DE1764747B2

DE1764747B2 - Elektrische lampe

Info

Publication number: DE1764747B2
Application number: DE19681764747
Authority: DE
Inventors: Edward G.F Wilkinsburg; Lewis Daniel W Pittsburgh; Pa. Arno« (V.StA.)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1967-07-31
Filing date: 1968-07-30
Publication date: 1977-11-24
Also published as: FR1575274A; DE1764747A1; ES356573A1; DE1764747C3; GB1178947A; US3581137A; NL6810770A; BE718850A

Description

Bestandteile Gewichtsprozent

SiO₂	60-75
Na₂O	5-18
CaO	4-13
MgO
Al₂O)	0,5-3,4
K₂O	0,1-2
TiO₂	0,8-10
Fe₂Oi	< 0,07
As₂O)	0,01-2

5. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas folgende Zusammensetzung hat:

Bestandteile Gewichtsprozent

SiO₂	71,3
Na₂O	15,5
CaO	5,3
MgO	3,7
AhO)	1,85
K₂O	0,23
TiO₂	2,0
Fe₂Oi	0,05
As₂O₁	0,07

Die Erfindung betrifft eine elektrische Lampe, die ein ultraviolette und sichtbare Strahlung erzeugendes System innerhalb eines Kolbens aufweist, der aus Natronkalk-Silikatglas besteht, wobei das Glas eine geringe Menge Fe₂Oj, die in zur Glasherstellung verwendeten Sandarten normalerweise vorhanden ist, und ein ultraviolette Strahlung absorbierendes Material enthält.

Zu den Faktoren, die die Lichtausbeutc und den Wirkungsgrad einer elektrischen Lampe bestimmen, zählen unter anderem auch die optischen Merkmale und die Fotosensitivität. Bei einer Leuchtstofflampe mit einem Kolben aus gewöhnlichem Natronkalk-Silikatglas (Soda-Kalk-Silikatglas) hat man festgestellt, daß

das Glas einen Anfangsabsorptionskoeffi/jenten von etwa 0,05 cm ' im sichtbaren Bereich aufweist und dieser Wert progressiv bis auf einen Wert von über 0,5 cm ' ansteigt, wenn die Lampe gezündet wird und der Kolben mit ultravioletter Strahlung, die bei der Entladung entsteht, durchstrahlt wird. Diese graduellen Verluste der Durchlaßfähigkeit haben ihre Ursache in dem sogenannten Solarisationseffekt beim Auftreffen ultravioletter Strahlung, der eine Verfärbung oder Verdunkelung des Kolbens mit sich bringt. Soweit es die optischen Eigenschaften des Kolbens betrifft, sind die beiden Hauptparameter der Absorptionskoeffizient des Glases einmal vor und das andere Mal nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht.

Im Falle einer Leuchtstofflampe kann die Verfärbung von einer chemischen Reaktion zwischen Ionen in der Gasentladung and dem Glas kommen. Chemische Eigenschaften und Stabilität des Glaskolbens sind ebenfalls Faktoren, die die Durchlaßfähigkeit und daher die Lichtausbeute der Lampe beeinflussen könnten.

Die Lichtverluste infolge Absorption sind beträchtlich. In einer Leuchtstofflampe beispielsweise wird praktisch das gesamte Licht durch den Leuchtstoff erzeugt, der an der Innenfläche des röhrenförmigen Glaskolbens vorhanden ist. Wenn Licht innerhalb einer transparenten zylindrischen Röhre erzeugt wird, wird es gewöhnlich nicht total an der Außenwand der Röhre reflektiert, da bei einer solchen Geometrie das Licht nicht auf die Außenfläche unter einem Winkel auftreffen kann, der größer ist als der Minimalwinkel für eine interne Totalreflektion. Dieser Winkel beträgt etwa 41° für ein Material, das einen Brechungsindex von 1,52 hat. Für Winkel kleiner als 33° wird nur 4% des Lichtes reflektiert; das meiste Licht passiert die Innenwand des Kolbens und geht so nicht vollständig verloren.

