DE2906038A1 - Lampenkolben - Google Patents

Lampenkolben

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCtIAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA „Ä
73 P 7 0Π BRD
Lampenkolben
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lampenkolben aus Glas mit einer SiOp-BpO-z-Glasschicht auf seiner Innenwand.
Energiesparender Betrieb durch hohe Lichtausbeute wird bei Hochdruck-Gasentladungslampen bei Betriebstemperaturen von 4000 bis 6000° Kelvin in der Entladungszone erreicht. Das führt zu einer erheblichen thermischen und mechanischen Belastung der Lampenkolbenwand. Für Metall-Halogenid-Entladungslampen verwendet man daher Quarzglas als Kolbenmaterial. Die Belastbarkeit bzw. die Lebensdauer der Lampen wird durch die Alterung des Quarzglaskolbens begrenzt. Insbesondere gilt es, die Kristallisation im Quarzglaskolben zu unterdrücken. Dazu wird ein als Boratisierung bekanntes Verfahren angewandt, bei dem man Boroxid als Kristallisationshemmer von innen in den Quarzglaskolben eindiffundieren läßt.
Ed 1 Sti/23.1.79
Θ30035/0185
73P 70 17 BRD
Der Quarzglaskolben besitzt dann auf seiner Innenseite eine einige /um dicke Schicht aus SiO2-B2O^-GIaS mit vergleichsweise geringer Kristallisationstendenz. Von großem Nachteil ist dabei allerdings die hydroskopische Natur dieses Glases. Denn in oder auf der Schutzschicht gebundenes Wasser vermindert die Lichtdurchlässigkeit und führt dadurch zu einer Erhöhung der Wandtemperatur der Lampe. Außerdem beeinflußt Wasser die Stofftransportvorgänge in der Lampe in unerwünschter Weise. Des weiteren wirkt sich die Diskrepanz der Ausdehnungskoeffizienten von SiO2- und SiOp-BpO-r-Glas ungünstig aus. Sie kann zu > Rissen in der SiO2-B2O,-Schicht des boratisierten Kolbens führen und die Herstellung haltbarer Elektroden-Einschmelzungen wesentlich erschweren.
Bisher wurden die boratisierten Lampenkolben vor dem Zuschmelzen in möglichst trockener Atmosphäre aufbewahrt. Auf Wasserfreiheit beim Boratisieren wurde nicht geachtet. Für die Elektrodeneinschmelzungen wurden eigens unboratisierte Quarzglasrohrabschnitte an die boratisierten Lampenkolben angesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Lampenkolben der eingangs genannten Art die hydroskopisehe Natur der SiOg-BgO^-Glasschicht unwirksam zu machen, so daß die von ihr verursachten und vorstehend geschilderten Nachteile vermieden werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Glasschicht mit einer Deckschicht aus einem Quarzglas mit relativ dazu weniger B2O,-Gehalt abgedeckt ist.
Bevorzugterweise besteht die Deckschicht aus reinem Quarzglas.
$$0035/0185
?οι? mn
Zweckmäßigerweise ist die Dicke der Deckschicht so bemessen, daß sie durch die beim Betrieb der Lampe ablaufenden Transportvorgänge abgetragen oder mit B2O, angereichert wird. Die Dicke der Deckschicht sollte nur so groß sein, daß sie bei eventueller Kristallisation den Lichtfluß nicht beeinträchtigt. Zweckmäßigerweise sollte sie nicht wesentlich dicker als 1/um sein. Vorteilhaft ist, wenn SiO2-Kristalle auf einer SiO^-BpO-z-Unterlage instabil sind und sich beim Betrieb der Lampe auflösen können.
Die Deckschicht stellt einen wirksamen Schutz gegen Wasseraufnähme dar, weil die B20,-freie bzw. an B2O,-arme SiOg-Schicht wesentlich weniger hydroskopisch ist. Auch vermindert sie die Tendenz zur Rißbildung, weil sie die unter Zugspannung stehende BgO^-reiche SiO2-Schicht einschließt.
Die Deckschicht kann vorteilhafterweise so hergestellt werden, daß aus der SiO2-B2O,-Schicht des Kolbens B2O, partiell ausdiffundiert oder ein pyrolytisch, hydrolytisch oder durch Gasentladung niedergeschlagenes SiO2 oder Si02-B20,-Gemisch aufgeschmolzen wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein Verfahren der chemischen Dampfabscheidung (CVD) erwiesen, bei dem aus einem SICIa-BCI,-O^-Gasgemisch SiOp und B2O, bei einer Reaktionstemperatur von etwa 19000K niedergeschlagen und aufgeschmolzen werden. Dieses Verfahren wurde bislang zur Herstellung von Vorformlingeη für optische Glasfasern benutzt (siehe J. Grabmaier et al, Siemens Forschungs- und Entwicklungsbericht·5 (1976) 171). Mit diesem Verfahren ist es möglich, wasserfreie gut verarbeitbare und reproduzierbare Glasschichten der beschriebenen Art in kurzer Zeit abzuscheiden und aufzuschmelzen.
6 Patentansprüche 030035/0185

Claims (6)

-1-Patentansprüche 73 P 7 0 17 BRD
1. Lampenkolben aus Quarzglas mit einer SiO2-B2O,-Glasschicht auf seiner Innenwand, dadurch gekennzeichnet , daß die SiOp-BgO^-Glasschicht mit einer Deckschicht aus einem Quarzglas mit relativ dazu weniger B20,-Gehalt abgedeckt ist.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Deckschicht aus einem Quarzglas besteht.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Dicke der Deckschicht so bemessen ist, daß sie durch die beim Betrieb der Lampe ablaufenden Transportvorgänge abgetragen oder mit B2O^ angereichert wird.
4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Deckschicht höchstens 1,5/um beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung der Deckschicht in einem Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der SiOg-BgO-z-Schicht des Kolbens B2O, partiell ausdiffundiert oder ein pyrolytisch, hydrolytisch oder durch Gasentladung niedergeschlagenes SiO2 oder SiO2-BpO^- Gemisch aufgeschmolzen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Gasgemiseh SiO2 und B2O, bei einer Reaktionstemperatur von etwa 1900° K niedergeschlagen und aufgeschmolzen wird.
030035/0185
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