DE69600558T2 - Starkstromentladungslampe mit ultraviolette Strahlung absorbierendem Kolben - Google Patents

Description

TECHNISCHES FACHGEBIET
• Diese Erfindung betrifft Starkstromlichtbogen-Entladungslampen mit Außenkolben, die Ultraviolett-(UV-)Strahlung absorbieren. Besonders betrifft sie eine Lichtbogen-Entladungslampe mit einem aus einem Borsilikatglas gebildeten Außenkolben, der anti-solarisierend wirkt, kein Blei oder Arsen enthält und mit Wolfram dichtbar ist.
ZUTREFFENDER STAND DER TECHNIK
• Die Verwendung von Eisenoxyd in Natronkalk-Glassystemen zur verbesserten UV-Absoprtion ist bekannt. Bei solchen Systemen beträgt der Eisenoxid-Gehalt bis zu 0,12 Gew.-%. Bei diesen Systemen ist jedoch bekannt, daß diese Dotierungs-Niveaus die Durchlässigkeit des Glases für sichtbares Licht herabsetzen, besonders in dem Bereich von 650-750 nm, und zwar um 1 bis 2% bei einer Glasdicke von 1 mm, was ein abzulehnendes Merkmal darstellt.
• UV-absorbierende Borsilikat-Glaszusammensetzungen für elektrische Lampen wie Starkstrom-Entladungslampen enthalten typischerweise entweder Blei- oder Arsenoxide oder Blei- und Ceroxide. Sowohl Blei als auch Arsen sind giftige Materialien, und es wäre wohl sehr vorteilhaft, wenn man brauchbare Gläser ohne Benutzung dieser Materialien herstellen könnte. Arsenoxid ist allgemein in Glaszusammensetzungen als Klärmittel für Gläser im Gebrauch, die schwierig zu klären sind (d. h. bei denen Bläschen schwer zu entfernen sind). Ceroxid wurden als annehmbarer Ersatz für Arsenoxid zum Klären von Gläsern eingesetzt. Um jedoch Cer-haltige Borsilikatglasmassen bei der Herstellung von Außenkolben für Starkstrom-Entladungslampen einsetzen zu können, wurde es als notwendig gefunden, Bleioxyd aufzunehmen, um eine Solarisierung der Ceroxide zu verhindern. Es hat sich es sich gezeigt, daß Ceroxide in Abwesenheit von Blei bei UV- Bestrahlung lichtabsorbierende Farbzentren erzeugen. Diese lichtabsorbierenden Zentren dunkeln den Außenmantel nach und reduzieren ernsthaft die Lichtabgabe. Eine Beseitigung der Blei- und Arsenoxide hat bearbeitbare Gläser mit angemessener Dichtfähigkeit für Wolfram ergeben; diese Gläser (z. B. Schott 8487, das in Europa für Lampenschäfte und -röhren benutzt wird) absorbieren nicht ausreichend im UV-Bereich, um als Außenkolben verwendet werden zu können, so daß zwei Glassorten nötig werden, eine für den Schaft und die Rohre und eine für den Außenkolben. Als Erläuterung hat das eben angegebene Schott- Glas eine Durchlässigkeit von 23% bei 300 nm, während offene Einsetzlampen, die in USA benutzt werden, die Anforderung nach UL 1572 erfüllen müssen, daß eine Durchlässigkeit von nicht mehr als 8% bei 300 nm vorhanden ist. Zusätzlich muß ein annehmbares Glas zum Einsatz als Außenkolben von Starkstrom- Entladungslampen jede Absorption bei Wellenlängen, die sich dem Sichtbaren annähern, z. B. über 375 nm, minimal gehalten werden.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
• Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, UV-absorbierende Gläser zu verbessern.
• Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein UV-absorbierendes Glas zu schaffen, bei dem kein Blei oder Arsen verwendet wird.
• Diese Ziele werden nach einem Aspekt der Erfindung erreicht durch die Schaffung einer elektrischen Bogenentladungslampe mit einer Bogenentladungs-Lichtquelle, die sowohl sichtbare als auch UV-Strahlung abgibt und in einem Außenkolben aus Borosilikatglas eingeschlossen ist, das eine Durchlässigkeit von mehr als 90% bei einer Wellenlänge von 425 nm und eine Durchlässigkeit von nicht mehr als 40% für UV-Strahlung bei 320 nm, 8% der UV-Strahlung bei 300 nm und 0,5% der UV-Strahlung bei 290 nm aufweist, wobei das Borosilikatglas in Gewichts-Prozent ab ca. 3,89% Na&sub2;O; etwa 1,5% K&sub2;O; von 0,0% bis ca. 0,1% Li&sub2;O; etwa 17% B&sub2;O&sub3;; etwa 1,4% Al&sub2;O&sub3;; ca. 0,6% CaO; ca. 0,35% MgO; etwa 0,13% Fe&sub2;O&sub3; und Rest SiO&sub2; umfaßt.
