 hat einen im allgemeinen ellipsenförmigen dickwandigen Mittelteil 3 mit Verlängerungen 4 und 5, die nachstehend als Hals bezeichnet werden. Die Elektroden 6 und 7 bestehen jeweils aus kurzen Wolframdrahtstücken, die mit den abgeflachten Enden 8 und 9 von Zuführungsdrähten 10 und 11 aus Molybdän verschweißf sind, die sich jeweils längs des Halses erstrecken, wobei die abgeflachten Teile die hermetischen Verschlüsse mit dem Lampenkörper bilden.

Die Entladungslampe 1 enthält in der Entladungskammer 14, die durch die Innenfläche 23 begrenzt
wird, eine ionisierbare Füllung, die ein Inertgas, z. B.
Argon, und ein Halogen, vorzugsweise Jod, oder eine
Substanz enthält, die bei hoher Temperatur Jod frei 15 1300° C erhitzt. Während des Erhitzens werden die gibt. Die Rückbildung des Jods hält die Elektroden organischen Lösungsmittel verbrannt, und das hierbei beständig in Größe und Form und schaltet eine Ver- gebildete Bortrioxyd reagiert mit der Kieselsäure an dunkelung des Lampenkolbens aus. der behandelten Innenfläche des Lampenkolbens, Die Entladungslampe ist am dickwandigen ellipsen- wodurch in situ eine Bortrioxyd-Quarzglasschicht förmigen Mittelteil 3, der die Entladungskammer 14 20 entsteht, die bei einer Temperatur von 1400° C gebildet, glatt ausgebildet, um kalte Stellen auf der schmolzen ist.

Wand der Entladungskammer auszuschalten und eine Die Dicke der Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas !(· Kondensation des Joddampfes zu verhindern. Der . ist wichtig, da mit einer zu dünnen Schicht kein ausellipsenförmige Mittelteil 3 hat eine erhebliche Wand- reichender Schutz gegen Entglasung erzielt wird und stärke, um der Entladungslampe eine solche Festig- 25 eine zu dicke Schicht bei Temperaturänderungen keit zu verleihen, daß sie dem hohen Innendruck leicht reißt. Eine Schicht, die in der vorstehend bewährend des Betriebs widersteht. Die Entladungs- schriebenen Weise gebildet wird, verhindert überaus kammer 14 enthält als Grundgasfüllung Argon bei wirksam die Entglasung des aus glasiger Kieselsäure einem Fülldruck von etwa 50 mm Hg sowie eine bestehenden Lampenkolbens von Entladungslampen gewisse Menge Indiumjodid, die ausreicht, um freies 30 des oben beschriebenen Typs. Jod in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Mikromol pro Die Dicke der Schicht läßt sich leicht mit einer cm³ des Kammervolumens zu bilden. Der Lampen- Analysenwaage ermitteln, d. h. durch die Gewichtskolben ist der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt zunähme des Lampenkolbens, die dem zugefügten und während des Betriebs luftgekühlt. Bortrioxyd zuzuschreiben ist. Wenn die Gewichts-Erfmdungsgemäße Entladungslampen, bei denen 35 zunähme 0,1 bis 1 mg pro cm² der Innenfläche des die Innenfläche des Mittelteils 3 in der nachstehend Mittelteils 3 des Lampenkolbens beträgt, ist die Dicke beschriebenen Weise so behandelt wurde, daß sie bei der Schicht ausreichend.

der während des Betriebs der Entladungslampe dort Die Benetzung der Innenfläche des Mittelteils 3

herrschenden Temperatur flüssig ist, zeigen nach des Lampenkolbens 2 mit der Lösung kann vorge-

einer Betriebsdauer von 24 Stunden praktisch keine 4° nommen werden, indem man den Lampenkolben

Entglasung, wenn die Innenfläche des Lampen- aufrecht stellt und ihn durch einen der Kolbenhälse

kolbens eine Temperatur von wenigstens etwa vom Boden des Lampenkolbens mit der Lösung

1400° C hat und jeweils 15 Minuten eingeschaltet füllt und die Lösung anschließend ablaufen läßt. Die

- und 5 Minuten ausgeschaltet wurde. Dagegen tritt Lösung kann dann von der Innenseite der Kolben-

-■ bei einer entsprechenden Entladungslampe, bei der 45 halse des Lampenkolbens abgewischt und der Rest

die Innenfläche nicht behandelt wurde, gewöhnlich an der Luft getrocknet werden. Danach kann der

schon eine Entglasung des Mittelteils 3 auf, bevor Lampenkolben in einem elektrischen Ofen bei hoher

die Lampe unter gleichen Bedingungen für eine Zeit Temperatur getrocknet werden, während er in Be-

von 10 Stunden betrieben worden "ist. Die Behänd- rührung mit einem Material, das den beschichteten

lung der Innenfläche des Lampenkolbens aus glasiger 5° Lampenkolben nicht verunreinigt, z. B. Platin, fest-

