DE1764747C3

DE1764747C3 - Elektrische Lampe

Info

Publication number: DE1764747C3
Application number: DE1764747A
Authority: DE
Inventors: Edward G.F. Wilkinsburg Arnott; Daniel W. Pittsburgh Lewis
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1967-07-31
Filing date: 1968-07-30
Publication date: 1978-07-20
Also published as: GB1178947A; FR1575274A; BE718850A; DE1764747B2; NL6810770A; ES356573A1; US3581137A; DE1764747A1

Description

Bestandteile	Gewichtsprozent	Gewichtsprozent
SiO₂	60-75	7U
Na₂O	5-18	15,5
CaO	4-13	5,3
MgO		3,7
Al₂O₃	0,5-3,4	1,85
K₂O	0,1-2	0,23
TiO₂	08-10	2,0
Fe₂O₃	< 0,0?	0,05
As₂Oj	0,01-2	0,07
ipe nach Anspruch 1, dadurch f das Glas folgende Zusammense
Bestandteile
SiO₂
Na₂O
CaO
MgO
AI₂O₃
K₂O
TiO₂
Fe₂O₃
As₂O₃

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 Fe₂O₃, die in zur Glasherstellung verwendeten Sandarten normalerweise vorhanden ist, und ein ultraviolette Strahlung absorbierendes Material enthält.

Zu den Faktoren, die die Lichtausbeute 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 Anfangsabsorptionskoeffizienten 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 ι 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

ίο 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 und dem Glas kommen. Chemische Eigenschaften und Stabilität des Glaskolbens sind ebenfalls Faktoren, die die Durchlaßfähigkeit und daher

2i) 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

ü 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

■40 unter einem Winkel größer als 41° eihtreten. 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

t> 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.

bi 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 Sb₂O₃, welche teuer sind und eine weitreichende Verwendung des Glases in Lampenkolben ökonomisch unpraktisch erscheinen lassen.

Aus der DE-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

Al₂O₃: P2O5 =1:1

entspricht

Aus der DE-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% Fe₂O₃.

Aus der DE-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 DE-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 Filterpigmentstoffe 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 MoO₃) zugesetzt, während gleichzeitig der Fe₂O₃-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 Fe₂O₃ wird durch Steuerung der Rohmaterialien in den vorgeschriebenen Grenzen gehalten, die die gewünschte Konzentration der 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 MoO₃. 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 Solarisation 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 C;assorten und eines TiO₂ enthaltenden Glases nach einei 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.-% Fe₂O₃ und kritische Mengen eines llV-absorbierenden Materials enthält, das aus TiO₂ oder MoO₅ 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-absorbierenden Materials während des Schmelzprozesses modifiziert ist, damit es die gewünschte Zusammensetzung L-nd solarisationsverhindernden Eigenschaften hat. Neben den Grundbestandteilen (SiO₂, Na₂O, CaO) des Natronkalk-Siiikatglases enthält das Glas auch geringe Mengen an gewöhnlichen zusätzlichen Bestandteilen, wie MgO, K₂O, As₂O₃ und Al₂O₃. Die Zusammensetzung eines solchen modifizierten Glases und diejenige eines konventionellen Natronkalk-Glases ist in Tabelle I 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 I

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	53	!,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	—		—
TiO₂			0,05
	0,5-10	0,75	0,07	_
M003		0,05		0,05
Fe₂O₃	<0,07	0,07	0,07
As₂O₃	0,01-2

Anstelle von As^Oi kann, wenn gewünscht. Sb₂Oj als .Schlußbestandteil verwendet werden.

Die Menge des ultraviolettes Licht absorbierenden Materials (oder der Materialien) ist sehr kritisch, wie man aus den Änderungen der Absorptionskoeffizientei bei den in Tabelle Il angeführten Glasarten und dei grafischen Darstellungen in F i g. I und 2 erkennt.

