DE542965C - Gasgefuellte oder luftleere elektrische Gluehlampe mit Wasserentziehungsmitteln als Fangstoff - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Glühlampen, im besonderen auf gasgefüllte und luftleere elektrische Lampen, die mit bei hoher Temperatur schmelzenden Metallen, z. B. Wolfram, hergestelltem Glühkörper versehen sind. Bekanntlich überzieht sich während des Brennens die innere Kolbenfläche dieser Lampen mit einem dunkel gefärbten Beschlag. Dieser Beschlag, die sogenannte Schwärzung, entsteht hauptsächlich aus zwei Gründen: einerseits durch die Einwirkung chemisch wirksamer Restgase, ζ. Β. Wasserdämpf, Kohlendioxyd auf den Glühkörper, andererseits durch Verdampfen des Glühfadenmaterials. Eine jede Kolbenschwärzung ist von schädlicher Wirkung, weil durch dieselbe ein Teil des Lichtes absorbiert wird. Besonders schädlich sind die durch die Restgase verursachten Prozesse, denn abgesehen davon, daß sie eine Schwärzung verursachen, verbrauchen sie überdies das Glühfadenmaterial in weit höherem Maße als die einfache Verdampfung, wodurch die Lebensdauer der Lampe erheblich vermindert wird.

Zur Verminderung der Schwärzung und zur Eliminierung der Einwirkung der Restgase, in erster Reihe des Wasserdampfes, sind schon mehrere Verfahren bekannt, bei welchen die erwünschte Wirkung durch gewisse, in die Lampe gebrachte sogenannte Fangstoffe erreicht wird. Bei der einen Gruppe der bekannten Fangstoffe (P₂O₅, BaO, P₄O, BaN₀, BPOJ oder bei den während des Brennens der Lampe gebildeten Zersetzungsprodukten derselben ist die schwärzungsvermindernde Wirkung in erster Linie der wasserentziehenden Eigenschaft dieser Stoffe zuzuschreiben.

Erfahrungsgemäß ist der Wasserdampf das am schwierigsten aus der Lampe zu eliminierende Restgas, denn aus den Bestandteilen — hauptsächlich aus den Glasbestandteilen der Lampe — kann während des Brennens, trotz einer sorgfältigen Vorbereitung, anhaltend Wasserdampf in schädlichen Mengen frei werden. Schon ganz kleine Spuren des Wasserdampfes verwandeln aber einen Teil des Glühkörpers, z. B. des Wolframglühfadens, bei hoher Temperatur in einen sich mit dunkler Farbe auf dem Kolben niederschlagenden Beschlag. Während dieser, die Schwärzung verursachenden Wirkung -wird aus dem Wasserdampf Wasserstoff frei, welcher auf der Oberfläche des hocherhitzten Wolframglühfadens teils in

atomaren Wasserstoff zerfällt. Der atomare Wasserstoff reduziert bei der in der brennenden Lampe herrschenden Temperatur einige leicht reduzierbare Oxyde, z. B. das Blei-5 oxyd, welches in den Bleigasbestandteilen enthalten ist, weiter die Oxydverunreinigungen der Metallbestandteile, ferner die unter Einwirkung des Wasserdampfes entstandenen Wolframoxyde usw. Der bei der ίο Reduktion wieder entstehende Wasserdampf übt dann erneut eine Schwärzung verursachende, also zerstörende Wirkung auf den Wolframglühfaden aus. Es ist deshalb leicht verständlich, daß jene Fangstoffe, welche wasserentziehende Eigenschaften besitzen, zur Vermeidung dieses sich ständig wiederholenden Prozesses außerordentlich geeignet sind.

Als Fangstoff von wasserentziehenden Eigenschaften wurden bisher fast ausschließlich solche Verbindungen angewendet, deren Siedepunkte in der Regel beträchtlich höher als 1000⁰ C, fast stets höher als 400⁰ C liegen. Es wurde auch schon vorgeschlagen, Verbindungen von Elementen mit leichten Atomen als Fangstoffe — allerdings nicht als wasserentziehende Mittel ■— zu verwenden, so z. B. Lithium-, Beryllium- und Bohrverbindungen.

