DE1539414B2 - - Google Patents
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- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft Entladungslampen, insbe- Helligkeit arbeiten, wenn die zugeführte Leistung
sondere Lampen mit einem Kolben aus geschmolze- erhöht wird und die anderen Faktoren, die die Tem-
ner glasiger Kieselsäure. peratur des Lampenkolbens bestimmen, so eingestellt
Bisher wurden technische Entladungslampen mit werden, daß die Innenwand des Lampenkolbens
Kolben aus geschmolzener glasiger Kieselsäure bei 5 während des Betriebs eine Temperatur von etwa
Temperaturen der Innenseite des. Kolbens von 1400° C hat. Unter solchen Bedingungen ist jedoch
wesentlich weniger als 1400° C betrieben. Bei Tem- die Lampe in diesen Systemen technisch ungeeignet,
peraturen im Bereich von 1400° U "wird glasige weil der Körper aus geschmolzener Kieselsäure
Kieselsäure schnell entglast, wodurch Diffusion des schnell entglast wird, wodurch Diffusion des Lichtes
emittierten Lichts durch den kristallisierten Teil des io aus der konzentrierten Bogenentladung eintritt und
Kolbens aus glasiger Kieselsäure und physikalische die Lampe schnell ihre Helligkeit verliert.
Schwächung des Glaskolbens und damit schnelle Be- Weiterhin wird in der USA.-Patentschrift 2 238 777
Schwächung des Glaskolbens und damit schnelle Be- Weiterhin wird in der USA.-Patentschrift 2 238 777
endigung der Lebensdauer der Entladungslampe ver- eine Entladungslampe beschrieben, die aus einem
ursacht wurden. .. hermetisch geschlossenen Lampenkolben aus glasiger
Um diese Nachteile zu vermeiden und Entladungs- 15 Kieselsäure und Elektroden besteht, wobei die Innenlampen
mit annehmbarer Lebensdauer herzustellen, fläche des Lampenkolbens eine Schicht aus Bortriwar
es bisher üblich, die Faktoren, die die Tempe- oxyd-Quarzglas aufweist. Ähnliche Lampen sind aus
ratur des Lampenkolbens während des Betriebes be- der französischen Patentschrift 1140 325 und der
stimmen, z. B. die zugeführte Leistung und die Ab- deutschen Patentschrift 724 431 bekannt. In diesen
messungen des Lampenkolbens im Verhältnis zur 20 Entladungslampen dient die aufgebrachte Bortrioxyd-Umgebung,
in der die Entladungslampe verwendet schicht als Schutz gegen die aggressiven Metallwurde,
so zu steuern, daß die Temperatur des dämpfe.
Lampenkolbens etwa 800° C nicht wesentlich über- Aufgabe der Erfindung ist es, einen transparenten, ( ί
schreitet. Bei diesen Temperaturen des Lampen- aus glasiger Kieselsäure bestehenden Kolben für Ent- %.-
kolbens behält die glasige Kieselsäure ihre Festigkeit 25 ladungslampen, der gegen Entglasung bei erhöhten '·
und ihre Durchsichtigkeit während einer langen Temperaturen beständig ist, herzustellen, so daß die
Lebensdauer der Entladungslampe. nutzbare Lebensdauer von bei hoher Temperatur
Während es bisher üblich war, die Faktoren, die arbeitenden Entladungslampen, die Kolben aus ge-
die Betriebstemperatur der Lampenkolben aus gla- schmolzener glasiger Kieselsäure haben, verlängert
siger Kieselsäure bestimmen, so zu regeln, daß die 30 wird.
