DE343681C - Filter fuer kuenstliches Licht zur Erzeugung von Tageslicht - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Lichtfilter aus Glas, das in Verbindung mit einer künstlichen Lichtquelle benutzt werden soll, um ein Licht zu erzeugen, das dem Tageslicht nahekommt. S Es ist bereits vorgeschlagen worden, für den angegebenen Zweck in ein Kalikalkglas Kupfer-, Kobalt- und Nickelsalze einzuführen. Wenn auch solche Gläser ziemlich zufriedenstellend in .Verbindung mit bestimmten künstlichen Lichtquellen wirken, bestehen doch gewisse Einwände gegen die Verwendung von Nickel, weil Nickel in einem Glase der erwähnten Art in seiner Absorptionskurve unregelmäßig ist und eine zu hohe Absorption für die kurzwelligen Strahlen (also die gegen das violette Ende des Spektrums zu liegenden) hat, um eine geeignete Verteilung zu gestatten, wenn eine mit Stickstoff gefüllte Wolframlampe als Lichtquelle verwendet wird. Wird gemäß der Erfindung Mangan verwendet, das im allgemeinen die gleichen Absorptionswirkungen wie Nickel besitzt, erhält man eine viel gleichmäßigere Kurve, d. h. die beim Nickel auftretenden Absorptionsunregelmäßigkeiten werden ausgeglichen. Benutzt man ferner als Träger des Mangans ein Kalibleiglas, so wird die Übermittlung der kurzwelligen Strahlen vergrößert.

Die Erfindung besteht daher im allgemeinen in einem Glase, das Kupfer, Kobalt und Mangan enthält, und insbesondere in einem Kalibleiglase, welches Kupfer, Kobalt und Mangan enthalt.

Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ist

Abb. ι eine Kurve, die man bei der Übertragung von Licht durch ein Kalibleiglas mit einem bestimmten Kupfergehalt erhält.

Abb. 2 zeigt eine Kurve bei Anwendung . eines Glases gleicher Zusammensetzung, das aber einen bestimmten Kobaltgehalt hat,

Abb. 3 eine Kurve bei Anwendung einej Glases gleicher Zusammensetzung, das einen bestimmten Mangangehalt besitzt,

Abb. 4 eine Kurve bei Anwendung eines gleichen Glases mit einem bestimmten Nickelgehalt.

Abb. 5 zeigt in punktierten Linien die Energieverteilung in dem Spektrum einer mit Stickstoff gefüllten Wolframfadenlampe, nachdem es durch eine 5,65 mm starke Glasplatte nach der vorliegenden Erfindung hindurchgeschickt wurde, und in ausgezogenen Linien die tatsächliche Energieverteilung im sichtbaren Spektrum des Sonnenlichtes.

Die Zusammensetzung des Glases, dessen Kurve in Abb. r, 2, 3, 4 und 5 dargestellt ist, hat die Formel K₂ O, Pb O; 5 Si O₂ mit zugesetzten Oxyden der genannten Elemente, und es ist klar, daß die schematischen Dar-Stellungen in diesen Abbildungen der Anschaulichkeit halber gewählt sind. Die punktierte

Kurvenlinie in Abb. 5 ist eine Kurve, welche sorgfältig berechnet wurde und unter den angegebenen Bedingungen richtig ist.

Wie oben gesagt, ist es bereits vorgeschlagen 5 worden, in ein einfaches Glas¹ Salze der verschiedenen Elemente einzuführen, welche jedes für sich die Eigenschaft haben, in verschiedenen Verhältnissen gewisse Wellenlängen des Spektrums zu absorbieren, und diese Salze zu wählen, daß die Summe der Absorptionen in den verschiedenen Teilen des Spektrums eine solche Absorption ergibt, daß das Licht der künstlichen Lichtquelle, das durch das betreffende Glas hindurchgeht, geändert wird, wodurch erreicht wird, daß die Energieverteilung in dem so durchgelassenen Lichte der Energieverteilung im Sonnenlichte nahekommt. Aus Abb. ι ist ersichtlich, daß bei einem Glase von bestimmter Zusammensetzung, das Kupfer enthalt, das Licht mit den kurzwelligen Strahlen fast ganz durchgelassen wird, während Licht vom entgegengesetzten Ende des Spektrums fast vollständig absorbiert wird, wobei die dazwischenliegende Kurve glatt und ohne Unregelmäßigkeiten ist.

Nach Abb. 2 läßt das gleiche Glas, das aber Kobalt enthält, so gut wie alles Licht unterhalb 0,45 Mikronen hindurch. Es besitzt starke Absorptionskraft für Wellenlängen zwischen 0,52 und o,68 Mikronen und eine geringere Absorptionskraft für Wellenlängen über 0,70 Mikronen. Die Kurve weist aber einige Unregelmäßigkeiten auf.

Die gleiche Glaszusammensetzung, die aber Mangan enthält, besitzt eine regelmäßige Durchlaßkurve nach Abb. 3, bei der die größte Absorption bei einer Wellenlänge von etwa 0,52 Mikronen liegt.

