DE1764954C3

DE1764954C3 - Halogen-Glühlampe

Info

Publication number: DE1764954C3
Application number: DE1764954A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Higashiyama Kyoto Konishi (Japan)
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1967-09-12
Filing date: 1968-09-11
Publication date: 1974-03-14
Also published as: US3584254A; GB1171578A; NL148743B; DE1764954B2; DE1764954A1; NL6812958A; FR1580664A

Description

4. Verfahren zur Herstellung einer Halogen-Glühlampe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Methylenbromia und Ammoniak in einem Kolben, der einen Wolfram- ²f I euchtkörper enthält, eingeschlossen und durch Unterstromsetzen des Leuchtkörpers das Methylenbromid sowie das Ammoniak zu Bromwasserstoff und Ammoniumbromid umgewandelt wird.

α. α- =_m n™nde ist eine strikte Kontrolle der Her-Aus diesem Gmn^ _den ^. steliungsbedmgTingen unv _Herslellu

SST? nefSÄch,i. auf, daß das in dem Quarzkolben eingeschlossene Jodgae eine!gewisse Menge von Lichtstrahlen absorbiert, so daß die Licht-

"Sr sTnÄoge^Glühlampen mit einem WoIffhtkftrner bekannt, die auf mindestens 300° C

3 ÄTundtomwasserstoff oder eine Bromiziwci Verbindung als reaktives ira-

3'J Ew η RH diesen Lampen wird unter Zersetzung ,on Äenbromid z^Lu ßfom und Wasserstoff auf der Oberfläche oder in der Nachbarschaft des Leuchttorners gebildet, so daß bei hohen Betnebstemperatcren e?n Rlgenerierungscyclus in Gang gesetzt wiro V.■*„„ derartige Halogenlampen auch gute Eigenschaften «,ei de Anwendung als elektrische Lampen von h< .her peratur und kurzer Lebensdauer oder als he Lampen, die wiederholter Sctaltung unen sind, besitzen, so sind sie doch mit .-:m Seil behaftet, daß bei längerer Nutzung beträchtliche Unregelmäßigkeiten der Nutzungsdauer aurtree„ Insbesondere ist es bei derartigen Lampen erforderlich, das einzubringende Tragergas, d. h. Me-5 Sbromid. mengenmäßig strikt zu begrenzen, da andernfalls Fülldruckunregelmaßigke.ten auftreten. Diese Schwankung spiegelt sich in der Leoensdauer "feder Wird andererseits zu wenig Tragergas eingebracht so besteht die Gefahr einer ungenügenden Regenerierung, so daß wiederum Schwärzung des Kolbens auftritt und dadurch die Lebensdauer der Lampe

Die Erfindung bezieht sich auf imiV. Halogen -Glühlampe mit einem Wolfram-] eiichtuorper in einem lichtdurchlässigen Kolben, dessen Wand auf mindestens 300° C während des Betriebes erhitzt wird und der als reaktives Transportgas Bromwasserstoff neben einem inerten Füllgas enthält.

Es ist bekannt, daß durch Einbringen einer kleinen Menge von Halogengasen, wie Jod oder Brom, in Fo,m eines Elementes oder einer Verbindung in einem Quarzrohr ein Regenerierungscyclus von Wolfram durch ein solches Halogengas, das sich im Raum zwischen dem Leuchtkörper und der Rohrwandung befindet, erzielt wird, wenn die Wandung des Quarzrohres und der Leuchtkörper bei geeigneten Temperaturen gehalten wird. Durch einen derartigen Regenerierungscyclus soll die Schwärzung des Kolbens von Halogenlampen während deren Benutzung verhindert werden und ferner die Verdampfung des Wolframleuchtkörpers durch Anwendung eines kleinen Kolbens und Füllung mit einem Inertgas bei hohem Druck unterdrückt werden, so· daü die Lebensdauer der betreffenden Halogenlampen im Vergleich mit gewöhnlichen elektrischen Glühlampen erhöht wird.

Als derartige Halogenlampe ist eine Jodlampe bekannt, in der Jod als Träger und Mittel für den Regenerierungscyclus eingebracht ist. Wenn eine, derartige Jodlampe auch eine relativ lange Lebensdauer ohne Schwärzung des Kolbens während ihrer Nutzung besitzt, so weist sie doch beträchtliche Nachteile auf. Insbesondere erfordert die Herstellung von Jodlampem komplizierte Verfahren im Vergleich zur Herstellung üblicher elektrischer Glühlampen und es tritt eine bemerkenswerte Unregelmäßigkeit eier Qualität infolge der Schwankung der Herstellungsbedingungen auf.

