DE838794C

DE838794C - Elektrische Lampe mit lichtstreuendem Siliziumdioxydueberzug und Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE838794C
Application number: DEP24679D
Authority: DE
Inventors: Marvin Pipkin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1947-02-15
Filing date: 1948-12-14
Publication date: 1952-06-30
Also published as: CH283568A; GB653370A; BE489888A; FR62718E; GB680217A; GB712185A; GB653323A; CH284931A; NL81097C; FR61209E; GB657871A; CH309094A; DE848219C; FR64201E; NL106691C; BE488127A; NL138357C; CH287019A; DE1074232B; US2740726A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 30. JUNI 1952

P 24679 rui c j21 f η

ist als Erfinder genannt worden

ist in Anspruch genommen

Es ist bekannt, lichtstreuende elektrische Lampen aus Opalglas herzustellen, d. h. aus Glas, dem bei der Herstellung· Fluoride oder Phosphate zugegeben werden. Derartiges Glas ist jedoch teuer und die Lichtabsorption ist sehr hoch. Sie beträgt bei Glühlampenkolben ungefähr 25 bis 30⁰/o, wenn die Lichtstreuung ausreichen soll, um den Leuchtkörper nicht mehr sichtbar werden zu lassen. Überdies ist die Absorption wegen der verschiedenen Dicken des Kolbens nicht gleichmäßig, so daß man eine verhältnismäßig geringe und außerdem noch ungleichmäßige Lichtstärke erhält. Derartige Lampen sind daher nur in sehr beschränktem Umfang verwendet worden.

Die Lichtstreuung ist auch schon dadurch erzielt worden, daß die äußere Oberfläche der Kolben mit einem Email überzogen wurde. Solche Überzüge sind jedoch ziemlich teuer und sie absorbieren auch einen beträchtlichen Anteil des von dem Leuchtkörper ausgestrahlten Lichtes, nämlich selbst bei weißen Überzügen mehr als io°/o. Auch neigen die Außenüberzüge dazu, zu verschmutzen. Werden die Emailüberzüge auf der Innenseite der Kolben angebracht, so tritt zu dem Nachteil der hohen Ab-

sorption die Gefahr, daß Verunreinigungen in die Lampe gelangen, die dieser schädlich sind. Auch solche Lampen haben daher nur eine beschränkte Verwendung gefunden.

Man findet in der Literatur auch Vorschläge, die Innenfläche von elektrischen Lampen durch trockenes Bestäuben mit Metalloxyden zu mattieren oder den durch Verbrennung von Metallen in Pulverform außerhalb oder auch innerhalb der Kolben ίο entstehenden Oxydrauch zum Absetzen an der Innenwand der Kolben zu bringen. Unter einer großen Anzahl verschiedenartiger Metalle ist dabei auch Silizium und Siliziumoxyd erwähnt worden. Die meisten Oxyde ergelxen jedoch keine genügend wirksamen oder befriedigenden Überzüge. Sie sind bei der Lampenherstellung nie praktisch verwendet worden, und zwar insbesondere deshalb, weil die Art oder die Beschaffenheit des verwendeten Materials und das Verfahren zur Verbrennung und Aufbrinao gung desselben es nicht ermöglichen, die Größe der Teilchen des Überzuges genau zu bemessen und für eine genügende Gleichmäßigkeit und Haftfestigkeit des Überzuges zu sorgen, wie es bei einer praktisch brauchbaren elektrischen Lampe notwendig ist.
Wenn man z. B. versucht, Silizium zu verbrennen, so stellt sich zudem heraus, daß dieses im allgemeinen nur unvollständig verbrennt und daß die niedergeschlagenen Teilchen nicht die für Lichtstreuung geeignete Form, Größe und Gestaltung haben. Es zeigt sich ferner, daß infolge unvollständig verbrannter flockenartiger Teilchen aus kristallinem Silizium der Niederschlag schwarz, grau oder braun gefärbt erscheint. Auch dies verhindert die Verwendung eines derartigen Überzuges als lichtstreuendes Mittel von elektrischen Lampen.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, auf die Innenseite des Glaskolbens von Glühlampen eine Lösung der intermolekularen Kondensationsprodukte eines niederen Alkyl-o-Kieselsäureesters aufzubringen, der durch die Einwirkung einer starken Mineralsäure in einem sowohl mit der Säure als auch mit dem gebildeten Ester mischbaren organischen Lösungsmittel erzeugt wurde, worauf dann die überschüssige Flüssigkeit unter gleichzeitiger mäßiger Erhitzung entfernt werden soll.

Auch dieses Verfahren konnte in die Glühlampentechnik keinen Eingang finden, weil der damit erzeugte Überzug aus viel zu groben linsenförmigen Teilchen besteht und außerdem noch eine gelbliche Färbung aufweist.

Das am meisten benutzte Verfahren zur Herstellung mattierter Kolben ist dasjenige, bei welchem die innere Oberfläche durch Ätzen mattiert wird. Dieses Verfahren verursacht wenig Kosten und die Kolben zeigen eine verhältnismäßig hohe Lichtstreuung mit einer sehr geringen Absorption des von dem Leuchtkörper ausgestrählten Lichtes. Trotz der umfassenden Anwendbarkeit dieses Verfahrens und der allgemeinen Brauchbarkeit einer solchen Mattierung hat sich doch die Notwendigkeit einer verbesserten und sogar wirksameren Lichtstreuung ergeben.

Die Erfindung hat nun die Schaffung von Lampen und Lampenkolben zur Aufgabe, die bei sehr großer Lichtstreuung ein Minimum an Lichtabsorption ergeben. Es können gemäß der Erfindung Lampenkolben hergestellt werden, die bei sehr hoher Lichtstreuung eine sehr kleine oder sogar nicht meßbare Absorption bewirken, eine Tatsache, die außerordentlich überrascht und zu den bisherigen Erfahrungen im Gegensatz steht.

Dabei sind die Lampen gemäß der Erfindung einfach und billig herzustellen.

Die Lampe gemäß der Erfindung besitzt in üblicher Weise einen sichtbares Licht aussendenden Körper in einem Glasbehälter, und zwar ist die innere Oberfläche dieses Glasbehälters mit einem lichtstreuenden Siliziumdioxyd enthaltenden Überzug versehen. Im Gegensatz zu den bekannten Lampen bestellt der lichtstreuende Überzug jedoch erfindungsgemäß aus selbsthaftenden, fein verteilten kugligen Teilchen aus amorphem Siliziumdioxyd.

Bei der Herstellung der Lampen gemäß der Erfindung kann man auch von vorher mattierten z. B. geätzten Kolben ausgehen, auf die dann der lichtstreuende Überzug aufgebracht wird.

