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Die
Erfindung betrifft ein System zur Hintergrundbeleuchtung von Displays
oder Bildschirmen oder dergleichen.
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Ein übliches
System zur Hintergrundbeleuchtung von Displays, insbesondere von
Flachdisplays, Bildschirmen oder dergleichen, besteht, vereinfacht
dargestellt, aus einer oder mehreren lichtemittierenden Einheiten,
wie einer oder mehreren Leuchten bzw. Lampen, sowie einer Einheit,
die das Licht gleichmäßig auf dem
Display oder Schirm verteilt, einer sog. Lichtverteilereinheit.
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Diese
Lichtverteilereinheit kann beispielsweise in Form einer Diffusoreinheit
oder einer Lichtleiteinheit, d. h. einer Licht transportierenden
bzw. lichtleitenden Platte, einer sog. light guiding plate (LGP),
vorliegen und wird üblicherweise
aus einem Polymer, wie z.B. einem Methacrylat, insbesondere Polymethylmethacrylat
(PMMA („Plexiglas")), hergestellt.
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Beispielsweise
ist im Patent Abstracts of Japan, Anmeldenummer 11-214959, eine
LGP beschrieben, die eine ausgezeichnete Wärme- und Lichtbeständigkeit
aufweist, über
einen längeren
Zeitraum Transparenz zeigt und für
den Einbau in ein Fahrzeug bestimmt ist. Die Platte weist eine Harzzusammensetzung
auf, die ein Polymer mit einer alicyklischen Struktur und als Additiv
ein Antioxidans enthält,
wobei die Trübung
in Richtung der Dicke ≤ 1
% bei einer Form mit einer Dicke von 3 mm eingestellt wird.
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Als
lichtemittierende Einheiten für
Hintergrundbeleuchtungen oder sog. Backlights werden üblicherweise
Gasentladungslampen, insbesondere Fluoreszenzlampen verwendet. Häufig handelt
es sich auch um Quecksilber-Gasentladungsröhren.
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Bei
dieser Quecksilberentladung entsteht UV-Strahlung. Von dieser UV-Strahlung
ist bekannt, dass sie Polymere nachhaltig schädigt, d.h. deren Eigenschaften
und Erscheinungsbild beeinflusst und damit deren Funktion nachhaltig
beeinträchtigt.
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Durch
die emittierte UV-Strahlung vergilben die Polymere („Yellowing"), trüben ein
(„Haze") und neigen in hohem
Maße zum
Verspröden.
Das Verspröden
der Polymeren kann im Laufe der Zeit zur völligen Unbrauchbarkeit des
gesamten Produktes führen.
Eine besonders schädliche
Emissionslinie ist hierbei diejenige von Quecksilber, das zur Lichterzeugung
dient, bei 313 nm. Gläser
in Anwendungen von Fluoreszenzlampen sollten diese Emissionslinie
möglichst
vollständig
absorbieren.
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Im
Stand der Technik wurde bereits versucht, diese durch UV-Strahlung
resultierenden Probleme dadurch in den Griff zu bekommen, dass die
Lampen mit einer die UV-Strahlung absorbierenden Schicht versehen
werden. Hierfür
ist jedoch ein eigener Prozessschritt notwendig, der das Herstellungsverfahren
aufwendig gestaltet und zusätzliche
Kosten verursacht.
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Eine
andere Möglichkeit,
die Schädigung
der Polymere zu verhindern, ist das Einbringen von UV-Stabilisatoren
oder -Absorbern in das oder die Polymere. Diese „veredelten" Polymere oder Kunststoffe
sind viel aufwendiger in ihrer Herstellung und verursachen hierdurch
ebenfalls höhere
Kosten.
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Demnach
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Systemlösung zur
Hintergrundbeleuchtung von Bildschirmen bzw. Displays zur Verfügung zu
stellen, mit der keine Schädigung
in Form eines Vergilbens, Eintrübens
oder Versprödens
von im System vorhandenen Polymerbauteilen resultiert, wobei zusätzliche
Prozessschritte, wie ein Aufbringen spezieller UVabsorbierender
Schichten auf eine lichtemittierende Einheit, wie eine Lampe, oder
ein Veredeln der Polymermaterialien vermieden werden sollen. Insbesondere soll
die schädliche
Quecksilberentladungslinie der lichtemittierenden Einheit bei 313
nm geblockt werden.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass ein System zur Hintergrundbeleuchtung von Displays oder Bildschirmen
zur Verfügung
gestellt wird, umfassend
- – mindestens ein Leuchtmittel,
das einen Glaskörper
in Form eines Hohlkörpers
mit einer Innen- und einer Außenseite
aufweist, sowie
- – eine
Lichtverteilereinheit, im wesentlichen enthaltend oder bestehend
aus ein oder mehreren Polymeren, wobei die Glaszusammensetzung des
Glaskörpers
UV-blockend ist, der Glaskörper
wenigstens teilweise transparent ist und einen Transmissionsgrad
T < 0,1 für Wellenlängen < 340 nm aufweist.
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Durch
kombinierte Verwendung von Lichtverteilereinheit und Leuchtmittel,
die die obigen Charakteristika aufweisen, wird es somit möglich, die
geschilderten Probleme aus dem Stand der Technik zu beseitigen. Die
Leuchtmittel im System der Erfindung haben praktisch einen integrierten
UV-Schutz und können
daher mit nicht weiter behandelten oder modifizierten Kunststoffen
ohne UV-Absorber kombiniert werden, wobei die unerwünschten
Schädigungen
und Beeinträchtigungen
durch die UV-Strahlung nicht auftreten. Somit kann ein kostengünstiges
Hintergrundbeleuchtungs-System in einfacher Weise bereitgestellt
werden.
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Als
das erfindungsgemäß eingesetzte
Leuchtmittel in Form eines so genannten Backlights kann jedes dem
Fachmann für
diesen Zweck bekannte Leuchtmittel eingesetzt werden, wie zum Beispiel
eine Entladungslampe, wie eine Niederdruckentladungslampe, insbesondere
eine Fluoreszenzlampe, ganz besonders bevorzugt eine miniaturisierte
Fluoreszenzlampe.
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Eine
derartige Backlight-Lampe kann vorzugsweise aus einem gezogenen
Rohrglas hergestellt werden. Das Leuchtmittel kann sich aufgliedern
in einen Mittelteil, der bevorzugt weitgehend transparent ist, und in
Form eines Hohlkörpers
mit Innen- und Außenseite
als Glaskörper
vorliegt, sowie zwei Enden, die mit entsprechenden Anschlüssen, durch
Einbringen von Metall oder Metalllegierungsdrähten, versehen sein können. Es
besteht die Möglichkeit,
das Metall bzw. die Metalldrähte
in einem Temperschritt mit dem Rohrglas des Glaskörpers zu
verschmelzen. Das Metall bzw. die Metalllegierungsdrähte sind
Elektrodendurchführungen und/oder
Elektroden.
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Bevorzugt
sind diese Durchführungen
Wolfram- oder Molybdän-Metalle
oder Kovar-Legierungen. Die thermische Längenausdehnung (CTE) der vorgenannten
Glaszusammensetzung des Glaskörpers
stimmt bevorzugt weitgehend mit der Längenausdehnung (CTE) der vorgenannten
Durchführungen überein,
so dass im Bereich der Durchführungen
keine Spannungen bzw. nur definiert und gezielt eingesetzte Spannungen
auftreten.
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Das
Glas des Leuchtmittels enthält
eine Glaszusammensetzung oder besteht aus dieser, die eine UV-blockende
Wirkung im gewünschten
Maße aufweist.
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Neben
der lichtemittierenden Einheit liegt im erfindungsgemäßen System
auch eine Lichtverteilereinheit vor. Diese ist im Rahmen der Erfindung
nicht besonders beschränkt.
Beispielsweise kann ein Diffusor bzw. eine Diffusorplatte oder -scheibe
oder eine lichtleitende oder transportierende Platte oder Scheibe,
wie eine LGP („light
guide plate"), Verwendung
finden.
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Eine
derartige Platte oder Scheibe enthält im wesentlichen ein oder
mehrere Polymere oder besteht aus diesen. Erfindungsgemäß ist es
nun überraschenderweise
nicht notwendig, dass besonders modifizierte Polymere, insbesondere
solche, die mit UV-Schutzmitteln oder -Stabilisatoren versetzt sind,
eingesetzt werden. Vielmehr können
die üblicherweise
für diesen
Zweck bekannten polymeren Materialien unmittelbar Verwendung finden.
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Im
Allgemeinen ist es bevorzugt, wenn das oder die Polymere der Lichtverteilereinheit
die folgenden Eigenschaften aufweisen: geeignete optische Eigenschaften,
wie eine hohe Transmission, eine geringe Wasseraufnahme sowie ein
geringes Gewicht bzw. eine geringe Dichte. Letzteres Kriterium ist
insbesondere bei der Anwendung in Laptops von Bedeutung.
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Die
Auswahl der Polymere ist nicht besonders beschränkt, es können sämtliche dem Fachmann bekannte
Polymere zum Einsatz kommen, die die oben beschriebenen Eigenschaften
aufwiesen. Beispielhaft seien genannt: Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol
(PS), Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polyamide (PA), Polycarbonate
(PC), Polyimide, Polyetherketone (PEK, PEEK, PAEK), Polyphenylensulfid
(PPS), SAN (Styrol-Acrylnitril-Copolymere), Polybutylenterephthalate
(PBT), Polymethylmethacrylate (PMMA), Polycarbonate, Polymere auf
Cycloolefin-Basis und deren Mischungen. Es können auch sog. Blends oder
Polymerlegierungen verwendet werden.
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Besonders
bevorzugt werden erfindungsgemäß Polymethylmethyacrylate,
Polycarbonate sowie ein oder mehrere Polymere auf Cycloolefin-Basis
verwendet.
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Eine
relativ neue Familie von Kunststoffen sind Polymere auf Cycloolefin-Basis,
wie Cycloolefin-Copolymere (COC), zum Beispiel Topas® (Thermoplastic
Olefin Polymer of Amorphous Structure), oder Cycloolefin-Polymere
(COP), wie Zeonex®. Topas® ist
beispielsweise aus den Grundbausteinen Ethylen und Norbornen aufgebaut.
