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Die
Erfindung betrifft eine Blitzlicht-Leuchtquelle mit Hüllenglas.
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Moderne
Digitalkameras verfügen
heute in aller Regel über
einen eingebauten Blitz, den die Kamera bei Bedarf automatisch zuschaltet.
Kamera-Handys erfreuen sich immer größerer Beliebtheit, so dass
zunehmend Geräte
auch mit externem Blitzlicht auf den Markt kommen.
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Die
heutigen Blitzlichter haben mit den ersten Blitzlichtern aus Magnesiumpulver,
vermischt mit Kaliumpermanganat, das manuell gezündet wurde, nichts mehr zu
tun und sind meist elektronisch. Ein Elektronenblitzgerät enthält eine
mit Xenon- oder Kryptongas gefüllte
Röhre,
in der eine hohe Spannung entladen wird, die einen elektrischen
Blitz erzeugt, der wiederum einen Lichtblitz erzeugt. Die typische
Leuchtdauer eines derartigen Blitzes ist etwa 1/1000 Sekunde. Dies
ist wesentlich kürzer
als jene der alten Blitzwürfel
und bei der Wahl der Belichtungszeit zu berücksichtigen.
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Hochwertigere
Kameras haben einen so genannten Blitzschuh, auf den externe Blitzlichter
aufgesteckt werden können.
Die hierzu verwendbaren Blitze sind heute zumeist auf das jeweilige
Kameramodell abgestimmt, um mit dessen Automatikfunktionen zusammenzuwirken.
Fremdhersteller bieten mitunter Blitzgeräte an, die mit Blitzadaptern
an unterschiedliche Kameras angepasst werden können. Der Vorblitz dient dazu den
bei Einsatz eines Blitzes sogenannten Rote-Augen-Effekt zu minimieren,
bei dem das Licht von der roten Netzhaut des Auges reflektiert wird,
wodurch die Pupillen rot erscheinen.
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Die
Elektronen-Blitzlampen sind Hochdruck-Entladungslampen für den Pulsbetrieb,
aufgebaut aus einem Glas- oder Kieselglasrohr, an dessen Enden die
Stromzuführungen
(Anode, Kathode) eingeschmolzen sind.
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Die
ungeheizte Kathode enthält
in der Regel Emitterstoffe, wie Caesium- und Bariumoxid, zur Herabsetzung
der Elektronenaustrittsarbeit. Die Lebensdauer einer Blitzlampe
bestimmt sich aus dem Rückgang
ihrer Lichtausbeute, der durch eine Einfärbung des Rohres, wahrscheinlich
durch verdampftes Elektrodenmaterial, verursacht wird. Je höher die
Blitzleistung einer Elektronen-Blitzlampe bei gleicher Bauausführung ist,
desto kürzer
ist die Lebensdauer.
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Da
die Herstellung von Kieselglasrohr sehr kostspielig ist, werden
für die
meisten Blitzlicht-Lampen preiswertere Gläser, wie Borosilikatgläser eingesetzt,
weil diese Gläser
gegenüber
dem Kieselglas auch eine einfachere glastechnische Verarbeitbarkeit
und eine gute Verschmelzanpassung an das Metall der Glasdurchführung aufweisen.
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Die
Entwicklung der neuesten Generation von Blitzlampen geht hin zu
immer kleineren und kompakteren Baugrößen. Damit verbunden ist eine
zunehmende Temperaturbelastung des Glashüllkolbens, so dass spezielle
Gläser
entwickelt werden müssen.
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Einem
einzelnen Photon kann man keine Temperatur zuordnen, allerdings
strahlen heiße
Körper
Licht mit einer charakteristischen Temperaturverteilung ab, aus
der man einen Rückschluss
auf die Temperatur des Körpers
ziehen kann. So können
die meisten Lichtquellen als Temperaturstrahler charakterisiert
werden. Erhitzt man einen Körper,
z. B. ein Stück
Stahl, wird er irgendwann beginnen, rot zu glühen. Erhitzt man weiter, glüht er gelb,
dann weiß,
und schließlich
blau. Er sendet stets ein kontinuierliches Spektrum elektromagnetischer
Wellen aus, dessen Maximum sich mit steigender Temperatur zu kürzeren Wellenlängen – von Rot
nach Blau – verschiebt.
Die spektrale Zusammensetzung des Lichts, den ein (idealisierter)
schwarzer Körper
bei einer bestimmten Temperatur aussendet, charakterisiert man mit
der Farbtemperatur. Je höher
die Temperatur, desto stärker
wird das Spektrum in den blauen Bereich des Spektrums verschoben.
Die Farbtemperatur wird in Kelvin gemessen, dabei entspricht Tageslicht
etwa einer Farbtemperatur von 5.500 K.
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Beispielsweise
ist aus der
DE 40 12
288 C1 ein Borosilikatglas für die Verwendung von Elektronen-Blitzlampen
bekannt, das einen besonders hohen Cs
2O-Gehalt
aufweist. Es wurde gefunden, dass mit steigendem Cäsiumoxidgehalt
die Lebensdauer einer Blitzlampe verlängert werden kann.
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Die
DE 103 06 427 A1 beschreibt
die Verwendung eines Glases zur Herstellung von Lampenkolben von
Entladungslampen, insbesondere von miniaturisierten Entladungslampen.
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In
der
DE 102 04 150
A1 werden Erdalkalialuminosilikatgläser und deren Verwendung als
Kolbenmaterial für
Halogenlampenkolben beschrieben.