Die Lichtstreuung der erfindungsgemäß hergestellten Glühlampen ist so groß, daß der Leuchtkörper praktisch vollkommen unsichtbar ist. Ferner kann man solche Lampen bei höherer Temperatur betreiben, wenn sie eine Gasfüllung erhalten, die überwiegend oder ausschließlich aus Argon, Krypton oder Xenon oder deren Gemischen besteht. Es wird so eine höhere Lumenausbeute erhalten und gleichzeitig ein etwaiger geringerer Lichtverlust durch den Überzug verkleinert oder vollständig ausgeglichen.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen, und zwar ist

Fig. ι eine Ansicht einer Vorrichtung zum Überziehen von Lampenkolben gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Brenners,

Fig. 3 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Überzügen gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ein Längsschnitt durch den hierbei benutzten Brenner, no

Fig. 5 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer nach der Erfindung mit einem Überzug versehenen Glühlampe,

Fig. 6 und 7 Schaubilder der Eigenschaften von Glühlampen nach der Erfindung,

Fig. 8 die Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer anders ausgeführten elektrischen Lampe gemäß der Erfindung,

Fig. 9 eine Seitenansicht einer Lampe mit einer geschnitten dargestellten Lampenglocke gemäß der Erfindung und

Fig. 10 eine Kurve der Größenhäufigkeit, die die Verhältnisse bei bestimmten Überzügen gemäß der Erfindung wiedergibt.

Der lichtstreuende Überzug gemäß der Erfindung kann sowohl auf einen lichtdurchlässigen als auch

auf einen selbst lichtstreuenden Körper aufgebracht werden. Er besteht aus selbsthaftenden, fein verteilten kugligen Teilchen aus amorphem Siliziumdioxyd.

Zweckmäßig wird ein solcher Überzug dadurch hergestellt, daß eine brennbare flüchtige oder gasförmige Siliziumverbindung vorzugsweise in einem Sauerstoffstrom unter Bildung eines Siliziumdioxydrauches oder -nebeis in dem Glasbehälter

ίο verbrannt wird und dadurch feste, reine Siliziumdioxydteilchen auf der Innenseite des Behälters zweckmäßig unter einer Relativdrehung zwischen dem Behälter und der Flamme niedergeschlagen werden. Diese Teilchen sind außerordentlich klein, und sie haften, wie gesagt, fest auf 'der Innenseite des Glasbehälters, sei es durch Anfritten oder Anschmelzen.

Die Dichte des Überzuges oder sein Gewicht in Milligramm je Ouadratzentimeter ändert sich natürlich entsprechend der Art und den Eigenschaften der Oberfläche oder des Materials, die bzw. das überzogen werden soll, und entsprechend den gewünschten lichtstreuenden Eigenschaften. Ferner kann die Dichte des Überzuges zur Er-

J5 zielung bestimmter lichtstreuender Eigenschaften zu der Größe der Siliziumdioxydteilchen in Beziehung gebracht werden, so daß man sowohl eine maximale Lichtstreuung als auch eine minimale Absorption erhält. Es wurde festgestellt, daß sowohl ein optimaler Bereich der Überzugsdichten, die für die Überzugsdicken maßgebend sind, und ein optimaler Bereich der Teilchengröße besteht, die man einhalten soll, um die größte Lichtstreuung bei geringster oder gar zu vernachlässigender Absorption zu erzielen.

So hat sich gezeigt, daß man beim Überziehen von Glas oder glasartigen Gegenständen, wie z. B. Klarglas und auf der Innenseite mattierten elektrischen Lampenkolben eine sehr hohe oder die maximale Lichtstreuung mit einem Minimum an Absorption erhält, indem man Überzugsdichten (Milligramm Siliziumdioxyd je Quadratzentimeter) zweckmäßig zwischen einem Bruchteil eines Milligramms, /.. B. Vis mg, und mehreren Milligrammen je Quadratzentimeter anwendet. So erzielt man z. B. auch mit Dichten von etwa 3 mg je Quadratzentimeter gute Ergebnisse, und zwar hängt dies von der .Art des zu überziehenden Materials und den angestrebten lichtstreuenden Eigenschäften ab.

Hinsichtlich der Teilchengröße des Siliziumdioxyds ist festgestellt worden, daß man eine optimale Lichtstreuung bei geringster oder zu vernachlässigender Absorption erhalten kann, indem man Siliziumdioxydteilchen verwendet, deren Abmessung oder Durchmesser ein Bruchteil eines Mikrons ist und deren mittlerer Durchmesser zweckmäßig etwa V₅ bis ³/₅ Mikron beträgt. Die Größe der einzelnen Teilchen ändert sich dabei von etwa 0,9 Mikrön bis zu 30 oder weniger Ängströmeinheiten. Bekanntlich entspricht ein Mikron 10 000 Ängströmeinheiten. Gemäß der Erfindung wurden elektrische Lampen mit Siliziumdioxydüberzügen von günj stiger Lichtstreuung bei geringster Absorption hergestellt, bei denen die Größe der Einzelteilchen sich von weniger als 30 Ängströmeinheiten bis zu 7150 Ängströmeinheiten erstreckte.

Der vorstehend genannte mittlere Durchmesser ist die mittlere Teilchengröße bezogen auf die Oberfläche und entspricht bei einer vorgegebenen Probe dem Durchmesser gleich großer Teilchen, \velche dieselbe Gesamtoberfläche je Volumeinheit der Probe ergeben würden. Dieser mittlere Durchmesser errechnet sich als d₃ — Σηά^λ / Σηά'². Hierin ist η die Anzahl der Teilchen in jeder gegebenen Größenklasse und d der diese Klasse kennzeichnende Durchmesser. Lampen, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, zeigten eine Größenhäufigkeitskurve etwa von der in Fig. 10 dargestellten Form. Diese Kurve ergibt sich, indem man einerseits die Anzahl der Teilchen in jeder gegebenen Größenklasse und andererseits den diese Klasse kennzeichnenden Durchmesser aufträgt. Weitere Angaben über das obige Verfahren zur Analysierung und Feststellung des Häufigkeitsteilchengrößenverhältnisses von mikroskopischen Stoffen befinden sich in »Handbook of Chemical Microscopy« von Chamot und'Mason, Bd. I, 2. Aufl., 1938, im Verlag von John Wiley & Sons, Inc., und zwar besonders auf den Seiten 416 bis 419. Der zahlenmäßig mittlere oder arithmetisch mittlere Durchmesser der Teilchen ist natürlich geringer als der oben definierte, auf die Oberfläche bezogene mittlere Durchmesser d_r Bei erfindungsgemäß hergestellten Überzügen ist auf Grund von Untersuchungen festgestellt worden, daß sie Teilchen enthalten, von denen diejenigen mit einer Größe von weniger als der kürzesten Wellenlänge des Lichtes oder der sichtbaren Strahlung, d. h. von weniger als ungefähr 4000 Ängströmeinheiten zahlenmäßig vorherrschen.

Es wurden mit dem Elektronenmikroskop Untersuchungen angestellt, um die Teilchengrößen von Überzügen, die die größte Lichtstreuung bei geringster oder zu vernachlässigender Absorption liefern, zu bestimmen. Diese Untersuchungen führten zu weiteren Erkenntnissen über die Form und den Zustand der Siliziumdioxydteilchen. Diese Teilchen sind kuglig und weisen die Form im wesentlichen vollkommener Kugeln auf, wobei das no Siliziumdioxyd in nichtkristallinem oder amorphem Zustand vorliegt.

Die Auflösungsgrenze des bei diesen Untersuchungen verwendeten Elektronenmikroskops lag bei 30 Ängströmeinheiten und es kann mit Recht angenommen werden, daß viele der Siliziumdioxydteilchen eine diese Größe noch unterschreitende Abmessung haben. Bei der Auswertung der Elektronenmikroskopien des Siliziumdioxydüberzuges zeigte sich weiterhin, daß eine sehr dünne Schicht von sehr kleinen Teilchen vorhanden war, die unmittelbar an dem Glaskolben haftete und an diesem angeschmolzen war. Diese Unterschicht kann nicht leicht durch Reil>en entfernt werden, während die darüberliegenden oder oberen Schichten durch Reiben oder Schleifen zu beseitigen sind. Die Unter-

schicht hat bereits selbst merkliche lichtstreuende Eigenschaften.

