DE2134133B2 - Halogen-Glühlampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halogen-Glühlampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Halogen-Glühlampen sind bekannt (FR-PS 63 565). Bei diesen bekannten Halogen-Glühlampen war es erforderlich, daß die Wolframdrahtglühwende! eine höhere Reinheit hat als Wolframdrahtwendeln, wie sie in halogenfreien Glühlampen verwendet werden, insbesondere darf die Wolframoberfläche keine Oxydschicht tragen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halogen-Glühlampe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiter zu entwickeln, daß diese höheren Reinheitsanforderungen nicht mehr gestellt werden, und insbesondere eine Oxydschicht auf der Wolframoberfläche nicht stört.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst.

Der Oberteil wirkt dann noch nicht als Kühlfalle für den Wolfram-Brom-Zyklus, wohl aber als Kühlfalle für mit den Verunreinigungen in oder auf den Drähten gebildete Bromide, so daß diese im Oberteil des Kolbens auskondensieren. Das gilt insbesondere für irgendwelche Oxydschichten auf dem Glühdraht, die in Oxy-Halogenide umgewandelt werden, die auskondensieren.

Von den bekannten hitzebeständigen Gläsern ist Borsilikatglas am besten für den Kolben geeignet.

Es ist bekannt, zur Abschirmung des Quetschfuües einer Lampe gegen zu hohe Erwärmung eine Reflektorscheibe aus Wolfram zwischen Glühwendel und Quetschfuß anzuordnen (US-PS 34 03 280). In Weiterbildung der Erfindung kann zwischen der Glühwendel und dem Oberteil des Kolbens pine Keramikscheibe angeordnet sein, was bisher in Wolfram-Halogen-Lampen nicht möglich war, weil in oder auf der Scheibe eventuell vorhandene Verunreinigungen störten, die aber bei der erfindungsgemäßen Lampe beseitigt werden, wie oben erläutert

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lampe und

ίο F i g. 2 ein Detail entsprechend der Linie 2-2 in F i g. 1.

Gemäß F i g. 1 ist ein rohrförmiger Kolben 1 aus Borsikilatglas oder einem anderen Hartglas an einem Ende an einen Anschlußtrichter 2 angeschmolzen, durch

dessen Quetschfuß Wolfram-Zuleitungsdrähte 4, 5 führen. Der Trichter weist das Absaugröhrchen 6 auf, das zugeschmolzen wird, nachdem die Lampe evakuiert und mit einem geeigneten Gas gefüllt ist, beispielsweise Krypton oder andere Gase oder Mischungen, die gegenüber dem Glühdraht inert sind. Der Druck des Füllgases bei Zimmertemperatur kann bei etwa 600 rrsbar liegen. Eine Brommenge ist ebenfalls in der Lampe vorhanden, beispielsweise in der Form von Bromwasserstoff, und zwar mit einem Druck von etwa 1,87 mbar. Allgemeiner gesagt, der Bromdruck liegt gewöhnlich zwischen 1,33 und 2,66 mbar. Das Brom ist gegenüber dem Glühdraht nicht inert, sondern reagiert mit dem von diesem verdampften Wolfram entsprechend dem bekannten Halogenzyklus.

Die Wolfram-Zuleitungsdrähte 4, 5 führen durch

Löcher 7 in der Keramikscheibe 3 und sind jenseits derselben nach außen gebogen, wie bei 9,10, verlaufen dann für eine Distanz wie bei U und 12 in vertikaler Richtung und sind schließlich, wie bei 13,14 dargestellt, einwärts zur Achse gebogen.

Die Wolframdrahtglühwendel 15 ist im Hauptteil 16 eine Doppelwendel, weist jedoch einfach gewendelte Endschenkel 17, 18 auf, die über die Enden 19, 20 der Zuleitungsdrähte 4, 5 geschoben sind, bis sie herumgebogen sind auf die Teile 11,12, so dr-3 sie sicher gehalten werden. Das Ende 20 des Zuleitungsdrahtes 4 ist unter einem Winkel zum Quetschfuß 3 abgebogen, um einen Schlupf des Wendelendschenkels 18 zu verhindern. Das Ende 13 des Zuleitungsdrahtes 5 erstreckt sich in Richtung weg vom Quetschfuß 3, wie dargestellt, aus dem gleichen Grund.

Die Keramikscheibe 8 wird von einem Wolfram-Tragdraht 25 abgestützt, der um die Scheibe hemmgebogen ist und eine Bucht 21 aufweist, die um den Mittelteil 26 des Glühdrahtes liegt, der »ausgezogen« ist, soweit seine Doppelwendelung in diesem Bereich betroffen ist, wie das in einigen Glühlampen üblich ist Die Abstützung 25 hat einen kleinen Durchmesser, in diesem Falle etwa 0,64 mm.

