DE1927967C3 - Elektrische Glühlampe - Google Patents

Description

2. Elektrische Glühlampe nach Anspiuch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des Tribromsilans zwischen 1,5 und 6 Torr liegt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Glühlampe mit einem aus Wolfram bestehenden Glühkörper, welche als reaktives Trägergas ein Bromsilan einhält und bei der der Abstand des Glühkörpers von der Kolbenwand derart bemessen ist. daß im Betrieb der Lampe die Temperatur der Kolbenwand über der gan/en Oberfläche mindestens 300 C betragt.

Bei einer Glühlampe, die Brom und Wasserstoff in einem geeigneten Verhältnis und in einer geeigneten Menge enthalt, bleibt die Kolbenwand bis zum Ende der Lebensdauer der Lampe klar, wobei die Lebensdauer der Lampe durch die Lebensdauer des Glühkörpers bestimmt wird. Dies ist auf einen beim Betrieb der Lampe stattfindenden zyklischen chemischen Vorgang zurückzuführen, bei dem von Glühkörper verdampfendes Wolfram durch Reaktion mit Brom in eine bei der niedrigsten Betriebstemperatur der Lampe flüchtige Verbindung umgewandelt wird. Die flüchtige Wolfram-Bromverbindimg /ersetzt sich in der Nähe des Glühkörpers. Auf diese Weise wird ein Wolfram/Brom-Kreisprozeß erhalten. Wenn in der Lampe eine genügende Wasserstoffmenge vorhanden ist, werden Wolfram- oder Molybdänteile (Stromzuführungsdrähte. Abstützungen) nicht oder nur langsam bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen durch Brom angegriffen. Das Gasgemisch in der Lam ac muß frei oder nahe/u frei von Sauerstoff sein. Wenn nämlich Sauerstoff in der Lampe vorhanden ist, tritt der sogenannte Wasser/.yklus auf, der einen erhöhten Wolfiamtransport zur Kolbenwand in Form einci flüchtigen Wolframoxyds zur Folge hat. An der Wand kann gegebenenfalls eine doppelte Umwandlung stattfinden, wobei sich ein flüchtiges Wolframbromid und Wasser bilden. Der Wolframoxydtransport zur Kolbcnwand kann jedoch unter ungünstigen Bedingungen derart groß werden, daß die an der Wand verfügbare Brom-Wasserstoffmenge ungenügend ist, um das Wolframoxyd vollständig in ein flüchtiges Wolframbromid umzuwandeln.

Wenigstens am Anfang der Lebensdauer der Lampe kann das Vorhandensein von Sauerstoff dadurch neutralisiert werden, daß Brom und Wasserstoff in der Lampe völlig oder teilweise in Form eines Brom-Kohlenwasserstoffs dosiert werden. Beim Einschalten der Lampe /ersetzt sich die Verbindung in Kohlenstoff und Bromwasserstoff, der sich seinerseits in der Nähe des Brom und Wasserstoff zersetzt. Der ausgescn.eae.-c Kohlenstoff reagiert mit dem WolframaWihkömer unter Bildung von Wolframkarbid und mit I triff unter Bildung eines Kohlenstoffoxyds. Es

stellt sich aber heraus, daß manchmal dennoch in e.ner HiTirtieen Lampe ein Wasserzyklus auftritt.

Aus dem DT-Gbm 19 59 612 ist eine Glühlampe der in Frage stehenden Art bekannt, deren Füllgas halogenierte Silane wie Dibromsilan, beigemischt sind. Hierbei

.o scheidet'sich aber elementares Silizium auf dem

Lampenkolben und anderen Lampente.len ab. Es hat

sich ergeben daß bei diesen Lampen kein zuverlässiger

Wolfram/Brom-Kreisprozeß stattfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

.5 Glühlampe zu schaffen, die während des Betriebes genügend Brom enthält, um einen Wolfram-Brom-Kreisprozeß aufrechtzuerhalten, und bei der praktisch keine Siliziumablagerungen auftreten

Diese Aufgabe wird bei einer Glühlampe eingangs

ίο erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei Lampen, deren Glühkörper eine Lebensdauer bis zu 250 Stunden hat und deren Wirkungsrad 20 Lumen/W oder höher ist. das reaktive Trägergas aus Tnbromsikin (SiHBn) besteht.

Bei Verwendung dieses reaktiven Tragergases werden sowohl die Bildung von Sili/iumaUagerimgen ■luf der Wand wie auch der durch die Bildung von Suiziden Herbeigeführte ungünstige Einfluß auf den Glühkörper vermieden. ,.,.,., · , „ ■ ·

w Die Erfindung gründet sich aul die Erkenntnis, daß bei der Zersetzung 'von wasserstoffhaltigcn Bromsilancn Tctrabroimilan (SiBr₄) gebildet wird. Es stellt sich heraus daß erst bei Verwendung des Tnhromsiians bei der Zersetzung eine genügende Wasserstoff- und

Brommenge verfügbar ist. um einen Zyklus aulreclu/u-

crhalten. . ,

Das SiBr₄ isl in der Lampe flüchtig und kann als Getter für den Zyklus schädlichen Sauerstoff und Wasserdampf wirken: bei Reaktion mil SiBr₄ bildet sich Brom oder Bromwasserstoff.