Der Grad der Lichtstreuung kann so eingestellt werden, daß eine elektrische Lampe, deren Klarglaskolben gemäß der Erfindung mit Siliziumdioxyd überzogen ist, eine maximale Lichtdichte aufweist, die von einem Bruchteil eines Prozentes bis zu einigen Prozenten derjenigen einer sonst ähnlichen Lampe ohne Überzug reicht. Eine innenmattierte,

ίο gemäß der Erfindung mit einem Überzug versehene Lampe kann eine maximale Lichtdichte von der Größenordnung eines kleinen Prozentbruchteiles derjenigen einer sonst ähnlichen Klarglaslampe haben. Beim Überziehen von lichtdurchlässigen und lichtstreuenden Körpern wurde auch gefunden, daß die allgemeinen lichtstreuenden Eigenschaften eines Siliziumdioxydüberzuges durch Einstellung der Teilchengröße verändert werden können. Unter den Faktoren, die bei der Einstellung der Teilchengröße zur Erzielung der angestrebten lichtstreuenden Eigenschaften des Überzuges als wirksam angesehen werden können, haben sich die folgenden als maßgebend herausgestellt: Konzentration der Siliziumverbindung, Temperatur der Flamme und des diese unmittelbar umgebenden Bereiches, Dichte des Rauches oder Nebels, Abkühlungsgeschwindigkeit der gasförmigen Verbrennungsprodukte oder des Rauches und Konzentration des Sauerstoffes bzw. die Sauerstoffgehaltskonzentration, wenn ein die Verbrennung unterhaltendes Gas verwendet wird.

Es hat sich seit vielen Jahren als zweckmäßig

erwiesen, eine Glühlampe mit einem Gas zu füllen, um die Verdampfung des Glühdrahtes zu verzögern und die Lebensdauer des Glühdrahtes und der Lampe zu verlängern. Infolge der Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Gases und der Energieverluste durch die Wärmeabfuhr ergibt sich dabei jedoch eine verminderte Betriebstemperatur des Leuchtkörpers.

Als sehr brauchbare Füllgase für Glühlampen haben sich auch die inerten Gase erwiesen. Auch Stickstoff wurde als Füllgas benutzt. Ferner hat man seit vielen Jahren als Füllgas verschiedene Mischungen inerter Gase, wie z. B. von Argon mit Stickstoff verwendet. Dabei war es jedoch üblich, in allen diesen Mischungen einen verhältnismäßig hohen Prozentsatz an Stickstoff vorzusehen, damit die Mischung in genügend hohem Maße die Fähigkeit hat, das Auftreten einer elektrischen Entladung zwischen den Glühdrahtenden innerhalb des Kolbens oder zwischen Teilen des Glühdrahtes zu verhindern. Stickstoff hat zwar eine höhere Durchschlagsspannung als die inerten Gase, dafür aber auch eine höhere Wärmeleitfähigkeit, so daß die Verluste durch die Wärmeleitung vergrößert werden, was wiederum zu einer Minderung der Lichtausbeute führt.

Der Siliziumdioxydüberzug gemäß der Erfindung ist nicht nur ein sehr wirksames Mittel zur Lichtstreuung, sondern er ermöglicht auch die Ausgleichung eines etwaigen Leistungsverlustes der Lampe, der durch die lichtstreuenden Eigenschaften des Überzuges verursacht wird.

Der Überzug gestattet nämlich, den Leuchtkörper mit einer höheren Temperatur zu betreiben, ohne daß dabei das Auftreten eines Spannungsdurchschlages zwischen den Glühdrahtenden gefördert wird. Ein sehr großer Anteil der Siliziumdioxydteilchen des beschriebenen Siliziumdioxydüberzuges haftet unmittelbar und von selbst an der inneren Oberfläche des Lampenkolbens. Durch dieses Festhaften und die feine Verteilung verbindert der Siliziumdioxydüberzug das Auftreten von Verunreinigungen, indem die Innenfläche des Glaskolbens abgedeckt ist und solche Verunreinigungen, die wie freies Ätznatron und Carbonate in den bei der Lampenherstellung verwendeten Kalkgläsern stets vorhanden sind, zurückgehalten werden. Ohne den Überzug würden diese Verunreinigungen auf der Innenseite des Glaskolbens freiliegen. Ihr Übertreten in das Füllgas begünstigt einen Spannungsdurchschlag zwischen den Glühdrahtenden. Für das Füllgas wird zweckmäßig ein inertes Gas mit einem Atomgewicht über 39, wie z. B. ein solches aus der Argon, Krypton und Xenon enthaltenden Gruppe oder eine Mischung dieser Gase verwendet. Das Füllgas kann dabei entweder im wesentlichen vollständig aus einem solchen Gas oder Gasgemisch bestehen oder einen sehr hohen Prozentsatz davon enthalten. Eine derartige Gasfüllung hat den Vorteil der geringeren Wärmeleitfähigkeit der genannten Gase als auch denjenigen ihrer die Verdampfung mindernden Eigenschaften, so daß man die Betriebstemperatur des Glühdrahtes und den Nutzeffekt der Lampe erhöhen kann, ohne daß selbst bei rauhem Betrieb oder rauher Behandlung der Lampe Lichtbogenentladungen innerhalb des Lampenkolbens infolge Erreichens der Durchschlagsspannung zu befürchten sind.

Wird bei den jetzt gebräuchlichen Lampen der Stickstoffgehalt herabgesetzt, so zeigt sich, daß in solchen Lampen unter rauhen Betriebsbedingungen Lichtbogenentladungen auftreten, welche auf das Freiwerden von Verunreinigungen aus der Kolbenwand zurückzuführen sind. Wenn die Durchschlagsspannung einer Gasfüllung auf einen Wert erhöht werden soll, der größer ist als derjenige von inerten Gasen oder Gasmischungen allein, so kann eine kleine Menge Stickstoff hinzugegeben werden, die 5 Volumprozent nicht ül>ersteigt. So kann z. B. in einer mit einem auf der Innenseite mit einem Siliziumdioxydüberzug versehenen Glasbehälter ein Füllgas verwendet werden, das aus etwa 98 Volumprozent Argon und 2 Volumprozent Stickstoff besteht. Eine solche Lampe zeigt eine bessere Lichtstreuung ohne jeden Verlust an Lichtausbeute.

Bei einer der üblichen Lampen von z. B. 100 Watt und 120 Volt mit einer Füllung von 88% Argon und 12% Stickstoff beträgt die Betriebstemperatur etwa 2570⁰ C. Eine Lampe mit einem erfindungsgemäßen Siliziumdioxydüberzug auf der Innenseite und mit einer Füllung von 98% Argon und etwa 2 °/o Stickstoff hat dagegen bei ihrer normalen oder Nennspannung eine durchschnittliche Höchsttemperatur am Glühdraht von etwa 2980⁰ C. Die durch diese höhere Leuchtkörpertemperatur erzielte

bessere Lichtausbeute reicht vollkommen aus, um eine etwaige geringe Absorption durch den Siliziumdioxydüberzug auszugleichen.

