DE1589266C3 - Verfahren zur Herstellung von Glühlampen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Glühlampen mit Wolframwendel und einem halogenhaltigen Transportgas, wobei als letzte Fertigungsschritte die Lampe evakuiert, danach bis zum gewünschten Druck mit einem Gemisch aus Inertgas und einer Halogenkohlenwasserstoffverbindung aus einem Vorratsbehälter gefüllt und dann geschlossen wird.

Der Kolben der nach diesem, z. B. aus der BE-PS 6 66 972 bekannten Verfahren erhaltenen Glühlampen bleibt bis zum Ende der Lebensdauer der Wolframwendel klar, wenn dafür gesorgt wird, daß die Kolbenwand beim Brennen der Lampe überall eine Temperatur erreicht, bei der die in der Lampe gebildeten Wolframhalogenverbindungen nicht kondensieren können. In der Lampe herrscht nach einiger Brenndauer ein dynamisches Gleichgewicht, bei dem durch thermische Zersetzung der Wolframverbindung in der Nähe der Wendel ebensoviel Wolfram abgeschieden wie verdampft wird.

Aus den BE-PS 6 66 972 und 6 66 185 sind Lampen mit entweder Chlor- oder Bromkohlenwasserstoff-Füllungen bekannt. Geeignete Halogenkohlenwasserstoffe sind beispielsweise Tribrommethan (CH B^), Monobrommethan (CHsBr), jedoch insbesondere das Dibrommethan (CH2Br2). Auch andere Bromkohlenwasserstoff-Verbindungen gegebenenfalls zusammen mit einer geeigneten Wasserstoffmenge sind verwendbar.

Ein Nachteil des vorzugsweise verwendeten Dibrommethans aus fertigungstechnischer Hinsicht ist der verhältnismäßig niedrige Dampfdruck dieser Verbindung bei Zimmertemperatur. Dieser beträgt nur ca. 40 Torr bei 25° C.

Aufgrund praktischer Erwägungen darf der Partialdruck des Dibrommethans in den Vorratsbehältern diesem Dampfdruck nicht gleich sein. Es muß nämlich vermieden werden, daß infolge Temperatursenkung Kondensation des Dibrommethans in den Vorratsbehältern auftritt. Diese Temperatursenkungen können beispielsweise in der Nacht oder am Wochenende auftreten. Kondensation hat zur Folge, daß sich die Zusammensetzung des Gasgemisches in den Vorratsbehältern in nachteiliger Weise ändert. Nach der Temperaturerhöhung dauert es geraume Zeit, bevor in einem Behälter, in dem Kondensation aufgetreten ist, wieder ein homogenes Gasgemisch vorhanden ist. Aus diesem Grunde werden die Vorratsbehälter normalerweise mit Dibrommethan bis zu einem Partialdruck von ca. 28 Torr gefüllt, was dem Druck dieser Verbindung bei ca. 16°C entspricht.

Das bedeutet beispielsweise in der Praxis, daß in einem bestimmten Fall von einem Behälter mit einem Inhalt von 8 Liter, der mit einem Gasgemisch aus Krypton und Dibrommethan bis zu einem Druck von 8,2 Atmosphären gefüllt ist, unter Berücksichtigung von Verlusten ca. 10 000 Lampen mit einem Volumen von ca. 0,25 cm³ bis zu einem Druck von ca. 5 Atmosphären gefüllt werden können.

Der Vorratsbehälter ist in diesem Fall verwendbar, bis der Druck darin auf ca. 1,2 Atmosphären gesunken ist. Danach wird der Behälter entleert, wobei dann eine Anzahl Liter Krypton von 1,2 Atmosphären, gleich dem Wasserinhalt des Behälters, verlorengehen. Es ist nicht möglich, einen Behälter, in dem ein Druck von 1,2 Atmosphären herrscht, innerhalb kurzer Zeit mit einem Gemisch aus Krypton und CH2 Br2 nachzufüllen, weil der Dampfdruck des letzteren dazu zu niedrig ist. Das Füllen der Lampen muß also in diesem Beispiel jeweils nach ca. 10 000 Lampen zum Ersetzen der Vorratsbehälter unterbrochen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Glühlampen zu schaffen, bei dem mehr Lampen aus einem Vorratsbehälter gefüllt werden können, der Verlust an Edelgas beschränkt und die Anzahl, wie oft ein neues Gasgemisch hergestellt und in die Vorratsbehälter zur Aufbewahrung gegeben werden muß, verringert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Gasgemisch verwendet wird, das sowohl Brom als auch Chlor entweder in Form, einer Mischung von Brom- und Chlorkohlenwasserstoff oder in Form eines Bromchlorkohlenwasserstoffes enthält, wobei das Brom-Chlorverhältnis in Grammatomen 1 :1 und das Wasserstoff-Halogenverhältnis ebenfalls 1 :1 beträgt.

