DE3443382A1

DE3443382A1 - Verfahren zum einbringen eines fuellgases in eine elektrische lampe

Info

Publication number: DE3443382A1
Application number: DE19843443382
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl.-Phys. 8000 München Bunk; Gottfried Dipl.-Phys. 8000 München Eichelbrönner; Manfred Dipl.-Ing. 8080 Fürstenfeldbruck Gaugel; Rainer Dipl.-Ing. 1000 Berlin Haake; Karl 8079 Adelschlag Stadler
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1986-05-28
Also published as: US4659318A; DE3443382C2

Description

Patent-Treuhand-Gesell schaft

für elektrische Glühlampen mbH., München

Verfahren zum Einbringen eines Füllgases in eine elektrische Lampe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Füllgases in eine elektrische Lampe, das aus einem Inertgas und einem halogenhaltigen Zusatz besteht, wobei die Menge des halogenhaltigen Zusatzes im Inertgas über den Dampfdruck dosiert wird.

Bei bekannten Verfahren zum Anreichern eines Gases mit einem Zusatz geschieht das Dosieren dadurch, daß der Zusatz, der in fester oder flüssiger Form in einem Behälter vorliegt, auf eine bestimmte Temperatur gebracht wird, die den Dampfdruck erzeugt, der notwendig ist, das mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit hindurchströmende Gas mit einer bestimmten Menge des Zusatzes anzureichern.

Aus der US-PS 3 788 725 beispielsweise geht ein Verfahren zum Füllen einer Halogenglühlampe hervor, nach dem die Halogenkonzentration des Füllgases durch Hindurchleiten eines Inertgases durch CBr»-Granulat dosiert wird. Der das CBr₄ aufnehmende Behälter muß auf diejenige Temperatur gebracht werden, die über dem CBr- den Dampfdruck erzeugt, der notwendig ist, um das Inertgas mit der für den Lampenbetrieb ausreichenden Menge an Halogenzusatz anzureichern.

Bei dieser Art der Dosierung kommt es bei dem Gehalt an Halogenzusatz im Inertgas zu sehr hohen Schwan-

klingen. Dem Mischbehälter ist deshalb ein IR-Gasanalysator nachgeschaltet, der laufend die Halogenkonzentration im Füllgas mißt und bei Unkorrektheiten entweder die Temperatur des CBr₄ oder die Durchflußgeschwindigkeit des Inertgases nachregelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen eines Füllgases in eine elektrische Lampe zu schaffen, das es ermöglicht, den halogenhaltigen Zusatz beständig so exakt zu dosieren, daß eine ständige Kontrolle der Gaszusammensetzung nicht erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

- der halogenhaltige Zusatz liegt in einem Behälter in fester oder flüssiger Form bei einer Temperatur T. vor, die höher ist, als die Temperatür Tp, die zur Erzeugung des Dampfdrucks notwendig ist, um das Inertgas mit einer für den Lampenbetrieb ausreichenden Menge an halogenhaltigen! Zusatz anzureichern;

- das Inertgas wird durch den Behälter hindurchgeleitet und reichert sich mit dem halogenhaltigen Zusatz an;

- das angereicherte Inertgas wird dann in einem Kondensator auf die Temperatur Tp abgekühlt, wobei der überschüssige Halogenzusatz auskondensiert; _ das so dosierte Füllgasgemisch wird in die Lampe gefüllt.

Die Temperatur T, beträgt vorteilhafterweise Raumtemperatur, wodurch der Mischbehälter kein eigenes

Heiz- oder Kühlsystem benötigt und gewährleistet ist, daß bei Weiterleiten des Füllgasgemisches in nichtisolierten Rohren kein weiterer halogenhaltiger Zusatz auskondensiert.
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Die Temperatur T₂ hängt von dem Dampfdruck und der gewünschten Menge des jeweilig verwendeten halogenhaltigen Zusatzes ab.

Als Inertgas haben sich aus der Gruppe der Edelgase Argon, Krypton und Xenon bewährt. Auch Stickstoff kann als Inertgas Verwendung finden und Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Gase sind möglich.