Da jedoch an der Innenfläche eines Kolbens einer Leuchtstofflampe eine Leuchtstoffschicht angelagert ist und viele Leuchtstoffpartikeln optisch in Kontakt mit dem Glas kommen, kann Licht in die Wand des Kolbens unter einem Winkel größer als 41° eintreten. Ein Teil dieses Lichtes wird in der Kolbenwand zurückgehalten und geht durch Absorption verloren. Zu diesen Verlusten an zurückgehaltenem total reflektiertem Licht kommen noch Verluste infolge der Dämpfung von Lichtstrahlen, welche direkt durch den Glaskolben treten, ohne zurückgehalten zu werden. Wenn das Glas solarisiert und sein Absorptionskoeffizient steigt, steigen die Lichtverluste selbstverständlich auch.

Die beiden zuvor erwähnten Verluste können berechnet werden. Verwendet man normale Werte für den Betrag des optischen Kontaktes zwischen den Leuchtstoffpartikeln und dem Glaskolben und legt man die zuvor erwähnten Werte für die Absorptionskoeffizienten zugrunde, so variieren die berechneten Werte für die Gesamtverluste infolge Lichtabsorption zwischen 1,5% bei einer neuen Lampe bis 7% bei einer Lampe, die nahe dem Ende ihrer gewöhnlichen Lebensdauer ist, d. h. mehr als 10 000 Stunden gebrannt hat. Es sind Versuche mit Leuchtstofflampen gemacht worden, die Kolben aus einem besonderen ultraviolette Strahlung durchlassenden Glas hatten. Dieses Glas ist durch einen sehr geringen Eisengehalt gekennzeichnet (etwa 0,01%) und hat außerdem einen sehr geringen Anfangsabsorptionskoeffizienten für sichtbares Licht. Die Versuche haben gezeigt, daß 2% des Lichtes bei 0 Stunden absorbiert waren und daß sich die Absorption graduell auf 3,5% nach nur 3000 Stunden Brenndauer erhöhte.

Speziell hergestellte Natronkalk-Glassorten, die niedrige Absorptionskoeffizienten für sichtbares Licht und andere Strahlung aufweisen, und nicht zur Solarisation neigen, sind bekannt. Sie erfordern jedoch die Entfernung des Eisens und anderer Verunreinigungen aus dem Materialgemenge und sind deshalb zu teuer für die Verwendung in der Lampenindustrie. Außerdem müssen Zusätze verwendet werden, wie Sb₂Oj, welche teuer sind und eine weitreichende Verwendung des Glases in Lampenkolben ökonomisch unpraktisch erscheinen lassen.

Aus der DT-PS 6 54 925 ist es bekannt, für Leuchtstofflampen Phosphatglas zu verwenden, das Bestandteile von Eisen und Titan, die die Ultraviolettdurchlässigkeit behindern, enthalten kann. Bei dem bekannten Glas ist der Gehalt an Aluminiumoxid größer als dem Molverhältnis von

AbO₁ : PjO-, = 1:1

entspricht.

Aus der DT-PS 3 74 642 ist eine Glaszusammensetzung für elektrische Lampen bekannt, die verhindern soll, daß ultraviolette Strahlen aus dem Glaskolben nach außen dringen. Zu diesem Zweck wird dem Glas unter anderem eine bestimmte Menge Titanoxid zugesetzt. Dieses bekannte Glas enthält jedoch kein Eisenoxid.

Aus der US-PS 28 60 059 ist ein praktisch farbloses, ultraviolette Strahlung sperrendes Glas bekannt. Es handelt sich dabei um eine Natronkalk-Silikatglas· Zusammensetzung mit einem Gehalt von 0,19 bis 1,9% TiO₂ und 0,2 bis 0,6% Fe₂Oj.

Aus der DT-PS 9 77 152 ist eine Glaszusammensetzung für einen Ultraviolettstrahler bekannt, die aus Quarzglas mit einem Zusatz von Eisen und/oder Titan besteht. Bestimmte Angaben über die Höhe der Eisenoder Titanbestandteile werden nicht gemacht.

Aus der DT-PS 10 63 773 ist es bekannt, daß sowohl Titan als auch Molybdän zur Herstellung Licht absorbierender Schichten auf festen, strahlungsdurchlässigen oder -reflektierenden Unterlagen, insbesondere Glas, als Filterpigmenlstoffe verwendet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lampe der eingangs genannten Gattung mit einem Natronkalk-Silikatglaskolben zu schaffen, bei der der Kolben lichtdurchlässiger ist und diese Lichtdurchlässigkeit über die längste Zeit der Lebensdauer beibehält, so daß Lichtverluste aufgrund einer UV-Verfärbung erheblich verringert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Danach werden dem Natronkalk-Silikatglas kritische Mengen TiO₂ (oder MoOi) zugesetzt, während gleichzeitig der Fe₂Oj-GeIIaIt des Glases sorgfältig begrenzt und mit den anderen Bestandteilen ins Verhältnis gesetzt wird, so daß der erhaltene Glaskolben optisch stabilisiert und fotoresistent ist.

Die Menge an Fe₂Oj wird durch Steuerung der Rohmaterialien in den vorgeschriebenen Grenzen gehalten, die die gewünschte Konzentration c'or verschiedenen Oxide in dem endgültig fertiggestellten Glas garantieren. Es gibt Sandarten, deren Eisengehalt den Anforderungen entspricht. Diese Sandarten werden industriell verwendet und können deshalb auch zur Herstellung des Glases verwendet werden. Sie brauchen in keiner Weise vorbehandelt oder gereinigt werden. Das damit hergestellte Glas ist in seinen Kosten mit konventionellen Natronkalk-Silikatglasarten vergleich-

bar, die zur Zeit für Kolben von Leuchtstofflampen verwendet werden.

Vom Kostenstandpunkt ist TiO₂ als ultraviolette Strahlung absorbierendes Material vorzuziehen, da es in großer Menge in der Farbenindustrie verwendet wird und daher nicht so teuer ist wie MoOj. Der Absorptionskoeffizient des modifizierten Glases sowohl vor als auch nach einer verlängerten intensiven ultravioletten Bestrahlung ist geringer als der bei konventionellem Natronkalk-Silikatglas und erlaubt daher eine Verbesserung der Lichtausbeute der Leuchtstofflampe. Da dieses Glas eine geringe Solarisution zeigt, kann es für Kolben von Glühlampen und für äußere Schutzkolben von Hochdruckquecksilberdampflampen verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine grafische Darstellung der Lichtabsorptionscharakteristiken verschiedener Glassorten und eines TiO₂ enthaltenden Glases nach einer ultravioletten Bestrahlung,

F i g. 2 eine grafische Darstellung der Reduktion der Lichtabsorptionscharakteristik eines Natronkalk-Silikatglases, das durch Zusatz von ausgewählten Mengen an TiO₂ modifiziert ist.

Der Kolben einer Leuchtstofflampe ist aus Natronkalk-Silikatglas hergestellt, das nicht mehr als 0,07 Gew.-% Fe₂Ü3 und kritische Mengen eines UV-absorbierenden Materials enthält, das aus TiO₂ oder MoOj oder aus Mischungen dieser beiden Bestandteile besteht. Vorzugsweise ist das Natronkalk-Silikatglas von der gleichen Art, wie es gegenwärtig für Leuchtstofflampen verwendet wird, nur daß es durch Auswahl des Sandes und anderer Rohmaterialien sowie durch Zusätze des zuvor erwähnten UV-absorbicrenden Materials während des Schmelzprozesses modifiziert ist, damit es die gewünschte Zusammensetzung und solarisationsverhindernden Eigenschaften hat. Neben den Grundbestandteilen (SiO₂, Na₂O, CaO) des Natronkalk-Silikatglases enthält das Glas auch geringe Mengen an gewöhnlichen zusätzlichen Bestandteilen, wie MgO, K₂O, As₂Oj und AI₂Oj. Die Zusammensetzung eines solchen modifizierten Glases und diejenige eines konventionellen Natronkalk-Glases ist in Tabelle 1 beschrieben. Die zulässigen Bereiche und vorzuziehenden Mengen der verschiedenen Oxyde in den modifizierten Glasarten sind in Gew.-%-Anteilen angegeben, die für die Gesamtmischung berechnet sind.

Tabelle 1

Bestandteil	Gewichts-Prozente	Vorzuziehen	71,3	konven
	Anteils		15,5	tionell
	bereich	72,5	5,3	72,5
S1O2	60-75	15,5	3,7	16,5
Na2O	5-18	5,3	!,85	5,3
CaO	4-13	3,7	0,23	3,7
MgO		1,98	2,0	1,7
AI2O3	0,5-3,4	0,23		0,18
K2O	0,1-2	—		—
T1O2			0,05
	0,5-10	0,75	0,07	_
Moos		0,05		0,05
Fe2O3	<0,07	0,07	0,07
AS2O3	0,01-2

man aus den Änderungen der Absorptionskocffi/icntc bei den in Tabelle Il angeführten Glasarlcu und de grafischen Darstellungen in F i g. I und 2 erkennt.

Anstelle von As₂Oi kann, wenn gewünscht, Sb₂C)) als SchlulJbcslandleil verwendet werden.

Die Menge des ultraviolettes Licht absorbierenden Materials (oder der Materialien) ist sehr kritisch, wie

Tabelle Il

Absorptions-Koeffizienten von Standard-Natronkalk-Silikatglas und modifizierten Glasarten vor und nach der Bestrahlung und ungefiltertem ultraviolettem Licht

Bezeichnung und Glastype

(S) Standard mit 0,05% FesOs

(A) Modifiziert mit 0,05% Fe2U3 und 0,25% T1O2

(B) Modifiziert mit 0,05% Fe2O3 und 0,5% T1O2

(C) Modifiziert mit 0,05% Fe2Cb und 0,6% T1O2

(D) Modifiziert mit 0,05% Fe2Ü3 und 0,8% T1O2

(E) Modifiziert mit 0,05% Fe2Ü3 und 1,0% T1O2

(F) Modifiziert mit 0,05% Fe2Cb und 1,5% T1O2

(G) Modifiziert mit 0,05% Fe2Ü3 und 0,5% MOO3 (H) Modifiziert mit 0,05% Fe2Ü3 und 0,75% MOO3 (I) Modifiziert mit 0,05% Fe2Ü3 und 1,0% MOO3 (J) Standard mit 0% Fe2Cb, T1O2 oder MOO3

(K) Standard mit 0% Fe2Cb, T1O2 oder MoCb oder AS2O3

+ Zu niedrig für Messung.
— Nicht zu messen.

Vorher	5800 Ä	Nachher	5800 Ä
4800 Ä	0,058	4800 A	0,437
0,072	0,047	0,808	0,100
0,044	0,055	0,202	0,125
0,042	—	0,198	0,063
—	—	0,115	0,048
—	0,026	0,093	0,052
+	—	0,078	0,060
—	0,150	0,080	0,166
0,147	0,066	0,264	0,114
0,057	0,115	0,185	0,101
0,107	0,019	0,187	1,77
0,012	0,029	3,16	2,78
0,054	4,18

