DE1944870A1 - Halogen-Gluehlampe mit Regenerationszyklus - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Halogen-Glühlampen mit Regenerationszyklus, die ein kompaktes abgeschlossenes Gefäß, in dem ein Wolframglühfaden enthalten ist, eine Füllung aus inertem Gas und ein Halogen aufweisen, das mit dem von dem Glühfaden verdampften Wolfram unter Bildung einer Verbindung reagiert, die sich in der Nähe des heißen Glühfadens, aufspaltet, um das Wolfram wieder auf dem Glühfaden abzuscheiden.

Es ist bekannt, daß Lampen, die Jod als Halogen enthalten, so hergestellt werden können, daß sie eine lange nutzbare Betriebsdauer besitzen, ohne daß eine tatsächliche Schwärzung

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auftritt. Derartige Glühlampen sind in de» US Patent 2 883 571 beschrieben. Das Jod wird jedoch gewöhnlich durch Verbrennen von festen Jodkristallen in Elementform eingeführt. Die Lampen sind zwar völlig zufriedenstellend, aber der Joddampf ist stark korrosiv und greift die zur Herstellung der Lampen erforderlichen Maschinen an.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung , eine Jodquelle zu schaffen, die relativ nicht-korrodierend ist und die gute Lampen erzeugt, d.h. keine Unreinheiten oder Materialien in die Lampen kommen läßt, die die Wirkungsweise des regenerativen Jodzyklus nachteilig beeinflussen könnten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Halogenquelle eine Kohlenwasserstoffverbindung des Jods ist. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist die Kohlenwasserstoffverbindung des Jods Methyljodid (CH₃I).

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert, die eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Lampe ist, die die vorliegende Erfindung umfaßt.

Die dargestellte Lampe, die lediglich als Beispiel dienen soll, ist eine röhrenförmige Lampe mit zwei Anschlußenden. Sie weist ein röhrenförmiges Gefäß 1 auf, das vorzugsweise aus gebranntem Siliziumdioxid oder einem Glas mit einem hohen Erweichungspunkt hergestellt ist. In dem HüllgefäS ist ein Wolframglühfaden 2 enthalten, der doppeItgewendelt sein kann und axial zu dem Hüllgefäß verläuft. Die Enden oder Schenkel 3 des Glühfadens sind mit inneren Leiterdrähten oder Stiften 4, die vorzugsweise aus Wolfram bestehen, verbunden und umgeben diese fest. Diese inneren Leiterdrähte stehen mit den Endest entsprechender dünnen Folien 5 aus Molybdän in Verbindung,, die auch

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mit äußeren Leiterdrähten β verbunden sind, die ebenfalls aus Molybdän bestehen können. Die'Folien sind an den Enden des Gefäßes 1 in entsprechenden gewölbten Kiemedichtungen 7 hermetisch abgeschlossen und in diesen eingebettet.

Das Gefäß 1 kann Mittels eines Entlüftungsrohres, dessen abgedichtetes Reststück bei 8 sichtbar ist, evakuiert und mit einem inerten Füllgas, wie z.B. Stickstoff, Argon, Krypton oder Xenon oder Mischungen davon bei Drucken von mehreren hundert oder mehreren tausend Torr, sowie kleinen Mengen von Sauerstoff und einer Kohlenwasserstoffverbindung des Jodes gefüllt werden. Methyljodid beispielsweise ist eine Flüssigkeit mit einem Dampfdruck von 400 Torr bei etwa 25°C. Da es relativ nicht-korrodierend ist, kann das Methyljodid zusammen mit dem Lampenfüllgas in Tanks gespeichert und infolgedessen mit dem Füllgas, das vorzugsweise' auch den Sauerstoff enthält, in die Lampe eingeleitet werden.

Die Kohlenstoffwasserstoffverbindungen des Jods, wie z.B. Methyljodid (CH₃I), Me^hylenjodid <^CH ₂ ^I2^{) und Jodoform} (CHI₃) sind von den entsprechenden Verbindungen von beispielsweise Brom zu unterscheiden. Es wird angenommen, daß das Transportmittel in dem regenerativen Jodzyklus WO₂I„ ist. Andererseits ist von Wolfram-Brom-Verbindungen bekannt, daß sie Wolfram-Brom-Sauerstoff verbindungen sind. Deshalb kann das Transportmittel in den bromhaltigen Lampen eine Verbindung sein, die keinen Sauerstoff enthält. Dies kann ein grundlegender Unterschied zwischen dem Bromzyklus und dem Jodzyklus sein.

Es seigt sich deshalb, daß für den erfolgreichen Funktionsablauf des Jodzyklus eine kleine Menge Sauerstoff erforderlich ist, ob der Sauerstoff nun absichtlich zugeführt wird, wie z.B. in dem US Patent 3 160 454, oder ob er in oder auf einem Innenbauteil der Lampe, wie z.B. dem Wolfratnglühfaden,vorhanden ist.

