DE3046594A1 - Lampe mit einem glaesernen lampenkolben und fuer diesen kolben geeignetes glas - Google Patents

Lampe mit einem glaesernen lampenkolben und fuer diesen kolben geeignetes glas

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lampe, die mit einem vakuumdicht verschlossenen gläsernen Lampenkolben versehen ist, in dem zwei mit Stromzufuhrdrähten verbundene Elektroden angebracht sind, zwischen denen beim Betrieb der Lampe eine Entladung stattfindet, wobei dieser Lampenkolben mit einer Gasatmosphäre und einem beim Betrieb der Lampe teilweise verdampfenden Metall gefüllt ist, wobei der Lampenkolben aus einem Glas besteht, das Siliciumoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Natriumoxid enthält.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Glas, das Siliciumoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Natriumoxid enthält.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Lampen, deren Lampenkolben gegen Angriff durch Elektronen beständig sein muss. Beispiele derartiger Lampen sind Natriumdampf-Entladungslampen und Quecksilberdampf-Entladungslampen. Es hat sich herausgestellt, dass der Angriff durch Metalldämpfe durch Übertragung von Elektronen in Gang gesetzt wird. Das Glas nach der Erfindung weist eine hohe Beständigkeit gegen Angriff durch Elektronen auf.
Für den Kolben von Natriumdampf-Entladungslampen werden in der Praxis Boratgläser verwendet. Diese Gläser weisen im Allgemeinen eine ungenügende Beständigkeit gegen atmosphärische Einflüsse auf. Daher werden die Boratgläser meistens auf der Innenseite eines gegen atmosphärische Einflüsse beständigen Trägerglases angebracht. Die Herstellung eines derartigen geschichteten Lampenkolbens ist aber verwickelt. Daher hat man versucht, Gläser zu finden, die gegen Natriumdampf und gegen atmosphärische Einflüsse beständig sind. In der US-PS 3 563 772 ist ein Glas beschrieben, das 14-43 Mol% SiO[tief]2; 0-10 Mol% B[tief]2O[tief]3; 9-37 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 15-61 Mol% CaO; 0-35 Mol% BaO; 0-24 Mol% BeO;
0-24 Mol% MgO; 0-27,5 Mol% Li[tief]2O + Na[tief]2O enthält, wobei CaO + BaO + BeO + MgO + Li[tief]2O + Na[tief]2O 38-61 Mol% beträgt. Das bekannte Glas ist bis etwa 600°C gegen Natriumdampf beständig, weist eine genügende Beständigkeit gegen atmosphärische Einflüsse auf und es wird angegeben, es ließe sich leicht in einer Erdgasflamme ohne Entgasung schmelzen. Das bekannte Glas wird als Kolben für Natriumdampf-Entladungslampen verwendet.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass dieses Glas nicht leicht genug in einer Gasflamme verarbeitet werden kann, um Verarbeitung auf Maschinen für die Herstellung von Lampen zu ermöglichen. Es tritt nämlich leicht Kristallisation auf.
Die Erfindung schafft eine Lampe, deren Kolben aus einem Glas hergestellt ist, das genügend gegen Angriff durch Elektronen und gegen atmosphärische Einflüsse beständig ist und das sich sehr viel leichter in einer Flamme verarbeiten lässt, z.B. für das Verformen, Zuschmelzen und dgl., ohne dass Kristallisation auftritt.
Die Lampe nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenkolben aus einem Glas hergestellt ist, das 44-60 Mol% SiO[tief]2; 0-7,5 Mol% B[tief]2O[tief]3; 0-6 Mol% ZrO[tief]2; 0-7,5 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 5-20 Mol% CaO; 12,5-25 Mol% BaO; 0-15 Mol% MgO; 0-10 Mol% SrO; 2-8 Mol% Na[tief]2O enthält, wobei die Summe der Erdalkalimetalle 25-42,5 Mol% beträgt.
Das Glas nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es 44-60 Mol% SiO[tief]2; 0-7,5 Mol% B[tief]2O[tief]3; 0-6 Mol% ZrO[tief]2; 0-7,5 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 5-20 Mol% CaO; 12,5-25 Mol% BaO; 0-15 Mol% MgO; 0-10 Mol% SrO; 2-8 Mol% Na[tief]2O enthält, wobei die Summe der Erdalkalimetalle 25-42,5 Mol% beträgt.
Das Glas nach der Erfindung ist bis 300°C und höher gegen Natriumdampf beständig, weist eine genügende Beständigkeit gegen atmosphärische Einflüsse auf, um ohne Trägerglas angewendet werden zu können, und lässt sich viel leichter als das aus der US-PS 3 563 772 bekannte Glas in der Flamme verarbeiten.