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Die
DE 199 39 789 A1 beschäftigt sich
mit alkalifreien Aluminoborosilikatgläsern sowie deren Verwendung
als Substratgläser
für Display-
und Photovoltaik-Anwendungen,
wobei insbesondere auf eine hohe Qualität hinsichtlich der Blasenfreiheit
der Gläser
abgestellt wird.
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Die
JP 2002308643 A beschreibt
ein alkalifreies Glas und ein Glassubstrat für ein Display.
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DE 101 08 992 A1 bezieht
sich auf ein solarisationsstabiles Borosilikatglas und dessen Verwendung als
Lampenkolben für
Backlights, wobei auch die Verwendung des Glases für die Herstellung
von Blitzlampen beschrieben ist.
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Ein
weiteres Problem bei Blitzlicht-Lampengläsern ist, dass bei der Blitzerzeugung
ein großer
Anteil in Form von UV-Strahlung freigesetzt wird. Im UV-Bereich
sollte die Transmission des Glases gering sein, da die emittierte
UV-Strahlung angrenzende Kunststoffteile irreversibel schädigt, d.
h. deren Erscheinungsbild und Funktion werden zerstört. Durch
die emittierte UV-Strahlung vergilben die Polymere („Yellowing”), trüben ein („Haze”) und neigen
in hohem Maße
zum Verspröden.
Das Verspröden
der Polymeren kann im Laufe der Zeit zur völligen Unbrauchbarkeit des
gesamten Produktes führen.
Eine besonders schädliche
Emissionslinie ist hierbei diejenige von Quecksilber, das zur Lichterzeugung
eingesetzt wird, bei 313 nm. Um die schädliche UV-Wirkung zu minimieren
sollte das Glas des Blitzlichts auch eine UV-blockende Wirkung im
gewünschten Maße aufweisen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Blitzlicht-Leuchtquelle mit
Hüllenglas
auf Basis von Borosilikatglas bereitzustellen, welches die gewünschten
Anforderungen bei der Temperatur- und/oder UV-Belastung eines Hüllenglases
erfüllt.
Insbesondere soll das erfindungsgemäß verwendete Glas gegenüber den
Gläsern
aus dem Stand der Technik eine hohe Glastemperatur Tg, gegebenenfalls
eine definiert eingestellte UV-Kante und damit eine entsprechend
abgesenkte Farbtemperatur der Blitzlichtquelle aufweisen.
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Die
erfindungsgemäß verwendeten
Gläser
sind einerseits für
Blitzlampen geeignet, deren Elektroden durch eine Verschmelzung
mit dem Glas ins Innere der Lampe geführt werden und andererseits
auch für
Lampen geeignet, die außenliegende
Elektroden besitzen („external
electrode lamps”).
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Die
Gläser
sind besonderes geeignet für
eine Verschmelzung mit Elektrodendurchführungen aus z. B. Molybdän oder Wolfram
Metall, sowie auch für
Legierungen wie z. B. Kovar (Fe-Co-Ni) Legierung.
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Erfindungsgemäß wird die
obige Aufgabe in überraschender
Weise durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wonach eine Blitzlicht-Leuchtquelle
mit Hüllenglas
bereit gestellt wird, enthaltend oder bestehend aus einem Blitzlicht-Lampenglas,
insbesondere für
Elektronen-Blitzlampen, umfassend die nachfolgenden Zusammensetzungen:
SiO2 | 50–70 Gew.-% |
B2O3 | 0–< 13 Gew.-% |
Al2O3 | 5–22 Gew.-% |
Li2O | < 1,0 Gew.-% |
Na2O | < 1,0 Gew.-% |
K2O | < 1,0 Gew.-%, wobei
die |
ΣLi2O + Na2O + K2O | < 1,0 Gew.-% beträgt, und |
MgO | 0–8 Gew.-% |
CaO | 0–20 Gew.-% |
SrO | 0–10 Gew.-% |
BaO | 0–30 Gew.-%,
wobei die |
ΣMgO + CaO
+ SrO + BaO | 2–30 Gew.-%
beträgt,
und |
TiO2 | 0–10 Gew.-% |
bevorzugt | > 0,5–10 Gew.-%
beträgt, |
ZrO2 | 0–3 Gew.-% |
CeO2 | 0–10 Gew.-% |
Fe2O3 | 0–1 Gew.-% |
WO3 | 0–3 Gew.-% |
Bi2O3 | 0–3 Gew.-% |
MoO3 | 0–3 Gew.-%. |
ZnO | 0–5 Gew.-%, |
wobei die ΣSiO
2 + Al
2O
3 +
B
2O
3 von 55–90 Gew.-%
beträgt,
sowie
gegebenenfalls Läutermittel,
wie z. B. As
2O
3,
Sb
2O
3, Sulfate,
Chloride etc, sowie Kombinationen daraus, in üblichen Konzentrationen, wobei
Cs
2O in einer Menge < 9 Gew.-% vorliegt, bevorzugt nicht
vorhanden ist,
und die Farbtemperatur der Blitzlicht-Leuchtquelle
durch Zusatz zumindest eines Dotierstoffs im Blitzlicht-Lampenglas
um 800 bis 1.500 K, bevorzugt 900 bis 1.200 K, insbesondere 1.000
K abgesenkt ist.
