NL8303292A

NL8303292A - Gloeilamp.

Info

Publication number: NL8303292A
Application number: NL8303292A
Authority: NL
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1984-04-16
Also published as: NL186124C; GB2128805A; JPS5958753A; CA1202359A; AU549095B2; US4524410A; GB2128805B; GB8325874D0; AU1928783A; NL186124B; JPH0526299B2; DE3334962A1

Description

' ί Ί -1- 23456/Vk/mvl

Korte aanduiding: Gloeilamp.

De uitvinding heeft betrekking op een gloeilamp waarbij een transparante metaaloxidefilm is gevormd op een van de oppervlakken 5 van een bol met verbeterde optische karakteristieken en die niet loslaat van het boloppervlak.

Met name heeft de uitvinding betrekking op een gloeilamp bestaande uit een glazen bol met een hierin gebouwde draad.

Een gloeilamp waarin een transparante metaaloxidefilm is 10 gevormd op het buitenoppervlak van de bol voor het beschermen van de bol en voor het reflecteren van infraroodstralen is bekend. Met het oog op de gelijkmatigheid van de film, de produktiviteit en de kosten van de lampen, wordt een dergelijke film van metaaloxide in het algemeen gevormd door een werkwijze waarbij een organische metaal-15 verbinding wordt aangebracht op het buitenoppervlak van een bol en wordt verhit bij een hoge temperatuur zodat de verbinding wordt ontleed en de film wordt omgezet tot een dunne film van een metaaloxide.

Wanneer de lamp een aantal keren wordt aan- en uitgezet, heeft de metaaloxidefilm de neiging om zich af te scheiden. De af-20 scheiding van de film wordt met name waargenomen wanneer een film wordt toegepast bestaande uit meerdere lagen zoals een infrarood-reflecterende film.

Een van de doelstellingen volgens de uitvinding is het verkrijgen van een gloeilamp met een transparante metaaloxidefilm, welke 25 film verbeterde optische eigenschappen heeft en een voortreffelijke hechtingssterkte en niet kan worden afgescheiden.

Volgens de uitvinding wordt een gloeilamp verkregen bestaande uit een glazen bol met een hierin ingebouwde draad en een . transparante film bestaande uit een materiaal dat een niet kristallijn 30 metaaloxide bevat en is gevormd op ten minste een oppervlak van de bol. De transparante film bevat bij voorkeur ongeveer 50% of meer r niet-kristallijn titaandioxide. De transparante film kan een struktuur hebben waarbij een metaaloxidelaag met een hoge reflectie en een laag • van een metaaloxide met een lage reflectie afwisselend zijn aangebracht.

35 Bij voorkeur bestaat de transparante film uit een eerste laag met ongeveer 50% of meer niet-kristallijn titaandioxide, een tweede laag van niet-kristallijn siliciumoxide gevormd op de eerste laag en een derde laag gevormd op de tweede laag en die ongeveer 50% cf meer niet-p ” * ~ 0 d ;? -2- 23456/Vk/mvl « » #' tl kristallijn titaandioxide bevat. Titaandioxide uit de eerste en derde lagen heeft een hoge reflectie en het siliciumoxide van de tweede laag heeft een lage reflectie.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de 5 volgende beschrijving, waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening, waarin: fig. 1 een dwarsdoorsnede is van een gloeilamp volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, fig. 2 een vergrote dwarsdoorsnede is van een reflecterende 10 film is voor infraroodstralen van een uitvoeringsvorm weergegeven in fig. 1 en fig. 3 een grafiek is die het verband aangeeft tussen de verhouding van het kristallijne gedeelte en het niet-kristallijne gedeelte van het titaandioxide en de transmissie binnen het zichtbare 15 gebied.

Meer bijzonderheden aangaande de uitvinding zullen verder worden gegeven met verwijzing naar de uitvoeringsvorm zoals weergegeven in de tekening.

Fig. 1 geeft een voorbeeld van een halogeenlamp, waarbij 20 de uitvinding kan worden toegepast. Met verwijzing naar fig. 1 is de buisvormige bol 1 vervaardigd uit kwartsglas. Een film 2 van metaaloxide is als een infraroodstralen reflecterende film gevormd op het buitenoppervlak van de bol 1. Afsluitgedeelten 3 sluiten de twee uiteinden van de bol 1 af. Molybdeenhoudende inlegplaten A zijn aangebracht in de 25 respectieve afsluitgedeelten 3. De inlegdraden 5 zijn verbonden met de respectieve inlegplaten A en strekken zich uit binnen bol 1. Een wolfraam-draad 6 is verbonden tussen de inlegdraden 5. Ankers 7 ondersteunen de draad 6 binnen bol 1. Basisstukken 8 zijn verbonden met de respectieve inlegplaten A. Een bepaald halogeen is opgesloten in bol 1 samen met een 30 inert gas zoals argon. Zoals weergegeven in fig. 2 bestaat de infraroodstralen reflecterende film 2 uit titaandioxide (Ti02) als laag 21, een siliciumoxide (Si02)-laag 22 en verder titaandioxide (Ti02)-laag 21 die zijn gevormd op het buitenoppervlak van bol 1 in de aangegeven volgorde. De lagen 21 en 22 bevatten respectievelijk niet-kristallijn Ti02 35 en Si02.

De respectieve lagen 21 en 22 van de infraroodstralen reflecterende film 2 hebben een hoge mechanische sterkte en een scheiding tussen deze lagen en tussen de film 2 en de glazen bol 1 kan niet o n " 0 0 O ; v « -3- 23456/Vk/mvl « -¼ makkelijk worden uitgevoerd. De film 1 heeft ook een voortreffelijke transmissie binnen het zichtbare gebied.

De methode voor het vormen van de infraroodstralen reflecterende film 2 zal nu nader worden beschreven. Eerst wordt een titaan-5 verbinding, die tetraisopropyltitanaat als hoofdcomponent bevat, opgelost in een organisch oplosmiddel dat eeri azijnzure ester bevat als hoofdcomponent ter verkrijging van een oplossing met een titaangehalte van 2 tot 10 gew.% en een viskositeit van ongeveer 1,0 cP. Een halogeenlamp die is gezuiverd met ethylalcohol wordt ondergedompeld in de oplossing 10 tot het basisgedeelte. De lamp wordt uit de oplossing verwijderd in een atmosfeer die wordt gehouden op een constante temperatuur en vochtigheid met een snelheid van 30 cm/minuut. Vervolgens wordt de lamp verwarmd onder te voren bepaalde omstandigheden om de aangebrachte titaanver-binding om te zetten in titaandioxide ter vorming van een titaandioxide-15 laag 21.

Een siliciumverbinding die ethylsilicaat bevat als hoofdcomponent wordt opgelost in een organisch oplosmiddel die een azijnzure ester als hoofdcomponent bevat ter verkrijging van een oplossing met een siliciumgehalte van 2 tot 10 gew.% en een viskositeit van ongeveer 20 1,0 cP. De halogeenlamp met de titaandioxidefilm 21, hierop gevormd, wordt ondergedompeld in de verkregen oplossing. De lamp wordt op een vergelijkbare wijze als boven is beschreven gedompeld in de oplossing met een snelheid van 35 cm/minuut. De lamp wordt aan de lucht verhit bij 500 °C gedurende 30 minuten ter vorming van een laag siliciumoxide 25 22. Daarna wordt een volgende titaandioxidelaag 21 gevormd op de silicium- oxidelaag 22 op dezelfde wijze als is aangegeven voor de eerste laag 21.

Lampen met verschillende, uit meer lagen bestaande films werden vervaardigd door het veranderen van de samenstellingen van de oplossingen met de titaan- en siliciumverbindingen, de verhittings-30 omstandigheden en dergelijke. De optische karakteristieken van de verkregen films werden onderzocht. De verkregen resultaten gaven aan dat de karakteristieken van de uit meerdere lagen bestaande films sterk afhankelijk zijn van de kristallografische eigenschappen van de films 21 bestaande uit titaandioxide.

35 Wanneer een film met titaandioxide onder warmte wordt be handeld bij een temperatuur van 500 °C of lager wordt geen piek waargenomen bij de Rö-straaldiffractometrle van de film. Daarbij wordt de titaandioxidefilm gezien als nagenoeg niet-kristallijn. Kristallijne ff ” Γ 7 ' - *' · V ____ _ -a -4- 23456/Vk/mvl

• I

# titaandioxidefilms van TiC^ in anatase en rutielvormen kunnen worden verkregen door het veranderen van de samenstellingen van de oplossingen, de verhittingsatmosfeer en de verhittingstemperatuur.