Zum Zwecke der Aufbringung des Überzuges gemäß der Erfindung wird zweckmäßig eine flüchtige oder gasförmige Siliziumverbindung durch Verbrennen oxydiert, wodurch die Moleküle gespalten und ein Siliziumdioxydrauch oder -nel>el erzeugt wird. Dieser Rauch oder Nebel schlägt sich

ίο z. B. auf der Innenseite des Glühlampenkolbens nieder, wodurch ein selbsthaftender Überzug von sehr fein verteiltem reinem Siliziumdioxyd gebildet wird, der nichts Schädliches, nicht einmal Hydratwasser enthält, wodurch die Eigenschaften der Lampe beeinträchtigt werden könnten. Obwohl der Überzug mit den Fingern abgerieben werden kann, haftet er doch ausreichend, um einer unvorsichtigen Behandlung widerstehen zu können, so daß es nicht notwendig ist, ein Bindemittel zu verwenden, wodurch wiederum Verunreinigungen in die Lampe gebracht werden würden. Überdies kann die Haftfestigkeit des Ül>erzuges durch kurzzeitiges Behandeln mit einem Dampfstrom erhöht werden.

Besonders brauchbar haben sich Siliziumverbindungen erwiesen, deren Moleküle keine anderen Atome als Silizium, Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthalten. Die bevorzugte Verbindung ist Äthylorthosilicat (C₂H₃)₄SiO₄, eine ölige Flüssigkeit. Andere verwendbare Verbindüngen sind z. B. Monosilan, Disilan, Trisilan, Tetrasilan, Pentasilan, Disiloxan, Methylsilicat, Methylmonosilan, Äthylmouosilan, Dimethylmonosilan, Diäthylmonosilan, Äthoxytriäthylmonosilan, Tetramethylmonosilan od. dgl. Diese Stoffe werden nur beispielsweise und nicht zur Abgrenzung genannt, da auch eine große Anzahl anderer Stoffe Verwendung finden kann. Im großen und ganzen ist es empfehlenswert, die Verwendung solcher Stoffe zu vermeiden, welche einen zu großen organischen Gehalt haben, da dadurch ein Kohlenstoffniederschlag gebildet werden kann.

Bestimmte gasförmige Verbindungen, wie z. B. Siliziumhydrid oder Silikane oder Silane, die nur Silizium und Wasserstoff enthalten, entzünden sich, wenn sie mit Luft oder Sauerstoff zusammentreffen. Zur Herstellung des Überzuges einer Birne kann daher ein geeigneter Brenner in der Birne angeordnet werden und wenn eine solche Verbindung mit einem Sauerstoffstrom zugeführt wird, so tritt eine Entzündung derselben ein. Eine bestimmte Dichte des Überzuges kann man durch Regelung der Menge der zugeführten Verbindung erhalten.

Eine Ausführungsform des Verfahrens bei einem Lampenkolben besteht darin, daß man einen geeigneten Docht mit einer zu verflüchtigenden, flüssigen Verbindung, wie z. B. Äthylsilicat,' tränkt und die Verbindung innerhalb des Kolbens in Gegenwart eines Luft- oder Sauerstoffstromes verbrennt, welcher die Verbrennung unterhalten kann, wobei man gleichzeitig die nicht aus Siliziumdioxyd bestehenden Verbrennungsprodukte aus dem Kolben abführt.

Bei Lampenkolben erzielt man sehr gute Ergebnisse, wenn der Überzug auf einen Klarglaskolben · aufgebracht wird. Noch bessere Ergebnisse kann man jedoch erhalten, wenn man den Überzug auf einen Kolben aufbringt, der vorher auf der Innen seite zweckmäßig durch Ätzen mattiert wurde, wie dies in der amerikanischen Patentschrift 1687 510 beschrieben ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann der Brenner oder Docht aus einer Kugel oder einem Bausch 1 aus Glaswolle bestehen, die bzw. der um das Ende eines Drahtes 2 herumgewickelt ist. Der Bausch 1 wird in Äthylsilicat getaucht und der Draht 2 wird dann in ein Rohr 3 eingesetzt, durch das ein Strom eines sauerstoffhaltigen Gases fließt. Es empfiehlt sich, reinem Sauerstoff z. B. vor Luft den Vorzug zu geben, damit eine vollständige Verbrennung und eine feine Verteilung der Rauch- oder Nebelteilchen gesichert ist und Niederschläge von Silizium dioxydflocken vermieden werden. Wenn der Bausch 1 dann entzündet ist, wird der Kolben 4 über den brennenden Bausch herübergestülpt und auf eine» hohlen rohrförmigen Futter 5 gedreht, welches das Rohr 3 umgibt und an seinem oberen Ende in einen dünnen, nachgiebig zusammendrückbaren Kragenteil ausläuft, welcher den Kolben festhält. Bei der Verbrennung entsteht ein dichter weißer Rauch, der aus Siliziumdioxyd, Wasserdampf und Kohlendioxyd besteht. Das Siliziumdioxyd wird auf der Innenseite des Kolbens in Form eines glatten selbsthaftenden Films niedergeschlagen, während der Wasserdampf und das Kohlendioxyd durch das Futter 5 hindurch nach unten aus dem Kolben entfernt werden. Die Dichte des Überzuges kann entweder durch Entfernung des Kolbens nach einer bestimmten Behandlungszeit oder dadurch geregelt werden, daß man dem Bausch 1 zu Beginn eine bestimmte Äthylsilicatmenge einverleibt.

Bei einer Glühlampe von 100 Watt, die ungefähr einen Inhalt von 180 cm³ und eine Oberfläche yon etwa 180 cm² hat, erhält man einen Überzug von genügender Dichte, indem man den Bausch 1 mit etwa 1,5 oder 2 g Äthylsilicat versieht und dieses vor dem Abnehmen des Kolbens vollständig abbrennen läßt. Gleichzeitig wird beispielsweise ein Sauerstoff strom mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 cm³ in der Sekunde bei etwa 70 Umdrehungen des Kolbens je Minute zugeführt.

Bei der in Fig. 1 dangestellten Vorrichtung ist das hohle Futter 5 drehbar in einem Halter 6 ge lagert, und es wird von einer beliebigen Kraftquelle her durch einen Riemen 7 angetrieben, der dm eine auf das Futter 5 aufgesetzte Riemenscheibe 8 herumgeführt ist. Das Rohr 3 wird ein stellbar von einer Klemme 9 getragen, die auf einer Grundplatte 10 befestigt ist, auf der Siich auch der Halter 6 befindet. Wie ersichtlich, wird das Rohr 3 zweckmäßig so eingestellt, daß der Bausch sich annähernd in der Mitte des kugligen Teiles des Lampenkolbens befindet.

