JPH02174050A - Incandescent lamp including mixed getter - Google Patents
Incandescent lamp including mixed getterInfo
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- H01K1/54—Means for absorbing or absorbing gas, or for preventing or removing efflorescence, e.g. by gettering
- H01K1/56—Means for absorbing or absorbing gas, or for preventing or removing efflorescence, e.g. by gettering characterised by the material of the getter
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は白熱電球、より詳細にはかかるランプのゲッタ
リング（ｇｅｔｔｅｒ ｉｎｇ）に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to incandescent lamps, and more particularly to gettering of such lamps.
匡米Ω五１
内部ランプ雰囲気中に酸素、二酸化炭素及び／又は水蒸
気が存在すれば、白熱電球の作動寿命を極めて短いもの
にする。水蒸気は、極微量でさえもよく知られた「水サ
イクル」によってタングステンフィラメントコイルの蒸
発を「触媒」するため、特に有害である。匡米Ω51 The presence of oxygen, carbon dioxide and/or water vapor in the internal lamp atmosphere will significantly shorten the operating life of an incandescent lamp. Water vapor is particularly harmful because even trace amounts of water "catalyze" the evaporation of tungsten filament coils through the well-known "water cycle."
水サイクルでは、タングステンコイルにおける温度は水
蒸気を熱分解して水素及び酸素にする程のものである。In the water cycle, the temperature in the tungsten coil is such that water vapor is pyrolyzed into hydrogen and oxygen.
生成した酸素はコイル中のタンクステンと反応して揮発
性酸化物を形成し、該酸化物はランプの一層温度の低い
部分に移行して凝縮する。これらの酸化物付着物はガス
状水素で還元されて黒色の金属タングステン及び再生（
ｒｅｆｏｒｍｅｄ）水を生じ、再生水はサイクルを繰り
返させる。The oxygen produced reacts with tanksten in the coil to form volatile oxides which migrate to cooler parts of the lamp and condense. These oxide deposits are reduced with gaseous hydrogen to form black metallic tungsten and recycled (
The reclaimed water then repeats the cycle.
白熱電球内の過剰の酸素によって導入される問題も同様
によく知られている０例えば、タングステン−ハロゲン
サイクルにおいて、酸素はタングステンフィラメントに
作用する主要な原因物質である。この作用はエツチング
、デンドライト成長を生じ得、早期のフィラメント破損
を引き起すのが普通である。ごく少量の酸素はランプ内
の必要な構成成分として許容されるのが普通であるが、
最後に完成タングステン−ハロゲンカプセル内に終る量
は通常極めて変動し得ると認められており、かつ過剰と
考えられるのが常である。この「必要な構成成分」が存
在することは、−層長い寿命のかつ一層ばらつきなく作
動するタングステン−ハロゲンランプを製作することに
対する主要な障害と長く認められてきた。The problems introduced by excess oxygen in incandescent lamps are likewise well known. For example, in the tungsten-halogen cycle, oxygen is the primary agent acting on the tungsten filament. This effect can cause etching, dendrite growth, and usually causes premature filament breakage. Although very small amounts of oxygen are usually tolerated as a necessary component in the lamp,
It is recognized that the amount that ends up in the finished tungsten-halogen capsule can usually vary greatly and is usually considered to be in excess. The presence of this "necessary component" has long been recognized as a major obstacle to producing tungsten-halogen lamps with longer lifetimes and more consistent operation.
タングステン−ハロゲンランプにおける酸素の問題に対
し普通用いられている解決法は、過剰の酸素を除いて酸
素がタングステン−ハロゲンサイクルに関与しないよう
にする１種又はそれ以上の化合物をランプ内に導入する
ことである。このような化合物は通常「酸素ゲッター」
或は単に「ゲッター」と呼ばれている。A commonly used solution to the oxygen problem in tungsten-halogen lamps is to introduce one or more compounds into the lamp that remove excess oxygen and prevent it from participating in the tungsten-halogen cycle. That's true. Such compounds are usually "oxygen getters"
Or simply called a "getter".
従来、種々の酸素ゲッター及び／又はゲッタリングシス
テムが用いられてきた０例えば、タンタル、ジルコニウ
ム、ニオブ、銅、ハフニウム、チタン、アルミニウム或
はこれらの種々の組合せといった金属ゲッターが酸素ゲ
ッターとして採用されてきた。金属ゲッターを、適用す
る場合、ランプ内のフィラメントマウントの部分に、例
えば金属のクリンプト片の形で装着することができる。In the past, various oxygen getters and/or gettering systems have been used. For example, metal getters such as tantalum, zirconium, niobium, copper, hafnium, titanium, aluminum or various combinations thereof have been employed as oxygen getters. Ta. A metal getter, if applied, can be attached to the part of the filament mount within the lamp, for example in the form of a metal crimp piece.
これらの金属ゲッターは、代りに、ランプ内のフィラメ
ントを支持するモリブデンリードに合金として加入させ
てもよい。These metal getters may alternatively be alloyed with the molybdenum leads that support the filament within the lamp.
米国特許４，３０５，０１７号は、上述した金属を、パ
ラジウム、白金、金といった貴金属と共に酸素ゲッター
として用いることを記載している。US Pat. No. 4,305,017 describes the use of the metals mentioned above as oxygen getters along with noble metals such as palladium, platinum, and gold.
同米国特許に記載されているような金属フラグは、タン
グステン−ハロゲンランプの内部構造に取付けるのは困
難でありかつ費用がかかる傾向にある。また、ハロゲン
の存在しない白熱電球に用いられる金属ゲッターの内の
いくつかは、ハロゲンと反応して所望のハロゲンサイク
ルを停止させることになるため、タングステンハロゲン
ランプ用に応用することができない。同様に、特殊なゲ
ッター合金を加工することもまたタングステン−ハロゲ
ンランプの製造費を相当に増大させ得る。Metal flags, such as those described in that patent, tend to be difficult and expensive to install into the internal structure of tungsten-halogen lamps. Also, some of the metal getters used in halogen-free incandescent lamps cannot be applied to tungsten-halogen lamps because they will react with the halogen and stop the desired halogen cycle. Similarly, fabricating special getter alloys can also significantly increase the manufacturing cost of tungsten-halogen lamps.