Die Glasarten wurden durch Schmelzen der Rohmischungsbestandteile in Platinschmelztiegeln bei 1500⁰C während einer Zeitdauer von 2 bis 3 Stunden präpariert. Darauf wurde das geschmolzene Glas auf Graphitplatten gegossen. Darauf folgte ein Entspannungsprozeß, indem das Glas von einer Temperatur von 550⁰C langsam abgekühlt wurde. Die so erhaltenen Glasplatten wurden dann geschliffen und poliert, bis sie eine Dicke von etwa 0,912 mm (0,038 Zoll) hatten (das ist etwa die Dicke eines Leuchtstofflampenkolbens). Dann wurde die sichtbare Absorption (4000 bis 7000 Ä) mit einem registrierenden Spektrometer vom Typ Modell 14 Cary gemessen, während die Proben in ein Öl eingetaucht wurden, das in einer Pyrexabsorptionszelle enthalten war, die eine Länge von 1 cm hatte. Das öl, das einen Brechungsindex hatte, der nahezu gleich dem des Glases war, wurde verwendet, um die Reflexionsverluste auf ein Minimum herabzudrücken oder zu eliminieren. Nach den anfänglichen Messungen wurden die Platten mit intensiver UV-Strahlung durchstrahlt, indem sie Seite an Seite 14,5 cm von einer I lochdruckquecksilberdampf-Bogenlampc angeordnet wurden, welche mit einem Reflektor versehen war. Die Platten wurden der Bogenlampe 16 Stunden lang ausgesetzt, dann wurde die sichtbare Absorptionsmessung noch einmal voi genommen.

Zur Kontrolle wurde eine Probe aus einem Glas hergestellt, das die gleiche Zusammensetzung wie das bei konventionellen Leuchtstofflampen verwendete Glas hat und 0,05% Fe₂Oi enthält. Diese Kontrollprobc ist in der Tabelle Il mit Glas S bezeichnet. Die anderen Glasarlcn A bis K hatten die gleiche Grundzusammensetzung, abgesehen von den angegebenen Änderungen. Wie man aus den Daten in Tabelle 11 erkennt, haben die TiOi-modifizicrten Natronkalk-Silikatglasaricn (Glasarten A bis F) einen niedrigeren Absorptionskoeffizienten vor und nach der UV-Einstrahlung als das unmodifiziertc Glas S, wobei die optimale Reduktion bei den Glasarien D bis F auftritt, die 0,8 bis 1,5% TiO enthalten. Diese Glasarten haben daher ausgezeichnet! optische Eigenschaften und eine gute Fotoresistenz.

Obwohl die MoO₃ enthaltenden Glasarten (Glasarier

' G bis I) nicht ganz so gut sind wie die TiO₂ enthaltcndei

Glasarten, sind sie dem Standardglas S überlegen, wie

man aus der markierten Reduktion der Absorptionsko

effizienten nach der UV-Bestrahlung erkennt.

Obgleich die MoOj-modifizierlen Glasarten zu cinci > erhöhung des Anfangsabsorptionskoeffizienten im Vergleich mit dem Standardglas S tendieren, zeigten sie eine markierte Reduktion der Absorption nach cinei UV-Einstrahlung, wodurch sie eine weniger starke Verfärbung aufweisen und daher zur Vermeidung vor Lichtverlusten infolge der Solarisation des Kolbens geeignet erscheinen.

Überraschenderweise hat man gefunden, daß Glasarten, die frei von Fe₂O₁ waren, eine stärkere Verdunkelung bei UV-Bestrahlung zeigten, als Glasarien, die kontrollierte Mengen von Fc₂O₃ und einem ausgewählten UV-absorbierenden Material enthielten. Das ist für die Glasarten J und K in Tabelle Il illustriert. Wie man bemerkt, ist das Glas J identisch mit dem Standardglas, mit der Ausnahme, daß es kein Fe₂O₁ enthält; und obwohl es einen niedrigeren Anfangsabsorptionskocffizieni.cn hatte, war sein Koeffizient nach der UV-Bestrahlung sehr viel höher als der von dem Glas S. Das Glas K, welches ebenfalls aui der gleichen Garnzusammensetzung beruht wie das Standardglas S, nur daß es kein Ic₂O₁ und As₂O, enthält, hatte sogar einen höheren Absorpiionskoeffizienten vor und nach der UV-Bestrahlung. Daraus erkennt man, daß gerade geringe Mengen eines UV-Absorbers, wie As₂O₃, vorteilhaft sind und der Erhöhung der Fotoresistenz des Glases dienen. 0,01 bis 2 Gcw.-% an As₂Oi sind daher vorzugsweise bei einer Verwendung als UV-Absorber enthalten, wobei der gesamte Anteil eines solchen Materials zwischen etwa 0,6 und 12 Gcw.-% gehalten