• Mit dieser genannten Zusammensetzung hergestellte Gläser besitzen Durchlässigkeiten von 2% bei 300 nm und 92,2% bei 600 nm und sind zum Einsatz als Außenkolben für hochbelastete Starkstrom-Entladungslampen (HID-Lampen) geeignet.
• Anspruch 2 beschreibt eine besondere Ausführung der Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist eine grafische Darstellung, welche die Durchlässigkeitskurve eines Glases nach dem Stand der Technik darstellt, und
• Fig. 2 ist eine gleichartige grafische Darstellung, die das erfindungsgemäße Glas darstellt.
BESTES VERFAHREN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
• Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zusammen mit anderen und weiteren Zielen, Vorteilen und Fähigkeiten derselben wird auf die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche Bezug genommen, wenn diese im Zusammenhang mit den soeben beschriebenen Zeichnungen gesehen werden.
• Tabelle 1 stellt die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Glases im Vergleich mit einem Glas nach dem Stand der Technik dar. TABELLE 1
• Aus Tabelle 1 ist zu ersehen, daß der primäre Unterschied zwischen dem Glas nach dem Stand der Technik (Schott 8487) und dem erfindungsgemäßen Glas die Aufnahme von 433% mehr Eisenoxid ist.
• Tabelle 2 stellt die Zusammensetzung von noch einem anderen Glas nach dem Stand der Technik (Schott 8655, das für die Außenkolben von Starkstrom-Entladungslampen verwendet werden kann) dar, mit ca. dem dreifachen Eisenoxid-Gehalt von Schott 8487 Glas. Wie sich zeigt, enthält das hier als AS-16 bezeichnete Glas 144% mehr Eisenoxid als das Glas Schott 8655.
TABELLE 2
• OXIDE Schott 8655 (Gew.-%)
• SiO&sub2; 73,7
• B&sub2;O&sub3; 10,9
• Na&sub2;O&sub3; 2,2
• K&sub2;O 3,6
• CaO 2,6
• MgO ---
• BaO ---
• Al&sub2;O&sub3; 3,1
• ZrO&sub2; 2,1
• ZnO 1,6
• Fe&sub2;O&sub3; 0,099
• Tabelle 3 stellt die Durchlässigkeit dieser beiden Gläser dar. Aus diesen Daten ist zu ersehen, daß die UV-Absorption bei 300 nm bei dem erfindungsgemäßen Glas um 50% über dem Glas nach dem Stand der Technik erhöht ist. TABELLE 3
• Diese Durchlässigkeitsdaten sind in den Figuren grafisch dargestellt, wobei Fig. 1 das Glas Schott 8655 und Fig. 2 das erfindungsgemäße Glas AS-16 darstellt.
• Es ist dementsprechend zu sehen, daß durch Erhöhen des Eisenoxid-Anteils weit über die Bereiche hinaus, die vorher als annehmbar angesehen würden, ein UV-absorbierendes Glas entsteht, das solarisationsfest ist und eine außerordentlich gute Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich besitzt, ohne Benutzung irgendwelcher Oxide von Blei, Arsen oder Cer.
• Es wurde hier gezeigt und beschrieben, was gegenwärtig als die bevorzugten Ausführungen der Erfindung angesehen wird, doch wird es auf diesem Fachgebiet Erfahrenen offensichtlich sein, daß dabei verschiedenes geändert und abgewandelt werden kann, ohne vom Bereich der Ansprüche abzuweichen.

Claims (2)

1. Elektrische Bogenentladungslampe mit einer Bogenentladungslichtquelle, die sowohl sichtbares Licht als auch UV-Strahlung aussendet und die in einem äußeren Borsilicatglaskolben eingeschlossen ist, der eine Durchlässigkeit von > als 90% bei einer Wellenlänge von 425 nm und eine Durchlässigkeit von nicht mehr als 40% für die UV- Strahlung bei 320 nm hat; von 8% der UV-Strahlung bei 300 nm und 0,5% der UV- Strahlung bei 290 nm und wobei das Borsilicatglas in Gewichts-% folgendes umfaßt: ab ca. 3,89% Na&sub2;O; ca. 1,5% K&sub2;O; von 0,0% bis ca. 0,15% Li&sub2;O; ca. 17% B&sub2;O&sub3;; ca. 1,4% Al&sub2;O&sub3;; ca. 0,6% CaO; ca. 0,35% MgO; ca. 0,13% Fe&sub2;O&sub3; und der Rest SiO&sub2;.

2. Lampe nach Anspruch 1, wobei das Glas 0,15% Li&sub2;O umfaßt.