加えて、所定のランプタイプでは、ゲッターがランプ内
の全範囲の位置にわたって存在するのが望ましい。この
ような位置調整は、通常特定の離散した位置に限られる
金属フラグゲッター及び／又は金属合金ゲッタリングシ
ステムでは不可能である。Additionally, for a given lamp type, it is desirable for the getter to be present over a full range of positions within the lamp. Such position adjustment is not possible with metal flag getters and/or metal alloy gettering systems, which are typically limited to specific, discrete locations.
白熱電球用の別の普通に用いられている酸素ゲッターは
リンである。酸素のゲッタリングによって形成されるリ
ン酸化物は、タングステン−ハロゲンランプを含む高温
作動中の白熱電球内に見出される低温スポット温度にお
いてさえ、揮発性である。Another commonly used oxygen getter for incandescent light bulbs is phosphorus. Phosphorous oxides formed by oxygen gettering are volatile even at the cold spot temperatures found in high temperature operating incandescent lamps, including tungsten-halogen lamps.
白熱電球において採用されてきた別の酸素ゲッターは炭
素ゲッターである。炭素ゲッターは水素化炭化水素ガス
の一部として或は−酸化炭素としてランプに導入するこ
とができる。しかし、炭素は、所定のランプタイプでは
フィラメントの寿命に有害な影響を与えるのに加えて、
酸素ゲッター程には予期した通りの働きをしなかった。Another oxygen getter that has been employed in incandescent light bulbs is a carbon getter. The carbon getter can be introduced into the lamp as part of the hydrogenated hydrocarbon gas or as carbon oxide. However, in addition to having a detrimental effect on filament life in certain lamp types, carbon
It did not work as expected as the oxygen getter.
なお別の酸素ゲッタリングシステムが米国特許１．９４
４．８２５号に記載されている。この特許は吸水性を有
する種々のガス状フルオリド化合物を用いることを教示
しかつ特許請求している。フルオリド化合物のリストは
ＳｉＦ４．ＢＦｓ、ＡＳＦｓ、ＰＦｓ及びこれらの塩を
含む。Yet another oxygen gettering system is disclosed in U.S. Patent No. 1.94.
4.825. This patent teaches and claims the use of various gaseous fluoride compounds that have water-absorbing properties. The list of fluoride compounds is SiF4. Contains BFs, ASFs, PFs and their salts.
新規なゲッタリングシステムは常に開発されている。本
発明はこの分野における別のかかる進歩を表わす。New gettering systems are constantly being developed. The present invention represents another such advance in this field.
及朋ｍ威
驚くべきことに、白熱電球中にシラン （ＳｉＬ）及び
リン （Ｐ）を含むゲッターを入れることから有利な相
乗効果が生じることを見出した。We have surprisingly found that an advantageous synergistic effect results from the inclusion of a getter containing silane (SiL) and phosphorus (P) in an incandescent lamp.
本Ｒ［に従えば、エンベロープ、エンベロープ内に装着
したタングステンフィラメント、充填ガス、シラン及び
リンを含むゲッターを含む白熱電球を提供する。In accordance with the present invention, there is provided an incandescent light bulb comprising an envelope, a tungsten filament mounted within the envelope, a fill gas, a getter comprising silane and phosphorus.
本発明の別の態様に従えば、白熱電球のブック一方法を
提供する。その方法はリン及びシランを含むゲッターを
未シールのランプエンベロープ内に供し、ランプエンベ
ロープをシールし、シールしたエンベロープ内に位置さ
せたリン及びシランを活性化することを含む。According to another aspect of the present invention, a method is provided for an incandescent light bulb. The method includes providing a getter containing phosphorus and silane within an unsealed lamp envelope, sealing the lamp envelope, and activating the phosphorus and silane located within the sealed envelope.
本方法のゲッター活性化工程の間に、リン及びシランは
「活性化され」でシールしたエンベロープ内の不純物と
結合する。During the getter activation step of the method, the phosphorus and silane are "activated" and bind to impurities within the sealed envelope.
ゲッターの「活性化」条件は、ゲッターが所望のブック
リング機能を成す前に分解しないように選ぶべきである
。実際、ゲッターの早期分解を引き起こす程の温度を用
いる場合、上に挙げたゲッター組成物は機能しない。The "activation" conditions for the getter should be chosen so that the getter does not degrade before performing the desired bookring function. In fact, the getter compositions listed above do not work if temperatures are used that cause premature decomposition of the getter.
ゲッター活性化工程の間に、リン及びシランはシールし
たエンベロープ内に存在する酸素、水、等といった残留
不純物と反応して二酸化ケイ素及びリン酸化物を含む副
生物を形成する。During the getter activation step, the phosphorus and silane react with residual impurities such as oxygen, water, etc. present within the sealed envelope to form by-products including silicon dioxide and phosphorous oxides.
本発明を発明の他の及びそれ以上の利点及び可能性と共
に一層良く理解するために、下記の詳細な説明及び特許
請求の範囲の記載を参照。For a better understanding of the invention, together with other and further advantages and possibilities of the invention, reference is made to the following detailed description and claims.
１組立韮ｊ
本発明は改良されたゲッターを入れた白熱電球及びかか
るランプをゲッターする方法を指向するものである。The present invention is directed to an improved gettered incandescent lamp and method of gettering such a lamp.
本発明に従ってシラン及びリンを含むゲッターを使用す
れば、シランか或はリンのいずれかを別々に含むゲッタ
ーを入れたランプによって達成し得る寿命よりも著しく
優れたランプ寿命を有する白熱電球をもたらす。Use of a getter containing silane and phosphorus in accordance with the present invention results in an incandescent lamp having a lamp life that is significantly superior to that achievable with a lamp containing a getter containing either silane or phosphorus separately.
本発明はタングステンハロゲン白熱電球及びその製造に
おいて用いる場合、特に有利である。The invention is particularly advantageous when used in tungsten halogen incandescent lamps and their manufacture.
タングステンハロゲン白熱電球を含む白熱電球は照明分
野においてよく知られている。このようなランプは不活
性ガスを含む充填ガスを入れた石英或は硬質ガラス等の
密封した光透過性エンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を
含むのが代表的である。タングステンハロゲン白熱電球
用の代表的な充填ガスはハロゲンを含み、更に水素を含
んでもよい、充填ガス中のハロゲンは二原子元素形態で
或はハロゲン化水素化合物等の揮発性ハライド化合物と
して用いることができる。ハロゲンをハロゲン化水素と
してランプに供給する場合、ハロゲン化水素化合物もま
た水素ガスを充填ガスに供給する。白熱電球内の充填ガ
スの主要な機能はコイルの蒸発を抑制することである。Incandescent light bulbs, including tungsten halogen incandescent light bulbs, are well known in the lighting field. Such lamps typically include a hermetically sealed, light-transmissive envelope, such as quartz or hard glass, containing a gas fill containing an inert gas. Typical fill gases for tungsten-halogen incandescent lamps contain halogens and may also contain hydrogen; the halogens in the fill gas may be used in diatomic form or as volatile halide compounds such as hydrogen halides. can. If the halogen is supplied to the lamp as a hydrogen halide, the hydrogen halide compound also supplies hydrogen gas to the fill gas. The primary function of the fill gas in an incandescent lamp is to suppress evaporation of the coil.
いくつかのランプでは、充填ガスはアークを抑制する追
加の二次的機能を成してもよい。エンベロープには、ま
た、中にシールし、及びランプエンベロープの内部及び
外部に伸びる導入線（ｌｅａｄ−ｉｎ ｗｉｒｅ）に接
続したタングステンフィラメントワイヤ或はタングステ
ンコイルが入る。このような導入線はエンベロープの対
抗端部から伸びても（ダブル−エンド ランプ）或はエ
ンベロープの同じ端部から伸びてもよい（シングル−エ
ンド ランプ）、かかるランプを更に外エンベロープ或
は放物状レフレクタ−及びレンズの内に囲んでもよい。In some lamps, the fill gas may serve an additional secondary function of suppressing the arc. The envelope also contains a tungsten filament wire or tungsten coil sealed therein and connected to a lead-in wire extending into and out of the lamp envelope. Such lead-in lines may extend from opposite ends of the envelope (double-ended ramps) or from the same end of the envelope (single-ended ramps); It may be enclosed within a shaped reflector and lens.
本発明の白熱電球にはシラン及びリンを含むゲッターが
入る。リンを初めに元素リン粉末としてランプに入れて
もよい０例えば、フィラメント或はコイルマウントを赤
リン或はＰ３Ｎａの適当な溶媒中の懸濁液中に浸漬する
ことによって、リンをランプ中のフィラメントマウント
及び／又はコイル自体のいずれかの上に付着させること
ができる。別法として、赤リンで蒸発コーティングして
リンをフィラメント上に付着させることができる。The incandescent lamp of the present invention contains a getter containing silane and phosphorus. The phosphorus may initially be introduced into the lamp as an elemental phosphorus powder, for example by dipping the filament or coil mount into a suspension of red phosphorus or P3Na in a suitable solvent. It can be attached either on the mount and/or on the coil itself. Alternatively, phosphorus can be deposited onto the filament by evaporative coating with red phosphorus.
リンは元素形態でランプに直接導入する必要はない。別
法として、リンを現場生成させてもよい。例えば、リン
はホスフィン（ＰＨ３）を熱分解させてリン及び水素に
することによってエンベローブ中ホスフィンガスから生
成することができる。このような熱分解はランプ点灯（
ｌ ｉｇｈｔ−ｕｐ）時にコイルを加熱して行うことが
できる。Phosphorus does not need to be introduced directly into the lamp in elemental form. Alternatively, the phosphorus may be generated in situ. For example, phosphorus can be produced from phosphine gas in the envelope by pyrolyzing phosphine (PH3) to phosphorus and hydrogen. This kind of pyrolysis is caused by lighting the lamp (
This can be done by heating the coil during light-up.
本明細書中で用いる通りの「リン源」とは、リン及びリ
ンを現場生成するための適した物理的及び化学的性質を
有するリン含有物質、例えば、ホスフィンガスを意味す
る。As used herein, "phosphorus source" refers to phosphorus and a phosphorus-containing material, such as phosphine gas, having suitable physical and chemical properties for in situ production of phosphorus.
本発明のゲッターはシランを充填ガスのおよそ０．０１
〜０．５容積％の量で及び１ｃｍ３（カプセルの内容積
）当りおよそ５Ｘ１０−５〜およそ５×１０−’モルの
リンを含むのが好ましい。組合わせたゲッターはおよそ
０．１〜およそ０．２容積％のシラン及び１ｃｍ’（カ
プセルの内容積）当りおよそ５Ｘ１０−５〜およそ５Ｘ
１０−”モルのリンを含むのが最も好ましい。The getter of the present invention is approximately 0.01% of the silane-filled gas.
It is preferred to contain phosphorus in an amount of ~0.5% by volume and from approximately 5.times.10@-5 to approximately 5.times.10@-' moles per cm@3 (capsule internal volume). The combined getter is approximately 0.1 to approximately 0.2% silane by volume and approximately 5X10-5 to approximately 5X per cm' (capsule internal volume).
Most preferably it contains 10-'' moles of phosphorus.
本発明の方法では、未シールのエンベロープにリン及び
シランを含むゲッターを供する。ゲッターは種々の技法
によって未シールのエンベロープ内に供することができ
る。例えば、シラン及びガス状リン源を未シールのエン
ベロープに充填ガスと共に単一工程で、例えばシラン及
びリン源、例えばホスフィン（ＰＨ３）ガスも含む充填
ガスを未シールのエンベロープに導入し、次いでホスフ
ィンをゲッター活性化工程の間にリン及び水素に転化さ
せることによって導入することができる。In the method of the invention, an unsealed envelope is provided with a getter comprising phosphorus and silane. Getters can be provided in unsealed envelopes by various techniques. For example, silane and a gaseous phosphorus source are introduced into an unsealed envelope with a fill gas in a single step, e.g. a fill gas that also includes silane and a phosphorus source, such as phosphine (PH3) gas, is introduced into the unsealed envelope, and then the phosphine is introduced into the unsealed envelope. It can be introduced by conversion to phosphorus and hydrogen during the getter activation step.
別法として、シラン及び充填ガスを導入する前にリンを
エンベロープに導入することができる。Alternatively, phosphorus can be introduced into the envelope before introducing the silane and fill gas.
これは、リン源を未シールのエンベロープ内に導入し、
例えば、フィラメント或はコイルを点灯してホスフィン
を熱分解させてリン及び水素にすることによってリン源
を元素リンに転化させ、次いで分解副生物をエンベロー
プからポンプで吐出し、次いでシラン及び充填ガスを未
シールのエンベロープに導入した後に、エンベロープを
シール或は「チップオフ」することによって達成するこ
とができる。別法として、元素リンを慣用技法によって
フィラメント或はコイル上のコーティングとして未シー
ルのエンベロープ内に入れ、シランな充填ガスによって
導入してもよい。This introduces the phosphorus source into an unsealed envelope and
For example, a phosphorus source is converted to elemental phosphorus by lighting a filament or coil to pyrolyze phosphine to phosphorus and hydrogen, then pumping the decomposition byproducts out of the envelope, and then silane and fill gas. This can be accomplished by sealing or "tipping off" the envelope after introduction into an unsealed envelope. Alternatively, the elemental phosphorus may be placed in an unsealed envelope as a coating on a filament or coil by conventional techniques and introduced by a silane filler gas.
リン（或はリン源）、シラン及び充填ガスをエンベロー
プに導入してエンベロープをシールした後に、シールし
たエンベロープ内に位置させたゲッターを活性化する。After introducing phosphorus (or a phosphorus source), silane, and a filler gas into the envelope to seal the envelope, a getter located within the sealed envelope is activated.
このような活性化は、ゲッターが分解する前にシラン及
びリンのゲッタリング特性を活性化する程の温度及び時
間でシールしたエンベロープを加熱して達成することが
できる。温度は約１００°〜約５００℃が好ましい。Such activation can be accomplished by heating the sealed envelope at a temperature and time sufficient to activate the gettering properties of the silane and phosphorus before the getter decomposes. Preferably, the temperature is about 100° to about 500°C.
このような温度範囲の場合、加熱時間は約１〜約６０分
が好ましい。For such temperature ranges, the heating time is preferably about 1 to about 60 minutes.
ゲッターの活性化は、また、下記の２工程プロセスとし
て行ってもよい：（１）シラン及びリン（或はリン源）
を入れたランプを加熱しないで、例えば、室温において
シランなエンベロープ内の酸素及び／又は水蒸気不純物
と反応させる程の時間熟成させ、（２）「熟成した」ラ
ンプ内のリン（或はリン源）を加熱してゲッターのリン
成分を活性化する。Activation of the getter may also be performed as a two-step process: (1) silane and phosphorus (or phosphorus source);
(2) aging the phosphorus (or phosphorus source) in the "aged" lamp without heating, e.g. is heated to activate the phosphorus component of the getter.
本発明の方法のそれ以上の別の実施態様はシラン及びリ
ン源をランプエンベロープ内に供し、エンベローフヲシ
ールし、シールしたエンベロープを、ゲッターのシラン
成分を活性化する程の（しかし、リン源をリンに転化す
る程でない）温度において及び時間の間加熱し、次いで
コイルに電圧を印加してゲッターのリン成分を生成して
活性化することを含む、この実施態様は、ランプ点灯が
必須であるインライン製造プロセスにおいて用いるのに
特によく適している。実際、シランの活性化は、製造プ
ロセスにおいて別途加熱工程を用いずに周囲条件によっ
て達成することができる。Yet another embodiment of the method of the present invention provides silane and a phosphorus source within a lamp envelope, seals the envelope, and seals the sealed envelope to a level sufficient to activate the silane component of the getter (but not enough to activate the phosphorus source). This embodiment requires heating at a temperature and for a period of time (not sufficient to convert the getter to phosphorus) and then applying a voltage to the coil to generate and activate the phosphorus component of the getter. It is particularly well suited for use in certain in-line manufacturing processes. In fact, activation of the silane can be achieved by ambient conditions without a separate heating step in the manufacturing process.
ゲッターのシラン成分は、ランプ点灯中のコイルの温度
が、所望のゲッタリングがそれによって起きる前にシラ
ンの分解を引き起こすことになることから、ランプ点灯
する前に活性化すべきである。The silane component of the getter should be activated before lamp ignition because the temperature of the coil during lamp ignition will cause decomposition of the silane before the desired gettering can thereby occur.
２２１１０［乙二夕
本発明の予期しない利点は、シランゲッターを入れたラ
ンプ、リンゲッターを入れたランプ及び本発明の組合せ
たゲッターを入れたランプについての下記の試験データ
によって一層容易に認識される。これら３つのランプ試
験の比較は、発明の実施によって得られる相当の利点を
明確に立証する。The unexpected advantages of the present invention are more readily appreciated by the following test data for lamps containing silane getters, lamps containing ring getters, and lamps containing combined getters of the present invention. . A comparison of these three lamp tests clearly demonstrates the considerable advantages obtained by implementing the invention.
ゲッターとしてのシランの効率がリンに比べて増大して
いることは米国特許出願第１５３，８６３号に記載され
ている。下記の例は、更に、シランのゲッタリング効率
がリンに比べて高いことを示す。The increased efficiency of silane as a getter compared to phosphorus is described in US Patent Application No. 153,863. The examples below further demonstrate that the gettering efficiency of silane is higher compared to phosphorus.
２つの４５ワットタングステンハロゲンランプ群を使用
してランプ試験を行った。各々のランプは２．３ ｃｍ
’の内容積及び８４ボルトフイラメントを有する硬質ガ
ラスカプセルを入れた。１つの群は９２５トルにおいて
カプセルに導入した窒素中１％のホスフィンの熱分解か
らのリンを含有した。リンを用いないで作った第２群は
充填ガス中に０．０８３容積％のシランを有した。シラ
ン収容カプセルを点灯する前に４５０℃において３分間
焼成した（ｂ′ａｋｅｄ）。両方の群についてのベース
の充填ガス組成は臭化水素０．１％、窒素５．０％、残
りキセノンであった。下記の表Ｉは上記のランプについ
ての寿命結果を示す：
老−一１
１、ゲッター（Ｄモル１．１５ｘ １０−’ ３．
９０ｘ １０−’相対量 ！、 ００
０．３４２、ランプ数 ２１４４
３、平均寿命（時間） １６１６ ２３４４
標準偏差 ４４７ ７０６最少寿命
８２７ ６３２最大寿命 ２３３３
４６２７４、寿命増加％ ０（参照
）４６表１に含まれるデータは、たとえ、化学量論量の
約三分の−にすぎないゲッターがそれらのランプ内に存
在しても、シランを使用して４６％寿命が増加すること
を示す。Lamp testing was conducted using two 45 watt tungsten halogen lamp groups. Each lamp is 2.3 cm
A hard glass capsule with an internal volume of ' and an 84 volt filament was placed. One group contained phosphorus from the pyrolysis of 1% phosphine in nitrogen introduced into the capsule at 925 torr. A second group made without phosphorus had 0.083% silane in the fill gas. The silane-containing capsules were b'aked at 450° C. for 3 minutes before lighting. The base fill gas composition for both groups was 0.1% hydrogen bromide, 5.0% nitrogen, balance xenon. Table I below shows the life results for the above lamps: Old-1 1, Getter (D mole 1.15x 10-' 3.
90x 10-' relative amount! , 00
0.342, Number of lamps 2144 3, Average lifespan (hours) 1616 2344
Standard deviation 447 706 Minimum life
827 632 Maximum life 2333
46274, Lifetime Increase % 0 (Reference) 46 The data contained in Table 1 shows that even if only about one-third of the stoichiometric amount of getter is present in those lamps, This indicates a 46% increase in lifespan.
シラン濃度とランプ寿命との関係を別の試験で研究した
。これらの４５ワツトカプセルは表Ｉに示すものと同様
であった。The relationship between silane concentration and lamp life was studied in another test. These 45 Watt capsules were similar to those shown in Table I.
シラン濃度を０，０５容積％から０．２容積％に等比的
に増大させた。シラン濃度を約四分の一％より大きくす
ればカプセル変色をいくらか生じる。The silane concentration was increased geometrically from 0.05% to 0.2% by volume. Increasing the silane concentration above about one quarter percent will result in some capsule discoloration.
このような変色は元素ケイ素（存在する全ての酸素と反
応した後に残留する過剰のシランからの）によって引き
起こされると考えられる。カプセル変色は、多くの商用
照明製品について、ランプルーメン出力の低下に至るこ
とにより、容認し得ない。このように高いシランレベル
が、ルーメン出力の低下が重要でない用途に用いるラン
プにおいて容認し得ることはもち論である。シラン収容
カプセルを点灯する前に４５０℃において３分間焼成し
た。It is believed that such discoloration is caused by elemental silicon (from excess silane remaining after reacting with any oxygen present). Capsule discoloration is unacceptable for many commercial lighting products by leading to a reduction in lamp lumen output. It is certainly true that such high silane levels are acceptable in lamps used in applications where reduced lumen output is not important. The silane-containing capsules were baked at 450° C. for 3 minutes before lighting up.
表ＩＩは種々のシラン濃度を含むランプについてのラン
プ試験データをまとめる。Table II summarizes lamp test data for lamps containing various silane concentrations.
人−一川
０゜０５ ０．０８３ ０．１３ ０．２０％
％ ％ ％ １１、モル （×１０−
’） １１．５ ２．４ ３．９ ６．１ ９．４相対
量 １．００ ０．２＋ ０．３４ ０，５３
０，８２２、ランプ数 ２１ ２１ ２１
２１ ２１３、平均寿命 ＋９４５ ２４２５
２４９２ ２６４７ ２６１７（時間）
標準偏差 ８０４ ５００ ４３８ ４２８ ４３４
最少寿命 ５９８ １１０１ １６０７ １９１０
１７６７最大寿命 ３９５７ ３１９０ ３４６０
３３４０ ３３５８４、寿命増加％ ０ ４２５
＋２８ ＋３６ ＋３５“％値は充填ガスの容積
％を表わす。People - Ichikawa 0゜05 0.083 0.13 0.20%
% % % 11, mole (×10-
') 11.5 2.4 3.9 6.1 9.4 Relative amount 1.00 0.2+ 0.34 0,53
0,822, number of lamps 21 21 21
21 213, average lifespan +945 2425
2492 2647 2617 (hours) Standard deviation 804 500 438 428 434
Minimum life 598 1101 1607 1910
1767 maximum life 3957 3190 3460
3340 33584, lifespan increase% 0 425
+28 +36 +35 The % value represents the volume % of the filling gas.
表ＩＩにまとめた試験結果は、達成するランプ寿命に関
して、使用するゲッターの化学的タイプが存在するゲッ
ターの相対量よりもずっと重要であることを明瞭に示す
０例えば、０．０５％群では、シランは、たとえたった
天分の−のブックリング剤が化学量論的に存在するにす
ぎなくても、リンに比べて２５％の寿命増加をもたらし
た。データは、また、シラン濃度が適当な量（ここでは
、およそ０．１３％）を越えてもそれ以上ランプ寿命の
増加を促進しないことを示す。The test results summarized in Table II clearly show that the chemical type of getter used is much more important than the relative amount of getter present with respect to the lamp life achieved. For example, in the 0.05% group, Silane provided a 25% increase in lifetime compared to phosphorus even though only a stoichiometric amount of the bookling agent was present. The data also show that silane concentrations beyond a reasonable amount (here approximately 0.13%) do not promote any further increase in lamp life.
白熱電球の充填ガス中の最適なシランレベルはいくつか
のパラメータによって影響される。かかるパラメータの
中に、内容積、充填圧、壁負荷（１ｃｍ２のランプ表面
積当りのワット）、ランプ容器の全内部表面積及び支持
材構造がある。本発明の目的から伝える重要な点は、任
意の所定のランプについて、ランプ内の全ての有害な汚
染物質をゲッターするのに十分でありかつそれを越えて
もそれ以上期待し得る寿命増加がなく或はおそらく性能
が低下さえする最適なレベルがあるということである。The optimal silane level in the fill gas of an incandescent lamp is influenced by several parameters. Among such parameters are the internal volume, filling pressure, wall load (watts per cm2 of lamp surface area), total internal surface area of the lamp vessel and support structure. The important point conveyed for the purpose of the present invention is that for any given lamp, there is enough to getter all the harmful contaminants in the lamp, and beyond that there is no further expected increase in life. Or perhaps there is an optimal level at which performance is even degraded.
リンに比べ、シランを使用してもたらされる有意の性能
及び寿命上の利点が立証されたことは、ランプ雰囲気中
の有害な汚染物を化学的にゲッター或は不動にするシラ
ンの優れた能力及び形成する二酸化ケイ素の不揮発性に
よるものである。また、理論によって束縛されることを
望むものではないが、作動しているタングステンハロゲ
ンカプセル中で達成する壁温において絶えず形成する微
量のハロゲン化ケイ素が促進するゲッタリング作用が進
行しているものと考えられる。これを考えれば、シラン
ゲッタートランプへのリンといった有効性の低いゲッタ
ーを添加することが一体利点を有するとは完全に予想だ
にされなかった。The demonstrated significant performance and lifetime advantages offered by the use of silanes over phosphorus are due to silanes' superior ability to chemically getter or immobilize harmful contaminants in the lamp atmosphere. This is due to the non-volatile nature of the silicon dioxide formed. Also, without wishing to be bound by theory, it is assumed that a gettering effect promoted by trace amounts of silicon halide that constantly forms at the wall temperature achieved in the operating tungsten-halogen capsule is occurring. Conceivable. Given this, it was completely unexpected that adding a less effective getter such as phosphorus to the silane getter Trump would have any benefit.
シラン及びリンを白熱電球においてゲッターとして同時
に使用すれば、シランかリンのいずれか単独よりも、有
利な相乗効果及び有意なそれ以上のフィラメント寿命増
加を促進する。The simultaneous use of silane and phosphorus as getters in an incandescent lamp promotes a beneficial synergistic effect and significantly greater filament life increase than either silane or phosphorus alone.
表■は、再び８４ボルトのフィラメント及び２、３ ａ
ｍ’の硬質ガラスカプセルを入れた４５ワツトのタング
ステンハロゲン白熱電球を使用したかかる試験の結果を
示す。Table ■ again shows 84 volt filament and 2,3 a
The results of such a test using a 45 watt tungsten halogen incandescent bulb with a hard glass capsule of m' are shown.
シラン収容ランプ（シラン０．０８３容積％）を点灯す
る前に４５０℃において３分間焼成した。It was baked at 450° C. for 3 minutes before turning on the silane-containing lamp (0.083% silane by volume).
本発明の試験ランプでは、ゲッターをランプに２工程プ
ロセスで導入した。初めに、ホスフィンをＮ２流中に含
有させて予め排気したエンベロープ中に導入し、コイル
をともしてホスフィンを分解してリン及び水素ガス（未
シールのエンベロープからポンプで吐出した）にし、第
二に、シランを充填ガスに混合してエンベロープに導入
し、エンベロープを慣用の「チッピング−オフ」技法に
よってシールした。シールしたランプを、次いで４５０
’Ｃにおいて３分間焼成し、該加熱工程の後に、ランプ
を点灯した。各々の場合において、充填ガス及び／又は
ゲッターを導入する前に、エンベロープを排気した。In test lamps of the invention, the getter was introduced into the lamp in a two-step process. First, phosphine is introduced in a N2 stream into a pre-evacuated envelope, a coil is lit to decompose the phosphine into phosphorus and hydrogen gas (pumped from the unsealed envelope), and a second Next, the silane was mixed with the fill gas and introduced into the envelope, and the envelope was sealed by a conventional "chip-off" technique. The sealed lamp was then heated to 450
C. for 3 minutes and the lamp was turned on after the heating step. In each case, the envelope was evacuated before introducing filler gas and/or getter.
１、モル （Ｘ １０−’） １１．５ ３．
９ （１１，５＋３．９）相対量 １．００
０．３４ １．３４２、ランプ数 ３
０ １８ １２３、平均寿命（時間）１８１８
２６６８ ３３２５標準偏差 ７９１
４６４ ４４４最少寿命 ３２０ １３３２
２４３１最大寿命 ３５３５ ３３７５
４０４５４、寿命増加％ ０ ４７
８３表■の組合せのゲッター試験群におけるランプ
の各々で、約５００時間の作動の後に、カプセル変色が
いくらか観察された。このような変色は組合せたゲッタ
ーにおけるリンの便用量の結果であると考えられる。ラ
ンプ中のリン含量を有意に減少させ及び／又はハロゲン
濃度を増大させれば、ランプ寿命に悪影響を与えずに変
色を直す。1, mole (X 10-') 11.5 3.
9 (11,5+3.9) relative amount 1.00
0.34 1.342, number of lamps 3
0 18 123, average lifespan (hours) 1818
2668 3325 standard deviation 791
464 444 Minimum life 320 1332
2431 Maximum life 3535 3375
40454, lifespan increase% 0 47
Some capsule discoloration was observed after approximately 500 hours of operation in each of the lamps in the 83 Table 1 combination getter test group. It is believed that such discoloration is a result of the fecal amount of phosphorus in the combined getter. Significantly reducing the phosphorus content and/or increasing the halogen concentration in the lamp will correct the discoloration without adversely affecting lamp life.
ゲッターの組合せについての追加の寿命増加は有意であ
る。統計上の「スチューデンツｔ」試験は、組合せたゲ
ッター群の平均寿命がランダム（統計上のサンプリング
ノイズ）作用によりシラン単独群と大きく異なるのは１
，０００の内１より少ないチャンスである。また、表Ｉ
Ｉに示す試験結果は、充填ガス中のシラン濃度を一層増
加してもこのような改良の望みのないことを示した。The additional lifetime increase for the getter combination is significant. The statistical "Student's t" test shows that the mean lifespan of the combined getter group differs significantly from the silane alone group by 1 due to random (statistical sampling noise) effects.
The chance is less than 1 in ,000. Also, Table I
The test results shown in Section I showed that there was no hope of such improvement by further increasing the silane concentration in the charge gas.
前述した試験は本発明がもたらす予期されない有利な効
果を立証する。リン−シランの組合せは、確かにそれら
がランプ中に相対的化学量論で存在するかにかかわらず
に、いずれかの成分単独よりも性能がすぐれている。リ
ン−シランの組合せの量は、有効な光源となる程の光学
的透明度の範囲内になるように選ぶのが最も好ましい、
当業者ならば、このような範囲の決定は、常習的に求め
ることができる。The aforementioned tests demonstrate the unexpected advantageous effects of the present invention. The phosphorus-silane combination certainly outperforms either component alone, regardless of their relative stoichiometry in the lamp. Most preferably, the amount of the phosphorus-silane combination is selected to be within a range of optical clarity to provide an effective light source.
Determination of such ranges can be routinely determined by those skilled in the art.
リンをジボランと共に一層高い水素化ホウ素に関して使
用する場合に、同様の相乗的ゲッタリング効果が起きる
。この予想はそれぞれの水素化ケイ素と水素化ホウ素と
の間の化学的類似性に基づく。A similar synergistic gettering effect occurs when phosphorus is used with diborane in conjunction with higher borohydrides. This prediction is based on the chemical similarity between silicon hydride and borohydride, respectively.
本発明を、発明の好ましい実施態様を含んで詳細に説明
した。当業者ならば、本開示内容を検討して、特許請求
の範囲の記載の精神から逸脱しないで変更及び／又は改
良をなし得ることは認められるものと思う。The invention has been described in detail, including preferred embodiments of the invention. Those skilled in the art will appreciate, upon reviewing the present disclosure, that changes and/or improvements may be made without departing from the spirit of the claims.
Claims (1)
エンベロープ内に供し、 ランプエンベロープをシールし、 シールしたエンベロープ内に収容されたリン及びシラン
を活性化する工程を含む白熱電球のゲッター方法。 ２、活性化源が、シールしたエンベロープをゲッターを
分解させる前にゲッターを活性化する程の時間の間及び
温度において加熱することを含む特許請求の範囲第１項
記載の方法。 ３、リンを初めに元素リンとして未シールのエンベロー
プ内に入れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、ホスフィン（ＰＨ＿３）ガスを熱分解することによ
ってリンを現場生成させる特許請求の範囲第１項記載の
方法。 ５、リン源がエンベロープにリンを１ｃｍ＾３のランプ
容積当りリンおよそ５×１０＾−＾５〜およそ５×１０
＾−＾９モルの量で導入する特許請求の範囲第１項記載
の方法。 ６、リンをエンベロープに１ｃｍ＾３のランプ容積当り
リンおよそ５×１０＾−＾６〜およそ５×１０＾−＾８
モルの量で入れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、シランをエンベロープに充填ガスのおよそ０．０５
〜およそ０．５容積％の量で入れる特許請求の範囲第１
項記載の方法。 ８、シランをエンベロープに充填ガスのおよそ０．１〜
およそ０．２容積％の量で入れる特許請求の範囲第７項
記載の方法。 ９、リン源を未シールのエンベロープに導入し、未シー
ルのエンベロープ内に収容されるリン源を処理して未シ
ールのエンベロープ内に元素リンを生成し、 充填ガス及びシランを未シールのランプエンベロープに
導入し、 ランプエンベロープをシールし、 シールしたエンベロープ内に収容される元素リン及びシ
ランを活性化する工程を含む白熱電球のゲッター方法。 １０、活性化工程が、シールしたエンベロープを、リン
及びシランを分解させる前にそれらを活性化する程の時
間の間及び温度において加熱することを含む特許請求の
範囲第９項記載の方法。 １１、リン源がホスフィン（ＰＨ＿３）ガスを含む特許
請求の範囲第９項記載の方法。 １２、リン源がエンベロープにリンを１ｃｍ＾３のラン
プ容積当りリンおよそ５×１０＾−＾５〜およそ５×１
０＾−＾９モルの量で導入する特許請求の範囲第９項記
載の方法。 １３、リン源がエンベロープにリンを１ｃｍ＾３のラン
プ容積当りリンおよそ５×１０＾−＾６〜およそ５×１
０＾−＾８モルの量で導入する特許請求の範囲第９項記
載の方法。 １４、シランをエンベロープに充填ガスのおよそ０．０
５〜およそ０．５容積％の量で導入する特許請求の範囲
第９項記載の方法。 １５、シランをエンベロープに充填ガスのおよそ０．１
〜およそ０．２容積％量で導入する特許請求の範囲第１
４項記載の方法。 １６、エンベロープ、 エンベロープ内に装置したタングステンフィラメント、 充填ガス、 シラン及びリンを含むゲッター を含む白熱電球。 １７、ゲッターがシランを充填ガスのおよそ０．０５〜
およそ０．５容積％の量で及びリンを１ｃｍ＾３のラン
プ容積当りおよそ５×１０＾−＾５〜およそ５×１０＾
−＾９モルの量で含む特許請求の範囲第１６項記載の白
熱電球。 １８、ゲッターがシランを充填ガスのおよそ０．１〜お
よそ０．２容積％の量で及びリンを１ｃｍ＾３のランプ
容積当りおよそ５×１０＾−＾６〜およそ５×１０＾−
＾６モルの量で含む特許請求の範囲第１７項記載の白熱
電球。 １９、シールしたエンベロープを外ジャケット内に装着
する特許請求の範囲第１８項記載の白熱電球。 ２０、外ジャケットがシールさせたレンズを有するレフ
レクターを含む特許請求の範囲第１９項記載の白熱電球
。 ２１、レフレクターが放物線形状のレフレクターである
特許請求の範囲第２０項記載の白熱電球。 ２２、エンベロープ、 エンベロープ内に装着したタングステンフィラメント、 ハロゲン、水素及び不活性ガスを含む充填ガス、 シラン及びリンを含むゲッター を含むタングステンハロゲン白熱電球。 ２３、シールしたエンベロープ、 エンベロープ内に装着したタングステンフィラメント、 充填ガス を含み、シラン及びリンを含むゲッターを、ランプを製
造する間にシールしたエンベロープ内に供してエンベロ
ープ内の不純物をゲッターする白熱電球。[Claims] 1. An incandescent light bulb comprising the steps of: 1. providing a getter containing phosphorus and silane within an unsealed lamp envelope; sealing the lamp envelope; and activating the phosphorus and silane contained within the sealed envelope. getter method. 2. The method of claim 1, wherein the activation source comprises heating the sealed envelope for a time and at a temperature sufficient to activate the getter before decomposing the getter. 3. The method of claim 1 in which the phosphorus is initially introduced as elemental phosphorus into the unsealed envelope. 4. The method according to claim 1, wherein phosphorus is generated in situ by thermally decomposing phosphine (PH_3) gas. 5. The phosphorus source contains phosphorus in the envelope, approximately 5 x 10^-^5 to approximately 5 x 10 phosphorus per cm^3 of lamp volume.
2. A method as claimed in claim 1, wherein the amount is ^-^9 mol. 6. Approximately 5 x 10^-^6 to approximately 5 x 10^-^8 phosphorus per 1 cm^3 lamp volume in the envelope.
2. A method according to claim 1, wherein the method is carried out in molar amounts. 7. Approximately 0.05 of the gas filled into the envelope with silane
Claim 1 in an amount of ~0.5% by volume
The method described in section. 8. Approximately 0.1 to 100% of the gas filled into the envelope with silane
8. A method according to claim 7, in which the amount is approximately 0.2% by volume. 9. Introducing a phosphorus source into the unsealed envelope, processing the phosphorus source contained within the unsealed envelope to produce elemental phosphorus within the unsealed envelope, and transferring the fill gas and silane to the unsealed lamp envelope. A getter method for an incandescent light bulb comprising the steps of: introducing into a lamp envelope, sealing a lamp envelope, and activating elemental phosphorus and silane contained within the sealed envelope. 10. The method of claim 9, wherein the activation step comprises heating the sealed envelope for a time and at a temperature sufficient to activate the phosphorus and silane before decomposing them. 11. The method according to claim 9, wherein the phosphorus source comprises phosphine (PH_3) gas. 12. The phosphorus source contains phosphorus in the envelope from approximately 5 x 10^-^5 to approximately 5 x 1 phosphorus per cm^3 of lamp volume.
10. A method according to claim 9, wherein the amount is 0 to 9 mol. 13. The phosphorus source envelopes the phosphorus at approximately 5 x 10^-^6 to approximately 5 x 1 phosphorus per cm^3 of lamp volume.
10. The method according to claim 9, wherein the amount is 0 to 8 mol. 14. Approximately 0.0 of the gas filled into the envelope with silane
10. A method according to claim 9, wherein the amount is from 5% to approximately 0.5% by volume. 15, about 0.1 of the gas filled into the envelope with silane
Claim 1 introduced in an amount of ~0.2% by volume
The method described in Section 4. 16. An incandescent light bulb comprising an envelope, a tungsten filament arranged within the envelope, a filler gas, and a getter containing silane and phosphorus. 17. Getter fills silane with approximately 0.05 ~
Phosphorus in an amount of approximately 0.5% by volume and from approximately 5 x 10^-^5 to approximately 5 x 10^ per cm^3 of lamp volume.
17. An incandescent lamp according to claim 16, comprising in an amount of -^9 mol. 18. The getter contains silane in an amount of about 0.1 to about 0.2% by volume of the fill gas and phosphorus at about 5 x 10 to about 5 x 10 per cm^3 of lamp volume.
An incandescent lamp according to claim 17, comprising in an amount of 6 mol. 19. An incandescent lamp according to claim 18, wherein a sealed envelope is mounted within the outer jacket. 20. The incandescent light bulb of claim 19, wherein the outer jacket includes a reflector having a sealed lens. 21. The incandescent light bulb according to claim 20, wherein the reflector is a parabolic reflector. 22. A tungsten-halogen incandescent lamp comprising: an envelope; a tungsten filament mounted within the envelope; a fill gas comprising halogen, hydrogen and an inert gas; a getter comprising silane and phosphorus. 23. An incandescent lamp comprising: a sealed envelope; a tungsten filament mounted within the envelope; and a getter containing silane and phosphorus containing a fill gas is provided within the sealed envelope to get impurities within the envelope during manufacture of the lamp.
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|---|---|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
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