Es handelt sich um amorphe technische Kunststoffe, die sich durch
hohe Klarheit, Transparenz, Steifigkeit, Festigkeit und Wärmebeständigkeit
sowie durch hervorragende Dimensionsstabilität und geringe Feuchtigkeitsaufnahme
auszeichnen. Sie sind beispielsweise für Lebensmittelkontakt-Anwendungen
in Europa und den USA zugelassen. Darüber hinaus kommen diese Werkstoffe
beispielsweise für
pharmazeutische Blisterverpackungen, optische Präzisionsspritzgussteile, Tonerbindemittel
für Farblaserdrucker,
Medizin- und Laborbehälter
bereits zum Einsatz.
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Insbesondere
die Polymere auf Cycloolefin-Basis weisen die erwünschten
Eigenschaften auf und sind daher besonders als Polymermaterial für die erfindungsgemäß verwendete
Lichtverteilereinheit geeignet.
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Der
Aufbau und die Anordnung von Leuchtmittel und Lichtverteilereinheit
sind erfindungsgemäß nicht besonders
beschränkt.
Nachfolgend werden einige erfindungsgemäße Varianten beschrieben, auf
welche die erfindungsgemäße Lehre
jedoch nicht beschränkt
werden soll:
Das erfindungsgemäße System weist üblicherweise
eine insbesondere reflektierende Grund- bzw. Trägerplatte sowie eine Deck-
oder Substratplatte auf, in deren unmittelbarer Umgebung ein oder
mehrere Leuchtmittel angeordnet sind. Insbesondere kommen erfindungsgemäß bevorzugt
miniaturisierte Backlightlampenanordnungen zum Einsatz.
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Bevorzugt
werden daher ein oder mehrere einzelne, insbesondere miniaturisierte
Leuchtmittel verwendet, deren Glaskörper die UV-blockenden Gläser im wesentlichen
enthält
oder aus diesen besteht.
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Nach
einer ersten erfindungsgemäßen Variante
werden mindestens zwei Leuchtmittel vorzugsweise parallel zueinander
angeordnet und befinden sich bevorzugt zwischen Grund- bzw. Trägerplatte
und Deck- bzw. Substratplatte oder -scheibe. Zweckmäßigerweise
sind in der Trägerplatte
hierbei ein oder mehrere Vertiefungen vorgesehen, in denen das oder
die Leuchtmittel untergebracht sind. Vorzugsweise enthält eine
Vertiefung jeweils ein Leuchtmittel. Das ausgesendete Licht des
oder der Leuchtmittel wird auf dem Display oder Schirm reflektiert.
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Vorteilhafterweise
wird auf der reflektierenden Trägerplatte
gemäß dieser
Variante, d.h. insbesondere in der oder den Vertiefungen, eine Reflektionsschicht
aufgebracht, die das vom Leuchtmittel in Richtung der Trägerplatte
abgestrahlte Licht als eine Art Reflektor gleichmäßig streut
und somit für
eine homogene Ausleuchtung des Displays oder Bildschirms sorgt.
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Als
Substrat- oder Deckplatte bzw. -scheibe können beliebige für diesen
Zweck übliche
Platten oder Scheiben zum Einsatz kommen, die je nach Systemaufbau
und Anwendungszweck als Lichtverteilereinheit oder lediglich als
Abdeckung fungiert. Die Substrat- oder Deckplatte oder -scheibe
kann demnach beispielsweise eine trübe Diffusorscheibe oder eine
klare transparente Scheibe sein.
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Diese
Anordnung gemäß der ersten
erfindungsgemäßen Variante
wird bevorzugt für
größere Displays verwendet,
wie zum Beispiel bei Fernsehgeräten.
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Wahlweise
können
die Leuchtmittel, wie beispielsweise Leuchtstoffröhren, externe
oder interne Elektroden besitzen, dies hängt von der gewählten Anordnung
ab.
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Nach
einer zweiten Variante der Erfindung kann das Leuchtmittel entsprechend
dem erfindungsgemäßen System
zum Beispiel auch außerhalb
der Lichtverteilereinheit angeordnet sein. So können das oder die Leuchtmittel
beispielsweise außen
an einem Display oder Schirm angebracht werden, wobei dann das Licht zweckmäßigerweise
mittels einer als Lichtleiter dienenden lichttransportierenden Platte,
einer sog. LGP (light guide plate), gleichmäßig über das Display oder den Schirm
ausgekoppelt wird. Solche lichttransportierende Platten weisen beispielsweise
eine rauhe Oberfläche
auf, über
die Licht ausgekoppelt wird.
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Nach
einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Systems kann auch ein elektrodenloses
Lampensystem, d.h. ein so genanntes EEFL-System (external electrode
fluorescent lamp) zum Einsatz kommen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen dritten
Variante der Erfindung weist die lichterzeugende Einheit beispielsweise
einen umschlossenen Raum auf, der oberhalb durch eine vorzugsweise
strukturierte Scheibe, unterhalb durch eine Trägerscheibe sowie an den Seiten
durch Wände
begrenzt wird. Beispielsweise befinden sich die Leuchtmittel, wie
Fluoreszenzlampen, an den Seiten der Einheit. Dieser umschlossene
Raum kann beispielsweise weiter in einzelne Strahlungsräume unterteilt
sein, die einen Entladungsleuchtstoff enthalten können, der
zum Beispiel in einer vorbestimmten Dicke auf eine Trägerscheibe
aufgebracht ist. Als Deckplatte oder -scheibe kann wieder, je nach
Systemaufbau, eine trübe
Diffuserscheibe oder eine klare transparente Scheibe oder dergleichen
verwendet werden.
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Eine
erfindungsgemäße Backlightanordnung
nach dieser Variante ist beispielsweise eine elektrodenlose Gasentladungslampe,
d. h. es gibt keine Durchführungen,
sondern lediglich äußere bzw.
außenliegende Elektroden.
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Prinzipiell
ist jedoch auch eine innenliegende Kontaktierung möglich. In
diesem Fall kann eine Zündung
des Plasmas über
innenliegende Elektroden erfolgen. Diese Art der Zündung ist
eine alternative Technologie. Solche Systeme werden als CCFL-Systeme
(cold-cathode fluorescent lamp) bezeichnet. Die Elektrodendurchführungen
können
insbesondere Wolfram- und Molydän-Metall
als Durchführungsmaterial
umfassen. Die zuvor beschriebenen Anordnungen bilden ein großes, flaches
Backlight aus und werden daher auch als Flachbacklight bezeichnet.
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Als
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung wird für den Glaskörper des
Leuchtmittels eine Glaszusammensetzung verwendet, welche eine UV-blockierende Wirkung
aufweist.
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Die
UV-blockierende Wirkung des Glases, das im Glaskörper des oder der Leuchtmittel
zum Einsatz kommt, beruht beispielsweise auf einer gezielten Temperaturbehandlung.
Es wurde festgestellt, dass sich die Lage der UV-Kante durch eine
Temperaturbehandlung eines schnell abgekühlten und damit überraschenderweise
im sichtbaren Wellenlängenbereich
transparenten Glases beeinflussen lässt. Unter schnell Abkühlen wird
hier verstanden, dass das Glas keiner besonderen Kühlung unterzogen
wird, d. h. das Glas kann direkt der umgebenden Raumtemperatur ausgesetzt
werden. Daher kann durch eine gezielte Kühlung bzw. eine gezielte Temperaturnachbehandlung
die Lage der UV-Kante
so beeinflusst werden, dass auch für Gläser mit niedrigem TiO2-Gehalt eine Blockung des UV-Lichtes für Wellenlängen < 320 nm erreicht
wird, d. h. die UV- Kante
(T < 0,1 %, Schichtdicke
d = 0,2mm) liegt bei Wellenlängen
von > 260nm, bevorzugt > 300nm besonders bevorzugt > 313 nm und damit werden
die besonders schädlichen
Quecksilberlinien bei 254 nm und insbesondere bei 313 nm geblockt.
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Unter
der UV-Kante in nm wird hier verstanden, das das Glas mit einer
Dicke von 0,2 mm unterhalb der angegebenen Wellenlänge (zu
kürzeren
Wellenlängen
hin) einen spektralen Transmissiongrad von < 0,1 % besitzt.
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Besonders
bevorzugt wird das Glas hierbei folgender Temperaturbehandlung unterzogen:
Das
erfindungsgemäß eingesetzte
Glas mit einer entsprechenden Glaszusammensetzung wird nach dem Schmelzen
einer langsamen Abkühlung
mit insbesondere Kühlraten < 500 K/min, bevorzugt < 200 K/min und 100
K/min, ganz besonders bevorzugt < 50
und 10 K/min unterzogen oder für
eine Zeitdauer auf eine Temperatur TH erwärmt, wobei
die Abkühlrate
oder die Zeitdauer derart gewählt
werden, dass das Glas eine Verschiebung der UV-Kante im Vergleich
zum schnell gekühlten
Glasrohr, insbesondere mit Kühlraten > 500 K/min von mehr
als 5, insbesondere mehr als 10 nm zeigt. Insbesondere wird eine
UV-Kante angestrebt, die im Wellenlängenbereich zwischen 300 nm
und 350 nm, bevorzugt zwischen 310 und 330 nm, ganz besonders bevorzugt zwischen
313 nm und 325 nm liegt und dass das Glas im Wellenlängenbereich
oberhalb der UV-Kante weitgehend transparent ist. Bevorzugt liegt
die Temperatur TH im Bereich Tg < TH < Tg + 400°C.
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Besonders
bevorzugt sind als Gläser
für die
Verwendung in den erfindungsgemäß verwendeten Leuchtmitteln
Borosilikatgläser.
Borosilikatgläser
umfassen als erste Komponente SiO2 sowie
B2O3 und als weitere
Komponente Alkali- und/oder Erdalkalioxid, wie z.B. Li2O,
Na2O, K2O, CaO,
MgO, SrO und BaO.
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Borosilikatgläser mit
einem Gehalt von B2O3 zwischen
5 und 15 Gew.-% zeigen eine hohe chemische Beständigkeit. Des weiteren können derartige
Borosilkatgläser
auch in der thermischen Längenausdehnung (sog.
CTE) durch die Wahl des Zusammensetzungsbereiches an Metalle, beispielsweise
Wolfram oder Metalllegierungen, wie KOVAR, angepasst werden. Hierdurch
werden Spannungen im Bereich der Durchführung vermieden.
