DE3443382C2 - - Google Patents

Description

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

Die DE-OS 24 09 416 beschreibt ein Verfahren zur Füllung einer Glühlampe mit Inertgasen und einem Zu­ satz von Brom und Wasserstoff sowie einem Anteil von Phosphor. Die mit Bromoformdampf dotierten inerten Gase und gasförmiger Phosphorwasserstoff werden in das Gefäß eingebracht. Nach dem Verschließen des Ge­ fäßes werden Bromoform und Phosphorwasserstoff durch die bei der Inbetriebnahme des Leuchtkörpers eintretende Temperaturerhöhung zerlegt in Brom, Wasserstoff und Phosphor.

Gemäß der GB-PS 9 61 245 wird ein Verfahren angewendet, bei dem das inerte Füllgas über eine Substanz (z. B. Jod­ kristalle) geleitet wird, die bei Erwärmen Dampf (Jod) abgibt. Zu Spülzwecken wird zuvor das inerte Füll­ gas eingeleitet, ohne daß die Substanz erwärmt wird.

Aus der US-PS 32 08 812 ist ein Verfahren bekannt, das eine exakte Dosierung des halogenhaltigen Zusatzes er­ möglicht, ohne daß hierfür eine ständige Kontrolle der Gaszusammensetzung erforderlich ist. Hierbei wird das Trägergas jeweils in vorbestimmten Zeitintervallen über den temperierten halogenhaltigen Zusatz geleitet.

Aus der US-PS 37 88 725 geht ein Verfahren zum Füllen einer Halogenglühlampe hervor, bei dem die Halogenkonzen­ tration des Füllgases durch Hindurchleiten eines Inert­ gases durch CBr₄-Granulat dosiert wird. Der das CBr₄ auf­ nehmende Behälter muß auf diejenige Temperatur gebracht werden, die über dem CBr₄ den Dampfdruck erzeugt, der notwendig ist, um das Inertgas mit der für den Lampenbe­ trieb ausreichenden Menge an Halogenzusatz anzureichern.

Bei diesen Arten der Dosierung kommt es bei dem Gehalt an Halogenzusatz im Inertgas zu sehr hohen Schwan­ kungen. Dem Mischbehälter ist deshalb ein IR-Gas­ analysator nachgeschaltet, der laufend die Halogen­ konzentration im Füllgas mißt und bei Unkorrektheiten entweder die Temperatur des CBr₄ oder die Durch­ flußgeschwindigkeit des Inertgases nachregelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Einbringen eines Füllgases in eine elek­ trische Lampe zu schaffen, das es ermöglicht, den halogenhaltigen Zusatz beständig so exakt zu dosieren, daß eine ständige Kontrolle der Gaszusam­ mensetzung 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 Tempera­ tur T ₁ vor, die höher ist, als die Tempera­ tur T ₂, die zur Erzeugung des Dampfdrucks notwen­ dig ist, um das Inertgas mit einer für den Lampenbetrieb ausreichenden Menge an halogenhalti­ gem Zusatz anzureichern;
• - das Inertgas wird durch den Behälter hindurchge­ leitet und reichert sich mit dem halogenhaltigen Zusatz an;
• - das angereicherte Inertgas wird dann in einem Kon­ densator auf die Temperatur T ₂ abgekühlt, wobei der überschüssige Halogenzusatz auskondensiert;
• - das so dosierte Füllgasgemisch wird in die Lampe gefüllt.

Die Temperatur T ₁ beträgt vorteilhafterweise Raum­ temperatur, wodurch der Mischbehälter kein eigenes Heiz- oder Kühlsystem benötigt und gewährleitet ist, daß bei Weiterleiten des Füllgasgemisches in nichtisolierten Rohren kein weiterer halogenhaltiger Zusatz auskondensiert.

Die Temperatur T ₂ 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 Kohlen­ stoff- und Kohlenwasserstoffverbindungen, deren für die Dosierung notwendiger Dampfdruck aus oben ge­ nannten Gründen vorteilhafterweise bei einer Tempe­ ratur liegt, die niedriger als die Raumtemperatur ist. Derartige Substanzen sind je nach Verwendungs­ zweck 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 gasför­ mig. Um diese über den Dampfdruck dosieren zu können, muß die Temperatur T ₁ weniger als die Siedetempe­ ratur des jeweiligen Halogenwasserstoffs betragen. Bei HBr beispielsweise müßte T ₁ < - 67° gewählt sein.

Da der in den meisten der genannten Verbindungen vor­ handene 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 etwa 900°C temperiertes Adsorptionsmittel, wie Quarzgranulat, Glasgranulat, Wolfram- oder Molybdänschrot geleitet, in dem sich der Kohlenstoff abscheidet.