Im Zusammenhang mit der guten Schmelzbarkeit in einem keramischen Tiegel (d.h. ohne dass der Tiegel angegriffen wird) wird vorzugsweise ein Glas zur Herstellung eines Lampenkolbens verwendet, das 55-60 Mol% SiO[tief]2; 4-6 Mol% ZrO[tief]2; 2,5-7,5 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 10-15 Mol% CaO; 12,5-20 Mol% BaO; 0-5 Mol% MgO; 0-5 Mol% SrO; 2-8 Mol% Na[tief]2O enthält, wobei die Summe der Erdalkalimetalle 25-30 Mol% beträgt.
Gläser mit einer optimalen Beständigkeit gegen Natriumdampf bei 400°C oder höher enthalten 45-50 (vorzugsweise 47-48) Mol% SiO[tief]2; 0-5 (vorzugsweise 0) Mol% B[tief]2O[tief]3; 4,5-5,5 Mol% ZrO[tief]2; 4-6 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 12,5-18 (vorzugsweise 17-18) Mol% CaO; 19-21 Mol% BaO und 2,5-7,5 (vorzugsweise 4-6) Mol% Na[tief]2O.
Aus der FR-PS 1 492 433 ist ein gegen Natriumdampf beständiges Glas bekannt, das 60-62 Gew.% SiO[tief]2; 5,5-18 Gew.% B[tief]2O[tief]3; 4,5-11 Gew.% ZrO[tief]2; 0,5-7 Gew.-% Na[tief]2O; 1-8,5 Gew.-% CaO; 6-8 Gew.-% BaO und 0-8 Gew.% K[tief]2O enthält. Angegeben ist, dass diese Gläser aber nur bis 350°C gegen Natriumdampf beständig sind. Von der Anmelderin durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, dass Glas Nr. 1 aus der Tabelle dieser französischen Patentschrift eine Natriumbeständigkeit von weniger als 300°C aufweist, die durch das nachstehend angegebene Verfahren bestimmt wird.
Die Lampe und das Glas nach der Erfindung enthalten gemäß der oben angegebenen bevorzugten Ausführungsform ZrO[tief]2 und Na[tief]2O. Überraschenderweise wurde gefunden, dass ZrO[tief]2 und Na[tief]2O je für sich keinen günstigen Einfluss auf die Verarbeitbarkeit ausüben, sondern dass dies erst bei Kombination dieser Stoffe innerhalb der angegebenen Grenzen der Fall ist. Außerdem hat sich herausgestellt, dass das Na[tief]2O nicht durch K[tief]2O oder Li[tief]2O ersetzt werden kann. Ersatz von Na[tief]2O durch K[tief]2O oder Li[tief]2O vergrößert die Neigung zur Kristallisation des Glases. Die Temperaturwerte für die Natriumbeständigkeit sind stets auf die nachstehend in den Beispielen erläuterte Weise bestimmt.
Die Zusammensetzungen des Glases sind stets auf Basis der Mengen der zusammengeschmolzenen Ausgangsstoffe berechnet.
Bei der Herstellung der Lampe nach der Erfindung können alle üblichen Techniken angewandt werden.
Als Ausgangsstoffe für die Herstellung des Glases nach der Erfindung können die Oxide, Karbonate, Hydroxide und dgl. der genannten Elemente verwendet werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung und einiger Beispiele näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt ein Beispiel einer Lampe nach der Erfindung. Es handelt sich in der Zeichnung um eine sogenannte Niederdruck-Natriumdampf-Entladungslampe. Die Lampe besteht aus einem vakuumdicht verschlossenen Lampenkolben 1. Durch die Wand des Lampenkolbens sind Stromdurchführungsdrähte 2 geführt. Die Stromdurchführungsdrähte 2 sind mit Elektroden 3 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform bestehen die Elektroden 3 aus Heizwendeln. Naturgemäß ist jede weitere bekannte Ausführungsform für die Elektroden geeignet. Innerhalb des Lampenkolbens 1 befindet sich eine geringe Menge metallisches Natrium 4, das nach Zündung der Lampe verdampft.
Beispiele:
Es wurde eine Reihe von Glaszusammensetzungen mit einer Zusammensetzung zusammengeschmolzen, wie in der nachstehenden Tabelle angegeben ist. Das Zusammenschmelzen dieser Gläser wurde in einem Platintiegel in einem elektrischen Ofen durchgeführt. Es wurde von Quarzsand, Borsäure, Aluminiumoxid, Zirkonoxid und den Karbonaten von Calcium, Barium, Magnesium, Strontium und Natrium ausgegangen (sofern diese Metalle in den Beispielen vorhanden waren). Beim Schmelzen ergaben sich keine besonderen Probleme. Das Glas nach Beispiel X kann in einem keramischen Tiegel zusammengeschmolzen werden.
