JPH03122963A - ハロゲン、特に弗素充填剤を含む白熱灯の製造方法及びこの方法により製造される白熱灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はハロゲン、特に弗素充填剤を含む白熱灯の製造
方法及びその方法により製造された白熱灯に関する。゛
本発明の方法に従い、白熱灯の本体が製造され、この本
体は透明な材料製の囲い、この囲い内の支持装置上に配
列された白熱フィラメント、電流引込部品及び囲いの内
部と連絡している吸引パイプより構成され、吸引パイプ
と連結したポンプシステムにより約４〜約５Ｐａの圧力
に内部を排気し、この内部に約１０５Ｐａの圧力となる
よう不活性ガス及びハロゲン元素を含んでなる充填剤を
入れ、吸引パイプを密閉しポンプシステムから本体を分
離する工程を行なう。白熱灯は透明な材料製の囲い、こ
の囲い内で支持装置上に配列された白熱フィラメント、
白熱フィラメントを外部電源と接続するための電流引込
部品及び製造の間内部と囲いを連絡させるための吸引パ
イプからなり、この囲いは約１０５の圧力を有し並びに
不活性ガス及びハロゲン元素を含む充填剤が充填される
。

ハロゲン元素を含む再生ガスをランプの囲い内に入れる
ことにより電気白熱灯の有効な寿命を伸ばす考えが長い
間考えられてきた。しかし、この考えの実施は望ましい
結果を与えなかった。５０年代中ばにおいて、Ｒ，Ｂｕ
ｒｇｉｎの文献（［Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｗｅｎｔ　
ｏｆ　ｔｕｎｇｓｔｅｎ　ｆｉｌａｍｅｎｔ　１ａｍｐ
」、　ＬｉｇｈｔｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、　１６＋　２＋　１９８Ｃ６９頁
）に記載されているように、ハロゲンを充填した最初の
ランプが市場に出た。ハロゲンを充填した白熱灯の製造
の初期において、再生ガスは沃素であった。いわゆる沃
素ランプが１９５５年の技術状態を示すＤＥ−ＰＳ　１
２４６８７４の他の文書に示されている。

ハロゲン元素はいわゆるハロゲン循環プロセスにより白
熱ランプの内部に影響を与ぼす。このプロセスの理論的
熱力学が調べられ、他のハロゲン元素、特に臭素をベー
スをする再生ガスを含む白熱灯の理論が生み出された。

Ｒ，Ｂｕｒｇｉｎの文献（Ｐ、７１）において、解決で
きない困難性のため弗素を充填した白熱ランプの開発及
び製造が実現できなかった記載がみられる。

理論上、今日まで用いられた他のハロゲン元素（臭素、
沃素）のかわりに弗素を用いることは有効な寿命を伸ば
すためとても有利である。そのような記載は以下の出版
物にみられる。’Ｂｅｔ−５ｐｉｅｌｅａｕｓ　ｄｅｒ
　Ｆｌｕｏｒｃｈｅｍｉｅ　ｕｎｄ　Ｍδｇｌｉｃｈｋ
ｅｉｔｅｎ　ｚｕｒｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ　Ａｎｗｅ
ｎｄｕｎｇ　Ｊ　、　Ｐｈ１ｌｉｐｓ’　Ｔｅｃｈｎｉ
ｓｃｈＲｕｎｄｓｃｈａｕ、　１９６３／６４．１０／
１１．　３５９〜３６５頁及びｒＤｉｅ　Ｆｌｕｏｒ−
Ｌａｍｐｅ−ｅｉｎｅ　ｂｅｗｅｒｋｅｎｓｗｅｒｔｅ
Ｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ　ｚｕｒ　Ｖｅｒｂｅｓｓｅｒ
ｕｎｇ　ｄｅｒ　Ｌｉｃｈｔａｕｓｂｅｎｔｅｕｎｄ　
Ｌｉｃｈｔｄｉｃｈｔｅ　ｖｏｎ　Ｇｌｉｉｈｌａｍｐ
ｅｎＪ、　Ｋｉｎｏ−Ｔｅｃｈｎｉｋ、　１９６５．２
．２９〜３０頁。