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Borosilikatgläser mit
einem Gehalt von B2O3 zwischen
15 und 25 Gew.-% zeigen eine gute Prozessierbarkeit sowie ebenfalls
eine gute Anpassung der thermischen Längenausdehnung (CTE) an das
Metall Wolfram und die Legierung KOVAR (Fe-Co-Ni-Legierung).
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Borosilikatgläser mit
einem B2O3-Gehalt
im Bereich von 25 – 35
Gew.-% zeigen bei Verwendung als Lampenglas einen geringen dielektrischen
Verlustfaktor tan δ,
was insbesondere bei Einsatz in elektrodenlosen Gasentladungslampen,
d. h. Lampen, deren Elektroden außerhalb des Lampenkolbens angebracht
werden, von Vorteil sein kann.
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Die
Gläser
können
einen TiO2-Gehalt im Bereich von 0 – 10 Gew.-%
aufweisen, insbesondere > 0,5 – 7 Gew.-%,
bevorzugt > 1 – 5 Gew.-%,
ganz besonders bevorzugt > 1 – 4 Gew.-%.
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Besonders
bevorzugt liegt bei den hier angegebenen Gläsern die Summe TiO2 +
B2O3 im Bereich
5 – 35
Gew.-%, insbesondere im Bereich 6 – 25 Gew.%.
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In
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung enthält
das Grundglas üblicherweise
bevorzugt mindestens 55 Gew.-% bzw. mindestens 60 Gew.-% SiO2, wobei mindestens 61 Gew.-% und vorzugsweise
mindestens 63 Gew.-% insbesondere bevorzugt sind. Eine ganz besonders
bevorzugte Mindestmenge an SiO2 beträgt 65 Gew.-%.
Die Höchstmenge
an SiO2 beträgt 85 Gew.-%, bevorzugt 75
Gew.-%, insbesondere 73 Gew.-%, wobei 72 Gew.-% und insbesondere
maximal 70 Gew.-% SiO2 ganz besonders bevorzugt
sind. B2O3 ist erfindungsgemäß in einer
Menge von mehr als 5 Gew.-%, bevorzugt mehr als 8 Gew.-%, vorzugsweise mehr
als 10 Gew.-% und insbesondere mindestens 15 Gew.-% enthalten, wobei
mindestens 16 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Die Höchstmenge
an B2O3 beträgt maximal
35 Gew.-%, vorzugsweise jedoch maximal 32 Gew.-%, wobei maximal
30 Gew.-% besonders bevorzugt ist.
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Al2O3 ist in einer
Menge von 0 – 25
Gew.-%, bevorzugt 0 – 10
Gew.-%, enthalten, wobei eine Mindestmenge von 0,5 Gew.-% bzw. 1
Gew.-% und insbesondere 2 Gew.-% bevorzugt ist. Die Maximalmenge
beträgt üblicherweise
5 Gew.-%, vorzugsweise 3 Gew.-%. Die einzelnen Alkalioxide Li2O3, Na2O
sowie K2O betragen jeweils unabhängig voneinander
0 – 20,
bzw. 0 – 10
Gew.-%, wobei eine Mindestmenge von 0,1 Gew.-%, bzw. 0,2 und insbesondere
0,5 Gew.-% bevorzugt ist. Die Höchstmenge
an einzelnen Alkalioxiden beträgt
vorzugsweise maximal 8 Gew.-%, wobei eine Menge an Li2O
von 0,2 Gew.-% bis 1 Gew.-%, für
Na2O 0,2 Gew.-% bis 3 Gew.-%, insbesondere
bis 1,5 Gew.-% und für
K2O 0,5 – 8 Gew.-%, insbesondere 6 – 8 Gew.-%,
bevorzugt ist. Die Summe der Alkalioxide beträgt im erfindungsgemäßen Grundglas
0 – 25
Gew.-% und insbesondere 0,5 – 5
Gew.-%. Erdalkalioxide, wie MgO, CaO, SrO, sind erfindungsgemäß jeweils
in einer Menge von 0 – 20 Gew.-%
und insbesondere in einer Menge von 0 – 8 Gew.% bzw. 0 – 5 Gew.-
% enthalten. BaO kann bevorzugt in einer Menge vom 0 bis 45 Gew.-%
vorliegen. Die Summe der Erdalkalioxide beträgt erfindungsgemäß 0 – 45 Gew.-%,
insbesondere 0 – 20
Gew.-%, vorzugsweise 0 – 10
Gew.-%. Dabei weisen sie in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform
zusammen mindestens 0,5 Gew.-% bzw. > 1 Gew.-% auf.
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Darüber hinaus
enthält
das Grundglas gemäß einer
ersten Ausführungsform
vorzugsweise 0 – 30,
besonders bevorzugt 0 – 10,
insbesondere 0 – 3
Gew.-% ZnO, 0 – 3
bzw. 0 – 5
Gew.-% ZrO2, 0 – 1 bzw. 0 – 0,5 Gew.- % CeO2 sowie
0 – 1
Gew.-% bzw. 0 – 0,5
Gew.-% Fe2O3. Darüber hinaus
können
noch WO3, Bi2O3, MoO3 unabhängig voneinander
jeweils in einer Menge von 0 – 5
Gew.-% bzw. 0 -3
Gew-%, insbesondere von jedoch 0,1 – 3 Gew.-% enthalten sein.
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Es
hat sich gezeigt, dass, obwohl die Gläser sehr stabil gegen eine
Solarisation bei UV-Bestrahlung sind, die Solarisationsstabilität durch
geringe Gehalte von PdO, PtO3, PtO2, PtO, RhO2, Rh2O3, IrO2 und/oder Ir2O3 weiter erhöht werden
kann. Der übliche
Maximalgehalt an solchen Substanzen beträgt maximal 0,1 Gew.-%, vorzugsweise
maximal 0,01 Gew.-%, wobei maximal 0,001 Gew.-% besonders bevorzugt
ist. Das Minimalgehalt beträgt
für diese
Zwecke üblicherweise
0,01 ppm, wobei mindestens 0,05 ppm und insbesondere mindestens
0,1 ppm bevorzugt ist.
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Obwohl
die Gläser
zur Erhöhung
der chemischen Beständigkeit,
Läuterung
und Verarbeitbarkeit geringe Mengen an CeO2,
PbO sowie Sb2O3 enthalten
kann, so sind diese jedoch vorzugsweise frei davon.
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Sofern
Eisen enthalten ist, wird dieses durch die oxidierenden Bedingungen
während
der Schmelze beispielsweise durch Einsatz von nitrathaltigen Rohstoffen
in seine Oxidationsstufe 3+ überführt, wodurch
die Verfärbungen
im sichtbaren Wellenlängenbereich
minimiert werden. Fe2O3 ist
im Glas bevorzugt in Gehalten < 500
ppm enthalten. Fe2O3 liegt
im Allgemeinen als Verunreinigung vor. Fe2O3 kann aber auch bewusst zur Einstellung
der UV-Kante eingebracht werden, wobei hier die zugesetzten Gehalte
zwischen 10 – 500
ppm, bevorzugt 50 – 200,
ganz bevorzugt 70 – 150
ppm liegen.
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Falls
die TiO2 Gehalte der Glaszusammensetzung > 2 Gew.-% sind und
ein Gemenge mit einem Gesamt-Fe2O3 Gehalt von > 5 ppm verwendet wird, wird bevorzugt
mit As2O3 geläutert und
mit Nitrat geschmolzen. Die Nitratzugabe erfolgt bevorzugt als Alkalinitrat
mit Gehalten > 1 Gew.-%,
um eine Färbung
des Glases im sichtbaren Bereich zu unterdrücken.
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Insbesondere
wurde für
Gläser,
die TiO2 in Konzentrationen > 1,0 Gew.% enthalten,
auch gefunden, dass insbesondere eine Verfärbung der Gläser im sichtbaren
Wellenlängenbereich
sich zumindest teilweise dadurch vermeiden lässt, dass die Glasschmelze
im Wesentlichen frei von Chlorid ist und insbesondere kein Chlorid
und/oder Sb2O3 zur
Läuterung
bei der Glasschmelze zugegeben wird. Es wurde nämlich gefunden, dass sich eine
Blaufärbung
des Glases, wie sie insbesondere bei der Verwendung von TiO2 auftritt, vermeiden lässt, wenn auf Chlorid als Läutermittel
verzichtet wird. Der Maximalgehalt an Chlorid sowie Fluorid beträgt erfindungsgemäß 2, insbesondere
1 Gew.-%, wobei Gehalte von max. 0,1 Gew.-% bevorzugt sind.
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Des
weiteren hat sich gezeigt, dass auch Sulfate, wie sie z. B. als
Läutermittel
eingesetzt werden, ebenso wie die zuvor genannten Mittel zu einer
Verfärbung
des Glases im sichtbaren Wellenlängenbereich
führen.
Es wird daher vorzugsweise auch auf Sulfate verzichtet. Der Maximalgehalt
an Sulfat beträgt
erfindungsgemäß 2 Gew.-%,
insbesondere 1 Gew.-%, wobei Gehalte von max. 0,1 Gew.-% bevorzugt
sind.
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Falls
die Gläser
TiO2 in Gehalten von < 1,0 Gew.% enthalten, können im
Allgemeinen die üblichen
Läutermittel
wie z.B. Chloride, Sulfate, Sb2O3 verwendet werden.
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Als
sichtbarer Wellenlängenbereich
wird im vorliegenden Schutzrecht der Wellenlängenbereich zwischen 380 nm
und 780 nm verstanden.
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Außerdem wurde
für die
Gläser
gefunden, dass sich die zuvor geschilderten Nachteile noch weiter
vermeiden lassen, wenn eine Läuterung
mit As2O3, und zwar
unter oxidierenden Bedingungen durchgeführt wird. Bevorzugt enthält das Glas
0,01 – 1
Gew.-% As2O3.
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Vorzugsweise
liegen mindestens 80 %, üblicherweise
mindestens 90 %, vorzugsweise mindestens 95 % und insbesonders 99
% des enthaltenen TiO2 als Ti4+ vor.
In vielen Fällen
liegen sogar 99,9 und 99,99 % des Titans als Ti4+ vor.
In einigen Fällen
haben sich Ti4+-Gehalte von 99,999 % als
sinnvoll erwiesen. Unter oxidativen Bedingungen sind daher insbesonders
solche zu verstehen, bei denen Ti4+ in der
zuvor angegebenen Menge vorliegt oder auf diese Stufe oxidiert wird.