Für den halogenhaltigen Zusatz eignen sich alle halogenhaltigen Verbindungen, insbesondere Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffverbindungen, deren für die Dosierung notwendiger Dampfdruck aus oben genannten Gründen vorteilhafterweise bei einer Temperatur liegt, die niedriger als die Raumtemperatur ist. Derartige Substanzen sind je nach Verwendungszweck der Lampe u.a. CCl₄, CBr₄, CHCl₂Br CHBr₃ und CH₂Br₂-

Bei Dosierung von elementarem Brom als Halogenzusatz über den Dampfdruck, müssen, da es sehr aggressiv ist, besondere Materialien für Dichtungen, Leitungen usw. verwendet werden.

Halogenwasserstoffe sind bei Raumtemperatur gasförmig. Um diese über den Dampfdruck dosieren zu können, muß die Temperatur T. weniger als die Siedetemperatur des jeweiligen Halogenwasserstoffs betragen. Bei HBr beispielsweise müßte T,< - 67 ⁰C gewählt sein.

Da der in den meisten der genannten Verbindungen vorhandene Kohlenstoff für die Lampe schädlich ist, dieser führt nämlich zu einer Karburierung und damit zu einer Versprödung des Leuchtkörpers, wird das Füllgasgemisch vor Einfüllen in die Lampe gecrackt. Zu diesem Zweck wird es durch ein auf etwa 900 ⁰C temperiertes Adsorptionsmittel, wie Quarzgranulat, Glasgranulat, Wolfram- oder Molybdänschrot geleitet, in dem sich der Kohlenstoff abscheidet. 10

Soll dem Füllgasgemisch, beispielsweise zum Zweck der Lebensdauerverlängerung der Lampe, wenigstens eine weitere halogenhaltige Komponente zugemischt werden, so erfolgt dies durch einen sogenannten Gasblender. Die weitere halogenhaltige Komponente kann wie das ursprüngliche Füllgasgemisch aus einem Inertgas mit einem halogenhaltigen Zusatz bestehen und wird entweder einer Dosiervorrichtung wie oben beschrieben

oder einer Druckgasflasche entnommen. 20

In diesen Blender werden über wenigstens zwei getrennte Eingänge die Gasgemische mit dem gleichen Druck zugeführt. Ein konstanter Differenzdruck über einer festgelegten Blende erzeugt bei konstanter Temperatur einen konstanten Gasfluß. Wird nun vor einer Blende ein konstanter Gasstrom eingespeist, so verringert sich der erste Gasstrom genau um den Betrag des zweiten Gasstroms. Ist die zweite Blende variabel, ist eine Änderung der Mischungsverhältnisse möglich.

Wenn das weitere zuzumischende Gas ebenfalls wie das erste Füllgasgemisch Kohlenstoff enthält, ist es von Vorteil, das Cracken - wie vorhergehend beschrieben -

erst nach dem Vermischen beider Gasarten miteinander vorzunehmen.

Das Verfahren zum Herstellen und Einbringen eines Füllgasgemisches in eine elektrische Lampe wird anhand einer Vorrichtung näher beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum erfindungsgemäßen

Dosieren des Füllgasgemisches; 10

Figur 2 zeigt eine Vorrichtung zum Mischen von zwei

Füllgasgemischen, anschließendem Cracken und

Einfüllen in die Lampe.

Die in Figur 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zum Mischen eines Inertgases mit einem halogenhaltigen Zusatz besteht aus einem Mischbehälter 1, einem damit verbundenen Kondensator 2 mit Verdampfer 3, einem Kälteaggregat 4 mit zugehörigen Regeleinrichtungen 5 und Magnetventilen 6, 7.

Aus einer Vorratsflasche (nicht dargestellt) gelangt das Inertgas, beispielsweise Argon, über das Magnetventil 6 und evtl. einem Rückschlagventil in den Mischbehälter 1. In diesem Mischbehälter 1 liegt der halogenhaltige Zusatz, z.B. Dibrommethan, in flüssiger Form bei der Temperatur T., die Raumtemperatur beträgt, vor. Über der Flüssigkeit 8 stellt sich entsprechend der Raumtemperatur ein bestimmter Dampfdruck ein.

Im Mischbehälter 1 reichert sich das Inertgas mit dem Dampf des halogenhaltigen Zusatzes an. Anschließend gelangt dieses gesättigte Gasgemisch über ein Verbindungsrohr 9 in den Kondensator 2.

Der Kondensator 2 wird von dem Verdampfer 3, der ihn als Kühlmantel umgibt, gekühlt. Auf der Oberseite des Verdampfers 3 wird das Kältemittel vom Kälteaggregat 4 herkommend eingespritzt, im Innenraum zum Verdampfen gebracht und auf der Unterseite des Verdampfers 3 abgesaugt.

Am Umfang des Verdampfers 3 ist ein Flächenheizelement 10 und ein Thermofühler angebracht, welcher über den elektronischen Regler 5 die Temperatur im Kondensator 2 kontrolliert.

Durch die im Kondensator 2 eingestellte Temperatur wird das überschüssige Dibrommethan an den Wänden des Kondensators 2 niedergeschlagen. Das Gemisch wird zu diesem Zweck in dem Kondensator 2 so verteilt, daß die notwendige Temperierung des Gemisches gesichert ist. Das Kondensat fließt in den Mischbehälter 1 zurück. Das Füllgasgemisch tritt dann durch den Einschraubstutzen 11 aus dem Kondensator 2 aus und gelangt zum Pumpstand 12, wo es zum Füllen der Lampe entnommen wird.

Bei einer Sonderausführung mit einem Manometermeßwerk (nicht dargestellt) steht dieses mit dem Volumen des Mischbehälters 1 in Verbindung. Es zeigt also den in die Gemischkonzentration eingehenden Inertgasdruck an.

Bei einer weiteren Sonderausführung mit zwei Manometermeßwerken (nicht dargestellt) steht das eine mit dem Volumen des Mischbehälters 1 in Verbindung. Das andere ist mit einem induktiv arbeitenden Grenzwertkontakt ausgerüstet.

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Das Meßwerk steht mit dem Ausgang des Mischgerätes hinter hinter dem Magnetventil 7 in Verbindung und mißt den Druck in der Leitung zum Pumpstand 12.

Die Füllgasleitung 13 zwischen der Vorratsflasche und dem Pumpstand 12 ermöglicht ein Spülen der Lampe direkt mit dem verwendeten Inertgas. Zu diesem Zweck ist bei geschlossenen Magnetventilen 6, 7 das Magnetventil 14 geöffnet.

Der bei den meisten der genannten Füllgasgemische verwendete halogenhaltige Zusatz enthält Kohlenstoff, der sich jedoch in der Lampe bei deren Betrieb schädlich auswirkt. In einer vorteilhaften Ausführungsform einer Vorrichtung zum Einbringen .eines Füllgasgemisches in eine elektrische Lampe ist vor dem Pumpstand 12 zum Füllen der Lampe eine Crackanlage 15 vorgesehen. Diese Crackanlage 15 besteht in vorliegendem Ausführungsbeispiel aus einem mit Quarzgranulat gefüllten Quarzrohr, das von einer Heizmanschette und einem Wärmeisolator umgeben ist. Das Quarzgranulat wird mittels der Heizmanschette auf ca. 900 ⁰C erwärmt, wodurch sich der Kohlenstoff des Füllgases auf dem Quarz abscheidet. Die Lampe wird so mit einem Brom-Wasserstoffgemisch gefüllt.

In Figur 2 ist eine Vorrichtung zum Einbringen eines Füllgases in eine elektrische Lampe beschrieben, bei der das Füllgas aus mehreren Gasgemischen zusammengesetzt ist.

Beispielsweise ist es zur Lebensdauerverlängerung einer Halogenglühlampe vorteilhaft, dem Argon-Dibrom-

methan-Gemisch zusätzlich Jodmethan zuzugeben. Dieses Jodmethan ist zur besseren Verarbeitung ebenfalls einem Inertgas zugesetzt, wobei als Inertgas in diesem Ausführungsbeispiel wiederum Argon Verwendung findet. Dieses Argon-Jodmethan-Gemisch kann einer Druckgasflasche 16 entnommen werden oder es wird wie das Argon-Dibrommethan-Gemisch in der zu Figur 1 beschriebenen Vorrichtung über den Dampfdruck erst noch hergestellt.

