DE1589373B1 - Gluehlampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine für sogenannte ein aus der Gruppe Jodmonobromid, Jodmonochlorid »Halogenscheinwerfer« u. dgl. geeignete Glühlampe ' und Jodtiichlorid ausgewähltes Jodhalogenid ist. mit transparentem Kolben und Wolfram-Glühdraht, Das in den Lampenkolben eingefüllte Jodhalogenid

deren luftdicht verschlossener Kolben mit Halogen diissoziert in Jod und das betreffende andere Halogen, und Inertgas gefüllt ist. 5 sobald der Wolfram-Glühdraht auf erhöhte Tempe-

An Lampen des vorgenannten Typs sind vornehm- raturen erhitzt worden ist. Die beiden entstehenden lieh Jod-Lampen gebräuchlich. Diese Jod-Lampen freien Halogene reagieren dann mit dem Wolfram, besitzen einen Wolfram-Glühdrahit, und ihre Kolben- wobei jedes für sich Reaktionszyklen oder Regenerafüllung enthält Jod. Sie zeichnen sich gegenüber tionszyklen der bekannten Art bildet. Dabei ist die Lampen des gleichen Aufbaus, aber ohne Jod-Fül- io Zahl der Jodatome im Lampenkolben gleich oder lung, durch eine höhere Lichtausbeute und durch geringer als die Zahl der Atome des anderen eine längere Lebensdauer aus, Die höhere Lichtaus- Halogens. Dies bedeutet, daß die in die Reaktionsbeute resultiert dabei von Reaktions- oder Regene- Zyklen eingehenden Jodatome auf mindestens die rationszyklen, die zwischen dem Wolfram und:.dem halbe Anzahl, gegebenenfalls aber auf eine noch Jod auftreten, wenn der Glühdraht über Widerptands- 15 geringere Anzahl reduziert werden, verglichen- mit heizung auf erhöhte Temperaturen gebracht wor- einer Lampe des gleiohen Typs, die jedoch ausden ist. ■-. schließlich mit reinem Jod gefüllt ist. Im Ergebnis

Wenn Jod in einer Menge, die zum Erreichen einer führt dies dazu, daß die von dem Jod absorbierte befriedigenden Lichtausbeüte als genügend' anzusehen Lichtmenge auf ein Minimum gebracht wird, ohne ist, in den Lampenkolben eingefüllt wird, hat es sich 20 daß andererseits die korrosiven Eigenschaften des jedoch gezeigt, daß die tatsächlich von der Lampe anderen Halogens nennenswert zur Auswirkung ausgestrahlte Lichtmenge beträchtlich geringer ist als kommen.

die theoretisch zu erwartende Lichtinenge. Der Grund Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach-

dafür ist in der Tatsache zu sehen, daß Jod eine folgend an Hand der Zeichnung, die die Ansicht starke Lichtabsorption bei gewissen spezifischen 25 einer Wolfram-Halogen-Glühlampe zeigt, näher er-Wellenlänigen innerhalb des sichtbaren Spektral- läutert.

bereichs besitzt, wobei diese Absorption 9 °/o oder Die zeichnerisch dargestellte Lampe besitzt einen

mehr der gesamten· Lichtnienige ausmachen kann. ■ transparenten Kolben 1 aus Quarzglas und einen

Bei Lampen mit relativ großer Leistung ist die innerhalb des Kolbens angeordneten Doppelwendel-Verwendung von Jod noch mit einem weiteren. 30 Wolfram-Glühdraht 2. Der Glühdraht 2 ist zwischen Mangel verbunden, nämlich damit, daß ein Teil des zwei Stromeinführuri'gen 3 gehalten, die von entgegenJods· -sieh- auf der=-Innenfläche- oder dem· Boden des gesetzten Seiten aus in den Kolben 1 hineinragen, Kolbens niederschlägt und dadurch örtliche Unregel- und die über rechtwinklige Folien 4 mit Anschlußmäßigkeiten in der Farbe des von der Lampe abge- · klemmen 5 verbunden sind. Beide Enden des KoI-straihlten Lichtes hervorruft. 35 bens 1 sind hermetisch durch eine Quetschung zuge-