Die Zuleitungsdrähte 4, 5, insbesondere der Zulei-

tungsdraht 4, haben deutlich kleineren Durchmesser als sie normalerweise in gewöhnlichen Glühlampen gleicher Leistung haben, damit sie im Betrieb glühend werden, vorzugsweise oberhalb einer Temperatur von 1300⁰C auf dem größten Teil ihrer Länge, jedoch nicht heiß genug werden, um merklich durchzusacken, jedoch um zu verhindern, daO Wolframhalogenid auf ihnen niedergeschlagen wird oder sie mit dem Wolfram reagieren. Das ist für den Betrieb der Lampe außerordentlich wichtig, wie noch näher erläutert wird.

Beispielsweise in einer normalen 1500-Watt-Lampe hat der Zuleitungsdraht eintn Durchmesser von etwa 1,5 mm, um den Widerstand niedrig und den Spannungsabfall klein zu halten. Hier wird ein Draht von nur

0,9 mm Durchmesser verwendet, das heißt mit einem Viertel der Querschnittsfläche und dem vierfachen Widerstand. Das ergibt einen Spannungsabfall von etwa 1,7 Volt im Zuleitungsdraht 4, so daß der Glühdraht umkonstruiert werden muß, um die gewünschte Temperatur bei einer niedrigeren Spannung zu erreichen, und die gleiche Lichtmenge abzugeben, wie ein normaler Glühdraht in einer Lampe, deren Zuleitungsdrähte einen kleineren Spannungsabfali aufweisen. Das ist möglich, weil das Vorhandensein des Broms den Kolben sauber hält und den Lichtstromverlust durch den Kolben selbst niedrig.

Gasförmiges HBr in einer Lampe wird in der Nähe der Glühwendel zersetzt, so daß freies Brom gebildet wird, das in die Nähe der Wand des Kolbens 1 wandert, wo es sich mit Wolfram vereinigt, das von der Wendel verdampft ist Auf diese Weise wird ein flüchtiges Wolframbromid (WBr₁) so gebildet, wobei χ irgendeinen Wert, etwa 4,5,6 annehmen kann, entsprechend den oberen Valenzen von Wolfram. Das am regenerativen Zyklus teilnehmende Bromid ist WBr. Wenn irgendein Teil der Kolbenwand sich auf oder unterhalb von 200" C befindet, kondensiert WBr, in diesem Bereich, so daß die Brommenge verringert wird, die für den regenerativen Zyklus verfügbar ist Wenn andererseits die gesamte Kolbenwand sich auf Temperaturen oberhalb von 200° C befindet, dann wandert WBr_x zur Glühwendel 15 zurück. Während dieser Wanderung erreicht die Temperatur schließlich 1400⁰C und überschreitet diesen Wert, so daß das WBr_x zersetzt wird. Das freie Wolfram wandert entweder zur Kolbenwand zurück oder schlägt sich auf einem Wolframteil nieder.

Das freie Brom wandert entweder ebenfalls zurück, zur Kolbenwand oder zu einem Wolframteil, dessen Temperatur unter 1400°C liegt Das Brom kombiniert mit dem Wolframteil, so daß eine Wolframbromidverbindung (WBr_x) entsteht Wenn die Teiltemperatur unterhalb von 200⁰C liegt, dann bleibt die Verbindung WBr_x als festes Kondensat auf dem Wolframteil, so daß die Bromnr.nge herabgesetzt wird, die für den regenerativen Zyklus verfügbar ist Wenn andererseits die Teiltemperatur oberhalb von 200° C (aber unterhalb von 1400⁰C) liegt dann wird die WBr_x-Verbindung flüchtig und diffundiert in die Nähe der Wendel, wo Zersetzung eintritt, so daß wieder freies Brom und freies Wolfram gebildet werden. Der wichtige Punkt liegt darin, daß das letztgenannte Wolfram nicht durch thermische Emission von der Glühwendel 15 in die Lampenatmosphäre gekommen war, sondern durch chemischen Angriff an einem anderen Wolframteil. Dieses Wolfram wäre nicht freigesetzt worden, wenn die Temperatur des Wolframteils oberhalb von 1400⁰C gelegen hätte, wo ein Bromangriff unmöglich ist, oder unterhalb von 200⁰C, wo das WBr_x als festes Kondensat gehalten worden wäre. Unglücklicherweise ist dieses WBr_x-Kondensat ebenfalls unerwünscht, weil ein Teil des Broms auf diese Weise permanent verbunden wird, so daß die effektive Lebensdauer des regenerativen Bromzyklus herabgesetzt wird.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß die effektive Lebensdauer des regenerativen Bromwasser stoff-Zyklus direkt durch die Betriebstemperatur der Wolframteile in folgender Weise beeinflußt wird:

a) Temperatur unterhalb von 200° C: Die Zyklus-Lebensdauer wird verkürzt, indem progressiv verfügbares Brom in Form von festen WBrrKondensaten auf dem Wolframteil gebunden wird.