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Besonders
bevorzugt sind die erfindungsgemäß verwendeten
Gläser
bis auf unvermeidbare Verunreinigungen frei von Alkalien.
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Die
erfindungsgemäß verwendeten
Blitzlicht-Lampengläser
sind insbesondere vorteilhaft, da diese eine vorzugsweise hohe Glastemperatur
Tg aufweisen die zweckmäßigerweise über 450°C liegt,
bevorzugt in einem Bereich von 500°C bis 800°C, besonders bevorzugt von 600°C bis 800°C, insbesondere über 600°C eingestellt
werden kann. Unter Glastemperatur Tg soll im Rahmen der vorliegenden
Erfindung die Transformationstemperatur des Glases verstanden werden
(siehe hierzu auch Schott „Guide
to Glass”,
Heinz G. Pfaender, Chapman and Hall 1996, S. 20–S. 22). Zur Charakterisierung
des Übergangs
von Glas von der Schmelze zum Festkörper im Transformationsbereich
wird die Viskosität
verwendet. Ab einer Viskosität
von etwa 1012 Pas spricht man von Glas.
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Eine
erfindungsgemäß mögliche derartige
hohe Glastemperatur hat insbesondere für Blitzlichtgläser die
Vorteile, dass die Lebensdauer deutlich erhöht werden kann, da die Gläser insbesondere
für hohe
Temperaturbelastungen ausgelegt sind.
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Nach
einer weiteren Variante können
die Zusammensetzungen für
die erfindungsgemäß verwendeten Blitzlicht-Lampengläser derart
gewählt
werden, dass für
schädliche
UV-Strahlung blockierende Eigenschaften vorliegen. Hierfür sind insbesondere
die nachfolgend aufgeführten
erfindungsgemäß verwendeten
Glaszusammensetzungen für
Blitzlampen geeignet, sofern keine extrem hohen Anforderungen an
die Temperaturbelastbarkeit gestellt werden, jedoch besondere Anforderungen
an die Einstellung der UV-Absorption, d. h. UV-blockenden Eigenschaften,
sowie die Farbtemperatur gestellt werden:
SiO2 | 55–79 Gew.-% |
B2O3 | 3–< 13 Gew.-% |
Al2O3 | 0–10 Gew.-% |
Li2O | 0–10 Gew.-% |
Na2O | 0–10 Gew.-% |
K2O | 0–10 Gew.-%,
wobei die |
ΣLi2O + Na2O + K2O | 0,5–16 Gew.-%
beträgt
und |
MgO | 0–2 Gew.-% |
CaO | 0–3 Gew.-% |
SrO | 0–3 Gew.-% |
BaO | 0–3 Gew.-% |
ZnO | 0–3 Gew.-%,
wobei die |
ΣMgO + CaO
+ SrO + BaO + ZnO | 0–10 Gew.-%
beträgt
und |
ZrO2 | 0–3 Gew.-% |
CeO2 | 0–1 Gew.-% |
Fe2O3 | 0–1 Gew.-% |
WO3 | 0–3 Gew.-% |
Bi2O3 | 0–3 Gew.-% |
MoO3 | 0–3 Gew.-% |
TiO2 | 0–10 Gew.-% |
sowie gegebenenfalls Läutermittel wie z. B. As
2O
3, Sb
2O
3, Sulfate, Chloride, etc. sowie Kombinationen
daraus in üblichen
Konzentrationen, wobei Cs
2O in einer Menge < 9 Gew.-% vorliegt,
bevorzugt nicht vorhanden ist,
und die Farbtemperatur der Blitzlicht-Leuchtquelle
durch Zusatz zumindest eines Dotierstoffs im Blitzlicht-Lampenglas
um 800 bis 1.500 K, bevorzugt 900 bis 1.200 K, insbesondere 1.000
K abgesenkt ist.
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Besonders
bevorzugt sind als Gläser
für die
Verwendung in den erfindungsgemäßen Blitzlicht-Leuchtquellen
demnach Borosilikatgläser.
Borosilikatgläser
umfassen als erste Komponente SiO2 sowie
B2O3 und als weitere
Komponente Erdalkalioxid, wie z. B. CaO, MgO, SrO und BaO und optional
Alkalioxid, wie z. B. Li2O, Na2O
und K2O.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kommen in den Blitzlicht-Lampengläser ein
oder mehrere Dotierstoffe zum Einsatz. Hierbei handelt es sich vorteilhafterweise
um Dotieroxide, insbesondere ausgewählt aus den nachfolgend angeführten: TiO2, Fe2O3,
CeO2 und Nb2O3. Ein besonders bevorzugtes Dotieroxid ist
TiO2.
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Diese
Dotieroxide werden bevorzugt zur Glaszusammensetzung für eine Blitzlicht-Lampe, insbesondere
eine Elektronen-Blitzlampe, zugegeben, um die UV-Absorption, d. h. insbesondere eine
definiert eingestellte UV-Kante in den Gläsern einzustellen. Unter der
UV-Kante in nm wird hier verstanden, dass das Glas mit einer Dicke
von etwa 0,2 mm unterhalb einer gegebenen Wellenlänge zu kürzeren Wellenlängen hin
einen spektralen Transmissiongrad von < 0,1% besitzt. Insbesondere wird eine
UV-Kante angestrebt, die im Wellenlängenbereich zwischen 300 und
350 nm, bevorzugt 310 und 330 nm, ganz besonders bevorzugt 313 und
325 nm liegt, und dass das Glas im Wellenlängenbereich oberhalb der UV-Kante
weitgehend transparent ist.
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Die
Dotieroxide werden in einer geeigneten Menge zugegeben. Als Faustregel
kann man beispielhaft angeben, dass derartige Dotierstoffe in einer
Menge von 0,005 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,005 Gew.-% bis 5 Gew.-%,
ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 4,5 Gew.-%, vorhanden sind.
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Besipielsweise
können
Fe2O3, und Nb2O3 und/oder CeO2 in einer Menge von 0,005 bis 5 Gew.-%,
bevorzugt 0,001 bis 4 Gew.-% und TiO2 in
einer Menge von 0,005 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,005 bis 5 und ganz besonders
bevorzugt 0,1 bis 4,5 Gew.-% in der Glaszusammensetzung enthalten
sein.
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Es
kann auch eine Mischung von mehreren Dotieroxiden eingesetzt werden,
wie beispielsweise eine Mischung von TiO2 und
Fe2O3 oder TiO2 und CeO2.
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Durch
Zugabe geeigneter Dotieroxide in geeigneten Mengen kann die Lage
der UV-Kante so
beeinflusst werden, dass für
die erfindungsgemäßen Blitzlichtgläser eine
Blockung des UV-Lichtes für
Wellenlängen < 320 nm erreicht
wird, d. h. die UV-Kante
bei mehr als 313 nm liegt und damit die schädliche Quecksilberlinie bei
313 nm geblockt wird.
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Ein
erfindungsgemäß bevorzugtes
Dotieroxid ist Titandioxid. TiO2-Gehalte
im Bereich > 0,5–10 Gew.-%,
bevorzugt > 1–7 Gew.-%,
ganz bevorzugt > 1–5 Gew.-%
werden eingesetzt. Der Höchstgehalt
an TiO2 beträgt vorzugsweise 10 Gew.-%,
wobei höchstens
5 Gew.-% bevorzugt sind. Ein bevorzugter Mindestgehalt an TiO2 beträgt
1 Gew.-%. Vorzugsweise liegen mindestens 80% bis 99%, insbesondere
99,9 oder 99,99% des enthaltenen TiO2 als
Ti4+ vor. In einigen Fällen haben sich Ti4+-Gehalte
von 99,999% als sinnvoll erwiesen, wobei die Schmelze bevorzugt
unter oxidativen Bedingungen erzeugt wird.
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Unter
oxidativen Bedingungen sind dabei insbesondere solche zu verstehen,
bei denen das Titan in der zuvor angegebenen Menge als Ti4+ vorliegt oder auf diese Stufe oxidiert
wird. Diese oxidativen Bedingungen lassen sich in der Schmelze beispielsweise
leicht durch Zugabe von Nitraten, insbesondere Alkalinitraten und/oder
Erdalkalinitraten, erreichen. Auch durch Einblasen von Sauerstoff
und/oder trockener Luft kann eine oxidative Schmelze erreicht werden.
Außerdem
ist es möglich,
eine oxidative Schmelze mittels einer oxidierenden Brenner-Einstellung,
z. B. beim Aufschmelzen des Gemenges, zu erzeugen.
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TiO2 weist den Vorteil auf, eine besonders steile
UV-Kante zu besitzen, so dass dieses für eine effektive UV-Blockung
besonders geeignet ist und gleichzeitig eine hohe Transmission im
sichtbaren Wellenlängenbereich
liefert.
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Falls
die TiO2-Gehalte der Glaszusammensetzung > 2 Gew.-% sind und
ein Gemenge mit einem Gesamt-Fe2O3 Gehalt von > 5 ppm verwendet wird, wird daher bevorzugt
mit As2O3 geläutert und
mit Nitrat geschmolzen, um eine Färbung des Glases im sichtbaren
Wellenlängenbereich
zu vermeiden. Die Nitratzugabe erfolgt bevorzugt als Alkalinitrat
mit Gehalten > 1 Gew.-%,
um eine Färbung
des Glases im sichtbaren Bereich zu unterdrücken. Obwohl dem Glas beim
Aufschmelzen Nitrat, vorzugsweise in Form von Alkali- und/oder Erdalkalinitraten,
zugesetzt wird, beträgt
die NO3-Konzentration im fertigen Glas nach
der Läuterung
vorzugsweise lediglich maximal 0,01 Gew.-% und in vielen Fällen höchsten 0,001
Gew.-%.
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Weitere
Möglichkeiten,
eine unerwünschte
Verfärbungen
der Gläser
im sichtbaren Wellenlängenbereich
zu verhindern, ist, wenn die Glasschmelze im Wesentlichen frei von
Chlorid bleibt und insbesondere kein Chlorid und/oder Sb2O3 zur Läuterung
bei der Glasschmelze zugegeben wird. Eine Blaufärbung des Glases, wie sie bei
der Verwendung von TiO2 auftritt, lässt sich
daher vermeiden, wenn praktisch vollständig auf Chlorid als Läutermittel
verzichtet wird. Auch Sulfate, wie sie z. B. als Läutermittel eingesetzt
werden, können
zu einer Verfärbung
des Glases im sichtbaren Wellenlängenbereich
(380 nm und 780 nm) führen,
so dass vorzugsweise auch auf Sulfate verzichtet wird. Der Maximalgehalt
an Chlorid bzw. Sulfat beträgt
2 Gew.-%, insbesonders 1 Gew.-%, wobei Gehalte von max. 0,1 Gew.-%
bevorzugt sind.
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Um
Verfärbungen
zu vermeiden wird vorzugsweise eine Läuterung mit As2O3, und zwar unter oxidierenden Bedingungen
durchgeführt.
Durch oxidative Läuterung
beispielsweise unter Verwendung von Nitraten mit As2O3 kann insbesondere die Bildung des Ilmenit
(FeTiO3) Komplexes unterbunden werden. Das
Auftreten dieses Komplexes führt
zu einer starken Färbung
im sichtbaren Bereich.
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Um
eine geeignete UV-Blockung zu erreichen, kann den erfindungsgemäß verwendeten
Blitzlichtgläsern
auch Fe2O3 zugegeben
werden. Die erfindungsgemäß zugesetzten
Gehalte liegen im Bereich von 0 bis 1 Gew.-%. Bevorzugt ist Fe2O3 im Glas in Gehalten < 500 ppm enthalten.
Zur Einstellung der UV-Kante haben sich insbesondere Gehalte zwischen
10–500
ppm, bevorzugt 50–200
ppm, ganz besonders bevorzugt 70–150 ppm bewährt.
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Sofern
Eisen enthalten ist, wird dieses durch die oxidierenden Bedingungen
während
der Schmelze, beispielsweise durch Einsatz von nitrathaltigen Rohstoffen,
in seine Oxidationsstufe 3+ überführt, wodurch mögliche Verfärbungen
im sichtbaren Wellenlängenbereich
minimiert werden. Fe2O3 ist
im Glas bevorzugt in Gehalten < 500
ppm enthalten. Fe2O3 liegt
im Allgemeinen als Verunreinigung vor. Die erfindungsgemäßen Glaszusammensetzungen
enthalten vorzugsweise die zuvor angegebenen Mengen an Fe2O3 und sind ganz besonders
bevorzugt im Wesentlichen frei von Fe2O3.
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Durch
Zusatz der beschriebenen Dotieroxide kann daher sowohl die UV-Kante,
d. h. die UV-Blockung, wie auch die Transmission, insbesondere die
Streuung des Glases, eingestellt werden.
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Darüber hinaus
kann in den Blitzlicht-Lampengläsern,
die in der Erfindung zum Einsatz kommen, die Glastemperatur Tg in
gewünschter
Weise eingestellt werden. Dies kann zum Beispiel in besonders bevorzugter
Weise durch Einstellung des Al2O3-Gehalts in Abhängigkeit vom B2O3-Gehalts erfolgen. So wird in der Glaszusammensetzung
vorteilhafterweise entweder ein hoher Al2O3-Gehalt mit einem niedrigen B2O3-Gehalt kombiniert oder ein niedriger Al2O3-Gehalt zusammen
mit einem hohen B2O3-Gehalt
eingesetzt.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
liegt die ΣAl2O3 + B2O3 im Bereich von 11 bis 35 Gew.-%, insbesondere
18 bis 25 Gew.-%. Hierdurch kann die Glastemperatur Tg in definiert
hohe Bereiche verschoben werden.
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Insbesondere
bevorzugt beträgt
der Al2O3-Gehalt
in den Blitzlicht-Lampengläsern
10 bis 20 Gew.-%, insbesondere 14 bis 20 Gew.-% und der B2O3-Gehalt 1 bis
15 Gew.-%, insbesondere
4 bis 10 Gew.-%. Die Glastemperatur Tg der Blitzlicht-Lampengläser kann
dann über
600°C eingestellt
werden.
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Wenn
nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Al2O3-Gehalt 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 1 bis
4 Gew.-% und der B2O3-Gehalt
10 bis 20 Gew.-%, insbesondere 15 bis 20 Gew.-% beträgt, kann
die Glastemperatur Tg der Blitzlicht-Lampengläser über 450°C eingestellt werden.
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Demnach
kann durch Einsatz definierter Mengen-Kombinationen von Al2O3 und B2O3 gezielt auf die Glastemperatur
und damit auf die hiermit in Zusammenhang stehenden Eigenschaften
Einfluss genommen werden.
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Es
hat sich überraschenderweise
auch gezeigt, dass die Gläser,
die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sehr stabil
gegen eine Solarisation bei UV-Bestrahlung sind, so dass auf diesbezügliche Zusätze zu Erhöhung der
Solarisationsstabilität
in der Regel gänzlich
verzichtet werden kann. In seltenen Fällen können jedoch geringe Gehalte
von PdO, PtO3, PtO2,
PtO, RhO2, Rh2O3, IrO2 und/oder
Ir2O3 zugegeben
werden. Der übliche
Maximalgehalt an solchen Substanzen beträgt 0,1 Gew.-%, vorzugsweise
0,01 Gew.-%, wobei 0,001 Gew.-% besonders bevorzugt sind. Der Minimalgehalt
beträgt
für diese
Zwecke üblicherweise
0,01 ppm, wobei mindestens 0,05 ppm und insbesonders mindestens
0,1 ppm bevorzugt sind.
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Gegenstand
der Erfindung ist demnach eine Blitzlicht-Leuchtquelle mit Hüllenglas,
enthaltend oder bestehend aus einem der erfindungsgemäß verwendeten
Blitzlicht-Lampengläser, wobei
die Farbtemperatur der Blitzlicht-Leuchtquelle durch Zusatz zumindest
eines Dotierstoffs im Blitzlicht-Lampenglas um 800 bis 1.500 K, bevorzugt
900 bis 1.200 K, insbesondere 1.000 K abgesenkt ist.
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Als
Dotierstoffe kommen die oben beschriebenen in den genannten Mengen
zum Einsatz, wobei ganz besonders bevorzugt die Folgenden ausgewählt werden:
TiO2, Fe2O3, CeO2 und Nb2O3,
Erfindungsgemäß kann die
Blitzlicht-Leuchtquelle mit den Hüllengläsern eine Farbtemperatur im
Bereich von 5500°C
bis 7500°C,
insbesondere 5500°C
bis 6500°C
ganz besonders bevorzugt etwa 6.000 K aufweisen.
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Ein
Absenken der Farbtemperatur hat eine Vielzahl von Vorteilen. So
wird hierdurch ein dem Tageslicht möglichst ähnliches Lichtspektrum zur
Verfügung
gestellt. In der Fotografie ist die Wahl der richtigen Farbtemperatur
wichtig, damit ein Motiv in den korrekten Farben aufgenommen werden
kann, das heißt,
so, wie es vom Auge wahrgenommen wird.
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Zum
erfindungsgemäß eingesetzten
Grundglas gelten die folgenden allgemeinen Ausführungen:
Es kommt ein
Borosilikatglas zum Einsatz. Generell zeigen Borosilikatgläser mit
einem Gehalt von B2O3 zwischen
5 und 15 Gew.-% eine hohe chemische Beständigkeit. Borosilikatgläser mit
einem Gehalt von B2O3 zwischen
15 und 25 Gew.-% zeigen eine gute Verarbeitbarkeit sowie eine gute
Anpassung der thermischen Längenausdehnung
(CTE) an das Metall Wolfram und die Legierung KOVAR (Fe-Co-Ni-Legierung),
die für
Elektrodendurchführungen
verwendet werden.
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Die
erfindungsgemäß verwendeten
Blitzlichtgläser
enthalten 50 bis 79 Gew.-% SiO2. Oberhalb
von 79 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 für den SiO2-Gehalt
ist ein Bereich von 55 bis 65 Gew.-%.
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B2O3 ist erfindungsgemäß zweckmäßigerweise
in einer Menge von mehr als 0 Gew.-%, bevorzugt mehr als 3 Gew.-%, vorzugsweise
mehr als 5 Gew.-% und insbesondere mindestens 10 Gew.-% enthalten.
Die Obergrenze an B2O3 beträgt < 13 Gew.-%. Der
Borsäuregehalt
dient der Verbesserung der Entglasungsstabilität des Glases sowie der chemischen
Beständigkeit.
Bei Überschreitung
des angegebenen Bereichs nimmt die chemische Beständigkeit
wieder ab. B2O3-Gehalte,
die im oberen Teil des angegebenen Bereichs liegen, können für spezielle
Anwendungen besonders günstig
sein.
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Obwohl
das Glas der Erfindung in einzelnen Fällen auch frei von Al2O3 sein kann, so
enthält
es doch üblicherweise
Al2O3 in einer Mindestmenge
von 0,1, insbesondere 0,2 Gew.-%. Bevorzugt ist ein Mindestgehalt von
0,3, wobei Mindestmengen von 0,7, insbesondere mindestens 1,0 Gew.-%
besonders bevorzugt sind. Auch ein Mindestgehalt von 5 Gew.-% kann
sich als besonders vorteilhaft erweisen. Die Höchstmenge an Al2O3 beträgt
20 Gew.-%, wobei maximal 17 Gew.-%, insbesondere 15 Gew.-% bevorzugt
sind. Ganz besonders bevorzugt sind Bereiche von 14 bis 17 Gew.-%.
In einigen Fällen
hat sich eine Höchstmenge
von 8 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% als ausreichend erwiesen. Der
Al2O3-Gehalt dient
der Stabilisierung des Glases.
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Durch
Kombination eines niedrigen Boroxid-Gehalts mit einem hohen Aluminiumoxid-Gehalt oder eines
hohen Boroxid-Gehalts mit einem niedrigen Aluminiumoxid-Gehalt kann,
wie bereits erläutert,
die Glastemperatur Tg im gewünschten
Bereich eingestellt werden.
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Die
Alkalioxide sind gemäß der ersten
Variante der Glaszusammensetzung vorzugsweise nur in geringen Mengen
von je bis zu 1 Gew.-% vorhanden. Für spezielle Anwendungen gemäß der zweiten
Variante der Glaszusammensetzung sind Gehalte bis zu 10 Gew.-% möglich. Es
ist bevorzugt, wenn der Gesamtgehalt an Alkalioxiden 5 Gew.-%, insbesondere
10 Gew.-%, oder 16 Gew.-% nicht überschreitet,
da ansonsten die thermische Ausdehnung der Gläser größer und damit die Verschmelzanpassung
an die Einschmelzmetalle schwieriger wird. Gemäß der ersten Variante der Glaszusammensetzung
sind bevorzugt möglichst
geringe Gehalte an Alkalioxiden, die beispielsweise jeweils 1 Gew.-%
nicht überschreiten,
wobei es weiterhin bevorzugt wird, wenn auch der Gesamtgehalt dieser
Alkalioxide unter 1 Gew.-% liegt. Ganz besonders bevorzugt ist diese
Glaszusammensetzung frei von Alkali, bis auf unvermeidbare Verunreinigungen.
Gemäß der zweiten
Variante der Glaszusammensetzung wird Li2O
in einer Menge von 0–10,
Na2O wird in einer Menge von 0–10 und K2O wird in einer Menge von 0–10.
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Die
Erdalkalioxide von Mg, Ca, Sr und Ba sind gemäß der ersten Variante der Glaszusammensetzung erfindungsgemäß in einer
Menge von BaO = 0–30
Gew.-%, CaO = 0–20
Gew.-% enthalten und der MgO-Gehalt beträgt 0–8 Gew.-%. Gemäß der zweiten
Variante der Glaszusammensetzung beträgt der CaO-Gehalt 0–3 Gew.-%, der SrO-Gehalt
0–3 Gew.-%
und der BaO-Gehalt 0–3
Gew.-%. Die Summe der Erdalkalioxide beträgt gemäß der ersten Variante der Glaszusammensetzung
2 bis 30 Gew.-%, gemäß der zweiten
Variante der Glaszusammensetzung 0 bis 10 Gew.-%.
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Das
Glas kann frei von ZnO sein, enthält jedoch vorzugsweise eine
Mindestmenge von 0,1 Gew.-% und einen Maximalgehalt von höchstens
3 bzw. 5 Gew.-%.
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Gemäß der ersten
Variante der Glaszusammensetzung können Erdalkalioxide und Zinkoxid
im Glas in Mengen von insgesamt bis zu 35 Gew.-% vorhanden sein,
sie dienen der Stabilisierung des Glases. Bevorzugt wird jedoch
ein Erdalkaligehalt (+ZnO) von insgesamt unter 10 Gew.-% eingestellt.
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Der
Gehalt an CeO2 beträgt bevorzugt 0–10 Gew.-%,
wobei Mengen von 0–1
und insbesondere 0–0,5 Gew.-%
bevorzugt sind. Besonders bevorzugt liegt Bi2O3 in einer Menge von 0–3 Gew.-% vor.
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Darüber hinaus
können
noch WO3, MoO3 und
ZrO2 unabhängig voneinander jeweils in
einer Menge von 0–5
Gew.-% bzw. 0–3
Gew.-%, insbesondere von 0,1–3
Gew.-% enthalten
sein. Der Gehalt an MnO2 beträgt 0–5 Gew.-%,
wobei Mengen von 0–2,
insbesondere 0–1
Gew.-% bevorzugt sind.
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Das
Glas kann ferner noch übliche
Läuterungsmittel
in üblichen
Anteilen enthalten, auf die bereits zur Vermeidung von Verfärbungen
im einzelnen eingegangen wurde. Übliche
Läuterungsmittel
sind demnach 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. Wenn eine Läuterung
mit As2O3 und zwar,
wie bereits erläutert,
unter oxidierenden Bedingungen durchgeführt wird, enthält das Glas
vorzugsweise 0,01–1
Gew.-% As2O3. Bei
Alkaliverbindungen, deren Läuterungswirkung
hauptsächlich
auf ihrer Zersetzung oder Verflüchtigung
beruht, verbleibt ein Rest im Glas als Teil des Alkalioxidgehaltes.
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Die
Gläser,
die in der Erfindung eingesetzt werden, eignen sich insbesondere
zur Herstellung von Flachglas, beispielsweise nach dem Float-Verfahren,
wobei die Herstellung von Röhrenglas
besonders bevorzugt ist. Ganz besonders eignet es sich zur Herstellung
von Röhren
mit einem Durchmesser von mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens
1 mm und eine Obergrenze von höchstens
2 cm, insbesonders höchstens 1
cm. Besonders bevorzugte Röhrendurchmesser
betragen zwischen 2 mm und 5 mm. Es hat sich gezeigt, dass derartige
Röhren
eine Wandstärke
von mindestens 0,05 mm, insbesondere mindestens 0,1 mm aufweisen,
wobei mindestens 0,2 mm besonders bevorzugt sind. Maximale Wandstärken betragen
höchstens
1 mm, wobei Wandstärken
von höchstens < 0,8 mm bzw. < 0,7 mm bevorzugt
sind.
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Die
Blitzlampen, die mit Hüllkörpern der
erfindungsgemäß verwendeten
Glaszusammensetzungen ausgerüstet
sind, eignen sich für
die Verwendung in der Fotografie oder zur Erzeugung von Lichteffekten,
entweder aus ästhetischen
Aspekten oder zur Erfassung als Blitz und/oder Vorblitz. Beispiele
in der Fotographie sind Mobiltelefone mit eingebautem Fotoapparat,
sowie alle anderen Fotoapparate, bei denen eine kompakte/kleine
Baugröße für ein Blitzlicht,
insbesondere einen Elektronenblitz, erforderlich oder gewünscht ist,
Lichteffekte in Lasershows oder Stroboskope, die ebenfalls für Lichteffekterzeugung
aber zum Beispiel auch zur Erfassung von Drehzahl, Geschwindigkeit
und Frequenz von rotierenden Bauteilen aller Art dienen können.
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Demnach
bietet die vorliegende Erfindung eine große Reihe an Vorteilen:
Die
Gläser
zur Verwendung in Blitzlicht-Lampen, insbesondere Elektronenblitzen,
verfügen über eine
hohe Transformationstemperatur Tg für das Glas. Durch die hohe
Transformationstemperatur Tg sind die erfindungsgemäß verwendeten
Gläser
demnach insbesondere für
Hochtemperaturanwendungen geeignet und auch extremen Temperaturanforderungen
gewachsen.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann durch die Zugabe von Dotierstoffen, insbesondere
Dotieroxide, wie TiO2, Fe2O3 und CeO2 gezielt
die UV-Absorption eingestellt werden. Durch Einstellung einer definierten
UV-Kante bei den
Glaszusammensetzungen kann durch den Zusatz von Dotieroxiden, wie
z. B. TiO2, schädliche UV-Strahlung, die z.
B. die Blitzlampe umgebende Bauteile aus Kunststoff schädigen kann,
absorbiert werden.
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Erfindungsgemäß wird durch
Verwendung von bestimmten Dotierungen, besonders bevorzugt TiO2, die in das Glas eingefügt werden, die Farbtemperatur
der Blitzlichtquelle durch die erfindungsgemäßen Hüllengläser abgesenkt. Besonders bevorzugt
von beispielsweise 7.000 K auf beispielsweise 6.000 K. Durch die Dotierstoffe
in der Glaszusammensetzung werden kürzere Wellenlängen im
UV und blauen Bereich absorbiert und somit die Farbtemperatur abgesenkt.
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Die
erfindungsgemäßen Blitzlicht-Leuchtquellen
eignen sich auch insbesondere für
besonders kleine Blitzlichter, insbesondere Elektronenblitze, die
intern in ein Gerät
eingebaut oder extern von diesem, wie beispielsweise aufgesteckt,
sein können.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen erläutert, welche
die erfindungsgemäße Lehre
veranschaulichen, diese aber nicht beschränken sollen.
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Beispiele
-
Die
folgende Tabelle 1 gibt Ausführungsbeispiele
1 bis 9 für
Glaszusammensetzungen mit einem Tg > 600°C. Tabelle 1
| Ausf.
1 | Ausf.
2 | Ausf.
3 | Ausf.
4 | Ausf.
5 | Ausf.
6 | Ausf.
7 | Ausf.
8 | Ausf.
9 |
SiO2 | 59,90 | 61,30 | 57,00 | 60,40 | 57,00 | 60,80 | 61,60 | 63,80 | 64,50 |
B2O3 | 4,20 | 0,20 | 7,90 | 5,00 | 7,90 | 6,50 | 7,80 | 9,00 | 9,00 |
Al2O3 | 14,30 | 16,50 | 16,80 | 15,00 | 16,80 | 16,00 | 16,20 | 16,50 | 15,50 |
Li2O | | | | | | | | | |
Na2O | | | | | | | | | |
K2O | | | | | | | | | |
MgO | 2,50 | | 5,10 | 5,00 | 5,10 | 5,30 | 2,70 | 4,50 | 2,80 |
CaO | 10,30 | 13,40 | 2,10 | 7,20 | 2,10 | 7,40 | 8,20 | 3,00 | 5,00 |
SrO | | | 6,60 | | 6,60 | | | 3,20 | |
BaO | 8,80 | 7,60 | 3,30 | 1,00 | 3,30 | 1,00 | 3,50 | | 3,20 |
ZnO | | | | 5,40 | | 2,00 | | | |
TiO2 | | | 0,50 | | 0,50 | | | | |
ZrO2 | | 1,00 | 0,50 | 1,00 | 0,50 | 1,00 | | | |
CeO2 | | | 0,20 | | 0,20 | | | | |
Fe2O3 | | | | | | | | | |
Summe | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00 |
| | | | | | | | | |
Alpha | 4,60 | 4,70 | 3,70 | 3,72 | 3,70 | 3,70 | 3,77 | 3,14 | 3,22 |
T14,5 | | | 693 | 686 | 693 | 691 | 684 | 691 | 693 |
Tg | 720 | 790 | 719 | 706 | 719 | 717 | 716 | 721 | 719 |
T13 | 725 | 795 | 729 | 719 | 729 | 726 | 722 | 732 | 735 |
T7,6 | 935 | 1005 | 944 | 916 | 944 | 931 | 942 | 965 | 976 |
T4 | 1240 | 1305 | 1259 | 1216 | 1259 | 1235 | 1263 | 1297 | 1317 |
Dichte | 2,63 | 2,67 | 2,57 | 2,60 | 2,57 | 2,53 | 2,48 | 2,43 | 2,43 |
DK | 6,1 | 6,6 | 5,4 | | 5,4 | | 5,6 | | 5,1 |
TAN_DELTA | 11 | 15 | 12 | | 12 | | 81 | | 19 |
HR | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
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- alpha (20–300°C) in (10–6/K)
- T14,5 Viskosität
bei 1014,5 dPas in (°C)
- Tg ... Transformationstemperatur in °C
- T13 Viskosität
bei 1013 dPas in (°C)
- T7,6 Viskosität
bei 107,6 dPas in (°C)
- T4 Viskosität
bei 104 dPas in (°C)
- Dichte in (g/cm3)
- DK ... (einheitslos) ... Dielektrizitätskonstante
- Tan delta (10–4) ... Verlustwinkel
- HR ... Klassifizierung nach ISO/DIN Norm
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine Blitzlicht-Leuchtquelle mit
Hüllenglas,
umfassend oder bestehend aus einer Glaszusammensetzung bereitgestellt,
bei der eine hohe Glastemperatur eingestellt werden kann. Durch
gezielten Einsatz von Dotierstoffen kann die UV-Kante eingestellt
und die Farbtemperatur des Blitzlichts in erwünschter Weise abgesenkt werden.