Ein einfaches Glas, welches Kupfer, Kobalt und Mangan enthält, hat in einem gegebenen Teil des Spektrums einen Durchlaß, der das Produkt des Durchlasses der verschiedenen Farben in jenem Teile des Spektrums ist, mit Ausnahme der Änderungen durch die Wirkung dieser Farben aufeinander, wenn solche übethaupt vorhanden sind. Es wurde z. B. gefunden, daß in der Kupfer-Kobalt-Mangan-Verbindung ein höherer Mangangehalt erforderlich ist, als durch seine Absorptionskurve allein anzunehmen wäre.

Es ist ersichtlich, durch Vergleichung der Kurven in Abb. 3 und 4, daß Nickel die Absorptionskurve des Glases unregelmäßig gestaltet. Die Durchlaßkurve des Nickelglases nach Abb. 4 hat, anstatt wie die entsprechende Kurve in Abb. 3 für Mangan, glatt zu sein, zwei deutliche Hocker bei 0,56 bzw. 0,63 Mikronen. Die Verwendung von Nickel in einem Glase, das andere, eine glatte Kurve bildende Elemente hat, wird daher dazu führen, daß die Kurve unregelmäßig wird.

Wie bereits gesagt, ist gefunden worden, daß, wenn Mangan verwendet wird, es ratsam ist, ein Kalibleiglas zu nehmen, da die Verwendung von Mangan in einem Kalibleiglase eine höhere Durchlässigkeit für Licht nach dem violetten Ende des Spektrums zur Folge hat als etwa die Verwendung von Mangan in einem Kalikalkglase. Dies ist ein entschiedener Vorteil, da künstliche Lichtquellen bekanntlich arm an violetten Strahlen sind.

Nachdem so der allgemeine Gedanke der Erfindung beschrieben ist, soll im folgenden zur Beschreibung, aber nicht als Beschränkung, eine Lichtfilterplatte beschrieben werden, welche innerhalb' des Bereiches der Erfindung liegt.

Zu einer Glasmischung, welche die obengenannten Mineralbestandteile enthalten soll, schmilzt man zusammen: 49 Pfd. Sand, 36 Pfd. Bleioxyd (Pb₃ O₄), 23 Pfd. Pottasche (K₂ C O₃ + H₂O), 4,2 Pfd. Kaüumnitrat (KNO₃H).

Zu der obigen Mischung setzt man, am besten vor dem Einschmelzen, hinzu: 120 g 8g Kupferoxyd (CuO), 3 g Kobaltoxyd (Co₂ O₃), 210 g Mangandioxyd (MnO₂).

Wenn das Glas hinreichend geschmolzen ist, kann man es in der üblichen Weise herausnehmen, formen und glühen. Man muß jedoch beim Schmelzen vorsichtig sein, da die spektroskopischen Eigenschaften durch Unregelmäßigkeiten in der Hitze beeinflußt werden. So kann eine Schmelze, die die obengenannten Bestandteile enthält, ein zu grünes Glas ergeben, wenn sie zu hoch erhitzt wurde, oder ein zu rosafarbenes Glas, wenn die Temperatur die für ein solches Gemisch erforderliche Höhe nicht erreichte. Wenn zu rosafarben, kann ihre Stärke in dieser Hinsicht durch nachträgliches Erhitzen und Ausglühen gemindert werden.

Um die beabsichtigten Ziele zu erreichen, ist es wünschenswert, das Glas aus jeder Schmelze spektroskopisch zu untersuchen und es mit einem Normalglase zu vergleichen, das die in Abb. 5 angegebene Durchlässigkeitskurve aufweist.

Es ist klar, daß man aus bestimmten Gründen vielleicht von der in Abb. 5 gege- no benen Kurve abweichen will, und dies kann man erreichen, indem man die Mengen der färbenden Oxyde in der obigen Zusammensetzung ändert, und wenn andere Lampen als stickstoffgefüllte benutzt werden, kann es weiter erwünscht sein, diese Verhältnisse noch weiter abzuändern, um die Kurve in Abb. 5 zu erzielen. Endlich kann man aus gewissen Gründen das Kobaltsalz fortlassen und nur Kupfer und Mangansalze nehmen.

Die Verwendung von Mangan als Farbmittel für Glas begegnete vor dieser Erfindung dem

Einwände, daß solches Glas seine Farbe verliert, wenn es aktinischen Strahlen ausgesetzt wird. Eingehende Versuche mit einem Glase, wie hier beschrieben, haben aber gezeigt, daß während Farbe und Absorptionsvermögen durch Temperaturen beeinflußt werden können, welche höher als die sind, denen Filtergläser im allgemeinen ausgesetzt werden, aktinische Strahlen ohne Mitwirkung solcher hohen Temperaturen weder die Farbe noch das Absorptionsvermögen beeinflussen werden. Während dies tatsächlich das Ergebnis der verwendeten Glaszusammensetzung ist, kann ein eigentlicher Grund dafür nicht angegeben werden.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Lichtfilter zur Erzeugung von Tageslicht mittels künstlicher Lichtquellen, bestehend aus einem Kaliglase, das Kupfer, Kobalt und Mangan enthält.

2. Lichtfilter, bestehend aus einem Bleikaliglase, das Kupfer, Kobalt und Mangan enthält.

3. Lichtfilter, bestehend aus einem Kaliglase, das Kupfer und Mangan enthält und im wesentlichen frei von Soda ist.

4. Lichtfilter, bestehend aus einem KaIibleiglase, das Kupfer und Mangan enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.