DE2151175A1 - Verfahren zur Herstellung von Wolfram-Halogengluehlampen - Google Patents

Description

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Verfahren zur Herstellung von Wolfram-Halogenglühlampen

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Wolfram-Halogenglühlampen, die Jod enthalten»

Brom, Chlor, Fluor und Verbindungen, welche diese Elemente enthalten, wurden mit Erfolg als Füllgas in Wolfram-Halogenlampen verwendet, jedoch sind alle chemisch stärker reaktiv als Jod und können das für den Faden oder seine Halterungen verwendete feste Wolfram angreifen. Die genannten Halogene sind besonders geeignet für Lampen von hohem Wirkungsgrad mit einer Fadenlebensdauer von weniger als 1000 Stunden, jedoch ist allgemein Jod, eine Jodverbindung oder ein Gemisch von Halogenen mit Jod als Hauptbestandteil für Lampen von Längerer Lebensdauer notwendig.

Eine ilaupt schwier igkei t bei der Verwendung von elementarem Jod tritt bei dessen Einleiten in die Lampe auf. Es hat

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einten Dampfdruck, der zu hoch ist, als daß es in die Lampe eingeleitet werden kann, bevor die Lampe ausgepumpt ist, und zu niedrig* als daß es mit Argon oder einem anderen Füllgas bei Raumtemperatur eingespült werden kann. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wurden umständliche und teuere Verfahren entwickelt, die jedoch eine Reihe von Nachteilen aufweisen. Viele dieser Verfahrei müssen von Hand durchgeführt werden« Das Einbringen von festem Jod ist verschwenderisch und bringt die ßefahr der Einschliessung schädlicher Verunreinigungen, )} wie Wasserdampf, mit sich. Das Einleiten von Joddampf führt zu Problemen bei der Jodkondensation auf Teilen des Absaugsystems, die eine Blockierung und allgemein einen Angriff auf Metallteile und eine nachfolgende Veränderung in der Dosierung zur Folge haben. Als Alternative zu elementarem Jod wurde gasförmiger Jodwasserstoff oder eine flüchtige Verbindung verwendet, die Jodwasserstoff bei der Dissoziation (z.B. CH₃J) erzeugt, Jodwasserstoff wirkt als Jodquelle.

Die Erfindung ist auf ein Verfahren zum Einleiten von Jod in eine Wolframhalogenlampe in Form einer Verbindung ^ gerichtet, die bei Raumtemperatur ein nicht flüchtiger Feststoff ist. Erfindungsgemäß wird das Jod in Form eines komplexen Metalljodids oder komplexen Ammoniumjodids eingeleitet, das durch Wärme dissoziiert oder zersetzt wird. Diese Komplexe enthalten Jod in Form von koordinierten komplexen Anionen.

Beispiele solcher Jodkomplexe sind CsAsIg, CsI₃, (CH„]L· NAsIg und (C₂H₅ )^ NAsIg. Komplexe dieser Art sind in flüchtigen, polaren organischen Flüssigkeiten, wie Methyl- und Äthylalkohol, Aceton und in anderen flüchtigen Ketonen, Äthylacetat und in anderen flüchtigen Estern und in Acetonitril löslich. Im Falle arsenhaltiger Verbindungen

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kann eine Getterungswirkung restlicher Verunreinigungen auftreten.

Die in einem polaren Lösungsmittel gelöste Jodverbindung läßt sich mit Genauigkeit in eine Lampe eingeben und das Lösungsmittel kann durch Absaugen oder durch Spülen mit einem trockenen nicht-reaktiven Gas entfernt werden, so daß die nichtflüchtige feste Jodverbindung bleibt. Hierauf kann die Lampe durch eine Absaugeinrichtung abgesaugt werden, die eine Umlaufpumpe von der Art sein kann, welche gewöhnlich zur Herstellung von Türlampen verwendet wird, worauf die Gasfüllung auf den erforderlichen Druck mit einem inerten Gas folgt.

Ein alternatives, jedoch weniger wünschenswertes Verfahren besteht in der Verwendung einer Lösung aus einem Gemisch von Reactions teilnehmer η, die den Komplex statt einer Lösung des Komplexes erzeugen. Die Löslichkeiten der einzelnen Reaktionsteilnehmer in einem polaren organischen Lösungsmittel werden durch die schließliche Bildung des Komplexes in Lösung erhöht. In diesem Falle ist es jedoch nicht möglich, den Komplex zu reinigen und überschüssiges Jod kann Schäden bei der Absaugeinrichtung beim Evakuieren der Lampe verursachen.