Um die auf die Verwendung von Jod zurück- schmolzen, so daß sie die Stromeinfmrrungen 3, die gehenden Schwierigkeiten zu beseitigen, sind bereits Folien 4 und die Klemmen 5 in Position halten. An Versuche gemacht worden, andere Halogene in den dem Kolben 1 ist (etwa in der Mitte) ein Einfüll-Lampenkolben einzufüllen, nämlich Fluor, Chlor stutzen 6 angebracht, der zum Einbringen der Koloder Brom (USA.-Patentschrift 2 883 571). Diese 40 benfüHung dient und nach dem Einbringen der anderen Halogene absorbieren kein sichtbares Licht Kolbenfüllung hermetisch dicht abgeschmolzen ist. und bilden auch keine opaken Niederschläge, sie sind Die Kolbenfüllung besteht aus einem Inertgas und

aber andererseits äußerst korrosiv. Daher ist es bei einem Jodhalogenid, das aus der Gruppe Jodmono-Verwendung dieser anderen Halogene erforderlich, bromid, Jodmonochlorid und Jodtrichlorid ausgeden metallischen Glühdraht und sonstige in die 45 wählt ist. Das Inertgas kann beispielsweise Argon Lampe eingeschmolzenen Metallteile gegen eine sein.

Korrosion zu schützen. Zum Korrosionsschutz wird Die vorangehend erwähnten Jodhalogenide sind

dabei Wasserstoff verwendet, was einerseits die bei Zimmertemperatur fest, und sie sind außerdem Kosten, der Lampe beträchtlich erhöht, andererseits chemisch stabil. Beim Erhitzen ,des Glühdrahts auf aber nicht einmal besonders wirksam ist. Zwar zeigt 50 die Arbeitstemperatür dissoziereri sie jedoch* in ihre Wasserstoff unmittelbar nach dem Einfüllen in den Bestandteile, d. h. in Jod und das betreffende andere Kolben durchaus eine gute Korrosionsschutzwirkung, Halogen. Die dabei frei werdenden Atome des Jods aber-im Laufe der Zeit leckt der Wasserstoff aus, und des anderen Halogens führen gesonderte Reakindem er die Kolbenwandung durchdringt, wenn^ fcionszyklen mit dem Worfram-Glühidralit aus. diese nach dem Zünden der Lampe eine erhöhte 55 Bei diesen Reaktionszyklen stehen die Anzahl an Temperatur angenommen hat (USA.-Patentschrift Jodatomen und die Anzahl an Atomen des anderen 3 091718). Im übrigen ist es wegen der Tatsache, Halogens innerhalb des Lampenkolbens bei Verwendaß Chlor und Fluor bei Zimmertemperiatur gasför- dung von Jodmonobromid oder Jodmonochlörid im mig sind und Brom eine Flüssigkeit ist, verhältnis- Verhältnis 1:1, bei Verwendung von Jodtrichlorid mäßig schwierig, diese Halogene in der erforderlichen 60 im Verhältnis 1:3. Theoretisch sind deshalb dem Menge in den Innenraum des Kolbens einzufüllen, Jod die Hälfte bzw. ein Viertel der gesamten innerganz abgesehen davon, daß auch bei den Einrichtun- halb des Lampenkolbens auftretenden Reaktionsgen zum Einfüllen dieser Halogene dann geeignete zyklen oder Regenerationszyklen zugeordnet. Dies Korrosionssohutzmaßniahmen getroffen sein müssen. bedeutet, daß die Lichtabsorption durch Jod und die Mit der Erfindung sollen die zuvor geschilderten, 65 entsprechende Verminderung der von der Lampe abbisher bestehenden Schwierigkeiten beseitigt werden. gestrahlten Lichtmenge beträchtlich herabgesetzt sind. Dieses Ziel erreicht die Erfindung bei Glühlampen Eine weiterhin bedeutsame Tatsache besteht darin,

der eingangs genannten Art dadurch, daß das Halogen daß die in den Kolben eingefüllten Jodhalogenide die

