JPS622448A - ハロゲンサイクルの低動作温度を減ずるハロゲンランプ充填ガス混合物 - Google Patents

ハロゲンサイクルの低動作温度を減ずるハロゲンランプ充填ガス混合物

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JPS622448A
JPS622448A JP61148350A JP14835086A JPS622448A JP S622448 A JPS622448 A JP S622448A JP 61148350 A JP61148350 A JP 61148350A JP 14835086 A JP14835086 A JP 14835086A JP S622448 A JPS622448 A JP S622448A
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JP
Japan
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carbon
halogen
tungsten
lamp
phosphorus
Prior art date
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Pending
Application number
JP61148350A
Other languages
English (en)
Inventor
トマス・ガーノー・ウエルド
マーク・デイー・ベシユレ
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Osram Sylvania Inc
Original Assignee
GTE Products Corp
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Publication date
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Publication of JPS622448A publication Critical patent/JPS622448A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01KELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00Details
    • H01K1/50Selection of substances for gas fillings; Specified pressure thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

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】 〔利用分野〕 本発明は白熱ランプに関し、特定するとタングステン−
ハロゲン白熱う゛ンプに関する。さらに特定すると、本
発明は、充填ガス混合物の一部として炭素を含むハロゲ
ン化物を含む種類のランプに関する。
〔従来技術〕
いわゆるハロゲンサイクルを示す白熱ランプは技術上周
知である。この種のランプはタングステンハロゲンサイ
クルで動作する。タングステンハロゲンサイクルは、ハ
ロゲン化物が白熱タングステンフィラメントから蒸発す
るタングステン粒子と化学的に化合するときタングステ
ンハロゲン化物が発生する再生的な連続的プロセスであ
る。この化合物の続いての熱的分解により、フィラメン
ト上にタングステン粒子が再配置される。このプロセス
は、高温度にて、タングステン粒子がランプ外囲器に付
着して黒色の被覆を生じ光出力を減するを防ぐ。
しばしば使用されるハロゲン化物(ハライド)添加物は
ガス状の臭化水素(HBr)である。)IBrは、点化
されたフィラメントの近傍で分解し、遊離臭素(Br)
を形成し、この臭素が外囲器壁の近傍に移動し、こ−で
フィラメントから蒸発したタングステンと結合する。再
生サイクルに参加する臭化物は、タングステン臭化物で
ある。
外囲器壁のいずれかの部分が473°C(200℃)ま
たはそれ以下であると、タングステン臭化物はこの領域
において化学的に分解し、遊離臭化物および金属タング
ステンを生じ、そして後者は続いて外囲器壁土に凝縮す
る。
他方、全外囲器壁が473°K(200℃)以上である
と、タングステン臭化物は化学的に安定となり、フィラ