Die größte Verbesserung wird dabei erreicht, wenn Bromchlormethan (CH2BrCl) verwendet wird. Unter vergleichbaren Verhältnissen beträgt der zulässige Partialdruck dieser Verbindung in den Vorratsbehältern ca. 90 Torr. Das bedeutet, daß mit einem bis zu diesem Druck mit Bromchlormethan gefüllten Vorratsbehälter, falls auch der Partialdruck des Inertgases dementsprechend angepaßt ist, ca. dreimal soviel Lampen mit demselben Halogenprozentsatz, als es mit Brommethan ^:

in der beschriebenen Weise möglich ist, gefüllt werden I können.

Der Verlust an Edelgas sinkt auf diese Weise auf ca. •/3, während die Arbeitszeit zum Ersetzen, Füllen und dergleichen auf ein Drittel zurückgebracht werden

«So kann.

Ebenfalls wird eine bedeutende Ersparnis erhalten, wenn das Gasgemisch sowohl Dibrommethan als auch Dichlormethan in einem Verhältnis 1 :1 in Grammolekülen enthält. In diesem Fall können ca. die doppelte Anzahl Lampen aus einem Vorratsbehälter gefüllt werden, während eine Arbeitszeitersparnis für bestimmte Teile des Fertigungsprozesses um ca. die Hälfte erreichbar ist.

Die Erfindung beruht somit auf der Anwendung der Eigenschaft, daß die gemischte Bromchlorkohlenwasserstoffverbindungen und die Chlorkohlenwasserstoffverbindungen im allgemeinen eine höhere Flüchtigkeit als die entsprechenden Bromkohlenwasserstoffverbindüngen aufweisen.

Es stellt sich als Vorteil heraus, daß bei Anwendung des Verfahrens die Gesamtmenge Halogen (Brom zusammen mit Chlor) in Grammatomen in der Lampe kleiner sein kann als bei nur Brom oder Chlor, bei einer gleichbleibenden Lebensdauer und Lichtausbeute der Lampen. Es wurde nämlich festgestellt, daß ζ. Β. bei Anwendung von CH₂Br₂ in bestimmten Lampen der Minimaldruck etwa 3,5 Torr beträgt, was einem HBr-Druck nach Zersetzung des Bromkohlenwasser-Stoffes von 7 Torr entspricht. Bei Anwendung von CH₂BrCl beträgt der Minimaldruck bei denselben Lampen etwa 2,5 Torr bei gleicher Lebensdauer. Dies entspricht nach Zersetzung des Halogenkohlenwasserstoffes 2,5 Torr HBr + 2,5 Torr HCl (insgesamt also 5 Torr HX). Dies bedeutet, daß in einer Mischung mit HBr etwa 4,5 Torr HBr durch 2,5 Torr HCl ersetzt werden kann. Die Transportausbeute einer HBr-HCI-Kombination ist also größer als von H Br oder HCl allein.

HCl und CH₂Cl₂ sind mit Drücken von 2,5 Torr nicht genügend wirksam, um eine Lampe mit brauchbarer Lebensdauer zu erreichen.

Anhand der folgenden Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Bei einer Vorrichtung zum Füllen von Glühlampen mit Füllgas beträgt der Druck im Vorratsbehälter mit einem Inhalt von 8 Liter im Anfang 24,6 Atmosphären. Das Gasgemisch besteht aus Krypton und 0,45 VoI.-% CH₂BrCl. Mittels eines Reduzierventils wird der Druck auf konstant 1,2 Atmosphären reduziert. Beim Füllen der Glühlampe (Inhalt ca. 0,25 cm³) bis zu einem Druck von ca. 5 Atmosphären bei Zimmertemperatur wird diese in ein Gefäß mit flüssiger Luft gestellt.