Tabelle Il

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

Bezeichnung und Glastype

(A) (B) (Q (D) (E) (F)

(S) Standard mit 0,05% Fe2Cb

Modifiziert mit 0,05%
Modifiziert mit 0,05%
Modifiziert mit 0,05%
Modifiziert mit 0,05%
Modifiziert mit 0,05%
Modifiziert mit 0,05%

FeaCb und 0,25% TiO?
Fe2Cb und 0,5% TiCh
FejO3 und 0,6% TiCh
Fe₂Os und 0,8% TiCh
Fe2Ch und 1,0% TiCh
Fe2Osund 1,5% TiCh

Modifiziert mit 0,05% Fe2Cb und 0,5% MoOj Modifiziert mit 0,05% Fe2Oi und 0,75% MoOs Modifiziert mit 0,05% Fe2Ü3 und 1,0% MoOj Standard mit 0% Fe2O3, TiO₂ oder MOO3
Standard mit 0% Fe2O3, T1O2 oder MoOj oder As2Oj

Vorher	5800 Ä	Nachher	5800 A
4800 Ä	0,058	4800 A	0,<37
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

+ Zu niedrig für Messung.
■- Nicht zu messen.

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 550 C 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 A) 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 ^eite 14,5 cm von einer Hochdruckquecksilberdampf-Bogenlampe angeordnet wurden. welche mit einem Reflektor versehen war. Die Platten wurden der Bogenlampe 16 Stunden lang ausgesetzt, dann wurde die sichtbare Absorptionsmessung noch einmal vorgenommen.

Zur Kontrolle wurde eine Probe aus einem Glas hergestellt, das die gleiche Zusammensetzung wie das bei konventionellen Leuchtstofflampen verwendete Glas hat und 0,05% Fe₂O₁ enthält Diese Kontrollprobe ist in der Tabelle II mit Glas S bezeichnet. Die anderen Glasarten A bis K hatten die gleiche Grundzusammensetzung, abgesehen von den angegebenen Änderungen.

Wie man aus den Daten in Tabelle II erkennt, haben die TiO2-modifizierten Natronkalk-Silikatglasarten (Glasarten A bis F) einen niedrigeren Absorptionskoefllzienten vor und nach der UV-Einstrahlung als das unmodifizierte Glas S, wobei die optimale Reduktion bei den Glasarten 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 MoOj enthaltenden Glasarten (Glasartei G bis I) nicht ganz so gut sind wie die TiO2 enthaltendet Glasarten, sind sie dem Standardglas S überlegen, wi< man aus der markierten Reduktion der Absorptionsko effizienten nach der UV-Bestrahlung erkennt.

Obgleich die MoOj-modifizierten Glasarten zu eine erhöhung des Anfangsabsorptionskoeffizienten im Ver gleich mit dem Standardglas S tendieren, zeigten si< eine markierte Reduktion der Absorption nach eine UV-Einstrahlung, wodurch sie eine weniger starki Verfärbung aufweisen und daher zur Vermeidung vot Lichtverlusten infolge der Solarisation des Kolben: geeignet erscheinen.

Überraschenderweise hat man gefunden, daß Glasar ten, die frei von Fe₂Oj waren, eine stärkere Verdunke lung bei UV-Bestrahlung zeigten, als Glasarten, dii kontrollierte Mengen von Fe₂Oj und einem ausgewähl ten UV-absorbierenden Material enthielten. Das isi ;"ü die Glasarten J und K in Tabelle II illustriert. Wie mat bemerkt, ist das Glas J identisch mit dem Standardgla; mit der Ausnahme, daß es kein Fe₂Os enthält; um obwohl es einen niedrigeren Anfangsabsorptionskoeffi zienten hatte, war sein Koeffizient nach der UV-Be strahlung sehr viel höher als der von dem Glas S. Da Glas K, welches ebenfalls auf der gleichen Grundzusam mensetzung beruht wie das Standardglas S, nur daß e kein Fe₂Oj und As₂Oj enthält, hatte sogar einen höherei Absorptionskoeffizienten vor und nach der UV-Be strahlung. Daraus erkennt man, daß gerade gering! Mengen eines UV-Absorbers, wie As₂Oj, vorteilhaf sind und der Erhöhung der Fotoresistenz des Glase: dienen. 0,01 bis 2 Gew.-% an As₂Oj sind dahe vorzugsweise bei einer Verwendung als UV-Absorbe enthalten, wobei der gesamte Anteil eines solche: Materials zwischen etwa 0,6 und 12 Gew.-% gehaltei