メントに向って戻る。かくして、473°K(200℃
)以下の温度ではタングステンの臭化物の安定性の欠如
に起因してタングステンハロゲンサイクルは損われるこ
とになる。
ハロゲンサイクルが低温度において有効に動作しないこ
とは、通常相当冷い外囲器壁を有する低ワツト数ランプ
において重大な問題を引き起こしている。詳述すると、
外囲器は、金属タングステン付着物に起因して黒くなり
、ハロゲンサイクルの欠如を示す。これは、光出力の低
減および早期の機能不全をもたらす。もしこの問題が排
除されるならば、適正に動作するハロゲンサイクルの利
点が、以前あまりに低外囲器壁温度で動作しすぎると考
えられていた種類のランプにも延長し得よう。
それゆえ、ハロゲンサイクルの低動作温度限界を減じそ
の効率を大幅に増大するハロゲンランプおよび充填ガス
混合物は、技術上相当な前進を構成するものであると信
する。
〔発明の目的および構成〕
それゆえ、本発明の目的は、従来技術の上述の欠点を克
服することである。
本発明の他の目的は、ハロゲンサイクルの低動作温度限
界を減する手段を備え、低外囲器壁温度で動作するラン
プの特性を高めたランプを提供することである。
本発明の一側面にしたがうと、透光性密封外囲器および
該外囲器内に配されるタングステンフィが提供される。
さらに、外囲器内には充填ガス混合物が配されており、
そして該混合物は、不活性ガス、ハロゲンまたはハロゲ
ン化物および外囲器内に配されたハロゲンサイクルの低
動作温度限界を減する手段を含む。動作温度低減手段は
、りんを基材とする化合物および含炭素化合物を含む。
本発明の他の側面にしたがえば、低動作温度限界を減じ
、ハロゲンサイクルの効率を増大させるタングステンハ
ロゲンランプ充填ガス混合物が提供される。充填ガス混
合物は、不活性ガス、ハロゲンまたはハロゲン化物およ
びりんを基材とする化合物ならびに含炭素化合物を含む
。充填ガス混合物の化合物は、約10=1〜約1=1の
範囲のりん対炭素質量比を有する。
〔実施例〕
本発明のこれらおよびその他の目的および利点は、図面
を参照して行なった以下の説明から明らかとなろう。
第1図を詳細に参照すると、この図には本発明の教示に
したがって作られたタングステンハロゲンランプ10が
示されている。ランプ10は、本発明の充填ガス混合物
をうまく利用し得る数種の電気ランプの1つのみを代表
するものと理解されたい。したがって、本発明の範囲は
、図面に図示され以下に説明される特定のランプに限定
されるものではない。
ランプ10は、ボロシリケートまたはアルミノシリケー
トガラスのような、適当な透光性の材料より成る管状の
外rRi器12を有する。1対のリード@14および1
6が、プレスシール部1日にて外囲器内に封止されてい
る。リード線14および16はモリブデンから形成され
るが、これは、ガラス外囲器12と比較的型のない密封
を形成する。フィルのようなタングステンフィラメント
20がリード@14および16の内端に取付けられてい
る。
外囲器12には、不活性ガス、ハロゲンまたはハロゲン
化物および外囲器12内に配されるハロゲンサイクルの
低動作温度限界低域手段を含む充填ガス混合物が充填さ
れている。しかして、動作温度低減手段は、りんを基材
とする化合物および含炭素化合物を含む。不活性ガスの
適当な例は、アルゴン、クリプトン、キセノンおよび窒
素である。
従来、タングステンハロゲンランプにおいては、酸素お
よびその他の不純物を吸収するためハロゲンおよびりん
が個々に使用されて来た。本発明において、タングステ
ンハロゲンランプ系において使用されるりんおよび炭素
の適当な組合せは、低動作温度限界を減じ、ハロゲンサ
イクルの効率を大幅に増大する。本発明は、普通低ワツ
ト数(約150W以下)のランプに対して、低動作温度
(すなわち400〜500°K)でハロゲンサイクルの
効率的な動作を可能にするハロゲンランプ充填ガス混合
物を包含する。
第2図を参照すると、この図は、ハロゲン化物として臭
化水素を利用しりん(P)を注入した系におけるタング
ステン臭化物(WBr、こ\にx=1.2.3.4.5
または6)の動き(自由に浮遊するタングステン臭化物
の存在を示す)を示すグラフである。このグラフは、臭
化水素−りん系におけるタングステンハロゲンサイクル
は、1000°にの温度以下では欠如する傾向のあるこ
とを示している。他方、第3図は、ハロゲン化物として
臭化メチル(CHsBr)を利用しりんと混合された系
におけるタングステン臭化物の動きを例示するグラフで
