DE4012288C1 - - Google Patents

Description

Elektronen-Blitzlampen sind mit Xenon oder Krypton gefüllte Hochdruck-Entladungslampen für den Pulsbetrieb. Sie bestehen aus einem Glas- oder Kieselglasrohr, an dessen Enden die Stromzuführungen (Anode, Kathode) eingeschmolzen sind. Die ungeheizte Kathode enthält Emitterstoffe zur Herabsetzung der Elektronenaustrittsarbeit, im allgemeinen Caesium- und Bariumoxid. Die Lebensdauer einer Blitzlampe wird bestimmt durch den Rückgang ihrer Lichtausbeute, der durch eine Einfärbung des Rohres, wahrscheinlich durch verdampftes Elektrodenmaterial, verursacht wird. Je höher die Blitzleistung einer Elektronenblitzlampe (bei gleicher Bauausführung) ist, desto kürzer ist die Lebensdauer.

Da die Verwendung von Kieselglasrohr zur Herstellung der Blitzlampen teuer ist, wird die Mehrzahl der Elektronen-Blitzlampen aus Borosilikatgläsern hergestellt, da diese Gläser gegenüber dem Kieselglas preiswerter sind sowie eine einfachere glastechnische Verarbeitbarkeit und eine gute Verschmelzanpassung an das Metall der Glasdurchführung aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Borosilikatglas zu finden, das die Herstellung von Elektronen-Blitzlampen mit höherer Lebensdauer und/oder höherer Blitzleistung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beschriebene Glas gelöst.

Das Glas enthält 50 bis 75 Gew.-% SiO₂. Oberhalb von 75 Gew.-% wird das Glas zunehmend schwerer verarbeitbar, unterhalb von 50 Gew.-% SiO₂ nimmt die thermische Dilatation zu, so daß eine Verschmelzanpassung für die gängigen Einschmelzmetalle zunehmend schlechter wird. Besonders bevorzugt wird ein Bereich von 60 bis 65 Gew.-% für den SiO₂-Gehalt. Der B₂O₃-Gehalt soll zwischen 11 und 18 Gew.-%, bevorzugt zwischen 14 und 18 Gew.-%, liegen. Der Borsäuregehalt dient der Verbesserung der Entglasungsstabilität des Glases sowie der chemischen Beständigkeit. Bei Überschreitung des angegebenen Bereichs nimmt die chemische Beständigkeit wieder ab; sinkt der B₂O₃-Gehalt unter 11 Gew.-%, so werden die Gläser zunehmend schwieriger schmelzbar. Besonders günstig sind B₂O₃-Gehalte, die im oberen Teil des angegebenen Bereichs liegen.

Der Al₂O₃-Gehalt soll zwischen 1 und 5 Gew.-%, bevorzugt zwischen 1 und 3 Gew.-%, liegen. Er dient der Stabilisierung des Glases. Bei Überschreiten eines Gehalts von 5 Gew.-% neigen die Gläser zur Entmischung und werden zunehmend schwieriger schmelzbar. Unter 1 Gew.-% nimmt die chemische Beständigkeit ab. Im bevorzugten Bereich werden besonders günstige Ergebnisse hinsichtlich der Verschmelzanpassung erzielt.

Als Alkalioxid soll das Glas in der Hauptsache nur Cs₂O enthalten und zwar in Mengen von 9-28 Gew.-%. Je höher der Cs₂O-Gehalt des Glases ist, desto länger wird die Lebensdauer einer Blitzlampe. Ein Gehalt von 28 Gew.-% soll jedoch nicht überschritten werden, da dann die Gefahr besteht, daß die Verschmelzanpassung an die üblichen Einschmelzmetalle und -legierungen nicht mehr gegeben ist. Unter 9 Gew.-% Cs₂O sind zwar auch noch Effekte hinsichtlich der Verbesserung der Lebensdauer von Blitzlampen erkennbar, das Glas ist dann jedoch wegen des hohen Preises der Cäsium-Verbindungen im Verhältnis zu der Verbesserung der Eigenschaften zu teuer. Die übrigen Alkalioxide sollen, wenn überhaupt, nur in geringen Mengen von je bis zu 3 Gew.-% bei Li₂O und Na₂O und bis zu 2 Gew.-% bei K₂O vorhanden sein. Der Gesamtgehalt an Alkalioxiden, außer Cs₂O, soll jedoch 5 Gew.-% nicht überschreiten, da dann die thermische Ausdehnung der Gläser größer und damit die Verschmelzanpassung an die Einschmelzmetalle immer schwieriger wird. Bevorzugt wird ein möglichst geringer Gehalt an diesen Alkalioxiden; er soll jeweils 1 Gew.-% nicht überschreiten, wobei es weiterhin bevorzugt wird, wenn auch der Gesamtgehalt dieser Alkalioxide unter 1 Gew.-% liegt.

Erdalkalioxide und Zinkoxid können in dem Glas in Mengen von insgesamt bis zu 6 Gew.-% vorhanden sein, sie dienen der Stabilisierung des Glases.