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Diese
oxidativen Bedingungen lassen sich in der Schmelze beispielsweise
leicht durch Zugabe von Nitraten, insbesondere Alkalinitraten und/oder
Erdalkalinitraten, erreichen. Auch durch Einblasen von Sauerstoff
und/oder trockener Luft kann eine oxidative Schmelze erreicht werden.
Außerdem
ist es möglich,
eine oxidative Schmelze mittels einer oxidierenden Brenner-Einstellung,
z. B. beim Aufschmelzen des Gemenges, zu erzeugen.
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Durch
oxidative Läuterung,
beispielsweise unter Verwendung von Nitraten mit As2O3, kann insbesondere die Bildung des Ilmenit
(FeTiO3) Komplexes unterbunden werden. Das
Auftreten dieses Komplexes führt zu
einer starken Färbung
im sichtbaren Bereich.
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Obwohl
dem Glas beim Aufschmelzen Nitrat, vorzugsweise in Form von Alkali- und/oder Erdalkalinitraten,
zugesetzt wird, so beträgt
die NO3-Konzentration im fertigen Glas nach
der Läuterung
lediglich maximal 0,01 Gew.-% und in vielen Fällen höchsten 0,001 Gew.-%.
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Die
Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Gläser liegt im Bereich:
SiO2 | 55 – 85 Gew.-% |
B2O3 | > 0 – 35 Gew.-% |
Al2O3 | 0 – 10 Gew.-% |
Li2O | 0 – 10 Gew.-% |
Na2O | 0 – 20 Gew.-% |
K2O | 0 – 20 Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0 – 25 Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0 – 8 Gew.-% |
CaO | 0 – 20 Gew.-% |
SrO | 0 – 5 Gew.-% |
BaO | 0 – 450 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0 – 5 Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO | 0 – 45 Gew.-%, |
insbesondere | 0 – 20 Gew.-%
beträgt,
und |
TiO2 | 0 – 10 Gew.-%, |
bevorzugt | > 0,5 – 10 Gew.-%
beträgt, |
ZrO2 | 0 – 3 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 1Gew.-% |
Fe2O3 | 0 – 1 Gew.-% |
WO3 | 0 – 3 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 3 Gew.-% |
MoO3 | 0 – 3 Gew.-%. |
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Bevorzugt
weisen die Leuchtmittel der Erfindung Hüllengläser der folgenden Zusammensetzung
auf:
SiO2 | 55 – 79 Gew.-% |
B2O3 | 3 – 25 Gew.-% |
Al2O3 | 0 – 10 Gew.-% |
Li2O | 0 – 10 Gew.-% |
Na2O | 0 – 10 Gew.-% |
K2O | 0 – 10 Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0,5 – 16 Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0 – 2 Gew.-% |
CaO | 0 – 3 Gew.-% |
SrO | 0 – 3 Gew.-% |
BaO | 0 – 45 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0 – 3 Gew.-%, |
ZnO | 0 – 30 Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0 – 3 Gew.-%, |
wobei
die
Σ MgO
+ CaO + SrO + BaO + ZnO | 0 – 30 Gew.-%, |
insbesondere | 0 – 10 Gew.-%
beträgt,
und |
ZrO2 | 0 – 3 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 1 Gew.-% |
Fe2O3 | 0 – 1 Gew.-% |
WO3 | 0 – 3 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 3Gew.-% |
MoO3 | 0 – 3 Gew.-%, |
wobei
die Schmelze | 0,1 – 10 Gew.-%
TiO2 enhält |
und die Schmelze unter oxidativen Bedingungen erzeugt
wird. Bevorzugt enthält
diese Glaszusammensetzung 0,01 – 1
Gew.-% As
2O
3.
-
Auch
für Leuchtmittel
mit außenliegenden
Elektroden, bei denen keine Einschmelzung des Glases mit Elektrodendurchführungen
erfolgt, können
die zuvor genannten Glaszusammensetzungen ebenfalls eingesetzt werden.
Dies sind die sogenannten EEFLs (external electrode fluorescent
lamp). Derartige EEFL-Leuchtvorrichtungen sind Leuchtvorrichtungen
ohne Elektrodendurchführung.
Da bei einem elektrodenlosen EEFL-Backlight die Einkoppelung mit
Hilfe elektrischer Felder erfolgt, sind Glaszusammensetzungen besonders geeignet,
die sich durch besonders gute elektrische auszeichnen.
-
Derartige
Gläser
sind z. B. die nachfolgenden Zusammensetzungen, die der oben beschriebenen
ersten Ausführungsform
zuzurechnen sind:
SiO2 | 60 – 75 Gew.-% |
B2O3 | > 25 – 35 Gew.-% |
Al2O3 | 0 – 10 Gew.-% |
Li2O | 0 – 10 Gew.-% |
Na2O | 0 – 20 Gew.-% |
K2O | 0 – 20 Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0 – 25 Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0 – 8 Gew.-% |
CaO | 0 – 20 Gew.-% |
SrO | 0 – 5 Gew.-% |
BaO | 0 – 45 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0 – 5 Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO | 0 – 45 Gew.-%, |
insbesondere | 0 – 20 Gew.-%,
beträgt
und |
ZnO | 0 – 30 Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0 – 3 Gew.-%,
und |
ZrO2 | 0 – 5 Gew.-% |
TiO2 | 0 – 10 Gew.-% |
Fe2O3 | 0 – 0,5ew.-% |
CeO2 | 0 – 0,5 Gew.-% |
MnO2 | 0 – 1 Gew.-% |
Nd2O3 | 0 – 1 Gew.-% |
WO3 | 0 – 2 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 5 Gew.-% |
MoO3 | 0 – 5 Gew.-% |
As2O3 | 0 – 1 Gew.-% |
Sb2O3 | 0 – 1 Gew.-% |
SO42– | 0 – 2 Gew.-% |
Cl– | 0 – 2 Gew.-% |
F– | 0 – 2 Gew.-%,
wobei die |
-
Σ Fe2O3, CeO2,
TiO2, PbO + As2O3 + Sb2O3 0–10 Gew.-%
beträgt,
und wobei Σ PdO
+ PtO3 + PtO2 + PtO
+ RhO2 + Rh2O3 + IrO2 + Ir2O3 0,00001 – 0,1 Gew.-%
beträgt.
-
Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Gläser
insbesondere für Gasentladungslampen
mit außenliegenden
Elektroden ausgelegt.
-
Um
eine möglichst
geringe Verlustleistung P
Ioss und damit
einen hohen Wirkungsgrad der Gasentladungslampen mit außenliegenden
Elektroden zu erzielen, wurde festgestellt, dass es besonders vorteilhaft
ist, wenn der Quotient aus dem Verlustwinkel tan δ und der
Dielekrizitätszahl ε' möglichst
niedrig ist. Für
eine einfache Geometrie mit planaren Elektroden an den Stirnflächen eines
geschlossenen Glasrohres kann die Verlustleistung näherungsweise
beschrieben werden durch:
- ω:
- Kreisfrequenz
- tan δ:
- Verlustwinkel
- ε':
- Dielektrizitätszahl
- d:
- Dicke des Kondensators
(Hier Dicke des Glases)
- A:
- Elektrodenfläche
- 1:
- Stromstärke
-
Für eine Verwendung
für EEFL
sollte daher der Quotient
bevorzugt < 4, besonders bevorzugt < 3, ganz besonders
bevorzugt < 2,5,
insbesondere < 1,5
und noch bevorzugter < 1
sein.
-
Es
wird demnach durch Einstellung des Quotienten tan δ/ε' im Bereich unter
5 gezielt Einfluss auf die Glaseigenschaften genommen, wodurch die
erwünschte
Gesamtverlustleistung minimiert werden kann.
-
Um
den Quotienten aus tan δ und ε' erfindungsgemäß möglichst
klein einzustellen, enthält
die Glaszusammensetzung beispielsweise hoch polarisierbare Elemente
in oxidischer Form, eingebaut in die Glasmatrix. Derartige hochpolarisierbare
Element in oxidischer Form können
ausgewählt
sein aus der Gruppe, bestehend aus den Oxiden von Ba, Cs, Hf, Ta,
W, Re, Os, Ir, Pt, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho,
Er, Tm, Yb und/oder Lu.
-
Bevorzugt
ist mindestens eines dieser Oxide in der Glaszusammensetzung enthalten.
Es können
auch Mischungen von zwei oder mehreren dieser Oxide vorliegen. Mindestens
eines dieser Oxide ist daher bevorzugt in einer Menge von > 0 bis 80 Gew.-%, bevorzugt
von 5 bis 75, besonders bevorzugt 10 bis 70 Gew. %, insbesondere
15 bis 65 Gew.-% enthalten. Weiterhin bevorzugt sind 15 bis 60 Gew.-%,
20 bis 55 oder 20 bis 50 Gew.-%. Noch bevorzugter sind 20 bis 45
Gew.%, insbesondere 20 bis 40 Gew.-% oder 20 bis 35 Gew.-%. Besonders
bevorzugt werden 15, insbesondere 18, bevorzugt 20 Gew.-% nicht
unterschritten.
-
Insbesondere
bevorzugt sind Cs2O, BaO, PbO, Bi2O3 sowie die Seltenen
Erdenmetalloxide Lanthanoxid, Gadoliniumoxid und/oder Ytterbiumoxid
in der erfindungsgemäßen Glaszusammensetzung
vorhanden.
-
Besonders
bevorzugt sind mindestens 15 Gew.-%, noch bevorzugter 18 Gew.-%,
insbesondere 20 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mehr als 25 Gew.-%
von einem oder mehreren der hoch polarisierbaren Elemente in Oxidform
in der Glaszusammensetzung enthalten.
-
Der
Gehalt an CeO2 beträgt nach dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
bevorzugt 0 – 5 Gew.-%,
wobei Mengen von 0 – 1
und insbesondere 0 – 0,5
Gew.-% bevorzugt
sind. Der Gehalt an Nd2O3 beträgt bevorzugt
0 – 5
Gew.-%, wobei Mengen von 0 – 2,
insbesondere 0 – 1
Gew.-% besonders bevorzugt sind. Besonders bevorzugt liegt Bi2O3 in einer Menge
von 0 – 80
Gew.-% vor, bevorzugt von 5 bis 75, besonders bevorzugt 10 bis 70
Gew.-%, insbesondere 15 bis 65 Gew.-%. Weiterhin bevorzugt sind
15 bis 60 Gew.-%, 20 bis 55 oder 20 bis 50 Gew.-%. Noch bevorzugter
sind 20 bis 45 Gew.-%, insbesondere 20 bis 40 Gew.-% oder 20 bis 35
Gew.-%.