Es wurde nun gefunden, daß die schwärzungsvermeidende Wirkung viel gründlicher zu erreichen ist, wenn statt der oben gekennzeichneten Fangstoffe Siliciumtetrafluorid (SiF₄) verwendet wird. Dieses kann allein oder zusammen mit anderen bekannten Fangstoffen verwendet werden. Außer Siliciumtetrafluorid sind auch solche chemischen Verbindungen, z. B. Doppelsalze oder komplexe Sake, anwendbar, welche SiF₄ enthalten, besonders dann, wenn die zusammengesetzte Verbindung eine feste Verbindung ist und aus ihr der in Rede stehende leichtflüchtige Bestandteil — wenigstens teilweise — entwickelt werden kann.

Gemäß der Erfindung sind zum Zwecke der Verminderung bzw. Vermeidung der Schwärzung Fangstoffe der erwähnten Eigenschaft sowohl bei gasgefüllten Lampen als auch bei Vakuumlampen erfolgreich zu verwenden.

Die vorteilhafte Wirkung der in Rede stehenden Fangstoffe, welche durch Anwendung derselben in gasgefüllten Lampen erzielt werden kann, läßt sich wahrscheinlich dadurch erklären, daß infolge der in gasgefüllten Lampen während des Brennens auftretenden Gasströmung der leichtflüchtige oder gasförmige Getter überall in der ganzen Lampe konstant in einer wirkungsvollen Konzentration anwesend sein kann. Diese Wirkung kann bei der \^rerwendung von schwerflüchtigen wasserentziehenden Fangstoffen nicht in ausreichendem Maße eintreten. Die vorteilhaftere Wirkung, welche die gasförmigen Fangstoffe bei ihrer Anwendung in Vakuumlampen zeigten, ist hingegen wahrscheinlich dadurch zu erklären, daß das in die Vakuumlampe zweckmäßig unter niederem Drucke eingebrachte leichtflüchtige oder gasförmige Wasserentziehungsmittel durch die bei der ersten Einschaltung dieser Lampen auftretende Gasbindung — dem sogenannten »Klarbrennverfahren« — gleichmäßig auf der ganzen inneren Fläche gebunden wird, wodurch die wasserabgebende Wirkung der Kolbenoberfläche aufgehoben wird. Bei der Verwendung von schwerflüchtigen Fangstoffen ist die Erreichung einer ebenso wirksamen und vollständigen Wasserdampfbindung durch das Klarbrennverfahren selbstverständlich viel unsicherer. Die in Rede stehenden Fangstoffe sind auf verschiedene Weise erfolgreich zu verwenden, beispielsweise werden einige derselben erwähnt. Es ist z. B. zweckmäßig, dieselben in solcher Weise in die Lampe einzubringen, daß der Kolben während der üblichen Behandlung mit einem oder mehreren der leichtflüchtigen oder gasförmigen Fangstoffe oder mit einem solche Fangstoffe enthaltenden Spülgase in bekannter Weise gespült wird. Dieses Verfahren ist hauptsächlich dazu geeignet, Vakuumlampen mit solchen Fangstoffen zu füllen; auf diese Weise bleibt nämlich die erwünschte Menge des Getters als Restgas in der Lampe und kann seine Wirkung dann in der fertigen Lampe ausüben.

Bei gasgefüllten Lampen können die neuen Fangstoffe in der erwünschten Menge in an sich bekannter Weise mit dem Füllungsgas vermengt in die Lampe eingeführt werden, und zwar entweder auf die Weise, daß das Füllgas mit dem Fangstoff in der Lampe selbst vermengt wird, oder so, daß dieselben schon in vermengtem Zustande in die Lampe eingeführt werden.