Beide Gasarten werden in einem Mischgerät, einem sogenannten Gasblender 17, mit einstellbarem Mischungsverhältnis zu dem fertigen Füllgas mit den gewünschten Dibrommethan/Jodmethan-Konzentrationen zusammengemischt.

Dadurch, daß sowohl die Dibrommethan-Konzentration als auch das Mischungsverhältnis beider Gasarten einstellbar ist, kann mit einem solchen Verfahren - innerhalb systemgegebener Grenzen - Füllgas mit beliebigen Dibrommethan- und Jqdmethan-Konzentrationen hergestellt werden.

Da der Gasblender 17 mit einem konstanten Gasfluß arbeitet, jedoch zum Füllen der Lampe kurzzeitig eine größere Menge an Füllgasgemisch zur Verfügung stehen muß, kann es vorkommen, daß die vom Gasblender 17 abgegebene Füllgasmenge (z.B. 1 l/min) beispielsweise zum Füllen mehrerer Lampen gleichzeitig (bei 5 Lampen etwa 400 cm ) nicht ausreicht. Zu diesem Zweck ist dem Ausgang des Gasblenders 17 ein Pufferbehälter 18 nachgeschaltet.

Auch in dieser zweiten Ausführung einer Vorrichtung

zum Füllen von elektrischen Lampen kann vor dem

Pumpstand 12 zum Abscheiden des Kohlenstoffs aus dem

Füllgas eine Crackanlage 15 (wie in Figur 1 beschrieben) vorgesehen sein.

Ade/Mg

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

\\J. Verfahren zum Einbringen eines Füllgasgemisches in eine elektrische Lampe, das aus einem Inertgas und einem halogenhaltigen Zusatz besteht, wobei die Menge des halogenhaltigen Zusatzes im Inertgas über den Dampfdruck dosiert wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- der halogenhaltige Zusatz liegt in einem Behälter (1) in fester oder flüssiger Form bei einer Temperatur T. vor, die höher ist, als die Temperatur Tp, die zur Erzeugung des Dampfdruckes notwendig ist, um das Inertgas mit einer für den Lampenbetrieb ausreichenden Menge an halogenhaltigem Zusatz anzureichern; - das Inertgas wird durch den Behälter (1) hindurchgeleitet und reichert sich mit dem halogenhaltigen Zusatz an;

- das angereicherte Inertgas wird dann in einem Kondensator (2) auf die Temperatur T₂ abge-

kühlt, wobei der überschüssige Halogenzusatz auskondensiert;

- das so dosierte Füllgasgemisch wird in die Lampe gefüllt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur T₁ etwa Raumtemperatur beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertgas aus der Gruppe der Edelgase, aus Stickstoff oder aus einer Mischung dieser Gase besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-

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net, daß der halogenhaltige Zusatz aus einer halogenhaltigen Substanz besteht, deren für die Dosierung notwendiger Dampfdruck bei einer Temperatur liegt, die kleiner T. ist. 5
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der halogenhaltige Zusatz aus einer halogenhaltigen Kohlenstoffverbindung besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der halogenhaltige Zusatz aus einer halogenhaltigen Kohlenwasserstoffverbindung besteht.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte

Füllgasgemisch vor Einfüllen in die Lampe gecrackt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Füllgasgemisch durch Hindurchleiten durch ein auf ca. 900 ⁰C temperiertes Adsorptionsmittel, wie Quarzgranulat, Glasgranulat, Wolfram- oder Molybdänschrot gecrackt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem dosierten Füllgasgemisch wenigstens ein weiteres Gasgemisch in bestimmter Menge zugeführt wird.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem dosierten Füllgasgemisch das weite-' re Gasgemisch über einen sogenannten Blender (17) zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Gasgemisch eine halogenhaltige Kohlenstoffverbindung, eine halogenhaltige Wasserstoffverbindung oder eine halogenhaltige Kohlenwasserstoffverbindung enthält.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgasgemisch vor Einfüllen indie Lampe gecrackt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgasgemisch durch Hindurchleiten durch ein auf ca. 900 ⁰C temperiertes Adsorptionsmittel, wie Quarzgranulat, Glasgranulat, Wolfram- oder Molybdänschrot gecrackt wird.