ある。このグラフは、臭化メチル−りん系におけるタン
グステンハロゲンサイクルが、1000°にの温度以下
で非常に活発となることを示している。臭化メチル−り
ん系の場合、ハロゲンサイクルの効率の著しい増大が証
明された。実際に、炭素を含むこのJ (CH3B r
により供給される)のピークのハロゲンサイクル活動時
には、炭素を含まない系のピーク時の10@倍のタング
ステン臭化物が存在する。
次に、余分の臭素の有効性について正しいと考えられる
説明を行なう。タングステンハロゲンランプ内の臭素の
ほとんどのものは、低温度において臭化水素として結合
している。水素が、リード線温度またはそれ以下にて過
剰の臭素の反応性を抑えることは従来より知られている
。リード線温度において臭素の反応性を抑制することは
、リード線上の腐食および過度の侵食作用を防ぐから非
常に望ましいことである。しかしながら、理想的には、
臭素は、凝縮されたタングステンがあればそれと反応し
て蒸発させ得るように、より低い外囲器温度にてもつと
も反応性とすべきである。炭素を臭・素−りん系に加え
ることは、臭化水素がこの理想の態様に近づくのを助け
る。
炭素は、1000°に以下の温度にて臭化水素と反応し
て臭素から水素を剥ぎ取り、炭化水素を形成する。10
00°に以上になると、反応が反対方向に進行し、遊離
臭素原子に水素を供給し、リード線温度周辺での臭素の
全反応性を抑制する。炭素は、リード線温度では水素源
として作用し、外[Ig壁温度では水素シンクとして働
く。この作用は、特に第4図および第5図で臭化メチル
ランプおよび臭化水素ランプを比較するともつとも明歓
に示されている。例えば、3倍の水素量を含む臭化メチ
ルランプにおいて、1000@に以下の温度では存在す
る臭化水素の量は少ない。
実験中、最低の管壁動作温度の1例は、垂直の倒置配向
の45Wランプで見出された。このワット数の臭化水素
−りんランプの壁は、)ハロゲンサイクルの不全に起因
して黒くなろう。他方、本発明の具体例の1つにおいて
は、臭化メチル−りんランプは、寿命中透明のま\であ
り、ハロゲンサイクルが完全に動作することを示した。
さらに、臭化メチル−りんランプは、対応する臭化水素
ランプよりも、リードに対する腐食および侵食作用がず
っと低いことを示している。充填ガス混合物においても
つとも適当であり驚くべき結果を与えることが分った組
合せは、炭素含有化合物として臭化メチル、そしてりん
を基材とする化合物としてホスフィン(りんを与える)
の組合せである。
りん−炭素の組合せは、低外囲器温度で動作する如何な
るタングステンランプでも合体されるはずである。
本発明のランプの1具体例を構成するに際して、現在の
臭化水素混合物と同量の臭素をランプ内に生ずるように
加えられる。りんは、まずホスフィンガスの形式でラン
プ10中に導入される。ホスフィンガスは充填ガス混合
物の一部として導入され、通常の水素からのりんの解離
の際特定量のりんが生ずるようになされる。臭化メチル
−りんランプは、次いで垂直倒置配向で燃焼させる。ラ
ンプが最初基部で黒くなれば、ランプにりんが過剰に投
与されていることを指示される。もしもランプが外囲器
で黒くなれば、恐らくそれ以上の臭化メチル、または同
量の臭素を生ずる臭化メチルおよび臭化水素の組合せが
所望される。本発明においては、炭素は、任意の炭素含
有化合物によって加えることができる。若干の例として
、臭化メチル、ジプレモメタン(CH2Brz)、ブロ
モホルム(CHB rs)またはシアトゲン(02Nz
)ガスが挙げられる。解離から生ずる炭素含有量は、炭
素約2〜約20マイクログラムの範囲である。こ−で一
般に使用されるりん投与量は、約2〜約20マイクログ
ラムの範囲である。りん対炭素の重量比は、約10=1
〜約1:1の範囲である。最適のりん対炭素比は約2:
1であることが分った。
以上、ランプ内におけるハロゲンサイクルの低動作温度
限界を減する手段を合体したタングるテンハロゲンラン
プ充填ガス混合物およびハロゲンランプについて図示、
説明した。特に、ランプ内に包含されてハロゲンサイク
ルの効率を高める充填ガス混合物は、不活性ガス、ハ四
ゲンまたはハレゲン化物およびりんを基材とする化合物
および含炭素化合物を含む。充填ガス混合物における化
合物は、約10:1〜1:1の範囲のりん対炭素質趣量
比を有する。本発明は、400〜500°にのような低
温度を有するランプに対して、ハロゲンサイクルの効率
的な動作を可能にする。