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

Die Wichtigkeit der Begrenzung des F.isenanteils und der Begrenzung des TiO₂-AnIcUs innerhalb gewisser Grenzen ist ebenfalls den gralischen Darstellungen in [•ig. 1 Und 2 zu entnehmen. Wie die Kurve 14 von F i g. 1 zeigt, hat ein konventionelles Natronkalk-Silikatglas, das bis auf fehlendes Fe)O₁ dem in derzeit üblichen Leuchtstofflampen verwendeten C3las entspricht, einen Absorptionskoeffizienten nach einer UV-Bestrahlung, der sich stark erhöht, wenn die Wellenlänge des ausgesendeten Lichtes verringert wird (von etwa 6400 A bis 4000 Ä). Der Absorptionskoeffizient für dieses spezielle Glas, der von etwa 1,8 cm ' im Gelb-Rot-Bereich auf etwa 4,5 cm ' im Blau-Grün-Bereich angestiegen ist, zeigt, daß das Glas sehr stark durch UV-Bestrahlung verfärbt wurde.

F.in damit identisches Glas, das 0,06% Fe2Oi 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 A war und graduell auf einen Wert von etwa 0,8 cm ' bei 4400 Ä anstieg.

Das gleiche Glas mit 0,07% FejOj war noch resistenter gegen UV-Verfärbung, wie die Kurve 16 zeigt.

Das gleiche Glas zeigt jedoch mit 0,07% Fe₂O] und 1% TiOj 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% TiOj »desensibilisiert« 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 Hochdruckquecksilberdampr-Bogenlampe. die 1,1 Watt einer Strahlung mit der Wellenlänge von 2537 A, gemessen an der Wand der Bogenlampe, erzeugte. Auf der Grundlage der physikalischen Abmessungen der Bogenlampe und des Abstandes zwischen dieser und den Glasplatten ergab sich die gesamte UV-Dosis, die den Platten zugeführt wurde, zu etwa 0,96 Milliwatt pro cm² mit einer Wellenlänge von 2537 A. Bei einer klaren 1.22 m langen 40 Watt-Leuchtstofflampe treffen etwa 15 Milliwatt pro cm² der gleichen Strahlung auf die Innenwände des Kolbens auf. Bei einer Leuchtstofflampe jedoch, die mit Leuchtstoff bedeckt ist, bewirkt der Leuchtstoff, daß nur etwa 3% der erzeugten UV-Strahlung den Glaskolben erreicht. Dadurch beträgt der Strahlungsfluß mit der Wellenlänge von 2537 A, der den Kolben erreicht, etwa nur noch 3% von 15 Milliwatt pro cm², also etwa 0,45 Milliwatt pro cm³. Die in der Tabelle Il aufgeführten und in Fig. I 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 Durchstrahliing erzeugt wird, durchgeführt.

Die Menge an TiO.?, 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 F i g. 2 angeführt sind, wurden durch Zusetzen von 0,1 bis 10 Gew.-% T1O2 zu einem konventionellem Natronkalk-Silikatglas erreicht, das 0,07% Fe2O) enthält und für Leuchtstofflampen verwendet wird. Die Proben wurden 30 Minuten lang mit UV-Strahlung durchstrahlt, die von einem Quarzteil einer Niederdruckquecksilberdampflampe stammte, welche mit einem Bogenstrom 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 Fi g. 2 erkennt, vermindert sich der Absorptionskoeffizient dieses TiOj-modifizierten Glases im 4800 Α-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% T1O2 und vergrößert sich dann graduell auf 0,1 cm ' wenn derTiO₂-Gehalt 10Gew.-% erreicht.