Metallteile innerhalb des Kolbens (z. B. die Halterungen und die Stromeinführungen für den Glühdraht, soweit diese Teile innerhalb des Kolbens offen liegen) nicht wesentlich korrodiert werden. Dadurch besitzt die Lampe eine verlängerte Lebensdauer, die durchaus ausreicht, bis der Glühdraht schließlich durch natürlichen Verschleiß zu Bruch geht.

Um jegliche Korrosionsgefahr der besagten Metallteile zu verhindern, kann zusätzlich noch Wasserstoff · in den Lampenkolben eingefüllt werden. Bei erhöhter Temperatur entweicht der Wasserstoff jedoch langsam aus dem Kolben, z. B. indem er bei Quarzkolben durch die Zwischenräume in der Molekularstruktur hindurchdringt. Solange der Wasserstoff jedoch noch im Kolben vorhanden ist, vermag er dahingehend zu wirken, daß die Korrosion, die durch die aus dem Jodhalogenid freigesetzten Halogene evtl. bewirkt wenden kann, noch weiter reduziert wird.

Die Erfindung ist nicht hinsichtlich der Menge der in den Lampenkolben einzufüllenden Jodhalogenide beschränkt. Um eine wesentliche Wirkung in der Lichtmenge oder der Farbtemperatur zu erzielen, ist es jedoch zweckmäßig, mindestens 0,01 Mikromol Jodhalogenid pro cm³ Kolbeninnenvohimen zu verwenden. Auf der anderen Seite führt das Einfüllen einer zu großen Menge an Jodhalogenid dazu, daß im Lampenkolben Halogenarjiteile enthalten sind, die selbst unter normalen Betriebsbedingungen nicht mit dem Wolfram reagieren. Dadurch besteht die Gefahr, daß sich größere Mengen an opaken Niederschlägen bilden, die die wünschenswerte spektrale Lichtverteilung der Lampe stören, und daß die überschüssigen Halogene zusätzlich zur Korrosion der Metallteile beitragen.

Es wurde gefunden, daß die bevorzugte Menge an Jodhalogeniden im Fall von Jodtrichlorid im Bereich zwischen 0,01 und 0,6 Mikromol/cm³ Kolbeninnenvolumen liegt, und im Fall von Jodmonobromid im Bereich zwischen 0,1 bis 1,2 Mikromol/cm³ Kolbeninnenvolumen. Wenn diese Bereiche eingehalten werden, läßt sich erwarten, daß die Lampe in ihren Leuchteigenschaften voll befriedigend ist, andererseits aber noch keine nennenswerten Korrosionen an den Metallteilen auftreten.

Die Jodhalogenide können mit irgendeiner üblichen Methode in den Lampenkolben eingefüllt werden. Als für die Praxis zweckmäßig hat es sich erwiesen, den Kolbeninnenraum einschließlich des Glühdrahtes auf etwa 1000° C zu erhitzen und bis zu einem Vakuum von 10~⁴ Torr zu evakuieren. Danach wird in den evakuierten Kolben eine gasförmige Mischung des Jodhalogenids und des Inertgases eingebracht. Der Kolben wird sodann gekühlt, bis das eingefüllte Jodhalogenid kondensiert, und das dann noch im Kolben befindliche Gas wird ersetzt durch reines Inertgas oder gegebenenfalls durch eine Mischung von Inertgas mit Wasserstoff. Anschließend wird der Kolben dann am Stutzen 6 abgeschmolzen.

Beim Einfüllvorgang des Jodhalogenids läßt sich leicht ermitteln, ob das betreffende Halogenid im Lampenkolben vorhanden ist. Die eingefüllte Jodhalogenid-Verbindung, zeigt nämlich ein spezifisch bläulichgrünes Licht durch Glimmentladung, wenn der Kolben in ein Hochfrequenzfeld gebracht wird.