Wenn jedoch der gereinigte Komplex verwendet wird, brauchen die Vakuumpumpen und die Absauganlage keinen besonderen Schutz, da das Jod nur in Form einer bei Raumtemperatur nicht flüchtigen Verbindung vorhanden ist, und können die Lampen völlig wie normale Glühlampen ohne Halogen behandelt werden. Die Jodverbindung wird nur dissoziiert, wenn die Lampe erhitzt wird, was gewöhnlich dadurch geschieht, daß der Faden in den Stromkreis geschaltet wird. Das bevorzugte Verfahren besteht darin, die Fadenspannung langsam

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von Null auf volle Spannung über einen Zeitraum von etwa 10 bis 30 Sekunden zu erhöhen, damit die Verbindung dispergieren kann oder um den Faden einer "stufenweisen Alterung" dadurch zu unterziehen, daß er bei verschiedenen Zwischenspannungen von Null bis zur Nennspannung betrieben wird. Die Dissoziation von CsIg und CsAsIg ergibt sofort elementares Jod und stellt in der Tat ein verbessertes Verfahren zum Einleiten von Jod als nicht flüchtiger Feststoff dar. Die Verbindungen (CH₃)^ NAsIg und (C₂Hg)₄ | NAsIg ergeben bei der Dissoziation Jodwasserstoff.

Die komplexen Jodide können durch Weiterentwicklungen üblicher Verfahren hergestellt werden, die dem mit solchen Komplexen vertrauten Fachmann bekannt sind. Die Verbindungen werden zweckmässig dadurch gebildet, daß Jodmoleküle mit einem oder zwei löslichen inerten Metalljodidträgern in einer polaren organischen Flüssigkeit in einen Komplex überführt werden.

Caesiumhexajodarsenat (CsAsIg) wird beispielsweise durch die folgende Reaktion hergestellt:

r CsI + AsI₃ + I₂ > CsAsI₆

Die Fsaktionsteilnehmer werden bei den gezeigten molekularen Proportionen unter Rückfluß in Methylalkohol (analysenrein) während 40 Stunden gehalten. Die Lösung wird filtriert und das Lösungsmittel durch Vakuumdestillation entfernt. Überschüssiges Jod wird aus dem festen Rückstand durch Waschen mit Petroläther (Siedepunkt 40 - 6O⁰C) entfernt. Der Rückstand wird mit einem kleinen Volumen von kaltem absolutem Äthanol zerrieben, um das CsAsI- aufzulösen. Nach der Filtration wird die Lösung über wasserfreiem

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Magnesiumsulfat getrocknet und bei - 20⁰C 24 Stunden lang gekühlt. Es werden grosse schwarze irisierende Nadeln ausgeschieden: Ausbeute 6 %. Die Verbindung beginnt sich bei 215°C zu zersetzen. Die komplexen Ammoniumverbindungen (CHj)₁₁NAsI₆ (Schmelzpunkt 113°C, Ausbeute 25 %) und (C₂H₅)^NAiIg (Schmelzpunkt 142°C, Ausbeute 53 %) können in entsprechender Weise unter Verwendung der Tetraalkylammoniumjodidsalze R^NI, wie (CH₃)^NI hergestellt werden.

Caesiumtrijodid CsI₃ wird durch eine entsprechende Reaktion von Caesiumjodid und Jod in destilliertem Wasser hergestellt.

Nachfolgend wird ein Beispiel für die Herstellung einer erfindungsgemässen Wolframhalogenlampe gegeben.

Beispiel

Caesiumhexajodarsenat (CsAsIg), das in der vorangehend beschriebenen Weise hergestellt worden ist, wird in Aceton auf eine Konzentration von 1,5 Gewichtsprozent/Volumen (d.h. 1,5 g CsAsIg in 100 ml Aceton) gelöst. Zur Aufgeht erhaltung eines zufriedenstellenden Transportzyklus in einer 240 V, 500 W linearen Doppelwendelampe mit einem Wirkungsgrad von 20 lm/W und einer Lebensdauer von 2000 Stunden sind 0,2 Milliliter dieser Lösung erforderlich.

Die Lösung wird dadurch eingeleitet, daß die Nadel einer geeignet geeichten Spritze in die Absaugleitung eines Lampenkolbens eingeführt wird und die erforderliche Menge Lösung in den Kolben eingespritzt wird. Das Lösungsmittel wird dann dadurch entfernt, daß eine Hohlnadel, die mit einer Zufuhr von trockenem Stickstoff verbunden ist, eingesetzt und Gas in die Lampe gespült wird, bis das

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Lösungsmittel entfernt ist.

Hierauf wird die Lampe wie eine herkömmliche Glühlampe durch ein geeignetes Absaug- und Gasfüllgerät mit dem Kolben von Raumtemperatur behandelt. Nach dem Füllen mit Gas wird die Lampe eingeschaltet, um die Jodverbindung zu dissoziieren und dispergieren. Hierdurch wird sofort molekulares Jod freigesetzt und im ganzen Kolben dispergiert· Die inerte Trägerverbindung, z.B. CsI, wird ^ an den kühleren Enden der Lampe niedergeschlagen· Das im Zusatzmittel enthaltene Arsen wird verdampft und entfernt in der Lampe befindliche restliche Verunreinigungen, beispielsweise O₂, H₂O und H₂. Das Gettern von H₂O oder O₂ ist durch die Wirkung des freigesetzten Caesiums ebenfalls möglich.

Die komplexen Ammoniumjodide (CHj)₁-NAsI₆ und (C₂H₅ können in eine Lampe in ähnlicher Weise eingeleitet werden. Beim Einachalten des Fadens in den Stromkreis wird in beiden Fällen gasförmiger Jodwasserstoff freigesetzt und über den ganzen Lampenkolben dispergiert· Das vorhandene Arsen wirkt ähnlich wie CsAsI. und entfernt restliche Verunreinigungen, ζ·Β. O₂, H₂O und H₂.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren werden, wenn es in der vorangehend beschriebenen Weise durchgeführt wird, die folgenden Vorteile erzielt.

Es kann in jede Lampe eine geregelte und genau wiederholb are Dosis eingegeben werden.

Nachdem das Lösungsmittel entfernt worden ist, ist der zurückbleibende Feststoff bei Raumtemperatur nicht flüchtig und kann die Lampe durch eine einfache Vakuum- und Gasfülleinrichtung von der für gewöhnliche Glühlampen ohne Halogen

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verwendeten Art abgesaugt und gasgefüllt werden, ohne daß Kühlfallen oder andere Vorrichtungen zum Schutz der Umlauf ptianpen, der Ventilklappen und anderer Elemente erforderlich ist.

Da das ganze Jod während der Behandlung ein nicht flüchtiger Feststoff bleibt, sind keine besonderen Wartungsoder Sicherheitsmaßnahmen bei der Äbsaug- und Gasfülleinrichtung erforderlich, so daß das Verfahren zur Großserienfertigung mit hoher Geschwindigkeit sehr geeignet ist.

Es besteht die Möglichkeit, zu wählen, ob Jod oder Jodwasserstoff freigesetzt wird. Die nicht flüchtigen Feststoffe CsAsIc und CsI₀ setzen Jod bei der thermischen Dissoziation frei, während das komplexe Ammoniumjodid (CHg)₁₁NAsI₆ (Verhältnis von HrI = 2,1) zu Jodwasserstoff dissoziiert.

Arsenhaltige Verbindungen wie CsAsI- und (CH₃KNAsIg haben die Fähigkeit, restliche Verunreinigungen in den Lampen insofern zu entfernen, als das Arsen als Gettermaterial wirkt, was weniger strenge Behandlungsbedingungen für die Lampen und sonsiigen Bauelemente ermöglicht.

Patentansprüche t

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Claims (2)

1. Pate nt an sp rü ehe

   fl_eyVerfahren zur Herstellung einer Wolfram-Halogenglühlampe, dadurch gekennzeichnet, daß Jod in den Lampenkolben in Form eines komplexen Metalljodids oder komplexen Ammoniumjodids eingebracht wird, das bei Raumtemperatur ein nicht flüchtiger Feststoff ist und sich durch Wärme zersetzt bzw. dissoziiert,
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Jodid ein Metall- oder quaternäres Ammoniumsalz eines komplexen Jodidanions ist.

   3, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Jodid ein Hexajodarsenaf ist.

   4, Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das komplexe Jodid in den Lampenkolben in Lösung in einer flüchtigen polaren organischen Flüssigkeit eingebracht wird, die nachfolgend entfernt wird, so daß da« feste komplexe Jodid im Kolben bleibt.

   20S«17/GI12