-
Durch
die Zugabe mindestens eines dieser polarisierbaren Oxide in den
oben genannten überraschend
hohen Gehalten kann daher gezielt auf die Glaseigenschaften in der
Art und Weise Einfluss genommen werden, dass die Gesamtverlustleistung
im Vergleich zu üblicherweise
in Leuchtvorrichtungen mit außenliegenden
Elektroden eingesetzten Gläsern
deutlich reduziert und auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden kann.
-
Die
Summe sämtlicher
Erdalkalioxide beträgt
erfindungsgemäß dann bevorzugt
0 – 80
Gew.-%, insbesondere 5 – 75,
bevorzugt 10 – 70
Gew.-%, besonders bevorzugt 20 – 60
Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 20 – 55 Gew.-%. Weiterhin bevorzugt
sind 20 – 40
Gew.-%.
-
Als
besonders bevorzugt hat es sich für diese Ausführungsform
erwiesen, wenn die Summe Al2O3 + B2O3 + Cs2O
+ BaO + Bi2O3 +
PbO im Bereich von 15 bis 80 Gew.-%, bevorzugt bei 15 bis 75 Gew.-%,
insbesondere 20 bis 70 Gew.-% liegt. Da B2O3 üblicherweise
mit einer Maximalmenge von 35 Gew.-% eingesetzt wird, verteilen
sich die restlichen 45 Gew.-% auf eines oder mehrere der polarisierbaren
Oxide BaO, Bi2O3 Cs2O und PbO.
-
Der
PbO-Gehalt kann vorteilhafterweise auf 0 bis 70 Gew.-%, bevorzugt
10 – 65
Gew.-%, bevorzugter 15 – 60
Gew.-% eingestellt werden. Besonders bevorzugt sind 20 bis 58 Gew.-%,
25 bis 55 Gew.-%, insbesondere 35 bis 50 Gew.-%, enthalten.
-
Wenn
der PbO-Gehalt über
50 Gew.-% eingestellt wird, insbesondere über 60 Gew.-%, können dem Glas
Alkalien in einem Gehalt über
3 Gew.-%, insbesondere über
4 Gew.-%, oder über
5 Gew.-% zugesetzt werden, wobei nicht mehr als 10 Gew.% enthalten
sein sollten, wobei trotzdem noch die Anforderung an den Quotienten
tan δ/ε' von < 5 erfüllt werden.
-
Wenn
die erfindungsgemäßen Gläser, die
insbesondere für
die Verwendung in EEFL-Lampen ausgelegt sind, kein PbO enthalten,
sind diese erfindungsgemäß bevorzugt
frei von Alkali.
-
Für eine EEFL-Entladungslampe
besitzt das Glas daher bevorzugt folgende Zusammensetzung:
SiO2 | 55 – 85 Gew.-% |
B2O3 | > 0 – 35 Gew.-% |
Al2O3 | 0 – 25 Gew.-%, |
bevorzugt | 0 – 20 Gew.-%, |
Li2O | < 1,0 Gew.-% |
Na2O | < 3,0 Gew.-% |
K2O | < 5,0 Gew.-%, wobei
die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | < 5,0 Gew.-% beträgt, und |
MgO | 0 – 8 Gew.-% |
CaO | 0 – 20 Gew.-% |
SrO | 0 – 20 Gew.-% |
BaO | 0 – 80 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0 – 60 Gew.-%,
wobei die |
TiO2 | 0 – 10 Gew.-%, |
bevorzugt | > 0,5 – 10 Gew.-%
beträgt, |
ZrO2 | 0 – 3 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 10 Gew.-% |
Fe2O3 | 0 – 3 Gew.-%, |
bevorzugt | 0 – 1 Gew.-%, |
WO3 | 0 – 3 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 80 Gew.-% |
MoO3 | 0 – 3 Gew.-%, |
ZnO | 0 – 15 Gew.%, |
bevorzugt | 0 – 5 Gew.-%, |
PbO | 0 – 70 Gew.%,
wobei |
die Σ Al
2O
3 + B
2O
3 + BaO + PbO + Bi
2O
3 15–80
Gew.% ist, wobei Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,
Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und/oder Lu in oxidischer Form in Gehalten
von Q – 80
Gew.% vorliegen, sowie Läutermittel
in üblichen
Konzentrationen.
-
Bevorzugt
ist das Glas bis auf unvermeidbare Verunreinigungen frei von Alkalien.
-
Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
für die
Verwendung als Hüllengläser in EEFL-Lampen ist
auch:
SiO2 | 55 – 85 Gew.-% |
B2O3 | > 0 – 35 Gew.-% |
Al2O3 | 0 – 20 Gew.-% |
Li2O | < 0,5 Gew.-% |
Na2O | < 0,5 Gew.-% |
K2O | < 0,5 Gew.-%, wobei
die |
Σ Li2O +Na2O + K2O | < 1,0 Gew.-% beträgt, und |
MgO | 0 – 8 Gew.-% |
CaO | 0 – 20 Gew.-% |
SrO | 0 – 20 Gew.-% |
BaO | 15 – 60 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 20 – 35 Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO +CaO
+SrO + BaO | 15 – 70 Gew.-%, |
insbesondere | 20 – 40 Gew.-%
beträgt,
und |
TiO2 | 0 – 10 Gew.-%, |
bevorzugt | > 0,5 – 10 Gew.-%
beträgt, |
ZrO2 | 0 – 3 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 10 Gew.-%, |
bevorzugt | 0 – 1 Gew.-%, |
Fe2O3 | 0 – 1ew.-% |
WO3 | 0 – 3 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 80 Gew.-% |
MoO3 | 0 – 3 Gew.-%, |
ZnO | 0 – 10 Gew.%, |
bevorzugt | 0 – 5 Gew.-%, |
PbO | 0 – 70 Gew.%,
wobei |
die Σ Al
2O
3 + B
2O
3 + BaO + Cs
2O +
PbO + Bi
2O
3 15–80 Gew.%
beträgt,
sowie Läutermittel
in üblichen
Konzentrationen.
-
Bevorzugt
ist das Glas ebenfalls bis auf unvermeidbare Verunreinigungen frei
von Alkalien.
-
Weitere
bevorzugte Glaszusammensetzungen für die Verwendung in EEFL-Lampen umfassen:
SiO2 | 35 – 65 Gew.-% |
B2O3 | 0 – 15 Gew.-% |
Al2O3 | 0 – 20 Gew.-%, |
bevorzugt | 5 – 15 Gew.-%, |
Li2O | 0 – 0,5 Gew.-% |
Na2O | 0 – 0,5 Gew.-% |
K2O | 0 – 0,5 Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0 – 1 Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0 – 6Gew.-% |
CaO | 0 – 15 Gew.-% |
SrO | 0 – 8 Gew.-% |
BaO | 1 – 20 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 1 – 10 Gew.-%, |
TiO2 | 0 – 10 Gew.-%, |
bevorzugt | > 0,5 – 10 Gew.-%
beträgt, |
ZrO2 | 0 – 1 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 0, 5 Gew.-% |
Fe2O3 | 0 – 0,5 Gew.-%, |
WO3 | 0 – 2 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 20 Gew.-% |
MoO3 | 0 – 5 Gew.-%, |
ZnO | 0 – 5 Gew.%, |
bevorzugt | 0 – 3 Gew.-%, |
PbO | 0 – 70 Gew.%,
wobei |
die Σ Al
2O
3 + B
2O
3 + BaO + PbO + Bi
2O
3 8 – 65
Gew.% beträgt, wobei
Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er,
Tm, Yb und/oder Lu in oxidischer Form in Gehalten von 0 – 80 Gew.%
vorliegen, sowie Läutermittel
in üblichen
Konzentrationen.
-
Noch
weitere Gläser,
die – wie
die vorgenannten Glaszusammensetzungen aufgrund der Gegenwart mindestens
eines hochpolarisierbaren Oxids in einer relativ hohen Menge – ebenfalls
einen Quotienten von tan δ / ε' < 5 haben und insbesondere für die Verwendung
in EEFL-Lampen vorteilhaft sind, weisen die nachfolgenden Zusammensetzungen
auf:
SiO2 | 50 – 65 Gew.-% |
B2O3 | 0 – 15 Gew.-% |
Al2O3 | 1 – 17 Gew.-%, |
Li2O | 0 – 0,5 Gew.-% |
Na2O | 0 – 0,5 Gew.-% |
K2O | 0 – 0,5 Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0 – 1 Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0 – 5 Gew.-% |
CaO | 0 – 15 Gew.-% |
SrO | 0 – 5ew.-% |
BaO | 20 – 60 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 20 – 40ew.-%, |
TiO2 | 0 – 1 Gew.-%, |
ZrO2 | 0 – 1 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 0,5 Gew.-% |
Fe2O3 | 0 – 0, 5 Gew.-%, |
bevorzugt | 0 – 1 Gew.-%, |
WO3 | 0 – 2 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 40 Gew.-% |
MoO3 | 0 – 5 Gew.-%. |
ZnO | 0 – 3 Gew.%, |
PbO | 0 – 30 Gew.%,
insbesondere |
PbO | 10 – 20 Gew.-%,
wobei |
die Σ Al
2O
3 + B
2O
3 + BaO + PbO + Bi
2O
3 10–80
Gew.% beträgt,
wobei Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy,
Ho, Er, Tm, Yb und/oder Lu in oxidischer Form in Gehalten von 0 – 80 Gew.%
vorliegen, sowie Läutermittel
in üblichen
Konzentrationen.
-
Ferner
sind unabhängig
vom verwendeten Leuchtmittel auch die folgenden Glaszusammensetzungen bevorzugt:
SiO2 | 63 – 72 Gew.-% |
B2O3 | 15 – 22 Gew.-% |
Al2O3 | 0 – 3 Gew.-% |
Li2O | 0 – 5 Gew.-% |
Na2O | 0 – 5 Gew.-% |
K2O | 0 – 5 Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0,5 – 5 Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0 – 3 Gew.-% |
CaO | 0 – 5 Gew.-% |
SrO | 0 – 3 Gew.-% |
BaO | 0 – 30 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0 – 3 Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO | 0 – 30 Gew.-%, |
insbesondere | 0 – 5 Gew.-%
beträgt,
und |
ZnO | 0 – 30 Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0 – 3 Gew.-%, |
ZrO2 | 0 – 5 Gew.-% |
TiO2 | > 0,5 – 10 Gew.-% |
Fe2O3 | 0 – 0,5 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 0,5 Gew.-% |
MnO2 | 0 – 1,0 Gew.-% |
Nd2O3 | 0 – 1,0 Gew.-% |
WO3 | 0 – 2 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 5 Gew.-% |
MoO3 | 0 – 5 Gew.-% |
As2O3 | 0 – 1 Gew.-% |
Sb2O3 | 0 – 1 Gew.-% |
SO4 (2–) | 0 – 2 Gew.-% |
Cl– | 0 – 2 Gew.-% |
F– | 0 – 2 Gew.-%,
wobei |
Σ Fe2O3, CeO2,
TiO2, PbO + As2O3 + Sb2O3 | 0,5 – 10 Gew.-%
beträgt. |
-
Eine
weitere bevorzugte Zusammensetzung enthält:
SiO2 | 67 – 74 Gew.-% |
B2O3 | 5 – 10 Gew.-% |
Al2O3 | 3 – 10 Gew.-% |
Li2O | 0 – 4 Gew.-% |
Na2O | 0 – 10Gew.-% |
K2O | 0 – 10 Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0,5 – 10,5 Gew.-%
beträgt, |
MgO | 0 – 2 Gew.-% |
CaO | 0 – 3 Gew.-% |
SrO | 0 – 3 Gew.-% |
BaO | 0 – 30 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0 – 3 Gew.-%, |
ZnO | 0 – 30 Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0 – 3 Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO + ZnO | 0 – 30 Gew.-%, |
insbesondere | 0 – 6 Gew.-%
beträgt, |
ZrO2 | 0 – 3 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 1 Gew.-% |
und dass TiO
2, Bi
2O
3 und/oder MoO
3 in einer Menge von jeweils unabhängig voneinander
0 – 10
Gew.-% enthalten sind, wobei Σ TiO
2 + Bi
2O
3 +
MoO
3 0,1 – 10 Gew.-% beträgt.
-
Alle
vorgenannten Glaszusammensetzungen enthalten vorzugsweise die zuvor
angegebenen Mengen an Fe2O3 und
sind ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen frei von FeO.
-
Die
nachfolgenden Glaszusammensetzungen sind ebenfalls für Leuchtmittel,
insbesondere Lampen, die außenliegende
Elektroden mit Elektrodendurchführungen
aufweisen, besonders geeignet, wobei keine Einschmelzung des Glases
erfolgt. Diese zeichnen sich zudem durch eine besonders hohe chemische
Beständigkeit
gegenüber
Säuren,
Laugen und Wasser aus und sind einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zuzurechnen:
SiO2 | 60 – 85 Gew.-% |
B2O3 | 0 – 10 Gew.-% |
Al2O3 | 0 – 10 Gew.-% |
Li2O | 0 – 10 Gew.-% |
Na2O | 0 – 20 Gew.-% |
K2O | 0 – 20 Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 5 – 25 Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0 – 8 Gew.-% |
CaO | 0 – 20 Gew.-% |
SrO | 0 – 5 Gew.-% |
BaO | 0 – 30 Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0 – 5 Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO | 3 – 30 Gew.-%, |
insbesondere | 3 – 20 Gew.-%
beträgt,
und |
ZnO | 0 – 20 Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0 – 8 Gew.-%, |
ZrO2 | 0 – 5 Gew.-% |
TiO2 | 0 – 10 Gew.-% |
Fe2O3 | 0 – 5 Gew.-% |
CeO2 | 0 – 5 Gew.-% |
MnO2 | 0 – 5 Gew.-% |
Nd2O3 | 0 – 1,0 Gew.-% |
WO3 | 0 – 2 Gew.-% |
Bi2O3 | 0 – 5 Gew.-% |
MoO3 | 0 – 5 Gew.-% |
PbO | 0 – 5 Gew.-% |
As2O3 | 0 – 1 Gew.-% |
Sb2O3 | 0 – 1 Gew.-%, |
wobei
die Σ Fe2O3 + CeO2 + TiO2 + PbO +
As2O3 + Sb2O3 | 0 – 10 Gew.-%
beträgt |
und
wobei die Σ PdO
+ PtO3 + PtO2 +
PtO + RhO2 + Rh2O3 + IrO2 + Ir2O3 | 0,1
Gew.-% beträgt,
sowie |
SO4 2– | 0 – 2 Gew.-% |
Cl– | 0 – 2 Gew.-% |
F– | 0 – 2 Gew.-%. |
-
Die
zweite Ausführungsform
eines geeigneten Glases für
ein Leuchtmittel der
-
Erfindung
weist einen Mindestgehalt an SiO2 von mindestens
60 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 62 Gew.-% auf, wobei ein Mindestgehalt
von 64 Gew.-% besonders
bevorzugt ist. Der Maximalgehalt an SiO2 im
erfindungsgemäßen Glas
beträgt
höchstens
85 Gew.-%, insbesondere 79 Gew.-%, wobei ein Gehalt von höchstens
75 Gew.-% bevorzugt ist. Ein besonders bevorzugter Höchstgehalt
beträgt
72 Gew.-%. Gläser
mit einem sehr hohen SiO2-Gehalt zeichnen
sich durch einen geringen dielektrischen Verlustfaktor tan 6 aus
und können
daher beispielsweise für
elektrodenlose Fluoreszenzlampen geeignet sein.
-
Der
Gehalt an B2O3 beträgt höchstens
10 Gew.-%, insbesondere höchstens
5 Gew.-%, wobei ein Gehalt von höchstens
4 Gew.-% bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist ein Maximalgehalt
an B2O3 von höchstens 3
Gew.-%, wobei ein Gehalt von höchstens
2 Gew.-% ganz besonders bevorzugt ist. In einzelnen Fällen kann das
erfindungsgemäße Glas
auch vollkommen frei von B2O3 sein.
Es enthält
jedoch in einer bevorzugten Ausführungsform
mindestens 0,1 Gew.-%, wobei 0,5 Gew.-% bevorzugt ist. Besonders
bevorzugt ist ein Mindestgehalt von 0,75 Gew.-%, wobei 0,9 Gew.-%
ganz besonders bevorzugt ist.
-
Obwohl
das Glas gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung in einzelnen Fällen
auch frei von Al2O3 sein
kann, so enthält
es doch üblicherweise
Al2O3 in einer Mindestmenge
von 0,1, insbesondere 0,2 Gew.-%. Bevorzugt ist ein Mindestgehalt
von 0,3, wobei Mindestmengen von 0,7, insbesondere mindestens 1,0
Gew.-% besonders bevorzugt sind. Die Höchstmenge an Al2O3 beträgt üblicherweise
10 Gew.-%, wobei maximal 8 Gew.-% bevorzugt sind. In vielen Fällen hat
sich eine Höchstmenge
von 5 Gew.-%, insbesondere 4 Gew.-% als ausreichend erwiesen.
-
Die
Gläser
gemäß der zweiten
Ausführungsform
enthalten Alkali- und Erdalkalioxide. Dabei beträgt der Gesamtgehalt an Alkalioxiden
mindestens 5 Gew.-%, insbesondere mindestens 6 Gew.-%, vorzugsweise jedoch
mindestens 8 Gew.-%, wobei eine Mindestgesamtmenge an Alkalioxiden
von mindestens 10 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Der Maximalgehalt
aller Alkalioxide beträgt
höchstens
25 Gew.-%, wobei eine Höchstmenge
von 22 Gew.-% und insbesondere 20 Gew.-% besonders bevorzugt ist.
In vielen Fällen
hat sich eine Höchstmenge
von 18 Gew.-% als ausreichend erwiesen. Davon beträgt der Gehalt
an Li2O erfindungsgemäß 0 Gew.-% bis höchstens
10 Gew.-%, wobei eine Höchstmenge
von maximal 8 Gew.-% und insbesondere maximal 6 Gew.-% bevorzugt
ist. K2O ist in einer Menge von mindestens
0 Gew.-% und höchstens
20 Gew.-% enthalten, wobei ein Mindestgehalt von 0,01 Gew.-%, vorzugsweise
von 0,05 Gew.-% bevorzugt ist. In einzelnen Fällen hat sich ein Mindestgehalt
von 1,0 Gew.-% als geeignet erwiesen. Der Höchstgehalt an K2O
beträgt in
einer bevorzugten Ausführungsform
maximal 18 Gew.-%, wobei maximal 15 und insbesondere maximal 10 Gew.-%
bevorzugt sind. In vielen Fällen
hat sich ein Maximalgehalt von 5 Gew.-% als völlig ausreichend erwiesen.
-
Der
Einzelgehalt an Na2O beträgt in Einzelfällen 0 Gew.-%
und maximal 20 Gew.-%.
Vorzugsweise beträgt
der Gehalt an Na2O jedoch mindestens 3 Gew.-%,
insbesondere mindestens 5 Gew.-%, wobei Gehalte von mindestens 8
Gew.-%, insbesondere mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt sind. In besonders
bevorzugten Ausführungsformen
ist Natriumoxid erfindungsgemäß in einer
Menge von mindestens 12 Gew.-% enthalten. Bevorzugte Höchstmengen
an Na2O betragen 18 Gew.-% bzw. 16 Gew.-%,
wobei eine Obergrenze von 15 Gew.-% besonders bevorzugt ist.
-
Für eine Verwendung
in Fluoreszenzlampen mit außenliegenden
Elektroden ist das Glas bevorzugt frei von Alkalien.
-
Der
Gehalt der einzelnen Erdalkalioxide beträgt für CaO maximal 20 Gew.-%; in
Einzelfällen
sind jedoch Maximalgehalte von 18, insbesondere maximal 15 Gew.-% ausreichend. Obwohl
das erfindungsgemäße Glas
auch frei von Kalziumbestandteilen sein kann, so enthält das erfindungsgemäße Glas
jedoch üblicherweise
mindestens 1 Gew.-% CaO, wobei Gehalte von mindestens 2 Gew.-%, insbesondere mindestens
3 Gew.-% bevorzugt sind. In der Praxis hat sich ein Mindestgehalt
von 4 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen.