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Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Kohlenwasserstoffverbindungen des Jods zu unterscheiden sind von beispielsweise einfachem Jodwasserstoff. Wenn also den Lampen Wasserstoff, Sauerstoff und Jod in den gleichen Mengen zugesetzt werden, die bei der Verwendung von CH₃I vorhanden sind, ohne daß aber auch Kohlenstoff vorhanden ist, dann ist der Zyklus für Lampen mit langer Lebensdauer zu aktiv.

Dies ist dadurch demonstriert worden, daß in röhrenförmige 500 Watt-Jodlampen 1,4 Torr Sauerstoff und 2,8 Torr Wasserstoff, 2,8 Torr Sauerstoff und 2,8 Torr Wasserstoff sowie 1,4 Torr Sauerstoff und 5,6 Torr Wasserstoff eingeleitet wurden. Keine dieser Lampen enthielt Kohlenstoff. In 26 Stunden zeigten alle diese Lampen eine charakteristische zerstörende Zykluswirkung einschließlich des Überganges von Wolfram von einer heißeren Wendelwindung des Glühfadens zu einer benachbarten kühleren Windung, wodurch die heißere Windung erodiert und vorzeitig durchbrennt. Eine Untersuchung der Wendeln zeigte, daß der Zyklus bei 150 Stunden heftig wurde. Andererseits brannten mehrere Lampen des gleichen Type, die 6 Torr CHoI und ein Torr Sauerstoff enthielten, 1831 Stunden eine zerstörerische Zykluswirkung. Mehrere 100 Watt Lampen wurden auch mit 6 Torr CH₃I und 2 Torr Sauerstoff hergestellt und brannten im Durchschnitt 1585 Stunden lange ohne zerstörende Zykluswirkung.

Es hat weiterhin insbesondere bei Lampen mit relativ kleiner Leistung und großer Spannung, beispielsweise 200 Watt oder weniger und 180 Volt oder mehr den Anschein, daß die Qualität der mit Methylbromid hergestellten Lampen eine kritische Funktion des vorhandenen Sauerstoffes ist und diese wird leicht zu kritisch, um die Bromverbindung in Lampen langer Lebensdauer zu verwenden, die in großer Zahl unter fabrikmäßigen Produktionsbedingungen hergestellt werden. Andererseits können die Methyljodid enthaltenden Lampen ziemlich große Sauerstoffschwankungen

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zulassen.

Beispielsweise haben Untersuchungen ergeben, daß das CH₃I mindestens zwischen etwa 2 Torr und 6 Torr und der Sauerstoff etwa zwischen 0,1 Torr und 1 Torr schwanken kann. Dies ist insbesondere bei Lampen von 100 W und 120 V Nennspannung der Fall, die ein Gefäß 1 mit einem Außendurchmesser von 6,35 mm (1/4 Zoll) und einer Innenlänge zwischen den Klemmdichtungen von 15,9 oder 25,4 mm (5/8 oder 1 Zoll) aufweisen. Diese Innenlänge hängt von den physikalischen Parametern des Glühfadens 2 ab, wie z.B. dem Durchmesser der Wendel und der Steigung. Nur als Beispiel sei angegeben, daß die Lampen eine Füllung von etwa 5 Torr CH₃I, 0,2 Torr Sauerstoff, 300 Torr Stickstoff und 2 000 Torr Krypton enthalten können. Die ge-

oder

wünschten/optimalen Mengen an Methyljodid und Sauerstoff können mit der Lampenleistung, dem Wirkungsgrad, dem Gefäßvolumen usw. variieren.

Die mit Methylbromid hergestellten Lampen sind weiterhin empfindlicher gegenüber dem Unreinheitsgrad des Drahtes der Wolframwendel. Wenn die Unreinheiten in einer zu großen Konzentration vorliegen, reagieren sie mit und binden sie mindestens etwas von dem stark reaktiven Brom und die Lampe schwärzt sich infolge eines Brommangels. Wenn der Lampe genügend Methylbromid zugesetzt wird, um diese Unreinheitsgetterwirkung zu übergehen, dann versagen Lampen mit einem niedrigen Unreinheitsgrad wegen eines zu aktiven Zyklus. Da Jod viel weniger reaktionsfreudig ist als Brom, kann davon mehr verwendet werden und es kann genügend Methyljodid zugesetzt werden, um jede Unreinheitsgetterwirkung zu übergehen, falls Jod überhaupt gegettert wird.

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Claims (2)

19U870 Ansprüche;

1. Halogen-Glühlampe mit Regenerationszyklus, die ein kompaktes abgeschlossenes Hüllgefäß aus lichtdurchlässigen Material mit einem hohen Erweichungspunkt aufweist und eine Wolframglühwendel sowie eine Gasfüllung mit einem inerten Gas, einer kleinenMenge Sauerstoff und einer Halogenquelle enthält, dessen Halogen mit dem von der Glühwendel verdampften Wolfram unter Bildung einer Verbindung reagiert, die sich in der Nähe der heißen Glühwendel aufspaltet, so daß das Wolfram wieder auf der Glühwendel abscheidbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Halogenquelle eine Kohlenwasserstoffverbindung des Jods ist.

2. Halogen-Glühlampe nach Anspruch 1, da d ure h gekennzeichnet , daß die Kohlenwasserstoffverbindung des Jods Methyljodid ist. -

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