De reflectie van titaandioxide, niet-kristallijn, in het 5 infrarode gebied, wijkt niet veel af van dat van het kristallijne titaandioxide, te weten anatase en rutiel. Een niet-kristallijne titaandioxide-film heeft een zeer hoge transmissie in het zichtbare gebied en heeft een voortreffelijke hechtingssterkte en mechanische sterkte. Het is geschikt als een infrarode stralen reflecterende film. Als resultaat van 10 de diverse uitgevoerde experimenten werden rutiel en anataas bereid uit een oplossing met een titaanverbinding, waarbij is gevonden dat deze een granulaire struktuur hebben en makkelijk kunnen worden afgescheiden zodat ze slechts een beperkte transparantheid vertonen.Hieren-tegen heeft niet kristallijn titaandioxide een lage dispersie met 15 betrekking tot de reflectie uit het zichtbare gebied tot het infrarode gebied. Zodoende veroorzaakt niet-kristallijn titaandioxide een lichte daling met betrekking tot de transmissie door de interferentie in het zichtbare gebied. Zodoende kan niet-kristallijn titaandioxide worden beschouwd als een stof met een hogere transmissie binnen het totale 20 zichtbare gebied in vergelijking met rutiel en anataas.

Volgens diverse andere uitgevoerde experimenten hangt de kristallijne vorm van titaandioxide ook af van de verhittingstemperatuur én verder van de samenstellingen van de oplossing, de verhittings- ' atmosfeer en dergelijke. Wanneer de verhittingstijd kort is, is het 25 verkregen titaandioxide niet-kristallijn. Wanneer de verhittingstemperatuur hoog is, neemt de verhouding van de anatase- of rutielkristallen toe na verloop van tijd. Na een bepaalde periode wordt de verhouding van anatase of rutielkristallen echter verzadigd. In fig. 3 is het verband aangegeven tussen de verhouding van de anataas kristallen in de film 30 (als functie van de tijd) en de transmissie binnen het zichtbare gebied. In fig. 3 is de verhouding van de intensiteit van de anatasepiek weergegeven langs de abscis en de maximale transmissie binnen het zichtbare gebied (%) is weergegeven langs de ordinaat. Uit deze grafiek is het duidelijk dat de transmissie binnen het zichtbare gebied voortreffelijk 35 is met niet-kristallijn titaandioxide en ook voortreffelijk is met niet-kristallijn titaandioxide dat gedeeltelijk anatasekristallen bevat. Wanneer de intensiteitsverhouding van de anatasepiek echter ligt boven ongeveer 0,8 (overeenkomend met een anatasegehalte van ongeveer 50 gew.%) V?* . · i « -5- 23456/Vk/mvl % wordt de transmissie binnen het zichtbare gebied plotseling verlaagd.

De reflecterende films voor infraroodstralen, vervaardigd onder de diverse omstandigheden, werden onderworpen aan Rö-straaldiffrac-tometrie om titaandioxidekristallen waar te nemen. De films werden ook 5 onderworpen aan visuele observatie van onregelmatige kleuren en werden onderzocht met betrekking tot de transmissie binnen het zichtbare gebied, de reflectie binnen het infrarode gebied, de adhesiesterkte, mechanische sterkte en chemische bestandheid. De transmissie binnen het zichtbare gebied verandert in afhankelijkheid van de dikte en de reflectie van de 10 film. De dikte van de lagen 21 en 22 werd zodanig ingesteld dat de golflengte bij de maximale transmissie van de film 550 nm werd. De mechanische sterkte van elke film werd onderzocht door het oppervlak van de film te wrijven met een katoenen doek. Een film die makkelijk kon worden verwijderd werd aangegeven als x, een film die een gedeeltelijke 15 afscheiding gaf, werd aangegeven als Δ en een film die geen afscheiding gaf werd aangegeven met o. De hechtingssterkte van elke film werd onderzocht door een stuk cellofaantape op de film te plakken en de cellofaantape krachtig te verwijderen van de film. Een film die makkelijk werd afgescheiden werd aangegeven als x, een film die een gedeeltelijke afscheiding 20 gaf werd aangegeven met Δ en een film die geen afscheiding gaf werd aangegeven met o. De chemische bestandheid van elke film werd getest door de film onder te dompelen in een 10%-ige zoutzure oplossing of 10%-ige loogoplossing gedurende 30 minuten en met het oog de scheiding waar te nemen en de oplossing van de ontkleurde film. De hierbij ver-25 kregen resultaten zijn weergegeven in de tabel.

u ·- - > » * -6- 23456/Vk/mvl ........- —.............I —-------τ -, , --------- —

I I I

•a iii

•H III

a> aj ii I

x: χ: I I I

Ο Ό O I 0 I o I o co c ii !

•H cO II

6 4J II

0) CO II

X CD II I

υ x ii i __I_I_J_

--1 I I

I I I

0} III

X! Ill u ill to <3 I < I o l o

H 0 II I

C 4-) II

cd x: ii

XX I I

υ ω ii I

CD 4-> II I

E co ll I

__I_i-1- I I I !

CO III

Ö0 I I I

ecu <3 I ><: I ο I o

•H 4-) I I I

ii !

XX II

0 a) I I I

aj 4-) ii I

--j-i-j-

C III

cd ii I I I 5-- I a*-

<D XJ 3¾ I 3¾ I IX I VO

•HO X I C— I r- I «-

4-) O G »- I *- I I

υ x ω I I I

¢) (OH I I I

η x id I I !

<H <M X 1 I I

CD C 4-) I I I

X ή μ !__!_!_ c j 1 •HO) j

0) X I

Ή CD CO 1 I I

, cd -H X X) I I

X Ë C0 4-) CD --o I --Ο I --o I

S -h ® fj -g ^ίΚίΐσ^ισ) ® $ s ·η ο σ>ισΛ. σν l c*

E-< EONS) , j I

X

. Cd 4-> I

X <D I

X X__j_j_1_

Cl Cl I

CD I (ÜIC 1C

CD Ό I Ό I <D I CD

X ·ΗΙ ·Η I CD bO I CD bO

•r) H CD I iH CD I bO C IbflC

•H S CD X I CD X I -Η I *H

rH X (DU I (DU I Ό XI ffl I X) X) CO

CO ·Η CO I H 01 I cd -H 4-5 I Cd ·Η 4-5 CD> 4-) CD I 4-) CD I XCDCd I XCDCd -P X bO I X bO I Xcdl Xcd

•H cd <H I cd ex I X U rH I X U rH

3 cued I cued I ana i cdcocu

I I I

---1-1--I ~

CD C\J I CM I C\J I CM

1 X O I O I O I O

W CD I I I .

bQ X Cl Cl C I C

C bO -HI ·Η I ·Η I ·Η Η·Η ><! — I X — I ><! — IX —

4-) XJ I I I

·+-) C CJCIOCIOC IOC

•H cd Ο -Η I Ο ·Η . I Ο -Η I Ο -H

X 4-) Si Si S i s C CO O I O I O I o

CDS OOIOOIOO IIXO

>o Όοισνηιιχη i lx m ...........1-1-1- I I I 3¾ 3^- 1 I C I o o

I I Ό I IX LX

I I -Η I · — —

I I Η I

I I rH 1C

S ,„ I I cd ! ·£?

X 2 I I 4-) I rH

0 2 I rH I CO I rH

> 2 I CD I -H I Cd „ 1 "2 I ·Η I X I 4-) 2 CM 2 I 4) I X I CO 2 O 5 I 3 I I I -H ™

•H I X I 4) I X

E-4 I I CD ix2

I I ·η I I S

I 1C 14-5™

I I I CD

I I I *H

I I ic

j I I I

P't n 7 -: .

-7- 23456/Vk/ravl 9

Lampen met metaaloxidefilms in verschillende kristallijne vormen werden vervaardigd op een wijze zoals boven beschreven en onderworpen aan een tijdsduurtest waarbinnen de lampen worden ingeschakeld gedurende 7 uren en uitgeschakeld gedurende 1 uur. Het elektrische gedrag van elke 5 lamp bleef gelijk na een dergelijke tijdsduurtest als voordat de test werd uitgevoerd. Een lamp met een niet-kristallijne titaandioxidefilm 21 gaf geen scheiding van de film 21. Lampen met films 21 van anatase en rutielkristallen veroorzaken echter een significante afscheiding en bleken niet te voldoen voor praktische toepassing.

10 Bij alle lampen zoals boven beschreven bestonden de siliciumoxidefilms 22 uit niet-kristallijn siliciumoxide.

Wanneer andere metaaloxiden werden gebruikt dan titaandioxide zoals zirconiumdioxide (ZrC^), tantaalperoxide (Ta20^) of ceriumdioxide (Ce02) of mengsels van dergelijke metaaloxiden werden 15 vergelijkbare effekten verkregen als verkrijgbaar met titaandioxide, mits dergelijke metaaloxiden of mengsels hiervan niet-kristallijn zijn.