弗素ランプに伴なう理論上の利点は、常に異なる弗素化
合物の利用に対し弗素を充填した白熱灯の製造に関する
特許明細書において異なる解答を得るよう当業者を活気
付けた。

弗素ランプ、すなわち弗素を含む気体充填剤を有する白
熱灯は、その長い有効寿命に関し理論上の予想から得ら
れる期待を満足しなかった。予想に反して、このランプ
は多くの欠点を示した。その有効な寿命は短かく、外側
はすぐに黒くなった。

この短い有効寿命は弗素が外側のガラスを侵蝕し、白熱
フィラメントを脆い元素に変えることが原因である。こ
の問題は、Ｏｆ！−ＯＳ　１２５１４３３もしくはＨＵ
ＰＳ　１５９００１に示されたように弗素と共に異なる
ハロゲン元素（特に臭素及び沃素）を用いることにより
、ＵＳ−ＰＳ　３９７４４１３に示されたようにヘリウ
ムを入れることにより充填剤の一部を希ガスに変えるこ
とにより、ＤＢ−ＯＳ　１９５９６１２に示されたよう
に囲いの内面に保護珪素層を形成するためハロゲン化珪
素化合物、特にハロゲン化シランの形でハロゲン元素、
すなわち弗素を導入する（この層は導入した化合物の分
解より生ずる元素珪素からなる）ことにより解決されよ
うとした。後の米国特許第３７８３３２８号において、
貴（不活性）ガス及び弗素を含む充填剤を等モル量の酸
素の添加により満たす解決法が提案された。

上記文献は、種々の重要な利点を与えると予想される弗
素ランプの実現に対する解決策を見い出す多くの努力を
説明している。しかし、この問題は未解決のままであり
、市場においてハロゲン成分として弗素を含む充填剤を
含む白熱ランプはみられない。

本発明は、上記の問題の解決策を提供する。

従って、本発明の目的はその気体充填剤にハロゲン化合
物、特に弗素を含む白熱ランプの製造法を提供すること
であり、この方法は白熱灯の大量生産用の条件において
適用可能である。他の目的は理論上の研究により可能な
利点を用いること、すなわち白熱灯の有効寿命を伸ばし
及びその効率を高めることである。

本発明の他の目的は、少なくとも１種のハロゲン元素を
含む充填剤と共に製造された白熱灯の製造法を改良する
こと及び本発明により提供される実験に基ずく改良によ
りこのカテゴリーのランプの品質を改良することである
。

気体充填剤中に弗素を含む白熱灯を製造する公知の方法
が何故成功しなかったかを調べることにより、ハロゲン
循環プロセスが白熱灯の使用開始後すぐに中断されるこ
とが認められた。ハロゲン循環プロセスは以下のように
行なうべきである。

白熱フィラメントから生ずるタングステンがガラス囲い
の内面上に凝縮し、ハロゲン元素がそれと共に発熱フィ
ラメントの本体にもどる気体物質を形成する。このプロ
セスが不可能な場合、タングステンが残り表面に蓄積し
、囲いの早期黒化がみられる。白熱灯の製造の工業環境
において、ある汚染が常に存在し、ポンプ工程において
少量の有機化合物が常に囲いの内面に付着する（特に弗
素の高活性のためランプ内に比較的少量存在する弗素と
有機化合物は結合する）ことが認められる。

これはハロゲン循環サイクルが白熱灯の使用開始後すぐ
に常に中断される理由の根拠である。もちろん、密閉し
た白熱灯の容器の内部に多量の弗素を入れることは可能
であるが、これは危険であり、遊離の弗素は白熱本体を
脆くし、有効な寿命を短くする。