Kieselsäure, durch die kein feststellbarer Unterschied gehalten wird.

im Betrieb der Entladungslampe oder in der Spek- Natürlich muß die gesamte Innenfläche des tralverteilung des von ihr emittierten Lichts verur- Lampenkolbens aus glasiger Kieselsäure vor der oben sacht wird, ergibt eine Entladungslampe, die eine beschriebenen Behandlung sorgfältig durch Spülen technisch brauchbare Lebensdauer in Lichtprojek- 55 mit einer Lösung von 5% Fluorwasserstoffsäure und tionssystemen hat, indem die Entglasung der Innen- 5% Salpetersäure und anschließendes Spülen mit fläche 23 des Lampenkolbens als lebensdauerbegren- destilliertem Wasser gereinigt werden, zender Faktor ausgeschaltet wird. Bei der Herstellung von Entladungslampen des in Eine Behandlung, durch die die Schmelztemperatur der Abbildung dargestelltes und oben beschriebenen der Innenfläche 23 des die Entladungskammer 14 ⁶° Typs erwies es sich als vorteilhaft, die Innenschicht bildenden Mittelteils 3 des Lampenkolbens aus gla- aus Bortrioxyd-Quarzglas auf dem Lampenkolben siger Kieselsäure so erniedrigt wird, daß diese Fläche auf den Teil des Kolbens zu begrenzen, der die Entwährend des Betriebs der Entladungslampe ge- ladungskammer 14 bildet, um Schwierigkeiten an den schmolzen ist, besteht darin, daß man zuerst die hermetischen Verschlüssen der Entladungslampe zu Innenfläche 23 vor der Herstellung der Entladungs- ⁶5 vermeiden.

lampe in der beschriebenen Weise mit einer Lösung An Stelle der vorstehend beschriebenen wirksamen

überzieht, die beim Erhitzen einen dünnen, geschlos- Methode zum Aufbringen des Überzuges aus Bor-

senen Überzug aus Bortrioxyd bildet, und dann den trioxyd auf die Innenfläche des Mittelteils 3 des

Lampenkolbens 2 können natürlich auch andere Methoden angewendet werden. Ferner kann der beschichtete Lampenkolben mit einer anderen Vorrichtung, als sie oben beschrieben wurde, wärmebehandelt werden. Die wesentliche Voraussetzung ist, daß eine Reaktion.zwischen dem Bortrioxyd und der glasigen Kieselsäure an der Innenfläche des Teils des Lampenkolbens verursacht wird, der die Entladungskammer 14 bildet, und daß die Gewichtszunahme des Lampenkolbens nach der Behandlung ausreicht, um eine wirksame, nicht reißende Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas zu bilden.

Zwar wurde vorstehend die beste Ausführungsform der Erfindung beschrieben, jedoch können im Rahmen der Erfindung Änderungen in der Behandlung der Innenfläche des Lampenkolbens vorgenommen werden. Beispielsweise kann in der beschriebenen Lösung Tributylborat an Stelle von Trimethylborat verwendet werden. Dampfförmiges Trimethylborat, das sich in einem Inertgas, wie Stickstoff, als Trägergas befindet, kann durch ein kleines Rohr aus geschmolzener Kieselsäure, das sich durch eine, der Kolbenhälse des Lampenkolbens erstreckt, in den die Entladungskammer 14 bildenden Teil des Lampenkolbens geführt werden, und dieser Teil des Lampenkolbens kann dann mit Luft, die ebenfalls in die Entladungskammer eingeführt wird, auf etwa 700° C erhitzt werden, wodurch das Trimethylborat oxydiert und der Überzug aus Bortrioxyd gebildet wird. Es .. ist ferner möglich, den Mittelteil 3 des Lampenkolbens innen mit gasförmigem Diboran zu behandeln, während die Wand der Entladungskammer 14 eine Temperatur von 600 bis 1000° C hat.

Hierdurch rindet eine thermische Spaltung des Diborans unter Bildung einer geringen Menge Bor statt, das anschließend zu Bortrioxyd oxydiert werden kann, das die Wand der Entladungskammer 14 bedeckt. Der Lampenkolben kann dann zur Ausbildung der Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas auf dem Mittelteil 3 des Lampenkolbens auf die oben beschriebene Weise erhitzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Entladungslampe, bestehend aus einem hermetisch geschlossenen Lampenkolben aus glasiger Kieselsäure und Elektroden, die bei normalem Betrieb eine Temperatur an der Innenfläche des Lampenkolbens besitzt, bei der glasartige Kiesel-

säure schnell entglast wird, und deren Innenfläche eine Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur dieser auf der Innenfläche (23) aufgebrachten Schicht aus Bortrioxyd»^ Quarzglas unterhalb der Betriebstemperatur der Innenfläche (23) des Lampenkolbens (2) liegt.

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (23) des Lampenkolbens (2) etwa 0,1 bis 1 mg Bortrioxyd pro cm² enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen