EP0354620A1 - Elekrische Lampe mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung - Google Patents

Elekrische Lampe mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung Download PDF

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EP0354620A1
EP0354620A1 EP89202045A EP89202045A EP0354620A1 EP 0354620 A1 EP0354620 A1 EP 0354620A1 EP 89202045 A EP89202045 A EP 89202045A EP 89202045 A EP89202045 A EP 89202045A EP 0354620 A1 EP0354620 A1 EP 0354620A1
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EP
European Patent Office
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light
coating
lamp
bulb
absorbing coating
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Withdrawn
Application number
EP89202045A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Schöller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/28—Envelopes; Vessels
    • H01K1/32—Envelopes; Vessels provided with coatings on the walls; Vessels or coatings thereon characterised by the material thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/02—Vessels; Containers; Shields associated therewith; Vacuum locks
    • H01J5/08—Vessels; Containers; Shields associated therewith; Vacuum locks provided with coatings on the walls thereof; Selection of materials for the coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K9/00—Lamps having two or more incandescent bodies separately heated
    • H01K9/08—Lamps having two or more incandescent bodies separately heated to provide selectively different light effects, e.g. for automobile headlamp

Definitions

  • the invention relates to an electric lamp, the bulb of which is partially provided with a light-absorbing coating which contains iron oxide and manganese dioxide as colorants, which are contained in a silicon-containing binder.
  • the silicon-containing binders usually consist of an organic silicon compound, which converts to silicon dioxide when heated. This silicon dioxide then acts as a glass frit for binding the colorants.
  • the light-absorbing coating on the lamp bulb is often used to shield part of the emitted light.
  • the lamp bulb is thus locally impermeable to light.
  • Such lamps are e.g. Halogen light bulbs or high-pressure discharge lamps for automotive lighting; the latter can be provided with an outer bulb.
  • the light-absorbing coating can be applied both outside and inside to the lamp bulb or the outer bulb. Since such lamps are subjected to high thermal loads, their bulbs usually consist of hard or quartz glass.
  • the light-absorbing coating should be corrosion-resistant, firmly adhering to the lamp bulb and scratch-resistant.
  • the colorants consist of iron oxide, cobalt oxide and manganese dioxide.
  • Cobalt oxide CO3O4 has been considered a carcinogenic substance for some time, so that its use for coating electric lamps is no longer an option.
  • the lamp known from GB-PS 13 34 329 in which the bulb coating contains cobalt oxide and carbonyl iron as colorants.
  • an ethyl silicate paint is provided for the coating, which contains silicon as a black pigment. This color is relatively difficult to make and too translucent,
  • the lamp according to DE-OS 28 37 280 has a light-absorbing coating which is made of carbonyl iron and silicon powder without silicon-containing binders.
  • the coating is baked at a temperature of 530 ° C.
  • this color can only be used for certain piston crown shapes and only by means of a complicated immersion process.
  • the invention is therefore based on the object of providing an electric lamp with a technologically simple to install, well-adhering light-absorbing coating which is sufficiently opaque without the use of cobalt oxide.
  • the colorants can be present in the starting mixture in the following proportions by weight: Magnetite: 14 to 20% Manganese dioxide: 8 to 16% Carbonyl iron: 14 to 21% Titanium dioxide: 5 to 12%.
  • the starting mixture contains ethyl silicate as a binder, a firmly adhering coating is obtained.
  • the lamp is a 12 V, 55 W halogen lamp for use in a parabolic reflector of a motor vehicle headlight.
  • the lamp has a bulb 1 made of quartz or hard glass. Inside the bulb 1 there are two incandescent filaments 2 and 3, of which the main incandescent filament 2 is arranged at the focal point of the parabolic reflector, while the low-beam incandescent filament 3 is partially surrounded by a dimming cap 4.
  • the bulb 1 is filled with an inert gas and a halogen compound, so that a tungsten-halogen circuit can arise during operation of the lamp.
  • the lamp bulb 1 is seated in a base 5 with connecting lugs 6.
  • the dome 7 of the lamp bulb 1 with the pump stem melting 8 is provided on the outside with a light-absorbing coating 9.
  • These Coating contains magnetite, manganese dioxide, carbonyl iron and titanium dioxide as colorants, which are contained in a silicon-containing binder.
  • the coating 9 can consist of the following starting mixture: amount material 430 g Titanium dioxide 690 g Manganese IV oxide 70 g Sodium metaphosphate 1900 ml Ethyl silicate solution 150 ml Monobutyl glycol ether 80 ml Glycol 500 ml Ethanol denatured 96% 930 g Carbonyl iron EN 8 900 g Magnetite If necessary, a wetting agent can be added.
  • All substances are placed together with about 3 kg of porcelain balls with a diameter of 13 mm in a 5 liter porcelain ball mill and milled therein on a roller table at 60 revolutions per minute for 18 hours.
  • the finished mixture is then sieved through a metal gauze sieve with a mesh size of 0.1 mm. The mixture is then ready for use.
  • the lamp bulbs 1 are dipped with this tip 7 into this mixture, then dried and subjected to a heat treatment by heating the bulbs with the applied coating 9 in a drying oven and the lamps are operated by applying a 12 V voltage source.
  • the blackened tips 7 are then heated to red heat (1000 ° C.) by means of a ring burner with an oxidizing flame.
  • red heat 1000 ° C.
  • the ethyl silicate is converted into silicon dioxide and the iron powder is oxidized and baked so that the coating adheres firmly to the piston.
  • the coating 9 has a thickness of approximately 0.005 mm.
  • the light transmission values of the tips of the lamps produced in this way correspond approximately to those achieved by dipping twice with the colors previously used on an industrial scale.

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Abstract

Bei einer elektrischen Lampe ist deren Kolben (1) teilweise mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung (7) versehen, die als Farbmittel Magnetit (Fe3O4), Mangandioxid (MnO2), Carbonyleisen (reines Fe) und Titandioxid (TiO2) enthält, welche in einem siliziumhaltigen Bindemittel enthalten sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Lampe, deren Kolben teilweise mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung versehen ist, die als Farbmittel Eisenoxid und Mangandioxid enthält, welche in einem siliziumhaltigen Bindemittel enthalten sind. Die siliziumhaltigen Binde­mittel bestehen üblicherweise aus einer organischen Siliziumverbindung, die sich bei Erhitzung in Silizium­dioxid umwandelt. Dieses Siliziumdioxid wirkt dann als Glasfritte zum Binden der Farbmittel.
  • Bei elektrischen Lampen dient die lichtabsorbierende Beschichtung auf dem Lampenkolben vielfach zur Abschirmung eines Teils des abgestrahlten Lichtes. Der Lampenkolben wird damit örtlich für Licht undurchlässig. Derartige Lampen sind z.B. für Kraftfahrzeugbeleuchtung bestimmte Halogenglühlampen oder Hochdruckentladungslampen; letztere können mit einem Außenkolben versehen sein. Die licht­absorbierende Beschichtung kann sowohl außen als auch innen auf den Lampenkolben bzw. den Außenkolben aufge­bracht werden. Da derartige Lampen thermisch hoch belastet werden, besteht deren Kolben üblicherweise aus Hart- oder Quarzglas. Die lichtabsorbierende Beschichtung soll korrosionsbeständig, fest am Lampenkolben haftend und kratzfest sein.
  • Bei einer aus der GB-PS 14 22 491 bekannten elektrischen Lampe dieser Art bestehen die Farbmittel aus Eisenoxid, Kobaltoxid und Mangandioxid. Kobaltoxid CO₃O₄ gilt aber seit einiger Zeit als krebserregender Stoff, so daß seine Verwendung zur Beschichtung elektrischer Lampen nicht mehr in Frage kommt.
  • Ahnliches gilt für die aus der GB-PS 13 34 329 bekannte Lampe, bei der die Kolbenbeschichtung als Farbmitttel Kobaltoxid und Carbonyleisen enthält.
  • Bei der Lampe nach der DE-PS 19 09 394 ist für die Beschichtung eine Ethylsilikatfarbe vorgesehen, die Silizium als schwarzes Pigment enthält. Diese Farbe ist relativ schwierig herzustellen und zu lichtdurchlässig,
  • Die Lampe nach der DE-OS 28 37 280 besitzt eine licht­absorbierende Beschichtung, welche aus Carbonyleisen und Siliziumpulver ohne siliziumhaltige Bindemittel herge­stellt ist. Die Beschichtung wird bei einer Temperatur von 530°C eingebrannt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Farbe nur für bestimmte Kolbenkuppenformen und nur mittels eines komplizierten Tauchprozesses angewendet werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Lampe mit einer technologisch einfach anzubringenden, gut haftenden lichtabsorbierenden Beschichtung zu schaffen, die ohne Verwendung von Kobalt­oxid ausreichend lichtundurchlässig ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Lampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Beschichtung als Farbmittel Magnetit, Mangandioxid, Carbonyleisen und Titandioxid enthält.
  • Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch Zusatz von an sich weißem Titandioxid die Lichtundurchlässigkeit der Beschichtung erheblich verbessert werden kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung nach der Erfindung können die Farbmittel in der Ausgangsmischung in folgenden Gewichts­anteilen vorhanden sein:
    Magnetit : 14 bis 20 %
    Mangandioxid : 8 bis 16 %
    Carbonyleisen : 14 bis 21 %
    Titandioxid : 5 bis 12 %.