In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Bausch;d.urch einen z. B-aus Metall bestehenden etwa schalenförmigen Be- 1*5 hälter 11 ersetzt ist. Dieser schalenartige Behälter

hat einen zapfenartigen Bodenansatz 12, welcher in eine Metallhülse oder einen Metallnapf 13 am oberen Ende einer Stange 14 eingesetzt ist. Die Stange 14 wird von einem geeigneten Anschlag 5 oder Vorsprung auf der Innenseite des Rohres 3 getragen oder sie ist so gebogen, daß sie mit dem Rohr 3 in Reibungsverbindung steht. Die Schale 11 enthält irgendein geeignetes absorbierendes oder poröses Material, z. B. ein feines Pulver wie etwa den Siliziumdioxydrückstand, welcher sich bei Durchführung des vorliegenden Verfahrens auf der Außenseite des Rohres 3 niederschlägt. Das Äthylsilicat wird in die Schalen gegossen und wie bereits beschrieben entzündet. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung ist es möglich, mit weniger Äthylsilicat, z. B. etwa mit Vs g gegenüber den 2 g im Fall des Bausches 1, auszukommen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1. Der Brenner besteht in diesem Fall aus einer Mehrzahl ineinandergeschachtelter Metallblechschalen 15, ähnlich derjenigen nach Fig. 2, jedoch mit dem Unterschied, daß die Schalen an ihrem Boden offen sind. Die Bodenansätze 16 bilden dabei eine Reihe von Prallorganen. Die unterste Schale 15 ist mit ihrem Bodenansatz dicht in das obere Ende eines verhältnismäßig dünnen Metallrohres 17 eingepaßt, das durch die Sauerstoffzuleitung 3 hindurchführt. Am unteren Ende des Rohres 17 ist eine Zuleitung 18 angeschlossen, die mit dem Auslaß 19 am Boden eines Behälters 20 mit konstantem Niveau in Verbindung steht. Der Spiegel der brennbaren, flüssigen Siliziumverbindung 21 befindet sich zweckmäßig oberhalb des oberen Endes des Brenners 15 und der Zufluß der Flüssigkeit 21 zu dem Brenner 15 wird; durch beliebige Mittel, wie z. B. durch ein Ventil ^: 22, an dem Auslaß 19 geregelt, so daß ein konstanter ' Flüssigkeitsstrom entsteht.

Der Sauerstoff wird dem Rohr 3 zugeleitet, und zwar durch ein T-Stück, welches das Rohr 17 umgibt und mit dem unteren Ende des Rohres 3 durch eine Gummimuffe 24 in Verbindung steht. Das untere Ende des T-Stückes 23 ist durch eine Gummimuffe 25 verschlossen, welche das untere Ende des T-Stückes und einen Teil des Rohres 17 umgibt. Der Sauerstoff umspült somit das Rohr 17 und fließt innerhalb des Zuleitungsrohres 3.

Bei der Einrichtung nach Fig. 3 ist der Brenner \ 15 dauernd in Betrieb. Der um diesen austretende Sauerstoff bewirkt, daß die im Brenner 15 ent-'. haltene Flüssigkeit eine verhältnismäßig kurze. Flamme an der oberen Schale 15 bildet. Die Größe der Flamme wird durch die Zuflußgeschwindigkeit des Sauerstoffes und des Äthylsilicats geregelt. ' Dabei schlägt sich das Siliziumdioxyd auf dem oberen Ende des Brenners 15 in der Form eines' Kegels oder eines Zylinders nieder. Der Niederschlag wird von Zeit zu Zeit auf irgendeine Weise, z. B. durch Abschneiden, entfernt. Beim Überziehen von Kolben von 100-Watt-Lampen wird der Zulauf des Äthylsilicats 21 zum Brenner 15 so geregelt, daß z. B. 72 Tropfen oder 3 cm* je Minute verbraucht werden. Der Sauerstoffzufluß wird dabei auf ungefähr 80 cm^s in der Sekunde eingestellt. Die Behandlungsdauer mit dem Siliziumdioxydrauch beträgt bei jedem Kolben 4 etwa 15 Sekunden.

Das beschriebene Verfahren ist für die Massenherstellung auf einer automatischen Maschine geeignet. Eine derartige Maschine wäre mit einer Anzahl von Köpfen zu versehen, die z. B. der Einrichtung nach Fig. 1 oder 3 entsprechen und von einem geeigneten Drehtisch oder einer sonstigen Transporteinrichtung getragen werden. Der die Maschine bedienende Arbeiter braucht lediglich von Zeit zu Zeit die vorher imprägnierten Bausche 1 oder die frisch gefüllten Schalen 11 auszuwechseln, wenn die Köpfe an ihm vorbeikommen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist lediglich dafür zu sorgen, daß stets der Behälter 20 gefüllt ist. Er kann allen Köpfen gemeinsam sein oder es kann auch jedem Kopf ein besonderer Behälter zugeordnet werden.

In Fig. 5 ist eine Glühlampe von 100 Watt dargestellt, bei der der klare oder innenmattierte Glaskolben 4 an der Innenseite, wie durch die gepunktete Fläche 26 angedeutet, mit einem Überzug aus außerordentlich fein verteiltem Siliziumdioxyd versehen ist. Der übliche Doppelwendelleuchtkörper 27 aus Wolframdraht wird von den Zuführungsdrähten 28 getragen. Diese reichen durch den Glas- fuß 29, der an dem Hals des Kolbens 4 angeschmolzen ist und führen zum Sockel 30. Der Kolben kann in üblicher Weise mit inertem Gas, z. B. Argon, gefüllt sein.

Besonders hervorzuheben ist, daß durch die Erfindung die Dicke oder Dichte des Überzuges der Glaskolben weitgehend vergrößert werden kann und trotzdem die Lichtausstrahlung außerordentlich gleichmäßig bleibt, sogar gleichmäßiger als bei der Verwendung von Opalglaskolben. Zudem hat der Überzug keinen schädigenden Einfluß auf die Festigkeit des Kolbens oder den Betrieb der Lampe. Auch zeigt sich, daß sich die Kolben während der Lebensdauer der Lampen in einem geringeren Ausmaß schwärzen als klare oder innenmattierte Kolben.

Das geringe Ausmaß an Absorption ist durch Versuche an Glühlampen von 120 Volt und 100 Watt festgestellt worden. Die untersuchten Lampen der verschiedenen Gruppen der nachfolgenden Tabelle no waren alle in gleicher Weise hergestellt und wiesen dieselben physikalischen Eigenschaften auf, soweit nichts anderes in der Tabelle vermerkt ist. Die Lampen waren alle mit 88 °/o Argon und 12% Stickstoff gefüllt. Die angegebenen Zahlen stellen das _ltj Mittel aus einer sehr großen Anzahl von Lampen dar. Besonders bemerkenswert ist, daß die Lichtausbeute (Lumen je Watt) bei Lampen mit innen mit Siliziumdioxyd überzogenen Klarglaskolben und bei Lampen mit innen mit Siliziumdioxyd iao überzogenen, innenmattierten Kolben etwa die gleiche ist. Daraus folgt, daß jetzt tatsächlich Lampenkolben mit vollständiger Lichtstreuung hergestellt werden können, die praktisch keine oder nur eine sehr geringe Minderung der Lichtausbeute ι»5 zeigen.