Die Jodhalogenide Jodmonobromid, Jodmonochlorid und Jodtrichlorid können entweder allein oder in einer geeigneten Mischung miteinander verwendet werden. Damit sie ausreichende Reaktionszyklen oder Regenerationszyklen mit dem Wolfram im Lampenkolben ausführen können, müssen die verwendeten Jodhalogenide, in gasförmiger Form vorliegen. Die Innenwandung des Kolbens muß deshalb auf einer Temperatur gehalten werden, die höher ist als die Siedetemperatur der betreffenden Jodhalogenide. In dieser Hinsicht ist es ein Vorteil, daß die Siedetemperatur der Jodhalogenide verhältnismäßig niedrig liegt (77° C für Jodtrichlorid, 116° C etwa für Jodmonobromid und etwa 200° C für Jodmonochlorid, das die höchste Siedetemperatur besitzt). Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Konstruktion einer üblichen Wolfram-Halogen-Glühlampe spezifisch so zu modifizieren, daß die Temperatur auf der Innenseite der Kolbenfläche erhöht wird. Übliche Glühlampen der Art sind nämlich so konstruiert, daß die Kolbeninnenfläche im Betriebszustand eine Temperatur oberhalb 400° C annimmt, damit sich keine Wolframhalogenide auf dem Lampenkolben niederschlagen können.
Versuche haben ergeben, daß die erfindungsgemäße Glühlampe eine hohe Lichtausbeute und eine lange Lebensdauer besitzt, und sich keine unerwünschten Niederschläge bilden, wenn die Lampe wiederholt an- und abgeschaltet wurde. In diesen Versuchen wurde eine Lampe von 10 mm Durchmesser, 72 mm leuchtender Länge und 119 mm Gesamtlänge verwendet, mit einer Nennspannung von 105 Volt und einem Energieverbrauch von 500 Watt/Std. Der Kolben bestand aus Quarzglas und enthielt eine Menge von 0,5 Mikromol Jodmonobromid pro cm/³ Kolbenvolumen. Während des Versuchs wurde die Lampe intermittierend 7 Sekunden lang angeschaltet und dazwischen in Intervallen von 2 Sekunden abgeschaltet gehalten.

Während der Prüfdauer wurde keine Bildung von opaken Niederschlagen beobachtet. Ein Vergleichsversuch wurde unter den gleichen Bedingungen mit einer Glühlampe der gleichen Bauweise gemacht, wobei jedoch an Stelle des Jodhalogenids Jod allein in den Lampenkolben eingefüllt war, und zwar in einer Menge von 0,5 Mikromol/cm³ Kolbenvolumen. Bei diesem Vergleichsversuch wurde eine beträchtlich große Bildung von schwarzen Niederschlagen beobachtet.

Die Prüfergebnisse der mit Jodhalogenid und mit reinem Jod gefüllten Lampen sind in der nachfolgenden Tabelle niedergelegt.

	Eingefüllte	Licht-	Lebensdauer
	Menge	strom	bei Über spannung von
Halogen	(Mikro mol/cm3		126 V (Std.)
	Kolbeninnen	(Lumen)
	volumen)	10,170	340
Jodmonobromid	0,5	9,340	300
Jod	0,5

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Glühlampe mit transparentem Kolben und Wolfram-Glühdraht, deren luftdicht verschlossener Kolben mit Halogen und Inertgas gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen ein aus der Gruppe Jodmonobromid, Jodmonochlorid und Jodtrichlorid ausgewähltes Jodhalogenid ist.

2. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jodmonobromid in einer Menge zwischen 0,1 und 1,2 Mikromol/cm³ Kolbeninnenvolumen in den Lampenkolben eingefüllt ist.

3. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jodtrichlorid in einer Menge zwischen 0,01 und 0,6 Mikromol/cm³ Kolbeninnenvolumen in den Lampenkolben eingefüllt ist.

4. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich noch Wasserstoffgas in den Lampenkolben eingefüllt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen