DE2409404A1

DE2409404A1 - Tungsten-bromine incandescent lamps with getter - of phosphorus oxy-nitride or oxy-bromide, improving life

Info

Publication number: DE2409404A1
Application number: DE2409404A
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof Dr Ing Gottschalk; Gerhard M Dr Neumann
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1974-02-27
Filing date: 1974-02-27
Publication date: 1975-09-04
Also published as: DE2409404C2

Abstract

In an incandescent W-filament lamp with an inert gas filling contg. Br2, H2 and a getter contg. P, a cpd (I) contg the PO gp. is used as getter. (I) pref. is PON or POBr3, the amt used being 0.01-1.5, esp. 0.4 mg/cm3 vessel vol in each case. The use of (I) improves the life of the lamp by binding O2 and its cpds. (H2O and volatile metal oxides). (I) have high thermal stability, so that no loss occurs during the sealing process. Thermal decompsn occurs when the lamp is first operated, with immediate formation of P oxide, which absorbs any H2O vapour present. Accurate metering of (I) is possible.

Description

Elektrische Glühlampe Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Glühlampe mit einem Wolframleuchtkörper und einer Füllung aus inerten Gasen mit einem Zusatz von Bron und Wasserstoff für den Wolfram-Brom-Kreisprozess. Electric incandescent lamp The invention relates to an electric one Incandescent lamp with a tungsten filament and a filling of inert gases with an addition of bron and hydrogen for the tungsten-bromine cycle.

Bekanntlich wird in einer Lampe dieser Art beim Betrieb das vom hocherhitzten Leuchtkörper verdampfende Wolfram von den Bron in Wolfram-Brom-Verbindungen umgesetzt während der anwesende Wasserstoff einen Angriff des Brons auf die weniger stark erwärmten metallischen Zinbauteile verhindert. Die entstehenden Wolfram-Brom-Verbindungen werden nahe bei den oder auf den Leuchtkörper unter Rückbildung von Wolfran und von Bron zersetzt. Die Lampe muß hierfür so bemessen sein, daß die Kolbenwand im Betrieb an allen Stellen eine Temperatur annimmt bei der die Wolfram-Bron-Verbindungen nicht kondensieren kennen. Durch den Kreisprozoss wird während der gesamten Lebensdauer der Lampen eine Schwärzung des Lampenkolbens verhindert.It is known that in a lamp of this type during operation that of the highly heated Luminous bodies evaporating tungsten from the bron converted into tungsten-bromine compounds while the hydrogen present an attack of the bron on the less strong Prevents heated metallic tin components. The resulting tungsten-bromine compounds become close to or on the filament with regression of Wolfran and decomposed by bron. The lamp must be dimensioned for this so that the bulb wall in the Operation at all points assumes a temperature at which the tungsten-bron compounds do not know condense. Through the circular process is during the entire service life of the lamps prevents the lamp bulb from blackening.

Die Erfindung hat das Ziel, die Lebensdauer einer solchen Gilihlanpe mit den geschilderten Wolfram-Bron-Kreisprozess zu verlängern durch die Anwesenheit eines Getterstoffes im Lampengefäß. Der Getterstoff soll dazu dienen etwa vorhandene gasförmige Verunreinigungen1 wie iubesondere geringe Mengen von Sauerstoff bzw. die daraus entstehenden Spuren von Wasserdampf unschädlich zu binden. Dies gilt insbesondere für Lampen, in denen während ihrer Lebensdauer noch geringe Mengen von Sauerstoff als solchem und/oder in Form von Verbindungen1 wie Wasser oder flüchtigen Metalloxiden aus den Lampenteilen frei werden.The aim of the invention is to extend the life of such a Gilihlanpe with the described Wolfram-Bron-cycle process to be extended by the presence of a getter substance in the lamp vessel. The getter material is intended to serve any existing ones gaseous impurities1 such as particularly small amounts of oxygen or to bind the resulting traces of water vapor harmlessly. this applies especially for lamps in which small quantities are still used during their service life from Oxygen as such and / or in the form of compounds1 such as water or volatile Metal oxides are released from the lamp parts.