.._s lerner isi e, bekannt, zur Herstellung von Lampen und zur Vermeidung der Verdampfung des Leuchtkörper Ammoniumhalogenid, z.B. Ammoniumjodid zusammen mit einem Gas zu verwenden, das ein relativ hohes Molekulargewicht besitzt Auf diese .0 Weise soll die Verdampfung des Leuchtkorpermate-Hals. beisp.elsweise mit Hilfe einer Gasfüllung mit Quecksüberjodid unterdrückt werden. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um Halogenlampen und es tritt auch kein Regenerierungscyclus auf, da keine re-₍₅ aktiven Dampfgemische zur Anwendung kommen

Aufßabe der Erfindung ist es, eine Halogen-Gluhlamoe zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Lebensdauer besitzt, wenig Lichtstrahlen absorbiert unc deren Nutzungsdauer nur geringen Schwankungen unterliegt und zwr.r unabhängig von der Menge an unvermeidlichen Verunreinigungen und des in der Umhüllung enthaltenen Trägergases.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß eine Halogen-Glühlampe der ein- « Rangs genannten Art als reaktives Transportgas eine Mischung aus Bromwasserstoff und Ammoniumbromid enthält.

In der Halogen-Glühlampe der Erfindung findet dadurch ein Regenerierungscyclus in der Weise statt, Go daß das Transportgas aus dem Leuchtkörper im Verlaufe des Betriebes verdampftes Wolfram zu einer flüchtigen Verbindung umwandelt und die Verbindung nahe oder auf dem Leuchtkörper zersetzt, so daß Wolfram wieder zurückgebildet wird, wodurch C₅ eine Schwärzung des Kolbens weitgehend vermieden wird Dabei kann sich Bromwasserstoff teilweise in dem Kolben zu Brom und Wasserstoff zersetzen. Ferner kann mehr Wasserstoff als Brom enthalten sein.

Die Menge an in dem Kolben enthaltenem Brom in elementarer Form oder in Form von Bromwasserstoff liegt vorzugsweise bei einem Wen zwischen 1,5 X 10"⁷ und 1,05 X 10"g-Atom je Um', während die Menge an Ammoniumbromid vorzugsweise im Bereich von i/10 bis zum zehnfachen des Bromwasserstoff* liegt. Wenn dieses Verhältnis kleiner als 0,1 ist, d.h. Arnmoniumbromid in extrem kleinen Mengen vorliegt, kann kein gutes Ergebnis erhalten werden.

Wenn das Verhältnis größer als 10 ist, wird der Regenerierungszyklus unzureichend.

Bromwasserstoff und Ammoniumbromid können in den Kolben als solche eingebracht sein. In diesem Fall muß jedoch das Ammoniumbromid, da es bei normalen Temperaturen in fester Phase vorliegt, in den Kolben eingeführt werden, nachdem eine mit dem Kolben in Verbindung stehende Ammoniumbromidmenge durch Erhitzen in solcher Weise verdampft ist, daß das Vakuumsystem bei einer solchen Temperatur gehalten wird, daß der Dampfdruck des Ammoniumbromids mit dem gewünschten Druck übereinstimmt.

Daher ist es zweckmäßig, Bromwasserstoff und Ammoniumbromid in den Kolben in Form von Methylenbromid (CH₂BR₂) und Ammoniak (NH₃) einzuführen. Sie können entweder getrennt oder als Gasgemisch, in dem sie in einem vorbestimmten Verhältnis mit einem Inertgas, wie Argon, gemischt sind, eingeführt werden. Methylenbromid zersetzt sich gemäß der fragenden Gleichung: je

CH₂BR, = C -; 2HBr.

Erzeugte Kohlenstoffatome -eagieren mit in dem Kolben verbleibendem Sauerstoff in der Art von Getter. Ein Teil Bromwasserstoff reagiert mit Ammoniak 3: zur Erzeugung von Ammoniumbromid:

Es kann eine Halogeplampe von 1000 W bei 220 V und 2000 Stunden Nutzungsdauer erzeugt werden. 4') Bei dem Herstellungsverfahren werden nach Einschluß des Leuchtkörpers in den Kolben gleiche Mengen Argon, gemischt mit 0,4 % Methylenbromid und Argon, gemischt mit 0,32 % Ammonium nacheinander eingeführt, bis der Druck in dem Kolben 5 Atmo-Sphären annimmt. Dann wird das Gasgemisch durch Unterstromsetzen des Leuchtkörper erhitzt und ein Trägergas, bestehend aus Bromwasserstoff und Ammoniumbromid,'wird erhalten. Auf diese Weise erhaltenes Ammoniumbromid wird manchmal mit dem .■><: bloßen Auge als eine dünne weiße Ablagerung auf der inneren Wandungsoberfläche an den Rohrenden beobachtet, während die Lampe ausgeschaltet wird. In den meisten Fällen ist jedoch dessen Existenz nicht erkennbar.

Der anfängliche Lichstrom wurde gemessen, um die Halogenlainpe gemäß der Erfindung mit Halogenlampen anderer Arten zu vergleichen. Das Ergebnis war identisch mit dem Fall, bei dem Methylenbromid allein als Trägergas verwendet wurde, es wurde jedoch ein 3 bis 5 % größerer Lichtstrom beobachtet, als derjenige bei Verwendung von Jod als Trägergas. Es wird angenommen, daß dieser Unterschied aus dem Unterschied im Lichtverlust infolge der Absorption durch das Trägergas entsteht.