Temperatur des Lampenkolbens während des Be- Die erfindungsgemäße Entladungslampe, die aus
trfebes der Entladungslampe ungefähr 800° C betrug, einem hermetisch geschlossenen Lampenkolben aus
wurde bereits vorgeschlagen, die Temperatur des glasiger Kieselsäure und Elektroden besteht, die bei
Lampenkolbens während des Betriebes auf 1000° C normalem Betrieb eine Temperatur an der Innen-
und darüber zu erhöhen, wenn nicht eine lange 35 fläche des Lampenkolbens besitzt, bei der glasige
Lebensdauer der Entladungslampe, sondern andere Kieselsäure schnell entglast wird, und deren Innen-Erwägungen
maßgebend sind. Wenn jedoch die Tem- fläche eine Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas aufperatur
von glasiger Kieselsäure über etwa 900° C weist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzerhöht
wird, nimmt die Entglasung mit steigender temperatur dieser auf der Innenfläche aufgebrachten
Temperatur mit praktisch gleichmäßiger Geschwin- 40 Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas unterhalb der Bedigkeit
zu, und bei 1400° C ist die Entglasung so triebstemperatur der Innenfläche des Lampenkolbens
schnell, daß hierdurch die Lebensdauer auch solcher liegt.
Entladungslampen beendet ist, die zum Gebrauch in Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, daß
Lichtprojektionssystemen vorgesehen sind. Bei sol- die vorstehend beschriebene Schwierigkeit vermieden
chen Systemen ist eine Lebensdauer der Entladungs- 45 wird, wenn die Innenfläche des Lampenkolbens aus
lampe von 20 Stunden' annehmbar, da die Haupt- geschmolzener glasiger Kieselsäure bei Entladungserwägung die Helligkeit der Lichtquelle und nicht lampen des oben genannten Typs und ähnlicher
eine lange Lebensdauer der Entladungslampe ist. Typen so behandelt wird, daß sie bei einer Tempe-
Beispielsweise wird in der ÜSA.-Patentschrift ratur geschmolzen ist, bei der schnelle Entglasung
3 067 357 der Anmelderin eine elektrische Ent- 50 von glasiger Kieselsäure stattfinden würde. In Entladungslampe
beschrieben, die mit hoher Helligkeit ladungslampen beispielsweise des vorstehend bearbeitet.
Diese Entladungslampe hat einen Lampen- schriebenen Typs wird die Innenfläche des Lampenkolben,
in den kleine Wolframelektroden einge- kolbens aus glasiger Kieselsäure so behandelt, daß
schlossen sind, und der ein Entladungsmedium ent- sie bei einer Temperatur unter 1400° C geschmolzen
hält, das Joddampf enthält. Die Wolframelektroden 55 ist. Wenn die Innenfläche des Lampenkolbens aus
sind hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Wärme abzuführen, glasiger Kieselsäure bei einer solchen Temperatur
so auf die Energiebelastung der Vorrichtung abge- geschmolzen ist, kann die Entladungslampe so bestimmt,
daß sie mit geschmolzenen Spitzen arbeiten trieben werden, daß die gewünschte höhere Helligkeit
und der Joddampf dazu dient, an den Elektroden bei einer Lebensdauer erzielt wird, die für Lichtdas
Metall, das davon verloren geht, zu regenerieren. 60 projektionssysteme u. dgl. technisch annehmbar ist.
Eine solche Entladungslampe kann bei Lampen- Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung
kolbentemperaturen von etwa 1000° C für eine zu- mit der Abbildung beschrieben, die eine Entladungsfriedenstellende
Lebensdauer in Lichtprojektions- lampe 1 zeigt, wie sie in der oben genannten USA.-systemen
verwendet werden. In solchen Systemen ist Patentschrift 3 067 357 beschrieben ist. Diese Entder
Lampenkolben der freien Luft der Atmosphäre 65 ladungslampe besteht aus einem im allgemeinen
ausgesetzt, die zwangsweise um den Lampenkolben röhrenförmigen verschlossenen Lampenkolben 2 aus
für Kühlzwecke umgewälzt werden kann. glasiger Kieselsäure vorzugsweise des Typs, der durch
Eine Lampe dieses Typs kann auch mit höherer Schmelzen von kristallinem Quarz hergestellt wird.
Lampenkolben so lange auf eine solche Temperatur erhitzt, daß eine Wechselwirkung zwischen der
Kieselsäure an der beschichteten Oberfläche des Lampenkolbens und dem Bortrioxyd des aufgebrach-
5 ten Überzuges bewirkt wird, durch die in situ ein Bortrioxyd-Quarzglas auf der behandelten Oberfläche
des Lampenkolbens entsteht. Der Lampenkolben hat dann eine Innenfläche, die aus Bortrioxyd-Quarzglas
besteht.
ίο Dieser Zweck wird erreicht, indem man die saubere
Innenfläche des Mittelteils 3 mit einer Lösung von 1 Teil Glycerin und 3 Teilen Trimethylborat benetzt
und den Lampenkolben mit der so benetzten Oberfläche 2 Stunden auf eine Temperatur von 1200 bis
Der Lampenkolben 2 hat einen im allgemeinen ellipsenförmigen dickwandigen Mittelteil 3 mit Verlängerungen
4 und 5, die nachstehend als Hals bezeichnet werden. Die Elektroden 6 und 7 bestehen
jeweils aus kurzen Wolframdrahtstücken, die mit den abgeflachten Enden 8 und 9 von Zuführungsdrähten
10 und 11 aus Molybdän verschweißf sind, die sich jeweils längs des Halses erstrecken, wobei die abgeflachten
Teile die hermetischen Verschlüsse mit dem Lampenkörper bilden.
Die Entladungslampe 1 enthält in der Entladungskammer 14, die durch die Innenfläche 23 begrenzt
wird, eine ionisierbare Füllung, die ein Inertgas, z. B.
Argon, und ein Halogen, vorzugsweise Jod, oder eine
Substanz enthält, die bei hoher Temperatur Jod frei 15 1300° C erhitzt. Während des Erhitzens werden die gibt. Die Rückbildung des Jods hält die Elektroden organischen Lösungsmittel verbrannt, und das hierbei beständig in Größe und Form und schaltet eine Ver- gebildete Bortrioxyd reagiert mit der Kieselsäure an dunkelung des Lampenkolbens aus. der behandelten Innenfläche des Lampenkolbens, Die Entladungslampe ist am dickwandigen ellipsen- wodurch in situ eine Bortrioxyd-Quarzglasschicht förmigen Mittelteil 3, der die Entladungskammer 14 20 entsteht, die bei einer Temperatur von 1400° C gebildet, glatt ausgebildet, um kalte Stellen auf der schmolzen ist.
wird, eine ionisierbare Füllung, die ein Inertgas, z. B.
Argon, und ein Halogen, vorzugsweise Jod, oder eine
Substanz enthält, die bei hoher Temperatur Jod frei 15 1300° C erhitzt. Während des Erhitzens werden die gibt. Die Rückbildung des Jods hält die Elektroden organischen Lösungsmittel verbrannt, und das hierbei beständig in Größe und Form und schaltet eine Ver- gebildete Bortrioxyd reagiert mit der Kieselsäure an dunkelung des Lampenkolbens aus. der behandelten Innenfläche des Lampenkolbens, Die Entladungslampe ist am dickwandigen ellipsen- wodurch in situ eine Bortrioxyd-Quarzglasschicht förmigen Mittelteil 3, der die Entladungskammer 14 20 entsteht, die bei einer Temperatur von 1400° C gebildet, glatt ausgebildet, um kalte Stellen auf der schmolzen ist.
Wand der Entladungskammer auszuschalten und eine Die Dicke der Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas
!(· Kondensation des Joddampfes zu verhindern. Der . ist wichtig, da mit einer zu dünnen Schicht kein ausellipsenförmige
Mittelteil 3 hat eine erhebliche Wand- reichender Schutz gegen Entglasung erzielt wird und
stärke, um der Entladungslampe eine solche Festig- 25 eine zu dicke Schicht bei Temperaturänderungen
keit zu verleihen, daß sie dem hohen Innendruck leicht reißt. Eine Schicht, die in der vorstehend bewährend
des Betriebs widersteht. Die Entladungs- schriebenen Weise gebildet wird, verhindert überaus
kammer 14 enthält als Grundgasfüllung Argon bei wirksam die Entglasung des aus glasiger Kieselsäure
einem Fülldruck von etwa 50 mm Hg sowie eine bestehenden Lampenkolbens von Entladungslampen
gewisse Menge Indiumjodid, die ausreicht, um freies 30 des oben beschriebenen Typs.
Jod in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Mikromol pro Die Dicke der Schicht läßt sich leicht mit einer
cm3 des Kammervolumens zu bilden. Der Lampen- Analysenwaage ermitteln, d. h. durch die Gewichtskolben ist der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt zunähme des Lampenkolbens, die dem zugefügten
und während des Betriebs luftgekühlt. Bortrioxyd zuzuschreiben ist. Wenn die Gewichts-Erfmdungsgemäße
Entladungslampen, bei denen 35 zunähme 0,1 bis 1 mg pro cm2 der Innenfläche des
die Innenfläche des Mittelteils 3 in der nachstehend Mittelteils 3 des Lampenkolbens beträgt, ist die Dicke
beschriebenen Weise so behandelt wurde, daß sie bei der Schicht ausreichend.
der während des Betriebs der Entladungslampe dort Die Benetzung der Innenfläche des Mittelteils 3
herrschenden Temperatur flüssig ist, zeigen nach des Lampenkolbens 2 mit der Lösung kann vorge-
einer Betriebsdauer von 24 Stunden praktisch keine 4° nommen werden, indem man den Lampenkolben
Entglasung, wenn die Innenfläche des Lampen- aufrecht stellt und ihn durch einen der Kolbenhälse
kolbens eine Temperatur von wenigstens etwa vom Boden des Lampenkolbens mit der Lösung
1400° C hat und jeweils 15 Minuten eingeschaltet füllt und die Lösung anschließend ablaufen läßt. Die
- und 5 Minuten ausgeschaltet wurde. Dagegen tritt Lösung kann dann von der Innenseite der Kolben-
-■ bei einer entsprechenden Entladungslampe, bei der 45 halse des Lampenkolbens abgewischt und der Rest
die Innenfläche nicht behandelt wurde, gewöhnlich an der Luft getrocknet werden. Danach kann der
schon eine Entglasung des Mittelteils 3 auf, bevor Lampenkolben in einem elektrischen Ofen bei hoher
die Lampe unter gleichen Bedingungen für eine Zeit Temperatur getrocknet werden, während er in Be-
von 10 Stunden betrieben worden "ist. Die Behänd- rührung mit einem Material, das den beschichteten
lung der Innenfläche des Lampenkolbens aus glasiger 5° Lampenkolben nicht verunreinigt, z. B. Platin, fest-
Kieselsäure, durch die kein feststellbarer Unterschied gehalten wird.
im Betrieb der Entladungslampe oder in der Spek- Natürlich muß die gesamte Innenfläche des
tralverteilung des von ihr emittierten Lichts verur- Lampenkolbens aus glasiger Kieselsäure vor der oben
sacht wird, ergibt eine Entladungslampe, die eine beschriebenen Behandlung sorgfältig durch Spülen
technisch brauchbare Lebensdauer in Lichtprojek- 55 mit einer Lösung von 5% Fluorwasserstoffsäure und
tionssystemen hat, indem die Entglasung der Innen- 5% Salpetersäure und anschließendes Spülen mit
fläche 23 des Lampenkolbens als lebensdauerbegren- destilliertem Wasser gereinigt werden,
zender Faktor ausgeschaltet wird. Bei der Herstellung von Entladungslampen des in
Eine Behandlung, durch die die Schmelztemperatur der Abbildung dargestelltes und oben beschriebenen
der Innenfläche 23 des die Entladungskammer 14 6° Typs erwies es sich als vorteilhaft, die Innenschicht
bildenden Mittelteils 3 des Lampenkolbens aus gla- aus Bortrioxyd-Quarzglas auf dem Lampenkolben
siger Kieselsäure so erniedrigt wird, daß diese Fläche auf den Teil des Kolbens zu begrenzen, der die Entwährend
des Betriebs der Entladungslampe ge- ladungskammer 14 bildet, um Schwierigkeiten an den
schmolzen ist, besteht darin, daß man zuerst die hermetischen Verschlüssen der Entladungslampe zu
Innenfläche 23 vor der Herstellung der Entladungs- 65 vermeiden.