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wird. Der Fe₂Oi-Anteil wird auch vorzugsweise so niedrig wie möglich gehalten, soweit es sich mit der ökonomischen Notwendigkeil der Verwendung von billigem -Sand verträgt.

Die Wichtigkeit der Begrenzung des Kisenantcils und der Begrenzung des TiO>-Antcils innerhalb gewisser Grenzen ist ebenfalls den grafischen Darstellungen in Fig. I und 2 zu entnehmen. Wie die Kurve 14 von F i g. I zeigt, hat ein konventionelles Nalronkalk-Silikatglas, das bis auf fehlendes Fe₂Oi dem in derzeit üblichen Leuchtstofflampen verwendeten Glas entspricht, einen Absorptionskoeffizienten nach einer UV-Bestrahlung, der sich stark erhöht, wenn die Wellenlänge des ausgesendeten Lichtes verringert wird (von etwa 6400 Ä bis 4000 Ä). Der Absorptionskoeffizient für dieses spezielle Glas, der von etwa 1,8 cm ' im Gclb-Rot-Bereich auf etwa 4,5 cm ' im Blau-Grün-Bcreich angestiegen ist, zeigt, daß das Glas sehr stark durch UV-Bestrahlung verfärbt wurde.

Ein damit identisches Glas, das 0,06% Fe.Oi enthält, (das ist der Wert, den Glas für derzeit übliche Leuchtstofflampen enthält.) zeigte bessere Eigenschaften in bezug auf die Verfärbung, wie die Kurve 15 zeigt. Man erkennt, daß der Absorptionskoeffizient etwa 0,25 cm ' bei 6400 Ä war und graduell auf einen Wert von etwa 0,8 cm ' bei 4400 Ä anstieg.

Das gleiche Glas mit 0,07% Fc/)ι war noch resistcnter gegen UV-Verfärbung, wie die Kurve 16 zeigt.

Das gleiche Glas zeigt jedoch mit 0,07% Fe₂Oj und 1% TiO₂ ausgezeichnete Fotoresistenz, wie die Kurve 17 zeigt. Man erkennt, daß der Absorptionskoeffizient bei 6400 Ä auf weniger als 0,1 cm ' gefallen ist und dann graduell auf etwa 0,15 cm ' bei 4000 Ä angestiegen ist. Ein Zusatz von 1% TiO₂ »dcscnsibilisicrt« daher das Glas gegenüber dem Verfärbungseffekt von UV-Bestrahlung und verwandelt das Glas in ein Material, das seine Lichtdurchlässigkeit in hohem Grade beibehält.