Scherben jeder der angegebenen Zusammensetzungen wurden zusammen mit etwa 0,5 g metallischem Natrium im Vakuum in ein Glasrohr eingeschmolzen
<NichtLesbar>
"Na-Beständigkeit (°C)" angegeben. Es sei bemerkt, dass dasselbe Bestimmungsverfahren bei der Bestimmung der Natriumbeständigkeit der Gläser nach der US-PS 3 563 772 angewandt wurde.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass alle Gläser nach der Erfindung angemessen bis gut gegen Natriumdampf beständig sind.
Die Gläser mit einer Zusammensetzung, wie in der Tabelle angegeben, konnten alle ohne Schwierigkeiten in einer Gasflamme verarbeitet werden, ohne dass Kristallisation oder andere Probleme auftraten.
Es wurde eine Lampe aus einem Glas mit einer Zusammensetzung entsprechend dem Beispiel Nr. VIII hergestellt. Es handelte sich um eine Niederdruck-Natriumdampf-Entladungslampe der in der Zeichnung dargestellten Art. Die Lampe war mit einem Neon-Argon Gasgemisch (99 Vol% Ne und 1 Vol% Ar) unter einem Gesamtgasdruck von 730 Pa gefüllt. Die Stromzufuhr der Lampe wurde derart geregelt, dass die Temperatur der Wand des Lampenkolbens etwa 260°C an der wärmsten Stelle betrug. Die Natriumdampfspannung betrug etwa 0,4 Pa. Auch nach 1500 Betriebsstunden der Lampe trat keine Verfärbung des Glases auf.
Tabelle
Leerseite

Claims (5)

1. Glas, das Siliciumoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Natriumoxid enthält, dadurch gekennzeichnet, dass es 44-60 Mol% SiO[tief]2; 0-7,5 Mol% Ba[tief]2O[tief]3; 0-6 Mol% ZrO[tief]2; 0-7,5 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 5-20 Mol% CaO; 12,5-25 Mol% BaO; 0-15 Mol% MgO; 0-10 Mol% SrO; 2-8 Mol% Na[tief]2O enthält, wobei die Summe der Erdalkalimetalle 25-42,5 Mol% beträgt.
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es 55-60 Mol% SiO[tief]2; 4-6 Mol% ZrO[tief]2; 2,5-7,5 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 10-15 Mol% CaO; 12,5-20 Mol% BaO; 0-15 Mol% MgO; 0-5 Mol% SrO; 2-8 Mol% Na[tief]2O enthält, wobei die Summe der Erdalkalimetalle 25-30 Mol% beträgt.
3. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es 45-50 Mol% SiO[tief]2; 0-5 Mol% B[tief]2O[tief]3; 4,5-5,5 Mol% ZrO[tief]2; 4-6 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 12,5-18 Mol% CaO; 19-21 Mol% BaO und 2,5-7,5 Mol% Na[tief]2O enthält.
4. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es 47-48 Mol% SiO[tief]2; 4,5-5,5 Mol% ZrO[tief]2; 4-6 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 17-18 Mol% CaO; 19-21 Mol% BaO und 4-6 Mol% Na[tief]2O enthält.
5. Verwendung eines der Gläser nach den Ansprüchen 1-4 für eine Lampe mit einem vakuumdicht verschlossenen gläsernen Lampenkolben, indem zwei mit Stromzufuhrdrähten verbundene Elektroden angebracht sind, zwischen denen beim Betrieb der Lampe eine Entladung stattfindet, wobei dieser Lampenkolben mit einer Gasatmosphäre und einem beim Betrieb der Lampe wenigstens teilweise verdampfenden Metall gefüllt ist, das Siliciumoxid, Boroxid, Aluminiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Natriumoxid enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenkolben aus einem Glas hergestellt ist, das 44-60 Mol% SiO[tief]2; 0-7,5 Mol% B[tief]2O[tief]3; 0-6 Mol% ZrO[tief]2; 0-7,5 Mol% Al[tief]2O[tief]3; 5-20 Mol% CaO; 12,5-25 Mol% BaO; 0-15 Mol% MgO; 0-10 Mol% SrO; 2-8 Mol% Na[tief]2O enthält, wobei die Summe der Erdalkalimetalle 25-42,5 Mol% beträgt.
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