Met betrekking tot de werkwijze voor het vormen van een film van een dergelijk metaaloxide of mengsel van twee of meer van dergelijke metaaloxiden kan dezelfde werkwijze voor het vormen van de film in het 20 bovenvermelde voorbeeld worden toegepast waarbij een organische metaalverbinding wordt aangebracht en verhit. Op dezelfde wijze werden vergelijkbare effekten verkregen als verkrijgbaar met siliciumoxide onder toepassing van magnesiumoxide (MgO) of alurainiumoxide (A^O^) mits magnesiumoxide of aluminiumoxide niet-kristallijn is.

25 De onderhavige uitvinding is ook toepasbaar op een film voor een enkele laag. Bij een film voor infraroodreflectie bestaande uit een enkele titaandioxidefilm, wanneer de film niet-kristallijn is, is de film voortreffelijk met betrekking tot de transmissie van zichtbare stralen en met betrekking tot de reflectie van infraroodstralen en 30 daarbij ontstaat niet makkelijk een afscheiding.

Bij de onderhavige uitvinding is een transparante film niet beperkt tot een infraroodstralen reflecterende film, maar kan een film ook worden aangebracht met een afwijkende functie zoals een beschermende film. Verder heeft de film van de lamp, onafhankelijk van 35 de enkelvoudige of meerlagenstruktuur, voortreffelijke optische karakteristieken zoals een transmissie binnen het zichtbare gebied en wordt niet makkelijk een scheiding veroorzaakt.

Volgens de onderhavige uitvinding kan het metaaloxide van de 5- ·· ·. , - ί * r -8- 23456/Vk/mvl film een kleine kristallijne hoeveelheid bevatten. Een fijn poeder van anataas (deeltjesgroottes ongeveer 0,1^um) werd opgelost in een organisch bindmiddel en de verkregen oplossing werd aangebracht op een kwartsplaat en werd verhit. Wanneer de verkregen film werd onderworpen aan Rö-straal-5 diffractometrie en elektronenstraaldiffractometrie werd bevestigd dat de film nagenoeg geheel bestond uit anatasekristallen. De verhouding van het anatasegehalte kan bij benadering worden bepaald door de piek-intensiteit van de Rö-straaldiffractometrie van een dergelijke film bij een specifieke golflengte te vergelijken met die van een film van 10 dezelfde dikte,bereid uit de organische metaalverbinding als oplossing.

Bij een film met een anatasepiekintensiteit in een verhouding van 0,8 bleek de anataseverhouding waarbij een abrupte daling van de transmissie optrad in het zichtbare gebied ongeveer bij 50 gew.% te liggen, met verwijzing naar fig. 3. Hieruit blijkt dat de werking 15 volgens de uitvinding kan worden verkregen indien het gehalte aan het niet-kristallijne deel ongeveer 50 gew.% of meer is.

Volgens de uitvinding wordt dan ook een gloeilamp verkregen met een bol (1) met een ingebouwde draad (6) hierin en een infrarood-stralen reflecterende film (2) gevormd op een of op beide buitenste of 20.. binnenste oppervlakken van de bol (1) en van een niet-kristallijn metaal-oxide. De infraroodstralen reflecterende film heeft een voortreffelijke transmissie van zichtbare stralen en een reflectie van infraroodstralen en veroorzaakt geen afscheiding.

♦ λ Ί " " ' £· '> · - - ·-

Claims

1. Gloeilamp bestaande uit een glazen bol (1) met een hierin gebouwde draad (6) en een transparante film (2) gevormd op ten 5 minste een oppervlak van de bol (1) met het kenmerk, dat de film een niet-kristallijn metaaloxide bevat.

2. Gloeilamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de transparante film (2) niet minder dan ongeveer 50 gew.% niet-kristallijn titaandioxide bevat.

3. Gloeilamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de transparante film (2) een struktuur heeft waarbinnen een laag metaaloxide met een hoge reflectie en een metaaloxidelaag met een lage reflectie afwisselend zijn aangebracht.

4. Gloeilamp volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de 15 metaaloxidelaag met de hoge reflectie niet minder dan ongeveer 50 gew.% niet-kristallijn titaandioxide bevat en de metaaloxidelaag met de lage reflectie bestaat uit niet-kristallijn siliciumoxide. Eindhoven, september 1983 ~ ” -· - V *7 v. . ^