上記の認識は、有機及び炭素含有不純物がら容器の内部
をきれいにする工程を行なう製造方法（簡単な操作によ
りこの種の不純物が除去される）が必要であると解釈さ
れる。

従って、本発明は、ハロゲン、特に弗素を充填した白熱
灯の製造方法を提供し、この方法は白熱灯の本体を製造
すること（この本体は透明な材料製の囲い、囲いの内部
で支持装置上に配列された白熱フィラメント、電流引込
部品及び囲いの内部と通じている吸引パイプからなる）
、吸引パイプと接続しているポンプシステムにより内部
を約４Ｐａ〜約５Ｐａ（実質的には約１０４トール）の
圧力に排気すること、内部に不活性ガス及びハロゲン元
素を含む充填剤を導入すること、それにより囲いの内部
を約１０５Ｐａ（実質的にはｆａｔｓもしくは約１バー
ル）の内圧にし、パイプシステムより本体ヲ隔離するた
め吸引パイプを密閉することの工程を含み、排気工程を
中程度の一圧力、有利には約１５Ｐａ〜約２００Ｐａ　
（実質的には約０．１トール〜約１．５トール）、より
好ましくは約４５Ｐａ〜約１５０Ｐａ　（実質的には約
０．２トール〜約１．１トール）において止め、本体を
短時間、特に約５００〜約６０秒、炭素を燃焼するに十
分な温度、特に約５００〜約６００℃で加熱し、次いで
排気工程を続ける改良を有する。

本発明の方法の特に有利な実施態様において、約１０５
Ｐａの分圧を有する貴ガス、特にクリプトンもしくはア
ルゴン及び約１３３Ｐａの分圧を有する気体フルオロカ
ーボン、好ましくは一般式ＣＣＣ１２Ｆのフレオンを含
む充填剤を用いる。

この方法は有利には窒素及び貴ガス、特にクリプトンも
しくはアルゴンの混合物を含む充填剤により実現される
。

好ましい方法において、本発明は充填剤にハロゲン元素
として臭化メチルもしくは臭化メチレンの形状の臭素及
び貴ガスとしてアルゴンもしくはクリプトンを混入する
ことにより実現される。

さらに、本発明は、透明な材料製の囲い、囲いの内部に
おいて支持装置上に配列された白熱フィラメント、白熱
フィラメントを外部電源と接続するための電流引込部品
及び製造の間囲いと内部を連絡するための吸引パイプか
らなる本体並びに実質的に約１０５Ｐａ（ｌバール）の
圧力を有し及び不活性ガス及びハロゲン元素を含む充填
剤を含んでなる白熱灯を提供する（囲いの内部は必要な
量のハロゲン元素を導入するため充填剤に結合した有機
化合物により保たれる量の炭素を含む）。

本発明により製造される弗素ランプは、従来公知の方法
により製造された同じカテゴ１ノーの白熱灯と比較して
その寿命の明確な向上を示す。

本発明をさらに本発明の方法の好ましい実施態様を参考
にしてより詳細に説明する。

本発明により提供された方法は公知の形状の白熱灯の製
造工程の間に用いられる。これは公知の方法の使用によ
り白熱灯の本体が製造されることを意味する。この本体
は、透明材料、特にガラス製の囲い内に適当なキャリア
ー上に支えられた白熱フィラメント及び白熱フィラメン
トを外部電源と接続するための電流引込装置を含む。こ
の本体にはポンプシステムと囲いの内部の間を連絡する
ための吸引パイプが取り付けられている。次いでこの本
体の囲いはポンプシステムにより吸引パイプを介して最
大約４Ｐａ〜約５Ｐａ（実質的に０．０１　トール）に
ある最終圧力まで排気される。その後、囲いは吸引パイ
プの内部を密閉することにより（そのガラス材料を溶融
及びプレスする）、気密シールされる。