SiO₂-Ablagerungcn lassen sich nicht optisch leststel-

lcn.

Vorzugsweise wird eine derart große Menge an SiIIBi) verwendet, daß dessen Pariialdruck /wischen 1,5

_4S und b Torr liegt.

Unter diesen Bedingungen erweist sich eine Verlängerung der Lebensdauer der Lampe als möglich. Dies ist wahrscheinlich dem Vorhandensein von SiBr₄ zuzuschreiben. Eine gleichwertige CBr₄-Verbindung wird in

einer CH₂Br₂ enthaltenden Lampe beim Beineb nicht gebildet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier

Ausführungsformen von Lampen mit verhältnismäßig

kurzer Lebensdauer näher erläutert, bei denen somit

5S eine große Helligkeit und ein großer Lichtstrom wesentlich sind.

Bei derartigen Lampen werden die physikalische Lebensdauer des Glühkörper, die eine Funktion der Temperatur und der resultierenden Wanderung von ho Wolfram von den heißesten zu kälteren Stellen des Glühkörpers ist, und die chemische Lebensdauer von Strom/.uführungsdrählcn und Abstutzungen, die vom Angriff durch Brom abhängig ist, derart bemessen, daß die Lebensdauer der Lampe gleich der des Glühkörpers f,s ist. Dies kann durch passende Wahl der Geometrie der erwähnten Metallteile erzielt werden. Es zcigl F i g. 1 einen Schnitt durch eine Phololampe, F i g. 2 einen Schnitt durch eine Projektionslampe.

Beispiel 1

Die Photolampe nach Fig. 1 besteht aus einem Quarzkolben 1. in dem sieh ein durch eine Wolframwendel gebildeter Glühkörper 2 b.'findet. J bezeichnet Abstützungen, die aus je einer flachen Drahtwendel bestehen. Bei Belastung mit 225 V beträgt die Aufnahmcleistung 1000 W, der Lichtstrom 3_ 000 Lumen unc? der Wirkungsgrad 32 Lumen/W: die Farbtemperatur betrüg! 3400" K. «''

Bei einer aus einem Gemisch von 8 Vol.-% Stickstoff und 1,1 Vol.-% CiIiBr.) bestehenden Gasfüllung unter einem Druck von bis /u 700 Torr beträgt die Lebensdauer mindestens 15 Stunden.

Bei einer aus einem Gemisch von Argon und SiHBr₁ =5 (Teildruck 3.4 Torr) bestehenden Gasfüllung unter einem Druck von bis zu 700T<mt beträgt die Lebensdauer mindestens 20 Snimiei).

Beispiel 2 ,_o

Die Projektionslampe nach I i g. 2 hai einen (Juarz.-kolben 4, in dem sich eine aus Wollram bestehende I k'izwendel 5 befindet.

Bei Belastung mil 24 V beträgt die Aiifnahmclciuing 155 W, der Lichtsirom 5000 Lumen und tier Wirkungsgrad 32 Lumen/W: die r;<rbicniperatur beträgt 3400 K.

Bei einer aus einem Gemisch von Argon und Cl l_>Bi_> Panialdiuck /wischen H) und 12 Torr bestehenden Gasfüllung unter einem Druck \on bis /u 2.J Λιινκ-sphä ten benagt die Lebensdauer mindestens 50 Stunden.

Bei einer aus einem Gemisch von Argon. Siicksioll und SiI IIJi-) bestehenden Gasfüllung (4 Vol.-¹Vn Siicksioll und SiI I Br j unter einem Teiklruck \on bis zu 5.3 Ton) unter einem Druck von bis /u 5 Atmosphären beträgt die Lebensdauer mindestens 100 Stunden.

Sowohl die Lampen nach Beispiel 2 als auch die nach Beispie! I blieben klar bis zum Linie der Lebensdauer: diese Lebensdauer w iirde stets durch this Durchbrennen tier Mcixwendel an einer der heißesten Stellen beendet. Line durch Ablagerung \on Sili/iuni herbeigeluhru-Schwärzung win! weder in Lampen nach Beispiel I noch in Lampen nach Beispiel 2 gelunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Paientansprüche:

1. Elektrische Glühlampe mit einem aus Wolfram bestehenden Glühkörper, die als reaktives Füllgas ein Bromsilan enthält und bei der der Abstand des Glühkörpers von der Kolbenwand derart bemessen ist, daß im Betrieb der Lampe die Temperatur der Kolbenwand über der ganzen Oberfläche mindestens 300⁰C beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Lampen, deren Glühkörper eine Lebensdauer bis zu 250 Stunden hat und deren Wirkungsgrad 20 Lumen/W oder höher ist, das reaktive Trägergas aus Tribromsilan (SiHBn) besteht.