Es ist seit langem gebräuchlich Getterstoffe in Glühlampen einzubringen, um deren Lebensdauer zu verlängern. So wird die Verwendung von Phosphor für diesen Zweck bsreits in der alten DT-PS 82 076 vorgeschlagen. Auch für Glühlampen mit Halogen-Kreisprozess wird die Verwendung von Getterstoffen wie Phosphor beschrieben (OE-PS 239 910). Ferner wird für Glühlampen mit Wolfra»-Brom-Kreisprozess empfohlen, zur Verlängerung der Lebensdauer einen Getterstoff in Lampengefäß vorzusehen, vorzugsweise sollen hierfür beständige, phosphorhaltige Verbindungen, wie z.B. WP2, P3N5 verwendet werden die bei hoher Temperatur in der Lampe unter Abscheidung von Phosphor zerlegt werden (DT-OS 2 303 966 und DT-OS 2 303 967).It has long been customary to introduce getter substances into incandescent lamps, to extend their lifespan. So will the use of phosphorus for this Purpose already suggested in the old DT-PS 82 076. Also for incandescent lamps with a halogen cycle the use of getter substances such as phosphorus is described (OE-PS 239 910). It is also recommended for incandescent lamps with the Wolfra »-Brom cycle process for extension Provide a getter material in the lamp vessel over the service life, preferably should For this purpose, resistant, phosphorus-containing compounds such as WP2, P3N5 are used which are decomposed at high temperature in the lamp with the deposition of phosphorus (DT-OS 2 303 966 and DT-OS 2 303 967).

Zur Deutung der Wirkungsweise des Phosphors in der Lampe wird angenommen, daß aus dem Phosphor zunächst mit vorhandenen Spuren von Sauerstoff Phosphoroxide gebildet werden9 die etwa anwesende Spuren von Wasserdampf anschließend für dauernd aufnehmen.To interpret the mode of action of the phosphor in the lamp, it is assumed that that from the phosphorus initially with existing traces of oxygen phosphorus oxides Any traces of water vapor that may be present are then formed for a long time take up.

Die elektrische Glühlampe nach der Erfindung mit Wolframleuchtkörper und einer Fiillung aus inerten Gasen, mit einen Zusatz von Brom und von Wasserstoff sowie mit einem im Lampengefäß anwesenden phosphorhaltigen Getterstoff ist dadurch gekennzeichnet, daß als Getterstoff eine die Phosphor-Saue rstoff-Gruppe (PO-Gruppe) enthaltende chemische Verbindung dient. Besonders geeignet für diesen Zweck sind Phosphorosynitrid (PON) und auch Phosphoroxybromid (POBr ). Die Henge des 3 Gotterstoffes soll 0X01 bis 1,5 ig Je cS Gefäßvolumen betragen, vorteilhaft ist eine Henge von etwa 0,4 ig Phosphoroxynitrid oder Phosphoroxybromid je cS des Lampengefäßvolumens.The electric incandescent lamp according to the invention with a tungsten filament and a filling of inert gases, with the addition of bromine and hydrogen as well as with a phosphorus-containing getter substance present in the lamp vessel is thereby characterized in that the phosphorus-oxygen group (PO group) is used as a getter substance containing chemical compound is used. Are particularly suitable for this purpose Phosphorosynitride (PON) and also phosphorus oxybromide (POBr). The Henge of the 3 god material should be 0X01 to 1.5 ig per cS vessel volume, a size of about 0.4 ig phosphorus oxynitride or phosphorus oxybromide per cS of the lamp vessel volume.

Die besondere Eignung der Verbindungen mit einer Phosphor-Sauerstoff-Gruppe in Molekül dürfte durch deren hohe thermische Stabilität bedingt werden, somit können beim Einschmelzprozess keine Verluste an Gettersubstanz eintreten. Ferner ist von Vorteil, daß bei der thermischen Zersetzung der Verbindungen beim ersten Hochschalten der Lampe unmittelbar Phosphoroxide entstehen, die etwa anwesenden Wasserdampf sofort aufnehmen.The particular suitability of compounds with a phosphorus-oxygen group in the molecule is likely to be due to their high thermal stability, so can no losses during the melting process Enter getter substance. A further advantage is that the thermal decomposition of the compounds when the first time the lamp is switched up, phosphorus oxides are formed immediately, which may be present Immediately absorb water vapor.

Das Phosphoroxynitrid kann mittels einer einfachen Arbeitsweise, die ein genaues Dosieren ermöglicht( in das Lampengefäß eingeführt werden. Das Phosphoroxynitrid wird hierzu in einer geeigneten Trägerflüssigkeit, wie z.B. Methylisobutylketon oder Acetonitril, gegebenenfalls mit Zusatz eines temporären Bindemittels, wie z.B. Cellulosenitrat, suspendiert. Die Suspension wird im Verlauf der Lampenfertigung in der erforderlichen Menge in das Lampengefäß eingebracht; dies kann beispielsweise durch Einführen mit Hilfe einer Kanille durch den Pumpstengel geschehen. Ein weiteres brauchbares Verfahren ist das Eintauchen des Wolframleuchtkörpers in die Suspension. Nach dem Verdampfen und Entfernen des Suspensionsträgermittels und dem Zersetzen des temporären Bindemittels sowie dem Entfernen der hierbei gebildeten Zersetzungsprodukte wird das Phosphoroxynitrid später beim Erhitzen des Leuchtkörpers auf über 10000C wirksam.The phosphorus oxynitride can by means of a simple procedure that allows precise dosing (can be inserted into the lamp vessel. The phosphorus oxynitride is for this purpose in a suitable carrier liquid such as methyl isobutyl ketone or acetonitrile, optionally with the addition of a temporary binder, e.g. Cellulose nitrate, suspended. The suspension is created in the course of lamp manufacture placed in the required amount in the lamp vessel; this can for example done by insertion with the help of a cannula through the exhaust tube. Another one a useful method is to immerse the tungsten filament in the suspension. After evaporation and removal of the suspension vehicle and decomposition the temporary binding agent and the removal of the decomposition products formed in the process the phosphorus oxynitride becomes later when the luminous element is heated to over 10000C effective.

Phosphoroxybromid wird vorteilhafterweise in die Lampe in Form einer Lösung in Äther, Petroläther, Chloroform oder einem ähnlichen Uisungsmittel durch Einspritzen über eine Kanüle eingebracht. Das LUsungsmittel wird unter Vakuum entfernte so daß das Phosphorosybromid als Rückstand auf der Volframwendel oder auf der Kolbeninnenvand verbleibt, Der Getterstoff nach der Erfindung wird nach seinem Einbringen in das Lampengefäß bzw. nach dem Einbringen der Füllgase mit den für den Wolfram~Brom-Kreisprozess erforderlichen Zusätzen wie z.B. Dibrommethan (CH2Br2) und dem endgültigen Verschließen des Lampengefäßes auf dem Leuchtkörper oder an der Gefäßwandung'bei der Betriebstemperatur der Lampe zerlegt. Hierbei entstehen die für die Getterwirkung gewünschten Phosphoroxide, während die weiteren in dem zugeführten Getterstoff noch vorhandenen Bestandteile vie Stickstoff im Falle von Phosphoroxynitrid oder Brom im Falle von Phosphoroxybromid, von den Füllgasen unschädlich aufgenommen werden.Phosphorus oxybromide is advantageously included in the lamp in the form of a Solution in ether, petroleum ether, chloroform or a similar solvent Injection introduced through a cannula. The solvent is removed under vacuum so that the phosphorosybromide as a residue on the Volfram helix or on the inner wall of the piston remains, the getter material according to the invention is after its introduction into the Lamp vessel or after the introduction of the filling gases with the for the tungsten ~ bromine cycle necessary additives such as dibromomethane (CH2Br2) and the final sealing of the lamp vessel on the luminous element or on the vessel wall at the operating temperature the lamp disassembled. This creates the phosphorus oxides desired for the getter effect, while the other constituents still present in the getter material supplied like nitrogen in the case of phosphorus oxynitride or bromine in the case of phosphorus oxybromide, be absorbed harmlessly by the filling gases.

Nachstehend werden einige Beispiele für Glühlampen mit Wolfram-Brei-Kreisprozess und mit Zusatz eines Getterstoffes nach der Erfindung aufgeführt: Lampe 220 - 230 V 650 W Lichtausbeute 23 lm Gefäßvolumen 7,7 cm'-Füllung 1000 Torr Stickstoff und 5 Torr Dibrommethan Getterstoff 1 mg Phosphoroxynitrid Lebensdauer 500 Stunden Lampe 220 - 230 V 800 w Lichtausbeute 23 lmkW Gefäßvolumen 8,3 cm Füllung 1200 Torr Stickstoff und 12 Torr Dibrommethan Getterstoff 2,5 mg Phosphoroxynitrid Lebensdauer 500 Stunden Lampe 6,6 A 200 W Lichtausbeute 24 im W Gefäßvolumen 2,1 c Füllung 2000 Torr Krypton, 500 Torr Stickstoff und 3 Torr Dibrommethan Getterstoff 1 mg Phosphoroxynitrid Lebensdauer 1000 Stunden Lampe 6,6 A 200 W Lichtausbeute 24 Im Gefäßvolumen 2,1 c Füllung 2000 Torr Krypton, 500 Torr Stickstoff und 3 Torr Dibrommethan Getterstoff O,1 mg Phosphororybromid Lebensdauer 1000 Stunden Alle Lampen erreichten die angegebene Lebensdauer mit Sicherheit.Below are some examples of incandescent lamps using the tungsten pulp cycle and with the addition of a getter material according to the invention: lamp 220 - 230 V 650 W light output 23 lm vessel volume 7.7 cm'-filling 1000 Torr nitrogen and 5 torr dibromomethane getter material 1 mg phosphorus oxynitride service life 500 hours Lamp 220 - 230 V 800 w luminous efficacy 23 lmkW vessel volume 8.3 cm filling 1200 torr Nitrogen and 12 torr dibromomethane getter material 2.5 mg phosphorus oxynitride lifetime 500 hours lamp 6.6 A 200 W light output 24 in W vessel volume 2.1 c filling 2000 Torr krypton, 500 torr nitrogen and 3 torr dibromomethane getter material 1 mg phosphorus oxynitride Lifespan 1000 hours lamp 6.6 A 200 W Luminous efficiency 24 in the vessel volume 2.1 c Filling of 2000 torr krypton, 500 torr nitrogen and 3 torr dibromomethane getter material 0.1 mg Phosphororybromid Lifetime 1000 hours All lamps achieved the specified Lifetime with certainty.

In der beigefügten Zeichnung ist eine Glühlampe mit dem Getterstoff nach der Erfindung im Innern des Lampengefäßes dargestellt.In the attached drawing is an incandescent lamp with the getter material shown according to the invention in the interior of the lamp vessel.

Der Leuchtkörper 1 aus Wolfram mit einer Leistungsaufnamme von 200 W befindet sich im Innern des Lampengefäßes 2 aus Quarzglas mit einem Volumen von 2,1 cm³. Er wird von den Haltern 3 und 4 getragen. Die Halter sind mit den in das Quarzglas dicht eingequetschten Molybdänfolien 5 und 6 verbunden, an die die Außenstifte 7 und 8 angeschweißt sind. Der Getterstoff 9 nach der Erfindung aus Phosphoroxynitrid in einer Menge von 0,48 mg Je cm3 des Gefäßvolumens wurde durch Einführen von 0,05 ml einer Suspension von 20 g Phosphoroxynitrid in 1 1 Acetonitril mittels einer Kanüle durch den Pumpstengel eingebracht. Nach dem Verdampfen des Acetonnitrils wurde das Lampengefäß mit Krypton von 2000 Torr und Stickstoff von 500 Torr sowie mit Dibrommethan von 3 Torr gefüllt und bei 10 ab geschmolzen. Bei dem Hochheizen des Leuchtkörpers bei der Inbetriebnahme der Lampe wurde das Phosphoroxynitrid unter Bildung von getternden Phosphoroxiden zerlegt.The filament 1 made of tungsten with a power consumption of 200 W is located in the interior of the lamp vessel 2 made of quartz glass with a volume of 2.1 cc. It is carried by holders 3 and 4. The holders are with those in the Quartz glass tightly squeezed molybdenum foils 5 and 6 connected to which the outer pins 7 and 8 are welded on. The getter material 9 according to the invention made of phosphorus oxynitride in an amount of 0.48 mg per cm3 of the vessel volume was introduced by introducing 0.05 ml of a suspension of 20 g of phosphorus oxynitride in 1 1 of acetonitrile means one The cannula is inserted through the exhaust tube. After evaporation of the acetonitrile the lamp vessel was made with krypton of 2000 torr and nitrogen of 500 torr as well Filled with dibromomethane of 3 torr and melted at 10 from. When heating up The phosphor oxynitride was under of the filament when starting the lamp Formation of gettering phosphorus oxides decomposed.

Die Lampe hat eine Lebensdauer von mehr als 1000 Stunden bei einer Lichtausbeute von 28 lm/W.The lamp has a lifespan of more than 1000 hours with a Light output of 28 lm / W.

- Patentansprüche -- patent claims -

Claims

Claims 1. Incandescent lamp with tungsten filament and a filling from inert gases with an addition of bromine and hydrogen as well as with a Phosphorus-containing Gettsratoff present in the lamp vessel, characterized in that that the getter substance containing the phosphorus-oxygen group (PO group) chemical compound is used.

2. Incandescent lamp according to claim 1, characterized in that the getter material Phosphorus oxynitride (PON) is used.

3. Incandescent lamp according to claim 1 or 2, characterized in that in the lamp contains 0.01 to 1.5 mg phosphorus oxynitride (PON) per cm³ of vessel volume are.

i. Incandescent lamp according to Claims t to 3, characterized in that in of the lamp 0.4 ig phosphorus oxynitride (PON) per cm³ vessel volume are available.

5. Incandescent lamp according to claim 1, characterized in that the getter material Phosphorus oxybromide (POBr3) is used.

6. Incandescent lamp according to claim 5, characterized in that in the lamp 0.01 to 1.5 mg phosphorus oxybromide (POBr3) per c2 vessel volume are available.

7. Incandescent lamp according to claim 6, characterized in that in the lamp 0.4 ag phosphorus oxybromide (POBr3) per cm3 vessel volume are available.