Mittel aus einer großen Anzahl von Lampen

Klarglaskolben

Innenmattierte Kolben

Klarglaskolben

mit Innenüberzug

aus Siliziumdioxyd

Innenmattierte Kolben mit Innenüberzug
aus Siliziumdioxyd

Lichtausbeute
in Lumen je Watt

16,4 bis 16,6

i6,2 bis 16,4

15,7 bis 15,9

15,7 bis 15.9

Das Gewicht des nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten, sehr stark streuenden Kolbenüberzuges beträgt ungefähr 40 bis 80 mg. Obwohl solch ein Überzug, wie schon gesagt, eine durchaus zufriedenstellende Streuwirkung hat, insbesondere wenn er auf einen vorher innenmattierten (geätzten) Kolben aufgebracht wurde und die Lichtabsorption sehr gering ist, so wurden doch weitere Versuche angestellt, und zwar mit Klarglas- und mit innenmattierten Kolben, welche dabei mit einem besonders starken inneren Siliziumdioxydüberzug versehen wurden, um festzustellen, welcher Absorptionswert sich bei solchen viet stärkeren Überzügen ergibt. Zu diesem Zweck wurde das Überzugsverfahren in jedem Fall siebenmal wiederholt. Man erhielt so einen Überzug mit einem Gewicht von 280 bis 560 mg, was einer Überzugsdichte von etwa 1,5 bis 3 mg je Quadratzentimeter entspricht, [m Mittel betrug bei sechs Lampen mit innenmattierten Kolben die Gesamtlichtausbeute je Lampe 1699 Lumen und je Watt 16,6 Lumen. Bei den Lampen mit Klarglaskolben, welcher auf der Innenseite siebenmal mit Siliziumdioxyd überzogen wurde, ergab sich bei sechs Lampen ein Durchschnittswert vpn 1606 Lumen bzw. 15,73 Lumen je Watt. Bei sechs innenmattierten Lampenkolben, die auf der Innenseite siebenmal mit einem Siliziumdioxydüberzug versehen wurden, konnte ein mittlerer Wert von 1616 Lumen bzw. 15,79 Lumen je Watt festgestellt werden. Diese Ergebnisse bedeuten einen mittleren Verlust der Gesamtlichtausbeute von 93 Lumen oder 5,5 °/o bei mit Siliziumdioxyd überzogenen Klarglaskolben, oder 83 Lumen bzw. 4,9°/o bei mit Siliziumdioxyd überzogenen innenmattierten Kolben. Der mittlere Lumenverlust je Watt betrug 0,87 oder 5,3% bei mit Siliziumdioxyd überzogenen Klarglaskolben und 0,81 oder 4,9% bei den innenmattierten, mit Siliziumdioxyd überzogenen Kolben.

Die wirksame Kolbenoberfläche (oberhalb der Ebene S-S in Fig. 5, in welcher sich der Fuß 29 an den Kolben anschließt) l>eträgt ungefähr 180cm², so daß sich die mittlere Dichte des Überzuges bei einem Gesamtgewicht von 40 bis 80 mg auf etwa 0,2 bis 0,4 je Quadratzentimeter errechnet. Gute Ergebnisse werden aber auch schon mit Überzügen von etwa 20 mg Gesamtdichte, d. h. also einem Gewicht von etwa 0,11 mg je Quadratzentimeter erzielt.

Die hohe Streufähigkeit von erfindungsgemäß überzogenen Kolben zeigt Fig. 6 durch Kurven der Lichtdichte von 100 Watt Wolframdrahtlampen der in Fig. 5 gezeigten Art. Diese Kurven beruhen auf Messungen der horizontalen Beleuchtungsstärke in Kerzen je Quadratzentimeter bei verschiedenen

Abständen in Zentimetern von dem Scheitel des Kolbens auf einer senkrechten Linie vor den Lampen. Die Messungen erfolgten in einer senkrechten Ebene, die die Lampenachse enthält und auf der Ebene der Zuleitungsdrähte 28 senkrecht steht. Die j Kurve A der Fig. 6 entspricht einer üblichen innenmattierten Lampe, während sich die Kurve B auf eine Klarglaskolbenlampe mit Siliziumdioxydüberzug und die Kurve C auf eine innenmattierte Lampe ebenfalls mit einem Siliziumdioxydüberzug bezieht. Die Kurven zeigen, daß die maximale Lichtdichte bei der mit einem Siliziumdioxydüberzug versehenen Klarglaslampe ungefähr 38% derjenigen der innenmattierten Lampen ausmacht, während die maximale Lichtdichte der innenmattierten, mit einem Siliziumdioxydüberzug versehenen Lampen nur etwa 6°/o derjenigen der innenmattierten Lampen beträgt. Mit anderen Worten, die maximale Lichtdichte konnte um etwa das 3fache bzw. das iofacrte vermindert werden, ohne daß ein meßbarer Verlust an Lichtausbeute eintrat. Da die maximale Lichtdichte innenmattierter Lampen unter 4,5% derjenigen von Klarglaslampen von gleicher Wattzahl liegt, so folgt daraus, daß die maximale Lichtdichte der mit einem Siliziumdioxydüberzug versehenen Klarglaslampen bzw. derjenigen von einen solchen Überzug tragenden innenmattierten Lampen sich auf 2 bzw. 0,3% der maximalen Lichtdichte von Klarglaslampen gleicher Wattzahl stellt.

Messungen an 100-Watt-Lampen der gleichen Type, jedoch mit dem Unterschied, daß sie Klarglaskolben hatten, ergaben eine maximale Lichtdichte von durchschnittlich 1289Kerzen jeQuadratzentimeter. Die maximale Lichtdichte von mit einem Siliziumdioxydüberzug versehenen Klarglaslampen bzw. von einen solchen Überzug tragenden innenmattierten Lampen betrug also etwa 0,9 bzw. o,i5°/o derjenigen von Klarglaslampen.

F"ig. 7 zeigt Kurven der spektralen Verteilung no der Strahlung, die senkrecht zu der Ebene der Zuleitungsdrähte einer 100-Watt-Wolframdrahtlampe mit und ohne Siliziumdioxydüberzug ausgesendet wird. Die Kurve D entspricht einer üblichen innenmattierten Lampe, die Kurve E einer innen- ng mattierten Lampe mit Siliziumdioxydüberzug und die Kurve F einer Klarglaslampe ebenfalls mit Siliziumdioxydüberzug. Aus den Kurven ist ohne weiteres zu erkennen", daß die spektrale Verteilung in allen Fällen nahezu gleich ist. Die Wirkung, iao welche eine Änderung des Sauerstoffstromes und damit des Charakters der Flamme auf die Teilchengröße ausübt, ergibt sich aus den folgenden Ergebnissen, die bei innenmattierten 100-Watt-Lampen mit den Einrichtungen nach Fig. 3 und 4 ias erzielt wurden. In einem Fall erhielt man bei

einem Zulauf von 120 Tropfen Äthylsilicat je Minute und einem Sauerstoffstrom von 468 cm⁸ je Sekunde bei einer Behandlung von 30 Sekunden mit Siliziumdioxyddampf einen Überzug von einem Gewicht von 41 mg. Die einzelnen Teilchen hatten einen mittleren Durchmesser d₃ von 2400 Ängströmeinheiten, während der Maximaldurchmesser 4500 und der Minimaldurchmesser weniger als 40 Angströmeinheiten betrug. Bei einem weiteren Versuch, bei welchem mit einem Sauer stoff strom von 107 cm³ je Sekunde, einem Zulauf von 120 Tropfen Äthylsilicat je Minute und einer Behandlungsdauer von 30 Sekunden gearbeitet wurde, ergab sich ein Uberzugsgewicht von 40 mg. Die Teilchen hatten einen mittleren Durchmesser d₃ von 4300 Ängströmeinheiten, der Maximaldurchmesser betrug 7150 und der Minimaldurchmesser 100 Ängströmeinheiten. Die Lampe zeigte eine erheblich größere Lichtstreuung als die vorige. Sie enthielt auch mehr Siliziumdioxyd als für eine gute Lichtstreuung notwendig ist.