Die UV-Lichtquelle, die zur Durchstrahlung des Glases benutzt wurde, war eine 200 Watt Hochdruckquccksilberdampf-Bogenlampe, die U Watt einer Strahlung mit der Wellenlänge von 2537 Ä, gemessen an der Wand der Bogenlampe, erzeugte. Auf der Grundlage der physikalischen Abmessungen der Bogenlampe und des Abslandes zwischen dieser und den Glasplatten ergab sich die gesamte UV-Dosis, die den Platten zugeführt wurde, zu etwa 0,96 Milliwatt pro cm-' mit einer Wellenlänge von 2537 Ä. Bei einer klaren 1,22 m langen 40 Watt-Leuchtstofflampe treffen etwa 15 Milliwatt pro ein² der gleichen Strahlung auf die Innenwände des Kolbens auf. Bei einer Leuchtstofflampe jedoch, die mit Leuchtstoff bedeckt ist, bewirkt dci Leuchtstoff, daß nur etwa 3% der erzeugten UV-Strahlung den Glaskolben erreicht. Dadurch beträgt dci ι StrahlungsfluU mit der Wellenlänge von 2537 Ä, der den Kolben erreicht, etwa nur noch 3% von 15 Milliwatt pro cm-, also etwa 0,45 Milliwatt pro cm². Die in der Tabelle Il aufgeführten und in Fig. 1 dargestellten Glasarten empfangen daher einen doppelt so großen Wert an 2537 Α-Strahlung als das Glas eines Kolbens einer Leuchtstofflampe. Dazu wurden vergleichende Tests in bezug auf die Solarisation oder Verdunkelung, die durch ultraviolette Durchstrahlung erzeugt wird, durchgeführt.

Die Menge an TiO₂, die dem modifizierten Glas zugeführt werden kann, kann innerhalb weiter Grenzen variieren, wie man aus der grafischen Darstellung in Fig. 2 erkennt. Die Daten, die in der grafischen Darstellung von Fig. 2 angeführt sind, wurden durch Zusetzen von 0,1 bis 10 Gew.-% TiO₂ zu einem konventionellem Natronkalk-Silikatglas erreicht, das 0,07% Fe₂Oj enthält und für Leuchtstofflampen verwendet wird. Die Proben wurden 30 Minuten lang mit UV-Strahlung durchstrahlt, die von einem Quarzteil einer Niederdruckquecksilberdampflampc stammte, welche mit einem Bogensirom und einer Umgebungstemperatur arbeitete, die denen einer gewöhnlichen Leuchtstofflampe entsprachen. Die Glasproben erhielten daher etwa den gleichen Grad an UV-Durchstrahlung wie der Kolben einer Leuchtstofflampe, die eine gleiche Zeitlang betrieben wird.

Wie man aus Kurve 18 in Fig. 2 erkennt, vermindert sich der Absorptionskoeffizienl dieses TiO₂-modifizicrten Glases im 4800 Ä-Bereich stark, wenn der TiO2-Gehalt von 0,1 bis 0,8 Gew.-% erhöht wird. Er erreicht ein Minimum von etwa 0,06 cm ' bei 2% TiO₂ und vergrößert sich dann graduell auf 0,1 cm ' wenn derTiO₂-Gehalt 10 Gew.-% erreicht.

Die Kurve 19, die dem Absorptionskoeffizienten im 5800 Ä-Bereich entspricht, verläuft ähnlich, aber sie erreicht ein Minimum von 0,02 cm ' bei 3% TiO₂-Gchalt und steigt auf 0,04 cm ', wenn 10% TiO? dem Glas zugesetzt werden.

Überraschenderweise kristallisierten die Glasarten, die solche relativ großen Mengen an TiO₂ enthielten, nicht und ihre Schmelzviskosität schien etwa gleich derjenigen von ähnlichen Glasarten ohne Titan zu sein. Ihre Betriebseigenschaften waren ebenfalls sehr ähnlich, wie man aus der nachfolgenden Tabelle III erkennt.

Tabelle III

Physikalische Eigenschaften von konventionellen und TiO2-modifizierten Natronkalk-Silikatglasröhren

Viskosität Konvcn- TiCh-modifizicrtc Röhren

Eigenschaft

ErWeichungstemp.