本発明の本質は、２工程で囲いの内部を排気することに
ある。第１に、最終圧力の少な（とも３倍を越え、明ら
かに周囲圧力より低い、有利には約１５Ｐａ〜約２００
Ｐａ　（実質的に約０．１〜約１．５トール）、より有
利には約４０Ｐａ〜約１５０Ｐａ　（実質的に約０．３
〜約１．１トール）の中程度の圧力に排気する。この圧
力範囲は囲い内に存在する炭素不純物を燃焼するに必要
な酸素の量を得るに十分な圧力である。

炭素不純物は通常有機化合物を意味する。

中程度の圧力に達した後、本体を短時間加熱する工程を
行なう。これは白熱体が限られた発光のためわずかに赤
い光を示す条件にすることにより行なわれる。有利な温
度は約３００〜約６００°Ｃであり、加熱を約３０〜約
６０秒続ける場合、囲い内に存在するすべての炭素を燃
焼するに十分である。明らかに、加熱工程の温度及び時
間範囲は与えられた条件により異なり、炭素不純物、特
に有機残留物が完全に囲いから除去されることが必要で
ある。

この工程の後、排気する工程を行なう。吸引パイプと接
結したポンプシステムにより連続的に吸引することによ
り、圧力は必要な最終圧力に低下する。次いで内部に不
活性ガス及びハロゲン元素を含む充填剤を導入する操作
を行ない、内部を約１０５Ｐａの圧力に達するまでみた
す。その後、ポンプシステムから本体を分離するため熱
を加えることにより吸引パイプを密閉し、シールする。

充填剤は貴ガス、通常アルゴン及び／又はクリプトン及
び時には窒素、約１０５Ｐａの分圧を有する不活性成分
並びに約１３３Ｐａの分圧を有する気体フルオロカーボ
ンを含む。有利には、気体フルオロカーボンは一般式Ｃ
ｉ、Ｆ、のフレオンからなる。

ハロゲン元素源として臭化メチル及び／又は臭化メチレ
ン並びに貴ガスとしてアルゴン及び／又はクリプトンを
加えることが好ましい。

本発明の白熱灯において、炭素はすべて最初の排気工程
の間に燃焼され、従って囲いの内部は本質的に有機化合
物による、例えば必要な量のハロゲン元素を導入するた
め充填剤に加えたフレオンによる炭素のみを含む。

上記方法を用いない場合、白熱灯の囲いの黒化が現われ
る。このプロセスは明確な境界を有する黒い斑点の出現
より始まり、この斑点は増加する。

容器の内面は均一ではなく、これは斑点の様子から得ら
れる特徴に基ずく。不均一性は有機不純物、例えば油の
よごれの存在により生ずる。オイルポンプを含むポンプ
システムは上記の不純物に源であるかもしれない囲いの
内壁は、排気する第２工程により囲いの内部より除去さ
れる二酸化炭素及び他の燃焼生成物に不純物を変えるた
め行なわれる加熱工程によりきれいにされる。

白熱灯の操作の間、囲いの内部に導入されたハロゲン元
素は白熱フィラメントより生じ及び内壁方向に移動する
タングステンと反応する。金属りングステンは弗素と共
に四弗化タングステンを形成し、これは気体形状で存在
しタングステンを白熱体にもどす。この循環プロセスに
必要な弗素は、有機及び他の炭素含有化合物が囲いから
除去されない場合結合する。従って、燃焼工程を行なう
ことのできない残留物は炭素源を構成し、化学反応を可
能とし、弗素と結合した弗素含有化合物は上記ハロゲン
循環プロセスを停止する。

排気工程後、１種以上の有機化合物を囲いの内部に入れ
るが、この場合炭素は化合物のその一部に従い理論上比
でのみ存在する。白熱灯を一般式ＣＣ／！、Ｆ、のフレ
オンにより弗素を入れた場合、囲い内の炭素の量は実質
的に式より得られる量に等しい、すなわち囲い内の炭素
レベルは白熱灯の充填に加えられたハロゲン含有有機化
合物の量により決定される。