Die Kurve 19, die dem Absorptionskoeffizienten im 5800 Α-Bereich entspricht, verläuft ähnlich, aber sie erreicht ein Minimum von 0,02 cm-' bei 3% TiO2-Gehalt und steigt auf 0.04 cm-', wenn 10% TiO₂ dem Glas zugesetzt werden.

Überraschenderweise kristallisierten die Glasarten, die solche relativ großen Mengen an T1O2 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 IM erkennt.

Tabelle Ht

Physikalische Eigenschaften von konventionellen und TiO2-modifizierten Natronkalk-Silikatglasröhren

Eigenschaft Viskosität

Konventionelle Röhren

Ti02-modifizierte Röhren

1%TiO2 3% TiOz 5% T1O2 10% TiCh

ErWeichungstemp.	log vise =	7,65	693°	C	697° C	705°	C	708° C	72O^c	C
Glühpunkt	log vise=	13,0	515°	C	520° C	531°	C	540° C	567^C	C
Formänderungspunkt	log vise =	14,5	469°	C	475° C	491°	C	503° C	532^s	'C

Wie man bemerkt, hat der TiO₂-Zusatz einen geringen Einfluß auf die Betriebseigenschaften des Glases, insbesondere bei Mengen bis zu 3 Gew.-%. Die höheren Temperaturen, die für die 5% und 10% TiO2-Anteile erforderlich waren, konnten durch Nachregelung der Abdichtungsflamme usw. erreicht werden. Deshalb können Leuchtstofflampen, deren Kolben aus TiOrmodifizierten Natronkalk-Silikatglasarten bestehen, in der gleichen kurzen Fertigungszeit hergestellt werden, wie es für derzeit übliche Geräte möelich ist.

Der zulässige Bereich (R\ in Fig. 2) für den TiO2-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.-% T1O2 erreicht; deshalb ist dieser Bereich (R2) "orzuziehen. Dieser Bereich ist auch deshalb vorzuziehen, weil er den maximalen Grad an Verbesserung bei kleinsten Kosten ergibt. Spezifische TiO2-Gehalte von I bis 2 Gew.-% sind aus diesem Grunde ebenfalls wünschenswert.

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

verwendet werden, wenn es gewünscht ist. So kann bis zu I Gew.-°/odesTiÜ2durch MoOiersetzt werden.

Obwohl die modifizierten Natronkalk-Silikatglasarten besonders für die Verwendung in Verbindung mit Leuchtstofflampen geeignet sind, können sie auch vorteilhaft für Hochdruckquecksilberdampf-Entladungslampen verwendet werden, insbesondere wo die Kosten eine Rolle spielen und die Verfärbung der Süßeren Umhüllung ein Problem ist.

Das verbesserte Glas kann auch für den Kolben einer Glühlampe verwendet werden, da ein Teil der durch die Heizung verbrauchten Leistung in ultraviolette und infrarote Strahlung umgewandelt wird, die mit der sichtbaren Strahlung abgestrahlt wird. Der Lampenkolben ist daher sowohl der ultravioletten Strahlung als auch dem sichtbaren Licht ausgesetzt und tendiert daher zur Verfärbung insbesondere bei Hochleistungslampen mit langer Lebensdauer.

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Claims

Patentansprüche:

1. 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 Fe₂O₃, die in zur Glasherstellung verwendeten Sandarten normalerweise vorhanden ist, und ein ultraviolette Strahlung absorbierendes Material enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Fe₂O₃ in einer Menge von nicht mehr als 0,07 Gew.-% vorhanden ist und daß das ultraviolette Strahlung absorbierende Material 0,8 bis 10 Gew.-% 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 TiO₂ 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.-% Fe₂Oj und etwa Ip Gew.-% TiO₂ enthält

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