Die Untergrenze für
MgO beträgt
in Einzelfällen
0 Gew.-%, wobei jedoch mindestens 1 Gew.-% und vorzugsweise mindestens
2 Gew.-% bevorzugt sind. Der Höchstgehalt
an MgO im erfindungsgemäßen Glas
beträgt
8 Gew.-%, wobei maximal 7 und insbesondere maximal 6 Gew.-% bevorzugt
sind. SiO und/oder BaO können
im erfindungsgemäßen Glas
völlig
entfallen; vorzugsweise ist jedoch mindestens eines oder auch beide
Substanzen in einer Menge von jeweils 1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens
2 Gew.-% enthalten. Der Gesamtgehalt aller im Glas erhaltenen Erdalkalioxide
beträgt
mindestens 3 Gew.-% und höchstens
30 Gew.-%, insbesondere 20
Gew.-%, wobei ein Mindestgehalt von 4 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-%
bevorzugt ist. In vielen Fällen
haben sich Mindestgehalte von 6 bzw. 7 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen.
Eine bevorzugte Höchstgrenze
an Erdalkalioxiden beträgt
18 Gew.-%, wobei maximal 15 Gew.-% bevorzugt sind.
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In
etlichen Fällen
hat sich ein Maximalgehalt von 12 Gew.-% als ausreichend erwiesen.
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Das
Glas gemäß der zweiten
Ausführungsform
kann frei von ZnO sein, enthält
jedoch vorzugsweise eine Mindestmenge von 0,1 Gew.-% und einen Maximalgehalt
von höchstens
30 Gew.-%, insbesondere 8 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 5 Gew.-%, wobei Höchstgehalte
von 3 Gew.-% bzw. 2 Gew.-% durchaus noch zweckmäßig sein können. ZrO2 ist
in einer Menge von 0 – 8
Gew.-%, insbesondere
0 – 5
Gew.-%, bevorzugt 0 – 5
Gew.-% enthalten, wobei ein Höchstgehalt
von 3 Gew.-% sich in vielen Fällen
als ausreichend erwiesen hat.
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Das
Glas gemäß der zweiten
Ausführungsform
zeichnet sich in einer bevorzugten Ausführungsform auch durch einen
Gesamtgehalt an TiO2, PbO, As2O3 und/oder Sb2O3 in einer Menge von mindestens 0,1 Gew.-%
und höchstens
2 Gew.-%, insbesondere höchstens
1 Gew.-% aus. Dabei beträgt
der bevorzugte Mindestgehalt an As2O3 und/oder Sb2O3 mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens
0,05 Gew.-% und insbesondere mindestens 0,1 Gew.-%. Die übliche Höchstmenge
beträgt
dabei maximal 2 Gew.-%, insbesondere maximal 1,5 Gew.-%, wobei maximal
1 Gew.-% und insbesondere 0,8 Gew.-% besonders bevorzugt sind.
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Von
den zuvor genannten Elementen ist insbesondere TiO2 im
erfindungsgemäßen Glas
bevorzugt enthalten, obwohl es prinzipiell auch frei davon sein
kann, sofern der Gehalt an den anderen zuvor genannten Bestandteilen
entsprechend höher
liegt. Der Höchstgehalt
an TiO2 beträgt vorzugsweise 8 Gew.-%, wobei höchstens
5 Gew.-% bevorzugt sind. Ein bevorzugter Mindestgehalt an TiO2 beträgt
1 Gew.-%. Das Glas enthält
0 – 5
Gew.- % PbO, wobei ein max. Gehalt von 2 Gew.-%, insbesondere max.
1 Gew.-% zweckmäßig ist. Vorzugsweise
ist das Glas bleifrei. Der Gehalt an Fe2O3 und/oder CeO2 beträgt jeweils
für sich
0 – 5
Gew.-%, wobei Mengen von 0 – 1
und insbesondere 0 – 0,5
Gew.-% bevorzugt sind. Der Gehalt an MnO2 und/oder Nd2O3 beträgt 0 – 5 Gew.-%,
wobei Mengen von 0 – 2,
insbesondere 0 – 1
Gew.-% bevorzugt sind. Die Bestandteile Bi2O3 und/oder MoO3 sind
jeweils für
sich in einer Menge von 0 – 5
Gew.-%, vorzugsweise 0 – 4 Gew.-%
enthalten und As2O3 und/oder
Sb2O3 sind jeweils
für sich
im erfindungsgemäßen Glas
in einer Menge von 0 – 1
Gew.-% enthalten, wobei die Untermenge der Mindestgehalte vorzugsweise
0,1, insbesondere 0,2 Gew.-% beträgt. Die Gesamtmenge an Fe2O3, CeO2,
TiO2, PbO, As2O3 und Sb2O3 beträgt
dabei bevorzugt 0,1 – 10
Gew.%, besonders bevorzugt > 1 – 8 Gew.-%.
Das erfindungsgemäße Glas
enthält
in einer bevorzugten Ausführungsform
gegebenenfalls geringe Mengen an SO42– von
0 – 2
Gew.-%, sowie Cl– und/oder F– ebenfalls in
einer Menge von jeweils 0 – 2
Gew.-%.
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Die
Gläser
gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform
eignen sich insbesondere zur Herstellung von Flachglas, besonders
nach dem Float-Verfahren,
wobei die Herstellung von Röhrenglas
besonders bevorzugt ist. Ganz besonders eignet es sich zur Herstellung
von Röhren
mit einem Durchmesser von mindestens 0,5mm, insbesondere mindestens
1 mm und einer Obergrenze von höchstens
2 cm, insbesondere höchstens
1 cm. Besonders bevorzugte Röhrendurchmesser
betragen zwischen 2 mm und 5mm. Es hat sich gezeigt, dass derartige
Röhren
eine Wandstärke
von mindestens 0,05 mm, insbesondere mindestens 0,1 mm aufweisen,
wobei mindestens 0,2 mm besonders bevorzugt sind. Maximale Wandstärken betragen
höchstens 1
mm, wobei Wandstärken
von höchstens < 0,8 mm bzw. < 0,7 mm bevorzugt
sind.
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Die
in diesem Schutzrecht angegebenen Gläser, insbesondere Borosilikatgläser, eignen
sich insbesondere zur Verwendung in Gasentladungsröhren sowie
Fluoreszenzlampen, insbesondere miniaturisierten Fluoreszenzlampen
und sind ganz besonders zur Beleuchtung, insbesondere zur Hintergrundbeleuchtung
von elektronischen Anzeigevorrichtungen, wie Displays und LCD-Bildschirmen,
wie beispielsweise bei Mobiltelefonen und Computermonitoren, geeignet
und finden bei der Herstellung von Flüssigkristallanzeigen (LCD)
sowie bei rückseitig
beleuchteten Anzeigen („Nonemitter" nicht selbstleuchtend
( Displays, sog. Displays mit einer Backlighteinheit) als Lichtquelle
Verwendung. Für
diese Anwendung weisen derartige Fluoreszenzleuchten sehr kleine
Dimensionen auf und dementsprechend hat das Lampenglas nur eine äußerst geringe
Dicke. Bevorzugte Displays sowie Bildschirme sind so genannte Flachdisplays,
verwendet in Laptops, insbesondere flache Backlightanordnungen.
Besonders bevorzugt sind halogenfreie Leuchtmittel, wie beispielsweise
solche, die auf der Entladung von Xenonatomen basieren (Xenonlampen).
Diese Ausführung
hat sich als besonders umweltfreundlich erwiesen.
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Die
erfindungsgemäß verwendeten
Gläser
weisen vorzugsweise geringe dielektrische Eigenschaften auf. Dabei
beträgt
die Dielektrizitätszahl
(DZ) bei 1 MHz bei 25°C
größer 2, bevorzugt
größer 3 und
größer 4, ganz
besonders bevorzugt größer 5 und
größer 6 ist
besonders bevorzugt. Der dielektrische Verlustfaktor tan δ [10–4]
beträgt
maximal 120 und vorzugsweise weniger als 100. Besonders bevorzugt
sind Verlustfaktoren unter 80, wobei Werte unter 50 und unter 30
besonders geeignet sind. Ganz besonders bevorzugt sind Werte unterhalb
15.
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Die
für Leuchtmitteln
der Erfindung angegebenen Gläser
sind besonders zur Verwendung von Fluoreszenzlampen mit externen
Elektroden als auch für
Fluoreszenzlampen, bei denen die Elektroden mit dem Lampenglas verschmolzen
sind und durch dieses hindurch treten, wie beispielsweise Kovar-Legierungen,
Molybdän
und Wolfram etc., geeignet. Bei externen Elektroden können diese
beispielsweise durch eine elektrisch leitende Paste gebildet werden.
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Weiterhin
bevorzugt ist die Verwendung der hier beschriebenen Gläser in Form
von Flachglas für
flache Gasentladungslampen.
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Die
genannten Gläser
werden bevorzugt zunächst
zu einem Halbzeug geformt. Die Herstellung der Halbzeuge beispielsweise
durch einen Heißformgebungsprozess
kann zum Beispiel direkt aus der Schmelze erfolgen. Beispielsweise
wird ein Rohr hergestellt, indem das flüssige Glas aus dem Schmelztank
auf eine so genannte Dannerpfeife läuft, von dort zu einem Rohr ausgezogen
wird. Das Rohr kann auch über
andere Verfahren, wie zum Beispiel dem Velo-Zug oder A-Zug hergestellt
werden. Dem Fachmann sind diese Prozesse bekannt.
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Flachglas
kann über
einen Up-Draw oder auch Down-Draw oder über das Float-Verfahren hergestellt werden.
Auch diese Prozesse sind dem Fachmann bekannt. Hohlglas kann gepresst
oder geblasen werden.
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Bei
den vorgenannten Prozessen erfolgt keine definierte Kühlung des
Glases.
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Beispielsweise
kühlt das
Glas beim Rohrzug, nachdem es zum Beispiel die Dannerpfeife verlassen hat,
innerhalb sehr kurzer Zeit auf Raumtemperatur ab. Es erfolgt keine
bzw. nur eine unwesentliche „Kühlung".