Der Fangstoff kann auch in der Lampe hergestellt oder entwickelt werden, z. B. in der Weise, daß bei der Vorbereitung der Lampe ein oder mehrere weniger flüchtige Stoffe, die leichter zu behandeln sind, in die Lampe gebracht werden. In derselben kann zweckmäßig nach dem Einschmelzen durch eine nachträgliche Behandlung, z. B. ng durch Erhitzen, infolge Aufeinanderwirkung oder Zersetzung, der erwähnte Fangstoff erzeugt werden. Gute Erfolge erzielt man gemäß der Erfindung mit den Salzen des H₂SiF₀, in erster Linie mit den Alkali- und Erdalkalimetallsalzen, vorzugsweise mit Kieselfluorkalium (K₂SiF₈) oder Kiesel-

fluornatrium (Na₂SiF₀), welche beim Erhitzen ζ. B. teils in Alkalifluorid und teils in SiF₄ zerfallen.

Diese besonders kräftig schwärzungsmindernde bzw. -vermeidende Wirkung dieser Stoffe, die dadurch erklärt werden kann, daß die Zersetzungsprodukte dieser Verbindungen eine energische Wirkung auf die Restgase, in erster Reihe auf den Wasserdampf, ausüben, stammt vielleicht auch noch von einer anderen abweichenden Eigenschaft dieser Salze, und das ist sehr wahrscheinlich die den Beschlag entfärbende Getterwirkung dieser Verbindungen. Zur Erklärung derselben sei folgendes erwähnt:

Es waren schon längst solche Fangstoffe, welche nicht ausgesprochen wasserentziehend sind, bekannt; wie z.B. NaCl, CaF₂, Na₃AlF₁₁. Dieselben vermindern in erster Linie nicht die durch den Wasserdampf verursachte Schwärzung der Lampe, sondern binden, nachdem sie auf die innere Fläche des Kolbens gelangt sind, den vom Wolframglühkörper verdampfenden und auf den Kolben sich niederschlagenden Beschlag in einer solchen Form, daß der Kolben weniger von dem Licht der brennenden Lampe absorbiert, als wenn derselbe unter ähnlichen Umständen nicht mit diesem Fangstoff versehen war.

Erfahrungsgemäß üben die Salze des H₂SiF₀ usw. bzw. teilweise die Zersetzungsprodukte derselben außer der wasserentziehenden Wirkung auch eine energische entfärbende Fangwirkung aus, welche u. a. dadurch zum Ausdruck gelangt, daß dieselben nicht nur die Bildung des dunklen Beschlages vermindern, sondern auch die metallische schwarze Farbe der durch das natürliche Verdampfen des Glühfadens entstehenden Schwärzung entfärben.

Es wurde festgestellt, daß zur Verminderung bzw. zur Vermeidung sowohl der durch die Restgase wie auch der durch Verdampfen verursachten Schwärzung bei Vakuumwie bei gasgefüllten Lampen mit besonders gutem Erfolg die Salze des H₂SiF₆, in erster Linie das Kaliumsalz K₂SiF₀ verwendet werden kann.

Die festen Fangstoffe laut Erfindung sind durch irgendein an sich bekanntes Verfahren in bzw. auf dem Kolben anzubringen, so z. B. durch ein Besprühen des Glühkörpers vor dem Einschmelzen mittels einer alkoholischen Suspension der festen Fangstoffe und darauffolgendes Verdampfen bzw. Zersetzen derselben nach dem Einschmelzen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasgefüllte oder luftleere elektrische Glühlampe, welche Wasserentziehungsmittel als Fangstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangstoff aus Siliciumtetrafluorid besteht.

2. Verfahren zur Erzeugung des Fangstoffes nach Anspruch 1, durch Erhitzen einer entsprechenden \^rerbindung in der Glühlampe, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermisch leicht zersetzliche SiIiciumverbindung, z. B. ein komplexes SiIiciumsalz, in- der Glühlampe erhitzt wird.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als leicht zersetzliche Siliciumverbindung ein Salz der Kieselfluorwasserstoffsäure (H₂SiF₀), z. B. Kieselfluorkalium (K₂SiF₀) oder Kieselfluornatrium (Na₂SiF₀), verwendet wird.