DE2303967A1

DE2303967A1 - ELECTRIC LIGHT BULB WITH TUNGSTEN CYCLE

Info

Publication number: DE2303967A1
Application number: DE19732303967
Authority: DE
Inventors: Jampens Germain Remi T
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-02-16
Filing date: 1973-01-27
Publication date: 1973-08-30
Also published as: JPS4889587A; NL7201995A; FR2172353B1; BE795435A; CA990775A; FR2172353A1; GB1371745A; IT979066B

Description

PHN,. 6119 Va/¥G PHN ,. 6119 Va / ¥ G

Dip!.-Ing. MORST AUERDip! - Ing. MORST AUER

Anmelde*: H. V. F,t U^'üü,ULAMrENFABiIIEKEN Akte: PHN- 6119Registration *: H. V. F, t U ^ 'üü, ULAMrENFABiIIEKEN File: PHN-6119

Anmeldung vomi 26. Jan. 1973Registration dated Jan. 26, 1973

Elektrische Glühlampe mit Wolfram-Brom-Zyklus"Electric incandescent lamp with tungsten-bromine cycle "

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Glühlampe mit einem Glühfaden aus Wolfram und einer Gasfüllung, die ein inertes Gas und Brom und Wasserstoff enthält, wobei der Abstand zwischen der Kolbenwand und dem Glühfaden derart gewählt ist, dass beim Betrieb der Lampe die ganze Kolbenwand eine Temperatur annimmt, bei der sich Wolfram-Brom-Verbindungen nicht auf der Kolbenwand ablagern können und gegebenenfalls auf der Kolbenwand abgelagertes Wolfram mit Brom unter Bildung eines flüchtigen Wolframbromids reagieren kann. Der in diesen Lampen vorhandene Wasserstoff dient dazu, die direkte Reaktion zwischen Brom und den verhältnismässig kalten Wolframteilen durch die örtliche Bildung von Bromwasserstoff zu unterdrücken. Die Lampe kann gleiche The invention relates to an electric incandescent lamp with a filament made of tungsten and a gas filling which contains an inert gas and bromine and hydrogen, the distance between the bulb wall and the filament being selected such that the entire bulb wall has a temperature when the lamp is in operation assumes that tungsten-bromine compounds cannot deposit on the bulb wall and, if necessary, tungsten deposited on the bulb wall can react with bromine to form a volatile tungsten bromide. The hydrogen present in these lamps serves to suppress the direct reaction between bromine and the relatively cold tungsten parts through the local formation of hydrogen bromide. The lamp can be the same

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molekulare Mengen Wasserstoff und Brom enthalten. Unter gewissen Bedingungen kann auch eine Uebermass an Wasserstoff erwünscht sein. Als inertes Gas können Argon, Krypton, Neon, Stickstoff u.dgl. oder Gemische dieser Gase verwendet werden.contain molecular amounts of hydrogen and bromine. Under Under certain conditions, an excess of hydrogen may also be desirable. Argon, Krypton, neon, nitrogen and the like or mixtures of these gases can be used.

Derartige Lampen sind bekannt; in der Praxis hat sich herausgestellt, dass sich Lampen mit verhältnis·?· massig langer Lebensdauer, d.h. von mehr als 1000 Stunden, schwer auf reproduzierbare Weise herstellen lassen.Such lamps are known; In practice it has been found that lamps with a ratio ·? · A moderately long service life, i.e. more than 1000 hours, is difficult to produce in a reproducible manner permit.

Die Erfindung hat zum Zweck, die Lebensdauer von Lampen* dieses Typs zu verlängern.The invention aims to extend the life of lamps * of this type.

Nach der Erfindung wird dies bei einer Lampe eingangs erwähnter Art dadurch erreicht, dass in der Lampe Phosphor vorhanden ist.According to the invention, this is achieved in a lamp of the type mentioned at the outset in that in the lamp Phosphorus is present.

Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, dass die direkte Reaktion zwischen Wolfram und Brom durch Sauerstoffspuren beschleunigt wird, wodurch trotz des Vorhandenseins von Wasserstoff ein Angriff der verhältnismäasig kalten Wolframteile, wie der Wendelteile in der Nähe der Quetschung, auftreten kann. Ausserdem hat sich herausgestellt, dass in Gegenwart von Sauerstoff spuren der sogenannte Wasserzyklus auftritt, der zu einem vergrösserten Wolframtransport Anlass gibt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass auch bei einem äusserst sorgfältig durchgeführten Herstellungsverfahren nicht verhindert werden kann, dass Sauerstoff-The invention is based on the knowledge that the direct reaction between tungsten and bromine through Traces of oxygen is accelerated, which in spite of the Presence of hydrogen an attack of the relatively cold tungsten parts, such as the filament parts near the bruise. Besides that it has been found that in the presence of traces of oxygen the so-called water cycle occurs, the gives rise to an increased tungsten transport. In practice it has been shown that even with one extremely carefully carried out manufacturing processes, it cannot be prevented that oxygen

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spuren in der Lampe vorhanden sind oder während der Lebensdauer aus den Lampenmaterialien frei werden.There are traces in the lamp or they become free from the lamp materials during its service life.

Die benötigte Phosphormenge zur Bindung des Sauerstoffes kann auf die bei normalen Glühlampen übliche Weise in der Lampe angebracht werden.The amount of phosphorus required to bind the oxygen can be compared to that of normal incandescent lamps can be installed in the lamp in the usual way.

Vorzugsweise wird aber während der Herstellung Phosphor in Form einer an der Luft stabilen, sich erst bei höherer Temperatur zersetzenden Verbindung, wie z.B. WP„ und P„N_, in die Lampe gebracht. Diese Verbindungen sind bei Zimmertemperatur an der Luft stabile Stoffe, die sich daher gut hantieren lassen. Erst bei Temperaturen, wie sie in dieser Lampe beim Betrieb auftreten, findet Zersetzung statt, wobei Phosphor frei wird. Die Phosphormenge kann auf diese Weise unabhängig von der sich in der Lampe befindenden Brommenge gewählt werden. Die Phosphormenge ist, wie sich gezeigt hat, nicht besonders kritisch. Es stellt sich heraus, dass die Mindestkonzentration, bei der noch ein deutlicher Effekt festgestellt werden kann, ca.Preferably, however, phosphorus is in the form of a stable in the air during production only brought into the lamp at a higher temperature decomposing compound, such as WP "and P" N_. These Compounds are substances that are stable in the air at room temperature and are therefore easy to handle. Decomposition only takes place at temperatures such as those that occur in this lamp during operation, whereby Phosphorus is released. The amount of phosphorus can affect this Way can be chosen independently of the amount of bromine in the lamp. The amount of phosphorus is how has shown not to be particularly critical. It turns out that the minimum concentration at which still a clear effect can be determined, approx.

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0,01 mg Phosphor pro cm Kolbenvolumen beträgt. Der Wolfram-Brom-Zyklus und die Schutzwirkung des in der Lampe vorhandenen Wasserstoffs werden durch Phosphor, auch wenn dieser in einer Menge vorhanden ist, die gleich einem Vielfachen der Menge ist, bei der ein maximaler Effekt in bezug auf die Lebensdauerverlängerung erreicht wird, nicht beeinflusst. Eine eigentliche maximale Phosphormenge scheint nicht zu bestehen. Bei einer Menge3
0.01 mg of phosphorus per cm of flask volume is. The tungsten-bromine cycle and the protective effect of the hydrogen present in the lamp are not impaired by phosphorus, even if this is present in an amount which is equal to a multiple of the amount at which a maximum effect in terms of service life extension is achieved influenced. An actual maximum amount of phosphorus does not seem to exist. With a lot

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von mehr als 2 mg Phosphor pro cm Kolbenvolumen wird jedoch keine weitere Verlängerung der Lebensdauer mehr festgestellt. Die Stoffe können als Feststoff in die Lampe gebracht werden. Trotz der Tatsache, dass die gebildeten Phosphoroxyde beim Betrieb der Lampe flüchtig sind und sich in der Nähe der heissen Teile der Wendel wahrscheinlich in Phosphor und Sauerstoff zersetzen,, stellt sich heraus, dass durch die Anwendung von Phosphor der Angriff der verhältiiismässig kalten Wolf ramteile durch Brom unter der Einwirkung von Sauerstoff dauernd verhindert wird. Ausserdem zeigt sich, dass diese günstige Wirkung bis zum Ende der Lebensdauer erhalten bleibt, so dass offenbar nicht zu befürchten ist, dass der Phosphor durch Reaktion mit Wolfram unter Bildung von Wolframphosphiden unwirksam gemacht wird.of more than 2 mg of phosphorus per cm of flask volume however, no further extension of the service life was found. The substances can be in the form of solids Lamp to be brought. Despite the fact that the phosphorus oxides formed during the operation of the lamp are volatile and are likely to decompose into phosphorus and oxygen in the vicinity of the hot parts of the filament, It turns out that the application of phosphorus attacks the relatively cold tungsten parts is permanently prevented by bromine under the action of oxygen. It also shows that this favorable effect is maintained until the end of the service life, so that apparently there is no fear that the phosphorus is rendered ineffective by reacting with tungsten to form tungsten phosphides.

Es wurde bereits vorgeschlagen, in Wolfram-Jod-Zyklus-Lampen eine Phosphormenge, z.B. in Form von PoN₁., anzubringen. Dieser Vorschlag beabsichtigt einen anderen Zweck und gründet sich auf eine andere Erkenntnis als die vorliegende Erfindung. Es wurde nämlich gefunden, dass in einer Wolfram-Jod-Zyklus-Lampe der Wolfram-Jod-Zyklus nur dann befriedigend wirken kann, wenn in der Lampe eine Menge Sauerstoff vorhanden ist, die genügend ist, um mit dem verdampfenden Wolfram und Jod Wolframoxyjodid (WO₉J₉) zu bilden. Es ist einleuchtend, dass die Phosphormenge unter diesen Bedingungen besonders kritisch ist. In der Praxis wurde diese Massnahme daher nur dann getroffen, wenn auch bei einem sorgfältig durchgeführten Herstellungsvorgang nicht verhindert werden konnte, dassIt has already been proposed to install a quantity of phosphorus, for example in the form of PoN ₁ , in tungsten-iodine cycle lamps. This proposal is intended for a different purpose and is based on a different finding than the present invention. It has been found that the tungsten-iodine cycle can only work satisfactorily in a tungsten-iodine cycle lamp if there is sufficient oxygen in the lamp to combine with the evaporating tungsten and iodine tungsten oxyiodide ( WO ₉ J ₉ ). It is evident that the amount of phosphorus is particularly critical under these conditions. In practice, this measure was therefore only taken if it could not be prevented that even in a carefully carried out manufacturing process

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während der Herstellung erhebliche Wasserdampfmengen in die Lampe eingeführt werden.Significant amounts of water vapor during manufacture be inserted into the lamp.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Ausführungsbeispiel I The invention is explained in more detail below using a few exemplary embodiments. Embodiment I.

Es wurde ein Gasgemisch aus Argon, Bromwasserstoff und Sauerstoff zusammengesetzt, wobei die Partialdrücke 679 Torr bzw. 20 Torr und 1 Torr betrugen, welches Gemisch in einer 2k V-, 100 W-Lampe mit einer Lichtausbeute von 22 Lumen/W angewandt wurde; es handelte sich um eine zwei Quetschungen aufweisende Lampe mit einem Quarzkolben mit einem Inhalt von 1,13A gas mixture was composed of argon, hydrogen bromide and oxygen, the partial pressures being 679 Torr or 20 Torr and 1 Torr, which mixture was applied in a 2k V, 100 W lamp with a light output of 22 lumens / W; it was a two pinch lamp with a quartz bulb holding 1.13

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cm . In der nachstehenden Tabelle sind die in die Lampe eingeführten Mengen P„N_, die mittlere Lebensdauer von zehn Lampen sowie Einzelheiten, u.a. die beim Durchbrennen auftretenden Erscheinungen, angegeben. P„N_ Lebensdauer Einzelheiten3
cm. The table below shows the quantities of P "N_ introduced into the lamp, the average life of ten lamps, and details such as the phenomena that occur when it burns out. P "N_ Lifetime details

keines 15 Stunden starke Haarkristallbildungnone 15 hours strong whiskers

0,8 mg 668 Stunden meistens brannte eines der0.8 mg 668 hours mostly burned one of the

Enden durchEnds through

1515th Stundenhours 668668 Stundenhours 792792 Stunden JHours J 958958 Stundenhours 12751275 Stunden ]Hours ]

1,1 mg 792 Stunden ) in diesen Beispielen1.1 mg 792 hours) in these examples

brannte in einer zunehmen-burned in an increasing

1,8 mg 958 Stunden den Anzahl Fälle die1.8 mg 958 hours the number of cases

Wendel durchSpiral through

2,0 mg2.0 mg

Diese Beispiele zeigen den Effekt der Erfindung. Die Zusammensetzung des Gasgemisches ist absichtlich zu diesem Zweck sehr ungünstig gewählt. Ohne PoNe ist die Lebensdauer besonders kurz. Wenn dieselbe Lampe mit einem üblichen Gasgemisch von 679 Torr Argon und 7 TourThese examples show the effect of the invention. The composition of the gas mixture is intentionally too chosen very unfavorably for this purpose. Without PoNe it is Service life particularly short. If the same lamp with a usual gas mixture of 679 Torr argon and 7 Tour

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Bromwasserstoff gefüllt wird, beträgt nur in Ausnahmefällen die Lebensdauer ca 1000 Stunden. Es stellt sich heraus, dass in Gegenwart von Phosphor neben einer Lebensdauerverlängerung auch die Weise der Beendigung der Lebensdauer geändert wird. Statt eines der verhältnis— massig kalten Enden der Wendel brennt die Glühwendel selbst durch. Dieses Durchbrennen ist auf eine ungleichmässige Verdampfung des Wolframs der Wendel und nicht auf die direkte Reaktion mit Brom an verhältnismassig kalten Stellen mit Wolframteilen und auch nicht auf einen Wolframtransport infolge eines sogenannten Wasserzyklus zurückzuführen .
Ausführungsbeispiel II If hydrogen bromide is filled, the service life is approx. 1000 hours only in exceptional cases. It turns out that in the presence of phosphorus, in addition to extending the life, the way of terminating the life is also changed. Instead of one of the relatively cold ends of the filament, the incandescent filament itself burns out. This burnout is due to uneven evaporation of the tungsten from the filament and not to the direct reaction with bromine at relatively cold points with tungsten parts and also not to tungsten transport as a result of a so-called water cycle.
Embodiment II

In einer 225 V-, 1000 W-Lampe mit einer Lichtausbeute von 23,2 Lumen/W und einem Kolbeninhalt von 6 cm und einer Gasfüllung aus 1750 Torr Argon und 1,6 Torr Bromwasserstoff stellte sich heraus, dass normalerweise am Ende der Lebensdauer eines der Enden der Glühwendel durchgebrannt war. Es wurden nun eine Anzahl Lampen auf völlig analoge Weise hergestellt, wobei während der Herstellung 1,5 mg P„N. in die Lampe gebracht wurde. Die Lebensdauer betrug nun ca 2500 Stunden, während die Lebensdauer durch das Durchbrennen der Wolframwendel beende t wurde.In a 225 V, 1000 W lamp with a light output of 23.2 lumens / W and a flask capacity of 6 cm and a gas filling of 1750 Torr argon and 1.6 Torr hydrogen bromide, it was found that normally at the end of its life one the ends of the filament had burned out. A number of lamps were now manufactured in a completely analogous manner, 1.5 mg of P “N. was brought into the lamp. The service life was now approx. 2500 hours, while the service life was ended when the tungsten filament burned through.

Bei Anwendung der Erfindung stellt sich heraus, dass eine Anzahl Bearbeitungen während der Herstellung, die dazu dienen, die Lampenmaterialien von SauerstoffWhen applying the invention it turns out that a number of machining operations during manufacture, which serve to keep the lamp materials from oxygen

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und Wasserdampf zu befreien, weggelassen werden können, z.B. das Ausglühen der Wolframwendel in reduzierenden Gasgemischen und das Ausheizen des Kolbens.and to free water vapor can be omitted, e.g. the annealing of the tungsten filament in reducing Gas mixtures and the bakeout of the flask.

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Claims

-8- PHN. 6119 claims;

1. / Electric light bulb with a filament off Tungsten and a gas filling that contains an inert gas and bromine and hydrogen, the distance between the bulb wall and the filament is chosen such that the entire bulb wall when the lamp is in operation Assumes temperature at which tungsten-bromine compounds can not be deposited on the bulb wall and possibly Tungsten deposited on the bulb wall react with bromine to form a volatile tungsten bromide can, characterized in that in the lamp phosphor is available.

2. Electric incandescent lamp according to claim 1, characterized in that the amount of phosphorus is between 0.01 and

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2.0 mg per cm of flask content.

3. A method for producing an incandescent lamp according to claims 1 and 2, characterized in that phosphorus is introduced into the lamp in the form of WP "or P" I-.

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