Glühpunkt

Formänderungspunkt

Konventionelle
Röhren 1% TiO₂ 3% TiCh 5% TiO₂ 10% T1O2

log vise = 7,65
log vise= 13,0
log vise= 14,5

693" C
515^rjC
469" C

Wie man bemerkt, hat der TiO.-Zusatz einen geringen Einfluß auf die Betriebseigenschaften des Glases, insbesondere bei Mengen bis zu 3 Gcw.-%. Die höheren Temperaturen, die für die 5% und 10% TiO.-Anteile erforderlich waren, konnten durch Nach-697⁰C
520° C
475° C

7O5°C
53I°C
491°C

708⁰C
540⁰C
503" C

720⁰C
567" C
532" C

regelung der Abdichtungsflammc usw. erreicht werden. Deshalb können Leuchtstofflampen, deren Kolben aus TiO₂-modifizicrten Natronkalk-Silikatglasartcn bestehen, in der gleichen kurzen Fertigungszeit hergestellt werden, wie es für derzeit übliche Geräte möglich ist.

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Der zulässige Bereich (R\ in Fig. 2) für den TiC>2-Gehalt liegt zwischen mehr als 0,8 und nicht mehr als 10 Gew.-%. Die größte Reduktion des Absorptionskoeffizienten wird jedoch in einem Bereich von mehr als 0,8 bis nicht mehr als 3 Gew.-% TiO₂ erreicht; deshalb ist dieser Bereich (R?) vorzuziehen. Dieser Bereich ist auch deshalb vorzuziehen, weil er den maximalen Grad an Verbesserung bei kleinsten Kosten ergibt. Spezifische TiO2-Gehalte von 1 bis 2 Gew.-% sind aus diesem Grunde ebenfalls wünschenswert.

Obwohl es keine Versuchsdaten über die Betriebseigenschaften von Glasarten gibt, die MoOj als Zusatz in den Mengen aufweisen, die in Tabelle II eingetragen sind, kann angenommen werden, daß solche Eigenschaften ganz ähnlich denen des konventionellen Natronkalk-Glases sind. Der vorzuziehende Bereich im Falle des Zusatzes von MoO) liegt daher zwischen 0,5 bis 1 Gew.-%; und etwa 0,75 Gew.-% erscheinen als optimal.

Mischungen der zwei Zusätze können ebenfalls

IO

verwendet werden, wenn es gewünscht ist. So kann bi zu 1 Gew.-% des Τ1Ό2 durch MoOj ersetzt werden.

Obwohl die modifizierten Natronkalk-Silikatglasar ten besonders für die Verwendung in Verbindung mi Leuchtstofflampen geeignet sind, können sie aucl vorteilhaft für Hochdruckquccksilberdampf-Entla dungslampcn verwendet werden, insbesondere wo dii Kosten eine Rolle spielen und die Verfärbung de äußeren Umhüllung ein Problem ist.

Das verbesserte Glas kann auch für den Kolben einei Glühlampe verwendet werden, da ein Teil der durch dii Heizung verbrauchten Leistung in ultraviolette unc infrarote Strahlung umgewandelt wird, die mit dei sichtbaren Strahlung abgestrahlt wird. Der Lampenkol ben ist daher sowohl der ultravioletten Strahlung al; auch dem sichtbaren Licht ausgesetzt und tendieri daher zur Verfärbung insbesondere bei Hochleistungs· lampen mit langer Lebensdauer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Lampe, die ein ultraviolette und sichtbare Strahlung erzeugendes System innerhalb eines Kolbens aufweist, der aus Natronkulk-Silikatglas besteht, wobei das Glas eine gerii Menge Fe2O], die in zur Glasherstellung ve, sendeten Sandarten normalerweise vorhanden ist, und ein ultraviolette Strahlung absorbierendes Material enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Fe2Oj in einer Menge von nicht mehr als 0,07 Gew.-% vorhanden ist und daß das ultraviolette Strahlung absorbierende Material 0,8 bis 10Gew.-% Titanoxid oder 0,5 bis 1 Gew.-% Molybdänoxid oder Mischungen von beiden umfaßt.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ultraviolette Strahlung absorbierende Material TiOi in einer Menge von 0,8 bis 3 Gew.-% ist.

3. Lampe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas etwa 0,05 Gew.-% Fe₂O₃ und etwa 1,5 Gew.-% TiO₂ enthält.

4. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas folgende Zusammensetzung hat: