DE2303967A1

DE2303967A1 - Elektrische gluehlampe mit wolframbrom-zyklus

Info

Publication number: DE2303967A1
Application number: DE19732303967
Authority: DE
Inventors: Jampens Germain Remi T
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-02-16
Filing date: 1973-01-27
Publication date: 1973-08-30
Also published as: CA990775A; GB1371745A; FR2172353A1; FR2172353B1; IT979066B; JPS4889587A; BE795435A; NL7201995A

Description

PHN,. 6119 Va/¥G

Dip!.-Ing. MORST AUER

Anmelde*: H. V. F,t U^'üü,ULAMrENFABiIIEKEN Akte: PHN- 6119

Anmeldung vomi 26. Jan. 1973

Elektrische Glühlampe mit Wolfram-Brom-Zyklus"

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Glühlampe mit einem Glühfaden aus Wolfram und einer Gasfüllung, die ein inertes Gas und Brom und Wasserstoff enthält, wobei der Abstand zwischen der Kolbenwand und dem Glühfaden derart gewählt ist, dass beim Betrieb der Lampe die ganze Kolbenwand eine Temperatur annimmt, bei der sich Wolfram-Brom-Verbindungen nicht auf der Kolbenwand ablagern können und gegebenenfalls auf der Kolbenwand abgelagertes Wolfram mit Brom unter Bildung eines flüchtigen Wolframbromids reagieren kann. Der in diesen Lampen vorhandene Wasserstoff dient dazu, die direkte Reaktion zwischen Brom und den verhältnismässig kalten Wolframteilen durch die örtliche Bildung von Bromwasserstoff zu unterdrücken. Die Lampe kann gleiche

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molekulare Mengen Wasserstoff und Brom enthalten. Unter gewissen Bedingungen kann auch eine Uebermass an Wasserstoff erwünscht sein. Als inertes Gas können Argon, Krypton, Neon, Stickstoff u.dgl. oder Gemische dieser Gase verwendet werden.

Derartige Lampen sind bekannt; in der Praxis hat sich herausgestellt, dass sich Lampen mit verhältnis·?· massig langer Lebensdauer, d.h. von mehr als 1000 Stunden, schwer auf reproduzierbare Weise herstellen lassen.

Die Erfindung hat zum Zweck, die Lebensdauer von Lampen* dieses Typs zu verlängern.

Nach der Erfindung wird dies bei einer Lampe eingangs erwähnter Art dadurch erreicht, dass in der Lampe Phosphor vorhanden ist.

Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, dass die direkte Reaktion zwischen Wolfram und Brom durch Sauerstoffspuren beschleunigt wird, wodurch trotz des Vorhandenseins von Wasserstoff ein Angriff der verhältnismäasig kalten Wolframteile, wie der Wendelteile in der Nähe der Quetschung, auftreten kann. Ausserdem hat sich herausgestellt, dass in Gegenwart von Sauerstoff spuren der sogenannte Wasserzyklus auftritt, der zu einem vergrösserten Wolframtransport Anlass gibt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass auch bei einem äusserst sorgfältig durchgeführten Herstellungsverfahren nicht verhindert werden kann, dass Sauerstoff-

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spuren in der Lampe vorhanden sind oder während der Lebensdauer aus den Lampenmaterialien frei werden.

Die benötigte Phosphormenge zur Bindung des Sauerstoffes kann auf die bei normalen Glühlampen übliche Weise in der Lampe angebracht werden.

Vorzugsweise wird aber während der Herstellung Phosphor in Form einer an der Luft stabilen, sich erst bei höherer Temperatur zersetzenden Verbindung, wie z.B. WP„ und P„N_, in die Lampe gebracht. Diese Verbindungen sind bei Zimmertemperatur an der Luft stabile Stoffe, die sich daher gut hantieren lassen. Erst bei Temperaturen, wie sie in dieser Lampe beim Betrieb auftreten, findet Zersetzung statt, wobei Phosphor frei wird. Die Phosphormenge kann auf diese Weise unabhängig von der sich in der Lampe befindenden Brommenge gewählt werden. Die Phosphormenge ist, wie sich gezeigt hat, nicht besonders kritisch. Es stellt sich heraus, dass die Mindestkonzentration, bei der noch ein deutlicher Effekt festgestellt werden kann, ca.

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0,01 mg Phosphor pro cm Kolbenvolumen beträgt. Der Wolfram-Brom-Zyklus und die Schutzwirkung des in der Lampe vorhandenen Wasserstoffs werden durch Phosphor, auch wenn dieser in einer Menge vorhanden ist, die gleich einem Vielfachen der Menge ist, bei der ein maximaler Effekt in bezug auf die Lebensdauerverlängerung erreicht wird, nicht beeinflusst. Eine eigentliche maximale Phosphormenge scheint nicht zu bestehen. Bei einer Menge

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von mehr als 2 mg Phosphor pro cm Kolbenvolumen wird jedoch keine weitere Verlängerung der Lebensdauer mehr festgestellt. Die Stoffe können als Feststoff in die Lampe gebracht werden. Trotz der Tatsache, dass die gebildeten Phosphoroxyde beim Betrieb der Lampe flüchtig sind und sich in der Nähe der heissen Teile der Wendel wahrscheinlich in Phosphor und Sauerstoff zersetzen,, stellt sich heraus, dass durch die Anwendung von Phosphor der Angriff der verhältiiismässig kalten Wolf ramteile durch Brom unter der Einwirkung von Sauerstoff dauernd verhindert wird. Ausserdem zeigt sich, dass diese günstige Wirkung bis zum Ende der Lebensdauer erhalten bleibt, so dass offenbar nicht zu befürchten ist, dass der Phosphor durch Reaktion mit Wolfram unter Bildung von Wolframphosphiden unwirksam gemacht wird.

Es wurde bereits vorgeschlagen, in Wolfram-Jod-Zyklus-Lampen eine Phosphormenge, z.B. in Form von PoN₁., anzubringen. Dieser Vorschlag beabsichtigt einen anderen Zweck und gründet sich auf eine andere Erkenntnis als die vorliegende Erfindung. Es wurde nämlich gefunden, dass in einer Wolfram-Jod-Zyklus-Lampe der Wolfram-Jod-Zyklus nur dann befriedigend wirken kann, wenn in der Lampe eine Menge Sauerstoff vorhanden ist, die genügend ist, um mit dem verdampfenden Wolfram und Jod Wolframoxyjodid (WO₉J₉) zu bilden. Es ist einleuchtend, dass die Phosphormenge unter diesen Bedingungen besonders kritisch ist. In der Praxis wurde diese Massnahme daher nur dann getroffen, wenn auch bei einem sorgfältig durchgeführten Herstellungsvorgang nicht verhindert werden konnte, dass

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während der Herstellung erhebliche Wasserdampfmengen in die Lampe eingeführt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Ausführungsbeispiel I

Es wurde ein Gasgemisch aus Argon, Bromwasserstoff und Sauerstoff zusammengesetzt, wobei die Partialdrücke 679 Torr bzw. 20 Torr und 1 Torr betrugen, welches Gemisch in einer 2k V-, 100 W-Lampe mit einer Lichtausbeute von 22 Lumen/W angewandt wurde; es handelte sich um eine zwei Quetschungen aufweisende Lampe mit einem Quarzkolben mit einem Inhalt von 1,13

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cm . In der nachstehenden Tabelle sind die in die Lampe eingeführten Mengen P„N_, die mittlere Lebensdauer von zehn Lampen sowie Einzelheiten, u.a. die beim Durchbrennen auftretenden Erscheinungen, angegeben. P„N_ Lebensdauer Einzelheiten

keines 15 Stunden starke Haarkristallbildung

0,8 mg 668 Stunden meistens brannte eines der

Enden durch

15	Stunden
668	Stunden
792	Stunden J
958	Stunden
1275	Stunden ]

1,1 mg 792 Stunden ) in diesen Beispielen

brannte in einer zunehmen-

1,8 mg 958 Stunden den Anzahl Fälle die

Wendel durch

2,0 mg

Diese Beispiele zeigen den Effekt der Erfindung. Die Zusammensetzung des Gasgemisches ist absichtlich zu diesem Zweck sehr ungünstig gewählt. Ohne PoNe ist die Lebensdauer besonders kurz. Wenn dieselbe Lampe mit einem üblichen Gasgemisch von 679 Torr Argon und 7 Tour

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Bromwasserstoff gefüllt wird, beträgt nur in Ausnahmefällen die Lebensdauer ca 1000 Stunden. Es stellt sich heraus, dass in Gegenwart von Phosphor neben einer Lebensdauerverlängerung auch die Weise der Beendigung der Lebensdauer geändert wird. Statt eines der verhältnis— massig kalten Enden der Wendel brennt die Glühwendel selbst durch. Dieses Durchbrennen ist auf eine ungleichmässige Verdampfung des Wolframs der Wendel und nicht auf die direkte Reaktion mit Brom an verhältnismassig kalten Stellen mit Wolframteilen und auch nicht auf einen Wolframtransport infolge eines sogenannten Wasserzyklus zurückzuführen .
Ausführungsbeispiel II

In einer 225 V-, 1000 W-Lampe mit einer Lichtausbeute von 23,2 Lumen/W und einem Kolbeninhalt von 6 cm und einer Gasfüllung aus 1750 Torr Argon und 1,6 Torr Bromwasserstoff stellte sich heraus, dass normalerweise am Ende der Lebensdauer eines der Enden der Glühwendel durchgebrannt war. Es wurden nun eine Anzahl Lampen auf völlig analoge Weise hergestellt, wobei während der Herstellung 1,5 mg P„N. in die Lampe gebracht wurde. Die Lebensdauer betrug nun ca 2500 Stunden, während die Lebensdauer durch das Durchbrennen der Wolframwendel beende t wurde.

Bei Anwendung der Erfindung stellt sich heraus, dass eine Anzahl Bearbeitungen während der Herstellung, die dazu dienen, die Lampenmaterialien von Sauerstoff

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und Wasserdampf zu befreien, weggelassen werden können, z.B. das Ausglühen der Wolframwendel in reduzierenden Gasgemischen und das Ausheizen des Kolbens.

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Claims

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1./ Elektrische Glühlampe mit einem Glühfaden aus Wolfram und einer Gasfüllung, die ein inertes Gas und Brom und Wasserstoff enthält, wobei der Abstand zwischen der Kolbenwand und dem Glühfaden derart gewählt ist, dass beim Betrieb der Lampe die ganze Kolbenwand eine Temperatur annimmt, bei der sich Wolfram-Bromverbindungen nicht auf der Kolbenwand ablagern können und gegebenenfalls auf der Kolbenwand abgelagertes Wolfram mit Brom unter Bildung eines flüchtigen Wolframbromide reagieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lampe Phosphor vorhanden ist.

2. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphormenge zwischen 0,01 und

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2,0 mg pro cm Kolbeninhalt liegt.

3. Verfahren zur Herstellung einer Glühlampe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Phosphor in Form von WP„ oder P„I- in die Lampe eingeführt wird.

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