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Wie
bereits beschrieben können
Gläser
verwendet werden, die zur Einstellung der UV-Kante einer Temperaturbehandlung
unterworfen wurden. Durch die Temperaturbehandlung kann sowohl die
UV-Kante, d. h. die UV-Blockung, wie auch die Transmission, insbesondere
die Streuung des Glases, eingestellt werden. Die Temperung bei tieferen
Temperaturen ist besonders bevorzugt, wenn die UV-Kante exakt eingestellt
werden soll, da durch die längere
Zeit eine bessere Prozesskontrolle gewährleistet ist.
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Die
entsprechende Einstellung der UV-Kante kann auch in einem Mehrstufenprozess
erreicht werden, wie er beispielsweise zur Herstellung von Fluoreszenzlampen üblich ist.
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Diese
Temperaturnachbehandlung kann auch in die Weiterverarbeitung des
Rohres integriert werden. So erfolgt zum Beispiel bei der Herstellung
so genannter miniaturisierter Gasentladungslampen bzw. Fluoreszenzlampen
für Backlights
mindestens eine weitere Temperaturbehandlung, bei der das Glas ganz
oder teilweise erwärmt
wird. Beispiele für
derartige Prozesse sind das Ausrichten des Glasrohres, der Ausgleich
von produktionsbedingten Welligkeiten des Glasrohres und das Einbrennen
der Fluoreszenzschicht und das Einschmelzen der Elektroden.
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Die
Temperaturnachbehandlung kann als Einzelbehandlung bei einer definierten
Temperatur durchgeführt
werden, wobei bei höherer
Temperatur eine kürzere
Zeit ausreichend ist.
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Ebenfalls
kann dieser Temperschritt durch das Durchlaufen eines definierten
Temperaturprofils erreicht werden, wobei unterschiedliche Heizraten
und Haltezeiten bei bestimmten Temperaturen möglich sind.
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Die
Verschiebung der UV-Kante muss nicht durch einen nachgeschalteten
Temperschritt erfolgen, sondern kann auch direkt nach Erschmelzen
des Glases erzielt werden, indem beim gewünschten Heißformgebungsprozess das Glas
bei einer Tempertemperatur für
eine bestimmte Zeit gehalten wird oder einer definierten Kühlung unterzogen
wird, bevorzugt < 500
K/min, besonders bevorzugt < 10
K/min besonders bevorzugt < 1
K/min z. B. 0,3 K/min (20 K/h).
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Im
Produktionsprozess beträgt
die Kühlrate
bevorzugt weniger als 1000 K/min bevorzugt weniger als 500 K/min
besonders bevorzugt weniger als 100 K/min und bevorzugt weniger
als 10 K/min, ganz besonders bevorzugt beträgt die Kühlrate weniger als 1 K/min.
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Auch
Kombinationen aus einer Temperbehandlung direkt nach der Schmelze
im Heissformgebungsprozess mit einem nachgeschalteten Temperprozess
sind möglich.
Hierbei kann eine Nachtemperung bei Temperaturen erfolgen, wobei
TH im Bereich Tg ≤ TH < Tg + 400°C ist und,
wobei Tg die Transformationstemperatur beispielsweise gemäß Schott „Guide
to Glass", Heinz
G. Pfaender, Chapman and Hall 1996, S. 20 – S. 22, bezeichnet. Die Zeitdauer
der Nachtemperung wird geeignet gewählt und liegt bevorzugt im
Bereich von einigen Sekunden bis zu 120 Minuten.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben
werden. Es zeigen:
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1 ein
Leuchtmittel, bevorzugt in Form eines sog. Backlights mit Elektroden,
die in das Innere des Glaskolbens geführt werden;
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2 die
Grundform einer reflektierenden Grund- bzw. Träger- und Substratplatte für eine miniaturisierte
Backlightanordnung;
-
3 eine
Backlightanordnung mit äußeren Elektroden
und
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4 eine
Displayanordnung mit seitlich angebrachten Fluoreszenzleuchten.
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5 ein
Diagramm, das die Verschiebung der UV-Kante durch einen Temperprozess
zeigt.
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In 1 ist
die prinzipielle Ansicht einer Niederdruckentladungslampe, insbesondere
einer Fluoreszenzlampe, ganz besonders bevorzugt einer miniaturisierten
Fluoreszenzlampe gezeigt.
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In 1 ist
eine so genannte Backlight-Lampe hergestellt aus einem gezogenen
Rohrglas dargestellt. Der Mittelteil 10 ist weitgehend
transparent und bildet den Lampenkörper aus. In die beiden offenen
Enden 12.1, 12.2 sind Metalldrähte 14.1, 14.2 der
Durchführungen
eingelegt. Diese werden beispielsweise in einem Temperschritt mit
dem transparenten Rohrglas verschmolzen.
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Bevorzugt
ist das Glas im Bereich der Durchführungen so gewählt, dass
der Ausdehnungskoeffizient des Glases weitgehend mit dem Ausdehnungskoeffizienten
der Metalldrähte 14.1, 14.2 übereinstimmt.
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In
den 2 bis 4 ist die Verwendung derartig
erfindungsgemäß hergestellter
Backlight-Lampen beispielhaft gezeigt.
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In 2 ist
eine spezielle Verwendung für
solche Anwendungen, bei denen einzelne miniaturisierte Leuchtstoffröhren 110 bestehend
aus den erfindungsgemäßen Gläsern parallel
zueinander verwendet werden und sich in einer Platte 130 mit
Vertiefungen 150 befinden, die das ausgesendete Licht auf
dem Display reflektieren. Oberhalb der reflektierenden Platte 130 ist
eine Reflektionsschicht 160 aufgebracht, die das von der Leuchtstoffröhre 110 in
Richtung der Platte 130 abgestrahlte Licht als eine Art
Reflektor gleichmäßig streut
und somit für
eine homogene Ausleuchtung des Displays sorgt. Diese Anordnung wird
bevorzugt für
größere Displays
verwendet wie z. B. bei Fernsehgeräten. Die Platte 130 kann
gemäß der Erfindung
aus einem Polymeren, beispielsweise ein Polycarbonat oder Methactylat
(PMMA) sein.
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Gemäß der Ausführungsform
in 3 kann die Leuchtstoffröhre 210 auch außen am Display 202 angebracht
werden, wobei dann das Licht mittels einer als Lichtleiter dienenden
lichttransportierenden Platte 250, einer sog. LGP (light
guide plate), gleichmäßig über das
Display ausgekoppelt wird. Solche lichttransportierende Platten
weisen beispielsweise eine raue Oberfläche auf, über die Licht ausgekoppelt
wird. Die Platte kann gemäß der Erfindung
aus einem Polymer beispielsweise auf Cycloolefin-Basis aufgebaut
sein. Die Leuchtstoffröhren
können
externe oder interne Elektroden besitzen.
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Darüber hinaus
ist es auch möglich,
sie für
solche Backlightanordnungen zu verwenden, bei denen sich die lichterzeugende
Einheit 310 direkt in einer strukturierten Scheibe 315 befindet.
Dies ist in 4 gezeigt. Dabei ist die Strukturierung
derart, dass mittels parallelen Erhöhungen, so genannten Barrieren 380 mit einer
vorgegebenen Breite (Wrib) in der Scheibe
Kanäle
mit vorgegebener Tiefe und vorgegebener Breite (dchannel bzw.
Wchannel) erzeugt werden, in denen sich
der Entladungsleuchtstoff 350 befindet. Dabei bilden die
Kanäle zusammen mit
einer Phosphorschicht 370 versehenen Scheibe mehrere Strahlungshohlräume 360.1, 360.2, 360.3, 360.4, 360.5.
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Die
in 4 gezeigte Backlightanordnung ist eine elektrodenlose
Gasentladungslampe, d. h. es gibt keine Durchführungen, sondern lediglich äußere Elektroden 330a, 330b.
Die in 4 gezeigte Deckplatte oder -scheibe 410 kann je
nach Systemaufbau eine trübe
Diffusorscheibe oder eine klare transparente Scheibe sein. Die Diffusorplatte
kann erfindungsgemäß beispielswesie
aus einem Polymer auf Cycloolefin-Basis, bevorzugt Topas® bestehen.
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Bei
dem in 4 dargestellten elektrodenlosen Lampensytem spricht
man von einem so genannten EEFL-System (external electrode fluorescent
lamp). Die zuvor beschriebenen Anordnungen bilden ein großes flaches
Backlight aus und werden daher auch als Flachbacklight bezeichnet.
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Nachfolgend
wird die vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen erläutert, welche
die erfindungsgemäße Lehre
veranschaulichen, diese aber nicht beschränken sollen. Beispieleln den
folgenden Tabellen 1 und 2 sind Glaszusammensetzungen für Gläser von
Fluorenszenzlampen mit außenliegenden
Elektroden sowie der Quotient tan δ/DZ angegeben, der deutlich
unterhalb 5 eingestellt ist. DZ ist die Dielektrizitätskonstante
-
-
-
Mit
der vorliegenden Erfindung wird erstmals ein System bereitgestellt,
das eine Kombination von Leuchtmittel und Lichtverteilereinheit
ermöglicht,
wobei keine Versprödung
von Kunststoffbauteilen, insbesondere von Polymeren in der Lichtverteilereinheit,
resultiert, obwohl zusätzliche
UV-Schutzschichten auf dem oder den Leuchtmitteln generell entfallen
und im Kunststoff kein UV-Absorber eingesetzt wird. Es kommen hierbei
Gläser
zum Einsatz, bei denen eine Verschiebung der UV-Kante durch eine
entsprechende Temperaturbehandlung erzielt wurde, wobei auch bei
geringen TiO
2-Gehalten eine UV-Absorption
im Bereich größer 313
nm erreicht wird. Die vorliegende Erfindung macht sich hierbei den
Effekt zunutze, dass durch eine definierte Kühlung bzw. Temperung d. h.
der Einstellung bestimmter Redox-Bedingungen durch die Kühlung bzw. Temperung,
die UV-Kante in Gläsern
eingestellt bzw. im Vergleich zu schnell abgekühlten Proben zu höheren Wellenlängen hin
verschoben werden kann. Für
Leuchtvorrichtungen mit außenliegenden
Elektroden können zusätzlich maßgeschneiderte
Gläser
mit einem
im System verwendet werden,
um einen höchst
möglichen
Wirkungsgrad der Leuchtvorrichtung zu erreichen.