以上、本発明を好ましい具体例について図示説明したが
、本発明の技術思想から逸脱することなく種々の変化、
変更をなし得ることは当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にしたがって作られたタングステンハロ
ゲンランプの1具体例、第2図はりんを含む臭化水素系
に対する臭化タングステンの動きを示すグラフ、第5図
は臭化メチルおよびりんを含む系における臭化タングス
テンの動きを示すグラフ、第4図は水素−りん系におけ
る臭化ハロゲンの動きを示すグラフ、第5図は臭化メチ
ル−りん系における水素の動きを示すグラフである。 10:タングステンハロゲンランプ 12:外囲器 14.16 : リード線 1日ニブレスシール部 20:タングステンフィラメント 一・、′丁〜 代理人の氏名 倉 内 基 Q−、庁 叶1.:。 FIG、1 朶  闘(略【)

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透光性密封外囲器と、該外囲器内に配されたタン
    グステンフィラメントと、不活性ガスおよびハロゲンま
    たはハロゲン化物を含む前記外囲器内の充填ガス混合物
    と、前記外囲器内に配置されたハロゲンサイクルの低動
    作温度限界を低減する手段とを含み、該低動作温度低減
    手段が、りんを基材とする化合物および含炭素化合物を
    含むことを特徴とするタングステンハロゲン白熱ランプ
  2. (2)前記りんを基材とする化合物および前記含炭素化
    合物が、約10:1〜約1:1の範囲においてりん対炭
    素質量比を有する特許請求の範囲第1項記載のランプ。
  3. (3)前記りんを基材とする化合物がホスフィンより成
    る特許請求の範囲第2項記載のランプ。
  4. (4)前記含炭素化合物が臭化メチルより成る特許請求
    の範囲第2項記載のランプ。
  5. (5)前記含炭素化合物がジブロモメタンより成る特許
    請求の範囲第2項記載のランプ。
  6. (6)前記含炭素化合物がシアノーゲンより成る特許請
    求の範囲第2項記載のランプ。
  7. (7)りん含有量が約2〜約20マイクログラムの範囲
    の量である特許請求の範囲第2項記載のランプ。
  8. (8)炭素含有量が約2〜約20マイクログラムの範囲
    の量である特許請求の範囲第2項記載のランプ。
  9. (9)低動作温度限界を減じハロゲンサイクルの効率を
    増大するタングステンハロゲンランプ充填ガス混合物に
    おいて、不活性ガスおよびハロゲンまたはハロゲン化物
    と、りんを基材とする化合物および含炭素化合物とを含
    み、これらの化合物が約10:1〜約1:1の範囲のり
    ん対炭素質量比を有するタングステンハロゲンランプ充
    填ガス混合物。
  10. (10)前記りんを基材とする化合物がホスフィンより
    成る特許請求の範囲第9項記載のタングステンハロゲン
    ランプ充填ガス混合物。
  11. (11)前記含炭素化合物が臭化メチルより成る特許請
    求の範囲第9項記載のタングステンハロゲンランプ充填
    ガス混合物。
  12. (12)前記含炭素化合物がジブロモメタンより成る特
    許請求の範囲第9項記載のタングステンハロゲンランプ
    充填ガス混合物。
  13. (13)前記含炭素化合物がシアノーゲンより成る特許
    請求の範囲第9項記載のタングステンハロゲンランプ充
    填ガス混合物。
  14. (14)りん含有量が約2〜約20マイクログラムの範
    囲の量である特許請求の範囲第9項記載のタングステン
    ハロゲンランプ充填ガス混合物。
  15. (15)炭素含有量が約2〜約20マイクログラムの範
    囲の量である特許請求の範囲第9項記載のタングステン
    ハロゲンランプ充填ガス混合物。
JP61148350A 1985-06-27 1986-06-26 ハロゲンサイクルの低動作温度を減ずるハロゲンランプ充填ガス混合物 Pending JPS622448A (ja)

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US (1) US4748376A (ja)
EP (1) EP0206351B1 (ja)
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