本発明に係る方法により、ハロゲン充填剤を含む白熱灯
が製造され、その有効寿命を測定するため長期間操作に
ついて調べた。このランプは以下に示す例により示され
るように要求を完全にみたした。

槻上 ２２５■給与電圧用の入力１０００Ｗの写真ランプを約
５Ｐａの圧力のクリプトン及び約１３３Ｐａ（ｌ　トー
ル）の圧力の弐ＣＣ４２ｚＦｚの気体フレオンを含む充
填剤により製造した。

このランプは約３２００　Ｋの色温度において約２５０
００１ｍの光強度を示した。

本発明の方法により製造したランプは４００時間以上用
いることができた。従来に従い、充填剤に弗素を含まな
い同様の写真ランプは有効寿命は２００時間である（カ
タログより）。

班１ 約３４００　Ｋの色温度において約３３０００１１１１
の光強度を示し、充填剤がクリプトンのかわりにアルゴ
ンを含むことが異なる例１の写真ランプを製造した。

圧力値は同じであり、ハロゲン元素源として圧力１３３
Ｐａのフレオン（ｃｃ　ｔｉ　ｚｈ）を用いた。

本発明の方法により製造されたランプは３０時間以上用
いることができた。充填剤に弗素を含まない同様の通常
の写真ランプは有効寿命は２００時間である（カタログ
による）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハロゲン、特に弗素充填剤を含む白熱灯の製造方法
   であって、白熱灯の本体を製造すること（この本体は透
   明な材料製の囲い、この囲いの内部で支持装置上に配列
   された白熱フィラメント、電流引込部品及び囲いの内部
   と連絡している吸引パイプからなる）、吸引パイプと接
   続しているポンプシステムにより内部を最大約４Ｐａ〜
   約５Ｐａの圧力に排気すること、内部に貴ガス及びハロ
   ゲン元素を含む充填剤を導入すること、それにより囲い
   の内部を約１０＾５Ｐａの内圧にすること並びに本体を
   ポンプシステムから分離するため吸引パイプを密閉する
   ことの工程を含んでなり、排気工程を中程度の圧力で止
   め、本体を約５００℃〜約６００℃の温度に加熱し及び
   次いで排気工程を続けることを特徴とする方法。 ２、約１５〜約２００Ｐａの圧力において停止し、約３
   ０〜６０秒間加熱工程を行なうことを特徴とする、請求
   項１記載の方法。 ３、約１０＾５Ｐａの分圧を有する貴ガスとしてのクリ
   プトン及び／又はアルゴン及び約１３３Ｐａの分圧を有
   する気体フルオロカーボンを含む充填剤を導入すること
   を特徴とする、請求項１又は２記載の方法。 ４、気体フルオロカーボンが一般式ＣＣｌ＿２Ｆ＿２の
   フレオンからなることを特徴とする、請求項３記載の方
   法。 ５、充填剤が貴ガスと共に窒素を含む混合物を含むこと
   を特徴とする、請求項３記載の方法。 ６、充填剤が臭化メチル及び／又は臭化メチレンの形状
   のハロゲン元素並びに貴ガスとしてアルゴン及び／又は
   クリプトンを含むことを特徴とする、請求項１又は２記
   載の方法。７、透明な材料製の囲い、囲い内で支持装置
   上に配列された白熱フィラメント、前記白熱フィラメン
   トを外部電源と接続するための電流引込部品及び製造の
   間内部を囲いと連絡させるための吸引パイプからなる本
   体並びに約１０＾５Ｐａの圧力を有し及び不活性ガス及
   びハロゲン元素を含む充填剤を含んでなり、囲いの内部
   が必要な量のハロゲン元素を入れるため充填剤に加えら
   れた有機化合物による量の炭素を含むことを特徴とする
   白熱灯。