Dann wurden Versuche bezüglich Lebensdauer ausgeführt. Elektrische Lampen, enthaltend Bromwasserstoff und Ammoniumbromid als Trägergas, zeigten eine höhere durchschnittliche Lebensdauer mit kleineren Unregelmäßigkeiten als solche, die nur Bromwasserstoff enthielten. Nämlich, in dem Fall, in dem Argon, einhaltend 0,2 % Methylenbromid und 0,16% Ammoniak, bei 5 Atmosphären eingebracht war, zeigten etwas mehr als 30 % der Lampen Lebensdauern kürzer als 2000 Stunden und etwas weniger als 60 ■!? der Lampen zeigten Lebensdauern langer als 23(JO Stunden. Im Gegensalz, dazu zeigten indem Fall, in dem Argon, enthaltend 0,2 % Methylenbromid, jedoch kein Ammoniak, bei 5 Atmosphären eingebracht war, etwas weniger als 70 % der Lampen Lebensdauern kürzer als 2000 Stunden, und etwas mehr als 20 % der Lampen zeigten Lebensdauern langer als 2300 Stunden.

Wenn ferner Argongas, das nur 0,12 % Methylenbroinid enthielt — eine Menge zur Erzeugung der gleichen Menge Bromwasserstoff wie diejenige, die aus 0,2% Methylenbromid und 0,16% Ammoniak erzeugt wird - bei 5 Atmosphären eingebracht wurde, waren etwas mehr als 30 % der Lampen nach Verwendung während 1Oi)O bis 1500 Stunden geschwärzt. Diese Tatsache beweist, daß die Lebensdauer einer Halogenlampe /um großen Teil durch die Anwesenheit von Ammoniumbromid innerhalb des Kolbens eher als durch <I'<c Menge an enthaltenem Bromwasserstoff beeinflußt wird. Als Grund für diese Tatsache wird angenommen, daß die Konzentration von Bromwasserstoff wesentlich durch iJic Existenz von Ammoniumbromid vermindert wird und, daß Ammoniumbromid eine gewisse Pufferungsfunktion gegen den Verlust von Wasserstoff oder Bromwasserstoff wäh rend der Nutzungsdauer der Lampe ausübt.

Durch eine weitere ausgeführte Untersuchung, basierend auf dem vorstehenden Ergebnis, wurde herausgefunden, d;iß das Molverhaltnis von Ammoniumbromid zu demjenigen von Bromwasserstoff, das in dem Quarzkolben einzubringen ist, zu einem gewissen Ausmaß in Abhängigkeit von der Konstruktion der Lampe und ihrer Bewertung verändert werden sollte. Insbesondere sollten den Dimensionen, der beabsichtigten Lebensdauer, der Leuchtkörpertemperatur, der Länge des linearen Teiles des Leuchtkörpers an den Enden und der tolerierbaren Schwankung in der Qualität der L ampe Beachtung geschenkt werden. Im allgemeinen wurden gute Ergebnisse erhalten, wenn das Molverhaltnis von Ammoniumbromid zu Bromwasserstoff innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 10 fiel. Wenn das Molverhaltnis kleiner als 0,1 war, d. h., die Menge an Ammoniumbromid relativ zum Bromwasserstoff zu klein war, war die Atmosphäre innerhalb des Kolbens nicht ausreichend chemisch aktiv, und es konnte kein gutes Ergebnis erhalten werden. Andererseits arbeitete der Regenerierungszyklus nicht ausreichend, wenn das Molverhaltnis größer als 10 war, d. h. Ammoniumbromid relativ zum Bromwasserstoff zu viel war.

Der vorstellende Bereich des Molverhältnisses ist besonders wirksam für Halogenlampen von längerer Lebensdauer. Eine Halogen-Glühlampe, die Bromwasserstoff und Ammoniumbromid enthält, welche durch Zersetzung nach der Einbringung erzeugt werden, besitzt solche Vorteile, daß die Lebensdauer weitgehend verlängert ist und gleichzeitig große Verbesserungen bezüglich des Ausmaßes von Unregelmäßigkeit der Nutzungsdauer und der Schwärzung von Glühlampen, welche üblichen Halogenlampen anhafteten, erreicht werden.

Claims

I 764 Patentansprüche:

1. Halogen-Glühlampe mit einem Wolfram-Leuehtkörper in einem lichtdurchlässigen Kolben, dessen Wand auf mindestens 300° C während des Betriebes erhitzt wird und der als reaktives Transportgas Bromwasserstoff neben einem inerten Füllgas enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie als reaktives Transportgas eine Mischung to aus Bromwasserstoff und Ammoniumbromid enthält.

2. Halogen-Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in dem reaktiven Transportgas eine Menge von Bromid im Bereich von 1,5 x 10 ⁷ bis 1,05 X 10"⁵g-Atom je lern' enthält.

3. Halogen-Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Ammoniumbromid und Bromwasserstoff " iin Molverhältnis im Bereich von 0,1 zu lOenthält.