Aus nur einem Vorratsbehälter können, unter Berücksichtigung von Verlusten, mehr als 30 000 dieser Lampen gefüllt werden. Bei einem Druck von 8,2 Atmosphären im Behälter, wie es bei Verwendung von CH₂Br₂ maximal möglich ist, beträgt diese Anzahl ca. 10 000 Lampen.

Bei Glühlampen mit einer Gasfüllung von ca. 1 Atmosphäre, die aus einem Gasgemisch von beispielsweise Argon und CH₂Br₂ oder CH₂BrCl besteht, hat sich herausgestellt, daß CH₂Br₂ durch eine geringere Menge CH₂BrCl ersetzbar ist.

Das Verfahren beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die Verwendung von Bromchlormethan (CH₂ClBr) oder Gemischen von CH₂Br₂ und CH₂CI₂. Es sind beispielsweise auch Gemische von CHBrj und CHCI3, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserstoff zum Gasgemisch, verwendbar. Auch Gemische von CHBr₂Cl und CHBrCl₂ oder höheren Halogenwasserstoffverbindungen oder höheren gemischten Halogenkohlenwasserstoffverbindungen können verwendet werden.

In einem praktischen Beispiel, wie einer Photolampe von 1000 W bei 225 V mit einer Farbtemperatur von 3400⁰K, kann die aus 700 Torr Ar + 8 Vol.-% N₂ + 1 Vol.-% CH₂Br₂ bestehende Gasfüllung durch 700 Torr Ar + 8 V0I.-O/0 N₂ + o,5 VoL-% CH₂BrCl ersetzt werden. Ein niedrigerer Halogen-Partialdruck, der aus Chlor und Brom im Verhältnis 1 :1 aufgebaut ist, reicht also zur Aufrechterhaltung des Zyklus aus, während die Lichtausbeute der Lampe mit ca. 32 Lumen pro Watt und die Lebensdauer mit ca. 30 Stunden mindestens beibehalten bleiben.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist noch, daß gewisse Lampen nur dank diesem Verfahren herstellbar sind.

Es war bisher nicht möglich, mit brom- oder jodhaltigem Füllgas längliche zylinderförmige Lampen zum Brennen in vertikaler Lage herzustellen mit einer sehr hohen Belastung und einem hohen Edelgasdruck. Bei dieser Art Lampen trat Entmischung auf, wodurch die Jod- oder Bromkonzentration oben und unten in der brennenden Lampe auf die Dauer stark voneinander abwich. Dies hatte zur Folge, daß die Lampe an einem der Wendelenden durch örtlichen Mangel an Halogen zu schwärzen anfing, während das andere Wendelende durch ein Übermaß an atomarem Halogen stark angegriffen wurde. Dies führte dann zu Lampen mit einem schwarzen Ende und einer verhältnismäßig kurzen Lebensdauer.

Es hat sich nun herausgestellt, daß in derartigen Lampen der Wolframhalogenzyklus durch Chlor und Brom zusammen aufrechterhalten werden kann, ohne daß Schwärzung des Kolbens und Angriff des Glühkörpers auftreten. Die gute Wirkung der senkrecht brennenden Lampe ist gewährleistet, trotz der Entmischung der Gasfüllung der Lampe. Die Entmischung ist jedoch derartig, daß der Wolframhalogenzyklus an einer Seite der Lampe im wesentlichen zwischen Wolfram und Brom verläuft und an der anderen Seite des Lampenraumes verläuft der Zyklus im wesentlichen zwischen Wolfram und Chlor. In der Mitte der Lampe spielen beide Zyklen eine Rolle.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Glühlampen mit Wolframwendel und einem halogenhaltigen Transportgas, wobei als letzte Fertigungsschritte die Lampe evakuiert, danach bis zum gewünschten Druck mit einem Gemisch aus Inertgas und einer Halogenkohlenwasserstoffverbindung aus einem Vorratsbehälter gefüllt und dann geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch verwendet wird, das sowohl Brom als auch Chlor entweder in Form einer Mischung von Brom- und Chlorkohlenwasserstoff oder in Form eines Bromchlorkohlenwasserstoffes enthält, wobei das Brom-Chlorverhältnis in Grammatomen 1 :1 und das Wasserstoff-Halogenverhältnis ebenfalls 1 :1 beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch verwendet wird, in dem Bromchlormethan vorhanden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasgemisch verwendet wird, in dem Dibrommethan und Dichlormethan in einem Verhältnis 1 :1 in Grammolekülen vorhanden sind.