Bevorzugt wird jedoch ein Erdalkaligehalt (+ZnO) von insgesamt unter 1,5 Gew.-%. Der Anteil der einzelnen Oxide des Calciums, Strontiums und Bariums soll nicht größer als jeweils 3 Gew.-% sein, der Anteil des MgO und ZnO jeweils 2 Gew.-% nicht überschreiten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird auf BaO, SrO und ZnO verzichtet und lediglich MgO und CaO in einer Menge von maximal 0,9 bzw. 1 Gew.-% verwendet.

Das Glas kann ferner noch übliche Läuterungsmittel in üblichen Anteilen enthalten. Übliche Läuterungsmittel sind z. B. As₂O₃, Sb₂O₃, die normalerweise in Mengen bis zu 1 Gew.-%, bevorzugt bis zu 0,6 Gew.-% im fertigen Glas verbleiben oder CeO₂, das in Mengen von bis zu 1,5 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% verwendet wird. Bei Alkaliverbindungen, deren Läuterungswirkung hauptsächlich auf ihrer Zersetzung oder Verflüchtigung beruht, verbleibt ein Rest im Glas als Teil des Alkalioxidgehaltes.

Die Belastbarkeit von Elktronenblitzlampen aus diesem Glas vergrößert sich gegenüber herkömmlichen Lampen um den Faktor von etwa 2 bis 20 und mehr, wobei zwischen der Vergrößerung der Belastbarkeit und dem Cs₂O-Gehalt ein enger Zusammenhang besteht. Das neue Glas ermöglicht die Herstellung von Lampen mit höherer Lebensdauer bei gleicher Leistung oder Lampen mit höher Leistung bei gleicher Lebensdauer wie bisherige Lampen oder es erlaubt, bei gleicher Leistung und Lebensdauer wie bisherige Lampen eine wesentliche Verkleinerung der Lampengröße.

Beispiele

Es wurden eine Reihe von Gläsern in konventionellen induktiv beheizten Platintiegeln aus herkömmlichen Glasrohstoffen erschmolzen. Die Zusammensetzung in Gew.-%, der thermische Ausdehnungskoeffizient α nach DIN 52 328 sowie die Glastransformationstemperatur Tg nach DIN 52 324 der Gläser sowie zum Vergleich die eines herkömmlichen, für Blitzlampen viel verwendeten Glases sind in der Tabelle angeführt.

Bei den Gläsern Nr. 1 bis 4 wurde die Verschmelzanpassung gegenüber dem Vergleichsglas, bei dem Glas Nr. 5 gegen ein Borosilikatglas und bei dem Glas Nr. 6 gegen an ein für das Einschmelzen von Eisen-Kobalt-Nickel-Legierungen besonders geeignetes Einschmelzglas gemäß DIN 52 327 gemessen. Angegeben wird die Spannung im Vergleichsstandard in nm · cm^-1. Negative Werte bedeuten Zug-, positive Werte Druckspannung.

Aus den Gläsern wurden Rohre mit einem Außendurchmesser von 3,15 mm und einem Innendurchmesser von 1,9 mm gezogen. Aus diesen Rohren wurden Blitzlampen einer Länge von 25 mm und einer Brennlänge (= Elektrodenabstand) von 15 mm mit Wolfram-Anschlußdrähten hergestellt. Die Blitzlampen besaßen eine mit Cs₂O/BaO aktivierte Kathode und waren mit Xenon unter einem Druck von 1000 mbar gefüllt.

Bei einer normalen Einstellung der Blitzenergie von 15 Ws pro Blitz zeigt die Blitzlampe aus dem Vergleichsglas nach etwa 2000 Blitzen einen Lichtrückgang von 10%, während eine solche aus dem Glas Nr. 2 noch nach 7500 Blitzen voll brauchbar war.

Bei der Einstellung einer Blitzleistung von 30 Ws zeigten Lampen aus dem Vergleichsglas nach 2000 Blitzen einen Ausfall von ca. 95%, Blitzlampen aus dem Glas Nr. 1 einen Ausfall von ca. 50% und Lampen aus dem Glas Nr. 2 einen Ausfall von ca. 5%. Die Überlegenheit der neuen Gläser wird hierbei besonders deutlich.

Tabelle

Claims (3)

1. Borosilikatglas für Elektronenblitzlampen, gekennzeichnet durch einen Gehalt in Gew.-% auf Oxidbasis von SiO₂ 50-75 B₂O₃ 11-18 Al₂O₃ 1- 5 Li₂O 0- 3 Na₂O 0- 3 K₂O 0- 2 Cs₂O 9-28 ZnO 0- 2 MgO 0- 2 CaO 0- 3 SrO 0- 3 BaO 0- 3 Summe Alkalioxid ohne Cs₂O max. 5
Summe Erdalkalioxid + ZnO 0-6sowie ggfls. von üblichen Läutermitteln in einer Menge von bis zu 1,5 Gew.-%.

2. Borosilikatglas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von SiO₂ 60-65 B₂O₃ 14-18 Al₂O₃ 1- 3 Li₂O 0- 1 Na₂O 0- 1 K₂O 0- 1 Cs₂O 16-22 MgO 0- 0,9 CaO 0- 1

3. Verwendung des Borosilikatglases nach den Ansprüchen 1 oder 2 als Glas für Elektronenblitzlampen mit caesiumaktivierten Elektroden.