lampe in der beschriebenen Weise mit einer Lösung An Stelle der vorstehend beschriebenen wirksamen
überzieht, die beim Erhitzen einen dünnen, geschlos- Methode zum Aufbringen des Überzuges aus Bor-
senen Überzug aus Bortrioxyd bildet, und dann den trioxyd auf die Innenfläche des Mittelteils 3 des
Lampenkolbens 2 können natürlich auch andere Methoden angewendet werden. Ferner kann der beschichtete
Lampenkolben mit einer anderen Vorrichtung, als sie oben beschrieben wurde, wärmebehandelt
werden. Die wesentliche Voraussetzung ist, daß eine Reaktion.zwischen dem Bortrioxyd und
der glasigen Kieselsäure an der Innenfläche des Teils des Lampenkolbens verursacht wird, der die Entladungskammer
14 bildet, und daß die Gewichtszunahme des Lampenkolbens nach der Behandlung ausreicht, um eine wirksame, nicht reißende Schicht
aus Bortrioxyd-Quarzglas zu bilden.
Zwar wurde vorstehend die beste Ausführungsform der Erfindung beschrieben, jedoch können im
Rahmen der Erfindung Änderungen in der Behandlung der Innenfläche des Lampenkolbens vorgenommen
werden. Beispielsweise kann in der beschriebenen Lösung Tributylborat an Stelle von Trimethylborat
verwendet werden. Dampfförmiges Trimethylborat, das sich in einem Inertgas, wie Stickstoff, als
Trägergas befindet, kann durch ein kleines Rohr aus geschmolzener Kieselsäure, das sich durch eine, der
Kolbenhälse des Lampenkolbens erstreckt, in den die Entladungskammer 14 bildenden Teil des Lampenkolbens
geführt werden, und dieser Teil des Lampenkolbens kann dann mit Luft, die ebenfalls in die
Entladungskammer eingeführt wird, auf etwa 700° C erhitzt werden, wodurch das Trimethylborat oxydiert
und der Überzug aus Bortrioxyd gebildet wird. Es .. ist ferner möglich, den Mittelteil 3 des Lampenkolbens
innen mit gasförmigem Diboran zu behandeln, während die Wand der Entladungskammer 14 eine
Temperatur von 600 bis 1000° C hat.
Hierdurch rindet eine thermische Spaltung des
Diborans unter Bildung einer geringen Menge Bor statt, das anschließend zu Bortrioxyd oxydiert werden
kann, das die Wand der Entladungskammer 14 bedeckt. Der Lampenkolben kann dann zur Ausbildung
der Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas auf dem Mittelteil 3 des Lampenkolbens auf die oben beschriebene
Weise erhitzt werden.
Claims (2)
1. Entladungslampe, bestehend aus einem hermetisch geschlossenen Lampenkolben aus glasiger
Kieselsäure und Elektroden, die bei normalem Betrieb eine Temperatur an der Innenfläche des
Lampenkolbens besitzt, bei der glasartige Kiesel-
säure schnell entglast wird, und deren Innenfläche eine Schicht aus Bortrioxyd-Quarzglas aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelztemperatur dieser auf der Innenfläche
(23) aufgebrachten Schicht aus Bortrioxyd»^ Quarzglas unterhalb der Betriebstemperatur der
Innenfläche (23) des Lampenkolbens (2) liegt.
2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (23) des
Lampenkolbens (2) etwa 0,1 bis 1 mg Bortrioxyd pro cm2 enthält.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US444217A US3390298A (en) | 1965-03-31 | 1965-03-31 | Electric discharge lamp envelope having molten inner surface at operating temperature |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE1539414B2 true DE1539414B2 (de) | 1970-10-29 |
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ID=23763981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE1539414A1 (de) |
ES (1) | ES324907A1 (de) |
GB (1) | GB1134865A (de) |
NL (1) | NL6604260A (de) |
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JP3463557B2 (ja) * | 1998-03-20 | 2003-11-05 | ウシオ電機株式会社 | 放電ランプ |
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