Bei einer weiteren Lampe, die mit der Einrichtung nach Fig. 1 gefertigt wurde, belief sich der mittlere Teilchendurdhmesser d_s auf 3400 Ang-Strömeinheiten, während die Einzelteilchen Größen von 6000 bis unter 30 Ängströmeinheiten hatten. Die Häufigkeit, mit welcher Teilchen einer bestimmten Größenklasse in diesen Überzügen auftreten, ergibt annähernd die Kurve nach Fig. 10.

Die lichtstreuenden Eigenschaften des Siliziumdioxydüberzuges können auch nach dem Niederschlagen dadurch geregelt werden, daß man den Überzug einer Flüssigkeit oder einem Dampf, wie z. B. Wasserdampf, aussetzt oder ihn damit benetzt.

Wenn eine Flüssigkeit oder ein Dampf mit den Siliziumdioxydteilchen in Berührung tritt, so werden die Teilchen offenbar zersprengt und sie nehmen eine ungleichmäßige Form und Lage an, woraus sich eine geringere Streuwirkung ergibt.

Die so behandelten Teilchen bilden eine dünnere Schicht und die Lichtstreuung ist kleiner. Daraus ergibt sich, daß die endgültige Lichtstreuung eines Siliziumdioxydüberzuges dadurch auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann, daß man den Überzug oder einen Teil desselben anfeuchtet. Der erfindungsgemäße Siliziumdioxydüberzug ermöglicht es, die geschilderte, verbesserte Lichtstreuung der damit versehenen Glühlampen zu erzielen, ohne daß die Gesamtlichtausbeute in Lumen je Watt irgendeinen Verlust erfährt. Wie schon gesagt, ist der Verlust, den der Siliziumdioxydüberzug verursacht, sehr gering und dieser Verlust kann vollkommen dadurch ausgeglichen werden, daß man Gasfüllungen verwendet, die bisher bei der Lampenherstellung als ungeeignet angesehen wurden.

Wie bereits oben allgemein festgestellt wurde, ist es bei elektrischen Glühlampen für allgemeine Verwendungszwecke in der Regel üblich, als Gasfüllung ein inertes Gas mit einem verhältnismäßig hohen Prozentsatz Stickstoff zu verwenden. Die Verwendung von Stickstoff wurde trotz dessen hoher Wärmeleitfähigkeit für notwendig und wünschenswert gehalten, da Stickstoff eine hohe Durchschlagsspannung sichert. Man hat also zur Erzielung einer solchen hohen Durchschlagsspannung des Gasgemisches den jeweils größeren Wärmeverlust in Kauf genommen, der durch den Stickstoff bedingt ist, obwohl sich aus dem hohen Wärmeverlust gegenüber einer Lampe, die nur ein inertes Gas allein enthält, auch eine Verminderung der Lichtausbeute ergab. Eine Gasfüllung aus 90% Argon und 10%> Stickstoff hat eine viermal größere Durchschlagsspannung als reines Argon. Die Durchschlagsspannung von reinem Stickstoff ist etwa das Zehnfache derjenigen von reinem Argon unter den gleichen Bedingungen. Zur Vermeidung innerer Lichtbogen bei hoch beanspruchten Lampen war es somit bisher üblich, ein Füllgas mit verhältnismäßig hohem Stickstoffanteil zu verwenden. Beispielsweise enthalten handelsübliche ioo-Watt-Lampen ein Füllgas bestehend aus 88% Argon und i2°/o Stickstoff.

Die bekannten Lampen mit hohem Stickstoffanteil in der Gasfüllung zwischen 10 und 20⁰/o genügen natürlich den Anforderungen, die an sie hinsichtlich der Vermeidung von inneren Lichtbogen selbst unter ungünstigen Betriebsbedingungen gestellt werden. Es muß eben der Wärmeverlust, der gegenüber der Verwendung von inerten Gasen, wie z. B. Argon, Krypton oder Xenon auftritt, und damit eine Minderung der Lichtausbeute gegenüber der theoretisch möglichen in Kauf genommen werden.

Durch die Verwendung einer Gasfüllung, die im wesentlichen aus einem inerten Gas, wie z. B. Argon, Krypton oder Xenon oder Gemischen solcher Gase mit oder ohne einen kleinen Prozentsatz Stickstoff oder ausschließlich aus einem inerten Gas, wie z. B. Argon, Krypton oder Xenon oder Gemischen davon besteht, ist es unter gleichzeitiger Benutzung eines Siliziumdioxydüberzuges möglich, Spannungsdurchschläge oder Lichtbogenentladungen zwischen den Glühdrahtenden zu vermeiden, während bei ähnlichen Lampen mit gleicher Gasfüllung aber ohne einen Siliziumdioxydüberzug sehr häufig innere Lichtbogenbildungen auftreten. Auf diese Weise kann der Glühdraht mit höherer Temperatur betrieben werden, woraus sich gegenüber ähnlichen Lampen mit einem verhältnismäßig hohen Stickstoffgehalt in dem Füllgas eine Steigerung der Lichtausbeute ergibt.

Bei Lampen mit einem Siliziumdioxydüberzug gemäß der Erfindung kann der Stickstoffgehalt sehr wesentlich, und zwar auf eine Menge vermindert werden, die bisher in der Lampenherstellung als ungenügend angesehen wurde. Obwohl der Anteil des zusammen mit den angegebenen inerten Gasen verwendeten Stickstoffes in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck der betreffenden Lampe geändert werden k.ann, so hat sich doch gezeigt, daß die Stickstoffmenge volummäßig auf einem verhältnismäßig geringen Wert gehalten werden kann, der 5 Volumprozent des Gasgemisches nicht zu übersteigen braucht. So wird beispielsweise bei der beschriebenen 100-Watt-Lampe zweckmäßig eine

Gaszusammensetzung gewählt, die aus etwa 98 Volumprozent eines inerten Gases, wie z. B. Argon, und 2 Volumprozent Stickstoff besteht.

Ein Vergleich mit einer handelsüblichen 100-Watt-Glühlampe für 120 Volt Spannung, die innenmattiert und mit 88°/o Argon und 12% Stickstoff gefüllt ist, ergibt folgendes: Die Lichtausbeute solcher in großem Umfang hergestellten Glühlampen beträgt etwa 16,3 Lumen je Watt. Lampen gemäß der Erfindung, die innenmattiert und mit dem beschriebenen Siliziumdioxydüberzug versehen sind, ergeben bei einer Gasfüllung aus 98% Argon und 2% Stickstoff ebenfalls eine Lichtausbeute von 16,3 Lumen je Watt, so daß also bei einer ganz erheblich verbesserten Lichtstreuung die gleiche Lichtmenge erzeugt und derselbe Nutzeffekt erzielt wird. Es wurde also mit anderen Worten eine etwaige durch die Verwendung des Siliziumdioxydüberzuges verursachte Minderung des Nutzeffektes durch den höheren Prozentsatz an den genannten inerten Gasen vollständig ausgeglichen.