  • Wenn die Ausgangsmischung gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung als Bindemittel Ethylsilikat enthält, wird eine fest haftende Beschichtung erhalten.
  • Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher beschrieben.
    • Die Figur zeigt die Seitenansicht einer Halogenglühlampe für Kraftfahrzeugscheinwerfer.
  • Es handelt sich um eine 12 V, 55 W Halogenglühlampe zur Anwendung in einem parabolischen Reflektor eines Kraft­fahrzeugscheinwerfers. Die Lampe besitzt einen Kolben 1 aus Quarz- oder Hartglas. Innerhalb des Kolbens 1 befinden sich zwei Glühwendel 2 und 3, von denen die Hauptglüh­wendel 2 im Brennpunkt des parabolischen Reflektors ange­ordnet wird, während die Abblendglühwendel 3 teilweise von einer Abblendkappe 4 umgeben ist. Der Kolben 1 ist gefüllt mit einem Inertgas und einer Halogenverbindung, so daß im Betrieb der Lampe ein Wolfram-Halogen-Kreislauf entstehen kann. Der Lampenkolben 1 sitzt in einem Sockel 5 mit Anschlußfahnen 6.
  • Die Kuppe 7 des Lampenkolbens 1 mit der Pumpstengel­abschmelzung 8 ist auf der Außenseite mit einer licht­absorbierenden Beschichtung 9 versehen. Diese Beschichtung enthält als Farbmittel Magnetit, Mangan­dioxid, Carbonyleisen und Titandioxid, welche in einem siliziumhaltigen Bindemittel enthalten sind. Die Beschichtung 9 kann aus folgender Ausgangsmischung bestehen:
    Menge Stoff
    430 g Titandioxid
    690 g Mangan-IV-oxid
    70 g Natriummetaphosphat
    1900 ml Ethylsilikatlösung
    150 ml Monobutylglycoläther
    80 ml Glycol
    500 ml Ethanol 96 % vergällt
    930 g Carbonyleisen EN 8
    900 g Magnetit
    Gegebenenfalls kann noch ein Netzmittel hinzugefügt werden.
  • Alle Substanzen werden zusammen mit etwa 3 kg Porzellan­kugeln mit einem Durchmesser von 13 mm in eine 5 Liter Porzellankugelmühle gegeben und darin 18 Stunden auf einem Rolltisch mit 60 Umdrehungen pro Minute gemahlen. Die fertige Mischung wird anschließend über ein Metallgazesieb mit einer Maschenweite von 0,1 mm gesiebt. Die Mischung ist dann fertig zum Gebrauch.
  • Die Lampenkolben 1 werden mit ihrer Kuppe 7 in diese Mischung eingetaucht, dann getrocknet und einer Wärmebehandlung unterzogen, indem die Kolben mit der aufgebrachten Beschichtung 9 in einem Trockenofen erhitzt und die Lampen durch Anlegen an eine 12 V-Spannungsquelle betrieben werden. Anschließend werden die geschwärzten Kuppen 7 mittels Ringbrenner mit oxidierender Flamme auf Rotglut ( 1000°C) erhitzt. Bei dieser Wärmebehandlung wird das Ethylsilikat in Siliziumdioxid umgewandelt und das Eisenpulver oxidiert und eingebrannt, so daß die Beschichtung fest auf dem Kolben haftet. Die Beschichtung 9 hat eine Dicke von etwa 0,005 mm.
  • Die Lichtdurchlässigkeitswerte der mit der schwarzen Beschichtung versehenen Kuppen der so hergestellten Lampen entsprechen etwa denen, die durch zweimaliges Tauchen mit den bisher großtechnisch verwendeten Farben erreicht wurden.

Claims (3)

1. Elektrische Lampe, deren Kolben teilweise mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung versehen ist, die als Farbmittel Eisenoxid und Mangandioxid enthält, welche in einem siliziumhaltigen Bindemittel enthalten sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung als Farb­mittel Magnetit (Fe₃O₄), Mangandioxid (MnO₂), Carbonyleisen (Fe) und Titandioxid (TiO₂) enthält.
2. Lampe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmittel in der Ausgangsmischung in folgenden Gewichtsanteilen vorhanden sind:
Magnetit : 14 bis 20 %
Mangandioxid : 8 bis 16 %
Carbonyleisen : 14 bis 21 %
Titandioxid : 5 bis 12 %
3. Lampe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmischung als Bindemittel Ethylsilikat enthält.
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