b) Temperaturen zwischen 200⁰C und 1400°C: Die Zyklus-Lebensdauer wird durch chemisches Freisetzen von zusätzlichen Wolframmolekülen verkürzt, die normalerweise auf dem Wolframteil und außerhalb des regenerativen Zyklus geblieben wären.

c) Temperatur oberhalb 1400°C: Die Zyklus-Lebensdauer wird vergrößert, weil ein chemischer Angriff durch das Brom verhindert wird und das Teil vielmehr als Niederschlagsort für verdampftes Wolfram wirkt

Ein weiterer Punkt ist zu beachten. Temperaturen im Bereich von 1400° C sind für Wolframteile in im Betrieb befindlichen Lampen sehr wichtig. In diesem Temperaturbereich ist das Verhältnis von Wolfram, das durch thermische Emission verlorengeht zu dem, das durch Niederschlag auf dem Teil gewonnen wird, sehr nahe an Eins. Daraus ergibt sich, daß der Nettobeitrag von Wolframmolekülen zur Lampenatmosphäre durch Wolframteile die bei oder in der Nähe von 1400° C arbeiten, praktisch Null ist. Die Lebensdauer des regenerativen Halogenzyklus wird dadurch erhöht In F i g. 1 sind die ungefähren Temperaluren von verschiedenen Teilen des Lampenkolbens 1, der Zuleitungsdrähte 4, 5 und des Stützdrahtes 25 angegeben. Die Kolbenwandtemperaturen wurden gemessen, während die Lampe hängend (Sockel nach oben) in einer geeigneten Leuchte betrieber, wurde, einer schatifelförmigen Leuchte, die für eine übliche 1000-Watt-Glühlampe niit birnenförmigem Kolben ausgelegt war. In einer solchen Leuchte ist es im allgemeinen am besten, wenn die Kolbenachse vertikal angeordnet ist oder nicht mehr als 45° von der Vertikalen abweicht, wobei der Sockel oben ist. In einigen neueren schaufelförrpigen Leuchten, bei denen der Lampenkolben axial zum Reflektor liegt, kann der Kolben sogar horizontal effektiv betrieben werden.

Wegen der Getterwirkung des Broms mit den dargestellten Temperaturgradienten ist eine Säuberung der Glühwendel und der Wolframteile mit Säure nicht notwendig, und die Lampen können dementsprechend auf Fertigungseinrichtungen für reguläre Glühlampen hcrgtstellt werden, wobei natürlich Vorkehrung getroffen werden muß, an einer Stelle der Maschine Rrom hinzuzufügen. Dadurch wird der Aufwand zur Herstellung der Lampe wesentlich herabgesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   t. Halogenglühlampe mit einer von Zuleitungsdrähten gestützten Wolfrarndrahtgiühwendel, einem aus einem hitzebeständigen Glas bestehenden, zweckmäßig rohrförmigen Kolben, dessen Größe und der Abstand seiner Innenwandung von der Glühwendel so bemessen sind, daß die Betriebstemperatur der Innenwand des Kolbens 200⁰C und mehr beträgt, und einer Gasfüllung, die inertes Gas und Brom oder eine Brom abgebende Verbindung in einer für einen dauernden regenerativen Wolfram-Brom-Zyklus ausreichenden Menge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Größe und Abstand des Kolbens (1) von der Glühwendel (15) so bemessen sind, daß die Betriebstemperatur der Innenwand des Kolbens (1) in dessen Oberteil etwa 200⁰C und in dessen Unterteil etwa 400⁰C beträgt, daß die Brommenge nicht nur für den Wolfram-Brüffi-Zykius, sondern auch zur Reaktion mit im Wolfram enthaltenen Verunreinigungen ausreicht, so daß deren Bromide im Oberteil des Kolbens (1). auskondensieren, und daß der Durchmesser wenigstens eines der Zuleitungsdrähte (4, 5) so klein bemessen ist, daß dieser während des Lampenbetriebes glüht.
2. 2. Lampe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) aus Borsilikatglas besteht.
3. 3. Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich ^t, daß zwischen der Glühwendel (15) und dem Oberteil des Kolbens (1) eine Keramikscheibe (8) angeordnet ist.