Zahlreiche Versuche, die mit Lampen gemäß der Erfindung mit einem innenseitigen Siliziumdioxydüberzug und einer Gasfüllung aus 98 Vo Argon und 2% Stickstoff durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß in diesen Lampen selbst unter erschwerten Betriebsbedingungen keinerlei innere Lichtbogen auftreten. Dagegen wurden in einer Versuchsreihe mit 57 üblichen innenmattierten Lampen mit einer Gas-

füllung aus 98% Argon und 2% Stickstoff unter erschwerten Betriebsbedingungen und bei Empfindlichkeitsversuchen bei einem Drittel der Lampen innere Lichtbogenerscheinungen beobachtet. Bei ähnlichen Versuchen an der gleichen Anzahl Lampen, die jedoch innenmattiert waren und einen inneren Siliziumdioxydüberzug gemäß der Erfindungbesaßen und eine Gasfüllung von 98 Vo Argon und 2 Vo Stickstoff hatten, trat bei keiner Lampe ein innerer Lichtbogen auf. Diese Ergebnisse wurden in einer großen Anzahl von Versuchsreihen immer wieder bestätigt und alle zeigten, daß der Siliziumdioxydüberzug gemäß der Erfindung eine innere Lichtbogenbildung auch unter den schwersten Arbeitsbedingungen verhinderte.

Der Druck der Gasfüllung ist im Zusammenhang mit den durch die Erfindung erzielten Eigenschaften der Lampe nicht entscheidend, so daß jeder beliebige Druck gewählt werden kann, der noch die notwendige Betriebssicherheit bietet. Es kann der Druck beispielsweise kleiner oder größer als 1 at sein. Bei Lampen für allgemeine Verwendungszwecke beträgt der Druck des kalten Gases etwa 600 mm, so daß er im Betriebe sich dem Druck von ι at (760 mm) nähert oder ihn erreicht.

Fig. 8 erläutert die Erfindung in Anwendung auf eine Hochdruckquecksilberdampf lampe gemäß der amerikanischen Patentschrift 2094694, bei welcher die Innenseite des Kolbens 31 gemäß der Erfindung behandelt ist. Der Kolben 31 umschließt eine aus Quarz bestehende Quecksilber' enthaltende Röhre 32, in welcher sich der Lichtbogen bildet. Bei Lampen dieser Art, die zur Erzeugung sichtbarer und/oder ultravioletter Strahlung dienen können, kann der streuende Überzug dazu verwendet werden, um eine Streuung sowohl der sichtbaren Strahlung als auch der Ultraviolettstrahlung herbeizuführen.

In Fig. 9 ist schließlich die Anwendung der Erfindung auf die innere Oberfläche einer Glasglocke gezeigt, welche eine elektrische Lampe 34 umschließt. In diesem Fall kann der Siliziumdioxydüberzug 35 auf der Innenseite der Glocke 33 mit einem geeigneten Bindemittel, wie z.B. einem durchsichtigen Lack, Natriumsilicat usw., bedeckt werden, um ein Abreiben des Überzuges zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Lampe mit einem sichtbares Licht aussendenden Körper in einem Glasbehälter, dessen innere Oberfläche mit einem lichtstreuenden Siliziumdioxyd enthaltenden Überzug versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtstreuende Überzug aus selbsthaftenden, fein verteilton kugligen Teilchen aus amorphem Siliziumdioxyd besteht.

2. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug eine Dichte zwischen einem Bruchteil eines Milligramms und mehreren. Milligrammen, zweckmäßig zwischen 0,08 mg und 3 mg Siliziumdioxyd je Quadratzentimeter hat.

3. Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der überwiegende Teil der Siliziumdioxydteilchen eine Größe hat, die kleiner als die kürzeste Wellenlänge des sichtbaren Lichtes, d. h. kleiner als 4000 Angströmeinheiten ist.

4. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Siliziumdioxydteilchen des lichtstreuenden Überzuges einen Bruchteil eines Mikrons beträgt und vorzugsweise zwischen Vs und Vs Mikron liegt.

5. Elektrische Lampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Siliziumdioxydteilchen des lichtstreuenden Überzuges etwa 0,5 Mikron beträgt.

6. Elektrische Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Glasbehälters vor dem Aufbringen des aus kugligen Siliziumdioxydteilchen bestehenden Überzuges, z. B. durch Ätzen, mattiert ist.

7. Elektrische Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus dem Niederschlag des beim Verbrennen einer brennbaren Siliziumverbindung entstehenden reinen Siliziumdioxydnebels besteht.

8. Elektrische Lampe nach einem der vorher- iao gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte innere Oberfläche des Glasbehälters mit dem Siliziumdioxydüberzug versehen ist.

9. Elektrische Lampe mit Gasfüllung nach ias einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Gasfüllung im wesentlichen aus wenigstens einem inerten Gas mit einem Atomgewicht über 39 und nur einem so kleinen Prozentsatz Stickstoff besteht, daß sich die Betriebstemperatur des Leuchtkörpers und damit die Lidhtausbeute in Lumen je Watt genügend erhöhen, um jede Lichtabsorption durch den Siliziumdioxydüberzug auszugleichen.

10. Elektrische Lampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung aus einem inerten Gas oder einer inerten Gasmischung und weniger als 5 Volumprozent Stickstoff besteht.

11. Elektrische Lampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas oder die inerte Gasmischung aus Argon und/oder Krypton und/oder Xenon besteht.

12. Elektrische Lampe nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung aus 98V0 Argon und 2% Stickstoff besteht.

13. Elektrische Lampe nach einem der Ansprüche ι bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung keinen wesentlichen Zusatz von Stickstoff enthält und die Lichtbogenbildung in der Lampe durch den Überzug verhindert wird.

14. Verfahren zur Herstellung eines lichtstreuenden Siliziumdioxydüberzuges von elektrischen Lampen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine brennbare flüchtige oder gasförmige Siliziumverbindung vorzugsweise in einem Sauerstoffstrom unter Bildung eines Siliziumdioxydrauches oder -nebeis vor der zu überziehenden Fläche, also innerhalb des Glasbehälters verbrännt wird und feste Siliziumdioxydteilchen aus dem Rauch oder Nebel auf der Innenseite des Behälters zweckmäßig unter Relativdrehung des Behälters gegenüber der Flamme niedergeschlagen werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des SiIiziumdioxydüberzuges angefeuchtet oder einem Dampf, wie z. B. Wasserdampf, ausgesetzt wird. ■

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende eines senkrecht angeordneten, drehbar gelagerten Futters (5) eine Haltevorrichtung für den zu überziehenden Gegenstand, z. B. den Kolben (4) einer elektrischen Lampe vorgesehen ist, und durch das Futter ein Sauerstoffzuführungsrohr (3) reicht, das einen bis in die Mitte des Lampenkolbens reichenden Träger für die zu verbrennende Siliziumverbindung bildet.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der zu verbrennenden Siliziumverbindung aus einem Bausch (1), z.B. Glaswolle, besteht, der an dem Sauerstoffzuleitungsrohr (3) gehaltert ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufnahme der zu verbrennenden Siliziumverbindung eine an oder in dem Rohr (3) gehalterte Schale (11) vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Satz ineinandergreifender Schalen (15) angeordnet ist, die durch kurze Rohransätze (16) am Boden an die Zuleitung (18) der zu verbrennenden Siliziumverbindung angeschlossen sind und daß das zugehörige Vorratsgefäß (20) so hoch gelagert ist, daß der in bekannter Weise konstant gehaltene Flüssigkeitsspiegel etwas oberhalb des oberen Randes der obersten Schale (15) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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