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 ent­ weder einer Dosiervorrichtung wie oben beschrieben oder einer Druckgasflasche entnommen.

In diesen Blender werden über wenigstens zwei ge­ trennte 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 an­ hand einer Vorrichtung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Dosieren des Füllgasgemisches;

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zum Mischen von zwei Füllgasgemischen, anschließendem Cracken und Einfüllen in die Lampe.

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

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

Im Mischbehälter 1 reichtert sich das Inertgas mit dem Dampf des halogenhaltigen Zusatzes an. Anschließend gelangt dieses gesättigte Gasgemisch über ein Verbin­ dungsrohr 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 Kälteaggre­ gat 4 herkommend eingespritzt, im Innenraum zum Ver­ dampfen gebracht und auf der Unterseite des Verdamp­ fers 3 abgesaugt.

Am Umfang des Verdampfers 3 ist ein Flächenheizele­ ment 10 und ein Thermofühler angebracht, welcher über den elektronischen Regler 5 die Temperatur im Kon­ densator 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 Mano­ metermeßwerken (nicht dargestellt) steht das eine mit dem Volumen des Mischbehälters 1 in Verbindung. Das andere ist mit einem induktiv arbeitenden Grenzwert­ kontakt ausgerüstet.

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 Magnet­ ventil 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 Ausfüh­ rungsform einer Vorrichtung zum Einbringen eines Füllgasgemisches in eine elektrische Lampe ist vor dem Pumpstand 12 zum Füllen der Lampe eine Crackan­ lage 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°C erwärmt, wodurch sich der Kohlenstoff des Füllgases auf dem Quarz abscheidet. Die Lampe wird so mit einem Brom-Wasserstoffgemisch gefüllt.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung zum Einbringen eines Füllgases in eine elektrische Lampe beschrieben, bei der das Füllgas aus mehreren Gasgemischen zusammen­ gesetzt 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 die­ sem 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 Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung über den Dampfdruck erst noch hergestellt.

Beide Gasarten werden in einem Mischgerät, einem so­ genannten Gasblender 17, mit einstellbarem Mischungs­ verhältnis zu dem fertigen Füllgas mit den gewünsch­ ten Dibrommethan/Jodmethan-Konzentrationen zusammen­ gemischt.

Dadurch, daß sowohl die Dibrommethan-Konzentration als auch das Mischungsverhältnis beider Gasarten ein­ stellbar ist, kann mit einem solchen Verfahren - in­ nerhalb systemgegebener Grenzen - Füllgas mit belie­ bigen Dibrommethan- und Jodmethan-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 cm³) 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 Fig. 1 beschrie­ ben) vorgesehen sein.

Claims (13)

1. 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 Behäl­ ter (1) in fester oder flüssiger Form bei einer Temperatur T ₁ vor, die höher ist, als die Temperatur T ₂, die zur Erzeugung des Dampf­ druckes notwendig ist, um das Inertgas mit einer für den Lampenbetrieb ausreichenden Menge an halogenhaltigem Zusatz anzureichern;
• - das Inertgas wird durch den Behälter (1) hin­ durchgeleitet und reichert sich mit dem halo­ genhaltigen Zusatz an;
• - das angereicherte Inertgas wird dann in einem Kondensator (2) auf die Temperatur T ₂ 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 T ₁ etwa Raumtemperatur beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Inertgas aus der Gruppe der Edelgase, aus Stickstoff oder aus einer Mischung dieser Gase besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halogenhaltige Zusatz aus einer einzigen halo­ genhaltigen Substanz besteht, deren für die Dosierung notwendige Dampfdruck sich unterhalb Raumtemperatur ein­ stellt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der halogenhaltige Zusatz aus einer halogen­ haltigen Kohlenstoffverbindung besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der halogenhaltige Zusatz aus einer halogenhaltigen Kohlenwasserstoffverbindung be­ steht.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Füllgasgemisch vor Einfüllen in die Lampe ge­ crackt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dosierte Füllgasgemisch durch Hindurch­ leiten durch ein auf ca. 900°C temperiertes Adsorptionsmittel, wie Quarzgranulat, Glasgranu­ lat, Wolfram- oder Molybdänschrot gecrackt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem dosierten Füllgasgemisch wenigstens ein weiteres Gasgemisch in bestimmter Menge zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß dem dosierten Füllgasgemisch das weite­ re Gasgemisch über einen sogenannten Blender (17) zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das weitere Gasgemisch eine halogenhal­ tige 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 in die Lampe gecrackt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Füllgasgemisch durch Hindurchleiten durch ein auf ca. 900°C temperiertes Adsorp­ tionsmittel, wie Quarzgranulat, Glasgranulat, Wolfram- oder Molybdänschrot gecrackt wird.